KR101098901B1 - 인공치아 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원본 모형치아의 형상 그대로 확대된 인공치아를 다양한 각도로 가공할 수 있도록 이동가능하게 고정시키고 가공시 발생되는 분진제거를 동시에 수행할 수 있는 인공치아 가공장치에 관한 것이다.

본 발명은 모형치아로부터 인공치아를 가공하기 위한 인공치아 가공장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스의 상부에서 좌우이동 가능하도록 배치되어 가이드재로 사용되는 상기 모형치아와 인공치아로 가공될 가공모재를 고정시키는 작업대; 및 상기 작업대의 좌우이동에 대응하여 좌우 이동가능하며, 서로 다른 길이를 갖는 각각의 핸드피스를 구동시켜 둘 중 하나의 핸드피스로 상기 가이드재의 표면을 따라 이동하면서 나머지 하나의 핸드피스로 가공모재를 절삭하여 상기 가이드재와 형상은 동일하며 미리 세팅된 비율에 따라 이동하여 인공치아를 가공하는 가공기를 포함한다.

인공치아, 확대가공, 펜타그래프

Description

인공치아 가공장치{Apparatus for processing an artificial tooth}

본 발명은 인공치아 가공장치에 관한 것으로, 특히, 취성이 강한 지르코니아를 사용하면서도 지르코니아의 소결 후에 수축률에 대응하는 확대율로 원본 모형치아로부터 닮은꼴 형상의 인공치아를 확대 가공할 수 있으며 펜타그래프 방식을 이용하여 가공기를 구현함에 의해 저렴한 비용으로 제작 가능한 인공치아 가공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 충치나 잇몸 질환 혹은 외상 등의 원인에 의해 치아가 상실되었을 때에는 상실된 치아를 인공적인 재료를 사용하여 수복함으로써 감소된 기능과 외모, 발음 등을 정상적으로 회복시키게 되는데, 이러한 치료 과정을 보철이라 한다.

종래에는 예컨대 하나의 치아가 손상된 경우에 있어서, 먼저 치아 전체를 1 ~ 1.5mm 깍아낸 후 인상본을 뜨고 인상재에 석고를 부어 만든 모형을 제작한 후, 상기 모형을 촬영하거나 스캔하여 촬영 또는 스캔에 의해 얻은 영상 또는 이미지로부터 소프트웨어에 의해 3차원 형상을 추출한 다음 이를 토대로 인공치아를 가공한다.

종래의 인공치아 가공 장치를 이용한 인조 치아 가공 방식은 가공물을 콜릿 척(collet chuck)에 수평하게 물린 다음 가공물을 360° 회전시켜 가면서 스핀들에 부착된 가공 툴로 가공하는 방식인데, 이러한 방식은 가공 시간이 많이 소요되고 한 번의 작업으로는 하나의 치아만 가공할 수 있다는 점에서 가공의 효율성 및 경제성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 가공물이 지그에 단단히 고정되지 못하여 가공 시 가공물의 이탈이 발생될 염려가 있고, 지그에 가공물을 고정시키거나 지그로부터 가공물을 분리하기가 번거롭다는 문제점이 있다.

더욱이, 종래의 가공장치는 가공 시 많이 발생되는 미세 분진이 가공물의 가공에 영향을 미침으로써 정확한 가공품을 만들기 어려우며, 미세 분진의 날림으로 인해서 작업 환경에 악영향을 끼친다는 문제점이 있다.

한편, 이러한 인공치아의 재료로 사용되던 금속 예를 들면, 금 등을 사용해 왔으나 최근 들어 금값의 급격한 인상으로 더 이상의 사용이 곤란한 상황이다. 또한, 이러한 금속의 재료를 이용해서 인공치아를 만들어 시술한 경우 기존의 치아색과 차이가 많아 환자들에게 만족감을 주지 못했다.

이처럼, 환자들의 강한 심미에 대한 요구와 원자재 상승에 따라 점점 금속류를 이용한 보철물의 사용이 줄어들고, 치아색에 근접한 복합재료 예를 들면, 세라믹소재인 지르코니아의 사용이 급격히 증가하고 있다.

지르코니아는 일반적으로 취성이 강하여 가소결 상태에서 인공치아의 가공이 이루어진 후 고온 소결과정을 거치게 된다. 또한, 지르코니아는 마이크로미터 단 위의 정밀도로 사람이 직접 가공하기가 불가능하였다. 더욱이, 지르코니아는 소결시에 재료의 제작 회사별로 서로 다른 수축율을 가지며 소결 후에 일정한 비율로 수축이 발생하는 것을 감안할 때, 지르코니아를 인공치아의 재료로 사용하여 수작업을 통해 가공하기는 불가능하므로 현재까지는 3차원 CAD/CAM 기술을 활용하여 지르코니아 인공치아를 제작하였다.

이러한 3차원 CAD/CAM 기술을 활용하기 위해서는 원본 모형치아의 형상에 대한 디지털 치아 데이터를 얻는 것이 필요하며, 따라서 치아 석고 모형을 촬영 또는 스캔하는 장치(예를 들어, 3차원 스캐너)가 필요하고, 스캔하는 장치와 인공 치아 가공장치가 별개의 장치로 분리되어 있어서 넓은 작업 공간이 필요하고, 스캔 작업이 완료되고 치아 가공이 시작되기까지의 시간이 오래 걸리는 등 작업 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

이러한 3차원 CAD/CAM기술을 이용하면 환자 맞춤형 치아 보철물의 생산 및 공급에 있어 효율성은 증대되나 3차원 CAD/CAM 기술에 따른 장비의 가격이 높아 그 운영에 한계가 따랐다.

따라서, 지르코니아를 가공하여 소결에 따른 수축율을 감안하여 확대가공을 통한 인공치아를 제작하기 위해 보다 효율적이며 비용을 최소화할 수 있는 가공장치의 필요성이 대두되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 원본 모형치아의 형상 그대로 인공치아를 손쉽게 가공할 수 있으며, 취성이 강한 지르코니아를 인공치아의 재료로 사용하여 가공할 수 있는 인공치아 가공장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 지르코니아의 소결 후에 수축하는 특성을 감안하여 수축률에 대응하는 확대율로 확대가공이 가능하도록 하는 인공치아 가공장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 펜타그래프방식을 적용하여 가공오차를 최소화하고 가공 시 발생하는 분진을 최소화할 수 있는 인공치아 가공장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 인공치아를 가공하기 위한 전자적인 제어장치를 배제하고 마이크로미터와 스케일(scale)을 이용해 간편한 기계조작에 의해 가공하므로 가공장치 자체의 제조단가를 최소화할 수 있는 인공치아 가공장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 별도의 스캔작업 등을 필요로 하지 않아 즉시 가공이 가능하여 가공시간을 단축할 수 있는 인공치아 가공장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 모형치아로부터 인공치아를 가공하기 위한 인공치아 가공장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스의 상부에서 좌우이동 가능하도록 배치되어 가이드재로 사용되는 상기 모형치아와 인공치아로 가공될 가공모재를 고정시키는 작업대; 및 상기 작업대의 좌우이동에 대응하여 좌우 이동가능하며, 서로 다른 길이를 갖는 각각의 핸드피스를 구동시켜 둘 중 하나의 핸드피스로 상기 가이드재의 표면을 따라 이동하면서 나머지 하나의 핸 드피스로 가공모재를 절삭하여 상기 가이드재와 형상은 동일하며 미리 세팅된 비율에 따라 이동하여 인공치아를 가공하는 가공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치를 제공한다.

상기 작업대는 틸트 회전 가능한 테이블; 상기 테이블의 양 끝단을 지지하여 테이블의 틸트 회전상태를 고정하기 위한 테이블 잠금 손잡이를 구비한 한 쌍의 테이블지지체; 및 상기 테이블을 지지한 채 좌우로 슬라이딩하는 좌우슬라이더를 포함한다.

상기 베이스는 상기 작업대를 좌우 방향으로 이동시키기 위한 가이드레일; 상기 비율에 따라 상기 작업대의 이동길이를 세팅하기 위해 상기 가이드레일과 동일 축에 배치된 제1스케일; 및 상기 가공기를 X-Y평면으로 내경과 외경의 호를 따라 이동시키기 위한 전후슬라이드홈을 포함한다.

상기 테이블은 상기 가공모재를 고정하기 위한 절삭트레이와 상기 가이드재를 고정하기 위한 가이드트레이를 포함한다.

상기 각각의 트레이는 수평방향 회전 이동가능하며 회전상태를 고정하기 위한 다수개의 트레이 잠금 손잡이를 포함한다.

상기 한 쌍의 테이블지지체중 상기 절삭트레이와 인접한 테이블지지체는 일측에 분진흡입구를 더 포함한다.

상기 가공장치는 상기 분진흡입구로부터 흡입된 분진을 흡입 배출하는 분진흡입덕트가 연결된다.

상기 가공장치는 상기 절삭트레이에서 가공모재의 가공시 발생하는 분진을 상기 분진흡입구로 이동시키기 위한 디셔를 더 포함한다.

상기 디셔는 도넛모양으로 측면에 제1분진배출홈을 갖는 상부케이스; 하부로 폐쇄된 원형으로 상기 제1분진배출홈과 연통되는 제2분진배출홈을 형성하는 하부케이스; 및 상기 상부케이스와 하부케이스를 연결하여 상기 테이블의 절삭트레이 상하로 장착하기 위한 장착집게를 포함한다.

상기 가공기는 상기 비율에 따라 자신의 길이를 세팅하기 위한 마이크로미터를 구비하여 상기 가공모재를 절삭하기 위한 절삭핀을 갖는 절삭핸드피스; 상기 가이드재의 표면을 따라 이동하기 위한 가이드핀을 갖는 가이드핸드피스; 상기 핸드피스를 각각 지지하는 암; 상기 암을 일정간격 이격된 상태로 고정하기 위한 연결바; 상기 암을 일정간격 이격된 상태로 X-Y평면과 Y-Z평면상에서 회전가능하게 하는 크로스블록; 상기 베이스의 전후슬라이드홈을 따라 X-Y평면으로 이동하는 전후슬라이더; 및 상기 비율에 따라 상기 좌우슬라이더의 이동량에 대응하여 좌우 이동하기 위한 가이드홈을 제공하는 가이드블록을 포함한다.

상기 가공장치는 용수철의 탄성을 이용하여 Y-Z평면상에서 회전 시에 자신의 무게를 조절하기 위한 무게조절 용수철 장치를 더 포함한다.

상기크로스블록은 상기 무게조절 용수철 장치로부터의 탄성을 전달하기 위한 탄성전달체와, 상기 전달받은 탄성을 이용해 Y-Z평면상에서 회전시키기 위한 제1이동체과, 상기 제1이동체의 양 끝단에 Y-Z평면상에서의 회전력을 전달하는 한 쌍의 회전전달체와, 상기 두 개의 핸드피스가 X-Y평면상에서 회전하기 위한 한 쌍의 제2이동체을 내부에 구성한다.

상기 가공기는 상기 가이드블록에 대응되는 위치에 마련되어 상기 비율에 따라 상기 가이드홈을 따라 좌우 이동길이를 세팅하기 위한 제2스케일을 더 포함한다.

상기 가공장치는 절삭핸드피스의 절삭핀의 회전속도를 조절하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 모형치아로부터 인공치아를 가공하기 위한 인공치아 가공장치에 있어서, 베이스; 상기 베이스의 상부에서 좌우이동 가능하도록 배치되어 가이드재로 사용되는 상기 모형치아와 인공치아로 가공될 가공모재를 고정시키는 작업대; 서로 다른 길이를 갖는 한 쌍의 핸드피스; 및 상기 하나의 핸드피스로 상기 가이드재의 표면을 따라 이동하면서 나머지 하나의 핸드피스로 가공모재를 절삭하여 상기 가이드재와 형상은 동일하며 미리 세팅된 비율에 따라 이동하여 펜타그래프방식으로 인공치아를 가공하는 가공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치를 제공한다.

따라서, 본 발명은 원본 모형치아의 형상 그대로 인공치아를 가공함에 있어 가공오차를 최소화하고, 원하는 배율을 선택적으로 조절 가능하여 손쉽게 가공할 수 있다.

또한, 본 발명의 인공치아의 재료로 지르코니아를 사용할 수 있도록 지르코니아의 수축률에 대응하는 확대율로 가공이 가능하여 소결 후 완성된 인공치아가 원본 모형치아와 동일한 형상으로 가공이 가능하다.

또한, 본 발명은 인공치아의 가공 중 발생하는 분진을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 마이크로미터와 스케일 등의 간단한 기구들로 형성하므로 가공장치 자체의 제조단가를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 인공치아 가공장치는 석고모형을 제작하여 보철물 원본 모형치아를 제작한 후에 예를 들면, 지르코니아 블록을 절삭하여 원본 모형치아와 동일한 형상의 인공치아를 확대하여 가공할 때 사용한다.

가공이 완료된 인공치아는 고온에서 소결하여 치아로 시술된다. 이때, 소결이 완료된 모형치아는 수축하게 되므로 가공 시에 수축률을 감안하고 확대하여 가공해야 한다.

통상의 인공치아의 재료로 사용되는 지르코니아 블록은 제작회사마다 서로 다른 수축률(예를 들어 23% ~ 27%)을 가지므로 수축률에 따라 확대율(예를 들어, 30%)을 계산하여야 한다. 즉, 본 발명의 인공치아 가공장치로 지르코니아 블록을 절삭할 때 지르코니아 블록의 수축률에 따른 확대율로 절삭하기 위해 그 확대율에 따라 기 설정된 장치의 기계 세팅값을 획득하여 셋팅한다. 이때, 획득된 세팅값에 따라 가공장치를 두 개의 스케일을 기준하여 좌우로 이동한 후, 마이크로미터를 이용해 동일하게 이동하는 두 개의 핸드피스의 길이를 서로 다르게 조절하여 갖게 X축 이동과 Y축 이동 및 Z축 이동에 의한 확대율로 펜타그래프방식으로 가공을 하면, 원하는 확대율로 인공치아를 가공할 수 있다.

이때, 한 쌍의 핸드피스 중 하나의 핸드피스가 원본 모형치아의 표면을 따라 이동하고, 원본 모형치아의 형상이 그대로 나머지 하나의 핸드피스가 회전하면서 지르코니아 블록을 절삭하여 펜타그래프방식에 의해 3차원가공이 수행된다. 기 세팅된 값에 따라 원하는 확대율로 인공치아를 가공하므로 원본 모형치아와 형상은 동일하지만, 크기는 확대된 형태로 인공치아가 가공된다.

가공이 완료되면 소결과정을 거쳐 소결하면 수축되어 원본 모형치아와 동일 형상 및 동일 크기의 인공치아가 완료되어 시술할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 인공치아 가공장치를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인공치아 가공장치의 사시도이다.

도 1을 참고하면, 인공치아 가공장치(100)는 베이스(130)와, 베이스(130)의 상부로 좌우이동 가능하도록 배치되어 가공될 가공모재(지르코니아 블록)와 가이드재(원본 모형치아)를 고정시키는 작업대(110)와, 작업대(110)를 이용해 가공모재로부터 가이드재와 동일 형상의 인공치아를 가공하기 위한 두 개의 핸드피스(20, 30)를 갖는 가공기(120)를 포함한다.

도 2를 참고하면, 작업대(110)는 테이블(50)과, 테이블(50)의 양 끝단을 지지하고 테이블 잠금 손잡이(57a, 57b)를 구비한 한 쌍의 테이블지지체(59a, 59b)와, 테이블(50)을 지지한 채 베이스(130)상에서 좌우 왕복운동하기 위한 좌우슬라이더(53)를 구비한다.

좌우슬라이더(53)는 베이스(130)상에 좌우슬라이더(53)의 좌우이동에 대응하게 마련된 스케일(54)을 기준으로 정해지는 확대율에 따라 가이드레일(53a : 도 1 참조)을 따라 좌우로 이동한다.

테이블(50)은 두 개의 트레이(51, 52)를 가지며 하나는 가공모재로 지르코니아 블록을 절삭하기 위해 고정하는 절삭트레이(51)이며, 나머지 하나는 가이드재로 원본 치아모형을 고정하는 가이드트레이(52)이다. 절삭트레이(51)와 가이드트레이(52)는 각각 가공모재 장착부(55)와 가이드재 장착부(56)를 구비하며 수평방향으로 360도 회전이 가능하다. 여기서 각 트레이(51, 52)의 수평방향 회전 및 회전상태 고정을 위한 잠금/풀림의 기능을 하는 각각 4개씩의 트레이 잠금 손잡이(58)가 테이블(50)의 측면으로 배치된다. 또한, 테이블(50)의 양끝단의 테이블지지체(59a, 59b)에는 테이블(50)의 틸트 방향 회전 및 회전상태의 고정을 위한 잠금/풀림의 기능을 하는 각각의 테이블 잠금 손잡이(57a, 57b)를 구비한다.

한편, 가공모재 장착부(55)에는 인공치아를 가공하기 위한 세라믹 블럭 예를 들어, 지르코니아 블럭을 아크릴판에 고정시킨다. 이때, 가공모재 장착부(55)의 안쪽에는 아크릴판을 고정시켜 주는 훅(미도시)이 부착되어 있다. 마찬가지로, 가이드재 장착부(56)에는 왁스로 만든 보철물형태의 원본 모형치아를 아크릴판에 고정시킨다. 가이드재 장착부(56)의 안쪽에도 아크릴판을 고정시켜 주는 훅(미도시)이 부착되어 있다.

가공모재 장착부(55)에 고정된 지르코이아 블럭은 절삭트레이(51)의 수평방향 회전(화살표 A참조)에 의해, 인공치아의 3차원 가공 예를 들면 인공치아의 측면이 절삭가능하고, 테이블(50)의 틸트 회전(360도 회전)에 의해 예를 들면, 인공치아의 하부면이 절삭가능하다. 이와 동시에 동일하게 이동하는 가이드재 장착 부(56)에 고정된 원형 모형치아도 가이드트레이(52)의 수평방향 회전(화살표 B참조)에 의해 예를 들면, 모형치아의 측면을 따라 이동 가능하고, 테이블(50)의 틸트 회전(360도 회전)에 의해 예를 들면, 모형치아의 하부면을 따라 이동 가능하다.

한편, 한 쌍의 테이블지지체(59a, 59b)중 절삭트레이(52)쪽의 테이블지지체(59a)는 지르코니아 블록의 가공시 발생하는 분진을 흡입하기 위한 분진흡입구(59)를 테이블(50)의 상하로 배치하며, 분진은 분진흡입구(59)로 흡입되어 테이블지지체(59a)의 내부 공간을 통과해 분진흡입덕트(70 : 도1참조)를 통해 배출된다.

이러한 분진흡입 시에 사용되는 디셔를 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참고하여 하기에서 설명한다.

도 3은 분진흡입 디셔의 사시도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3의 분진흡입 디셔가 작업대에 설치된 상태를 보여주는 사시도 및 평면도이다.

도 3을 참고하면, 분진 흡입 디셔(90)는 대략 도넛모양의 측면에 분진배출홈(94a)을 갖는 상부케이스(91)와 아래 부분이 폐쇄되며 상기 상부케이스(91)의 분진배출홈(94a)과 연통되도록 대응하는 위치에 분진배출홈(94b)을 형성하는 하부케이스(92) 및 상부케이스(91)와 하부케이스(92)를 힌지(미도시)에 의해 연결하여 테이블(50)에 장착하기 위한 장착집게(93)를 포함한다.

상부케이스(91)와 하부케이스(92)의 일측에는 분진배출홈(94a, 94b)이 상하로 대칭되게 형성되어, 테이블(50)에 장착시키면 도 4a 및 도 4b와 같이 된다.

도 4a 및 도 4b를 참고하면, 장착집게(93)를 눌러 테이블(50)의 절삭트레 이(51)에 장착하면, 테이블(50)의 상부에 분진흡입구(59)와 상부케이스(91)의 분진배출홈(94a)이 연통되고, 테이블(50)의 하부 분진흡입구(미도시)와 하부케이스(92)의 분진배출홈(94b)이 연통된다. 따라서, 절삭트레이(51)에서 발생하는 분진은 분진배출홈(94a, 94b)을 통해 분진흡입구(59)에서 흡입되어 분진흡입덕트(70)를 통해 외부로 모두 배출되는 구조를 갖는다.

다시 도 1을 참고하여 가공기(120)의 구성을 살펴보면, 가공기(120)는 두 개의 핸드피스(20, 30)와 각 핸드피스(20, 30)를 고정하고 있는 홀더(22, 32)와 각 핸드피스(20, 30)의 끝단에 각각 형성되는 절삭핀(21)과 가이드핀(31)을 포함한다. 즉, 가공기(120)는 가공모재를 절삭하기 위한 절삭 핸드피스(20)와 가이드재의 표면을 따라 이동하기 위한 가이드핸드피스(30)를 포함한다.

또한, 가공기(120)는 각 홀더(22, 32)를 지지하는 두 개의 암(81, 82)과, 두 개의 암(81, 82)을 일정간격 이격된 상태로 고정하기 위한 연결바(83)와, Y-Z평면상으로 암(81, 82)을 회전시키기 위한 제1이동체(62a : 도 8참조) 및 X-Y평면상으로 암(81, 82)을 회전시키는 한 쌍의 제2이동체(62d : 도 8참조)을 내부에 삽입하며 두 개의 암(81, 82)을 일정 간격 이격되어 회전가능하게 하는 크로스블록(84)을 포함한다.

또한, 크로스블록(84)에는 Y-Z평면상에서 회전 시에 중력의 힘을 가감하기 위한 무게조절 용수철장치(62)가 외부로 돌출되어 장착된다. 이는 도 8을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

도 8로부터, 가공기(120)는 베이스(130)의 상부에 외경과 내경을 가지는 두 개의 호를 따라 X-Y평면상에서 이동하는 전후슬라이더(60)와 전후슬라이더(60)의 상부로 스케일(64)을 기준으로 원하는 확대율에 따라 가공기(120)가 좌우 이동할 수 있도록 가이드홈(61a)을 제공하는 가이드블록(61)을 형성한다. 전후 슬라이더(60)는 베이스(130)의 상판에 전후 슬라이드 홈(131 : 도 6참조)을 따라 X-Y평면상에서 외경과 내경의 호를 따라 가공기(120)가 이동 가능하도록 해준다. 이는 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.

그리고 절삭핸드피스(20)의 길이조절을 위한 마이크로미터(23)가 암(81)의 일측에 마련된다. 확대율에 따라 미리 정해진 mm단위로 마이크로미터(23)를 회전시켜 절삭핸드피스(20)의 길이를 조절한다. 그러면, 가이드핸드피스(30)와 절삭핸드피스(20)와의 길이 차이로 인해 두 개의 핸드피스(20, 30)는 동일한 각도로 이동한다 하더라도 X, Y, Z축 방향으로 움직이는 거리차이가 발생함으로써 원본 모형치아와 가공모재의 인공치아간의 크기차이가 생긴다. 이로 인해, 원본 모형치아에 비해 형상은 동일하며 원하는 확대율로 확대된 펜타그래프방식으로 가공된 인공치아를 얻을 수 있다.

또한, 절삭핸드피스(20)와 연결된 케이블(41)에는 절삭핸드피스(20)의 절삭핀(21)의 회전속도(rpm)를 조절하는 제어부(40)가 연결되어 있다.

전술한 가공기(120)의 동작원리를 도 5 내지 도 8을 참고하여 좀 더 상세히 설명한다.

도 1에서, 각 트레이(51, 52)에 가이드재와 가공모재(지르코니아블록)를 고정시킨 후, 지르코니아 블록의 확대율에 따라 가공장치(100)를 세팅한다. 확대율 은 각 제조회사의 지르코니아 블록의 수축률에 따라 정해지며 그 확대율에 따른 가공기(120)의 두 개의 스케일(54, 64)과 마이크로미터(23)의 세팅값은 룩업테이블화하여 알고 있는 값이다.

우선, 스케일(54)을 사용하여 확대율에 따라 기 설정된 길이만큼 작업대(110)를 좌우로 이동시킨다. 그리고, 그에 대응하여 동일한 길이만큼 가공기(120)를 좌우로 이동시키기 위해 스케일(64)을 사용하여 가공기(120)를 가이드블록(61)의 가이드홈(61a)을 따라 이동시킨다. 그러면, 작업대(110)와 가공기(120)가 동일한 길이만큼 좌우로 이동하여 절삭핀(21)의 Z축 이 결정된다.

이후, 마이크로미터(23)를 회전시켜 절삭핸드피스(20)의 길이를 조절하는데 상기와 마찬가지로 동일한 확대율에 따라 기 설정된 길이만큼 mm단위로 조절가능하다. 절삭핸드피스(20)가 X-Y평면상에서 이동하여 길이가 결정되면, 절삭핀(21)의 X축과 Y축이 결정된다.

이렇게 하여 확대율에 따라 가공장치(100)의 세팅이 완료되면 두 개의 핸드피스(20, 30)가 X-Y평면과 Y-Z평면을 따라 이동하면서 생기는 배율에 따라 가공기(120)는 지르코니아 블록을 절삭하여 원하는 확대율로 확대된 인공치아를 가공한다.

도 5를 참고하여 가공기(120)의 X-Y평면상에서 이동 동작 시에 가공되는 원리를 설명한다. 도 5는 도 1의 가공장치의 평면도를 이용한 X축 방향 배율을 설명하는 참고도이다.

도 5를 참고하면, 각각의 핸드피스(20, 30)는 제2이동체(62d)의 위치에 의해 정해지는 중심점(D1,D2)을 기준으로 좌표축의 X-Y평면에서 점선으로 표시된 궤적을 따라 선회운동을 한다. 이때, 각각의 핸드피스(20, 30)는 동일한 각도(θ)만큼씩 선회하였을 경우, 절삭핸드피스(20)의 길이를 H1이라 하고, 가이드핸드피스(30)의 길이를 H2라 하면, 서로 다른 길이(H1, H2)를 갖는 두 개의 핸드피스(20 30)는 동일한 각도(θ)만큼씩 X-Y평면상에서 이동할 경우 그때의 절삭핸드피스(20)와 가이드핸드피스(30)의 이동거리 중에서 X축 성분의 각 변화값은 ΔX1과 ΔX2가 된다. 그러면, H1 : H2 = ΔX1 : ΔX2의 관계식을 만족하는 비율만큼 X축 방향으로 확대된 배율을 갖게 된다.

도 6을 참고하여 가공기(120)의 X-Y평면상에서 이동 동작 시에 가공되는 원리를 설명한다.

도 6은 도 1의 가공장치의 베이스의 평면도를 이용한 Y축 방향 배율을 설명하는 참고도이다.

도 6을 참고하면, 베이스(130)의 상부에는 전후슬라이드홈(131)이 형성되어 있다. 전후슬라이드홈(131)에는 전술한 바와 같이 가공기(120)가 삽입되며 이때, 가공기(120)의 전후슬라이더(60)는 외경과 내경을 가지는 두 개의 호(E1, E2)를 따라 X-Y평면상에서 왕복 운동하도록 형성된다. 여기서, 가공기(120)가 전후슬라이드홈(131)에 삽입되어 이동하게 되면 각 핸드피스(20, 30)는 외경과 내경을 가지는 두 개의 호(E1, E2)를 따라 X-Y평면상에서 왕복운동을 한다. 즉, E1은 절삭핸드피스(20)의 동선이 되고 E2는 가이드핸드피스(30)의 동선이 되며, E1은 E2에 비해 상대적으로 큰 호를 이루게 되어 절삭핸드피스(20)는 가이드핸드피스(30)에 비해 상 대적으로 큰 호를 따라 X-Y평면상에서 이동하게 되므로 확대율에 따라 확대가공이 가능하다.

이때, E1과 E2의 동선을 따라 왕복 운동하는 절삭핸드피스(20)와 가이드핸드피스(30)는 두 개의 호(E1, E2)의 중심점으로부터 각각의 거리 L1과 L2를 갖는다. 이에 따라 가공기(120)는 상대적으로 큰 외경과 상대적으로 작은 내경을 가지는 두 개의 호(E1, E2)를 따라 이동하는 각 핸드피스(20, 30)에 의해 L1 : L2의 가공모재와 가이드재의 배율을 갖도록 구동된다.

도 7을 참고하여 가공기(120)의 Y-Z평면상에서 이동 동작 시에 가공되는 원리를 설명한다.

도 7은 도 1의 가공장치의 후면 사시도를 이용한 Z축 방향 배율을 설명하는 참고도이다.

도 7을 참고하면, 각각의 핸드피스(20, 30)는 제1이동체(62a)의 위치에 의해 정해지는 중심선(C)을 기준으로 좌표축의 Y-Z평면에서 점선으로 표시된 궤적을 따라 선회운동 한다. 이때, 각각의 핸드피스(20, 30)는 동일한 각도(θ')만큼씩 선회하였을 경우, 절삭핸드피스(20)의 길이를 L3이라 하고, 가이드핸드피스(30)의 길이를 L4라 하자. 서로 다른 길이(L3, L4)를 갖는 두 개의 핸드피스(20 30)는 동일한 각도(θ')만큼씩 Y-Z평면상에서 이동하면 그때의 절삭핸드피스(20)와 가이드핸드피스(30)의 이동거리 중 Z축 성분의 각 변화값은 ΔZ1과 ΔZ2가 된다. 그러면, L3 : L4 = ΔZ1 : ΔZ2의 관계식을 만족하므로 Z축 방향으로 확대된 배율을 갖게 된다.

이처럼 각각의 X-Y평면과 Y-Z평면상에서 이동하면서 기 설정된 확대율을 갖는 배율에 따라 절삭핸드피스(20)가 지르코니아 블록을 절삭하여 확대율을 갖는 인공치아를 가공할 수 있다.

도 8은 도 1의 가공장치의 무게조절 용수철 장치(62)를 설명하기 위한 참고도이다.

도 8을 참고하면, 두 개의 암(81, 82)을 연결하여 Y-Z평면과 X-Y평면 상에서 이동하기 위한 크로스블록(84)을 보여준다.

크로스블록(84)의 외부로는 무게조절 용수철장치(62)가 돌출 형성되며, 크로스블록(84)으로 연장되는 부분의 내부에는 탄성을 전달하기 위한 용수철(62e)을 삽입하고 있다. 크로스블록(84)의 내부로는 용수철(62e)로부터의 탄성을 전달하기 위한 탄성전달체(62c)를 형성하고, 그 탄성전달체(62c)로부터 전달되는 탄성을 적용시켜 Y-Z평면상에서 암(81, 82)을 회전시키기 위한 제1이동체(62a)가 일체로 이동하도록 형성된다. 제1이동체(62a)의 양 끝단에는 회전전달체(62b)가 연결되어 암(81, 82)이 Y-Z평면상에서 회전시 회전력을 전달하도록 구성한다.

크로스블록(84) 내부의 동작을 보면, Y-Z평면상에서 암(81, 82)이 이동 시에 제1이동체(62a)와 탄성전달체(62c)는 하나로 조립되어 탄성전달체(62c)에 가해지는 용수철(62e)의 탄성에 의해 일체로 이동하며, 이때 마찬가지로 제2 이동체(62d)와 회전전달체(62d)도 일체로 이동한다.

그리고, 회전전달체(62b)의 내부로는 X-Y평면상에서 암(81, 82)을 회전시키기 위한 한 쌍의 제2이동체(62d)를 삽입하고 있다.

무게조절 용수철장치(62)는 용수철의 탄성을 가감하기 위해 시계방향 또는 시계반대 방향으로 회전시키면 용수철의 탄성이 탄성전달체(62c)에 전달되어 Y-Z평면상에서 핸드피스(20, 30)가 이동할 때의 중력을 가감시킬 수 있다. 즉, 두 개의 핸드피스(20, 30)가 Y-Z평면상에서 이동할 때 무게조절 용수철장치(62)를 조절하여 용수철의 탄성을 이용해 사용자가 적당한 무게감을 느낄 수 있도록 해준다.

이렇게 하여 중력에 의해 무게감을 느끼는 Y-Z평면상에서 이동에 대해서도 용이하게 절삭핸드피스(20)를 이동시킴과 동시에 X-Y평면상에서도 전술한 바와 같이 자유자재로 이동시키는 인공치아 가공장치(100)는 가공기(120)의 X축, Y축, Z축 방향의 움직임과 작업대(110)의 테이블(50) 틸트 회전 및 트레이(51, 52)의 수평방향 회전에 의한 5축의 움직임을 이용해 원하는 확대율로 원본 모형치아와 동일한 입체감을 갖는 인공치아를 가공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 인공치아 가공장치의 사시도,

도 2는 도 1의 가공장치에 작업대의 사시도,

도 3은 분진흡입 디셔의 사시도,

도 4a 및 도 4b는 도 3의 분진흡입 디셔가 작업대 설치된 상태를 보여주는 사시도 및 평면도,

도 5는 도 1의 가공장치의 평면도를 이용한 X축 방향 배율을 설명하는 참고도,

도 6은 도 1의 가공장치의 베이스의 평면도를 이용한 Y축 방향 배율을 설명하는 참고도,

도 7은 도 1의 가공장치의 후면 사시도를 이용한 Z축 방향 배율을 설명하는 참고도,

도 8은 도 1의 가공장치의 무게조절 용수철 장치를 설명하기 위한 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 인공치아 가공장치 110 : 작업대

120 : 가공기 130 : 베이스

20 : 절삭핸드피스 30 : 가이드핸드피스

21 : 절삭핀 31 :　가이드핀

22, 32 : 홀더 23 : 마이크로미터

40 : 제어부 50 : 테이블

51 : 절삭트레이 52 : 가이드트레이

53 : 좌우슬라이더 53a : 가이드레일

54, 64 : 스케일 55 : 가공모재 장착부

56 : 가이드재 장착부 57a, 57b : 테이블 잠금 손잡이

58 : 트레이 잠금 손잡이 59 : 분진흡입구

59a, 59b : 테이블지지체 60 : 전후슬라이더

61 : 가이드블록 62 : 무게조절용수철장치

70 : 분진흡입덕트 81, 82 : 암

83 : 연결바 84 : 크로스블록

90 : 분진흡입 디셔 91 : 상부케이스

92 : 하부케이스 93 : 장착집게

94 : 분진배출홈 131 : 전후슬라이드홈

Claims (15)

1. 모형치아로부터 인공치아를 가공하기 위한 인공치아 가공장치에 있어서,

   베이스;

   상기 베이스의 상부에서 좌우이동 가능하도록 배치되어 가이드재로 사용되는 상기 모형치아와 인공치아로 가공될 가공모재를 고정시키는 작업대; 및

   상기 작업대의 좌우이동에 대응하여 좌우 이동가능하며, 서로 다른 길이를 갖는 각각의 핸드피스를 구동시켜 둘 중 하나의 핸드피스로 상기 가이드재의 표면을 따라 이동하면서 나머지 하나의 핸드피스로 가공모재를 절삭하여 상기 가이드재와 형상은 동일하며 미리 세팅된 비율에 따라 이동하여 인공치아를 가공하는 가공기를 포함하며,

   상기 작업대는

   틸트 회전 가능한 테이블;

   상기 테이블의 양 끝단을 지지하여 테이블의 틸트 회전상태를 고정하기 위한 테이블 잠금 손잡이를 구비한 한 쌍의 테이블지지체; 및

   상기 테이블을 지지한 채 좌우로 슬라이딩하는 좌우슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 베이스는

   상기 작업대를 좌우 방향으로 이동시키기 위한 가이드레일;

   상기 비율에 따라 상기 작업대의 이동길이를 세팅하기 위해 상기 가이드레일과 동일 축에 배치된 제1스케일; 및

   상기 가공기를 X-Y평면상에서 내경과 외경의 호를 따라 이동시키기 위한 전후슬라이드홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 테이블은 상기 가공모재를 고정하기 위한 절삭트레이와 상기 가이드재를 고정하기 위한 가이드트레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 각각의 트레이는 수평방향 회전 이동가능하며 회전상태를 고정하기 위한 다수개의 트레이 잠금 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 한 쌍의 테이블지지체중 상기 절삭트레이와 인접한 테이블지지체는 일측에 분진흡입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 가공장치는 상기 분진흡입구로부터 흡입된 분진을 흡입 배출하는 분진흡입덕트가 연결된 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 가공장치는 상기 절삭트레이에서 가공모재의 가공시 발생하는 분진을 상기 분진흡입구로 이동시키기 위한 디셔를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 디셔는 도넛모양으로 측면에 제1분진배출홈을 갖는 상부케이스;

   하부로 폐쇄된 원형으로 상기 제1분진배출홈과 연통되는 제2분진배출홈을 형성하는 하부케이스; 및

   상기 상부케이스와 하부케이스를 연결하여 상기 테이블의 절삭트레이 상하로 장착하기 위한 장착집게를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
10. 제3항에 있어서, 상기 가공기는

    상기 비율에 따라 자신의 길이를 세팅하기 위한 마이크로미터를 구비하여 상기 가공모재를 절삭하기 위한 절삭핀을 갖는 절삭핸드피스;

    상기 가이드재의 표면을 따라 이동하기 위한 가이드핀을 갖는 가이드핸드피스;

    상기 핸드피스를 각각 지지하는 암;

    상기 암을 일정간격 이격된 상태로 고정하기 위한 연결바;

    상기 암을 일정간격 이격된 상태로 X-Y평면과 Y-Z평면상에서 회전가능하게 하는 크로스블록;

    상기 베이스의 전후슬라이드홈을 따라 X-Y평면상에서 이동하는 전후슬라이더; 및

    상기 비율에 따라 상기 전후슬라이더의 이동량에 대응하여 좌우 이동하기 위한 가이드홈을 제공하는 가이드블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 가공장치는 용수철의 탄성을 이용하여 Y-Z평면상에서 회전 시에 자신의 무게를 조절하기 위한 무게조절 용수철 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 크로스블록은 상기 무게조절 용수철 장치로부터의 탄성을 전달하기 위한 탄성전달체와,

    상기 전달받은 탄성을 이용해 Y-Z평면상에서 회전시키기 위한 제1이동체과,

    상기 제1이동체의 양 끝단에 Y-Z평면상에서의 회전력을 전달하는 한 쌍의 회전전달체와,

    상기 두 개의 핸드피스가 X-Y평면상에서 회전하기 위한 한 쌍의 제2이동체를 내부에 구성하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 가공기는 상기 가이드블록에 대응되는 위치에 마련되 어 상기 비율에 따라 상기 가이드홈을 따라 좌우 이동길이를 세팅하기 위한 제2스케일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 가공장치는 절삭핸드피스의 절삭핀의 회전속도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공치아 가공장치.
15. 삭제

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