KR20210061414A - 가공물을 포지셔닝하는 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 예는, 기계가공 툴에 가공물을 정확하게 배치하는, 특히 치과 보철물들(1)을 정확하게 배치하는 방법에 관한 것으로, 알려진 기계가공 툴의 일 위치에서 기계가공 툴에 대하여 정확하게 위치될 수 있는 부품에 본을 생성하는 것을 포함하여, 가공물을 본에 정확하게 배치하고, 이에 따라 가공을 위한 기계가공 툴에 정확하게 배치한다. 이러한 목적을 위한 장치는 블랭크(3)와 본(20)이 형성되는 카운터 피스 또는 카운터(25)를 포함한다. 블랭크와 카운터는, 서로에 대해 분리될 수 있게 하고 서로에 대해 동일한 배열로 재현가능하게 재연결되도록 하는 키 구조(9, 10; 21, 22)를 가진다. 계산 기초(computational basis )의 대안은 가공물에 참조 몸체들(41)을 제공하고, 가공물(1)을 스캔하고 그 스캔에 기초하여 생성된 스텝들을 가공하여 그 위치들을 측정하고, 가공 툴에서 (준비된) 가공물을 가공 툴 좌표가 알려져 있는 키 구조(9, 10)가 제공된 블랭크에 스캔하여, 가공 툴 및 구조 시스템 좌표 모두에 있어 가공 툴에서의 가공물의 위치를 결정하는 것이다.

Description

가공물을 포지셔닝하는 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 가공물을 포지셔닝하는 방법에 관한 것이다. 또한 이는 독립 장치 청구항의 전제부에 따른 가공물을 포지셔닝하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 적용 분야 및 출발 지점은 치과 보철물들의 제조 및 후속 수정이다. 그러나, 본 발명은 일반적으로 엔진 부품, 자동차 부품, 항공기 부품, 선박 부품, 기계 부품, 모델 제작 부품, 및 기타 부품, 툴들 등과 같은 가공물들의 제조, 및 특히 그들의 후속 기계가공에 적용가능하다.

치과 보철물은 여러 단계들로 제조된다. 예를 들어, 보철물 베이스가 먼저 밀링된다. 그런 다음 치아 층이 베이스에 접착된다. 이를 위해 보철물은 밀링 머신으로부터 제거되어야 하므로 그의 위치가 손실된다. 재접착 후에는 각 경우에 재참조가 필요하다.

최신 기술에 따르면, 이는 현재 기계식 측정 프로브들로 가능하며, 이들은 이하의 문제들을 포함한다:

· 프로브 암 또는 이와 유사한 부분이 기계에 단단히 연결되어야 한다,

· 프로브 시스템은 보정되어야 한다,

· 온도 변동들에 민감하다,

· 기계에 적절한 공간이 필요하다,

· 기술적으로 복잡하다,

· 비용이 많이 든다.

기존 치과 보철물들은 여러 가지 이유들로 재작업되고 조정되어야 한다. 일반적인 이유는 턱의 변화로, 리라이닝에 의한 치과 보철물의 조정, 즉 치은과 보철물 사이에 초래된 공동들을 채우는 것이 필요하다. 치아들 및/또는 보철물 베이스는 하나 이상의 치아들을 제거한 후 수정되어야 한다. 클라스프들, 임플란트 접합부들, 부착물들과 같은 고정 요소들은 수정 및/또는 통합되어야 한다. 그의 제조 과정에서 새로운 치과 보철물은 시도되고 테스트 착용되어야 하며, 경우에 따라 환자의 피드백에 따라서 교정되어야 한다.

치과 보철물들의 수정을 위해, 절삭(연삭, 밀링) 및 적층 기계가공 공정들(3D 프린팅, 특히 금속 레이저 용융 공정들)이 사용된다. 이러한 공정들 모두에서 보철물(또는 일반적으로 가공물)은 각 기계가공 툴의 가공물 홀더에서 정의된 위치에 정확하게 삽입되어야 한다. 그러나 필요한 정확도(일반적으로 0.1mm 이상)를 갖는 이러한 포지셔닝은 매우 복잡하고 시간이 많이 걸린다. 이러한 문제는 서로에 대한 기계가공 툴의 좌표계 위치와 CAM 시스템의 좌표계와 구축 좌표계의 관계가 알려지지 않은 데 반해 기계가공 툴들이 구축 소프트웨어(CAM 시스템) 또는 또 다른 소스로부터 발생하는 데이터에 따라 기계가공 작업들을 수행한다는 사실에 기인한다.

예를 들어 의도된 기계가공 전후의 가공물의 이미지가 구축 좌표계에 정기적으로 존재하며, 특히 이러한 좌표계에서 기계가공 단계들(공구 이동들 등)이 정의된다. 실제 기계가공 단계들, 특히 자동화된 컴퓨터-제어 실행의 경우, 기계가공 단계들의 좌표들은 구축 좌표계로부터 기계가공 툴에서 가공물의 실제 위치에 따른 좌표계 내로 상응하는 높은 정밀도로 매핑되어야 하며, 이는 또한 기계가공 툴가 기계가공 단계들을 수행하는 좌표계에서도 가능하다. 따라서 또 다른 문제는 이러한 매핑이 기계가공 툴에서의 가공물의 공간적 배열에도 의존한다는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 기계가공 툴에서 가공물의 정확한 포지셔닝을 단순화하는 것이다.

상응하는 방법은 방법 청구항 1에 기재된다. 추가 청구 범위는 이러한 방법에 사용하기 위한 방법 및 장치들의 바람직한 실시예들을 나타낸다.

공정과 장치 모두 기존 설계를 기반으로 한 저비용 재료, 즉 수치적으로 제어된 (컴퓨터-제어된) 기계가공 툴를 제어하기 위한 디지털 데이터로부터 특정 가공물의 형상을 가진 복제물을 거의 노력하지 않고 생성할 수 있다는 사실을 활용한다. 복제물은 베이스 또는 플랫폼 상에서 생성되며 후자와 함께 소위 블랭크를 형성한다. 복제물의 본은 소위 카운터라고 불리는 카운터 피스 상에 만들어진다. 본은 전체적으로 충분히 중요한 복제물의 선택된 영역들("참조 구역들")로 제한될 수 있으므로, 복제물이 제거되고 본 상에 다시 배치될 때 복제물 또는 이후 단계에서 가공물의 원물은 본 상의 동일한 위치에서 재현가능하게 맞물린다. 치과 보철물의 경우, 이러한 정의 지점들은 치아들의 충분히 큰 표면 구역들, 즉 그들의 교합 표면들일 수 있을 뿐만 아니라 보철물의 하면 또는 그의 외측 표면들일 수도 있다. 물론 치아들에 대한 치료가 의도된 경우 이러한 참조 구역들에는 사용할 수 없다. 참조 구역들 외에도, 이러한 추가 구역들이 의도된 기계가공 단계들을 방해하지 않는 한, 복제물은 가공물의 추가 구역들 또는 전체 가공물을 포함할 수 있다.

카운터는 바람직하게는 가공물에 의해 덮인 영역 외부에 위치하는 포지셔닝 구역을 가지고 있다. 하나 이상의 키 구조들이 이러한 포지셔닝 구역에 배열된다. 키 구조들은 카운터를 베이스(일반적으로 블랭크)의 사전결정된 위치에 정확하게 장착할 수 있도록 설계되었다. 카운터 상의 키 구조들에 대한 카운터 피스들인 블랭크 키 구조들은 각각의 기계가공 툴에 의해 생성된다. 따라서 그들의 위치는 기계가공 툴의 좌표계에 의해 알려져 있다. 따라서, 가공물, 특히 치과 보철물의 참조 본에 대한 카운터 상의 키 구조들의 위치도 알려져 있다. 전반적으로, 블랭크 또는 카운터의 본에 부착된 가공물(치과 보철물)의 위치를 정확하게 정의할 수 있을 뿐만 아니라 블랭크 상의 키 구조들을 통해 기계가공 툴의 좌표계에 대한 카운터의 정확한 포지셔닝을 정의할 수 있다. 복제물을 밀링하면 기계는 가공물을 기계가공하는 위치를 보여준다. 카운터를 사용하면 가공물이 정확히 해당 위치에 고정된다.

이러한 지식을 바탕으로 설계를 공구 좌표들로 변환할 수 있으므로 의도된 위치들에서 정확하게 가공물을 기계가공할 수 있다.

기계가공 툴의 좌표계들, 설계(CAM 데이터), 및 가공물을 서로에 대해 매핑하는 또 다른 방법은 표준 마크들 또는 표준 특징들은 가공물 상의 정의된 위치들에 미리 적용되고 키 특징들(키 구조들)은 블랭크에 적용되는 동안 가공물이 블랭크의 기계가공 툴에 배치될 때 가공물의 스캔을 수행하는 것이다. 본 명세서에서, 키 구조들은 항상 기계가공 툴에 의해 생성되어 기계가공 툴의 사전결정된 좌표들에 대응한다. 가공물 상의 참조 마크들을 통해 스캔에서 가공물의 위치를 정확하게 식별할 수 있다. 또는 가공물 자체의 중요한 특징들이 사용될 수 있다. 그러나 이것은 종종 공간에서 가공물의 위치를 인식하는 데 있어 정밀도가 낮추며 계산 노력을 증가시킨다.

그의 실현에 따라, 본 발명에 따른 방법은 다음 장점들 중 적어도 하나를 제공하고 바람직한 실시예들에서는 이러한 장점들 모두를 제공한다:

· 이는 모바일 구강 스캐너들로 수행될 수 있다. 이러한 스캐너들은 디지털 장비를 갖춘 치과 진료들에서 사용할 수 있으므로 재정적 이점을 제공한다,

· 더 높은 정밀도,

· 온도 독립성,

· 기계 독립성,

· 기계의 구조적 수정이 필요하지 않다(특히 재정적 이점),

· 손쉬운 취급.

본 발명은 다음의 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들에 의해 추가로 설명된다:
도 1은 가공물의 프로토타입으로서의 치과 보철물의 평면도이다;
도 2는 카운터(카운터 피스)용 지지 플레이트의 저면도이다;
도 3은 가공물(치과 보철물)이 있는 블랭크(베이스)의 평면도이다;
도 4는 도 3의 IV-IV에 따른 단면도이다;
도 5는 가공물 반대틀(negative)(보철물 본(impression))을 형성한 후의 도 2의 V-V 및 도 3의 IV-IV에 따른 단면도이다;
도 6은 블랭크로부터 본을 들어올린, 도 5에서와 같은 단면도이다;
도 7은 축소된 보철물의 측면도이다;
도 8은 보철물이 노출되는 공간이 있는 도 13의 VIII-VIII에 따른 블랭크를 관통하는 단면도이다;
도 9는 실제 가공물(치과 보철물)이 도 8에 따라 홀더 내에 삽입되고 위에 본이 놓인 카운터 피스가 있는, 도 6과 유사한 도면이다;
도 10는 참조 비드들이 있는 치과 보철물의 평면도이다;
도 11은 키 구조들이 있는 블랭크 플랫폼의 평면도이다;
도 12는 가공물이 있는 가상 블랭크이다;
도 13은 보철물용 리세스가 있는 블랭크의 평면도이다;
도 14는 삽입된 보철물이 있는 도 13에 따른 블랭크의 평면도이며, 도 12에 따른 이상적인 위치는 파선으로 표시된다;
도 15는 도 14의 XV-XV에 따른 단면도이다;
도 16는 참조 지점들이 표시된(도식화됨) 도 14와 유사한 평면도이다.

제 1 예시적인 실시예

제 1 실시예에 따르면, 치과 보철물 또는 일반적으로 가공물이 기존의 수치 설계와 정확히 상응하는 방식으로 기계가공 툴에 배열될 수 있도록 하는 툴이 생성된다. 설계는 조정들 또는 수정들을 위해 변경될 수 있으며, 그 후 실제 개체 상의 지정된 위치들에서 기계가공 툴를 사용하여 수치 제어 하에 변경들이 이루어진다.

도 1의 예를 통해 도시된 치아들(2)(부분적으로 참조 번호들로 표시됨)이 있는 치과 보철물(1)은 스캔되고 적절한 설계 프로그램에 기록된다. 설계 프로그램을 통해 치과 보철물(1)의 디지털 이미지에 필요한 수정들이 계획될 수 있다. 기계가공 툴에서 블랭크(3)가 생성된다(적층 또는 절삭 가공). 블랭크(3)는 치과 보철물(1)의 부분 복제물(7)이 그 상에서 생성되는 플랫폼(5)을 포함한다. 참조하거나 이를 카운터에 고정하기 위한 구조들만이 필요하다: 일반적으로 보철 치아들의 교합 표면들이다. 치과 보철물(7)의 영역 외부에서 키 구조들(9 및 10)도 복제물(7)을 생성하는 기계가공 툴에 의해 생성된다. 키 구조(9)는 본질적으로 공지된 플러그-인 블록들과 유사한 원형 스터드들(여기서는 6개의 스터드들)의 배열로 구성된다.

블랭크(베이스)(3)는 치수적으로 안정된 재료, 특히 기계가공 후 가공물의 구성요소로서 사용되는 재료로 구성된다. 재료는 예를 들어 치과 보철물들에서 리라이닝 재료로서 사용되는, 분홍색 플라스틱 재료, 종종 PMMA 또는 또 다른 생리학적으로 허용가능한 중합체 또는 베이스 재료일 수 있다. 또한 강철, 플라스틱 재료, 티타늄, 모델 주조용, 특히 섬유-강화 플라스틱 재료 및 세라믹 재료가 고려가능하다. 더욱이, 이는 기계가공 툴, 바람직하게는 정확하게 정의된 위치에 이를 장착하는 데 필요한 홈들, 구멍들 등과 같은 필요한 준비들(본 도면에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

분명히, 상보적으로 형성된 카운터 피스가 플러그 온될 수 있으며, 이에 의해 회전 운동에 대해서도 카운터 피스의 매우 정확한 포지셔닝이 달성될 수 있다. 제 2 유형의 키 구조(10)는 대안을 보여주며, 그 중 여러 개(여기서는 2개)가 블랭크 상에 생성되며, 이는 부착된 상보적으로 형성된 결합 키의 이동의 자유를 개별적으로 허용하지만 전체적으로도 정확한 포지셔닝을 달성한다. 여기서, 원형 원통형 스터드들(11)이 도시되지만, 다른 하나로부터 이격된 적어도 하나의 추가 키 구조는 포지셔닝 정확도를 증가시키는 데 유리하다.

도시된 것들로부터 벗어난 다양한 형태의 키 구조들(9 및 10)이 가능하다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 그 위에 놓인 카운터 피스는 더 이상의 이동 가능성없이 정확히 한 위치에 부착될 수 있어야 한다. 원형-원통형 스터드들 대신 다각형 형상들 또는 타원형 및 장원형과 같이 원형 형상으로부터 벗어난 모든 형상들이 분명하다. 스터드들 대신에, 리세스들, 즉 구경들이 제공될 수도 있으며, 이 경우 카운터 피스는 리세스들 대신에 상응하는 형상의 양각들을 가져야 하며 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

스터드들의 수는 결정적이지 않다. 그러나, 최소 2(2개의 스터드들이 이미 변위뿐만 아니라 회전도 방지하기 때문에), 3, 4, 5, 6, 7, 8개 이상의 스터드들 또는 카운터 피스에 대해 기본적으로 한 위치만 허용하는 불규칙한 구성이 가능하다. 타원형, 장원형, 달걀형, 다각형(원칙적으로 더 많은 수의 모서리들이 고려가능하나 뚜렷한 모서리들을 얻고 따라서 비틀림에 대한 높은 저항을 얻고, 원형 단면을 갖는 스터드의 속성들로의 전환을 형성하기 위해, 바람직하게는삼각형부터 육각형)과 같은 원형 단면이 없는 스터드들도 고려가능하며, 이는 이미 스터드의 수직 축에 대한 비틀림을 개별적으로 방지한다. 회전을 방지하기 위해 적어도 2개의 스터드들을 배열하는 것이 바람직하며, 키 구조(스터드 배열)의 유효 면적과 블랭크 또는 보철물의 전체 면적 간의 더 큰 비율, 또는 전체로서의 보철물 또는 블랭크(본 명세서에서는 원형으로 인하여 그의 직경)의 가장 큰 직경에 대한 키 구조의 최대 직경(예: 가장 멀리 배열된 스터드들의 중심들[중력 중심]의 거리)으로 인해 복수의 스터드들은 원칙적으로 카운터 피스 상에 더 높은 정밀도의 포지셔닝을 제공한다. 따라서, 하나 이상의 키 구조(본 명세서에서는 원형적으로 키 구조(9) 및 더 단순한 키 구조들(10))의 배열 또한 이러한 비율을 증가시키고 따라서 보다 정확한 포지셔닝을 달성하는 역할을 한다.

또한 보철물 또는 일반적으로 가공물은 완전히 복제될 필요는 없다: 반대로, 충분히 많은 수의 중요한 부분들을 형성하는 것으로 충분하므로, 원래의 부분이 복제로 이루어진 본(impression)에 정확하고 모호하지 않게 위치될 수 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 이들은 특히 복제물(7) 또는 치과 보철물(1)의 충분히 많은 수의 교합 표면들일 수 있다. 당연히 기계가공을 목적으로 하는 영역들은 사용될 수 없다.

적합한 주조 화합물(17)(석고; 열가소성 또는 (예를 들어 가교에 의해) 영구적으로 경화가능한 중합체 재료) 및 참조 키 홀더(19)가 블랭크(3)에 적용된다(도 5 참조).

참조 키 홀더(19)(도 2 참조)는 한편으로는 블랭크의 키 구조들(9 및 10)에 상보적인 키 구조들(21 및 22)을 갖는다. 개구들(24)은 그를 통과하는 본 재료(17)에 의해 참조 키 홀더(19)로 경화된 본을 고정시키는 역할을 한다. 본 재료(17)가 경화된 후, 본질적으로 참조 키 홀더(19) 및 경화된 본 재료(17)로 구성되고 그의 표면 상에 적어도 부분적으로 정확한(음의) 복제물(7)의 표면의 이미지(20)를 갖는 소위 카운터(25) 또는 카운터 피스가 생성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 참조 키 홀더(19)는 블랭크에 접하고, 특히 키 구조들(9, 10 또는 21, 22)가 서로 맞물려서 카운터(25)가 정확히 동일한 위치에서 블랭크에 재부착될 수 있다. 도면에서 거리는 림(26)의 높이에 의해 결정되므로 키 구조들이 서로 맞물릴 수 있을 만큼 충분히 높아야 하지만 이들이 블랭크(3)와 참조 키 홀더(19) 사이의 거리는 결정하지 않는다는 것은 분명하다.

그러나, 키 구조들(9, 10 및 21, 22)은 또한 블랭크(3)와 참조 키 홀더(19) 사이의 거리, 즉 이들이 서로 접하는 거리를 정의한다는 것이 생각가능하다. 그러나, 림(26)은 예를 들어 고정제(29)(아래 참조)가 블랭크(3) 밖으로 누출되는 것을 방지하기 위해 원주 방향으로 여전히 양각을 나타낼 수 있다.

참조 키 홀더의 재료와 관련하여 위의 블랭크(3)와 동일한 고려사항들이 적용된다.

도 6은 블랭크(3)로부터 분리된 카운터(25)를 도시한다.

복제물(7)은 치과 보철물(1)을 수용하기 위한 여유 공간(27)을 얻기 위해 제거된다. 유동성 재료(29)는 적절한 양으로 여유 공간(27) 내로 도입된다. 이러한 재료(29)는 나중에 보철물(1)의 일부를 형성하기 위해 사용되는 구축 재료일 수 있다. 카운터(25) 내에서 본(20)에 대해 보철물(1)을 누르는 데 적합한 또 다른 적절한 재료도 고려가능하다. 본 명세서에서, 예를 들어, 치과 보철물(1)은 도 7에 도시된 바와 같이 치아들(2)까지 축소되며, 즉, 어떤 경우에도 모든 리라이닝 본 재료가 제거된다. 바닥이 평평하게 밀링된 축소된 보철물은 그 자체가 치과 보철물의 재료 역할을 하는 고정제(29)로서 사용되는 접착제에 의해 블랭크(3)에 고정될 수 있다. 블랭크(3)도 모조 재료로 이루어진다. 이러한 목적으로 공지된 것은 모조 치은 역할을 하도록 적절하게 착색된 폴리메틸 메타크릴레이트이다. 카운터(25)를 부착함으로써, 고정제가 고형화되기 전에 본(20)에 의해 결정된 위치에 보철물(1)이 고정되며, 따라서 보철물을 블랭크(3)에 고정시킨다.

또한, 블랭크(3) 상에서, 고정제(29)로서 더 많은 양의 치은 모조 재료가 초과하여 여유 공간(27)에 채워질 수 있고 (축소된) 보철물(31)이 그 위에 놓인다. 카운터(25)가 그 위에 놓여져서 축소된 의치(31)가 고정제(29) 내로 압착되고, 이는 또한 치과 보철물 상의 모조 치은의 원 재료 역할을 한다.

더 큰 층 두께의 고정 재료는 일반적으로 본 재료에 대해 및 그 안으로 보철물을 가압하는 역할을 하여 인접 표면들의 편차들을 보상하고 고정제가 응고될 때까지 이를 유지하는 역할을 한다. 고정제(29)는 적어도 점성이 있어서 반죽과 유사하다. 또한 요변성 재료 또는 기계적 부하, 예를 들어 진동 또는 변위와 같은 외부 영향 하에서, 또는 가열 또는 조사될 때 점도를 잃거나 적어도 충분히 액화되고 자체적으로 고체 상태로 복귀하는 또 다른 재료가 고려될 수 있다. 종종 및 특히 고정제가 가공된 보철물의 일부를 형성할 때, 예를 들어 중합 또는 가교와 같은 비가역적 경화 또는 고형화가 수행된다. 후자는 가열, 조사(빛, 마이크로파, X선과 같은 전자기 방사선, 미립자 방사선(전자들과 같은 기본 입자들)), 또는 이들의 조합에 의해 달성될 수 있다. 중합을 위한 첨가된 촉매의 지연된 활성화에 의한 시간-제어 경화도 고려가능하다.

도 9에 도시된 바와 같이, 한편으로, 보철물(1)은 본 명세서에서는 교합 면(15)의 적어도 일부에 의해 본(20) 상의 정확한 맞춤으로 인해 카운터(25) 상에서 정확하게 정의된 위치에 있으며, 다른 한편으로는 카운터(25) 자체 또한 블랭크(3)에 대한 키 구조들(9, 11 또는 21, 22)의 정확한 맞춤으로 인해 정확하게 정의된 위치에 있다. 결국, 치과 보철물(1)은 블랭크(3) 상에 치과 보철물(1)의 복제물(7)이 생성된, 정확한 위치에 있다.

추가 처리를 위해 고려가능한 변형예에 따르면, 카운터(25)는, 적절한 방식으로 그에 임시로 고정된 감소된 치과 보철물 및 그에 부착되나 본 명세서에서 블랭크(3)에 특별한 부착이 없는 폴리머 재료, 즉 고정제(29)와 함께, 블랭크(3)에서 들어올려져 참조 키 홀더(19)에 의해 기계가공 툴에 위치될 수 있다. 보철물(1)을 카운터(25)에 부착하는 것은 예를 들어 본(20)과 보철물(1) 사이의 접촉 구역들의 적어도 일부에 미리 적용된 접착제(일반적으로 접착-촉진 물질)에 의해 달성될 수 있다. 접착 촉진의 강도와 관련하여, 후속 처리 단계들의 요구사항들이 충족되도록 적어도 그러한 영역이 포함되어야 한다. 가장 단순한 경우, 본(20)의 전체 접촉 표면에 접착제가 제공된다. 접착제는 용해되거나, (예를 들어, 가열에 의해) 약화되도록 적절하게 선택되거나, 그렇지 않으면 가공 후에 충분히 비효과적이게 되거나 파괴되어 보철물이 손상되지 않고 카운터(25)로부터 제거될 수 있다. 기계에 의한 접합 표면들의 절삭 가공(연삭)도 가능하다.

용매의 작용에 의해, 예를 들어 용매 내 침지에 의해 접착제를 제거하는 것이 고려될 수 있다. 또 다른 가능성은 접착제가 적어도 부분적으로 응집력이나 접착력 또는 모두를 상실하는 온도 범위에서 가열 또는 냉각과 같은 강한 온도 변화이다.

그러나 바람직하게는 카운터(25)는 고정제(29)가 경화된 후에 들어올려진다. 보철물(1)이 있는 블랭크(3)는 그 자체로 공지된 방식으로 기계가공하기 위해 기계가공 툴에 고정된다.

이제 보철물(1)이 기계가공 툴 내에서 좌표들이 알고 있는 기계가공 툴 내 위치에 있기 때문에 보철물을 손상시키지 않고 치은 모방 기계가공이 수행될 수 있다.

반면에, 치과 보철물(1)의 교합 표면들(15)이 변경되는 경우, 고정제(29)는 이후에 해제될 수 있는 블랭크(3)에 대한 안정적인 연결로서 설계될 수 있다. 위에서 언급된 도 9에 따른 모든 부분들의 정확한 포지셔닝으로 인해, 보철물은 이제 블랭크(3)에 정확하게 위치하며 그에 따라 기계가공 툴에서 정확하게 기계가공될 수 있으며, 이는 도 1에 따른 보철물의 스캔 좌표들이 기계가공 툴의 좌표들로 변환될 수 있기 때문이다.

기계가공 툴에서 보철물(1)이 있는 카운터(25) 또는 블랭크(3)의 정확한 배열이 문제가 되는 경우, 정확한 포지셔닝없이 기계가공 툴에 이들을 부착할 수 있다. 기계 좌표들에서 키 구조들(9,10 또는 21, 22)의 공칭 위치가 알려지지 않았거나 키 구조들이 예를 들어 스캐닝에 의한 정확한 포지셔닝에 적합하지 않은 경우, 기계 참조 마크들(33)이 예를 들어 작은 구멍들의 형태로 사전결정된 위치들에 적용될 수 있다. 그 후, 블랭크(3) 또는 카운터(25)가 스캔된다. 기계 참조 마크들(33) 및 키 구조들(9, 10 또는 21, 22)의 상대 위치로부터, 기계 좌표들에 대한 설계 데이터의 매핑 기능이 생성될 수 있다.

결과적으로 위에서 언급한 도 1의 보철물(1)의 스캔을 사용하여, 생성된 설계 데이터를 기계가공 툴에서 보철물(1)의 실제 위치에 정확하게 매핑할 수 있다- 보철물(1)이 캐리어 또는 카운터(25)에서 정확히 복제물의 위치에 위치된다-따라서 보철물(1) 상에서 의도된 기계가공 작업들을 위해 기계가공 툴를 수치적으로 정확하게 제어할 수 있다.

제 2 예시적인 실시예

도 10에 도시된 바와 같이, 참조 몸체들(41)(본 명세서에서는 비드들)은 예를 들어 왁스에 의해 보철물(1)에 결합된다. 정확성을 위해, 참조 비드들(41)은 가능한 한 멀리 떨어진 지점들, 예에서 전치들 중 하나 및 최후방 어금니들에 부착된다. 작은 공들인 비드들은 어떤 위치에나 부착할 수 있고 모든 공간 방향들로부터 동일한 이미지를 제공할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 쉽게 인식가능하며 그의 공간적 위치가 정확하게 결정될 수 있는 다른 작은 몸체들도 고려가능하다. 그들은 여전히 쉽게 인식가능할 만큼 충분히 커야하지만 다른 한편으로는 쉽게 부착되고 추가 단계들을 방해하지 않을 만큼 충분히 작아야 한다. 바람직한 크기들(직경들)은 수 밀리미터 범위, 예를 들어 1mm-5mm, 바람직하게는 1mm이다. 일반적으로 비드들이나 몸체들의 재료로서는 쉽게 스캔가능하며, 즉 선명한 콘트라스트와 예리한 윤곽을 제공하는 재료가 고려될 수 있다. 배경에 따라 흰색 또는 검정색이 권장되며 배경과 대비가 높은 색상 또한 권장된다. 무광택 표면은 주변의 반사를 억제하는 데 유리하다.

참조 비드들(41)(또는 보다 일반적으로 참조 몸체들 또는 참조 마크들)은 그들이 구별될 수 있는, 즉 구들을 연결하는 공간에서 선의 길이와 위치가 충분한 분해능으로 결정될 수 있는 충분히 상이한 위치들(바람직하게는 가능한 한 멀리 떨어져 있음)에 분명히 배치되어야 한다. 일반적으로 추가 비드들은 2개의 비드들 사이에 이미 존재하는 연결 상에 있거나, 최소 4개의 비드들의 경우 3개의 다른 비드들로 형성된 평면에 놓여서는 안된다. 따라서 일반적으로 참조 마크들의 기본 세트는 다른 참조 마크들의 임의의 서브세트에 의해 정의된 기하학적 객체(선, 다각형)의 일부가 아닌 특징들로 구성된다. 그러나, 예를 들어 평균화를 통해 측정 정확도를 높이거나 비드들 중 하나가 떨어지는 경우 안전을 위해 추가적인 실제로 중복된 비드들이 고려가능하다.

이미지 인식 방법들에 의해 인식되고 정밀하게 국한될 만큼 충분히 특징적인 보철물의 표면 부분을 참조 마크로서 사용하는 것이 고려가능하다.

참조 비드들(41)을 갖는 보철물(1)이 스캔된다. 가상 복제물을 생성할 수 있도록 하는 스캔된 데이터를 기반으로, 필요한 기계가공 단계들은 CAM 시스템과 같은 적합한 설계 소프트웨어에서 결정된다. 기본적으로 보철물(1), 즉 가공물이 있는 블랭크(3)의 가상 이미지(도 12), 및 추가적인 키 구조들(9, 10), 및 참조 몸체들(41)이 생성된다. 기계가공 단계들은 이러한 이미지를 기반으로 정의된다.

기계가공 툴의 키 구조들(9, 10)을 갖는 블랭크(3)(도 11)이 제공된다. 그러나, 제 1 실시예와 대조적으로, 키 구조들은 CAM 시스템에 의해 지정된 데이터에 대응하는 위치들에 형성되기 때문에 기계가공 툴의 좌표계의 위치를 결정하기 위한 기계 참조 마크들의 역할을 한다. 선호되는 구조들은 스캔에서 쉽게 볼 수 있고 위치를 결정할 때 높은 정밀도를 가능하게 하는 구조이다. 본질적으로 첫 번째 예의 것들과 상응하는 예로서 도시된 형상들에 추가하여, 그러한 기계 참조 마크는 단순히 구멍(예를 들어 최대 5mm, 바람직하게는 최대 3mm 직경)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 원뿔형 또는 피라미드형과 같은 양각들 또한 유리할 수 있으며, 이 경우 각각의 정점은 측면들을 절단함으로써 보다 정확하게 결정될 수 있다. 더 나은 차별화를 위해, 구조들(10)과 상이한 도면들의 구조(9)와 같은 배열들 또는 상이한 유형들이 사용될 수 있다.

필요한 경우, 블랭크(3)에는 치과 보철물(1)이 배치될 수 있는 노출된 표면(43)이 제공된다(도 14 참조).

도 12에 도시된 바와 같이 표면(43)에서 또는 복제물(7)의 (예를 들어, 밀링에 의한) 제거 후, 보철물(1)은 제 1 실시예에서와 같이 블랭크에 부착된다.

치과 보철물(1)은 도 15에 도시된 바와 같이 수직 위치로 표면(43)에 부착되거나, 또는 상면 또는 하면이 기계가공되어야 하는지 여부에 따라 그의 밑면이 위를 향하도록 부착되거나, 카운터(25)가 기재된 바와 같이 하면을 기계가공할 수 있게 사용된다.

도 14에서 과장된 방식으로 도시된 바와 같이, 블랭크(3) 상의 보철물의 위치는 복제물(7)의 윤곽으로서의 파선으로 표시된 설계(도 12 참조)에 따른 위치와 확실히 상응하지 않거나 적어도 정확히 상응하지 않을 것이다. 그러나, 블랭크(3) 상의 보철물(1)의 위치는 이제 새로운 스캔, 특히 참조 비드들(41)에 의해 검출될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 이제 구축 지점들(본 명세서에서는 3개, 즉 P1, P2, 및 P3)의 각각의 변위들(ΔP1, ΔP2, ΔP3)은 실제 보철물(1) 상에서 측정된 위치들(P1', P2', P3')과 관련하여 결정될 수 있다. 설계의 크기, 즉 P1 내지 P3 또는 P1' 내지 P3'의 서로에 대한 상대적인 위치가 동일한 경계 조건에서, 3개의 지점들은 설계를 도 14에 따라 실제 보철물의 위치로 변환하기에 충분하다.

예를 들어 다음 절차를 통해 개략적으로 상상될 수 있다.

1. 지점 P1이 P1'로 이동된다;

2. P1'(P1과 같음)을 통과하는 축을 중심으로 회전이 이루어지며, 회전 축은 P1', P2, 및 P2'에 의해 형성된 삼각형에 수직이다. 이러한 회전은 이러한 동작 후에 P2가 P2'와 같도록 지점 P2를 P2'로 바꾼다;

3. P1' 및 P2'를 통과하는 축을 중심으로 회전이 이루어지므로 P3이 P3'로 이동된다.

드로잉 평면에, 즉 실제로 플랫폼(5)의 표면에 수직인 변경들도 고려될 수 있다-따라서 위치 차들(ΔP1, ΔP2, ΔP3)은 또한 드로잉 평면에 수직인 구성요소를 포함할 수 있다.

도 10에 따른 보철물(1)과 도 14에 따른 블랭크(3) 상의 보철물(1)을 스캔하는 동안 상이한 스케일들이 참조 비드들 사이의 거리들을 결정하고 서로에 대해 이들을 설정함으로써 고려될 수 있다. 이러한 점에서 모든 공간 방향들에 상이한 스케일이 적용되는 것으로 가정된다.

앞서 언급한 방법들을 사용하면 최소한 치과 보철물의 마감에 필요한 정밀도가 유지될 수 있다. 일반적으로 현재 약 30㎛(0.03mm)의 허용오차로 처리 좌표들이 결정된다. 최대 0.5mm의 편차가 처리 정확도의 하한으로서 간주될 수 있다. 최대 0.2mm, 특히 0.1mm의 편차들이 더 좋고 실제 사용에 더 적합하다.

보철물 또는 보다 일반적으로 가공물을 손상시키지 않고 재작업할 수 있도록 하기 위한 이러한 방법의 흥미로운 적용은 제조에 사용하는 것이다. 특히 적층 가공 공정들(3D 프린팅)에서는 최종 정밀도가 요구되는 기계가공 툴들과 허용오차가 허용할 수 없을 정도로 높은 기계가공 툴들 간에 큰 가격 차가 있다. 위의 방법의 도움으로, 먼저 가공물, 특히 치과용 또는 기타 모델욘 가공물을 정밀도가 낮고 상응하여 크기가 큰 기계가공 툴를 사용하여 제조한 다음 일반적으로 밀링 머신과 같은 절삭 가공의 기계가공 툴로 제품을 완성하는 것이 고려가능하며, 이로써 밀링 머신에서의 가공물의 정확한 위치가 본 방법에 의해 결정된다.

전술한 설명에서의 데이터 처리 단계들은 바람직하게는 프로그램에 기초하여 컴퓨터 또는 프로세서 상에서 자동화된 방식으로 수행된다. 특히 이것은 스캔된 이미지들을 CAM 시스템의 표현으로 변환하고 CAM 데이터를 실제 보철물의 좌표계 또는 블랭크 및 기계가공 툴에서 차지하는 위치의 실제 가공물로 변환하는 데 적용된다.

예시적인 실시예들의 전술한 설명으로부터, 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예들 및 보완들이 당업자에게 접근가능하다. 예시적인 실시예들의 설명에서 일부 고려가능한 변형예들이 언급된다.

다음과 같은 것들도 고려가능하다:

· 본 발명은 모든 종류의 가공물 마감에 적용된다.

· 블랭크는 가공물의 일부가 되지 않으므로 베이스 역할만 한다. 따라서 사용되는 기계가공 공정에서 가공물 홀더로서 더 적합한 재료로 이루어질 수 있다.

· 키 구조들 또는 기계 참조 마크들의 간격은 블랭크 또는 베이스 상으로 투영되는 가공물의 최대 직경의 최소 1/3이다.

제 2 실시예에 의해 원형적으로 표현된 방법들에서, 특히, 일 대 모든 키 구조들은 공간적으로 형성되는 것이 아니라 예를 들어 컬러 마크들, 선 구조들, 기하학적 도형들, 및 이들의 혼합 형태들과 같은 인쇄된 구조들과 같이 2차원적으로 또는 본질적으로 1차원적으로 형성된다. 그러나, 제 1 예시적인 실시예와 유사한 방법에서, 더 넓은 의미에서 그러한 키 구조들은 키 구조의 사전결정된 상대 위치에 도달할 때까지 서로에 대해 이들을 상대적으로 이동시킴으로써 키 구조를 이용하여 카운터와 블랭크를 서로에게 정확히 정렬하기 위해 더 많은 노력을 필요로 할 것이다.

Claims (13)

1. 수치적으로 제어된 기계가공 툴에 기계가공을 준비하기 위해 가공물(1)을 배치하는 방법에 있어서,
   상기 가공물에는 다수의 참조 마크들(41)이 제공되고, 및/또는 상기 참조 마크들은 가공물의 방향 및 위치가 적어도 하나의 평면, 바람직하게는 공간에서 결정될 수 있도록 가공물 상에 존재하는 구조들로부터 선택되며,
   가공물은 기계가공을 위해 베이스(3)에 부착되고,
   상기 기계가공 툴는 구축 좌표계의 데이터에 따라 다수의 키 구조들(9, 10)을 상기 베이스에 적용하며,
   위치 데이터를 얻기 위해 적어도 레퍼런스 마크들 및 상기 키 구조들이 스캔되고,
   상기 위치 데이터를 통해 설계 좌표계에서 가공물을 기계가공하기 위한 데이터는 프로그램의 제어를 받는 컴퓨터에 의해 상기 기계가공 툴를 제어하기 위한 데이터로 변환되어,
   상기 설계 좌표계에서 정의된 가공물의 변경들이 상기 기계가공 툴에 의해 가공물 상에서 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   구별가능한 위치들에 배열된 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개의 참조 마크들(41)이 가공물(1)에 적용 및/또는 그 상에서 선택되며, 바람직하게는 몸체들의 형태로 및 더 바람직하게는 참조 비드들(41)로서 가공물에 적용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   각각의 키 구조(9, 10)는,
   - 바람직하게는 최대 5mm, 바람직하게는 최대 3mm 직경의 구멍;
   - 원뿔; 및
   - 피라미드; 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 수치적으로 제어된 기계가공 툴에 가공물(1)을 배치하는 방법으로서,
   베이스 역할을 하는 블랭크(3) 상에서, 가공물의 적어도 일부를 포함하는 복제물(7)이 제 1 데이터의 제어 하에 상기 기계가공 툴에 의해 형성되고,
   적어도 하나의 키 구조(9, 10)가 상기 블랭크의 포지셔닝 구역에 형성되며,
   본 화합물(impression compound)(17)를 포함하는 카운터 피스(25)가 상기 베이스 상에 놓이며,
   상기 베이스 상의 적어도 하나의 키 구조(9, 10) 및 카운터 피스 상의 각각의 상보적으로 형성된 키 구조(21, 22)가 서로 맞물리게 되어,
   상기 베이스와 카운터 피스가 서로에 대해 사전결정된 상대적 위치에 있게 되고, 상기 복제물의 표면의 반대틀이 상기 본 화합물로 형성되고, 상기 복제물이 상기 베이스로부터 제거되며,
   상기 카운터 피스는 동일한 상대 위치에서 상기 베이스에 재현가능하게 부착될 수 있고 가공물은 상기 반대틀에 맞춰져서 상기 제 1 데이터에 상응하는 위치에서 상기 블랭크에 재현 가능하게 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제거된 복제물(7)의 위치에 있는 베이스(3) 상에 가공물(1)을 배치하는 단계; 및
   상기 복제물과 동일한 위치에 있는 베이스 상에 가공물을 배치하기 위해, 가공물을 정렬하면서 상기 카운터 피스(25)를 상기 베이스(3)의 적어도 하나의 키 구조(9,10)가 상기 카운터 피스 상의 적어도 하나의 키 구조(20, 21)와 맞물리도록 부착하여, 임프린트(20)에서 음각으로 형성된 상기 공작물(1)의 부분들이 상기 임프린트에 맞추어 지는 단계;의,
   후속 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   가공물(1)을 지지하는 베이스(3) 상에 배치하기 전에, 본(20)의 유효 부분 및 가공물(1)의 영역의 유효 부분 중 적어도 하나를 접착-촉진 층에 제공하여, 상기 가공물이 본에 의해 덮이지 않은 부분 상에서 기계가공되기에 충분한 강도로 상기 본에 부착되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가공물(1)은 접착-촉진 재료(29)에 의해 상기 베이스(3)에 부착되고, 상기 접착-촉진 재료는 상기 베이스(3)와 가공물 간의 결합을 형성하도록 응고되는 것을 특징으로 하는, 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 접착-촉진 재료(29)는 상기 기계가공된 가공물의 일부를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 베이스(3)와 상기 카운터 피스(25)가 분리되고 재연결될 때, 상기 가공물(1) 또는 복제물(7)의 0.5mm, 바람직하게는 최대 0.2mm, 특히 바람직하게는 최대 0.1mm의 최대 변위가 그들의 분리 및 재연결 전후에 초과되지 않도록, 상기 키 구조들(9, 10, 20, 21)이 설계되는 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 키 구조(9, 10)는 가공물이 차지하는 영역 외부의 베이스(3) 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
11. 수치적으로 제어되는 기계가공 툴에 가공물(1)을 배치하는 장치에 있어서,
    베이스(3) 및 카운터 피스(25)를 포함하고,
    상기 베이스와 카운터 피스는 서로 분리가능하게 연결가능하며, 연결된 상태에서 가공물이 상기 베이스와 카운터 피스 사이에 배치될 수 있으며,
    상기 베이스와 카운터 피스 간의 연결부는 서로에 대해 사전결정된 위치에서 상기 베이스와 카운터 피스의 연결을 재현가능하게 보장하는 키 구조(9, 10; 21, 22)를 포함하며,
    상기 카운터 피스는 가공물의 적어도 일부에 상보적인 참조 구역을 가지고 사전결정된 위치에서 상기 카운터 피스로의 가공물의 재현가능한 부착을 보장하는 것을 특징으로 하는, 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 키 구조들(9, 10, 21, 22)은 양각들 및 리세스들을 포함하고,
    상기 양각들 및 리세스들은 상기 베이스(3)와 카운터 피스(25) 상에 상보적으로 형성되고 상기 베이스와 카운터 피스가 연결될 때 서로 맞물리며, 상기 베이스와 카운터 피스의 서로에 대한 이동이 연결 및 분리 이동으로 제한되도록 하는 개수와 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 키 구조들(9, 10, 21, 22)은 상기 베이스(3)와 카운터 피스(25)가 조립될 때 상기 상보적으로 형성된 키 구조의 벽들과 슬라이딩 접촉하는 기둥-형상의 스터드들을 포함하여, 기둥의 길이방향 축을 가로지르는 이동이 방지되는 것을 특징으로 하는, 장치.

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