JP6605911B2 - 人工歯作製装置 - Google Patents

Description

本発明は、人工歯作製装置に関し、さらに詳細には、インプラント治療に用いる人工歯などを作製する人工歯作製装置に関する。

従来より、インプラント治療に用いられる人工歯を、ジルコニアなどのセラミックス材料やアクリル材料などの樹脂材料よりなる歯科材料から、切削加工して作製する人工歯作製装置が知られている。

こうした人工歯作製装置としては、例えば、特許文献１に開示された技術を用いることができる。

即ち、人工歯作製装置は、略箱状の筐体の内部に加工空間が設けられている。この加工空間内には、歯科材料たる円板形状のワークを保持する保持部と、保持部に保持されたワークを所定の形状に切削する切削部とが配設されている。また、人工歯作製装置は、その全体の動作を制御するマイクロコンピューターを備えて構成されている。

そして、人工歯作製装置は、マイクロコンピューターの制御により、保持部と切削部とが移動および回転するなどして、保持部に保持されたワークと切削部におけるツールとの相対的な位置関係を三次元で変化させながら、ツールによりワークを切削するようにしている。

なお、ツールによるワークへの切削加工により生じた削りカスは、例えば、別体に設けられた集塵装置と加工空間とを連結する集塵管を介して、当該集塵装置に集塵されて加工空間内部から除去する。

ところで、こうした人工歯作製装置において用いられる円板形状のワークに対しては、作製する人工歯の大きさに応じて、１つのワークに対して複数の人工歯を作製することができる。

なお、ジルコニアなどのワークは非常に高価であるため、所定の人工歯を作製した後に、まだ人工歯を作製することが可能な部分（以下、「人工歯を作製することが可能な部分」を、「作製可能部分」と適宜に称する。）が残っている場合（図２（ａ）を参照する。）などには、再度、この使用済みのワーク（つまり、作製可能部分が残っているワークである。）を用いて、別の人工歯を作製するようにしていた。

ところが、人工歯作製装置では、一度保持部から取り外したワークを再度保持部に保持させるときには、ツールによる切削がなされる位置（以下、「ツールによる切削がなされる位置」を、「ツールによる切削位置」と適宜に称する。）に、ワークにおける作製可能部分を位置合わせしなければならなかった。

しかしながら、こうした位置合わせは、ユーザーの感覚によってのみ実行されていたため、作業に習熟していないユーザーがこの位置合わせの処理を行った場合には、ワークにおける作製可能部分とツールによる切削位置との位置合わせを確実に行うことができない場合があり、こうした場合には、人工歯の作製を失敗してしまい、高価なワークを無駄にしてコスト高を招来するという問題が生じていた。

特開２０１５−１２０２２２号公報

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業に習熟していないユーザーであっても、ワークにおける作製可能部分とツールによる切削位置との位置合わせを容易に行うことができる人工歯作製装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、加工データに基づいてツールとワークとの相対的な位置関係を三次元で変化させ、上記ツールにより上記ワークを切削加工して人工歯を作製する人工歯作製装置において、上記ワークの所定の位置において作製される人工歯が収まる領域を表すデータたるマーキングデータを作成する作成手段と、上記ワークの表面に対して、上記作成手段により作成した上記マーキングデータに基づいて罫書き線を描くマーキング手段とを有するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記マーキング手段は、上記マーキングデータに基づく領域を描くレーザーであり、上記ワークに対してレーザー光を出射することによりマーキングを行うようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記マーキング手段は、上記ワークの表面に、上記マーキングデータに基づく領域にレーザー光による焦げ目を付けて罫書き線を描くようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記マーキング手段は、上記マーキングデータに基づく領域を映像として照射する投影手段であり、上記ワークに対して該映像を投影することによりマーキングを行うようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、実際にツールにより切削加工される領域を目視にて確認することができ、作業に習熟していないユーザーであっても、ワークにおける作製可能部分とツールによる切削位置との位置合わせを容易に行うことができるという優れた効果を奏するものである。

図１は、本発明による人工歯作製装置の概略構成斜視説明図である。 図２（ａ）は、使用済みの円板形状のワークにおける作製可能部分を示す説明図であり、また、図２（ｂ）は、使用済みのワークにおいてマーキングを行った際に、マーキングが孔部にかかった状態を示す説明図であり、また、図２（ｃ）は、使用済みのワークの位置を調整し、再確認のためのマーキングを行った状態を示す説明図である。 図３は、本発明による人工歯作製装置の変形例を示す概略構成斜視説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による人工歯作製装置の実施の形態の一例を説明することとする。

図１には、本発明による人工歯作製装置の概略構成斜視説明図が示されている。

この図１に示す人工歯作製装置１０は、固定系のベース部材１２の左右両端部に立設した側方部材１４Ｌ、１４Ｒと、ベース部材１２の後端部で左右２つの側方部材１４Ｌ、１４Ｒを連結する後方部材１６とを備えている。

そして、こうしたベース部材１２、側方部材１４Ｌ、１４Ｒおよび後方部材１６に囲われた空間Ｓ内には、両端がそれぞれ側方部材１４Ｌ、１４Ｒに支持され、ＸＹＺ直交座標系においてＸ軸方向に延長されたガイドレール１８が配設されるとともに、このガイドレール１８と並行するように、両端がそれぞれ側方部材１４Ｌ、１４Ｒに支持され、Ｘ軸方向に延長されたシャフト２０が配設されている。

このガイドレール１８およびシャフト２０には、その延長方向（つまり、Ｘ軸方向である。）に摺動自在に支持されたキャリッジ２２が配設されている。

キャリッジ２２の前面２２ａには、Ｚ軸方向に移動自在に移動部材２４が配設されており、この移動部材２４には、ツール３４を把持する主軸２６が固定的に配設されている。

また、移動部材２４の側面にはレーザー２８が配設されており、レーザー２８は下方側に向かってレーザー光を出射する。

レーザー２８は、例えば、半導体レーザーであって、レーザー２８から出射されるレーザー光は、ジルコニアなどのワーク１００（後述する。）の表面に、目視可能な焦げ目が付く程度の出力となっている。

こうした主軸２６およびレーザー２８は、移動部材２４を介してＺ軸方向に移動するとともに、キャリッジ２２を介してＸ軸方向に移動可能な構成となっている。

また、空間Ｓ内には、ベース部材１２上にＹ軸方向に延長された一対のガイドレール３８が配設されており、この一対のガイドレール３８に移動自在にテーブル３０が配設されている。そして、このテーブル３０には、円板形状のワーク１００をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回動可能に保持するワーク保持部３２が配設されている。

従って、移動部材２４を介してＺ軸方向に移動するとともにキャリッジ２２を介してＸ軸方向に移動する主軸２６に把持されたツール３４およびレーザー２８と、テーブル３０を介してＹ軸方向に移動するワーク保持部３０に保持されたワーク１００との位置関係は、相対的に三次元で変化する。

なお、人工歯作製装置１０の全体の動作については、マイクロコンピューター５０により制御される。

このマイクロコンピューター５０は、人工歯の三次元形状を表す三次元データに基づいて加工データを作成する加工データ作成部５２と、ワーク１００における切削予定位置（後述する。）を算出する算出部５４と、算出した切削予定位置に基づいて罫書き線を描く（以下、「罫書き線を描くこと」を、「マーキング」と適宜に称する。）ためのデータたるマーキングデータを作成するマーキングデータ作成部５６と、加工データ、切削予定位置、マーキングデータなどの各種の情報を記憶する記憶部５８と、加工データおよびマーキングデータに基づいて各構成部材を制御する制御部６０とを有して構成されている。

より詳細には、算出部５４は、ユーザーにより入力された情報に基づいて、１つの人工歯のツール３４による切削の予定位置たる切削予定位置を算出する。

具体的には、マイクロコンピューター５０には、ワーク１００が表示される表示装置（図示せず。）が接続されており、この表示装置に表示されたワーク１００の所定の位置を、ユーザーがマウスなどの入力デバイスを介して、ツール３４による切削位置として指定すると、算出部５４では、指定されたツール３４による切削位置を切削予定位置として算出する。

なお、切削予定位置は、ツール３４による切削位置に、ツール３４（または主軸２６、キャリッジ２２）が位置する際のＸ座標値と、ワーク保持部３２（またはテーブル３０）が位置する際のＹ座標値となる。

また、ツール３４による切削位置については、ワーク保持部３２に固定したワーク１００における作製可能部分と対応する位置を確認しながら、ユーザーが指定することとなる。

マーキングデータ作成部５６は、算出部５４で算出された切削予定位置に基づいて、当該切削予定位置にマーキングするためのデータたるマーキングデータを作成する。

具体的には、マーキングデータ作成部５６では、加工データに基づいて、算出部５４で算出された切削予定位置を中心として、作製する人工歯が収まる大きさの円形形状の領域を表すデータをマーキングデータとして作成する。

以上の構成において、所定の人工歯を作製する場合には、ユーザーが、人工歯の三次元形状を表すデータなどの人工歯の作製に必要な情報を入力すると、まず、加工データ作成部５６において加工データを作成する。

次に、ユーザーによりワーク保持部３２に、いくつかの人工歯の切削処理がなされて作製可能部分を残す使用済みのワークＷ（以下、単に「使用済みワークＷ」と称する。）を保持する。

その後、ユーザーは、ワーク保持部３２に取り付けられた使用済みワークＷを参照しながら、マウスなどの入力デバイスを用いて表示装置（図示せず。）に表示されたワークにおけるツール３４による切削位置を選択するとともに、操作子（図示せず）を操作してマーキングの指示をおこなうと、算出部５４において切削予定位置が算出される。

そして、算出部５４で切削予定位置が算出されると、マーキングデータ作成部５６において、切削予定位置を中心とした円形形状の領域を表すマーキングデータを作成する。

その後、制御部６０の制御により、マーキングデータ作成部５６で作成したマーキングデータに基づいて、使用済みワークＷの表面にレーザー２８から出射したレーザー光によりマーキングを行う。

このようにして、使用済みワークＷの表面にマーキングがなされると、ユーザーは、使用済みワークＷに形成されたマーキングを視認して、当該マーキングが作製可能部分以外にかかっている場合（つまり、既に切削処理により空けられた孔部分にかかっている場合などである。）には（図２（ｂ）を参照する。）、ユーザーは、ワーク保持部３２において、マーキングが作製可能部分以外にかからないよう（つまり、孔部分にかからないことである。）、使用済みワークＷを回転する。

その後、確認のために、再度、操作子を操作してマーキングの指示をして、使用済みワークＷの表面にマーキングを行う（図２（ｃ）を参照する。）。なお、この確認のための処理については、明らかにマーキングが作製可能部分以外にかからないと判断できる場合には、省略するようにしてもよい。

そして、ユーザーが、使用済みワークＷの作製可能部分以外にマーキングがかかっていない状態を確認すると、操作子を操作して切削処理の開始を指示する。

ユーザーからの切削処理の開始の指示がなされると、制御部６０により、加工データに基づいて切削処理がなされ、人工歯が作製される。

なお、切削処理により切削される領域には、ワークＷの作製可能部分の表面にレーザー光による焦げによりマーキングがなされているが、人工歯作製装置１０では人工歯にワークＷの表面が残ることはない（つまり、ワークＷの表面は切削処理により必ず切削される。）ため、ワークＷの表面にレーザー光によりマーキングしても問題はない。

これにより、使用済みワークＷにおける切削位置に基づく人工歯の作製の失敗がなくなり、高価なワークを無駄にすることがなくなる。

このため、人工歯の作製に際して、コスト高を招来することがなくなる。

なお、ユーザーによりワーク保持部３２に未使用のワーク１００が保持された場合には、上記において説明したマーキングの処理を行うことなく、従来の技術と同様にして直ちに切削処理を行うようにしてよい。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（８）に示すように変形するようにしてもよい。

（１）上記した実施の形態においては、ワーク保持部３２に保持された使用済みワークＷに所定の光としてレーザー光を照射することにより、当該レーザー光によって使用済みワークＷに罫書き線を描いて、切削処理がなされる領域をマーキングするようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、使用済みワークＷに照射する所定の光としては、例えば、切削処理のなされる領域を表す映像としてもよい。

具体的には、空間Ｓ内における側方部材１４Ｌ（または側方部材１４Ｒ）に、プロジェクタ７０を設けるようにし（図３を参照する。）、このプロジェクタ７０から、ワーク保持部３２に保持された使用済みワークＷに対して切削予定位置を中心とした円形形状の領域を表す映像を投影する。

そして、ユーザーは、使用済みワークＷの表面に投影された映像をマーキングとして視認し、当該マーキングが作製可能部分以外にかかっているか否かの判断を行うこととなる。

なお、この場合、マーキングデータ作成部５６においては、加工データに基づいて、算出部５４で算出された切削予定位置を中心として、作製する人工歯が収まる大きさの円形形状の領域を表す映像データをマーキングデータとして作成することとなる。

また、プロジェクタ７０から照射される映像には、所定の色彩が付されていることが好ましい。

（２）上記した実施の形態においては、レーザー２８により使用済みワークＷの表面に焦げ目を付けて罫書き線を描いてマーキングするようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、レーザー２８から照射されるレーザー光は、ジルコニアなどのワーク１００の表面に焦げ目が付かず、かつ、ユーザーが目視可能な程度の出力とし、ユーザーによりマーキングの指示がなされると、レーザー２８からマーキングデータに基づいて使用済みワークＷの表面にレーザー光を照射し続けるようにしてもよい。なお、この場合には、レーザー光は、作製する人工歯が収まる大きさの円形形状の領域の外周部分のみを描くようにする。

これにより、ユーザーは、レーザー光が照射されている領域をマーキングとして目視し、当該マーキングが作製可能部分以外にかかっているか否かの判断を行うこととなる。

（３）上記した実施の形態においては、移動部材２４の側面にレーザー２８を設け、レーザー２８から出射されたレーザー光によりマーキングを行うようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

即ち、例えば、キャリッジ２２に移動部材２４と並んでＺ軸方向に移動可能な移動部材を設け、当該移動部材にペンを把持するようにし、このペンによりワーク表面に罫書き線のような目印となるマーキングを行うようにしてもよい。

（４）上記した実施の形態においては、ワーク保持部３２がテーブル３０を介してＹ軸方向に移動可能な構成としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、人工歯作製装置１０において、ツール３４およびレーザー２８がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三方向に移動可能な構成であれば、ワーク保持部３２をベース部材１２上に固定的に配設するようにしてもよい。さらに、ワーク保持部３２に保持されたワーク１００と、ツール３４およびレーザー２８との位置関係が相対的に三次元で変化するような構成とすれば、ワーク保持部３２、キャリッジ２２および移動部材２４は、どの方向に移動するようにしてもよい。

（５）上記した実施の形態においては、レーザー２８を主軸２６とともに移動部材２４に設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、レーザー２８は、移動部材２４から独立してキャリッジ２２に配設されるようにしてもよい。あるいは、レーザー２８を、キャリッジ２２と独立して配設され、ガイドレール１８およびシャフト２０において移動自在に配設されたキャリッジに配設されるようにしてもよい。

（６）上記した実施の形態においては、マーキングデータ作成部５６において、マーキングデータを円形形状としたが、これに限られるものではないことは勿論であり、マーキングデータ作成部５６では、マーキングデータを矩形形状としてもよい。

なお、上記した実施の形態においては、特に記載しなかったが、こうしたマーキングデータとしては、罫書き線として、円形形状（矩形形状）の領域の外周部分のみを描くようにしてもよいし、当該領域内を塗りつぶすように描くようにしてもよい。

（７）上記した実施の形態においては、マーキングを行うためにレーザー２８を設けるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、レーザー２８を設けず、ツール３４により使用済みワークＷの表面を切削することでマーキングを行うようにしてもよい。

なお、この場合には、ツール３４や使用済みワークＷへの負荷が発生して、ツール３４やワークＷが破損する可能性が生じるが、構成部材が少なくなり、人工歯作製装置の製造コストを抑制することができる。

（８）上記した実施の形態においては、上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（７）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、インプラント治療に使用する人工歯などを作製する際に用いて好適である。

１０ 人工歯作製装置、２２ キャリッジ、２４ 移動部材、２６ 主軸、２８ レーザー、３０ テーブル、３２ ワーク保持部、３４ ツール、５０ マイクロコンピューター、５２ 加工データ作成部、５６ マーキングデータ作成部、５８ 記憶部、６０ 制御部、７０ プロジェクタ、１００ ワーク

Claims (4)

1. 加工データに基づいて、ワーク保持部に取り付けられたワークとツールとの相対的な位置関係を三次元で変化させ、前記ツールにより前記ワークを切削加工して人工歯を作製する人工歯作製装置において、
   作製対象の人工歯の三次元形状を表す三次元データを入力する入力手段と、
   ワーク保持部に取り付けられたワークにおけるツールによる切削位置を指定する切削位置指定手段と、
   前記入力手段により入力された前記三次元データに基づいて加工データを作成する加工データ作成手段と、
   前記切削位置指定手段により指定された前記切削位置に基づいて、前記切削位置の座標値を示す切削予定位置を算出する算出手段と、
   前記加工データ作成手段により作成された前記加工データと前記算出手段により算出された前記切削予定位置とに基づいて、前記切削予定位置を中心として、前記加工データにより作製される前記作製対象の人工歯が収まる大きさの円形形状の領域を表すデータたるマーキングデータを作成するマーキングデータ作成手段と、
   前記ワークの表面に対して、前記マーキングデータ作成手段により作成され前記マーキングデータに基づいて光を照射して、前記ワークの表面にマーキングを行うマーキング手段と
   を有することを特徴とする人工歯作製装置。
2. 請求項１に記載の人工歯作製装置において、
   前記マーキング手段は、前記マーキングデータに基づく領域を描くレーザーであり、前記ワークに対してレーザー光を出射することによりマーキングを行う
   ことを特徴とする人工歯作製装置。
3. 請求項２に記載の人工歯作製装置において、
   前記マーキング手段は、前記ワークの表面に、前記マーキングデータに基づく領域にレーザー光による焦げ目を付けて罫書き線を描く
   ことを特徴とする人工歯作製装置。
4. 請求項１に記載の人工歯作製装置において、
   前記マーキング手段は、前記マーキングデータに基づく領域を映像として照射する投影手段であり、前記ワークに対して該映像を投影することによりマーキングを行う
   ことを特徴とする人工歯作製装置。