JPH06210530A - 医療材料加工用複合加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の複雑形状をＮＣ制御によって精密に清
浄に加工することができる医療材料加工用複合加工装置
を提供する。 【構成】 ２軸以上（但し２軸は含まない）を同時制御
するＮＣ制御装置１３により制御される主軸ヘッド１と
テーブル８を設け、該ＮＣヘッドに溶接加工ヘッド７を
設けると共に、ミーリング加工ヘッド５と単純電極（ワ
イヤ電極を含む）を用いた放電加工ヘッド６の少なくと
も一方を具備し、前記テーブルに固定した被加工体１６
を順次加工ヘッドを換えながらＮＣ制御により成形加工
及び溶接加工する。又、更に前記ＮＣヘッド１に計測デ
ジタイザ１４を具備し、計測データをＮＣ制御装置１３
に入力して制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は医療材料加工用複合加工
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の複合加工機械は、２以上の異なる
加工機械を単に寄せ集めて構成したものである。例えば
放電加工とミーリング加工を組合せ、ミーリング加工に
よって荒取りした加工表面を総型形状電極を用いて放電
加工して精密に仕上げるようにした複合加工機械が提案
されている。このような複合機械によれば、テーブルに
固定された被加工物を取り外すことなく次々に異なる機
能の加工作用を施すことができ、複数の機械に移して加
工する場合の取付位置出し作業が省ける効果があった。
しかしながら、放電加工に当たり所要の加工形状をした
総型電極を用意しなければならず、充分な省力化は不可
能である。しかも、放電加工用電極は加工によって消耗
するから、消耗補正が必要であり、又、同一形状電極を
複数必要とし、電極製作が容易でないと共に電極交換に
伴う取付位置出し調整が必要であるといった欠点があっ
た。又、医療用材料の加工の場合、単一加工材から一体
に削り出し加工ができない形状加工があり、しかも、精
度を要し、清浄状態での加工が必要であるが、従来の装
置では、これが困難であり不可能の場合が多かった。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよ
うな欠点を除去し、任意の複雑形状をＮＣ制御によって
精密に且つ、清浄に加工することができる医療材料加工
用複合加工装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】２軸以上（但し２軸は含
まない）を同時制御するＮＣ制御装置により制御される
ヘッドとテーブルを設け、該ＮＣヘッドに溶接加工ヘッ
ドを設けると共に、ミーリング機械加工ヘッドと単純電
極（ワイヤ電極を含む）を用いた創成放電加工ヘッドの
少なくとも一方を具備し、前記テーブルに固定した被加
工体を順次加工ヘッドを換えながらＮＣ制御により成形
加工及び溶接加工するようにしたことを特徴とする。
又、更に、前記ＮＣヘッドに計測デジタイザを具備し、
計測データを前記ＮＣ制御装置に入力して制御するよう
にしたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明は前記のように、２軸以上（但し２軸を
含まない）を同時制御するＮＣ制御装置により制御され
るヘッドとテーブルを設け、該ＮＣヘッドに溶接加工ヘ
ッドを設けると共に、ミーリング加工ヘッドと単純電極
（ワイヤ電極を含む）を用いた創成放電加工ヘッドとの
少なくとも一方を具備し、前記テーブルに固定した被加
工体を順次加工へッドを換えながらＮＣ制御により成形
加工及び溶接加工をするようにしたから、任意の複雑形
状加工が、初めにセットした位置で次々に複数ヘッド
で、同一ＮＣ制御により高精度に加工できる。しかも本
発明によれば、三次元の異形状加工、即ち傾斜面が円弧
を描くような複雑形状の加工とか、耳付、底付加工、ブ
リッジ加工等の単一材から一体に削り出し加工ができな
いような形状加工が容易に高精度に加工できる。又、計
測デジタイザを設けて加工部分を計測しながらＮＣ制御
加工することにより加工精度を更に向上させることがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下図面の一実施例により本発明を説明する
と、図１において、１は主軸ヘッドで、モータ２により
上下Ｚ軸に送り制御される。３は主軸の先端に設けた支
持体で、Ｙ軸（図の左右方向）平行軸に各加工ヘッドを
固定支持することができる。５は支持体３に固定したミ
ーリング加工（グラインディング、ドリリングを含む）
ヘッド、６は単純パイプ電極を用いた創成放電加工ヘッ
ド、７はレーザーを用いた溶接ヘッドで、いずれも支持
体３に所要の間隔で直線上に並べて固定される。８は
Ｘ、Ｙ軸移動制御される加工テーブルで、９及び１０が
各々Ｘ軸、Ｙ軸駆動モータ、１１は被加工体を取付け固
定する取付台で、モータ１２によって回転することがで
きる。１３は各モータに駆動信号を与えるＮＣ制御装置
である。１４は測定ヘッドで、例えばレーザーを用いた
三角測量法の非接触測定器で、測定データをＮＣ制御装
置１３に入力して加工送りの制御を行う。１５は加工液
タンクである。尚、４は主軸１とは独立に設けられたワ
イヤカット放電加工用ヘッドで、必要により設けられ
る。

【０００７】放電加工ヘッド６はパイプ電極６１を用
い、これをガイドしながら送給して消耗補正をし、加工
先端がヘッドからの突出長さが常に一定になるようにし
て加工する。又、回転装置も設けてあり、回転を与えな
がら加工することによって先端部の片消耗を防止する。
加工液はパイプ電極６１の穴を通して供給し、先端から
噴出させながら加工する。取付台１１に固定した被加工
体１６にパイプ電極６１を対向させた間隙には図示しな
い加工用電源から加工パルスを供給し、加工液を介して
パルス放電を繰り返すことにより放電加工する。加工中
Ｘ軸モータ９、Ｙ軸モータ１０、及びＺ軸モータ２のＮ
Ｃ制御装置１３による送り制御、即ちプログラムした形
状による揺動制御等によって三次元形状の送りを与える
ことによって、単純形パイプ電極６１によって所望する
総型形状加工が行える。勿論、Ｚ軸送りモータ２にはサ
ーボ送りが可能なサーボモータ等の組合せによって放電
間隙の微細な高速応答制御をすることによって、短絡ア
ークの発生を少なくして安定放電加工を行うことができ
る。

【０００８】ミーリング加工ヘッド５によるミーリング
加工とかグラインダ加工は、テーブル８をＹ軸モータ１
０の駆動によって所要距離移動して被加工体１６に加工
ヘッド５を対向し、先端工具５１を回転しながら加工す
る。この加工にも、各軸モータ９、１０、２のＮＣ制御
装置１３による自動制御によって三次元形状の送りを与
えて、総型形状加工をすることができる。又、溶接加工
ヘッド７は、レーザー発振器７１の発振レーザを光ファ
イバー７２を用いて先端に導出して溶接加工部分に照射
する。溶接加工形状は、モータ９、１０、２の制御によ
って三次元形状の送りを与えながら精密溶接することが
できる。測定ヘッド１４による形状測定は、加工の途中
または一通りの加工終了時に加工部分の形状測定をし、
その測定データをＮＣ制御装置１３に入力してプログラ
ムを補正しながら加工送りを与えて加工するすることに
より、各部の加工形状をより精密に加工することができ
る。

【０００９】ワイヤ加工ヘッド４による加工は、加工テ
ーブルのＸ、Ｙ軸に平行するＵ、Ｖ軸制御のテーブル４
２ヘッド４に設け、これをＵ軸モータ４３及びＶ軸モー
タ４４によって駆動し、上ガイド４５を制御する。下ガ
イド４６を加工タンタ１５を貫通する下アーム４７によ
って支持し、この上下ガイド４５、４６間にワイヤ電極
４１を移動させて加工する。４８はワイヤ電極を貯蔵す
るリール、４９はワイヤ電極を巻取るリールで、この両
者間を途中ガイド４５、４６を通してワイヤ電極４１を
所定の張力と速度で移動走行させる。尚、下アーム４７
は水平方向に進退移動できるように設け、加工時に前進
させてガイド４６を所定位置に設定し、ワイヤカットの
休止中は後退させておけば、他の加工作業に邪魔になら
ないようにし操作性を改善できる。ワイヤカットは、ガ
イド間４５、４６を垂直に張ったワイヤ電極４１の位置
に被加工体１６を移動して加工する。この加工位置は、
予め設定された各加工ヘッドの間隔距離をＮＣ制御装置
１３にメモリしてあるから、その制御信号をＹ軸モータ
１０に加えて駆動し制御することによって加工位置を定
めることができる。加工パルス電源は、図示しないが、
ワイヤ電極４１と被加工体１６間に加えられ、パルス放
電を行って加工する。加工形状は、予めプログラム入力
したＮＣ制御装置１３によるＸ、Ｙ軸モータ９、１０の
制御によって送られ、またこの加工テーブル８のＸ、Ｙ
軸の移動制御に対応して上ガイド４５をＵ、Ｖ軸に制御
することによって、ガイド４５、４６間のワイヤ電極４
１を所要角度傾斜制御しながら切断側面をテーパー付に
加工することができ、Ｕ、Ｖ軸の制御量によって任意に
テーパー角度を制御することができる。

【００１０】図２は他の実施例で、図１と同符号は同一
部分を示す。ワイヤカット放電加工ヘッド４を他の加工
ヘッドと共に支持体３に固定支持させてある。この場
合、勿論溶接加工ヘッド７とミーリング加工ヘッド５の
間隔Ａ、ミーリング加工ヘッド５と放電加工ヘッド６の
間隔Ｂ、及び放電加工ヘッド６とワイヤカットヘッド４
の間隔Ｃは、各々設定した所要の間隔長さデータをＮＣ
制御装置１３に入力してあり、信号によって各々の間隔
を移動することによって加工位置を正確に設定できる。
勿論、各加工ヘッドはテーブルのＹ軸に平行する直線上
に位置するよう設けられている。又、１７は加工テーブ
ル上に固定されたモデルで、これを測定ヘッド１４によ
る三次元形状測定をし、測定データをＮＣ制御装置１３
に入力して加工することができるうようにしてある。
尚、ＮＣ制御装置１３は位置出し、加工形状の送り制御
の他に溶接ヘッド７のレーザー制御、放電加工ヘッド
６、４の加工パルスの制御、ワイヤヘッド４のワイヤ電
極の張力、移動速度の制御、又加工液の制御等も任意に
行うことができる。又、支持体３に固定した各加工ヘッ
ドの選択は支持体の移動、回転によって選択ヘッドを被
加工体１６に対向して加工するよう構成できる。

【００１１】図３はその他の実施例で、支持体３にＵ、
Ｖ軸駆動テーブル１８を設け、これに加工ヘッド５、
６、７を取り付けたものである。１８１及び１８２がＵ
軸、Ｖ軸駆動モータ、又、支持体３には測定ヘッド１４
が設けられ、テーブル側に固定したモデル１７をモータ
１９で回転しながら三次元形状測定を行う。被加工体１
６のＸ、Ｙ軸駆動に対して加工ヘッド５、６、７側を
Ｕ、Ｖ軸駆動することによってそれを同軸駆動すれば複
雑形状加工ができ、Ｘ、Ｙ軸駆動に対してＵ、Ｖ軸を微
細制御することができる。又、Ｘ、Ｙ軸の加工テーブル
の駆動装置を除去し、ヘッド側のＵ、Ｖ軸駆動のみによ
って形状加工するようにすることもできる。

【００１２】図４は歯科用の補綴物歯冠を加工する場合
の実施例で、２０は製品を削り出す母材で、生体材料と
して有効な１８−８、１３Ｃｒ等のステンレス鋼やチタ
ン、チタン含金、Ｐｔ、Ａｕ合金を用いる。この板材２
０を機械の固定治具１にしっかり固定して取り付け、こ
の治具を基準にしてＮＣ制御により削り出し加工する。
加工は先ず、工程で、母材２０上面の歯冠の筒体端部
をヘッド６のパイプ電極６１により底付放電加工する。
次に、工程で、母材２０の捨て加工側にワイヤ電極を
通すための貫通孔の加工をする。これはワイヤ電極で直
接加工してもよいが、パイプ電極等を用いて加工しても
よい。この孔に通したヘッド４のワイヤ電極４１を上下
にガイド間を移動走行させながら加工をスタートし、工
程で、ワイヤカット放電加工により筒状内側面部分の
輪郭形状カットを行う。このワイヤ加工工程において、
所要のテーパー傾斜側面を形成するためワイヤ電極を
Ｕ、Ｖ軸制御により傾斜制御しながら加工する。この穴
加工の傾斜制御は、支台歯のデーパーに合わせてワイヤ
電極を傾斜制御しながら加工し、支台歯に密着嵌合する
ように加工する。工程が終わってカットされた中子は
抜き取り除去する。工程で、ワイヤ電極によって所要
の角度で傾斜する底面のカットを行う。次の工程で
は、母材２０の外面の捨て加工部分にワイヤ電極の挿通
孔を形成するための孔加工をし、工程で、支台歯嵌合
側面の外面のワイヤカットを行う。この工程における輪
郭加工で全周をカットすることにより母材２０から切り
離しを行い所定形状の歯冠の筒状部分の加工が得られ
る。

【００１３】次に工程は母材２．０の他の部分に加工
ヘッド６により棒状電極とかパイプ電極を用いて、ＮＣ
制御放電加工により歯冠天井面、即ち、支台歯の上端が
密着する面の加工を行う。この棒状電極６１による面加
工は、電極先端を回転、みそすり、傾斜制御等の制御を
しながらＮＣ制御によって所要の形状にオービット運動
を行い、放電加工によって内側の底付加工する。この底
面は棒状電極６１の先端消耗を所要の時間間隔で長さ補
正しながら加工することによって所要の底面形状を単純
電極で精度良く加工することができ、支台歯に密着嵌合
する歯冠の天井面の加工が容易にできる。この底付加工
は、パイプ電極６１で加工液を噴出しながら加工するこ
とによって加工屑の排除が容易になり、安定加工するこ
とができ、又、パイプ電極の先端はほぼ平らに消耗する
から消耗補正も容易であり、底面の精度のよい加工が可
能である。工程では、前工程で加工された天井面の外
側を矢印のようにガイドされるワイヤ電極で深さ方向に
切り込んでから前後平面方向にカットして天井板を切り
出し加工する。工程は、工程で母材２０から切り離
された天井板を、前記工程で母材１から切り離された
筒状体部分の上端に溶接する工程で、溶接ヘッド７を対
向して加工する。溶接にはレーザービームを用いること
によって容易に精密溶接することができる。

【００１４】図５は異形状加工された内冠製品を示すも
ので、２１が加工された内冠、２２が適合させた支台歯
である。支台歯２２には途中の輪郭に沿って段部２２１
が形成され、ここに冠せた内冠２１の側面部２１１の下
端が当接し、支台歯の上端２２２に内冠の天井面２１２
が接触して適合性が極めて良好に密着させることができ
る。内冠２１の厚さは通常０．５〜０．０５ｍｍ程度の
薄管で精度は約±０．０２ｍｍ程度に加工するが、ワイ
ヤカット及び放電加工によって容易に加工することがで
きる。

【００１５】尚、前記図４における工程のうちと、
と、ととの各工程を逆の順序で加工してもよ
く、又、、工程の天井板の加工は他の母材から加工
してもよい。又、加工は放電加工に代えてミーリングヘ
ッド５１によりミーリング、ドリリング、グラインディ
ング、フライス等の加工を行うことができ、組合せ加工
することができる。例えば、工程と工程の底付加工
はミーリングとかフライス加工してもよく、表面精度を
グラィンディンツによって精密仕上げすることができ
る。、の孔明け加工はドリル加工することができ、
や工程をドリルで孔明けしたところから切削加工に
より輪郭形状加工することができる。又、前記した加工
例は内冠の加工であるが、この外側に嵌合する外冠の加
工も容易に加工することができる。外冠は内冠より約３
０μｍ程度大きく加工することにより、内外冠を相互に
密着嵌合させることができ、この３０μｍの寸法差をプ
ログラム入力してＮＣ制御して加工することにより、容
易に所要の寸法差のある同一形状の内冠及び外冠の加工
をすることができる。

【００１６】図６はブリッジの一部を示し、支台歯２２
にかぶせた内冠２１に外冠２３を嵌合するが、外冠２３
は他の外冠（図示せず）と結合片４でブリッジ結合して
いる。この場合の外冠２３の加工は前記の内冠２１の加
工と同様に密着嵌合する相似形をもって加工するが、外
冠２３同志のブリッジ結合は溶接ヘッド７により外冠２
３と結合片２４間、結合片２４と他の外冠との溶接結合
によって結合する。尚、２５は外冠２３及び結合片２４
にポーセレン等を築成して形成した歯牙である。尚、以
上は歯科材料の加工について説明したが、人工関節や人
工骨の加工にも効果的であり、各部分の加工を各加工ヘ
ッドを選択しながら加工することによって容易に高精度
に加工することができる。又、前記実施例において創成
放電加工用電極としてはワイヤをＵ字形ガイドを移動さ
せた電極、板状電極等も利用できる。又、溶接はレーザ
ー以外にプラズマ溶接、バーナー溶接、抵抗溶接等を利
用できる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、２軸以上
（但し２軸は含まない）を同時制御するＮＣ制御装置に
より制御されるヘッドとテーブルを設け、該ＮＣヘッド
に溶接加工ヘッドを設けると共に、ミーリング加工ヘッ
ドと単純電極（ワイヤ電極を含む）を用いた創成放電加
工ヘッドの少なくとも一方を具備し、前記テーブルに固
定した被加工体を順次加工ヘッドを換えながらＮＣ制御
により成形加工及び溶接加工するようにしたから、任意
の複雑形状加工が始めにセットした位置で次々に複数加
工ヘッドにより、しかもいずれも同一ＮＣ制御により高
精度に加工することができる。しかも本発明によれば、
三次元の異形状加工、即ち傾斜面が円弧を描くような複
雑形状の加工とか、耳付、底付加工、ブリッジ加工等の
単一材から一体に削り出し加工ができないような形状加
工が容易に高精度に加工できる。又、計測デジタイザを
設けて、加工部分を計測しながらＮＣ制御加工すること
により加工精度を更に向上させることができる。又、計
測ヘッドによりモデルを計測したデータをＮＣ制御装置
に入力して加工送りの制御を行うことによって、複雑形
状加工が計測から加工までを全自動的に高精度に加工す
ることができる。又、加工装置は複数の加工ヘッドによ
る加工を同一ＮＣ制御により創成、溶接加工するもので
あるから構成も極めて簡単になり、且つ精度も保証でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例構成図である。

【図２】本発明の他の実施例図である。

【図３】本発明の他の実施例図である。

【図４】本発明による加工の一実施例である。

【図５】図４より加工された成品の側面図である。

【図６】本発明による加工の他の実施例である。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ Ｚ軸駆動モータ ３ 支持体 ４ ワイヤカット放電加工ヘッド ５ ミーリング加工ヘッド ６ 放電加工ヘッド ７ 溶接加工ヘッド ８ Ｘ、Ｙ加工テーブル ９ Ｘ軸駆動モータ １０ Ｙ軸駆動モータ １１ 取付台 １２ 回転モータ １３ ＮＣ制御装置 １４ 測定ヘッド １５ 加工タンク １６ 被加工体 １７ モデル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２軸以上（但し２軸は含まない）を同時
   制御するＮＣ制御装置により制御されるヘッドとテーブ
   ルを設け、該ＮＣヘッドに溶接加工ヘッドを設けると共
   に、ミーリング加工ヘッドと単純電極（ワイヤ電極を含
   む）を用いた創成放電加工ヘッドの少なくとも一方を具
   備し、前記テーブルに固定した被加工体を、順次加工ヘ
   ッドを換えながらＮＣ制御により成形加工及び溶接加工
   するようにしたことを特徴とする医療材料加工用複合加
   工装置。
2. 【請求項２】 前記ＮＣヘッドに計測デジタイザを具備
   し、計測データを前記ＮＣ制御装置に入力して制御する
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の医療材料
   加工用複合加工装置。