專利名稱：用于制造牙齒矯正器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及批量訂制產(chǎn)品的制造，更具體地說，涉及所述批量訂制產(chǎn)品的自動制造方法。
背景技術(shù)：
牙齒模具的傳統(tǒng)制造方法是公知的，并且包括例如在美國專利No.6,497,574中描述的方法和裝置，所述專利被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人，并且其全部內(nèi)容被結(jié)合于此以作參考。
在這樣的系統(tǒng)中，應(yīng)用于患者牙齒的牙齒“矯正器”由模具制成。構(gòu)造了一系列矯正器，所述矯正器由患者順序地應(yīng)用于他們的牙齒并且隨著時間對患者牙齒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有利的變化。初始的模具由患者牙齒的印模制造，隨后的模具和矯正器使用軟件和初始模具的數(shù)字化進行制造。如以上被結(jié)合以作參考的專利中所描述的，可以通過使用合適的印模材料，例如藻酸鹽或聚乙烯硅氧烷(PVS)，形成患者牙列的印模構(gòu)造初始模具。上頜的印模通常包括牙齒、腭和圍繞顏面和舌面上牙齒的牙齦組織。下頜的印模通常包括牙齒和圍繞顏面和舌面上牙齒的牙齦組織。然后石膏被灌入到印模中以形成牙齒特征的浮雕。所述浮雕是牙列和口腔組織的永久三維模具。
模具制造的改進方法包括快速原型制作?？焖僭椭谱魇窃诮陙淼玫桨l(fā)展的一種技術(shù)。通過使用現(xiàn)代實體建模CAD軟件包，與激光系統(tǒng)和新材料結(jié)合，現(xiàn)在實體部件可以從計算機模型直接產(chǎn)生。僅舉幾個例子，該技術(shù)的例子包括立體平版印刷術(shù)(SLA)、分層對象制造(LOM)和熔化沉積建模(FDM)。
立體平版印刷術(shù)是這樣一種方法，該方法利用紫外線激光器來將液體塑料的薄層固化為固體。通過取光敏液體塑料的薄層并且在部件為固體的點上通過激光束，所述過程進行操作。一旦通過完成，液體的另一層被加到現(xiàn)有部件，重復(fù)該過程直到獲得完整部件的高度。SLA部件極其精確，并且傾向于具有優(yōu)良的表面光潔度。對于不同的目的可獲得各種不同的SLA材料，包括蠟、塑料和柔性彈性體。通常，SLA方法可以在一個小時內(nèi)產(chǎn)生大概20-25個模具。
用快速原型制作方法產(chǎn)生牙齒模具需要使用代表牙齒幾何形狀和牙齒構(gòu)造的計算機化模型或數(shù)字數(shù)據(jù)集。產(chǎn)生的浮雕是牙列的三維模具。制造牙齒模具的該方法特別可應(yīng)用于必須生產(chǎn)多個模具的情況。在該情況下，一個計算機化模型可以用于以自動方式制造多個模具。另外，該方法可應(yīng)用于這樣的情況，在所述情況中需要生產(chǎn)不同于患者當前牙齒排列的牙齒排列模具或者生產(chǎn)彼此不同和不同于患者的多個牙齒排列模具。在任一情況下，可以處理患者牙齒的計算機化模型以描繪每個新的牙齒排列并且可以生產(chǎn)模具以反映每個連續(xù)排列。這可以被重復(fù)任何次以導(dǎo)出帶有不同牙齒排列的多個模具。通過消除在傳統(tǒng)模具制造中需要牙齒的重復(fù)鑄造和藝術(shù)調(diào)整，這樣的技術(shù)可以加快生產(chǎn)和減小成本。
例如以上描述的那些一系列牙齒模具可以用于產(chǎn)生用于一種新型正牙治療的彈性重定位矯治器，該矯治器由加利福尼亞州圣克拉拉市的Align Technology公司，即本申請的受讓人開發(fā)。通過在理想牙齒排列的模具上熱成形彈性材料的薄層形成殼體來產(chǎn)生這樣的矯治器。理想牙齒排列的殼體通常符合患者的牙齒，但是稍微與初始牙齒構(gòu)造不對準。彈性定位器在牙齒上的放置在特定位置施加受控力以逐漸將牙齒移動到理想構(gòu)造。用包括新構(gòu)造的連續(xù)矯治器重復(fù)該過程逐漸將牙齒通過一系列中間構(gòu)造移動到最終理想構(gòu)造。例如，在按順序用下一個矯治器代替之前，帶有稍微不同構(gòu)造的新矯治器可以戴20天。典型的彈性聚合物定位矯治器的完整描述在美國專利No.5,975,893和公開的PCT申請WO98/58596中被描述，申請WO98/58596指定美國并且轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。所述兩個文獻通用地被結(jié)合于此以作參考。
為了執(zhí)行這樣的正牙治療，產(chǎn)生一系列計算機模型或數(shù)字數(shù)據(jù)集，存儲和用于制造一系列代表性的牙齒模型。從這樣的一系列模具制造一系列矯正器包括將模具布置在熱塑制造機中，以產(chǎn)生每個矯正器。制造機通常依靠選擇性地硬化非硬化樹脂以產(chǎn)生矯治器或矯正器。由于每個模具必須單獨地用手插入和在熱塑制造機中使用以產(chǎn)生每個矯正器，因此從這樣的一系列模具制造一系列矯正器需要相當大的勞動。由于通常一次只能制造一個工件，因此該繁重的過程是勞動密集型的并且是緩慢的。其它批量訂制制造過程類似地是勞動密集型的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明涉及一種制造牙齒矯正器的裝置，其包括具有至少一個工件制備室的工件導(dǎo)入系統(tǒng)。所述系統(tǒng)進一步具有模具操縱系統(tǒng)，其具有模具導(dǎo)入室，其中一系列不同的模具可以被相繼地導(dǎo)入；模具制備室；工件操作室；以及模具操縱器，用于使模具在模具導(dǎo)入室之間運動。
本發(fā)明的實施例可以包括以下的一個或多個。工件導(dǎo)入系統(tǒng)可以是直列式系統(tǒng)或回轉(zhuǎn)六角刀架系統(tǒng)。模具操縱系統(tǒng)可以是回轉(zhuǎn)六角刀架系統(tǒng)。模具導(dǎo)入室和模具制備室可以是相同的室。可以包括將工件連接到工件操縱器上的夾緊系統(tǒng)。可以包括切割器，由此可以從塑料卷去除單個工件。工件制備室和模具制備室可以包括烘箱，所述烘箱可以具有預(yù)熱器或加熱器或包括兩者。模具操縱系統(tǒng)可以包括將插塞運動到工件操作室中的插塞操縱器。所述裝置可以進一步包括在工件從工件操作室被移出之后標記工件的激光標記系統(tǒng)，和在工件從工具操作室被移出之后修整工件的修整系統(tǒng)，例如多軸CNC系統(tǒng)，優(yōu)選5軸CNC系統(tǒng)。
在另一方面，本發(fā)明涉及制造一系列牙齒矯正器的方法。所述方法包括以下步驟將第一工件插入到工件制備室中；通過使第一工件經(jīng)歷至少一個制備過程制備用于處理的第一工件；將第一工件運動到工件操作室中；將第一模具移動到模具制備室中；通過使第一模具經(jīng)歷至少一個制備過程制備用于處理的第一模具；將第一模具移動到工件操作室中；將第一模具和第一工件移動成配合接合；在面對第一模具的第一工件的側(cè)面上使第一工件經(jīng)受真空；以及對第二工件和第二不同的模具重復(fù)以上步驟。
該方法的執(zhí)行可以包括以下的一個或多個。第一或第二工件的制備可以包括分別預(yù)加熱或加熱第一或多個工件。該加熱可以在大約525至595之間的溫度下發(fā)生。
對于第一或第二模具來說同樣如此。所述方法可以進一步包括將插塞和第一工件移動成配合接合。所述方法可以進一步包括標記所述工件，例如通過激光標記設(shè)備，或者修整所述工件。


在附圖中，示例地示出了本發(fā)明的實施例并且不意味著限制，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的自動制造裝置的第一實施例的示意性俯視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的自動制造裝置的第二實施例的示意性仰視圖。
圖3A和3B是顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的制造方法的實施例的分段示意圖。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的自動制造裝置的第三實施例的示意性俯視圖。
圖5顯示了批量訂制制造系統(tǒng)的一個實施例的截面圖。
圖6顯示了使用圖5的機器執(zhí)行批量訂制的過程。
圖7顯示了在制造期間的典型牙齒矯治器。
圖8顯示了在使用期間的典型牙齒矯治器。
具體實施例方式
盡管在下文中描述了當前所認為的本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)當理解，在不脫離其精神或基本特征的情況下本發(fā)明可以體現(xiàn)為其它特定形式。所以無論從哪個方面來看這些實施例應(yīng)當被看作是示例性的而非限定性的。因此，本發(fā)明僅僅由后附的權(quán)利要求限定。
現(xiàn)在參照附圖，其中在所有幾幅視圖中相同的附圖標記表示相同的元件，圖1示出了構(gòu)成本發(fā)明的一個實施例的制造裝置的一個實施例。具體地說，圖1顯示了工件導(dǎo)入系統(tǒng)，在該工件導(dǎo)入系統(tǒng)中熱塑性工件制備和導(dǎo)入通過回轉(zhuǎn)六角刀架裝置來實現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)“塑料”轉(zhuǎn)臺(turret)12與模具操縱系統(tǒng)(在這里是模具轉(zhuǎn)臺14)配合接合。塑料轉(zhuǎn)臺12圍繞塑料轉(zhuǎn)臺軸44旋轉(zhuǎn)，模具轉(zhuǎn)臺14圍繞模具轉(zhuǎn)臺軸46旋轉(zhuǎn)。通常，并且如下面將要更具體地所描述的，塑料轉(zhuǎn)臺12提供用于層狀工件71(參見圖3A)的各種制備功能，模具轉(zhuǎn)臺14使用模具使工件71成型為成形的或完成的矯正器。
塑料轉(zhuǎn)臺12具有以半連續(xù)方式執(zhí)行順序處理功能的各種工件制備室。這些室包括用于導(dǎo)入工件的近端裝載室18。在該室中，每個工件71，其事先可以被夾持到夾頭或其它夾持系統(tǒng)等以便于其方便的導(dǎo)入和操作，被放置在工件操縱器41上以用于導(dǎo)入到塑料轉(zhuǎn)臺12中和在塑料轉(zhuǎn)臺12內(nèi)操作。工件71然后通過遠端裝載室22進入塑料轉(zhuǎn)臺12的旋轉(zhuǎn)部分。塑料轉(zhuǎn)臺12沿著塑料轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)方向26所指示的方向旋轉(zhuǎn)，其將工件71移動到下一個處理室。工件71可以通過烘箱24加熱，該烘箱包括預(yù)熱器28和加熱器30。例如，工件71的溫度在預(yù)熱器28中可以達到525至595，在加熱器30中可以達到大約相同或更高的溫度。該加熱允許工件71變得柔軟和通過模具和插塞受到成形。
在離開加熱器30之后，被加熱的工件71進入模具轉(zhuǎn)臺14的工件操作室32。與工件操作室32配合接合的該位置在圖1中由參考數(shù)字34指示。在那里它協(xié)同地接合模具和插塞，其功能和操作將在下面進行描述。一旦被加熱的塑料工件71由模具和插塞成形，其進入排出室20，在那里它可以從模具分離，被標記和由以下進一步描述的過程進行修整。特別是，排出室20對于可以進一步包括處理、標記、修整等的一組系統(tǒng)來說是共同的。
模具轉(zhuǎn)臺14也具有執(zhí)行各種功能的各種室，并且沿著由模具轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)方向42所指示的方向旋轉(zhuǎn)以允許以半連續(xù)的方式順序處理。這些室包括模具裝載室36，插塞裝載室38，工件操作室32，和模具預(yù)加熱室40。模具可以通過模具操縱器43在這些室之間移動。模具操縱器43，其可以具有致動器形狀以實現(xiàn)上下移動，也可以這樣移動，使得模具與工件操作室32中的工件71配合接合。配合接合和制造過程的細節(jié)在下面關(guān)于圖3A和3B被更詳細地描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的自動制造裝置的第二實施例的頂視圖。圖2顯示了與模具轉(zhuǎn)臺14配合接合的直列式塑料工件制備系統(tǒng)16。如圖1中，通常，直列式塑料工件制備系統(tǒng)提供用于工件71的各種制備功能并且模具轉(zhuǎn)臺14使用模具使工件71成型為被成形的矯正器。圖2中的模具轉(zhuǎn)臺14基本構(gòu)造類似于圖1中模具轉(zhuǎn)臺14的構(gòu)造，模具轉(zhuǎn)臺14的論述相應(yīng)地與上述相同。
直列式塑料工件制備系統(tǒng)16具有執(zhí)行各種功能的各種室。直列式裝載室45成一行地帶有直列式烘箱50。直列式烘箱50可以包括直列式預(yù)熱室47和直列式加熱室48。
直列式系統(tǒng)具有優(yōu)于圖1的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的某些優(yōu)點。例如，在直列式系統(tǒng)中，塑料卷可以傳統(tǒng)地用于提供基本工件材料，并且該卷可以在制造過程期間的任何時間，甚至包括在工件71成形為成品矯正器136之后，被切割成單個工件71。這樣，所述系統(tǒng)可以利用流水線技術(shù)并且使每個臺位需要幾乎相同的時間，使得每個工件被順序地加工。相反，在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，最遲到工件71進入室20中時，每個工件71必須被切割成單個元件(圖1)。
標記系統(tǒng)52和修整器54也在該實施例中被顯示，但是也可以在任何其它實施例中被顯示。標記系統(tǒng)52，例如激光標記系統(tǒng)，可以用于將預(yù)定編碼燒制在工件71上。由于對于用戶來說重要的是能夠選擇合適的矯正器以供牙齒治療期間使用，預(yù)定編碼在使用期間可以用于識別工件71。預(yù)定編碼對應(yīng)于用于形成矯正器的模具，并且進一步與NC文件相關(guān)，所述NC文件由患者牙齒的初始數(shù)字化和軟件分析產(chǎn)生。
修整器54從矯正器136去除過量塑料，并且通常為5軸CNC(計算機數(shù)字控制)機器。通常，盡管在某些情況下使用5軸機器，但是利用的場合較少。CNC機器從對應(yīng)于矯正器的NC文件讀取數(shù)據(jù)，該NC文件如上所述由初始三維數(shù)字化和隨后的軟件分析產(chǎn)生。
在塑料被修整之后，模具從成品工件或矯正器136被去除。該步驟通常需要人為干預(yù)，這是因為去除過程特別難以通過自動實現(xiàn)。然而，在一些情況下，這也可以被執(zhí)行。為了幫助去除，可以用脫模劑制造模具和/或矯正器以易于分離。這樣的脫模劑例如可以是肥皂，Teflon，或硅，或其它類似的試劑。
在另一實施方式中，如圖4中所示，直列式塑料工件制備系統(tǒng)16用于與改進的模具轉(zhuǎn)臺15組合使用。在改進的模具轉(zhuǎn)臺15中，單室39用于模具導(dǎo)入和制備，模具操縱器37將模具從室39傳輸?shù)焦ぜ僮魇?5。該實施例具有方便和簡單的優(yōu)點。所述系統(tǒng)的其余部分可以如先前所述。
在使用中，并且也參考圖3A和3B(其示出了顯示根據(jù)本發(fā)明的原理的制造方法的實施例的分段示意圖)，來自卷58的塑料層可以通過一組輥子62出現(xiàn)(步驟64)，然后塑料層被切割器60切割。在切割之后，切片，現(xiàn)在被稱為“工件71”，由一組夾子或夾持系統(tǒng)76抓緊，從而工件71可以固定地被保持以用于進一步處理(步驟66)。在夾持之后，工件71可以經(jīng)歷由烘箱50進行的預(yù)加熱(步驟68)。加熱允許工件71變得更柔軟，因而更容易加工。
在預(yù)加熱之后，工件71通過例如圖1中所示的工件操縱器被移動到工件操作室32中。工件操作室32包括兩個孔，使得兩個相對的致動器可以穿過其中。模具致動器88用于支承模具90，插塞致動器102用戶支承插塞104。模具致動器88可以與模具操縱器43形成一體或者它們可以是完全獨立系統(tǒng)。
工件71被移動到模具90(步驟70)和插塞104(步驟72)的近端，參見步驟108。獨立加熱器98可以用于預(yù)加熱模具90和插塞104的每一個(步驟74)。工件操作室32可以被加熱，使得工件71變得更加柔韌和柔軟(步驟110)?？梢酝ㄟ^模具致動器88和插塞致動器102的作用使模具90和插塞104達到配合接合(步驟112)。然后可以在與插塞104相對的工件71的側(cè)面上引起真空以對工件71施加壓力，使得工件71更好地和更緊密地適合模具90。在工件71已獲得與模具90相同的形狀之后，模具致動器88和插塞致動器102可以在模具90可以從模具致動器88分離的地點被分離，并且可以安裝在成形工件中(步驟116)。模具90可以通過空氣致動器的作用從模具致動器88分離(步驟118)。夾子76可以被去除。成品工件，現(xiàn)在為矯正器136，可以如上所述地被標記以用于識別，并且也可以如上所述地被修改以去除過量塑料。矯正器或矯治器將以某種方式被標記，通常通過直接在矯治器上或在標簽，囊袋或其它物品上順序編號，所述物品被附著到或者封裝每個矯治器以指示它們的使用順序?？蛇x地，所述系統(tǒng)可以附帶書面說明，該書面說明表述了患者將以矯治器上標記的或在包裝的其它地方標記的順序戴上單個矯治器。以這樣的方式使用矯治器將逐漸朝著最終的牙齒排列重定位患者的牙齒。
圖5顯示了批量訂制制造系統(tǒng)的一個實施例的橫截面圖，而圖6顯示了使用圖5的機器執(zhí)行批量訂制的過程。在圖5的實施方案中用于制造批量訂制矯治器的裝置包括連接板(web)供給器；聯(lián)接到連接板供給器以接收模具的裝載臺；和聯(lián)接到裝載臺以產(chǎn)生矯治器的成形臺?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)用于控制成形臺。PLC控制用于連接板供給器的電和氣動I/O，熱區(qū)，旋轉(zhuǎn)SLA輸送，成形，機器視覺和模切功能。PLC存儲和找回執(zhí)行器任務(wù)的多種方法。PLC在網(wǎng)絡(luò)上通信以允許實時監(jiān)視生產(chǎn)量，預(yù)防性維修，和遠程診斷管理。連接板供給器為穿孔鏈提供了進出輸送以提供從機器故障和換輥的安全快速恢復(fù)。加熱器在連接板供給器上提供了熱區(qū)。熱區(qū)進一步包括多個直列式單獨受控模塊化陶瓷加熱器。裝載臺包括相對的雙平臺以允許在不中斷所述過程的情況下將獨特模具連續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入到連接板。裝載臺允許在成形過程期間同時裝載下一個模具。成形臺允許在每次循環(huán)連續(xù)導(dǎo)入和去除新的獨特模具。成形臺進一步包括壓力/真空室，其中壓力/真空室首先在所述連接板上被密封以允許預(yù)成形。模具被導(dǎo)入到預(yù)成形的連接板并且同時應(yīng)用真空和壓力以成形模具上的材料。在模具上沿第一方向?qū)λ霾牧洗碉L，然后沿相反的方向進行吹風以淀積在模具上。每個模具由包含模具的獨特識別的2D數(shù)據(jù)矩陣碼形成。機器視覺模塊從多維矩陣碼執(zhí)行數(shù)據(jù)采集并且將其報告給激光標記系統(tǒng)。視覺模塊包括照相機和垂直地設(shè)置在所述臺上的光環(huán)。當所述室被打開時，裝載平臺被收回，模具被保持在連接板中并且被傳輸?shù)綑C器視覺模塊。激光標記器是帶有標記頭，標準標記和目標軟件以及激光器參數(shù)的二極管泵激光器。PLC和PC控制器提供HMI的安全訪問并且激光系統(tǒng)符合制造商的CDRH認證。
在一個實施例中，集成的熱成形器和激光標記器設(shè)計支持牙齒矯治器的批量訂制。所述系統(tǒng)包括以下直列式集成到連接板成形過程增量連接板精確輸送和速度控制；能夠使材料上升到成形溫度的多個熱區(qū)控制和閉環(huán)監(jiān)視；和連續(xù)輸送旋轉(zhuǎn)SLA模具導(dǎo)入。熱成形過程包含連接板，每個循環(huán)的獨特模具，預(yù)成形連接板，連接板中的壓力和真空成形以及模具保持。機器視覺采集識別每個單元的數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)傳遞給激光標記器。激光標記器在網(wǎng)絡(luò)上找回單元ID數(shù)據(jù)并且執(zhí)行標記區(qū)域的自動導(dǎo)向。沖壓切割器自動從可使用的連接板去除預(yù)定面積并且將所述單元釋放到自動材料操作設(shè)備上。連接板輸出卷帶軸用于管理浪費的材料。
在一個實施例中，可編程的邏輯控制器(PLC)控制用于連接板輸送的電和氣動I/O，熱區(qū)，旋轉(zhuǎn)SLA輸送，成形，機器視覺和模切功能。PLC可以存儲和找回多種方法。PLC也使用網(wǎng)絡(luò)連通性進行通信以允許實時監(jiān)視生產(chǎn)量，預(yù)防性維修，以及遠程診斷管理和停工期。
在一個方面，連接板輸送能夠處理諸如塑料這樣的柔軟材料。連接板輸送與補償設(shè)備相互作用，所述補償設(shè)備控制環(huán)境和靜態(tài)控制以符合材料的要求。進出輸送提供了穿孔鏈機構(gòu)以提供快速換輥。
在另一實施例中，單獨受控模塊化陶瓷加熱器在熱區(qū)中被使用。帶有受控區(qū)的陶瓷加熱器用于獲得所需的循環(huán)時間。相對的雙平臺裝載臺允許在不中斷所述過程的情況下將獨特模具連續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入到連接板。這將允許在成形過程期間同時裝載下一個模具。成形臺允許在每次循環(huán)連續(xù)導(dǎo)入和去除新的獨特模具。壓力/真空室首先在允許發(fā)生預(yù)成形的連接板上被密封。然后模具被導(dǎo)入到預(yù)成形的連接板并且同時應(yīng)用真空和壓力以成形模具上的材料。當所述室被打開時，裝載平臺被收回，模具被保持在連接板中并且被傳輸?shù)綑C器視覺臺。
每個單元，在該情況下為立體平版印刷裝置(SLA)模具，被構(gòu)建成帶有包含獨特識別的2D數(shù)據(jù)矩陣碼。機器視覺從所述數(shù)據(jù)矩陣碼執(zhí)行數(shù)據(jù)采集并且將所述數(shù)據(jù)報告給激光標記臺。視覺系統(tǒng)包括數(shù)字照相機和垂直地設(shè)置在所述臺上的光環(huán)。在激光標記期間，帶有標記頭的計算機控制激光器從機器視覺系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)。激光器互鎖以提供用于設(shè)備的維護，微小修理或調(diào)整的安全訪問。
圖6顯示了使用批量訂制制造單元的典型過程。首先，卷材料從存儲設(shè)備(111)被找回。卷繞材料被控制并且被輸送到卷軸(113)。在該階段，所述材料處于將溫度，濕度和靜電條件等保持在預(yù)定限度內(nèi)的受控環(huán)境中(115)。接著，輥材料被提供給連接板輸送系統(tǒng)(117)。導(dǎo)入的材料被精確對準，收集和輸送(119)。所述材料也被提供給用于增量順序控制的穿孔鏈(120)。
在一個實施例中連接板輸送材料被提供給熱區(qū)(122)，在所述熱區(qū)材料被加熱以產(chǎn)生模具。所述材料被加熱以形成溫度(124)。ramp加熱系統(tǒng)與可控加熱元件一起使用(126)。
模具被傳遞到裝載臺(128)。模具首先被放置在裝載臺上以用于導(dǎo)入到成形臺中(130)。模具可以手動裝載(132)或者可以自動裝載(134)。接著，卷材料在一個或多個模具上成形(137)。被加熱材料在模具上由壓力和真空成形(138)。在預(yù)成形操作中，材料被吹成圓頂形狀以提供均勻厚度(140)。模具被導(dǎo)入到預(yù)成形的圓頂形狀中(142)，并且應(yīng)用壓力和真空以形成設(shè)備(144)。
成形的材料包括由使用照相機和光環(huán)的機器視覺進行檢測的部分識別(ID)(150)。2D ID碼被讀取并且在網(wǎng)絡(luò)上找回用于所述部分的相應(yīng)文件(152)。2D數(shù)據(jù)矩陣條形碼直接形成于單元上(154)。執(zhí)行2D碼的火印對比以提高可讀性(156)。帶有光環(huán)的視覺照相機的輸出被通信以用于標記目的(158)。
識別信息被提供給激光標記器(160)，在所述激光標記器中模具被編碼。在牙齒矯治器的情況下，患者可讀信息被標記在設(shè)備上(162)。用于一個牙齒實施例的數(shù)據(jù)文件例如包括患者ID，階段，和過矯正ID(164)。然后激光器在矯治器上燒制患者可讀信息(166)。圖7顯示了在操作166制造期間的典型牙齒矯治器。隨后，模具單元被模切并且被修整(170)。不可使用的材料從所述系統(tǒng)被卸載(172)。
在修整之后，矯正器136被提供給轉(zhuǎn)向器。在一個實施例中，轉(zhuǎn)向器是離心筒精整轉(zhuǎn)向器。在一個實施例中，使用了一種轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)臺帶有平行地安裝到其軸的四個筒，例如來自UnitedFinishing System公司(鮑德溫公園，加利福尼亞州)的CPC2500。小卵石被放置在其中以拋光所述部分。在一個實施例中，卵石是三角形卵石。當轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時，所述筒以1∶1的比率沿保持圍繞中心輪軸的固定軌道相反的旋轉(zhuǎn)方向被驅(qū)動(類似于費里斯轉(zhuǎn)輪的作用)。產(chǎn)生的重力在所述筒內(nèi)的內(nèi)容物上產(chǎn)生摩擦。所述部分以氣旋作用被迫通過介質(zhì)以去毛刺，精制和在高速下拋光。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)速度和筒的介質(zhì)濃度操縱所述筒內(nèi)的主動力。這給予了操作者必要的控制以消除對軟部分，例如矯正器136的損傷。
當拋光以去除銳邊之后，矯正器136被提供到超聲波洗滌器中，該超聲波洗滌器消毒和烘干矯正器。由于超聲空化能夠徹底地清潔一部分的表面和上方，因此可以使用各種超聲波洗滌器。它也能夠到達使用其它清潔手段不能達到的內(nèi)部區(qū)域，所述手段包括噴灑和機械攪動。超聲能量的強力特性提供了破壞機械結(jié)合和離子鍵所需的物理“推動力”，所述機械結(jié)合和離子鍵將很小的顆粒保持在表面。與清洗液相比，其在一個實施例中是肥皂/水混合物，超聲能量能夠到達任何表面的能力保證了一致的清潔。
接著，矯正器136被包裝并且托盤和標簽被應(yīng)用于所述包裝。產(chǎn)生的包裝然后被運輸給顧客。通常矯治器應(yīng)當按特定順序被戴以提供理想的治療，例如牙齒通過各種排列逐漸移動到最終的理想排列。在一個實施例中，提供了一種牙齒矯治器的系統(tǒng)，其包括多個牙齒矯治器，其中所述多個中的至少一些包括非數(shù)字標記，所述標記表示患者戴上所述多個中的至少一些的每一個以提供牙齒治療的順序。通常，所述多個牙齒矯治器的每一個包括具有腔的聚合物殼體，所述腔被成型為接收和從一個排列到一個連續(xù)排列彈性地重定位牙齒。在一些實施例中，每個聚合物殼體具有至少一個終端齒腔，并且所述標記包括在每個聚合物殼體中的不同長度的終端齒腔。在其它實施例中，每個聚合物殼體具有高度，并且所述標記包括在每個聚合物殼體中的不同高度。在另一些其它實施例中，所述標記包括一個或多個切口，從而每個聚合物殼體具有不同的切口型式。有時所述切口包括在矯治器邊緣中的槽口。在又一些其它實施例中，所述標記包括顏色，其中每個矯治器具有不同的顏色。例如，矯治器的顏色可以具有相同的色調(diào)并且強度不同，所述顏色可以包括可溶解的顏料?；蛘?，所述系統(tǒng)可以進一步包括可去除地附著到每個矯治器的包裝材料，其中每個包裝材料具有顏色。在另一實施例中，提供了一種被包裝的牙齒矯治器的系統(tǒng)，其包括多個包裝，每個包裝包含一個牙齒矯治器，其中所述多個包裝以連續(xù)鏈的形式被連接，所述連續(xù)鏈指定了患者將戴上每個所述牙齒矯治器以提供牙齒治療的順序。在一些情況下，所述包裝各由穿孔連接，其中可以通過破壞所述穿孔分離所述包裝。在其它情況下，所述包裝例如由熱封連接。此外，所述系統(tǒng)可以包括在鏈末端的包裝上的標記，所述標記表示將首先戴上的牙齒矯治器。再次地，所述多個牙齒矯治器的每一個可以包括具有腔的聚合物殼體，所述腔被成型為接收和從一個排列到一個連續(xù)排列彈性地重定位牙齒。在另一些其它實施例中，提供了一種牙齒矯治器的系統(tǒng)，其包括將由患者戴上以提供牙齒治療的多個牙齒矯治器，和框架，其中所述多個牙齒矯治器的每一個可去除地附著到所述框架的一部分。在一些實施例中，所述多個牙齒矯治器的每一個包括具有腔的聚合物殼體，所述腔被成型為接收和從一個排列到一個連續(xù)排列彈性地重定位牙齒。此外，所述系統(tǒng)可以包括在所述框架上的至少一個標記，所述標記表示患者將戴上所述矯治器的順序。在另一些其它實施例中，產(chǎn)生多個包裝，其中每個包裝包括具有腔的聚合物殼體，所述腔被成型為接收和從一個排列到一個連續(xù)排列彈性地重定位牙齒，所述多個包裝包括第一包裝和第二包裝，所述第一包裝包含將由患者戴上的第一殼體以將牙齒從一個排列重定位到一個連續(xù)排列，所述第二包裝包含將由患者戴上的第二殼體以將牙齒從所述連續(xù)排列重定位到另一連續(xù)排列。可以通過遠程輸送系統(tǒng)在指定時間向患者提供第一包裝，并且通過所述遠程輸送系統(tǒng)在隨后的時間向患者輸送第二包裝。在大多數(shù)實施例中，遠程輸送系統(tǒng)包括郵件輸送系統(tǒng)。
圖8顯示了在使用期間的典型牙齒矯治器。多個增量位置調(diào)整矯治器，其中一個在圖8中示出，用于實現(xiàn)單個牙齒的逐步重定位。就最廣的意義來說，所述系統(tǒng)可以利用任何已知的定位器，保持器，或與傳統(tǒng)正牙治療有關(guān)的公知地用于精整和保持牙齒位置的其它可移動矯治器。為了如這里所述實現(xiàn)逐步的牙齒重定位，患者將相繼地戴上多個這樣的矯治器。圖8的矯治器是具有腔的聚合物殼體，所述腔被成型為接收和從一個排列到一個連續(xù)排列彈性地重定位牙齒。聚合物殼體將優(yōu)選地，但不是必須地裝在存在于上或下頜中的所有牙齒上。通常，僅僅牙齒的某一個或某些將被重定位，而其它牙齒將提供基本區(qū)或錨固區(qū)，當它對著待定位的一個或多個牙齒施加彈性重定位力時所述基本區(qū)或錨固區(qū)用于將重定位矯治器保持在適當位置。然而，在復(fù)雜的情況下，許多或大多數(shù)牙齒將在治療期間的某個點被重定位。在這樣的情況下，被移動的牙齒也可以用作用于保持重定位矯治器的基本區(qū)或錨固區(qū)。另外，牙齦和/或鄂可以用作錨固區(qū)，因此允許所有或幾乎所有牙齒同時被重定位。
上述發(fā)明的使用和操作的方式從以上公開可以顯而易見，因此未提供關(guān)于本發(fā)明的使用和操作的方式的進一步論述。關(guān)于以上描述，應(yīng)當理解對于本發(fā)明的部分的最佳尺寸關(guān)系，以及尺寸，材料，形狀，形式，功能和操作、組裝和使用的方式的變化，以及所有前述內(nèi)容的等價物，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。這樣的等價物意味著由本發(fā)明包含。所以，前述內(nèi)容被看作僅僅是本發(fā)明原理的示例。此外，由于多種改進和變化對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，因此并不意味著將本發(fā)明限制到所示和所述的實際構(gòu)造和操作，而是涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有合適的改進和等價物。本發(fā)明的范圍由后附權(quán)利要求表示而不是由前面的描述限定。
權(quán)利要求
1.一種制造牙齒矯正器的裝置，包括工件導(dǎo)入系統(tǒng)，其包括至少一個工件制備室；以及模具操縱系統(tǒng)，其包括模具導(dǎo)入室，其中，一系列不同的模具可以被相繼地導(dǎo)入；模具制備室；工件操作室；模具操縱器，用于使模具在模具導(dǎo)入室、模具制備室和工件操作室之間運動；以及工件操縱器，用于使工件在工件制備室和工件操作室之間運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，工件導(dǎo)入系統(tǒng)是直列式系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，工件導(dǎo)入系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)六角刀架系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，模具操縱系統(tǒng)是回轉(zhuǎn)六角刀架系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，模具導(dǎo)入室和模具制備室是相同的室。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括將工件連接到工件操縱器上的夾緊系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括切割器，由此可以從塑料卷上去除單個工件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，工件制備室包括烘箱。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述烘箱包括預(yù)熱器或加熱器或者包括兩者。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，模具制備室包括烘箱。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述烘箱包括預(yù)熱器或加熱器或者包括兩者。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，模具操縱系統(tǒng)進一步包括將插塞移動到工件操作室中的插塞操縱器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括在工件從工件操作室移出之后標記工件的激光標記系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括在工件從工具操作室移出之后修整工件的修整系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述修整系統(tǒng)包括多軸CNC系統(tǒng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述修整系統(tǒng)包括5軸CNC系統(tǒng)。
17.制造一系列牙齒矯正器的方法，包括將第一工件插入工件制備室中；通過使第一工件經(jīng)歷至少一個制備過程來制備用于處理的第一工件；將第一工件移動到工件操作室中；將第一模具移動到模具制備室中；通過使第一模具經(jīng)歷至少一個制備過程來制備用于處理的第一模具；將第一模具移動到工件操作室中；將第一模具和第一工件移動成配合接合；在第一工件的面對第一模具的側(cè)面上使第一工件經(jīng)受真空；以及對第二工件和第二不同的模具重復(fù)以上步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，制備第一工件或第二工件包括分別加熱第一工件或第二工件。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，制備第一工件或第二工件包括分別預(yù)加熱第一工件或第二工件。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，制備第一模具或第二模具包括分別加熱第一模具或第二模具。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，制備第一模具或第二模具包括分別預(yù)加熱第一模具或第二模具。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進一步包括將插塞和第一工件移動成配合接合。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進一步包括標記所述工件。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中，由激光標記設(shè)備進行所述標記。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進一步包括修整所述工件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中，由CNC設(shè)備進行所述修整。
27.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中，所述加熱在大約525至595之間的溫度下發(fā)生。
28.一種用于制造批量訂制的矯正器的裝置，包括連接板供給器；聯(lián)接到所述連接板供給器上以接收模具的裝載臺；以及聯(lián)接到所述裝載臺上以產(chǎn)生矯正器的成形臺。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，進一步包括控制所述成形臺的可編程邏輯控制器(PLC)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述PLC控制用于所述連接板供給器的電和氣動I/O、熱區(qū)、旋轉(zhuǎn)SLA輸送、成形、機器視覺和模切功能。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述PLC存儲和取回多種方法。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述PLC在網(wǎng)絡(luò)上通信，以允許實時監(jiān)控生產(chǎn)量、預(yù)防性維修和遠程診斷管理。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述連接板供給器為穿孔鏈提供了進出輸送，以提供從機器故障和換輥的安全快速恢復(fù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，進一步包括用于在所述連接板供給器上提供熱區(qū)的加熱器。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的裝置，其中，所述熱區(qū)進一步包括多個直列式單獨受控的模塊化陶瓷加熱器。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述裝載臺包括相對的雙平臺，以允許在不中斷所述過程的情況下將獨特模具連續(xù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入到連接板。
37.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述裝載臺允許在成形過程期間同時裝載下一個模具。
38.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述成形臺允許在每次循環(huán)連續(xù)導(dǎo)入和去除待熱成形的新的獨特模具。
39.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述成形臺進一步包括壓力/真空室，其中所述壓力/真空室首先被密封在所述連接板上，以允許預(yù)成形。
40.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述模具被導(dǎo)入到預(yù)成形的連接板并且同時應(yīng)用真空和壓力，以成形模具上的材料。
41.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，在所述模具上沿第一方向?qū)λ霾牧洗碉L，然后沿相反的方向進行吹風，以沉積在所述模具上。
42.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，每個模具構(gòu)建有由包含獨特識別的2D數(shù)據(jù)矩陣碼。
43.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，進一步包括機器視覺模塊，該機器視覺模塊從多維矩陣碼執(zhí)行數(shù)據(jù)采集并且將采集的數(shù)據(jù)報告給激光標記系統(tǒng)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中，所述視覺模塊包括垂直地設(shè)置在所述臺上的照相機和光環(huán)。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其中，當所述室被打開時，所述裝載平臺被收回，所述模具被保持在連接板中并且被傳輸?shù)剿鰴C器視覺模塊。
46.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，進一步包括激光標記器。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的裝置，其中，所述激光標記器是帶有標記頭、標準標記和目標軟件以及激光器參數(shù)的二極管泵激光器。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，進一步包括接收機器視覺數(shù)據(jù)采集的界面和用于配合數(shù)據(jù)文件的軟件。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了用于制造牙齒矯正器的方法和裝置。所述系統(tǒng)包括具有至少一個工件制備室的工件導(dǎo)入系統(tǒng)。所述系統(tǒng)進一步具有模具操縱系統(tǒng)，其具有模具導(dǎo)入室，其中一系列不同的模具可以被相繼地導(dǎo)入；模具制備室；工件操作室；模具操縱器，用于使模具在模具導(dǎo)入室、模具制備室和工件操作室之間運動；以及工件操縱器，用于使工件在工件制備室和工件操作室之間運動。
文檔編號B29C51/04GK1902041SQ200480034672
公開日2007年1月24日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者羅曼·羅斯 申請人:矯正技術(shù)公司