(57)【要約】      （修正有）【課題】加工時間を短縮することが可能な歯科用技工物の加工方法を提供する。【解決手段】被加工物５００に対し、第１加工ツールＴ１を用いて、前記被加工物５００内の所定の形状の領域５００ｂに沿った溝５００ａであって、前記第１加工ツールＴ１の刃径よりも大きい加工幅を有する溝５００ａを切削加工することによって、前記被加工物５００から前記所定の形状の領域５００ｂを切り出す工程と、第２加工ツールを用いて、前記所定の形状の領域５００ｂを切削加工して所望の形状の造形物を形成する工程とを含む歯科用技工物の加工方法。【選択図】図４Ｂ
2019076416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対し、第１加工ツールを用いて、前記被加工物内の所定の形状の領域に沿った溝であって、前記第１加工ツールの刃径よりも大きい加工幅を有する溝を切削加工することによって、前記被加工物から前記所定の形状の領域を切り出す工程と、
第２加工ツールを用いて、前記所定の形状の領域を切削加工して所望の形状の造形物を形成する工程と、
を含む歯科用技工物の加工方法。
【請求項２】
前記溝を切削加工することは、
周状の加工経路に沿った切削加工を繰り返すことによって前記溝を切削加工することと、
らせん状の加工経路に沿った切削加工によって前記溝を切削加工することと、
走査線加工によって前記溝を切削加工することと、
の少なくとも一を含む請求項１に記載の歯科用技工物の加工方法。
【請求項３】
前記第１加工ツールは、超硬材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の歯科用技工物の加工方法。
【請求項４】
前記第１加工ツールは、表面にダイヤモンド砥粒の層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の歯科用技工物の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科用技工物の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工ツールを用いて被加工物を切削して、所定の加工表面を有する造形物を形成する歯科用技工物の加工方法が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、荒削り用加工ツールを一定のピッチ幅で一方向にずらしながら当該一方向に直交する方向に往復移動させて被加工物の不要部分を切削除去することにより所定の造形物を得る造形物の歯科用技工物の加工方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の歯科用技工物の加工方法では、被加工物を大まかに切削する荒削りの切削工程の後、仕上げの切削工程を行うことによって、所望の造形物を形成する。
【０００６】
従来の歯科用技工物の加工方法における荒削りの切削工程では、所謂、走査線加工と呼ばれる加工方法が用いられる。走査線加工では、図６の（ａ）及び（ｂ）に示す２つの例のように、加工ツールを所定の間隔でずらしながら一定方向の加工経路に沿って移動させることによって、被加工物５００の端から徐々に不要部分を切削していく。つまり、従来の歯科用技工物の加工方法は、荒削りの切削工程において、不要部分の全体に亘って切削を施すことに起因して、長期の加工時間を要していた。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、加工時間を短縮することが可能な歯科用技工物の加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための主たる発明は、被加工物に対し、第１加工ツールを用いて、被加工物内の所定の形状の領域に沿った溝であって、第１加工ツールの刃径よりも大きい加工幅を有する溝を切削加工することによって、被加工物から所定の形状の領域を切り出す工程と、第２加工ツールを用いて、所定の形状の領域を切削加工して所望の形状の造形物を形成する工程とを含む歯科用技工物の加工方法である。本発明の他の特徴については、後述する明細書及び図面の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加工時間を短縮することが可能な歯科用技工物の加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る加工システムの構成を説明する図である。
【図２】実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【図３】実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【図４Ａ】実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【図４Ｂ】実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【図４Ｃ】実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【図５】実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【図６】従来技術に係る歯科用技工物の加工方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＝＝＝実施形態＝＝＝
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１２】
＜加工システム＞
図１は、本実施形態に係る加工システム１００の構成を説明する図である。本実施形態に係る加工システム１００は、データ作成装置２００と、加工装置３００と、制御装置４００とを備えている。
【００１３】
データ作成装置２００は、被加工物５００に形成する所望の形状の造形物５００ｃの加工表面の形状を表すデータ（以下、「加工データ」）を作成するための装置である。データ作成装置２００は、作成した加工データを制御装置４００に出力する。加工データは、造形物５００ｃの三次元データや被加工物５００の三次元データに基づいて作成される。例えば、歯科医療用の補綴物を加工する場合、ＣＣＤカメラやＸ線ＣＴにより口腔内をスキャンして得られた三次元データを使用して、加工データを作成する。造形物５００ｃの三次元データは、ＳＴＬデータや三次元ＣＡＤで使用されるソリッドデータ或いは３Ｄプリンタで使用される３ＭＦやＡＭＦ等のデータである。尚、出力されるデータの形式は、加工装置３００で使用できるものであれば特に限定されない。
【００１４】
加工装置３００は、制御装置４００の制御により、データ作成装置２００が作成した加工データ基づいて、被加工物５００に造形物５００ｃを形成するための装置である。図１に示すように、加工装置３００は、切削機構３０２と、駆動機構３０４と、冷却液供給機構３０６とを有している。
【００１５】
切削機構３０２は、加工ツールＴを搭載し、加工ツールＴにより被加工物５００を切削する。切削機構３０２は、ツール保持具３０２ａと、ワーク保持具３０２ｂとを有する。ツール保持具３０２ａは、切削加工において用いられる加工ツールＴを保持する。加工ツールＴは、被加工物５００を切削するための棒状の工具である。図１において、ツール保持具３０２ａは、加工ツールＴを保持している。加工ツールＴは、１種類に限らず、複数種類を用いてもよい。本実施形態においては、詳細は後述するが、加工ツールＴとして、荒削り工程のための加工ツールＴ１と、仕上げ工程のための加工ツールＴ２を使用する。ワーク保持具３０２ｂは、切削加工において切削が施される被加工物５００を保持する。本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法が適用可能な被加工物５００の材料としては、例えばグラスセラミック、ハイブリッドレジンといった歯科医療の補綴物の材料が挙げられる。又は、金属加工のために金属材料等にも適用することもできる。
【００１６】
尚、図１において、加工ツールＴの長さ方向に垂直な方向をＸ方向及びＹ方向とし、加工ツールＴの長さ方向をＺ方向と定義している。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する。
【００１７】
駆動機構３０４は、駆動用モータ（図示せず）により、加工ツールＴ及び被加工物５００（ワーク保持具３０２ｂ）を相対的に移動させる。駆動機構３０４は、例えば、５軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｘ軸回りの回転軸、Ｙ軸回りの回転軸）の駆動軸を有する。
【００１８】
冷却液供給機構３０６は、被加工物５００に冷却液を供給して、切削加工中の発熱によって被加工物５００が高温になることを抑制する。冷却液供給機構３０６は、ノズル３０６ａを有し、ノズル３０６ａから被加工物５００に向けて冷却液を噴射させることによって、被加工物５００に冷却液を供給する。
【００１９】
制御装置４００は、被加工物５００に造形物５００ｃを形成するために、切削機構３０２を制御する装置である。具体的には、制御装置４００は、データ作成装置２００から加工データを受け取り、被加工物５００の不要部分を切削するよう、切削機構３０２の駆動機構３０４を制御して加工ツールと被加工物５００（ワーク保持具３０２ｂ）との相対的な位置関係を調整する。不要部分とは、被加工物５００において、所望の形状の造形物５００ｃが占める領域を除く領域である。
【００２０】
＜歯科用技工物の加工方法＞
図２乃至図５を参照しながら、加工システム１００を用いた本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法について説明する。図２乃至図５は、本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法を説明するための図である。
【００２１】
本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法は、荒削り工程と、仕上げ工程とを含む。図２は、荒削り工程の前の被加工物５００の上面図及び斜視図である。図３は、荒削り工程の後の被加工物５００の上面図及び斜視図である。図５は、仕上げ工程の後の被加工物５００、つまり完成した所望の形状の造形物５００ｃの側面図及び斜視図である。
【００２２】
荒削り工程は、被加工物５００から所定の形状の領域５００ｂを切り出す工程である。ここで、所定の形状の領域５００ｂは、被加工物５００内において、所望の形状の造形物５００ｃが占める領域を含む領域（所望の形状の造形物５００ｃよりも大きい領域）であればよい。ここで、被加工物５００内とは、被加工物５００の内部及びその表面を含む領域を意味する。所定の形状の領域５００ｂは、その体積が所望の形状の造形物５００ｃの体積に近いほど、後の仕上げ工程において切削すべき領域が少なくなるために好ましい。
【００２３】
図２に示す点線は、不要部分と、被加工物５００における所定の形状の領域５００ｂとの境界Ｂに相当する。本実施形態において、所定の形状の領域５００ｂは、Ｚ軸に垂直な任意の平面における被加工物５００の断面形状が合同である。
【００２４】
荒削り工程では、第１加工ツールＴ１を用いて、被加工物５００に切削加工を行う。第１加工ツールＴ１は、例えばステンレス鋼といった超硬材料で形成されていることが好ましい。更に、第１加工ツールＴ１は、表面にダイヤモンド砥粒の層が形成されていることが好ましい。ダイヤモンド砥粒の層は、母材としての超硬材料に、例えばめっき処理によって形成された層である。
【００２５】
荒削り工程では、以下に説明する溝５００ａを切削加工することによって、前述した所定の形状の領域５００ｂを切り出す（図３）。溝５００ａは、被加工物５００内の所定の形状の領域５００ｂに沿って形成される。つまり、所定の形状の領域５００ｂの境界Ｂは、溝５００ａの側壁の内の一つと一致する。また、溝５００ａは、第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１よりも大きい加工幅Ｗを有する。
【００２６】
図４Ａ乃至図４Ｃを用いて、溝５００ａを切削加工する方法のいくつかの例を説明する。以下に示す例では、第１加工ツールＴ１は、溝５００ａの切削加工中は被加工物５００をＺ方向に貫通し、第１加工ツールＴ１の側面で溝５００ａを切削加工する。図４Ａ乃至図４Ｃは、Ｚ方向から被加工物５００を見た上面図を示している。これらの図には、第１加工ツールＴ１の断面と、それぞれの方法において溝５００ａを切削加工するための第１加工ツールＴ１の加工経路とが示されている。荒削り工程において、加工経路とは、第１加工ツールＴ１の回転軸の軌跡に相当する。
【００２７】
図４Ａに示す例は、周状の加工経路Ｐ１に沿った切削加工を繰り返すことによって溝５００ａを切削加工する方法である。この図では、図３のＡに相当する領域を拡大して示している。この方法では、周状の加工経路Ｐ１に沿った切削加工を繰り返すことによって、溝５００ａの一端から他端に向けて徐々に切削加工していく。本実施形態において、周状の加工経路Ｐ１は、溝５００ａの領域内で軌跡を描く円に沿った加工経路であり、当該円が複数配列される。当該円の直径は、加工幅Ｗから第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１を減じた長さ（Ｗ−ＤＴ１）である。当該円の中心は、所定の形状の領域５００ｂの境界Ｂからの距離がＷ／２の点に位置し、間隔を置いて複数配列されている。このような円に沿った切削加工を繰り返すことによって、加工幅Ｗを有する溝５００ａを切削加工することができる。尚、周状の加工経路Ｐ１は、円に限られるものではなく、溝５００ａの形状を考慮して適宜設定してもよい。
【００２８】
図４Ｂに示す例は、らせん状の加工経路Ｐ２に沿った切削加工によって溝５００ａを切削加工する方法である。この図では、図３のＡに相当する領域を拡大して示している。加工幅Wを有する溝を切削加工する場合、らせん状の加工経路Ｐ２は、所定の形状の領域５００ｂの境界Ｂからの距離がＤＴ１／２以上であり、且つＷ−ＤＴ１／２以下である領域内で軌跡を描けばよい。らせん状の加工経路Ｐ２の一例としては、トロコイド曲線を用いることができる。トロコイド曲線の一例は、直径がＷの円を、所定の形状の領域５００ｂの外側において、境界Ｂに沿って滑らないように転がしたとき、その円の中心からの距離がＷ／２−ＤＴ１／２である一点が描く軌跡である。尚、トロコイド曲線はこれに限られるものではなく、トロコイド曲線の回転数等については、境界Ｂの形状に応じて適宜調整すればよい。
【００２９】
図４Ｃに示す例は、走査線加工によって溝５００ａを切削加工する方法である。走査線加工によれば、第１加工ツールＴ１を所定の間隔でずらしながら一定方向の加工経路に沿って移動させることによって、被加工物５００の端から徐々に溝５００ａの部分を切削していく。走査線加工は、例えば、境界Ｂの形状が、当該一方向に沿った直線部分を多く有する場合に有益である。
【００３０】
以上、溝５００ａを切削加工する方法として３通りの例について説明した。尚、溝５００ａを切削加工することについては、例示した図４Ａの例と、図４Ｂの例と、図４Ｃの例との少なくとも一を含んで実行することができ、これら３通りの方法のいずれかに限られるものではない。つまり、溝５００ａの形状を考慮して、これら３通りの方法を適宜組み合わせることができる。例えば、溝５００ａの形状において、直線状に近い部分に対しては走査線加工による切削加工を用い、湾曲した部分に対しては、周状の加工経路又はらせん状の加工経路に沿った切削加工を用いてもよい。
【００３１】
溝５００ａを切削加工した後、荒削り工程に移る前に、所定の形状の領域５００ｂと、それ以外の切削されずに残された不要部分とを分離する。
【００３２】
尚、本実施形態において、溝５００ａの加工幅Ｗは一定である態様を示したが、これに限られるものではない。被加工物５００から少なくとも所定の形状の領域５００ｂを切り出すことができ、第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１よりも大きければ、溝５００ａの加工幅Ｗは一定でなくても構わない。
【００３３】
仕上げ工程は、荒削り工程によって切り出された所定の形状の領域５００ｂを切削加工して、所望の形状の造形物５００ｃを形成する工程である。仕上げ工程では、第２加工ツールＴ２を用いて切削加工する。第２加工ツールＴ２は、従来の仕上げ用の加工ツールを用いてもよいが、前述の第１加工ツールＴ１のように、超硬材料にダイヤモンド砥粒の層が形成された加工ツールを用いてもよい。また、仕上げ工程は、荒削り工程に比べて精密な切削が必要とされるため、第２加工ツールＴ２の刃径ＤＴ２は、第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１よりも小さいことが好ましい。尚、仕上げ工程は、荒削り工程に比べて加工ツールの負荷が小さいため、第２加工ツールＴ２の刃径ＤＴ２を、第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１よりも小さくすることができる。仕上げ工程においては、例えば走査線加工といった従来の歯科用技工物の加工方法を用いて、所望の形状の造形物５００ｃを形成することができる（図５）。
【００３４】
尚、本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法においては、荒削り工程と、仕上げ工程との２段階の工程によって所望の形状の造形物５００ｃを形成するが、本発明に係る歯科用技工物の加工方法はこれに限られるものではない。つまり、本発明に係る歯科用技工物の加工方法は、例えば、荒削り工程と、仕上げ工程との間に、一又は複数の切削工程を更に含んでもよい。
【００３５】
以上から明らかなように、本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法は、被加工物５００に対し、第１加工ツールＴ１を用いて、被加工物５００内の所定の形状の領域５００ｂに沿った溝５００ａであって、第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１よりも大きい加工幅Ｗを有する溝５００ａを切削加工することによって、被加工物５００から所定の形状の領域５００ｂを切り出す工程と、第２加工ツールＴ２を用いて、所定の形状の領域５００ｂを切削加工して所望の形状の造形物５００ｃを形成する工程とを含む。
【００３６】
つまり、本実施形態に係る歯科用技工物の加工方法は、被加工物５００内の所定の形状の領域５００ｂに沿った溝５００ａを切削加工して被加工物５００から所定の形状の領域５００ｂを切り出す。これによって、被加工物５００の不要部分全体に亘って切削加工を施す必要がないため、所望の形状の造形物５００ｃを形成するために要する加工時間を短縮することができる。
【００３７】
また、被加工物５００の不要部分全体に亘って切削加工を施す必要がないため、被加工物５００と第１加工ツールＴ１との摩擦抵抗による発熱を抑えることができ、発熱に起因した被加工物５００の破損を抑制することができる。また、所定の形状の領域５００ｂに沿った溝５００ａを切削加工するため、切削加工中に溝５００ａ内に冷却液を導入して所定の形状の領域５００ｂを効率的に冷却することができ、所定の形状の領域５００ｂが高温になることによって発生する破損を抑制することができる。更に、溝５００ａの加工幅Ｗは、第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１よりも大きく設定される。これによって、切削加工中に第１加工ツールＴ１が被加工物５００に接触する面積を小さく抑えることができる。ここで、仮に、溝５００ａの加工幅Ｗが第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１に等しい場合、切削加工中に第１加工ツールＴ１の側面の内、被加工物５００に接触する領域は、その最大限である第１加工ツールＴ１の側面の半分となる。そのため、切削加工中に第１加工ツールＴ１が受ける切削抵抗が最大限となり、切削加工による第１加工ツールＴ１の負荷が大きい。一方、本実施形態にかかる歯科用技工物の加工方法によれば、切削加工中に第１加工ツールＴ１の側面の内、被加工物５００に接触する領域は、第１加工ツールＴ１の側面の半分よりも小さく抑えることができる。これによって、溝５００ａの加工幅Ｗが第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１に等しい場合に比べて、切削加工中に第１加工ツールＴ１が受ける切削抵抗を低減することができる。そのため、溝５００ａの加工幅Ｗが第１加工ツールＴ１の刃径ＤＴ１に等しい場合に比べて、切削加工による第１加工ツールＴ１の負荷が軽減されるため、第１加工ツールＴ１の劣化を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態において、溝５００ａの切削加工は、周状の加工経路Ｐ１に沿った切削加工を繰り返すことによって溝５００ａを切削加工すること、らせん状の加工経路Ｐ２に沿った切削加工によって溝５００ａを切削加工すること、及び走査線加工によって溝５００ａを切削加工することの３通りの切削加工する方法の内、少なくとも一つの方法で行うことができる。これによって、溝５００ａの形状に応じて最適な加工経路を選択して組み合わせることができる。例えば、溝５００ａの湾曲具合に応じて、当該３通りの切削加工する方法のいずれかを用いればよい。例えば、一の溝５００ａにおいて、溝５００ａの側壁の曲率が所定値以上である場合は、周状の加工経路Ｐ１に沿った切削加工又はらせん状の加工経路Ｐ２に沿った切削加工を用い、溝５００ａの側壁の曲率が所定値以下の場合には走査線加工を用いることができる。一方、一の溝５００ａにおいて湾曲する部分が複数含まれる場合は、当該複数の湾曲する部分の内、溝５００ａの側壁の曲率が所定値以上の部分には、周状の加工経路Ｐ１に沿った切削加工又はらせん状の加工経路Ｐ２に沿った切削加工を用い、溝５００ａの側壁の曲率が所定値以下の部分には走査線加工を用いることができる。これによって、溝５００ａ全体の加工時間を短縮することができ、溝５００ａ全体の形状を高精度で形成することができる。
【００３９】
また、本実施形態において、第１加工ツールＴ１は、超硬材料で形成されている。これによって、仮に切削加工によって第１加工ツールＴ１に負荷がかかる場合であっても、従来の材料で形成された加工ツールＴに比べ、その負荷への耐性が向上する。
【００４０】
また、本実施形態において、第１加工ツールＴ１は、表面にダイヤモンド砥粒の層が形成されている。これによって、切削加工による第１加工ツールＴ１の負荷を更に抑制することができ、第１加工ツールＴ１の劣化を抑制することができる。
【００４１】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・加工システム  ２００・・・データ作成装置  ３００・・・加工装置  ３０２・・・切削機構  ３０２ａ・・・ツール保持具  ３０２ｂ・・・ワーク保持具  ３０４・・・駆動機構  ３０６・・・冷却液供給機構  ３０６ａ・・・ノズル  ４００・・・制御装置  ５００・・・被加工物  ５００ａ・・・溝  ５００ｂ・・・所定の形状の領域  ５００ｃ・・・造形物
【図１】
2019076416.tif 000003
【図２】
2019076416.tif 000004
【図３】
2019076416.tif 000005
【図４Ａ】
2019076416.tif 000006
【図４Ｂ】
2019076416.tif 000007
【図４Ｃ】
2019076416.tif 000008
【図５】
2019076416.tif 000009
【図６】
2019076416.tif 000010