KR20010026892A - 급속 치아 가공시스템 및 그것에 사용되는 치아 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 치과에서 단시간 내에 인공치아를 가공하는 것이 가능한 급속치아 가공시스템에 관한 것이다.

본 발명에 의한 가공시스템은, 수복물이 씌워져야할 공간에 대한 3차원 형상데이터를 측정하는 치아형상 측정수단과; 각각의 치아의 기본적인 형상데이터와, 치아의 인접부분 및 대합부분의 기본적인 형상데이터를 저장하고 있는 저장수단; 상기 저장수단에 저장된 기본적인 형상데이터에 기초하여, 상기 측정수단에서 측정된 데이터를 가공하여 최종 수복물을 생성하는 제어수단; 그리고 상기 제어수단에 의하여 결정된 최종 수복물을 가공하는 치아형상 가공수단을 포함하여 구성된다. 따라서 치과에서 본 발명에 의한 시스템을 이용하여, 신속하게 수복물을 가공하는 것이 가능하게 되는 잇점이 기대된다.

Description

급속 치아 가공시스템 및 그것에 사용되는 치아가공장치{Rapid teeth manufacturing system and teeth manufacuring apparatus used therefor}

본 발명은 급속 치아 가공시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 예를 들면 치과 내부에서 치형의 수복물을 신속하게 가공할 수 있도록 구성되는 급속 치아 가공시스템에 관한 것이다.

일반적으로 충치 등으로 인하여 치아가 손상된 경우에는, 치과에 가서 충치부위를 갈아내어 덮어 씌울 수 있는 준비작업(preparation)을 행한 다음에 인상재를 이용하여 치아의 형을 뜬다. 이렇게 인상재로 만들어진 치형을 통상 치기공소에 보내서 수복물을 완성하게 된다.

통상 수복물을 만드는 치기공소에서는, 치과에서 인상재로 만들어진 치형에 석고를 붓고, 치아를 적절하게 절단한 후에 왁스를 이용하여 치형을 만들게 된다. 이렇게 만들어진 치형을 이용하여 주물로 완전한 수복물을 완성하게 된다.

그러나 이와 같이 구성되는 종래의 방법에는 많은 단점이 지적되고 있다. 먼저 시간이 너무 많이 걸린다는 점이다. 예를 들어, 환자가 치과에서 인상재로 치형을 뜬 다음에 적어도 3일 내지 5일이 소요되는 기간상의 단점이 있다. 물론 이러한 기간 내에서는, 환자는 임시적인 치형을 치아 속에 삽입하여 형태를 유지하거나, 치아의 일부분이 없는 상태로 지내게 된다.

그리고 기존의 방법에 의하면, 정확한 치형을 만들어내지 못하고 있다는 단점이 있다. 즉 기존의 방법에 의하면 인상재를 이용하여 치형을 뜨고, 그 후에 기공사의 경험에 의하여 치형을 조각하게 되는 것이 일반적이나, 이러한 잡업은 실질적으로 의사의 준비작업(preparation)이 수행된 부분에 정확하게 일치하는 수복물을 만들어 내지 못한다는 단점이 있다. 또한 종래와 같이 왁스패턴을 이용하여 수복물을 만드는 경우에는, 고온 상태에서 주조용 재료를 주입하여 만들기 때문에, 고온상태에서 왁스가 뒤틀려서 오차가 증가하는 경우가 특히 많이 발생함은 물론, 준비작업된 치아와 수복물 사이에 접착제 공간을 정밀하게 준비하지 못하고 있기 때문에, 정확한 수복물의 형상 및 완전한 치형을 만들지 못하게 된다. 따라서 실제 수복물을 치아에 접착하는 과정에서, 치과 의사가 재가공하지 않으면 안되는 단점이 있는 것이다. 또한 종래의 방법에 의하면, 치과의사의 오랜 경험 등이 반영되지 못한 상태에서, 기공사의 숙련도에 의하여 수복물이 제조되기 때문에, 바람직하지 못한 단점도 지적되고 있다.

본 발명의 목적은, 치과에서 단시간 내에 수복물을 제조할 수 있는 치아 가공 시스템을 제공하는 것이다. 따라서 환자는 아주 짧은 시간 내에서, 자신이 원하는 치형을 가지는 수복물을 장착할 수 있게 되는 편리함이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 아주 정확한 가공을 수행하는 것에 의하여 각각의 환자의 치아 형태에 가장 바람직한 수복물을 만들 수 있는 치아 가공 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 충치 환자의 치형에 적합하면서도, 치과의사의 경험에 의한 치형의 변경을 손쉽게 수행할 수 있는 치아 가공 시스템을 제공하는 것이다.

도 1a는 본 발명에 의한 시스템의 개략적인 블럭도.

도 1b는 본 발명의 시스템에서 수복물의 모델링작업을 위한 과정도.

도 2는 치아형상 측정기의 개략적인 구성도.

도 3은 다른 실시예에 의한 치아형상 측정기의 개략적인 구성도.

도 4는 본 발명의 가공유니트의 개략적인 구성을 보인 구성도.

도 5는 본 발명의 y축 이동기구의 개략적인 평면도.

도 6은 본 발명의 z축 이동기구의 개략적인 평면도.

도 7은 가공물의 가공부분의 확대도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 급속 치아 가공시스템은, 수복물이 씌워져야할 공간에 대한 3차원 형상데이터를 측정하는 치아형상 측정수단과; 각각의 치아의 기본적인 형상데이터와, 치아의 인접부분 및 대합부분의 기본적인 형상데이터를 저장하고 있는 저장수단; 상기 저장수단에 저장된 기본적인 형상데이터에 기초하여, 상기 측정수단에서 측정된 데이터를 가공하여 최종 수복물을 생성하는 제어수단; 그리고 상기 제어수단에 의하여 결정된 최종 수복물을 가공하는 치아형상 가공수단을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 치아형상 측정수단은, 레이저빔의 송수신에 의하여 3차원 형상정보를 읽어내는 레이저거리센서로 구성된다.

그리고 상기 치아형상 측정수단의 실시예에 의하면, 레이저빔을 송수신하는 레이저 거리센서 어셈블리와; 상기 레이저 거리센서 어셈블리를 x축으로 이동시키는 x축구동기구; 그리고 상기 레이저 거리센서 어셈블리를 y축으로 이동시키는 y축구동기구로 구성되는 구성예를 보이고 있다.

상기 x축구동기구 및 y축구동기구에 대한 일실시예에 의하면, x축 및 y축으로 각각 설치되는 볼스크류와; 상기 볼스크류에 각각 결합되어, 볼스크류의 회전에 의하여 직선운동하는 볼너트블럭과; 상기 볼너트블럭과 상기 레이저 거리센서 어셈블리를 연결하는 연결부로 구성되고 있다.

그리고 상기 치아형상 가공수단에 대한 실시예에 의하면, 일정간격을 두고 x축방향으로 회전가능하게 지지되는 한쌍의 x축볼스크류와; 상기 x축볼스크류에 각각 결합되어, x축직선운동하는 한쌍의 x축볼너트블럭; 상기 x축볼너트블럭의 상부에 각각 결합되는 한쌍의 y축볼너트블럭; 상기 y축볼너트블럭을 y축직선운동시키도록 결합되는 한쌍의 y축볼스크류; 상기 y축볼너트블럭의 상부에 각각 결합되어, 그것을 따라 y축직선운동하는 한쌍의 칼럼; 상기 칼럼의 대향측 내면에 설치되고, 가공물을 가공하기 위하여 각각 연삭공구 및 절삭공구를 장착하는 한쌍의 스핀들과; 상기 스핀들 사이에서 가공물을 하방으로 척킹하는 척과; 상기 척을 z축에 대하여, 직선운동 및 회전운동시키는 z축 구동수단; 그리고 상기 볼스크류를 회전시키는 구동원을 포함하여 구성된다.

그리고 z축 구동수단에 대한 일실시예에 의하면, 제1구동원과; 상기 구동원에 의하여 회전하는 볼스크류와; 상기 볼스크류와 결합되어 볼스크류의 회전에 의하여 직선운동하고, 하면에서 상기 척이 결합된 볼너트블럭; 그리고 상기 척을 z축으로 회전시키는 제2구동원으로 구성되고 있다.

본 발명의 치아 가공장치는, 가공물을 하면에서 척킹하는 척과; 상기 가공물을 가공하기 위한 공구들을 구비하는 한쌍의 스핀들; 상기 스핀들을 각각 독립적으로 x축방향으로 직선 이동시키는 x축 구동수단; 상기 스핀들을 각각 독립적으로 y축방향으로 직선 이동시키는 y축 구동수단; 상기 척을 z축방향에 대하여 직선이동 및 회전시키는 z축 구동수단을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 y축 구동수단은, 상기 한쌍의 스핀들과 각각 연결되는 한쌍의 y축 볼너트블럭과; 상기 y축 볼너트블럭에 각각 결합되는 한쌍의 y축 볼스크류; 그리고 상기 볼스크류를 회전시키는 동력을 인가하는 동력원을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 x축 구동수단은, 상기 y축 볼너트블럭의 하부에 각각 연결되는 한쌍의 x축 볼너트블럭과; 상기 x축 볼너트블럭에 각각 결합되는 한쌍의 x축 볼스크류; 그리고 상기 x축 볼스크류를 회전시키는 동력을 인가하는 동력원을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 z축 구동수단은, 제1구동원과; 상기 구동원에 의하여 회전하는 z축 볼스크류와; 상기 z축 볼스크류와 결합되어 그 회전에 의하여 직선운동하고, 하면에서 상기 척이 결합된 z축 볼너트블럭; 그리고 상기 척을 z축을 중심으로 회전시키는 제2구동원으로 구성되고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 충치치료가 완료되면, 즉시 정확한 치수의 인공치아를 가공하는 것이 가능하게 되는 편리함이 기대된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 1a는 본 발명에 의한 급속 치아 가공시스템의 전체적인 개념을 보인 블럭도이다. 먼저 이를 참조하면서 본 발명에 의한 시스템의 개념부터 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 급속치아 가공시스템은, 충치치료가 완료되고 수복물을 덮어 씌울 수 있도록 준비작업(preparation)이 완료된 치아부분의 3차원형상을 측정하는 치아형상측정유니트(100)와, 각각의 치아에 대한 데이터베이스 자료를 저장하고 있는 메모리(20)와, 상기 치아형상측정유니트(100)에서 측정된 데이터와 상기 메모리(20)에 저장된 데이터를 합성하는 등 수복물의 최종형상을 처리하기 위한 제어부(30), 그리고 상기 제어부(30)에서 최종 결정된 치형을 가공하는 가공유니트(200)를 포함하여 구성된다.

상기 치아형상 측정유니트(100)는 레이저빔을 이용한 3차원측정기로 구성되고, 충치치료가 완료되어 수복물을 덮어 씌울 수 있는 상태의 치아 부근의 3차원형상 데이터를 측정하기 위한 장치이다. 이러한 치아형상 측정유니트(100)에서 측정하는 데이터는, 치료과정을 통하여 충치부분을 깍아 내는 등의 준비작업이 완료된 치아 주변의 3차원 데이터로서, 예를 들면 충치치료가 완료되어 수복물이 씌워지는 치아 자체의 3차원 형상데이터와, 그 주변에 인접하는 치아(인접치)의 3차원 형상데이터, 그리고 이러한 치아에 맞물리는 대합치(예를 들면 충치치료가 아랫니에 있는 치아에 행해졌을 경우에는, 상기 아랫니와 맞물리는 윗니)의 3차원 형상데이터를 포함한다. 즉, 후술하는 과정을 통하여 완성되는 수복물이 씌워지게 될 부분에 대한 3차원형상데이터가 치아형상 측정유니트(100)에 의하여 측정된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 치아형상 측정유니트(100)에서 측정된 데이터는, 실제로 어떤 부분에 해당하는 치아에 관한 것인가(예를 들면 아랫니의 몇번 치아인가)를 비롯하여, 인접치에 관한 3차원 데이터를 측정하는 것에 의하여, 준비작업된 치아에 수복물이 씌워질 공간에 대한 데이터를 의미한다. 즉, 상기 치아형상 측정유니트(100)에 의하여 측정되는 데이터는, 실제로 충치치료된 치아에 덮어씌워질 수복물(인공치아)가 위치할 수 있는 공간데이터를 의미하는 것이다. 이러한 데이터에는, 양측에 위치하는 인접치와의 상대공간과, 대합치와의 맞물림시 간섭이 일어나지 않도록 하는 형상데이터, 그리고 충치치료가 완료되어 일정부분이 절삭된 치아의 형상데이터 등을 적어도 포함하게 될 것이다. 또한 준비작업 (preparation)된 치아 이외에도, 그 치아와 인접하는 두개의 인접치의 형상데이터와, 대합치에 관한 형상 데이터도 측정해야 한다. 이렇게 치아형상 측정유니트 (100)에서 측정된 데이터는 상기 메모리(20)에 일시적으로 저장되어 있다.

그리고 메모리(20)에는 치아형태에 관한 3차원 데이터는 물론, 보철학과 관련된 모든 데이터가 저장되어 있다. 예를 들면 모든 치아의 치아번호별 특징적인 치아형상데이터와, 치아번호별 대합치와의 교합면의 기본형상과 인접치아와의 접촉위치에 관한 형상 데이터를 포함하고 있다. 즉, 각각의 고유한 치아번호에 따라, 해당하는 치아가 가지는 기본적인 형상은 물론이고, 이러한 치아와 맞물리는 대합치와의 접촉면에 관한 기본적인 데이터가 모두 저장되어 있다.

상기 메모리(20)에 저장된 데이터의 일례를 살펴보면, 데이터의 제1필드에 치아의 위치(예를 들면 아랫니의 좌측 1번치아)를 기록하고, 제2필드에 인접치아와의 접촉위치(예를 들면 1/2 지점), 그리고 제3필드에는 교합면의 형상이 3차원 데이터로 저장되어 있다. 이러한 데이터의 내용은 보철학 및 치아형태학 통계를 기초로 저장되어 있다. 그리고 사용자(예를 들면 치과의사)의 경험에 따라 이러한 데이터를 수정하거나 업데이트 하는 것이 가능함은 물론이다.

그리고 제어부(30)는, 상기 메모리(20)에 미리 저장되어 있는 기본적인 데이터에서, 충치의 원래 치아형상에 대한 기본적인 형상데이터(치아 자체의 형상에 관한 데이터)를 읽어 들인다. 그리고 이러한 기본적인 데이터와, 상기 치아형상 측정유니트(100)에서 측정한 데이터를 합성하여, 실제로 만들어져야 하는 수복물(인공치아)의 구체적인 형상 및 치수를 얻어낸다.

즉, 기본적인 치아의 형상에 관한 데이터를, 수복물이 채워져야하는 공간에 해당하는 적절한 치수를 가지도록 형상을 구체화하고, 대합치와의 대합면에 관한 데이터를 이용하여 치아의 상면에 대한 구체적인 형상 데이터를 만들어내게 된다. 이러한 과정에는, 대합치와의 접촉부분에서 상호 간섭이 일어나지 않도록 모델링하는 것이 포함되어 있다.

여기서, 이와 같은 작업은, 치과에서 직접 행하는 것이 가능하다. 즉, 치과의사가 상기 제어부(30)를 이용하여, 메모리(20)에 저장된 기본적인 치아 데이터를 읽어내고, 치아형상 측정유니트(100)에서 읽어들인 데이터에 가장 적합한 치아의 형상을 3차원데이터로 합성하는 것에 의하여, 최종적인 수복물의 형상데이터를 만들어낼 수 있게 된다. 또한 이러한 과정에서, 메모리(20)에 보관되어 있는 기본적인 데이터를, 치아형상 측정유니트(100)에서 측정한 데이터에 맞도록 데이터를 가공하는 과정에서, 치과의사의 경험에 의한 형상 변경은 물론 각 개인의 치아형태에 가장 적합하도록 기본데이터를 변형하는 가능하게 됨은 물론이다.

또한 예를 들면, 준비작업(preparation)된 치아에 수복물이 덮어 씌워지는 경우에 사용되는 접착제가 차지하는 공간을 고려하여, 수복물의 최종형상데이터를 완성하는 것도 가능함은 물론이다.

그리고 상기 제어부(30)와 메모리(20)를, 일반적으로 널리 사용되고 있는 PC를 이용하는 것이 가능하다. 일반적인 PC를 이용할 때, 상기 제어부(30)의 기능은 PC의 CPU가 수행할 것이고, 도면 부호 10으로 도시한 입력장치는 컴퓨터의 마우스 또는 키보드가 될 것이다.

상기 제어부(30)에서 수행하는 과정을 도 1b에 도시한 일실시예를 참조로 하여 설명한다.

상기 제어부(30)는 치아형상 측정유니트(100)에 의해서 측정된 준비작업(preparation)이 완료된 치아부분의 3차원형상에 대한 입체형상데이터를 상기 치아형상 측정유니트(100)에서 획득하게 된다(제 500 단계).

상기 제어부(30)는 제 500 단계에 의해서 x,y,z 축의 입체형상데이터를 입력한 후, 메모리(20)에 저장되어 있는 기본 데이터를 읽어와서 디스플레이시킨다(제 503 단계).

치과 의사는 상기 디스플레이된 다수개의 기본 데이터 중에서 치료 대상의 치아번호를 입력부(10)를 통해서 선택한다(제 506 단계). 상기 제 506 단계까지의 수행에 의해서, 제어부(30)는 치료대상의 치아에 대한 3차원데이타와, 일반적인 치아에 대한 기본 데이타를 인지하였다.

다음, 제어부(30)는 치료 대상의 치아가 전반적으로 상해있어서 치아 전면을 깍아내고 신경처리를 행한 다음에, 수복물로 치아 전체를 덮어씌우는 과정에 따른 크라운 가공이 필요한지를 판단한다(제 509 단계).

상기 제 509 단계에서 크라운 가공이 필요하다고 판단되었을때, 제어부(30)는, 인접치아데이터로부터 기본치아데이터의 크기조절 및 외면형상을 조절하여, 기본적인 수복물의 형상을 생성한다(제 512 단계). 즉, 치아형상 측정유니트(100)에서 측정한 치료대상 치아의 인접치아데이터를 기준으로 하여 상기 메모리(20)로부터 리딩된 기본 치아형상 데이터를 축소 또는 확대하여 수복물의 입체적인 형상을 결정하게 된다. 물론 이 과정에서, 교접면의 형상이 대합치와의 관계에서 간섭이 일어나지 않도록 디자인하거나, 각 개인의 특유한 형상이 있으면 이에 적합한 형상으로 모델링이 수행되는 것은 당연하다.

그리고 준비작업이 완료된 치아(일반적으로 단순한 산형상)에 수복물을 삽입하여 고정될 수 있도록 수복물의 내측면을 모델링하게 된다. 상기 과정은 준비작업이 완료된 치아데이타로부터 내면형상을 생성시키는 작업으로 수행된다(제 515 단계). 또한 이 과정에 있어서는, 준비작업이 완료된 치아와 수복물의 내면 사이의 접착제가 차지하는 공간(예를 들면 접착하는 표면 사이의 20 내지 30㎛ 정도)도 미리 확보되어야 한다.

상기 제 512,515 단계를 통해서 제어부(30)는, 크라운 가공에 따른 수복물의 최종적인 모델링 작업을 완료시킨다(제 518 단계). 이후, 상기와 같은 과정을 거쳐 완성된 수복물에 관한 형상 데이터에 기초하여, 수복물 재질의 것을 가공유니트(40)에서 가공하는 것에 의하여, 수복물이 완성될 것이다.

그러나 상기 제 509 단계에서 크라운 가공이 필요없다고 판단될때, 제어부(30)는 인레이 가공이 필요한지를 판단한다(제 521 단계).

상기 제 521 단계의 만족에 의한 인레이 가공은, 치료대상의 치아에서 충치부분을 절삭해내고, 그 위에 덧씌우는 형태이므로, 상기 치아형상 측정유니트(100)에서 측정된 준비작업이 완료된 치아데이터로부터 상기 메모리(20)에서 읽어온 기본치아데이터의 크기를 조절하여, 수복물의 외면 형상을 조절한다(제 524 단계). 상기 제 524 단계를 통해서 제어부(30)는, 인레이 가공에 따른 수복물의 최종적인 모델링 작업을 완료시키게 되는 것이다(제 518 단계).

다음에는 본 발명의 치아형상 측정유니트(100)의 구체적인 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

도 2에 있어서, 도면부호 110은 치과에서 인상재를 이용하여 만들어진 석고모델의 치형이다. 의사에 의하여 충치치료가 완료된, 즉 준비작업(preparation)이 완료된 후, 인상재를 이용하여 치형을 뜨고, 이러한 치형을 이용하여 석고로 완성된 치형이다. 상기 석고치형(110)의 내부에는 충치치료를 완료하고 수복물이 씌워져야할 치아가 포함되어 있다.

그리고 도면부호 120은,레이저를 이용하여 비적촉식으로 거리를 측정할 수 있는 레이저 거리센서를 포함하는 어셈블리이다. 즉 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)의 내부에는 레이저의 송수신이 가능한 송수신부가 내장되어 있고, 이러한 레이저의 송수신에 의하여 대응물(치형)의 위치데이터를 검출해 내는 것이 가능하게 된다. 따라서 먼저 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)를 이용하여 수복물이 씌워져야 하는 부분의 치수에 해당하는 3차원 형상데이터를 측정해내게 된다. 즉 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)의 내부에는 레이저 거리센서가 포함되어, 이러한 레이저 거리센서가, 수복물이 요구되는 치아 부분의 3차원 형상데이터를 측정하게 되는 것이다.

3차원형상테이터를 만들기 위해서는 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)를 x축, y축, 그리고 z축에 대하여 이동시키면서 3차원 형상을 측정하여야 한다. 먼저 상기 레어저 거리센서 어셈블리(120)를, x축으로 이동시키는 구성예에 대하여 살펴본다. x축 이동기구는, x축방향으로 지지되는 볼스크류(133a)와, 상기 볼스크류(133a)에 회전동력을 전달하는 구동모터(134)를 포함하고 있다. 상기 볼스크류(133a)에는 볼너트블럭(132)가 결합되어 있고, 상기 볼너트블럭(132)는 연결부(135a)에 의하여 상기 치아형상 측정유니트(120)과 연결되어 있다. 그리고 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)의 타측 x축방향에는 연결부(135b)에 의하여 지지축(133b)와 연결되어 있다. 상기 지지축(133b)는, 지지블럭(133c)을 가이드 하면서, 볼스크류(133a)의 회전에 의하여 레이저 거리센서 어셈블리(120)이 x축으로 이동하는 동안, 연결부(135b)의 부드럽고 정확한 이동을 가이드하기 위한 구성이다. 이러한 구성은, 후술하는 y축에 대해서도 동일하다.

따라서 상기 구동모터(134)가 회전하게 되면, 볼스크류(133a)도 같이 회전하게 된다. 볼스크류(133a)의 회전에 의하여 볼너트블럭(132)가 x축방향으로 이동하게 되고, 연결부(135a)를 통하여 치아형상 측정유니트(120)도 x축방향으로 이동할 수 있게 된다. 그리고 이러한 x축방향 이동시 볼스크류(133a)의 반대측에 설치된 연결부(135b)는 지지블럭(133c)를 통하여 지지축(133b)을 따라 상기 치아형상 측정유니트(120)의 x축방향 이동을 보조적으로 지지하게 된다.

다음에는 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)를 y축으로 이동시키기 위한 y축이동기구에 대해서 살펴본다. y축이동기구는, 실질적으로 x축이동기구와 동일한 구성으로, 구동모터(144)와 상기 구동모터(144)에 의하여 회전하는 볼스크류(143a)를 포함한다. 상기 볼스크류(143a)에는 볼너트블럭(142)가 결합되어 있고, 상기 볼너트(142)는 연결부(145a)에 의하여 레이저 거리센서 어셈블리(120)와 연결된다. 그리고 레이저 거리센서 어셈블리(120)의 타측에는 연결부(145b)에 의하여 반대측의 지지축(143b)에 연결되어 있다. 따라서 상기 구동모터(144)가 동작하면 볼스크류 (143a)가 회전하면서 볼너트블럭(142)을 y축방향으로 이동시키게 된다. 상기 볼너트(142)의 y축방향 이동에 따라, 상기 치아형상 측정유니트(120)도 y축으로 이동하게 되는데, 이 때 상기 지지축(143b)는 상기 치아형상 측정유니트 (120)의 y축이동을 보조적으로 지지하게 된다.

그리고 통상 치아의 높이는 10mm 내외이기 때문에, 레이저 거리센서가 부착된 레어저 거리센서 어셈블리(120)를 z축 방향(상하방향)으로 이동시키지 않더라도, 레이저 거리센서의 측정영역만으로 z축 데이터를 측정하는 것이 가능하다. 따라서 도 2에 도시한 실시예의 치아형상 측정유니트에서는, z축 변위에 대한 이동기구를 마련하지 않고 있고, z축에 대한 치아의 형상데이터를 z축에 대하여 레이저 거리센서 어셈블리(120)가 고정된 위치에서, 수행할 수 있는 것이다.

상기와 같은 치아형상 측정유니트(100)는 본 발명에서 치아형상을 측정하기 위한 일실시예에 불과한 것이다. 상술한 바와 같이, 높이가 10mm 내외인 치아를 측정하기 위해서는 z축변위에 대한 이동기구를 마련하지 않아도 충분히 가능하기 때문에, x축 및 y축 변위에 대한 이동기구만을 구비하는 구성에는 많은 변형이 가능함은 물론이다. 즉, x축 및 y축에 대하여 각각 볼스크류 및 볼스크류를 구동하는 구동모터를 설치하고, 상기 레이저 거리센서 어셈블리(120)를 상기 볼스크류의 회전에 의하여 x축 및 y축으로 이동시키는 범위내에서, 레이저 거리센서 어셈블리(120)의 구성에는 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들면 도 3에 도시한 바와 같이, x축 변위에 대한 이동기구를, 구동모터(30)의 회전력에 의하여 x축방향의 볼스크류(31)가 한쌍의 칼럼(45a,45b)에 의하여 회전하게 지지되도록 구성하고, 상기 볼스크류(31)에 결합된 볼너트블럭(32)가 x축방향으로 이동하도록 구성하는 것이 가능하다.

그리고 y축방향에 대한 이동기구는, 구동모터(40)에 의하여 y축방향으로 설치된 볼스크류(42)가 회전하고, 상기 볼스크류(42)에 결합된 볼너트블럭(43)이 y축방향으로 이동하게 된다. 상기 볼너트(43)의 y축방향 이동은, 한쌍의 칼럼(45a,45b)을 리니어가이드(46a,46b) 상에서 이동시키게 되어, 실질적으로 치아형상 측정유니트(20)가 y축방향으로 이동 가능하게 구성된다.

상술한 바와 같이 레이저 거리센서 어셈블리(120)에 의하여, 준비작업이 완료된 치아 부근의 3차원 형상데이터에 대한 치수정보가 측정된다. 그리고 이렇게 측정된 데이터에 기초하여, 메모리(20)에 저장되어 있는 데이터에서, 그에 해당하는 기준 데이터를 제어부(30)에서 읽어낸 후에, 이러한 측정데이터의 치수정보에 맞도록 재가공하게 된다. 즉, 상기 제어부(30)는, 수복물이 가져야할 기초적인 형상데이터를 메모리(20)에서 읽어내어서, 상기 측정된 수치정보에 맞도록 재조정하게 되는 것이다. 이 때, 상술한 바와 같이, 치과의사의 경험에 의한 치아의 형상변경, 그리고 실제 대합치와의 접촉부분에서 간섭이 일어나지 않도록 하기 위한 형상변경 등을 본 발명에 의한 시스템의 운영자는 충분히 반영할 수 있게 된다. 또한 준비작업된 치아에 수복물이 접착될 경우, 접착제가 차지하는 공간에 대한 정보도 미리 반영될 수 있음은 상술한 바와 같다.

이러한 과정을 거쳐서, 실제 제조되어야 하는 수복물의 형상에 대한 3차원 데이터가 완성될 수 있다. 이렇게 완성되는 수복물에 대한 3차원데이터는 후술하는 가공유니트(200)에서 가공되는 것에 의하여, 실제로 충치치료된 치아에 씌워지는 수복물이 완성될 것이다.

다음에는 도 4를 참조하면서 본 발명에 의한 가공유니트(200)에 대한 일실시예를 살펴보기로 한다.

도시한 바와 같이, 수복물로 성형되는 가공물(W)은 세라믹 소재 등과 같이 인공치아를 성형할 수 있는 재질의 것으로 만들어지는 것이고, 원래의 가공물 형태는 예를 들면 직사각형으로 되어 있다. 이러한 상태에서 한쌍의 스핀들(202,204)가 각각 연삭 및 절삭을 수행하는 것에 의하여, 상술한 수복물이 완성된다.

상기 제1스핀들(202)은, 그 선단부에 장착되는 연삭공구(202a)(예를 들면 현재 치과의사 들이 치아의 연삭에 사용하는 다이아몬드 버)를 장착하고 있으며, 이러한 연삭공구(202a)를 회전시키는 동력원을 내부에 구비하고 있다. 또한 상기 제2스핀들(204)는, 그 선단부에 장착되는 절삭공구(204a)(예를 들면 밀링커터)를 장착하고 있으며, 이러한 절삭공구(204a)를 회전시키는 동력원을 내부에 구비하고 있다. 이와 같은 스핀들은 고정밀 가공이 가능하도록 회전수가 높은(예를 들면 50,000 rpm) 에어스핀들을 이용하며, 이러한 제품은 현재 시중에서 널리 판매되고 있다.

상기 제1스핀들(202)와 제2스핀들(204)는 각각 칼럼(206,208)에 설치되어 있다. 그리고 상기 칼럼(206,208)은 도 4에 도시한 y방향으로 이동하기 위하여 볼너트블럭(210,212)에 연결되어 있다. 그리고 상기 볼너트블럭(210,212)는 y축방향으로 설치되어 있는 한쌍의 볼스크류(220,222)에 의하여 y축방향으로 직선 왕복운동을 행하게 된다. 상기 한쌍의 볼스크류(220,222)는 각각 독립적인 것으로, 독립된 구동모터를 사용하여 각각 독립적으로 볼너트블럭(210,212)를 y축방향으로 이송하는 것이 가능하도록 구성된다. 따라서 상기 볼스크류(220,222)를 구동시키기 위한 구동모터도 각각 별도로 설치되어 있음은 당연하다.

그리고 상기 y축방향 구동기구인 각각의 볼스크류(220,222)와 볼너트블럭 (210,212)의 실직적인 구성은 양자가 동일한 것이고, 도 5에는 평면상에서 본 구성 예시도가 대표로 도시되어 있는 바와 같다. 도 5에서는, 하나의 구성을 통하여 도시하고 있으나, 실제로는 각각의 볼스크류 (220,222) 및 볼너트블럭(210,212)의 구성은 독립된 것이다.

도시한 바와 같이 상기 볼스크류(220,222)에는 볼너트블럭(210,212)이 결합되어 있다. 그리고 상기 볼스크류(220,222)를 각각 독립적으로 구동시키기 위한 구동모터(230,232)이 각각 별도로 설치되어 있다. 그리고 도면부호 216 및 218은, 상기 볼너트블럭(210,212)가 y축방향으로 이동할 때 이동을 가이드하기 위한 리니어가이드이다.

도 4를 다시 참조하여 살펴보면, 상기와 같이 구성되는 y축 이동기구는, 각각 독립적으로 이동한다. 즉, 제1스핀들(202)를 장착하고 있는 칼럼(206)은, 도면상의 좌측의 볼스크류(220) 및 볼너트블럭(210)에 의하여 y축방향으로 이동하고, 제2스핀들(204)를 장착하고 있는 도면상의 우측의 볼스크류(222) 및 볼너트(212)에 의하여 y축방향으로 각각 독립적으로 운동할 수 있게 된다.

그리고 상기 y축이동기구인 각각의 볼너트블럭(210,212)은, 각각 독립적으로 이동할 수 있는 x축 볼너트블럭(240,242)에 설치되어 있다. x축 이동기구인 볼스크류(260,262)도 각각 독립적으로 동작할 수 있도록 한쌍으로 설치되고, 각각 구동모터(250,252)에 의하여 구동된다.

이상에서 살펴본 제1스핀들(202) 및 제2스핀들(204)의 x축 및 y축이동 메카니즘을 정리한다.

먼저 x축으로 이동하기 위한 구성은, 각각 독립적으로 구동하는 볼스크류 (260 및 262)에 의하여 수행된다. 상기 볼스크류(260 및 262)에 설치된 볼너트블럭(240 및 242)이 볼스크류(260,262)의 구동에 의하여 독립적으로 x축방향으로 이동할 수 있게 된다. 따라서 상기 볼너트블럭(240 및 242)의 상부에 각각 설치되어 있는 y축 볼너트블럭(210,212) 및 각각의 칼럼(206,208)에 의하여 상기 제1스핀들(202) 및 제2스핀들(204)가 x축 방향으로 이동할 수 있게 된다. 더욱이 상기 x축 볼스크류(260 및 262)가 독립적으로 설치되어 있고, 독립적으로 구동하기 때문에, 제1스핀들(202)과 제2스핀들(204)은 독립적으로 x축 방향으로 이동할 수 있게 된다.

그리고 y축으로 이동하기 위한 구성은, 상기 x축 볼너트블럭(240,242) 상부에 설치되는 볼너트블럭(210,212)의 구성에 의해서이다. 즉, 상기 y축 볼너트블럭 (210,212)은, 각각 독립적으로 구동되는 볼스크류(220,222)에 의하여 구동되기 때문에, 서로 독립적으로 y축방향으로 이동이 가능하게 된다.

상술한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 볼너트블럭과 볼스크류는 각각 독립적으로 x, y 축으로 이동할 수 있는 것이어서, 실질적으로 상기 한쌍의 스핀들(202,204)는 독립적으로 x축 및 y축으로 이동 가능하게 된다.

다음에는 z축의 구동에 관하여 살펴보기로 한다. 본 발명에 의한 가공유니트(200)에서 z축방향의 이동은 도면상에서 상하방향의 이동을 의미하고, 이러한 z축방향의 이동은, 가공물(W)을 상하로 이동시키는 것에 의하여 이루어진다. 수복물로 가공되는 가공물(W)을 파지하고 있는 척(270)을 상하로 이동시키는 것에 의하여, 도면상에서 상하방향으로의 이동이 가능하게 된다.

그리고 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 가공유니트(200)는, 가공물을 가공하기 위한 주축계를 한쌍으로 구성하는 듀얼 스핀들 구조를 가지고 있다. 또한 가공물(W)을 클램핑하기 위한 척(270)은 상방에서 하방으로 가공물(W)을 잡고있는 역척킹 시스템을 채용하고 있다. 이러한 역척킹 구조는, 상기 듀얼 스핀들(202,204)에 의한 가공물의 가공시 발생하는 칩을 원활하게 가공물 외부로 배출할 수 있도록 하는 구조이다.

도 6을 같이 참조하여 살펴보면, 상기 척(270)은 지지부(272)를 통하여 볼너트블럭(276)에 결합되어 있다. 상기 볼너트블럭(276)은, 볼스크류(273)에 결합되어 있어서, 볼스크류(273)의 회전운동에 의하여 상하로 이동하게 된다. 그리고 상기 볼너트블럭(276)의 상하방향의 이동을 가이드하기 위한 한쌍의 리니어가이드 (277)이 볼너트블럭(276)의 양측에 설치된다. 따라서 구동모터(280)의 구동력에 의하여 상기 볼스크류(273)이 회전하게 되면, 상기 볼너트블럭(276)이 상하로 이동하면서, 상기 척(270)을 상하방향의 z축방향으로 이송시킬 수 있도록 구성된다.

그리고 본 발명에 의한 상기 척(270)은, 자체적으로 회전이 가능하도록 구성되어 있다. 도시한 바와 같이, 상기 지지부(272)의 상부에는 또 하나의 구동모터(274)가 설치되어 있고, 상기 구동모터(274)의 회전축(274a)이 지지부 (272)를 관통한 상태로 척(270)과 연결되어 있다. 그리고 상기 척(270)의 외주연에는 복수개의 베어링(271)이 설치되어 있다. 따라서 상기 구동모터(274)의 회전력에 의하여 상기 척(270)이 회전할 수 있도록 구성된다.

그리고 본 발명의 구성에서 사용되는 구동모터(274)는 회전각의 제어가 가능한 스텝핑모터를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 스텝핑모터를 사용하는 것에 의하여 회전수 및 회전각의 제어가 가장 정확하면서도 용이하게 될 수 있다. 예를 들면, 상기 척(270)을 회전시키기 위한 구동모터(274)의 회전축의 회전각을 정확하게 제어하는 것에 의하여 가공물(W)을 일측면을 정확하게 세팅한 상태로, 상술한 연삭공구(202a) 및 절삭공구(204a)로 가공물(W)을 가공하는 것이 가능하게 될 것이다. 또한 상술한 여러개의 볼스크류를 구동시키는 구동모터를 스텝핑모터로 구성하는 것에 의하여, x, y, z축 방향에 대한 정확한 서보제어가 가능하게 됨은 물론이다.

다음에는 이상과 같이 구성되는 가공유니트(200)의 전체적인 동작관계에 대하여 간단하게 살펴보기로 한다.

도 7에는, 이와 같이 수복물이 상기 한쌍의 스핀들(202,204)의 선단부에 장착된 연삭공구(202a) 및 절삭공구(204a)에 의하여 가공물(W)에서 수복물인 인공치아가 완성되는 형태를 예시적으로 보이고 있다.

상기 가공유니트(200)은, 제어부(30)에서 결정된 수복물의 3차원형상데이터에 의하여 가공물(W)을 가공하는 것이다. 먼저 예를 들면 직사각형의 가공물이 상기 척(270)에 장착되고 나면, 3차원형상 데이터에서 정하는 형상으로 가공하기 위하여 상술한 x,y,z축 이동과, 척(270)의 회전이 진행되면서 절삭 및 연삭이 수행된다. 여기서 예를 들면 제2스핀들(204)의 선단에 장착된 절삭공구(204a)는, 일정한 수복물의 형상이 만들어지기 까지 수복물을 1차적으로 절삭하는 기능을 수행한다.

이러한 절삭 및 연삭과정에서 상기 한쌍의 스핀들(202,204)은 x축 및 y축으로 이동하면서 소정의 절삭 또는 연삭과정을 수행하게 되고, 가공물(W)을 클램핑하고 있는 척(270)은 z축 및 z축에 대한 회전을 수행하게 된다.

그리고 이렇게 절삭과정이 수행된 다음에는, 표면 정도를 높여서 정밀하게 가공하는 연삭과정이 상기 제1스핀들(202)의 연삭공구(202a)에 의하여 수행된다. 이렇게 절삭 및 연삭과정을 거쳐서 완성되는 수복물은 표면의 정밀도가 충족될 수 있는 완성된 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 준비작업(preparation)이 완료된 치아부분의 3차원 형상테이터를 측정하고, 이러한 측정데이터에 미리 저장된 치아의 기준데이터를 적용하여 완성되는 수복물의 정확한 3차원형상데이터를 완성한다. 그리고 이러한 3차원형상 데이터에 기초하여, 가공유니트(200)에서 수복물을 가공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 충치치료를 받은 환자 또는 치아의 일부분이 손상된 환자가, 가장 단시간 내에 수복물 인공치아를 제공받을 수 있는 장점이 기대된다.

또한 본 발명에 의하여 제조되는 인공치아는, 실질적으로 정확한 치수를 가지고 인접치 및 대합치와의 관계에서도 정확하게 어울릴 수 있게 되는 장점이 기대된다.

Claims (10)

1. 수복물이 씌워져야할 공간에 대한 3차원 형상데이터를 측정하는 치아형상 측정수단과;

   각각의 치아의 기본적인 형상데이터와, 치아의 인접부분 및 대합부분의 기본적인 형상데이터를 저장하고 있는 저장수단;

   상기 저장수단에 저장된 기본적인 형상데이터에 기초하여, 상기 측정수단에서 측정된 데이터를 가공하여 최종 수복물을 생성하는 제어수단; 그리고

   상기 제어수단에 의하여 결정된 최종 수복물을 가공하는 치아형상 가공수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 급속치아 가공시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 치아형상 측정수단은, 레이저빔의 송수신에 의하여 3차원 형상정보를 읽어내는 레이저거리센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 급속치아 가공시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 치아형상 측정수단은,

   레이저빔을 송수신하는 레이저 거리센서 어셈블리와;

   상기 레어저 거리센서 어셈블리를 x축으로 이동시키는 x축구동기구; 그리고

   상기 레이저 거리센서 어셈블리를 y축으로 이동시키는 y축구동기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 급속치아 가공시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 x축구동기구 및 y축구동기구는,

   x축 및 y축으로 각각 설치되는 볼스크류와;

   상기 볼스크류에 각각 결합되어, 볼스크류의 회전에 의하여 직선운동하는 볼너트블럭과;

   상기 볼너트블럭과 상기 레이저 거리센서 어셈블리를 연결하는 연결부로 구성되는 것을 특징으로 하는 급속치아 가공시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 치아형상 가공수단은,

   일정간격을 두고 x축방향으로 회전가능하게 지지되는 한쌍의 x축볼스크류와;

   상기 x축볼스크류에 각각 결합되어, x축직선운동하는 한쌍의 x축볼너트블럭;

   상기 x축볼너트블럭의 상부에 각각 결합되는 한쌍의 y축볼너트블럭;

   상기 y축볼너트블럭을 y축직선운동시키도록 결합되는 한쌍의 y축볼스크류;

   상기 y축볼너트블럭의 상부에 각각 결합되어, 그것을 따라 y축직선운동하는 한쌍의 칼럼;

   상기 칼럼의 대향측 내면에 설치되고, 가공물을 가공하기 위하여 각각 연삭공구 및 절삭공구를 장착하는 한쌍의 스핀들과;

   상기 스핀들 사이에서 가공물을 하방으로 척킹하는 척과;

   상기 척을 z축에 대하여, 직선운동 및 회전운동시키는 z축 구동수단; 그리고

   상기 볼스크류를 회전시키는 구동원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 급속치아 가공시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 z축 구동수단은,

   제1구동원과;

   상기 구동원에 의하여 회전하는 볼스크류와;

   상기 볼스크류와 결합되어 볼스크류의 회전에 의하여 직선운동하고, 하면에서 상기 척이 결합된 볼너트블럭; 그리고

   상기 척을 z축으로 회전시키는 제2구동원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 급속치아 가공시스템.
7. 가공물을 하면에서 척킹하는 척과;

   상기 가공물을 가공하기 위한 공구들을 구비하는 한쌍의 스핀들;

   상기 스핀들을 각각 독립적으로 x축방향으로 직선 이동시키는 x축 구동수단;

   상기 스핀들을 각각 독립적으로 y축방향으로 직선 이동시키는 y축 구동수단;

   상기 척을 z축방향에 대하여 직선이동 및 회전시키는 z축 구동수단을 포함하여 구성되는 치아 가공장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 y축 구동수단은,

   상기 한쌍의 스핀들과 각각 연결되는 한쌍의 y축 볼너트블럭과;

   상기 y축 볼너트블럭에 각각 결합되는 한쌍의 y축 볼스크류; 그리고

   상기 볼스크류를 회전시키는 동력을 인가하는 동력원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 치아 가공장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 x축 구동수단은,

   상기 y축 볼너트블럭의 하부에 각각 연결되는 한쌍의 x축 볼너트블럭과;

   상기 x축 볼너트블럭에 각각 결합되는 한쌍의 x축 볼스크류; 그리고

   상기 x축 볼스크류를 회전시키는 동력을 인가하는 동력원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 치아 가공장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 z축 구동수단은,

    제1구동원과;

    상기 구동원에 의하여 회전하는 z축 볼스크류와;

    상기 z축 볼스크류와 결합되어 그 회전에 의하여 직선운동하고, 하면에서 상기 척이 결합된 z축 볼너트블럭; 그리고

    상기 척을 z축을 중심으로 회전시키는 제2구동원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 치아 가공장치.