JP4261182B2 - セラミックブランク用保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、セラミック工作物を製造するための、円柱状または角柱状に成形された多孔質セラミックブランクと、このブランクに材料切除機械加工を施してセラミック工作物を製造するための工作機械に、前記ブランクを保持する保持装置との組合せに関する。本発明は更に、保持装置内のブランクに材料切除機械加工を施す方法および多孔質セラミックブランクと保持装置との組合せの使用に関する。
【０００２】
セラミック工作物の製造において、未焼成のまたは焼成した、未だ多孔質のあらかじめ作られたセラミックブランクから拡大した形が作られる。次に拡大した工作物が不浸透性に焼成される。その過程で工作物は縮小して最終的な形になり、そこで不浸透性のセラミック工作物は模型パターンまたは図の寸法に一致する。今ひとつの変形によれば、セラミック工作物は元のサイズの多孔質セラミックブランクから作られ、その後空隙が浸透によって閉じられる。
【０００３】
多孔質セラミックブランクは、まだ最終的な硬度に達していないので材料切除による機械加工がしやすい。従って、多孔質セラミックブランクは、多孔質の状態では、例えば、張力、圧力、曲げ、ねじり、衝撃応力等のあらゆる機械的応力に極めて敏感でもある。しかし、機械加工の間、ブランクはこうした応力に対して精密に耐える必要がある。従って、これらのセラミックブランクは、機械加工時のブランクの敏感さを特に考慮に入れた、機械加工用に特に取り付けた保持装置を必要とする。機械加工時の機械的応力を最小にし、かつ、これらの応力を確実に保持装置内にそらしてやる必要がある。
【０００４】
これらの保持装置は、セラミック工作物製造用のブランクに材料切除機械加工を施すために適当な工作機械の回転軸上に締付けられる。セラミック工作物は、特殊な工作機械でブランクから作られる。これは、それぞれ少なくとも一つのフライス、穿孔または研削用の工具を使って、例えば、荒加工および精密加工用のそれぞれのフライスを使って行われる。機械加工は、一般にプログラム制御方式で行うが、模型パターンを使って元の状態あるいは拡大した状態で倣い機械加工することによって行ってもよい。
【０００５】
義歯、特に、正確な３次元形の歯冠および／または橋義歯の基本フレームワークを製造する自動工作機械については、ＰＣＴ／ＣＨ００／００６２３が参照される。この文献では、これらの加工したセラミック工作物を基本フレームワークと称するが、これらは、機械フレームまたはハウジングと、回転軸を有する工作物キャリヤと、少なくとも一つのディジタル化装置と、フライスを有する少なくとも一つの機械加工装置と、全駆動部材のための電子計算機能を備えた制御装置とを含む工作機械で製造される。ブランク用保持装置（詳細を示さない）が形成され、これがｘ、ｙおよびｚ方向に３つの並進軸を有する変位装置の回転軸に固定される。同じ回転軸に締付けられたプレパレーション模型のディジタル化およびブランクの機械加工は、同じ工作機械で異なる時間に行われる。ブランクを機械加工する前に、決定され記憶されたディジタル化データと、あらかじめ選定された材料特有の倍率とから、ブランクの機械加工経路が計算される。
【０００６】
ＤＥ Ａ１ ４４３６２３１には、リング内にはめ込まれ、これによって機械加工用締付け装置に保持される歯冠用タブレット状ブランクの記載がある。この装置の目的は、ブランクの直径を小さくして、ブランクからセラミック工作物を作る際に歯科技工で使用される極めて高価な材料の残余量を極く少量にするためである。リングのせいで、もっぱらタブレット状の形をしたブランクを、完全な設計の自由をもって機械加工できないので、最終的には材料消費量を最小にする効果すら損なわれる。更に、リングを有するこの保持装置は、歯冠の製造を意図したものであり、長い橋義歯の製造には適しない。
【０００７】
ＥＰ Ａ２ ０９８２００９にも、義歯部品製造のためのブランク用ホルダーの記載がある。ブランクは、どの方向にも支持体を越えて突出しないので、自由に接近可能な表面が少ない。ホルダーは、特にマガジンなどの中を自動輸送する際にブランクを保護するためであり、これは明らかに加工の自由を損なう。
【０００８】
本発明の目的は、最初に述べた種類の保持装置、すなわち、ブランクが長い場合でも、形状寸法には関係なく、過剰な機械的応力と変形に対して適当な保護を与える保持装置を提供することである。更に、材料切除機械加工のため、ブランク表面のできるだけ大きな部分が自由に接近可能であり、かつ加工したセラミック工作物をしっかりと保持する必要がある。
【０００９】
保持装置に関しては、次のように本発明によってこの目的が達成される。狭いフレームがブランク外周の少なくとも一部に接着結合して固定され、ブランクは張力なしにブランクの縦中央軸を含む平面の領域内に保持され、フレームはブランク表面の小部分だけを覆い、締付けアダプターを有する安定ホルダー内で脱着可能に保持され、かつ滑らないように確保され、この組合せが、工作機械内に回転不可能に固定され、滑らないように確保される。保持装置の特殊なおよび更なる実施態様は、従属クレームの主題である。
【００１０】
本発明の保持装置内で機械加工できるブランクは、いかなる希望の幾何学的形状を有するものでもよいし、未焼成のまたは焼成した状態であってもよい。ブランクは、その縦中央軸に垂直な面が円形または多角形に設計され、後者の場合、特に正方形、長方形、六角形または八角形の二つの平行な側面を有する。材料に関して、円柱状または角柱状のブランクは、好ましくは少なくとも一つの金属酸化物、特にＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３および／または酸化ジルコニウムの混合結晶からなる。この点に関して、ＷＯ９９／４７０６５も参照される。
【００１１】
本発明によれば、多孔質セラミックブランクは、少なくとも部分的に狭いフレームによって囲まれ、この狭いフレームは更に工作機械の中で安定ホルダー内に保持される。狭いフレームは、ブランクの縦中央軸がフレームの平面の領域内にあるように拡がっている。定量的には、円柱状ブランクの接線方向に測ったフレームの厚さは、例えば１乃至８ｍｍ、好ましくは３乃至６ｍｍである。フレームの厚さは、ブランク表面の多くても２５％、好ましくは多くても１５％が覆われるように適当に選ばれる。
【００１２】
縦中央軸に関して、フレームは、安定ホルダー内で容易に締付けを可能にする幅、言い換えれば、好ましくは３乃至１０ｍｍの範囲内の幅を半径方向に有する。ほとんどの場合、フレームは、外周が連続的かつ規則的であるように設計される。しかし、フレームは、ブランクの縦側または狭い側の幅を更に広く、例えば１５ｍｍにしてもよい。フレームは、その後ホルダーによってこの領域内に独占的に保持される。
【００１３】
外周が連続的に形成されているにせよ部分的に形成されているにせよ、フレームは、好ましくはブランク表面に対面する全ての面上でブランクに連続的に接続される。この結合は、ブランク自体にいかなる応力もかからないように行われる。フレームの内面が開口を形成し、この開口は、挿入すべきブランクより接着間隙の分だけ大きい。結合剤、好ましくは２成分の接着剤が、フレームまたはその個々の構成部分とブランクとの間の狭い間隙内に挿入される。
【００１４】
フレームまたはその個々の構成部分は、その内側を粗くしてもよいし、あるいは結合剤を塗布してもよい。
【００１５】
好ましい変形によれば、フレームは一様に、すなわち、縦軸方向の外縁線に沿って一定の断面を有するように設計され、かつこの全外周に沿って完全に外周を構成するように設計される。単一体として設計されるフレームは、Ｕ字形であってもよいが、側面は実質的にブランクの全寸法にわたって拡がっている。この変形によれば、ブランクの縦側あるいは狭い側は完全に自由である。機械加工の自由に関して、これは利点である。フレームのない位置に保持ウェブを全く形成できないのは不利である。
【００１６】
しかし、フレームがそれぞれブランクに接着した個々の構成部分からなるのは、本発明の範囲内である。個々の構成部分は、互いに接していても、あるいは互いに小さな間隔をおいて接着されてもよい。
【００１７】
どのような設計であれ、フレームは、機械的に硬いプラスチック材料または機械加工の容易な金属、例えばアルミニウムから適当に構成される。
【００１８】
例えば、脚が互いの中に挿入できるようにしてフレームの寸法を変えられるようにするか、あるいは接着剤をブランクの逃げ溝に適用するか、あるいは他の変形を実施するかは、当業者の判断に任せられ、特に経済的視点を考慮して実施される。
【００１９】
製造者によって適切に付けられたフレームを有するブランクは、公知の方法で、工作機械用締付けアダプター、特に挿入用の回転防止手段またはフランジ付け用のプレートを有するマンドレルを有する機械的に安定なホルダー内に脱着可能に締付けられる。ここで、ブランク自体に応力がかからないようにフレームを締付けることが重要である。言い換えれば、ホルダー内のブランクフレームを保持する力は、ブランク表面の方向に向けられない。これは、例えば、閉じた形あるいはＵ字形の締付けフレームを使ってもできるし、あるいはフレームの設計が適切な場合には二つの締付けジョーを使って行うこともできる。光学的にまたは機械によって読みうる情報、特に収縮率および／または未焼結度、をフレームの露出部分に付すことができる。
【００２０】
ホルダー内のフレームの締付けは、フレームまたはその構成部分の外側を次のように特殊な設計にすることによって容易にすることができる。すなわち、受けるための適切な面は、例えば球状、角柱状、半球状あるいはダブテール形や屋根形に形成され、これらは位置の決定にも使用される。
【００２１】
方法に関しては、次のようにして本発明によって目的が達成される。すなわち、位置と数によってのみ自由に選択可能な保持ウェブが形成されるまで、あらかじめ選定された工作物がセラミックブランクから連続的に削り出され、保持ウェブはフレームの範囲内のまたはフレーム上のブランクの残余材料に直接端を接する。
【００２２】
機械加工している間に、工作物と残余材料との間の接続は次第に弱くなり、機械加工が終る時には工作物は保持ウェブによってのみ残余材料またはフレームに接続する。機械加工は、片側保持の場合のように送り方向および／または機械加工をあらかじめ選定することによって限定されない。工作物は機械加工が完了するまでしっかり保持することができ、工作物の制御不可能な飛び出しのリスクが全くない。
【００２３】
フレームの厚さがブランクの直径に比べて相対的に小さいので、ブランク表面の望ましい最大の自由な接近性が保証される。可能なブランク断面の型には制約がなく、適当なブランク断面を選ぶことができる。ブランクの長さは、締付け長さの長い工作物、例えば多要素橋義歯に対しても適合できる。ブランクの直径も、より大きなあるいは小さな工作物に対して適切に適合できる。鋭く曲がった大きな橋義歯は特にやっかいであるが、この場合、本発明の保持装置はすでに試験で実証済みである。
【００２４】
本発明の保持装置は、特に総セラミックの義歯、特に歯冠または橋義歯の製造に有利に使用できる。
【００２５】
本発明の利点は、次のように要約できる。外周のフレームは、ブランクの表面を少しだけ覆っており、これは、言い換えれば、最大の自由な接近性を有する機械加工のための表面を提供する。少なくとも部分的に外周を構成するフレームは、更にフレームの領域内の数と位置に関して保持ウェブを決定する可能性を提供する。個々の工作物の形、例えば歯の形、に適合させた保持ウェブの配置が可能になる。このようにして、ホルダーへの機械加工力の導入が最適化される。加えて、機械加工の結果生ずる応力は、面積全体に分散され、小部分にだけ集中することがない。
【００２６】
本発明を、図に示す実施例に従って更に詳細に説明する。これらは従属クレームの主題でもある。
【００２７】
図１は、フレームを有するセラミックブランクの透視図である。
図２は、図１の１変形である。
図３は、図１の更なる１変形の軸方向の断面図である。
図４は、半径断面のフレーム領域の詳細図である。
図５は、直方体ブランクの透視図である。
図６は、図５の１変形である。
図７は、加工後の工作物の平面図である。
図８は、図７の側面図である。
図９は、図７のＩＸの詳細図である。
図１０は、図７の工作物の１変形である。
図１１は、図１０の側面図である。
図１２は、ホルダーの一部を切開した側面図である。
図１３は、図１２のホルダーの下の部分である。
図１４は、ホルダー内に締付けられたブランクの平面図である。
図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶの半径断面図である。
図１６は、締付け力の伝達を示す図である。
【００２８】
図１は、円筒形の多孔質セラミックブランク１０を示す。この場合、ブランクは酸化ジルコニウムからなり、２５ｍｍの直径Ｄと、４８ｍｍの長さＬを有する。縦中央軸Ａ（図３）の領域内に、断面が長方形で、かつこの場合硬質プラスチック材料「Ｍａｃｒｏｌｏｎ」からなる閉じたフレーム１２が接着されている。フレームは、５６ｘ３２ｘ５ｍｍの外寸と、これに対応する４８．５ｘ２５．５ｘ５ｍｍの内寸を有する。これから、急速接着剤１６、例えば２成分接着剤Ａｒａｌｄｉｔｅ（Ｃｉｂａ、Ｂａｓｅｌ）を充填する平均０．２５ｍｍの接着間隙１４（図４）が生ずる。フレーム厚さが６ｍｍの場合、ブランク表面の被覆率は２１％になり、厚さが３ｍｍのとき被覆率は１０％になる。ブランクの寸法・形状がこれと異なる場合、フレームの寸法はそれに応じて適合されるが、接着間隙はほぼ同じままである。
【００２９】
図２に示す変形は、図１と異なり、厚さｄと幅ｂを有するフレーム１２は閉じた形でなくＵ字形に設計されている。フレームの両側は、一般にブランク１０の、断面が円形で自由な端面と端をほぼそろえてあるが、これらは設計上これより長くても短くてもよい。
【００３０】
図３に示す変形は、対応するフレーム１２を有するが、フレーム１２はブランク１０に切れ切れに接着されている。
【００３１】
図４は、ブランク１０へのフレーム１２の接着を示す。接着間隙１４は接着剤１６で充填されている。
【００３２】
図５に示す実施例では、ブランクは設計上直方体であり、フレーム１２は後端面で幅ｂまで拡げて設計されている。従って、保持の際締付けジョーが契合できる。
【００３３】
図６のブランク１０は、断面が八角形に設計されており、図５の場合と同様、いずれの場合も対向する二つの平行面があり、それらに外周フレーム１２が接着されている。
【００３４】
図７と図８は、ブランク１０から加工した工作物１８を示す。ブランクの若干の残存物（この場合は橋義歯の３要素基本フレームワーク）だけが見られる。工作物１８は、二つの端面保持ウェブ２０によって保持され、フレーム１２の領域内の残存ブランク１０、２２に接続している。ブランクの機械加工が縦軸に関して完了していなければ、残余物としてブランク１０の二つの端面残存円板２２を残してもよい。フレーム１２上の残余物は、工作機械がフレームと接触するのを防ぐ。フレームを金属でなくプラスチック材料で作れば、フレームとの接触による工作機械の破損を更に防止できる。
【００３５】
図７の領域ＩＸを拡大して図９に示す。残存円板２２なしに保持ウェブ２０をフレーム１２に直接接続する代替法を破線で示す。ブランクの機械加工が完了すると、ウェブ２０が工作物１８から剥離され、工作物の剥離点がなめらかに研削される。
【００３６】
図１０の空洞平面図および図１１の断面図（図１０の断面ＸＩ−ＸＩ）に示す工作物１８は４要素橋義歯であるが、これは更に設計がかなり複雑であり、合計４個の保持ウェブ２０を有し、そのうち２個は端面２２に、他の２個はブランク１０の表面残存物に、それぞれフレーム１２の領域内で接続している。
【００３７】
本発明にとって、工作物１８に作用する力を、図７乃至図１１の保持ウェブ２０を通し、それぞれの結合剤１６を介してフレーム１２へ除去することが本質的に重要である。残留ブランクまたは工作物１８は、このようにしてフレーム１２の内側にしっかりと保持される。これは、ウェブ２０のフレームへ１２の直接的または間接的接続によって、例えば残留円板２２によって行うことができる。この点に関して、閉じたフレームは、保持ウェブ２０の安定性および接続可能性に関して好ましい解決を提供する。
【００３８】
図１２および図１３に示すブランク１０のフレーム１２のためのホルダー２４は、実質的に二つの部分で形成される。図１３は、外周ショルダー２８を有する下側保持部２６を示す。ブランク１０のフレーム１２は、下側保持部２６の外周ショルダー２８から形成されたカップ形のくぼみに挿入される。同じ寸法の平らなカバーである上側保持部３０は、フレーム１２が挿入されるとき、下側保持部２６の上に押しつけられる。この過程で、これは本質的に重要な点であるが、締付け力を加えてフレーム１２だけを締付ける。ブランク１０には締付け力が全く伝わらない。この場合、４隅にあるネジで締付けが行われ、対応するネジ穴３２は引っ込んでいる。締付けアダプター３４は、下側保持部２６に固定され、アダプター３４は工作機械の回転軸のチャック内のマンドレルを介して保持される。更に回転防止装置３６が、平板またはボルトの形に設計されて提供される。光学的にまたは機械によって読みうる情報、特に収縮率および／または未焼結度、をフレーム１２の露出部分に付すことができる。
【００３９】
図１４および図１５の保持装置４２は、挿入したブランク１０とフレーム１２の組合せを伴って、下側保持部２６と、上側保持部３０と、締付けアダプター３４と、ネジ３２とからなるホルダー２４からなる。ホルダー２４は、安定であり、アルミニウム、アルミニウム合金または鋼から作られる。ホルダー２４とフレーム１２との接続は脱着可能であり、従ってブランク１０と一緒にフレーム１２を簡単に挿入したり再び取り外すことが可能である。ホルダー２４は、この過程でセラミックブランク１２に接触しない。フレーム１２は、そのためのカップ形の適当なへこみを有する下側保持部２６内に挿入される。上側保持部３０は、下側保持部２６の上に置かれ、すでに示したように、ネジでこれに固定される。この過程で、フレーム１２は、下側保持部と上側保持部との間に締付けられる。締付けアダプター３４上の破線は、回転防止装置３６である。締付けアダプター３４は、縦側または狭い側に配置される。
【００４０】
図１６は、締付け力Ｆを矢印３８、４０で示す。これらの締付け力はブランクに関して接線の方向に作用する。言い換えれば、締付け力Ｆの作用方向は、ブランク１０に向けられていない。ホルダー２４は、そこでブランクを機械加工できるように、フレーム１２とブランク１０との組合せと一緒に、機械側の締付けアダプター３４によって工作機械内の所定の位置に運ばれる。この所定の位置は、回転防止装置３６（図１２，図１３）によって固定される。
【００４１】
図示しない変形によれば、ホルダー２４は、フレーム１２の一部の上にのみ例えばＵ字形に拡がっている。更に、フレーム１２が端面上に拡がっている場合、締付けジョーを二つだけ形成できる。

Claims (14)

1. 縦中央軸（Ａ）を有する多孔質セラミックブランク（１０）と、前記ブランク（１０）に材料切除機械加工を施してセラミック工作物（１８）を製造するための工作機械に、前記ブランク（１０）を保持する保持装置（４２）との組合せにおいて、前記ブランク（１０）はフレーム（１２）を有し、前記フレーム（１２）は、前記ブランク（１０）が前記フレーム（１２）によって前記縦中央軸（Ａ）を含む平面の領域内で緊張なしに保持されるように、前記ブランク（１０）の外面の少なくとも一部に接着されて結合され、前記保持装置（４２）は、ホルダー（２４）と、前記ホルダー（２４）を前記工作機械に固定するための締付けアダプター（３４）とを有し、前記フレーム（１２）は、前記ホルダー（２４）の内部に滑らないようにかつ着脱可能に固定されることを特徴とする、多孔質セラミックブランクと保持装置との組合せ。
2. 請求項１に記載された組合せにおいて、前記ブランク（１０）の前記縦中央軸（Ａ）に対して垂直な断面は円形又は多角形を成し、前記多角形の断面を有する前記ブランク（１０）の二つの平行な側面は、正方形、長方形、六角形又は八角形を成すことを特徴とする、前記組合せ。
3. 請求項１又は２に記載された組合せにおいて、未焼成の又は焼成された前記セラミックブランク（１０）は、一つ又はそれ以上の金属酸化物の混合結晶から成り、前記金属酸化物の範囲には、Ａｌ _２ Ｏ _３ 、ＴｉＯ _２ 、ＭｇＯ、Ｙ _２ Ｏ _３ 及び／又は酸化ジルコニウムが含まれることを特徴とする、前記組合せ。
4. 請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記フレーム（１２）は、機械加工される前記ブランク（１０）の表面の最大で２５％を覆い、及び／又は、１乃至８ｍｍの厚さ（ｄ）を有することを特徴とする、前記組合せ。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記フレーム（１２）は、縦側又は狭い側が、３乃至１０ｍｍ又は２０ｍｍまでの幅（ｂ）を有するが、それ以外は規則的な形をしていることを特徴とする、前記組合せ。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記フレーム（１２）は、閉じた形又はＵ字形であり、その側面は前記ブランク（１０）のほぼ全長にわたって延在していることを特徴とする、前記組合せ。
7. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記フレーム（１２）は、前記ブランク（１０）に接着された複数の構成部分から成り、前記複数の構成部分は、互いに連結され、互いに近接して位置し、又は、互いに僅かな間隔をおいて配置されていることを特徴とする、前記組合せ。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記フレーム（１２）又はその個々の構成部品と、前記ブランク（１０）との間に存する狭い隙間（１４）に、結合剤（１６）が充填され、前記結合剤（１６）の範囲には接着剤が含まれることを特徴とする、前記組合せ。
9. 請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記ホルダー（２４）を受ける適当な面が、前記フレーム（１２）の露出部分に形成され、前記面には、球形、角柱形、半球形、ダブテール形及び／又は屋根形の面が含まれることを特徴とする、前記組合せ。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、光学的に又は機械によって読み取ることができる情報が、前記フレーム（１２）の露出部分に付され、前記情報には、収縮率及び／又は未焼密度が含まれることを特徴とする、前記組合せ。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載された組合せにおいて、前記フレーム（１２）は、前記ブランク（１０）に作用しない締付け力によって、機械的に安定したホルダー（２４）の内部に保持され、前記工作機械用の前記締付けアダプター（３４）としては、挿入用回転防止装置（３６）又はフランジ付け用プレートを備えたマンドレルが含まれることを特徴とする、前記組合せ。
12. 請求項１１に記載された組合せにおいて、前記ホルダー（２４）は、前記フレーム（１２）又はその構成部品を受けるため、下側保持部（２６）と上側保持部（３０）とを有する閉じたフレーム、又は、二つの締付けジョーを含むことを特徴とする、前記組合せ。
13. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載された組合せで前記ブランク（１０）に材料切除機械加工を施す方法において、予め選択された工作物（１８）は、供給方向が予め選択されることなく、保持ウエブ（２０）のみが形成されるまで、前記セラミックブランク（１０）から連続的に削り出され、前記保持ウエブ（２０）は、数と位置によって自由に選択可能であり、かつ、前記フレーム（１２）の範囲内の又は前記フレーム（１２）上の前記ブランク（１０）の残余物に直接端を接することを特徴とする、前記方法。
14. 請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載された組合せの使用において、前記工作物（１８）として総セラミックの義歯を製造するための前記組合せの使用であって、前記総セラミックの義歯には、歯冠又は橋義歯が含まれることを特徴とする、前記組合せの使用。

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