JP3483184B2 - 義歯アタッチメント磁石構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、限られた義歯床内にお
いて必要な磁気吸引力を確保できる小型の磁気アタッチ
メント磁石構造体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，磁気吸引力を利用した義歯アタッ
チメントとしては，例えば図３〜図４に示されたものが
提案されている（特開平４ー２２７２５３号公報）．図
３に示すように歯根部６に埋設した根面板５が埋設さ
れ，更に，この中にキーパー９が埋めこまれている．義
歯８０は該キーパー９と対向するように義歯アタッチメ
ント８を有し，それを包むレジン床３及びホウロウ質の
人工歯４からなる．

【０００３】上記義歯アタッチメント８は，図８に示す
ようにキーパーと当接する吸着面に対し磁束が交差する
方向に着磁された円柱状の永久磁石８１を，耐蝕性磁性
材料からなる凹形ケース８２に収納し，円柱状永久磁石
に対して同心的に配置された耐蝕性非磁性シールドリン
グ８７と耐蝕性金属シール板８６とを凹形ケースの内側
に装着して永久磁石が露出しないようにケース上部を覆
い，ケース８２およびシールリング８７ならびにシール
円板８６各部材の突合わせ部をシーム溶接している．な
おシールドリング８７と金属シール板８６をあわせてシ
ールプレート８８と呼んでいる．

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本公報に記載されてい
る製造方法は、ケース８２とシールドリング８７の外
周、シールドリング８７の内周と金属シール板８６のそ
れぞれの突き合わせ部をレーザー溶接していた。このよ
うな溶接をすると、溶接時の熱による歪みのために、ケ
ース８２とシールドリング８７の外周との突き合わせ部
に空隙が生じたり、凹凸が生じたりするため、シールド
リング８７の内周と金属シール板８６との突き合わせ部
がレーザー溶接しにくいと共に、溶接割れが生じやすい
という問題点があった。また、組み付け寸法のバラツキ
が大きくなるという問題点があった。

【０００５】これらの問題点を解決するために、日本金
属学会講演概要集（１９９６年９月２９日）ｐ４０８に
おいて図５にしめすような製造方法が提案されている。
本文献に示されている製造方法は、磁石８１ａをカップ
ヨーク８２ａ内に収納し、ディスクヨーク８４ａの側面
にあらかじめＮｉ皮膜８５ａをつけておき、ディスクヨ
ーク８４ａで蓋をしたのちに、カップヨーク８１ａとデ
ィスクヨーク８４ａの接合部を溶接時に溶け込ますこと
により、溶融部８７ａを非磁性化している。これによ
り、レーザーによる溶融が一回ですむため溶接回数が一
回省略でき、それに伴う問題点も解決されたごとく報告
されている。さらに部品点数の削減及び、プロセスの簡
易化をはかっている。

【０００６】しかしながら、本製造方法には以下のよう
な欠点が存在していた。Ｎｉ皮膜８５ａ付きのディスク
ヨーク８４ａをカップヨーク８２ａ開口部に対して大き
めにつくり嵌入したときは、メッキのため密着力が不十
分のため剥離を生じることがある。そのため生産歩留り
及び生産性が低下したり、Ｎｉ量不足による溶融部の非
磁性化が不十分になったりすることがある。また、Ｎｉ
皮膜８５ａ付きのディスクヨーク８４ａをカップヨーク
８２ａ開口部に対して小さめにつくり挿入したときに
は、周回溶接時に終端に向かうに連れて凝固収縮が生じ
隙間が徐々に拡大し、最後には隙間が大きくなって接合
不能になったり、凝固収縮歪みと隙間の作用により溶接
割れを生じることがある。それにともない、当然生産
性、生産歩留りが低下していた。よってこの手法では、
Ｎｉ皮膜８５ａ付きのディスクヨーク８４ａの大きさを
調節しても、満足に製造できないという問題があった。

【０００７】更に本製造方法では、Ｎｉ皮膜８５ａを溶
融するため、ディスクヨーク８４ａの厚さ分だけ溶融深
さを取る必要があった。その為、従来の単なる溶接に比
べ溶融部が大きくなり、凝固収縮が大きい為割れを誘因
した。更にレーザーによる溶融はエネルギー密度が高い
ため瞬間的であり、十分攪拌されないため偏析が生じ、
局所的に軟磁性部が生じる。その為、非磁性部の効果が
不十分となりカップヨーク８２ａとディスクヨーク８４
ａの間を通る磁束が増えることにより、磁気的吸引力が
劣化する。図５の技術は以上の問題点を抱えていた。以
上のように本義歯アタッチメントの製造方法において
は、組み付け時の生産性および生産歩留りの向上、溶融
部の良好な接合、割れの防止による生産歩留り、生産性
の向上および、安定した非磁性領域の確保による磁気吸
引力の向上が求められていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この解決方法として，発
明者は，ディスクヨーク８４ａとカップヨーク８２ａ開
口部間の非磁性部の形状、非磁性領域の各種製造方法を
変更させたときの、溶融部の凝固収縮、接合状態、溶接
割れの状態、成分偏析状態、磁気吸引力を調査して鋭意
研究を重ねた結果、Ｎｉメッキ皮膜の剥離防止による生
産歩留り、生産性の向上、溶融部の良好な接合、溶接割
れの防止による生産歩留り、生産性の向上および、安定
した非磁性領域の確保による磁気吸引力の向上する義歯
アタッチメントの磁石構造体の製造方法を見いだして本
発明にいたった。

【０００９】請求項１の構成は，歯根部に設けたキーパ
ーと対向するように義歯床に埋設され，キーパーと当接
する吸着面に対し磁束が交差する方向にＮーＳ極を持つ
磁石体と，磁石体を略同一に収納する軟磁性材料よりな
るヨークを有し，該磁石体と当接し，更に前記キーパー
と磁気的に吸着する吸着面となるシールプレートを持
ち，該シールプレートはその外周リング部を形成する非
磁性シールドリング部，および，それと内接する軟磁性
シールド部とからなり，前記非磁性シールドリング部外
周部と該ヨーク内周面を該キーパーと密着可能に当接
し、上記キーパーに対して磁気吸引力により吸着する義
歯アタッチメント磁石構造体において，該シールプレー
トにおける該非磁性シールドリング部を作製する時、軟
磁性シールド板の外周側面にＮｉ、ＭｎもしくはＮｉ−
Ｍｎ合金膜層を形成し、その後、熱拡散処理により合金
化し、非磁性シールドリング部を形成し、該シールドプ
レートを該ヨーク及び該磁石体と当接させ、該ヨークと
該シールプレートの当接部を接合することを特徴とする
磁石構造体の製造方法である。

【００１０】請求項２の構成は，請求項１において該ヨ
ークと該シールプレートの当接部をレーザー溶接、電子
ビーム溶接、もしくは、ろう着により接合することを特
徴とする磁石構造体の製造方法である。

【００１１】このような製造方法で磁石構造体の製造を
おこなうと、熱拡散によってできた非磁性部は拡散によ
るため、組成が均一であり完全な非磁性領域ができる。
また、該非磁性部は、拡散によるため、単なるメッキと
異なり合金化しており密着性は格段に優れる。その為合
金化した非磁性領域を持つディスクヨークを大きめに作
成し嵌入しても、非磁性領域が剥離することはない。よ
って接合を溶接で行う場合は、非磁性領域を持つディス
クヨークを嵌入できるため、非磁性領域とカップヨーク
の隙間が無くなり、レーザー及び電子ビーム溶接による
周回溶接時に隙間が徐々に拡大することが無くなる。す
でに非磁性領域ができあがっているので、Ｎｉの完全溶
融の必要がなく腐食の恐れが無いシール性を確保する程
度に溶け込み深さを浅くでき凝固収縮量を減らし凝固収
縮歪を減らすことができる。その為、周回溶接時に終端
に向かうに連れて凝固収縮が生じ、最後には隙間が大き
くなって接合不能になったり、凝固収縮歪みと隙間の作
用により割れを生じることがなくなる。

【００１２】当然、非磁性領域が嵌入により剥がれない
ので、非磁性領域を持つディスクヨークを小さめにつく
る必要はなく、小さめにつくり挿入したとき周回溶接時
の接合不能や、割れを生じることがなくなる。以上のよ
うに本義歯アタッチメントの製造方法によって溶融部の
良好な接合、割れの防止による生産歩留り、生産性の向
上および、安定した非磁性領域の確保による磁気吸引力
の向上を得ることができた。接合をろう着で行う場合
は、当然、溶接工程が無いので安定した非磁性領域がそ
のまま生かされ、かつ、溶接割れ等の問題も生じない。
また、合金化した非磁性領域を持つディスクヨークを大
きめに作成し嵌入しても、非磁性領域が剥離することは
ないのは同様である。

【００１３】本発明において使用する磁石は，単位体積
当たりに起磁力の高い磁石であり，ＳｍーＣｏ系，Ｎｄ
ーＦｅーＢ系をはじめとする高エネルギー積を持つ希土
類磁石がよい．その形状は円柱上からなりキーパーと当
接する吸着面に対し磁束が交差する方向にＮーＳ極又は
ＳーＮ極が伸びている．

【００１４】磁石を収納する耐蝕性軟磁性材料からなる
開口部を有するカップヨーク及びディスクヨークは，口
腔内での使用上の問題を発生させないよう必要な耐蝕性
を有し，かつ磁石からの磁束を伝える磁気回路を形成す
るために優れた磁気特性を有する必要である。該ヨーク
に使用される材料には，１８Ｃｒ系ステンレス鋼，１７
Ｃｒー２Ｍｏ，１９Ｃｒー２Ｍｏ系ステンレス鋼などの
耐蝕性軟磁性材料が好ましい．

【００１５】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に示
す。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の製造方法によって作られた義
歯アタッチメント１の各製造工程における半製品及び製
品の実施例を示す縦断面図である。図１（ａ）は工程１
で出来た半製品である軟磁性シールド板１４を示す。軟
磁性シールド板１４は通常、丸棒から切削加工にて作
る。材料は１９Ｃｒ−２Ｍｏ−Ｔｉ鋼であり、寸法は外
径３．３８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍである。図１（ｂ）
はＮｉメッキである工程２で出来た半製品であるＮｉメ
ッキ１５付き軟磁性シールド板を示す。Ｎｉメッキ厚さ
は３０μｍである。Ｎｉメッキ１５は軟磁性シールド板
１６の外周側面に沿って施される。非磁性化のための元
素供給原源である膜層は、メッキ工程の他にスパッタリ
ング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等の各種蒸着方法でも可能であ
る。更に、膜層の成分は、Ｎｉの他、Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ
合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｍｎ−Ｃｒ合金でも良い。また
前記金属材料にＦｅ等を含有しても良い。

【００１７】図１（ｃ）は熱拡散処理である工程３で出
来た半製品であるシールプレート１８である。シールプ
レート１８は非磁性シールドリング部１７と軟磁性シー
ルド部１６よりなる。熱拡散条件は、次の如くである。
保持温度は１２５０℃で７時間保持し、雰囲気は真空排
気後Ａｒガスを４００ｔｏｒｒに保持して行った。冷却
はＡｒ急冷にて行った。この熱処理により、Ｎｉメッキ
１５層のＮｉ元素が熱拡散により軟磁性シールド板１４
へ拡散していき、最終的に成分の均一な非磁性シールド
リング部１７が出来上がった。非磁性シールドリング部
１７の寸法は、厚み５０μｍの表面層になる。シールプ
レート１８の寸法は外径が３．４４ｍｍ、厚みが０．１
５ｍｍである。保持温度は８００から１４００℃で、保
持時間は１時間から５０時間の間で行ってもよい。傾向
として低温では長時間保持時間が掛かり生産性に問題が
あり、高温では熱処理炉の炉体の消耗の問題がある。雰
囲気は不活性雰囲気もしくは還元雰囲気にて行ってもよ
い。例えばＡｒ、Ｈｅ、真空及び水素ガス雰囲気にて行
ってもよい。

【００１８】図１（ｄ）は磁石体１１を収容したヨーク
１２へシールプレート１８を嵌入又はかしめる工程４を
示している。工程４は、紙面の上下方向に着磁された磁
石体１１と該磁石体１１を略同一に収納するヨーク１２
に対し、ヨーク１２の開口部内面１２１と磁石体１１の
Ｓ極面１１１で囲まれる面に対して工程３で作成したシ
ールプレート１８を嵌入もしくは、かしめる工程であ
る。嵌入により、ヨーク１２の開口部内面１２１に対し
て工程３で作成したシールプレート１８の外周側面１８
１が密接される。ヨーク１２においては、材料は１９Ｃ
ｒ−２Ｍｏ−Ｔｉ鋼であり、寸法は外径４．４ｍｍ、内
径３．４ｍｍ、高さ２．１ｍｍ、深さ１．６ｍｍであ
る。磁石体１１においては、材料はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希
土類磁石で最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）が４０ＭＧ
Ｏｅを用い、寸法は外径３．３ｍｍ、高さは１．４５ｍ
ｍである。図１（ｅ）は工程４で嵌入及びかしめして密
接した部の水密化するための接合工程の一例を工程５に
示している。工程５は、ヨーク１２の開口部内面１２１
と工程３で作成したシールドプレート１８の外周側面１
８１との密接部を上部垂直方向からレーザービームを照
射することにより水密する工程である。溶接部１９の形
状は、溶接幅０．１ｍｍ、溶接深さ０．１ｍｍである。

【００１９】また、工程１、工程２は、次のように作成
するとより生産性が向上する。工程１’は、軟磁性シー
ルド板１４と同直径の丸棒に、工程２と同様のＮｉメッ
キ１５を施す。工程２’は、その丸棒を図１（ｂ）のご
とくスライスして、工程２と同じ物をえる。工程１、２
の如く軟磁性シールド板１６の外周面に沿ってＮｉメッ
キを施すのは困難であり、図１（ｂ）の工程２の上下方
向にはみ出る可能性が高い。よって最終的に研磨工程が
入ることが多く、実際的でない。以上のように製造する
ことにより、組み付け時の生産性および生産歩留りの向
上、溶融部の良好な接合、割れの防止による生産歩留
り、生産性の向上および、安定した非磁性領域の確保に
よる磁気吸引力の向上を満たすことができた。

【００２０】

【比較例】図２は従来技術の製造方法によって作られた
義歯アタッチメント８の各製造工程における半製品及び
製品の実施例を示す縦断面図である。各構成要素の寸法
及び材料は実施例と同様とし、製造方法のみを変更させ
た例である。図２（ａ）は工程１で出来た半製品である
軟磁性シールド板８４ａを示す。軟磁性シールド板８４
ａは通常、丸棒から切削加工にて作る。材料は１９Ｃｒ
−２Ｍｏ−Ｔｉ鋼であり、寸法は外径３．２６ｍｍ、厚
さ０．１５ｍｍである。図１（ｂ）はＮｉメッキである
工程２で出来た半製品であるＮｉメッキ８５ａ付き軟磁
性シールド板を示す。Ｎｉメッキ厚さは５０μｍであ
る。Ｎｉメッキ８５ａは軟磁性シールド板８４ａの外周
側面に沿って施される。Ｎｉメッキ８５ａ付き軟磁性シ
ールド板８４ａは一体で外径３．３６ｍｍ、厚み０．１
５ｍｍである。

【００２２】図２（ｃ）は磁石体８１ａを収容したヨー
ク８２ａへＮｉメッキ８５ａ付き軟磁性シールド板８４
ａを位置決めする工程３を示している。工程３は、紙面
の上下方向に着磁された磁石体８１ａと該磁石体８１ａ
を略同一に収納するヨーク８２ａに対し、ヨーク８２ａ
の開口部内面８２１ａと磁石体８１ａのＳ極面８１１ａ
で囲まれる面に対して工程２で作成したＮｉメッキ８５
ａ付き軟磁性シールド板８４ａを位置決めする工程であ
る。ヨーク１２においては、材料は１９Ｃｒ−２Ｍｏ−
Ｔｉ鋼であり、寸法は外径４．４ｍｍ、内径３．４ｍ
ｍ、高さ２．１ｍｍ、深さ１．６ｍｍである。磁石体１
１においては、材料はＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁石で最
大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）が４０ＭＧＯｅを用い、
寸法は外径３．３ｍｍ、高さは１．４５ｍｍである。

【００２２】通常、Ｎｉメッキ８５ａ付き軟磁性シール
ド板８４ａは位置決め挿入時に嵌入で入れるとＮｉメッ
キが剥がれるため工程２でしめしたようにヨーク内径
３．４ｍｍに比較して若干小さい３．３６ｍｍで作成し
ている。よって簡単に嵌め込めるものの０．０２から
０．０４ｍｍの隙間が形成される。

【００２３】図２（ｄ）は工程３で位置決め挿入したＮ
ｉメッキ８５ａ付き軟磁性シールド板８４ａの外周側面
８５１ａとヨーク８４ａの開口部内面８２１ａとの隙間
部を水密化するための接合工程の一例を工程４に示して
いる。工程４は、ヨーク８４ａの開口部内面８２１ａと
工程２で作成したＮｉメッキ８５ａ付き軟磁性シールド
板８４ａの外周側面８５１ａとの隙間部を上部垂直方向
からレーザービームを照射することにより水密する工程
である。溶接部１９の形状は、溶接幅０．２０ｍｍ、溶
接深さ０．１５ｍｍである。その結果、図２（ｄ）の如
く溶融部に溶接割れ及び接合不良が生じることがあっ
た。更に成分的にも溶融部のＮｉ元素の含有量が大きく
ばらつき、低Ｎｉ部では軟磁性のままであったり、Ｎｉ
が高すぎる場合にも高透磁率材料パーマロイに似た成分
となり軟磁性となり完全な非磁性シールドリング部が形
成されなかった。

【００２４】本発明の実施例と比較例を比べると、溶融
部の接合性、溶接割れの防止性において本発明の方が優
れ、その為生産歩留り、生産性が勝っている。更に本発
明の方が安定した非磁性領域の確保に優れ、磁気吸引力
の向上を満たすことができた。

【００２５】

【効果】本発明の製造方法を義歯アタッチメントの磁石
構造体の製造に適用することによりＮｉメッキ皮膜の剥
離防止による生産歩留り、生産性の向上、溶融部の良好
な接合、溶接割れの防止による生産歩留り、生産性の向
上および、安定した非磁性領域の確保による磁気吸引力
の向上することができた。

【００２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造
工程説明図 （ａ）実施例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程１ （ｂ）実施例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程２ （ｃ）実施例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程３ （ｄ）実施例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程４ （ｅ）実施例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程５

【図２】比較例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造
工程説明図 （ａ）比較例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程１ （ｂ）比較例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程２ （ｃ）比較例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程３ （ｄ）比較例の義歯アタッチメント磁石構造体の製造工
程４

【図３】従来例の義歯の説明図

【図４】従来例の義歯アタッチメントの説明図

【図５】従来例の義歯アタッチメントの説明図 （ａ）レーザー溶融前状態 （ｂ）レーザー溶融後状態

【符号の説明】

１．．．本発明義歯アタッチメント磁石構造体 １１．．．磁石体 １１１．．．磁石体のＳ極側の底面 １２．．．ヨーク １２１．．．ヨーク内側面 １４．．．軟磁性シールド板 １５．．．Ｎｉメッキ膜層 １６．．．軟磁性シールド部 １７．．．非磁性シールドリング部 １８．．．シールプレート １８１．．．シールプレート側面 １９．．．レーザー溶融部 ３．．．レジン床 ４．．．人工歯 ５．．．根面板 ６．．．歯根部 ８．．．従来の義歯アタッチメント磁石構造体 ８１．．．永久磁石 ８２．．．凹形ケース ８６．．．耐蝕性金属シール板 ８７．．．耐蝕性非磁性シールドリング ８８．．．シールプレート ８ａ．．．従来の義歯アタッチメント磁石構造体 ８１ａ．．．磁石体 ８１１ａ．．．磁石体のＳ極側の底面 ８２ａ．．．カップケース ８２１ａ．．．カップヨーク内側面 ８４ａ．．．ディスクヨーク（溶接前） ８５ａ．．．Ｎｉ皮膜 ８５１ａ．．．Ｎｉ皮膜付きディスクヨークの側面 ８６ａ．．．ディスクヨーク（溶接後） ８７ａ．．．耐蝕性非磁性シールドリング部 ８８ａ．．．シールプレート ９．．．従来のキーパー ８０．．．義歯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−227253（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−68688（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−78938（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61C 8/00 A61C 13/235

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯根部に設けたキーパーと対向するよう
   に義歯床に埋設され，キーパーと当接する吸着面に対し
   磁束が交差する方向にＮーＳ極を持つ磁石体と，磁石体
   を略同一に収納する軟磁性材料よりなるヨークを有し，
   該磁石体と当接し，更に前記キーパーと磁気的に吸着す
   る吸着面となるシールプレートを持ち，該シールプレー
   トはその外周リング部を形成する非磁性シールドリング
   部，および，それと内接する軟磁性シールド部とからな
   り，前記非磁性シールドリング部外周部と該ヨーク内周
   面を該キーパーと密着可能に当接し、上記キーパーに対
   して磁気吸引力により吸着する義歯アタッチメント磁石
   構造体において，該シールプレートにおける該非磁性シ
   ールドリング部を作製する時、シールド板の外周側面に
   Ｎｉ、ＭｎもしくはＮｉ−Ｍｎ合金膜層を形成し、その
   後、熱拡散処理により合金化し、非磁性シールドリング
   部を形成し、該シールドプレートを該ヨーク及び該磁石
   体と当接させ、該ヨークと該シールプレートの当接部を
   接合することを特徴とする磁石構造体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において該ヨークと該シールプ
   レートの当接部をレーザー溶接、電子ビーム溶接、もし
   くは、ろう着により接合することを特徴とする磁石構造
   体の製造方法。