義歯の加工方法と、それを用いた義歯の加工装置
【課題】本発明は、義歯の加工方法と、それを用いた義歯の加工装置に関するもので、義歯の加工ストレスの軽減を目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、ワーク２のコーピング５、６とポンティック４の外周を、ワーク２を回転させて削る荒加工と、ワーク２の回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめのコーピング５については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、ポンティック４方向に削る。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、ワーク２のコーピング５、６とポンティック４の外周を、ワーク２を回転させて削る荒加工と、ワーク２の回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめのコーピング５については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、ポンティック４方向に削る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、義歯の加工方法と、それを用いた義歯の加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、歯科医療においては、歯が持つ機能を回復させると共に、審美性を高めたいという要求が高まってきており、従来の金属製の義歯に変わり、セラミックを材料とした義歯に注目が集まっている。
【０００３】
このセラミックを材料とした義歯は、耐久性と強度に優れ、かつより天然歯に近い色調を再現できるので、義歯としての強度を保ちながら審美性を高めることができる。さらに、金属ではないので、金属アレルギーの発生を抑制することができ、義歯の材料としては好適な物である。
【０００４】
そして、このセラミックを加工する方法が、例えば下記特許文献１、２に提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２７１４３５号公報
【特許文献２】特開平７−１３８１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例における課題は、義歯を緻密焼結したセラミック製のワークから削り出す際に、セラミックが高硬度であるために加工抵抗が大きく、すなわち、削り出す義歯に対する加工ストレスが大きいということであった。
【０００６】
そこで本発明は、義歯の加工ストレスの軽減を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そしてこの目的を達成するために、本発明の義歯の加工方法は、支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯と連結部の仕上げを行う加工であることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の義歯の加工方法は、支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯と連結部の仕上げを行う加工であることを特徴とするものであるので、義歯の加工ストレスの軽減をすることができる。
【０００９】
すなわち、本発明においては、支持歯の両側に連結部を介して２つの橋脚歯を連結した義歯を、ワークから、回転加工で削る荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る中荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る仕上げ加工を用いて、削り出すものである。
【００１０】
まず、前記荒加工では、ワークを回転させながら、第１の橋脚歯、支持歯、第２の橋脚歯と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工するため、工具が回転軸方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、義歯に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００１１】
つぎに、前記中荒加工では、ワークの回転を止めた状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、荒加工代から内周方向に、仕上げ代まで加工を行う。
【００１２】
そして、最後に仕上げ加工では、ワークの回転を止めたままの状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、仕上げ代を精密に仕上げるものであるので、その結果として、義歯の加工ストレスの軽減ができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、支台歯に被せる２つの橋脚歯と消失した歯を補うための1つの義歯が連結している連続歯の加工方法を例にして、添付図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、上顎の連続歯１が、緻密焼結した柱状のセラミック体であるワーク２から削り出された状態を示すものである。連続歯１は、ワークの未加工部との連結部３を介してワーク２と連結されている。
【００１５】
なお、連続歯１は、ワーク２から削り出された後、ワークの未加工部との連結部３の位置でワークから切り離され、歯科技工士により陶材が盛られ、義歯に整形されていくことになる。
【００１６】
本実施形態では、加工例として、連続歯１をワーク２から削り出す方法を図面１を用いて説明する。
【００１７】
さて、この連続歯１において、支持歯（以下ポンティックと称す）４は、上顎で消失した歯を補うための義歯であり、ポンティック４に、前方の橋脚歯（以下コーピングと称す）５と後方の橋脚歯（以下コーピングと称す）６が、連結部（以下コネクタと称す）７、８を介してそれぞれ連結されている。このコーピング５、６は、消失した歯の前後の歯を削って作成した２つの支台歯（図示せず）に被せるために、コーピング５、６の内部を彫りこんでおり、そのため、コーピング５、６の内部９は、中空の状態となっている。
【００１８】
これに対し、ポンティック４、コネクタ７、８は、内部が詰まった固体である。
【００１９】
さて、図２は、図１で示した状態を上方から見た図であり、ワーク２の破線部１０を削り取って、連続歯１を削りだしていくことを示している。
【００２０】
まず、上述の連続歯１を加工するための、本実施形態における加工装置の構成を、図３を用いて説明する。
【００２１】
さて図３において、ワーク２は、支持部材１１によって回転自在に支持されており、モータ１２により回転が伝えられる。ワーク２は支持部材１１とモータ１２と一体となってＸ軸、Ｙ軸方向に移動できるような構成となっている。
【００２２】
なお、ワーク２を加工する工具１３は、ダイヤモンド粒子を金属によって保持した工具であり、支持部１４によって回転自在に支持されており、モータ１５により回転が伝えられる。この工具１３、支持部１４、モータ１５は、一体となって、Ｚ軸方向に移動できるような構成となっており、ワーク２と工具１３の動作によりワーク２に対して、通常の３軸加工が可能な構成となっている。
【００２３】
また、前記モータ１２、１５は、電源部１６、制御部１７にそれぞれ接続されており、電源部１６から電力の供給を受け、制御部１７により回転が制御される。
【００２４】
さらに、この制御部１７には、加工データ入力部１８から入力された加工データを記憶する記憶部１９と、ユーザーが操作を行う操作部２０が接続されている。
【００２５】
この制御部１７は、操作部２０からの加工開始命令を受け取ると、記憶部１９に記憶された加工データを読み出し、その加工データに基づいて、モータ１２および支持部１１を介してワーク２の回転および停止、さらにＸ軸、Ｙ軸方向への移動を制御し、モータ１５および支持部１４を介して工具１３を回転させ、この工具１３をＺ軸方向に動かすことでワーク２に対して加工を行っていく。
【００２６】
この加工については、後で詳細に説明する。
【００２７】
さて、加工においては、工具１３を、加工に適した大きさの工具に取り替える必要があり、ツールチェンジャー２１には、径の違う工具が準備されている。そして、記憶部１９に記憶された加工データに基づいて、制御部１７が工具１３をツールチェンジャー２１まで移動させ、工具を交換した後、さらに加工を続けていく。
【００２８】
なお、工具１３はダイヤモンド粒子を金属によって保持した工具であるため、加工を続けると、加工の摩擦により、徐々に工具が摩耗していき、工具１３の長さが短くなっていく。この工具１３の摩耗を測定するために、測長器２２が設けられている。
【００２９】
この測長器２２は、接触式の測長器であり、工具を測長する時には、まず、制御部１７が加工を一時中断し、工具１３を測長器２２に移動させ、工具１３を測長器２２に直接当てる。つぎに、測長器２２に接続された測長部２３が、工具１３を測長する。
【００３０】
なお、この測長部２３には、工具復帰位置決定部２４が接続されており、工具１３の工具復帰位置、すなわち作業の再開位置を決定し、制御部１７に伝える。すると、制御部１７は、工具復帰位置に工具１３を移動させ、加工を再開することになる。
【００３１】
以上のように構成された、連続歯の加工装置において、本実施形態の特徴点である加工方法について説明する。
【００３２】
本実施形態では、柱状のワーク２の材料として、特許第２９４５９３５号公報に記載される方法により、酸化ジルコニウム６５．９〜６９．９重量％、酸化セリウム１０．１〜１１．１重量％ 、酸化アルミニウム１９．５〜２３．５重量％、酸化チタン０．０１〜０．０３重量％ 、及び酸化マグネシウム０．０４〜０．０８重量％ を含む原料配合物を調整し、調整した原料配合物をＣＩＰ成形して圧粉体を作成し、これを円柱体状に整形加工して整形加工体を得た。そして、得られた整形加工体を１４５０℃で緻密焼結したセラミックスを使用する。
【００３３】
そして、このワーク２に対して、荒加工と、中荒加工と、仕上げ加工を行い、連続歯１を削り出していく。
【００３４】
まず、荒加工では、ワーク２を回転させながら、コーピング５、コネクタ７、ポンティック４、コネクタ８、コーピング６、及びワークの未加工部との連結部３と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工するため、工具１３が図４の回転軸２５方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、連続歯１に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００３５】
つぎに、前記中荒加工では、ワーク２の回転を止めた状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、荒加工代から内周方向に、仕上げ代まで加工を行う。
【００３６】
そして、最後に仕上げ加工では、ワーク２の回転を止めたままの状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、仕上げ代を精密に仕上げ、連続歯１を作成するのである。
【００３７】
以上の３加工の詳細を、以下に図面を用いて、それぞれ説明する。
【００３８】
まず最初に、荒加工について説明する。
【００３９】
この荒加工では、荒加工代を設定し、その荒加工代まで削りだし加工を行う。荒加工代は、連続歯１に仕上げ代（例えば１５０μｍ）を加えた以上の大きさに設定される。この荒加工代の設定方法は、後で詳細に説明する。
【００４０】
図４を用いて、荒加工の手順を説明する。
【００４１】
まず、ワーク２を、回転軸２５を中心に軸回転させる。つぎに、先端が球面形状の工具１３を回転させながらワーク２の先端面２６に当て、その後、工具１３の先端球面２７と側面２７Ａとを使用して、ワーク２の後方に向けて加工を行い、加工終端面２８まで加工していく。
【００４２】
さて、図５は、ワーク２を先端側から見た図であり、この図からも分かるとおり、連続歯１は、回転軸２５に対して非対称である。また、２９は、加工終端面２８での荒加工代線であり、これは、連続歯１を、加工終端面２８に投影したときの最大投影面積に仕上げ代（例えば１５０μｍ）を加えたものとなる。
【００４３】
そして、ワーク２が回転すると、たとえば、この荒加工代線２９からワーク２の最外周部３０までの領域を加工する時には、工具１３は、その先端が荒加工代線２９をなぞるように、回転軸２５に近づいたり遠ざかったりしながら加工が行われる。
【００４４】
このように、工具１３は、回転軸２５と直角方向に上下運動しながら、図４の先端面２６から加工終端面２８まで加工を行っていく。また、柱状のワーク２は硬いセラミックでできているため、このセラミックを加工していく時には、工具１３に大きな加工ストレスが加わってくる。
【００４５】
この加工ストレスを軽減するために、本実施形態の荒加工では、図６に示すように、工具１３をワーク２の先端側へしならせながら、つまり加工ストレスをワーク２の先端側へ逃がしながら、連続歯１を削りだしていく。その結果として、連続歯１への加工ストレスを低減することが出来る。また、工具１３をしならせることで同時に工具１３に与えるストレスも軽減させることが出来る。
【００４６】
この加工１３のしなりによる荒加工への影響は、後で詳細に説明する。
【００４７】
また、荒加工において、工具１３のしなりとともに重要なものが、ワーク２の回転軸２５方向への工具１３の彫り込みを防止するということである。
【００４８】
図７は、工具１３の先端３０Ａが、加工面３０Ｂよりも回転軸２５方向に彫りこんだ状態を示しており、この状態では、工具１３は、ワーク２の回転軸２５方向に先端３０Ａが突っ込んだ状態となっている。そして、この状態になると、ワーク２が硬いため、工具１３は、工具の長さ方向３０Ｃに向けて、ワーク２からの激しい加工抵抗をまともに受けることになるのである。
【００４９】
その結果、工具１３およびワーク２は、激しい加工ストレスを受けることになり、つまり、連続歯１に対する加工ストレスを増大させることになる。
【００５０】
したがって、本実施形態の荒加工においては、図４の先端面２６から加工終端面２８に向かって加工するときに、荒加工代線３１が示すように、荒加工代を、直前の荒加工代と同じ大きさか、あるいは、外周方向に徐々に大きくするように加工していくのである。
【００５１】
その結果、加工が進むに従って、加工はワーク２の回転軸２５から外周へ外周へと遠ざかって行われることになり、つまり工具１３が回転軸２５方向、すなわち連続歯１に彫りこむことは無く、結果として加工ストレスを低減した加工が実現できる。
【００５２】
ここで、荒加工代の設定方法について、もう少し詳しく説明すると、図８は、最先端のコーピング５に荒加工代を加えたものを、ワーク２の先端から図４のＡ１−Ａ２面に投影した形（投影線３２）を表した物であり、この投影線３２で囲まれた面積が、コーピング５の最大投影面積となり、また、この投影線３２が、コーピング５の加工においての最大の荒加工代となる。
【００５３】
そして、削りはじめのコーピング５については、図４の先端面２６から削り始め、もっとも荒加工代が大きくなるところまで、つまり図８の投影線３２までは、歯の形状に沿った荒加工代まで加工し、このコーピング５の最大の荒加工代（投影線３２）に達した後は、投影線３２を荒加工代として、図４のポンティック４方向に加工していく。
【００５４】
さて、図９は、ポンティック４に荒加工代を加えたものをワーク２の先端から図４のＢ１−Ｂ２面に投影した形（投影線３３）を表した物であり、この投影線３３で囲まれた面積が、ポンティック４の最大投影面積となる。また、図１０は、図８の投影線３２と、図９の投影線３３を重ね合わせたものである。
【００５５】
ここで、ポンティック４の加工は、図４のＡ１−Ａ２面での荒加工代の形状、すなわち投影線３２を荒加工代として加工を開始し、ポンティック４が、この荒加工代よりも外周に突出している箇所（図１０の突出部３４）に来たときには、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態、つまり投影線３２と投影線３３を重ねた時の最大外周３５を荒加工代として、後方のコーピング６方向に削っていく。
【００５６】
さて、図１１は、コーピング６に荒加工代を加えたものをワーク２の先端から図４のＣ１−Ｃ２面に投影した形（投影線３６）を表した物であり、この投影線３６で囲まれた面積が、コーピング６の最大投影面積となる。また、図１２は、図１０の最大外周３５と、図１１の投影線３６を重ね合わせたものである。
【００５７】
ここで、コーピング６の加工は、図４のＢ１−Ｂ２面での荒加工代の形状、すなわち最大外周３５を荒加工代として加工を開始し、コーピング６がこの荒加工代よりも外周に突出している箇所（図１２の突出部３７）に来たときには、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態、つまり最大外周３５と投影線３６を重ねた時の最大外周３８を荒加工代として、後方の加工終端面２８まで加工していくのである。
【００５８】
すなわち、本実施形態の荒加工は、ワーク２を回転させながら、コーピング５、ポンティック４、コーピング６と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工をおこなうため、工具１３が回転軸２５方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、連続歯１に対する加工ストレスを逃がしつつ加工を行うことができるものとなる。
【００５９】
なお、荒加工を行った結果を横から見ると、図１３に示すごとく、荒加工代線３１のようになる。この荒加工代線３１から、仕上げ代線３９までを、次の工程である中荒加工で切削していく。
【００６０】
つぎに、中荒加工を、図１３を用いて説明する。
【００６１】
さて、中荒加工で注意すべきは、コネクタ７とコネクタ８の加工である。図１３からも分かるとおり、コネクタ７、８は義歯を連結する物であり、ポンティック４、コーピング５、６よりも小さくなっている部分である。
【００６２】
特にコーピング５、６は、支台歯に被せるために、中荒加工で内部９を中空の状態に加工する。そのため、コーピング５、６とコネクタ７、８の接面４０、４１は、他の部分に比べて弱くなり、特に、加工ストレスによる破損に注意すべき部分となる。
【００６３】
ここで、中荒加工では、走査線加工あるいは等高線加工を用いて加工を行う。
【００６４】
まず、ワーク２の回転を止める。つぎに、加工する場所に適した工具を、図３のツールチェンジャー２１から取り出し、支持部１４にセットする。そして、この変更した工具１３を用いて、荒加工代線３１から内周方向に向かって、仕上げ代線３９まで加工していく。なお、工具１３は中荒加工の過程においてツールチェンジャー２１を用いて適宜交換する。
【００６５】
この加工は、通常の３軸加工で行われ、たとえば、コーピング５、６の内部９を加工するときは等高線加工を用い、その他の部分を加工するときは、走査線加工を用いて加工していく。なお、本実施形態では、仕上げ代として、連続歯１の周りを、例えば、１５０μｍ残すようにする。
【００６６】
その後、最後に残った仕上げ代を、仕上げ加工でとっていく。この仕上げ加工は、ワーク２の回転を止めた状態で、中荒加工と同じく、加工する場所に適した工具を、図３のツールチェンジャー２１から取り出し、支持部１４にセットする。
【００６７】
そして、この変更した工具１３を用いて、仕上げ代を、通常の３軸加工、つまり走査線加工あるいは等高線加工で精密加工していく。なお、工具１３は仕上げ加工の過程においてツールチェンジャー２１を用いて適宜交換する。
【００６８】
すると、その結果として、連続歯１が、加工ストレスの小さな状態で、ワーク２から削り出されるのである。
【００６９】
最後に、荒加工時における工具のしなりに伴う問題について図６を用いて説明する。
【００７０】
荒加工においては、回転加工による加工ストレスを逃がすために、図６に示すように工具１３を、ワーク２の先端方向にしならせながら、ワーク２の後端方向に加工していく。なお、ダイヤモンド粒子を金属によって保持した工具を使用するため、加工による摩耗により、その長さが徐々に短くなっていき、結果として削り残し４２が徐々に累積していくことになる。
【００７１】
ここで、この削り残し４２をある範囲内に納めるために、図３の制御部１７は、一定期間毎に工具１３の測長を行う。この測長の際には、制御部１７が加工を一時停止し、工具１３を測長器２２に運び、そして、その長さを測長部２３が測定する。その後、測長部２３は工具の長さを制御部１７に伝え、制御部１７は、工具１３の摩耗を考慮に入れて、引き続き工具１３の制御を行うことになる。
【００７２】
さて、測長を終えた工具１３は、中断していた加工位置に復帰することになるのであるが、ここで、加工を中断した状態は、図６に示すように、工具１３のしなりの影響による削り残し４３が発生した状態である。つまり、測長を終えた工具１３を加工を中断した位置に戻すと、しなりによる削り残し４３に斜面４４で衝突し、工具１３と連続歯１間に火花が飛ぶほど急激に負荷がかかる状態となり、最悪の場合には工具あるいは連続歯１の破損につながる。
【００７３】
この状態をさけるために、工具１３の復帰を行う際には、まず測長部２３が工具長を測長し、この求まった測長値を、工具復帰位置決定部２４に送る。つぎに、この工具復帰位置決定部２４は、工具１３の測長値から削り残し４２の大きさを計算する。そして、工具復帰位置決定部２４は、この削り残し４２を一定の範囲以内に納めるような位置で、また、しなりによる削り残し４３の影響が無く工具１３をワーク２に対して復帰させる位置を、復帰位置４５として決定し、制御部１７に送る。
【００７４】
すなわち、工具１３の測長後の復帰位置は、測長前の位置よりもワーク２の先端側、つまり図６の右側位置とし、これにより、しなりによる削り残し４３に復帰後の工具１３が衝突するのを避けるようにしている。
【００７５】
つまり、この復帰時には、まだ工具１３はワーク２を削り始めてはいないので、図６のようなしなりは、発生しておらず、よって、直線状の工具１３を図６の位置に戻すと、その先端がしなりによる削り残し４３に衝突し、これにより、上述したごとく、火花が飛ぶほど急激に負荷がかかる状態となり、最悪の場合には工具あるいは連続歯１の破損につながってしまうのである。
【００７６】
また、制御部１７は、この復帰時には、削り残し４２よりも上方の位置４６で工具１３の復帰速度を緩め、ここから徐々に復帰位置４４に工具１３を復帰させる。
【００７７】
すなわち、工具１３を、しなりによる削り残し４３の影響の無い復帰位置４５に、しかも徐々に戻しながら加工を再開するので、工具１３および連続歯１は、加工ストレスの少ない状態で、加工を再開できるのである。
【００７８】
なお、本実施形態では、コーピング５とコーピング６の間にポンティック４が連結された連続歯の加工を例にあげて説明したが、この加工は、２つのコーピングの間に複数のポンティックが連結された連続歯や、３つのコーピングの各々の間にポンティックが連結されたような５つの連続歯の加工などにも適用できる。
【００７９】
また、上記説明では、連続歯の加工を例にあげて説明したが、この加工は、単独歯の場合にも適用ができる。
【００８０】
単独歯の加工は、ワーク２と単独歯が連結部で接続された状態となっており、この加工方法は、連続歯と同じ加工方法を用いて行う。
【００８１】
つまり、単独歯の荒加工は、連続歯の加工と同様に、工具のしなりを利用して、削りはじめの単独歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この単独歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、削っていく加工である。
【００８２】
従って、単独歯の荒加工でも連続歯の荒加工と同様に、図６に示すように、工具１３をワーク２の先端側へしならせながら、つまり加工ストレスをワーク２の先端側へ逃がしながら削りだしていくことで、単独歯への加工ストレスを低減することが出来、また、工具１３をしならせることで同時に工具１３に与えるストレスも軽減させることが出来る。
【００８３】
また、単独歯の荒加工でも連続歯の荒加工と同様に、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この義歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、削っていく加工となるため、工具１３が回転軸方向２５に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、連続歯と同様に義歯に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００８４】
また、従来のように、予備焼結を行ったセラミックス材料を短時間で加工し、その後緻密焼結するという方法においては、補綴物の形状を研削もしくは研削加工した後に緻密焼結する必要がある。よって、緻密焼結時の補綴物の収縮による寸法変化を考慮して加工をした場合でも収縮寸法誤差が生じてしまう。この結果、緻密焼結後に手直しが必要となるとともに、緻密焼結時間そのものの時間も必要となる。
【００８５】
一方、緻密焼結したセラミックス材料を加工する場合には、予備焼結セラミックスの加工と比較して、難削材であるため、研削量の多い荒取り工程では工具の先端の磨耗が激しい。そのため、従来の走査線加工あるいは等高線加工では、歯科用補綴物を得るまでの加工時間が非常に長くなるおそれがあったのであるが、本実施形態における加工装置の加工方法を用いると、加工時間の短縮にも効果がある。
【００８６】
すなわち、本実施形態における加工装置では、ワーク２のコーピング５、６とポンティック４の外周を、ワーク２を回転させて削る荒加工と、ワーク２の回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめのコーピング５については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、ポンティック４方向に削る。
【００８７】
そのため、荒加工では、走査線加工あるいは等高線加工よりも加工時間の短縮が可能な回転加工を用いて、ワーク２の加工ができるようになったので、加工時間の短縮が図れることになる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように本発明は、支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯とコネクタの仕上げを行う加工であることを特徴とする義歯の加工方法であるので、義歯の加工ストレスの軽減をすることができる。
【００８９】
すなわち、本発明においては、支持歯の両側に連結部を介して２つの橋脚歯を連結した義歯を、ワークから、回転加工で削る荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る中荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る仕上げ加工を用いて、削り出すものである。
【００９０】
まず、前記荒加工では、ワークを回転させながら、第１の橋脚歯、支持歯、第２の橋脚歯と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工するため、工具が回転軸方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、義歯に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００９１】
つぎに、前記中荒加工では、ワークの回転を止めた状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、荒加工代から内周方向に、仕上げ代まで加工を行う。
【００９２】
そして、最後に仕上げ加工では、ワークの回転を止めたままの状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、仕上げ代を精密に仕上げるものであるので、その結果として、義歯の加工ストレスの軽減ができるものとなる。
【００９３】
したがって、義歯の加工方法と、それを用いた義歯の加工装置として、広く活用が期待されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態におけるワークの斜視図
【図２】本発明の一実施形態におけるワークの上面図
【図３】本発明の一実施形態における電気的なブロック図
【図４】本発明の一実施形態におけるワークの側面図
【図５】本発明の一実施形態におけるワークの正面図
【図６】本発明の一実施形態における工具のしなりの説明図
【図７】本発明の一実施形態における工具の掘り込みの説明図
【図８】本発明の一実施形態における、コーピング５に荒加工代を加えたものをＡ１−Ａ２面へ投影した時の形を示す図
【図９】本発明の一実施形態における、ポンティック４に荒加工代を加えたものをＢ１−Ｂ２面へ投影した時の形を示す図
【図１０】本発明の一実施形態における、図８と図９を重ね合わせた時の形を示す図
【図１１】本発明の一実施形態における、コーピング６に荒加工代を加えたものをＣ１−Ｃ２面へ投影した時の形を示す図
【図１２】本発明の一実施形態における、図１０と図１１を重ね合わせた時の形を示す図
【図１３】本発明の一実施形態における中荒加工時のワークの側面図
【符号の説明】
【００９５】
１ 連続歯
２ ワーク
３ ワークの未加工部との連結部
４ ポンティック
５ コーピング
６ コーピング
７ コネクタ
８ コネクタ
９ 内部
１０ 破線部
１１ 支持部材
１２ モータ
１３ 工具
１４ 支持部
１５ モータ
１６ 電源部
１７ 制御部
１８ 加工データ入力部
１９ 記憶部
２０ 操作部
２１ ツールチェンジャー
２２ 測長器
２３ 測長部
２４ 工具復帰位置決定部
２５ 回転軸
２６ 先端面
２７ 先端球面
２７Ａ 側面
２８ 加工終端面
２９ 荒加工代線
３０ 最外周部
３０Ａ 先端
３０Ｂ 加工面
３０Ｃ 工具の長さ方向
３１ 荒加工代線
３２ 投影線
３３ 投影線
３４ 突出部
３５ 最大外周
３６ 投影線
３７ 突出部
３８ 最大外周
３９ 仕上げ代線
４０ 接面
４１ 接面
４２ 削り残し
４３ 削り残し
４４ 斜面
４５ 復帰位置
４６ 工具復帰時の工具速度の減速区間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、義歯の加工方法と、それを用いた義歯の加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、歯科医療においては、歯が持つ機能を回復させると共に、審美性を高めたいという要求が高まってきており、従来の金属製の義歯に変わり、セラミックを材料とした義歯に注目が集まっている。
【０００３】
このセラミックを材料とした義歯は、耐久性と強度に優れ、かつより天然歯に近い色調を再現できるので、義歯としての強度を保ちながら審美性を高めることができる。さらに、金属ではないので、金属アレルギーの発生を抑制することができ、義歯の材料としては好適な物である。
【０００４】
そして、このセラミックを加工する方法が、例えば下記特許文献１、２に提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２７１４３５号公報
【特許文献２】特開平７−１３８１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例における課題は、義歯を緻密焼結したセラミック製のワークから削り出す際に、セラミックが高硬度であるために加工抵抗が大きく、すなわち、削り出す義歯に対する加工ストレスが大きいということであった。
【０００６】
そこで本発明は、義歯の加工ストレスの軽減を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そしてこの目的を達成するために、本発明の義歯の加工方法は、支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯と連結部の仕上げを行う加工であることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の義歯の加工方法は、支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯と連結部の仕上げを行う加工であることを特徴とするものであるので、義歯の加工ストレスの軽減をすることができる。
【０００９】
すなわち、本発明においては、支持歯の両側に連結部を介して２つの橋脚歯を連結した義歯を、ワークから、回転加工で削る荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る中荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る仕上げ加工を用いて、削り出すものである。
【００１０】
まず、前記荒加工では、ワークを回転させながら、第１の橋脚歯、支持歯、第２の橋脚歯と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工するため、工具が回転軸方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、義歯に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００１１】
つぎに、前記中荒加工では、ワークの回転を止めた状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、荒加工代から内周方向に、仕上げ代まで加工を行う。
【００１２】
そして、最後に仕上げ加工では、ワークの回転を止めたままの状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、仕上げ代を精密に仕上げるものであるので、その結果として、義歯の加工ストレスの軽減ができるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、支台歯に被せる２つの橋脚歯と消失した歯を補うための1つの義歯が連結している連続歯の加工方法を例にして、添付図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、上顎の連続歯１が、緻密焼結した柱状のセラミック体であるワーク２から削り出された状態を示すものである。連続歯１は、ワークの未加工部との連結部３を介してワーク２と連結されている。
【００１５】
なお、連続歯１は、ワーク２から削り出された後、ワークの未加工部との連結部３の位置でワークから切り離され、歯科技工士により陶材が盛られ、義歯に整形されていくことになる。
【００１６】
本実施形態では、加工例として、連続歯１をワーク２から削り出す方法を図面１を用いて説明する。
【００１７】
さて、この連続歯１において、支持歯（以下ポンティックと称す）４は、上顎で消失した歯を補うための義歯であり、ポンティック４に、前方の橋脚歯（以下コーピングと称す）５と後方の橋脚歯（以下コーピングと称す）６が、連結部（以下コネクタと称す）７、８を介してそれぞれ連結されている。このコーピング５、６は、消失した歯の前後の歯を削って作成した２つの支台歯（図示せず）に被せるために、コーピング５、６の内部を彫りこんでおり、そのため、コーピング５、６の内部９は、中空の状態となっている。
【００１８】
これに対し、ポンティック４、コネクタ７、８は、内部が詰まった固体である。
【００１９】
さて、図２は、図１で示した状態を上方から見た図であり、ワーク２の破線部１０を削り取って、連続歯１を削りだしていくことを示している。
【００２０】
まず、上述の連続歯１を加工するための、本実施形態における加工装置の構成を、図３を用いて説明する。
【００２１】
さて図３において、ワーク２は、支持部材１１によって回転自在に支持されており、モータ１２により回転が伝えられる。ワーク２は支持部材１１とモータ１２と一体となってＸ軸、Ｙ軸方向に移動できるような構成となっている。
【００２２】
なお、ワーク２を加工する工具１３は、ダイヤモンド粒子を金属によって保持した工具であり、支持部１４によって回転自在に支持されており、モータ１５により回転が伝えられる。この工具１３、支持部１４、モータ１５は、一体となって、Ｚ軸方向に移動できるような構成となっており、ワーク２と工具１３の動作によりワーク２に対して、通常の３軸加工が可能な構成となっている。
【００２３】
また、前記モータ１２、１５は、電源部１６、制御部１７にそれぞれ接続されており、電源部１６から電力の供給を受け、制御部１７により回転が制御される。
【００２４】
さらに、この制御部１７には、加工データ入力部１８から入力された加工データを記憶する記憶部１９と、ユーザーが操作を行う操作部２０が接続されている。
【００２５】
この制御部１７は、操作部２０からの加工開始命令を受け取ると、記憶部１９に記憶された加工データを読み出し、その加工データに基づいて、モータ１２および支持部１１を介してワーク２の回転および停止、さらにＸ軸、Ｙ軸方向への移動を制御し、モータ１５および支持部１４を介して工具１３を回転させ、この工具１３をＺ軸方向に動かすことでワーク２に対して加工を行っていく。
【００２６】
この加工については、後で詳細に説明する。
【００２７】
さて、加工においては、工具１３を、加工に適した大きさの工具に取り替える必要があり、ツールチェンジャー２１には、径の違う工具が準備されている。そして、記憶部１９に記憶された加工データに基づいて、制御部１７が工具１３をツールチェンジャー２１まで移動させ、工具を交換した後、さらに加工を続けていく。
【００２８】
なお、工具１３はダイヤモンド粒子を金属によって保持した工具であるため、加工を続けると、加工の摩擦により、徐々に工具が摩耗していき、工具１３の長さが短くなっていく。この工具１３の摩耗を測定するために、測長器２２が設けられている。
【００２９】
この測長器２２は、接触式の測長器であり、工具を測長する時には、まず、制御部１７が加工を一時中断し、工具１３を測長器２２に移動させ、工具１３を測長器２２に直接当てる。つぎに、測長器２２に接続された測長部２３が、工具１３を測長する。
【００３０】
なお、この測長部２３には、工具復帰位置決定部２４が接続されており、工具１３の工具復帰位置、すなわち作業の再開位置を決定し、制御部１７に伝える。すると、制御部１７は、工具復帰位置に工具１３を移動させ、加工を再開することになる。
【００３１】
以上のように構成された、連続歯の加工装置において、本実施形態の特徴点である加工方法について説明する。
【００３２】
本実施形態では、柱状のワーク２の材料として、特許第２９４５９３５号公報に記載される方法により、酸化ジルコニウム６５．９〜６９．９重量％、酸化セリウム１０．１〜１１．１重量％ 、酸化アルミニウム１９．５〜２３．５重量％、酸化チタン０．０１〜０．０３重量％ 、及び酸化マグネシウム０．０４〜０．０８重量％ を含む原料配合物を調整し、調整した原料配合物をＣＩＰ成形して圧粉体を作成し、これを円柱体状に整形加工して整形加工体を得た。そして、得られた整形加工体を１４５０℃で緻密焼結したセラミックスを使用する。
【００３３】
そして、このワーク２に対して、荒加工と、中荒加工と、仕上げ加工を行い、連続歯１を削り出していく。
【００３４】
まず、荒加工では、ワーク２を回転させながら、コーピング５、コネクタ７、ポンティック４、コネクタ８、コーピング６、及びワークの未加工部との連結部３と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工するため、工具１３が図４の回転軸２５方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、連続歯１に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００３５】
つぎに、前記中荒加工では、ワーク２の回転を止めた状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、荒加工代から内周方向に、仕上げ代まで加工を行う。
【００３６】
そして、最後に仕上げ加工では、ワーク２の回転を止めたままの状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、仕上げ代を精密に仕上げ、連続歯１を作成するのである。
【００３７】
以上の３加工の詳細を、以下に図面を用いて、それぞれ説明する。
【００３８】
まず最初に、荒加工について説明する。
【００３９】
この荒加工では、荒加工代を設定し、その荒加工代まで削りだし加工を行う。荒加工代は、連続歯１に仕上げ代（例えば１５０μｍ）を加えた以上の大きさに設定される。この荒加工代の設定方法は、後で詳細に説明する。
【００４０】
図４を用いて、荒加工の手順を説明する。
【００４１】
まず、ワーク２を、回転軸２５を中心に軸回転させる。つぎに、先端が球面形状の工具１３を回転させながらワーク２の先端面２６に当て、その後、工具１３の先端球面２７と側面２７Ａとを使用して、ワーク２の後方に向けて加工を行い、加工終端面２８まで加工していく。
【００４２】
さて、図５は、ワーク２を先端側から見た図であり、この図からも分かるとおり、連続歯１は、回転軸２５に対して非対称である。また、２９は、加工終端面２８での荒加工代線であり、これは、連続歯１を、加工終端面２８に投影したときの最大投影面積に仕上げ代（例えば１５０μｍ）を加えたものとなる。
【００４３】
そして、ワーク２が回転すると、たとえば、この荒加工代線２９からワーク２の最外周部３０までの領域を加工する時には、工具１３は、その先端が荒加工代線２９をなぞるように、回転軸２５に近づいたり遠ざかったりしながら加工が行われる。
【００４４】
このように、工具１３は、回転軸２５と直角方向に上下運動しながら、図４の先端面２６から加工終端面２８まで加工を行っていく。また、柱状のワーク２は硬いセラミックでできているため、このセラミックを加工していく時には、工具１３に大きな加工ストレスが加わってくる。
【００４５】
この加工ストレスを軽減するために、本実施形態の荒加工では、図６に示すように、工具１３をワーク２の先端側へしならせながら、つまり加工ストレスをワーク２の先端側へ逃がしながら、連続歯１を削りだしていく。その結果として、連続歯１への加工ストレスを低減することが出来る。また、工具１３をしならせることで同時に工具１３に与えるストレスも軽減させることが出来る。
【００４６】
この加工１３のしなりによる荒加工への影響は、後で詳細に説明する。
【００４７】
また、荒加工において、工具１３のしなりとともに重要なものが、ワーク２の回転軸２５方向への工具１３の彫り込みを防止するということである。
【００４８】
図７は、工具１３の先端３０Ａが、加工面３０Ｂよりも回転軸２５方向に彫りこんだ状態を示しており、この状態では、工具１３は、ワーク２の回転軸２５方向に先端３０Ａが突っ込んだ状態となっている。そして、この状態になると、ワーク２が硬いため、工具１３は、工具の長さ方向３０Ｃに向けて、ワーク２からの激しい加工抵抗をまともに受けることになるのである。
【００４９】
その結果、工具１３およびワーク２は、激しい加工ストレスを受けることになり、つまり、連続歯１に対する加工ストレスを増大させることになる。
【００５０】
したがって、本実施形態の荒加工においては、図４の先端面２６から加工終端面２８に向かって加工するときに、荒加工代線３１が示すように、荒加工代を、直前の荒加工代と同じ大きさか、あるいは、外周方向に徐々に大きくするように加工していくのである。
【００５１】
その結果、加工が進むに従って、加工はワーク２の回転軸２５から外周へ外周へと遠ざかって行われることになり、つまり工具１３が回転軸２５方向、すなわち連続歯１に彫りこむことは無く、結果として加工ストレスを低減した加工が実現できる。
【００５２】
ここで、荒加工代の設定方法について、もう少し詳しく説明すると、図８は、最先端のコーピング５に荒加工代を加えたものを、ワーク２の先端から図４のＡ１−Ａ２面に投影した形（投影線３２）を表した物であり、この投影線３２で囲まれた面積が、コーピング５の最大投影面積となり、また、この投影線３２が、コーピング５の加工においての最大の荒加工代となる。
【００５３】
そして、削りはじめのコーピング５については、図４の先端面２６から削り始め、もっとも荒加工代が大きくなるところまで、つまり図８の投影線３２までは、歯の形状に沿った荒加工代まで加工し、このコーピング５の最大の荒加工代（投影線３２）に達した後は、投影線３２を荒加工代として、図４のポンティック４方向に加工していく。
【００５４】
さて、図９は、ポンティック４に荒加工代を加えたものをワーク２の先端から図４のＢ１−Ｂ２面に投影した形（投影線３３）を表した物であり、この投影線３３で囲まれた面積が、ポンティック４の最大投影面積となる。また、図１０は、図８の投影線３２と、図９の投影線３３を重ね合わせたものである。
【００５５】
ここで、ポンティック４の加工は、図４のＡ１−Ａ２面での荒加工代の形状、すなわち投影線３２を荒加工代として加工を開始し、ポンティック４が、この荒加工代よりも外周に突出している箇所（図１０の突出部３４）に来たときには、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態、つまり投影線３２と投影線３３を重ねた時の最大外周３５を荒加工代として、後方のコーピング６方向に削っていく。
【００５６】
さて、図１１は、コーピング６に荒加工代を加えたものをワーク２の先端から図４のＣ１−Ｃ２面に投影した形（投影線３６）を表した物であり、この投影線３６で囲まれた面積が、コーピング６の最大投影面積となる。また、図１２は、図１０の最大外周３５と、図１１の投影線３６を重ね合わせたものである。
【００５７】
ここで、コーピング６の加工は、図４のＢ１−Ｂ２面での荒加工代の形状、すなわち最大外周３５を荒加工代として加工を開始し、コーピング６がこの荒加工代よりも外周に突出している箇所（図１２の突出部３７）に来たときには、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態、つまり最大外周３５と投影線３６を重ねた時の最大外周３８を荒加工代として、後方の加工終端面２８まで加工していくのである。
【００５８】
すなわち、本実施形態の荒加工は、ワーク２を回転させながら、コーピング５、ポンティック４、コーピング６と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工をおこなうため、工具１３が回転軸２５方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、連続歯１に対する加工ストレスを逃がしつつ加工を行うことができるものとなる。
【００５９】
なお、荒加工を行った結果を横から見ると、図１３に示すごとく、荒加工代線３１のようになる。この荒加工代線３１から、仕上げ代線３９までを、次の工程である中荒加工で切削していく。
【００６０】
つぎに、中荒加工を、図１３を用いて説明する。
【００６１】
さて、中荒加工で注意すべきは、コネクタ７とコネクタ８の加工である。図１３からも分かるとおり、コネクタ７、８は義歯を連結する物であり、ポンティック４、コーピング５、６よりも小さくなっている部分である。
【００６２】
特にコーピング５、６は、支台歯に被せるために、中荒加工で内部９を中空の状態に加工する。そのため、コーピング５、６とコネクタ７、８の接面４０、４１は、他の部分に比べて弱くなり、特に、加工ストレスによる破損に注意すべき部分となる。
【００６３】
ここで、中荒加工では、走査線加工あるいは等高線加工を用いて加工を行う。
【００６４】
まず、ワーク２の回転を止める。つぎに、加工する場所に適した工具を、図３のツールチェンジャー２１から取り出し、支持部１４にセットする。そして、この変更した工具１３を用いて、荒加工代線３１から内周方向に向かって、仕上げ代線３９まで加工していく。なお、工具１３は中荒加工の過程においてツールチェンジャー２１を用いて適宜交換する。
【００６５】
この加工は、通常の３軸加工で行われ、たとえば、コーピング５、６の内部９を加工するときは等高線加工を用い、その他の部分を加工するときは、走査線加工を用いて加工していく。なお、本実施形態では、仕上げ代として、連続歯１の周りを、例えば、１５０μｍ残すようにする。
【００６６】
その後、最後に残った仕上げ代を、仕上げ加工でとっていく。この仕上げ加工は、ワーク２の回転を止めた状態で、中荒加工と同じく、加工する場所に適した工具を、図３のツールチェンジャー２１から取り出し、支持部１４にセットする。
【００６７】
そして、この変更した工具１３を用いて、仕上げ代を、通常の３軸加工、つまり走査線加工あるいは等高線加工で精密加工していく。なお、工具１３は仕上げ加工の過程においてツールチェンジャー２１を用いて適宜交換する。
【００６８】
すると、その結果として、連続歯１が、加工ストレスの小さな状態で、ワーク２から削り出されるのである。
【００６９】
最後に、荒加工時における工具のしなりに伴う問題について図６を用いて説明する。
【００７０】
荒加工においては、回転加工による加工ストレスを逃がすために、図６に示すように工具１３を、ワーク２の先端方向にしならせながら、ワーク２の後端方向に加工していく。なお、ダイヤモンド粒子を金属によって保持した工具を使用するため、加工による摩耗により、その長さが徐々に短くなっていき、結果として削り残し４２が徐々に累積していくことになる。
【００７１】
ここで、この削り残し４２をある範囲内に納めるために、図３の制御部１７は、一定期間毎に工具１３の測長を行う。この測長の際には、制御部１７が加工を一時停止し、工具１３を測長器２２に運び、そして、その長さを測長部２３が測定する。その後、測長部２３は工具の長さを制御部１７に伝え、制御部１７は、工具１３の摩耗を考慮に入れて、引き続き工具１３の制御を行うことになる。
【００７２】
さて、測長を終えた工具１３は、中断していた加工位置に復帰することになるのであるが、ここで、加工を中断した状態は、図６に示すように、工具１３のしなりの影響による削り残し４３が発生した状態である。つまり、測長を終えた工具１３を加工を中断した位置に戻すと、しなりによる削り残し４３に斜面４４で衝突し、工具１３と連続歯１間に火花が飛ぶほど急激に負荷がかかる状態となり、最悪の場合には工具あるいは連続歯１の破損につながる。
【００７３】
この状態をさけるために、工具１３の復帰を行う際には、まず測長部２３が工具長を測長し、この求まった測長値を、工具復帰位置決定部２４に送る。つぎに、この工具復帰位置決定部２４は、工具１３の測長値から削り残し４２の大きさを計算する。そして、工具復帰位置決定部２４は、この削り残し４２を一定の範囲以内に納めるような位置で、また、しなりによる削り残し４３の影響が無く工具１３をワーク２に対して復帰させる位置を、復帰位置４５として決定し、制御部１７に送る。
【００７４】
すなわち、工具１３の測長後の復帰位置は、測長前の位置よりもワーク２の先端側、つまり図６の右側位置とし、これにより、しなりによる削り残し４３に復帰後の工具１３が衝突するのを避けるようにしている。
【００７５】
つまり、この復帰時には、まだ工具１３はワーク２を削り始めてはいないので、図６のようなしなりは、発生しておらず、よって、直線状の工具１３を図６の位置に戻すと、その先端がしなりによる削り残し４３に衝突し、これにより、上述したごとく、火花が飛ぶほど急激に負荷がかかる状態となり、最悪の場合には工具あるいは連続歯１の破損につながってしまうのである。
【００７６】
また、制御部１７は、この復帰時には、削り残し４２よりも上方の位置４６で工具１３の復帰速度を緩め、ここから徐々に復帰位置４４に工具１３を復帰させる。
【００７７】
すなわち、工具１３を、しなりによる削り残し４３の影響の無い復帰位置４５に、しかも徐々に戻しながら加工を再開するので、工具１３および連続歯１は、加工ストレスの少ない状態で、加工を再開できるのである。
【００７８】
なお、本実施形態では、コーピング５とコーピング６の間にポンティック４が連結された連続歯の加工を例にあげて説明したが、この加工は、２つのコーピングの間に複数のポンティックが連結された連続歯や、３つのコーピングの各々の間にポンティックが連結されたような５つの連続歯の加工などにも適用できる。
【００７９】
また、上記説明では、連続歯の加工を例にあげて説明したが、この加工は、単独歯の場合にも適用ができる。
【００８０】
単独歯の加工は、ワーク２と単独歯が連結部で接続された状態となっており、この加工方法は、連続歯と同じ加工方法を用いて行う。
【００８１】
つまり、単独歯の荒加工は、連続歯の加工と同様に、工具のしなりを利用して、削りはじめの単独歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この単独歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、削っていく加工である。
【００８２】
従って、単独歯の荒加工でも連続歯の荒加工と同様に、図６に示すように、工具１３をワーク２の先端側へしならせながら、つまり加工ストレスをワーク２の先端側へ逃がしながら削りだしていくことで、単独歯への加工ストレスを低減することが出来、また、工具１３をしならせることで同時に工具１３に与えるストレスも軽減させることが出来る。
【００８３】
また、単独歯の荒加工でも連続歯の荒加工と同様に、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この義歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、削っていく加工となるため、工具１３が回転軸方向２５に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、連続歯と同様に義歯に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００８４】
また、従来のように、予備焼結を行ったセラミックス材料を短時間で加工し、その後緻密焼結するという方法においては、補綴物の形状を研削もしくは研削加工した後に緻密焼結する必要がある。よって、緻密焼結時の補綴物の収縮による寸法変化を考慮して加工をした場合でも収縮寸法誤差が生じてしまう。この結果、緻密焼結後に手直しが必要となるとともに、緻密焼結時間そのものの時間も必要となる。
【００８５】
一方、緻密焼結したセラミックス材料を加工する場合には、予備焼結セラミックスの加工と比較して、難削材であるため、研削量の多い荒取り工程では工具の先端の磨耗が激しい。そのため、従来の走査線加工あるいは等高線加工では、歯科用補綴物を得るまでの加工時間が非常に長くなるおそれがあったのであるが、本実施形態における加工装置の加工方法を用いると、加工時間の短縮にも効果がある。
【００８６】
すなわち、本実施形態における加工装置では、ワーク２のコーピング５、６とポンティック４の外周を、ワーク２を回転させて削る荒加工と、ワーク２の回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめのコーピング５については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、ポンティック４方向に削る。
【００８７】
そのため、荒加工では、走査線加工あるいは等高線加工よりも加工時間の短縮が可能な回転加工を用いて、ワーク２の加工ができるようになったので、加工時間の短縮が図れることになる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように本発明は、支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯とコネクタの仕上げを行う加工であることを特徴とする義歯の加工方法であるので、義歯の加工ストレスの軽減をすることができる。
【００８９】
すなわち、本発明においては、支持歯の両側に連結部を介して２つの橋脚歯を連結した義歯を、ワークから、回転加工で削る荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る中荒加工と、走査加工あるいは等高線加工で削る仕上げ加工を用いて、削り出すものである。
【００９０】
まず、前記荒加工では、ワークを回転させながら、第１の橋脚歯、支持歯、第２の橋脚歯と削っていく際に、荒加工代を外周方向に徐々に広げていくように加工するため、工具が回転軸方向に彫り込む事が無くなり、よって、その彫り込みによる衝撃をなくすことができ、結果として、義歯に対する加工ストレスを軽減した加工を行うことができるものとなる。
【００９１】
つぎに、前記中荒加工では、ワークの回転を止めた状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、荒加工代から内周方向に、仕上げ代まで加工を行う。
【００９２】
そして、最後に仕上げ加工では、ワークの回転を止めたままの状態で、走査加工あるいは等高線加工を用いて、仕上げ代を精密に仕上げるものであるので、その結果として、義歯の加工ストレスの軽減ができるものとなる。
【００９３】
したがって、義歯の加工方法と、それを用いた義歯の加工装置として、広く活用が期待されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態におけるワークの斜視図
【図２】本発明の一実施形態におけるワークの上面図
【図３】本発明の一実施形態における電気的なブロック図
【図４】本発明の一実施形態におけるワークの側面図
【図５】本発明の一実施形態におけるワークの正面図
【図６】本発明の一実施形態における工具のしなりの説明図
【図７】本発明の一実施形態における工具の掘り込みの説明図
【図８】本発明の一実施形態における、コーピング５に荒加工代を加えたものをＡ１−Ａ２面へ投影した時の形を示す図
【図９】本発明の一実施形態における、ポンティック４に荒加工代を加えたものをＢ１−Ｂ２面へ投影した時の形を示す図
【図１０】本発明の一実施形態における、図８と図９を重ね合わせた時の形を示す図
【図１１】本発明の一実施形態における、コーピング６に荒加工代を加えたものをＣ１−Ｃ２面へ投影した時の形を示す図
【図１２】本発明の一実施形態における、図１０と図１１を重ね合わせた時の形を示す図
【図１３】本発明の一実施形態における中荒加工時のワークの側面図
【符号の説明】
【００９５】
１ 連続歯
２ ワーク
３ ワークの未加工部との連結部
４ ポンティック
５ コーピング
６ コーピング
７ コネクタ
８ コネクタ
９ 内部
１０ 破線部
１１ 支持部材
１２ モータ
１３ 工具
１４ 支持部
１５ モータ
１６ 電源部
１７ 制御部
１８ 加工データ入力部
１９ 記憶部
２０ 操作部
２１ ツールチェンジャー
２２ 測長器
２３ 測長部
２４ 工具復帰位置決定部
２５ 回転軸
２６ 先端面
２７ 先端球面
２７Ａ 側面
２８ 加工終端面
２９ 荒加工代線
３０ 最外周部
３０Ａ 先端
３０Ｂ 加工面
３０Ｃ 工具の長さ方向
３１ 荒加工代線
３２ 投影線
３３ 投影線
３４ 突出部
３５ 最大外周
３６ 投影線
３７ 突出部
３８ 最大外周
３９ 仕上げ代線
４０ 接面
４１ 接面
４２ 削り残し
４３ 削り残し
４４ 斜面
４５ 復帰位置
４６ 工具復帰時の工具速度の減速区間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、
ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、
前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、
前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、
前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯と連結部の仕上げを行う加工であることを特徴とする義歯の加工方法。
【請求項２】
第１の橋脚歯と第２の橋脚歯間には、連結部を介して複数の支持歯を設ける請求項１に記載の義歯の加工方法。
【請求項３】
第１の橋脚歯と第２の橋脚歯間に、連結部を介して支持歯を設け、第２の橋脚歯と第３の橋脚歯間に連結部を介して支持歯を設けた請求項１または２に記載の義歯の加工方法。
【請求項４】
荒加工時には、工具の先端を削り方向とは反対側にしならせながら、この工具を削り方向に移動させ、この工具の測長後の復帰位置は、測長前の復帰位置よりもワークの先端側とした請求項１から３のいずれか一つに記載の義歯の加工方法。
【請求項５】
ワークの支持部材と、この支持部材を回転させるモータと、前記ワークを削る工具と、前記工具とモータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、請求項１から４のいずれか一つに記載の義歯の加工方法を実行する構成とした義歯の加工装置。
【請求項６】
単独歯の加工方法であって、
ワークの義歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、
前記荒加工は、削りはじめの義歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この義歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、削っていく加工であり、
前記中荒加工は、義歯の仕上げ代を残して削る加工であり、
前記仕上げ加工は、義歯の仕上げを行う加工であることを特徴とする義歯の加工方法。
【請求項７】
荒加工時には、工具の先端を削り方向とは反対側にしならせながら、この工具を削り方向に移動させ、この工具の測長後の復帰位置は、測長前の復帰位置よりもワークの先端側とした請求項６に記載の義歯の加工方法。
【請求項８】
ワークの支持部材と、この支持部材を回転させるモータと、前記ワークを削る工具と、前記工具とモータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、請求項６または７に記載の義歯の加工方法を実行する構成とした義歯の加工装置。
【請求項１】
支持歯の両側に連結部を介して第１の橋脚歯と第２の橋脚歯を連結した義歯の加工方法であって、
ワークの第１、第２の橋脚歯と支持歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、
前記荒加工は、削りはじめの第１の橋脚歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この第１の橋脚歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、支持歯方向に削り、この支持歯が手前の前記第１の橋脚歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げた状態で後方の第２の橋脚歯方向に削り、この第２の橋脚歯においても前記第１の橋脚歯および前記支持歯の最大投影面積よりも外周に突出している場合には、突出している外周の部分の荒加工代を広げて削っていく加工であり、
前記中荒加工は、第１の橋脚歯と支持歯と第２の橋脚歯を、仕上げ代を残して削る加工であり、
前記仕上げ加工は、支持歯と第１の橋脚歯、第２の橋脚歯と連結部の仕上げを行う加工であることを特徴とする義歯の加工方法。
【請求項２】
第１の橋脚歯と第２の橋脚歯間には、連結部を介して複数の支持歯を設ける請求項１に記載の義歯の加工方法。
【請求項３】
第１の橋脚歯と第２の橋脚歯間に、連結部を介して支持歯を設け、第２の橋脚歯と第３の橋脚歯間に連結部を介して支持歯を設けた請求項１または２に記載の義歯の加工方法。
【請求項４】
荒加工時には、工具の先端を削り方向とは反対側にしならせながら、この工具を削り方向に移動させ、この工具の測長後の復帰位置は、測長前の復帰位置よりもワークの先端側とした請求項１から３のいずれか一つに記載の義歯の加工方法。
【請求項５】
ワークの支持部材と、この支持部材を回転させるモータと、前記ワークを削る工具と、前記工具とモータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、請求項１から４のいずれか一つに記載の義歯の加工方法を実行する構成とした義歯の加工装置。
【請求項６】
単独歯の加工方法であって、
ワークの義歯の外周を、ワークを回転させて削る荒加工と、ワークの回転を止めて削る中荒加工と、仕上げ加工とを備え、
前記荒加工は、削りはじめの義歯については、もっとも投影面積が大きくなるところまでは、荒加工代を残して削り、この義歯の最大投影面積を超えた後は、この最大投影面積で、削っていく加工であり、
前記中荒加工は、義歯の仕上げ代を残して削る加工であり、
前記仕上げ加工は、義歯の仕上げを行う加工であることを特徴とする義歯の加工方法。
【請求項７】
荒加工時には、工具の先端を削り方向とは反対側にしならせながら、この工具を削り方向に移動させ、この工具の測長後の復帰位置は、測長前の復帰位置よりもワークの先端側とした請求項６に記載の義歯の加工方法。
【請求項８】
ワークの支持部材と、この支持部材を回転させるモータと、前記ワークを削る工具と、前記工具とモータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、請求項６または７に記載の義歯の加工方法を実行する構成とした義歯の加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２２７１６６（Ｐ２０１０−２２７１６６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７５５５２（Ｐ２００９−７５５５２）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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