(57)【要約】【課題】  マウスピース型の歯列矯正具を高精度に製造できるとともに、製造時間の短縮化及び製造コストの低廉化を図ることのできる、歯列矯正具の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】  歯列矯正具の製造方法として、計測器によって患者の歯列データを取得する第１ステップＳ１と、歯列データから予想歯列デジタルデータ、矯正具デジタルデータ、加工形状デジタルデータを順次作成する第２ステップＳ２〜第４ステップＳ４と、加工形状デジタルデータを機械制御プログラムに変換する第５ステップＳ５と、機械制御プログラムに基づいて工作機械を制御してワークを直接加工する第６ステップＳ６と、歯列矯正具部を取り出して歯列矯正具を得る第７ステップＳ７と、を有するようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最初の歯列から最終歯列へと患者の歯を段階的に移動させるために用いるマウスピース型の歯列矯正具を、被加工材を加工することにより製造する方法であって、
計測器によって前記患者の歯列データを取得する第１の工程と、
前記歯列データから、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する第２の工程と、
前記予想歯列デジタルデータから、前記歯列矯正具の形状を示す矯正具デジタルデータを作成する第３の工程と、
前記矯正具デジタルデータに基づいて、前記被加工材の加工モデル形状を示す加工形状デジタルデータを作成する第４の工程と、
前記加工形状デジタルデータを工作機械制御情報に変換する第５の工程と、
前記工作機械制御情報に基づいて工作機械を制御して、前記被加工材を、外枠部、歯列矯正具部、及びこれら外枠部と歯列矯正具部とを連結する連結部に区分するようにして、直接加工する第６の工程と、
前記歯列矯正具部を前記連結部から切り離して取り出し、歯列矯正具を得る第７の工程と、
を有することを特徴とする歯列矯正具の製造方法。
【請求項２】
前記被加工材が、ポリカーボネイトからなる無色透明部材とされていることを特徴とする請求項１に記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項３】
前記第６の工程において、前記工作機械に設けられた工具としての切削工具を用いて加工を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項４】
前記第６の工程において、前記工作機械に設けられた工具としての研削工具を用いて加工を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項５】
前記第６の工程において、前記工作機械に設けられた工具としての超音波工具を用いて加工を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項６】
前記工具の先端形状の一部または全てが、曲面形状とされていることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項７】
前記第６の工程において、前記被加工材を任意の方向から加工することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項８】
前記工作機械制御情報に基づいて前記被加工材を回転変位させながら加工することを特徴とする請求項７に記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項９】
前記第６の工程における前記被加工材の加工順序を、前記歯列矯正具部の裏面側の凹形状部分を先に加工し、その後、表面側の凸形状部分を加工することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法。
【請求項１０】
最初の歯列から最終歯列へと患者の歯を段階的に移動させるために用いるマウスピース型の歯列矯正具を、被加工材を加工することにより製造する装置であって、
前記患者の歯列データを取得する計測器と、
前記歯列データから、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する第１のデータ作成手段と、
前記予想歯列デジタルデータから、前記歯列矯正具の形状を示す矯正具デジタルデータを作成する第２のデータ作成手段と、
前記矯正具デジタルデータに基づいて、前記被加工材の加工モデル形状を示す加工形状デジタルデータを作成する第３のデータ作成手段と、
前記加工形状デジタルデータを工作機械制御情報に変換するデータ変換手段と、
前記工作機械制御情報に基づいて制御され、前記被加工材を、外枠部、歯列矯正具部、及びこれら外枠部と歯列矯正具部とを連結する連結部に区分するようにして、直接加工する工作機械と、
が備えられていることを特徴とする歯列矯正具の製造装置。
【請求項１１】
前記被加工材が、ポリカーボネイトからなる無色透明部材とされていることを特徴とする請求項１０に記載の歯列矯正具の製造装置。
【請求項１２】
前記工作機械には、前記被加工材の加工を行う工具としての切削工具が設けられていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の歯列矯正具の製造装置。
【請求項１３】
前記工作機械には、前記被加工材の加工を行う工具としての研削工具が設けられていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の歯列矯正具の製造装置。
【請求項１４】
前記工作機械には、前記被加工材の加工を行う工具としての超音波工具が設けられていることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の歯列矯正具の製造装置。
【請求項１５】
前記工具の先端形状の一部または全てが、曲面形状とされていることを特徴とする請求項１２〜１４の何れかに記載の歯列矯正具の製造装置。
【請求項１６】
前記工作機械には、前記工作機械制御情報に基づいて前記被加工材を回転変位させる回転手段が設けられていることを特徴とする請求項１０〜１５の何れかに記載の歯列矯正具の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯列矯正学の分野において、最初の歯列から最終的な歯列へと段階的に歯を移動させるために用いる、マウスピース型の歯列矯正具の製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、審美的またはその他の理由による歯列の変更は、一般に「ブレス」と呼ばれるものを装着することにより行われてきた。ブレスは、ブラケット、アーチワイヤ、リガチャー、Ｏリングなど、様々な器具を含む。器具を患者の歯に装着するのは、歯列矯正医の診察を多く要し、時間のかかる作業である。その結果、従来の歯列矯正治療は、歯列矯正医の患者診察能力を限定し、歯列矯正治療を極めて高価にしている。従来のブレスを使用することは、時間を要するプロセスであり、歯列矯正医院ヘの度重なる来診を要する。さらに、患者の観点からすれば、ブレスの使用は見栄えが悪く不快であり、感染の危険をもたらし、歯磨きまたは歯間掃除、およびその他の歯科衛生手順を困難にする。
【０００３】
一方、これに代わる歯列矯正法としては、特許文献１に記載されているように、患者自身が取り外し可能なマウスピース型の歯列矯正具を用いて、歯を段階的に動かす方法が知られている。このようなマウスピース型歯列矯正具による歯列矯正法では、矯正前の歯列形状をデジタルデータとしてコンピュータに取り込み、最終的に求める歯列形状に向かってコンピュータ上で歯を段階的に動かし、各段階の歯列形状データを作成する。この段階は少なくとも３つの段階、多ければ４０以上の段階を経て、最終歯列に到達する。各段階においての歯列形状データを雄形状とし、これにあった雌形状の器具を作成する。したがって雌形状の器具は、段階の数だけ作成される。これら雌形状の器具を作成する方法としては、デジタルデータから機械を制御する機械コードを作成し、該機械コードに従って光硬化樹脂をレーザーで硬化させながら雄型を作成し、この雄型を元にして雌型の器具を作成する。
患者は、実際に作成された歯列矯正具を、医師に指示された期間、順序により装着し、次の段階の器具に付け替えていくことで、患者の歯を徐々に動かしていき、最終的には、審美的な最終歯列を得ることができる。
【特許文献１】特表２００２−５１４１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなマウスピース型の歯列矯正具の作成方法においては、光硬化樹脂を歯列を示すデータからレーザ等により硬化させる工法を特徴としている。一般的に、光硬化樹脂は人体に悪影響を及ぼすため、直接口腔内に使用する矯正具ではなく、矯正具を作成する為の型を光硬化樹脂で作成し、型に樹脂を注入して得られる成型法で矯正具を製作する方法をとっていた。また、光硬化樹脂による型作成においては樹脂の硬化時間が長く作成に多くの時間がかかる、仕上がり精度が荒い等の問題があるとともに、型作成後の矯正具成形工程において多大な時間を要すること、などの理由から矯正具を完成するまでの時間がかかる。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、薄く凹みを持ったマウスピース型の歯列矯正具を高精度に製造できるとともに、製造時間の短縮化及び製造コストの低廉化を図ることのできる、歯列矯正具の製造方法及び製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、最初の歯列から最終歯列へと患者の歯を段階的に移動させるために用いるマウスピース型の歯列矯正具を、被加工材を加工することにより製造する方法であって、計測器によって前記患者の歯列データを取得する第１の工程と、前記歯列データから、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する第２の工程と、前記予想歯列デジタルデータから、前記歯列矯正具の形状を示す矯正具デジタルデータを作成する第３の工程と、前記矯正具デジタルデータに基づいて、前記被加工材の加工モデル形状を示す加工形状デジタルデータを作成する第４の工程と、前記加工形状デジタルデータを工作機械制御情報に変換する第５の工程と、前記工作機械制御情報に基づいて工作機械を制御して、前記被加工材を、外枠部、歯列矯正具部、及びこれら外枠部と歯列矯正具部とを連結する連結部に区分するようにして、直接加工する第６の工程と、前記歯列矯正具部を前記連結部から切り離して取り出し、歯列矯正具を得る第７の工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
このように、被加工材を工作機械によって直接加工することで歯列矯正具を製造するようにしているので、製造にかかる期間を短期間とでき、且つ製造にかかる費用を削減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記被加工材が、ポリカーボネイトからなる無色透明部材とされていることを特徴とする。
【０００９】
このように、無色透明部材からなる被加工材を加工して歯列矯正具を製造するようにしているので、装着時に目立たず、また見栄えの良い、無色透明な歯列矯正具を仕上げることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記第６の工程において、前記工作機械に設けられた工具としての切削工具を用いて加工を行うことを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記第６の工程において、前記工作機械に設けられた工具としての研削工具を用いて加工を行うことを特徴とする。
更に、請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記第６の工程において、前記工作機械に設けられた工具としての超音波工具を用いて加工を行うことを特徴とする。
【００１１】
このように、切削工具、研削工具あるいは超音波工具を用いて被加工材を直接加工するようにしているので、加工の進捗状況等に応じて工具を適宜選択して、適切な加工を行うことができる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記工具の先端形状の一部または全てが、曲面形状とされていることを特徴とする。
【００１３】
このように、工具の先端の一部又は全てを曲面形状としているので、一般に使用される先端が平らになった工具と比較して、加工除去を除々に行うことができ、また、被加工材及び工具に加わる加工負荷を下げることもできるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記第５の工程において、前記被加工材を任意の方向から加工することを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記工作機械制御情報に基づいて前記被加工材を回転変位させながら加工することを特徴とする。
【００１５】
このように、被加工材を任意の方向から加工するようにしているので、特定方向からのみ加工する場合と比較して、加工の自由度が大幅に向上して、短時間で的確に加工することができる。
また、工作機械制御情報に基づいて被加工材を回転変位させながら加工すると、任意の方向からの加工を、より容易且つ的確に行うことができる。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法であって、前記第５の工程における前記被加工材の加工順序を、前記歯列矯正具部の裏面側の凹形状部分を先に加工し、その後、表面側の凸形状部分を加工することを特徴とする。
【００１７】
このように、裏面側の凹形状部分を先に加工した後に、表面側の凸形状部分を加工するような順序としているので、加工除去量の多い凹形状部分を先に加工して加工歪を出し切り、その後に加工除去量の比較的少ない凸形状部分を加工することができるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、最初の歯列から最終歯列へと患者の歯を段階的に移動させるために用いるマウスピース型の歯列矯正具を、被加工材を加工することにより製造する装置であって、前記患者の歯列データを取得する計測器と、前記歯列データから、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する第１のデータ作成手段と、前記予想歯列デジタルデータから、前記歯列矯正具の形状を示す矯正具デジタルデータを作成する第２のデータ作成手段と、前記矯正具デジタルデータに基づいて、前記被加工材の加工モデル形状を示す加工形状デジタルデータを作成する第３のデータ作成手段と、前記加工形状デジタルデータを工作機械制御情報に変換するデータ変換手段と、前記工作機械制御情報に基づいて制御され、前記被加工材を、外枠部、歯列矯正具部、及びこれら外枠部と歯列矯正具部とを連結する連結部に区分するようにして、直接加工する工作機械と、が備えられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の歯列矯正具の製造装置であって、前記被加工材が、ポリカーボネイトからなる無色透明部材とされていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の歯列矯正具の製造装置であって、前記工作機械には、前記被加工材の加工を行う工具としての切削工具が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の歯列矯正具の製造装置であって、前記工作機械には、前記被加工材の加工を行う工具としての研削工具が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０又は請求項１１に記載の歯列矯正具の製造装置であって、前記工作機械には、前記被加工材の加工を行う工具としての超音波工具が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１５に記載の発明は、請求項１２〜１４の何れかに記載の歯列矯正具の製造装置であって、前記工具の先端形状の一部または全てが、曲面形状とされていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１６に記載の発明は、請求項１０〜１５の何れかに記載の歯列矯正具の製造装置であって、前記工作機械には、前記工作機械制御情報に基づいて前記被加工材を回転移動させる回転手段が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
歯列矯正具の製造装置をこのような構成としているので、請求項１〜９の何れかに記載の歯列矯正具の製造方法を、好適に実施することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る歯列矯正具の製造方法及び製造装置においては、被加工材を工作機械によって直接加工することで歯列矯正具を製造するようにしているので、薄く凹みを持ったマウスピース型の歯列矯正具を高精度に製造できるとともに、製造時間の短縮化及び製造コストの低廉化を図ることができ、安価な歯列矯正具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。
図１に示す製造装置Ｍは、略矩形状のワーク（被加工材）を直接加工して、マウスピース型の歯列矯正具を製造するための装置であって、計測器１０と、コンピュータ２０と、ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｉｄｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システム（データ変換手段）３０と、工作機械４０と、を備えた構成とされている。
【００２９】
計測器１０は、患者の歯列データを取得するためのものであり、具体例としては、画像認識形計測器、レーザ計測器、ＣＴスキャン装置、レントゲン装置、ＭＲＩ装置等が挙げられる。
コンピュータ２０は、計測器１０により得られた歯列データから、ＣＡＭシステム３０に送るための所定のデータを作成するものであり、第１データ作成部（第１のデータ作成手段）２１と、第２データ作成部（第２のデータ作成手段）２２と、第３データ作成部（第３のデータ作成手段）２３とを備えた構成とされている。第１データ作成部２１は、計測器１０によって得られた歯列データから、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する機能を有するものである。また、第２データ作成部２２は、予想歯列デジタルデータから、歯列矯正具の形状を示す矯正具デジタルデータを作成する機能を有するものである。更に、第３データ作成部２３は、矯正具デジタルデータに基づいて、ワーク（被加工材）Ｗの加工モデル形状を示す加工形状デジタルデータを作成する機能を有するものである。このコンピュータ２０によって最終的に作成された加工形状デジタルデータは、ＣＡＭシステム３０へと送られる。
なおここでは、第１データ作成部２１、第２データ作成部２２及び第３データ作成部２３を、一台のコンピュータ２０内に集約した構成としているが、各々の機能を別個のコンピュータに分散させて、これらのコンピュータを相互に接続して用いてもよい。
【００３０】
ＣＡＭシステム３０は、コンピュータ２０からの加工形状デジタルデータを、工作機械４０を制御するための機械制御プログラム（工作機械制御情報）に変換して、工作機械４０へと転送するものである。
工作機械４０は、図５に示すように一般的なＮＣ（数値制御）フライス盤であって、回転式の工具５０を複数交換可能としたマシニングセンタである。この工作機械４０は、制御部（図示省略）と、ワーク（被加工材）Ｗが固定される固定具４１と、工具５０が取り付けられ工具５０を回転させる工具回転機構４２と、これら固定具４１と工具回転機構４２とを３次元方向（Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向）に各々相対移動させる、Ｘ方向移動機構４３、Ｙ方向移動機構４４及びＺ方向移動機構４５と、を備えた構成とされている。機械制御プログラムはＣＡＭシステム３０から制御部へと転送され、制御部は、この機械制御プログラムに基づいて、工具回転機構４２の回転速度や、Ｘ方向移動機構４３、Ｙ方向移動機構４４及びＺ方向移動機構４５の移動量等を制御する。こうして、工具５０によってワークＷを加工して、最終的に歯列矯正具１（図９に図示）を仕上げることができる。なお工具５０は、機械制御プログラムによって、工作機械４０が保有する他の工具（図示省略）に自動交換可能である。
【００３１】
なお、工作機械４０の変形例として、図７に示す工作機械４０Ｒを用いるようにしてもよい。この工作機械４０Ｒは、固定具４１に替えて回転支持具（回転手段）４６を備えている点が、工作機械４０とは異なる。
回転支持具４６は、支持具本体４７と、支持具本体４７に回転可能に設けられてワークＷを支持する回転支持部４８ａ，４８ｂとを備えており、回転支持部４８ａ，４８ｂの回転量は制御部によって制御されるようになっている。すなわち制御部は、機械制御プログラムに基づいて、工具回転機構４２の回転量、Ｘ方向移動機構４３、Ｙ方向移動機構４４及びＺ方向移動機構４５の移動量に加えて、回転支持部４８ａ，４８ｂの回転量も制御する。
【００３２】
固定具４１の場合には、ワークＷの一方の面側の加工が終了したら、手動により裏返してから他方の面側の加工を行う必要があるが、このような回転支持具４６を用いることで、ワークＷを任意の方向から加工することができ、加工の自由度が大幅に向上して、短時間でより的確に加工することができる。
【００３３】
なお、ここで加工するワークＷは、人体に悪影響を及ぼすおそれが殆どない樹脂からなる、無色透明の板状体であることが好ましい。好適な具体例としては、ポリカーボネイトからなる肉厚数ｍｍ程度の板状体が挙げられる。
【００３４】
この製造装置Ｍを用いて、歯列矯正具１を製造する方法について、次に説明する。本製造方法は、図２に示すように、第１〜第８ステップといった８つのステップ（工程）からなる。
【００３５】
先ず、第１ステップ（第１の工程）Ｓ１において、計測器１０を用いて患者の歯列を計測して、歯列データを取得する。
次に、第２ステップ（第２の工程）Ｓ２において、計測器１０によって取得した歯列データをコンピュータ２０内に取り込み、第１データ作成部２１によって、３次元形状を示すデジタルデータ（歯列デジタルデータ）に変換する。そして、この歯列デジタルデータから、矯正によって求める最終的な歯列、及び最初の歯列から最終歯列に移動させる段階数を決定するとともに、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する。なお、矯正によって求める最終的な歯列は、コンピュータＭによる演算結果及び医師の判断によって、決定される。
【００３６】
第３ステップ（第３の工程）Ｓ３において、第１データ作成部２１で作成された予想歯列デジタルデータを雄形状とし、雄形状に対する雌形状を含む矯正具デジタルデータを作成する。この矯正具デジタルデータＤ１は、図３に示すように、歯列矯正具の三次元形状を示すデータである。図３（ａ）には、矯正具デジタルデータＤ１の表面Ｄ１１側を、図３（ｂ）には裏面Ｄ１２側を、各々示している。裏面Ｄ１２側の凹面形状は、各段階における予想歯列形状に対応しており、実際の歯列矯正具においては、この凹面内には実際の歯が装着される。
【００３７】
続く第４ステップ（第４の工程）Ｓ４においては、矯正具デジタルデータＤ１を用いて、図４に示すような、加工形状デジタルデータＤ２を作成する。加工形状デジタルデータＤ２には、上記の矯正具デジタルデータＤ１に加えて、外枠部のデジタルデータ（符号Ｄ２２）と、ブリッジ（連結部材）のデジタルデータ（符号Ｄ２３）とを含んでいる。すなわち、加工形状デジタルデータＤ２は、ワークＷを歯列矯正具へと加工する際の加工モデル形状を、三次元形状で示すデータである。この加工形状デジタルデータＤ２を、コンピュータ２０からＣＡＭシステム３０へと送る。
【００３８】
続く第５ステップ（第５の工程）Ｓ５においては、ＣＡＭシステム３０によって、加工形状デジタルデータＤ２を、機械制御プログラム（機械制御情報）に変換する。すなわち、工作機械４０において工具５０でワークＷを如何に加工するかを計算するものであって、具体的には図５に示すように、工具軌跡データＤｔが、外枠部デジタルデータＤ２２、ブリッジデジタルデータＤ２３及び矯正具デジタルデータＤ１を加工形状デジタルデータＤ２上に形成するように、計算を行う。
【００３９】
そして、続く第６ステップ（第６の工程）Ｓ６において、ＣＡＭシステム３０からの機械制御プログラムを、図６に示す工作機械４０の制御部に転送する。工作機械４０においては、制御部が、機械制御プログラムに基づいてＸ方向移動機構４３、Ｙ方向移動機構４４、Ｚ方向移動機構４５および工具回転機構４２を制御することで、固定具４１に固定されたワークＷを、工具５０と接触させながら直接加工する。すなわちワークＷには、図８に示すように、加工形状デジタルデータＤ２における矯正具デジタルデータＤ１、外枠部デジタルデータＤ２２及びブリッジデジタルデータＤ２３に各々対応する、歯列矯正具部１Ｐ、外枠部２及びブリッジ３が形成されていく。
【００４０】
ここで使用する工具５０は、一般的な回転工具である切削工具、研削工具でもよいし、又は超音波振動により加工除去する超音波工具でもよいが、先端形状の一部又は全てが曲面形状とされている球面工具を用いることとすれば、より好ましい。このような球面工具を用いることで、一般に使用される先端が平らになった工具と比較して、加工除去を除々に行うことができ、また、ワークＷ及び工具５０に加わる加工負荷を下げることもできるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。なお、球面工具の移動速度、球面工具が一回当たりに除去する加工量を少なくすることで、仕上がり面粗さをコントロールすることもできる。
【００４１】
工作機械４０を用いて加工を行う場合、加工される方向は一方向からのみであり、ワークＷの一方の面側を加工した後に、裏返して固定具４１に固定し直してから、他方の面側を更に加工する。なお、加工を行うにあたっては、歯列矯正具部１Ｐの裏面１２側を先に加工した後に、表面１１側を加工する順序とする。このように、凹部を有して除去量の多い部分である裏面１２側を先に加工して、加工歪を出し切り、その後に加工除去量の比較的少ない部分である表面１１側を加工することができるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。
【００４２】
また、図７に示した工作機械４０Ｒを用いて加工を行う場合には、回転支持具４６によって機械制御プログラムに従ってワークＷを回転変位させながら、つまりワークＷを任意の方向から加工することができるので、特定方向からのみ加工する場合と比較して、加工の自由度が大幅に向上して、短時間で容易且つ的確に加工を行うことができる。
【００４３】
このようにして工作機械４０，４０Ｒによって加工されたワークＷは、加工形状デジタルデータＤ２として示した加工モデル形状と一致した形状に仕上げられる。すなわち図８に示すように、歯列矯正具部１Ｐ、外枠部２及びブリッジ３に区分するようにして加工された、ワークＷが得られる。
【００４４】
そして、第７ステップ（第７の工程）Ｓ７において、外枠部２及びブリッジ３から歯列矯正具部１Ｐを切り離して取り出し、洗浄工程を経て、図９に示す歯列矯正具１が完成する（第８ステップＳ８）。
【００４５】
本実施形態に係る歯列矯正具１の製造装置Ｍにおいては、計測器１０と、第１データ作成部２１、第２データ作成部２２及び第３データ作成部２３を有するコンピュータ２０と、ＣＡＭシステム３０と、工作機械４０，４０Ｒと、を備えた構成とし、ワークＷを直接加工して、マウスピース型の歯列矯正具１を製造することができるようにしている。
また、この製造装置Ｍを用いた歯列矯正具１の製造方法においては、計測器１０によって患者の歯列データを取得する第１ステップＳ１と、歯列データから、各段階における予想歯列を示す予想歯列デジタルデータを作成する第２ステップＳ２と、予想歯列デジタルデータから、歯列矯正具の形状を示す矯正具デジタルデータＤ１を作成する第３ステップＳ３と、矯正具デジタルデータＤ１に基づいて、ワークＷの加工モデル形状を示す加工形状デジタルデータＤ２を作成する第４ステップＳ４と、加工形状デジタルデータを機械制御プログラムに変換する第５ステップＳ５と、機械制御プログラムに基づいて工作機械を制御して、ワークＷを、外枠部２、歯列矯正具部１Ｐ、及びこれら外枠部２と歯列矯正具部１Ｐとを連結するブリッジ３に区分するようにして、直接加工する第６ステップＳ６と、歯列矯正具部１Ｐをブリッジ３から切り離して取り出し、歯列矯正具１を得る第７ステップＳ７と、を有するようにしている。
【００４６】
このように、最終的に歯列矯正具１となるワークＷを工作機械４０，４０Ｒによって直接加工することで、歯列矯正具１を製造するようにしているので、製造にかかる期間を短期間とでき、且つ製造にかかる費用を削減することができる。そのため、安価な歯列矯正具を提供することができる。
【００４７】
また、無色透明部材からなるワークＷを加工して歯列矯正具１を製造するようにしているので、装着時に目立たず、また見栄えの良い、無色透明な歯列矯正具を仕上げることができる。
【００４８】
更に、工作機械４０に設けられた工具５０として、切削工具、研削工具あるいは超音波工具を用いてワークＷを直接加工するようにしているので、加工の進捗状況等に応じて工具５０を適宜選択して、適切な加工を行うことができる。
【００４９】
更に、先端の一部又は全てを曲面形状とした球面工具を用いるようにしているので、一般に使用される先端が平らになった工具と比較して、加工除去を除々に行うことができ、また、ワークＷ及び工具５０に加わる加工負荷を下げることもできるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。
【００５０】
更に、ワークＷを任意の方向から加工するようにすれば、特定方向からのみ加工する場合と比較して、加工の自由度が大幅に向上して、短時間で的確に加工することができる。
また、工作機械４０Ｒを用いて、機械制御プログラムに基づいてワークＷを回転変位させながら加工することで、ワークＷの任意の方向からの加工を、より容易且つ的確に行うことができる。
【００５１】
更に、ワークＷの加工順序を、歯列矯正具部１Ｐの裏面側の凹形状部分を先に加工した後に、表面側の凸形状部分を加工するような順序としているので、加工除去量の多い凹形状部分を先に加工して加工歪を出し切り、その後に加工除去量の比較的少ない凸形状部分を加工することができるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。
【００５２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る歯列矯正具の製造方法を、図１０及び図１１に示す。なお、本実施形態は、上記第１の実施形態と比較して、製造方法は一部異なるが、製造装置は同一のものを用いる。そのため、上記第１の実施形態における構成要素と共通する構成要素については、同一の符号を付して、その詳しい説明は省略することとする。
【００５３】
この製造方法においては、上記第１の実施形態に係る製造方法の第４ステップＳ４において作成するデジタルデータを一部変更しており、他のステップについては上記第１の実施形態におけると同様である。すなわち、製造装置Ｍを用いて、先ず第１ステップＳ１において患者の歯列データを取得し、第２ステップＳ２において予想歯列デジタルデータを作成し、第３ステップＳ３において矯正具デジタルデータＤ１を作成する。
【００５４】
そして第４ステップＳ４において、図１０に示すような、加工形状デジタルデータＤ２ｂを作成する。この加工形状デジタルデータＤ２ｂには、矯正具デジタルデータＤ１に加えて、矯正具デジタルデータＤ１と均等な間隔を持つようにされた外枠部デジタルデータＤ２２ｂと、ブリッジデジタルデータＤ２３とを含んでいる。この加工形状デジタルデータＤ２ｂは、図１０から明らかなように、先に図４に示した加工形状デジタルデータＤ２と比較して、ワークＷからの加工除去量を減少させている。このように加工除去量を少なくすれば、一般的に加工歪についても減少させることができ、その結果、より高精度な加工仕上がりを得ることができるようになる。
【００５５】
続く第５ステップＳ５において、加工形状デジタルデータＤ２ｂを機械制御プログラムに変換し、第６ステップＳ６において、機械制御プログラムを工作機械４０，４０Ｒに転送するとともに、工作機械４０，４０ＲでワークＷを直接加工する。すなわちワークＷには、図１１に示すように、加工形状デジタルデータＤ２ｂにおける矯正具デジタルデータＤ１、外枠部デジタルデータＤ２２ｂ及びブリッジデジタルデータＤ２３に各々対応する、歯列矯正具部１Ｐ、外枠部２ｂ及びブリッジ３が形成されていく。
【００５６】
ここで使用する工具としては、上記第１の実施形態におけると同様に、先端形状の一部又は全てが曲面形状とされている球面工具を用いることとする。この球面工具５１は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、先端５１ｒが球面状をなしている。このような球面工具５１を用いることで、一般に使用される先端が平らになった工具と比較して、加工除去を除々に行うことができ、また、ワークＷ及び工具に加わる加工負荷を下げることもできるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。なお、球面工具５１の移動速度、球面工具５１が一回当たりに除去する加工量を少なくすることで、仕上がり面粗さをコントロールすることもできる。
【００５７】
なお、加工を行うにあたっては、図１１（ａ）に示すように、歯列矯正具部１Ｐの裏面１２側を先に加工した後に、図１１（ｂ）に示すように、表面１１側を加工する順序とする。このように、凹部を有して除去量の多い部分である裏面１２側を先に加工して、加工歪を出し切り、その後に加工除去量の比較的少ない部分である表面１１側を加工することができるので、高精度な加工仕上がりを得ることができる。
【００５８】
このようにして工作機械４０，４０Ｒによって加工されたワークＷは、加工形状デジタルデータＤ２ｂとして示した加工モデル形状と一致した形状に仕上げられる。そして、第７ステップＳ７において、外枠部２ｂ及びブリッジ３から歯列矯正具部１Ｐを切り離して取り出し、洗浄工程を経て、歯列矯正具１が完成する（第８ステップＳ８）。
【００５９】
本実施形態に係る歯列矯正具１の製造方法においては、加工形状デジタルデータＤ２ｂが、矯正具デジタルデータＤ１と、この矯正具デジタルデータＤ１と均等な間隔を持つようにした外枠部デジタルデータＤ２２ｂと、ブリッジデジタルデータＤ２３とを含むようにして、この加工モデル形状と一致した形状にワークＷを仕上げるようにしている。このため、ワークＷからの加工除去量を減少させることができ、加工歪についても減少させることができるので、その結果、より高精度な歯列矯正具１の加工仕上がりを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る歯列矯正具の製造装置を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る歯列矯正具の製造方法を示すフローチャート図である。
【図３】矯正具デジタルデータを示す図であって、（ａ）は矯正具を表側から見た状態を示す概略斜視図、（ｂ）は裏面から見た状態を示す概略斜視図である。
【図４】加工形状デジタルデータを示す概略斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１を示し、機械制御情報に変換する状態を示す状態図である。
【図６】本発明の第１の実施形態において用いる工作機械を示す概略斜視図である。
【図７】図６に示した工作機械の変形例を示す概略斜視図である。
【図８】加工後のワークを示す斜視図である。
【図９】最終的に得られた歯列矯正具を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る歯列矯正具の製造方法における、加工形状デジタルデータを示す概略斜視図である。
【図１１】図１０に示した加工形状デジタルデータに基づいてワークが直接加工されている状態を示す図であって、（ａ）はワークの裏面側の加工時を示す概略斜視図、（ｂ）は表面側の加工時を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ｍ  製造装置
Ｗ  ワーク（被加工材）
１  歯列矯正具
１Ｐ  歯列矯正具部
２  外枠部
３  ブリッジ（連結部）
１０  計測器
２０  コンピュータ
２１  第１データ作成部（第１のデータ作成手段）
２２  第２データ作成部（第２のデータ作成手段）
２３  第３データ作成部（第３のデータ作成手段）
３０  ＣＡＭシステム（データ変換手段）
４０，４０Ｒ  工作機械
４１  固定具
４６  回転支持具（回転手段）
５０  工具（切削工具、研削工具、超音波工具）
５１  球面工具（工具）
５１ｒ  先端
Ｄ１  矯正具デジタルデータ
Ｄ１１  表面
Ｄ１２  裏面
Ｄ２，Ｄ２ｂ  加工形状デジタルデータ
Ｄ２２，Ｄ２２ｂ  外枠部デジタルデータ
Ｄ２３  ブリッジデジタルデータ
Ｄｔ  工具軌跡データ
Ｓ１  第１ステップ（第１の工程）
Ｓ２  第２ステップ（第２の工程）
Ｓ３  第３ステップ（第３の工程）
Ｓ４  第４ステップ（第４の工程）
Ｓ５  第５ステップ（第５の工程）
Ｓ６  第６ステップ（第６の工程）
Ｓ７  第７ステップ（第７の工程）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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