JP2006321084A - 円柱体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 円柱体を少ない工程で簡易かつ迅速に製造する。
【解決手段】 軸線を平行にして配列され、軸線回りに回転可能に支持された複数の円筒状の切刃部材８と、これら切刃部材８を連動して回転させる連動機構１０と、該連動機構１０を駆動するモータ９とを備え、連動機構１０は、各切刃部材８による切削速度が同一となるように切刃部材８を連動させるよう設定されている円柱体製造装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リン酸カルシウム多孔体ブロックから、円柱状のブロックを切り出す円柱体製造装置に関するものである。

従来、円柱状のリン酸カルシウム多孔体ブロックを製造するには、板状に構成されたリン酸カルシウム多孔体ブロックを直方体状に切り出した後、円筒研削装置によって角を丸めることにより製造している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１１４７０３号公報

しかしながら、従来の方法では、板状のリン酸カルシウム多孔体ブロックを直方体状に切り出す工程と、切り出された直方体状のリン酸カルシウム多孔体を円筒研削装置に移載する工程と、円筒研削装置によって角を丸める工程の３つの工程を順次実施する必要があり、工程が煩雑であり、製造に時間を要する不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、円柱体を少ない工程で簡易かつ迅速に製造することができる円柱体製造装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、軸線を平行にして配列され、軸線回りに回転可能に支持された複数の円筒状の切刃部材と、これら切刃部材を連動して回転させる連動機構と、該連動機構を駆動するモータとを備え、前記連動機構は、各切刃部材による切削速度が同一となるように切刃部材を連動させるよう設定されている円柱体製造装置を提供する。

本発明によれば、モータの作動により連動機構が駆動され、複数の切刃部材が軸線回りに連動して回転駆動される。連動機構は複数の切刃部材による切削速度が同一となるように切刃部材を連動させるので、例えば、板状の基材に複数の切刃部材の先端を同時に接触させ、同一速度で切削することができ、複数の円柱体を同時に製造することができる。

上記発明においては、前記切刃部材は、隣接する任意の３つの切刃部材の軸線が、略正三角形の頂点位置に配されるように配列されていることが好ましい。
このように構成することで、複数の切刃部材の軸線を最も密に配置することができる。その結果、基材から円柱体を最も無駄なく切り出すことが可能となる。

また、上記発明においては、前記切刃部材を並進移動させる移動機構と、該移動機構を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、前記移動機構による移動前の切刃部材および移動後の切刃部材の隣接する任意の３つの軸線位置が、略正三角形の頂点位置に配されるように切刃部材を移動させる請求項２に記載の円柱体製造装置。

このようにすることで、モータを作動させ連動機構の作動により略正三角形配列された複数の切刃部材を連動させて複数の柱状体を同時に切り出す。この後、制御装置の作動により移動機構を作動させ、切刃部材を移動させ、先に切り出した領域に隣接する領域から複数の円柱体を切り出すことができる。このとき、制御装置は、移動前後の隣接する任意の３つの切刃部材の位置が、略正三角形の頂点位置に配置されるように移動機構を制御するので、基材から、円柱体を無駄なく切り出すことができる。

また、上記発明においては、直線上に配列された複数の切刃部材を、配列方向に交差する方向に移動させる移動機構と、該移動機構を制御する制御装置とを備え、該制御装置は、移動機構による移動前の切刃部材および移動後の切刃部材の隣接する任意の３つの軸線位置が、略正三角形の頂点位置に配されるように切刃部材を移動させることとしてもよい。

このようにすることで、上記と同様に、移動前後の隣接する任意の３つの切刃部材の位置が、全体として、略正三角形の頂点位置に配置されるようして円柱体を切り出すので、基材から、円柱体を無駄なく切り出すことができる。

また、上記発明においては、前記切刃部材が、２重円筒状であることとしてもよい。
このようにすることで、中央に貫通孔を有する円柱体（円筒体）を効率的に切り出すことができる。

本発明によれば、円柱体を少ない工程で簡易かつ迅速に製造することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る円柱体製造装置について、図１〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る円柱体製造装置１は、円柱状の生体組織補填材を製造する補填材製造装置であって、図１に示されるように、例えば、板状のリン酸カルシウム多孔体ブロック（以下、単に基材という。）Ａから円柱状のブロックを切り出す装置である。ベース２と、基材Ａを略水平に搭載するＸＹＺステージ３と、該ＸＹＺステージ３の上方に対向して配置される加工ヘッド４とを備えている。図中符号５は、支柱６により支持されるアームである。

ＸＹＺステージ３には制御装置７が接続されている。制御装置７は、ＸＹＺステージ３に搭載した基材Ａを３次元的に任意の位置に配置するように、ＸＹＺステージ３を制御するようになっている。

前記加工ヘッド４は、図２および図３に示されるように、その中心軸線を平行にして隣接配置された複数の円筒状砥石（切刃部材）８と、回転力を発生するモータ９と、該モータ９の回転力を円筒状砥石８に伝達し、円筒状砥石８を連動して回転させる連動機構１０とを備えている。
円筒状砥石８は、例えば、図３に示されるように、同一の径寸法を有するものが４個備えられている。各円筒状砥石８は、微小間隙をあけて隣接配置され、その中心軸線位置は、正三角形Ｃを２つ重ねた菱形形状の頂点となる位置に設定されている。

前記連動機構１０は、例えば、モータ９に固定された駆動歯車１１と、前記各円筒状砥石８に固定され、前記駆動歯車１１に噛み合う同一形状の従動歯車１２とにより構成されている。各円筒状砥石８の同一形状の従動歯車１２が同一形状の駆動歯車１１に噛み合うことにより、各円筒状砥石８が、同一の周速度で回転させられるようになっている。図中、符号１３は、２つの駆動歯車１１を同一速度で連動させるための中間歯車である。

前記制御装置７は、ＸＹＺステージ３を制御して、板状の基材ＡをＺ方向に移動させることにより、加工時の円筒状砥石８の基材Ａに対する送り速度を調節する。また、制御装置７は、加工後の基材Ａに対する加工ヘッド４の相対移動を制御する。本実施形態においては、加工ヘッド４に設けられた円筒状砥石８が菱形状に４個設けられているので、１回の加工により４個の円柱状ブロックが切り出されるが、加工終了後に、制御装置７は、ＸＹＺステージ３を制御して、菱形状に配列された加工済みの領域に対し、菱形の１辺に沿う方向に、その１辺の長さの２倍だけ基材Ａを並進移動させるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る円柱体製造装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る円柱体製造装置１を用いて、円柱状のリン酸カルシウム多孔体ブロックを製造するには、板状に形成された基材ＡをＸＹＺステージ３に載置する。そして、制御装置７の作動により、ＸＹＺステージ３を制御して基材Ａの最初の加工位置に加工ヘッド４が対向するように基材Ａを移動させる。そして、モータ９の作動により複数の円筒状砥石８を回転駆動し、ＸＹＺステージ３を上昇させることで、円筒状砥石８によって基材Ａから円柱状のリン酸カルシウム多孔体ブロックを切り出すことができる。

本実施形態に係る円柱体製造装置１によれば、円筒状砥石８によって板状の基材Ａに切り込むだけで、円柱状の生体組織補填材を製造することができる。したがって、従来のように、直方体状のブロックに切り出す工程、切り出されたブロックを円筒研削装置に移載する工程、および円筒研削装置によって角を丸めて円柱体を製造する工程のように複雑な工程を実施することなく、少ない工程で、簡易に、円柱状の生体組織補填材を製造することができる。

この場合において、本実施形態に係る円柱体製造装置１によれば、４個の円筒状砥石８の内、３個の円筒状砥石８が、正三角形Ｃの頂点位置に中心軸線を位置させて配列されているので、最も隙間なく密に配列されている。したがって、切り出される円柱体は基材Ａに残る部分を最も少なくするように無駄なく切り出されることになる。

最初の４個の円柱体が切り出された後には、制御装置７は、ＸＹＺステージ３を作動させて、基材Ａを下降させることにより、基材Ａから円筒状砥石８を抜き出す。その後、基材ＡをＸＹ方向に移動させて、最初の４個の円柱体が切り出された領域に隣接する領域に円筒状砥石８を対向させる。そして、ＸＹＺステージ３を上昇させることにより、円筒状砥石８を基材Ａの新たな領域に接触させ、基材Ａから円柱体を切り出していく。

この場合に、既に円柱体が切り出された領域には、菱形配列された４つの孔が残されているが、制御装置７は、この４つの孔の内２つの孔を結んだ直線に沿ってその２つの孔の中心間距離の２倍の距離だけ基材Ａを水平方向に並進移動させているので、新たに切り出される円柱体の中心軸線は、既に加工された２つの円柱体の中心軸線と略正三角形Ｃの配列関係となる。その結果、連続する２回の加工により切り出される円柱体も、基材Ａに残る部分を最も少なくするように無駄なく切り出されることになる。
そして、上記工程を繰り返し行うことにより、基材Ａから多数の円柱体を無駄なく切り出すことが可能となる。

なお、本実施形態に係る円柱体製造装置１においては、４個の円筒状砥石８を、正三角形Ｃを２つ重ねた形態の菱形状に配列したが、これに代えて、正三角形状に配列された３個の円筒状砥石８を有する加工ヘッド４を採用してもよい。この場合に、隣接領域を加工する際には、加工ヘッド４を基材Ａに対して相対的に並進移動させるだけではなく、鉛直軸回りに１８０°反転させて加工することにより、上記と同様、基材Ａから多数の円柱状の生体組織補填材を無駄なく切り出すことができる。
また、５個以上の円筒状砥石８を任意の３個の円筒状砥石８が正三角形状に配列されるように配列してなる加工ヘッド４を採用することにしてもよい。

また、本実施形態においては、連動機構１０として、歯車１１〜１３を用いたが、これに代えて、プーリ・ベルトのような他の駆動力伝達機構を採用してもよい。また、平歯車に代えて、傘歯歯車等、他の任意の形態の歯車を採用してもよい。いずれの場合においても、隣接する歯車を軸方向にずらした位置に配置することにより、相互の歯車の干渉を回避して切刃部材を近接させ、装置の小型化を図ることができる。

また、切刃部材として円筒状砥石８を例示したが、これに代えて、円筒状部材の先端に円形の切刃を有するドリルを採用してもよい。
また、移動機構としてＸＹＺステージ３を採用したが、これに代えて、アーム５側に並進移動機構を設けることにしてもよい。
さらに、切刃部材として円筒状砥石８を例示したが、これに代えて、２重円筒状の切刃部材を採用してもよい。このようにすることで、中央に中空孔を有する円柱体（円筒体）からなる生体組織補填材を簡易に製造することができる。

また、上記実施形態においては、４個の円筒状砥石８を菱形状に配置したが、これに代えて、図４に示されるように、複数の円筒状砥石８を直線上に配列してもよい。
この場合には、１回の加工により、板状の基材Ａから１列に複数の円柱状の生体組織補填材が切り出されることとなるため、制御装置７の作動により、次に切り出す位置を、図５に矢印で示されるように、配列方向に交差する方向に隣接し、かつ、円筒状砥石８のピッチの半分だけ、配列方向に移動した位置とすることが好ましい。図中、符号Ｂは、加工後に基材Ａに形成された孔である。

このように加工位置を調節することで、任意の３個の隣接する切り出し位置の中心軸線が略正三角形Ｃになるようにすることができる。その結果、上記実施形態と同様に、基材Ａから無駄なく、最も多くの円柱状の生体組織補填材を切り出すことができるという利点がある。

本発明の一実施形態に係る円柱体製造装置の全体構成を示す正面図である。 図１の円柱体製造装置の加工ヘッドを概略的に示す内部構造図である。 図２の加工ヘッドにおける切刃部材の配列の一例を模式的に示す平面図である。 図２の加工ヘッドにおける切刃部材の配列の他の例を模式的に示す平面図である。 図４の配列からなる切刃部材による加工方法の一例を示す図である。

符号の説明

Ｃ 正三角形
１ 円柱体製造装置
３ ＸＹＺステージ（移動機構）
７ 制御装置
８ 円筒状砥石（切刃部材）
９ モータ
１０ 連動機構

Claims (5)

1. 軸線を平行にして配列され、軸線回りに回転可能に支持された複数の円筒状の切刃部材と、これら切刃部材を連動して回転させる連動機構と、該連動機構を駆動するモータとを備え、
   前記連動機構は、各切刃部材による切削速度が同一となるように切刃部材を連動させるよう設定されている円柱体製造装置。
2. 前記切刃部材は、隣接する任意の３つの切刃部材の軸線が、略正三角形の頂点位置に配されるように配列されている請求項１に記載の円柱体製造装置。
3. 前記切刃部材を並進移動させる移動機構と、
   該移動機構を制御する制御装置とを備え、
   該制御装置は、前記移動機構による移動前の切刃部材および移動後の切刃部材の隣接する任意の３つの軸線位置が、略正三角形の頂点位置に配されるように切刃部材を移動させる請求項２に記載の円柱体製造装置。
4. 直線上に配列された複数の切刃部材を、配列方向に交差する方向に移動させる移動機構と、
   該移動機構を制御する制御装置とを備え、
   該制御装置は、前記移動機構による移動前の切刃部材および移動後の切刃部材の隣接する任意の３つの軸線位置が、略正三角形の頂点位置に配されるように切刃部材を移動させる請求項１に記載の円柱体製造装置。
5. 前記切刃部材が、２重円筒状である請求項１から請求項４のいずれかに記載の円柱体製造装置。

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