WO2016021619A1 - 咬合調整ロボットシステム - Google Patents
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C11/00—Dental articulators, i.e. for simulating movement of the temporo-mandibular joints; Articulation forms or mouldings
Definitions
- the present invention relates to an occlusal adjustment robot system. More specifically, the present invention relates to an apparatus suitable for use in, for example, treatment of jaw deformities and surgery simulation of orthodontics.
- a pair of upper and lower tooth models 103A and 103B are connected to a lower first arm 101 and an upper second arm 102 by a magnetic attraction force.
- Patent Document 1 a pair of upper and lower tooth models 103A and 103B are connected to a lower first arm 101 and an upper second arm 102 by a magnetic attraction force.
- an object of the present invention is to provide an occlusal adjustment robot system capable of performing detailed surgical simulations such as jaw deformity treatment, orthodontic treatment, implant, denture, and bridge treatment.
- the occlusal adjustment robot system of the present invention includes one or a pair of upper and lower tables that can move with six degrees of freedom with respect to the base, and a bite plate fixing portion that is fixedly attached to the base.
- the position of a plurality of cross-reference points by using a bite plate having a plurality of cross-reference points and having an impression material attached thereto, and capable of transmitting / receiving signals to / from the robot main body
- a control device including a display unit that displays a three-dimensional dentition model in a virtual space created based on data including information, and used to include positional information of a plurality of cross-reference points in the data
- the tooth mold formed on the impression material attached to the bite plate supported by the bite plate fixing part The position information of the plurality of cross reference points related to the three-dimensional tooth model in the virtual space is meshed with each other. By matching the positional relationship, the posture of the three-dimensional dentition model in the virtual space is matched with the posture of the dentition model installed
- the occlusal adjustment robot system of the present invention or a robot main body including one or a pair of upper and lower tables movable with six degrees of freedom relative to the base, one of the robot main bodies, A dentition model fixing jig provided with a bite plate fixing part for holding a bite plate by fixing a positional relationship with the simulation table and one or upper and lower pair of simulation tables for reproducing a pair of tables, and a robot body Based on data including position information of a plurality of cross-reference points by using a bite plate having a plurality of cross-reference points and having an impression material attached thereto.
- a control device having a display unit for displaying a three-dimensional dentition model in the created virtual space, Impression material attached to a bite plate held by a bite plate fixing part after a base member is attached to a simulated table of a mold fixing jig and used to include positional information of a plurality of cross reference points in the data
- the dentition model is meshed with the tooth mold formed on the base plate, and the dentition model is fixedly attached to the base member while being meshed with the bite plate.
- the model and the base member are removed from the simulation table of the dentition model fixing jig and installed on the table of the robot body, thereby reproducing the dentition model in a state of being engaged with the bite plate in the robot body,
- the positional relationship with the dentition model installed on the table of the robot body is the dentition model and bite plate fixing part in the dentition model fixing jig
- a plurality of cross reference points having the same positional relationship with a plurality of cross reference points with respect to the held bite plate are assumed, and position information of the plurality of cross reference points with respect to the three-dimensional dentition model in the virtual space is obtained.
- the posture of the three-dimensional dentition model in the virtual space matches the posture of the dentition model installed on the table.
- the state of the dentition in the data for displaying the row model (in other words, for creating a three-dimensional dentition model in virtual space) is reproduced as an initial position by the dentition model installed in the robot body, For example, it is possible to accurately know the occlusal state before treatment and surgery in a dental model in real space.
- the occlusal adjustment robot system of the present invention outputs movement information from the control device to the robot body when the three-dimensional dentition model in the virtual space is moved by an operation in the control device.
- the movement of the three-dimensional dentition model in the virtual space may be reproduced in the dentition model installed on the table of the main body.
- the same movement is reproduced in the dentition model installed in the robot body. It is possible to confirm in advance in the dentition model in the real space what kind of meshing will occur when it is performed.
- the occlusal adjustment robot system of the present invention when the dentition model installed on the table of the robot body is moved by a manual operation, movement information is output from the robot body to the control device, and based on the movement information.
- the movement of the dentition model may be reproduced in the three-dimensional dentition model in the virtual space of the control device.
- the dentition model installed in the robot body is moved, the same movement is reproduced in the dentition model in the virtual space.
- the dentition model in the real space installed in the robot body Confirm in advance in the dentition model of the virtual space how much the jaw bone should be removed when the upper and lower jaws are moved to determine the proper position of both jaws so that proper engagement is realized be able to.
- the occlusal adjustment robot system of the present invention for example, the occlusal state before the treatment / operation can be accurately known in the dentition model in the real space. Therefore, the treatment / operation is performed based on the detailed examination using the real object. By making a plan, it becomes possible to perform more suitable treatment and surgery.
- the occlusal adjustment robot system of the present invention may be configured such that the movement of the three-dimensional dentition model in the virtual space of the control device is reproduced in the dentition model installed on the table of the robot body.
- it is possible to confirm in advance in the dental model in the real space what kind of meshing will occur when the jawbone resection operation is performed on the dental model in the virtual space Since the examination and confirmation using the dentition model and the examination and confirmation using the dentition model in the virtual space can be combined and repeated, for example, in the field of dental oral surgery and orthodontics It becomes possible to improve usability by sufficiently responding to various requests.
- the occlusal adjustment robot system of the present invention may be configured such that the movement of the dental model installed on the table of the robot body is reproduced in the three-dimensional dental model in the virtual space of the control device. For example, if the proper position of both jaws is determined by moving the upper and lower jaws so that proper meshing can be achieved in a real space dentition model installed in the robot body, how much the jawbone is removed It is possible to confirm in advance in the dentition model in the virtual space, and the examination and confirmation using the dentition model in the real space and the examination and confirmation using the dentition model in the virtual space. Therefore, it is possible to improve the usability by sufficiently responding to various requests in the treatment in the field of dental and oral surgery and orthodontics, for example. To become.
- (A) is a top view.
- (B) is a rear view.
- (C) is a right side view. It is a partially exploded view explaining the structure put together by the horizontal rotation mechanism of the robot main body of embodiment.
- (A) is a top view.
- (B) is a rear view.
- (C) is a left side view. It is a figure which shows the swash plate of the robot main body of embodiment.
- (A) is a top view.
- (B) is a right side view. It is the partial longitudinal cross-sectional view seen from the right side surface explaining the structure gathered together with the expansion-contraction mast, swash plate, and table of the robot main body of embodiment. It is the top view seen from the right side which shows the bite plate of the robot main body of embodiment.
- (A) is the figure of the state by which each part was decomposed
- (B) is a diagram of a state in which the respective parts are combined. It is a figure which shows the base point support part of the bite plate of embodiment.
- (A) is a top view.
- (B) is a front view.
- (C) is the longitudinal cross-sectional view seen from the right side. It is a figure explaining the attachment to the bite plate fixing
- (A) is the top view seen from the right side.
- (B) is a right side view.
- (C) is an enlarged vertical sectional view seen from the right side.
- FIG. 3 is a plan view for explaining the positional relationship between the lower table of the robot main body and the bite plate according to the embodiment, and is a view taken along the line II in FIG. 2. It is the top view seen from the right side surface which shows the structure put together to the lower table and dentition model of the robot main body of embodiment.
- A) is a figure of the lower table in the state where the dentition model and the base member are not installed.
- (B) is a figure of the state by which the dentition model and the base member were installed in the lower table. It is a right view which shows the structure put together by the lower table and dentition model of the robot main body of embodiment. It is a right view which shows the state which the upper side mechanism inclined backward regarding the robot main body of embodiment. It is a front perspective view which shows the robot main body of embodiment. It is a back elevation view showing a robot body of an embodiment. It is a right view which shows other embodiment of the robot main body of this invention. It is a right view which shows the robot main body in the case of using in combination with a dentition model fixing jig. It is a front view which shows a dentition model fixing jig.
- FIG. 27 is a right side view of the intermediate frame in FIG. 26. It is a right view which shows the state by which the dentition model was fixed to the dentition model fixing jig of FIG.
- FIG. 29 is a right side view showing a state in which the engagement pin swings from the state of the dentition model fixing jig of FIG. 28.
- FIG. 30 is a right side view illustrating a state in which each frame is disconnected and disassembled from the state of the dental model fixing jig of FIG. 29. It is a side view which shows the conventional occlusion apparatus.
- 1 to 17 show an example of an embodiment of the occlusal adjustment robot system of the present invention.
- the occlusal adjustment robot system includes a robot body including a pair of upper and lower tables 30 and 49 that can move with respect to the bases 21 and 48 with six degrees of freedom, and a bite plate fixing part 22 that is fixedly attached to the lower base 21.
- 20 and the robot main body 20 can transmit and receive signals, and a plurality of mutual reference points 52 and a bite plate 50 to which impression materials 57A and 57B are attached are used.
- It has the control apparatus 10 provided with the display part 14 by which the three-dimensional dentition model in the virtual space created based on the data in which the positional information on the reference point 52 is included is displayed, and a plurality of cross reference points 52 are included in the data.
- the tool is attached to the bite plate 50 supported by the bite plate fixing portion 22 and used to include the position information of the bite plate.
- a person whose occlusal adjustment simulation is performed by the occlusal adjustment robot system of the present invention is called an object person, and a person who operates the occlusal adjustment robot system of the present invention is called an operator.
- the occlusal adjustment robot system mainly includes a control device 10 in which a dentition model in a virtual space is displayed as a three-dimensional dentition CG (abbreviation of Computer Graphics ⁇ ), and a dentition model 1A that is a real dentition in real space. 1B and a robot body 20 on which 1B is installed.
- the control device 10 and the robot body 20 have a mechanism in which necessary power is supplied by an internal power supply (rechargeable battery) or an external power supply, but detailed description thereof is omitted.
- Controller The overall configuration (specifically, a functional block diagram) of the controller 10 in which the dentition model in the virtual space is displayed as a three-dimensional dentition CG in the occlusal adjustment robot system of this embodiment is shown in FIG. Shown in
- the control device 10 includes a control unit 11, a storage unit 12, an input unit 13, a display unit 14, a memory 15, and an external device connection terminal 16, which can exchange information (in other words, signals) with each other.
- a control unit 11 a storage unit 12, an input unit 13, a display unit 14, a memory 15, and an external device connection terminal 16, which can exchange information (in other words, signals) with each other.
- a signal line such as a bus.
- the control unit 11 performs a calculation related to the control of the entire control device 10 and the display of the dentition CG, the operation of the robot body 20 and the like by a program stored in the storage unit 12.
- a program stored in the storage unit 12. For example, a CPU (Central Processing Unit) ).
- the storage unit 12 is a device capable of storing at least data and programs, and is, for example, a hard disk.
- the input unit 13 is an interface for giving at least an operator command to the control unit 11, and is, for example, a keyboard or a mouse.
- a plurality of types of interfaces such as a keyboard and a mouse may be provided as the input unit 13.
- the display unit 14 displays and draws characters, graphics, and the like under the control of the control unit 11, and is, for example, a display.
- the memory 15 is a memory space that is a work area when the control unit 11 executes various controls and operations, and is, for example, a RAM (an abbreviation of Random Access Memory).
- the external device connection terminal 16 is used for mutual transmission and reception (ie, input / output) of signals such as control commands and various data with the robot body 20, and specifically, for example, USB, RS-232C A serial port, RS-485, IEEE 1284 parallel port, or the like can be used.
- the control device 10 may be configured by a personal computer.
- data for displaying the dentition CG in other words, data for creating a dentition model in the virtual space is stored (saved) in the storage unit 12 as the dentition model database 18.
- the program itself for displaying CG and moving model components is a well-known technique, and the details are omitted here.
- the data for displaying the three-dimensional dentition CG is not limited to a specific format, and can display the three-dimensional CG or in the virtual space.
- An appropriate one can be appropriately selected from various data formats for creating a three-dimensional model. Specifically, for example, image data (medical X-ray CT image) obtained by X-ray CT imaging of the jaw part and digital image data in DICOM (abbreviation of Digital Imaging and Communication in Medicine) format can be used. .
- FIGS. 2 to 20 show a robot body 20 in which dental models 1A and 1B, which are real objects in the real space, are installed in the occlusal adjustment robot system of this embodiment.
- the direction of the double-headed arrow indicated by X is the X-axis
- the direction of the double-headed arrow indicated by Y is the Y-axis
- the direction of the double-headed arrow indicated by Z is the Z-axis.
- the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as the three axes constituting the three-dimensional orthogonal coordinate system.
- the X axis and the Y axis are in the horizontal plane
- the Z axis is perpendicular to the horizontal plane and is in the vertical direction. That is, the XY plane is horizontal, and the XZ plane and the YZ plane are vertical planes (vertical planes).
- the X axis is the left-right direction
- the Y axis is the front-rear direction
- the Z axis is the up-down direction.
- the robot main body 20 is arranged above the lower base 21 to be installed as a base, and can operate with six axes (in other words, six degrees of freedom) with respect to the lower base 21.
- the lower table 30 supported by the lower base 21, the upper base 48 disposed above the lower base 21 and the lower table 30, and below the upper base 48 and above the lower table 30.
- the upper table 49 supported by the upper base 48 so that it can be operated with six axes (6 degrees of freedom) with respect to the upper base 48, and the lower base 21 and the upper base 48 face each other in the Z-axis direction.
- a pair of left and right connecting columns 60, 60 which are connected and supported so that their positional relationship can be fixed.
- the lower table 30 and the upper table 49 are formed in a circular plate shape in plan view.
- a mechanism between them including the lower base 21 and the lower table 30 (hereinafter referred to as the lower mechanism 20A) and a mechanism between them including the upper base 48 and the upper table 49 (hereinafter referred to as the upper mechanism 20B).
- the lower mechanism 20A a mechanism between them including the lower base 21 and the lower table 30
- the upper mechanism 20B a mechanism between them including the upper base 48 and the upper table 49
- (2-1) Moving Mechanism Between the lower base 21 and the lower table 30 for supporting the lower table 30 so that it can operate with six axes (6 degrees of freedom) with respect to the lower base 21.
- an X-axis slide mechanism As an intervening mechanism, an X-axis slide mechanism, a Y-axis slide mechanism, a horizontal rotation mechanism, and an elevation tilt mechanism are provided.
- the X-axis slide mechanism is a mechanism for sliding the lower table 30 in the X-axis direction with respect to the lower base 21, and includes a pair of X-axis linear guides 31a and 31a and a pair of X-axis sliders 31b and 31b.
- An X-axis slide plate 32 and an X-axis drive unit 33 are included.
- the pair of X-axis linear guides 31a and 31a are each formed in a straight line shape and are spaced apart from each other in the Y-axis direction on the upper surface of the lower base 21, and are arranged in parallel to each other along the X-axis direction. Is done.
- the X-axis linear guide 31a is fixed and attached to the lower base 21 by screwing, bonding, welding, or the like.
- the pair of X-axis sliders 31b and 31b is slidably fitted to the upper portion of the X-axis linear guide 31a, and is arranged to be movable in the longitudinal direction of the X-axis linear guide 31a (that is, the X-axis direction).
- the X-axis slide plate 32 is disposed on the upper surfaces of the pair of X-axis sliders 31b and 31b so as to be bridged over the X-axis sliders 31b and 31b.
- the X-axis slide plate 32 is fixedly attached to the X-axis sliders 31b and 31b by screwing, bonding, welding, or the like.
- the X-axis slide plate 32 is provided in parallel (that is, horizontally) with the XY plane.
- the X-axis drive unit 33 serves as a drive source for sliding the X-axis slide plate 32 in the X-axis direction with respect to the lower base 21, and in this embodiment, the X-axis of the X-axis slide plate 32 relative to the lower base 21. It functions as a direction displacement detector and is fixedly attached to the lower base 21 with screws or the like. In the present embodiment, the X-axis drive unit 33 is attached via a mount 33c.
- the X-axis drive unit 33 is not limited to a specific one as long as it can slide the X-axis slide plate 32 and can detect the amount of displacement of the X-axis slide plate 32.
- the X-axis drive unit 33 is not limited to a displacement sensor or a position. An actuator with a detector can be used.
- a servo motor having a drive shaft that rotates and a potentiometer (specifically, a rotary potentiometer) that detects shaft rotation of the drive shaft is used.
- the displacement sensor or the position detector may be provided in the X-axis linear guide 31a or the X-axis slider 31b instead of the X-axis drive unit 33.
- a linear potentiometer can be used.
- the servo horn 33a is attached to the drive shaft of the X-axis drive unit 33 so as to rotate along the horizontal plane, and one end is connected to the tip of the servo horn 33a so as to be swingable along the horizontal plane.
- An X-axis slide link 33b whose end is connected to the X-axis slide plate 32 so as to be swingable along a horizontal plane is disposed. Note that the X-axis slide link 33b itself does not expand and contract.
- the servo horn 33a rotates horizontally as the drive shaft of the X-axis drive unit 33 rotates, whereby the X-axis slide plate 32 slides in the X-axis direction via the X-axis slide link 33b.
- the servo horn 33a rotates horizontally via the X-axis slide link 33b and the drive shaft of the X-axis drive unit 33 rotates, and this rotation of the shaft is a potentiometer. And the rotation amount of the drive shaft is obtained as the output of the potentiometer.
- the amount of movement in the X-axis direction by the X-axis slide mechanism is not limited to a specific size. For example, it is assumed that it is necessary for the treatment of jaw deformities and orthodontic simulation.
- the amount of movement in the left-right direction is taken into consideration and set appropriately. Specifically, for example, the moving amount can be set to about 20 to 40 mm.
- the central position of the movable range in the X-axis direction is referred to as an X-axis direction basic position. That is, based on the basic position in the X-axis direction, the movable amount by the X-axis slide mechanism can be set to about ⁇ 10 to 20 mm in the X-axis direction.
- the Y-axis slide mechanism is a mechanism for sliding the lower table 30 in the Y-axis direction with respect to the lower base 21, and a pair of Y-axis linear guides 34a and 34a and a pair of Y-axis sliders 34b. , 34b, a Y-axis slide plate 35, and a Y-axis drive unit 36.
- the pair of Y-axis linear guides 34a and 34a are each formed in a straight line, and are spaced apart from each other in the X-axis direction on the upper surface of the X-axis slide plate 32, and are arranged in parallel to each other along the Y-axis direction.
- the Y-axis linear guide 34a is fixedly attached to the X-axis slide plate 32 by screwing, bonding, welding, or the like.
- the pair of Y-axis sliders 34b and 34b are slidably fitted to the upper part of the Y-axis linear guide 34a, and are arranged to be movable in the longitudinal direction of the Y-axis linear guide 34a (that is, the Y-axis direction).
- the Y-axis slide plate 35 is disposed on the upper surfaces of the pair of Y-axis sliders 34b and 34b so as to span the Y-axis sliders 34b and 34b.
- the Y-axis slide plate 35 is fixed and attached to the Y-axis sliders 34b and 34b by screwing, bonding, welding, or the like.
- the Y-axis slide plate 35 is provided in parallel (that is, horizontally) with the XY plane.
- the Y-axis drive unit 36 functions as a drive source for sliding the Y-axis slide plate 35 in the Y-axis direction with respect to the X-axis slide plate 32, and in the present embodiment, the Y-axis slide plate 35 is moved relative to the X-axis slide plate 32. It acts as a detector for the amount of displacement in the Y-axis direction, and is fixedly attached to the X-axis slide plate 32 by screws or the like. In this embodiment, the Y-axis drive part 36 is attached via the mount 36c.
- the Y-axis slide plate 35 moves and displaces in the Y-axis direction with respect to the X-axis slide plate 32, respectively.
- the Y-axis drive unit 36 is not limited to a specific one as long as it can slide the Y-axis slide plate 35 and can detect the displacement amount of the Y-axis slide plate 35.
- the Y-axis drive unit 36 is not limited to a displacement sensor or a position. An actuator with a detector can be used.
- a servo motor having a drive shaft that rotates and a potentiometer (specifically, a rotary potentiometer) that detects the rotation of the drive shaft is used.
- the displacement sensor or the position detector may be provided in the Y-axis linear guide 34a or the Y-axis slider 34b instead of the Y-axis drive unit 36.
- a linear potentiometer can be used.
- the servo horn 36a is attached to the drive shaft of the Y-axis drive unit 36 so as to rotate along the horizontal plane, and one end is connected to the tip of the servo horn 36a so as to be swingable along the horizontal plane.
- a Y-axis slide link 36b whose end is connected to the Y-axis slide plate 35 so as to be swingable along a horizontal plane is disposed. Note that the Y-axis slide link 36b itself does not expand and contract.
- the servo horn 36a rotates horizontally as the drive shaft of the Y-axis drive unit 36 rotates, whereby the Y-axis slide plate 35 slides in the Y-axis direction via the Y-axis slide link 36b. To do. Further, when the Y-axis slide plate 35 slides in the Y-axis direction, the servo horn 36a rotates horizontally via the Y-axis slide link 36b, and the drive shaft of the Y-axis drive unit 36 rotates, and this shaft rotation is a potentiometer. And the rotation amount of the drive shaft is obtained as the output of the potentiometer.
- the amount of movement in the Y-axis direction by the Y-axis slide mechanism is not limited to a specific size.
- the jaw is assumed to be necessary for treatment of jaw deformities and simulation of orthodontics.
- the amount of movement in the front-rear direction is taken into consideration and set appropriately.
- the moving amount can be set to about 20 to 40 mm.
- the center position of the movable range in the Y-axis direction is referred to as a Y-axis direction basic position. That is, based on the basic position in the Y-axis direction, the movable amount by the Y-axis slide mechanism can be set to about ⁇ 10 to 20 mm in the Y-axis direction.
- the horizontal rotation mechanism is a mechanism for horizontally rotating the lower table 30 with respect to the lower base 21 (in other words, rotating around the Z axis), and the rotation plate 37 and the rotation drive unit 38. And a rotating shaft 39.
- the rotary plate 37 is disposed above the Y-axis slide plate 35 and is rotatably attached to the Y-axis slide plate 35 via the rotary shaft 39.
- the rotating plate 37 is provided in parallel (that is, horizontally) with the XY plane, and rotates (rotates) around the axis of the rotating shaft 39 in parallel with the XY plane.
- the rotating plate 37 is fixed and attached to the upper end portion of the rotating shaft 39.
- a sleeve 39 a that includes a bearing 39 b on the inner peripheral surface of the through hole and that penetrates the Y-axis slide plate 35 is provided. Then, the rotation shaft 39 is inserted into the through hole of the sleeve 39a, and the rotation shaft 39 is rotatable with the bearing 39b interposed between the rotation shaft 39 and the sleeve 39a. Thereby, the rotating plate 37 attached to the upper end portion of the rotating shaft 39 can rotate with respect to the Y-axis slide plate 35.
- the sleeve 39a is provided with annular protrusions (flanges) that protrude in the radial direction (that is, the horizontal direction) and sandwich the Y-axis slide plate 35 from above and below, respectively, at the upper end portion and the lower end portion.
- a ring-shaped retaining member 39c is attached to the lower end portion protruding from the lower surface of the sleeve 39a, and these prevent the sleeve 39a and the rotating shaft 39 from coming off the Y-axis slide plate 35.
- the rotation drive unit 38 functions as a drive source for horizontally rotating the rotary plate 37 with respect to the Y-axis slide plate 35 and, in the present embodiment, functions as a detector for the amount of rotation of the rotary plate 37 with respect to the Y-axis slide plate 35. And fixedly attached to the Y-axis slide plate 35 with screws or the like. In the present embodiment, the rotation drive unit 38 is attached via the mount 38c.
- the X-axis slide plate 32 moves only in the X-axis direction with respect to the lower base 21, and the Y-axis slide plate 35 moves only in the Y-axis direction with respect to the X-axis slide plate 32 (thus, Y Since the shaft slide plate 35 moves only in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the lower base 21), the horizontal rotation and the rotation amount of the rotation plate 37 with respect to the Y-axis slide plate 35 are respectively the horizontal rotation with respect to the lower base 21. And the amount of rotation.
- the rotation drive unit 38 is not limited to a specific one as long as it can rotate the rotation plate 37 horizontally and can detect the rotation amount of the rotation plate 37, and includes, for example, a displacement sensor or a position detector. An actuator can be used.
- a servo motor having a drive shaft that rotates and a potentiometer (specifically, a rotary potentiometer) that detects the rotation of the drive shaft is used as the rotation drive unit 38.
- the displacement sensor or the position detector may be provided as a configuration around the rotation shaft 39 instead of the rotation drive unit 38. Also in this case, specifically, for example, a rotary potentiometer can be used.
- the servo horn 38a is attached to the drive shaft of the rotation drive unit 38 so as to rotate along the horizontal plane, and one end is connected to the tip of the servo horn 38a so as to be swingable along the horizontal plane.
- a rotating link 38b whose end is connected to the rotating plate 37 so as to be swingable along a horizontal plane is disposed.
- the rotation link 38b itself does not expand and contract.
- the servo horn 38a rotates horizontally as the drive shaft of the rotation drive unit 38 rotates, and thereby the rotation plate 37 rotates horizontally via the rotation link 38b.
- the servo horn 38a rotates horizontally via the rotation link 38b and the drive shaft of the rotation drive unit 38 rotates.
- the shaft rotation is detected by the potentiometer and the drive shaft is rotated. Is obtained as the output of the potentiometer.
- the amount of horizontal rotation by the horizontal rotation mechanism is not limited to a specific size.
- the amount of horizontal rotation of the jaw assumed to be necessary for treatment of jaw deformities and orthodontic simulation is Taking into consideration, it is appropriately set to an appropriate value.
- the rotation amount can be set to about 20 ° to 40 °.
- the center position of the horizontal rotatable range is referred to as a horizontal rotation basic position. That is, based on the horizontal rotation basic position, the rotatable amount by the horizontal rotation mechanism can be set to about ⁇ 10 to 20 ° in the horizontal direction.
- the X-axis slide plate 32 can be slid only in the X-axis direction with respect to the lower base 21. For this reason, the X-axis slide plate 32 is provided on the X-axis slide plate 32 and only in the Y-axis direction.
- the slidable Y-axis slide plate 35 is slidable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the lower base 21, and as a result, is provided by being engaged with the Y-axis slide plate 35.
- the rotating plate 37 that can be horizontally rotated is slidable in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the lower base 21 and can be horizontally rotated along the XY plane (in other words, rotated around the Z-axis). Possible).
- the up-and-down tilt mechanism is a mechanism for moving the lower table 30 in the Z-axis direction with respect to the lower base 21 (that is, moving up and down) and tilting the lower table 30 with respect to the XY plane. 41, a swash plate 42, and three sets of Z-axis moving mechanisms 43A, 43B, and 43C.
- the base plate 40 is fixed and attached to the upper surface of the rotating plate 37, and an elevation tilt mechanism is provided on the upper surface of the base plate 40.
- the base plate 40 is provided in parallel to the XY plane (that is, horizontally) similarly to the rotary plate 37, and is slidable in the X axis direction and the Y axis direction with respect to the lower base 21. And can be horizontally rotated along the XY plane.
- the telescopic mast 41 has a piston portion 41a and a cylinder portion 41b into which the piston portion 41a is slidably inserted from the lower end opening, and is disposed in the Z-axis direction.
- the piston 41a of the telescopic mast 41 has a lower end on the upper surface side of the base plate 40 by screwing with a bolt penetrating in the Z-axis direction from the lower surface side of the base plate 40 so as to be orthogonal to the upper surface of the base plate 40. Fixed and attached.
- the upper end portion of the cylinder portion 41b and the lower surface side of the swash plate 42 are connected by a spherical bearing 42b, whereby the swash plate 42 is attached to the upper end of the cylinder portion 41b so as to be tiltable in all directions.
- Three sets of Z-axis moving mechanisms 43A, 43B, 43C are arranged around the telescopic mast 41.
- the two Z-axis moving mechanisms provided on the side away from the connecting column 60 are the first and second Z-axis moving mechanisms 43A and 43B
- the Z-axis moving mechanism provided on the connecting column 60 side is referred to as a third Z-axis moving mechanism 43C.
- the first and second Z-axis movement mechanisms 43A and 43B each have a Z-axis drive unit (referred to as first and second Z-axis drive units 44A and 44B) and a Z-axis movement link 45. Note that the Z-axis movement link 45 itself does not expand and contract.
- the third Z-axis moving mechanism 43C has a Z-axis drive unit (referred to as a third Z-axis drive unit 44C) and a rotation prevention arm 46.
- the first to third Z-axis drive portions 44A, 44B, and 44C serve as a drive source that applies displacement in the Z-axis direction to the swash plate 42 and tilts the swash plate 42, and in the present embodiment, the Z of the swash plate 42 It functions as a detector for the amount of displacement in the axial direction, and is fixed to the base plate 40 by screws or the like.
- each Z-axis drive part 44A, 44B, 44C is attached via the mount 44e.
- the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, and 44C are not limited to specific ones as long as they can give displacement to the swash plate 42 and can detect the displacement amount of the swash plate 42.
- an actuator comprising a displacement sensor or a position detector can be used.
- a potentiometer (specifically, a rotary potentiometer) that has a drive shaft that rotates the shaft and detects the shaft rotation of the drive shaft is attached.
- Servo motors are used as the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, and 44C.
- the displacement sensor or position detector may be provided as a configuration integrated with the telescopic mast 41 and the swash plate 42 instead of the Z-axis drive units 44A, 44B, 44C.
- the servo horn 44d is attached to the drive shafts of the first and second Z-axis drive units 44A and 44B so as to rotate along the vertical plane.
- a U-shaped servo horn 47 formed by connecting two plate members facing each other in the X-axis direction and a plate member connecting them to each other and connecting the three plate members in a U-shape opened in the front side in a plan view, Of the opposing plate members disposed on both sides of the third Z-axis drive unit 44C in the X-axis direction, the U-shaped open portion sandwiches the third Z-axis drive unit 44C in the X-axis direction.
- One is supported so as to rotate along the vertical plane with respect to the drive shaft of the third Z-axis drive unit 44C, and the other is supported so as to rotate along the vertical plane via the rotation shaft. It is attached to the third Z-axis drive unit 44C.
- the anti-rotation arm 46 is formed in a U-shape that is open on the lower side when viewed from the front, and is disposed with the third Z-axis drive portion 44C and the U-shaped servo horn 47 sandwiched in the X-axis direction at the open portion of the U-shape.
- the rotation prevention arm 46 is also disposed in the Z-axis direction (that is, vertically) in a side view.
- the swash plate 42 is provided with three arm portions 42a extending outward in the radial direction.
- a spherical portion is formed at the tip of each of the three arm portions 42a.
- two arm portions 42a and 42a extending obliquely forward with respect to the Y-axis direction with an opening angle of 90 ° at the front are provided, and rearward with an opening angle with them of 135 ° ( That is, one arm portion 42a extending backward (in the Y-axis direction) is provided.
- the Z-axis movement link 45 is disposed between the first and second Z-axis movement mechanisms 43A and 43B and the swash plate 42.
- spherical bearings are formed at both ends of the Z-axis moving link 45, and a spherical portion is formed at the tip of the servo horn 44d of the first and second Z-axis drive units 44A and 44B.
- the spherical bearing at one end (upper end) of the Z-axis moving link 45 is connected to the spherical portion at the tip of the arm portion 42a of the swash plate 42, and the spherical bearing at the other end (lower end) is spherical at the tip of the servo horn 44d. Connected with the part.
- rotation preventing arm 46 is disposed between the third Z-axis moving mechanism 43C and the swash plate 42.
- each of the end portions (lower end portions) of the U-shaped rotation preventing arm 46 on the side sandwiching the third Z-axis drive portion 44C and the U-shaped servo horn 47 in the X-axis direction is a U-shape.
- the servo horn 47 is connected to each end (front end) on the side sandwiching the third Z-axis drive unit 44C in the X-axis direction so as to be swingable along the vertical plane.
- a rod 46a in the Z-axis direction is attached to the end (upper end) of the U-shaped anti-rotation arm 46 on the side opposite to the third Z-axis drive portion 44C, and a spherical bearing is attached to the upper end of the rod 46a. It is formed.
- the spherical bearing of the rod 46 a is connected to the spherical portion at the tip of the arm portion 42 a of the swash plate 42.
- the anti-rotation arm 46 moves up and down straight with respect to the Z-axis direction, but does not rotate or tilt. In other words, the anti-rotation arm 46 imparts displacement in the Z-axis direction to the swash plate 42, while preventing the swash plate 42 from being displaced in the horizontal rotation direction with respect to the base plate 40.
- a table stopper 30 c is formed on the lower surface side of the lower table 30. Then, the central portion of the swash plate 42 is housed in the table stopper 30c, and the lower table 30 is disposed by protruding the arm portion 42a of the swash plate 42 to the outside. The table 30 is fixedly attached to the swash plate 42.
- the drive shafts of the first to third Z-axis moving mechanisms 43A, 43B, and 43C are shafts.
- the servo horn 44d and the U-shaped servo horn 47 are vertically rotated, whereby the swash plate 42 is displaced via the Z-axis moving link 45 and the rotation preventing arm 46.
- the amount of rotation of the drive shaft of each Z-axis drive unit (first to third Z-axis drive unit 44A, 44B, 44C) of each of the first to third Z-axis moving mechanisms 43A, 43B, 43C is adjusted.
- the swash plate 42 and the lower table 30 can be moved up and down or can be inclined at an arbitrary angle in an arbitrary direction.
- the servo horn 44d and the U-shaped servo horn 47 are vertically rotated via the Z-axis moving link 45 and the rotation prevention arm 46. Then, the drive shafts of the Z-axis drive units 44A, 44B, and 44C are rotated, and this shaft rotation is detected by the potentiometer, and the rotation amount of the drive shaft is obtained as the output of the potentiometer.
- the amount of movement in the Z-axis direction by the elevating and tilting mechanism is not limited to a specific size.
- the upper and lower jaws assumed to be necessary for treatment of jaw deformities and orthodontic simulations.
- the amount of movement in the direction is taken into consideration (and in this embodiment, in consideration of the fact that the upper table 49 can be moved in addition to the lower table 30), it is set appropriately.
- the moving amount can be set to about 10 to 30 mm.
- the center position of the movable range in the Z-axis direction is referred to as a Z-axis direction basic position. That is, based on the basic position in the Z-axis direction, the movable amount by the lifting and tilting mechanism can be set to about ⁇ 5 to 15 mm in the Z-axis direction.
- the lower table 30 slides in the X-axis direction and the Y-axis direction with respect to the lower base 21 by the above-described up-and-down tilt mechanism. It is possible to rotate horizontally along the XY plane (in other words, it can rotate around the Z axis), and it can move in the Z axis direction and can tilt in all directions (in other words, the X axis). And rotation around the Y axis).
- the configuration between the lower base 21 and the lower table 30 (lower mechanism 20A) as described above. Since the components between the upper base 48 and the upper table 49 (upper mechanism 20B) are upside down, the components are the same, so the upper table 49 is in the X-axis direction and the Y-axis with respect to the upper base 48. It is possible to slide in the direction and horizontally rotate along the XY plane (rotate around the Z axis), and move in the Z axis direction and tilt in all directions (around the X axis and It can rotate around the Y axis).
- the table basic position is referred to as the table basic position.
- the center of gravity (that is, the center of the circle) of the upper surface of the lower table 30 at the table basic position is referred to as a reference point of the lower mechanism, and the center of gravity of the lower surface of the upper table 49 at the table basic position (that is, the center).
- the center of the circle is called the reference point of the upper mechanism.
- the position information of the lower table 30 and the upper table 49 of the robot body 20 is grasped by a three-dimensional orthogonal coordinate system (hereinafter referred to as a robot coordinate system) associated with the robot.
- the origin of the robot coordinate system may be an arbitrary position.
- the origin of the lower mechanism 20A is set as the reference point of the lower mechanism
- the origin of the upper mechanism 20B is the upper side.
- the reference point of the mechanism is set.
- the position and orientation of the lower table 30 and the upper table 49 of the robot body 20 are controlled by coordinates in the robot coordinate system.
- the coordinate values are representative points of the lower and upper tables 30 and 49 (specifically, for example, the reference point of the lower mechanism and the reference point of the upper mechanism) in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
- the center of gravity (circle center) of the upper surface of the lower table 30 at the table basic position and the center of gravity (circle center) of the lower surface of the upper table 49 at the table basic position are in the Z-axis direction.
- the position of the center of gravity (the center of the circle) coincides with the position of the axis of the telescopic mast 41 in the XY plan view.
- the bite plate 50 includes a base plate support portion 51 provided with a connection portion 53 and a plate-like plate support portion 54 provided with a fitting portion 55 fitted into the connection portion 53. And a plate portion 56 that is bonded and fixed to the plate support portion 54.
- the robot body 20 includes a bite plate fixing part 22 for attaching the plate support part 54 and the plate part 56 of the bite plate 50, and a bite plate fixing column 23 for supporting the bite plate fixing part 22. .
- the direction regarding the bite plate 50 in the following description is a direction in a state where the bite plate 50 is attached to the bite plate fixing portion 22 of the robot body 20.
- the bite plate fixing column 23 is located at a position facing the pair of left and right connecting columns 60, 60 in the Y-axis direction with the lower base 21 therebetween, and the lower end surface of the pair of lower columns 60A, 60A and the lower side. It is fixed and attached to the lower base 21 via a support base 60C provided over the lower end surface of the side base 21.
- the connecting column 60 is disposed behind the lower base 21, and the bite plate fixing column 23 is disposed on the lower side. It is disposed in front of the base 21.
- the arrangement positions of the bite plate fixing column 23 and the connecting column 60 are not limited to those in the present embodiment.
- the bite plate fixing portion 22 is provided at the upper end portion of the bite plate fixing column 23 so as to extend horizontally in the lower base 21 side, that is, rearward, and is fixed to the bite plate fixing column 23 by screwing or the like.
- the bite plate fixing portion 22 includes a mounting portion 22a extending rearward at a central position in the X-axis direction, and a pair of left and right extending rearward on both sides of the mounting portion 22a in the X-axis direction and in a horizontal positional relationship with each other. Support portions 25, 25. And the fitting connection part 24 is fixed and attached to the front-end
- pillar 23 are formed with a highly rigid raw material, and the fitting connection part 24 is formed with an elastic body in this embodiment.
- the fitting connection portion 24 is formed with a fitting hole portion 24a that opens on the lower base 21 side surface, that is, the rear end surface, and the fitting portion 55 of the plate support portion 54 of the bite plate 50 is detachable, and The fitting connection portion 24 and the plate support portion 54 are fitted in a fixed positional relationship.
- the fitting hole 24a is formed horizontally in the Y axis direction.
- each part etc. is adjusted so that the plate surface of the plate part 56 may become horizontal in the state in which the fitting part 55 of the plate support part 54 was fitted by the fitting connection part 24.
- the fitting portion 55 of the plate support portion 54 is fitted into the fitting connection portion 24, the fitting state of both is maintained (in other words, the fitting portion 55 is freely detached from the fitting connection portion 24).
- a mechanism capable of releasing the fitting state of both is provided in the fitting connection portion 24 and the fitting portion 55.
- a locking release piece 24 b is formed in the fitting connection portion 24.
- the unlocking piece 24b is elastically deformed when a convex portion is formed on the upper surface in the upper portion of the range where the fitting hole portion 24a is formed, and the convex portion is pressed or released. It is provided so that a part thereof enters the fitting hole 24a when it is swung up and down and pressed.
- the lower surface of the locking release piece 24b exposed toward the fitting hole 24a is discontinuous with the inner peripheral surface of the fitting hole 24a. For this reason, the lower surface of the locking release piece 24b and the fitting hole 24a An engagement step 24c that can be a locking portion is formed between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface.
- the fitting part 55 of the plate support part 54 is formed in a columnar shape protruding forward from the front end of the plate support part 54.
- the upper surface of the fitting portion 55 is provided with an engaging convex portion 55a having an upper end surface formed in a front inclined surface shape and protruding upward.
- the position and dimensions of the engaging convex portion 55a can be locked to the engaging step 24c when the fitting portion 55 is inserted into the fitting hole portion 24a of the fitting connection portion 24, and the locking release piece 24b. It is adjusted so that it can be pressed.
- a slit 55b is formed along the horizontal plane at the center position of the fitting portion 55 in the Z-axis direction. And the fitting part 55 can be elastically deformed and the dimension of a Z-axis direction can change by forming the slit 55b.
- the plate portion 56 that is bonded and fixed to the plate support portion 54 is fixed so that the plate surface is horizontal.
- the plate portion 56 that is bonded and fixed to the plate support portion 54 is in the middle in the Z-axis direction between the lower table 30 and the upper table 49 when the table is in the basic table position, and the lower table 30.
- the size of each part of the bite plate fixing part 22, the bite plate fixing column 23, and the bite plate 50 is preferably adjusted so that the table surface and the table surface of the upper table 49 overlap with each other in plan view. .
- the robot body 20 also includes a pair of left and right connections that support the lower base 21 and the upper base 48 so as to oppose each other in the Z-axis direction and to fix the positional relationship therebetween. Supports 60 and 60 are provided.
- the connecting column 60 is formed of a material having sufficient rigidity to fix and support the positional relationship between the lower mechanism 20A and the upper mechanism 20B.
- the pair of left and right connecting struts 60 and 60 are respectively arranged so as to be orthogonal to a plane along the table surface of the lower table 30 at the table basic position, and the lower end portion is fixed to the lower base 21.
- the lower support 60A attached to the upper base 49 and the upper support 49 attached to the upper base 48 so that the upper end is fixed to the upper base 48.
- 60B, and a connecting shaft 61 that connects the two sets of the lower support column 60A and the upper support column 60B so that each of the two sets can be bent.
- the pair of left and right connecting struts 60, 60 includes a strut base 60C provided over a lower end surface of the pair of lower struts 60A, 60A and a lower end surface of the lower base 21, and a pair of upper struts.
- the lower base 21 and the upper base 48 are connected via a support base 60C provided over the upper end surfaces of the support columns 60B and 60B and the upper end surface of the upper base 48.
- a through-hole penetrating in the X-axis direction is provided in each of the upper end portion of the lower support column 60A and the lower end portion of the upper support column 60B, and the connecting shaft 61 is disposed in the X-axis direction and passes through these through-holes. Accordingly, the lower support column 60A and the upper support column 60B bend along the YZ plane with the axial center position of the connecting shaft 61 as a bending point.
- connection shaft which connects the upper support column 60B and the upper support column 60B so as to be bendable may be a single connection shaft 61 as in this embodiment, or may be a separate connection shaft.
- a contact portion 62a is provided at a position near the front end of the upper surface of the overhang portion 62, and a through-hole 62b in the Z-axis direction is provided behind the contact portion 62a.
- side arms 63, 63 projecting forward from the lower end portions of the pair of left and right upper columns 60B, 60B are fixedly attached to the upper columns 60B, 60B.
- a plate-like fixing portion 64 that is bridged between the side arms 63 and 63 at the front position of the pair of left and right side arms 63 and 63 is fixedly attached to each side arm 63.
- a contact pin 64a is provided at a position near the front end of the fixed portion 64 so as to penetrate the fixed portion 64, and a through hole 64b in the Z-axis direction is provided behind the contact pin 64a.
- the contact pin 64a on the upper support column 60B side contacts the contact portion 62a on the lower support column 60A side, and both support columns
- the positions of 60A and 60B are fixed to each other.
- the contact pin 64a and the contact portion 62a serve as a stopper for the forward tilt of the upper column 60B.
- the fixing pin 65 is inserted in the Z-axis direction over the through hole 64b on the upper column 60B side and the through hole 62b on the lower column 60A side. As a result, both the lower support column 60A and the upper support column 60B are fixed to each other along the Z-axis direction and cannot be bent. In other words, the fixing pin 65 serves as a stopper for backward tilting of the upper column 60B.
- the lower table 30 and the upper table 49 at the basic position of the table have a different table surface. Are also horizontal and are in a positional relationship facing each other.
- the connecting shaft 61 is detachable. By removing the connecting shaft 61, the connection state between the lower support 60A and the upper support 60B is released, and the lower support 60A, the lower mechanism 20A, and the upper support 60B are released. And the upper mechanism 20B. Thereby, for example, it is possible to perform treatment using only one of the lower mechanism 20A and the upper mechanism 20B, and it is possible to flexibly respond to requests based on the contents of treatment and the like, thereby improving convenience. Is planned.
- the robot body 20 also includes a control unit 28.
- the lower mechanism 20A and the upper mechanism 20B each include a control unit 28.
- the control unit 28 receives at least a control command from the control device 10 and based on the control command, the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 36, the rotation drive unit 38, and the first to third Z A drive command is given to the shaft drive units 44A, 44B, 44C to control the entire robot body 20 (lower mechanism 20A, upper mechanism 20B), for example, a CPU (Central Processing Unit).
- the control unit 28 of the robot body 20 includes a storage area and the like as necessary.
- the robot body 20 also includes a connection terminal 29 connected to the control unit 28 via a signal line such as a bus.
- connection terminal 29 is used for mutual transmission and reception (ie, input / output) of signals such as control commands and various data with the control device 10, and between the external device connection terminal 16 of the control device 10.
- Appropriate types of terminals are appropriately set so that they can be electrically connected.
- the external device connection terminal 16 of the control device 10 and the connection terminal 29 of the robot body 20 are connected by a predetermined cable 17 or the like.
- the external device connection terminal 16 and the connection terminal 29 may be connected by a wireless signal transmission / reception mechanism.
- a control command signal output from the control unit 11 of the control device 10 is input to the control unit 28 of the robot body 20, and the X-axis drive unit 33 and the Y-axis drive unit are transmitted from the control unit 28 of the robot body 20.
- a drive command is given to the rotation drive unit 38 and the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, 44C, and the drive units 33, 36, 38, 44A, 44B, 44C operates.
- position information of the lower and upper tables 30 and 49 of the robot body 20 (or, for example, an X-axis drive unit 33, a Y-axis drive unit 36, and a rotation drive unit detected by a displacement sensor or a position detector) 38, the rotation amount of the drive shafts of the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, 44C, etc.) are output from the robot body 20 and input to the control unit 11 of the control device 10.
- the dentition model is displayed on the display unit 14 as a three-dimensional dentition CG in the virtual space by the control device 10, and is obtained, for example, by X-ray CT imaging of the subject's jaw.
- the digital image data in the DICOM format is used.
- the data for creating the dentition model is not limited to DICOM format digital image data obtained by X-ray CT imaging, and can display 3D CG or create a 3D model in virtual space. Appropriate ones can be selected from various data formats used for the purpose.
- the base point information (in other words, the base point information for associating the positional information of the dentition model in the virtual space constituted by the control device 10 with the positional information of the dentition models 1A and 1B installed in the robot body 20 in the real space.
- Cross-reference points are included in the data for creating the dentition model in the virtual space.
- the bite plate 50 having a base point is used so that the base point information is included in the data for creating the dentition model.
- the bite plate 50 is provided with a base point support portion 51 to which a base point 52 is fixed and attached and a connection portion 53 is provided, and a fitting portion 55 to be fitted into the connection portion 53.
- the base point 52 is the position information of the dentition model in the virtual space constituted by the control device 10 (in other words, the coordinates in the three-dimensional orthogonal coordinate system of the virtual space) and the dentition models 1A and 1B installed in the robot body 20. It serves as a cross-reference point for associating position information (in other words, coordinates in the robot coordinate system), and is separated from each other in order to specify the positional relationship and posture in the three-dimensional space (three-dimensional orthogonal coordinate system). And three or more are provided in an arrangement in which all are not arranged in a straight line.
- the three-dimensional orthogonal coordinate system of the virtual space constituted by the control device 10 is referred to as a virtual space coordinate system.
- the base point support portion 51 has an arcuate shape in a plan view and is formed in a horizontal shape in a front view, and a position near the both ends of the arcuate shape and a center position (in the X-axis direction in the use state of the bite plate 50 ( A total of three base points 52 are fixedly attached to each of the position near the both ends and the center position in the left-right direction as viewed from the user of the bite plate 50.
- the material of the base point 52 can leave a trace so that its position can be specified when creating data for displaying the 3D dentition CG (or creating a 3D dentition model).
- the material is not limited to a specific material, and an appropriate material can be appropriately selected.
- ceramic or titanium is used as an object that can be imaged and identified in X-ray CT imaging, in other words, that can reflect its X-ray and leave its own trace without causing halation. obtain.
- the shape of the base point 52 is preferably a spherical shape because of the ease of specifying the center position, but may be a polyhedron or a columnar shape.
- the mutual positional relationship between the base points 52 attached to the base point support portion 51 is specified in advance.
- the mutual positional relationship may be specified by a design value at the manufacturing stage, or may be specified by a measured value after manufacturing.
- the center position of each base point 52 in the three-dimensional orthogonal coordinate system when the plate surface of the plate portion 56 is horizontal in the three-dimensional orthogonal coordinate system in a state where 54 is attached is the design value in the manufacturing stage or after manufacturing. Based on the measured value, it may be specified by the distances (dimensions) in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction from the reference point (origin).
- the connecting portion 53 of the base point support portion 51 is a columnar shape that protrudes rearward (backward as viewed from the user of the bite plate 50) in the use state of the bite plate 50 at the center position of the bow-like base point support portion 51. Formed.
- connection portion 53 is formed with a fitting hole portion 53a that opens at the rear end surface, the fitting portion 55 of the plate support portion 54 is detachable, and the positional relationship between the connection portion 53 and the plate support portion 54 is provided. Is fixed and fitted.
- the fitting hole 53a is formed horizontally in the Y-axis direction (horizontal in the front-rear direction as viewed from the user of the bite plate 50).
- connection portion 53 of the base point support portion 51 to which the base point 52 is attached and the plate support portion 54 is fixed, and the fitting connection portion of the bite plate fixing portion 22 of the robot body 20 as described above. 24 and the plate support 54 are fixed, so that the position information of the dentition model in the virtual space constituted by the control device 10 with the base point 52 as a cross reference point and the dentition installed in the robot body 20 Association with the position information of the models 1A and 1B becomes possible.
- connection portion 53 of the base point support portion 51 and the plate support portion 54 is fixed in the same manner as the positional relationship between the fitting connection portion 24 of the bite plate fixing portion 22 and the plate support portion 54 of the robot body 20 is fixed.
- the connection portion 53 of the base point support portion 51 is formed to have the same configuration as the fitting connection portion 24 of the bite plate fixing portion 22.
- the locking release piece 53 b is formed in the connection portion 53 of the base point support portion 51.
- the unlocking piece 53b is elastically deformed when a convex portion is formed on the upper surface of the range where the fitting hole portion 53a is formed and the convex portion is pressed or released. It is provided so that when it is pressed up and down, a part of it is inserted into the fitting hole 53a.
- the lower surface of the locking release piece 53b exposed toward the fitting hole 53a is discontinuous with the inner peripheral surface of the fitting hole 53a. For this reason, the lower surface of the locking release piece 53b and the fitting hole 53a An engagement step 53c that can be a locking portion is formed between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface.
- the plate portion 56 that is bonded and fixed to the plate support portion 54 is prevented from rotating with respect to the base point support portion 51.
- both end portions of the arcuate base point support portion 51 (which are both end portions in the X-axis direction (left and right direction as viewed from the user of the bite plate 50) in the usage state of the bite plate 50).
- Horizontal grooves 51a are respectively formed. Then, in a state in which the plate support portion 54 is fitted into the connection portion 53, the plate-like plate support portion 54 enters the groove 51a of the base point support portion 51, and both end portions in the X-axis direction of the plate support portion 54 are base point support portions. 51 is supported by both end portions. This prevents rotation of the plate support portion 54 and the plate portion 56 about the Y axis in the use state of the bite plate 50 with respect to the base point support portion 51 (rotation about the longitudinal axis as viewed from the user of the bite plate 50). .
- the plate portion 56 is inserted into the subject's oral cavity and meshed with the upper jaw and the lower jaw, and is formed into a thin plate having a size over a range in the horizontal plane of the upper jaw and the lower jaw, It is fixed and attached to the plate support 54.
- Upper plate impression material 57A for fixing the mold of the actual upper jaw of the subject (impression taking) is fixedly attached to the upper surface of the plate portion 56, and the lower jaw of the mold is taken of ( A lower tooth type impression material 57B for taking an impression is fixed and attached to the lower surface.
- the upper tooth impression material 57A and the lower tooth impression material 57B form an impression 58 of the subject's actual tooth shape, and the subject's dentition is engaged with the impression 58 by engaging the impression.
- the positional relationship with the bite plate 50 is fixed so that the positional relationship between the dentition of the subject and the base point 52 of the bite plate 50 is specified.
- each impression material 57A, 57B may have an aspect (shape) that extends over the entire dentition so that an overall impression of the subject's dentition is formed, or an impression of a part of the dentition is formed. Alternatively, it may be partially or intermittently arranged corresponding to a part or a plurality of parts of the dentition.
- the upper tooth type impression material 57A and the lower tooth type impression material 57B for example, button-like thermoplastic resins attached to each of the upper surface and the lower surface of the plate portion 56 are used (this is used). In this case, it is preferable to attach to a total of three locations including the vicinity of the front teeth (cutting blades) and the left and right back teeth (molar teeth; see FIG. 11 (B)). Thus, it is conceivable that a continuously stacked thermoplastic resin is used.
- the upper tooth impression material 57A and the lower tooth impression material 57B are attached to the upper and lower surfaces of the plate portion 56, and the fitting portion 55 of the plate support portion 54 to which the plate portion 56 is fixed
- the bite plate 50 is assembled by being fitted into the connection portion 53 of the base support portion 51 provided.
- the plate portion 56 of the bite plate 50 assembled in this manner is placed in the subject's oral cavity, and the upper teeth type impression material 57A and the lower teeth type impression are formed by the upper and lower jaws of the subject.
- X-ray CT imaging is performed with the material 57B being bitten.
- the impression 58 of the subject's tooth shape is formed on the upper tooth impression material 57A and the lower tooth impression material 57B.
- the image data is stored (saved) as a dentition model database 18 in the storage unit 12 of the control device 10. Then, using this image data, the maxillary and mandibular bones of the subject and the surrounding bones are displayed as a dentition model on the display unit 14 of the control device 10, and each dentition model is combined with each dentition model. A base point 52 is displayed.
- the dental model 1A, 1B installed in the robot body 20 may be the same as the conventional dental model made of, for example, plaster.
- the dental dentition (impression taking) of the subject is performed, and the obtained impression is used to produce a maxillary dentition model and a mandibular dentition model with plaster. .
- a plate-like base member 2 made of a magnetic material is fixed to the lower surface of the lower jaw dentition model 1A, and a plate made of a magnetic material on the upper surface of the upper jaw dentition model 1B.
- the base member 2 is fixed and provided.
- the head 3 a protrudes on the side of the base member 2 on which the dental model 1A (or 1B) is attached, the bolt 3 is attached, and the dental model 1A ( 1B) is provided with a groove for engaging the head portion 3a of the bolt 3, and the head portion 3a of the bolt 3 is used as an undercut portion (in other words, a hook portion, an engaging portion, an anchor portion).
- the dentition model 1A (1B) is fixed to the member 2.
- the bonding agent and the adhesive are not limited to specific types.
- the material of the base member 2 and the like are taken into consideration, and the dental model 1A, 1B is moderately strong to the base member 2.
- a suitable one for fixing the position is selected.
- Specific examples of the bonding agent and adhesive include plaster, plastics such as a photocurable resin and a thermosetting resin, and the like.
- the bolt 3 is attached to the base member 2 or that a groove for engaging the head 3a of the bolt 3 is provided at the bottom of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B. It is not a configuration. That is, for example, if various bonding agents and adhesives are used as described above, the lower jaw and upper jaw dentition models 1A and 1B are fixed and attached to the base member 2 with sufficient strength. The bolt 3 does not have to be attached to the base member 2, and the grooves need not be provided in the dentition models 1A and 1B.
- a recess 30a for positioning the lower jaw dentition model 1A is provided on the upper surface of the lower table 30 of the robot body 20, and the upper dentition model 1B is positioned on the lower surface of the upper table 49.
- a recess 49a is provided.
- the magnet 30b is fixedly provided in each of the recess 30a of the lower table 30 and the recess 49a of the upper table 49.
- the magnet 30b is provided in the table stoppers 30c and 49c.
- the base member 2 formed of a magnetic material is attracted by a magnetic force to the recess 30a on the upper surface of the lower table 30 of the robot body 20 and the magnet 30b in the recess 49a on the lower surface of the upper table 49.
- the upper dentition model 1B is installed on the upper table 49 of the robot body 20.
- the dental model 1A, 1B is installed on the lower and upper tables 30, 49 by being attracted by the magnetic force through the base member 2, but the dental model is provided.
- the method of installing is not limited to this, and other methods may be used.
- the material of the base member of the dentition model is not limited to the magnetic material, and other materials may be used.
- the lower surface of the base member 2 on which the lower jaw dental model 1A is fixed is provided with a convex portion 2a that fits into the concave portion 30a on the upper surface of the lower table 30, and the upper dental model 1B is provided on the lower surface.
- a convex portion 2 a that fits into the concave portion 49 a on the lower surface of the upper table 49 is provided.
- the mode of fitting of the concave portions 30a, 49a and the convex portion 2a can prevent the tooth model 1A, 1B (in other words, the base member 2) from moving and rotating with respect to the lower and upper tables 30, 49. If it is, it will not be limited to a specific mode. Specifically, for example, by matching the shape of the opening of the recesses 30a and 49a and the projection 2a in plan view, By rotating so as not to rotate (in other words, the convex portion 2a does not shift with respect to the concave portions 30a, 49a), or by providing a plurality of concave portions 30a, 49a and convex portions 2a respectively and fitting them at a plurality of locations. It is conceivable to prevent movement and rotation in the fitted state.
- the lower dentition model 1A and the upper dentition model 1B installed on the lower and upper tables 30, 49 are engaged with each other.
- the dimension is known (in other words, the dimension is specified) between the tables 30 and 49 and the base member 2 to which the dentition models 1A and 1B are fixed. You may make it interpose.
- a convex portion similar to the convex portion 2 a of the base member 2 is formed on one surface of the spacer, which is a convex portion for fitting into the concave portions 30 a and 49 a of the lower and upper tables 30 and 49.
- the other surface is formed with a concave portion for fitting the convex portion 2 a of the base member 2, which is the same as the concave portions 30 a and 49 a of the lower and upper tables 30 and 49.
- Position information matching between the dentition model in the virtual space and the dentition model in the real space Data for displaying the three-dimensional dentition CG (in other words, for creating the dentition model in the virtual space)
- the positional relationship between the maxillary dentition and the mandibular dentition when the maxilla and the mandible are meshed in the data stored as the dentition model database 18 (that is, the occlusal state), that is, the data
- the maxillary dentition model 1B and the mandible installed in the robot body 20 are used as initial positions. It is reproduced by the dentition model 1A.
- a bite plate 50 on which a mold impression 58 is formed is used.
- the base support portion 51 of the bite plate 50 is removed from the plate support portion 54, and the fitting portion 55 of the plate support portion 54 is fitted into the fitting connection portion 24 of the bite plate fixing portion 22 of the robot body 20.
- the dentition (dental shape) of the lower dentition model 1 ⁇ / b> A installed on the lower table 30 of the robot body 20 via the base member 2 is formed on the lower surface of the plate portion 56 attached to the plate support portion 54.
- the lower table 30 and the base member 2 together with the lower jaw so as to mesh with the dentition (dental impression 58) molded on the lower tooth impression material 57B (in other words, so as to be in close contact with no gap or displacement).
- the position and inclination of the dentition model 1A are adjusted.
- the dentition (dental shape) of the upper dentition model 1B installed on the upper table 49 of the robot body 20 via the base member 2 is molded by the upper tooth impression material 57A on the upper surface of the plate portion 56.
- the upper table 49 and the base member 2 are both positioned and tilted so as to mesh with the existing dentition (dental impression 58) (in other words, in close contact with the gap and displacement). Adjusted.
- the lower jaw impression material 57B is engaged with the lower dentition model 1A and the upper tooth impression material 57A is engaged with the upper dentition model 1B, whereby the plate portion 56 is bitten.
- the occlusal state when data for displaying the three-dimensional dentition CG in the state is generated, and the maxilla and mandible in the data stored as the dentition model database 18 are displayed on the plate unit 56.
- the occlusal state when engaged (hereinafter also referred to as “plate portion engaged state”) is reproduced by the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B installed in the robot body 20.
- the mutual positional relationship of the base points 52 attached to the base point support portion 51 of the bite plate 50 when the plate surface of the plate portion 56 is horizontal is specified in advance, and the plate portion 56 is The positional relationship between the connection part 53 of the base point support part 51 and the plate support part 54 is fixed so as not to rotate with respect to the base point support part 51. Further, by using the bite plate 50, the position information of each base point 52 is included in the data for displaying the three-dimensional dentition CG (for creating a three-dimensional dentition model). Furthermore, the positional relationship between the fitting connection portion 24 and the plate support portion 54 of the bite plate fixing portion 22 of the robot body 20 is fixed in a state where the plate surface of the plate portion 56 is horizontal.
- the lower dentition model 1 ⁇ / b> A and the upper dentition model 1 ⁇ / b> B are engaged with the plate unit 56 with the plate surface of the plate unit 56 being horizontal.
- the data for displaying the three-dimensional dentition CG includes position information of each base point 52.
- the positional information of each base point 52 included in the data for displaying the three-dimensional dentition CG is represented as CG in the mutual positional relationship of the base points 52 when the plate surface of the plate portion 56 is horizontal.
- the occlusal state as the plate portion meshing state with the maxillary dentition model 1B (in other words, the lower jaw dentition model 1A and the upper jaw dentition model in the plate portion meshing state in the real space) Orientation and position relationship between B) and the match.
- the positional information of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B in the real space, each part of the robot body 20, and the dentition model in the virtual space (in other words, ensuring consistency and consistency).
- the positional information of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B in the real space, each part of the robot body 20, and the dentition model in the virtual space (in other words, ensuring consistency and consistency).
- each base point 52 whose positional relationship with the plate support portion 54 attached to the robot main body 20 is known is virtualized.
- Each base point 52 whose positional relationship is known can be hypothesized.
- each base point 52 virtually imagined in the robot body 20 is referred to as “virtual base point (52) of the robot”.
- each virtual base point (52) of the robot and each part of the robot body 20 is known, and the positional relationship between each base point 52 in the virtual space and the dentition model in mesh with the plate portion is also known.
- the posture and positional relationship of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B installed in the robot body 20 with respect to each virtual base point (52) of the robot, and the posture of the dentition model with respect to each base point 52 in the virtual space, and The positional relationship is consistent with each other as being the posture and positional relationship with respect to each base point 52 in the plate portion meshing state.
- the positional relationship between the virtual base point (52) of the robot and the dentition models 1A and 1B of the lower jaw and the upper jaw is the same as the positional relationship between the respective base points 52 and the dentition model in the plate portion meshing state in the virtual space. Assuming that there is position information associated with them, they are associated with each other. Further, the positional relationship between the dentition model 1A of the lower jaw and the lower table 30 in the state of meshing with the plate portion is specified through the positional relationship with each virtual base point (52) of the robot, and the upper teeth. The positional relationship between the row model 1B and the upper table 49 is specified.
- each virtual base point (52) of the robot and each part of the robot main body 20 is known, the positional relationship of the robot main body 20 with respect to each virtual base point (52) of the robot is each base point 52 in the virtual space.
- the lower and upper tables 30, 49 of the robot body 20 can be incorporated into the virtual space and considered.
- the respective dentitions (dental molds) of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B mesh with the dentition (dental impression 58) of the plate part 56, that is, the plate part engagement.
- the lower and upper tables 30, 49 and the base member 2 are adjusted so that the positions and inclinations of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B are adjusted. Not required.
- the posture and positional relationship of the lower jaw / upper jaw dentition models 1A and 1B in mesh with the plate portion are determined.
- the posture and position of the lower jaw / maxillary dentition model 1A, 1B in the above state are specified (in other words, known), and the lower jaw / maxillary dentition model 1A, 1B in the above state is known.
- Is installed (in other words, supporting the dentition models 1A and 1B), and the postures and positions of the lower and upper tables 30 and 49 may be specified (in other words, known).
- the above condition is that in the real space, that is, in the robot main body 20, the posture and positional relationship between the lower dentition model 1A and the lower table 30 in the meshing state with the plate portion are specified and the upper dentition in the above state.
- This is synonymous with the fact that the posture and positional relationship between the model 1B and the upper table 49 need only be specified.
- the posture and positional relationship of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B in the meshed state in the real space are associated with the posture and positional relationship of the dentition model in the virtual space in the meshed state (see FIG.
- the phantom and maxillary dentition models 1A and 1B or the lower and upper jaw teeth in the above state
- the positional relationship with the lower and upper tables 30, 49) that support the row models 1A, 1B needs to be specified.
- the placement of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B on the robot body 20 may be performed as follows, for example.
- the posture and positional relationship of the lower jaw / maxillary dentition model 1A, 1B in meshed state with the plate portion are reproduced in the robot body 20, and then the lower jaw / maxillary dentition model 1A,
- the posture and position of 1B are specified by interposing a positional relationship with each virtual base point (52) of the robot, and the postures and positions of the lower and upper tables 30 and 49 that are set to the table basic positions are determined by the robot. It is specified by interposing a positional relationship with each virtual base point (52).
- the lower jaw table 30 and the lower dentition model 1 ⁇ / b> A and the lower table 30 are in contact with each virtual base point (52) of the robot via the positional relationship.
- the posture and positional relationship are specified, and the posture and positional relationship between the upper jaw dental model 1B and the upper table 49 are specified.
- the bolt 3 may be attached to the base member 2, and the head 3a of the bolt 3 may be used as an undercut portion (in other words, a hook portion, an engagement portion, an anchor portion).
- the dentition models 1A and 1B may be fixed and attached to the base member 2 with only a bonding agent or an adhesive without the bolt 3 being attached.
- the bonding agent and the adhesive that hardens from the paste state or the gel state are not limited to a specific type.
- the material of the base member 2 or the dental model 1A, 1B and the base member 2 In consideration of the size assumed as the space between them, an appropriate one is appropriately selected for fixing the dentition models 1A and 1B to the base member 2 while fixing the positions thereof with an appropriate strength.
- plaster, plastic such as photo-curing resin or thermosetting resin, or the like can be used as the bonding agent or adhesive that is cured from the paste state or the gel state.
- either the upper jaw or the lower jaw is designated as an object to be moved by the keyboard or mouse as the input unit 13 for the dentition model in the virtual space displayed on the display unit 14 of the control device 10. Since then, the amount of movement in each direction of the X axis, Y axis, and Z axis (example unit: mm), the rotation angle of each axis center of the X axis and Y axis (example units: deg, rad), and The value of the horizontal rotation angle (that is, the rotation angle about the Z-axis center; unit examples: deg, rad) is input by the keyboard, or the dentition model of the maxilla of the dentition model displayed on the display unit 14 or below The jawbone dentition model is dragged and dropped by the mouse.
- the horizontal rotation angle that is, the rotation angle about the Z-axis center; unit examples: deg, rad
- the coordinates of the dentition model after movement in the virtual space coordinate system are calculated by the control unit 11 of the control device 10 based on information input by a keyboard or a mouse as the input unit 13, and the display unit 14
- the dentition model after movement is displayed in.
- the calculation of the coordinates of the dentition model after the movement is specifically performed by, for example, parallel translation using three-dimensional homogeneous coordinates using a homogeneous transformation matrix or coordinate transformation of rotation.
- coordinate transformation itself using a homogeneous transformation matrix is a well-known technique, details are omitted here.
- the coordinate of the dentition model in the virtual space coordinate system is converted into the coordinate in the robot coordinate system by the control unit 11 of the control device 10.
- the coordinate in the virtual space coordinate system is converted into the coordinate in the robot coordinate system by, for example, parallel translation or three-dimensional coordinate conversion using three-dimensional homogeneous coordinates using a homogeneous transformation matrix.
- the coordinates in the robot coordinate system are input as movement information to the control unit 28 of the robot body 20 via the external device connection terminal 16 of the control device 10 and the connection terminal 29 of the robot body 20.
- the control unit 28 of the robot body 20 causes the X-axis and Y-axis slide mechanism X to move each of the lower dentition model 1A and the upper dentition model 1B to the coordinates in the robot coordinate system.
- Rotation amounts of the respective drive shafts of the shaft drive unit 33 and the Y-axis drive unit 36, the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, and 44C of the lifting and tilting mechanism, and the rotation drive unit 38 of the horizontal rotation mechanism Is calculated.
- the X-axis and Y-axis slide mechanism X-axis drive unit 33 and Y-axis drive unit 36, and the first and third Z-axis drive units 44A and 44B of the lifting and tilting mechanism are controlled by the control unit 28 of the robot body 20.
- the amount of rotation of each drive shaft of 44C and the rotation drive unit 38 of the horizontal rotation mechanism is output to each drive unit 33, 36, 44A, 44B, 44C, 38.
- each drive part 33,36,44A, 44B, 44C, 38 drives according to the rotation amount of the drive shaft output from the control part 28, and, thereby, the lower side and upper side tables 30,49 are displaced, The movement of the dentition model in the virtual space is reproduced in the dentition models 1A and 1B.
- part or all of the processing performed by the control unit 11 of the control device 10 described above may be performed by the control unit 28 of the robot body 20 or may be performed by the control unit 28 of the robot body 20 described above.
- a part or all of the processing to be performed may be performed by the control unit 11 of the control device 10.
- a processing result corresponding to the processing content performed by the control unit 11 of the control device 10 is output from the control device 10 to the robot body 20 as movement information.
- the robot body 20 moves to the control device 10.
- Information is output, and the movement of the dentition models 1A and 1B is reproduced in the mandible and maxilla of the three-dimensional dentition model in the virtual space of the control device 10 based on the movement information.
- the output of signals for operating the robot from the control device 10 to the robot body 20 is cut off, and the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 36, the rotation drive unit 38, The drive sources of the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, and 44C are switched off. And each drive part 33,36,38,44A, 44B, 44C does not generate
- control unit 28 of the robot body 20 rotates the drive shafts of the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 36, the rotation drive unit 38, and the first to third Z-axis drive units 44A, 44B, and 44C. Based on the quantity, the coordinates in the robot coordinate system of the lower dentition model 1A and the upper dentition model 1B after movement are calculated.
- coordinates in the robot coordinate system are input as movement information to the control unit 11 of the control device 10 via the connection terminal 29 of the robot body 20 and the external device connection terminal 16 of the control device 10.
- control unit 11 of the control device 10 converts the coordinates in the robot coordinate system into coordinates in the virtual space coordinate system.
- the conversion of the coordinates in the robot coordinate system to the coordinates in the virtual space coordinate system is specifically performed by, for example, translational or rotational coordinate conversion using three-dimensional homogeneous coordinates using a homogeneous transformation matrix.
- the moved dentition model is displayed on the display unit 14 based on the coordinates in the virtual space coordinate system obtained by the control unit 11 of the control device 10.
- part or all of the processing performed by the control unit 11 of the control device 10 described above may be performed by the control unit 28 of the robot body 20 or may be performed by the control unit 28 of the robot body 20 described above.
- a part or all of the processing to be performed may be performed by the control unit 11 of the control device 10.
- a processing result corresponding to the processing content performed by the control unit 28 of the robot body 20 is output from the robot body 20 to the control device 10 as movement information.
- the practitioner who is the operator of the occlusal adjustment robot system has a dental dentition model 1A, Surgery simulation is repeated until both the 1B and the dentition model in the virtual space are satisfied, and the optimal osteotomy position can be determined.
- control unit 11 of the control device 10 receives the instruction for storing the position of the dentition model in the virtual space via the input unit 13 by the operator, and then the maxilla and mandible of the dentition model. Is stored in the storage unit 12 (specifically, coordinates in the virtual space coordinate system). The position information of the maxilla and mandible of the dentition model stored in the storage unit 12 is read from the storage unit 12 based on a command given by the operator via the input unit 13 as necessary.
- the dentition model in the virtual space is displayed on the display unit 14, and the position / posture of the dentition model in the virtual space is reproduced in the dentition models 1 ⁇ / b> A and 1 ⁇ / b> B installed in the robot body 20.
- the dental oral surgeon and the orthodontic dentist can visually confirm the operation contents before the operation. It is possible to perform efficient and good surgery / treatment.
- the occlusal adjustment robot system configured as described above, by using the bite plate 50, the posture of the maxilla and mandible of the three-dimensional dentition model in the virtual space by the control device 10 and the robot body 20 Since the postures of the dentition models 1A and 1B installed on the lower and upper tables 30 and 49 coincide with each other, it is necessary to display a three-dimensional dentition model (in other words, to create a three-dimensional dentition model in a virtual space) The state of the dentition in the data) is reproduced by the dentition models 1A and 1B installed on the lower and upper tables 30 and 49 of the robot body 20 as an initial position, for example, occlusion before treatment and surgery The state can be accurately known in the dentition models 1A and 1B in the real space.
- this occlusal adjustment robot system when the maxillary bone or mandible of the dentition model in the virtual space displayed on the display unit 14 of the control device 10 is moved, the same movement is performed on the lower table 30 of the robot body 20. Is reproduced in the lower dentition model 1A installed in the upper table 49 and the upper dentition model 1B installed in the upper table 49. It can be confirmed in advance in the dentition models 1A and 1B in the real space.
- this occlusal adjustment robot system when the lower jaw dentition model 1A installed on the lower table 30 of the robot body 20 and the upper dentition model 1B installed on the upper table 49 are moved, the same movement is performed. Is reproduced in the maxillary bone and mandible of the dentition model in the virtual space displayed on the display unit 14 of the control device 10, for example, in the dentition models 1A and 1B in the real space installed in the robot body 20. To confirm in advance in the dentition model of the virtual space how much the jawbone should be removed when the upper and lower jaws are moved to determine the proper position of both jaws so that proper meshing is realized Can do.
- the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not deviated from the gist of the present invention.
- image data obtained by X-ray CT imaging of the jaw portion of a person (ie, a subject) who actually performs occlusal adjustment and the dentition models 1A and 1B are used.
- the present invention is not limited to this.
- virtual image data or a dentition model may be used for training and education of treatment in the fields of dental and oral surgery and orthodontics.
- the servo motor having the drive shaft that rotates is the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 36, the rotation drive unit 38, and the first to third Z-axis drive units 44A, 44B,
- the present invention is not limited to this.
- an actuator having a drive shaft that protrudes and immerses may be used as each of the drive units 33, 36, 38, 44A, 44B, and 44C.
- the bite plate fixing portion 22 and the bite plate fixing column 23 are attached to the lower base 21, but the present invention is not limited to this, and the bite plate fixing unit 22 and the bite plate fixing column are fixed. 23 may be attached to the upper base 48.
- a potentiometer is used as the position detector, but the device for detecting the position and orientation of the lower table 30 (swash plate 42) and the upper table 49 (swash plate 42) is not limited to the potentiometer.
- the mode of driving depending on the type of each of the driving units 33, 36, 38, 44A, 44B, and 44C is also taken into consideration, and a device that detects the displacement amount and position of the measurement target can be appropriately selected.
- the lower table 20A that operates the lower table 30 with six axes (six degrees of freedom) with respect to the lower base 21 and the upper table with six axes (six degrees of freedom) with respect to the upper base 48 are provided.
- the upper mechanism 20B that operates 49 is arranged vertically and used in combination, that is, both the lower table 30 and the upper table 49 operate with six axes (six degrees of freedom).
- the present invention is not limited to this, and only one of the lower table 30 and the upper table 49 may be operated. Specifically, for example, as shown in FIG.
- the lower mechanism 20A is the same as that of the above-described embodiment, while the bending strut 66 having an arm portion 66a projecting forward instead of the upper strut 60B.
- the through-hole in the X-axis direction, the side arm 63, the fixing portion 64, the contact pin 64a, and the through-hole 64b of the bending column 66 penetrating the connecting shaft 61 are configured in the same manner as in the above-described embodiment. Is done.
- the connecting shaft 61 is detachable, and by pulling out the connecting shaft 61, the connection state between the lower support column 60A and the upper support column 60B is released, and the combination of the upper and lower configuration is changed. Since this is simple, depending on the content of treatment, the mode in which the lower mechanism 20A and the upper mechanism 20B are used in combination and the upper or lower table (30 or 49) are fixed. It is easy to select the mode.
- the movement of the dentition model in the virtual space of the control device 10 is reproduced in the dentition models 1A and 1B installed in the robot body 20, and the dentition model 1A installed in the robot body 20 is used.
- 1B is reproduced in the dentition model in the virtual space of the control device 10, but is not limited to a mode in which bidirectional reproduction is performed in this way.
- the movement of the dentition model 1A, 1B installed in the robot body 20 may be simply reproduced in the robot body 20, or the movement of the dentition models 1A, 1B installed in the robot body 20 is controlled by the control device 10. It may only be reproduced in the dentition model in the virtual space.
- the movement may not be reproduced between the dentition model in the virtual space of the control device 10 and the dentition models 1A and 1B installed in the robot body 20. Even in this case, the current occlusal state (initial state) can be reproduced by matching both the dentition model and the dentition models 1A and 1B in the virtual space. It is possible to know accurately in the dentition model of the space.
- the robot body 20 includes the bite plate fixing part 22 to which the plate support part 54 and the plate part 56 of the bite plate 50 are attached, and the bite for supporting the bite plate fixing part 22.
- a plate fixing support 23 is provided.
- the bite plate fixing portion 22 and the bite plate fixing column 23 are essential in the present invention to have the bite plate fixing portion 22 and the bite plate fixing column 23 in order to reproduce the plate portion meshing state in the robot body 20 and to satisfy the above-mentioned conditions regarding the posture and position specification. It is not a configuration of.
- the robot body 20 is configured not to have the bite plate fixing portion 22 and the bite plate fixing column 23.
- the other configuration of the robot body 20 is the same as that in the above-described embodiment.
- a dental model fixing jig 70 as shown in FIGS. 23 to 30 is used as an example.
- the occlusal adjustment robot system in which an example of the embodiment is shown, and the occlusal adjustment robot system when the dentition model fixing jig 70 is used moves with respect to the bases 21 and 48 with six degrees of freedom.
- a robot body 20 having a pair of upper and lower tables 30 and 49, and a pair of upper and lower simulation tables 75A and 75B for reproducing the pair of upper and lower tables 30 and 49 of the robot body 20, and the simulation tables 75A and 75B.
- a signal can be transmitted to and received from the dentition model fixing jig 70 having the plate holding part 76 as a bite plate fixing part that fixes the positional relationship and holds the bite plate, and the robot body 20, and a plurality of A bite plate having a cross reference point 52 and having impression materials 57A and 57B attached thereto is used.
- the control device 10 includes a display unit 14 that displays a three-dimensional dentition model in a virtual space created based on data including position information of a plurality of cross-reference points 52, and has a dentition model fixing treatment.
- the base member 2 is attached to the simulation tables 75A and 75B of the tool 70, and is used to include the positional information of the plurality of cross reference points 52 in the data, and is held by a plate holding unit 76 as a bite plate fixing unit.
- the dental model 1A, 1B is engaged with the tooth mold 58 formed on the impression material 57A, 57B attached to the bite plate, and the dental model 1A, 1B is the base member while being engaged with the bite plate.
- the tooth model 1A, 1B and the base member 2 integrated with each other are fixed to the position of the tooth model fixing jig 70.
- the phantom tables 75A and 75B are removed and placed on the tables 30 and 49 of the robot body 20, whereby the robot body 20 reproduces the dentition models 1A and 1B in mesh with the bite plate and the robot.
- the positional relationship between the dentition models 1A and 1B installed on the tables 30 and 49 of the main body 20 is held by the dentition models 1A and 1B in the dentition model fixing jig 70 and a plate holding portion 76 as a bite plate fixing portion.
- a plurality of cross reference points (52) having the same positional relationship with the plurality of cross reference points 52 related to the bite plate are assumed, and positional information of the plurality of cross reference points 52 related to the three-dimensional dentition model in the virtual space Is assumed to have a known positional relationship with the dentition models 1A and 1B installed on the tables 30 and 49 of the robot body 20.
- the table 30 of the robot body 20 By matching the mutual positional relationship of the plurality of defined cross-reference points (52), the positional relationship and posture of the mandible and maxilla in the three-dimensional dentition model in the virtual space, the table 30 of the robot body 20, The positional relationship and posture of the lower dentition model 1A and the upper dentition model 1B installed at 49 are matched.
- a dentition model fixing jig 70 shown in FIGS. 23 to 30 as an example of a dentition model fixing jig includes postures and positional relationships of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B in the state of meshing with the plate in the robot body 20.
- the posture and position of the dentition models 1A and 1B of the lower jaw and the upper jaw in the state of meshing with the plate portion are specified as a relationship with each virtual base point (52) in the real space, and the lower jaw This is to make it possible to specify the posture and position of the lower and upper tables 30, 49 that support the upper dentition models 1A, 1B.
- a bite plate having a base point 52 is used so that the base point information is included in the data for creating the dentition model. That is, as in the above-described embodiment, the upper tooth-type impression material 57A and the lower tooth-type impression material 57B that are used when creating data for displaying the three-dimensional tooth row CG are used. A bite plate in which the impression 58 of the subject's tooth shape is formed is used.
- the dental model fixing jig 70 shown in FIGS. 23 to 30 when the bite plate is based on the bite plate 50 in the above-described embodiment, the base support part 51 and the plate support part 54 are detachable. On the other hand, the plate portion 56 is configured to be removable from the plate support portion 54.
- the bite plate in the case where the dentition model fixing jig 70 is used may be the same as or different from the bite plate 50 in the above-described embodiment. (50) ".
- the dentition model fixing jig 70 positions the lower dentition model 1 ⁇ / b> A on the upper surface of one of the upper and lower base members 2, while allowing the above-mentioned plate portion meshing state to be reproduced and the posture and position to be specified.
- the upper dentition model 1 ⁇ / b> B is used to fix and attach to the lower surface of the other base member 2. Then, the lower jaw dentition model 1A fixed to the base member 2 is installed on the lower table 30 of the robot body 20 together with the base member 2, and the upper dentition model 1B fixed to the base member 2 is It is installed on the upper table 49 of the robot body 20 together with the base member 2.
- the dentition model fixing jig 70 shown in FIGS. 23 to 30 includes a lower frame 71A and an upper frame 71B, a pair of left and right connecting columns 72, 72, an intermediate frame 73, and an engagement pin 74.
- the lower frame 71A and the upper frame 71B are provided as a pair of upper and lower, and each is for fixing the position of the base member 2 via a table so as to be detachable.
- a simulated lower table 75A is attached to the upper surface of the lower frame 71A, and a simulated upper table 75B is attached to the lower surface of the upper frame 71B.
- the simulated lower / upper tables 75A, 75B are fixedly attached to the lower / upper frames 71A, 71B, for example, by screwing or welding.
- the simulated lower table 75 ⁇ / b> A is formed so that the base member 2 that is fixed and held on the lower table 30 of the robot body 20 can be fixed and held in the same manner as the lower table 30.
- the simulated upper table 75 ⁇ / b> B is formed such that the base member 2 that is fixed and held on the upper table 49 of the robot body 20 can be fixed and held in the same manner as the upper table 49.
- the simulated lower table 75A has a through hole 75c for fitting the convex portion 2a provided on the base member 2 held by the simulated lower table 75A (and the lower frame 71A).
- the simulated upper table 75B is provided with a through hole 75d for fitting the convex portion 2a provided on the base member 2 held by the simulated upper table 75B (and the upper frame 71B).
- the through holes 75 c and 75 d are formed in the same shape as the opening of the recess 30 a of the lower table 30 of the robot body 20 and the opening of the recess 49 a of the upper table 49.
- the lower frame 71A is provided with a storage portion (in other words, a storage space) at the same position as the through hole 75c in plan view of the simulated lower table 75A attached to the lower frame 71A.
- a magnet 75e is fixedly disposed.
- the upper frame 71B is provided with a housing portion (in other words, a housing space) at the same position as the through hole 75d in a plan view of the simulated upper table 75B attached to the upper frame 71B, and a magnet 75e is provided in the housing portion. Fixed and arranged.
- the base member 2 formed of a magnetic material is attracted to the magnet 75e in the lower frame 71A or the magnet 75e in the upper frame 71B by a magnetic force, so that the base member used for fixing the lower jaw dentition model 1A. 2 is held by the simulated lower table 75A (and the lower frame 71A), and the base member 2 used for fixing the upper dentition model 1B is held by the simulated upper table 75B (and the upper frame 71B).
- the fitting of the convex portion 2a of the base member 2 and the through holes 75c and 75d of the simulated lower and upper tables 75A and 75B causes the base member 2 to move and rotate relative to the simulated lower and upper tables 75A and 75B.
- the lower jaw / upper jaw dentition models 1A, 1B are positioned with respect to the simulated lower / upper tables 75A, 75B. Therefore, if it is an aspect which enables such positioning, the aspect of fitting with the convex part 2a and the through-holes 75c and 75d is not limited to a specific aspect.
- the same parts as the lower table 30 of the robot body 20 are used as the simulated lower table 75A of the dental model fixing jig 70, or the upper side of the robot body 20 as the simulated upper table 75B of the dental model fixing jig 70.
- the same parts as the table 49 may be used.
- the pair of left and right connecting struts 72 and 72 are fixedly connected in a state where the lower frame 71A and the upper frame 71B are vertically arranged opposite to each other, and between the lower and upper frames 71A and 71B. This is for fixing and supporting the intermediate frame 73 in a state where it is vertically opposed to the side / upper frames 71A and 71B.
- Each of the pair of left and right connecting posts 72, 72 is attached with the intermediate frame 73 fixed to the intermediate portion, the lower end is detachably connected to the lower frame 71A, and the upper end is attached to and detached from the upper frame 71B. Connected as possible.
- the connecting column 72 includes a lower column 72 c that connects the lower frame 71 ⁇ / b> A and the intermediate frame 73, and an upper column 72 d that connects the upper frame 71 ⁇ / b> B and the intermediate frame 73. It is made up of.
- a pair of left and right insertion pins 71c and 71c protruding upward from the lower frame 71A are provided, and a pair of left and right insertion pins 71d and 71d protruding downward from the upper frame 71B are provided.
- a pair of left and right insertion pins 71d and 71d protruding downward from the upper frame 71B are provided.
- insertion holes 72 a and 72 b into which the insertion pins 71 c and 71 d are slidably inserted and fitted in the respective axial center positions of the lower end portion and the upper end portion of the connection column 72 are provided in the axial direction of the connection column 72. It is formed.
- the pair of left and right insertion pins 71c and 71c of the lower frame 71A are slidably fitted into the insertion holes 72a and 72a at the lower ends of the pair of left and right connection columns 72 and 72, and the upper frame 71B.
- Each of the pair of left and right insertion pins 71d and 71d is slidably fitted into the insertion holes 72b and 72b at the upper end portions of the pair of left and right connection columns 72 and 72, respectively.
- the pair of left and right connecting columns 72, 72 connect the lower frame 71A and the upper frame 71B in a detachable manner with the intermediate frame 73 fixed and attached to the intermediate portion.
- the lower frame 71A and the upper frame 71B are vertically opposed to each other and sandwiched between the lower and upper frames 71A and 71B, in other words, between the lower and upper frames 71A and 71B in the vertical direction.
- the intermediate frame 73 is disposed so as to face the lower and upper frames 71A and 71B vertically.
- the simulated lower and upper tables 75A and 75B in the dentition model fixing jig 70 are the two base members 2 and 2 held by the simulated lower and upper tables 75A and 75B, respectively. And the relationship between the two base members 2 and 2 held by the lower and upper tables 30 and 49 when the robot main body 20 is at the table basic position. So as to be adjusted.
- the intermediate frame 73 is for holding the bite plate fixedly at a predetermined position in the example shown in FIGS. 23 to 30, specifically, the plate portion 56 of the bite plate (50).
- the intermediate frame 73 is sandwiched between the lower and upper frames 71A and 71B in the vertical direction between the lower frame 71A and the upper frame 71B by a pair of left and right connecting columns 72 and 72, and the lower and upper frames. 71A and 71B are supported so as to face vertically.
- the intermediate frame 73 is formed with a plate holding portion 76 for fixing and holding the plate portion 56 of the bite plate 50 at a predetermined position.
- the plate holding portion 76 has a hole portion 76 a formed in a similar shape slightly smaller than the contour shape of the plate portion 56, and borders the periphery of the hole portion 76 a on the lower surface side of the intermediate frame 73. And a stepped portion 76b formed in the same shape as the contour shape.
- the plate holding portion 76 holds the plate portion 56 in a fixed state in a state where the peripheral portion of the plate portion 56 fitted from the lower surface side of the intermediate frame 73 is in contact with and locked to the stepped portion 76b.
- the engaging pins 74 more reliably fix the mutual positional relationship of the lower frame 71A, the upper frame 71B, and the intermediate frame 73 in the assembled state as the dental model fixing jig 70, and also the dental model fixing jig 70. It serves to switch between maintaining and releasing the assembled state.
- the engaging pin 74 is attached to the lower frame 71 ⁇ / b> A so that the lower end portion is rotatable so that the lower end portion can be in an upright posture and a horizontal posture with the lower end portion as a swing center.
- the engaging pin 74 is formed with an upper end constricted portion 74a at a portion near the upper end, and an intermediate constricted portion 74b is formed at an intermediate portion.
- a recess 71e is formed at the entry position of the engaging pin 74 that is in the upright posture in the assembled state as the dentition model fixing jig 70 at the edge of the upper frame 71B.
- a recess 73 a is formed at the entry position of the engagement pin 74 at the edge of the intermediate frame 73.
- the lower frame 71A and the upper frame 71B are connected to each other by a pair of left and right connecting columns 72, 72, and an intermediate frame 73 is disposed between the lower and upper frames 71A, 71B.
- the engaging pin 74 When the engaging pin 74 is in the upright posture, the upper end constricted portion 74a of the engaging pin 74 is fitted into and engaged with the concave portion 71e of the upper frame 71B, and the intermediate constricted portion 74b is recessed with the concave portion 73a of the intermediate frame 73. Is engaged and engaged.
- the mutual positional relationship between the lower frame 71A, the upper frame 71B, and the intermediate frame 73 is more reliably fixed.
- the simulated lower table 75A and the upper frame 71B attached to the lower frame 71A are fixed to each other.
- the mutual positional relationship with the attached simulated upper table 75B is more reliably fixed, and the mutual positional relationship between the simulated lower / upper tables 75A and 75B and the plate portion 56 held by the intermediate frame 73. Is more securely fixed.
- the reproduction of the lower table 30 and the upper table 49 when the robot body 20 is at the table basic position by the simulated lower table 75A and the simulated upper table 75B of the dentition model fixing jig 70 is more accurate and more reliable.
- the intermediate frame 73 secures the mutual positional relationship between the simulated lower / upper tables 75A, 75B and the plate portion 56 more reliably.
- the fixing of the lower dentition model 1A and the upper dentition model 1B to the pair of upper and lower base members 2 and 2 using the dentition model fixing jig 70 having the above-described configuration is performed as follows.
- a pair of left and right connecting columns 72, 72 and an engagement pin 74 are used, and from below, an upper frame to which a lower frame 71A to which a simulated lower table 75A is attached, an intermediate frame 73, and a simulated upper table 75B are attached.
- the dental model fixing jig 70 is assembled in such a manner that the frames 71A, 73, 71B face each other up and down.
- the base member 2 to which the lower jaw / upper jaw dental model 1A, 1B is not fixed is attached to each of the simulated lower / upper tables 75A, 75B.
- the engaging pin 74 is brought into an upright posture, and the upper end constricted portion 74a is fitted and engaged with the concave portion 71e of the upper frame 71B.
- the intermediate constricted portion 74b is fitted into and engaged with the concave portion 73a of the intermediate frame 73.
- the plate portion 56 is removed from the plate support portion 54 of the bite plate (50). Then, the plate portion 56 is fitted into a plate holding portion 76 provided on the intermediate frame 73 of the dentition model fixing jig 70.
- the dentition (dental mold) of the lower jaw dentition model 1A meshes with the dentition (dental impression 58) formed on the lower tooth impression material 57B on the lower surface of the plate portion 56 (in other words, in other words). Then, the position and the degree of inclination of the lower jaw dentition model 1A are adjusted so that there is no gap or deviation.
- the dentition (dental shape) of the upper jaw dentition model 1B meshes with the dentition (dental impression 58) formed on the upper tooth impression material 57A on the upper surface of the plate portion 56 (in other words, the tooth shape impression 58).
- the position of the maxillary dentition model 1B and the degree of inclination are adjusted so that there is no gap or deviation.
- the bonding agent or the adhesive that hardens from the paste state or the gel state is not limited to a specific type.
- the material of the base member 2 or the dental model 1A, 1B and the base member 2 In consideration of the size assumed as the space between them, an appropriate one is appropriately selected for fixing the dentition models 1A and 1B to the base member 2 while fixing the positions thereof with an appropriate strength.
- plaster, plastic such as photo-curing resin or thermosetting resin, or the like can be used as the bonding agent or adhesive that is cured from the paste state or the gel state.
- the plate portion meshing state is reproduced by the dentition models 1A and 1B of the lower jaw and the upper jaw (see FIG. 28).
- the lower jaw and the upper jaw dentition models 1A and 1B are fixedly attached to the pair of upper and lower base members 2 and 2, and then the engaging pin 74 is in a horizontal posture.
- the assembled state as the dentition model fixing jig 70 is released (see FIG. 29).
- the upper frame 71B is lifted and the connection with the pair of left and right connection posts 72, 72 is released and removed. Then, the maxillary dentition model 1B is removed from the simulated upper table 75B together with the base member 2 (see FIG. 30).
- the plate portion 56 that is meshed with the lower jaw dentition model 1A is removed, and then, the lower jaw dentition model 1A is removed together with the base member 2 from the simulated lower table 75A.
- the lower dentition model 1A is installed on the lower table 30 of the robot body 20 together with the base member 2
- the upper dentition model 1B is installed on the upper table 49 of the robot body 20 together with the base member 2.
- the dentition model fixing jig 70 when used and each of the lower jaw and upper jaw dentition models 1A, 1B is fixed to the pair of upper and lower base members 2, 2, the lower jaw and upper jaw teeth in the real space.
- each part of the dental model fixing jig 70 since the dimensions of each part of the dental model fixing jig 70 are known, the positional relationship between the plate part 56 held by the plate holding part 76 of the intermediate frame 73 and each part of the dental model fixing jig 70. Is also known.
- each base point 52 whose positional relationship with the plate portion 56 held by the dentition model fixing jig 70 is known is virtually assumed.
- Each base point 52 whose positional relationship with each part of the dentition model fixing jig 70 is known can be assumed.
- each base point 52 in which the positional relationship between the simulated lower table 75A and the simulated upper table 75B of the dentition model fixing jig 70 is known can be assumed.
- each of the virtual base points 52 in the dentition model fixing jig 70 is referred to as “virtual base points (52) of the jig”.
- the relationship between the mutual spacing and posture of the two base members 2 and 2 held on the simulated lower and upper tables 75A and 75B is as follows.
- the relationship between the two base members 2 and 2 held on the lower and upper tables 30 and 49 when the table is in the basic position is the same as the mutual distance and posture.
- the positional relationship between the lower and upper tables 30 and 49 of the robot body 20 is such that the simulated lower and upper tables 75A and 75B in the dentition model fixing jig 70 and the jigs.
- Each base point having the same positional relationship with each virtual base point (52) can be virtualized.
- the positional relationship with the base member 2 installed on the lower and upper tables 30 and 49 of the robot body 20 is the simulated lower and upper sides in the dentition model fixing jig 70.
- Each base point that is the same as the positional relationship between the base member 2 installed on the tables 75A and 75B and each virtual base point (52) of the jig can be virtualized.
- each base point virtualized in the robot body 20 by the above will be referred to as “virtual base points (52)”.
- each virtual base point (52) and the lower and upper tables 30, 49 of the robot body 20 is known, and each base point 52 in the virtual space and the dentition model meshed with the plate portion
- the positional relationship is also known, and the posture and positional relationship of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B installed on the robot body 20 with respect to each virtual base point (52) and the dentition model for each base point 52 in the virtual space.
- the posture and positional relationship of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B installed on the robot body 20 with respect to each virtual base point (52) and the dentition model for each base point 52 in the virtual space. are consistent with each other as being the posture and positional relationship with respect to each base point 52 in the plate portion meshing state.
- each virtual base point (52) and the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B is the same as the positional relationship between each base point 52 and the tooth model in the plate portion meshing state in the virtual space.
- Position information related to these is associated.
- the positional relationship between the lower jaw dentition model 1A and the lower table 30 in the state of meshing with the plate is specified and the upper dentition dentition model with the positional relationship with each virtual base point (52) interposed.
- the positional relationship between 1B and the upper table 49 is specified.
- each virtual base point (52) and the lower and upper tables 30, 49 of the robot body 20 since the positional relationship between each virtual base point (52) and the lower and upper tables 30, 49 of the robot body 20 is known, the positional relationship with respect to each virtual base point (52) in the robot body 20 is in the virtual space. Assuming that the positional relationship with respect to each base point 52 is the same, the lower and upper tables 30 and 49 of the robot body 20 may be incorporated into the virtual space and considered.
- both the lower table 30 and the upper table 49 of the robot body 20 operate with six axes (six degrees of freedom), but the present invention is not limited to this. Only one of the upper table 49 and the lower and upper bases 21 and 48 may be operated with six axes (6 degrees of freedom).
- a table that is fixed to the robot body 20 without being operated with respect to the lower and upper bases 21 and 48 and a table that is operated with six axes with respect to the lower and upper bases 21 and 48 are the basic table.
- the table at the position is reproduced by the simulated lower table 75A and the simulated upper table 75B of the dentition model fixing jig 70.
- the plate portion 56 is removed from the plate support portion 54 of the bite plate (50), and only the plate portion 56 of the bite plate (50) is the plate of the intermediate frame 73 as the bite plate fixing portion.
- the plate support part 54 and the plate part 56 are removed from the base point support part 51 of a bite plate (50), and these plate support part 54 and plate part 56 are removed. May be held in the intermediate frame 73, or the entire bite plate (50) may be held in the intermediate frame 73 as it is.
- the specific structure and form of the dentition model fixing jig 70 is a pair of upper and lower while allowing the plate portion meshing state of the lower and upper jaw dentition models 1A and 1B to be reproduced and specifying the posture and position.
- the base members 2 and 2 are not limited to the examples shown in FIGS. 23 to 30 as long as the lower jaw / upper jaw dentition models 1A and 1B can be attached thereto.
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Abstract
ベース21,48に対して6自由度で移動可能である上下一対のテーブル30,49と下側ベース21に固定されて取り付けられるバイトプレート固定部22とを備えるロボット本体20、及び、当該ロボット本体20との間で信号の送受信が可能であると共に仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部14を備える制御装置10を有し、バイトプレート50を用いることにより、仮想空間における三次元歯列モデルの姿勢と、テーブル30,49に設置された歯列模型1A,1Bの姿勢とを一致させるようにした。
Description
本発明は、咬合調整ロボットシステムに関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば顎変形症の治療や歯列矯正の手術シミュレーションに用いて好適な機器に関する。
従来の咬合装置として、例えば、図31に示すように、下側の第一アーム101と上側の第二アーム102とに上下一対の歯模型103A,103Bを磁気的な吸着力で連結させるものがある(特許文献1)。
しかしながら、特許文献1の咬合装置では、上下一対の歯模型103A,103B同士の噛み合わせを調整する際に、例えば顎骨の切除手術をした場合にどのような噛み合わせになるかなどを事前に確認するようなシミュレーションや、適切な噛み合わせを実現するために例えば顎骨をどの程度切除すれば良いかなどを事前に確認するようなシミュレーションを行うことはできない。このため、例えば歯科口腔外科や矯正歯科の分野での治療における多様な要請に十分に対応できるとは言い難い。
そこで、本発明は、例えば顎変形症治療,歯列矯正,インプラント,義歯,ブリッジ治療などの詳細な手術シミュレーションを実施することができる咬合調整ロボットシステムを提供することを目的とする。
かかる目的を達成するため、本発明の咬合調整ロボットシステムは、ベースに対して6自由度で移動可能である一つ若しくは上下一対のテーブルと、ベースに固定されて取り付けられるバイトプレート固定部とを備えるロボット本体、及び、当該ロボット本体との間で信号の送受信が可能であると共に、複数の相互参照点を備えると共に印象材が取り付けられたバイトプレートが用いられることによって複数の相互参照点の位置情報が含められたデータに基づいて作成された仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部を備える制御装置を有し、前記データに複数の相互参照点の位置情報を含めるために用いられた上でバイトプレート固定部に支持されたバイトプレートに取り付けられた印象材に形成されている歯型に、テーブルに設置された歯列模型を噛み合わせ、且つ、仮想空間における三次元歯列モデルに関する複数の相互参照点の位置情報をバイトプレート固定部に支持されたバイトプレートに関する複数の相互参照点の相互の位置関係に一致させることにより、仮想空間における三次元歯列モデルの姿勢と、テーブルに設置された歯列模型の姿勢とを一致させるようにしている。
かかる目的を達成するため、本発明の咬合調整ロボットシステムは、或いは、ベースに対して6自由度で移動可能である一つ若しくは上下一対のテーブルを備えるロボット本体、当該ロボット本体の一つ若しくは上下一対のテーブルを再現する一つ若しくは上下一対の模擬テーブルを備えると共に当該模擬テーブルとの位置関係を固定してバイトプレートを保持するバイトプレート固定部を備える歯列模型固定治具、及び、ロボット本体との間で信号の送受信が可能であると共に、複数の相互参照点を備えると共に印象材が取り付けられたバイトプレートが用いられることによって複数の相互参照点の位置情報が含められたデータに基づいて作成された仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部を備える制御装置を有し、歯列模型固定治具の模擬テーブルにベース部材が取り付けられ、前記データに複数の相互参照点の位置情報を含めるために用いられた上でバイトプレート固定部に保持されたバイトプレートに取り付けられた印象材に形成されている歯型に歯列模型が噛み合わされ、バイトプレートに噛み合っている状態のままで歯列模型がベース部材に位置固定されて取り付けられて一体とされ、当該一体とされた歯列模型及びベース部材が歯列模型固定治具の模擬テーブルから取り外されてロボット本体のテーブルに設置され、これにより、ロボット本体において、バイトプレートに噛み合っている状態の歯列模型が再現されると共に、ロボット本体のテーブルに設置された歯列模型との位置関係が歯列模型固定治具における歯列模型とバイトプレート固定部に保持されたバイトプレートに関する複数の相互参照点との位置関係と同一である複数の相互参照点が想定され、そして、仮想空間における三次元歯列モデルに関する複数の相互参照点の位置情報をロボット本体のテーブルに設置された歯列模型との位置関係が既知であるものとして想定される複数の相互参照点の相互の位置関係に一致させることにより、仮想空間における三次元歯列モデルの姿勢と、ロボット本体のテーブルに設置された歯列模型の姿勢とを一致させるようにしている。
したがって、これらの咬合調整ロボットシステムによると、バイトプレートを利用することにより、仮想空間における三次元歯列モデルの姿勢と、テーブルに設置された歯列模型の姿勢とが一致するので、三次元歯列モデルを表示するための(言い換えると、仮想空間における三次元歯列モデルを作成するための)データにおける歯列の状態が、初期位置として、ロボット本体に設置された歯列模型によって再現され、例えば、治療・手術前の咬合状態を実空間の歯列模型において正確に知ることができる。
また、本発明の咬合調整ロボットシステムは、仮想空間における三次元歯列モデルが制御装置における操作によって移動させられると、制御装置からロボット本体に移動情報が出力され、当該移動情報に基づいて、ロボット本体のテーブルに設置された歯列模型において仮想空間における三次元歯列モデルの移動が再現されるようにしても良い。この場合には、仮想空間における歯列モデルを移動させると、それと同じ移動がロボット本体に設置された歯列模型において再現されるので、例えば、仮想空間の歯列モデルに対して顎骨の切除手術をした場合にどのような噛み合わせになるかなどを実空間の歯列模型において事前に確認することができる。
また、本発明の咬合調整ロボットシステムは、ロボット本体のテーブルに設置された歯列模型が手動による操作によって移動させられると、ロボット本体から制御装置に移動情報が出力され、当該移動情報に基づいて、制御装置の仮想空間における三次元歯列モデルにおいて歯列模型の移動が再現されるようにしても良い。この場合には、ロボット本体に設置された歯列模型を移動させると、それと同じ移動が仮想空間の歯列モデルにおいて再現されるので、例えば、ロボット本体に設置された実空間の歯列模型において適切な噛み合わせが実現されるように上顎と下顎とを動かして両顎の適切な位置を決定した場合に顎骨をどの程度切除すれば良いかなどを仮想空間の歯列モデルにおいて事前に確認することができる。
本発明の咬合調整ロボットシステムによれば、例えば、治療・手術前の咬合状態を実空間の歯列模型において正確に知ることができるので、実物を用いての詳細な検討に基づいて治療・手術計画を立てることによって一層好適な治療・手術を行うことが可能になる。
さらに、本発明の咬合調整ロボットシステムは、制御装置の仮想空間における三次元歯列モデルの移動がロボット本体のテーブルに設置された歯列模型において再現されるようにしても良く、この場合には、例えば、仮想空間の歯列モデルに対して顎骨の切除手術をした場合にどのような噛み合わせになるかなどを実空間の歯列模型において事前に確認することができ、しかも、実空間の歯列模型を使っての検討及び確認と仮想空間の歯列モデルを使っての検討及び確認とを組み合わせて且つ繰り返して行うことができるので、例えば歯科口腔外科や矯正歯科の分野での治療における多様な要請に十分に対応して有用性の向上を図ることが可能になる。
さらに、本発明の咬合調整ロボットシステムは、ロボット本体のテーブルに設置された歯列模型の移動が制御装置の仮想空間における三次元歯列モデルにおいて再現されるようにしても良く、この場合には、例えば、ロボット本体に設置された実空間の歯列模型において適切な噛み合わせが実現されるように上顎と下顎とを動かして両顎の適切な位置を決定した場合に顎骨をどの程度切除すれば良いかなどを仮想空間の歯列モデルにおいて事前に確認することができ、しかも、実空間の歯列模型を使っての検討及び確認と仮想空間の歯列モデルを使っての検討及び確認とを組み合わせて且つ繰り返して行うことができるので、例えば歯科口腔外科や矯正歯科の分野での治療における多様な要請に十分に対応して有用性の向上を図ることが可能になる。
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。
図1から図17に、本発明の咬合調整ロボットシステムの実施形態の一例を示す。
咬合調整ロボットシステムは、ベース21,48に対して6自由度で移動可能である上下一対のテーブル30,49と、下側ベース21に固定されて取り付けられるバイトプレート固定部22とを備えるロボット本体20、及び、当該ロボット本体20との間で信号の送受信が可能であると共に、複数の相互参照点52を備えると共に印象材57A,57Bが取り付けられたバイトプレート50が用いられることによって複数の相互参照点52の位置情報が含められたデータに基づいて作成された仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部14を備える制御装置10を有し、前記データに複数の相互参照点52の位置情報を含めるために用いられた上でバイトプレート固定部22に支持されたバイトプレート50に取り付けられた印象材57A,57Bに形成されている歯型58に、テーブル30,49に設置された歯列模型1A,1Bを噛み合わせ、且つ、仮想空間における三次元歯列モデルに関する複数の相互参照点52の位置情報をバイトプレート固定部22に支持されたバイトプレート50に関する複数の相互参照点52の相互の位置関係に一致させることにより、仮想空間における三次元歯列モデルの上顎骨と下顎骨との位置関係及び姿勢と、テーブル30,49に設置された下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとの位置関係及び姿勢とを一致させるものである。
以下の説明では、本発明の咬合調整ロボットシステムによって咬合の調整のシミュレーションが行われる人のことを対象者と呼び、本発明の咬合調整ロボットシステムを操作する人のことを操作者と呼ぶ。
本発明の咬合調整ロボットシステムは、大きくは、仮想空間における歯列モデルが三次元歯列CG(Computer Graphics の略)として表示される制御装置10と、実空間における実物である歯列模型1A,1Bが設置されるロボット本体20とを有する。なお、制御装置10及びロボット本体20は、内部電源(充電池)または外部電源によって必要な電力が供給される仕組みを備えるが、詳細な説明は省略する。
(1)制御装置
本実施形態の咬合調整ロボットシステムにおける、仮想空間における歯列モデルが三次元歯列CGとして表示される制御装置10の全体構成(具体的には、機能ブロック図)を図1に示す。
本実施形態の咬合調整ロボットシステムにおける、仮想空間における歯列モデルが三次元歯列CGとして表示される制御装置10の全体構成(具体的には、機能ブロック図)を図1に示す。
制御装置10は、制御部11,記憶部12,入力部13,表示部14,メモリ15,外部機器接続端子16を備え、これらが相互に情報(言い換えると、信号)の授受が可能であるようにバス等の信号回線によって接続されている。
制御部11は、記憶部12に記憶されているプログラムによって制御装置10全体の制御並びに歯列CGの表示やロボット本体20の作動などに係る演算を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。
記憶部12は、少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。
入力部13は、少なくとも操作者の命令を制御部11に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードやマウスである。なお、例えばキーボードとマウスとの両方のように複数種類のインターフェイスを入力部13として有するようにしても良い。
表示部14は、制御部11の制御によって文字や図形等の表示・描画を行うものであり、例えばディスプレイである。
メモリ15は、制御部11が種々の制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばRAM(Random Access Memory の略)である。
外部機器接続端子16は、ロボット本体20との間で制御指令や種々のデータ等の信号の送受信(即ち出入力)を相互に行うためのものであり、具体的には例えばUSB,RS-232Cシリアルポート,RS-485,IEEE 1284パラレルポートなどが用いられ得る。
なお、制御装置10は、パーソナルコンピュータによって構成されるようにしても良い。
そして、本実施形態では、歯列CGを表示するための、言い換えると、仮想空間における歯列モデルを作成するためのデータが、歯列モデルデータベース18として記憶部12に格納(保存)される。
また、仮想空間における歯列モデルを作成して歯列CGとして表示したり当該CGとして表示されている歯列モデルを構成する部品(例えば、上顎骨や下顎骨)を移動したりするためのプログラムが、記憶部12に記憶され、制御部11において実行される。なお、CGを表示したりモデル構成部品を移動したりするプログラム自体は周知の技術であるのでここでは詳細については省略する。
なお、三次元歯列CGを表示する(或いは、三次元歯列モデルを作成する)ためのデータは、特定の形式のものに限定されるものではなく、三次元CGを表示したり仮想空間における三次元モデルを作成したりするための種々のデータ形式の中から適当なものが適宜選択され得る。具体的には例えば、顎部のX線CT撮影によって得られた画像データ(医療用X線CT画像)であってDICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine の略)形式のディジタル画像データが用いられ得る。
(2)ロボット本体
本実施形態の咬合調整ロボットシステムにおける、実空間における実物である歯列模型1A,1Bが設置されるロボット本体20を図2乃至図20に示す。
本実施形態の咬合調整ロボットシステムにおける、実空間における実物である歯列模型1A,1Bが設置されるロボット本体20を図2乃至図20に示す。
なお、本明細書においては、各図において符号Xを付した両矢印の方向をX軸、符号Yを付した両矢印の方向をY軸、符号Zを付した両矢印の方向をZ軸とそれぞれ定義し、これらX軸,Y軸,Z軸は三次元直交座標系を構成する三軸であるとする。そして、X軸とY軸とは水平面内にあり、Z軸は水平面に直交して鉛直方向であるとする。すなわち、X-Y平面は水平であり、X-Z平面及びY-Z平面は垂直面(鉛直面)である。なお、ロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bにとっては(言い換えると、歯列模型1A,1Bの姿勢から想定される対象者の頭部にとっては)、X軸は左右方向であり、Y軸は前後方向であり、Z軸は上下方向である。
ロボット本体20は、基台として据えられる下側ベース21と、当該下側ベース21の上方に配設されて下側ベース21に対して6軸(言い換えると、6自由度)で作動し得るように下側ベース21に支持される下側テーブル30と、下側ベース21及び下側テーブル30の上方に配設される上側ベース48と、当該上側ベース48の下方且つ下側テーブル30の上方に配設されて上側ベース48に対して6軸(6自由度)で作動し得るように上側ベース48に支持される上側テーブル49と、下側ベース21と上側ベース48とをZ軸方向において対向させ且つ相互の位置関係を固定し得るように連結して支持する左右一対の連結支柱60,60とを有する。
なお、本実施形態では、下側テーブル30及び上側テーブル49は、平面視円形の板状に形成される。
ここで、下側ベース21及び下側テーブル30を含むこれらの間の機構(以下、下側機構20Aと呼ぶ)と上側ベース48及び上側テーブル49を含むこれらの間の機構(以下、上側機構20Bと呼ぶ)とは、同じものであり、上下逆に配置されているものの、構成要素は同じである(なお、前後は変えずに上下逆に配置されるので、正面から見たときの左右の配置は逆になる)。以下の説明においては、下側ベース21と下側テーブル30との間の構成として説明するものの、各図においては下側ベース21と下側テーブル30との間の構成(下側機構20A)と上側ベース48と上側テーブル49との間の構成(上側機構20B)とで同じ符号を付し、下側ベース21と下側テーブル30との間の構成に関する以下の説明は上下関係について逆になるものの上側ベース48と上側テーブル49との間の構成の説明でもある。
(2-1)移動機構
下側ベース21に対して6軸(6自由度)で作動し得るように下側テーブル30を支持するための、下側ベース21と下側テーブル30との間に介在する仕組みとして、X軸スライド機構,Y軸スライド機構,水平回転機構,及び昇降傾斜機構が備えられる。
下側ベース21に対して6軸(6自由度)で作動し得るように下側テーブル30を支持するための、下側ベース21と下側テーブル30との間に介在する仕組みとして、X軸スライド機構,Y軸スライド機構,水平回転機構,及び昇降傾斜機構が備えられる。
X軸スライド機構は、下側テーブル30を下側ベース21に対してX軸方向にスライド移動させるための仕組みであり、一対のX軸リニアガイド31a,31aと一対のX軸スライダ31b,31bとX軸スライドプレート32とX軸駆動部33とを有する。
一対のX軸リニアガイド31a,31aは、各々が直線状に形成されると共に、下側ベース21の上面に、Y軸方向において離間し、各々がX軸方向に沿って相互に平行に配設される。X軸リニアガイド31aは、下側ベース21に、ねじ止めや接着や溶接などによって固定されて取り付けられる。
一対のX軸スライダ31b,31bは、それぞれ、X軸リニアガイド31aの上側部分に摺動可能に嵌められ、X軸リニアガイド31aの長手方向(即ち、X軸方向)に移動可能に配設される。
X軸スライドプレート32は、一対のX軸スライダ31b,31bの上面に、これらX軸スライダ31b,31bに架け渡されて配設される。X軸スライドプレート32は、X軸スライダ31b,31bに、ねじ止めや接着や溶接などによって固定されて取り付けられる。なお、X軸スライドプレート32は、X-Y平面と平行に(即ち、水平に)設けられる。
X軸駆動部33は、下側ベース21に対してX軸スライドプレート32をX軸方向にスライド移動させる駆動源として働くと共に、本実施形態では下側ベース21に対するX軸スライドプレート32のX軸方向の変位量の検出器として働くものであり、下側ベース21にねじ止めなどによって固定されて取り付けられる。本実施形態では、X軸駆動部33は、マウント33cを介して取り付けられる。
X軸駆動部33は、X軸スライドプレート32をスライド移動させ得ると共にX軸スライドプレート32の変位量を検出し得るものであれば特定のものに限定されるものではなく、例えば変位センサ若しくは位置検出器を備えるアクチュエータが用いられ得る。
本実施形態では、X軸駆動部33として、軸回転する駆動軸を有すると共に当該駆動軸の軸回転を検出するポテンショメータ(具体的にはロータリポテンショメータ)が取り付けられているサーボモータが用いられる。
なお、変位センサ若しくは位置検出器は、X軸駆動部33ではなく、X軸リニアガイド31aやX軸スライダ31bに備えられるようにしても良い。この場合には具体的には例えばリニアポテンショメータが用いられ得る。
そして、X軸駆動部33の駆動軸にサーボホーン33aが水平面に沿って回動するように取り付けられ、また、一端がサーボホーン33aの先端に水平面に沿って揺動可能に連結されると共に他端がX軸スライドプレート32に水平面に沿って揺動可能に連結されるX軸スライドリンク33bが配設される。なお、X軸スライドリンク33b自体は伸縮しない。
上述の構成により、X軸駆動部33の駆動軸が軸回転することによってサーボホーン33aが水平回動し、これにより、X軸スライドリンク33bを介してX軸スライドプレート32がX軸方向にスライドする。また、X軸スライドプレート32がX軸方向にスライドすると、X軸スライドリンク33bを介してサーボホーン33aが水平回動してX軸駆動部33の駆動軸が軸回転し、この軸回転がポテンショメータによって検出されて駆動軸の回転量がポテンショメータの出力として得られる。
なお、X軸スライド機構によるX軸方向の移動可能量は、特定の大きさに限定されるものではなく、例えば顎変形症の治療や歯列矯正のシミュレーションに必要であると想定される顎の左右方向の移動量が勘案されて適当な値に適宜設定される。具体的には例えば20~40mm程度の移動量に設定され得る。以下において、X軸方向の移動可能範囲の中央位置のことをX軸方向基本位置と呼ぶ。すなわち、X軸方向基本位置を基準とすると、X軸スライド機構による移動可能量は、X軸方向に±10~20mm程度に設定され得る。
次に、Y軸スライド機構は、下側テーブル30を下側ベース21に対してY軸方向にスライド移動させるための仕組みであり、一対のY軸リニアガイド34a,34aと一対のY軸スライダ34b,34bとY軸スライドプレート35とY軸駆動部36とを有する。
一対のY軸リニアガイド34a,34aは、各々が直線状に形成されると共に、X軸スライドプレート32の上面に、X軸方向において離間し、各々がY軸方向に沿って相互に平行に配設される。Y軸リニアガイド34aは、X軸スライドプレート32に、ねじ止めや接着や溶接などによって固定されて取り付けられる。
一対のY軸スライダ34b,34bは、それぞれ、Y軸リニアガイド34aの上側部分に摺動可能に嵌められ、Y軸リニアガイド34aの長手方向(即ち、Y軸方向)に移動可能に配設される。
Y軸スライドプレート35は、一対のY軸スライダ34b,34bの上面に、これらY軸スライダ34b,34bに架け渡されて配設される。Y軸スライドプレート35は、Y軸スライダ34b,34bに、ねじ止めや接着や溶接などによって固定されて取り付けられる。なお、Y軸スライドプレート35は、X-Y平面と平行に(即ち、水平に)設けられる。
Y軸駆動部36は、X軸スライドプレート32に対してY軸スライドプレート35をY軸方向にスライド移動させる駆動源として働くと共に、本実施形態ではX軸スライドプレート32に対するY軸スライドプレート35のY軸方向の変位量の検出器として働くものであり、X軸スライドプレート32にねじ止めなどによって固定されて取り付けられる。本実施形態では、Y軸駆動部36は、マウント36cを介して取り付けられる。
なお、X軸スライドプレート32は下側ベース21に対してX軸方向のみに移動するので、Y軸スライドプレート35のX軸スライドプレート32に対するY軸方向の移動及び変位量はそれぞれ下側ベース21に対するY軸方向の移動及び変位量である。
Y軸駆動部36は、Y軸スライドプレート35をスライド移動させ得ると共にY軸スライドプレート35の変位量を検出し得るものであれば特定のものに限定されるものではなく、例えば変位センサ若しくは位置検出器を備えるアクチュエータが用いられ得る。
本実施形態では、Y軸駆動部36として、軸回転する駆動軸を有すると共に当該駆動軸の軸回転を検出するポテンショメータ(具体的にはロータリポテンショメータ)が取り付けられているサーボモータが用いられる。
なお、変位センサ若しくは位置検出器は、Y軸駆動部36ではなく、Y軸リニアガイド34aやY軸スライダ34bに備えられるようにしても良い。この場合には具体的には例えばリニアポテンショメータが用いられ得る。
そして、Y軸駆動部36の駆動軸にサーボホーン36aが水平面に沿って回動するように取り付けられ、また、一端がサーボホーン36aの先端に水平面に沿って揺動可能に連結されると共に他端がY軸スライドプレート35に水平面に沿って揺動可能に連結されるY軸スライドリンク36bが配設される。なお、Y軸スライドリンク36b自体は伸縮しない。
上述の構成により、Y軸駆動部36の駆動軸が軸回転することによってサーボホーン36aが水平回動し、これにより、Y軸スライドリンク36bを介してY軸スライドプレート35がY軸方向にスライドする。また、Y軸スライドプレート35がY軸方向にスライドすると、Y軸スライドリンク36bを介してサーボホーン36aが水平回動してY軸駆動部36の駆動軸が軸回転し、この軸回転がポテンショメータによって検出されて駆動軸の回転量がポテンショメータの出力として得られる。
なお、Y軸スライド機構によるY軸方向の移動可能量は、特定の大きさに限定されるものではなく、例えば顎変形症の治療や歯列矯正のシミュレーションに必要であると想定される顎の前後方向の移動量が勘案されて適当な値に適宜設定される。具体的には例えば20~40mm程度の移動量に設定され得る。以下において、Y軸方向の移動可能範囲の中央位置のことをY軸方向基本位置と呼ぶ。すなわち、Y軸方向基本位置を基準とすると、Y軸スライド機構による移動可能量は、Y軸方向に±10~20mm程度に設定され得る。
次に、水平回転機構は、下側テーブル30を下側ベース21に対して水平回転させる(言い換えると、Z軸中心の回転をさせる)ための仕組みであり、回転プレート37と回動駆動部38と回転軸39とを有する。
回転プレート37は、Y軸スライドプレート35の上方に配設され、回転軸39を介してY軸スライドプレート35に対して回転可能に取り付けられる。なお、回転プレート37は、X-Y平面と平行に(即ち、水平に)設けられ、回転軸39の軸心を中心としてX-Y平面と平行に回転(自転)する。
本実施形態では、回転軸39の上端部に回転プレート37が固定されて取り付けられる。また、貫通孔の内周面にベアリング39bを備えると共にY軸スライドプレート35を貫通するスリーブ39aが設けられる。そして、回転軸39がスリーブ39aの貫通孔に挿通され、回転軸39とスリーブ39aとの間にベアリング39bが介在して回転軸39が回転可能になる。これにより、回転軸39の上端部に取り付けられている回転プレート37がY軸スライドプレート35に対して回転可能になる。なお、スリーブ39aは、上端部と下端部とのそれぞれに、径方向(即ち、水平方向)に突出してY軸スライドプレート35を上下から挟む環状突起(フランジ)が設けられ、さらに、回転軸39の、スリーブ39aの下面から突出する下端部にリング状の抜け止め39cが取り付けられ、これらにより、スリーブ39aや回転軸39がY軸スライドプレート35から抜けてしまうことが防止される。
回動駆動部38は、Y軸スライドプレート35に対して回転プレート37を水平回転させる駆動源として働くと共に、本実施形態ではY軸スライドプレート35に対する回転プレート37の回転量の検出器として働くものであり、Y軸スライドプレート35にねじ止めなどによって固定されて取り付けられる。本実施形態では、回動駆動部38は、マウント38cを介して取り付けられる。
なお、X軸スライドプレート32は下側ベース21に対してX軸方向のみに移動し、また、Y軸スライドプレート35はX軸スライドプレート32に対してY軸方向のみに移動する(したがって、Y軸スライドプレート35は下側ベース21に対してX軸方向及びY軸方向のみに移動する)ので、回転プレート37のY軸スライドプレート35に対する水平回転及び回転量はそれぞれ下側ベース21に対する水平回転及び回転量である。
回動駆動部38は、回転プレート37を水平回転させ得ると共に回転プレート37の回転量を検出し得るものであれば特定のものに限定されるものではなく、例えば変位センサ若しくは位置検出器を備えるアクチュエータが用いられ得る。
本実施形態では、回動駆動部38として、軸回転する駆動軸を有すると共に当該駆動軸の軸回転を検出するポテンショメータ(具体的にはロータリポテンショメータ)が取り付けられているサーボモータが用いられる。
なお、変位センサ若しくは位置検出器は、回動駆動部38ではなく、回転軸39に纏わる構成として備えられるようにしても良い。この場合にも具体的には例えばロータリポテンショメータが用いられ得る。
そして、回動駆動部38の駆動軸にサーボホーン38aが水平面に沿って回動するように取り付けられ、また、一端がサーボホーン38aの先端に水平面に沿って揺動可能に連結されると共に他端が回転プレート37に水平面に沿って揺動可能に連結される回動リンク38bが配設される。なお、回動リンク38b自体は伸縮しない。
上述の構成により、回動駆動部38の駆動軸が軸回転することによってサーボホーン38aが水平回動し、これにより、回動リンク38bを介して回転プレート37が水平回転する。また、回転プレート37が水平回転すると、回動リンク38bを介してサーボホーン38aが水平回動して回動駆動部38の駆動軸が軸回転し、この軸回転がポテンショメータによって検出されて駆動軸の回転量がポテンショメータの出力として得られる。
なお、水平回転機構による水平回転可能量は、特定の大きさに限定されるものではなく、例えば顎変形症の治療や歯列矯正のシミュレーションに必要であると想定される顎の水平回転量が勘案されて適当な値に適宜設定される。具体的には例えば20°~40°程度の回転量に設定され得る。以下において、水平回転可能範囲の中央位置のことを水平回転基本位置と呼ぶ。すなわち、水平回転基本位置を基準とすると、水平回転機構による回転可能量は、水平方向に±10~20°程度に設定され得る。
以上の仕組みにより、X軸スライドプレート32が下側ベース21に対してX軸方向のみにスライド可能になり、このため、X軸スライドプレート32上に設けられてこれに対してY軸方向のみにスライド可能であるY軸スライドプレート35が下側ベース21に対してX軸方向及びY軸方向にスライド可能になり、結果的に、Y軸スライドプレート35に係合されて設けられてこれに対して水平回転可能である回転プレート37が下側ベース21に対してX軸方向及びY軸方向にスライド移動可能になると共にX-Y平面に沿って水平回転可能(言い換えると、Z軸回りに回転可能)になる。
続いて、昇降傾斜機構は、下側テーブル30を下側ベース21に対してZ軸方向に移動させる(即ち、昇降させる)と共にX-Y平面に対して傾斜させるための仕組みであり、伸縮マスト41とスワッシュプレート42と三組のZ軸移動機構43A,43B,43Cとを有する。
ここで、本実施形態では、回転プレート37の上面にベースプレート40が固定されて取り付けられ、当該ベースプレート40の上面に昇降傾斜機構が設けられる。なお、ベースプレート40は、回転プレート37と同様に、X-Y平面と平行に(即ち、水平に)設けられ、且つ、下側ベース21に対してX軸方向及びY軸方向にスライド移動可能であると共にX-Y平面に沿って水平回転可能である。
伸縮マスト41は、ピストン部41aと当該ピストン部41aが下端開口から摺動可能に挿入されるシリンダ部41bとを有し、Z軸方向に配設される。
伸縮マスト41のピストン部41aは、ベースプレート40の上面側に、当該ベースプレート40の上面に対して直交するように、当該ベースプレート40の下面側からZ軸方向に貫通するボルトによるねじ止めなどによって下端が固定されて取り付けられる。
また、シリンダ部41bの上端部とスワッシュプレート42の下面側とはスフェリカルベアリング42bによって連結され、これによってスワッシュプレート42はシリンダ部41bの上端に全方位傾斜可能に取り付けられる。
三組のZ軸移動機構43A,43B,43Cは、伸縮マスト41の周囲に配置される。ここでは、連結支柱60から離れた側(即ち、後に詳述するバイトプレート固定支柱23側)に設けられた二つのZ軸移動機構を第一,第二のZ軸移動機構43A,43Bとし、連結支柱60側に設けられたZ軸移動機構を第三のZ軸移動機構43Cとする。
第一及び第二のZ軸移動機構43A,43Bは、それぞれ、Z軸駆動部(第一,第二のZ軸駆動部44A,44Bと呼ぶ)とZ軸移動リンク45とを有する。なお、Z軸移動リンク45自体は伸縮しない。
また、第三のZ軸移動機構43Cは、Z軸駆動部(第三のZ軸駆動部44Cと呼ぶ)と回転防止アーム46とを有する。
第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cは、スワッシュプレート42にZ軸方向の変位を与え且つスワッシュプレート42を傾斜させる駆動源として働くと共に、本実施形態ではスワッシュプレート42のZ軸方向の変位量の検出器として働くものであり、ベースプレート40にねじ止めなどによって固定されて取り付けられる。本実施形態では、各Z軸駆動部44A,44B,44Cは、マウント44eを介して取り付けられる。
第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cは、スワッシュプレート42に変位を与え得ると共にスワッシュプレート42の変位量を検出し得るものであれば特定のものに限定されるものではなく、例えば変位センサ若しくは位置検出器を備えるアクチュエータが用いられ得る。
本実施形態では、第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cとして、軸回転する駆動軸を有すると共に当該駆動軸の軸回転を検出するポテンショメータ(具体的にはロータリポテンショメータ)が取り付けられているサーボモータが用いられる。
なお、変位センサ若しくは位置検出器は、各Z軸駆動部44A,44B,44Cではなく、伸縮マスト41及びスワッシュプレート42に纏わる構成として備えられるようにしても良い。
そして、第一及び第二のZ軸駆動部44A,44Bそれぞれの駆動軸に、サーボホーン44dが、垂直面に沿って回動するように取り付けられる。
また、X軸方向において対向する二つの板部材とこれらを連結する板部材との合わせて三つの板部材が平面視において前側開放のコ字形に連接して形成されたコ字形サーボホーン47が、前記コ字形の開放部分で第三のZ軸駆動部44CをX軸方向において挟んで配設され、第三のZ軸駆動部44CのX軸方向における両側に位置する対向する板部材のうちの一方が第三のZ軸駆動部44Cの駆動軸に垂直面に沿って回動するように支持されると共に他方が回転軸を介して垂直面に沿って回動するように支持されて、第三のZ軸駆動部44Cに取り付けられる。
回転防止アーム46は、正面視において下側開放のコ字形に形成され、当該コ字形の開放部分で第三のZ軸駆動部44C及びコ字形サーボホーン47をX軸方向において挟んで配設される。回転防止アーム46は、また、側面視においてZ軸方向に(即ち、鉛直に)配設される。
また、スワッシュプレート42には、径方向外方に延出する三つのアーム部42aが設けられる。そして、これら三つのアーム部42aそれぞれの先端に球状部が形成される。なお、本実施形態では、正面における開き角を90°としてY軸方向に対して斜め前方に延出する二つのアーム部42a,42aが設けられると共に、それらとの開き角を135°として後方(即ち、Y軸方向後ろ向き)に延出する一つのアーム部42aが設けられる。
Z軸移動リンク45は、第一,第二のZ軸移動機構43A,43Bとスワッシュプレート42との間に介在して配設される。
具体的には、Z軸移動リンク45の両端部に球面軸受けが形成され、また、第一,第二のZ軸駆動部44A,44Bのサーボホーン44dの先端部に球状部が形成される。そして、Z軸移動リンク45の、一端(上端部)の球面軸受けがスワッシュプレート42のアーム部42a先端の球状部と連結され、他端(下端部)の球面軸受けがサーボホーン44d先端部の球状部と連結される。
また、回転防止アーム46は、第三のZ軸移動機構43Cとスワッシュプレート42との間に介在して配設される。
具体的には、コ字形の回転防止アーム46の、第三のZ軸駆動部44C及びコ字形サーボホーン47をX軸方向において挟んでいる側の端部(下端部)のそれぞれが、コ字形サーボホーン47の、第三のZ軸駆動部44CをX軸方向において挟んでいる側の端部(前端部)のそれぞれと、垂直面に沿って揺動可能に連結される。
また、コ字形の回転防止アーム46の、第三のZ軸駆動部44Cと反対側の端部(上端部)にZ軸方向のロッド46aが取り付けられ、当該ロッド46aの上端部に球面軸受けが形成される。そして、ロッド46aの球面軸受けがスワッシュプレート42のアーム部42a先端の球状部と連結される。
なお、回転防止アーム46は、Z軸方向に対して真っ直ぐに上下移動する一方で、回転したり傾斜したりしない。言い換えると、回転防止アーム46は、スワッシュプレート42にZ軸方向の変位を与える一方で、スワッシュプレート42がベースプレート40に対して水平回転方向に変位することを防止する。
また、下側テーブル30の下面側にテーブルストッパ30cが形成される。そして、当該テーブルストッパ30c内にスワッシュプレート42の中央部分を収納すると共にスワッシュプレート42のアーム部42aを外側に突出させて下側テーブル30が配設され、ねじ止めや接着や溶接などによって下側テーブル30がスワッシュプレート42に固定されて取り付けられる。
以上の構成により、第一乃至第三のZ軸移動機構43A,43B,43CそれぞれのZ軸駆動部(即ち、第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44C)の駆動軸が軸回転することによってサーボホーン44dやコ字形サーボホーン47が垂直回動し、これにより、Z軸移動リンク45や回転防止アーム46を介してスワッシュプレート42に変位が与えられる。そして、第一乃至第三のZ軸移動機構43A,43B,43CそれぞれのZ軸駆動部(第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44C)の駆動軸の回転量を調節することによって、スワッシュプレート42及び下側テーブル30を昇降させたり任意の方位に任意の角度だけ傾斜させたりすることができる。
また、スワッシュプレート42及び下側テーブル30が昇降したりいずれかの方位に傾斜したりすると、Z軸移動リンク45や回転防止アーム46を介してサーボホーン44dやコ字形サーボホーン47が垂直回動して各Z軸駆動部44A,44B,44Cの駆動軸が軸回転し、この軸回転がポテンショメータによって検出されて駆動軸の回転量がポテンショメータの出力として得られる。
なお、昇降傾斜機構によるZ軸方向の移動可能量は、特定の大きさに限定されるものではなく、例えば顎変形症の治療や歯列矯正のシミュレーションに必要であると想定される顎の上下方向の移動量が勘案されて(また、本実施形態では、下側テーブル30に加えて上側テーブル49も移動可能であることが勘案されて)適当な値に適宜設定される。具体的には例えば10~30mm程度の移動量に設定され得る。以下において、Z軸方向の移動可能範囲の中央位置のことをZ軸方向基本位置と呼ぶ。すなわち、Z軸方向基本位置を基準とすると、昇降傾斜機構による移動可能量は、Z軸方向に±5~15mm程度に設定され得る。
そして、前述のX軸スライド機構,Y軸スライド機構,水平回転機構に加えて上述の昇降傾斜機構により、下側テーブル30が、下側ベース21に対してX軸方向及びY軸方向にスライド移動可能になると共にX-Y平面に沿って水平回転可能(言い換えると、Z軸回りに回転可能)になり、且つ、Z軸方向に移動可能になると共に全方位に傾斜可能(言い換えると、X軸回り及びY軸回りに回転可能)になる。
さらに、以上の説明においては下側ベース21と下側テーブル30との間の構成として説明したものの、上述したように下側ベース21と下側テーブル30との間の構成(下側機構20A)と上側ベース48と上側テーブル49との間の構成(上側機構20B)とは上下逆であるものの構成要素は同じであるので、上側テーブル49が、上側ベース48に対してX軸方向及びY軸方向にスライド移動可能になると共にX-Y平面に沿って水平回転可能(Z軸回りに回転可能)になり、且つ、Z軸方向に移動可能になると共に全方位に傾斜可能(X軸回り及びY軸回りに回転可能)になる。
なお、X軸方向,Y軸方向,Z軸方向,及び水平回転の全てについて基本位置であるときのことをテーブル基本位置と呼ぶと、テーブル基本位置であるときの下側テーブル30と上側テーブル49とは、テーブル面がどちらも水平であり、相互に正対する位置関係になる。また、テーブル基本位置にある下側テーブル30の上面の重心点(即ち、円の中心)のことを下側機構の基準点と呼び、テーブル基本位置にある上側テーブル49の下面の重心点(即ち、円の中心)のことを上側機構の基準点と呼ぶ。
ここで、ロボット本体20の下側テーブル30及び上側テーブル49は、ロボットに纏わる三次元直交座標系(以下、ロボット座標系と呼ぶ)によって位置情報が把握される。このロボット座標系の原点は、任意の位置で構わないものの、具体的には例えば、下側機構20Aの原点が上述の下側機構の基準点に設定され、上側機構20Bの原点が上述の上側機構の基準点に設定されることが挙げられる。
そして、ロボット本体20の下側テーブル30及び上側テーブル49は、ロボット座標系での座標によって位置・姿勢が制御される。座標値は具体的には、下側・上側テーブル30,49の代表点(具体的には例えば下側機構の基準点や上側機構の基準点)のX軸,Y軸,及びZ軸方向の位置(言い換えると、原点からの移動量)、並びに、下側テーブル30や上側テーブル49のX軸,Y軸,及びZ軸中心の回転角(言い換えると、水平姿勢からの回転量)の合計六つの値である。
なお、本実施形態では、テーブル基本位置にある下側テーブル30の上面の重心点(円の中心)とテーブル基本位置にある上側テーブル49の下面の重心点(円の中心)とはZ軸方向において正対し、且つ、これら重心点(円の中心)の位置と伸縮マスト41の軸心の位置とがX-Y平面視において一致する。
(2-2)バイトプレート固定構造
本発明では、後に詳述するように、制御装置10によって構成される仮想空間における歯列モデルの位置情報と実空間におけるロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bの位置情報とを関連づけるためにバイトプレート50が用いられる。
本発明では、後に詳述するように、制御装置10によって構成される仮想空間における歯列モデルの位置情報と実空間におけるロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bの位置情報とを関連づけるためにバイトプレート50が用いられる。
バイトプレート50は、図11及び図12に示すように、接続部53が設けられた基点支持部51と、前記接続部53に嵌め込まれる嵌合部55が設けられた板状のプレート支持部54と、当該プレート支持部54に接合して固定されるプレート部56とを有するものとして構成される。
そして、ロボット本体20は、バイトプレート50のプレート支持部54及びプレート部56が取り付けられるためのバイトプレート固定部22と、当該バイトプレート固定部22を支持するためのバイトプレート固定支柱23とを有する。
なお、以下の説明におけるバイトプレート50に関する方向は、バイトプレート50がロボット本体20のバイトプレート固定部22に取り付けられた状態における方向である。
バイトプレート固定支柱23は、本実施形態では、下側ベース21を挟んで左右一対の連結支柱60,60とY軸方向において対向する位置に、一対の下側支柱60A,60Aの下端面と下側ベース21の下端面とに亙って設けられる支柱ベース60Cを介して下側ベース21に固定されて取り付けられる。なお、本実施形態では、下側テーブル30や上側テーブル49に設置された歯列模型1A,1Bにとって、連結支柱60は下側ベース21の後方に配設され、バイトプレート固定支柱23は下側ベース21の前方に配設される。ただし、これらバイトプレート固定支柱23や連結支柱60の配置位置は、本実施形態におけるものに限定されるものではない。
バイトプレート固定部22は、バイトプレート固定支柱23の上端部に、下側ベース21側即ち後方に水平方向に延出して、バイトプレート固定支柱23に対してねじ止めなどによって固定されて設けられる。
バイトプレート固定部22は、X軸方向における中央位置において後方に延出する取付部22aと、当該取付部22aのX軸方向の両側において後方に延出し且つ相互に水平の位置関係にある左右一対の支持部25,25とを有する。そして、取付部22aの先端(後端)に嵌合接続部24が固定されて取り付けられる。
なお、バイトプレート固定部22及びバイトプレート固定支柱23は剛性が高い素材によって形成され、嵌合接続部24は本実施形態では弾性体によって形成される。
嵌合接続部24には、下側ベース21側の面即ち後端面において開口する嵌合穴部24aが形成され、バイトプレート50のプレート支持部54の嵌合部55が着脱自在に、且つ、嵌合接続部24とプレート支持部54との位置関係が固定されて嵌め込まれる。なお、嵌合穴部24aはY軸方向水平に形成される。
なお、嵌合接続部24にプレート支持部54の嵌合部55が嵌め込まれた状態においてプレート部56のプレート面が水平になるように、各部の形状などが調整される。
さらに、嵌合接続部24にプレート支持部54の嵌合部55が嵌め込まれた際の両者の嵌合状態を維持する(言い換えると、嵌合接続部24から嵌合部55が自由には抜けなくなる)と共に、両者の嵌合状態を解除し得る仕組みが、嵌合接続部24や嵌合部55に設けられる。
本実施形態では具体的には、図13及び図14に示すように、嵌合接続部24に係止解除片24bが形成される。
係止解除片24bは、嵌合穴部24aが形成された範囲の上側の部分に、上面に凸部が形成されて当該凸部が押圧されたりその押圧が解除されたりすることによって弾性変形して上下に揺動し、押圧された際に一部が嵌合穴部24a内に進入するように設けられる。
嵌合穴部24aに向けて露出する係止解除片24bの下面は嵌合穴部24aの内周面と不連続であり、このために係止解除片24bの下面と嵌合穴部24aの内周面との間に、係止部になり得る、係合段差24cが形成される。
一方、プレート支持部54の嵌合部55は、プレート支持部54の前端から前方に突出する柱状に形成される。
嵌合部55の上面に、上端面が前傾斜面状に形成されて上向きに突出する係合凸部55aが設けられる。
係合凸部55aの位置や寸法は、嵌合部55が嵌合接続部24の嵌合穴部24a内に差し込まれたときに係合段差24cに係止し得ると共に係止解除片24bによって押圧され得るように調整される。
また、嵌合部55のZ軸方向における中央位置に、水平面に沿うスリット55bが形成される。そして、嵌合部55は、スリット55bが形成されることにより、弾性変形してZ軸方向の寸法が変化し得る。
上述の構成により、プレート支持部54の嵌合部55がバイトプレート固定部22の嵌合接続部24の嵌合穴部24aに差し込まれる際には、嵌合部55の係合凸部55aが嵌合穴部24aの内周面に当接し押圧され、スリット55bの働きによって嵌合部55が弾性変形しながら嵌合穴部24a内に進入し、係合凸部55aが係合段差24cを超えると嵌合部55の弾性変形が解消されて係合凸部55aが係合段差24cに係止する(図14)。これにより、嵌合部55が嵌合接続部24に嵌め込まれた際の両者の嵌合状態が維持される。
なお、係合凸部55aが係合段差24cに係止している状態では、嵌合部55の先端(前端)は嵌合穴部24aの底部(前端)に当接し、嵌合部55は前後方向に移動することができず、このため、プレート支持部54及びプレート部56がY軸方向に移動することが防止される。
一方、プレート支持部54の嵌合部55がバイトプレート固定部22の嵌合接続部24の嵌合穴部24aから抜き取られる際には、嵌合接続部24の係止解除片24bが押圧されると、嵌合部55の係合凸部55aが下方に押され、スリット55bの働きによって嵌合部55が弾性変形して係合凸部55aと係合段差24cとの係止が解除され、この状態でプレート支持部54が引き抜かれると嵌合部55と嵌合接続部24との嵌合状態が解除される。
また、バイトプレート固定部22にバイトプレート50のプレート支持部54が取り付けられた状態において、プレート支持部54に接合して固定されるプレート部56はプレート面が水平であるように固定される。
このため、本実施形態では、嵌合接続部24にプレート支持部54が嵌め込まれた状態において、左右一対の支持部25,25の上面が板状のプレート支持部54の下面と当接し、プレート支持部54のX軸方向における両端部分が左右一対の支持部25,25によって支えられる。これにより、プレート支持部54及びプレート部56の、バイトプレート固定部22に対するY軸中心の回転が防止される。
また、プレート支持部54に接合して固定されるプレート部56が、テーブル基本位置であるときの下側テーブル30と上側テーブル49とのZ軸方向における中間であって、且つ、下側テーブル30のテーブル面及び上側テーブル49のテーブル面と平面視において重複する位置に配置されるように、バイトプレート固定部22及びバイトプレート固定支柱23並びにバイトプレート50の各部の寸法が調節されることが好ましい。
(2-3)連結支柱
ロボット本体20は、また、下側ベース21と上側ベース48とをZ軸方向において対向させ且つ相互の位置関係を固定し得るように連結して支持する左右一対の連結支柱60,60を有する。連結支柱60は、下側機構20Aと上側機構20Bとの位置関係を固定して支持するに十分な剛性を有する素材によって形成される。
ロボット本体20は、また、下側ベース21と上側ベース48とをZ軸方向において対向させ且つ相互の位置関係を固定し得るように連結して支持する左右一対の連結支柱60,60を有する。連結支柱60は、下側機構20Aと上側機構20Bとの位置関係を固定して支持するに十分な剛性を有する素材によって形成される。
左右一対の連結支柱60,60は、それぞれ、テーブル基本位置であるときの下側テーブル30のテーブル面に沿う平面に対して直交するように配設されて下端部分が下側ベース21に固定されて取り付けられる下側支柱60Aと、テーブル基本位置であるときの上側テーブル49のテーブル面に沿う平面に対して直交するように配設されて上端部分が上側ベース48に固定されて取り付けられる上側支柱60Bとを有すると共に、これら二組の下側支柱60Aと上側支柱60Bとをそれぞれが屈曲可能であるように連結する連結軸61とを有する。
本実施形態では、左右一対の連結支柱60,60は、一対の下側支柱60A,60Aの下端面と下側ベース21の下端面とに亙って設けられる支柱ベース60C、及び、一対の上側支柱60B,60Bの上端面と上側ベース48の上端面とに亙って設けられる支柱ベース60Cを介して下側ベース21と上側ベース48とを連結する。
下側支柱60Aの上端部分と上側支柱60Bの下端部分とのそれぞれにはX軸方向に貫通する貫通孔が設けられ、連結軸61がX軸方向に配設されてこれら貫通孔を貫通する。これにより、下側支柱60Aと上側支柱60Bとは、連結軸61の軸心位置を屈曲点としてY-Z平面に沿って屈曲する。
なお、左右一対の連結支柱60,60のうち一方の連結支柱60を構成する下側支柱60Aと上側支柱60Bとを屈曲可能に連結する連結軸と他方の連結支柱60を構成する下側支柱60Aと上側支柱60Bとを屈曲可能に連結する連結軸とを、本実施形態のように一本の連結軸61とするようにしても良いし、別個の連結軸とするようにしても良い。
左右一対の下側支柱60A,60Aの上端寄りの位置においてこれら下側支柱60A,60Aの間に架け渡されて前方に張り出す板状の張出部62が、各下側支柱60Aに対して固定されて取り付けられる。
そして、張出部62の上面の前端寄りの位置に当接部62aが備えられると共に、当該当接部62aの後方にZ軸方向の貫通孔62bが設けられる。
また、左右一対の上側支柱60B,60Bそれぞれの下端部分から前方に張り出すサイドアーム63,63が、これら上側支柱60B,60Bのそれぞれに対して固定されて取り付けられる。さらに、これら左右一対のサイドアーム63,63の前側位置においてこれらサイドアーム63,63の間に架け渡される板状の固定部64が、各サイドアーム63に対して固定されて取り付けられる。
そして、固定部64の前端寄りの位置に当該固定部64を貫通して当接ピン64aが備えられると共に、当該当接ピン64aの後方にZ軸方向の貫通孔64bが設けられる。
そして、下側支柱60Aと上側支柱60BとのどちらもがZ軸方向に沿った状態において、上側支柱60B側の当接ピン64aが下側支柱60A側の当接部62aに当接して両支柱60A,60Bの位置が相互に固定される。言い換えると、当接ピン64aと当接部62aとは上側支柱60Bの前傾動のストッパになる。
また、固定ピン65が、上側支柱60B側の貫通孔64bと下側支柱60A側の貫通孔62bとに亙ってZ軸方向に挿通される。これにより、下側支柱60Aと上側支柱60BとのどちらもがZ軸方向に沿った状態で相互に固定されて屈曲できなくなる。言い換えると、固定ピン65は上側支柱60Bの後傾動のストッパになる。
そして、固定ピン65が挿し込まれて下側支柱60Aと上側支柱60Bとが相互に固定された状態において、テーブル基本位置であるときの下側テーブル30と上側テーブル49とは、テーブル面がどちらも水平になり、相互に正対する位置関係になる。
一方、固定ピン65が抜き取られると、下側支柱60Aと上側支柱60Bとの相互固定状態は解除され、図18に示すように、上側支柱60Bが下側支柱60Aに対して後傾動可能になる。
なお、連結軸61は着脱自在になっており、連結軸61を抜き取ることにより、下側支柱60Aと上側支柱60Bとの連結状態を解除して下側支柱60A及び下側機構20Aと上側支柱60B及び上側機構20Bとに分解することが可能になる。これにより、例えば、下側機構20Aと上側機構20Bとのどちらか一方のみを用いて治療を行うこともでき、治療内容などに基づく要請に柔軟に対応することが可能になり、利便性の向上が図られる。
(2-4)制御部,接続端子
ロボット本体20は、また、制御部28を備える。なお、本実施形態では、下側機構20Aと上側機構20Bとが、各々、制御部28を備える。
ロボット本体20は、また、制御部28を備える。なお、本実施形態では、下側機構20Aと上側機構20Bとが、各々、制御部28を備える。
制御部28は、少なくとも、制御装置10からの制御指令が入力されて当該制御指令に基づいてX軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,及び第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cに対して駆動指令を与えてロボット本体20(下側機構20A,上側機構20B)全体の制御を行うものであり、例えばCPU(中央演算処理装置)である。なお、ロボット本体20の制御部28は、必要に応じて記憶領域などを備える。
ロボット本体20は、また、制御部28とバス等の信号回線によって接続されている接続端子29を備える。
接続端子29は制御装置10との間で制御指令や種々のデータ等の信号の送受信(即ち出入力)を相互に行うためのものであり、制御装置10の外部機器接続端子16との間が電気的に接続可能になるように適当な端子の種類が適宜設定される。
そして、制御装置10の外部機器接続端子16とロボット本体20の接続端子29との間が所定のケーブル17などによって接続される。なお、無線による信号送受の仕組みによって外部機器接続端子16と接続端子29とが接続されるようにしても良い。
これにより、例えば、制御装置10の制御部11から出力された制御指令の信号がロボット本体20の制御部28に入力され、ロボット本体20の制御部28からX軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,及び第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cに対して駆動指令が与えられ、この駆動指令に従って各駆動部33,36,38,44A,44B,44Cが動作する。
また、例えば、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49の位置情報(或いは、変位センサ若しくは位置検出器によって検出された、例えばX軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cの駆動軸の回転量など)に関するデータの信号が、ロボット本体20から出力されて制御装置10の制御部11に入力される。
(3)歯列モデル
歯列モデルは、制御装置10によって仮想空間における三次元歯列CGとして表示部14に表示されるものであり、例えば、対象者の顎部のX線CT撮影によって得られたDICOM形式のディジタル画像データが用いられて作成される。ただし、歯列モデルを作成するためのデータは、X線CT撮影によって得られたDICOM形式のディジタル画像データに限られるものではなく、三次元CGを表示したり仮想空間における三次元モデルを作成したりするために用いられる種々のデータ形式の中から適当なものが適宜選択され得る。
歯列モデルは、制御装置10によって仮想空間における三次元歯列CGとして表示部14に表示されるものであり、例えば、対象者の顎部のX線CT撮影によって得られたDICOM形式のディジタル画像データが用いられて作成される。ただし、歯列モデルを作成するためのデータは、X線CT撮影によって得られたDICOM形式のディジタル画像データに限られるものではなく、三次元CGを表示したり仮想空間における三次元モデルを作成したりするために用いられる種々のデータ形式の中から適当なものが適宜選択され得る。
本発明では、制御装置10によって構成される仮想空間における歯列モデルの位置情報と実空間におけるロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bの位置情報とを関連づけるための基点情報(言い換えると、相互参照点)が、仮想空間における歯列モデルを作成するためのデータに含められる。
本発明では、歯列モデルを作成するためのデータに基点情報が含まれるようにするため、具体的には、基点を備えるバイトプレート50が用いられる。
バイトプレート50は、図11及び図12に示すように、基点52が固定されて取り付けられると共に接続部53が設けられた基点支持部51と、前記接続部53に嵌め込まれる嵌合部55が設けられたプレート支持部54と、当該プレート支持部54に接合して固定されるプレート部56とを有する。
基点52は、制御装置10によって構成される仮想空間における歯列モデルの位置情報(言い換えると、仮想空間の三次元直交座標系における座標)とロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bの位置情報(言い換えると、ロボット座標系における座標)とを関連づけるための相互参照点になるものであり、三次元空間(三次元直交座標系)における位置関係及び姿勢を特定するため、相互に離間し且つ全てが一直線上に並ばない配置で三個以上設けられる。なお、以下においては、制御装置10によって構成される仮想空間の三次元直交座標系のことを仮想空間座標系と呼ぶ。
本実施形態では、基点支持部51が平面視において弓形であると共に正面視において水平状に形成され、当該弓形の両端寄りの位置及び中央位置(なお、バイトプレート50の使用状態におけるX軸方向(バイトプレート50の使用者からみて左右方向)における両端寄りの位置及び中央位置である)のそれぞれに合計三個の基点52が固定されて取り付けられる。
基点52の材質は、三次元歯列CGを表示する(或いは、三次元歯列モデルを作成する)ためのデータを作成する際に自身の位置が特定され得るように痕跡を残し得るものであれば、特定の材質に限定されるものではなく、適当なものが適宜選択され得る。
具体的には例えば、X線CT撮影において撮像されて位置が特定され得るもの、言い換えると、X線を反射し且つハレーションを起こさないで自身の痕跡を残し得るものとして、セラミックやチタンが用いられ得る。
基点52の形状は、中心位置の特定のし易さから球状が好ましいものの、多面体や柱状などであっても構わない。
加えて、基点支持部51に取り付けられた各基点52の相互の位置関係が予め特定される。なお、相互の位置関係は、製作段階における設計値によって特定されるようにしても良いし、製作後の計測値によって特定されるようにしても良い。
具体的には例えば、バイトプレート50内の任意の箇所(一点)や複数の基点52のうちの任意の一つの中心位置を基準点(原点)としたときの、基点支持部51にプレート支持部54が取り付けられた状態においてプレート部56のプレート面が三次元直交座標系内で水平であるとしたときの三次元直交座標系における各基点52の中心位置が、製作段階における設計値や製作後の計測値に基づいて、前記基準点(原点)からのX軸方向,Y軸方向,及びZ軸方向の距離(寸法)によって特定されることなどが考えられる。
また、基点支持部51の接続部53は、弓形をなす基点支持部51の当該弓形の中央位置において、バイトプレート50の使用状態における後方(バイトプレート50の使用者からみて後方)に突出する柱状に形成される。
そして、接続部53には、後端面において開口する嵌合穴部53aが形成され、プレート支持部54の嵌合部55が着脱自在に、且つ、接続部53とプレート支持部54との位置関係が固定されて嵌め込まれる。なお、嵌合穴部53aはY軸方向水平(バイトプレート50の使用者からみて前後方向水平)に形成される。
このように、基点52が取り付けられる基点支持部51の接続部53とプレート支持部54との位置関係が固定されると共に、前述のようにロボット本体20のバイトプレート固定部22の嵌合接続部24とプレート支持部54との位置関係が固定されることにより、基点52を相互参照点として制御装置10によって構成される仮想空間における歯列モデルの位置情報とロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bの位置情報との関連づけが可能になる。
そして、ロボット本体20のバイトプレート固定部22の嵌合接続部24とプレート支持部54との位置関係の固定と同様に基点支持部51の接続部53とプレート支持部54との位置関係が固定されるように、基点支持部51の接続部53はバイトプレート固定部22の嵌合接続部24と同様の構成を備えるものとして形成される。
具体的には、基点支持部51の接続部53に係止解除片53bが形成される。
係止解除片53bは、嵌合穴部53aが形成された範囲の上側の部分に、上面に凸部が形成されて当該凸部が押圧されたりその押圧が解除されたりすることによって弾性変形して上下に揺動し、押圧された際に一部が嵌合穴部53a内に進入するように設けられる。
嵌合穴部53aに向けて露出する係止解除片53bの下面は嵌合穴部53aの内周面と不連続であり、このために係止解除片53bの下面と嵌合穴部53aの内周面との間に、係止部になり得る、係合段差53cが形成される。
また、プレート支持部54の嵌合部55に関する構成は、上述の(2-2)で説明した通りである。
上述の構成により、プレート支持部54の嵌合部55が基点支持部51の接続部53の嵌合穴部53a差し込まれる際には、嵌合部55の係合凸部55aが嵌合穴部53aの内周面に当接し押圧され、スリット55bの働きによって嵌合部55が弾性変形しながら嵌合穴部53a内に進入し、係合凸部55aが係合段差53cを超えると嵌合部55の弾性変形が解消されて係合凸部55aが係合段差53cに係止する。これにより、嵌合部55が接続部53に嵌め込まれた際の両者の嵌合状態が維持される。
なお、係合凸部55aが係合段差53cに係止している状態では、嵌合部55の先端(前端)は嵌合穴部53aの底部(前端)に当接し、嵌合部55は前後方向に移動することができず、このため、プレート支持部54及びプレート部56がY軸方向に移動することが防止される。
一方、プレート支持部54の嵌合部55が基点支持部51の接続部53の嵌合穴部53aから抜き取られる際には、接続部53の係止解除片53bが押圧されると、嵌合部55の係合凸部55aが下方に押され、スリット55bの働きによって嵌合部55が弾性変形して係合凸部55aと係合段差53cとの係止が解除され、この状態でプレート支持部54が引き抜かれると嵌合部55と接続部53との嵌合状態が解除される。
また、基点支持部51にプレート支持部54が取り付けられた状態において、プレート支持部54に接合して固定されるプレート部56が基点支持部51に対して回転することが防止される。
このため、本実施形態では、弓形をなす基点支持部51の両端部分(なお、バイトプレート50の使用状態におけるX軸方向(バイトプレート50の使用者からみて左右方向)における両端部分である)に水平方向の溝51aがそれぞれ形成される。そして、接続部53にプレート支持部54が嵌め込まれた状態において、板状のプレート支持部54が基点支持部51の溝51aに入り込み、プレート支持部54のX軸方向における両端部分が基点支持部51の両端部分によって支えられる。これにより、プレート支持部54及びプレート部56の、基点支持部51に対するバイトプレート50の使用状態におけるY軸中心の回転(バイトプレート50の使用者からみて前後方向軸中心の回転)が防止される。
プレート部56は、対象者の口腔内に入れられて上顎の歯列と下顎の歯列とによって噛み合わせられるものであり、上顎や下顎の水平面における範囲に亙る大きさを以て薄板状に形成され、プレート支持部54に固定されて取り付けられる。
プレート部56には、対象者の実際の上顎の歯型の型取り(印象取り)をするための上歯型印象材57Aが上面に固定されて取り付けられと共に、下顎の歯型の型取り(印象取り)をするための下歯型印象材57Bが下面に固定されて取り付けられる。
上歯型印象材57Aや下歯型印象材57Bは、対象者の実際の歯型の印象58が形成され、当該印象58に対象者の歯列が噛み合わされることによって対象者の歯列とバイトプレート50との位置関係が固定されるようにし、これにより、対象者の歯列とバイトプレート50の基点52との位置関係が特定されるようにするためのものである。
上歯型印象材57Aや下歯型印象材57Bは、対象者の実際の歯型の印象が形成され得る(言い換えると、歯型の型取りがされ得る)ものであれば特定の材質に限定されるものではなく、また、プレート部56の上面・下面に取り付けられ得るものであれば全体形状を含めて特定の態様に限定されるものではない。例えば、各印象材57A,57Bは、対象者の歯列の全体の印象が形成されるように歯列全体に亙る態様(形状)でも良いし、歯列の一部の印象が形成されるように歯列の一部分若しくは複数部分に対応させて配置された部分的・断続的な態様でも良い。
上歯型印象材57Aや下歯型印象材57Bとして、具体的には例えば、プレート部56の上面と下面とのそれぞれに、三つずつ取り付けられるボタン状の熱可塑性樹脂が用いられたり(この場合、前歯(切刃)付近と左右の奥歯(大臼歯)付近との合計三箇所に取り付けられることが好ましい;図11(B)参照)、歯列の形状に概ね沿って歯列全体に亙って連続して盛られた熱可塑性樹脂が用いられたりすることが考えられる。
そして、上歯型印象材57A及び下歯型印象材57Bがプレート部56の上面・下面に取り付けられ、当該プレート部56が固定されているプレート支持部54の嵌合部55が、基点52を備える基点支持部51の接続部53に嵌め込まれてバイトプレート50が組み立てられる。
そして、このように組み立てられたバイトプレート50のプレート部56が対象者の口腔内に入れられ、対象者の上顎の歯列と下顎の歯列とによって上歯型印象材57A及び下歯型印象材57Bが噛まれた状態でX線CT撮影が行われる。このとき、上歯型印象材57A及び下歯型印象材57Bに対象者の歯型の印象58が形成される。
これにより、対象者の骨(具体的には、上顎骨及び下顎骨とその周辺)並びに歯列と共に各基点52が撮像された画像データが得られる。言い換えると、対象者が上顎骨と下顎骨とを噛み合わせたときの実際の両顎骨相互の位置関係(即ち、咬合状態)、及び、噛み合わせられた状態の両顎骨と各基点52との位置関係が含まれる画像データが得られる。
この画像データは、制御装置10の記憶部12に歯列モデルデータベース18として格納(保存)される。そして、この画像データが用いられて、制御装置10の表示部14に、対象者の上顎骨及び下顎骨とその周辺の骨が歯列モデルとして表示されると共に、当該歯列モデルと合わせて各基点52が表示される。
(4)歯列模型
ロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bは、例えば石膏によって作製される従来の歯列模型と同様のものが用いられ得る。
ロボット本体20に設置される歯列模型1A,1Bは、例えば石膏によって作製される従来の歯列模型と同様のものが用いられ得る。
具体的には例えば、対象者の歯列の型取り(印象取り)が行われ、得られた印象が用いられて上顎の歯列の模型と下顎の歯列の模型とが石膏によって作製される。
下顎の歯列模型1Aの下面には、磁性体によって形成された板状のベース部材2が固定されて備えられ、また、上顎の歯列模型1Bの上面には、磁性体によって形成された板状のベース部材2が固定されて備えられる。
具体的には例えば、図17に示すように、ベース部材2の、歯列模型1A(又は1B)が取り付けられる側に頭部3aが突出してボルト3が取り付けられ、また、歯列模型1A(1B)の底部にはボルト3の頭部3aが係合する溝が設けられ、ボルト3の頭部3aがアンダーカット部(言い換えると、引っ掛け部,係合部,アンカー部)として利用されてベース部材2に歯列模型1A(1B)が固定される。
この場合に、ベース部材2に対する下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの位置固定を強固なものにするため、種々の接合剤や接着剤が用いられる(言い換えると、塗り付けられる)ようにしても良い。
なお、接合剤や接着剤は、特定の種類のものに限定されるものではなく、例えばベース部材2の材質などが考慮された上で、歯列模型1A,1Bをベース部材2に適度な強度で位置固定して取り付けるのに適当なものが適宜選択される。接合剤や接着剤としては、具体的には例えば、石膏,光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等のプラスチックなどが用いられ得る。
なお、ベース部材2にボルト3が取り付けられたり、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの底部にボルト3の頭部3aが係合する溝が設けられたりすることは、本発明において必須の構成ではない。すなわち、例えば上述のように種々の接合剤や接着剤が用いられることにより、ベース部材2に対して下顎・上顎の歯列模型1A,1Bが十分な強度で位置固定されて取り付けられるのであれば、ベース部材2にボルト3は取り付けられなくても良く、また、歯列模型1A,1Bに溝が設けられなくても良い。
一方、ロボット本体20の、下側テーブル30の上面には下顎の歯列模型1Aの位置決めをするための凹部30aが設けられ、上側テーブル49の下面には上顎の歯列模型1Bの位置決めをするための凹部49aが設けられる。
そして、これら下側テーブル30の凹部30a及び上側テーブル49の凹部49aのそれぞれの中に、磁石30bが固定されて設けられる。なお、本実施形態では、磁石30bはテーブルストッパ30c,49c内に設けられる態様になる。
そして、磁性体によって形成されたベース部材2がロボット本体20の下側テーブル30上面の凹部30aや上側テーブル49下面の凹部49a内の磁石30bに磁力によって吸着することにより、下顎の歯列模型1Aがロボット本体20の下側テーブル30に設置されると共に上顎の歯列模型1Bがロボット本体20の上側テーブル49に設置される。
なお、本実施形態では上述のようにベース部材2を介して磁力で吸着することによって歯列模型1A,1Bが下側・上側テーブル30,49に設置されるようにしているが、歯列模型の設置の仕方はこれに限られるものではなく、他の方法が用いられるようにしても良い。そして、歯列模型のベース部材の材質も、磁性体に限定されるものではなく、他の材質が用いられるようにしても良い。
ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49にベース部材2を介在させて設置された歯列模型1A,1Bがこれらテーブル30,49に対して移動したり回転したりしないようにするため、下顎の歯列模型1Aが上面に固定されるベース部材2の下面には、下側テーブル30上面の凹部30aに嵌合する凸部2aが設けられ、また、上顎の歯列模型1Bが下面に固定されるベース部材2の上面には、上側テーブル49下面の凹部49aに嵌合する凸部2aが設けられる。
なお、凹部30a,49aと凸部2aとの嵌合の態様は、下側・上側テーブル30,49に対する歯列模型1A,1B(言い換えると、ベース部材2)の移動や回転を防止し得るものであれば特定の態様に限定されるものではなく、具体的には例えば、凹部30a,49aの開口と凸部2aとの平面視形状を合致させることによって両者が嵌合した状態では移動したり回転したりしない(言い換えると、凸部2aが凹部30a,49aに対してずれない)ようにしたり、凹部30a,49aと凸部2aとをそれぞれ複数設けて複数箇所において嵌合させることによって両者が嵌合した状態では移動したり回転したりしないようにしたりすることが考えられる。
なお、下側テーブル30及び上側テーブル49の移動可能範囲の制約のためにこれら下側・上側テーブル30,49に設置された下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとを噛み合わせることができないなどの場合には、各テーブル30,49と歯列模型1A,1Bが固定されているベース部材2との間に、寸法が既知である(言い換えると、寸法が特定されている)スペーサを介在させるようにしても良い。この場合、当該スペーサの一方の面には下側・上側テーブル30,49の凹部30a,49aに嵌合するための凸部であってベース部材2の凸部2aと同様の凸部が形成され、また、他方の面にはベース部材2の凸部2aが嵌合するための凹部であって下側・上側テーブル30,49の凹部30a,49aと同様の凹部が形成される。
(5)仮想空間における歯列モデルと実空間における歯列模型との位置情報の整合
三次元歯列CGを表示するための(言い換えると、仮想空間における歯列モデルを作成するための)データであって歯列モデルデータベース18として保存されているデータにおける上顎骨と下顎骨とを噛み合わせたときの上顎の歯列と下顎の歯列との位置関係(つまり、咬合状態)、すなわち、前記データによって作成される仮想空間における歯列モデルの上顎骨と下顎骨との位置関係が、バイトプレート50が用いられることにより、初期位置として、ロボット本体20に設置された上顎の歯列模型1Bと下顎の歯列模型1Aとによって再現される。
三次元歯列CGを表示するための(言い換えると、仮想空間における歯列モデルを作成するための)データであって歯列モデルデータベース18として保存されているデータにおける上顎骨と下顎骨とを噛み合わせたときの上顎の歯列と下顎の歯列との位置関係(つまり、咬合状態)、すなわち、前記データによって作成される仮想空間における歯列モデルの上顎骨と下顎骨との位置関係が、バイトプレート50が用いられることにより、初期位置として、ロボット本体20に設置された上顎の歯列模型1Bと下顎の歯列模型1Aとによって再現される。
具体的には、三次元歯列CGを表示するためのデータを作成する際に使用されてプレート部56の上面・下面の上歯型印象材57A及び下歯型印象材57Bに対象者の歯型の印象58が形成されているバイトプレート50が用いられる。
上記バイトプレート50の基点支持部51がプレート支持部54から取り外され、プレート支持部54の嵌合部55がロボット本体20のバイトプレート固定部22の嵌合接続部24に嵌め込まれる。
続いて、ロボット本体20の下側テーブル30にベース部材2を介して設置された下顎の歯列模型1Aの歯列(歯型)が、プレート支持部54に取り付けられているプレート部56下面の下歯型印象材57Bに型取りされている歯列(歯型の印象58)と噛み合うように(言い換えると、隙間やずれがなく密着するように)、下側テーブル30及びベース部材2ともども下顎の歯列模型1Aの位置・傾きの程度が調整される。
また、ロボット本体20の上側テーブル49にベース部材2を介して設置された上顎の歯列模型1Bの歯列(歯型)が、プレート部56上面の上歯型印象材57Aに型取りされている歯列(歯型の印象58)と噛み合うように(言い換えると、隙間やずれがなく密着するように)、上側テーブル49及びベース部材2ともども上顎の歯列模型1Bの位置・傾きの程度が調整される。
このようにプレート部56の下歯型印象材57Bに下顎の歯列模型1Aを噛み合わせると共に上歯型印象材57Aに上顎の歯列模型1Bを噛み合わせることにより、プレート部56が噛まれた状態で三次元歯列CGを表示するためのデータの作成が行われた際の咬合状態であって、歯列モデルデータベース18として保存されているデータにおける上顎骨と下顎骨とをプレート部56に噛み合わせたときの咬合状態(以下、「プレート部噛合せ状態」とも呼ぶ)が、ロボット本体20に設置された下顎・上顎の歯列模型1A,1Bによって再現される。
また、前述の通り、バイトプレート50の基点支持部51に取り付けられた各基点52の、プレート部56のプレート面が水平であるときの相互の位置関係が予め特定されると共に、プレート部56が基点支持部51に対して回転しないように基点支持部51の接続部53とプレート支持部54との位置関係が固定される。また、バイトプレート50を用いることによって三次元歯列CGを表示するため(三次元歯列モデルを作成するため)のデータに各基点52の位置情報が含められる。さらに、プレート部56のプレート面が水平である状態でロボット本体20のバイトプレート固定部22の嵌合接続部24とプレート支持部54との位置関係が固定される。
すなわち、ロボット本体20においては、プレート部56のプレート面が水平な状態で下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとがプレート部56に噛み合わされている。
また、プレート部56のプレート面が水平であるときの各基点52の相互の位置関係は特定されている。
一方、三次元歯列CGを表示するためのデータには各基点52の位置情報が含まれている。
したがって、三次元歯列CGを表示するためのデータに含まれている各基点52の位置情報を、プレート部56のプレート面が水平であるときの各基点52の相互の位置関係に、CGとして表示されている歯列モデルを例えば回転などさせて一致させることにより、三次元歯列CGとして表示されている上顎骨と下顎骨とのプレート部噛合せ状態としての咬合状態(言い換えると、仮想空間における、プレート部噛合せ状態である歯列モデルの上顎骨の歯列モデルと下顎骨の歯列モデルとの姿勢及び位置関係)と、ロボット本体20に設置されている下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとのプレート部噛合せ状態としての咬合状態(言い換えると、実空間における、プレート部噛合せ状態である下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとの姿勢及び位置関係)とが一致する。
ここで、実空間における下顎及び上顎の歯列模型1A及び1B,ロボット本体20の各部,並びに仮想空間における歯列モデルのそれぞれの位置情報の関連づけ(言い換えると、一致性,整合性の確保)の考え方は複数あり得るが、一例として以下の考え方が挙げられる。
まず、バイトプレート50の各部の寸法は既知であるので、プレート支持部54と各基点52との位置関係は既知である。
さらに、ロボット本体20の各部の寸法は既知であるので、バイトプレート固定部22の嵌合接続部24に嵌め込まれた状態のプレート支持部54とロボット本体20の各部との位置関係も既知である。
したがって、実空間のロボット本体20において、当該ロボット本体20に取り付けられた状態のプレート支持部54との位置関係が既知である各基点52が仮想され、結果的に、ロボット本体20の各部との位置関係が既知である各基点52が仮想され得る。以下では、ロボット本体20において仮想される各基点52のことを「ロボットの仮想の各基点(52)」と呼ぶ。
そして、ロボットの仮想の各基点(52)とロボット本体20の各部との位置関係は既知であると共に、仮想空間における各基点52とプレート部噛合せ状態の歯列モデルとの位置関係も既知であり、且つ、ロボットの仮想の各基点(52)に対するロボット本体20に設置された下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係と仮想空間における各基点52に対する歯列モデルの姿勢及び位置関係とが、どちらもプレート部噛合せ状態における各基点52に対する姿勢及び位置関係であるとして一致している。
したがって、ロボットの仮想の各基点(52)と下顎・上顎の歯列模型1A,1Bとの位置関係が仮想空間における各基点52とプレート部噛合せ状態の歯列モデルとの位置関係と同一であるとして、これらに纏わる位置情報が関連づけられる。また、ロボットの仮想の各基点(52)との位置関係を介在させて、プレート部噛合せ状態における、下顎の歯列模型1Aと下側テーブル30との位置関係が特定されると共に上顎の歯列模型1Bと上側テーブル49との位置関係が特定される。
また、ロボットの仮想の各基点(52)とロボット本体20の各部との位置関係は既知であるので、ロボット本体20におけるロボットの仮想の各基点(52)に対する位置関係は仮想空間における各基点52に対する位置関係と同一であるとして、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49が仮想空間に組み込まれて考慮されるようにすることもできる。
ここで、上述の説明では下顎・上顎の歯列模型1A,1Bのそれぞれの歯列(歯型)がプレート部56の歯列(歯型の印象58)と噛み合うように、即ちプレート部噛合せ状態になるように下側・上側テーブル30,49及びベース部材2ともども下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの位置や傾きの程度が調整されるようにしているが、この態様は本発明において必須ではない。
このことに関連する前提条件を確認すると、本発明では、実空間において、具体的にはロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係が再現された上で、前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置が特定される(言い換えると、既知である)と共に、前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bが設置されている(言い換えると、歯列模型1A,1Bを支持する)下側・上側テーブル30,49の姿勢及び位置が特定されれば(言い換えると、既知であれば)良い。
上記の条件は、実空間において、即ちロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎の歯列模型1Aと下側テーブル30との姿勢及び位置関係が特定されると共に前記状態の上顎の歯列模型1Bと上側テーブル49との姿勢及び位置関係が特定されれば良いということと同義である。
その上で、実空間におけるプレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係と仮想空間におけるプレート部噛合せ状態の歯列モデルの姿勢及び位置関係とを関連づける(言い換えると、一致させる、若しくは、整合させる)ため、ロボットの仮想の各基点(52)とプレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1B(若しくは、前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bを支持する下側・上側テーブル30,49)との位置関係が特定される必要がある。
上述の前提条件を踏まえ、ロボット本体20への下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの設置は、例えば以下のように行われても良い。
まず、下側テーブル30及び上側テーブル49がテーブル基本位置にされた状態で、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bが未だ固定されていないベース部材2のみが下側・上側テーブル30,49のそれぞれに取り付けられる。
また、ベース部材2が取り付けられていない下顎・上顎の歯列模型1A,1Bのそれぞれの歯列(歯型)がプレート部56の歯列(歯型の印象58)に噛み合わされてプレート部噛合せ状態にされる。
その状態で、例えばペースト状態やジェル状態から硬化する種々の接合剤や接着剤が下顎・上顎の歯列模型1A,1Bとベース部材2との間に介在させられ、言い換えると、前記接合剤や接着剤によって下顎・上顎の歯列模型1A,1Bとベース部材2との間の空間が埋められ、これら下顎・上顎の歯列模型1A,1Bのそれぞれがベース部材2に対して位置固定されて取り付けられる。
この態様によっても、ロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係が再現された上で、前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置がロボットの仮想の各基点(52)との位置関係を介在させて特定され、また、テーブル基本位置にされている下側・上側テーブル30,49の姿勢及び位置がロボットの仮想の各基点(52)との位置関係を介在させて特定される。
言い換えると、この態様によっても、ロボット本体20において、ロボットの仮想の各基点(52)との位置関係を介在させて、プレート部噛合せ状態の下顎の歯列模型1Aと下側テーブル30との姿勢及び位置関係が特定されると共に前記状態の上顎の歯列模型1Bと上側テーブル49との姿勢及び位置関係が特定される。
この場合には、ベース部材2にボルト3が取り付けられて当該ボルト3の頭部3aがアンダーカット部(言い換えると、引っ掛け部,係合部,アンカー部)として利用されるようにしても良いし、ボルト3が取り付けられることなく接合剤や接着剤のみによってベース部材2に対して歯列模型1A,1Bが位置固定されて取り付けられるようにしても良い。
なお、例えばペースト状態やジェル状態から硬化する接合剤や接着剤は、特定の種類のものに限定されるものではなく、例えばベース部材2の材質や歯列模型1A,1Bとベース部材2との間の空間として想定される大きさなどが考慮された上で、歯列模型1A,1Bをベース部材2に適度な強度で位置固定して取り付けるのに適当なものが適宜選択される。ペースト状態やジェル状態から硬化する接合剤や接着剤としては、具体的には例えば、石膏,光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等のプラスチックなどが用いられ得る。
(6)仮想空間における歯列モデルの移動による実空間における歯列模型の動作
本発明の咬合調整ロボットシステムでは、制御装置10の表示部14に表示されている仮想空間の歯列モデルが操作者によって入力部13が用いられて移動させられると、ロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bが、仮想空間の歯列モデルと同様に移動する。
本発明の咬合調整ロボットシステムでは、制御装置10の表示部14に表示されている仮想空間の歯列モデルが操作者によって入力部13が用いられて移動させられると、ロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bが、仮想空間の歯列モデルと同様に移動する。
すなわち、仮想空間における三次元歯列モデルの下顎骨や上顎骨が制御装置10における操作によって移動させられると、制御装置10からロボット本体20に移動情報が出力され、当該移動情報に基づいて、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49に設置された下顎の歯列模型1Aや上顎の歯列模型1Bにおいて仮想空間における三次元歯列モデルの移動が再現される。
具体的には例えば、制御装置10の表示部14に表示されている仮想空間における歯列モデルに対して入力部13としての例えばキーボード若しくはマウスによって移動させる対象として上顎と下顎とのどちらかが指定されてから、X軸,Y軸,及びZ軸の各方向の移動量(単位の例:mm)、X軸及びY軸の各軸中心の回転角(単位の例:deg,rad)、並びに水平回転角(即ち、Z軸中心の回転角;単位の例:deg,rad)の値がキーボードによって入力されたり、表示部14に表示されている歯列モデルの上顎骨の歯列モデルや下顎骨の歯列モデルがマウスによってドラッグアンドドロップされたりする。
そして、制御装置10の制御部11により、入力部13としてのキーボードやマウスなどによって入力された情報に基づいて、仮想空間座標系での移動後の歯列モデルの座標が算出され、表示部14に移動後の歯列モデルが表示される。
移動後の歯列モデルの座標の算出は、具体的には例えば同次変換行列を用いた三次元の同次座標による平行移動や回転の座標変換によって行われる。なお、同次変換行列を用いた座標変換自体は周知の技術であるのでここでは詳細については省略する。
また、制御装置10の制御部11によって仮想空間座標系での歯列モデルの座標がロボット座標系での座標に変換される。仮想空間座標系での座標の、ロボット座標系での座標への変換は、具体的には例えば同次変換行列を用いた三次元の同次座標による平行移動や回転の座標変換によって行われる。
そして、前記ロボット座標系での座標が、移動情報として、制御装置10の外部機器接続端子16とロボット本体20の接続端子29とを介してロボット本体20の制御部28に入力される。
そして、ロボット本体20の制御部28により、下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとのそれぞれを前記ロボット座標系での座標に移動させるための、X軸及びY軸スライド機構のX軸駆動部33及びY軸駆動部36、昇降傾斜機構の第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44C、並びに水平回転機構の回動駆動部38の、それぞれの駆動軸の回転量が算出される。
続いて、ロボット本体20の制御部28により、X軸及びY軸スライド機構のX軸駆動部33及びY軸駆動部36、昇降傾斜機構の第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44C、並びに水平回転機構の回動駆動部38の、それぞれの駆動軸の回転量が、各駆動部33,36,44A,44B,44C,38に対して出力される。
そして、制御部28から出力された駆動軸の回転量に合わせて各駆動部33,36,44A,44B,44C,38が駆動し、これにより、下側・上側テーブル30,49が変位し、仮想空間における歯列モデルの移動が歯列模型1A,1Bにおいて再現される。
なお、上述の制御装置10の制御部11によって行われる処理のうちの一部若しくは全部がロボット本体20の制御部28によって行われるようにしても良いし、上述のロボット本体20の制御部28によって行われる処理のうちの一部若しくは全部が制御装置10の制御部11によって行われるようにしても良い。この場合には、制御装置10の制御部11によって行われる処理内容に応じた処理結果が、移動情報として、制御装置10からロボット本体20に対して出力される。
(7)実空間における歯列模型の操作による仮想空間における歯列モデルの移動
本発明の咬合調整ロボットシステムでは、また、ロボット本体20に設置されている歯列模型1A,1Bが手動で移動させられると、制御装置10の表示部14に表示されている仮想空間の歯列モデルが、ロボット本体20に設置されている歯列模型1A,1Bと同様に移動する。
本発明の咬合調整ロボットシステムでは、また、ロボット本体20に設置されている歯列模型1A,1Bが手動で移動させられると、制御装置10の表示部14に表示されている仮想空間の歯列モデルが、ロボット本体20に設置されている歯列模型1A,1Bと同様に移動する。
すなわち、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49に設置された下顎の歯列模型1Aや上顎の歯列模型1Bが手動による操作によって移動させられると、ロボット本体20から制御装置10に移動情報が出力され、当該移動情報に基づいて、制御装置10の仮想空間における三次元歯列モデルの下顎骨や上顎骨において歯列模型1A,1Bの移動が再現される。
なお、この場合には、制御装置10からロボット本体20に対するロボットを動作させるための信号の出力は切断され、ロボット本体20のX軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,及び第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cの駆動源のスイッチはオフにされる。そして、各駆動部33,36,38,44A,44B,44Cは制御装置10からの信号によって指定された状態を保持しようとする力を発生させることはなく、下側テーブル30や上側テーブル49は手による操作によって自由に動き得る状態になる。
具体的には、ロボット本体20に設置されている下顎の歯列模型1Aや上顎の歯列模型1Bが下側テーブル30や上側テーブル49と一緒に手で動かされると、下側テーブル30や上側テーブル49の変位に追従するようにリンクやサーボホーンなどを介して駆動させられる各駆動部33,36,38,44A,44B,44Cの駆動軸の軸回転がポテンショメータなどの変位センサや位置検出器によって検出され、各駆動部33,36,38,44A,44B,44Cの駆動軸の回転量がロボット本体20の制御部28に入力される。
そして、ロボット本体20の制御部28により、X軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,及び第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cの駆動軸の回転量に基づいて、移動後の下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとのそれぞれのロボット座標系での座標が算出される。
続いて、前記ロボット座標系での座標が、移動情報として、ロボット本体20の接続端子29と制御装置10の外部機器接続端子16とを介して制御装置10の制御部11に入力される。
そして、制御装置10の制御部11によって前記ロボット座標系での座標が仮想空間座標系での座標に変換される。ロボット座標系での座標の、仮想空間座標系での座標への変換は、具体的には例えば同次変換行列を用いた三次元の同次座標による平行移動や回転の座標変換によって行われる。
続いて、制御装置10の制御部11によって求められた仮想空間座標系での座標に基づいて、表示部14に移動後の歯列モデルが表示される。
なお、上述の制御装置10の制御部11によって行われる処理のうちの一部若しくは全部がロボット本体20の制御部28によって行われるようにしても良いし、上述のロボット本体20の制御部28によって行われる処理のうちの一部若しくは全部が制御装置10の制御部11によって行われるようにしても良い。この場合には、ロボット本体20の制御部28によって行われる処理内容に応じた処理結果が、移動情報として、ロボット本体20から制御装置10に対して出力される。
上述の咬合調整ロボットシステムを例えば顎変形症の治療のための手術シミュレーションに用いた場合には、咬合調整ロボットシステムの操作者である施術者は、手術前に、実空間の歯列模型1A,1Bと仮想空間の歯列モデルとの両面から納得いくまで手術シミュレーションを繰り返し、最適な骨切り位置を決定することができる。
そして、制御装置10の制御部11は、操作者によって入力部13を介して仮想空間の歯列モデルの位置を記憶する内容の命令が与えられたときに、歯列モデルの上顎骨及び下顎骨の位置情報(具体的には、仮想空間座標系における座標)を、記憶部12に記憶させる。この記憶部12に記憶された歯列モデルの上顎骨及び下顎骨の位置情報は必要に応じて操作者によって入力部13を介して与えられる命令に基づいて記憶部12から読み込まれ、当該位置情報により、仮想空間の歯列モデルが表示部14に表示され、また、当該仮想空間の歯列モデルの位置・姿勢がロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bにおいて再現される。
上述の咬合調整ロボットシステムを例えば顎変形症の治療のための手術シミュレーションに用いた場合には、また、手術前に歯科口腔外科医と矯正歯科医とが視覚的に手術内容を確認することができ、効率的に且つ良好な手術・治療を行うことが可能になる。
以上のように構成された咬合調整ロボットシステムによれば、バイトプレート50を利用することにより、制御装置10による仮想空間における三次元歯列モデルの上顎骨や下顎骨の姿勢と、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49に設置された歯列模型1A,1Bの姿勢とが一致するので、三次元歯列モデルを表示するための(言い換えると、仮想空間における三次元歯列モデルを作成するための)データにおける歯列の状態が、初期位置として、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49に設置された歯列模型1A,1Bによって再現され、例えば、治療・手術前の咬合状態を実空間の歯列模型1A,1Bにおいて正確に知ることができる。
この咬合調整ロボットシステムによると、また、制御装置10の表示部14に表示された仮想空間における歯列モデルの上顎骨や下顎骨を移動させると、それと同じ移動がロボット本体20の下側テーブル30に設置された下顎の歯列模型1Aや上側テーブル49に設置された上顎の歯列模型1Bにおいて再現されるので、例えば、仮想空間の歯列モデルに対して顎骨の切除手術をした場合にどのような噛み合わせになるかなどを実空間の歯列模型1A,1Bにおいて事前に確認することができる。
この咬合調整ロボットシステムによると、また、ロボット本体20の下側テーブル30に設置された下顎の歯列模型1Aや上側テーブル49に設置された上顎の歯列模型1Bを移動させると、それと同じ移動が制御装置10の表示部14に表示された仮想空間の歯列モデルの上顎骨や下顎骨において再現されるので、例えば、ロボット本体20に設置された実空間の歯列模型1A,1Bにおいて適切な噛み合わせが実現されるように上顎と下顎とを動かして両顎の適切な位置を決定した場合に顎骨をどの程度切除すれば良いかなどを仮想空間の歯列モデルにおいて事前に確認することができる。
なお、上述の形態は本発明を実施する際の好適な形態の一例ではあるものの本発明の実施の形態が上述のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において本発明は種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では咬合の調整のシミュレーションが実際に行われる人(即ち、対象者)の顎部のX線CT撮影によって得られた画像データや歯列模型1A,1Bが用いられるようにしているが、これに限られず、例えば歯科口腔外科や矯正歯科の分野における治療のトレーニングや教育用に、仮想の画像データや歯列模型が用いられるようにしても良い。
また、上述の実施形態では軸回転する駆動軸を有するサーボモータがX軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,及び第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cとして用いられるようにしているが、これに限られず、例えば突出・没入する駆動軸を有するアクチュエータが各駆動部33,36,38,44A,44B,44Cとして用いられるようにしても良い。
また、上述の実施形態ではバイトプレート固定部22及びバイトプレート固定支柱23が下側ベース21に取り付けられるようにしているが、これに限られるものではなく、バイトプレート固定部22及びバイトプレート固定支柱23が上側ベース48に取り付けられるようにしても良い。
また、上述の実施形態ではX軸駆動部33,Y軸駆動部36,回動駆動部38,及び第一乃至第三のZ軸駆動部44A,44B,44Cに関する変位量を検出する変位センサ若しくは位置検出器としてポテンショメータが用いられるようにしているが、下側テーブル30(スワッシュプレート42)及び上側テーブル49(スワッシュプレート42)の位置や姿勢を検知するための機器は、ポテンショメータに限られるものではなく、各駆動部33,36,38,44A,44B,44Cの種類による駆動の態様も勘案され、計測対象の変位量や位置を検出するものが適宜選択され得る。
また、上述の実施形態では下側ベース21に対して6軸(6自由度)で下側テーブル30を作動させる下側機構20Aと上側ベース48に対して6軸(6自由度)で上側テーブル49を作動させる上側機構20Bとが上下に配設され組み合わせて用いられるようにしているが、すなわち、下側テーブル30と上側テーブル49とのどちらもが6軸(6自由度)で作動するようにしているが、これに限られず、下側テーブル30と上側テーブル49とのどちらか一方のみが作動するようにしても良い。具体的には例えば、図21に示すように、下側機構20Aは上述の実施形態と同様のものが用いられる一方で、上側支柱60Bの代わりに前方に張り出すアーム部66aを有する屈曲支柱66が連結軸61を介して下側支柱60Aに連結されると共に、当該屈曲支柱66のアーム部66aの先端部分に上側テーブル49が固定されて取り付けられるようにしても良い。この場合、屈曲支柱66の、連結軸61を貫通させるX軸方向の貫通孔,サイドアーム63,固定部64,当接ピン64a,及び貫通孔64bは、上述の実施形態のものと同様に構成される。そして、この場合も、下側テーブル30は下側ベース21に対して6軸(6自由度)で作動するので、例えば顎変形症治療,歯列矯正,インプラント,義歯,ブリッジ治療などの詳細な手術シミュレーションが実施され得る。
なお、上述のように連結軸61は着脱自在であって連結軸61を抜くことによって下側支柱60Aと上側支柱60Bとの連結状態は解除され、上側と下側との構成の組み合わせを変更することは簡便であるので、治療の内容などにより、下側機構20Aと上側機構20Bとが組み合わされて用いられる態様と、上側と下側とのどちらか一方のテーブル(30または49)が固定される態様とを選択することが簡単に行われ得る。
また、上述の実施形態では制御装置10の仮想空間における歯列モデルの移動がロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bにおいて再現されると共に、ロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bの移動が制御装置10の仮想空間における歯列モデルにおいて再現されるようにしているが、このように双方向的な再現が行われる態様に限られるものではなく、制御装置10の仮想空間における歯列モデルの移動がロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bにおいて再現されるだけでも良いし、或いは、ロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bの移動が制御装置10の仮想空間における歯列モデルにおいて再現されるだけでも良い。さらに言えば、制御装置10の仮想空間における歯列モデルとロボット本体20に設置された歯列模型1A,1Bとの間での移動の再現は行われないようにしても良い。この場合でも、仮想空間における歯列モデルと歯列模型1A,1Bとの双方において現状の咬合状態(初期状態)を一致させて再現することができ、例えば、治療・手術前の咬合状態を実空間の歯列模型において正確に知ることができる。
(8)仮想空間における歯列モデルと実空間における歯列模型との位置情報の整合に関する別の態様
本発明では、ロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係が再現され、また、実空間での仮想の各基点(52)との関係としてプレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置が特定されると共に前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bを支持する下側・上側テーブル30,49の姿勢及び位置が特定されれば良い。
本発明では、ロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係が再現され、また、実空間での仮想の各基点(52)との関係としてプレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置が特定されると共に前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bを支持する下側・上側テーブル30,49の姿勢及び位置が特定されれば良い。
このため、上述の実施形態では、ロボット本体20が、バイトプレート50のプレート支持部54及びプレート部56が取り付けられるためのバイトプレート固定部22と、当該バイトプレート固定部22を支持するためのバイトプレート固定支柱23とを有するようにしている。
しかしながら、ロボット本体20においてプレート部噛合せ状態を再現すると共に上記の姿勢及び位置の特定に関する条件を満たすためには、バイトプレート固定部22とバイトプレート固定支柱23とを有することは本発明において必須の構成ではない。
具体的には、図22に示すように、ロボット本体20が、バイトプレート固定部22及びバイトプレート固定支柱23を有しないものとして構成される。なお、ロボット本体20のその他の構成は、上述の実施形態におけるものと同様である。
そして、ロボット本体20がバイトプレート固定部22及びバイトプレート固定支柱23を有しない場合には、一例として図23乃至30に示すような歯列模型固定治具70が用いられる。
図22乃至30に実施形態の一例が示される咬合調整ロボットシステムであって、歯列模型固定治具70が用いられる場合の咬合調整ロボットシステムは、ベース21,48に対して6自由度で移動可能である上下一対のテーブル30,49を備えるロボット本体20、当該ロボット本体20の上下一対のテーブル30,49を再現する上下一対の模擬テーブル75A,75Bを備えると共に当該模擬テーブル75A,75Bとの位置関係を固定してバイトプレートを保持するバイトプレート固定部としてのプレート保持部76を備える歯列模型固定治具70、及び、ロボット本体20との間で信号の送受信が可能であると共に、複数の相互参照点52を備えると共に印象材57A,57Bが取り付けられたバイトプレートが用いられることによって複数の相互参照点52の位置情報が含められたデータに基づいて作成された仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部14を備える制御装置10を有し、歯列模型固定治具70の模擬テーブル75A,75Bにベース部材2が取り付けられ、前記データに複数の相互参照点52の位置情報を含めるために用いられた上でバイトプレート固定部としてのプレート保持部76に保持されたバイトプレートに取り付けられた印象材57A,57Bに形成されている歯型58に歯列模型1A,1Bが噛み合わされ、バイトプレートに噛み合っている状態のままで歯列模型1A,1Bがベース部材2に位置固定されて取り付けられて一体とされ、当該一体とされた歯列模型1A,1B及びベース部材2が歯列模型固定治具70の模擬テーブル75A,75Bから取り外されてロボット本体20のテーブル30,49に設置され、これにより、ロボット本体20において、バイトプレートに噛み合っている状態の歯列模型1A,1Bが再現されると共に、ロボット本体20のテーブル30,49に設置された歯列模型1A,1Bとの位置関係が歯列模型固定治具70における歯列模型1A,1Bとバイトプレート固定部としてのプレート保持部76に保持されたバイトプレートに関する複数の相互参照点52との位置関係と同一である複数の相互参照点(52)が想定され、そして、仮想空間における三次元歯列モデルに関する複数の相互参照点52の位置情報をロボット本体20のテーブル30,49に設置された歯列模型1A,1Bとの位置関係が既知であるものとして想定される複数の相互参照点(52)の相互の位置関係に一致させることにより、仮想空間における三次元歯列モデルの下顎骨と上顎骨の位置関係及び姿勢と、ロボット本体20のテーブル30,49に設置された下顎の歯列模型1Aと上顎の歯列模型1Bとの位置関係及び姿勢とを一致させるものである。
歯列模型固定治具の一例として図23乃至30に示す歯列模型固定治具70は、ロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係を再現し、また、実空間での仮想の各基点(52)との関係としてプレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置を特定すると共に前記状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bを支持する下側・上側テーブル30,49の姿勢及び位置を特定することを可能にするためのものである。
ここで、歯列模型固定治具70が用いられる場合も、歯列モデルを作成するためのデータに基点情報が含まれるようにするために基点52を備えるバイトプレートが用いられる。すなわち、上述の実施形態と同様に、三次元歯列CGを表示するためのデータを作成する際に使用されてプレート部56の上面・下面の上歯型印象材57A及び下歯型印象材57Bに対象者の歯型の印象58が形成されているバイトプレートが用いられる。
そして、図23乃至30に示す歯列模型固定治具70が用いられる場合は、バイトプレートは、上述の実施形態におけるバイトプレート50をベースとすると、基点支持部51とプレート支持部54とが着脱自在でなくても良く、その一方で、プレート支持部54からプレート部56が取り外し可能であるように構成される。以下の説明では、歯列模型固定治具70が用いられる場合のバイトプレートは上述の実施形態におけるバイトプレート50と同様の態様でも良いし或いは異なる態様でも良いということを考慮して、「バイトプレート(50)」と表記する。
歯列模型固定治具70は、上述のプレート部噛合せ状態の再現並びに姿勢及び位置の特定を可能にしつつ、上下一対のうちの一方のベース部材2の上面に下顎の歯列模型1Aを位置固定して取り付け、また、他方のベース部材2の下面に上顎の歯列模型1Bを位置固定して取り付けるために用いられる。そして、ベース部材2に固定された下顎の歯列模型1Aは当該ベース部材2と一緒にロボット本体20の下側テーブル30に設置され、ベース部材2に固定された上顎の歯列模型1Bは当該ベース部材2と一緒にロボット本体20の上側テーブル49に設置される。
図23乃至30に示す歯列模型固定治具70は、具体的には、下側フレーム71A及び上側フレーム71Bと、左右一対の連結支柱72,72と、中間フレーム73と、係合ピン74とを有する。
下側フレーム71A及び上側フレーム71Bは、上下一対のものとして設けられ、各々がテーブルを介してベース部材2を位置固定して着脱可能に保持するためものである。
下側フレーム71Aの上面には模擬下側テーブル75Aが取り付けられ、また、上側フレーム71Bの下面には模擬上側テーブル75Bが取り付けられる。なお、模擬下側・上側テーブル75A,75Bは、それぞれ、下側・上側フレーム71A,71Bに対して、例えばねじ止めや溶接などによって固定されて取り付けられる。
模擬下側テーブル75Aは、ロボット本体20の下側テーブル30に位置固定されて保持されるベース部材2を下側テーブル30と同様に位置固定して保持し得るように形成される。また、模擬上側テーブル75Bは、ロボット本体20の上側テーブル49に位置固定されて保持されるベース部材2を上側テーブル49と同様に位置固定して保持し得るように形成される。
具体的には、模擬下側テーブル75Aに、当該模擬下側テーブル75A(及び下側フレーム71A)に保持されるベース部材2に設けられている凸部2aが嵌合するための貫通孔75cが設けられる。また、模擬上側テーブル75Bに、当該模擬上側テーブル75B(及び上側フレーム71B)に保持されるベース部材2に設けられている凸部2aが嵌合するための貫通孔75dが設けられる。そして、これら貫通孔75c,75dは、ロボット本体20の下側テーブル30の凹部30aの開口や上側テーブル49の凹部49aの開口と同一の形状に形成される。
また、下側フレーム71Aに、当該下側フレーム71Aに取り付けられた模擬下側テーブル75Aの平面視における貫通孔75cと同じ位置に収容部(言い換えると、収容空間)が設けられ、当該収容部に磁石75eが固定されて配設される。また、上側フレーム71Bに、当該上側フレーム71Bに取り付けられた模擬上側テーブル75Bの平面視における貫通孔75dと同じ位置に収容部(言い換えると、収容空間)が設けられ、当該収容部に磁石75eが固定されて配設される。
そして、磁性体によって形成されたベース部材2が下側フレーム71A内の磁石75eや上側フレーム71B内の磁石75eに磁力によって吸着することにより、下顎の歯列模型1Aの固定に使用されるベース部材2が模擬下側テーブル75A(及び下側フレーム71A)に保持されると共に上顎の歯列模型1Bの固定に使用されるベース部材2が模擬上側テーブル75B(及び上側フレーム71B)に保持される。
ベース部材2の凸部2aと模擬下側・上側テーブル75A,75Bの貫通孔75c,75dとの嵌合は、ベース部材2が模擬下側・上側テーブル75A,75Bに対して移動したり回転したりすることを防止する、延いては、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bを模擬下側・上側テーブル75A,75Bに対して位置決めするためのものである。したがって、このような位置決めを可能とする態様であれば、凸部2aと貫通孔75c,75dとの嵌合の態様は特定の態様には限定されない。
なお、ロボット本体20において、ベース部材2が下側・上側テーブル30,49に位置固定されて保持される仕組みとして上述の態様と異なるものが採用された場合には、当該ロボット本体20におけるものと同様の仕組みが、歯列模型固定治具70においても、ベース部材2が模擬下側・上側テーブル75A,75Bに位置固定されて保持される仕組みとして採用される。
また、歯列模型固定治具70の模擬下側テーブル75Aとしてロボット本体20の下側テーブル30と同じ部品が使用されたり、歯列模型固定治具70の模擬上側テーブル75Bとしてロボット本体20の上側テーブル49と同じ部品が使用されたりしても良い。
左右一対の連結支柱72,72は、下側フレーム71Aと上側フレーム71Bとを上下に対向配置させた状態で位置固定して連結すると共に、これら下側・上側フレーム71A,71Bの間にこれら下側・上側フレーム71A,71Bに対して上下に対向配置させた状態で中間フレーム73を位置固定して支持するためのものである。
左右一対の連結支柱72,72は、どちらも、中間部分に中間フレーム73が位置固定されて取り付けられ、また、下端が下側フレーム71Aに着脱可能に連結されると共に上端が上側フレーム71Bに着脱可能に連結される。
図23乃至30に示す例では、具体的には、連結支柱72は、下側フレーム71Aと中間フレーム73とを連結する下部支柱72cと、上側フレーム71Bと中間フレーム73とを連結する上部支柱72dとから構成されるようにしている。
図23乃至30に示す例では、また、下側フレーム71Aから上方に突出する左右一対の嵌入ピン71c,71cが設けられると共に、上側フレーム71Bから下方に突出する左右一対の嵌入ピン71d,71dが設けられる。
また、連結支柱72の下端部分及び上端部分のそれぞれの軸心位置に、嵌入ピン71c,71dが摺動可能に進入して嵌合する嵌入孔72a,72bが、連結支柱72の軸心方向に形成される。
そして、下側フレーム71Aの左右一対の嵌入ピン71c,71cのそれぞれが左右一対の連結支柱72,72のそれぞれの下端部分の嵌入孔72a,72aに摺動可能に嵌合すると共に上側フレーム71Bの左右一対の嵌入ピン71d,71dのそれぞれが左右一対の連結支柱72,72のそれぞれの上端部分の嵌入孔72b,72bに摺動可能に嵌合する。
これにより、左右一対の連結支柱72,72は、中間部分に中間フレーム73が位置固定されて取り付けられた状態で、下側フレーム71Aと上側フレーム71Bとを着脱可能な態様で連結する。
このとき、下側フレーム71Aと上側フレーム71Bとが上下に対向すると共に、これら下側・上側フレーム71A,71Bの間に、言い換えると、これら下側・上側フレーム71A,71Bに上下方向において挟まれて、中間フレーム73がこれら下側・上側フレーム71A,71Bと上下に対向して配設される。
下側フレーム71Aと上側フレーム71Bとが左右一対の連結支柱72,72によって上下に対向して連結された状態において、言い換えると、下側フレーム71Aと上側フレーム71Bとが歯列模型固定治具70として組み立てられた状態において、これら下側・上側フレーム71A,71Bのそれぞれに取り付けられた模擬下側テーブル75Aと模擬上側テーブル75Bとにより、ロボット本体20においてテーブル基本位置であるときの下側テーブル30と上側テーブル49とが再現される。
具体的に言うと、歯列模型固定治具70における模擬下側・上側テーブル75A,75Bは、これら模擬下側・上側テーブル75A,75Bのそれぞれに保持された二つのベース部材2,2の相互の間隔や姿勢の関係が、ロボット本体20においてテーブル基本位置であるときの下側・上側テーブル30,49のそれぞれに保持された二つのベース部材2,2の相互の間隔や姿勢の関係と同じになるように、調整されて配設される。
中間フレーム73は、バイトプレートを、図23乃至30で示す例では具体的にはバイトプレート(50)のプレート部56を、所定位置に固定して保持するためのものである。
中間フレーム73は、左右一対の連結支柱72,72により、下側フレーム71Aと上側フレーム71Bとの間に、これら下側・上側フレーム71A,71Bに上下方向において挟まれ且つこれら下側・上側フレーム71A,71Bと上下に対向するように支持される。
中間フレーム73には、バイトプレート(50)のプレート部56を所定位置に固定して保持するためのプレート保持部76が形成される。
プレート保持部76は、プレート部56の輪郭形状よりも若干小さい相似の形状に形成された穴部76aと、中間フレーム73の下面側において穴部76aの周囲を縁取るように且つプレート部56の輪郭形状と同一の形状に形成された段差部76bとを有する。
プレート保持部76は、プレート部56を、中間フレーム73の下面側から嵌められた当該プレート部56の周縁部が段差部76bに当接して係止した状態で位置を固定して保持する。
係合ピン74は、歯列模型固定治具70としての組み立て状態における下側フレーム71A及び上側フレーム71B並びに中間フレーム73の相互の位置関係を一層確実に固定すると共に、歯列模型固定治具70としての組み立て状態の維持と解除とを切り替える働きをするものである。
係合ピン74は、下端部を揺動中心として直立姿勢と水平姿勢とになり得るように、下端部が回動可能に下側フレーム71Aに取り付けられる。
係合ピン74には、上端寄りの部分に上端括れ部74aが形成され、また、中間部分に中間括れ部74bが形成される。
また、上側フレーム71Bの縁部の、歯列模型固定治具70としての組み立て状態において直立姿勢にされた係合ピン74の進入位置に凹部71eが形成される。また、中間フレーム73の縁部の、前記係合ピン74の進入位置に凹部73aが形成される。
そして、左右一対の連結支柱72,72によって下側フレーム71A及び上側フレーム71Bが上下に対向して連結されると共にこれら下側・上側フレーム71A,71Bの間に中間フレーム73が配設された状態において、係合ピン74が直立姿勢にされると、当該係合ピン74の上端括れ部74aが上側フレーム71Bの凹部71eに嵌め込まれて係合すると共に中間括れ部74bが中間フレーム73の凹部73aに嵌め込まれて係合する。
これにより、下側フレーム71A及び上側フレーム71B並びに中間フレーム73の相互の位置関係が一層確実に固定され、延いては、下側フレーム71Aに取り付けられている模擬下側テーブル75Aと上側フレーム71Bに取り付けられている模擬上側テーブル75Bとの相互の位置関係が一層確実に固定されると共に、これら模擬下側・上側テーブル75A,75Bと中間フレーム73に保持されるプレート部56との相互の位置関係が一層確実に固定される。
すなわち、歯列模型固定治具70の模擬下側テーブル75Aと模擬上側テーブル75Bとによる、ロボット本体20においてテーブル基本位置であるときの下側テーブル30と上側テーブル49との再現が正確且つ一層確実になされる。さらに、中間フレーム73により、模擬下側・上側テーブル75A,75Bとプレート部56との相互の位置関係が一層確実に固定される。
上述の構成を備える歯列模型固定治具70を用いた、下顎の歯列模型1A及び上顎の歯列模型1Bの上下一対のベース部材2,2への固定は以下のように行われる。
まず、左右一対の連結支柱72,72及び係合ピン74が用いられ、下から、模擬下側テーブル75Aが取り付けられた下側フレーム71A,中間フレーム73,模擬上側テーブル75Bが取り付けられた上側フレーム71Bの順番に、各フレーム71A,73,71Bが相互に上下に対向した態様で歯列模型固定治具70が組み立てられる。
続いて、模擬下側・上側テーブル75A,75Bのそれぞれに、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bが固定されていないベース部材2が取り付けられる。
そして、三つのフレーム71A,73,71Bが上下に対向して配設された状態で係合ピン74が直立姿勢にされ、上側フレーム71Bの凹部71eに上端括れ部74aが嵌め込まれて係合すると共に中間フレーム73の凹部73aに中間括れ部74bが嵌め込まれて係合する。
次に、バイトプレート(50)のプレート支持部54からプレート部56が取り外される。そして、当該プレート部56が歯列模型固定治具70の中間フレーム73に設けられているプレート保持部76に嵌め込まれる。
続いて、下顎の歯列模型1Aの歯列(歯型)が、プレート部56下面の下歯型印象材57Bに型取りされている歯列(歯型の印象58)と噛み合うように(言い換えると、隙間やずれがなく密着するように)、下顎の歯列模型1Aの位置や傾きの程度が調整される。
また、上顎の歯列模型1Bの歯列(歯型)が、プレート部56上面の上歯型印象材57Aに型取りされている歯列(歯型の印象58)と噛み合うように(言い換えると、隙間やずれがなく密着するように)、上顎の歯列模型1Bの位置や傾きの程度が調整される。
そして、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bがプレート部56に噛み合わされた状態で、例えばペースト状態やジェル状態から硬化する種々の接合剤や接着剤77が下顎・上顎の歯列模型1A,1Bとベース部材2との間に介在させられ、言い換えると、前記接合剤や接着剤77によって下顎・上顎の歯列模型1A,1Bとベース部材2との間の空間が埋められ、これら下顎・上顎の歯列模型1A,1Bのそれぞれが上下一対のベース部材2,2に対して位置固定されて取り付けられる。
なお、図23乃至30に示す例ではアンダーカット部(言い換えると、引っ掛け部,係合部,アンカー部)として利用されるボルト3がベース部材2に取り付けられるようにしているが、ベース部材2にボルト3が取り付けられることは必須の構成ではない。すなわち、ベース部材2に対して下顎・上顎の歯列模型1A,1Bが十分な強度で位置固定されて取り付けられるのであれば、ベース部材2にボルト3は取り付けられなくても良い。
また、例えばペースト状態やジェル状態から硬化する接合剤や接着剤は、特定の種類のものに限定されるものではなく、例えばベース部材2の材質や歯列模型1A,1Bとベース部材2との間の空間として想定される大きさなどが考慮された上で、歯列模型1A,1Bをベース部材2に適度な強度で位置固定して取り付けるのに適当なものが適宜選択される。ペースト状態やジェル状態から硬化する接合剤や接着剤としては、具体的には例えば、石膏,光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等のプラスチックなどが用いられ得る。
これにより、歯列模型固定治具70において、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bによってプレート部噛合せ状態が再現される(図28参照)。
接合剤や接着剤77が硬化するなどして下顎・上顎の歯列模型1A,1Bのそれぞれが上下一対のベース部材2,2に位置固定されて取り付けられた後、係合ピン74が水平姿勢にされて歯列模型固定治具70としての組み立て状態が解除される(図29参照)。
次に、上側フレーム71Bが持ち上げられて左右一対の連結支柱72,72との連結が解かれて取り外される。そして、上顎の歯列模型1Bがベース部材2と共に模擬上側テーブル75Bから取り外される(図30参照)。
続いて、中間フレーム73と共に左右一対の連結支柱72,72が持ち上げられて下側フレーム71Aとの連結が解かれて取り外される(図30参照)。
次に、下顎の歯列模型1Aに噛み合ったままのプレート部56が取り外され、続いて、下顎の歯列模型1Aがベース部材2と共に模擬下側テーブル75Aから取り外される。
次に、下顎の歯列模型1Aがベース部材2と共にロボット本体20の下側テーブル30に設置され、また、上顎の歯列模型1Bがベース部材2と共にロボット本体20の上側テーブル49に設置される。
以上により、ロボット本体20において、プレート部噛合せ状態の下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係が再現される。
ここで、歯列模型固定治具70が用いられて下顎・上顎の歯列模型1A,1Bのそれぞれが上下一対のベース部材2,2に固定される場合の、実空間における下顎及び上顎の歯列模型1A及び1B,ロボット本体20の各部,並びに仮想空間における歯列モデルのそれぞれの位置情報の関連づけ(言い換えると、一致性,整合性の確保)の考え方は複数あり得るが、一例として以下の考え方が挙げられる。
まず、バイトプレート(50)の各部の寸法は既知であるので、プレート部56と各基点52との位置関係は既知である。
さらに、歯列模型固定治具70の各部の寸法は既知であるので、中間フレーム73のプレート保持部76に保持された状態のプレート部56と歯列模型固定治具70の各部との位置関係も既知である。
したがって、実空間の歯列模型固定治具70において、当該歯列模型固定治具70に保持された状態のプレート部56との位置関係が既知である各基点52が仮想され、結果的に、歯列模型固定治具70の各部との位置関係が既知である各基点52が仮想され得る。具体的には、歯列模型固定治具70の模擬下側テーブル75A及び模擬上側テーブル75Bとの位置関係が既知である各基点52が仮想され得る。以下では、歯列模型固定治具70において仮想される各基点52のことを「治具の仮想の各基点(52)」と呼ぶ。
ここで、歯列模型固定治具70として組み立てられた状態において、模擬下側テーブル75Aと模擬上側テーブル75Bとにより、ロボット本体20においてテーブル基本位置であるときの下側テーブル30と上側テーブル49とが再現される。そして、歯列模型固定治具70として組み立てられた状態において模擬下側・上側テーブル75A,75Bのそれぞれに保持された二つのベース部材2,2の相互の間隔や姿勢の関係は、ロボット本体20においてテーブル基本位置であるときの下側・上側テーブル30,49のそれぞれに保持された二つのベース部材2,2の相互の間隔や姿勢の関係と同じである。
したがって、実空間のロボット本体20において、当該ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49との位置関係が、歯列模型固定治具70における模擬下側・上側テーブル75A,75Bと治具の仮想の各基点(52)との位置関係と同じである各基点が仮想され得る。言い換えると、実空間のロボット本体20において、当該ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49に設置されたベース部材2との位置関係が、歯列模型固定治具70における模擬下側・上側テーブル75A,75Bに設置されたベース部材2と治具の仮想の各基点(52)との位置関係と同じである各基点が仮想され得る。以下では、前記によってロボット本体20において仮想される各基点のことを「仮想の各基点(52)」と呼ぶ。
そうすると、仮想の各基点(52)とロボット本体20の下側・上側テーブル30,49との位置関係は既知であると共に、仮想空間における各基点52とプレート部噛合せ状態の歯列モデルとの位置関係も既知であり、且つ、仮想の各基点(52)に対するロボット本体20に設置された下顎・上顎の歯列模型1A,1Bの姿勢及び位置関係と仮想空間における各基点52に対する歯列モデルの姿勢及び位置関係とが、どちらもプレート部噛合せ状態における各基点52に対する姿勢及び位置関係であるとして一致している。
したがって、仮想の各基点(52)と下顎・上顎の歯列模型1A,1Bとの位置関係が仮想空間における各基点52とプレート部噛合せ状態の歯列モデルとの位置関係と同一であるとして、これらに纏わる位置情報が関連づけられる。また、仮想の各基点(52)との位置関係を介在させて、プレート部噛合せ状態における、下顎の歯列模型1Aと下側テーブル30との位置関係が特定されると共に上顎の歯列模型1Bと上側テーブル49との位置関係が特定される。
また、仮想の各基点(52)とロボット本体20の下側・上側テーブル30,49との位置関係は既知であるので、ロボット本体20における仮想の各基点(52)に対する位置関係は仮想空間における各基点52に対する位置関係と同一であるとして、ロボット本体20の下側・上側テーブル30,49が仮想空間に組み込まれて考慮されるようにすることもできる。
歯列模型固定治具70が用いられる場合の咬合調整ロボットシステムの一例として示した上述の実施形態は好適な形態の一例ではあるものの、この場合の実施の形態が上述のものに限定されるものではない。例えば、上述の実施形態ではロボット本体20の下側テーブル30と上側テーブル49とのどちらもが6軸(6自由度)で作動するようにしているが、これに限られず、下側テーブル30と上側テーブル49とのどちらか一方のみが下側・上側ベース21,48に対して6軸(6自由度)で作動するようにしても良い。この場合には、下側・上側ベース21,48に対して作動することなくロボット本体20に固定されたテーブルと、下側・上側ベース21,48に対して6軸で作動するテーブルがテーブル基本位置にあるときのテーブルとが、歯列模型固定治具70の模擬下側テーブル75Aと模擬上側テーブル75Bとによって再現される。
また、上述の実施形態では、バイトプレート(50)のプレート支持部54からプレート部56が取り外されてバイトプレート(50)のうちのプレート部56のみがバイトプレート固定部としての中間フレーム73のプレート保持部76に保持されるようにしているが、これに限られず、バイトプレート(50)の基点支持部51からプレート支持部54及びプレート部56が取り外されてこれらプレート支持部54及びプレート部56が中間フレーム73に保持されるようにしても良く、また、バイトプレート(50)全体がそのまま中間フレーム73に保持されるようにしても良い。
また、歯列模型固定治具70の具体的な構造や形態は、下顎・上顎の歯列模型1A,1Bによるプレート部噛み合わせ状態の再現並びに姿勢及び位置の特定を可能にしつつ、上下一対のベース部材2,2のそれぞれに下顎・上顎の歯列模型1A,1Bを取り付けることができるものであれば、図23乃至30に示す例に限定されるものではない。
1A 下顎の歯列模型
1B 上顎の歯列模型
10 制御装置
11 制御部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15 メモリ
16 外部機器接続端子
18 歯列モデルデータベース
20 ロボット本体
21 下側ベース
22 バイトプレート固定部
28 制御部
29 接続端子
30 下側テーブル
33 X軸駆動部
36 Y軸駆動部
38 回動駆動部
44A 第一のZ軸駆動部
44B 第二のZ軸駆動部
44C 第三のZ軸駆動部
48 上側ベース
49 上側テーブル
50 バイトプレート
70 歯列模型固定治具
71A 下側フレーム
71B 上側フレーム
72 連結支柱
73 中間フレーム
74 係合ピン
75A 模擬下側テーブル
75B 模擬上側テーブル
76 プレート保持部
1B 上顎の歯列模型
10 制御装置
11 制御部
12 記憶部
13 入力部
14 表示部
15 メモリ
16 外部機器接続端子
18 歯列モデルデータベース
20 ロボット本体
21 下側ベース
22 バイトプレート固定部
28 制御部
29 接続端子
30 下側テーブル
33 X軸駆動部
36 Y軸駆動部
38 回動駆動部
44A 第一のZ軸駆動部
44B 第二のZ軸駆動部
44C 第三のZ軸駆動部
48 上側ベース
49 上側テーブル
50 バイトプレート
70 歯列模型固定治具
71A 下側フレーム
71B 上側フレーム
72 連結支柱
73 中間フレーム
74 係合ピン
75A 模擬下側テーブル
75B 模擬上側テーブル
76 プレート保持部
Claims (4)
- ベースに対して6自由度で移動可能である一つ若しくは上下一対のテーブルと、前記ベースに固定されて取り付けられるバイトプレート固定部とを備えるロボット本体、及び、当該ロボット本体との間で信号の送受信が可能であると共に、複数の相互参照点を備えると共に印象材が取り付けられたバイトプレートが用いられることによって前記複数の相互参照点の位置情報が含められたデータに基づいて作成された仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部を備える制御装置を有し、前記データに前記複数の相互参照点の位置情報を含めるために用いられた上で前記バイトプレート固定部に支持された前記バイトプレートに取り付けられた前記印象材に形成されている歯型に、前記テーブルに設置された歯列模型を噛み合わせ、且つ、前記仮想空間における三次元歯列モデルに関する前記複数の相互参照点の前記位置情報を前記バイトプレート固定部に支持された前記バイトプレートに関する前記複数の相互参照点の相互の位置関係に一致させることにより、前記仮想空間における三次元歯列モデルの姿勢と、前記テーブルに設置された前記歯列模型の姿勢とを一致させることを特徴とする咬合調整ロボットシステム。
- ベースに対して6自由度で移動可能である一つ若しくは上下一対のテーブルを備えるロボット本体、当該ロボット本体の前記一つ若しくは上下一対のテーブルを再現する一つ若しくは上下一対の模擬テーブルを備えると共に当該模擬テーブルとの位置関係を固定してバイトプレートを保持するバイトプレート固定部を備える歯列模型固定治具、及び、前記ロボット本体との間で信号の送受信が可能であると共に、複数の相互参照点を備えると共に印象材が取り付けられた前記バイトプレートが用いられることによって前記複数の相互参照点の位置情報が含められたデータに基づいて作成された仮想空間における三次元歯列モデルが表示される表示部を備える制御装置を有し、前記歯列模型固定治具の前記模擬テーブルにベース部材が取り付けられ、前記データに前記複数の相互参照点の位置情報を含めるために用いられた上で前記バイトプレート固定部に保持された前記バイトプレートに取り付けられた前記印象材に形成されている歯型に歯列模型が噛み合わされ、前記バイトプレートに噛み合っている状態のままで前記歯列模型が前記ベース部材に位置固定されて取り付けられて一体とされ、当該一体とされた前記歯列模型及び前記ベース部材が前記歯列模型固定治具の前記模擬テーブルから取り外されて前記ロボット本体の前記テーブルに設置され、これにより、前記ロボット本体において、前記バイトプレートに噛み合っている状態の歯列模型が再現されると共に、前記ロボット本体の前記テーブルに設置された前記歯列模型との位置関係が前記歯列模型固定治具における前記歯列模型と前記バイトプレート固定部に保持された前記バイトプレートに関する前記複数の相互参照点との位置関係と同一である前記複数の相互参照点が想定され、そして、前記仮想空間における三次元歯列モデルに関する前記複数の相互参照点の前記位置情報を前記ロボット本体の前記テーブルに設置された前記歯列模型との位置関係が既知であるものとして想定される前記複数の相互参照点の相互の位置関係に一致させることにより、前記仮想空間における三次元歯列モデルの姿勢と、前記ロボット本体の前記テーブルに設置された前記歯列模型の姿勢とを一致させることを特徴とする咬合調整ロボットシステム。
- 前記仮想空間における三次元歯列モデルが前記制御装置における操作によって移動させられると、前記制御装置から前記ロボット本体に移動情報が出力され、当該移動情報に基づいて、前記ロボット本体の前記テーブルに設置された前記歯列模型において前記仮想空間における三次元歯列モデルの移動が再現されることを特徴とする請求項1または2記載の咬合調整ロボットシステム。
- 前記ロボット本体の前記テーブルに設置された前記歯列模型が手動による操作によって移動させられると、前記ロボット本体から前記制御装置に移動情報が出力され、当該移動情報に基づいて、前記制御装置の前記仮想空間における三次元歯列モデルにおいて前記歯列模型の移動が再現されることを特徴とする請求項1または2記載の咬合調整ロボットシステム。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014158849 | 2014-08-04 | ||
JP2014-158849 | 2014-08-04 |
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PCT/JP2015/072148 WO2016021619A1 (ja) | 2014-08-04 | 2015-08-04 | 咬合調整ロボットシステム |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11278387B2 (en) * | 2019-02-21 | 2022-03-22 | Image Instruments Gmbh | Occlusion control system and method for occlusion control |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11123201A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Ono Sokki Co Ltd | 顎運動シミュレータおよび顎運動シミュレートシステム |
US6616449B1 (en) * | 1998-05-25 | 2003-09-09 | Pascal Rocher | Articulator for producing dental prostheses |
JP2006305130A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Toshizumi Hino | 分析印象補助具、これを備えた下顎運動測定装置、これを備えた診断支援システム、及びこの診断支援システムを用いた咬合状態の再現方法 |
US20070224573A1 (en) * | 2002-10-09 | 2007-09-27 | B.F. Wehmer Co., Inc. | Apparatus and Method for Positioning Dental Arch to Dental Articulator |
WO2008131140A2 (en) * | 2007-04-17 | 2008-10-30 | Gnath Tech Dental Systems, Llc | Apparatus and method for recording and replicating mandibular movement |
-
2015
- 2015-08-04 WO PCT/JP2015/072148 patent/WO2016021619A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11123201A (ja) * | 1997-10-22 | 1999-05-11 | Ono Sokki Co Ltd | 顎運動シミュレータおよび顎運動シミュレートシステム |
US6616449B1 (en) * | 1998-05-25 | 2003-09-09 | Pascal Rocher | Articulator for producing dental prostheses |
US20070224573A1 (en) * | 2002-10-09 | 2007-09-27 | B.F. Wehmer Co., Inc. | Apparatus and Method for Positioning Dental Arch to Dental Articulator |
JP2006305130A (ja) * | 2005-04-28 | 2006-11-09 | Toshizumi Hino | 分析印象補助具、これを備えた下顎運動測定装置、これを備えた診断支援システム、及びこの診断支援システムを用いた咬合状態の再現方法 |
WO2008131140A2 (en) * | 2007-04-17 | 2008-10-30 | Gnath Tech Dental Systems, Llc | Apparatus and method for recording and replicating mandibular movement |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11278387B2 (en) * | 2019-02-21 | 2022-03-22 | Image Instruments Gmbh | Occlusion control system and method for occlusion control |
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