JP2004045502A

JP2004045502A - 眼鏡フレーム及びその製造方法

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Publication number: JP2004045502A
Application number: JP2002199928A
Authority: JP
Inventors: Kwang Koo Jee; 池　光　求
Original assignee: Korea Institute of Science and Technology KIST
Current assignee: Korea Institute of Science and Technology KIST
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材をパイプに挿入し、形状記憶効果を利用してパイプと結合させることで、眼鏡フレームを簡単に製造しうる方法を提供する。
【解決手段】形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材１０の結合部分を、眼鏡フレームのリムに接続するためのパイプ１１に挿入しうるように変形させる変形段階と、部材１０の結合部分をパイプ１１に挿入した状態で変形前の形状に復帰させて、パイプ１１と結合させる結合段階と、を含んで眼鏡フレームの製造方法を構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼鏡フレームの製造方法に関し、詳しくは、眼鏡フレームの製造において、ブリッジ（ｂｒｉｄｇｅ）またはテンプル（ｔｅｍｐｌｅ）などをリム（ｒｉｍ）に接続するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、形状記憶合金（ｓｈａｐｅ　　ｍｅｍｏｒｙ　　ａｌｌｏｙ）は固体状態で２つ以上の相を有し、高温で安定した相をオーステナイト（Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ）、低温で安定した相をマルテンサイト（Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ）といい、相変態（Ｐｈａｓｅ　　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が発生する温度を変態温度（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）という。
【０００３】
図４は、変態温度以上の温度で一定の形状を有する形状記憶合金（図４（Ａ））を、変態温度以下の温度に冷却して長さ方向（図４（Ｂ））または横方向（図４（Ｃ））に変形させた場合及び、図４（Ｂ）または（Ｃ）のように変形させた形状記憶合金が、変態温度以上の温度で形状記憶効果（ｓｈａｐｅ　　ｍｅｍｏｒｙ　　ｅｆｆｅｃｔ；変態温度以上の温度に加熱すると、オーステナイトへの相変態を起こし、本来の形状に復帰する現象）により本来の形状に復帰した場合（図４（Ｄ））を示したものである。
【０００４】
例えば、ＮｉＴｉ合金には、８％程度の形状記憶効果があるので、長さが１００ｍｍの材料を最大で１０８ｍｍまでの長さに変形させた場合に、変態温度以上の温度に加熱することで、本来の１００ｍｍの長さに復帰させることができる。一方、材料によっては、温度変化ではなく、荷重をかけて変形させた後に、この荷重が除去されると変形前の形状に復帰する超弾性（ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）を有するものがある。この超弾性を有する材料は、衝撃や変形による永久変形が殆ど発生せず、本来の形状を常に維持する。
【０００５】
このような形状記憶効果や超弾性を有する形状記憶合金は、家庭用機器、産業用機器及び医療用機器などに利用されている。
図５は、眼鏡フレームの構成を概略的に示したものである。図示のように、形状記憶合金は、人体（肌）との接触性に優れ、外力による変形がないため、眼鏡フレームのブリッジ４またはテンプル５などの眼鏡フレーム用材料としても脚光を浴びている。
【０００６】
また、眼鏡フレームに用いられるＮｉＴｉ合金は、０℃以上の常温で超弾性が得られるように、変態温度がほぼ−２０〜０℃に設定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＮｉＴｉ合金は、酸素及び窒素との反応性に優れるので、ＮｉＴｉ合金製のブリッジ４またはテンプル５を、眼鏡フレームのリム１や蝶番２にスポット溶接（ｓｐｏｔ　ｗｅｌｄｉｎｇ）によって接合することが困難であるという不都合な点があった。
【０００８】
そこで、ブリッジ４などの眼鏡フレーム用部材をリム１や蝶番２に接続するために、溶接性に優れた素材からなるパイプ３にＮｉＴｉ合金製のブリッジ４の端部を挿入するとともに、パイプ３をリム１にスポット溶接する方法が使用されている。一方、ＮｉＴｉ合金製のテンプル５は、テンプル５が挿入されるパイプ部３１を備える蝶番２に接続される。
【０００９】
ここで、ＮｉＴｉ合金製のブリッジ４やテンプル５をパイプ３またはパイプ部３１と結合させる方法として、これらの部材（例えば、ブリッジ４）の結合部分をパイプ３に挿入した後にパイプ３を圧縮して変形させる、いわゆるクランピング（ｃｌａｍｐｉｎｇ）法があるが、このクランピング法では、ブリッジ４がパイプ３から抜けることはないが、パイプ３内で回転するという不都合な点があった。
【００１０】
また、テンプル５を結合させる他の方法として、ワイヤーをパイプに挿入し、銀鉛などでブレージング（ｂｒａｚｉｎｇ）を行う方法も使用されているが、ブレージングのためにはニッケルなどをメッキするべきであるとともに、ブレージング中に温度が上昇してＮｉＴｉ合金の弾性を害するだけでなく、有毒ガスが発生するなど作業環境の面でも不都合な点があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材をパイプに挿入し、形状記憶効果を利用して部材とパイプとを結合させることで、眼鏡フレームを簡単に製造しうる方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る眼鏡フレームの製造方法は、形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材の結合部分を、眼鏡フレームのリムに接続するためのパイプに挿入しうるように変形させる変形段階と、前記部材の結合部分を、前記パイプに挿入した状態で変形前の形状に復帰させて、前記パイプと結合させる結合段階と、を含んで構成される。
【００１３】
また、本発明に係る眼鏡フレームの製造方法は、眼鏡フレームのリムに接続するためのパイプに、このパイプに挿入しうる外径を有する形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材の結合部分を挿入する挿入段階と、前記部材の結合部分が挿入された前記パイプの外径を縮小させる変形段階と、この変形段階後に、前記部材の結合部分を変形前の形状に復帰させて、前記パイプと結合させる結合段階と、を含んで構成される。
【００１４】
本発明に係る眼鏡フレームは、眼鏡フレームのリムと、このリムに接続された形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材と、この部材を前記リムに接続するパイプと、を含んで構成され、前記部材が、その結合部分が前記パイプに挿入しうるように変形された後に、前記パイプに挿入され、さらにパイプに挿入された状態で変形前の形状に復帰させられたことで、前記パイプと結合する。
【００１５】
なお、本明細書において、「眼鏡フレーム用部材」とは、眼鏡フレームのリムと接続してブリッジやテンプルなどを構成する、リム以外の部材をいう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
パイプ（若しくは、キャップ）を使用してブリッジまたはテンプルなどの眼鏡フレーム用部材を眼鏡フレームのリムに接続する際に、パイプの内径よりも大きい外径を有する部材をパイプに挿入することができると、部材とパイプとを非常に強く結合させることができる。眼鏡フレームの製造において、このような結合は、前記部材の材料として一般金属を用いた場合は実現することが殆ど不可能であるが、形状記憶合金を用いることで実現することができる。
【００１７】
以下、本発明に係る眼鏡フレームの製造方法を、図１（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。
先ず、変形段階において、図１（Ａ）に示すように、ＮｉＴｉ合金などの形状記憶合金からなる眼鏡フレーム用部材１０を、その外径ａ１よりもやや小さい内径ｂ１を有するパイプ１１に挿入するために、この部材１０の外径を減少させる加工を施す。この加工により、部材１０の外径とパイプ１１の内径とが等しくされることが好ましい。
【００１８】
ここで、部材１０の外径を減少させる方法として、形状記憶合金の形状記憶効果を利用して、変態温度以下の温度に冷却した後に部材１０の外径を減少させる方法と、超弾性を利用して、常温のまま部材１０の外径を減少させる方法とがある。
そして、結合段階において、部材１０がパイプ１１に挿入された状態で、この部材１０を形状記憶効果または超弾性によって変形前の本来の形状に復帰させる。形状記憶効果による場合は、部材１０を変態温度以上の温度に加熱することによって本来の形状に復帰させ、一方、超弾性による場合は、時間の経過によって本来の形状に復帰させる。ここで、部材１０のうち、パイプ１１外の部分は、本来の外径に戻るが、パイプ１１内の部分は、パイプ１１の内径よりも大きくならない。従って、部材１０が結合部分でパイプ１１と緊密に噛み合い、これらが強く結合する。
【００１９】
ここで、部材１０を変態温度以下の温度に冷却して、その結合部分の外径を減少させる方法を説明すると、次のようである。
先ず、冷却段階において、液体窒素、氷、ドライアイスその他の冷却手段を使用して、形状記憶合金製のブリッジまたはテンプルなどの眼鏡フレーム用部材１０の結合部分及び、この結合部分の外径を減少させるための加工装置を冷却する。
【００２０】
そして、続く変形段階において、部材１０の結合部分が変態温度以下の温度に冷却された状態で、パイプ１１に挿入しうるようにこの結合部分の外径を、例えば、１．０４ｍｍから１．００ｍｍに減少させる。そのための方法として、表面に複数個の溝が形成されたローラを使用するグルーブローリング法（ｇｒｏｏｖｅ　ｒｏｌｌｉｎｇ　　ｐｒｏｃｅｓｓ）、または、部材１０を回転させながらその外周面をハンマーで打撃するスエージング法（ｓｗａｇｉｎｇ　　ｐｒｏｃｅｓｓ）などを採用することができる。ただし、これらの方法は、振源を得ることが困難であるため、かなりの熟達が要求される。
【００２１】
そこで、本実施形態では、部材１０の結合部分をパイプに挿入しうるように変形させるための加工装置として、変形量の調節が容易で、振源が容易に得られる装置を提供する。この装置は、詳しくは、少なくとも３個のロールを含んで構成され、そのうちの少なくとも１個のロールは、他のロールに対して相対的に移動させることができるようになっている。
【００２２】
図３は、本実施形態に係る眼鏡フレームの製造方法において使用される、眼鏡フレーム用部材１０の結合部分を変形させるための加工装置を示した概略図である。図示のように、この加工装置は、３個のロールＡ，Ｂ及びＣを部材１０の周囲で回転させる装置であって、２個のロールＡ及びＢはその位置が固定されており、他の１個のロールＣを移動させて、これらのロールＡ，Ｂとの軸間距離を変化させて加工量を調節することで、部材１０の太さ、即ち、外径を調節することができる。２個のロールＡ及びＢは、部材１０が抜けないように固定するためのものである。
【００２３】
一方、部材１０の結合部分をパイプ１１に挿入する前に、パイプ１１を加熱して内径を拡大させることで、接続が一層容易に行われるようにして、作業性を向上させることもできる。
ここで、形状記憶合金は、使用温度と変態温度との関係で、形状記憶効果及び超弾性のそれぞれの性質を示すことが知られている。眼鏡フレーム用部材１０の材料には、ＮｉＴｉ合金を始めとして、Ｃ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−ＮｉまたはＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金などの形状記憶合金を用することができる。
【００２４】
例えば、ＮｉＴｉ合金には、８％程度の形状記憶効果があり、言い換えると、長さが１００ｍｍの材料を最大で１０８ｍｍまでの長さに変形させた場合に、変態温度以上の温度に加熱することで、元の１００ｍｍの長さに戻すことができる。一方、部材１０が超弾性を有する場合は、常温のままで所定の範囲内の外力を加えて変形させた後に、外力を除去することで本来の形状に復帰させることができる。
以上のように眼鏡フレーム用部材１０をパイプ１１と結合させた後に、パイプ接合段階において、パイプ１１を眼鏡フレームのリム１や蝶番２（図５）に接合することで、部材１０をリム１に接続する。パイプ１１を溶接性に優れた素材から作製することで、パイプ１１をスポット溶接などによって接合することができる。なお、パイプ接合段階は、変形段階前に行うこととしてもよい。即ち、パイプ１１を予めリム１などに接合しておき、外径を縮小させた部材１０を、リム１と一体のパイプ１１に挿入した状態で本来の形状に復帰させることで、部材１０をリム１に接続することができる。
【００２５】
次に、本発明に係る眼鏡フレームの製造方法の他の実施形態を、図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して説明する。本実施形態では、パイプ２１の内径ｂ２とほぼ同じ外径ａ２を有するブリッジまたはテンプルなどの形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材２０の結合部分２０ａをパイプ２１に挿入した後に、パイプ２１の外径ｃを減少させる加工を行うことで、部材２０をパイプ２１と結合させ、眼鏡フレームのリムに接続する。
【００２６】
即ち、挿入段階において、外径ａ２がパイプ２１の内径ｂ２とほぼ等しい部材２０の結合部分２０ａを、パイプ２１に挿入する。そして、冷却段階において、部材２０を変態温度以下の温度に冷却した後に、変形段階において、パイプ２１の外径ｃを減少させる加工を行う。この加工の後に、部材２０の温度を常温に上昇させると、形状記憶効果により、結合部分２０ａが本来の形状に復帰しようとする。しかしながら、パイプ２１が変形後の形状を維持するので、部材２０は、結合部分２０ａでパイプ２１と強く結合する（結合段階）。
【００２７】
また、部材２０が超弾性を有する場合は、この部材２０の結合部分２０ａをパイプ２１に挿入した状態で、冷却を行わずにパイプ２１の外径ｃを減少させる。時間の経過とともに結合部分２０ａが本来の形状に復帰しようとするが、パイプ２１が変形後の形状を維持するため、部材２０は、パイプ２１と強く結合する。
本実施形態でも、パイプ２１は、眼鏡フレーム用部材２０との結合後若しくは結合前に、眼鏡フレームのリム１や蝶番２（図５）に接合する。パイプ２１を溶接性に優れた素材から作製することで、パイプ２１をスポット溶接などによって接合することができる。
【００２８】
実施例１：
先ず、ＣＮＣにより直径が１．０４ｍｍのＮｉＴｉ合金製の眼鏡フレーム用材料（Ｎｉ；５１％Ｗｔ、Ｔｉ；４９％Ｗｔ）を“Ｕ”字状に成形し、成形したままの形状に拘束して４００〜６００℃の温度で熱処理を施すことで、この形状を記憶させる。ＮｉＴｉ合金の変態温度が−１０℃ほどであるので、常温（使用温度）では非常に弾性に優れたＮｉＴｉ合金製のブリッジとなる。このように作製したブリッジは、変態温度である−１０℃以下の温度では、マルテンサイトに相変態を起こすので、容易に変形させることができる。一方、−１０℃以上の温度では、本来の形状に復帰する、いわゆる、形状記憶効果が現れる。
【００２９】
従って、ブリッジを−１０℃以下の温度に冷却するとともに、図３に示した加工装置を使用して、マルテンサイトの状態で外径を１．００ｍｍ以下に縮小させ、次いでこのように加工されたブリッジの結合部分を、直ちに内径が１．００ｍｍ以上のパイプに挿入する。
ブリッジが変態温度以上の常温になると、ブリッジの結合部分は形状記憶効果によって本来の形状に復帰しようとし、１．０４ｍｍまで太くなろうとするが、パイプの内径に制限されるので、ブリッジとパイプとが非常に強く結合する。即ち、外径が１．０４ｍｍの部材を、内径が１．００ｍｍのパイプに強制的に挿入した状態になる。
【００３０】
このような方法によって１０個のサンプルを製作してテストを行った結果、ブリッジが抜けたり、捻れたり、あるいは回転することなく、ブリッジとリムとが固く結合することが確認された。
なお、テンプルも同様の方法によって蝶番に接合されるパイプに結合することができる。
【００３１】
実施例２：
先ず、内径が１．０４ｍｍのパイプに、外径が１．０４ｍｍのＮｉＴｉ合金製のブリッジの結合部分を挿入する。
そして、加工装置及びブリッジを−３０℃程度に冷却し、ブリッジをマルテンサイトに相変態させた後に、パイプの内径が１．００ｍｍになるようにパイプの外径を縮小させる。このとき、ブリッジの結合部分も変形され、外径が１．０４ｍｍから１．００ｍｍに縮小される。
【００３２】
次いで、温度を上昇させると、形状記憶合金製のブリッジは常温でオーステナイトに逆変態を起こし、本来の形状に復帰しようとするが、パイプが変形後の形状を維持するため、ブリッジの接合部分とパイプとが噛み合い、ブリッジとパイプとが強く結合する。
実施例３：
先ず、内径が１．０４ｍｍのパイプに、外径が１．０４ｍｍのＮｉＴｉ合金製のブリッジの結合部分を挿入する。
【００３３】
そして、常温のまま、オーステナイトの状態でパイプの内径が１．００ｍｍになるようにパイプの外径を縮小させる。このとき、ブリッジの結合部分も１．０４ｍｍから１．００ｍｍに細くなる。
次いで、時間の経過により、超弾性を有する形状記憶合金製のブリッジは本来の形状に復帰しようとするが、パイプが変形後の形状を維持するので、ブリッジとパイプとが強く結合する。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る眼鏡フレームの製造方法によれば、ＮｉＴｉ合金などの形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材を、パイプを介し、形状記憶効果を利用してリムに接続するので、簡単な方法で非常に強力な結合状態が維持されるとともに、コストダウンを図り得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る眼鏡フレームの製造方法の説明図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る眼鏡フレームの製造方法の説明図
【図３】本発明に係る眼鏡フレームの製造において使用される、眼鏡フレーム用部材の結合部分を変形させるための加工装置の構成図
【図４】形状記憶効果の説明図
【図５】眼鏡フレームの構成図
【符号の説明】
１…眼鏡フレームのリム、２…蝶番、３…パイプ、４…眼鏡フレーム用部材としてのブリッジ、５…同部材としてのテンプル、１０，２０…眼鏡フレーム用部材としての部材、１１，２１…パイプ、２０ａ…結合部分。

Claims

形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材の結合部分を、この部材を眼鏡フレームのリムに接続するためのパイプに挿入しうるように変形させる変形段階と、
前記部材の結合部分を、前記パイプに挿入した状態で変形前の形状に復帰させて、前記パイプと結合させる結合段階と、
を含んで構成される眼鏡フレームの製造方法。
前記変形段階前に、前記部材をその変態温度以下の温度に冷却する冷却段階を更に含む請求項１記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記部材が超弾性合金製であり、前記変形段階は、前記部材の変態温度以上の温度で行われることを特徴とする請求項１記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記部材の結合部分の外径は、変形前に前記パイプの内径よりも大きく、変形後に前記パイプの内径以下であることを特徴とする請求項２または３記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記変形段階において、前記部材の結合部分を、表面に複数個の溝が形成されたロールにより変形させることを特徴とする請求項２または３記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記変形段階において、前記部材の結合部分を、その外周面を回転させながらハンマーで打撃して変形させることを特徴とする請求項２または３記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記部材がＮｉＴｉ合金製であることを特徴とする請求項２または３記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記変形段階前に、前記パイプを眼鏡フレームのリムに接合するパイプ接合段階を更に含む請求項２または３記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記結合段階後に、前記パイプを眼鏡フレームのリムに接合するパイプ接合段階を更に含む請求項２または３記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記部材が眼鏡フレームのブリッジまたはテンプルを構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の眼鏡フレームの製造方法。
眼鏡フレームのリムに接続するためのパイプに、このパイプに挿入しうる外径を有する形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材の結合部分を挿入する挿入段階と、
前記部材の結合部分が挿入された前記パイプの外径を縮小させる変形段階と、
この変形段階後に、前記部材の結合部分を変形前の形状に復帰させて、前記パイプと結合させる結合段階と、
を含んで構成される眼鏡フレームの製造方法。
前記変形段階前に、前記部材をその変態温度以下の温度に冷却する冷却段階を更に含む請求項１１記載の眼鏡フレームの製造方法。
前記部材が超弾性合金製であり、前記変形段階は、前記部材の変態温度以上の温度で行われることを特徴とする請求項１１記載の眼鏡フレームの製造方法。
眼鏡フレームのリムと、
このリムに接続された形状記憶合金製の眼鏡フレーム用部材と、
この部材を前記リムに接続するパイプと、を含んで構成され、
前記部材は、その結合部分が前記パイプに挿入しうるように変形された後に、前記パイプに挿入され、さらにパイプに挿入された状態で変形前の形状に復帰させられたことで、前記パイプと結合する眼鏡フレーム。