(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状の坩堝を鋳型上方で反転及び降下させて鋳型のクルーシブルに溶融金属を注ぎ込んで鋳込みを行うためのクルーシブルを形成する歯科技工用クルーシブルフォーマであって、錐体形状の植立台の周面は、鋳込み時に降下される坩堝の開放端面縁部とクルーシブル内面とが部分的に当接するような形状に対応したものであることを特徴とする歯科技工用クルーシブルフォーマ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インレー、クラウン（金属冠）、金属床、インプラント、インプラント上部構造などの歯科補綴物を貴金属又は非貴金属で作成するために鋳型を形成する歯科技工用クルーシブルフォーマ（「円錐台」ともいう）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カリエス（虫歯）、歯周疾患等によって一部又は前部の歯を喪失すると、咀嚼や発音機能の低下、容姿の変化をもたらすのみならず、健康にも悪影響を及ぼす。したがって、早期に治療を行い、欠損した歯を修復することが大切である。この修復の一方法として、欠損した部分を金属の鋳造物で置き換える方法が広く用いられている。歯の形態は個人で相違し、欠損した部位の大きさや形態も一様ではない。そのため、歯科治療では、欠損した部位を補う補綴物を大量生産することはできず、個人毎の症例に応じて異なる形状の補綴物を作成する必要がある。また、正確な咬合を得るには補綴物を高い精度で作成する必要がある。これらの要求を満たした鋳造物を得るために、歯科鋳造の分野では、一般に高精度の鋳造が可能であるロストワックス法を用いている。
【０００３】
図６は、ロストワックス法による歯科鋳造の一連の工程を示すフローチャートである。この図を参照して、歯科治療における補綴物の作製手順を説明する。
【０００４】
まず、歯科医師等によって患者の口腔内や歯の形状に合わせた型取り（印象の採取）が行われ（ステップＳ１）、その陰型の印象の中へ石膏などの模型材を流し込んで硬化させることにより陽型の模型を作製する（ステップＳ２）。次に、該模型上で、インレー、クラウンなどの各目的に応じて鋳造原型（ワックスパターン）をワックスや樹脂材で形成する（ステップＳ３）。そして、鋳造原型の適宜の箇所に、湯道を形成するためのスプルー線をワックスなどを用いて取り付ける（ステップＳ４）。その後、鋳造原型を模型から取り外し、スプルー線の一端をゴム製のクルーシブルフォーマに植立する（ステップＳ５）。
【０００５】
図７は、従来の一般的なクルーシブルフォーマに鋳造原型を植立した状態を示す外観正面図である。クルーシブルフォーマ３０の中央部には略円錐形状の植立台３１が形成されており、その頂部にはスプルー線を挿入するための挿入穴３２が設けられている。この挿入穴３２に加熱により軟化させたワックスを詰め、一端に鋳造原型３３を固着したスプルー線３４の他端を挿入することにより植立を行うことができる。
【０００６】
更に、鋳造原型が内側に収まるように図７に示したクルーシブルフォーマ３０に円筒形状の鋳造リングを嵌め込み、石膏又はリン酸塩系などの埋没材を鋳造リングに流し込んで鋳造原型を埋没材中に埋没させる（ステップＳ６）。埋没材を硬化させた後、クルーシブルフォーマを取り外し、埋没材を加熱する。すると、内部に埋没していたスプルー線とワックスとが焼却され、鋳造原型に相当する部分が空洞部として残り鋳型が完成する（ステップＳ７）。
【０００７】
この鋳型を所定温度まで加熱しておき、クルーシブルフォーマの植立台の形状に応じて形成されたクルーシブル（逆円錐状の窪み）に加熱により溶解させた金属を注ぎ込み、スプルー線に対応する管状の空洞である湯道を通して内部の空洞部に溶融金属を流し入れて、いわゆる鋳込みを行う（ステップＳ８）。鋳込んだ金属が冷えて固化したならば、埋没材を崩して内部の鋳造物を取り出し（ステップＳ９）、湯道に沿って固化した金属など不要部分を取り除き、更に鋳造物の表面を研磨する等の所定の後処理を行って（ステップＳ１０）、補綴物が完成する。
【０００８】
鋳込みに際して空洞部への溶融金属の流れを円滑にするため、次の３種類の方式が一般に用いられている。その第１は、鋳型を回転させて遠心力の作用により溶融金属を鋳型の内部へ押し込む遠心鋳造方式、第２には、一旦周囲を真空雰囲気にした後クルーシブルに溶融金属を溜め、その直後に加圧して空洞部と外部との差圧を利用して溶融金属を流し込む加圧鋳造方式、そして第３には、溶融金属をクルーシブルに流し込んでその反対面から吸引して鋳込む吸引鋳造方式である。
【０００９】
加圧鋳造方式に関して図８を参照して詳しく述べる。図８は図７で示したクルーシブルフォーマにより作製した鋳型を用いて鋳込みを行う際の状態を示す端面図である。まず、上記クルーシブルフォーマを用いて作製された鋳型を鋳造室内の所定位置に設置し、真空ポンプで鋳造室内を減圧する。すると、鋳型の空洞部３５内の圧力も下がる。鋳型を８００〜９００℃程度の高温に加熱しておき、その上方に配置した坩堝に合金のインゴットを収容して加熱溶解する。そして、所定のタイミングで図８に示すように坩堝１９を反転させた後に垂直に降下させ、溶融金属２１をクルーシブル３７に注ぎ込んで溜める。このとき、湯道３６の入口つまり湯口は塞がれるので空洞部３５内は低い圧力に保たれる。その後直ちに圧縮ガスなどを鋳造室内に送給して加圧を行うと、差圧により湯道３６を通して空洞部３５内に溶融金属が流れ込む。
【００１０】
坩堝１９を降下させたとき、坩堝１９の開放端面縁部がクルーシブル３７傾斜面に当接して両者の間の間隙がなくなると、加圧のための空気やその他の不活性ガス等がクルーシブル３７内に入りにくくなる。すると、クルーシブル３７に溜まった溶融金属に充分な圧力が作用せず、湯道３６への溶融金属の流れ込みが不足して鋳造欠陥が生じる恐れがある。そこで従来は、図８に示すように、鋳造装置において所定高さに金属片などから成るストッパ３８を設けておき、降下する坩堝１９の開放端面縁部をこれに当接させて位置を規制するようにしている。これにより、坩堝１９の開放端面縁部とクルーシブル３７傾斜面との間に間隙が確保され、圧縮ガスが確実にクルーシブル３７側へと流れ込む。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなストッパ３８を鋳造装置に設けるとその構造が複雑になる。また、ストッパ３８はクルーシブル３７の上端面よりも高い位置に設けられているため、坩堝１９を反転した際に坩堝１９から流れ出した溶融金属がストッパ３８に当たって周囲に飛び散り、クルーシブル３７の外側に落ちる恐れもある。
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、上述のようなストッパを用いることなくクルーシブル内の溶融金属に確実に圧力が作用するような鋳型を作製するための歯科技工用クルーシブルフォーマを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、筒形状の坩堝を鋳型上方で反転及び降下させて鋳型のクルーシブルに溶融金属を注ぎ込んで鋳込みを行うためのクルーシブルを形成する歯科技工用クルーシブルフォーマであって、錐体形状の植立台の周面は、鋳込み時に降下される坩堝の開放端面縁部とクルーシブル内面とが部分的に当接するような形状に対応したものであることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
例えば上記坩堝の開放端面縁部が円状である場合、この発明に係る歯科技工用クルーシブルフォーマは、略円錐形状の植立台の所定高さ位置において植立台周面の水平断面線上の或る点と、該水平断面線を含む面と植立台の中心軸線との交点との間の距離が上記坩堝の半径よりも大きく、該水平断面線上の他の点と該交点との間の距離が該半径よりも小さいものとすることができる。ここで、中心軸線とは、植立台の頂部から底面に垂直に引いた線である。
【００１５】
このようなクルーシブルフォーマを用いて鋳型を作製すると、クルーシブルの窪みは上記中心軸線の周りに特定の直線又は曲線を回転させてできる回転面ではなく、中心軸線からの距離が不均一な面となり、一部がクルーシブル内側に張り出して張出部を形成する。このクルーシブルに反転させた坩堝を上方から降下させると、坩堝の開放端面縁部は張出部に当接し、それ以上の坩堝の降下が規制される。このとき、クルーシブルにおいて内側に張り出していない箇所は坩堝の開放端面縁部には接触せず、両者の間には所定の間隙が生じる。この間隙を通じて、クルーシブルの内側と外側とが連通する。このため、溶融金属が坩堝からクルーシブルに注ぎ込まれた後に加圧のために圧縮ガスが供給されると、圧縮ガスは上記間隙を通ってクルーシブル内へ流通し、溜まっている溶融金属に圧力が加わる。
【００１６】
【発明の効果】
このように、本発明に係る歯科技工用クルーシブルフォーマによれば、従来のように坩堝の降下位置規制用のストッパを用いずとも、坩堝と鋳型との間の間隙を適切に設定し、クルーシブル内に溜めた溶融金属に高い圧力を加えることができる。したがって、溶融金属が湯道を介して空洞部へと円滑に流れ込むので、鋳込み不足などの鋳造欠陥の発生を防止することができる。また、鋳造装置にストッパを設ける必要がないので、鋳造装置の構造が簡素化され、コスト削減が図れる。更に、坩堝の開放端面縁部はクルーシブルの内側まで入り込むので、溶融金属がクルーシブル外側に飛び散ることを防止できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明に係る歯科技工用クルーシブルフォーマの一実施例を図面を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施例のクルーシブルフォーマの外観を示す上面図、正面図及び矢印Ａ方向から見た斜め側面図である。
【００１８】
このクルーシブルフォーマ１は、円盤状の基体２の周囲に円筒壁３が立設し、基体２の中央部に略円錐形状の植立台４が盛り上がって形成されている。植立台４は、上方に膨らんだ曲線を基体２から垂直に延伸する中心線の周囲に回転させて形成された周面を最外周に有しており、その周面は基体２から平坦な頂部５に達している。また、その周面は、頂部５の周囲に回転角１２０度の位置で内側に曲面をもって陥没した形状の腹部（３箇所）６を成している。腹部６の底部側は基体２の上面より所定高さだけ高い、ほぼ平坦な段部７を形成している。頂部５と腹部６の１つには、それぞれ円柱形状の頂部挿入穴８と腹部挿入穴９とが開口しており、この両穴８、９は連通している。
【００１９】
クルーシブルフォーマ１は適度な弾性と耐摩耗性とを併せ持つ必要があるため、例えばニトリルゴム（ＮＲＢ）などから成る一体成形品である。勿論、他の材料を用いて成形することも可能である。
【００２０】
次に、本実施例のクルーシブルフォーマ１を使用してインレーなどの鋳造を行う方法（図６中でステップＳ４〜Ｓ８に相当する工程）を図２〜図４を参照して説明する。ここでは、鋳造物材料としてニッケル・クロム合金などの高融点合金を用いるものとする。
【００２１】
図２は、本実施例のクルーシブルフォーマに鋳造原型を植立し鋳造リングを嵌合させたときの状態を示す断面図、図３はこのクルーシブルフォーマを用いて作製した鋳型の一例を示す端面図、図４はこの鋳型を用いて鋳込みを行う際の状態を示す端面図、図５は図３中のＣ線での横断面図である。
【００２２】
作業者（例えば歯科技工士など）は、熱を加えて軟化させたワックス１４をクルーシブルフォーマ１の腹部挿入穴９（及び頂部挿入穴８）に充填し、一端に鋳造原型１２を固着したワックス（又は合成樹脂材）から成るスプルー線１３の他端を適宜の器具で加熱溶解させながら腹部挿入穴９に差し込んで固定する。ワックス１４が冷却して硬化すると、図２に示すように、スプルー線１３を介して鋳造原型１２がクルーシブルフォーマ１の植立台４に固定される。
【００２３】
次に、金属製の円筒形状の鋳造リング１０をクルーシブルフォーマ１に嵌め込む。クルーシブルフォーマ１の円筒壁３の内径は鋳造リング１０の外径よりも僅かに小さい寸法になっているため、円筒壁３を鋳造リング１０の開放端面に嵌め込んでその端部が基体２に当接するまで押し込むと、円筒壁３が適度な力で鋳造リング１０を外周側から押圧し、両者はしっかりと締着される。なお、鋳造リング１０の内周面には、鋳型の加熱時に埋没材の熱膨張を吸収する目的で、セラミック繊維などから成るアスベストリボン１１を裏装しておく。
【００２４】
その後、図２に示すようにクルーシブルフォーマ１を下側に配置した状態で鋳造リング１０の上部開放端面から埋没材を流し込み、その開放端面近傍まで充填する。埋没材としては、高温鋳造のためには例えばリン酸塩系埋没材を用いるとよい。
【００２５】
所定時間放置して鋳造リング１０内の埋没材が硬化した後、クルーシブルフォーマ１を取り外す。そして、その鋳型を電気炉内に収容して加熱し、スプルー線１３と鋳造原型１２とを焼却する。加熱焼却の結果、図３に示すように、硬化した埋没材１５の内部に鋳造原型を形取った空洞部１６が形成された鋳型ができる。また、鋳型の上部にはクルーシブルフォーマ１の植立台４の形状に対応した略円錐形状のクルーシブル１７が形成され、そのクルーシブル１７内周の傾斜面と空洞部１６とは埋没時のスプルー線の形状に対応した湯道１８で連結されている。
【００２６】
一方、圧力鋳造用の反転式鋳造機で金属を溶解すべく、必要量の鋳造物材料（ニッケル・クロム合金）を専用の坩堝に収容し、アーク、高周波、ヒータなどの加熱手段で温度を上昇させて溶解する。溶解が確認できたならば、上述のように加熱焼却した鋳型を温度が高いまま迅速に鋳造室（図示せず）内の所定位置（坩堝の下方）にセットし、鋳造室を密閉して真空ポンプによって減圧する。このとき、鋳型の温度は８００〜９００℃程度、一方、溶融金属の温度は１３００〜１４００℃程度となっている。鋳造室内が減圧されると、鋳型の空洞部１６内の圧力も下がる。その直後、図４に示すように所定のタイミングで坩堝１９は反転されて鋳型の上部に降下される。
【００２７】
図５に示すように、坩堝１９の開放端面の外径２５（図５中の一点鎖線）は鋳型のクルーシブル１７の最大内径２４（図５中の点線）よりも小さくなっている。また、クルーシブルフォーマ１の段部７に対応して形成されたクルーシブル１７の三箇所の周縁平坦部２０は、坩堝１９の開放端面の外径２５よりも内側に張り出している。このため、図４に示したように坩堝１９が垂直に降下すると、坩堝１９の開放端面縁部は周縁平坦部２０に当接し、周方向に隣接する周縁平坦部２０の間では該縁部とクルーシブル１７傾斜面との間に間隙２３（図５中の斜線部分）が生じる。
【００２８】
坩堝１９が反転されると、液化した金属２１はクルーシブル１７内に流下して溜まる。埋没材１５自体の温度は高くても９００℃程度であるため、最初にクルーシブル１７内へ流下した溶融金属は埋没材１５に接触すると急速に熱を奪われる。このため、クルーシブル１７の最底部近傍では合金の温度がその融点を下回り、図４中の符号２２で示すように固化し始める場合もある。しかしながら、その上層部では合金の冷却度合はより小さく高い温度が維持されるため、合金は確実に溶融した状態にある。このとき、湯道１８の入口（湯口）は溶融合金により閉塞され、空洞部１６は圧力が低い状態で密閉されている。
【００２９】
坩堝１９を反転してから所定時間が経過したならば、鋳造室に圧縮ガスを送給して加圧を行う。上述のように坩堝１９の開放端面縁部とクルーシブル１７傾斜面との間には適宜の間隙２３があいているので、圧縮ガスは図４中に矢印Ｂで示すようにその間隙２３を通過してクルーシブル１７内側に流れ込む。これにより、クルーシブル１７内に溜まった溶融金属の上方から十分に高い圧力が加えられる。もし、クルーシブル１７に周縁平坦部２０が存在しないと、クルーシブル１７傾斜面と坩堝１９の開放端面縁部とは全周で接触して圧縮ガスがクルーシブル１７内側へ入り込みにくいが、部分的に周縁平坦部２０を設けることによって上記間隙２３が形成されているので、確実に圧力を加えることができる。
【００３０】
加圧時点では坩堝１９内で溶解した金属は全量がクルーシブル１７に流れ込んでおり、加圧により溶融金属の上方より力が作用すると、クルーシブル１７側の高い圧力と空洞部１６内の低い圧力との差圧によって、湯道１８を通って円滑に溶融金属が空洞部１６へと流れ込む。このとき、鋳型を振動させることにより、溶融金属の流下を促進するようにしてもよい。このようにして、空洞部１６内を溶融金属で充填して補綴物を作製することができる。
【００３１】
なお、例えば銀-パラジウム-金合金などの低融点（１０００℃程度以下）合金を使用する場合には、上述のようなクルーシブル１７内での固化の恐れがないので、鋳造原型１２をクルーシブルフォーマ１に植立する際にスプルー線１３を頂部挿入穴８に差し入れるようにするとよい。これによれば、図３に示したような鋳型において、クルーシブル１７の最底部（先端部）からほぼ真っ直ぐに垂下する湯道を形成することができる。
【００３２】
上記実施例では、クルーシブル１７において３箇所の周縁平坦部２０を形成するようにしていたが、これは種々の形状に変更することができる。すなわち、坩堝１９を降下させたときに、その開放端面縁部とクルーシブル１７内周面とが部分的に当接して坩堝１９の降下が規制され、当接していない部分において間隙が生じさえすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である歯科技工用クルーシブルフォーマの外観を示す上面図（ａ）、正面図（ｂ）及び矢印Ａ方向から見たときの斜め側面図（ｃ）。
【図２】  本実施例の歯科技工用クルーシブルフォーマに鋳造原型を植立し鋳造リングを嵌合させたときの状態を示す断面図。
【図３】  本実施例の歯科技工用クルーシブルフォーマを用いて作製した鋳型の一例を示す端面図。
【図４】  図３の鋳型を用いて鋳込みを行う際の状態を示す端面図。
【図５】  図３中のＣ線での横断面図。
【図６】  ロストワックス法による歯科鋳造の一連の工程を示すフローチャート。
【図７】  従来の一般的なクルーシブルフォーマに鋳造原型を植立した状態を示す外観正面図。
【図８】  図７のクルーシブルフォーマを用いて作製した鋳型を用いて鋳込みを行う際の状態を示す端面図。
【符号の説明】
１…クルーシブルフォーマ
２…円盤状の基体
３…円筒壁
４…植立台
５…頂部
６…腹部
７…段部
８…頂部挿入穴
９…腹部挿入穴
１０…鋳造リング
１２…鋳造原型
１３…スプルー線
１９…坩堝
２０…周縁平坦部
【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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