JP4215893B2 - 歯科補綴物形成用ブロック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はコンピュータ制御による自動計測及びこの計測情報に基づく自動加工を行う装置にて使用する部材に関し、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置に代表される自動計測及び自動加工手段を用いることにより、精密な歯科や医科の補綴物、その他の歯科材、医科材、各種模倣物、被計測物に同一、類似あるいは対応したものに加工するための部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯科補綴物は、歯科技工士の手作業によるものが殆どである。この場合、歯科技工士の熟練した技術が必要であり、人により更には作製した時により、歯科補綴物の品質のバラツキが非常に大きいものであった。それを解決するために、機械加工により製作する方法が開発され、現在確立されようとしている。その機械加工用ブロックとしては、セラミックの角柱形状のものがあり、インレーのみとして使用されている
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在、機械加工用歯科補綴物の材料としては、角柱の歯科補綴用切削ブロックがある。この補綴物用ブロックを切削加工を施すとき、補綴物として使用する部分と装置に設置している保持部とを、連結した状態で加工をしなければならない。この連結部分は、補綴物として使用するとき、必要のない部分である。そのため、後処理の負担を軽くするために限りなく小さいものにしなければならないが、そのときの切削量が大きくなるため、ドリル等の切削ツールに大きく負担がかかってくる。また、深く切削するために、切削ツールの全長、刃長及び有効長が長いものが必要になってくる。切削ツールが長くなると、ぶれ幅やたわみ量が大きくなり、精度が悪くなってくる。 加工部が四角いブロックからクラウンを作製する場合、切削方法として平行切削、四角を描きながら等高線切削方法で行われている。これらの方法は、移動している切削ツールの方向転換があるために、加減速あり、切削時間がかかる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、補綴物を制作する加工部に保持部との連結部分に近い形状の支持部を付ける。その支持部に装置に取り付けるための保持部を接着した補綴用ブロックを提供することにある。
支持部の形状は、角柱、円柱、四角錐、三角錐、円錐など支持部であれば基本的に限定されないが、この場合は円柱が好ましい。また円の面は加工部及び保持部の方向が好ましい。加工部の材質は、歯科で用いられるのものであれば良い。保持部の材質についても、特に限定されるものではないが、費用及び機械的強度を考慮すると金属が好ましい。この加工部に支持部を付けることにより、保持部との連結部分の切削する量が少なくなる。また切り込み深さも浅くなる。
クラウンを切削加工することを考えると、加工部の製品部分を円筒状が好ましい。円筒状にすることにより、切削ツールの移動を円上の等高線に切削加工が可能で、加減速の幅が少なく一定の速度で行うことができる。
【０００５】
【作用】
連結部分を切削加工する際に、加工部に支持部を付けることにより、切削するツールの長さも短くて済み、課題であった切削ツールのぶれやたわみも解消されると考えられる。加工部を円筒状にすることにより、切削ツールの加減速の幅が少なくて済み、切削時間が短縮することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、工作機械にて切削して目的とする形状を形成する為の加工部材と、工作機械とこの加工部材とを接続する接続材との間に支持材を介した構成並びに加工すべき形状データを得るため予め形成されたモデル及びこのモデルと測定機械とを接続する接続材を示すものであり、この３の組み合わせの一例を図２、図３に示す。
１８は、加工部であり、ドリル、鑢を備えた駆動性の切削加工具により加工される為の加工材であり、セラミックス、樹脂、金属（チタン、チタン合金、銀等の貴金属化合物その他一般的に用いられる歯科用金属材料）、等により構成され、好ましくは快削性並びに生体に対し親和性を有するものが用いられる。具体的には、審美性も含めて考えると長石がより好ましい。
大きさ形状は、上述した様に加工切削のための装置にも依存するが、本発明は、一乃至複数の歯に装着される歯科用の欠損部を補綴する物に代表される最終的な形成物に略等しいかそれ以上の大きさと形状が好ましい。一般的な範囲としては、一歯の補綴物用として幅が２〜２０ｍｍ位である。図２、３に示すように一歯の補綴物（インレー、オンレー、クラウンなど）の場合は、円筒形状が好ましい。また、複数歯の補綴物（ブリッジなど）などの場合は、ブロックの成形性などを踏まえて、角柱が良く、その際の支持部の取付位置は、角柱の長い面の中心が好ましい。また場合によっては、短い面に取り付けることもある。
１９は加工部支持部であり、その材質は、加工部と同様の材質により形成されるが、最終的には、削除される事が多いところであるため、より快削性があるとよい。たとえば長石、アルミナ、等が例示されるが、材質によって切削ツールが異なってくるため、加工部と支持部を同じ切削ツールで切削加工が施せるという点で加工部と同じ長石が好ましい。
金属材においても、加工部と同様、チタン、チタン合金、銀等の貴金属化合物、その他歯科用金属材料が例示される。
その長さは、切削機械器具の切削空間によって左右されその範囲で適宜調整されるものでもあるが、一般的には長ければ、折れるなど、耐久性に問題があり、短ければその切削具と保持部との接触のおそれがあることから、１ｍｍ〜１０mmの範囲が好ましい。
加工部との接続面の大きさは、加工部を支持する必要があることから、そう小さくできるものではなく、また大きくしすぎると、切除の為の切削が煩雑になるなどの理由から加工部の大きさにたいし、１〜２０ｍｍが好ましい。
【０００７】
加工部１３と加工部支持部１９とはその材質を一にすることが好ましいがこの場合一体的に形成されることが、切削時の耐久性や製造行程が省けるなど、好ましい面がある。その他接着剤の使用による組み合わせであっても良い。２０は保持部であり、２１は、保持部ストッパーであるが、当該部分は、切削加工機械に接続するための手段である。図中、その断面は、加工部支持部の断面積と等しいように形成されている。
その理由は、切削する支持部は、短くすべきであるが、切削ツールの逃げ幅がある程度必要で、支持部より切削ツールの逃げ幅が大きい場合、または支持部より大きい切削ツールを使用する場合でも、保持部のストッパーに、切削ツールが当たらない設定ができるようにするためである。
その範囲において、適宜調整される。本実施例では、加工部に加工部支持部の組み合わせを示すものであるが、当該切削加工する際その元となるデータを得る為のモデル（図１においては１４）にこの支持部が接続装着される場合もある。一歯の補綴物（インレー、オンレー、クラウンなど）の場合は、円柱状が適当である。なお、当該支持部は、加工部を切削加工する際の補助的役割を果たす他、支持部の一部が、加工部として使用される場合もあり得る。すなわち、加工部を加工した最終形状が、突出する部分を有する場合は、この支持部がその部分となり得るからである。また、加工部が、大きい場合あるいは、複数の歯にまたがって使用される補綴物である場合等、一つの支持部では、十分に支持できない場合は複数の支持部を加工部に接続する態様を採ってもよく、更に、補綴物が複雑な形状を有する為、加工部分を広くとる必要がある場合、加工部との接触面を少なくする程度の大きさで、複数の支持部を加工部と接続させる態様も採り得る。この場合、この複数の支持部と接続すべく複数の保持部を装着させる構成となることから、加工装置側も、全ての保持部と接続する部分を持つ構成が必要となる。ただし、複数の保持部とその全てと接続する必要は必ずしもなく、少なくとも、加工可能に接続することができれば、一つの保持部と接続する部位をもつ加工装置であってもよい。そして更に、加工部が複数の支持部と接続していても、この支持部を一つに収束させることができれば、その収束部と一つの保持部を接続させることで、加工装置との接続を一つとして複雑な補綴物を加工装置、又はその一部を交換することなく加工可能とするものである。
【０００８】
【実施例】
本実施例で使用する切削加工装置は、金型などを加工する機械として用いられているＮＣ工作機械を基本としている。この装置にて、歯科補綴物のクラウンを研削加工を行った。しかし、一般の金型などを切削するＮＣ工作機械は大型であり、切削精度も医療用材又は歯科用材に適していない。
そのため、図１に示す切削工作機械３は、小型化に且つ切削精度も改良している。図１のＮＣ工作機械３は、三次元形状計測エリア４と三次元加工エリア５に分かれている。三次元形状計測エリア４には、接触素子８が付いた三次元形状計測用プローブ６が設置されている。三次元形状計測用プローブ６はＸ、Ｙ、Ｚ軸テーブル上に乗っており、三次元的に移動を可能とした。
各々の軸の動力にエンコーダー付ＡＣサーボモーターを使用した。三次元加工エリア５には、スピンドルモーター７が設置されている。三次元形状計測エリア４と同様に、スピンドルモーター７も三次元的に移動を可能とした。動作の制御に関しては、このＮＣ工作機械３にパソコン２を接続して行った。更に、冷却や加工屑の被加工物からの排除の目的で、注水ノズル１６を設け、三次元加工エリア５を防水加工を施した。三次元形状計測エリア４の計測モデル１７を取り付けた治具１１を設置する治具１０と三次元加工エリア５の被加工物１４を取り付ける治具９は、内部でつながっており、各々の軸の動力に使用しているエンコーダー付ＡＣサーボモーターで治具９を回転できるようにした。計測したデータをそのまま加工した場合、計測モデル１７とはミラー反転した形状に加工される。
そのため一度計測したデータをパソコン２で、Ｘ軸とＹ軸をミラー反転して、ＮＣ工作機械にデータを送って加工をする。 図２に示す歯科補綴物用ブロックを用意した。加工部１８はクラウン用に円筒状にし、その曲面の部分に円筒状の支持部２を付けた。加工部１８及び加工部支持部１９の材質は歯科で用いられるポーセレンで、一体型ある。装置に取り付ける保持部２０及び保持部ストッパー２１は一体型で、アルミニウムを使用した。保持部２０は機械加工装置に把持される部分である。また保持部ストッパー２１は、保持部２０が機械加工装置固定部に挿入される部分を特定できる目的であり、加工部の位置を決めるものである。加工部支持部１９と保持部ストッパー２１の面を、通常のアクリル系接着剤を用いて接着固定をした。そのときの各方向から投影した図を以下のように示す。
【０００９】
図３中 （ａ）は歯科補綴用ブロックの正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は右側面図、（ｆ）は底面図である。
【００１０】
切削工作機械３にて、クラウンの形状を計測し、パソコン２で切削加工用データに処理した。その後、ダイヤモンドバー２４にてクラウン形状を円上に等高線切削加工を施した。
図４はクラウン形状データ２２と保持部ストッパー２１との連結部分データ２３を切削用ブロックに合わせた図である。図５は咬合面を円上に等高線切削加工を示す。咬合面の加工が終了したら、１８０度反転する。図６に１８０度反転し、支台歯面の切削加工を示す。切削工作機械３からクラウン形状に切削加工したブロックを取り外す。その後、手動にてクラウン２７を切り落とし、研磨して完了する。 ダイヤモンドバー２４の刃長２９を、連結部分２８に合わせていたが、クラウン２７の支台歯面に合わせるだけで良い。また、刃長２９も短くて済み、ぶれやたわみ量も少なくなる。前述の実施例は、本発明を更に具体的に説明したものであり、本発明はこの例に限定されるものではない。
【００１１】
【発明の効果】
歯科補綴物用切削ブロックに加工部支持部を付けることにより、加工部と保持部の連結部分の切削加工量が減った。そのことにより、切削加工時間の短縮、切削ツールの延命及び切削加工精度の向上につながった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 切削加工装置の構成の一例を示す図。
【図２】 歯科補綴物用切削ブロックの一実施例を示す図。
【図３】 （ａ）は歯科補綴物用切削ブロックの正面図、（ｂ）は歯科補綴物用切削ブロックの左側面図、 （ｃ）は歯科補綴物用切削ブロックの平面図 、（ｄ）歯科補綴物用切削ブロックの背面図、 （ｅ）歯科補綴物用切削ブロックの右側面図、（ｆ）歯科補綴物用切削ブロックの底面図をそれぞれ示す。
【図４】 本実施例における切削ブロックにクラウン及び連結部分形状データを重ね合わせた場合を説明する説明図 。
【図５】 本実施例における咬合面切削加工を説明するための図。
【図６】 本実施例における支台歯面切削加工を説明するための図。
【符号の説明】
１ 汎用パソコンのＣＲＴ
２ 汎用パソコン本体
３ 加工工作機本体
４ 三次元形状計測エリア
５ 三次元加工エリア
６ 三次元形状計測用プローブ
７ スピンドルモーター
８ 接触素子
９ 被加工物を把持する治具（回転可能）
１０ 被計測物を把持する治具（回転可能）
１１ 支台歯模型取付治具
１２ 三次元形状計測データを汎用パソコンに送るケーブル
１３ ＮＣ工作機械を制御するためにデータを送るケーブル
１４ セラミックブロック（ポーセレンブロック）
１５ 研削加工用ダイヤモンドバー
１６ 注水加工を施すためのノズル
１７ 支台歯模型
１８ 切削ブロックの加工部
１９ 切削ブロックの加工部支持部
２０ 切削ブロックの保持部
２１ 切削ブロックの保持部ストッパー
２２ クラウン形状データ
２３ 連結部分データ
２４ ダイヤモンドバー
２５ 加工後のクラウン咬合面
２６ クラウン咬合面加工したときの連結部分
２７ 加工後のクラウン
２８ 加工後の連結部分
２９ ダイヤモンドバーの刃（ダイヤモンド電着部分）

Claims (4)

1. 歯科用補綴物が形成される為に切削加工される円筒状の加工部（１８）、主に切削加工可能な部材で形成された円筒状で、且つ前記加工部の側面の曲面に一体的に設けてなる支持部（１９）、その一端が前記支持部（１９）と接触断面がほぼ等しい面積をもち、前記支持部（１９）と接着接続される保持部（２０）の一部として形成された保持部ストッパー（２１）を備え、他端が機械加工装置に取り付ける部分を備えた円柱状の保持部（２０）よりなる歯科補綴物形成用ブロック。
2. 前記支持部は、前記加工部及び前記保持部を結ぶ方向を長軸方向とした円柱状を形成する請求項１に記載の歯科補綴物形成用ブロック。
3. 前記加工部及び支持部が、長石、アルミナ等のセラミックスよりなる請求項１、２に記載の歯科補綴物形成用ブロック。
4. 前記支持部の長さが１mm〜１０mmであって、少なくとも切削具と保持部とが接触しない程度の長さを有することを特徴とする請求項１、２に記載の歯科用補綴物形成用ブロック。

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