JP2005211313A

JP2005211313A - アーチワイヤスロットライナーの製造方法

Info

Publication number: JP2005211313A
Application number: JP2004021745A
Authority: JP
Inventors: Takanori Yasumoto; 隆徳安本; Yoshikazu Ioka; 義和井岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】歯列矯正治療に使用されるアーチワイヤスロットライナーをローラ加工で成形するについて、高い成形精度と高い加工品質を確保できる様に、その加工方法を工夫すること。
【解決手段】帯状の板材あるいは線材Ｗを曲げ加工して断面円弧状にし、次いで、底部を圧縮してその肉を左右に押しやって角部の肉厚の減少を防止又は増大させつつ曲げ加工して断面Ｕ形又は凹形に成形し、さらに上下左右のローラで加圧して最終の断面凹形に形成し、これを切断して製造するアーチワイヤスロットライナーの製造方法。
【選択図】図２

Description

この発明は、歯列矯正治療に使用されるブラケットに結合される金属製溝部材すなわち、アーチワイヤスロットライナー（以下、これを「ライナー」という）の製造方法に関するものであり、比較的廉価な製造装置によって、材料コスト、加工コストを低減することができ、高品質のアーチワイヤスロットライナーを廉価に製造することができるものである。

歯列矯正治療は、歯並びをきれいに整える治療であり、歯のそれぞれにブラケットを貼り付け、当該ブラケットの溝部（スロット）に断面丸形あるいは断面四角形のアーチワイヤを嵌め、これを張って長い期間をかけて歯並びを徐々に整えていく矯正治療法である。上記ブラケットは通常プラスチック製であり、そのスロットに直接アーチワイヤを通してアーチワイヤ（ステンレス製）を張ると上記ブラケットのスロットが摩耗し、アーチワイヤが徐々に緩み、治療効果が低下するので、スロットに金属製のライナー（断面凹状部材）を嵌めて上記ブラケットのスロットの摩耗を防止している。
上記ライナーはステンレス、チタンなどの金属製であり、幅が約１ｍｍ強、高さは１ｍｍ弱の断面形状の極めて微小な金属部品である。このライナー及びその使い方は、従来周知のことであり、これが記載されている刊行物の一例として特公昭６０−２８５０３号公報がある。
また、上記ライナーは金属射出成形や金属成形操作で成形され（例えば、特開平７−３１３５２８号公報）、あるいは鋳造成形、焼結成形で成形することもできる。

射出成形では、金属を溶かす高温の加熱炉や高温に耐えるダイスが必要であるので、成形装置自体が大掛かりで設備費用が非常に高くなる。また、金属成形操作、例えば、プレス加工（特開平９−９８９８８号公報）は、打ち抜きによる材料の歩留まりが悪く、また、製品の強度が低い（ライナーは微細金属部品であり、比較的硬質の材料が使用されるので曲げられた角部に亀裂が入るなど）という問題がある。
また、焼結成形は粉体製造装置が必要で、かつ高温高圧の焼結成形装置が必要であるので設備費がかさみ、その結果、ライナ−の製造コストが高くなる。
さらに、鋳造成形は成形品の強度に問題がある。

一般論として、金属加工方法としてローラ成形加工法があるが、このローラ成形加工法をライナー製造に利用した公知技術はない。したがって、ローラ成形加工法によるライナーの加工法が確立されれば、簡便で低廉な設備により高い材料歩留まりで、低コストで成形できることがローラ成形加工法の一般的特性から予想される。なお、設備コスト、熱歪みなどの問題を避けるために冷間ローラ加工が適している。冷間ローラ加工によると、ライナーは微細な部品でしかも比較的硬質な金属製であり、加工硬化のために角部外面に割れが入る（図４参照）。このために、高加工精度、高加工品質を実現することは容易でなく、したがって、その成形精度及び加工品質を如何にして安定的に高くするかが技術的な問題である。
特公昭６０−２８５０３号公報特開平７−３１３５２８号公報特開平９−９８９８８号公報

そこで、この発明は、ライナー（アーチワイヤスロットライナー）を冷間ローラ加工で成形するについて、高い成形精度と高い加工品質を確保できる様に、その加工方法を工夫することである。

上記課題解決のために工夫した手段は、帯状の板材あるいは線材を圧延成形ローラ間を通して段々に加工して最終的に断面凹形に成形し、これを所定の長さに切断するアーチワイヤスロットライナーの製造方法について、次の（イ）〜（ハ）によるものである。
（イ）ワーク面が円弧凹状の成形ローラとワーク面が円弧凸状の成形ローラで第１段階の曲げ加工を行い、
（ロ）ワーク面が上記円弧凹状の成形ローラより曲率が少し大きい円弧凹状の成形ローラとワーク面が上記円弧凸状の成形ローラより幅狭Ｕ形凸状の成形ローラで第２段階の曲げ加工と半径方向圧縮加工を行い、
（ハ）ワーク面が平面状の下成形ローラとワーク面が幅狭凸状の上成形ローラと、ワーク面が平面の左右の成形ローラとで第３段階の曲げ加工と半径方向及び幅方向圧縮加工を行うこと。

〔作用〕
第１段階のローラ加工によって、平板あるいは線材を曲率の小さい円弧状に加工し、第２段階のローラ加工によって一段と曲率の大きい円弧状に加工するとともに円弧の底部を半径方向に圧縮して厚さを減少させてその肉を左右両方に押しやり、さらに、第３段階のローラ加工によって底部を半径方向に圧縮しながら、断面Ｕ形の底部の肉が角部に押しやられて肉厚になるように左右のローラで幅方向に圧縮し、最終形状に加工する（図２参照）。
以上のように加圧ローラで段階的に徐々に成形加工するので、幅１．０〜３．０ｍｍ、厚さ０．１〜０．５ｍｍの細い条材をアーチワイヤスロットライナーの断面形状に無理なく成形加工される。

本発明の製造方法によれば、第１段階でワークを曲げ、第２段階、第３段階でワークの中央部を圧延して、その肉を変形が大きい左右の角部に押しやりながらこの角部を曲げ加工して、角部を肉厚に成形し、角部外表層の引っ張り方向のストレスを低減させるので角部外面に割れが発生するとはなく、また、安定的に高い成形精度で成形がなされる。第３段階では、４方向から圧延加工をして各部が所望の寸法となるように調整も行なう。
なお、各段階のローラ加工は１種類のローラによってそれぞれ１回で行うこともできるが、複数回に分けて徐々に加工してもよい。また、複数種のローラによって複数回に分けて加工することもできる。

この発明により、細長い帯状条材をローラ曲加工して、高精度、高品質で安定的に断面凹形条材に成形することができ、これを所定長さに切断することで、所定形状、所定寸法のアーチワイヤスロットライナーを極めて能率的に製造することができる。
この発明は、細長い条材をローラ曲げによって冷間加工するものであるから、設備費が廉価である。比較的低温の熱間加工によることもできるが、この場合はワークの加熱手段、冷却手段が必要であるので設備コストがかさむことになる。

次いで、アーチワイヤスロットライナーの具体的な製造装置を製造方法とともに図面を参照して説明する。

この実施例における素材は、幅２．０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのチタン合金の細長い線材であり、これを幅１．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍ、溝幅０．４ｍｍ、溝深０．７ｍｍの断面凹形条材に成形するものである。
この実施例は第１段階の粗曲加工を図１におけるパス１とパス２で行い、第２段階のローラ加工をパス３からパス５で行ない、第３段階のローラ加工をパス６とパス７で行なう。

パス１では、円弧状凹面を備えた下ローラ１と円弧状凸部を備えた上ローラ１ａで平板ワークＷ１を曲げ加工する。
パス２では、曲率半径がパス１より小さい円弧状凹面を備えた下ローラ２と曲率半径がパス１より小さい円弧状凸部を備えた上ローラ２ａで円弧状ワークＷ２を曲げ加工する。
パス３では、曲率半径がパス２より小さい円弧状凹面を備えた下ローラ３と曲率半径がパス２より小さいＵ形凸部を備えた上ローラ３ａでローラ加工する。
パス４では、Ｕ形溝を備えた下ローラ４とＵ形凸部を備えた上ローラ４ａでローラ加工する。

パス５では、パス４より幅狭のＵ形溝を備えた下ローラ５とパス４より幅狭のＵ形凸部を備えた上ローラ５ａでローラ加工する。
パス３〜パス５では、ワークＷ３〜ワークＷ５は徐々に曲げ加工されるとともに中央部の肉厚が圧縮される。
さらに、パス６では、ワーク面が平面状の下ローラ６と凸部を備えた上ローラ６ａと、下ローラ６の外周に対して直角な側平面を備えた左右ローラ６ｃ，６ｄとでローラ加工する。これによって、ワークＷ６は、Ｕ形溝を有する条材にローラ加工され、パス７で、パス６と同様のローラによってワークＷ７はさらにローラ加工されて、幅１．００ｍｍ、高さが０．９０ｍｍで、底の肉厚が０．３０ｍｍ、溝幅０．４５ｍｍの凹形条材に加工される。
以上のようにして加工されたワークＷを所定の長さに切断することによって、チタン合金製アーチワイヤスロットライナーが作られる。

は実施例の加工工程を示す断面図である。は、ワークに対する圧縮加工の様子を模式的に示す断面図である。は、最終成形されたワークＷの断面図である。は、従来のローラ加工方法で成形されたワークの断面図である。

符号の説明

１〜６・・・パス１〜６の下ローラ
１ａ〜６ａ・・・パス１〜６の上ローラ
６ｃ・・・左ローラ
６ｄ・・・右ローラ

Claims

帯状の板材あるいは線材を曲げ加工して断面円弧状にし、次いで、底部を圧縮してその肉を左右に押しやって角部の肉厚の減少を防止又は増大させつつ曲げ加工して断面Ｕ形又は凹形に成形し、さらに、上下左右のローラで加圧して最終の断面凹形に形成し、これを切断して製造するアーチワイヤスロットライナー製造方法。
帯状の板材あるいは線材を圧延成形ローラ間を通して段々に圧延加工して断面凹形条材に成形し、これを所定の長さに切断するアーチワイヤスロットライナーの製造方法であって、
ワークを加工するワーク面（以下、「ワーク面」という）が円弧凹状の成形ローラとワーク面が円弧凸状の成形ローラで第１段階の曲げ加工を行い、
ワーク面が上記円弧凹状の成形ローラより曲率が少し大きい円弧凹状の成形ローラとワーク面が上記円弧凸状の成形ローラより幅狭Ｕ形凸状の成形ローラで第２段階の曲げ加工と半径方向圧縮加工を行い、
ワーク面が平面状の下成形ローラとワーク面が幅狭凸状の上成形ローラと、ワーク面が平面の左右の成形ローラとで第３段階の曲げ加工と半径方向及び幅方向圧縮加工を行うことにより、
上記断面凹形条材を形成するアーチワイヤスロットライナーの製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の製造方法によって製造されたアーチワイヤスロットライナー。