DE4038892C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Vermessung von Kiefermodellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Vermessung von Kiefermodellen nach dem Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 5.

Bei der zahnärztlichen Behandlung ist die Vermessung von Kiefermodellen aus den verschiedensten Gründen notwendig. Aus der DE 36 21 691 A1 ist beispielsweise ein Verfahren und Gerät zum Messen der Parallelität bei Prothesearbeiten bekannt geworden, bei welchem an einer Stelle der Zahnreihe ein Gerät mit einem Ausleger und einem Führungsstift befestigt wird. Hiermit kann die für das Anbringen von Brücken und Schienen erforderliche Parallelität während des Schleifvorganges der Zähne kontrolliert werden. Dabei ist das Gerät sowohl für die Anwendung im Mundbereich als auch für Arbeiten an Modellen geeignet.

Das bekannte Gerät ist dabei nicht zuverlässig auf die Zähne aufsetzbar, so daß eine genaue Positionierung nicht immer gewährleistet ist. Außerdem kann der Meßfühler ausschließlich die Flankenparallelität der Zähne erfassen.

Bei einem weiterhin bekannten Gerät gemäß der DE 34 40 372 A1 erfolgt die zahntechnische Vermessung für eine Halteklammer einer partiellen Zahnprothese mittels eines Doppelscherengetriebes, wodurch die parallele Führung einer Meßvorrichtung gewährleistet ist. Dabei bezweckt die bekannte Vorrichtung insbesondere die Schaffung eines eindimensional linear beweglichen Meßfühlers zur Erfassung verschiedener Zahngeometrien. Dabei stehen die Erfassung von gewünschten Unterschnittiefen an einzelnen Zahnmodellen im Vordergrund.

Ein weiteres Zahnvermessungsgerät ist in der DE 25 33 224 A1 dargestellt. Über gliederartige Arme an einem vertikalen Pfeiler kann hiermit ein auf eine drehbare Arbeitsplatte montiertes Kiefermodell abgetastet werden. Dabei geht es um die Herstellung einer Schablone, die bei der Herstellung von Zahnersatz als Hilfsvorrichtungen zur parallelen Ausrichtung der Zähne benötigt werden. Diese Meßvorrichtung sieht deshalb ebenfalls die Erfassung eines Einzelproblems vor.

Aus der EP 0 285 418 A2 ist eine Vorrichtung bekannt geworden, mit welcher sogenannte Brackets mit äußerster Präzision an einem Zahnmodell angepaßt werden können. Diese Vorrichtung umfaßt dabei längs- und querverschiebbare Schlitten, die sich gegenüber dem, auf einem Arbeitstisch montierten Zahnmodell verschieben können. Auch diese Vorrichtung ist demnach einem speziellen Anwendungsvorgang angepaßt.

Aus der Schweizer Patentschrift 25 15 29 ist eine Vorrichtung zum Vermessen und Bearbeiten von Zahnersatzteilen, Prothesen und deren Verankerungen sowie von Abdrücken und Abgüssen von Zähnen, Gebissen und dergleichen bekannt, mit einem Aufspanntisch, der auf einem Kreuzschlitten angeordnet ist und aus der horizontalen Lage um mindestens eine horizontale Achse verschwenkt werden kann und dem wenigstens eine Arbeitsspindel zugeordnet ist. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Art Tischbohrer mit zusätzlicher Reißnadel, dem eine Aufspanneinrichtung zugeordnet ist, die in Längs- und Querrichtung beweglich und kugelgelenkig gelagert ist. Aufgrund diverser Skalierungen soll sich eine bestimmte Lage wiederholbar einstellen lassen, so daß im Mund abgenommene Maße zur Bearbeitung auf Zahnersatzteile übertragen werden können, wobei die Dreh- und Schwenkeinrichtung dabei für die für die Behandlung günstigste Normallage sorgen soll. Auch diese Vorrichtung kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung nicht befriedigend lösen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum universellen Vermessen eines Kiefermodells vorzuschlagen, mit welchem die Zahngeometrie eines Kiefermodells genauestens erfaßbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, ein Gerät zur Durchführung dieser Vermessungen vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Vorrichtungsanspruchs 5 erfindungsgemäß durch die jeweiligen kennzeichnenden Merkmale dieser Schutzrechtsansprüche gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Grundgedankens angegeben.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die grundlegende Erfaßbarkeit eines Kiefermodells eine dreidimensionale Erfassung jedes einzelnen Zahnes bedarf. Dabei ist nicht nur die jeweilige geometrische Formgebung eines einzelnen Zahnes, sondern insbesondere die Zuordnung der einzelnen Zähne zueinander maßgebend. Beispielsweise ist es von Bedeutung, ob zwei gegenüberliegende Backenzähne eines Unterkiefers sich bezüglich der Längsmittelachse des Unterkiefers in der gleichen Längsposition und der gleichen Querposition befinden. Gleichermaßen bestimmt die Zahnauflagefläche die Höhenlage des jeweiligen Zahnes. Es ist deshalb außerordentlich vorteilhaft, wenn die Lage der einzelnen Zähne zueinander erfaßbar sind, wobei eine Ausgangsposition als Null-Lage, beispielsweise durch eine Längsmittelachse oder, die hierzu senkrechtstehende Querachse festzulegen ist. Eine derartige geometrische Vermessung des Kiefermodells insgesamt sowie der Einzelzähne im speziellen ist gemäß der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft mit einem Kreuztisch zu bewerkstelligen, auf welchem der Meßfühler oder das Werkzeug jeweils achsparallel bewegt werden kann. Hierfür ist es jedoch erforderlich, daß das Kiefermodell auf dem Kreuztisch genauestens ausgerichtet ist, um eine Übereinstimmung der Parallelität der Längsachsen bzw. Querachsen zu erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Kreuztisch mit aufmontiertem Kiefermodell und längs- und querverschiebbarem Meß- bzw. Bearbeitungswerkzeug,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Meßeinrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein Arbeitsblatt zur Verwendung bei der Vermessung des Kiefermodells.

Die in Fig. 1 in Draufsicht sowie in Fig. 2 in Seitenansicht dargestellte Vermessungsvorrichtung 1 besteht aus einer ebenen Arbeitsplatte 2 auf der ein, längs der Koordinaten X und Y verfahrbarer Kreuztisch 3 montiert ist. Der Kreuztisch 3 besteht aus zwei an den beiden Längsseiten der rechteckigen Arbeitsplatte 2 angeordneten Portalträger 4, 5, die mittels zwei parallel zueinander verlaufenden Präzisions-Führungsstangen 6, 7 in einer Höhe h₁ oberhalb der Arbeitsplatte 2 miteinander verbunden sind. Auf den Führungsstangen 6, 7 läuft in einer Präzisionsführung 8 ein Querschlitten 9 in Y- Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Koordinaten- Kreuzes.

Der Querschlitten 9 trägt einen Längsausleger 10, der ebenfalls zwei horizontal und parallel zueinander verlaufende Präzisions-Führungsstangen 11, 12 aufweist, die in den Querschlitten 9 seitlich eingelassen sind. Auf den Führungsstangen 11, 12 läuft wiederum ein Längsschlitten 13 in entsprechenden Präzisionsführungen 14. Die Mittellinien der Präzisions-Führungsstangen 6, 7 bzw. 12, 13 sind mit Bezugszeichen 15 gekennzeichnet. Der Längsschlitten 13 fährt entlang der X-Achse entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und 2.

An dem Längsschlitten 13 befindet sich an dessen in Y- Richtung weisenden Stirnseite 16 ein in Richtung der Z- Achse vertikal verschiebbarer zylindrischer Führungsstift 17, der mittels einer Klemmschraube 18 in seiner vertikalen Lage feststellbar ist. Die vertikale Führung des Führungsstiftes 18 erfolgt ebenfalls in einer zylindrischen Präzisionsführung 19.

In seinem unteren Bereich weist der Führungsstift 17 einen Meßfühler 20 auf, der als spitzer Meßstift oder als sonstige Meßlehre ausgebildet sein kann.

In alternativer Ausbildung der Erfindung kann der Führungsstift 17 einen elektrischen oder pneumatischen Antrieb aufweisen, der symbolisch mit dem Antriebspfeil 21 dargestellt ist. Der Meßfühler kann in diesem Fall als angetriebenes Schleifwerkzeug 20' oder dgl. ausgebildet sein.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist sowohl der Querschlitten 9 als auch der Längsschlitten 13 mit jeweils einer Meßeinrichtung 22, 23 für die Querbewegung in Y- Richtung und die Längsbewegung in X-Richtung versehen. Gleichermaßen weist der Führungsstift 17 eine Meßeinrichtung 24 auf, die für die Vertikalbewegung des Meßfühlers 20 bzw. Werkzeugs 21 in Z-Richtung vorgesehen ist. Die Meßeinrichtungen 22, 23 sind jeweils fest mit dem zugehörigen Querschlitten 9 bzw. Längsschlitten 13 verbunden und bewegen sich längs eines Anbau-Meßschiebers 25, 26. Der Anbau-Meßschieber 25 ist an seinen beiden Enden mittels den Schrauben 27 an den beiden Portalträgern 4, 5 befestigt. Der Anbau-Meßschieber 26 ist einerseits über die Schraubverbindung 28 am Querschlitten und andererseits über die Schraubverbindung 28' an dem freihängenden Anschlußflansch 29 am Ende der beiden Führungsstangen 11, 12 befestigt. Die jeweiligen Schraubverbindungen 27, 28 werden an entsprechenden Endflanschen 30 befestigt. Gleiches gilt für die Meßeinrichtung 24 mit dem Anbau-Meßschieber 31, der unteren Schraubbefestigung 32 am zugehörigen Endflansch 30. Im oberen Bereich befindet sich ein Auslegerarm 33, der im oberen Bereich des Führungsstiftes 17 gelagert ist.

Die Meßeinrichtungen 22 bis 24 weisen ein Meßfenster 33 auf, welches eine digitale Anzeige der zurückgelegten Wegstrecke aufweist. Dabei dienen die Betätigungsknöpfe 34 zur Zurücksetzung des digitalen Meßwertes auf Null, unabhängig davon, wo sich der Meßfühler 20 gerade befindet.

Derartige Meßeinrichtungen sind von der Firma Erich Preisser & Co., 7487 Gammertingen unter der Bezeichnung "DIGI-MET Präzisions-Anbaumeßsschieber" käuflich erhältlich.

Der zuvor beschriebene Kreuztisch 3 mit entsprechender Meßeinrichtung ist auf der rechteckförmigen Arbeitsplatte 2 derart angeordnet, daß der Meßfühler 20 bzw. das Werkzeug 20' den größten Bereich der Arbeitsplatte 2 in X- oder Y-Richtung abfahren kann.

Im vorderen Bereich der Arbeitsplatte 2 sind zwei Halteschuhe 35, 36 angeordnet, die einen genormten Grundträger 37 für ein Kiefermodell 38 aufnehmen. Der Grundträger ist zweiteilig ausgebildet, mit einer Trägerplatte 39 für den Oberkiefer-Gebißabdruck 40 und einer Trägerplatte 41 für den Unterkiefer-Gebißabdruck 42. Die Trägerplatten 39, 41 sind mittels eines Filmscharnieres 43 derart miteinander verbunden, daß die Gebißhälften aufeinanderklappbar sind. Weiterhin wird die Trägerplatte 39 zur Vermeidung einer verkehrten Einsetzung des Kiefermodells mit einer Prismaaufnahme 44 und die Trägerplatte 41 mit einer Rundaufnahme 45 versehen, an die die Halteschuhe 35, 36 in ihrer Formgebung angepaßt sind.

Die in der Fig. 1 eingezeichnte X-Achse verläuft genau durch die beiden Symmetriepunkte 47, 47' der Halteschuhe 35, 36. Der Grundträger 37 mit dem Kiefermodell 38 wird derart zwischen die auf der Arbeitsplatte 2 fest aufgebrachten Halteschuhe 35, 36 eingefügt, daß die Längsmittelachse 46 durch das Kiefermodell 38 genau auf der X-Achse zu liegen kommt. Die Querachse hierzu wird durch die Y-Achse gebildet. In dieser Position kann der Meßfühler 20 durch Parallelverschiebung in X- und Y- Richtung jeden Punkt am Kiefermodell 38 erreichen und eine entsprechende Vermessung, oder bei Einsatz eines Werkzeugs 20', eine Bearbeitung vornehmen. Gleiches gilt für die Bewegung des Führungsstiftes 17 in vertikaler Z-Richtung. Die Bedienerperson der Vermessungsvorrichtung sitzt dabei in einer Position, wie dies in Fig. 1 in Draufsicht und in Fig. 2 in Seitenansicht gezeigt ist. Der Führungsstift 17 wird dabei manuell in die jeweilige Richtung geführt.

Die dem Kiefermodell in Fig. 1 entnommenen Meßwerte können auf ein Arbeitsblatt übertragen werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. So wird beispielsweise festgestellt, daß beim Unterkiefer 42 der linke Backenzahn 48 einen Transversalwert y₁ aufweist, der sich von dem Transversalwert y₁' des gegenüberliegenden rechten Backenzahns 48' unterscheidet. Unter Transversalwert wird dabei der maximale Abstand von der Längsmittelachse 46 zu einem definierten Zahnpunkt 49 verstanden. Dieser Meßvorgang geschieht dadurch, indem man die Meßfühlerspitze 20 auf den Punkt 50 der Längsmittelachse 46 bzw. X-Achse aufsetzt und den Querschlitten 9 in Y-+- Richtung zur Ermittlung des Wertes y₁ und Y--Richtung zur Ermittlung des Wertes y₁' verfährt. Dieser Wert wird als Quer- oder Transversal-Verschiebung bezeichnet.

Gleichermaßen kann sich der Backenzahn 48 in unterschiedlicher Lage in X-Richtung befinden, als dies dem zugehörigen Backenzahn 48' entspricht. Dieser unterschiedliche Wert ist mit x₁ und x₁' in der Fig. 3 bezeichnet. Gleiches gilt beispielsweise für den Backenzahn 51 sowie 51' im Oberkiefer 40 mit einem transversalen Meßwert y₂ in Y-+-Richtung und y₂' in Y- --Richtung. Hier würde als Meßausgangswert jeweils ein definierter Zahnpunkt 52, 52' gewählt. Die Verschiebung in X-bzw. - X-Richtung ist mit x₂ bzw. x₂' angegeben.

Nachdem der Punkt 53 des X-Y-Z-Koordinatenkreuzes das Vorzeichen bestimmt, muß man in diesem Fall ggf. ein negatives Vorzeichen vorsetzen.

Es können auch die Lage von einzelnen Zähnen zueinander bestimmt werden. So kann beispielsweise mittels des Wertes x₃ der Abstand des Zahnmittelpunktes des Zahnes 54 zum Zahn 55 bestimmt werden.

All diese in Fig. 3 eingetragenen Messungen werden an dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Kiefermodell vorgenommen und in das Figurenblatt 3 mit den entsprechenden Werten eingetragen. Hierdurch läßt sich eine grundlegende Vermessung des gesamten Kiefermodells vornehmen, wobei die Lage der Zähne zueinander und auch die absolute Position bestimmt werden kann. Gleiches gilt selbstverständlich auch für die Vermessung des Kiefermodells in vertikaler, d. h. in Z-Richtung.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt auch vielmehr alle fachmännischen Weiterbildungen ohne eigenen erfinderischen Gehalt. Es ist beispielsweise möglich, den Längsausleger 10 beidseitig portalartig zu lagern. In diesem Fall würde nur eine Quer-Führungsstange an den beiden Seiten der Arbeitsplatte 2 benötigt. Gleichermaßen läßt sich die Erfindung dahingehend verwenden, daß anstelle des Meßfühlers die verschiedensten Werkzeuge zur Bearbeitung von Prothesen oder zahntechnische Geschiebearbeiten einsetzbar sind.

Claims (9)

1. Verfahren zur Vermessung und/oder zur Bearbeitung eines aus Oberkiefer und/oder Unterkiefer bestehenden Kiefermodells bei zahnärztlicher bzw. kieferorthopädischer Behandlung, wobei das Kiefermodell auf einer Trägerplatte aufmontiert und mittels eines parallel- und/oder vertikal verfahrbaren Abtaststiftes abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberkiefer- und/oder Unterkiefer- Gebißmodell auf einem Kiefermodell-Grundträger (37) in seiner Längsmittelachse (46) ausgerichtet wird, daß der Grundträger (37) mit dem Kiefermodell (38) auf einer Arbeitsplatte (2) in Halteschuhe (35, 36) derart eingesetzt wird, daß die Längsmittelachse des Kiefermodells (38) parallel zur Arbeitsplatten- Längsmittelachse bzw. X-Achse ausgerichtet ist, daß auf der Arbeitsplatte (2) ein Kreuztisch (3) angeordnet ist, der einen, parallel zur Arbeitsplatten-Längsmittelachse (46) (X-Achse) verlaufenden, hierzu querverschiebbaren Längsausleger (10) aufweist, auf dem ein höhenverstellbarer Führungsstift (17) mit Meßfühler (20) oder Werkzeug (20') längs verfahrbar ist und daß mittels jeweils einer digitalen oder anderen Meßeinrichtung (22 bis 24) die relative Längsverschiebbarkeit (X-Achse), die Querverschiebbarkeit (Y-Achse) und die Höhenverstellbarkeit (Z-Achse) des Meßfühlers (20) oder des Werkzeugs (20') vom Betrag her erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (20) die geometrische Anordnung zweier, oder mehrerer bei einem Gebißmodell einander zugeordnete Zähne (48, 48', 51, 51') in Bezug auf die Kiefermodell- Längsachse (46) (X-Achse) und -Querachse (Y-Achse) erfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Position des Meßfühlers (20) auf der Meßeinrichtung (20 bis 24) als Null-Position einstellbar ist, wobei jede Verschiebung in X-, Y- und Z- Richtung aus dieser Null-Position einen Meßwert x₁, x₁', y₁, y₁' ergibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Längsverschiebbarkeit (X-Achse) die axiale Lage (X- Richtung), mittels der Querverschiebbarkeit (Y-Achse) der Zahnmittelpunktabstand y₂ bzw. der Transversalwert bis zur Zahnflanke (49) y₁ und mittels der Höhenverschiebbarkeit (Z-Achse) des Meßfühlers (20) die Zahnauflagefläche bzw. -höhe zweier bei einem Kiefermodell einander zugeordneter Zähne (48, 48', 51, 51') meßbar ist.

5. Vorrichtung zur Vermessung und/oder zur Bearbeitung eines Kiefermodells bei zahnärztlicher Behandlung, wobei das Kiefermodell auf einer Trägerplatte aufmontiert und mittels eines parallel- und/oder vertikal verfahrbaren Abtaststiftes abtastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kiefermodell (38) auf einem Grundträger (37) aufgebracht und in seiner Längsmittelachse (46) parallel zur X-Achse (= Arbeitsplatten-Längsmittelachse) mittels auf der Arbeitsplatte befestigten Halteschuhe (35, 36) ausgerichtet ist, daß auf der Arbeitsplatte (2) ein Kreuztisch (3) angeordnet ist, der einen parallel zur Arbeitsplatten-Längsmittelachse (X-Achse) verlaufenden und hierzu querverschiebbaren (Y-Achse) Längsausleger (10) aufweist, auf den ein höhenverstellbarer Führungsstift (17) mit Meßfühler (20) oder Werkzeug (20') längsverfahrbar (X-Achse) ist, und daß mittels jeweils einer digitalen Meßeinrichtung (22 bis 24) die relative Längsverschiebbarkeit (X-Achse), die Querverschiebbarkeit (Y-Achse) und die Höhenverstellbarkeit (Z-Achse) des Meßfühlers (20) oder des Werkzeugs (20') vom Betrag her erfaßbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsausleger (10) an, zwei horizontal und parallel zueinander verlaufenden Präzisions-Führungsstangen (6, 7) in Querrichtung (Y- Achse) geführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (20) mittels eines Längsschlittens (13) an zwei horizontal und parallel zueinander verlaufenden Präzisions-Führungsstangen (11, 12) in Längsrichtung (X-Achse) geführt ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtungen (22 bis 24) für die Längenmessung als elektronische Digital-Meßinstrumente mit einer Meßwertanzeige von etwa 0,01 mm ausgebildet sind, wobei der Meßeinrichtung jeweils ein Längenmeßstab (25, 26, 31) zugeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Meßwerte der Meßeinrichtungen (22 bis 24) über ein Interface-Modell auf ein externes Gerät wie Drucker, Rechner o. dgl. übertragbar sind.