CN104503364B - 全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，用以生成制作义齿的刀具运动轨迹数据，包括支架、设置在支架上且分别沿支架的三个坐标轴设置的Z轴位移机构、X轴位移机构和Y轴位移机构，Z轴位移机构包括沿支架的Z轴方向上移动的Z轴移动座，Z轴移动座固定一临时义齿，X轴位移机构包括沿支架X轴方向延伸的导轨、设置在导轨上且可在导轨上滑动的水平滑块及检测水平滑块移动位置的X向位移传感器，Y轴位移机构包括固定在水平滑块上的Y向位移传感器、固定在Y向位移传感器上且相对Y向位移传感器沿支架Y轴方向上移动的滑杆，滑杆的一端设置有在临时义齿上滑动刀具，另一端上设置有手柄。

Description

全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪

技术领域

本发明涉及一种全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪。

背景技术

牙体缺损是人类的常见病、除了牙体缺损外，牙齿畸形也是不容忽视的问题，随着生活条件的改善，人们对牙齿健康的重视越发增强，对牙齿美观也有了更高的要求，义齿修复是目前能解决这些问题唯一办法，目前，手工制作义齿仍然是国内医生典型的口腔修复方法，一般铸成金属修复体，考虑美观，在金属义齿上烤瓷，最后得到烤瓷义齿，烤瓷义齿制作过程都是手工操作，工序繁琐效率低、精度不高、周期长，另外，烤瓷牙咀嚼功能差，不能吃硬的食物，容易磨损，一旦表层烤瓷崩瓷，会露出金属冠底，影响美观。随着材料技术的发展，生物陶瓷的一系列优点在口腔修复领域得到发展，纯陶瓷材质义齿无论在性能，生物相容性，使用寿命及视觉美观上都远远优于金属合金材料.全瓷修复在义齿修复领域被认为是未来的主要发展方向，但是，全瓷修复只能借助于CAD/CAM技术自动加工成型，目前，已有的义齿修复CAD/CAM系统采用电机作动力带动金刚石车针对生物陶瓷块磨削成型。

但现有的全瓷义齿CAD/CAM系统制作全瓷义齿首先必须通过专业软件建立所要制作的牙齿的CAD模型，根据义齿曲面的CAD模型，按照规划的刀具路径，通过刀触点及刀具形状进行数学建模，计算出磨削加工时数控机床的磨削刀具的刀位点数据，最后利用专业的数控机床在全瓷块上磨削加工，制作出全瓷牙齿，。

现有的全瓷义齿制作系统主要存在两个缺点：

1：建立义齿修复体的CAD模型，需要昂贵的测量设备及开发专用义齿修复设计软件，可能还需要各种形态的牙齿数据库，技术复杂，成本高昂，对于我国的大多数普通患者在经济上难以承受。

2：义齿修复体曲面属于典型的雕刻曲面，但是义齿磨削刀具(金刚石磨针)的形状与传统的球型刀具及圆柱型刀具差异很大，属于锥形刀具，刀具顶部圆钝，难以准确计算磨削加工时刀具的刀位点轨迹，这将导致全瓷修复体制作精度降低，甚至修复失败。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需建立义齿CAD模型，便可生成刀具运动轨迹数据的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪。

为了实现上述目的，本发明提供了一种全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，用以生成制作义齿的刀具运动轨迹数据，包括支架、设置在支架上且分别沿支架的三个坐标轴设置的Z轴位移机构、X轴位移机构和Y轴位移机构，所述Z轴位移机构包括沿支架的Z轴方向上移动的Z轴移动座，所述Z轴移动座固定一临时义齿，所述X轴位移机构包括沿支架X轴方向延伸的导轨、设置在导轨上且可在导轨上滑动的水平滑块及检测水平滑块移动位置的X向位移传感器，所述Y轴位移机构包括固定在水平滑块上的Y向位移传感器、固定在Y向位移传感器上且相对Y向位移传感器沿支架Y轴方向上移动的滑杆，所述滑杆的一端设置有在临时义齿上滑动的刀具，另一端上设置有手柄，所述Y向位移传感器检测刀具在支架Y轴方向上的移动位置，所述刀具轨迹测量仪采用分层测量法，将临时义齿沿Z向分成一定数量的层数，每一层采用固定的间距以直接获得每一层的Z向距离数据，测量每一层的X、Y向数据即可得到刀具顶点的具体空间坐标值。

进一步的，所述全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪还包括设置在支架上的限位块，所述限位块与Y向位移传感器相对设置在临时义齿的两侧。

进一步的，所述限位块抵持临时义齿。

进一步的，所述支架上设置有固定座，所述限位块通过移动杆固定在所述固定座上。

进一步的，所述支架包括相对设置的两个立柱，所述导轨横跨连接两立柱，所述导轨为圆柱型导轨。

进一步的，所述支架还包括固定在其中一个立柱上的位移传感器安装座，所述X向位移传感器固定在位移传感器安装座上，所述X向位移传感器具有与所述水平滑块连接的X向检测杆。

进一步的，所述Z轴位移机构还包括固定在支架上的电机和与电机的输出端连接的滚珠丝杠，所述Z轴移动座设置在滚珠丝杠上，且滚珠丝杠螺纹连接。

进一步的，所述支架包括工作台、竖直固定在工作台上的两个柱体、连接两柱体的顶板和横杆，所述顶板位于横杆的上方，所述顶板与横杆之间设置有竖直导轨，所述滚珠丝杠穿过横杆，所述Z轴移动座包括竖直滑块和设置在竖直滑块上的临时义齿安装座，所述顶板上开设有供临时义齿安装座穿过的开孔，所述滑块螺纹连接至滚珠丝杠上，且开设有通孔，所述竖直导轨穿过所述通孔。

进一步的，所述手柄为球形手柄。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明通过Z轴位移机构、X轴位移机构和Y轴位移机构，实现只需要在临时义齿上手动仿型，模拟磨削运动，自动记录生成刀具运动轨迹，不受刀具形状限制，从而无需义齿的CAD建模，避免了通过复杂的算法计算加工时的刀具运动轨迹，降低了全瓷义齿制作的成本，适用于各种形状的刀具，且能够克服上述缺点，所测量的刀具运动轨迹，可直接应用到义齿加工CAM系统上。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪的结构示意图；

图2是图1于另一视角上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

全瓷义齿磨削成型是义齿磨削CAM系统上安装全瓷毛坯块，然后系统控制磨削刀具的磨削加工时刀尖点的运动轨迹，将全瓷毛坯块磨削成牙齿的形状。在磨削加工时，首先要获得磨削加工时的刀具运动轨迹数据，然后才能控制CAM系统的刀具运动，本发明的刀具轨迹测量仪100就是为了获得刀具运动轨迹数据。参见图1和图2，本发明一较佳实施例所述的一种全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪100用以描摹临时义齿200生成制作义齿的刀具运动轨迹数据，将该刀具轨迹测量仪100的竖直方向命名为Z轴方向，左右方向命名为X轴方向，前后方向命名为Y轴方向。所述刀具轨迹测量仪100包括支架1、设置在支架1上且分别沿支架1的三个坐标轴设置的Z轴位移机构2、X轴位移机构3和Y轴位移机构4、及固定在Y轴位移机构4上的刀具5。所述支架1包括工作台11、及竖直固定在工作台11上的第一座体12和第二座体13，所述第一座体12位于第二座体13的后方。所述第一座体12包括竖直固定在工作台11上的两个柱体121、连接两个柱体121的顶板122和横杆123，顶板122位于横杆123的上方，顶板122与横杆123之间设置有竖直导轨124，该横杆123上开设有开孔125。所述第二座体13包括相对设置的两个立柱131和固定在其中一个立柱131上的位移传感器安装座132。

所述Z轴位移机构2包括固定在横杆123上的电机21、与电机21的输出端连接的滚珠丝杠22、设置在滚珠丝杠22上的Z轴移动座23。该电机21位于横杆123下方，所述滚珠丝杠22沿支架1的Z轴方向上延伸并穿过横杆123。所述Z轴移动座23与滚珠丝杠22螺纹连接，并可在滚珠丝杠22上沿支架1的Z轴方向上移动。所述Z轴移动座23固定一临时义齿200，该Z轴移动座23包括竖直滑块231和设置在竖直滑块231上的临时义齿安装座232。所述临时义齿安装座232可穿过开孔125，竖直滑块231螺纹连接至滚珠丝杠22上，且开设有通孔(未标号)，竖直导轨124穿过所述通孔。

所述X轴位移机构3包括沿支架1的X轴方向延伸的导轨31、设置在导轨31上且可在导轨31上滑动的水平滑块32及检测水平滑块32移动位置的X向位移传感器33。该导轨31横跨连接两立柱131，导轨31为圆柱型导轨31。X向位移传感器33固定在位移传感器安装座132上，所述X向位移传感器33具有与所述水平滑块32连接的X向检测杆。

所述Y轴位移机构4包括固定在水平滑块32上的Y向位移传感器41、固定在Y向位移传感器41上且相对Y向位移传感器41沿支架1的Y轴方向上移动的滑杆42。滑杆42的一端设置有在临时义齿200上滑动的刀具5，另一端上设置有手柄43，该手柄43为球形手柄。所述Y向位移传感器检测刀具在支架Y轴方向上的移动位置。

所述全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪100还包括设置在支架1上的限位块6，所述限位块6与Y向位移传感器41相对设置在临时义齿200的两侧。限位块6抵持临时义齿200，以在刀具5在临时义齿200上滑动时，稳定临时义齿200。所述支架1上设置有固定座7，限位块6通过移动杆8固定在固定座7上。

上述刀具轨迹测量仪100所用的原理如下：由于患者的牙齿缺损，需要对缺损的牙齿进行修复，首先由牙科技师利用现有的传统的牙齿取模技术制作出成本低廉的临时义齿200，临时义齿200的形状完全符合形状精度要求，并具有比较好的硬度。将临时义齿200固定在上述测量仪的临时义齿安装座232上，使用刀具5作为测量接触探针，按照磨削加工时的刀具5路径规划，刀具5在临时义齿200上完整滑行一遍，同时记录刀具5顶点的位置数据，就得到了磨削加工时的刀具运动轨迹数据，用此数据就可以控制磨削CAM系统的刀具轨迹，在全瓷毛坯块上磨出形状完全一致的全瓷材质的义齿修复体。

该刀具轨迹测量仪100具体测量方法如下：在所发明的义齿刀具轨迹测量仪上，采用分层测量法，也就是将临时义齿200沿Z向分成一定数量的层数。每一层采用固定的间距，这样每一层的Z向距离数据可直接获得；只需测量每一层的X、Y向数据即可得到刀具5顶点的具体空间坐标值。X、Y向数据测量时，临时义齿200固定不动，操作者握住手柄43，向前推动手柄43上的滑杆42带动刀具5接触到限位块6，然后手动使刀具5沿临时义齿200表面在水平方向滑动一遍，由于刀具5与临时义齿200一直处于接触状态，在刀具5与临时义齿200接触滑动过程中，X向位移传感器33及Y向位移传感器41即可实时记录到刀具5顶点的X向和Y向位置数据，这样就得到了这一层义齿磨削刀具轨迹数据；测量下一层数据，电机21转动带动滚珠丝杠22转动，使竖直滑块231上升一个固定间距值，通过临时义齿安装座232带动临时义齿200实现了Z向上升一层距离，然后重复X、Y向数据测量，如此循环，直到测量完临时义齿200最下面一层数据，就得到了完整的义齿磨削刀具轨迹数据。

综上所述，上述刀具轨迹测量仪100通过Z轴位移机构2、X轴位移机构3和Y轴位移机构4，实现只需要在临时义齿上手动仿型，模拟磨削运动，自动记录生成刀具运动轨迹，不受刀具5形状限制，从而无需义齿的CAD建模，避免了通过复杂的算法计算加工时的刀具运动轨迹，降低了全瓷义齿制作的成本，适用于各种形状的刀具5，且能够克服上述缺点，所测量的刀具运动轨迹，可直接应用到义齿加工CAM系统上。另外，在刀具运动轨迹测量时，刀具5作为测头与临时义齿200是否处于接触状态的判断，不需要专门的接触传感器，仅凭操作者的手上的力感知。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：用以生成制作义齿的刀具运动轨迹数据，包括支架、设置在支架上且分别沿支架的三个坐标轴设置的Z轴位移机构、X轴位移机构和Y轴位移机构，所述Z轴位移机构包括沿支架的Z轴方向上移动的Z轴移动座，所述Z轴移动座固定一临时义齿，所述X轴位移机构包括沿支架X轴方向延伸的导轨、设置在导轨上且可在导轨上滑动的水平滑块及检测水平滑块移动位置的X向位移传感器，所述Y轴位移机构包括固定在水平滑块上的Y向位移传感器、固定在Y向位移传感器上且相对Y向位移传感器沿支架Y轴方向上移动的滑杆，所述滑杆的一端设置有在临时义齿上滑动的刀具，另一端上设置有手柄，所述Y向位移传感器检测刀具在支架Y轴方向上的移动位置，所述刀具轨迹测量仪采用分层测量法，将临时义齿沿Z向分成一定数量的层数，每一层采用固定的间距以直接获得每一层的Z向距离数据，测量每一层的X、Y向数据即可得到刀具顶点的具体空间坐标值。

2.根据权利要求1所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪还包括设置在支架上的限位块，所述限位块与Y向位移传感器相对设置在临时义齿的两侧。

3.根据权利要求2所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述限位块抵持临时义齿。

4.根据权利要求3所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述支架上设置有固定座，所述限位块通过移动杆固定在所述固定座上。

5.根据权利要求1所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述支架包括相对设置的两个立柱，所述导轨横跨连接两立柱，所述导轨为圆柱型导轨。

6.根据权利要求5所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述支架还包括固定在其中一个立柱上的位移传感器安装座，所述X向位移传感器固定在位移传感器安装座上，所述X向位移传感器具有与所述水平滑块连接的X向检测杆。

7.根据权利要求1所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述Z轴位移机构还包括固定在支架上的电机和与电机的输出端连接的滚珠丝杠，所述Z轴移动座设置在滚珠丝杠上，且滚珠丝杠螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述支架包括工作台、竖直固定在工作台上的两个柱体、连接两柱体的顶板和横杆，所述顶板位于横杆的上方，所述顶板与横杆之间设置有竖直导轨，所述滚珠丝杠穿过横杆，所述Z轴移动座包括竖直滑块和设置在竖直滑块上的临时义齿安装座，所述顶板上开设有供临时义齿安装座穿过的开孔，所述滑块螺纹连接至滚珠丝杠上，且开设有通孔，所述竖直导轨穿过所述通孔。

9.根据权利要求1所述的全瓷义齿磨削系统的刀具轨迹测量仪，其特征在于：所述手柄为球形手柄。