WO2022230863A1 - 切削加工装置、保持装置、及び加工方法 - Google Patents

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WO2022230863A1
WO2022230863A1 PCT/JP2022/018854 JP2022018854W WO2022230863A1 WO 2022230863 A1 WO2022230863 A1 WO 2022230863A1 JP 2022018854 W JP2022018854 W JP 2022018854W WO 2022230863 A1 WO2022230863 A1 WO 2022230863A1
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machining
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holding
processing
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PCT/JP2022/018854
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祥 伊藤
牧子 加藤
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クラレノリタケデンタル株式会社
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/25Movable or adjustable work or tool supports
    • B23Q1/44Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms
    • B23Q1/50Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism
    • B23Q1/52Movable or adjustable work or tool supports using particular mechanisms with rotating pairs only, the rotating pairs being the first two elements of the mechanism a single rotating pair

Definitions

  • the present invention relates to a dental prosthesis cutting device, holding device, and processing method.
  • Non-Patent Document 1 by rotating the workpiece around a predetermined rotation axis, cutting can be performed from two directions facing two surfaces parallel to the rotation axis. It becomes possible. However, cutting from the direction facing the plane perpendicular to the axis of rotation is not possible, and even in this case, the shape and orientation of the prosthesis that can be produced from the workpiece are limited.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances. It makes it possible to cut a dental prosthesis.
  • a cutting apparatus changes the relative positional relationship between a machining tool and a block-shaped workpiece in three dimensions, and cuts the workpiece with the machining tool. It is a cutting device for a dental prosthesis to be processed.
  • a pedestal attached to the cutting apparatus is fixed on one surface (A1 surface) of the workpiece.
  • the cutting device places the workpiece on the machining tool so that the workpiece is cut from a direction perpendicular to the opposite surface (A2 surface) facing the one surface (A1 surface). a positioning part for positioning against.
  • the degree of freedom in cutting is improved, and the dental prosthesis can be cut efficiently in a short time with high accuracy. It becomes possible.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a holding device according to a first embodiment and a dental prosthesis cutting apparatus provided with this holding device; 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the cutting apparatus shown in FIG. 1;
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view of the holding device for explaining the configuration and operation of the holding device according to the first embodiment;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration and operation of the holding device according to the first embodiment, and is a perspective view showing a state in which a holding section holding a plurality of workpieces is arranged at a reference position;
  • FIG. 4B is a diagram for explaining the configuration and operation of the holding device according to the first embodiment, and is a side view showing a state in which the holding portion is rotated at a rotation angle of 90° from the reference position. It is a figure for demonstrating a to-be-processed object and a dental prosthesis.
  • (a) is a perspective view of a workpiece.
  • (b) is a diagram showing an example of a prosthesis obtained by cutting a workpiece.
  • (c) is a diagram showing another example of a prosthesis obtained by cutting a workpiece.
  • (d) is a diagram showing a workpiece of a modified example.
  • (e) is a diagram showing a workpiece of a further modified example.
  • FIG. 2 is a flow chart showing an example of the flow of processing (processing method) executed by the cutting apparatus of the first embodiment, and an image diagram of processing in each processing step.
  • FIG. 4 is a flowchart showing another example of the flow of processing (processing method) executed by the cutting apparatus of the first embodiment, and an image diagram of processing in each processing step.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cutting device 100 having a holding device 20 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the cutting device 100. As shown in FIG.
  • the cutting apparatus 100 of the present embodiment three-dimensionally changes the relative positional relationship between the machining tool 12 and the block-shaped workpiece W, and cuts the workpiece W with the machining tool 12 to form a tooth.
  • This is a cutting device for producing dental prostheses P such as crowns, bridges and implants.
  • the cutting device 100 includes a cutting device 10, a holding device 20, and a control device 30.
  • the cutting apparatus 100 also includes a dust collection pipe, a dust collection device, and the like for collecting and removing dust in the processing space 3 a of the processing chamber 3 .
  • the cutting apparatus 100 may also include a coloring apparatus for coloring the processed prosthesis, a sintering apparatus for sintering the prosthesis, and the like.
  • the cutting apparatus 100 of the present embodiment includes the holding device 20 and other configurations, and can include the configuration of a known appropriate CAD/CAM processing apparatus.
  • the X-axis, Y-axis and Z-axis of XYZ orthogonal coordinates are set, the left direction in FIG.
  • the positive direction of the Y-axis is defined as the negative Y-axis direction
  • the upward direction is defined as the positive Z-axis direction
  • the downward direction is defined as the negative Z-axis direction.
  • the positive direction of the X-axis is the longitudinal direction of the holding portion 21 of the holding device 20 and coincides with the direction in which the plurality of workpieces W are arranged.
  • the rotation axis of the machining tool 12 of the cutting device 10 coincides with the Z-axis direction.
  • a cutting device 100 has a housing 2 covered with a cover member 1 .
  • a processing chamber 3 for cutting the workpiece W is provided in the housing 2, and a door 4 for taking in and out the workpiece W and the prosthesis P after machining is provided so as to be openable and closable.
  • the cutting device 10 is provided in the processing space 3a of the processing chamber 3, and cuts the workpiece W, which is the raw material (dental material) of the dental prosthesis P.
  • the cutting device 10 has a spindle 11 , a machining tool 12 , a Z-axis rotation drive section 13 and an XZ direction movement section 14 .
  • the processing tool 12 is detachably attached to the spindle 11 .
  • the Z-axis rotation drive unit 13 rotates the spindle 11 .
  • the XZ-direction moving part 14 moves the spindle 11 together with the machining tool 12 in the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the cutting device 10 may have a function of moving the spindle 11 together with the machining tool 12 further in the Y direction.
  • the Z-axis rotation drive unit 13 is composed of an electric motor, a spindle motor, etc., and rotates the spindle 11 around the Z-axis as a rotation axis.
  • rotating about the Z axis or the like as a rotation axis is referred to as "rotation about the Z axis" or the like.
  • the XZ-direction moving part 14 is composed of a ball screw mechanism, a rack and pinion mechanism, a crank-slider mechanism, a fluid cylinder that is linearly moved by air pressure, water pressure, or hydraulic pressure, etc., and moves the spindle 11 in the X-axis direction and the Z-axis direction. move.
  • the machining tool 12 is, for example, a ball end mill, a radius end mill, a flat end mill, a taper end mill, a roughing end mill, etc. for performing rough machining such as trochoid machining of the workpiece W, and a drill for performing internal machining such as hole machining.
  • a machining tool having a cutting edge not only at the cutting edge but also at the neck is preferably used.
  • the holding device 20 is provided in the processing space 3a of the processing chamber 3, and detachably holds the workpiece W and the prosthesis P after processing.
  • the holding device 20 includes a holding portion 21 that holds one or more workpieces W via a pedestal, a rotating portion 22 that rotates the holding portion 21 about the X axis, a holding portion 21 and and a Y-direction moving unit 23 that moves the rotating unit 22 in the Y-axis direction.
  • the holding part 21 has a holding body 24 that holds the workpiece W and a support shaft 25 that is attached to the rotating part 22, as shown in FIG. 3A.
  • the holding body 24 has an elongated rectangular parallelepiped shape, and a supporting shaft 25 is provided along the longitudinal direction on one side surface (right side surface 24b2) of the holding body 24 in the longitudinal direction.
  • the support shaft 25 and the holding body 24 are arranged so as to extend along the X-axis direction.
  • the holding body 24 is arranged along the X-axis direction, and the two surfaces having the widest areas of the holding body 24 are arranged vertically.
  • the position of the holding body 24 is defined as the “reference position” of the holding portion 21 .
  • the two surfaces of the holding body 24 that are arranged to face each other in the vertical direction are defined as an upper surface (a surface in the Z-axis positive direction) 24a1 and a lower surface (a surface in the Z-axis direction) 24a1.
  • the surface in the negative direction) is referred to as 24a2.
  • the two surfaces facing each other in the longitudinal direction (X-axis direction) are referred to as a left side surface (surface in the positive direction of the X-axis) 24b1 and a right side surface (surface in the negative direction of the X-axis) 24b2.
  • the two surfaces facing each other in the lateral direction are referred to as a front surface (surface in the positive direction of the Y-axis) 24c1 and a rear surface (surface in the negative direction of the Y-axis) 24c2.
  • the holding body 24 has a front surface 24c1 and a rear surface 24c2 on both sides of the width direction (width direction, Y-axis direction) along the longitudinal direction (X-axis direction).
  • Mounting holes 24d are provided at predetermined intervals.
  • a plurality of screw holes 24e are provided at predetermined intervals on the upper surface 24a1 of the holding body 24 along both side edges at positions corresponding to the plurality of mounting holes 24d.
  • the corresponding mounting holes 24d and screw holes 24e communicate with each other.
  • 3B is a diagram illustrating a state in which the screw 24f is screwed only into the screw hole 24e where the workpiece W is attached.
  • the operator temporarily screws 24f into all the screw holes 24e, and when inserting the pin 6b of the workpiece W, the screw 24f corresponding to the workpiece W is You may screw until the pin 6b can be fixed.
  • FIG. (a) of FIG. 4 is a perspective view of the workpiece W
  • (b) and (c) of FIG. 4 are the prosthesis P1 produced by cutting the workpiece W. , P2.
  • the workpiece W for example, a substantially cubic block is used when manufacturing a single dental crown, and a substantially rectangular parallelepiped block is used when manufacturing a plurality of continuous dental crowns.
  • any known block shape may be used.
  • a metal pedestal 6 for attaching the workpiece W to the holding portion 21 is adhesively fixed to one surface of the workpiece W.
  • the pedestal 6 has a pedestal adhesive surface 6a and a pin 6b projecting from the pedestal adhesive surface 6a.
  • the prostheses P1 and P2 produced by cutting the workpiece W are adhered and fixed to the pedestal adhesive surface 6a by the support 7, which is a part of the block body left by the cutting process.
  • the support 7 together with the pedestal 6 is cut from the prosthesis P1, P2.
  • A1 surface one surface of the workpiece W to which the pedestal 6 is adhered and fixed
  • A2 surface the opposing surface facing the A1 surface
  • face one of the other four surfaces perpendicular to the A surface
  • B1 surface one of the other four surfaces perpendicular to the A surface
  • B2 surface the opposing surface opposite to the B1 surface
  • C1 surface one of the remaining two surfaces orthogonal to the A and B surfaces
  • C2 surface the opposing surface opposed to the C1 surface
  • the pins 6b of the workpiece W are inserted into the mounting holes 24d of the holding body 24, and the screws 24f inserted into the screw holes 24e are screwed into the holding body 24.
  • a workpiece W is fixed.
  • the pin 6b extends along the width direction of the holding body 24 and is arranged so that the A2 surface faces perpendicularly to the width direction.
  • the workpiece W is attached to the holding body 24 in alignment such that the B1 plane and the B2 plane are arranged parallel to the upper surface 24a1 and the lower surface 24a2 of the holding body 24 .
  • Materials (materials) for the workpiece W and the prosthesis P may be those used as dental materials such as crowns, bridges, and implants, and examples thereof include ceramic materials, resin materials such as resin, and the like. , but not limited to.
  • a ceramic-based material is preferably used because of its excellent biocompatibility and strength.
  • zirconia is most preferred because it has higher biocompatibility and strength and is more aesthetically pleasing.
  • used for Zirconia may be any of a molded body, a calcined body, a sintered body, and the like.
  • the rotating part 22 has a cylindrical rotating member 26 attached to the main body so as to be rotatable around the X axis, and an X-axis rotation driving part 27 that rotates the rotating member 26 around the X axis.
  • the rotary member 26 is attached to the main body so as to be rotatable clockwise as indicated by an arrow in FIG.
  • the X-axis rotation driving section 27 is composed of an electric motor, a spindle motor, or the like, and rotates the rotating member 26 around the X-axis under the control of the control section 31 .
  • the rotating part 22 rotates the holding part 21 at rotation angles of 90° and 270° with respect to the above-described "reference position", fixes the holding part 21 at this rotational position, and positions the workpiece W. It functions as a positioning part. It should be noted that it is not necessary to strictly set the rotation angles to 90° and 270°. More specifically, the rotating part 22 rotates the holding part 21 at a rotation angle of 80° to 100° and a rotation angle of 260° to 280° with respect to the reference position. can be positioned. Further, in order to position the workpiece W more accurately, the holding device 20 may be provided with stoppers at positions of 90° and 270°, or may measure the rotation angle with an angle sensor or the like. .
  • the B1 surface of the workpiece W attached to the back surface 24c2 side is arranged to face the processing tool 12, as shown in FIG. 3B. Therefore, the machining tool 12 can cut the workpiece W from a direction perpendicular to the B1 plane.
  • the rotating part 22 rotates the holding part 21 at a rotation angle of 90° (80° to 100°) and positions it at this position, so that the cover on the back surface 24c2 side as shown in FIG. 3C.
  • the A2 surface of the workpiece W is arranged to face the machining tool 12 . Therefore, the machining tool 12 can cut the workpiece W from a direction perpendicular to the A2 plane.
  • the rotating part 22 When the rotating part 22 further rotates the holding part 21 and positions it at a rotation angle of 180° (170° to 190°) from the reference position, the B1 surface of the workpiece W attached to the front surface 24c1 side is It is arranged opposite to the processing tool 12 . Therefore, the machining tool 12 can cut the workpiece W from a direction perpendicular to the B1 plane. Further rotation causes the rotating part 22 to further rotate the holding part 21 and position it at a position of 270° (260° to 280°) from the reference position. It is arranged opposite to the processing tool 12 . Therefore, the machining tool 12 can cut the workpiece W from a direction perpendicular to the A2 plane.
  • the Y-direction moving part 23 is composed of a ball screw mechanism, a rack and pinion mechanism, a crank-slider mechanism, a fluid cylinder that is linearly moved by air pressure, water pressure, or hydraulic pressure, and the like.
  • the Y-direction moving section 23 moves the holding section 21 and the rotating section 22 in the Y-axis direction under the control of the control section 31 .
  • the Y-direction moving unit 23 can adjust the position of the workpiece W held by the holding unit 21 in the Y-axis direction with respect to the machining tool 12, and the working efficiency and machining accuracy of cutting can be improved.
  • each part of the cutting device 10 and each part of the holding device 20 can move and rotate in the above-described directions, the machining tool 12 and the workpiece W held by the holding part 21 can be separated from each other.
  • the relative positional relationship can be changed in any direction of the X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction. Therefore, the workpiece W can be three-dimensionally processed by the processing tool 12 .
  • the control device 30 controls the entire operation of the cutting device 100.
  • the control device 30 can also function as a design device that designs three-dimensional data used for processing the workpiece W. FIG.
  • the control device (NC device) 30 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), non-volatile storage such as a hard disk device and flash memory, a communication interface, an external recording It is mainly composed of a personal computer (PC) equipped with a medium interface and the like, a microcomputer, and the like.
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), non-volatile storage such as a hard disk device and flash memory, a communication interface, an external recording It is mainly composed of a personal computer (PC) equipped with a medium interface and the like, a microcomputer, and the like.
  • PC personal computer
  • the control device 30 also includes a display section 33, an input section 34, and the like.
  • the display unit 33 is composed of a liquid crystal display or the like, and displays screens such as an operation screen of the cutting apparatus 100 and messages.
  • the input unit 34 includes a touch panel mounted on the liquid crystal display, a keyboard, a mouse, operation buttons, and the like, and can input various operation instructions and the like to the control device 30 .
  • the control device 30 functionally has a control section 31 and a storage section 32 .
  • the control unit 31 is composed of a processor
  • the storage unit 32 is composed of RAM, ROM, hard disk device, and non-volatile storage.
  • the storage unit 32 also includes an external recording medium accessible via an external recording medium interface. Examples of external recording media include SD cards, USB memories, CDs, DVDs, and the like.
  • the CPU uses the RAM as a work area to read and execute an operating system and other programs stored in a storage unit 32 such as a ROM, thereby controlling the operation of the cutting apparatus 100 as a whole.
  • the storage unit 32 stores the above various programs and parameters used by the programs. Further, the storage unit 32 stores three-dimensional data and the like for use in cutting the workpiece W by the cutting device 100 .
  • control unit 31 controls the cutting device 10 and the holding device 20, moves or rotates the spindle 11 and the holding unit 21, and cuts the workpiece W with the machining tool 12.
  • the three-dimensional data is a three-dimensional coordinate address representing the three-dimensional shape of the prosthesis P to be cut.
  • the three-dimensional data is generated by an external design device or the like and stored in the storage section 32 using an external recording medium such as an SD card. Further, the control device 30 may acquire three-dimensional data from a design device connected to the cutting device 100 via a wired or wireless communication means, and store the data in the storage unit 32 .
  • control device 30 may have a function as a design device, and the control device 30 may generate three-dimensional data.
  • the patient's tooth, negative mold or positive mold is scanned with a measuring device such as a 3D scanner, and the operator designs the three-dimensional shape of the prosthesis P based on the scan data.
  • the control unit 31 of the control device 30 generates three-dimensional data based on this design and stores it in the storage unit 32 .
  • Three-dimensional data can be generated using a known method using general-purpose software or the like.
  • FIG. 5 An example of the processing operation performed by the cutting apparatus 100 configured as described above will be described below with reference to the flow chart of FIG. 5 and image diagrams of processing in each processing step.
  • the figures on the right side of the page of FIG. An image diagram of the workpiece W (prosthesis P1) after the second machining process and an image diagram of the workpiece W (prosthesis P1) after the third machining process from the B2 surface are shown.
  • the imaginary dashed line indicates the block-shaped workpiece W before machining
  • the dashed line indicates the trajectory of machining by the machining tool 12 .
  • the cutting device 10 roughly cuts (trochoids) the workpiece W to produce a prosthesis P1 (crown), and then inserts a hole for covering the patient's tooth or core with the prosthesis P1. Perform inner surface processing to form Also, here, a case where the support 7 is provided on the inner side (lingual side) of the prosthesis P will be described.
  • an operator such as a dental technician attaches one or more workpieces W to the holding part 21, and moves the holding part 21 to the rotating part 22 so that the B1 surface of the workpiece W faces upward. It is attached to the rotating member 26 .
  • the operator closes the door 4 and inputs an instruction to start cutting from the input unit 34 .
  • the control unit 31 receives this instruction input, acquires three-dimensional data for machining from the storage unit 32, controls the cutting device 10 and the holding device 20 based on this three-dimensional data, and starts cutting.
  • the cutting device 10 processes the workpiece W from the B1 surface. Therefore, the control unit 31 drives the Z-axis rotation driving unit 13 and the XZ direction moving unit 14 without driving the X-axis rotation driving unit 27 to move and rotate the spindle 11 . Further, the control section 31 drives the Y-direction moving section 23 to move the holding device 20 in the Y-direction. As a result, while the machining tool 12 rotates, it moves in the XYZ directions relative to the workpiece W, and draws a trajectory indicated by a broken line from the B1 plane (from a direction perpendicular to the B1 plane). , trochoidally machine the workpiece W (see FIG. 3B).
  • the cutting device 10 performs machining from the A2 surface of the workpiece W. Therefore, the control unit 31 drives the X-axis rotation driving unit 27 to rotate the rotating member 26 together with the prosthesis P1 (workpiece W) and the holding unit 21 by 90° from the reference position, thereby rotating the work piece.
  • the A2 surface of W is made to face the processing tool 12 (see FIG. 3C).
  • the control unit 31 drives the Z-axis rotation driving unit 13 and the XZ direction moving unit 14 to move and rotate the spindle 11, and drives the Y direction moving unit 23 to move the holding device 20 in the Y direction.
  • the machining tool 12 rotates and moves in the XYZ directions relative to the workpiece W, and draws a trajectory shown by a broken line from the A2 plane (from the direction perpendicular to the A2 plane).
  • the workpiece W is trochoidally machined.
  • finish machining is performed from the B1 and B2 surfaces of the workpiece W to form the final crown shape and support 7. More specifically, from a state in which the A2 surface of the workpiece W faces the processing tool 12, the X-axis rotation drive unit 27 is driven to move the prosthesis P1 (workpiece W) and the holder 21 together. , the rotating member 26 is rotated by 270° so that the B1 surface of the workpiece W faces the machining tool 12 . Then, the processing tool 12 is used to finish the prosthesis P1 from the surface B1.
  • the X-axis rotation driving section 27 is driven to rotate the rotating member 26 together with the prosthesis P1 and the holding section 21 by 180° so that the B2 surface of the workpiece W faces the processing tool 12 .
  • the processing tool 12 is used to finish the prosthesis P1 from the surface B2.
  • This finishing process may be performed between steps S2 and S3, or may be performed after step S3.
  • the machining tool 12 used in this finishing process may be the same as or different from that used in the rough machining (trochoidal machining) in step S2.
  • the working tool 12 can be replaced.
  • the cutting device 10 performs inner surface machining from the B2 surface of the workpiece W. Therefore, the control unit 31 drives the X-axis rotation driving unit 27 to rotate the rotating member 26 together with the prosthesis P1 (workpiece W) and the holding unit 21 from the reference position by 180°, thereby rotating the work piece.
  • the B2 surface of W is made to face the processing tool 12. - ⁇
  • the machining tool 12 used in the inner surface machining in step S3 may be the same as or different from that used in the rough machining (trochoidal machining) in step S2.
  • the machining tool 12 can be exchanged between.
  • control unit 31 drives the Z-axis rotation driving unit 13 and the XZ direction moving unit 14 to move and rotate the spindle 11, and drives the Y direction moving unit 23 to move the holding device 20 in the Y direction.
  • the machining tool 12 rotates and moves in the XYZ directions relative to the workpiece W, and the inner surface of the workpiece W is machined from the B2 surface (from the direction perpendicular to the B2 surface). to form a hole.
  • the cutting apparatus 100 can cut each workpiece W by repeating steps S1 to S3. Moreover, after performing the process of step S1 on all the workpieces W, the cutting apparatus 100 similarly performs the processes of steps S2 and S3 on all the workpieces W, respectively. can also
  • the control part 31 moves the XZ direction moving part 14 or the Y
  • the direction moving part 23 is driven to move the machining tool 12 relative to the holding part 21 .
  • the machining tool 12 performs the first machining process from the B1 surface of the workpiece W on the other surface, and then the rotating part 22 rotates the holding part 21 by 90° (270° from the reference position).
  • the machining tool 12 performs the second machining process from the A2 plane.
  • the rotating part 22 further rotates the holding part 21 by 90° (360° from the reference position), so that the machining tool 12 performs the third machining step from the B2 surface. Further, after performing the process of step S1 on all the workpieces W on both sides of the front surface 24c1 and the back surface 24c2, the processes of steps S2 and S3 are similarly performed on all workpieces W, respectively. can also be done.
  • a support 7 is provided on the lingual side of the prosthesis P1 produced in the above process. This support 7 is separated from the prosthesis P1, and the cut surface is polished by finishing or the like.
  • the cut surface of the support 7 is polished so that the shape of the lingual side of the prosthesis P does not change from the designed shape as much as possible.
  • polishing the lingual shape as designed required advanced technology.
  • the back teeth (molars) may be either the prosthesis P1 in FIG. 4(b) or the prosthesis P2 in FIG.
  • the prosthesis P1 provided with the support 7 on the lingual side is suitable.
  • the inventors proposed that if the workpiece W can be cut by providing a support 7 at the tip of the prosthesis P, as in the prosthesis P2 shown in FIG. Thought it could be processed.
  • the support 7 is provided at the tip of the prosthesis P, the area of the cut surface can be further reduced, the shape change due to polishing can be effectively suppressed, and the user is less likely to feel uncomfortable.
  • the cutting device 100 of the present embodiment rotates the workpiece W using the holding device 20 so that the A2 surface of the workpiece W faces the machining tool 12, and the machining tool 12 rotates the A2 surface of the workpiece W. Machining is possible from the direction perpendicular to the surface. Thereby, the processing tool 12 can cut the workpiece W so that the support 7 is provided at the tip.
  • the operator attaches one or more workpieces W to the holding part 21, and holds the holding part so that the B1 surface of the workpiece W faces upward. 21 is attached to the rotating member 26 of the rotating part 22 . After that, the operator closes the door 4 and inputs a cutting start instruction from the input unit 34 .
  • the cutting device 10 processes the workpiece W from the B1 surface.
  • the control unit 31 drives the Z-axis rotation driving unit 13 and the XZ direction moving unit 14 without driving the X-axis rotation driving unit 27 to move and rotate the spindle 11 .
  • the control section 31 drives the Y-direction moving section 23 to move the holding device 20 in the Y-direction.
  • the machining tool 12 rotates, it moves in the XYZ directions relative to the workpiece W, and draws a trajectory indicated by a broken line from the B1 plane (from a direction perpendicular to the B1 plane). , trochoidally machine the workpiece W (see FIG. 3B).
  • the cutting device 10 performs machining from the A2 surface of the workpiece W. Also in this case, the control unit 31 drives the X-axis rotation drive unit 27 to rotate the rotating member 26 together with the prosthesis P1 (workpiece W) and the holding unit 21 from the reference position by 90°, thereby rotating the work piece.
  • the A2 surface of W is made to face the processing tool 12 (see FIG. 3C).
  • the control unit 31 drives the Z-axis rotation driving unit 13 and the XZ direction moving unit 14 to move and rotate the spindle 11, and drives the Y direction moving unit 23 to move the holding device 20 in the Y direction.
  • the machining tool 12 rotates and moves in the XYZ directions relative to the workpiece W, and draws a trajectory shown by a broken line from the A2 plane (from the direction perpendicular to the A2 plane).
  • the workpiece W is trochoidally machined.
  • finish machining is performed from the B1 and B2 surfaces of the workpiece W to form the final crown shape and support 7. More specifically, from a state in which the A2 surface of the workpiece W faces the processing tool 12, the X-axis rotation drive unit 27 is driven to move the prosthesis P2 (workpiece W) and the holder 21 together. , the rotating member 26 is rotated by 270° so that the B1 surface of the workpiece W faces the machining tool 12 . Then, the processing tool 12 is used to finish the prosthesis P2 from the surface B1.
  • the X-axis rotation drive unit 27 is driven to rotate the rotating member 26 together with the prosthesis P2 and the holding unit 21 by 180° so that the B2 surface of the workpiece W faces the processing tool 12 .
  • the processing tool 12 is used to finish the prosthesis P2 from the surface B2.
  • This finishing process may be performed between steps S12 and S13, or may be performed after step S13.
  • the machining tool 12 used in this finishing process may be the same as or different from that used in the rough machining (trochoidal machining) in step S12.
  • the working tool 12 can be replaced.
  • the cutting device 10 performs inner surface machining from the A2 surface of the workpiece W.
  • the A2 surface of the prosthesis P2 faces the processing tool 12
  • a hole can be formed by subjecting the inner surface to processing.
  • the finishing process is performed before performing the third processing process of step S13, the holding part 21 is rotated so that the A2 surface of the prosthesis P2 faces the processing tool 12.
  • the machining tool 12 used for the inner surface machining in step S13 may be the same as or different from that used in the rough machining (trochoidal machining) in step S12.
  • the machining tool 12 can be exchanged between.
  • the prosthesis P2 with the support 7 provided on the distal end side is obtained as shown in the upper right view of the page of FIG.
  • the cutting apparatus 100 repeats the steps S11 to S13 for each workpiece W, or repeats one step for all workpieces W.
  • a plurality of workpieces W can be cut by advancing the process while performing the machining on the workpiece W.
  • the cutting apparatus 100 processes the workpiece W attached to the other surface of the holding part 21 in the same procedure as described above. It can also be cut.
  • the prosthesis P2 having the support 7 on the distal side which is manufactured as described above, has a larger connection portion between the prosthesis P2 and the support 7 than the prosthesis P1 having the support 7 on the lingual side. Small area.
  • the support 7 can be cut off and polished easily and quickly, improving work efficiency.
  • FIG. 4 (Modified example of workpiece W) (d) and (e) shown in FIG. 4 are diagrams showing the workpieces W1 and W2 of the modification.
  • the workpiece W used in the first embodiment is made of a single-color block such as white or milky white. Therefore, the produced prosthesis P is uniform in color and shade. In contrast, natural teeth are darker at the root and gradually lighter toward the tip. For this reason, the prosthesis P is sometimes colored so as to make it closer to the natural tooth.
  • the workpieces W1 and W2 of the modified examples are dental materials produced by imitating the color tone of natural teeth and changing the color tone (color or shade) or translucency. More specifically, the workpiece W1 has a continuous change in color tone or translucency from one side surface (B1 surface) intersecting with the A2 surface toward the other side surface (B2 surface) opposite to this one side surface. It is a dental material with a gradation (deeper color or darker density or lower translucency).
  • the gradation-applied dental material may be a dental material that has color tone or translucency gradation at the time of processing the workpiece W, such as a multi-layer type resin block or a zirconia sintered body. good.
  • the gradation-applied dental material may have gradation in color tone or translucency after sintering, such as a multi-layer type zirconia calcined body or zirconia molded body. It should be noted that the zirconia calcined body or the zirconia molded body does not necessarily have to have a gradation of color tone or translucency.
  • the support 7 is provided on the upper right portion of the paper surface of FIG. 5 or on the tongue side as shown in FIG. A shaped prosthesis P1 is obtained.
  • the prosthesis P1 has a darker color or density on the root side, and the color gradually fades from the root to the tip, or the prosthesis P1 changes in density from the root to the tip, or the translucency on the root side is low, and A prosthesis P1 is obtained in which the translucency gradually changes toward the tip. For this reason, a coloring step or the like can be omitted, and a high-quality prosthesis P1 that is more efficient and closer to natural teeth can be obtained.
  • the workpiece W2 has a gradation in which the color tone or translucency changes continuously from the A1 surface to the opposing A2 surface (the color becomes darker, the density becomes darker, or the translucency becomes lower).
  • the support 7 is provided at the upper right part of the paper surface of FIG. 6 or at the tip as shown in FIG. A prosthesis P2 is obtained.
  • the prosthesis P2 has a deep color or density on the root side, and the color gradually fades from the root to the tip, or the density changes to light, or the translucency on the root side is low, A prosthesis P2 is obtained in which the translucency gradually changes from the root to the tip. Therefore, a coloring process or the like can be omitted, and a high-quality prosthesis P2 that is more efficient and closer to natural teeth can be obtained.
  • the cutting apparatus 100 three-dimensionally changes the relative positional relationship between the machining tool 12 and the block-shaped workpiece W, and the machining tool 12 cuts the workpiece.
  • 1 is a cutting device for a dental prosthesis P that cuts W.
  • FIG. A pedestal 6 attached to the cutting apparatus 100 is fixed to one surface (A1 surface) of the workpiece W.
  • a positioning portion that positions the workpiece W with respect to the processing tool 12 so that the workpiece W is cut from a direction perpendicular to the opposite surface (A2 surface) facing the one surface (A1 surface). (holding device 20).
  • the machining method executed by the cutting apparatus 100 according to the first embodiment three-dimensionally changes the relative positional relationship between the machining tool 12 and the block-shaped workpiece W, and A processing method for a dental prosthesis P in which a workpiece W is cut.
  • the workpiece W having the pedestal 6 fixed to one surface (A1 surface) is cut from a direction perpendicular to the opposite surface (A2 surface) opposite to the one surface (A1 surface). and a positioning step of positioning with respect to the processing tool 12 .
  • the cutting apparatus 100 and the machining method according to the first embodiment the opposite surface (A2 It becomes possible to process the workpiece W from the surface). Therefore, the cutting apparatus 100 and the processing method according to the first embodiment can manufacture the prosthesis P1 in a more appropriate shape and orientation according to the type, design, purpose of use, etc. of the prosthesis P1 to be manufactured. As a result, there is no restriction on the shape and orientation of the dental prosthesis P, the degree of freedom in cutting is improved, and the dental prosthesis P can be cut efficiently in a short time with high accuracy. A cutting apparatus 100 and a machining method can be provided.
  • the cutting apparatus 100 in addition to cutting from the vertical direction with respect to the side surface (B1 surface) of the workpiece W as in the conventional art, the A2 surface of the workpiece W In contrast, cutting from the vertical direction is possible. As a result, it is possible to perform rough machining by trochoidal machining from two directions, and to significantly shorten the machining time.
  • the positioning unit (holding device 20) of the first embodiment includes a holding unit 21 that holds the workpiece W via the pedestal 6, and an axis ( and a rotating portion 22 that rotates about the X axis).
  • the rotating part 22 is configured to position the workpiece W by rotating the holding part 21 at a rotation angle of 80° to 100° with respect to a predetermined reference position.
  • the positioning unit (holding device 20) rotates the workpiece W so that one surface (A2 surface) is appropriately opposed to the processing tool 12, and suppresses wobble and unexpected movement. can stably position the workpiece W. Therefore, the processing tool 12 can perform processing from one surface (A2 surface) with higher accuracy.
  • the holding part 21 of the first embodiment is configured to hold a plurality of workpieces W so as to be aligned in a predetermined direction via the pedestal 6, and the rotating part 22 holds the plurality of workpieces W. It is configured to rotate the holding portion 21 with an axis (X-axis) parallel to the alignment direction as a rotation axis.
  • the cutting apparatus 100 can process a plurality of workpieces W made of the same material or different materials at the same time using the same three-dimensional data without replacing the workpieces W, thereby increasing production efficiency. Efficiency can be improved.
  • the holding part 21 of the first embodiment is configured to hold the workpieces W on both sides along the rotation axis, thereby increasing the number of workpieces W made of the same material or different materials. can be processed at the same time, further improving production efficiency.
  • the rotating part 22 rotates the holding part 21 at a rotation angle of 80° to 100° and a rotation angle of 260° to 280° with respect to a predetermined reference position, thereby positioning the workpiece W. It is desirable to be configured as follows.
  • the holding part 21 is configured so that the A2 surface of the workpiece W attached to one surface (back surface 24c2) of the holding unit 21 and the A2 surface of the workpiece W attached to the opposite surface (front surface 24c1) are respectively It becomes possible to face the machining tool 12 precisely. Therefore, the processing tool 12 can more appropriately perform cutting from the A2 surface.
  • the cutting apparatus 100 of the first embodiment is arranged from one surface (A1 surface) toward the opposite surface (A2 surface), or from one side surface (B1 surface) that intersects with the one surface to the other side surface ( It is also possible to cut the workpieces W1 and W2 having a gradation in which the color tone or translucency changes continuously toward the surface B2). For this reason, it is possible to omit the coloring process after cutting and finishing, and it is possible to obtain high-quality prostheses P1 and P2 that are more efficient and closer to natural teeth.
  • the holding device 20 three-dimensionally changes the relative positional relationship between the machining tool 12 and the block-shaped workpiece W, and cuts the workpiece W with the machining tool 12. It is a holding device that is provided in the cutting device 100 for the dental prosthesis P and holds the workpiece W. As shown in FIG.
  • the holding device 20 includes a holding portion 21 that holds a plurality of workpieces to which a pedestal 6 is fixed on one surface (A1 surface) so as to be aligned in a predetermined direction via the pedestal 6, and holding portions 21 that are arranged in a plurality of positions.
  • the workpiece W is rotated with the axis (X-axis) parallel to the direction in which the workpiece W is arranged as the rotation axis, and the workpiece W is cut from the direction perpendicular to the opposite surface (A2 surface) facing the one surface (A1 surface).
  • a rotating part 22 for positioning relative to the machining tool 12 to be machined.
  • the cutting device 100 having this holding device 20 can machine the workpiece W from the opposing surface (A2 surface) opposite to the one surface (A1 surface), and can cut a plurality of workpieces W into short lengths. It becomes possible to process efficiently and with high precision in time.
  • a plurality of workpieces W made of the same material or a plurality of workpieces W made of different materials can be held by the holding unit 21, and it is necessary to exchange workpieces W, exchange three-dimensional data, and the like. Therefore, a plurality of workpieces W made of different materials can be processed at the same time, and production efficiency can be improved. It is also possible to attach the holding device 20 of the first embodiment to an existing cutting device.
  • a plurality of workpieces W can be arranged side by side on both sides of the holding body 24 of the holding part 21, and the rotating part 22 is positioned at an angle of 80° to 100° with respect to the reference position.
  • the holding part 21 is rotated at a rotation angle of 260° to 280°.
  • one or a plurality of workpieces W can be attached only to the front surface 24c1 or the rear surface 24c2 of the holding body 24 of the holding part 21.
  • the rotating portion 22 rotates the holding portion 21 clockwise or counterclockwise at a rotation angle of at least 80° to 100° (preferably 90°), and at this rotation position, the holding portion 21 is rotated.
  • a configuration for positioning the workpiece W can also be used. With this configuration as well, the workpiece W attached to the front surface 24c1 or the rear surface 24c2 can be cut by the processing tool 12 from the direction perpendicular to the A2 surface, which improves the degree of freedom of processing and improves efficiency. processing becomes possible.
  • the holding unit 20 is provided with the holding unit 21 and the rotating unit 22, and the workpiece W is rotated to function as a positioning unit that positions the processing tool 12.
  • the configuration of the positioning portion is not limited to this, and the workpiece W may be positioned relative to the machining tool 12 .
  • the processing tool 12 can be rotated around the X axis (around the axis parallel to the longitudinal direction of the holding unit 21), or the processing tool 12 can be moved in the XYZ directions. By doing so, the workpiece W can also be positioned with respect to the machining tool 12 .
  • the holding device 20, which is a positioning unit causes the A2 surface of the workpiece W to face the processing tool 12, and the processing tool 12 can process the workpiece W from the direction perpendicular to the A2 surface. .
  • the cutting apparatus 100 of the first embodiment rotates the holding portion 21 by the X-axis rotation driving portion 27 such as an electric motor
  • the configuration is not limited to this configuration, and, for example, a configuration in which the holding portion 21 is rotated manually is adopted. can also [Cross reference to related application]

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Abstract

歯科用補綴物の形状や向きの制限がなく、切削加工の自由度が向上し、より短時間で効率的に、かつ高精度に歯科用補綴物を切削加工することを可能とする。 加工工具(12)とブロック型の被加工物(W)との相対的な位置関係を3次元で変化させ、加工工具(12)により被加工物(W)を切削加工する歯科用補綴物(P)の切削加工装置(100)である。この切削加工装置(100)は、一面(A1面)に切削加工装置(100)へ取り付ける台座(6)が固定された被加工物(W)が、一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように、被加工物(W)を加工工具(12)に対して位置決めする位置決め部としての保持装置(20)を備える。

Description

切削加工装置、保持装置、及び加工方法
 本発明は、歯科用補綴物の切削加工装置、保持装置、及び加工方法に関する。
 歯冠治療やインプラント治療等、歯の欠損部分を人工材料(補綴物)で修復する補綴治療において、エンドミル等の加工工具とセラミックス材料等の被加工物との相対的な位置関係を3次元で変化させ、加工工具により被加工物を切削加工して人工歯を作製する切削加工装置が知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。
 特許文献1に記載の切削加工装置では、複数の被加工物を保持部で保持できるため、同一機会に複数の被加工物を切削加工でき、生産効率を向上できる。しかしながら、加工工具でブロック型の被加工物を一方向(保持部に取り付けた面と平行な方向)のみから切削加工するため、被加工物から作製できる補綴物の形状や向き等が限られる。
 これに対して、非特許文献1に記載の切削加工装置では、所定の回転軸周りに被加工物を回転させることにより、回転軸に平行な2つの面に対向する2方向からの切削加工が可能となる。しかしながら、回転軸に垂直な面に対向する方向からの切削加工はできず、この場合も、被加工物から作製できる補綴物の形状や向き等が限られる。
特開2015-54119号公報
"CEREC Primemill|CEREC|製品・ソリューション|Dentsply Sirona Japan",[online],[令和3年3月15日検索],インターネット<URL:https://www.dentsplysirona.com/ja-jp/explore/cerec/cerec-primemill.html>
 本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、歯科用補綴物の形状や向きの制限がなく、切削加工の自由度が向上し、より短時間で効率的に、かつ高精度に歯科用補綴物を切削加工することを可能とするものである。
 上記の目的を達成するため、本発明に係る切削加工装置は、加工工具とブロック型の被加工物との相対的な位置関係を3次元で変化させ、前記加工工具により前記被加工物を切削加工する歯科用補綴物の切削加工装置である。前記被加工物は、一面(A1面)に前記切削加工装置へ取り付ける台座が固定される。前記切削加工装置は、前記被加工物が、前記一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように、前記被加工物を前記加工工具に対して位置決めする位置決め部、を備える。
 本発明によれば、歯科用補綴物の形状や向きの制限がなく、切削加工の自由度が向上し、より短時間で効率的に、かつ高精度に歯科用補綴物を切削加工することが可能となる。
第1実施形態に係る保持装置及びこの保持装置を備えた歯科用補綴物の切削加工装置の概略構成を示す図である。 図1に示される切削加工装置の概略構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る保持装置の構成及び動作を説明するための図であって、保持装置の斜視図である。 第1実施形態に係る保持装置の構成及び動作を説明するための図であって、複数の被加工物を保持した保持部が、基準位置に配置されている状態を示す斜視図である。 第1実施形態に係る保持装置の構成及び動作を説明するための図であって、保持部を基準位置から90°の回転角度で回転させた状態を示す側面図である。 被加工物及び歯科用補綴物を説明するための図である。(a)は被加工物の斜視図である。(b)は被加工物を切削加工して得られる補綴物の一例を示す図である。(c)は被加工物を切削加工して得られる補綴物の他の例を示す図である。(d)は変形例の被加工物を示す図である。(e)はさらに異なる変形例の被加工物を示す図である。 第1実施形態の切削加工装置で実行される加工処理(加工方法)の流れの一例を示すフローチャート及び各処理工程での加工のイメージ図である。 第1実施形態の切削加工装置で実行される加工処理(加工方法)の流れの他の例を示すフローチャート及び各処理工程での加工のイメージ図である。
(第1実施形態)
 以下、第1実施形態に係る保持装置及びこの保持装置を備えた歯科用補綴物の切削加工装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示において「切削加工」とは、被加工物から歯科用補綴物を削り出す加工全般を意図し、例えば、切削加工、研削加工等が含まれる。図1は第1実施形態に係る保持装置20を備えた切削加工装置100の概略構成を示す図であり、図2は、切削加工装置100の概略構成を示すブロック図である。
 本実施形態の切削加工装置100は、加工工具12とブロック型の被加工物Wとの相対的な位置関係を3次元で変化させ、加工工具12により被加工物Wを切削加工して、歯冠、ブリッジ、インプラント等の歯科用補綴物Pを作製する切削加工装置である。
 図1、図2に示すように、第1実施形態に係る切削加工装置100は、切削装置10と、保持装置20と、制御装置30と、を備える。また、切削加工装置100は、加工室3の加工空間3a内の粉塵を集めて除去するための集塵管や集塵装置等を備えている。また、切削加工装置100は、加工後の補綴物に着色を施す着色装置や焼結を施す焼結装置等を備えていてもよい。本実施形態の切削加工装置100は、保持装置20、その他の構成を備え、公知の適宜のCAD/CAM加工装置が有する構成を備えることができる。
 本明細書では、図1に示すように、XYZ直交座標のX軸、Y軸及びZ軸が設定され、図1における左方向はX軸正方向、右方向はX軸負方向、手前方向はY軸正方向、奥方向はY軸負方向、上方向はZ軸正方向、下方向はZ軸負方向として明細書中の説明が行われる。X軸正方向は保持装置20の保持部21の長手方向であって、複数の被加工物Wの並び方向と一致する。切削装置10の加工工具12の回転軸は、Z軸方向と一致する。
 切削加工装置100は、カバー部材1によって被覆された筐体2を有する。この筐体2内に、被加工物Wを切削加工する加工室3が設けられ、被加工物W及び加工後の補綴物Pを出し入れするための扉体4が開閉自在に設けられている。
 切削装置10は、加工室3の加工空間3a内に備えられ、歯科用補綴物Pの原材料(歯科材料)である被加工物Wを切削加工する。切削装置10は、スピンドル11と、加工工具12と、Z軸回転駆動部13と、XZ方向移動部14と、を有する。加工工具12は、スピンドル11に着脱自在に取り付けられる。Z軸回転駆動部13は、スピンドル11を回転駆動する。XZ方向移動部14は、加工工具12とともにスピンドル11をX軸方向及びZ軸方向に移動させる。切削装置10は、加工工具12とともにスピンドル11をさらにY方向に移動させる機能を有していてもよい。
 Z軸回転駆動部13は、電動モータ、スピンドルモーター等からなり、スピンドル11を、Z軸を回転軸として回転させる。以下、Z軸等を回転軸として回転することを、「Z軸周りに回転」等という。XZ方向移動部14は、ボールねじ機構、ラック・アンド・ピニオン機構、クランク・スライダ機構、空圧や水圧や油圧によって直動する流体シリンダ等からなり、スピンドル11をX軸方向及びZ軸方向に移動させる。
 加工工具12は、例えば、被加工物Wのトロコイド加工等の荒削り加工を行うためのボールエンドミル、ラジアスエンドミル、フラットエンドミル、テーパエンドミル、ラフィングエンドミル等、穴加工等の内部加工を行うためのドリル等からなる。トロコイド加工等の荒削り加工には、刃先だけでなく、首部にも切刃が付与されている加工工具が好適に用いられる。
 保持装置20は、加工室3の加工空間3a内に備えられ、被加工物W及び加工後の補綴物Pを着脱自在に保持する。保持装置20は、1つ又は複数の被加工物Wを、台座を介して保持する保持部21と、この保持部21を、X軸を回転軸として回転させる回転部22と、保持部21及び回転部22をY軸方向に移動させるY方向移動部23と、を備える。
 保持部21は、図3Aに示すように、被加工物Wを保持する保持本体24と、回転部22に取り付けられる支軸25と、を有する。保持本体24は、長尺な直方体形を呈し、この保持本体24の長手方向の一方の側面(右側面24b2)に、長手方向に沿って支軸25が設けられている。この支軸25を回転部22に取り付けると、支軸25及び保持本体24が、X軸方向に沿って延在するように配置される。
 このように保持部21を回転部22に取り付けて、保持本体24をX軸方向に沿って配置し、かつ保持本体24の最も広い面積を有する2つの面が上下になるように配置したときの保持本体24の位置を、保持部21の「基準位置」と定義する。
 また、この「基準位置」に位置する保持部21において、保持本体24の、上下に対向して配置される2つの面を、それぞれを上面(Z軸正方向の面)24a1、下面(Z軸負方向の面)24a2という。長手方向(X軸方向)に対向して配置される2つの面を、それぞれ左側面(X軸正方向の面)24b1、右側面(X軸負方向の面)24b2という。短手方向(Y軸方向)に対向して配置される2つの面を、それぞれ前面(Y軸正方向の面)24c1、背面(Y軸負方向の面)24c2という。
 保持本体24は、長手方向(X軸方向)に沿って、短手方向(幅方向、Y軸方向)の両側の前面24c1及び背面24c2に、被加工物Wのピン6bが挿入される複数の取付穴24dが所定間隔で設けられている。また、保持本体24の上面24a1には、その両側縁に沿って、複数の取付穴24dに対応する位置に、複数のネジ穴24eが所定間隔で設けられている。各々対応する取付穴24dとネジ穴24eとは、互いに連通している。各ネジ穴24eに取付部材としてのネジ24fを螺着することで、取付穴24dに挿入されたピン6bが固定され、保持本体24への被加工物Wの安定した取り付けが可能となっている。なお、図3Bは、被加工物Wを取り付けた個所のネジ穴24eのみにネジ24fを螺着した様子を描いた図である。これに対して、作業者は、全てのネジ穴24eにネジ24fを仮に螺着しておき、被加工物Wのピン6bを挿入したときに、当該被加工物Wに対応するネジ24fを、ピン6bを固定できるまで螺着してもよい。
 ここで、保持部21に保持される被加工物Wについて、図4を参照しながら説明する。図4に示す(a)は、被加工物Wの斜視図であり、図4に示す(b)、(c)は、この被加工物Wが切削加工されることで作製される補綴物P1,P2である。被加工物Wとして、例えば、一つの歯冠等を作製する際には略立方体形のブロック体が用いられ、複数の連続した歯冠等を作製する際には略直方体形のブロック体が用いられるが、これらに限定されず、公知の何れの形状のブロック体を用いてもよい。
 被加工物Wの一面には、保持部21に被加工物Wを取り付けるための金属製の台座6が接着固定されている。この台座6は、台座接着面6aと、この台座接着面6aから突出するピン6bとを有している。被加工物Wを切削加工して作製された補綴物P1,P2は、切削加工によって残ったブロック体の一部であるサポート7によって台座接着面6aに接着固定されているが、最終的にはサポート7は台座6とともに補綴物P1,P2から切り落とされる。
 本明細書では、被加工物Wの、台座6が接着固定された一面を「A1面」といい、このA1面に対向する対向面を「A2面」といい、これらを総称して「A面」という。また、A面と直交する他の四面のうちの一面を「B1面」といい、このB1面に対向する対向面を「B2面」といい、これらを総称して「B面」という。また、A面及びB面と直交する残りの二面のうちの一面を「C1面」といい、このC1面に対向する対向面を「C2面」といい、これらを総称して「C面」という。図4(a)には、A面、B面、C面を、A、B、Cの符号で示した。
 このような被加工物Wのピン6bを、図3Bに示すように、保持本体24の取付穴24dに挿入し、ネジ穴24eに挿入したネジ24fを螺着することで、保持本体24に被加工物Wが固定される。これにより、保持本体24の幅方向に沿って、ピン6bが延在し、A2面が幅方向に対して垂直に向くように配置される。このとき、B1面及びB2面が、保持本体24の上面24a1及び下面24a2と平行に配置されるような位置合わせで被加工物Wを保持本体24に取り付ける。
 被加工物W及び補綴物Pの材料(素材)としては、歯冠、ブリッジ、インプラント等の歯科材料として用いられるものであればよく、セラミックス系材料、レジン等の樹脂系材料等が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、材料は、補綴物として生体親和性及び強度に優れる、セラミックス系材料が好適に用いられ、この中でも、生体親和性及び強度がより高く審美性にも優れていることから、ジルコニアが最も好適に用いられる。ジルコニアとしては、成形体、仮焼体、焼結体等のいずれであっても良い。
 回転部22は、本体部にX軸周りに回転自在に取り付けられる円柱型の回転部材26と、この回転部材26をX軸周りに回転するX軸回転駆動部27と、を有する。回転部材26は、X軸に平行な軸を回転軸として、図3Bに矢印で示す時計回りに回転自在に本体に取り付けられている。X軸回転駆動部27は、電動モータ、スピンドルモーター等からなり、制御部31の制御の下、回転部材26をX軸周りに回転させる。
 回転部22は、上述した「基準位置」に対して、90°及び270°の回転角度で保持部21を回転させ、この回転位置で保持部21を固定し、被加工物Wの位置決めをする位置決め部として機能する。なお、回転角度を厳密に90°及び270°とする必要はなく、ほぼこのような回転角度とすればよく、±10°程度の多少の誤差があってもよい。より具体的には、回転部22は、基準位置に対して80°~100°の回転角度、及び260°~280°の回転角度で保持部21を回転させ、この回転位置で被加工物Wを位置決め可能であればよい。また、被加工物Wの位置決めを、より精度よく行うために、保持装置20は、90°及び270°の位置に、ストッパを設けたり、角度センサ等で回転角度を計測したりしてもよい。
 「基準位置」、すなわち、回転角度0°では、図3Bに示すように、背面24c2側に取り付けた被加工物WのB1面が、加工工具12に対向して配置される。このため、加工工具12は、B1面に対して、垂直方向からの被加工物Wの切削加工が可能となる。これに対して、回転部22が、保持部21を90°(80°~100°)の回転角度で回転させ、この位置で位置決めすることで、図3Cに示すように、背面24c2側の被加工物WのA2面が、加工工具12に対向して配置される。このため、加工工具12は、A2面に対して、垂直方向からの被加工物Wの切削加工が可能となる。
 また、回転部22が、保持部21をさらに回転させ、基準位置から回転角度180°(170°~190°)の位置で位置決めすると、前面24c1側に取り付けた被加工物WのB1面が、加工工具12に対向して配置される。このため、加工工具12は、B1面に対して、垂直方向からの被加工物Wの切削加工が可能となる。そして、さらなる回転によって、回転部22が、保持部21をさらに回転させ、基準位置から270°(260°~280°)の位置で位置決めすると、前面24c1側の被加工物WのA2面が、加工工具12に対向して配置される。このため、加工工具12は、A2面に対して、垂直方向からの被加工物Wの切削加工が可能となる。
 Y方向移動部23は、ボールねじ機構、ラック・アンド・ピニオン機構、クランク・スライダ機構、空圧や水圧や油圧によって直動する流体シリンダ等からなる。Y方向移動部23は、制御部31の制御の下、保持部21及び回転部22を、Y軸方向に移動させる。この構成により、Y方向移動部23は、加工工具12に対して、保持部21で保持した被加工物WのY軸方向の位置を調整でき、切削加工の作業効率や加工精度を向上できる。
 切削装置10の各部と保持装置20の各部とが、上述のような方向に移動及び回転が可能となっていることから、加工工具12と、保持部21に保持された被加工物Wとの相対的な位置関係は、X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向の任意の方向で変化可能となる。よって、加工工具12による被加工物Wの三次元加工が可能となる。
 制御装置30は、切削加工装置100の動作全体を制御する。また、制御装置30は、被加工物Wの加工に用いる三次元データを設計する設計装置として機能させることもできる。
 制御装置(NC装置)30は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク装置やフラッシュメモリ等からなる不揮発性ストレージ、通信インタフェース、外部記録媒体インタフェース等を備えたパーソナルコンピュータ(PC)や、マイコン等を主体として構成される。
 また、制御装置30は、表示部33や入力部34等を備えている。表示部33は、液晶ディスプレイ等からなり、切削加工装置100の操作画面等の画面やメッセージが表示される。入力部34は、液晶ディスプレイ上に搭載されたタッチパネル、キーボード、マウス、操作ボタン等からなり、制御装置30に対して各種操作指示等を入力できる。
 制御装置30は、機能的には制御部31と記憶部32とを有している。制御部31は、プロセッサから構成され、記憶部32は、RAM、ROM、ハードディスク装置、不揮発性ストレージから構成される。記憶部32には、外部記録媒体インタフェースを介してアクセス可能な外部記録媒体も含まれる。外部記録媒体としては、SDカード、USBメモリ、CD、DVD等が挙げられる。CPUは、RAMをワークエリアとして、ROM等の記憶部32に記憶されたオペレーティングシステムやその他のプログラムを読み出し、実行することにより切削加工装置100全体の動作を制御する。
 記憶部32には、上記各種プログラムやプログラムが用いるパラメータ等が記憶される。さらに記憶部32には、切削加工装置100による被加工物Wの切削加工に用いるための三次元データ等が記憶されている。
 この三次元データ等に基づいて、制御部31は切削装置10及び保持装置20を制御し、スピンドル11及び保持部21を移動又は回転させ、加工工具12により被加工物Wを切削加工する。
 三次元データは、切削加工対象の補綴物Pの三次元形状を表す三次元座標アドレスである。三次元データは、外部の設計装置等で生成され、SDカード等の外部記録媒体を用いて、記憶部32に格納される。また、制御装置30は、切削加工装置100と有線又は無線の通信手段を介して接続された設計装置から、三次元データを取得し、記憶部32に格納してもよい。
 また、制御装置30は、設計装置としての機能を有していても良く、制御装置30が三次元データを生成してもよい。この場合、例えば、3Dスキャナ等の測定装置で患者の歯、陰型又は陽型をスキャンし、スキャンデータに基づいて、作業者が補綴物Pの三次元形状を設計する。制御装置30の制御部31は、この設計に基づいて三次元データを生成して記憶部32に記憶する。三次元データの生成は、汎用ソフト等を用いて公知の手法を用いて実行できる。
 以下、上述のような構成の切削加工装置100で実行される加工処理の動作の一例を、図5のフローチャート及び各処理工程での加工のイメージ図を参照しながら説明する。図5の紙面右の図は、上から順に、加工完了後の補綴物P1のイメージ図、B1面からの第1加工工程後の被加工物W(補綴物P1)のイメージ図、A2面からの第2加工工程後の被加工物W(補綴物P1)のイメージ図、B2面からの第3加工工程後の被加工物W(補綴物P1)のイメージ図を示す。これらのイメージ図中、仮想鎖線は加工前のブロック型の被加工物Wを示し、破線は加工工具12による加工の軌跡を示す。
 ここでは、切削装置10は、被加工物Wを荒削り加工(トロコイド加工)して補綴物P1(歯冠)を作製し、次に、この補綴物P1を患者の歯やコアに被せるための穴を形成する内面加工を行う。また、ここでは、補綴物Pの内側(舌側)に、サポート7を設ける場合について説明する。
 まず、歯科技工士等の作業者は、保持部21に1つ又は複数の被加工物Wを取り付け、この被加工物WのB1面が上を向くように、保持部21を回転部22の回転部材26に装着する。その後、作業者は扉体4を閉じ、入力部34から切削加工の開始指示を入力する。制御部31は、この指示入力を受け付け、加工のための三次元データを記憶部32から取得し、この三次元データに基づいて切削装置10及び保持装置20を制御し、切削加工を開始する。
 まず、ステップS1の第1加工工程では、切削装置10は、被加工物WのB1面からの加工を行う。このため、制御部31は、X軸回転駆動部27は駆動することなく、Z軸回転駆動部13とXZ方向移動部14とを駆動し、スピンドル11を移動しつつ回転させる。また、制御部31は、Y方向移動部23を駆動して保持装置20をY方向に移動させる。これにより、加工工具12が回転しつつ、被加工物Wに対して、相対的にXYZ方向に移動して、B1面から(B1面に対して垂直方向から)、破線で示す軌跡を描きながら、被加工物Wをトロコイド加工する(図3B参照)。
 次のステップS2の第2加工工程では、切削装置10は、被加工物WのA2面からの加工を行う。このため、制御部31は、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P1(被加工物W)及び保持部21とともに、回転部材26を基準位置から90°回転させて、被加工物WのA2面を加工工具12に対峙させる(図3C参照)。
 次いで、制御部31は、Z軸回転駆動部13とXZ方向移動部14とを駆動し、スピンドル11を移動しつつ回転させ、Y方向移動部23を駆動して保持装置20をY方向に移動させる。これにより、加工工具12が回転しつつ、被加工物Wに対して、相対的にXYZ方向に移動して、A2面から(A2面に対して垂直方向から)、破線で示す軌跡を描きながら、被加工物Wをトロコイド加工する。
 ステップS2の終了後、次のステップS3を始める前に、被加工物WのB1面及びB2面から仕上げ加工(仕上げ加工工程)を行い、最終的な歯冠形状及びサポート7を形成する。より具体的には、被加工物WのA2面が加工工具12に対峙している状態から、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P1(被加工物W)及び保持部21とともに、回転部材26を270°回転させて、被加工物WのB1面を加工工具12に対峙させる。そして、加工工具12によりB1面から補綴物P1に対して仕上げ加工を行う。次いで、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P1及び保持部21とともに、回転部材26を180°回転させて、被加工物WのB2面を加工工具12に対峙させる。そして、加工工具12によりB2面から補綴物P1に対して仕上げ加工を行う。
 この仕上げ加工工程は、ステップS2とS3の間で実施してもよく、ステップS3の後に実施してもよい。なお、この仕上げ加工工程で使用する加工工具12は、ステップS2の荒削り加工(トロコイド加工)で使用するものと、同じでも異なっていてもよく、異なる場合には、ステップS2とステップS3の間で加工工具12を取り換えることができる。
 次のステップS3の第3加工工程では、切削装置10は、被加工物WのB2面からの内面加工を行う。このため、制御部31は、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P1(被加工物W)及び保持部21とともに、回転部材26を基準位置から180°回転させて、被加工物WのB2面を加工工具12に対峙させる。なお、このステップS3の内面加工で使用する加工工具12は、ステップS2の荒削り加工(トロコイド加工)で使用するものと、同じでも異なっていてもよく、異なる場合には、ステップS2とステップS3の間で加工工具12を取り換えることができる。
 次いで、制御部31は、Z軸回転駆動部13とXZ方向移動部14とを駆動し、スピンドル11を移動しつつ回転させ、Y方向移動部23を駆動して保持装置20をY方向に移動させる。これにより、加工工具12が回転しつつ、被加工物Wに対して、相対的にXYZ方向に移動して、B2面から(B2面に対して垂直方向から)、被加工物Wに内面加工を施して、穴を形成する。
 以上により、図5の紙面右上図のように、舌側にサポート7が設けられた補綴物P1が得られる。なお、保持部21に複数の被加工物Wを取り付けたときには、切削加工装置100は、ステップS1~S3の工程を繰り返すことで、各々の被加工物Wを切削加工できる。また、ステップS1の工程を、全ての被加工物Wに対して行った後、同様にして、切削加工装置100は、ステップS2、S3の工程を、それぞれ全ての被加工物Wに対して行うこともできる。
 また、保持部21の両側に被加工物Wを取り付けたときは、前面24c1又は背面24c2の一方の面の被加工物Wの加工が完了したら、制御部31は、XZ方向移動部14やY方向移動部23を駆動させ、保持部21に対して加工工具12を相対的に移動させる。この移動により、加工工具12は、他方の面の被加工物WのB1面からの第1加工工程を行い、その後、回転部22が保持部21を90°(基準位置から270°)回転させることで、加工工具12は、A2面からの第2加工工程を行う。そして、回転部22が保持部21をさらに90°(基準位置から360°)回転させることで、加工工具12は、B2面からの第3加工工程を行う。また、前面24c1及び背面24c2の両側の全ての被加工物Wに対して、ステップS1の工程を行った後、同様にして、ステップS2、S3の工程を、それぞれ全ての被加工物Wに対して行うこともできる。
 上記工程で作製された補綴物P1は、舌側に、サポート7が設けられている。このサポート7は補綴物P1から切り離され、切断面が仕上げ加工等によって研磨される。
 ところで、上下の歯を噛み合わせたときには、上の前歯(中切歯、側切歯、犬歯)の内側に、下の前歯(中切歯、側切歯、犬歯)が入り込む。このため、上の前歯として使用する歯冠(補綴物)の舌側の形状が設計通りに精工に形成されていないと、歯冠設計時に設定した咬合関係がずれてしまい、歯冠の使用者が違和感を覚える場合がある。
 このため、前歯等の補綴物Pを作製するときには、サポート7の切断面の研磨によって、補綴物Pの舌側の形状が、設計の形状からできるだけ変化しないようにすることが望ましい。しかし、舌側の形状を設計通りに研磨するのは、高度な技術が必要であった。これに対して、奥歯(臼歯)は、図4(b)の補綴物P1又は図4(c)の補綴物P2のいずれであっても良いが、噛み合わせの関係で、舌側よりも上面又は下面の形状が設計通りであることが望ましいため、舌側にサポート7が設けられた補綴物P1が好適である。
 そこで、発明者等は、図4に示す(c)の補綴物P2のように、補綴物Pの先端にサポート7を設けるようにして被加工物Wを切削加工できれば、舌側を設計通りに加工できると考えた。また、補綴物Pの先端にサポート7を設ければ、切断面の面積をより少なくすることができ、研磨による形状の変化を効果的に抑えることができ、使用者に違和感等も与えにくい。
 ここで、補綴物Pを作製する際には、上記第3加工工程で説明したように歯等に被せるための穴を形成する必要があり、先端側にサポート7を設けた場合、この穴を根元側、つまり被加工物WのA2面から加工する必要がある。しかしながら、特許文献1に記載の加工装置では、B面からの切削加工は可能であるが、A面から加工する思想はなく、非特許文献1の加工装置では、B面及びC面からの加工は可能であるが、A面からの加工はできない。
 これに対して、本実施形態の切削加工装置100は、保持装置20により、被加工物Wを回転させて、加工工具12に被加工物WのA2面を対峙させ、加工工具12によって、A2面に対して、垂直方向から切削加工を可能としている。これにより、加工工具12は、先端にサポート7が設けられるように、被加工物Wを切削加工することが可能である。
 以下、補綴物Pの先端にサポート7が設けられるように被加工物Wを切削加工する際の加工処理の流れを、図6のフローチャート及び各処理工程での加工のイメージ図を参照しながら説明する。図6の紙面右の図は、上から順に、加工完了後の補綴物P2のイメージ図、B1面からの第1加工工程後の被加工物W(補綴物P2)のイメージ図、A2面からの第2加工工程後の被加工物W(補綴物P2)のイメージ図、A2面からの第2加工工程後の被加工物W(補綴物P2)のイメージ図を示す。これらのイメージ図中、仮想鎖線は加工前のブロック型の被加工物Wを示し、破線は加工工具12による加工の軌跡を示す。
 ここでも、図5に示す加工処理と同様に、作業者は、保持部21に1つ又は複数の被加工物Wを取り付け、この被加工物WのB1面が上を向くように、保持部21を回転部22の回転部材26に装着する。その後、作業者は、扉体4を閉じ、入力部34から切削加工の開始指示を入力する。
 そして、ステップS11の第1加工工程で、切削装置10は、被加工物WのB1面からの加工を行う。この場合も、制御部31は、X軸回転駆動部27は駆動することなく、Z軸回転駆動部13とXZ方向移動部14とを駆動し、スピンドル11を移動しつつ回転させる。また、制御部31は、Y方向移動部23を駆動して保持装置20をY方向に移動させる。これにより、加工工具12が回転しつつ、被加工物Wに対して、相対的にXYZ方向に移動して、B1面から(B1面に対して垂直方向から)、破線で示す軌跡を描きながら、被加工物Wをトロコイド加工する(図3B参照)。
 次のステップS12の第2加工工程では、切削装置10は、被加工物WのA2面からの加工を行う。この場合も、制御部31は、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P1(被加工物W)及び保持部21とともに回転部材26を基準位置から90°回転させて、被加工物WのA2面を加工工具12に対峙させる(図3C参照)。
 次いで、制御部31は、Z軸回転駆動部13とXZ方向移動部14とを駆動し、スピンドル11を移動しつつ回転させ、Y方向移動部23を駆動して保持装置20をY方向に移動させる。これにより、加工工具12が回転しつつ、被加工物Wに対して、相対的にXYZ方向に移動して、A2面から(A2面に対して垂直方向から)、破線で示す軌跡を描きながら、被加工物Wをトロコイド加工する。
 ステップS12の終了後、次のステップS13を始める前に、被加工物WのB1面及びB2面から仕上げ加工を行い、最終的な歯冠形状及びサポート7を形成する。より具体的には、被加工物WのA2面が加工工具12に対峙している状態から、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P2(被加工物W)及び保持部21とともに、回転部材26を270°回転させて、被加工物WのB1面を加工工具12に対峙させる。そして、加工工具12によりB1面から補綴物P2に対して仕上げ加工を行う。次いで、X軸回転駆動部27を駆動して、補綴物P2及び保持部21とともに、回転部材26を180°回転させて、被加工物WのB2面を加工工具12に対峙させる。そして、加工工具12によりB2面から補綴物P2に対して仕上げ加工を行う。
 この仕上げ加工工程は、ステップS12とS13の間で実施してもよく、ステップS13の後に実施してもよい。なお、この仕上げ加工工程で使用する加工工具12は、ステップS12の荒削り加工(トロコイド加工)で使用するものと、同じでも異なっていてもよく、異なる場合には、ステップS12とステップS13の間で加工工具12を取り換えることができる。
 次のステップS13の第3加工工程では、切削装置10は、被加工物WのA2面からの内面加工を行う。この場合、補綴物P2(被加工物W)のA2面は、加工工具12に対峙しているので、保持部21を回転させる必要はなく、内面加工用の加工工具12によって、被加工物Wに内面加工を施すことで、穴を形成できる。ここで、ステップS13の第3加工工程を行う前に、仕上げ加工工程を行っている場合は、補綴物P2のA2面が加工工具12に対峙するように、保持部21を回転させる。なお、このステップS13の内面加工で使用する加工工具12は、ステップS12の荒削り加工(トロコイド加工)で使用するものと、同じでも異なっていてもよく、異なる場合には、ステップS12とステップS13の間で加工工具12を取り換えることができる。
 以上により、図6の紙面右上図のように、先端側にサポート7が設けられた補綴物P2が得られる。ここでも、保持部21に複数の被加工物Wを取り付けたときには、切削加工装置100は、ステップS11~S13の工程を個々の被加工物W毎に繰り返すか、又は一つの工程を全ての被加工物Wに対して実行しながら、工程を進めることで、複数の被加工物Wを切削加工できる。また、保持部21の両側に被加工物Wを取り付けたときも、切削加工装置100は、上記と同様の手順で加工することで、保持部21の他方の面に取り付けた被加工物Wの切削加工も行える。
 上記のようにして作製された、先端側にサポート7が設けられた補綴物P2は、サポート7を舌側に設けた補綴物P1と比較して、補綴物P2とサポート7との連結部の面積が少ない。このため、サポート7の切り離しの作業や研磨作業を容易かつ迅速に行うことができ、作業効率が向上する。また、先端の形状と設計とのずれを、より抑えることができ、特に、舌側の形状を設計通りの形状とすることができ、補綴物P2の作製精度を向上し、使用者の使用感も向上させることができる。
 (被加工物Wの変形例)
 図4に示す(d)及び(e)は、変形例の被加工物W1,W2を示す図である。上記第1実施形態で用いた被加工物Wは、白、乳白色等の一色のブロック体からなる。このため、作製される補綴物Pは色や濃淡が均一である。これに対して、天然歯は、根元の色が濃く、先端に向かって次第に淡くなっている。このため、天然歯により近づけるべく、補綴物Pは、着色を施されることがある。
 これに対して、変形例の被加工物W1,W2は、天然歯の色調を模して、色調(色又は濃淡)又は透光性を変化させて作製した歯科材料である。より詳細には、被加工物W1は、A2面と交差する一側面(B1面)から、この一側面と対向する他側面(B2面)に向かって、連続的に色調又は透光性が変化する(色が濃くなるか又は濃度が濃くなるか、又は透光性が低くなる)グラデーションが施された歯科材料である。グラデーションが施された歯科材料は、被加工物Wを加工する時点で色調又は透光性のグラデーションを有している歯科材料、例えば、マルチレイヤータイプのレジンブロックやジルコニア焼結体であっても良い。さらには、グラデーションが施された歯科材料は、マルチレイヤータイプのジルコニア仮焼体やジルコニア成形体のように、焼結後に色調又は透光性のグラデーションを有するものであっても良い。なお、ジルコニア仮焼体又はジルコニア成形体の時点で、必ずしも色調又は透光性のグラデーションを有している必要はない。このような被加工物W1の場合は、図5を用いて説明した工程に従って切削加工されることで、図5の紙面右上部や図4(b)に示すような舌側にサポート7が設けられた補綴物P1が得られる。しかも、天然歯と同様に、根元側の色又は濃度が濃く、根元から先端に向かって次第に色が薄く、又は濃度が淡く変化した補綴物P1、又は根元側の透光性が低く、根元から先端に向かって次第に透光性が高く変化した補綴物P1が得られる。このため、着色工程等を省くことができ、より効率的かつ、より天然歯に近い高品質の補綴物P1が得られる。
 一方、被加工物W2は、A1面から対向するA2面に向かって連続的に色調又は透光性が変化する(色が濃くなるか又は濃度が濃くなる、又は透光性が低くなる)グラデーションが施された歯科材料である。このような被加工物W2の場合は、図6を用いて説明した工程に従って切削加工することで、図6の紙面右上部や図4(c)に示すような先端にサポート7が設けられた補綴物P2が得られる。この場合も、天然歯と同様に、根元側の色又は濃度が濃く、根元から先端に向かって次第に色が薄く、又は濃度が淡く変化した補綴物P2、または根元側の透光性が低く、根元から先端に向かって次第に透光性が高く変化した補綴物P2が得られる。このため、着色工程等を省くことができ、より効率的かつ、より天然歯に近い高品質の補綴物P2が得られる。
 以上説明したように、第1実施形態に係る切削加工装置100は、加工工具12とブロック型の被加工物Wとの相対的な位置関係を3次元で変化させ、加工工具12により被加工物Wを切削加工する歯科用補綴物Pの切削加工装置である。被加工物Wは、一面(A1面)に切削加工装置100へ取り付ける台座6が固定されている。この被加工物Wが、一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように、被加工物Wを加工工具12に対して位置決めする位置決め部(保持装置20)を備える。
 また、第1実施形態に係る切削加工装置100で実行される加工方法は、加工工具12とブロック型の被加工物Wとの相対的な位置関係を3次元で変化させ、加工工具12により被加工物Wを切削加工する歯科用補綴物Pの加工方法である。この加工方法では、一面(A1面)に台座6が固定されている被加工物Wを、一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように加工工具12に対して位置決めする位置決め工程、を有する。
 したがって、第1実施形態に係る切削加工装置100及び加工方法では、従来技術では加工が困難であった被加工物Wの、台座6が固定された一面(A1面)と対向する対向面(A2面)から被加工物Wを加工することが可能となる。このため、第1実施形態に係る切削加工装置100及び加工方法は、作製する補綴物P1の種類、デザイン、使用目的等に応じて、より適切な形状や向きで補綴物P1を作製できる。この結果、歯科用補綴物Pの形状や向きの制限がなく、切削加工の自由度が向上し、より短時間で効率的に、かつ高精度に歯科用補綴物Pを切削加工することが可能な切削加工装置100及び加工方法を提供できる。
 また、第1実施形態に係る切削加工装置100では、従来のように被加工物Wの側面(B1面)に対して、垂直方向からの切削加工に加えて、被加工物WのA2面に対して、垂直方向からの切削加工が可能である。これにより、2方向からのトロコイド加工による荒削り加工等が可能となり、加工時間の大幅な短縮が可能となる。
 また、第1実施形態の位置決め部(保持装置20)は、被加工物Wを、台座6を介して保持する保持部21と、この保持部21を、一面(A1面)と平行な軸(X軸)を回転軸として回転させる回転部22と、を備える。この回転部22は、所定の基準位置に対して、80°~100°の回転角度で保持部21を回転させ、被加工物Wの位置決めをするように構成される。この構成により、位置決め部(保持装置20)は、被加工物Wを回転させて、一面(A2面)を、加工工具12に適切に対峙させた状態で、ぐらつきや不測の移動等を抑制して安定して被加工物Wを位置決めできる。よって、加工工具12は、一面(A2面)からの加工をより高精度に行える。
 また、第1実施形態の保持部21は、複数の被加工物Wを、所定方向に並ぶように台座6を介して保持するように構成され、回転部22は、複数の被加工物Wの並び方向に平行な軸(X軸)を回転軸として保持部21を回転させるように構成される。この構成により、切削加工装置100は、同一材料又は異種材料の複数の被加工物Wを、同じ三次元データを用いて、被加工物Wの入れ替えを行うことなく同一機会に加工可能となり、生産効率をより向上できる。
 また、第1実施形態の保持部21は、回転軸に沿って両側に、被加工物Wを保持するように構成されることで、より多くの同一材料又は異種材料の複数の被加工物Wを、同一機会に加工可能となり、生産効率をさらに向上できる。このとき、回転部22は、所定の基準位置に対して、80°~100°の回転角度、及び260°~280°の回転角度で保持部21を回転させ、被加工物Wの位置決めをするように構成されることが望ましい。この構成により、保持部21は、保持部21の一面(背面24c2)に取り付けた被加工物WのA2面と、対向面(前面24c1)に取り付けた被加工物WのA2面とを、各々精密に加工工具12に対峙可能となる。よって、加工工具12は、A2面からの切削加工をより適切に行える。
 また、第1実施形態の切削加工装置100は、一面(A1面)から対向面(A2面)に向かって、又は一面と交差する一側面(B1面)から当該一側面と対向する他側面(B2面)に向かって、連続的に色調又は透光性が変化するグラデーションが施された被加工物W1,W2を切削加工することもできる。このため、切削加工や仕上げ加工後の着色工程等を省くことができ、より効率的かつ、より天然歯に近い高品質の補綴物P1,P2が得られる。
 また、第1実施形態に係る保持装置20は、加工工具12とブロック型の被加工物Wとの相対的な位置関係を3次元で変化させ、加工工具12により被加工物Wを切削加工する歯科用補綴物Pの切削加工装置100に備えられ、被加工物Wを保持する保持装置である。この保持装置20は、一面(A1面)に台座6が固定された複数の被加工物を、所定方向に並ぶように台座6を介して保持する保持部21と、保持部21を、複数の被加工物Wの並び方向に平行な軸(X軸)を回転軸として回転させ、被加工物Wを、一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように加工工具12に対して位置決めする回転部22と、を備える。
 このため、この保持装置20を備える切削加工装置100は、一面(A1面)と対向する対向面(A2面)から被加工物Wを加工可能となるとともに、複数の被加工物Wを、短時間で効率的かつ高精度に加工可能となる。また、同一材料の複数の被加工物W、又は異種材料の複数の被加工物Wを保持部21で保持することができ、被加工物Wの入れ替えや、三次元データの入れ替え等を行う必要がなく、異種材料の複数の被加工物Wを同一機会に加工可能となり、生産効率を向上できる。また、第1実施形態の保持装置20を、既存の切削加工装置に取り付けることも可能である。この結果、切削加工装置100又は既存の切削加工装置に対して、歯科用補綴物Pの形状や向きの制限がなく、切削加工の自由度が向上し、より短時間で効率的に、かつ高精度に歯科用補綴物を切削加工させることが可能な保持装置20を提供できる。
 以上、本発明の実施形態を図面により詳述してきたが、上記各実施形態は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施形態の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
 例えば、第1実施形態では、保持部21の保持本体24の両側に、複数の被加工物Wを並べて配置可能な構成とし、回転部22は、基準位置に対して、80°~100°の回転角度、及び260°~280°の回転角度で保持部21を回転させている。しかし、この構成に限定されず、他の異なる実施形態として、例えば、保持部21の保持本体24の前面24c1又は背面24c2のみに1個又は複数の被加工物Wを取り付け可能な構成とすることもできる。そして、回転部22が、保持部21を少なくとも、80°~100°(好適には90°)の回転角度で、時計回り又は反時計回りに、保持部21を回転させ、この回転位置で被加工物Wを位置決めする構成とすることもできる。この構成によっても、前面24c1又は背面24c2に取り付けた被加工物Wを、加工工具12によって、A2面に対して、垂直方向からの切削加工が可能となり、加工の自由度が向上し、効率的な加工が可能となる。
 また、第1実施形態の切削加工装置100は、保持装置20に保持部21と回転部22とを設け、被加工物Wを回転させることで加工工具12に対する位置決めをする位置決め部として機能させている。しかし、位置決め部の構成がこれに限定されることはなく、加工工具12に対して被加工物Wが相対的に位置決めされればよい。位置決め部の他の異なる実施形態として、例えば、加工工具12をX軸周り(保持部21の長手方向に平行な軸周り)に回転可能な構成としたり、加工工具12をXYZ方向に移動させたりすることで、加工工具12に対する被加工物Wの位置決めを行うこともできる。この構成によっても、位置決め部である保持装置20は、被加工物WのA2面と加工工具12とを対峙させ、加工工具12は、A2面に対して垂直方向から被加工物Wを加工できる。
 また、第1実施形態の切削加工装置100は、電動モータ等のX軸回転駆動部27によって保持部21を回転させているが、この構成に限定されず、例えば、手動で回転させる構成とすることもできる。
[関連出願への相互参照]
 本出願は、2021年4月28日に日本国特許庁に出願された特願2021-076839に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (12)

  1.  加工工具とブロック型の被加工物との相対的な位置関係を3次元で変化させ、前記加工工具により前記被加工物を切削加工する歯科用補綴物の切削加工装置であって、
     前記被加工物は、一面(A1面)に前記切削加工装置へ取り付ける台座が固定され、
     前記被加工物が、前記一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように、前記被加工物を前記加工工具に対して位置決めする位置決め部、を備える
    切削加工装置。
  2.  前記位置決め部は、前記被加工物を、前記台座を介して保持する保持部と、
     前記保持部を、前記一面と平行な軸を回転軸として回転させる回転部と、を備え、
     前記回転部は、所定の基準位置に対して、80°~100°の回転角度で前記保持部を回転させ、前記被加工物の位置決めをするように構成される
    請求項1に記載の切削加工装置。
  3.  前記保持部は、複数の前記被加工物を、所定方向に並ぶように前記台座を介して保持するように構成され、
     前記回転部は、複数の前記被加工物の並び方向に平行な軸を回転軸として前記保持部を回転させるように構成される
    請求項2に記載の切削加工装置。
  4.  前記保持部は、前記回転軸に沿って両側に、前記被加工物を保持するように構成される
    請求項2に記載の切削加工装置。
  5.  前記回転部は、所定の基準位置に対して、80°~100°の回転角度、及び260°~280°の回転角度で前記保持部を回転させ、前記被加工物の位置決めをするように構成される
    請求項2に記載の切削加工装置。
  6.  前記切削加工装置は、前記一面(A1面)から前記対向面(A2面)に向かって、又は前記一面と交差する一側面(B1面)から当該一側面と対向する他側面(B2面)に向かって、連続的に色調又は透光性が変化するグラデーションが施された前記被加工物を切削加工する
    請求項1に記載の切削加工装置。
  7.  垂直方向からの切削加工は、少なくとも前記加工工具の側面で前記被加工物を加工することを含む、請求項1に記載の切削加工装置。
  8.  垂直方向からの切削加工は、前記被加工物をトロコイド加工することを含む、請求項1に記載の切削加工装置。
  9.  加工工具とブロック型の被加工物との相対的な位置関係を3次元で変化させ、前記加工工具により前記被加工物を切削加工する歯科用補綴物の切削加工装置に備えられ、前記被加工物を保持する保持装置であって、
     一面(A1面)に台座が固定された複数の前記被加工物を、所定方向に並ぶように前記台座を介して保持する保持部と、
     前記保持部を、複数の前記被加工物の並び方向に平行な軸を回転軸として回転させ、前記被加工物を、前記一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように前記加工工具に対して位置決めする回転部と、を備える
    保持装置。
  10.  加工工具とブロック型の被加工物との相対的な位置関係を3次元で変化させ、前記加工工具により前記被加工物を切削加工する歯科用補綴物の加工方法であって、
     一面(A1面)に台座が固定されている前記被加工物を、前記一面(A1面)と対向する対向面(A2面)に対して、垂直方向から切削加工されるように前記加工工具に対して位置決めする位置決め工程、を有する
    加工方法。
  11.  垂直方向から前記被加工物を切削加工する加工工程を含み、前記加工工程は、少なくとも前記加工工具の側面で前記被加工物を加工する工程を含む、請求項10に記載の加工方法。
  12.  垂直方向から前記被加工物を切削加工する加工工程を含み、前記加工工程は、前記被加工物をトロコイド加工する工程を含む、請求項10に記載の加工方法。
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