WO1997049524A1

WO1997049524A1 - Systeme de mesure et de traitement, procede et appareil afferents

Info

Publication number: WO1997049524A1
Application number: PCT/JP1997/002203
Authority: WO
Inventors: Yasuhisa Sugai; Takashi Hirosawa; Kazuhide Shimura; Manabu Oota; Makoto Sakazume
Original assignee: Kabushiki Kaisya Advance
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1997-12-31
Also published as: AU3274797A

Description

明細書計測及び加工システム並びに方法及び装置技術分野

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関する。より詳細には、本発明は形状設計用のコンピュータシステムとサ一ボコントロール方式の NC装置とそれに付加する軸の具合を制御する機構より成る単一の CADZCAM 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、従来では困難性を有した歯科補綴用材料等様々な材料を切削加工する事によって、精密な歯科補綴物、その他歯科材、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加工物を製造するシステムに関する。さらに、本発明は切削加工工作機械による医療用材又は歯科用材の製造に関するものである。背景技術

いわゆる通法と呼ばれる物で、従来、歯科補綴物は下記の方法で製造、適用されていた。第 1 の方法は、（ 1 ) 患者の処置歯に対して医師が支台歯形成を行い、（ 2 ) 歯牙状態を印象材により印象採得し、（ 3 ) 印象用石裔にて複製を作り、（ 4 ) 複製上で歯科技工士がワックスアップを行い、（ 5 ) 完成したワックスパターンをいわゆるロストワックス法による铸造法にて金属（金銀パラジウム合金）の歯科補辍物を作成し、（ 6 ) それを患者に医師が口腔内試適を行い不整合部を調整し適合させる。

第 2の方法は、（ 1 ) 患者の処置歯に対して医師が支台歯形成を行い、（ 2 ) 歯牙状態を印象材により印象採得し、（ 3 ) 印象用石膏にて複製を作り、（ 4 ) さらに、耐火石裔にて印象用石膏の複製を作り、（ 5 ) 耐火石膏上で歯科技工士が歯科用陶材を筆にて塗布し、これを焼結してコアフレームを作成し、（ 6 ) 完成したコアフレームに仕上げ用の陶材を塗布し、再焼結を行いセラミック歯科補綴物を作成し、（ 7 ) それを患者に医師が口腔内試適を行い不整合部を調整し適合させる方法、

第 3の方法は、（ 1 ) 患者の処置歯に対して医師が支台歯形成を行い、（ 2 ) 歯牙状態を印象材により印象採得し、（ 3 ) 印象用石裔にて複製を作り、（ 4 ) その石青の形状を 3次元計測器で計測し、この計測データを CADZCAM システムへ転送し、（ 5 ) CAD/CA M システムで支台歯データを歯科補綴物の内面データに変換し、（ 6 ) あらかじめ記憶しておいた補綴物歯冠データを内面データの大きさに合わせ変形し、重ね合わせにより歯科補綴物形状としてモデル化し、（ 7 ) 完成した歯科補綴物形状モデルを NCマシンで切削加ェし歯科補綴物を製造し、（ 8 ) それを患者に医師が口腔内試適を行い不整合部を調整し適合させる。

ところで、 NC加工工作機械を用いた場合、計測機器又は加工機器の移動の仕方は、 X軸又は Y軸を固定し、 Y軸又は X軸と Z軸を移動させる方法が一般的である。つまり、直交座標に合わせて平行に計測機器又は加工機器を移動する方法である。

しかしながら、上記のような従来の方法では、手順が多く時間と手間が掛かってしまう。

また、印象材により患者の歯牙形態を間接的に取るため、材料精度により形態が正確に取れないと云う欠点がある。

歯科医療現場では印象を取るのは一般的に歯科衛生士であるため、歯科衛生士の技量に左右される所が大きく、正碑な処置歯の形状を取ることが出来にくいという要因が有る。また、ロストワックス法を用いるため、補綴物が铸造可能な金属に限られ、金属アレルギーを引き起こし易いこと、審美性に劣るなどの欠点があった。

また铸造では熱膨張収縮があり、この誤差が無視できない。

また、铸造歪み又は鬆の問題も無視できない。審美性を考慮した陶材焼付铸造冠というものがあるが、ベース（フレーム）が铸造した金属であるため、前記の問題が解決されていない。

近年、コンピュータ技術と NC機械の進歩により、これらを用いて歯科捕綴物を製造する試みがなされているその NC工作機械の位置制御するモータとしてステツビングモータ又はサ一ボモータを利用しており、ステッピングモータ又はサーボモータの動作の制御は、モ一夕にデータを排出するだけのオープンループ方式で行われている。そのため、精密な三次元計測又は三次元加工を行う場合には、モ一夕の精密な動作にかかってくる。

又、上述の如く、そのモータの動作を確認せず、処理データをモ一夕側に送り出すだけのオープンループ方式を取つていることからモータの動作の確認、つまり各軸テーブルの移動量の確認が行われていないために、モータの精密が得られない場合は、正確な三次元計測及び三次元加工ができないという欠点がある。

更に目的物の形状が円筒形又は球形など、放射状に形状が変化している場合、従来の直交座標に合わせての計測又は加工を行うと精度良く計測又は加工ができない点等も指摘される。

他方、コンピュータ制御に於ける計測、加工時に用いられる治具等に於いても、 NC工作機械には計測および加工機器と計測モデルおよび加工物を取り付けるための治具が本体と一体化しているために、計測および加工方法は限定されてくる。計測および加工機器が個々に設置 · 固定されていることで、測定および加工のできない面が出てくる為に三次元的な加工は不可能になる。また、上記以外にも

、計測による位匱データを加工の為の位置データへコンピュータ処理による補正を行うだけでなく、加工機器用のモータにドリルを取り付ける際に、計測の先端位置から加工のドリル先端位置へのデ— タ捕正を行う必要もあり、製作の為の時間をかなり要した。更に、計測機器や加工機器の破損が生じた場合には、データ補正の必要性から始めからの計測、加工を行わなければならない等煩雑な面を有していた。

手作業により医療用材および歯科用材の切削加工を行う場合、大変な労力と製作時間を要することから、上述した様に NC工作機械が用いられる場合もあるが、装置の構造上計測および加工方法が限定されており、加工しょうとする物によっては、加工の際のドリルの振動、切り粉の飛散により計測機器を破損させることもある。更に、計測時に取り入れたデータを加工時の補正の必要性による加工時間の拡大や、誤差の発生による完成された医療用材および歯科用材等の加工品の精度は低下が生じる。また、計測機器や加工機器の破損が生じた場合に、データ補正の必要性から始めからの計測、加工を行わなければならなく、更に時間を要する。

そこで、医療用材および歯科用材の切削加工を行う場合の精度の向上、製作時間の短縮、計測，加工が中断されても途中からの再計測 · 再加工性が求められるものである。

また、 NC工作機械を用いて計測 · 加工を行う場合、複数の装置を用いるために設備投資等の面で費用がかかるものであった。

以上の課題を解決し、よりコンパクトで、より取扱いが簡単で、より速く、より精度の高い計測及び加工ができるシステムが希求されるものであった。

さらにまた、医療用材又は歯科用材を切削で加工する場合、塊状物に、水又は切削水を注水しながら切削加工を行っている。また材質によっては乾式で切削加工を行っている。これらの切削加工の作業は、歯科技工士等が手で行っているため、大変な労力と時間を要している。近年、上記の作業の近代化を図るために、医療用材又は歯科用材を NC工作機械を用いて切削加工する方法がある。この NCェ作機械を使用する場合、切削ドリル及び塊状物の冷却や切削点に付着する切り子の除去による切削抵抗の軽減のために、水又は切削水を注水しながら切削加工を行っている。また、塊状物の材質によつては乾式で切削加工を行うこともある。しかし、切削ドリルや塊状物の作業時における温度の安定化は不十分であり、切削ドリルや塊状物の破損がみられ、切削ドリルの寿命も短いものとなっていた。さらに、切削加工の場合、必ず切り子が発生するため、その清掃作業が問題となっていた。その対応として、ブラシ、エアブラシ又は掃除機などを用いて、切り子の清掃作業を行っており、大変な労力を要していた。

水又は切削水などの注水を要する医療用材又は歯科用材の塊状物の場合は、注水しながら切削加工を行っている力水又は切削水の注水量が材質又は切削ドリルの回転数により異なるため、注水量の設定に繁雑さが伴うという問題がある。さらに、注水量や注水位置が微妙に異なると切削ドリルゃ塊状物の冷却が確実にできず、切削ドリル又は塊状物の破損が起こりやすくなる。また、切削ドリル又は被塊状物の破損が避けられたとしても、温度による熱膨張があるため、精度の良い医療用材又は歯科用材が得られない可能性がある。塊状物を乾式又は注水式で切削加工を行った場合、必ず切り子が発生する。この切り子は飛散するため危険であり、また切削加工機に飛散した切り子の清掃に労力が必要になるという欠点がある。発明の開示

本発明の目的は上記の歯科その他生体用捕綴物、ィンプラント、或いは、印章材、装飾品等、モデルに基づく形状、構造、色彩の及びこれらの 1 又は複数の組み合わせを有する複製的又は複製の一部又は全部に修飾的、改良的加工を施した物を製造するため、コンビユー夕を用いた CADZ CAM システム等を使用可能とし、単一の NC機械等の駆動部を有する機器、即ち計測部、切削加工部のみを交換する構造を有するもの、或いは両方を同時に備えたもの、により好ましくは単一のクローズドループ · サ一ボコントロールシステムに基づいてモデルを計測し、生体親和性の優れた歯科用材料を切削加工する事によって精密、正確でかつ省力化出来る計測加工システムを提案する事にある。

又、本発明では、モデル等の被計測物を計測する際、或いは塊状物をデータに基づいて切削加工する際、以下の計測乃至加工をする事でより精度を向上させることを可能とした。

即ち、医療用材又は歯科用材の形状に合わせて外接円を作成し、その中心点から放射状に計測機器又は加工機器を移動させる。そのため放射状に変化している形状を精度良く計測又は加工ができる。

しかし、放射状の場合、中心点から離れるにつれ、精度が粗くなることへの対応として、放射状に分割し、その分割したものを直交座標に合わせて平行に計測又は加工することにより、前記の問題点が補うことができる。また、中心点からある半径の距離ごとに同心円上に分割する。中心点から近い部分を放射状に計測又は加工を行い、次に中心点から近い部分を更に 2倍等拡大して、計測又は加工を行うことにより、問題点を捕うことができるのである。

更に本発明では、離脱着式で、しかも統一構造を有し、取り付け、交換、回転の機能を有し、複数設け、切削用加工機器のモ一夕とドリルを一体型にする構成により、計測および加工機器、計測モデル、医療用材および歯科用材として使用される加工物の位置を正確に出し、固定することを実現する。

前記の三次元計測は、例えばプローブ等を利用した接触式計測機器、レーザー光を利用したレーザー非接触式三次元計測機器等を示す。

三次元加工装置として、例えば、切削ドリル加工、放電加工又は光造形等を示す。

本発明で示す医療用材は、例えば骨プレー卜、骨接合材、人工骨、人工関節、人工臓器、その他医療用補綴物、等で使用されるものを示す。歯科用材は、歯科用補綴物、歯科用インプラント、その他歯科治療で使用されるもの或いは、印章材、装飾品等、モデルに基づく形状、構造、色彩の及びこれらの 1 又は複数の組み合わせを有する複製的又は複製の一部又は全部に修飾的、改良的加工を施した物を示す。本発明で示す塊状物即ち被加工物の材質は、セラミックス、金属、合成樹脂及びその他三次元加工工作機にて三次元加工が施せる材質のものであり、加工可能であれば特に限定されない。

又、塊状物は、加工できるものであれば良く、その材質、形状は、加工対象物によって適宜選択されるものであるが、例えば、板状、線状、粒状が例示される。

中央演算処理装置とは、汎用、専用を問わずパソコン、ワークステーシヨン、その他中央演算処理装置を搭載したものを示すが、デ一夕処理を可能とするものであればいかなるものであってもよい。データを保存するための周辺機器として、ハードディスク、フロッピーディスク、光磁気デイスク、ランダムアクセスメモリー、 I C カード又はその他のデータを保存するための装置を示すものであればよく、アナログ又はデジタルデータを一時的或いは連続的に記憶保存できるものであれば、好適に利用できるものであり、特に限定されない。三次元的に移動する方法として、 X， Y , Z軸テーブルを利用した方法、産業ロボッ卜等に利用されているアーム型を利用した方法等が考えられる。位置を検出するためのエンコーダは、各軸テーブルに取り付けるリニアエンコーダ、各軸テーブルの動力であるサーボモータに取り付けるロータリーエンコーダ等を示すが、上記に示した各部構成の例示は、これに限るものではない。

本発明における計測および加工手段は、 CA D / CAM , N C工作機械等を用いることができ、計測機器は、接触式三次元計測機器、レーザ一および光を用いた計測機器等を、加工機器は、切削ドリル、光造形、放電加工を用いた加工機器等を用いることができる。

以上説明した本発明の特徴によれば、従来の方法である铸造法で問題のあった铸造歪み、鬆等が解決され、また铸造法では困難であつた、チタン、セラミックス、複合樹脂材料から成る歯科補綴物を本発明を用いることで早く、正確で且つ経済的に製造することが出来る。

好ましい態様では、クローズドループ * サ一ボコントロール方式を好適な一例として用いるものである。

即ち、その数値制御器が計測、切削加工機に用いられているモー夕に移動指令を出力し、モータが移動するとモータに取り付けられたロータリ一エンコーダ若しくは移動軸に取り付けられたリニアェンコーダにより移動量がパルス形式のデータとして出力され、この出力されたパルスデータは数値制御器にフィードバックされ、それにより正確な位置検出を行え、移動と停止を精度良く行うことが可能となる。

本発明ではこのパルスデータを数値制御器に送ると同時に測定デ —タ作成用のコンピュータシステムへ送信する。コンピュータシステムには主軸に取り付けられたアナ口グ変位接触式測定子からのァナログ信号を受けるィンターフェースを持ち、内部にてデジタルデ一夕として変換を行い、このデジタルデ一夕を元にコンピュータシステムは数値制御器に移動指令を出力し、モータが動作し、各軸（ 3軸）が移動すると、その接触式測定子が接触している歯科補綴物モデルとの間に変位が生じる。

この時エンコーダからのパルスデータは直接コンピュータシステムに入力されているためコンピュータシステムは数値制御器に指令した移動量が正しく実行されているかどうかをリアルタイムで確認することが可能であり、接触式測定子に対して過度のストレスを与えることなく連続した歯科補綴物モデルの形状の計測を安定に行うことが出来る。

測定されたデータは接触式測定子の先端球の半径分の増分が加重されたデータとなっている。このため、コンピュータシステムは全ての取得データより、先端球の半径分の数値を減算することにより、歯科補綴物の表面データを得ることが出来る。

減算のアルゴリズムは、接触式測定子の動きを微分することにより、歯科補綴物表面の傾斜の法線べクトルを求め、この方向から半径分を減ずると言うものである。

以上詳述したクローズドループ方式制御によれば三次元計測及び三次元加工することにより、精度の良い医療用材又は歯科用材の製造が可能となる。また、パソコンを用いた場合、クローズドループ方式三次元計測及び三次元加工の処理速度が問題であるが、複数の中央演算処理装置に分散させることにより、高速計測及び加工が図りれ o。

計測結果として得られたデータを処理し、加工機器に加工用データを送るコンピュータ等からなるシステムはこの取得した歯科補綴物の正確な表面データに基づき、準備された歯科材料ブロック（被切削物）の特性により、最適な工具、加工速度、加工経路等を自動選択し加工用数値制御データ（Gコード）を生成する。

切削加工はこの加工用数値制御データを NC加工機へ送出する事により行われる。

本発明は計測を行う計測器と加工を行う NC加工機が一つの CADZ CAM システムのみで実現されていることから、低コスト化、小型化を図ることが可能となる。

更に本発明では、放射状計測又は放射状加工手段を用いることにより、円形、楕円形、多角形、その他複雑な形状を有するモデルの周囲の形状を詳細に高精度で計測又は加工可能とする。

計測および加工機器、計測モデルおよび加工物を固定する為の治具の位置が精密に決まる離脱着式の治具にし、その治具を統一可能とすることで、相互に取り付け交換が可能になり、更に治具を回転させることで、計測モデルおよび加工物を三次元的に精度が高い計測および加工を可能とする。

更に、計測機器と加工機器が同一のベース治具に設置することができ、且つモータ等の駆動体とドリル等の加工体を一体型とし、その形状を測定プローブ等の測定体と同一或いは相関性を与えることで、データ補正処理を省くことによる製作時間の短縮や誤差が殆ど無くなることで精度が向上するだけでなく、計測および加工機器破損の際にも、中断箇所からの計測、加工が容易になる。

また、 CADZ CAM を用いた装置一台で、多彩な計測および加工手段が得られ、このことが設備投資の削減等を実現する。

さらにまた、本発明は、医療用材又は歯科用材等で示される塊状物を、液中切削加工できるように切削加工工作機械のワークの部分に液槽を装着した装置を実現したものである。前記の塊状物の材質は、例えばセラミックス、金属、合成樹脂及びその他切削加工工作機にて切削加工が施せる材質のものを示す。塊状物の形状は、円筒状、球状、直方体及び最終形状に近い近似形状及びその他切削加工工作機械にて切削加工が施せる形状を示す。またその大きさは、切削加工工作機械で切削加工が施せる程度の大きさを示す。医療用材は、例えば骨プレート、骨接合材、人工骨、人工関節、人工臓器、その他医療用補綴物等で使用されるものを示す。歯科用材は、歯科用補綴物、歯科用インプラント、その他歯科治療で使用されるものを示す。切削加工する手段とは、例えば NC工作機械、 CAD ' CAM を用いた装置等を示す。切削加工の工程は、塊状物から最終形状までの工程、塊状物から最終形状に近い近似形状までの工程、近似形状から最終形状までの工程及びその他考えられる切削加工工程を示す o

液体は、水、油、体液、疑似体液、生理食塩水、その他の液体を示す。液槽内の液体温度管理とは、熱センサー等を使用して液温を感知し、加温機又は冷却機等を利用して目的の温度を一定に保つことを示す。液槽内の液体港流とは、液槽内が対流させることを示し、その装置は、ポンプ又はその他液体漼流が可能な装置等を示す。また港流を行う時期は、切削ドリルが塊状物に接しているとき、切削ドリルが動作しているとき及びその他考えられる灌流の時期を示す。上記した各部構成の例示は、これに限るものではない。

医療用材又は歯科用材の塊状物を水又は切削水の中で切削加工を行うため、切削ドリル又は塊状物の冷却が確実に行うことができ、切削ドリルや塊状物の破損がしにくくなる。また、切削加工温度の安定化が図れるために、切削ドリルや塊状物の熱膨張を防ぐこととなり、精度の良い医療用材又は歯科用材が得られるようになる。液中で医療用材又は歯科用材の塊状物を切削加工するため、切削加工で発生した切り子が飛散せず、人体に対する危険防止になる。また発生した切り子は液槽の底に蓄積されるため、確実に回収できるようになり、清掃作業の軽減化が図れる。

本発明の切削加工工作機械を使用して、歯科捕綴物を作成した場合、歯科技工の現状である印象採種、石膏モデル作製、ワックスァップ、铸造用型作製、歯科補綴物の铸造、調整等の手作業の一部分が機械化になるために、歯科補綴物作製に要する時間が大幅に短縮できる。この様に、精密であって、必ずしも量産性を有しない加工物の製造を、小さな空間で特に周辺を汚さず、簡単に行えることから、狭い空間で開業している各種医院、歯科医等での利用を可能とするものである。切削加工を行おうとする対象物（塊状物）力体内に埋入して使用する医療用材又は歯科用材で、膨潤する材質の場合、体液と同じ環境を液槽で設定し、切削加工を施すことで各個人に適した医療用材又は歯科用材が得られる。例えば、人工関節に使用される超高分子量ポリエチレンを切削加工する際、体液により膨潤する分を考慮して切削加工が施せるので、寸法精度等で、患者に適した人工関節が得られる。図面の簡単な説明

以下本発明を図面を参照してより詳細に説明する。

図 1 は歯を示す略断面図である。

図 2 はクラウン（モデル）を示す断面図である。

図 3 はクラウン（モデル）に計測用リブを接触させている図であ o

図 4 は本発明の実施例の装置を示す斜視図である。

図 5 A及び図 5 Bは回転治具用保持部を示す図である。

図 6 A及び図 6 Bは接触式探針子を示す図である。図 7 は回転治具用保持具を 90度回転させるところを示す図である図 8 A及び図 8 Bは切削用ブロックを示す図である。

図 9 は本発明の他の実施例を示す図である。

図 10Aから図 10 Fは本発明の実施例を説明する為のフローチヤ一トである。

図 11 A及び図 11 Bは三次元計測のための歯科捕綴物のクラウンモデルを示す図である。

図 12はクラウンの輪郭及び放射状に分割し測定する例を示す図であ o

図 13A及び図 13Bはクラウンを放射状に分割したブロックを直交的にを測定する例を示す図である。

図 14は切削加工ドリルを移動させる例を示す図である。

図 15は他クラウンを同心円状に分割し、放射状に測定する例を示す図である。

図 16は本発明の他の実施例を示す図である。

図 17は図 16の装置のブロックダイヤグラムを示す図である。

図 18は図 17における計測方向の例を示す図である。

図 19Aから図 19Dはドリルとプローブを交換可能に取り付けることのできる装着部を示す図である。

図 20は本発明の他の実施例を示す図である。

図 21は本発明の他の実施例の一部を示す図である。

図 22 A及び図 22 Bは本発明の他の実施例の一部を示す図である。図 23Aから図 23Dは連結棒と装着部を示す図である。

図 24は加工体を装着部に装着したところを示す側面図である。図 25は本発明の他の実施例を示す図である。

図 26は本発明の他の実施例の医療用材又は歯科用材を切削加工する切削加工工作機械の外観図である。

図 27は図 26の液槽部分を拡大した図である。

図 28は図 26の装置に冷却水恒温循環機を具備した例を示す図である。

図 29は図 28の液槽部分を拡大した図である。

図 30は図 28の冷却水恒温循環機を示す図である。

図 3 1は図 26の装置に液交換装置を具備した例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の一実施例を図 4 に示し詳細に説明する。

1 0 1 は作業部であり汎用又は専用の NC工作機械等で構成され、計測及び加工を行う部分である。 1 02 は、制御部であり、パーソナルコンピュータ、専用コンピュータ、専用のコントローラ等少なくとも、記憶部と処理部を有するもので形成される。図 4 では、パ一ソナルコンピュータ 30を示した。制御部 1 02 は、メモリ、磁気、光、光磁気等様々な手法で情報を記憶する手段と、この情報を演算し、作業部に動作を指示するための手段を具備する。情報の処理、記録、伝達は、主にデジタル方式により行われるものであるが、これに限るものではない。

作業部 1 0 1 と制御部 1 02 は、電気リード線等の連結体 1 03 で電気的に接続されるものであるが、その他、連結体 1 03 は、光、赤外線、磁気、電磁気、超音波等の無線媒体で接続されても良い。

作業部 1 0 1 に於いて、 1 1は、 Z軸用支持部材であり、この表面を Z軸方向に Z軸用アーム部材 14 1 を摺動させ、且つ Z軸用アーム部材 14 1 を支持する為のものである。

12は、 X軸用モータであり、回転カを摺動力に変換した動力を出力し、且つ、 X軸用テーブル部材 9 に連結してこれを摺動させるためのものである。 1 3は、 Y軸用モータであり、回転カを摺動力に変換した動力を出力し、且つ、 Y軸用テーブル部材 1 0に連結してこれを摺動させるためのものである。 1 4は、 Z軸用モータであり、回転カを摺動力に変換した動力を出力し、且つ、 Z軸用アーム部材 1 4 1 に連結してこれを摺動させるためのものである。

15はスピンドルモータであり、主に加工時ドリルを装着した際、このドリルを回転させるためのものである。スピンドルモータ 15には、加工用の装着コネクタ 41が接続されている。加工用の装着コネク夕 41は、切削用ドリル 1 9を着脱可能に接続するものである。更にスピンドルモータ 15に隣接する形で、計測用プローブ 20が着脱自在に接続する計測用の装着コネクタ 42が設けられている。 1 6は、飛沫覆いであり、加工時の塊状物の飛沫、飛び散りによる削りかすの外部散乱を防止する為のものであって、 X軸テーブル部材上に固定されている。 1 7は、台座であり、回転治具用保持部 87及びこれを回転させる駆動モータを内蔵する。回転治具用保持部 87は、主に、計測する為のモデル、加工する為の塊状物を装着する為の物である。その他、 7 は機械下部であり、 18は、回転車であり、機械下部底面の 4隅に装着され、作業部 101 を移動可能とするためのものである。本発明の適合性の良い歯科補綴物を早く作る為の動作について具体的計測加工工程を図面を図 1 、図 2、図 3、図 4、図 10 A〜図 10 Fを参照して説明する。

被計測物の手動による作成過程を図 1 0 Aの工程 S 1 に示す。工程 S 1 は、患者支台歯 5上に歯科用蠟材（ワックス、テック）にて歯科補綴物原型模型を作成する、ことを示すものである。（ 1 ) 患者歯牙形態を正確に採得するため、印象材を使用せず、患者支台歯上に直接即時重合レジンにて補綴物モデル形成を行う。この詳細は、図 10 Bの工程 S l l， S 1 2, S 13の工程に示す。図 10Bの工程 S llは、虫歯の症状に応じて支台歯 5の形状を考え

、歯科治療用バーにて形成する、工程を示すものである。図 10Bの工程 S 12は、歯科用蠟材（ワックス、テック）にて、支台歯 5上に補綴物形状を形成していく、工程を示すものである。図 10Bの工程 S 13は、形成された補綴物原型模型を紫外線や薬剤などで固化する、工程を示すものである。

( 2 ) その補綴物モデルは硬化後患者口中から取り出され（図 10 Bの工程 S 14) 、図 2で示す計測用のモデルが得られる。図 10Bの工程 S 14は、上述の通り、固化後、患者口内より原型模型を取り出す、工程を示すものである。

取り付け工程

( 1 ) 図 10 Aの工程 S 2並びに図 10Cに原型の取り付け工程を示す。図 10Aの工程 S 2 は、歯科補綴物原型模型に計測用のリブ 91を取付け、計測用治具へ装着し保持具にて CADZCAM システムへ装着する、工程を示すものである。

この計測用モデルに例えば図 3で示すような計測用の付加機構を取り付け（図 10Cの工程 S 21) 、図 4 で示すような回転治具用保持部 87に装着する。（図 10Cの工程 S 22， S 23) 。図 10Cの工程 S 21 は、計測用のリブ 91を準備し、接着剤 92で模型 57に接着する、工程を示すものである。図 10Cの工程 S 22は、リブ 91が取付けられた原型模型 57を専用の保持具 87へ取付ける工程、及びこの時計測しやすい角度に調整する、工程を示すものである。図 10Cの工程 S 23は、模型が取付けられた保持具 87を CAD/CAM システムの X軸テーブル 9上の台座へ取付ける、工程を示すものである。

自動計測工程

( 2 ) 図 10Aの工程 S 3並びに図 10Dに自動計測の工程を示す。図 10Aの工程 S 3 は、模型 57の形状を計測 CAD により計測し、計測データを PCに格納する、工程及び完全な形状を計測するため模型を治具 87ごと反転させる、工程を示すものである。

クローズドループ方式サ一ボコントロール等に基づき、スピンドルモータ主軸と同軸上に取り付けられた先端形状が完全な球であるアナログ接触式測定子（例えば図 4で示す 20) と各モータ軸からの位置検出パルスデータ及びアナログ一デジタル変換回路を持つコンピュー夕システム（例えば図 4 の 30) を駆動させる。図 10Dの工程 S 31, S 32。図 10Dの工程 S 31は、自動計測ソフトをメニューから選択し起動する、工程を示すものである。図 10Dの工程 S 32は、補綴物原型模型の中心の位置座標を設定する、工程を示すものである o

この駆動は、詳細には X軸モータ（例えば図 4 の 12) 、 Y軸モ一タ（例えば図 4 の 13) 、 Z軸モータ（例えば図 4 の 14) が回転し、その回転により、各モータに連結された X軸テーブル（例えば図 4 の 9 ) 、 Y軸テーブル（例えば図 4 の 10) 、 Z軸アーム（例えば図 4 の 141)が各軸方向へ摺動することで、測定子 20或いはモデル 57が連動するように動くことから、モデル 57上を測定子（図 4 で示す 20 ) が接触しながらその表面を移動し、測定子 20に加えられる力に基づく変位量及び各モータの動作に基づく情報から正確な座標値を読みとりコンピュータ（CADZ CAM)システム内に数値デ一タとして保存する。図 10 Dの工程 S 33。

図 10Dの工程 S 33は、設定した計測中心から、補綴物原型模型の半面を放射状の計測パスによって計測する、工程を示すものである o

( 3 ) 保存されたデータより測定子の先端球の半径分の補正をコンピュータシステムにて計算しモデルの表面の座標データを生成する o ( 4 ) この際コンピュータシステムは逐次読みとつたデータを元にして、捕綴物モデルの形状の予測を行い、これにより次の測定点の移動量を決定することにより、無駄のない測定を連続して行うことも出来る。

( 5 ) この時、形状を正確に計測するため、回転治具 87で示されるような 180 度正確に反転できる治具を用いて表裏の完全な形状を計測する。図 10Dの工程 S 34， S 35。図 10Dの工程 S 34は、半面計測終了後、模型を装着した保持具ごと反転し、未計測の半面を放射状計測パスにて計測する、工程を示すものである。図 10Dの工程 S 35は、計測データを PCに保存する、工程及び計測用保持具及び計測スタイラスを取り外す、工程を示すものである。

得られたデータの計算工程

図 10 Aの工程 S 4 、並びに図 10Eに計算工程を示す。図 10 Aのェ程 S 4 は、 PC上のソフトウエアにて、加工ツールパスを設計する、工程を示すものである。図 10 Eの工程 S 41は、加工パス計算ソフトウェアをメニューから選択し、起動する、工程を示すものである。図 10Eの工程 S 42は、自動計測した捕綴物原型模型のデータを呼び出す、工程を示すものである。図 10Eの工程 S 43は、粗加工用切削ドリル及び送り速度を計算し、粗加工用切削パスのデータを自動で作成し、保存する、工程を示すものである。図 10Eの工程 S 44は、仕上げ用切削ドリル及び速度を計算し、粗加工用切削パスデータをもとに仕上げ切削パスデータを自動で作成し、保存する、工程を示すものである。

( 1 ) 図 4 のコンピュータ 30上で加工パス計算ソフトを起動させ、コンピュータ 30に蓄えられた計測データを読み出し、この計測デ一夕を数値化した後加工データへ変換し、必要で有れば、データの拡大、縮小の処理を加える。更に、粗加工用パスの作成を行い、次に仕上げ用切削パスの作成を行い、それぞれ、コンピュータ 30に保存する。この場合、粗削り用又は仕上げ用に使用されるドリル等の加工体の口径、形状は予め設定されているものとする。

加工工程

( 1 ) 図 10Aの工程 S 5並びに図 10Fに加工工程を示す。図 10A の工程 S 5 は、加工用治具、加工材料及びェンドミルを取付け、加ェする、工程及び完全な形状を加工するために、半面加工後治具ごと加工材料を反転する、工程を示すものである。図 10Fの工程 S 51 は、加工材料を切削保持具に装着し、それを CADZCAM システムに設置する、工程及び切削加工用ソフ卜ウェアをメニューから選択し起動する工程を示すものである。図 10Fの工程 S 52は、粗加工用切削パスデータ及び仕上げ加工用切削パスデータを呼び出し、粗加工及び仕上げ加工を行う、工程を示すものである。図 10Fの工程 S 53 は、半面の加工を施した後に、加工材料を装着した切削保持具を反転する、工程を示すものである。切削工具（例えば図 4 の 19) を今まで測定用に装着されていた測定子 20に替わり使用する。

( 2 ) 塊状物（例えば図 8 で示す様なもの）にリブ 812 を接着剤等で接着したもの、或いは予めリブ 812 を一体的加工等により備えた塊状物のリブ 812 の部分を回転治具（例えば図 4 の 87) に装着す

( 3 ) コンピュータ（CADZCAM Oからまず粗削り用パスのデータに基づき、粗削り工程を行う。この粗削りは、 X軸モータ（例えば図 4 の 12) 、 Y軸モータ（例えば図 4の 13) 、 Z軸モータ（例えば図 4 の 14) が回転し、その回転により、各モータに連結された X軸テーブル（例えば図 4 の 9 ) 、 Y軸テーブル（例えば図 4 の 10) 、 Z軸アーム（例えば図 4 の 141)が各軸方向へ摺動し、この摺動により塊状物と駆動している切削工具 19が接触し、切削工具 19が塊状物を切削加工して行われる。

( 4 ) 次に、コンピュータ（CADZCAM)30から仕上げ用パスのデー夕に基づき、仕上げ工程を行う。その際、ドリルの交換等を行い、交換等により変更となった部分に基づくパラメータ等の変更を行う ο

( 5 ) 表面が加工された後、回転治具用保持部 87が回転し、裏面が切削加工される。この際、粗加工、及び仕上げ加工を順に行う。図 10Fの工程 S 54にその部分を示す。図 10Fの工程 S 54は、未加工の半面を粗加工及び仕上げ加工を行う、工程を示すものである。

( 6 ) 加工終了後、回転治具用保持部材 87から加工された塊状物を取り外し、リブ（図 8 812で示す）を切除する。図 10Fの工程 S 55。図 10Fの工程 S 55は、切削加工で出来た歯科補綴物を切削用保持具より取り外し、リブを切除する、工程を示すものである。尚、塊状物として用いられる加工材料としてはチタン、歯科セラミックス、複合樹脂等が好ましいが、加工対象物に応じ適宜選択されるものであり、その他、金属、セラミックス、木材、等を用いる場合もある。

図 10Aの終了工程には、補綴物を取り外し、試適する、工程を含むものである。

次に適合性の良い歯科補綴物を正確に早く作る為の実施例の動作を説明する。

構成等は上述した実施例と同様であるので、番号を付する以外はその詳細な説明は省略する。

被計測物の作成工程

( 1 ) 患者歯牙形態を、印象材にて採得し、

( 2 ) 印象用石膏にて歯牙形態を複製し、

( 3 ) 複製上で歯科技工士がワックスアップを行いクラウンなるワックスモデルを形成し、実施例 1 で示した様なモデルを得る。計測工程

( 4 ) 図 4で示す装置に測定子（例えば図 4 の 20) を取付け、回転治具（例えば図 4 の 87) にこのモデルを装着した状態で、形状を正確に計測する。

( 5 ) この時、形状を正確に計測するため、回転治具 87を正確に反転、回転させ、完全な形状を計測する。計測の動作は上述した実施例の動作と同様である。

( 6 ) コンピュータ（CADZ CAM) (例えば図 4 の 30) によって形状を数値化し一時的に記憶させる。

加工工程

( 7 ) 切削に適した切削工具を選択した後、この切削工具（例えば図 4 の 19) を今まで測定用に装着されていた測定子 20と交換する

( 8 ) 塊状物を、回転治具（例えば図 4 の 87) に装着する。

( 9 ) 取り替えた切削工具（例えば図 4 の 19) によって塊状物を切削加工し、所望の補綴物を製造する。

尚、加工材料としてはチタン、歯科セラミックス、複合樹脂等を用いるものであるが上述と同様、目的に応じその他の材料が使用される。

ここで本方法の各種段階の詳細な説明をする。

上述したが、本方法は歯科補綴物モデルを作製するための一連の作業以外は人手を必要としないので、本方法を構成する諸作業の大半は適切に制御された装置を用いて自動的に遂行されると考えられうることを銘記すべきである。

また、歯科補綴物の形成用として示された材料は現在市販され且つ歯科分野での専門家に周知されている材料であるが、本発明の範囲を逸脱することなく、同等の機能を備える他の材料を案出し使用し得ることも銘記されるべきである。

実際上、以下の本方法の詳細な説明は、現今の歯科作業場におけるその性能に関連しているが、工業製品水準にあり且つ種々な材料を使用する、他の実施例に対しても明確に適応できる。

本発明による歯科補綴物製造方法で示される実施例を図 1 、図 2 、図 3 、図 4等を用いて説明する。以下で述べる、実施例では歯科補綴物のうちクラウンと呼ばれる物を対象とした。

図 1 は本発明の歯科補綴物製造方法によって製造しょうとする歯科用金属チタン製の歯冠（クラウン） 47を示す物である。図 1 において、歯肉 1 、自然歯歯根 3 、支台歯 5 を示し、支台歯 5 は歯科医により、形成が成されている。

以下に、図 1 に示すクラウン 47の製造方法について説明する。被計測物の作成工程

まず、歯科医の手作業によって、図 2 に示すような、図 1 におけるクラウン 47と全く同じ形の歯科補綴物原型（クラウンモデル） 57 を歯科用の蠟材（ワックス、光硬化樹脂、テック等の即時重合性を有するものが好ましいがこれに限るものではない。尚、生体用に使用するものの他に適用する際も、即時重合性がある部材が使用されることが好ましいがこれに限るものではない。）により患者の口中にて支台歯 5上に形成する。（第 1 工程）。この工程に掛かる時間は大凡 1 0〜1 5分程度である。

計測工程

次に、上記クラウンモデル 57を患者口中より取り出し、図 3 に示すように計測用のリブ材 9 1と糊状接着剤 92と接着する。これを本発明により計測する。

図 4 は本発明の実施例を示すもので、以下このシステムを使用して歯科補綴物を製造していく。

まず図 3 で示した、リブ付クラウンモデル 57は、回転治具用保持具 87へ固定される。固定された状態を図 5 B に示す。この回転治具用保持具 87を図 4 の台座 1 7へ取り付ける。（第 2工程）。

次に、この取り付けられたクラウンモデル 57を図 4 の CA D Z CAM システムによって、その形状を精密に計測するわけである力く、本実施例では計測に接触式の計測プローブュニット 20を用いている。この接触式計測プローブユニット 20は図 6 に示すとおりの構造をしており、計測器本体 20 a と接触探診子 20 bより成っており、接触探診子 20 aの変位量によって物体表面の座標を割り出し、電気信号として出力するものである。

図 4 の制御用のコンピュ一タ 30により制御され、計測プローブュニット 20によって計測されたデータはコンピュータ 30へと送られる。計測されたデータはコンピュータ 30により、測定子半径オフセット補正の処理を施され切削加工用のデータへ変換される。計測はクラゥンモデル 57の形状を正確に取得するため、図 1 1 Bに示すようにクラウンモデルの中心からの放射状方向に計測していく。こうすることによって、クラウン 47にとつて、一番重要であるところのマ一ジン部（図 1 1の A 2 ) の形状を正確に計測することが出来る。

この様にマージン部を正確に加工できることにより、加工物（クラウン）を実際に装着した際、装着した支台歯との接触部分に隙間ができなくなるので、二次う蝕の危険性が少なくて済み、安定した使用が可能となる。

計測は X軸モータ 12、 Y軸モータ 1 3、 Z軸モータ 1 4をコンビユータ 30からの指令により、各軸を制御することによって行われる力く、 3軸制御の為、クラウンモデル 57の形状の半分しか計測することが出来ない。このため、半面の計測が終了した後、クラウンモデル 57 を 1 80 度反転することでもう半面を計測し、完全な 3次元形状を計測することが出来るようになつている。

この反転は、回転治具用保持具 87が取り付けられている台座 17との嵌合機構によって正確に行われる、このため反転することによる位置精度の誤差は 5 ミクロン以下に抑えることが出来ている、この反転機構の構造を図 7 に示す。図 7 で示すように回転治具用保持具 87の 90度づつの回転により、これと連結したクラウンモデル 57が連動して回転する。

計測された結果はコンピュータ 30へ送られ、歯冠形状設計が行われる。（第 3工程）。この工程に掛かる時間は大凡 0. 5 時間程度であるがより短縮可能である。

加工工程

次に、クラウン 47を切削加工するため、図 4 において、スピンドルモータ 1 5へエンドミル 1 9を取り付ける。そして、回転治具用保持具 87へ切削用プロック 90を取り付ける。この切削ブロックの形状は歯科補綴物に近い円柱状または円錐状のリブ付き（図 8 の 8 1 2 )の形状をしており、クラウン 47の仕上がり寸法に応じて細かい単位で寸法の違う形状を多数準備されており、歯科医はもつともクラウン 47 に近い形状の切削用ブロック 90を選択することが出来る。またクラゥン 47の形状の特異性を鑑みて切削用ブロック 90の片面中心部に穴を開ける事が有用である。また、材質としては歯科用チタンを用いている場合とした。

この切削ブロック 90の形状の一例を図 8 A及び図 8 Bに示す。図

8 Aは表部分 90 a、図 8 Bは裏部分 90 bである。裏部分 90 bは、上述した孔部 8 1 1 が穿設されていると共に加工用治具と接続する為のリブ 8 12 がー体的に接続している。このリブ 8 1 2 は、切削ブロック 90が製造される際、一体的に付加されているものであり、加工後、これを折ることで削除するものであるが、後で接着剤等で接着固定したものであってもよい。

回転治具用保持具 87に固定された切削用プロック 90はコンビユータ 30によつて生成される粗削り用及び仕上げ用、加工パスによりェンドミル 19にて加工される。ここでも、計測時と同じく、加工は半面しか行われないため、半面の加工が終了後、図 7 に示す様に回転治具用保持具 87を回転させ、裏面を切削するものである。この工程に掛かる時間は大凡 1 時間である。（第 4工程）。

切削加工終了後、クラウン 47を回転ジグ用保持具 87より取り外し、磨き加工を施し、患者支台歯 5 へ適用する。

固定治具の離脱着は、ボルト、ッメ等により締め付ける方法そのほか考えられる把持する方式を示し、治具による位置決めは、ピンと穴による位置決め方法等を示す。また、治具の回転方法および角度の位置決めは、ある角度毎にピンおよび穴を設定し、手動にて回転させる方法、エンコーダ付属サーボモータに治具を取り付け、自動にて回転させる方法、その他正確に角度が決められ、手動および自動にて行う方法を示すものであるが、少なくとも着脱可能であればよくこれに限るものではない。

切削加工クラウン 47の精度はシステム精度に依るが、本発明の実施例のシステムでは、誤差を 20ミクロン以下に抑えることが出来た。これは、歯科補綴物の理想的精度限界である 50ミクロンを満足するものを形成することが可能である。

上記実施例の様なチタンクラウンの製造方法によれば、従来手法によるところの製造方法に比して工程を大幅に短縮でき、時間的にも大幅に短縮でき、チタンクラウンを迅速に製造することが出来る。また、高度の技能や熟練度を必要とする工程を無くしたために、経験の浅い歯科医、歯科技工士等にも容易、確実にチタンクラウンを製造することが出来る。

なお、上記実施例においては本発明を単独のクラウンに適用した場合について説明したが、複数の歯冠がつながるブリッジについても本発明を適用することが可能である。

また、上記実施例では、クラウン 47の材料としてチタンを使用した場合を説明したが、これに限らず、歯科用の陶材（ガラスセラミックス）、複合樹脂を使用した場合でも本方法が適用できる。

上述した実施例では、計測と切削をおのおの別に行つていたが、計測と切削を同時に行うことが可能である実施例を図 9 に示す。

図 9 は、 X軸テーブル 9上に 2 つの同一構造を有する保持部 92 1， 92 1 ' を設けたものである。保持部 92 1 , 92 Γ の構造は同一であるので同一符号を付した。又保持部 92 1 の構造についても図 4 で示したものと同一であるので、図 4 と同一符号を付してその説明は省略 "¾ る。

保持部 92 1 の計測用回転ジグ用保持具 87には、計測する為のモデル 57を装着し、保持部 92 1 ' の切削用回転ジグ用保持具には、切削用ブロック 90を装着する。

スピンドルモータ 1 5は、切削用ドリル 1 9と加工支持部 95を介して連結支持され、測定用プローブュニット 20は、ュニット支持部 94と接続している。ュニット支持部 94は、加工支持部 95と連結体 93を介して固定的に接続している。

測定用プローブュニット 20の情報は、図 4 で示すコンピュータ 30 に伝達される様な構成を有する。

測定用プロ一ブュニッ卜 20は、モデルと接触することで、その情報を出力し、コンピュータ 30は、その情報に基づいて X , Υ , Z軸モータを駆動させる。これらモータの駆動により、連結体 93は、 X ， Υ , Z軸方向に移動する力その移動に基づいて、切削ドリル 1 9 及び保持部 92 Γ も連動して移動し、切削用ドリル 19は、スピンドルモータ 1 5の回転駆動により回転し、測定用プローブュニッ卜 20と相対的に同一の動きを行い、切削用ブロック 90を切削する。

尚、切削動作の場合は、粗削り、仕上げの 2 回の工程を要するが、計測と同時に行う切削を粗削りのみの工程とし、測定終了後再度仕上げ加工を行う場合や、切削を 1 回の工程とする場合等の工程の選択を行う場合もある。

又、連結体 93は、測定プローブュニット 20と切削ドリル 19を固定するような構造を有するものであるが、他方、収縮、伸長可能な構造にすることにより、測定プローブュニット 20の測定の為の動作を補正した切削ドリルの動きを実現する等、より精密な加工を実現することも可能である。

この様に計測と加工を同時に行う、いわゆる自動倣い加工によれば、作業工程、作業時間を他の実施例に比べ半分にすること、取扱いを簡素化すること等も可能である。

放射状計測乃至放射状加工

計測時、図 4 で示す装置に接触式アナログ接触式測定子を、加工時には切削ドリルを用いた切削加工機器を用いて、且つ中心から放射状方向へ計測する方式を用いた場合の実施例を説明する。図 1 2〜図 1 5中 X , Y座標は、図 4 で示す装置にモデル A 1 を装着した際の、 X軸テーブルの摺動方向及び Y軸テーブルの摺動方向を示す。 91 は、図 3 で示すリブ材であり、回転治具用保持具 87に装着する部分である。

説明上、歯科治療に用いられるクラウンを作製する場合の動作を説明する。歯科治療に使用する石膏模型上で即時重合レジンにて歯科補綴物の図 1 1に示すクラウンモデル A 1 を作成したものを使用する又、その計測データをもとにチタン材で切削加工を行い、歯科補綴物として使用するクラウンを作製するものである。

最初、図 1 1 A及び図 1 1 Bに示すクラウンモデル A 1 の表面に対し、図 4で示す接触式アナログ接触式測定子 20で、図 1 2に示すような二次元的に輪郭 A 4 を計測する。その輪郭 A 4 に合わせて外接円 A 3 を作成し、中心点 A 6 を求め、中心点 A 6 を放射状計測の中心点 (基点）とする。

基点 A 6 を中心に歯科補綴物のクラウンモデルの計測範囲を 20度ごと 18個に分割する。この分割された軌跡上 A 0 を、図 1 1 Bで示す様に、アナログ接触式測定子 A 1 9を走査させて、その接触部位の形状を変位量としてとらえたアナ口グ接触式測定子 A 19は、これを電気信号として出力する。

分割の個数は、 18個以内（20度間隔以内）が例示されるものであるが、モデルの形状等により適宜調整される物であって特に限定されるものではない。

尚、測定範囲 A 5 は測定した輪郭の形状を 1 1 0 %に拡大して行つた。この拡大は、計測に必要な "遊び" を付加するものであって、

100 %以上であれば計測に支障がない限り、適宜調整されるものでめる。

図 1 3 Bに示すように、接触式アナログ接触式測定子の中心線 A 1 1 が輪郭部分に直角にあたるよう走らせ、分割した計測範囲ごとに、計測を行う。

また、計測できない裏側は歯科補綴物のクラゥンモデルを図 4で示す回転治具用保持具 87により反転させ、同様に形状の計測を行う o

汎用パソコンに取り込まれた三次元計測データは、接触式アナ口グ接触式測定子及び切削加工ドリルに合わせてオフセット計算され、数値制御データに変換を行い、切削加工データが準備される。歯科補綴物として使用するチタンよりなる被加工物を回転治具用保持具 87に接続する。

切削加工時、図 14に示した切削加工ドリルは放射状的に移動させ、チタンの被加工物を切削加工を行う。

移動の軌跡を A 8 で示す。中心点 0を基準としてドリルの移動軌跡の順序を a〜 kで示した。この順序は、基点 A 6 から離れた部分では、放射状の線間の広がりにより、未切削部が生じるため、その部分をなるベくなくすための順序であると共に、中心点 A 6近傍では、軌跡を示す放射状の線間隔が狭くなるためドリル口径が限定されることから、同一ドリルを有効に使用し、交換数を少なくすることができるなど、加工効率の向上等を図ることができる。

また、切削加工できない裏側は、被加工物を反転させ、同様に切削加工を行った。

従来の平行的に接触式計測又は切削加工の場合（図 18を参照）、マージンライン A 2が詳細に歯科補綴物のクラウンモデル A 1 を歯科治療に使用するクラウンに再現を行うことができなかった。特にマージンライン A 2の尾根の部分で、尾根と同方向に接触式アナ口グ接触式測定子又は切削加工ドリルが移動した箇所で見られたが、本発明において、マ一ジンライン A 2の尾根の部分とほぼ直角に、接触式アナ口グ接触式測定子又は切削加工ドリルが接するため、詳細に歯科補綴物のクラウンモデル A 1 を歯科治療に使用するクラウンに再現を行うことができた。

尚、放射状に三次元計測又は三次元加工が施せれば、この例示に限るものではない。

図 1 1 A及び図 1 1 Bに示す歯科補綴物のクラウンモデル A 1 を接触式アナ口グ接触式測定子 A 19で計測し、歯科治療に使用するクラウンを切削加工を行う場合に於いて、より精度の高い形状計測が行える方法を図 1 3に示す。

図 13 Aは、放射状に分割した軌跡を示す線 A 0 に更に線 A 0 と線 A 0 間の領域を 2等分する様に且つ中心点 A 6 を通る様に引かれた軌跡を示す線を設けこの線に対し、等間隔に平行に分割するように引かれた複数の線 A 7 を形成し、この軌跡を示す線 A 7上を上述したアナ口グ接触式測定子 A 19が測定しながら移動させるものであり、このことにより、線 A 7 間が等間隔となり、中心から離れた部分の測定誤差が抑えられるものである。

又、図 13 Aと同様に精度の高い計測が行える方法を図 1 5に示す。歯科補綴物のクラウンモデル A 1 を接触式アナログ接触式測定子で、二次元的に輪郭 A 4 を計測する。その輪郭 A 4 に合わせて外接円 A 3 を作成し、中心点 A 6 を求め、中心点 A 6 を放射状計測の中心点（基点）とした。測定した輪郭の形状を 50 %に縮小したところで 2 つに分割した。内側の計測範囲 A 9 は 2度ごとに接触式アナ口グ接触式測定子で放射状に計測を行い、外側の計測範囲 A 10は 1 度ごとに接触式アナ口グ接触式測定子で放射状に計測を行った。

尚、外側の測定範囲 A 1 0は測定した輪郭の形状を 1 10 %に拡大して "遊び" をもたせて行つた。

上記実施例と同様に、切削加工データを準備し、歯科補綴物として使用するクラウンの切削加工を行った。その結果、歯科補綴物のクラウンモデルを歯科治療に使用するクラウンを詳細に再現することができた。特に再現が困難なマ一ジンライン部分において、詳細に再現できた。放射状に三次元計測又は三次元加工が施せれば、この例示に限るものではない。

本実施例では、測定乃至加工面に対し、複数の同心円を設定し、その同心円の内円と外円間（同心円間と呼ぶ）を放射状に分割する場合、外方向の同心円間は、内方向より、分割の数を多くするものであるが、その個数は、好ましくは 1〜 5個が示されるが、測定乃至加工対象物の形状の複雑さ等に応じて適宜調整されるものであり、特に限定されない。

本発明の中心点の設定は、プローブがモデル外郭に接触して得られた形状を略円状乃至略楕円状にみなした時の中心点により決定されるものである。その他変形円形状の場合は、例えば、 X方向の最大幅の中間点と Y方向も最大幅の中間点を中心点とする方法による決定が示される。又、モデル等の被計測物及び塊状物の形状は、上述に限らず、多角形、四角形、その他複雑な形状でも、本実施例は適用可能である。

クローズドループ方式

本発明では、モータの動作を正確にするために、モータのデータを中央演算処理装置に戻し、動作の補正を行うクローズドループ方式で制御することがより好ましいものである。次に、本発明で示すクローズドループ制御によるモデル等の被計測物の形状の測定、及び、測定データに基づく塊状物の切削加工について詳細に説明する三次元的に移動するための X， Y , Z軸テーブルの動力としてのモ一夕にエンコーダ付のサ一ボモータを装着する様に駆動手段に対しこの駆動量を計測する為の駆動計測手段を付加する。尚、駆動計測手段は、これに限らず、モータの回転を計測する他の手段、あるいは、モータの回転運動を直線運動に変換したあとの直線運動を計測する手段、であって、接触式あるいは、レーザー、超音波を用いたドップラー方式等の様な非接触式で構成される場合もあり、少なくとも、運動を電気信号等の情報信号に置き換えられるものでもよく、限定されない。この駆動計測手段により、測定用プローブや加工用ドリル等の作業部の位置を検出し、この位置データ、例えばパルスデータをアナログ一デジタル変換回路等、中央演算処理装置が処理できる形態にデータを変換する。

例えば、このデータに基づき、その中央演算処理装置で正確な座標値を読み取り、中央演算処理装置又はその周辺機器に数値データを保存する。

このデータに基づき、中央演算処理装置にて駆動手段の駆動動作を補正し、補正したデータを各軸テーブルのサ一ボモータに送り出す。

この補正とは放射状の測定、 1 方向からの走査的測定等の測定方法に基づいて基点から目的場所へ接触してその接触量を電気信号として出力するプローブを移動させる場合、中央演算処理装置は、そのためのデータを駆動手段に出力する。駆動手段は、そのデータに基づき X， Y . Z軸のサ一ボモータを回転させる。

モータの回転は、直線運動に変換され、テーブル又は測定プロ一ブを支持している支持アームを駆動し、測定プローブを目的の箇所へ移動させる。この際、駆動手段と付随して設定されている駆動計測手段は、駆動手段のデータを逐次中央演算処理装置へ送る。

加工時は、保存された数値データを測定機器の分のオフセットを行い、三次元計測したモデルの表面の座標データを作成する。モデル表面の座標データが決定された後、各測定方向（X， Y , Z座標

) に数値を加えることによりデータの拡大又は縮小ができ、モデルに対し縮小乃至拡大した複製を得ることができる。

次に、中央演算処理装置が駆動計測手段から出力されるデータに基づいて、駆動手段へ送る為のデータの作成例に付いて説明する。

( 1 ) 中央演算処理手段が予め予測的に作成したデータに基づき駆動手段を駆動し、この駆動手段と連動して動くプローブがモデル表面の凹凸を接触しながら移動している場合、

プローブが、モデルの急激な起伏により、プローブが出力する信号内容が、測定許容範囲を越えた場合、中央演算処理手段は、この時の駆動計測手段から送られてきた駆動情報から、基点からどの程度プローブが移動したかを求め、その移動量と予め中央演算処理装置が駆動手段に出力した駆動データとを比較し、更に測定範囲を越えた方向の軸を測定プローブから送られてきたデータから求め、測定範囲を越えた方向の軸の駆動手段の駆動量を駆動計測手段から送られてきた移動量に基づいたデータに対して加算又は減算したデ一タに変換して駆動手段に出力すると共に、駆動計測手段から送られてきた移動量に基づいたデータを記憶手段に保管する。

測定用プローブは、中央演算処理手段が予測的に作成したデータに基づいて X， Y , Z軸方向に動くので、その動きを監視し、その動きのデータと測定用プローブが検出したデータ等から、上述の様な予測不可能な急激な表面変化にも精度良く測定可能となる。特にモデル測定時に顕著な効果を有する。

( 2 ) その他、駆動計測手段で得られたデータを中央演算処理装置に送るのではなく、直接駆動手段に送る場合もある。

この場合、駆動手段には、駆動計測手段で得られたデータを読むことが可能な手段が備えられているものとする。これは、 A / D変換器、 D Z A変換器、回転量を移動距離へ変換する変換器等である o

後者の様に、直接駆動手段に計測手段で得られたデータを送る場合、例えば、計測時、中央演算処理装置は、目的場所へ、測定プローブを移動する為のデータを各駆動手段のサ一ボモータに出力する各サーボモータは、入力されたデータの値に従って回転する。この回転量を駆動計測手段は、計測した回転量を出力する。駆動手段は、これを入力し移動データに変換した後、中央演算処理装置から送られている目的場所へ移動する為に必要なデータとこの計測された差分等して比較する。この比較により、両者が一致した場合、各サ一ボモータは、動作を停止する。

加工時も同じ様な動作を行うものであるが加工する際、加工用切削ドリルが回転した状態で移動する際、余計な部分を切削しない点で顕著な効果を有する。

本発明のクローズドループ方式と現在一般的に行われているォープンループ方式の違いは、次の通りである。前者は、各軸のェンコーダのデータを汎用パソコンに取り入れることにより、各軸の X， Y , Zの移動量を検出する。この検出したデータと事前にパソコン側で指令した移動量のデータを確認して、 X， Y , Zの座標データにすることである。これに対して後者は、ノソコン側で X， Y , Z 軸の移動量を定めた移動量のデータを、 X， Y , Zの座標データにする。例えば三次元計測の場合、クローズドループ方式は各軸の移動量と計測機器のデータを検出し、座標データを決定する。しかし、オープンループ方式は、パソコン側が定めた移動量に対する計測機器のデータだけを検出して、座標データを決定する。このため、クローズドループ方式はオープンループ方式よりも、精度良く三次元計測が行うことができる。また、三次元加工も、 X , Y , Z軸方向の移動量を確認しながら動作補正を行うことができる。また、クローズドループ方式制御の三次元計測及び三次元加工は、一つの中央演算処理装置で可能であるが、さらに高速に行うために、複数の汎用、専用を問わず中央演算処理装置を使用する。複数の中央演算処理装置を使用するということは、各軸テーブルの動力であるサーボモータ制御、計測機器から送り出されるパルスデータの処理等に分担させることを可能とし、より高速に且つ高精度に、装置の故障が少ない計測乃至加工を行うことを可能とするものである。

クローズドループ方式を用いた他の実施例を以下に示す。

本発明として使用する装置は、三次元計測にプローブを利用した接触式計測、加工には切削加工を用いた。

図 1 6で示す実施例は、モデルを X， Υ , Z軸の三軸で三次元的に接触式計測を行い、またその計測のデータをもとに医療用材又は歯科用材等を切削加工するものである。

各軸の構成は、 Y軸テーブル B 5 に X軸テーブル B 4が互いに独立した摺動が可能な状態で配置されており、その上に計測モデル又は切削加工する被加工物を取り付け、 Z軸テ一ブル B 6 にアナログ接触式測定子 B 10及び切削ドリル B 9 を併設装着されており、

スピンドルモータ B 8 力く、切削用ドリル B 9 とその動力を連結した状態で設置している構造である。

づまり、計測モデル又は被加工物が平面的に移動し、高さをアナ口グ接触式測定子 B 1 0又は切削ドリル B 9 の移動で補う形を取っている。各軸テーブルの動力として X軸用ェンコ一ダ付サ一ボモータ B 71、 Y軸用エンコーダ付サーボモータ B 72、 Z軸用エンコーダ付サーボモータ B 73を使用した。

クローズドル一プ方式を採用する場合の具体的な制御プロックダィャグラムを図 17に示す。

汎用のパソコン B とアナ口グ接触式測定子 B 10以外は、作業部 B 3 の下収納部に含まれている。コントローラ CPU (中央演算処理装置） B 1 5は汎用パソコン B 2 から送られてきたデータをサーボドラィバーが駆動するに適した数値制御データに変換し、各サ一ボドラィバ一 B 1 6〜 B 18に送り出し、各ドライバーと接続したサーボモータ B 1 9， B 21 , B 23の回転駆動を制御する。

X軸サ一ボドライバー B 1 6、 Y軸サーボドライバー B 17及び Z軸サーボドライバー B 18は、それぞれ独立の動作を行うことが可能な状態でディーシーチヱーン状に連結接続されている。

各軸のサーボドライバ一は、それぞれ X軸、 Y軸、 Z軸サ一ボモ一夕 B 1 9， B 21 , B 23に各軸の移動量のデータを排出する。各軸のサ一ボモータ B 1 9， B 21 , B 23に接続されているエンコーダ B 20, B 22, B 24が移動量を検出し、各軸のサ一ボドライバ一 B 19， B 21 , B 23にパルスデータを送り返すことにより、上述したようなフィ一ドバック制御を行っている。

また、エンコーダ B 20， B 22, B 24から排出されるパルスデータを、各軸のサーボドライバ一 B 1 9， B 2 1 , B 23に送り返すだけでなく、作業部 B 3 に接続されている汎用パソコン B 2 にデジタイジング PCインターフェース B 25通し、アナログデータ（パルスデータ）をデジタルデータに変換して送り出す。

接続されている汎用パソコン B 2 にはエンコーダ B 20， B 22 , B 24のデータの他に、接触式アナ口グ接触式測定子 1 0から排出されるパルスデータがあり、各々のデータを処理する。

つまり、三次元計測したモデルの表面の座標データを作成し保存する。

パソコン B 2 は、計測、加工の為の直線補間（位置デ一タ）処理や、 CAD としての動作、その他作業部 B 3 の動作を支持する為のデ -夕を処理等する。

コントローラ CPU B 15は、パソコン B 2 から送られてきたデータを後段に接続する各サ一ボドライバ一の軸制御を行うためのデータにあわせた形で書き換え、又は翻訳して各サ一ボドライバーに出力する、その他パソコン B 2から送られてきた指示データを後段の各装置、デバイス等の各軸の動作の為のデータ処理を行うことで、計測、加工動作の高速化を図ることができる。

コントローラ CPU B 1 5は、主に加工用データ（例えば Gコード）処理用として動作するように設定されている。他方計測用のデータ処理は、パソコン B 2が行う。又操作性の問題等により、パソコン B 2側で加工操作のィンターフェースも兼ねるものである。

このことから、精度の高い表面の計測データを得ることを、処理能力が大きいパソコン等におこなわせ、加工の様に、切削具合が切削ドリルの動作に直接係る場合は、切削ドリルを駆動するドライバ —を制御する為の専用の CPU をパソコンとドライバ一間の中間に配することで、合理的且つ高速に計測と加工を行うことができ、また計測と加工が連続したシステムの構築を可能とした。

尚、本構成においては、 2 つの CPU をそれぞれ、計測と加工に分けた形で動作させることを示したが、これに限るものではなく、それぞれ、計測、加工用データの処理を行うものであってもよい。図 18に計測方向の一例を示す。アナログ接触式測定子 B 1 0での計測の仕方は、 Y軸を固定し、 X軸方向に接触式アナログ接触式測定子 B 1 0を移動させ、その時の Z軸の移動量を計測する。 X軸方向がある地点まで行き着いたら、 Y軸を移動させ、同時に X軸の移動に合わせた Z軸の移動量を計測する。その軌跡を B 29に示す。

このことから、つぎの X軸ラインの Y軸の移動に合わせた Z軸の移動量が予測されるために、汎用パソコン B 2で予測を立て、その処理データを工作機械 B 3 の中にあるコントローラ CPU (中央演算処理装置） B 1 5に送り出し、予測処理を含めた数値データを各軸のサーボドライバ一に指令をする。この際、エンコーダからの信号により、不連続な形状などにも対処できる計測、加工ができる。

切削加工の仕方は、汎用パソコン B 2 に保存されている計測モデル B l lの表面座標データを、加工作業部 B 3 のコントロ一ラ CPU (中央演算処理装置） B 15に送り出す。そのコントローラ CPU (中央演算処理装置） B 1 5は、数値制御データに変換し、各軸のサーボドライバー B 1 6， B 17 , B 18に指令をし、被加工物を切削加工する。三次元計測と同様に、各軸のエンコーダ B 20， B 22, B 24より、パルスデータを汎用パソコン B 2 にデジタイジング PCインターフヱ一ス B 25通し、アナログデータ（パルスデータ）をデジタルデータに変換して送り出す。汎用パソコン B 2ではそのデータをもとに、加工作業部 B 3の動作を確認する。前記の構成の装置をもとに、歯科補綴物のモデル B 1 1を三次元計測し、チタンにて切削加工を同一の加工作業部 B 3 で行った。歯科補綴物のモデル B 1 1は、歯科治療に使用する石青模型上で即時重合レジンにてクラウンを作成した。その歯科補綴物のクラウンモデル B 1 1をアナログ接触式測定子 B 10で、 X ， Y方向の外形を二次元的に計測し、汎用パソコン B 2 にて三次元計測するための X， Y方向の範囲を設定した。

その範囲を歯科補綴物のクラウンモデル B 1 1の表面を三次元計測を行った。次に、歯科補綴物のクラウンモデル B 1 1を反転し、同様に裏側を三次元計測を行った。その計測データを汎用パソコン B 2 にて、アナログ接触式測定子 B 10のオフセット計算を行い、表側と裏側の表面座標データを張り合わせ、三次元形状に構築する。

その後、切削ドリル B 9 のオフセット計算を行い、作業部 B 3 にデータを送る。作業部 B 3 から歯科補綴物のクラウンモデル B 1 1を取り外し、被加工物をセッ卜し、三次元計測のデータをもとに切削加工を行った。また、三次元計測と同様に、裏側を切削するときには反転して切削加工を行った。以上の方法で得られたチタンのクラゥンは、計測モデルとの誤差が 30〃 mに収まり、オープンループ方式よりも精度が良かった。また、 2つの中央演算処理装置を使ったことにより、三次元計測及び切削加工が速く出来た。

尚、三次元移動を実現するために、その駆動部について金型などを加工する機械として一般的に用いられている NC工作機械等を採用することも可能である。

計測加工装置用治具

次に本発明で好適に使用される計測乃至加工用治具に付いて説明する。

図 19Aから図 19Dは、図 4で示す装着部 41に互いに交換して装着可能な切削ドリル 19及び、測定用プローブ 20を示す図である。

切削ドリル 19及び、測定用プローブ 20には、それぞれ円筒形の連結支持棒 191 が接続され、その略中央に、その円周に従って一様な溝部 193 が設けられている。装着部 41には、連結支持棒 191 を挿入する為の連結孔 192 が設けられ、その内部に係止用突起 194 が 4方に配置されている。係止用突起 194 は、連結支持棒 191 の侵入で、一時的に外周方向に移動し、溝部 193 が到達した時、溝部 193 内に突出して四方で係合する様な構造を有しているものとする。又、連結支持棒 191 が抜けないように、挿入装着時、係止用突起 194 の状態を固定する手段を更に設ける場合もある。

装着部、切削用ドリル 19及び測定用プローブ 20の取り付け部を図 19A、図 19Bに示す。図 19Aは、切削用ドリル 19と装着部 41とが装着した時の図である。図 19Bは、測定用プローブと装着部 41が離れた時の図である。

測定用プローブ 20と切削用ドリル 19の何れもが、装着部 41と装着するために同一形状を有しているものとし、この装着部 41の構造を図 4で示す支持台 17或いは回転用保持具 87に設けてもよい。図 19D にその一例を示した。この様に、計測、加工具等の作業具間の交換性、さらには、モデル、塊状物と、作業具間の交換性を有することにより、様々な方向の計測加工を可能とし、より精度の高い計測乃至加工が可能となる又塊状物、又はモデルの切削方向等を多方向とし、且つ複数の動作を行わせることが可能な構成として、図 20を示す。 1 7 , 1 7 ' が固定治具であり、塊状物、モデル、或いは切削用ドリル、測定用プロ一ブ等を装着する方向が異なる他は同一構成を有している。

この様に複数の固定治具を設けた場合次のような加工方法の一例を示すことができる。

即ち、まず、計測モデルとして歯科治療に使用する石膏模型上で即時重合レジンにて歯科補綴物を作成し、取り付け治具に装着した後固定治具 17に固定して 90 ° 毎に 360 ° 計測を行った。次に、固定治具 1 7 ' に取り付け、計測モデルの一面のみの測定を行い、計五面を計測した。計測に引き続き、純チタンの塊状物を取り付け治具に装着した後固定治具 1 7に固定し、モデルを測定したデータに従い、切削加工を計測の場合と同様な手順で行い、チタン製歯科補綴物を得た。

この様に、モデルの様々な方向の計測及び加工が可能であり、これら工程の精度の向上が図られるが、固定治具の取り付け箇所 · 数、取り付け治具の回転角度は上記に限られるものではなく、計測モデルおよび加工物においても上記以外のものも存在する。

今回の結果は、三次元的な計測および加工を行うことができた為に、製作された歯科補綴物の精度は以前の方法に比べて向上されていた。しかし、計測から加工の際へのデータ補正処理を行ったことで、製作に要した時間は余り変わらなかった。

更に計測乃至加工部の好ましい一例を図 21に示す。 2 1 Aはモータとドリルを一体型にした加工体を示す。 21 1 は、図 4 で示した装着部 41と結合装着するための結合装着部であり、凸部 194 が設けられている。 21 2 は、モータであり、外部からの電気供給により回転動作を行うと共に電気制御信号を入力することで位相制御等がされる場合もある。 21 3 は切削用ドリルであり、切削対象となる塊状物の材質、硬度等でその強度、歯型等は適宜調整されるものである。 21 4 は、接続調整部であり、モータ 212 と切削用ドリル 213 の接続を調整する箇所である。尚この接続調整部 214 は、通常、固定されており、微調整的、前調整的な目的で使用する為の部分である。

21 Bは、アナログ接触式測定子であり、加工体 21 Aの結合装着部 2 1 1 と同一の形状、大きさを有するものであって装着部 41と装着可能な構成を有する。 215 は、接触部であって、モデルと接触させる為の部分である。 21 6 は、変換部であり、接触部 21 5 とモデルとの接触によって、生じる機械的変位量を電気信号に変換する為の部分 ^ある。

21 Aで示す一体型加工体と、 21 Bで示すアナログ接触式測定子とは、上述した通り、装着部 41に装着可能であるが、更に、少なくとも装着部に装着した際、両者の長さ 217 がー致する様に構成されているものである。この長さ 217 とは、装着状態での、位置上な長さであり、取り外した際の長さのみをいうものではない。従って取り外した際の長さが異なっていても、装着時の長さが一致していればよいものであり、又、装着時、異なる長さであっても、整数倍、その他数学的相関性を有する状態等、計算的把握が可能な長さ関係であれば、数値データに基づく演算加工を行う本願発明においては、両者の長さは、一致するものとみなすものである。

更に計測乃至加工部の他の例を図 22に示す。

図 22 A及び図 22 Bは、図 21で示した連結支持棒 1 91 を側面に配置したものである。連結支持棒 191 、装着部 41の接続関係の一例を図

23 Aから図 23 Dに示す。図 23Aは、装着部を上面から見た平面図であり、図 23Bは、側面図である。 192 は、結合用孔であり、内部中央に、左右へ弾力性を有する突起 194 が四方に配置されている。 22 4 は、補助突起であり、装着部の対角線方向に 4 箇所に配置されている。補助突起 224 は、測定子や、切削ドリル等の正確な位置だしの為の突起であり、更に 90 ° ごとの配置により、切削ドリルの方向を 90° 変更させる角度の位置だしを可能ともする（図 25参照）。図 23Cは、連結支持棒 191 を含む周辺を上面から見た図であり、図 23Dは側面図である。 191 は、連結支持棒であり、側面に溝部 19 3 がー様に配置されている。連結板 226 上に穿設された 225 は補助用孔であり、連結板 226 の対角線方向に 4箇所に設けられている。両者の結合は、連結支持棒 191 が結合用孔 192 に挿入されることにより、溝部 193 と凸部 194 が 4方で結合し、且つ補助用孔 225 と補助突起 224 が結合し、角度に対する位置だしが行われる。

凸部 194 は、その末端後部において、先端に傾斜を有する固定支持体 221 と接触している。固定支持体 221 の略中央部には、内面にネジ切りが施された内ネジ部 227 が設けられ、その内ネジ部 227 と嚙み合い回転することで、固定支持体 221 を図 23Bからすれば、上下に摺動させる為の外面にネジ切りがされ、先端に傘歯上のギア 22 9 を設けた外ネジ部 228 が設けられている。

更にこのギア 229 と嚙み合う為の傘歯上のギア 222 を有し、外部へ延びたものであって、容易手動可能性を有する把持部 223 を有する調整体 230 が形成されている。調整体 230 は、用事連結使用されればよいものであって、用事以外は取り外されることが好ましいものである。

その動作例について説明する。連結支持棒 191 を、連結孔 192 に挿入し、補助用孔 225 と補助突起 224 とが結合し、且つ溝部 1 93 と凸部 1 94 の部分が一致した後、調整体 230 のギア 222 とギア 229 を接続させる。次に、把持部 223 を回転させる。この回転は、ギア 22 2 、ギア 229 を経て、外ネジ部 228 を回転させる。外ネジ部 228 の外ネジと固定支持体 22 1 の内ネジ 227 が嚙み合った状態であるため、外ネジ部 228 の回転により、内ネジ部 227 を含めた固定支持体 22 1 が上方へ移動する、固定支持体 221 と凸部 1 94 とが接触している部分は、傾斜を有する為、固定支持体 221 の上方への移動と共にその傾斜が浅くなり、凸部を連結孔 1 92 の中心方向へ移動させ、連結支持棒 191 の溝部 1 93 と凸部 194 が係合し固定状態が形成される。離脱時、把持部 223 を反対方向に回すことにより、固定支持体 22 1 が下方へ移動し、固定支持体 22 1 と凸部 1 94 が接触している先端面の傾斜部が深くなることで、凸部 1 94 の内方向への押圧固定力が減少し、溝部 1 93 と凸部 1 94 の係合は解除されるものである。

加工体を装着部に装着した際の側面から見た図を図 24に示す。又、結合接続部 2 1 1 と装着部 4 1は、両者共 4 角形を有し、同位置に補助用孔 225 と補助突起 224 とが配置されていることから、両者の結合方向は 4通り可能である。その一例を図 25に示す。この様に、加工により得られる物体によっては、図 25で示す構成が好適に利用されるものである。尚、補助用突起を対象性を有する多角形の対角線方向に配置すれば、様々な方向に加工体又は計測用のアナログ接触式測定子を配置できうるものである。

又、装着部 4 1は、図 4の回転治具用保持具 78にも装着されるものであるから、回転治具用保持具 78に加工体、計測アナログ接触式測定子を装着し、図 4で示す装着部 4 1が装着されている箇所に塊状物、モデル等を装着する場合もある。

尚図 22 Bは、アナログ接触式測定子であり、結合接続部 226 を側面に配置した他は図 22 Aと同一の構成を有するものであり、その説明は省略した。

ベース治具および取り付け治具の取り付け箇所 · 数、また、取り付け治具の回転角度、計測および加工機器の設置箇所は上記に限られるものではなく、計測モデルおよび加工物においても上記以外のものも存在する。

以上の様に計測および加工機が離脱着式になったことで、三次元的な計測および加工は勿論のこと、加工の際に加工機器に付け替えることで計測機器への影響を無くし、モータとドリルを一体型にしたことと併せてデータ補正を省略することができた。これらのことにより、作成されたチタン製歯科捕辍物の精度は、今までの物と比較してみても数段向上され、製作時間に関しても従来より大幅に短縮された。また、計測および加工機器を付け替えることで一台の本体で補え、設備投資削減ができた。

図 21、図 22 A、図 22 Bで示すような、一体的構成を有する加工部を用いた場合、加工の途中で何らかの破損、故障等が生じ一時中断した場合でも、単に交換するだけで、補正処理なしで切削加工を再開でき、最初からの加工および補正処理を省略しても精度の高い物が加工可能であることを示唆することができるものである。

尚、ドリルの摩耗および破損した場合の対処に関して上記のように行ったが、方法はこれだけに限るものではない。

以上のように、本発明においては、製作しょうとするモデルの複製或いはそれに関連した形状を有する一部複製を製作することを可能とするものであって、モデルの計測時に於いては、高精度の計測を可能とし、加工時に於いては、その計測データに基づいて従来の铸造法では製造が困難であつたチタン、セラミックス歯科補綴物等の塊状物を切削加工することで、精度が高い複製物等の製作を可能とし、铸造法の精度に勝るとも劣らない精度にて製造できるものであり、歯科補綴物製造に掛かる工数、人手を著しく省力化を可能とする。

このことによって、歯科専門家はより知能的な作業に従事することが可能となり、歯科捕綴物の品質の向上に寄与するという効果も期待できる。

更に、本発明を詳細に説明したが、この分野の熟練者には、本発明の範囲を逸脱することなく、この分野の専門家に周知された同等の技法及び同等の材料をこの方法に利用出来得る事が認識されよう本発明の放射状に三次元計測又は三次元加工を施すことにより、円形に近い形状の物体での周囲部の形状を詳細に計測又は加工が得りれる。

本発明のクローズドループ方式制御による三次元計測及び三次元加工の方法及び同方法を用いた装置は、上述したように現状のォープンループ方式制御よりも、三次元的な移動量を確認しながら行うために、精度の向上が図られる。

また、複数の中央演算処理装置を使用することにより、高速にクローズドループ方式制御による医療用材又は歯科用材の三次元計測及び三次元加工が行うことができる。

又、モデルの複製等の加工が三次元的に行え、補正処理の省略が可能になったことで、時間の短縮および精度の向上が伺えた。また、加工が中断されてからの再加工が可能になった。更に、多彩な計測および加工方法が一台の装置で実現できるなど様々な効果を有するものである。

他の実施例

さらに、塊状物切削加工方法及び同方法を用いた装置の実施例について図 26から図 3 1を参照して説明する。

この実施例で使用する切削装置は、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。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 26に示す切削工作機械 30 3 は、小型化に且つ切削精度も改良している。図 26の切削加工工作機械 303 は、 X， Υ , Z軸の三軸で三次元的に医療用材又は歯科用材の塊状物を切削加工する。各軸の構成は、 Y軸テーブル 305 に X 軸テーブル 304 が乗っており、その上に塊状物を取り付け、 Z軸テ —ブル 306 にスピンドルモータ 308 及び切削ドリル 309 が装着している構造である。つまり、塊状物が二次元（平面）に移動し、高さを切削ドリルで補う形をとつている。各々の軸の動力に ACサ一ボモ —タ 307 を使用し、付属のエンコーダにてフィードバック制御を行つている。また切削ドリルの動力としてスピンドルモータ 308 を使用した。各々の動作は、この切削加工工作機械 303 をパソコン 302 に接続して、パソコン 302 にて制御を行った。パソコン 302 とは、汎用又は専用のパーソナルコンピュータを示すが、その他、専用制御機器を使用する場合もある。

また、本発明の目的である液中切削加工が施せるように、この切削加工工作機械 303 の X軸テーブル 304 上に液槽 31 0 を装着した。さらに液槽 3 1 0 の中に塊状物を固定する回転治具 3 1 3 を取付け、塊状物を固定した。 X軸テーブル 304 に液槽 3 10 を装着することにより、塊状物と同様に二次元的な移動を可能とした。

切削対象物の形状データの作成

今回、切削加工する歯科補綴物 3 1 1 の形状は、歯科治療に使用する石膏模型上で即時重合レジンにて歯科補綴物のモデルを作成した。このモデルを接触式の三次元デジタイザ一を用いて、パソコンに形状を入力し、数値化を行い予め又は一時的に又は必要に応じてデ一夕として記録した。尚、形状データの作成手段については、これに限るものではない。

切削加工

次に、パソコン上でこのデータを切削加工工作機械用にデータを変換し、切削ドリルの刃径のオフセット計算を行い、そのデータを元にパソコン 302 で切削加工工作機械 303 の一連の動作を制御し、切削加工の材料として、歯科補綴物に利用される純チタンを用い、以下の工程により切削した。（ 1 ) 上記純チタン製の塊状物を回転治具 313 上に固定する。（ 2 ) 液槽 310 に水を 312 の位置まで注ぐ。（ 3 ) 水中に没した回転治具 313 上の塊状物の片面に対し切削ドリル 309 により切削加工を行う。切削の際、パソコン 302 から送られてくるデータに基づき、各スピンドルモータが回転することで X , Y軸方向に液槽 310 が移動し、更に Z軸方向に切削ドリル 309 が移動する。（ 4 ) 片面の切削が完了した後又は所定の切削が完了した後、更に回転治具 313 を液槽 310 の状態を変えずに回転させ、回転した塊状物の裏面を同様に水中で切削加工を行う。

水中で切削加工を行ったので、冷却が十分に施され、即時重合レジンのモデルと仕上がった純チタンの歯科補綴物の誤差が 20〃 m以内に収まり、切削ドリルの刃も従来よりも長時間持つようになった。更に、チタンの切り子が液槽 310 の底に蓄積されており、本装置より液槽を取り外し、液槽の水を濾過器に移すことにより、切り子が簡単に回収され、清掃作業が軽減された。この例示にて、チタン製歯科補綴物を NC工作機械の改良機で切削加工を行ったが、医療用材又は歯科用材が液中切削できれば、これに限るものではない。

変化例

長時間に及ぶ切削加工により、液温の上昇を抑え、且つ温度安定化を図るために、図 26の実施例で使用した液槽付属の切削加工工作機械 303 に、図 28に示す冷却水恒温循環機 3 1 4 を取り付けた。図 28 及び図 30に示す冷却水恒温循環機 31 4 の機構は、呼び水ポンプ 33 1 にて液槽の液体を機械に取り入れ、温度を制御し、再び送出しボンプ 332 にて液槽へ戻す方法である。液体を循環させる途中にバッチ 326 があり、そのバッチ 326 内に 600Wのパイプヒータ 327 、冷媒管 328 が取り付けられている 1 20Wの冷凍機用口一タリ一コンプレッサ 329 及び熱電対 330 を設置した。このパイプヒータ 327 、ロータリ一コンプレッサ 329 、熱電対 330 、呼び水ポンプ 33 1 及び送出しポンプ 332 を冷却水恒温循環機の制御用回路基盤 333 が制御して、液体を加温及び加冷却し温度を一定に保ち続ける。温度設定は - 10〜80°Cで、 0. 1 °C単位である。この例示に使用した冷却水恒温循環機は上記の各部構成が一体になつた機器である。この冷却水恒温循環機に切り子や異物が流入しないようにフィルタ 322 を設置した。また液体の流速の向上及び液体噴出を切削点に合わせるために、液槽の流体噴出箇所にノズル 323 を取り付けた。このノズル 323 により、切削点付着する切り子の除去が図られる。尚、この港流で発生する水しぶきを防ぐために、着脱式の蓋 325 を Z軸テーブルに取り付けた。今回実施した例は、液体に水を使い、温度を 30 °Cに安定化させ、漼流を行いながら純チタン製歯科補綴物を実施例 1 と同様の方法で切削加工を行った。温度制御装置により終始温度の一定化が図れ、即時重合レジンの計測モデルと仕上がったチタン製歯科捕綴物の誤差が 20 mに抑えられた。さらに、噴出する水により切削点に付着する切り子が除去できるようになり、切削ドリルに対する負荷が軽減された。この例示以外に、液槽の温度管理及び液体港流が施せて、医療用材又は歯科用材が液中切削できれば、これに限るものではない。変化例

切削加工時に発生する切り子を回収するために、前記の実施例で使用した液槽付属の切削加工工作機械 303 に、図 31に示す液交換及び切り子回収装置を取り付け、歯科補綴物を図 26の実施例と同様に切削加工を行った。液交換及び切り子回収の機構は次の通りである。液槽 310 への液体供給については、液体供給用ポリタンク 334 の液体をポンプ 336 で液体供給用チューブ 337 を経由して液槽 3 1 0 に注水する。液体が一定量に達すると液体供給ポンプ停止用フロート式レベルスィッチ 339 でポンプ 336 の電源をオフにし、液体の供給を停止する。廃液の排出については、手動式のバルブ 341 を開き、廃液用チューブ 338 を経由して廃液用ポリタンク 335 に流した。途中の着脱式フィルタ一 342 を経由することによって、切削加工時に発生した切り子が回収される。また、液槽が空の状態になると液体供給ポンプ可動用フロート式レベルスィッチ 340 でポンプ 336 の電源がオンになり、液槽に液体が供給される。上記の装置にて、液体に水を使用し、チタンにて歯科補綴物を切削加工を行った。切削加工終了後、廃液を排出するためのバルブを開けたところ、確実に切り子が回収され、自動的に水が液槽に供給された。そのため液交換及び清掃作業が簡便になった。この例示以外に、切削切り子の回収及び液体の交換が施せて、医療用材又は歯科用材が液中切削できれば、これに限るものではない。

以上のように、本発明の医療用材又は歯科用材の液中での切削加ェ方法及び同方法を用いた装置は、切削ドリルや医療用材又は歯科用材の塊状物の冷却が確実に施されるため、ドリルや塊状物の破損を防ぎ、精度の良い医療用材又は歯科用材が得られるようになる。また、医療用材又は歯科用材の塊状物から発生し、飛散する切り子が容易に回収を行うことができるために、切削加工の作業終了後に発生する機械清掃作業が簡便になる。

Claims

請求の範囲

1. 目的物の形状をデータに変換する変換手段と、前記変換手段で得られたデータに基づき塊状物を加工するための加工手段とよりなる計測及び加工システム。

2. 前記変換手段及び前記加工手段の一部又は全部を同一乃至類似の駆動手段によつて駆動させる請求項 1 に記載の計測及び加工システム。

3. 前記変換手段は、目的物の形状を示すモデルを形成した後、前記モデルをデータに変換するものであって、前記モデルが即時重合部材である請求項 1 に記載の計測及び加工システム。

4. 前記変換手段は、モデル乃至塊状物を適時回転させて計測乃至加工する請求項 1 に記載の計測及び加工システム。

5. 前記モデルは、歯牙状態を印象材により印象採得し印象用石膏にて歯牙の複製を取ることで得られる請求項 1 に記載の計測及び加工システム。

6. 前記加工手段は粗切削と仕上げ切削の 2つの工程を有する請求項 1 に記載の計測及び加工システム。

7. 目的物の計測と塊状物の切削加工を同時に行うためのリンク機構を有し、当該リンク機構により自動ならい加工を行う計測及び加工システム。

8. 目的物の形状を放射状に計測してデータ化し、当該データに基づいて塊状物を加工することを特徴とする計測及び加工方法。

9. 目的物の形状に対し、放射状に分割し、その分割した部分を平行に計測してデータ化し、当該データに基づいて塊状物を加工する請求項 8 に記載の計測及び加工方法。

10. 計測面乃至加工面を同心円上に分割し、同心円ごとに計測又は加工することを更に設けた請求項 8 に記載の放射状に計測又は加ェする方法。

1 1 . クローズドループ制御による計測及び加工を行う方法及び同方法を用いた装置。

1 2. 目的物の形状を測定する形状測定手段、前記形状測定手段の動作に起因するデータを検出する検出手段、前記検出手段の検出デ一夕に基づき前記形状測定手段の測定動作を調整する調整手段よりなる請求項 1 1に記載の測定方法及び同方法を用いた装置。

13. 塊状物を目的物の形状を測定した測定データに基づき加工する加工手段、前記加工手段の加工動作に起因するデータを検出する検出手段、前記検出手段の検出データに基づき前記加工手段の加工動作を調整する調整手段よりなる請求項 1 1に記載の加工方法及び同方法を用いた装置。

1 4. 単数又は複数の中央演算処理装置又は超小型演算処理装置を設けた請求項 1 3に記載の計測及び加工を行う方法及び同方法を用いた装置。

1 5. 目的物乃至塊状物を固定する為の固定部、目的物の形状を測定し、情報として出力する為の計測部、塊状物を外部入力情報に基づき加工する加工部、前記計測部及び前記加工部及び前記固定部を着脱交換及び回転を可能とし、装着時、駆動操作する駆動操作部を有する請求項 2 に記載の計測及び加工装置。

1 6. 前記加工部が、塊状物を回転することにより加工する加工体、前記加工体と一体的且つ着脱自在に接続され、前記加工体を回転駆動する回転駆動手段よりなる請求項 1 4に記載の計測及び加工装置

1 7. 前記加工部と前記計測部は、装着時、絶対的又は相対的に同一又は相関を有する状態を形成する請求項 1 5に記載の計測及び加工装置。

18. 塊状物を液中で切削加工することを特徴とする塊状物切削加ェ方法。

19. 塊状物を液中にて切削加工するための手段を設けた塊状物切削加工装置。

20. 前記の塊状物は医療用材又は歯科用材であることを特徴とする請求項 18又は 19に記載の塊状物切削加工方法及び同方法を用いた装置。

21. 液体の温度管理を行うための手段を更に設けた請求項 18又は 19に記載の塊状物切削加工方法及び同方法を用いた装置。

22. 前記液体を灌流するための手段を更に具備する請求項 18又は 19に記載の塊状物切削加工方法及び同方法を用いた装置。

23. 液中の切削切り子を回収するための手段を更に設けた請求項 18又は 19に記載の塊状物切削加工方法及び同方法を用いた装置。

24. 前記液体を交換するための手段を更に設けた請求項 18又は 19 に記載の塊状物切削加工方法及び同方法を用いた装置。