JPH09220236A - 形状加工装置及び歯科補綴物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 歯科補綴物の品質のばらつきの低減、操作性
及び生産性の向上を可能とする形状加工装置及び歯科補
綴物の製造方法を提供する。 【解決手段】 工具保持部３に設置された加工工具４を
３軸ＸＹＺ方向に移動制御する工具位置制御機構と、被
加工物５を片持ち支持する被加工物保持部８と、保持部
８に片持ち支持された被加工物５の梁部分の長さを変更
する機構と、被加工物５を１軸または２軸以上の回動軸
Ｂにて回動制御し、かつ１軸または２軸以上の回転軸Ａ
にて回転制御する被加工物位置制御機構と、を有する。
そして加工条件データを記憶するデータ記憶部１３と、
形状モデルデータ及び加工条件データを記憶部１３から
読み出し、かつ各データに基づいて機構及び被加工物位
置制御機構を制御しながら加工工具４を動作させること
により、被加工物５の加工を行わせる制御部１５と、を
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば歯科用ブリ
ッジのような歯科補綴物の製造に用いて好適な形状加工
装置と、歯科補綴物の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、インレー、クラウン、ブリッジ
等の歯科補綴物は、複雑な自由曲面で構成されている上
に、患者毎にその形態が異なることから、従来から多く
の歯科補綴物がロストワックス鋳造法により製造されて
きた。この製造工程の一例を示すと、先ず、歯科技工士
が支台歯の石膏模型上にワックスアップを行う。次に、
出来た歯科補綴物模型を型内に埋没させ、それから加熱
して型内に内在するワックスを溶融して除去する。そし
て、出来た空間に金属を流し込んで鋳造し、その後中身
を取り出して仕上げ研磨を行って歯科補綴物を得るとい
う方法である。

【０００３】また、近年のＣＡＤ／ＣＡＭシステムによ
る歯科補綴物の製造方法では、口腔の直接計測または印
象により模型を作製して該模型を測定する。そして、測
定データを用いてＣＡＤにより歯科補綴物の設計を行
い、その数値データをＣＡＭ機能を有する加工機に送っ
て、切削加工により歯科補綴物を製造している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記ロストワックス法
では、印象材、石膏、ワックス、埋没材、金属、レジン
へと順番に形態を転写して補綴物を作製するため、ワッ
クスの膨張収縮、埋没材の膨張、金属の凝固収縮等のた
めに、補綴物の寸法精度の制御が困難である。そのた
め、作業を行う歯科技工士の経験や技術に依存して作製
される歯科補綴物の品質が大きくばらつくという問題点
がある。

【０００５】また、純チタンが生体に影響を及ぼさない
ことから、純チタンからなる素材から歯冠等の歯科補綴
物を作製することが好ましいが、純チタンは融点が高
く、しかも酸化されやすいので、ロストワックス法にお
ける鋳造が困難であるという問題点がある。一方、前記
従来のＣＡＤ／ＣＡＭシステムによる歯科補綴物の製造
方法は、製造対象の歯科補綴物が変わる毎に、補綴物材
料（素材）を加工機にセッティングしており、そのため
操作性や生産性が悪いこと、しかも加工精度が不十分で
あること、等の理由により未だ実用化までには至ってい
ない。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであり、歯科補綴物の品質のばらつきを
低減できる、操作性及び生産性を向上させることができ
る、純チタンを素材として用いる場合にも適用できる、
高精度に歯科補綴物を加工できるという特徴を有する形
状加工装置及び歯科補綴物の製造方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、工具保持部に設置された加工工具を３
軸方向に移動制御する工具位置制御機構と、被加工物を
片持ち支持する被加工物保持部と、前記被加工物保持部
に片持ち支持された被加工物の梁部分の長さを変更する
機構と、前記被加工物保持部に片持ち支持された被加工
物を１軸または２軸以上の回動軸にて回動制御し、かつ
１軸または２軸以上の回転軸にて回転制御する被加工物
位置制御機構と、複数の形状モデルデータ及び各モデル
データに対応する加工条件データを記憶するデータ記憶
部と、製造対象物にかかる形状モデルデータ及び加工条
件データを前記記憶部から読み出し、かつ各データに基
づいて前記工具位置制御機構及び被加工物位置制御機構
を制御しながら前記加工工具を動作させることにより、
前記被加工物の加工を行わせる制御部と、を備えた形状
加工装置（請求項１）」を提供する。

【０００８】また、本発明は第二に「少なくとも、工具
保持部に設置された加工工具を１軸または２軸以上の回
動軸にて回動制御する工具位置制御機構と、被加工物を
片持ち支持する被加工物保持部と、前記被加工物保持部
に片持ち支持された被加工物の梁部分の長さを変更する
機構と、前記被加工物保持部に片持ち支持された被加工
物を３軸方向に移動制御し、かつ１軸または２軸以上の
回転軸にて回転制御する被加工物位置制御機構と、複数
の形状モデルデータ及び各モデルデータに対応する加工
条件データを記憶するデータ記憶部と、製造対象物にか
かる形状モデルデータ及び加工条件データを前記記憶部
から読み出し、かつ各データに基づいて前記工具位置制
御機構及び被加工物位置制御機構を制御しながら前記加
工工具を動作させることにより、前記被加工物の加工を
行わせる制御部と、を備えた形状加工装置（請求項
２）」を提供する。

【０００９】また、本発明は第三に「少なくとも、形状
加工装置のデータ記憶部に歯科補綴物にかかる複数の形
状モデルデータ及び各モデルデータに対応する加工条件
データを入力する工程と、前記装置の被加工物保持部
に、複数の歯科補綴物を製造するのに充分な長さを有す
る素材を設置し、最初の歯科補綴物を製造するのに要す
る素材長さに等しい梁長さにて片持ち支持させる工程
と、前記装置の工具保持部に加工工具を設置する工程
と、前記複数の形状モデルデータの中から製造対象の歯
科補綴物にかかるモデルデータを選択するデータ選択工
程と、選択した形状モデルデータ及びその加工条件デー
タを前記記憶部から読み出し、各データに基づいて前記
片持ち支持された素材の位置及び前記工具保持部に設置
された加工工具の位置を制御しながら、該加工工具を動
作させることにより前記素材の加工を行って、片持ち支
持部付きの歯科補綴物を作製する作製工程と、前記被加
工物保持部に支持された素材から歯科補綴物を切断する
切断工程と、前記被加工物保持部に支持され、かつ前記
歯科補綴物が切断された素材の梁部分の長さが次の歯科
補綴物を製造するのに要する素材長さとなるように増大
する長さ増大工程、前記データ選択工程、前記作製工
程、及び前記切断工程を繰り返して行う工程と、を有す
る歯科補綴物の製造方法（請求項３）」を提供する。

【００１０】また、本発明は第四に「前記加工を、前記
加工工具の３軸方向移動制御、前記素材の１軸または２
軸以上の回動制御、及び前記素材の１軸または２軸以上
の回転制御により行うことを特徴とする請求項３記載の
歯科補綴物の製造方法（請求項４）」を提供する。ま
た、本発明は第五に「前記加工を、前記加工工具の１軸
または２軸以上の回動制御、前記素材の３軸方向移動制
御、及び前記素材の１軸または２軸以上の回転制御によ
り行うことを特徴とする請求項３記載の歯科補綴物の製
造方法（請求項５）」を提供する。

【００１１】また、本発明は第六に「前記加工は前記素
材の自由端側から開始して、該素材の固定端側へと加工
を進めて、前記片持ち支持部を最後に加工することを特
徴とする請求項３〜５記載の歯科補綴物の製造方法（請
求項６）」を提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明（請求項１〜６）によれ
ば、片持ち支持した被加工物を、データ記憶部に記憶さ
れた複数の形状モデルデータの中から選択した形状デー
タに対応する加工条件データに基づいて、加工具と被加
工物の位置を多軸制御しながら加工できる。

【００１３】そのため、本発明（請求項１〜６）によれ
ば、高精度な形状加工が可能であり、例えば、高い形状
精度を有する歯科補綴物を製造できる。また、製造物
（例えば、歯科補綴物）の品質のばらつきを低減でき
る。そして、純チタンを素材として用いる場合にも適用
できる。さらに、本発明（請求項１〜６）によれば、被
加工物保持部に片持ち支持された被加工物の梁部分の長
さを変更することができる。

【００１４】そのため、本発明（請求項１〜６）によれ
ば、最初の製造物（例えば、歯科補綴物）を被加工物保
持部に支持された素材から切断した後、被加工物保持部
に支持された素材の梁部分の長さが次の製造物（例え
ば、歯科補綴物）を製造するのに要する素材長さとなる
ように増大することにより、新たに素材を被加工物保持
部にセッティングすることなく、次の製造物（例えば、
歯科補綴物）を続けて製造することができる（それ以降
の製造物も同様）。

【００１５】即ち、本発明（請求項１〜６）によれば、
素材のセッティングにかかる操作性を向上させ、また製
造物の生産性を向上させることができる。本発明にかか
る加工は、素材の自由端側から開始して、素材の固定端
側へと加工を進めて、片持ち支持部を最後に加工するこ
とが好ましい（請求項６）。これは、被加工物の固定端
側から加工を開始すると、加工に伴って被加工物の張り
剛性が低下し、その状態において被加工物の自由端側を
加工すると、自由端側の加工精度が低下しやすいからで
ある。

【００１６】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。

【００１７】

【実施例】図４は本実施例の形状加工装置の加工部１６
を示す斜視図である。ベース１の上には主軸部２が垂直
方向に組み込まれている。主軸部２の先端には、工具ホ
ルダ（工具保持部の一例）３が取り付けられている。工
具ホルダ３には工具（加工工具の一例）４が着脱可能に
取り付けられている。工具４は通常のエンドミルである
が、ダイヤモンド砥石でも構わない。

【００１８】主軸部２を図中のＸＹＺ方向の数値制御に
より動かすことで、工具４を任意の位置に移動させるこ
とができる。また、工作物（被加工物の一例）５を所定
の位置に自動的に回動させる（Ｂ軸廻り）ための旋回軸
部６がベース１には取り付けられている。さらに、回転
軸部７が旋回軸部６の一端に接合されており、旋回軸部
６と共に旋回すると同時に、工作物５を任意の回転位置
に回動させることができるようになっている。

【００１９】回転軸部７の一端には工作物ホルダー（被
加工物保持部の一例）８が取り付けられており、工作物
５を回転軸部７に固定することができる。従って、工作
物５は旋回軸部６の回動（Ｂ軸廻り）及び回転軸部７の
回転（Ａ軸廻り）により自由な角度で姿勢を保つことが
可能であり、また工具の位置はＸＹＺ座標上の任意の位
置に保持することができる。

【００２０】図２は本実施例の形状加工装置の全体構成
を示すブロック図であり、図３は本実施例の形状加工装
置を用いて行った加工の様子を示す斜視図である。図２
及び図３を参照しつつ、工作物５を加工する手順につい
て説明する。先ず、ブリッジ５個分を作製できるだけの
長さを有する金属性の工作物（例えば、純チタン素材）
５を所定量の加工代（最初のブリッジを製造するのに要
する素材長さ）が出るように、工作物ホルダー８にチャ
ッキングする。この際、工作物フィーダ（図示せず、被
加工物の梁部分の長さを変更する機構の一例）を用いる
と、加工代に相当する工作物の梁部分の長さを容易に調
整して所定値に設定できる。

【００２１】この工作物フィーダは、工作物の移動とチ
ャッキング機構の動作を制御する操作機構と、該操作機
構の制御により工作物の保持・開放が自在となるチャッ
ク機構を備えている。工作物を移動させるときには、工
作物の保持を開放した状態にて行い、移動が完了した時
点で工作物の保持を行う。工作物は片側だけでチャッキ
ングされて片持ち支持されている。そのため、両端でチ
ャッキングするときに度々生じていた両端の支持軸のず
れによる工作物の変形や位置ずれの問題が発生しない。

【００２２】個々の患者に適合するブリッジ（歯科補綴
物の一例）の各形状データは、データ記憶部１３に複数
の形状モデルデータの中の一つとしてそれぞれ記憶され
ている。また、データ記憶部１３には、各形状モデルデ
ータに対応する加工条件データ（例えば、工具経路、工
具回転数、送り量、切り込み量等の条件のデータ）も記
憶されている。

【００２３】そこで、入力部１１により、データ記憶部
１３に記憶された複数の形状モデルデータを呼び出して
表示部１２に表示させ、その中から製造するブリッジの
形状データを選択する。形状データが選択されると、デ
ータ記憶部１３に記憶された該形状データに対応する加
工条件データ（工具経路、工具回転数、送り量、切り込
み量等の条件のデータ）が制御部により自動的に選択さ
れて、ＮＣ制御部１４に送られる。

【００２４】そして、ＮＣ制御部１４は選択された加工
条件にて加工部１６を制御することにより、工作物５を
加工する。工作物５は図３及び図４に示すように、旋回
軸部６及び／または回転軸部７がＮＣ制御部１４により
制御されることで、自由度の高い姿勢をとることができ
る。また、主軸部２もＮＣ制御部１４により制御される
ことでＸＹＺ方向に任意に移動できる。そのため、加工
途中で段取り替え作業（工作物の保持位置・保持方向を
替える作業）を行う必要がなく、ブリッジの全周に亘っ
て連続して加工することができる。

【００２５】加工は、自由端側である工作物の先端から
順次行っていく。これは、工作物５をチャッキング部分
に近い固定端側から加工する場合には、工作物５の張り
剛性が下がるため、その状態で工作物の自由端側を加工
すると、工作物自由端側の加工精度が低下しやすいから
である。図１は加工がほぼ完了したブリッジの形態を示
している。ブリッジの加工は、工作物５のチャッキング
部分に近い片持ち支持部において、ブリッジを工作部５
から切り離すことにより終了する。

【００２６】続けて、もう一つのブリッジを加工する場
合には、工作物ホルダー８に片持ち支持された工作物の
梁部分の長さが次のブリッジを製造するのに要する素材
長さとなるように、工作物フィーダにより工作物が所定
量繰り出される。この操作は、工作物５が片側のみでチ
ャッキングされているので、極めて容易に行うことがで
きる。

【００２７】次に、入力部１１により、データ記憶部１
３に記憶された複数の形状モデルデータを表示部１２に
表示させ、その中から新たに製造するブリッジの形状デ
ータを選択する。形状データが選択されると、データ記
憶部１３に記憶された該形状データに対応する加工条件
データ（工具経路、工具回転数、送り量、切り込み量等
の条件のデータ）が制御部により自動的に選択されて、
ＮＣ制御部１４に送られる。

【００２８】そして、ＮＣ制御部１４は選択された加工
条件にて加工部を制御することにより、工作物５を加工
する。同様の操作を繰り返すことにより、５個のブリッ
ジを製造した。本実施例によれば、高い形状精度を有す
るブリッジを連続して製造できた。また、各ブリッジの
品質のばらつきを低減できた。そして、純チタンを素材
として用いることができた。

【００２９】さらに、本実施例によれば、素材を工作物
ホルダーにセッティングしなおすことなく、連続してブ
リッジを製造することができ、素材のセッティングにか
かる操作性を向上させ、また製造物の生産性を向上させ
ることができた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
〜６）によれば、高精度な形状加工が可能であり、例え
ば、高い形状精度を有する歯科補綴物を製造できる。ま
た、製造物（例えば、歯科補綴物）の品質のばらつきを
低減できる。そして、純チタンを素材として用いる場合
にも適用できる。

【００３１】また、本発明（請求項１〜６）によれば、
素材のセッティングにかかる操作性を向上させ、また製
造物の生産性を向上させることができる。さらに、本発
明（請求項６）によれば、加工中の被加工物の張り剛性
の低下を抑制して、さらに高精度な形状加工が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例における加工がほぼ完了したブリッ
ジの形態を示す概略側面図である。

【図２】は、実施例の形状加工装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図３】は、実施例の形状加工装置を用いて行う加工の
様子を示す斜視図である。

【図４】は、実施例の形状加工装置の加工部を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ 主軸部 ３ 工具ホルダ（工具保持部の一例） ４ 工具（加工工具の一例） ５ 工作物（被加工物、素材の一例） ６ 旋回軸部 ７ 回転軸部 ８ 工作物ホルダー（被加工物保持部の一例） １１ 入力部 １２ 表示部 １３ データ記憶部 １４ ＮＣ制御部 １５ 制御部 １６ 加工部 以上

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、 工具保持部に設置された加工工具を３軸方向に移動制御
   する工具位置制御機構と、 被加工物を片持ち支持する被加工物保持部と、 前記被加工物保持部に片持ち支持された被加工物の梁部
   分の長さを変更する機構と、 前記被加工物保持部に片持ち支持された被加工物を１軸
   または２軸以上の回動軸にて回動制御し、かつ１軸また
   は２軸以上の回転軸にて回転制御する被加工物位置制御
   機構と、 複数の形状モデルデータ及び各モデルデータに対応する
   加工条件データを記憶するデータ記憶部と、 製造対象物にかかる形状モデルデータ及び加工条件デー
   タを前記記憶部から読み出し、かつ各データに基づいて
   前記工具位置制御機構及び被加工物位置制御機構を制御
   しながら前記加工工具を動作させることにより、前記被
   加工物の加工を行わせる制御部と、を備えた形状加工装
   置。
2. 【請求項２】 少なくとも、 工具保持部に設置された加工工具を１軸または２軸以上
   の回動軸にて回動制御する工具位置制御機構と、 被加工物を片持ち支持する被加工物保持部と、 前記被加工物保持部に片持ち支持された被加工物の梁部
   分の長さを変更する機構と、 前記被加工物保持部に片持ち支持された被加工物を３軸
   方向に移動制御し、かつ１軸または２軸以上の回転軸に
   て回転制御する被加工物位置制御機構と、 複数の形状モデルデータ及び各モデルデータに対応する
   加工条件データを記憶するデータ記憶部と、 製造対象物にかかる形状モデルデータ及び加工条件デー
   タを前記記憶部から読み出し、かつ各データに基づいて
   前記工具位置制御機構及び被加工物位置制御機構を制御
   しながら前記加工工具を動作させることにより、前記被
   加工物の加工を行わせる制御部と、を備えた形状加工装
   置。
3. 【請求項３】 少なくとも、 形状加工装置のデータ記憶部に歯科補綴物にかかる複数
   の形状モデルデータ及び各モデルデータに対応する加工
   要件データを入力する工程と、 前記装置の被加工物保持部に、複数の歯科補綴物を製造
   するのに充分な長さを有する素材を設置し、最初の歯科
   補綴物を製造するのに要する素材長さに等しい梁長さに
   て片持ち支持させる工程と、 前記装置の工具保持部に加工工具を設置する工程と、 前記複数の形状モデルデータの中から製造対象の歯科補
   綴物にかかるモデルデータを選択するデータ選択工程
   と、 選択した形状モデルデータ及びその加工条件データを前
   記記憶部から読み出し、各データに基づいて前記片持ち
   支持された素材の位置及び前記工具保持部に設置された
   加工工具の位置を制御しながら、該加工工具を動作させ
   ることにより前記素材の加工を行って、片持ち支持部付
   きの歯科補綴物を作製する作製工程と、 前記被加工物保持部に支持された素材から歯科補綴物を
   切断する切断工程と、 前記被加工物保持部に支持され、かつ前記歯科補綴物が
   切断された素材の梁部分の長さが次の歯科補綴物を製造
   するのに要する素材長さとなるように増大する長さ増大
   工程、前記データ選択工程、前記作製工程、及び前記切
   断工程を繰り返して行う工程と、を有する歯科補綴物の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記加工を、前記加工工具の３軸方向移
   動制御、前記素材の１軸または２軸以上の回動制御、及
   び前記素材の１軸または２軸以上の回転制御により行う
   ことを特徴とする請求項３記載の歯科補綴物の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記加工を、前記加工工具の１軸または
   ２軸以上の回動制御、前記素材の３軸方向移動制御、及
   び前記素材の１軸または２軸以上の回転制御により行う
   ことを特徴とする請求項３記載の歯科補綴物の製造方
   法。
6. 【請求項６】 前記加工は前記素材の自由端側から開始
   して、該素材の固定端側へと加工を進めて、前記片持ち
   支持部を最後に加工することを特徴とする請求項３〜５
   記載の歯科補綴物の製造方法。