JP2018033587A - 加工演算プログラム、加工演算装置、及びcad/camシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】上記問題点に鑑み、加工素材データの決定を効率よく行うことができる加工演算プログラムを提供する。【解決手段】歯科補綴物(1)の形状データに基づいて使用されるべき加工素材を決定するプログラムであって、大きさ、及び/又は形状が異なる複数の加工素材の形状をデータ化した複数の加工素材データ(60、61、62)を重ね合わせて表示する手順と、重ね合わされて表示された加工素材データに歯科補綴物の形状をデータ化した歯科補綴物データ(51)を重ね合わせて表示する手順と、歯科補綴物データの全部が加工素材データの内側に含まれるかを判断する手順と、を含む。【選択図】図6
Description
本発明は歯科補綴物のための加工演算プログラム、加工演算装置、及びCAD/CAMシステムに関する。
NC(Numerical Control machining)加工機を用いて切削加工を行い、歯科用補綴物を作製する際、例えば特許文献1、非特許文献1に記載のように歯科用CAD/CAMシステムが用いられる。歯科用CAD/CAMシステムは、支台歯等を計測して三次元形状データを取得するスキャナ、取得した三次元形状データから補綴物を設計して補綴物データを形成する設計装置(CAD装置)、設計装置から出力された補綴物データに基づいて加工機のためのNCデータを計算する加工演算装置(CAM装置)、及び加工演算装置からの指令に沿って材料を加工して歯科補綴物を作製する加工装置を備えて構成されている。これらスキャナ、設計装置、加工演算装置、及び加工装置がそれぞれ独立した状態で存在して歯科用CAD/CAMシステムが構成されたものや、これらのうち少なくとも2つの機能がひとつに融合されて構成されたものもある。
CAD/CAMシステムのうち、加工演算装置(CAM装置)では、設計装置から出力された歯科補綴物データに基づいて、加工が効率的に行われるように工程及び各工程で用いられる工具を演算する。
株式会社ジーシー、「Aadva ソフト L−CAM 使用説明書」、平成28年4月11日発行、24ページ
作製される歯科補綴物は、様々な大きさ及び形状を有するため、通常は複数の形状(直方体、立法体、円柱等)や大きさの加工素材が準備され、適切な材料が都度選択される。ここで適切な材料の選択は、できるだけ無駄にならない大きさ及び形状となる観点から行われる。このような加工素材の選択は、加工演算装置で、加工素材データ内に歯科補綴物データをレイアウトすることにより行われる。
加工素材は小さいほど用いる原料が少ないことから、加工素材が小さい方が低コストになる。そのため、操作者はできるだけ小さい加工素材データに歯科補綴物データをレイアウトしようとする。
このような加工素材データのレイアウトは操作者が画面上で歯科補綴物データを回転させたり移動させたりすることで行われるが、操作者は複数準備された加工素材データのうちサイズが小さい順に当該レイアウトを行う。そして、その加工素材データに歯科補綴物データが収まらない場合は、次に大きい加工素材データを呼び出し、再びレイアウトを行う。最終的にレイアウト可能な加工素材データを得ることができるまでこの作業を繰り返すことになるため、使用する加工素材データを決定するには多くの労力と時間を要するものであった。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、加工素材データの決定を効率よく行うことができる加工演算プログラムを提供することを課題とする。また、このプログラムを備える加工演算装置、CAD/CAMシステムを提供する。
以下、本発明について説明する。ここでは分かり易さのため、図面に付した参照符号を括弧書きで併せて記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明の1つの形態は、歯科補綴物(1)の形状データに基づいて使用されるべき加工素材を決定するプログラムであって、大きさ、及び/又は形状が異なる複数の加工素材の形状をデータ化した複数の加工素材データ(60、61、62)を重ね合わせて表示する手順と、重ね合わされて表示された加工素材データに歯科補綴物の形状をデータ化した歯科補綴物データ(51)を重ね合わせて表示する手順と、歯科補綴物データの全部が加工素材データの内側に含まれるかを判断する手順と、を含む、加工演算プログラムである。
複数の加工素材データには適用に関して予め優先順位が決められていてもよい。
また、重ね合わされて表示された加工素材データ(60、61、62)のうち、歯科補綴物データの全部が加工素材データの内側に含まれた加工素材データを報知する手順をさらに含むように構成してもよい。
歯科補綴物の形状データを受信する受信手段(35)と、上記の加工演算プログラムを記憶した記憶手段(34)と、受信手段により受信した形状データに基づいて、加工演算プログラムを演算する演算手段(32)と、演算手段による結果を出力する出力装置(38)と、を備える、加工演算装置(30)を提供することができる。
また、三次元形状データを生成する三次元データ読み取り装置(10)と、三次元形状データに基づいて歯科補綴物の形状データを作成する設計装置(20)と、設計装置が作成した歯科補綴物の形状データを受信して歯科補綴物の加工手順を演算する上記加工演算装置(30)と、加工演算装置による加工手順に従って加工をする加工装置(40)とを備える、CAD/CAMシステム(50)を提供することができる。
本発明によれば、材料に対してモデルが飛び出す部位があるか否かが判断されて報知されるので、材料の選択を迅速に行うことができるため、時間と労力を削減できる。
本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
はじめに、作製の対象となる歯科補綴物の一例について説明する。図1に保持突起2が付いた歯科補綴物1の外観を模式的に示した。図1(a)が平面視、図1(b)が正面視の歯科補綴物1である。
歯科補綴物1はいわゆるクラウンと呼ばれる歯科補綴物の一種であり、全体として容器状に形成されている。従って外面1a及び内面1bを有している。図1(a)、図1(b)では内面1bを破線で透視して表している。この容器状であるクラウンを例えば治療した歯牙の上からかぶせることにより治療部位を覆って保護する。
歯科補綴物1はこのように歯牙の咬合面を被覆するように配置されるので、歯科補綴部物1にも咬合面を形成する必要があり、ここには歯牙の裂溝に対応するように歯科補綴物1の裂溝1cが存在する。
このように、歯科補綴物1は、その外形が複雑であり、その形は歯の部位や適用する人によって大きく異なる。
歯科補綴物1はいわゆるクラウンと呼ばれる歯科補綴物の一種であり、全体として容器状に形成されている。従って外面1a及び内面1bを有している。図1(a)、図1(b)では内面1bを破線で透視して表している。この容器状であるクラウンを例えば治療した歯牙の上からかぶせることにより治療部位を覆って保護する。
歯科補綴物1はこのように歯牙の咬合面を被覆するように配置されるので、歯科補綴部物1にも咬合面を形成する必要があり、ここには歯牙の裂溝に対応するように歯科補綴物1の裂溝1cが存在する。
このように、歯科補綴物1は、その外形が複雑であり、その形は歯の部位や適用する人によって大きく異なる。
ここで、加工時には、その外面1aの一部から加工装置40(図2参照)に掴まれ、該加工装置40に保持するための部位である保持突起2を有している。なお、この保持突起2は最終的に除外されて歯科補綴物1となる。
次に、1つの形態のCAD/CAMシステムについて説明する。図2は1つの形態を説明する図で、CAD/CAMシステム50(以下、「システム50」と記載することがある。)の構成を概念的に示したブロック図である。システム50は、三次元データ読み取り装置10、設計装置20、加工演算装置30、加工装置40を備えて構成されている。
三次元データ読み取り装置10は、歯科補綴物1を適用する対象となる歯牙、又はこれを模した支台歯模型等の三次元形状データを生成するものである。これにより歯牙の形状を三次元データ化する。三次元データ読み取り装置10は公知のものを用いることができ、例えばプローブを接触させて計測する接触式のスキャナや、レーザや光を用いて計測する非接触式のスキャナがある。
設計装置20は、三次元データ読み取り装置10で得た三次元形状データを取り込み、該三次元形状データに対応した歯科補綴物の形状データを設計する手段である。例えば取得した三次元形状データに基づき、候補となる歯科補綴物の原型データをデータベースから選択し、選択した原型データを三次元形状データに適合するように変更することが挙げられる。このような設計装置20としてはCAD装置を挙げることができ、公知のものを用いることができる。
加工演算装置30は、設計装置20で設計した歯科補綴物の形状データ、加工機に備えられる工具の種類やその形態のデータ、実際に加工する材料のデータ等から、準備されている複数の加工素材から選ばれた1つの加工素材に基づいて、加工機が歯科補綴物を作製するための加工動作を指示するNCデータを生成し、加工装置40へ送信する手段である。また、本形態の加工演算装置30では後述するように、加工素材の選択を効率よく行う演算をするように構成されている。このような加工演算装置30としては例えばCAM装置等を挙げることができる。
図3は、加工演算装置30に含まれる構成を概念的に表したブロック図である。加工演算装置30は、演算装置31、入力装置37及び出力装置38を有している。そして演算装置31は、演算手段32、RAM33、記憶手段34、受信手段35、及び出力手段36を備えている。また、入力装置37にはキーボード37a、マウス37b、記憶媒体の1つとして機能する外部記憶装置37c、及び通信装置37dが含まれている。
演算手段32は、いわゆるCPU(中央演算子)により構成されており、上記した各構成部材に接続され、これらを制御することができる手段である。また、記憶媒体として機能する記憶手段34等に記憶された各種データベース34bから選択しつつ、プログラム34aを実行し、これに基づいて後で説明する演算や各種データの生成を行う手段としても機能する。演算の内容については後で説明するが、加工の手順演算、工具の選択演算、加工条件の演算、加工素材の選択のための演算等を挙げることができ、生成されるデータとしては加工装置40への指令であるNCデータを挙げることが可能である。
RAM33は、演算手段32の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能する構成部材である。RAM33は、SRAM、DRAM、フラッシュメモリ等で構成することができ、公知のRAMと同様である。
記憶手段34は、上記したような演算、及び生成されるべきデータを得るための根拠となる各種プログラム34aやデータベース34bが保存される記憶媒体として機能する構成部材である。ここで、プログラムの1つとして加工素材選択のための演算プログラムを挙げることができ、データベース34bの1つとして形状、大きさの異なる複数の加工素材形状データを挙げることができる。
また記憶手段34には、プログラムの実行により得られたNCデータ等、中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。
また記憶手段34には、プログラムの実行により得られたNCデータ等、中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。
受信手段35は、外部からの情報を演算装置32に適切に取り入れるための機能を有する構成部材であり、入力手段37が接続される。いわゆる入力ポート、入力コネクタ等もこれに含まれる。
出力手段36は、得られた結果のうち外部に出力すべき情報を適切に外部に出力する機能を有する構成部材であり、通信装置38aや表示装置38b等の出力装置がここに接続される。いわゆる出力ポート、出力コネクタ等もこれに含まれる。
入力装置37には、例えばキーボード37a、マウス37b、外部記憶装置37c、及び通信装置37d等が含まれる。キーボード37a、マウス37bは公知のものを用いることができ、説明は省略する。
外部記憶装置37cは、公知の外部接続可能な記憶手段であり、記憶媒体としても機能する。ここには特に限定されることなく、必要とされる各種プログラム、データを記憶させておくことができる。例えば上記した記憶手段34と同様のプログラムやプログラムの実行により得られたNCデータ等がここに記憶されていても良い。外部記憶装置32cとしては、公知の装置を用いることができる。これには例えばCD−ROM及びCD−ROMドライブ、DVD及びDVDドライブ、ハードディスク、各種メモリ等を挙げることができる。
通信装置37dは、他の機器から直接受信手段35にデータを送信する手段である。例えば設計装置20から歯科補綴物の形状データを直接受信手段35に送信することを挙げることができる。
外部記憶装置37cは、公知の外部接続可能な記憶手段であり、記憶媒体としても機能する。ここには特に限定されることなく、必要とされる各種プログラム、データを記憶させておくことができる。例えば上記した記憶手段34と同様のプログラムやプログラムの実行により得られたNCデータ等がここに記憶されていても良い。外部記憶装置32cとしては、公知の装置を用いることができる。これには例えばCD−ROM及びCD−ROMドライブ、DVD及びDVDドライブ、ハードディスク、各種メモリ等を挙げることができる。
通信装置37dは、他の機器から直接受信手段35にデータを送信する手段である。例えば設計装置20から歯科補綴物の形状データを直接受信手段35に送信することを挙げることができる。
出力装置38には、例えば通信装置38a、及び表示装置38b等が含まれる。
通信装置38aは、他の機器へ得られたデータを送信する手段である。例えば加工装置40に加工手順データを送信することを挙げることができる。
表示装置38bは、各場面の演算結果、各種機能の選択等が表示される装置である。操作者は表示装置38bを参照しながら入力装置37を操作して演算装置31を機能させることができる。このような表示装置38bとしては公知の表示装置を適用することができ、これには例えばモニタ等を挙げることができる。
通信装置38aは、他の機器へ得られたデータを送信する手段である。例えば加工装置40に加工手順データを送信することを挙げることができる。
表示装置38bは、各場面の演算結果、各種機能の選択等が表示される装置である。操作者は表示装置38bを参照しながら入力装置37を操作して演算装置31を機能させることができる。このような表示装置38bとしては公知の表示装置を適用することができ、これには例えばモニタ等を挙げることができる。
このような加工演算装置30には例えばコンピュータを挙げることができる。コンピュータ本体には通常、演算装置31に相当する各機器が具備されており、これに入力装置37、及び出力装置38を接続することができるようにも構成されている。
図2に戻って加工装置40について説明する。加工装置40は、加工演算装置30で生成された加工装置の動作指示のデータであるNCデータを受け取り、該NCデータに従って、加工素材を抽出し、加工素材に対して加工を実行することで加工素材から歯科補綴物を作製するものである。このような加工装置は公知のNC工作機械を挙げることができる。
以上のような加工演算装置30を含むシステム50によれば、後述するように用いるべき加工素材を効率よく得ることができる。
なお、本形態では図2に示したように歯科用CAD/CAMシステム50を構成する三次元データ読み取り装置10、設計装置20、加工演算装置30、及び加工装置40はそれぞれが独立した形態であるが、必ずしもその必要はなく、これら歯科用CAD/CAMシステムをなす複数の構成物の持つ機能が一体化された構成であってもよい。又は、所定の機能を分離させて別の装置として加えられてもよい。
次に、CAD/CAMシステム50を用いて、歯科補綴物の製造方法S1について説明する。ここではわかりやすさのためCAD/CAMシステム50を用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の趣旨を含む方法を可能とするものであれば他のシステムよって歯科補綴物が製造されてもよい。また、この説明により各装置で行うべき演算等がさらに理解される。
歯科補綴物1の製造方法S1(以下、「製造方法S1」と記載することがある。)の流れを図4に示した。製造方法S1は、三次元形状データ作成過程S10、歯科補綴物の形状データ作成過程S20、NCデータの作成過程S30、加工過程S40を含んでいる。以下に各過程について説明する。
三次元形状データ作成過程S10(「過程S10」と記載することがある。)は、三次元データ読み取り装置10等を用いて、支台歯模型等の三次元形状データを作成する過程である。このような三次元形状データの作成は公知の方法を用いることができる。
歯科補綴物の形状データ作成過程S20(「過程S20」と記載することがある。)は、過程S10で得た三次元形状データを取得し、これに基づいて設計装置20を用いて、歯科補綴物の形状データを作成する過程である。
このような歯科補綴物の形状データの作成は、公知のCAD等の設計装置を用いて通常行われる方法により行うことができる。
このような歯科補綴物の形状データの作成は、公知のCAD等の設計装置を用いて通常行われる方法により行うことができる。
NCデータの作成過程S30(「過程S30」と記載することがある。)は、過程S20で作成した歯科補綴物の形状データ、データベース34bに記憶された、加工素材の形状データ、加工装置40に備えられる工具の種類やその形態のデータ等から、適する加工素材を選択するとともに、加工装置が歯科補綴物を作製するための加工動作を指示するNCデータを演算して作成する過程である。すなわち、得られた歯科補綴物の三次元形状から、上記記憶手段34等に記憶されていたプログラム34aで規定された手順、及びデータベース34bに基づいて演算手段43がNCデータを演算して作成する。さらに具体的には演算手段32等により次のように行われる。図5に過程S30の流れを示した。
過程S30は、歯科補綴物の形状データ読み込み過程S31、加工素材データへの配置及び決定の過程S32、NCデータ計算過程S33、及びNCデータ出力過程S34を含んで構成される。
歯科補綴物の形状データ読み込み過程S31(「過程S31」と記載することがある。)は、過程S20で作成された歯科補綴物の形状データをCAM装置等の加工演算装置30に読み込む過程である。本形態では、図3に表れた通信手段37dからの受信、あるいは外部記憶装置37cを介して、受信手段35から形状データが加工演算装置30に読み込まれる。
加工素材データへの配置及び決定過程S32(「過程S32」と記載することがある。)は、加工演算装置30の記憶手段34のデータベース34bに予め記憶させておき表示させた加工素材データ上に、取得した歯科補綴物の形状データを表示して配置し、用いる素材を決定する過程である。このとき、歯科補綴物の形状データは移動や回転等により加工素材内にレイアウトされるが次のように行われる。
加工素材は、歯科補綴物を形成する材質からなる直方体、立方体、及び、円柱等の形状を有するブロック状である。このような直方体、立方体、及び、円柱に保持突起2(図1参照)が配置されている形態のものもある。従って、加工素材データもこの形状に沿ったものとなる。ここでは1つの例として異なる3つの大きさの直方体である加工素材が準備されているものとし、これにデータベース34bにはこの3つの加工素材に対応した加工素材データが記憶されているものとする。
図6には保持突起データ52が具備された歯科補綴物データ51、及び第一加工素材データ60、第二加工素材データ61、及び第三加工素材データ62が表示装置38bに表れた場面を示した図である。図6(a)は咬合面側から見た図である。図6(b)は側面から見た図である。図6(a)、図6(b)では、歯科補綴物データ51、保持突起データ52は点線で示している。
このように、過程S32では、形状や大きさが異なる少なくとも2つの複数の加工素材データが重ねられるように同時に表示され、ここに1つの歯科補綴物データ、必要に応じて保持突起データも併せて重ねられる。これにより、複数の加工素材データへの歯科補綴物データの収まりを同時に確認することができ、効率よく使用する加工素材データの選択をすることが可能である。その際、操作者は歯科補綴物データの移動や回転をすることにより、配置姿勢を変更することができるように構成されていることが好ましい。また、このときには歯科補綴物データ、保持突起データが加工素材データに収まっているか否かをプログラムにより演算し、その結果を表示装置38bに表示するように構成されていてもよい。
本例では、第一加工素材データ60、第二加工素材データ61、及び第三加工素材データ62の3つの加工素材データが重ねて表示され、ここに歯科補綴物データ51、及び保持突起データ52が合わせて表示されている。そして、第一加工素材データ60、及び第二加工素材データ61については、歯科補綴物データ51及び保持突起データ52が収まらないが、第三加工素材データ62については、歯科補綴物データ51及び保持突起データ52が収まる様子が表現されている。
本例では、第一加工素材データ60、第二加工素材データ61、及び第三加工素材データ62の3つの加工素材データが重ねて表示され、ここに歯科補綴物データ51、及び保持突起データ52が合わせて表示されている。そして、第一加工素材データ60、及び第二加工素材データ61については、歯科補綴物データ51及び保持突起データ52が収まらないが、第三加工素材データ62については、歯科補綴物データ51及び保持突起データ52が収まる様子が表現されている。
複数の加工素材データを重ねて表示する態様は、特に限定されることはないが、その中心線が揃うように配置してもよいし、平面視、正面視、及び側面視のいずれかでその辺の少なくとも1つが揃うように配置してもよい。
歯科補綴物データ、及び加工素材データの表示態様は特に限定されることなく、ワイヤー表示などのエッジのみ表示する手法や、半透明表示する手法など,公知の三次元グラフィック技術を用いることができる。
同時に表示された第一加工素材データ60、第二加工素材データ61、第三加工素材データ62、歯科補綴物データ51、及び保持突起データ52の位置関係をプログラムに基づいた演算により認定し、歯科補綴物データ51、保持突起データ52が各加工素材データに収まるものと収まらないものを判断することもできる。そして、歯科補綴物データ51と保持突起データ52が収まる加工素材データが複数あった時には、予め決めておいた優先順位に従って優先順位の高い加工素材データが選択される。優先度は例えば体積が小さい順とすることができる。
このようにして選択された加工素材データは他の加工素材データと視覚的に判別できるように色を変えて表示されることもできる。例えば,選択された加工素材データのみを色を変えて目立つ配色にしたり、選択された加工素材データ以外の加工素データを目立たな色や非表示としたりすることができる。
また、各サイズの加工素材データには予め名称が決められており、上記のようにして決定された加工素材データの名称を表装置38b上に表示することもできる。このように、選択された加工素材データは、グラフィック表示だけでなく、文字による表現方法によっても操作者に報知するように構成してもよい。
図5に戻って説明を続ける。NCデータ計算過程S33(「過程S33」と記載することがある。)は、ここまでに設定した条件や、加工演算装置30の記憶手段34に具備されたデータベース34bに記憶されている工具情報、加工情報等のデータをもとに加工装置40の加工動作をNCデータとして演算する過程である。
NCデータ出力過程S34(「過程S34」と記載することがある。)は、過程S33によって計算されたNCデータを出力する過程である。加工演算装置30と加工装置40とが別構成の場合は、NCデータを介して加工演算装置30によって計算された加工動作を加工装置40に伝達する。伝達方法は、NCデータを加工装置40に通信や記憶媒体等を利用して送信する方法がある。一方、加工演算装置30と加工装置40とが一体構成の場合等には、加工演算装置30と加工装置40との間でのメモリ間の通信等で済むこともある。
図4に戻って加工過程S40について説明する。加工過程S40では、選択された加工素材データによる加工素材を用いて過程S30により作成されたNCデータに従って加工をする。
以上説明した、加工演算装置30、これを含むCAD/CAMシステム50、加工演算装置のためのプログラムによれば、従来のようにひとつひとつ個別に加工素材データと歯科補綴物データとのレイアウトの繰り返しをする必要がなく、効率よく使用すべき加工素材を選択することができ、時間及び労力の削減をすることが可能となる。
1 歯科補綴物
10 三次元データ読み取り装置
20 設計装置
30 加工演算装置
31 演算装置
37 入力装置
38 出力装置
10 三次元データ読み取り装置
20 設計装置
30 加工演算装置
31 演算装置
37 入力装置
38 出力装置
Claims (5)
- 歯科補綴物の形状データに基づいて使用されるべき加工素材を決定するプログラムであって、
大きさ、及び/又は形状が異なる複数の前記加工素材の形状をデータ化した複数の加工素材データを重ね合わせて表示する手順と、
重ね合わされて表示された前記加工素材データに前記歯科補綴物の形状をデータ化した歯科補綴物データを重ね合わせて表示する手順と、
前記歯科補綴物データの全部が前記加工素材データの内側に含まれるかを判断する手順と、
を含む、
加工演算プログラム。 - 複数の前記加工素材データには適用に関して予め優先順位が決められている請求項1に記載の加工演算プログラム。
- 重ね合わされて表示された前記加工素材データのうち、前記歯科補綴物データの全部が前記加工素材データの内側に含まれた前記加工素材データを報知する手順をさらに含む請求項1又は2に記載の加工演算プログラム。
- 歯科補綴物の形状データを受信する受信手段と、
請求項1乃至3のいずれかに記載の加工演算プログラムを記憶した記憶手段と、
前記受信手段により受信した前記形状データに基づいて、前記加工演算プログラムを演算する演算手段と、
前記演算手段による演算結果を出力する出力装置と、を備える、加工演算装置。 - 三次元形状データを生成する三次元データ読み取り装置と、
前記三次元形状データに基づいて歯科補綴物の形状データを作成する設計装置と、
前記設計装置が作成した前記歯科補綴物の形状データを受信して歯科補綴物の加工手順を演算する請求項4に記載の加工演算装置と、
前記加工演算装置による加工手順に従って加工をする加工装置と、を備える、CAD/CAMシステム。
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- 2016-08-30 JP JP2016167825A patent/JP2018033587A/ja active Pending
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