JP5576598B2 - 歯科用ｃａｄ／ｃａｍシステム用のアドレス可能なマトリックス／クラスターブランクおよびその最適化 - Google Patents

Description

関連出願の参照

本出願は、２００７年７月２０日出願の米国特許出願第６０／９３５，００６号および２００８年１月３１日出願の米国特許出願第６１／０２４，９３５号の優先権を主張し、両出願は参照することにより本明細書に組み込まれる。

本発明は、義歯および歯科修復物の設計および製造のためのコンピュータ支援システムを対象とする。本発明はまた、クラスターミルブランクおよび歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにおけるクラスターミルブランクの使用に関し、所定のブランクに適合するシステムの範囲を拡大し；ミルブランクを他のシステムと互換可能とし；所定のシステム用にさらに多様なミルブランクを利用可能とし；システムの多用途性、材料の選択および作業効率を最大化する。ある特徴によれば、本発明はまた、上述のクラスターブランクに関連する技術および方法を対象とする。

以下の議論では、一定の構造および／または方法について言及する。しかしながら、以下の言及から、これら構造および／または方法が従来技術を構成することを認めていると解釈するべきではない。出願人は、これら構造および／または方法が従来技術とみなさないことを示す権利を明示的に留保する。

今日歯科においては、歯科医院（チェア側）および歯科研究所（研究室側）の両方で、治療計画、バーチャル治療、歯列矯正術、歯科修復物の設計および製造に関して自動化技術を使用する傾向が徐々に増加している。この傾向は、時に「デジタル革命」と呼ばれ、研究室側におけるＣＡＤ／ＣＡＭ技術の急増に最もはっきりと表れている。歯科研究所に利用可能な数多くのＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、最近１０年間において１０倍近く増加している。現在のところ、２５以上の歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムと、多様な形状および寸法のミルブランクを使用する相当数のコピーミリングシステムが存在する。ブランク形状は、長方形、円筒形または六角形などの単純な形状から、米国特許第６，９７９，４９６号明細書に記載されるスマートブランク（ｓｍａｒｔ ｂｌａｎｋｓ）などのより複雑な形状へと変化する。なお、同米国特許第６，９７９，４９６号明細書は、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。ブランクの寸法は、約０．５”から約４”の長さまたは直径の範囲である。ミルブランクには、全部で４種類の材料、すなわち、金属、ポリマー（樹脂、プラスチック）、セラミックスおよび複合材料がある。セラミックミルブランクは、長石（白榴石、サニディンまたは長石）のブランク、ガラスセラミック（ケイ酸リチウム、雲母などの）ブランク、および（軟焼結された、または十分に緻密な）アルミナおよび／またはジルコニアなどを基にした結晶性セラミックスのブランクという３つの大きなカテゴリに分類することができる。全ての３つのセラミックカテゴリと複合ブランクには、多様な色調が既にあり、または間もなく利用可能となる。所与の種類のブランクそれぞれに必要な色調の一覧表を蓄積することにより、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムを稼働する設備に対して経済的圧力が加わる。

従来の直径４インチの円盤状のジルコニアブランク１００を、図１および図２に示す。これらの図に示すように、複数のミリング加工された形状１１０がジルコニアブランク１００に形成される。当該ブランク１００は完全にジルコニアから形成されるため、かなり費用がかかる。図２に示すように、このブランク１００を使用して複数のミリング加工された形状１１０を形成すると、ミリング加工包絡線１１２間で規定される相当量の無駄な介在ブロック領域１２０が生じる。

ＣＡＤ／ＣＡＭ技術によって、歯科研究室に品質向上、再現性、および人為的ミスを除去する機会がもたらされるが、一方でほとんどのＣＡＤ／ＣＡＭシステムが軟焼結ジルコニアのミリング加工用であり、このため、過飽和の急速な市場において競争力のある材料を選択するという点に関して不十分である。ＣＡＤ／ＣＡＭシステムの価格は、製造業者および構造により左右されるが、５０，０００ドルから５００，０００ドルかかるので、最大規模の研究室および外注センターのみが複数のシステムを稼働させて材料の選択を拡張させることが可能であるにすぎない。ほとんどのＣＡＤ／ＣＡＭシステム製造業者は、自身のブロックを製造せず、むしろ歯科用材料または先端材料の開発および製造において確立した中核技術を有するイボクラール社、ヴィータ（Ｖｉｔａ）社、メトキシット（Ｍｅｔｏｘｉｔ）社などの供給者からブロックを購入する。当然のことながら、ＣＡＤ／ＣＡＭ材料はかなり高価であり、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム稼働費用を実質的に増大させる。例えば、セラミックミルブランクの価格は、材料１グラム当たり約０．６０ドルから４．５０ドルの範囲である。米国特許第６，９７９，４９６号明細書に記載するブランク当たりの産出量はかなり少なく、そのほとんどが無駄となる。

セレック（シロナ社）やラヴァ（３Ｍ／ＥＳＰＥ社）などのチェア側または研究室側で使用するためのミリング装置からなる第１のＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、閉鎖システムであった。そのシステムにおいて、ミルブランクは、スタブ保持具、突起物、マンドレル、ホルダーまたは運搬手段に取り付けられ、米国特許第６，４８５，３０５号明細書および同第６，７６９，９１２号明細書に記載される独特の特許形状を有し、かつバーコードにより保護しうることによって、他の（ＣＡＤ／ＣＡＭ）システムとの互換性を妨げている。スタブアセンブリ上の多様なワークピース（ミリング加工部）もまた米国特許第７，２１４，４３５号明細書、同第６，６６９，８７５号明細書、同第６，６２７，３２７号明細書、同第６，４８２，２８４号明細書、同第６，２２４，３７１号明細書、同第６，９９１，８５３号明細書および同第６，６６０，４００号明細書に記載される。オープン構造システムの出現により、システム間のブランクの互換が可能となるだけでなく、極めて望ましくなった。現在、市場は閉鎖システムによって独占されている一方で、オープンシステムが市場に着実に浸透してきている。２５の商業的ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのうち少なくとも５または６のシステムが同一のＤ−２５０歯科用３ＤスキャナーおよびＤｅｎｔａｌＤｅｓｉｇｎｅｒ（登録商標）歯科用ＣＡＤソフトウェア（３Ｓｈａｐｅ Ａ／Ｓ社、コペンハーゲン、デンマーク）を利用している。オープン構造システムでは、ブランクはバーコードにより保護されておらず、ミリング装置の既存のハウジング（ブランクホルダー、チャック、収集体、支持体）に適合する限りにおいてあらゆるブランクを使用することができる。

全ての型のブランクをあらゆる形状および寸法で経済的に製造することができるわけではない。例えば、ジルコニアおよびアルミナブロックは所定の形状および寸法に形成されて、より大きいブランクからミリング加工されうるより大きな容器に対する需要を満たすことができる。一方で、大型の長石およびガラスセラミックのブランクは、多数の機械的および経済的制約により、それほど望まれない。

米国特許出願公開第２００６／０１１５７９４号明細書は、クラウン・コア、クラウンなどの義歯部品の連続生産のためのシステムを教示する。当該システムは、ライブ中央コンピュータ数値制御ＣＮＣ機において、自動的に機械に供給されるジルコニア棒ストックの回転およびミリング加工を利用する。複数の部品が連続棒ストックから次々に切り取られる。この特許出願はさらに、複数の機械の利用を教示しており、各機械は異なる形状および／または寸法の棒ストックを供給する。中央制御装置は、切り取られる部品の仕様を取得し、機械を選択して、最少量の切削を要する棒ストックを決定することにより部品を製造する。完全に緻密なジルコニア以外の材料から長い棒ストックを製造しミリング加工することの上述の経済上および加工上の難しさに加えて、ＣＮＣ機械の費用を考慮すると、多くの機械が所定の型の容器のためにそれぞれ設けられるよりも、１つの機械で全ての容器をミリング加工することができる方がはるかに有利である。

米国特許第７，２３４，９３８号明細書は、複数の穴を備えて複数の同一ブランクまたはワークピースを埋め込む伸長ストリップとして構成される複数ブランクホルダーまたはワークピース容器を開示する。本発明は、ミリング加工／研削機械に関し、ワークピース容器またはミリングブランクホルダーがその長手軸に沿って配置される複数の穴を具備することにより、ワークピースまたはブランクを収容することを特徴とする。本発明はまた、貫通孔内に配置される成形用埋め込み材料を含むことにより、該貫通孔内にワークピースを保持する。さらに、ワークピース容器内に該ワークピースの自動埋め込み用の埋め込み装置を含むミリング加工／研削機械を開示する。

米国特許出願公開第２００６／０１０６４８５号明細書は、加工される物理的なブランクに対応する仮想ブランクを使用して複数の製造特徴を形成することを記載する。この出願はさらに、複数の製造特徴のうち各製造特徴を仮想ブランクに仮の機械加工をすることを教示し、各製造特徴が座標系と連合関係を示すことを特徴とする。製造仕様書は、複数の製造特徴をブランクに機械加工することによって実際の部品を製造するために作成される。このような方法は、自動車産業において開発され、米国特許第６，７７５，５８１号明細書；同第７，０２４，２７２号明細書；同第７，１１０，８４９号明細書および米国特許出願公開第２００６／０１０６４８５号明細書に記載されており、これらは、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。それはまた、ホワイトペーパー：「水平モデリングとデジタルプロセス設計」にも記載される。部品の集合体からなる製品を電子的に設計する方法が米国特許出願公開第２００７／０１３６０３１号明細書に記載され、参照することにより全体として本明細書に組み込まれる。この場合もやはり、同文献は歯科学に関するものではない。

従って、ブランクに互換性を与え、ブランク当たりの産出量を最大化し、材料廃棄物を削減してシステムの多用途性、材料の選択および作業効率を最大化する技術的な必要性が存在する。また、ブランクの一覧表を削減することで商業的なＣＡＤ／ＣＡＭシステムに関連する稼働費用を削減することが望まれる。

発明の概要

本発明は、既存のＣＡＤ／ＣＡＭシステムに付随する上述の１つ以上の欠点を任意に扱うことのできる技術および装置を提供するものである。ある特徴によれば、本発明はクラスターブランクおよびその効率的利用のためのソフトウェアを提供する方法によりミルブランクを提供する。

本明細書に使用する、「クラスターブランク」とは、ミリング加工装置の既存のハウジング（ブランクホルダー、チャンク、コレクト、サポート）に最小限修正を加え、あるいは全く修正せずに適合するフレームワーク（運搬装置本体、ハウジング、保持ヨーク）に固定された少なくとも２つ、好適には４つ以上の個別ブランクからなる複数のブランクアセンブリとして定義される。該クラスターブランクは、こうしてミリング加工装置またはＣＡＤ／ＣＡＭシステムが廃棄物および材料の除去を最小限にし、互換性および柔軟性を最大化して効率的にミリング加工成形体をブランクにすることができる一種のブランクのアドレス可能なマトリックスを形成する。よって、「クラスターブランク」および「アドレス可能なマトリックス」の用語は、本明細書においては互換可能に使用することができる。

多様なクラスターブランクは、既成のまたは特注のフレームワークを使用して個別のブランクから形成することができ、前記個別のブランクを最大限可能な数のシステムにおいて使用することを可能とする。クラスターブランクは、同一の寸法および色調、または同じ寸法および型のブランクで異なる色調を有する同じ個別ブランクを含むことができる。クラスターブランクはまた、同じブランクの型（材料）の多様な寸法および色調も含むことができ、また１つあるいは異なる製造業者から多様な異なる型のブランクを同じフレームワーク上で組み立てられて「複合」クラスターブランクを製造することができる。システム効率へのクラスターブランクの影響を最大化するために、本発明はまた、仮想ブランク法を用いてデジタル工程設計（ＤＰＤ）方法論に基づきネスティングソフトウェアおよびシステム最適化ソフトウェアの使用を提供する。

従って、本発明は、既存のＣＡＤ／ＣＡＭシステムのブランクホルダーと協動するように構成されたフレームワークと、該フレームワークに取り付けられた複数のサブブランクとからなるクラスターミルブランクを提供する。

更なる特徴によれば、ミリング加工機と、ブランクホルダーと、該ブランクホルダーと協動するよう構成されたフレームワークとからなるクラスターミリングブランクと、該フレームワークに取り付けられた複数のサブブランクとから構成されるＣＡＤ／ＣＡＭシステム、および少なくとも第１次の機能性を有するネスティングソフトウェアを提供する。

更に他の特徴によれば、本発明は、上述のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを使用して対象物をミリング加工する方法を提供し、該方法は、ネスティングソフトウェアを用いて、履歴上の実際のミリング加工データを分析し、またはミリング加工対象物に対応するデータを分析することから構成され、それによってミリング加工包絡線および特定の型の歯科用製品との相関関係に関する寸法および形状の分配を取得し、対応する電子データを選択することによりミリング加工される対象物に対応する一群の容器を選択し、一群の容器をミリング加工するために選択されたサブブランクの数、型、寸法、配置、容積およびまたは色調を最適化し、１つ以上の鋳型を利用して１つ以上のフレームワーク上で選択されたサブブランクを組み立てて１つ以上のクラスターブランクを製造し；かつ対象物を各サブブランクへとミリング加工する。

本明細書では、本発明について主に義歯の機械加工を参照することにより説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の原理は、一般には医療装置（例えば、インプラント、置換関節部、骨格置換など）に適用することができる。その広範な特徴によれば、本発明は、３次元の対象物に不可欠なミリング加工または成形をすることができる。３次元対象物の例として（これに限定されないが）、コーピング、ポンティック、フレームワーク、義歯用の歯、保隙装置、歯置換歯列矯正器具、歯列矯正リテーナ、義歯、ポスト、ファセット、スプリント、シリンダ、ピン、コネクタ、クラウン、部分クラウン、べニア、オンレー、インレー、ブリッジ、固定部分義歯、インプラントまたは支台が挙げられる。

発明の詳細

本発明の１つの任意の特徴によれば、多様なクラスターブランクが既製のまたは特注のフレームワークを使用して個別のブランクから形成されることにより、可能な限り多くのシステムにおいて個別のブランクを使用することが可能となる。以下、クラスターブランクへと組み立てられる個別のブランクをサブブランクと呼ぶ。クラスターブランクは、同一の寸法および色調のサブブランク、または異なる色調、寸法および／または型のサブブランクを含むことができる。例えば、クラスターブランクは、同じサブブランクの型の多様な寸法および色調を含むことができ、また１のあるいは異なる製造業者による多様な異なる型のサブブランクが同一のフレームワークに組み立てられて、「混合」クラスターブランクを形成する。例えば、「ブルーブロック」としても知られる、ｅ．ｍａｘＣＡＤ ＭＯおよび／またはＬＴブランク（イボクラール社）は、湿式ミリング加工法を利用し、全輪郭の修復物を設計することができるソフトウェアを有するロバストＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより、処理することができる可能性がある。そのような能力を有するシステムの（しかしまだ「ブルーブロック」をミリング加工することが可能ではない）例としては、Ｚｅｎｏ（登録商標）Ｔｅｃ システム（ヴィーランド社）、特に上述の３Ｓｈａｐｅ社のＤｅｎｔａｌＤｅｓｉｇｎｅｒ（商標）ソフトウェアに適合するＺＥＮＯ（登録商標）４８２０およびＺＥＮＯ（登録商標）３０２０ミリング加工装置が挙げられる。

サブブランクは、アドレス可能なマトリックス内に配置することができ、それによってアドレス可能なマトリックスは、ミリング加工作業前または業務作業前の履歴から得られるパラメータから設計される。当該サブブランクは、ミリング加工作業前または業務作業前の履歴から得られるパラメータに関連する特性を具備する。これらの特性として、材料の種類、材料の特徴、サブブランクの寸法、サブブランクの形状および／またはサブブランクの色調を挙げることができる。ミリング加工作業前の履歴から得られるパラメータとしては、容器の型、材料選定パラメータ、歯科製品の寸法、歯科製品の形状、歯科製品の色調、最適な工具通路、ミリング加工パラメータ、および歯科製品の製造に用いられるミリング加工包絡線の統計値を挙げることができる。ミリング加工包絡線の統計値の例としては、ミリング加工包絡線の形状および寸法と歯科製品の特定の型とのミリング加工包絡線の相関関係が挙げられる。ミリング加工パラメータの例として、工具の型、切削の深さ、供給量、１分毎の回転数（ｒｐｍ）および／または線速度が挙げられる。工具の型の例として、切削、研削あるいは研磨面が挙げられる。該工具は、材料、形状、および／または工具の寸法によって異なりうる。切削、研削または研磨面の例として、ダイヤモンド、炭化物、硬化鋼またはセラミックが挙げられる。工具の形状の例として、円筒形、円錐形、円盤状、球状または波状が挙げられるが、これらに限定されない。工具の寸法は、直径および長さに依存してもよい。ダイヤモンド工具としては、ダイヤモンドグリットが挙げられる。工具の切削の深さは、ミクロンからミリメータまで寸法に幅があってよい。さらに、ミリング加工パラメータの例として、塗装、つや出し、または熱処理パラメータなどの後ミリング加工パラメータを挙げることができる。業務作業前の履歴に関するパラメータの例としては、用いられる一覧表、残りの一覧表および容器履歴が挙げられる。

本発明により形成されるクラスターブランクの例は、図３−６に示される。本発明の特定の実施形態により形成される第１のクラスターブランク１０が、図３に示される。図３に示されるように、当該クラスターブランク１０は、複数のサブブランク１２を含む。図示される実施形態によれば、２つの異なる型のサブブランク１２がクラスターブランク１０に含められる。すなわち、図示される実施形態によれば、複数の第１のクラスターブランク１４が当該クラスターブランク１０の中央部に通常配置され、第２の複数のサブブランク１６が非拘束的な説明例に従ったクラスターブランク１０の周辺に沿って設けられ、第１の複数のクラスターブランクは、Ｃ１４ブルーブロックを含み、第２の複数のサブブランクはＢ３２ブルーブロックを含む。各サブブランク１２は共有部１８に取り付けられ、または共有部１８と一体化されてもよい。フレームワーク１８は、あらゆる適切な材料から形成することができる。例えば、フレームワーク１８は、スチールもしくはアルミニウム合金などの金属、ＰＭＭＡなどのプラスチックもしくはポリマー、または３Ｍ社により製造されるＰａｒａｄｉｇｍ（登録商標）ＭＺ１００などの複合材料から構成することができる。当該フレームワークは、固定部または可動部を含むこともできる。

上記の事例的実施形態に記載したように、クラスターブランク１０、２０は複数のブルーブロックから任意に構成され、上述のＺｅｎｏ（登録商標）Ｔｅｃ Ｓｙｓｔｅｍで使用するためにカスタマイズされてもよい。

図３に示される実施形態の改良型を図４に示す。この実施形態は、フレームワーク１８に結合するサブブランク１２の配置および型以外は、図３に図示される実施形態と類似している。図４に図示される実施形態によれば、サブブランク１４は同一の構造をそれぞれ有し、例えばそれぞれ同じ寸法、色調を有し、および／または同じ材料から形成される。１つの任意の実施形態によれば、各サブブランク１４は実質的に互いに同一である。

フレームワークは、２Ｄおよび３Ｄを含むあらゆる形とすることができる。該フレームワークは、大量生産（工場生産）でもよく、またはシステムとミルブランクとのそれぞれ望ましい組み合わせのために特注とすることができる。サブブランクは、フレームワークに機械的に取り付けられ（固定され）、または代わりにフレームワークに接着接合され（糊づけされ）、またはフレームワークの一体部分として形成される。サブブランクを、キャスタブル取り付け材料、造形用の材料、ポリマー複合材料および他の硬化材料を用いてフレームワーク内の開口部に取り付けることもできる。クラスターブランク用のフレームワークは、複合的使用のため、および／または使い捨ての器具用に設計することができる。さらに、クラスターブランクのフレームワークは、一体的単一部を含むことができ、または複数の部品または構成材のアセンブリを含むこともできる。後者の場合、フレームワークアセンブリの部品または構成材は、互いに取り外せないようにまたは取外し可能に取り付けられてもよい。当該フレームワークアセンブリはまた、可動部にも含まれうる。例えば、可動部が用いられて、ミリング加工前、最中もしくはミリング加工後にクラスターブランク内でサブブランクの位置を回転あるいは変化させることができる。この移動は、ＣＮＣミリング装置と同一の手段により、手動もしくは自動化され、かつ制御される。

本発明の更なる実施形態により形成されたクラスターブランク３０、４０および５０は、図５−７にそれぞれ図示される。

図５に示されるように、クラスターブランク３０は、多角形のフレームワーク３４に配置された複数のサブブランク３２を含む。非限定的かつ説明的実施形態によれば、当該サブブランクは、３つのブロックの３つの列に配置された９つの円形ブロックをそれぞれ含み、当該フレームワーク３４は実質的に正方形である。ブロック３２およびフレームワーク３４は、本明細書に前述した材料のいずれかにより形成することができる。

図６に示すように、本発明の代替的実施形態により形成されたクラスターブランク４０は、第１の特性を有する少なくとも１つのサブブランクと、少なくとも１つの第１のサブブランク４２の特性と異なる第２の特性を有する複数の第２のサブブランク４４を含む。非限定的かつ説明的例によれば、第１のサブブランク４２は実質的に円形のブロックを含み、複数の第２のサブブランク４４は、第１のサブブランク４２の周りに対称的に配置された多角形または実質的に正方形のブランクを含む。第１および第２のサブブランク４２、４４は、多角形フレームワーク４６に取り付けられる。非限定的説明的実施形態によれば、当該フレームワーク４６は実質的に正方形である。当該サブブランク４２、４４の両方、および当該フレームワーク４６は、前述の材料のいずれかから形成することができる。

図７は、フレームワーク５４にはめ込まれる多様な歯科的色調を有する１６のサブブランク５２を含むアドレス可能な４×４マトリックス（ＳＢｉｊ）を形成するクラスターブランク５０を示す。１つの説明的実施形態によれば、各サブブランク５２が１つのビタクラシック（Ｖｉｔａ Ｃｌａｓｓｉｃ）の色調を表す場合、この４×４のアドレス可能なマトリックスは、完全なビタクラシックの色調範囲をカバーすることができる。一般に、所定のクラスターブランク／アドレス可能なマトリックスにおけるそれぞれのそして全ての個別サブブランクの位置には、特定の方法に基づき指数（数字）と、それらがＣＡＤ／ＣＡＭシステムのソフトウェアまたは以下に説明するネスティングソフトウェア型などの中央処理設備の任意的ソフトウェアにより処理される方法に関するアルゴリズムが割り当てられる。例えば、各サブブランクには、当該サブブランクが配置される所定のクラスターブランクにおける個別の位置／スロットに対応する少なくとも１つの数と、ホストクラスターブランク識別番号またはジョブ待ち行列、つまりミリング加工される一群の容器における、その位置に対応する少なくとも第２の数が割り当てられる。この場合、図７のクラスターブランク／アドレス可能なマトリックスはベクトルＳＢ_ｋｍにより表わされる。ここで、ｋはジョブ待ち行列におけるクラスターブランクの位置に対応し、ｍは所定のクラスターブランクにおける１６のサブブランクの位置の総数に対して１から１６まで変化する。ソフトウェアを稼働することにより、特定のサブブランク材料、寸法、形状、色調およびミリングパラメータおよび容器の詳細に関連するものなどの他のベクトルを、アドレス可能なマトリックスに付加する。それゆえ、各物理的クラスターブランク／アドレス可能なマトリックスは、ＣＰＵおよびＣＡＤ／ＣＡＭシステムの稼働メモリにおいて少なくとも同じ寸法またはより大きな「仮想」マトリックスにより表わされる。当該ＣＡＤ／ＣＡＭシステムまたはミリング加工センターは、その操作上のソフトウェアまたは操作を自動化する他の手段によりアドレス可能なマトリックスを時間および費用を省き廃棄物を最小限にしつつ処理する。従って、要求される最適化は、固有ベクトルおよび固有値に基づく要因分析などの操作リサーチおよび画像処理において用いられる周知の方法により行うことができる。

ほぼ全ての歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムは、プラスチック（例えば、ＰＭＭＡ）、または複合材料をミリング加工することができるので、それらの材料から形成されたフレームワークを、同一のミリング加工装置およびブランクをミリング加工するのに用いられるネスティングソフトウェアを用いてミリング加工し、改良あるいは最適化することができる。さらに、当該フレームワークを再利用することができ、同一のミリング加工装置内での製造をさらに経済的にする。シロナシステムなどにおけるスタブまたはマンドレルへの取り付けに比べて、ブランクの全周囲に沿って取り付けることにより、ミリング加工中の応力を低下させ、よってフレームワーク材料に関する強度および剛性の要求を低下させ、こうしてＰＭＭＡまたはポリマー複合材料をクラスターブランクフレームワーク用に選択することを実現可能とする。

更に、オープン構造システムは、特に歯科への使用のために設計されたＣＮＣミリング加工機に限定されず、実際には頑丈な３軸またはより高いＣＮＣ機械を利用することができる。ますます多くの市販のＣＮＣ機械が歯科使用のために改良され、すなわちブランクホルダーに装着され、かつ３Ｓｈａｐｅ社のＤ−２５０などのオープン構造スキャナーと適合され、大規模な研究室やミリング加工センターにおいて用いられることにより、主としてジルコニアフレームワークおよび特注のインプラント支台などの歯科用製品が商業的に製造される。特注のシステムに関して、クラスターブランク法は、機械のハードウェアを大きく改良することなくブロックの既存の範囲を所定のミリング加工装置に「結合」させることを可能とするという最大の利点がある。

他の特徴によれば、本発明はクラスターブランクと共に用いられるネスティングソフトウェアを提供する。ネスティングソフトウェアは、サブブランクの型および他の特性に関する特徴を付加し、ミリング加工サブルーチンおよび／またはアルゴリズム最適化工具通路、工具選択、切削の深さ、供給量、ＲＰＭ、線速度および他のミリング加工パラメータを割り当てることにより、（ｍサブブランクを含む）物理的なｍ−単位のアドレス可能なマトリックスを多次元のマトリクスへと変換することができる。アドレス可能なマトリックスが自動的に組み立てられる場合には、アドレス可能なマトリックスをコンピュータに示すために付加される特徴の一つを、アセンブリ命令とすることができる。必要であれば、クラスターブランクのサブブランクおよび／またはフレームワークは、指数もしくは英数字コード、バーコードまたはコンピュータ可読形式の他の識別形式で印付けられる。または、クラスターブランクのフレームワークは、識別情報および所定のクラスターブランクのミリング加工および処理に関する他の情報を運ぶ磁気ストリップ、超小型電子チップもしくは他の書換え可能なデータ保存微細装置を含む。これは、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムがネスティングソフトウェアを備えていない場合に特に有用である。

第１次のネスティングソフトウェアの例（以下に規定する）は、米国特許第５，６６２，５６６号に記載されており、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。現在、ネスティングソフトウェアは、歯科用ＣＡＤ／ＣＡＭシステムではほとんど利用されておらず、その使用を個別の大型ブランク（ミリング加工ジョブ）へとミリング加工されるマッピング部品に限定することにより、ブランク毎の平均産出量を最大化している。ブランク毎の平均産出量は、最終修復物の重さを材料の除去により形成される前のブランクの重さで割って計算されることを特徴とする。本発明のクラスターブランクは、実際のクラスターブランクと共にネスティングソフトウェアをより広範に使用することを可能とするものであり、特定の実施形態においてはネスティングソフトウェアもまた仮想のブランクを使用することができる。

ネスティングソフトウェアは、大型ブランクをミリング加工することを可能とするシステムに不可欠となっている。ネスティングソフトウェアは、クラスターブランクをミリング加工するためにより欠かせないものとなっている。クラスターブランクと共にネスティングソフトウェアの適用に関する本発明の実施形態を説明するために、大型単一ブランクの典型例としてａ４”直径円盤状ブランクをクラスターブランクに有利に変換させることができる。以後、前者を前駆ブランク、および後者を等価クラスターブランクと呼ぶ。軟焼結されたジルコニアから作られたこれらのブランクは、最大で１０−１５のミリング加工ジョブ、または単一装置から最大で１４単位の円形ハウスに変化する２０−４０の装置に適合させることができる（図５Ａを参照）。図１および２は、ミリング加工後にブランクがどのような外観をしているのかについて示しており、ミリング加工ジョブの配置は最適化されておらず、実際の産出量は当該ブランク材料の５０％よりずっと少ない量となった。個別容器をミリング加工した後に残された孔は、これらの容器のミリング加工包絡線を規定する。ミリング加工包絡線の用語は、ネスティングソフトウェアの使用に関する本発明の多様な特徴を説明するために用いられる。ミリング加工包絡線は、その深さがブランクの厚さと等しければ、その最大長（ＭＥＬ）および最大幅（ＭＥＷ）により規定される。

等価クラスターブランクに変形される大型ブランク（前駆ブランク）を説明するための例において４”円形ジルコニアブランクを用いたが、本発明により単一または複数単位のフレームワークにミリング加工可能な複数の小型および大型形状で製造することができる歯科用材料は、ジルコニアだけではないということに留意すべきである。例えば、ケイ酸リチウムガラスセラミックスは、ミリング加工具を過度に摩耗することなく歯科用製品へと機械加工することにより簡単に処理することができ、次に約８００ＭＰａまでの高い強度を示す二ケイ酸リチウム修復物へと変換することができ、複数単位の歯科修復物と同様に単一単位の歯科修復物にも有用である。ガラス状態、しいてはいかなるガラスの形成の際にもガラスセラミックスが成形され、ガラス成形技術が潜在的にこれらの材料に用いることができる。いかなる形へも成形可能であり、かつさらに複数単位の歯科用製品にミリング加工するのに適した強固な歯科用材料の他の例として、歯科用合金が挙げられる。ジルコニア、ガラスセラミックスおよび合金は単純な形状（長方形、円筒形、円盤状または多角形）、またはいかなる寸法の複雑な形状（「スマート」もしくはニアネットシェープ）として製造することができる。廃棄物を削減する推進力は、これら全ての材料に対して等しく強い。ネスティングソフトウェアが用いられた場合、図１および２に示すものより材料の廃棄物はずっと少なくなる。あるいは、サブブランクがクラスターブランクへと組み立てられることができ、第１次ネスティングソフトウェアを１つもしくはいくつかの大型ブランクに適用するのと比べておそらく１０倍ほどもさらに廃棄物を削減する。本発明により達成される更なる廃棄物の削減は、以下の実施形態に説明するように、高次のネスティングソフトウェアと組み合わせてクラスターブランクを共同使用することによりもたらされる。

当該ネスティングソフトウェアは、事前の統計値または容器の電子データに基づきジョブキューのミリング加工ジョブに対応するミリング加工包絡線の寸法および形状を予測し、サブブランクおよびフレームワークの必要数を算出し、サブブランクおよびフレームワークのアセンブリをクラスターブランクの必要数に適用させ、任意にサブブランクおよびクラスターブランク間にミリング加工ジョブを分配することにより材料の廃棄物および色調の一覧表を最小限化する。

本発明に関して、既存の、および将来のネスティングソフトウェアモジュールを、これらが同時に処理することのできる知能水準および容器の数に基づき、すなわち、「Ｎ／ｎ」比率を用いて分類することができる。ここで「Ｎ」は同時に「最適化」される容器の数（特性バッチサイズ）であり、「ｎ」は、ブランク毎の個別装置の平均的数である。ネスティングソフトウェアの機能は、ブランク毎の平均産出量を最大化し、それゆえ「ｎ」を最適化する（必ずしも最大化されない）。すなわち、所定のＣＡＤ／ＣＡＭ設備の稼働に関連する容器の固有値Ｎをミリング加工するのに用いられるブランクの数を最適化する（そして必ずしも最小化されない）。本発明の実施形態における使用の点では、ネスティングソフトウェアは、少量または大量（キュー）の容器を同時に処理する能力、すなわちＮ／ｎ比率に基づき、第１、第２、第３次と分類される。「ｎ」の例として、７またはそれ以上、１０またはそれ以上および３０またはそれ以上となる。

第１次ネスティングソフトウェアは、Ｎ／ｎ＜１０であり、所定のブランクからの産出量を最大化することができ、すなわちミリング加工されるブランク内で連続するミリング加工ジョブを配置して廃棄物を最小限にすることができる。関連する手順は、ミリング加工装置の材料固定具またはカートリッジに設置された１つまたは１組の新しいブランク用に割り当てられたキュー内に積層するミリング加工ジョブを分配することになる。言い換えれば、第１次ネスティングソフトウェアは個別容器の限定された数をブランクの容積に一致させる。ミリング加工ジョブのキューが小さく、毎回異なるので、その結果はまた毎回異なり、型を明らかとすることはできない。それが現在の産業なのである。現在、大型複数容器ブランクを収納することができるホルダーは、一度に最高で２つのブランクを運ぶように制限されている（例えば、図８を参照）。例えば、Ｎ／ｎは、図１および図２のブランクについてそれぞれ０．５５および０．３５である。両方のブランクを１つのシステム内で、ネスティングソフトウェアと２つのブランクホルダーを備えたミリング加工装置とを組み合わせて用いてミリング加工する場合、その結果として生じるブランク毎の装置の平均数は、２６．５であり、関連するＮ／ｎ比率は０．８７である（下記表１を見よ）。表１におけるデータの分析から、約３０が４”円形ブランク毎のミリング加工装置の「最適な」平均数の良好な推定値と結論づけられた。

第１次ネスティングソフトウェアが用いられて、ミリング加工ジョブをクラスターブランク内の既知の位置に案内し、対応するサブブランクが配置され、すなわち、クラスターブランクの適切なサブブランク内の各ミリング加工ジョブに対応するミリング加工包絡線を正確に配置する。この機能は、配置機能と呼ばれる。こうして、廃棄物は２つの成分に限定される。すなわち、１）サブブランクのミリング加工中に除去される材料；および２）処分される材料、つまり実際のミリング加工包絡線と対応するクラスターブランクのサブブランク間の容積の差である。大部分の廃棄物は、クラスターブランクのフレームワークまたは鋳型の使用により今や回避される。廃棄物の第２の成分は、以下に示す高次のネスティングソフトウェアの使用を介して最小化される。

第２次ネスティングソフトウェアは、Ｎ／ｎ＝１０−１００であり、かなり大量のブランクから産出量を最大限にすることができ、バッチＮの寸法は、作業に関連し、すなわち、所定のＣＡＤ／ＣＡＭ設備の寸法および装備により決まる統計的に有意なデータを取得するのに十分な特性時間に関連する。以下、Ｎが作業に関連する場合、すなわち所定のミリング加工センターの稼働装備および市場要求により規定される場合には、Ｎを特性バッチサイズと呼ぶ。例えば、定常状態稼働では、各営業日に受け取られた容器の数（毎日の入力）は、消費者に送り出される容器の数（毎日の出力）と等しくなる。ミリング加工センターにおける容器の平均滞留時間、またはミリング加工センターに入る容器からミリング加工センターを出る容器の通過時間は、市場の状況により制限される。現在では、ミリング加工センターが成功するためには、回転時間は１週間未満である必要があり、すなわち、顧客は１週間未満で容器を受け取る必要があり、従ってミリング加工センターにおける容器の滞留時間は、容器の複雑性にかかわらず３−５営業日となる。それゆえ、毎日、所定のミリング加工センターのパイプラインにおける容器の数が、毎日の入力／出力の３−５倍になる。従って、特性バッチサイズは、高生産性ＣＮＣミリング加工機のための毎日のジョブキューにおける容器の数と少なくとも等しく、かつ毎日の全容器積載量、すなわち全段階における所定のミリング加工センターのパイプラインにあるいは全体のミリング加工センター用の毎日のジョブキューの全容器と同じ大きさであり、あるいはそれよりも大きくすることができる。特に大規模ミリング加工センターに適する高生産性ＣＮＣミリング加工機の例として、４つの材料ホルダーを備えるＺＥＮＯ（登録商標）６４００Ｌミリング加工機およびエトコン社のＨＳＣ（高速切削）機が挙げられる。

中小規模ミリング加工センターは、１日で１００ないし５００容器または１週間で５００ないし３０００容器を加工する。４”円形ブランクがそのようなミリング加工センターで用いられた場合、「最適化された」ｎの値を３０と仮定すれば、結果として生じるＮ／ｎ比率は１７−１００の範囲である。第２次のネスティングソフトウェアは、第１次ネスティングソフトウェアと同じ大規模ブランクの容積における個別容器の限定された数と単に一致するだけではない。第２次ネスティングソフトウェアはまた、所定の原型用のクラスターブランク鋳型の範囲に組み立てられたサブブランクの配置および種類を最適化し、こうしてずっと大量の容器に対する廃棄物および色調の一覧表を最小限化する。

原型フレームワークまたは４”円形前駆ブランクに相当するクラスターブランク用原型の可能な原型鋳型６０が図９に示される。この原型用の鋳型６０は、外輪６２および内部コア６４を含み、外輪６２は６６もしくは６８のいずれかの大型サブブランクを保持することができ、内部コアは小型サブブランク７０、７２を保持する。これらの鋳型の全体の寸法は、所定の原型と同一かつ具体的であるが、（説明のための実施形態においては破線で示す）開口部の数および寸法は各鋳型で異なってもよい。例えば、図９に示す鋳型は、一つの形状に従った外輪内に４ないし６単位のフレームワーク用の最大のサブブランク６６を収容し、あるいは他の形状に従った外輪内に２ないし３単位のフレームワーク用の中規模サブブランク６８を収容することもできる。内部コアは同様に、かなり小さいサブブランクの異なる配置を有することもできる。例えば、図１０に示すように、内部コア６４’は第１の多角形のサブブランク７０’および第２の円形または卵形サブブランク７２’の配置を含んでもよい。図示する例によれば、内部コア６４’は、２つの比較的大きな多角形ブランク７０’と４つの比較的小さな円形または卵形ブランク７２’の配置を含む。さらに代替的に構成された内部コア６４”が図１１に示される。図１１に示すように、内部コア６４”の配置は、第１の多角形サブブランク７０”と第２の円形または卵形サブブランク７２”の配置を含んでもよい。図示される例によれば、内部コア６４”は２つの比較的大きな多角形ブランク７０”と２つの比較的小さな円形または卵形ブランク７２”の配置を含む。いかなる型のサブブランクの配置をも用いることができ、例えば、２単位から３単位の製品の製造用の大型サブブランクや単一単位の歯科用製品製造用の小型サブブランクを用いることもできる。

サブブランクの最大数は、鋳型の構造および直径によって決まり、また構成するサブブランクの配置、形状および寸法次第でもある。第２次のネスティングソフトウェアからのフィードバックに基づいて、鋳型上のいくつかの、必ずしも全てではない利用可能な位置が占められ、あるいは必然的に同一の色調のサブブランクで占められる。

本発明の一つの特徴において、当該方法が提供されて、ネスティングソフトウェアを備えたＣＡＤ／ＣＡＭシステムがデータを収集し、今後の作業に求められるサブブランクの型を決定する。当該処理の開始時に、十分な時間、４”円形ジルコニア前駆ブランクが、当該クラスターブランクよりもミリング加工され、ネスティングソフトウェアは、ミリング加工包絡線の寸法分布に関する第１次同時収集統計として機能する。前駆ブランクの実際のミリング加工に基づけば、寸法分布図表、ヒストグラム、曲線または表面群が、後部および前部単一歯科用単位および複数単位の歯科用フレームワークに対応するミリング加工包絡線について生成される。図１２は、二次元の「頻度対ＭＥＬ」の１つの曲線部分を示し、ミリング加工包絡線は最大長さ（ＭＥＬ）および最大幅（ＭＥＷ）により最も単純化した方法で特徴付けられる。この単純な概念においてさえ、結果として得られる寸法分布は、座標の直交する３Ｄシステムにおける複雑な表面群となり、また図１２に概略的に示される。寸法分布曲線は、山と谷を示し、その物理的意味は、以下の表２に示される。

＊ある型の容器に関するＭＥＬの最も頻繁な値、例えば３単位ブリッジフレームワークに関する最も頻繁なミリング加工包絡線の長さ（ＭＥＬ）は約３５ｍｍである。
＊＊中間値は、めったに起こらない最大のｎ単位容器、およびめったに起こらない最小の（ｎ＋１）単位容器に対応する。例えば、ほぼ全ての３単位フレームワークのミリング加工後に残された穴（ミリング加工包絡線）は、４０ｍｍより短いが、４単位フレームワーク用の穴は、４０ｍｍよりほぼ大きい。それゆえ、４０ｍｍ×２２ｍｍサブブランクは、ほとんどの３単位フレームワークに適合する。

図１２で示されるミリング加工包絡線寸法分布は、直径約１５−１８ｍｍの円筒形サブブランクまたは前方単一単位用の断面１５×１８ｍｍ^２の長方形のサブブランク、後方単一単位用の１９×２８ｍｍ^２サブブランク、３単位フレームワーク用の２２×４０ｍｍ^２サブブランク、および４単位フレームワーク用の２３×５５ｍｍ^２サブブランクのうちから論理的に選択する。大容量の容器に対応するより正確な統計値を用いて、これらの寸法をさらに、前方および後方の複数単位フレームワークに関するサブカテゴリとすることもできる。これらのサブブランクはまた、少なくとも２つの異なる厚さに必要とされ、ジルコニアの廃棄物、特に廃棄物の第２の成分を最小限化し、ネスティングソフトウェアは、例えば図９で示される外輪／内部コア鋳型に配置する少なくとも８つの異なるサブブランク寸法で操作する必要がある。

ミリング加工包絡線に関する寸法および形状分布の統計的分析は、最適なサブブランクの寸法をもたらす。もし、１）サブブランクの形状および寸法の多様性が、ミリング加工包絡線寸法分布曲線の特性的特徴の数と一致し（例えば、ＭＥＬおよびＭＥＷの山または谷）、かつ２）利用された原鋳型の利用可能な改良の数によりこれら特性的形状および寸法の配置がほぼ最適な方法で所定の作業に関連する一群の容器と一致する場合には、廃棄物の第２の成分を削減し、色調の一覧表も削減される。サブブランク用の形状および寸法の最適数は、第２次のネスティングソフトウェアにより提供されるデータを分析することにより論理的に解明されうる。第２次のネスティングソフトウェアはまた、サブブランク寸法の最小限数を推奨することにより、廃棄物および色調の一覧表について要求された最小限化を達成することができる。しかしながら、原鋳型を設計または再設計し、必要とされるその改良数を作り上げることはできない。後者の仕事は、ミリング加工中に獲得される実際の統計値の代わりに、仮想ブランク法を用いることもできる第３次ネスティングソフトウェアを必要とする。

第３次および最高次のネスティングソフトウェアは、Ｎ／ｎ＞１００であり、１日に１，０００容器以上の処理をする大規模中央処理設備およびミリング加工センターに配備することができる。そのような設備における規模の潜在的な節減により、特注のサブブランクの種類および特注のクラスターブランクのデザインが正当化される。デザインは定期的に変化させて、市場の需要の変化に応える必要がある。これらの設備は、そのパラメータをサブブランク、ＣＡＤ／ＣＡＭ単位および／またはソフトウェアの製造業者に指示するのに十分大きい。そのような設備に適したネスティングソフトウェアは、処理フィードバックループに組み込まれた設計能力を具備し、実際のフィードバックデータに基づく構成サブブランクおよび対応する鋳型デザインに関して寸法および形状の範囲を改良することを可能とする。例えば、第３次のネスティングソフトウェアが鋳型の容積、数、寸法、形状および鋳型内のサブブランクの配置を改良することができ、同様にクラスターブランク鋳型およびクラスターブランクハウジング／ホルダーの容積がＣＮＣ機械支持容積により与えられる設計包絡線内にパラメータ的に設計されれば、最適な色調分配を選択することもできる。

ミリング加工する前に、全てのミリング加工ジョブが、ＣＡＤファイル、ＳＴＬファイルまたは複合３Ｄ対象物の他の標準デジタル表示で表わされるので、上述の最適化機能は実際のミリング加工前またはミリング加工と同時に実施することができる。例えば、ミリング加工包絡線に関する寸法および形状分布は、予測することができ、すなわち、ミリング加工される複数のＣＡＤファイルから導かれまたは推定される。このデータは、さらにクラスターブランク用のサブブランクおよび鋳型／フレームワークを組立て、設計しおよび加工するのに用いられうる。異なる次元のネスティングソフトウェアのこのおよび他の能力と機能は、以下の表において比較される。

上記の表にまとめられたネスティングソフトウェアの機能によれば、クラスターブランクの有効利用、設計および組立のためにネスティングソフトウェアを利用する方法を提供することにより、クラスターブランクアセンブリ内のサブブランクの配置を最適化し、廃棄物および色調の一覧表を最小化するようにする。該方法は、デジタル工程設計（ＤＰＤ）手順、特に仮想ブランク方法を用いて水平に構成されたＣＡＤ／ＣＡＭ製造に基づくシステム最適化ソフトウェアを任意に含むことができる。前記方法は、いかなる組み合わせおよび順序においても、以下の１つ以上の作業を含む。

１）前駆ブランク上の単位の配置に関するネスティングソフトウェアにより提供された履歴ミリング加工データを分析し、ミリング加工包絡線に関する寸法および形状の分配を得る。
２）対応するＣＡＤ、ＳＴＬまたは同等のファイルにより表わされたミリング加工される作業に関連する一群の容器とサブブランクの最適範囲に一致するクラスターブランク鋳型の（設計）範囲を選択する。
３）１）の代わりに、高次のネスティングソフトウェアを用いることにより、ＣＡＤファイルまたはミリング加工された容器の等価デジタル表示を基にミリング加工包絡線の寸法および形状の分布を推定する「仮想統計値」を提供する。
４）作業に関連する複数のミリング加工包絡線の実際のまたは仮想の統計分析に基づき、サブブランクの最適数、形状および容積を定める。
５）選択された鋳型内の選択されたサブブランクを組立てて、クラスターブランクを製造しネスティングソフトウェアにより命令された通りに容器をミリング加工する。
６）ミリング加工包絡線および産出量に関する実際のまたは仮想の統計値を再取得する。
７）最大の平均産出量、サブブランク毎の最小の廃棄物および最小のサブブランクの色調一覧表の基準に基づき鋳型を改良または再設計する。
８）同じＣＡＤ／ＣＡＭシステムを用いてプラスチック前駆ブランクから改良または再設計された鋳型をミリング加工する。
９）または、鋳型の大量生産が特別な設備を用いて実行され、または外注されうる。
１０）クラスターブランクを組み立てて、ネスティングソフトウェアにより命令された通りに次の作業に関連する一群の容器をミリング加工する。
１１）あるいは、作業５）から１０）までの少なくともいくつかの作業が第３次ネスティングソフトウェアにより自動化され、ロボット制御で実行することができる。

作業５）から１０）が第３次ネスティングソフトウェアにより自動化される場合、製造プラットフォーム、具体的にはデジタル製造プラットフォームとして事実上機能する。現在では、おそらく、異なる型のＣＡＤ／ＣＡＭシステムを作動する際にミリング加工センターには利点があるが、標準化に対する要求が増大し、オープン構造システムの市場浸透を上昇させるのに伴って、あらゆる型の材料をミリング加工することができる１つの型、１つのプラットフォームシステムを作動させるという推進力が次第に増加する。大型中央処理施設およびミリング加工センター用の前記のような製造プラットフォームの必要性は、歯科におけるデジタル革命の更なる進展と共に、インプレッションレス歯科およびウェブベースの処理センターの出現を大きく増加させる。

図１３から２４は、多様な取り付け手段によりフレームワークに取り付けられたサブブランクを図示する。図１３および１４は、円形フレームワーク８０および８２を具備する本発明の異なる実施形態を図示する。フレームワーク８０は、フレームワーク８０の周辺に沿って配置されたサブブランクを具備する円形形状である。フレームワーク８２は、フレームワークの対向側に２つの列で配置された１組のサブブランクを有する。各サブブランク８４は、フレームワーク８０に取り付けられた長手方向軸を有するシャフト９０に取り付けられるフランジ８８を具備する支持体８６に取り付けられる。サブブランク８４は、のりづけされてもよく、またはフランジ８８に接着されてもよい。シャフト９０は、六角形または八角形などの断面形状を有してもよいが、円形断面を有するのが好ましい。シャフト９０はフレームワーク８０および８２にはめ込まれてもよい。または、シャフト９０は、その周囲に延在する溝を含んで位置決めねじまたは他の構造を収納してもよい。

図１５および１６は、サブブランク９２および９４をそれぞれ示し、フレームワーク９６および９８にそれぞれ取り付けられる。図１５において、サブブランク９２は支持体１００によりフレームワーク９６内にネスト化される。図１６は、ノッチ１０２を有するサブブランク９４を示し、その上にフレームワーク９８を取り付ける。

図１７から図１９は、フレームワーク１０４の両側に取り付けられる２列に整列されたサブブランク１０６を有する長方形状のフレームワーク１０４を示す。サブブランク１０６が支持体１０８に取り付けられ、支持体１０８がフレームワーク１０４に取り付けられることが示される。支持体１０８はフランジ１１０およびシャフト１１２を含み、フレームワーク１０４に取り付けられる。

図２０から２４はさらに、フレームワーク１２２の両側に沿って取り付けられる１組のサブブランク１２４を備えた長方形状のフレームワーク１２２を具備するクラスターブランク１２０の他の実施形態を示す。サブブランク１２４は支持体１２６に取り付けられ、支持体１２６はフレームワーク１２２と一致する。支持体１２６はフランジ部１２８およびシャフト１３０を含み、これらはフレーム１２２内に延在する。この例において、ミリング加工されたサブブランクの部分はフレームワークの完全に外側に配置される。

図２５から２７は、円形フレームワーク１４４を挿入し取り付けられるサブブランク１４２を具備するクラスターブランク１４０を図示する。図２５における切断図は、適切な位置に、フレームワーク１４４に一致する容器１４６内に取り付けられまたはぴったりと適合されるサブブランクを図示する。

図２７は、クラスターブランク１４０の分解図を図示し、フレームワーク１４４の頂部１４８および底部１５０を示す。サブブランク１４２は、底部１５０に配置され、頂部１４８はサブブランク１４２および底部１５０上に配置されてミリング加工時に適所にサブブランク１４２を保持する。ボルト１５２または同様の固定手段が頂部および底部の一連の開口部内に挿入され、その部分を同時に固定および保持する。

図２８から３３は、フレームワーク１４４に配置されたサブブランク１４２の断面図を示す。各サブブランクは、底部１５０に配置されるホルダー１４６に取り付けられることを示す。頂部１４８は、底部１５０上に適合し、ボルト１５２または同様の手段が頂部および底部を同時に保持する。図３０において明確に示すように、ホルダー１４６の鋭角部がフレームワーク単位１４８に押し込まれる。図３２および３３は、フレームワーク１４８内に適合するホルダー１４６の鋭角部をより明確に示す。サブブランク１４２はホルダー１４６に糊づけされても同様に取り付けられてもよく、後者はサブブランクをすっぽりと含み、圧迫接続具として機能することができ、すなわち頂部および／または底部により押し込まれる。フレームワーク１４８内のサブブランクの配置は図３から７および図９から１１に示される形状を含むいかなる形状でもよい。ホルダー１４６は可撓性、弾性またはゴム製材料により製造してもよい。さらに、該ホルダーは、留め金接続または圧迫接続によりクラスターブランクに取り付けられてもよい。全ての実施形態において、サブブランクはフレームワークに直接取り付けられ、または該フレームワークに取り付けられる中間材に取り付けられてもよい。

以下の例は、増大された産出量および削減された材料の廃棄物を示す。これは、本発明により形成されたクラスターブランクを備えた１つのディスクまたはブランクを置換することによってもたらすことができる。

２つの寸法の個別のＺｉｒＣＡＤブロック―Ｃ１４およびＢ４０（ｅ．ｍａｘＣＡＤ）がサブブランクとして用いられる。義歯の連続製造用のＣｈａｒｌｙ４ｄｅｎｔａｌ ＣＮＣミリング加工機５６（例えば図８を見よ）（Ｃｈａｒｌｙｒｏｂｏｔ社、クルセイレス、フランスより入手可）を用いる。Ｃｈａｒｌｙ４ｄｅｎｔａｌは、２つの１００ｍｍ（〜４”）または小型ディスク５８を収納することができるディスク固定システムを装備している。主として、軟焼結ジルコニアおよび（ＰＭＭＡなどの）樹脂ディスクの乾燥ミリング加工用に設計される。第１の１００ｍｍＰＭＭＡディスクが用いられて同じミリング加工機を用いるクラスターブランク用のフレームワーク（鋳型）を製造する。２５×２０ｍｍ^２および４５×２０ｍｍ^２の寸法を備えた４つの対照的に配置された長方形の開口部がＰＭＭＡディスク内でミリング加工され、次に２ＺｉｒＣＡＤ Ｃ１５、および２つのＣ４０ジルコニアブランクが、該開口部およびＬＥＣＯＳＥＴ１００キャスタブル取り付け材料（ＬＥＣＯ社、製品第８１２−１２５より入手可能）で占められる結果として生じる均等な空隙に配置される。２つの３単位ブリッジと２つの臼歯がサブブランクへとミリング加工される。１つの１００ｍｍジルコニアディスクが用いられる場合、残りのジルコニアは図２に示すように廃棄されなければならない。クラスターブランクの場合、サブブランクの残りが取り除かれ、かつＰＰＭＡフレームワークが再利用されて次のクラスターブランクを組み立てることができる。

本明細書に用いられる量またはパラメータを表す全ての数は、全ての場合において、「約」の語により追加的に修正される。数値範囲およびパラメータが説明されるにもかかわらず、本明細書に示す主題の広範な範囲は近似値であり、説明された数値は可能な限り正確に示される。例えば、各測定技術に伴う標準偏差、または丸め誤差および間違いからも明らかなように、いかなる数値も固有に一定の誤差を含みうる。

本発明を好適な実施形態に関して説明したが、当業者は特に説明していない追加、削除、修正および置き換えを添付の請求項に規定される発明の精神および範囲から逸脱せずに行うことができる。

従来の円盤状ブランクである。 図１のブランクをミリング加工して出た廃棄物を示す。 本発明の第１の実施形態により形成されたクラスターブランクである。 本発明の第２の実施形態により形成されたクラスターブランクである。 本発明の更なる実施形態により形成されたクラスターブランクである。 本発明のさらに他の実施形態により形成されたクラスターブランクである。 本発明のさらに追加的な実施形態により形成されたクラスターブランクである。 ２つのディスクミルブランクホルダーからなる開口位置にある従来のＣＡＤ／ＣＡＭミリング加工機を示す。 ２つのディスクミルブランクホルダーからなる閉鎖位置にある従来のＣＡＤ／ＣＡＭミリング加工機を示す。 本発明の原理により形成されたクラスターブランクの原鋳型の概略図である。 本発明の一実施形態により構成された図９の原鋳型の改良型を示す。 本発明の他の実施形態により構成された図９の原鋳型の改良型を示す。 ミリング加工包絡線の寸法分布のグラフである。 本発明の一実施形態に係るフレームワークに取り付けられたサブブランクの上面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワークに取り付けられたサブブランクの上面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワーク内に取り付けられたサブブランクの部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワーク内に取り付けられたサブブランクの部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワーク内に取り付けられたサブブランクの部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワーク内に取り付けられたサブブランクの部分斜視図である。 図１８の線１９−１９で切断したフレームワーク内に取り付けられたサブブランクの断面図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワークに取り付けられたサブブランクの上面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るフレームワークに取り付けられたサブブランクの側上面斜視図である。 図２１におけるフレームワークの側面図である。 図２２の線２３−２３における部分断面図を含む図２１のフレームワークの前面図である。 図２２の線２４−２４における部分断面図を含む図２１のフレームワークの上面斜視図である。 本発明の一実施形態に係るクラスターブランクの部分斜視図である。 本発明の一実施形態に係るクラスターブランクの上面図である。 図２６のクラスターブランクアセンブリの分解組立図である。 図２６の線２８−２８で切断した図２６のクラスターブランクの断面図である。 図２６の線２９−２９で切断した図２６のクラスターブランクの断面図である。 図２９内に取り付けるサブブランクの拡大図である。 図２６の線３１−３１で切断した図２６のクラスターブランクの断面図である。 本発明に係る容器内のサブブランクの斜視図である。 図３２のサブブランクの部分図である。

Claims (30)

1. 既存のコンピュータ装置を備えるＣＡＤ／ＣＡＭシステムのブランクホルダーと協動するよう構成されたフレームワークと、
   該フレームワークに取り付けられた複数のサブブランクとからなり、
   該サブブランクはマトリックスに配置され、
   該サブブランクはミリング加工作業前または業務作業前の履歴から得られるパラメータに関連する特性を有し、
   該フレームワークはディスク状に形成されて外輪と内部コアとを備え、
   前記外輪は一連のサブブランクを保持し、前記内部コアは一連のサブブランクを保持することを特徴とする歯科用製品製造用のクラスターミルブランク。
2. 前記歯科用製品は、コーピング、ポンティック、フレームワーク、義歯用の歯、保隙装置、歯牙交換歯列矯正装置、歯列矯正リテーナ、義歯、ポスト、ファセット、スプリント、シリンダ、ピン、コネクタ、クラウン、部分クラウン、べニア、オンレー、インレー、ブリッジ、固定部分義歯、インプラントまたは支台を含むことを特徴とする請求項１記載のクラスターブランク。
3. 該特性には、材料の型、材料特性、サブブランクの寸法、サブブランクの形状、および／またはサブブランクの色調を含むことを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
4. 該パラメータは、容器の型、材料選択パラメータ、歯科用製品の寸法、歯科用製品の形状、歯科用製品の色調、最適工具通路およびミリング加工パラメータを含むことを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
5. 該ミリング加工パラメータは、工具の型、切削の深さ、供給量、１分毎の回転数（ｒｐｍ）および／または線速度を含むことを特徴とする請求項４記載のクラスターミルブランク。
6. 該工具の型は、切削、研削または研磨面を含み、該工具は工具の材料、形状、および／または寸法を含むことを特徴とする請求項５記載のクラスターミルブランク。
7. 切削、研削または研磨面は、ダイヤモンド、炭化物、硬化鋼、またはセラミックを含むことを特徴とする請求項６記載のクラスターミルブランク。
8. 該工具形状は、円筒形状、円錐形状、円盤形状、球形状、またはフルート形状であることを特徴とする請求項６記載のクラスターミルブランク。
9. 該工具の寸法は、直径および長さを含むことを特徴とする請求項６記載のクラスターミルブランク。
10. 該ダイヤモンド工具材料は、ダイヤモンドグリットを含むことを特徴とする請求項７記載のクラスターミルブランク。
11. 切削の深さは、ミクロンからミリメータまでの寸法範囲であることを特徴とする請求項５記載のクラスターミルブランク。
12. 該パラメータはさらに、コーティング、つや出し、または熱処理パラメータからなる後ミリング加工パラメータを含むことを特徴とする請求項５記載のクラスターミルブランク。
13. 該フレームワークは：
    該フレームワーク内に配置された複数のサブブランクを含み；
    該フレームワークは上部および下部と；
    該フレームワーク内に複数のサブブランクを保持する複数の開口部に配置される複数の容器とを含むことを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
14. 該フレームワーク、複数のサブブランク、パラメータおよび特性が選択されて、材料の廃棄物および色調の一覧表を最小限にすることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
15. 該形状は、多角形、円形、楕円形および／または複雑なニアネットシェイプを含むことを特徴とする請求項３記載のクラスターミルブランク。
16. ミリング加工作業前の履歴は、歯科用製品の製造に用いられるミリング加工包絡線の統計値をふくむことを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
17. ミリング加工包絡線の統計値は、ミリング加工包絡線の形状、寸法およびミリング加工包絡線と歯科用製品の特定の型との相関関係を含むことを特徴とする請求項１６記載のクラスターミルブランク。
18. 業務作業前の履歴は、用いられる一覧表、残りの一覧表および容器の履歴を含むことを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
19. 前記サブブランクは、同一の寸法、色調および／または材料からなることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
20. 前記サブブランクは、異なる寸法、色調および／または材料からなることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
21. 前記フレームワークは、プラスチック材料、複合材料または金属材料から形成されることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
22. 前記サブブランクは、前記フレームワークに機械的に固定され、接着固定され、または一体となることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
23. 前記サブブランクは、歯科用セラミック、歯科用ポリマー、複合材料または金属材料のうち１つ以上から形成されることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
24. 前記フレームワークは単一の固体片であることを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
25. 前記フレームワークは、固定部品または可動部品を含むことを特徴とする請求項１記載のクラスターミルブランク。
26. 既存のＣＡＤ／ＣＡＭシステムのブランクホルダーと協動するよう構成されたフレームワークと；
    該フレームワークに取り付けられた複数のサブブランクと：から構成され；
    前記フレームワークは、外輪および内部コアとからなるディスク形状であり；
    前記外輪は一連のサブブランクを保持し、前記内部コアは一連のサブブランクを保持することを特徴とする歯科用製品製造用のクラスターミルブランク。
27. 前記歯科用製品は、コーピング、ポンティック、フレームワーク、義歯用の歯、保隙装置、歯牙交換歯列矯正装置、歯列矯正リテーナ、義歯、ポスト、ファセット、スプリント、シリンダ、ピン、コネクタ、クラウン、部分クラウン、べニア、オンレー、インレー、ブリッジ、固定部分義歯、インプラントまたは支台を含むことを特徴とする請求項２６記載のクラスターミルブランク。
28. 前記外輪は一連の大型サブブランクを含み、前記内部コアは一連の小型サブブランクを含むことを特徴とする請求項２６記載のクラスターミルブランク。
29. 前記大型サブブランクが用いられて、４単位から６単位の歯科用製品を製造し、前記小型サブブランクが用いられて３単位以下の歯科用製品を製造することを特徴とする請求項２６記載のクラスターミルブランク。
30. 前記大型サブブランクが用いられて２単位から３単位の歯科用製品を製造し、前記小型サブブランクが用いられて単一単位の歯科用製品を製造することを特徴とする請求項２６記載のクラスターミルブランク。

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