(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームにおいて、変形調整部位にニッケル・チタン合金材料に摩擦圧接により直接接合された純チタン材料が用いられており、摩擦圧接による接合部分の引張強度が用いられた前記純チタン材料以上となっていることを特徴とする眼鏡フレーム。
【請求項２】
前記ニッケル・チタン合金材料が超弾性効果を発現する材料であることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡フレーム。
【請求項３】
前記部位がテンプルの耳掛け部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼鏡フレーム。
【請求項４】
前記部位がテンプルのフロントとの組み立て部であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の眼鏡フレーム。
【請求項５】
前記部位がパッドのパッド足部であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の眼鏡フレーム。
【請求項６】
前記純チタン材料がＪＩＳ
Ｈ４６５０に規定される１種または２種に相当する材料であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の眼鏡フレーム。
【請求項７】
前記接合部分が接合後に研削加工により成形されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の眼鏡フレーム。
【請求項８】
前記接合部分が接合後に切削加工により成形されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の眼鏡フレーム。
【請求項９】
前記接合部分が接合後に塑性加工により成形されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の眼鏡フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡フレームは、使用者の顔型に合わせて変形調整することが容易であること、丈夫でファッション性に優れること、軽量であることなどの機能が求められる。そのため、眼鏡フレームは、販売時に使用者の顔型に合わせて変形調整しやすいように、変形しやすい材料から作られることが望まれている。また、一方で、使用時に形が崩れにくいように、変形しにくい材料から作られることも望まれている。
【０００３】
ニッケル・チタン合金材料は、販売時に使用者の顔型に合わせて変形調整しにくい点で眼鏡フレームに不適当な材料であるが、使用時に形が崩れにくい点で眼鏡フレームに適当な材料である。そこで、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームは、ニッケル・チタン合金材料が部分的に超弾性を発揮しない状態にする方法により、変形調整部位を変形しやすくすることがある。
【０００４】
この一般的な方法は、形状記憶処理した材料を部分的に焼鈍する方法である。その他、特許文献１の「部分的に超弾性を有する部品とその製造方法」は、最終的な冷間加工部分だけに超弾性を発揮する材料を使用する方法を提案している。しかしながら、これらの方法は、ニッケル・チタン合金材料が超弾性を発揮しない状態であっても眼鏡用に使われる他の金属材料と比べて変形しにくい材料であるために、使用者の顔型に合わせて変形調整することが容易な眼鏡フレームを作製することが難しいという問題があった。
【０００５】
また、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームは、ニッケル・チタン合金材料と眼鏡用に使われる他の金属材料を接合する方法により、変形調整部位を変形しやすくすることもある。
【０００６】
例えば、特許文献２の「曲げ調整が容易な超弾性合金製の眼鏡フレーム」は、超弾性合金に調整パイプを被挿する方法を提案している。しかしながら、この方法は、超弾性合金と調整パイプの接合強度が弱いために、丈夫でファッション性に優れた眼鏡フレームを作製することが難しいという問題があった。
【０００７】
その他、特許文献３の「Ｎｉ−Ｔｉ系合金と異種金属の接合部及びその接合方法」は、ニッケル・チタン合金材料と眼鏡用に使われる他の金属材料を直接に接合する方法を提案している。しかしながら、この方法は、ニッケル・チタン合金材料とそれよりも比重の重い材料であるＮｉ−Ｃｒ合金材料等を接合すると、接合部分の引張強度が高いので丈夫でファッション性に優れた眼鏡フレームを作製できるが、作製した眼鏡フレームが重たくなるという問題があった。また、ニッケル・チタン合金材料とそれよりも比重の軽い材料であるチタン材料を接合すると、軽い眼鏡フレームが作製できるが、接合部分の引張強度が接合前のチタン材料の引張強度よりも低いので丈夫でファッション性に優れた眼鏡フレームを作製することが難しいという問題があった。
【０００８】
このように、ニッケル・チタン合金材料と異種金属材料を接合するための従来の方法は、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームにおいて、使用者の顔型に合わせて変形調整することが容易で、かつ、丈夫でファッション性に優れ、なおかつ、軽量な眼鏡フレームを作製するという条件を全て満たすことができなかった。
【特許文献１】特許第３９１５５４３号公報
【特許文献２】特公平７−５６５３７号公報
【特許文献３】特許第２７３７８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような状況のもとでなされたものであって、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームにおいて、使用者の顔型に合わせて変形調整することが容易で、かつ、丈夫でファッション性に優れ、なおかつ、軽量な眼鏡フレームを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のうち請求項１記載の発明は、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームにおいて、変形調整部位にニッケル・チタン合金材料に接合された純チタン材料が用いられており、接合部分の引張強度が純チタン材料以上となっていることを特徴とする眼鏡フレームである。
【００１１】
本発明のうち請求項２記載の発明は、前記ニッケル・チタン合金材料が超弾性効果を発現する材料であることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡フレームである。
【００１２】
本発明のうち請求項３記載の発明は、前記部位がテンプルの耳掛け部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼鏡フレームである。
【００１３】
本発明のうち請求項４記載の発明は、前記部位がテンプルのフロントとの組み立て部であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の眼鏡フレームである。
【００１４】
本発明のうち請求項５記載の発明は、前記部位がパッドのパッド足部であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の眼鏡フレームである。
【００１５】
本発明のうち請求項６記載の発明は、前記純チタン材料がＪＩＳ  Ｈ４６５０に規定される１種または２種に相当する材料であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の眼鏡フレームである。
【００１６】
本発明のうち請求項７記載の発明は、前記接合部分が接合後に研削加工により成形されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の眼鏡フレームである。
【００１７】
本発明のうち請求項８記載の発明は、前記接合部分が接合後に切削加工により成形されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の眼鏡フレームである。
【００１８】
本発明のうち請求項９記載の発明は、前記接合部分が接合後に塑性加工により成形されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の眼鏡フレームである。
【００１９】
なお、本発明のニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の接合部分は、本発明者らが開発した方法で摩擦圧接することにより作製され、接合前の純チタン材料の引張強度以上の引張強度を有するものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームにおいて、丈夫であって変形調整が容易であり、見た目と掛け心地がよい眼鏡フレームを提供することができる。
【００２１】
すなわち、本発明の眼鏡フレームは、使用者の顔や頭部の形状に合わせて変形調整を行う部位にニッケル・チタン合金材料に接合した純チタン材料を用い、接合部分の引張強度が純チタン材料以上となっているので、従来の純チタン材料と同様に変形調整を容易に行うことができる。また、変形調整は部材を曲げて行う場合が多いが、本発明の眼鏡フレームは、曲げ強度に大きな影響を及ぼす引張強度が接合部分において純チタン材料以上となっているので、従来と同様に曲げ調整を容易に行うことができる。
【００２２】
さらに、ニッケル・チタン合金材料と異種金属材料を接合するための従来の方法では接合部分の強度が低下するため、変形調整部位に純チタン材料を用いたとしても接合部分で簡単に破損するおそれがあったが、本発明者らが開発した方法を用いることで、十分な強度で純チタン材料を接合することが可能となった。そのため、高強度で変形が困難なニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームにおいても、純チタン材料を変形調整部位に用いることが可能となり、丈夫で変形調整が容易な眼鏡フレームを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明者らが開発した方法で得られるニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の異種金属接合体の接合部分は、摩擦圧接された状態でアプセット力による圧縮力及び減速する回転運動の回転力により形成された反応層の組織からなり、接合前の純チタン材料の引張強度を有することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明者らが開発した方法で得られるニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の異種金属接合体においては、摩擦圧接されていることで、接合面が直接に加熱されるとともに圧接温度でアプセット力を受けるために、熱影響部が小さい。また、アプセット力による圧縮力及び減速する回転運動の回転力により形成された反応層の組織からなることで、生成される反応層が薄板状に変形されるとともに変形で分離した反応層が接合面外に排出されるために、接合部分が接合前の純チタン材料の引張強度以上の引張強度をもち、かつ、接合部分の強度のばらつきが小さい。
【００２５】
また、このような強度特性が得られることからも明らかなように、本発明者らが開発した方法で得られるニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の異種金属接合体の接合部分は、回転運動が完全に停止した状態でアプセット力による単純圧縮力を加える一般的な摩擦圧接方法や、加圧による単純圧縮力を加える他の圧接方法で得られる反応層の組織とは異なる反応層の組織からなる。
【００２６】
本発明者らが開発したニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の異種金属接合体の接合方法は、ニッケル・チタン合金材料及び純チタン材料の接合面の少なくとも一方を回転運動させて摩擦圧接させながら、回転運動の減速開始後、回転運動の最外周における周速度が１ｍ／秒以上の間に所定のアプセット力を加えて圧縮して接合することを特徴とするものである。
【００２７】
さらに、それらに加えて、摩擦圧接の条件を、回転運動の最外周における周速度が４ｍ/秒以上、摩擦圧力が５５ＭＰａ以下、摩擦時間が０．５秒以上とすることを特徴とするものでもある。
【００２８】
本発明者らが開発したニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の異種金属接合体の接合方法においては、接合部分がアプセット力による圧縮力及び減速する回転運動の回転力により形成された反応層の組織からなり、接合前の純チタン材料の引張強度以上の引張強度を有するように、アプセット力を与える条件を規制している。さらに、接合面の温度分布が著しく不均一とならないように、回転運動の最外周における周速度、摩擦圧力、摩擦時間に関する摩擦圧接の条件を規制している。
【００２９】
そして、本発明者らが開発したニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の異種金属接合体の接合方法において、ニッケル・チタン合金材料と純チタン材料は、摩擦圧接の際の摩擦寄り代の量を０．１〜０．５ｍｍ程度にとるので、接触の状態が著しく不均一となることを避けるために、摩擦圧接前の接合面に旋盤加工を施すことが好ましい。
【００３０】
また、摩擦圧接の際のアプセット力は、純チタン材料が摩擦圧接部以外で形を変えないようにするために、接合前の純チタン材料の降伏強度を超えない程度で大きな力とすることが好ましい。
【００３１】
なお、摩擦圧接で生じるバリは、形状的に応力集中部となる箇所であるとともに、変形で分離した反応層が接合面外に排出されずに残留しやすいことで欠陥を含みやすい箇所であるから、研削加工や切削加工などの手法で除去することが好ましい。
【００３２】
ところで、眼鏡フレームは、従来の接合方法では接合部分の強度が低いために、成形してから接合する方法により製造するのが一般的である。しかしながら、本発明の眼鏡フレームは、本発明者らが開発した方法では接合部分の強度が高いために、接合部分を接合後に研削加工や切削加工、塑性加工により成形することが可能である。そのため、本発明の眼鏡フレームは、最終製品の形状により、成形してから接合する方法により製造するか、または、接合してから成形する方法により製造するかを選択できるものである。
【００３３】
以下、本発明の具体的構成を実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３４】
超弾性の効果を発現する材料であるニッケル・チタン合金材料の丸棒と、ＪＩＳ  Ｈ４６５０に規定される２種に相当する材料である純チタン材料の丸棒を用いて、ニッケル・チタン合金材料と純チタン材料の摩擦圧接試験を行った。また、試験片は、直径４ｍｍで長さ６３ｍｍの大きさで、摩擦圧接前の接合面に旋盤加工を施したものを用いた。なお、接合前のニッケル・チタン合金材料は、センタレス研磨した材料で、焼鈍されたものであった。また、接合前の純チタン材料は、センタレス研磨した材料で、降伏強度が２４０ＭＰａ程度、引張強度が４５０ＭＰａ程度のものであった。
【００３５】
摩擦圧接の条件は、回転運動の最外周における周速度が４．１６ｍ／秒、摩擦圧力が４６ＭＰａ、摩擦時間が１秒、アプセット圧力が２３９ＭＰａとし、実施例のアプセットタイミングが０．００秒、０．０６秒、０．１２秒、比較例のアプセットタイミングが０．１８秒、０．２４秒、０．２７秒とした。ここで、アプセットタイミングとは、回転運動の減速開始後からアプセット力を加えるまでの時間をいう。なお、アプセットタイミングと回転運動の最外周における周速度の関係は、０．００秒において４．１６ｍ／秒、０．０６秒において２．９９ｍ／秒、０．１２秒において１．７４ｍ／秒、０．１８秒において０．７７ｍ／秒、０．２４秒において０．１４ｍ／秒、０．２７秒において０．００ｍ／秒であった。
【００３６】
摩擦圧接した試験片は、バリを研削で除去した後に、接合部分を中央に配置したつかみの間隔を４０ｍｍ、クロスヘッドスピードを０．０１ｍｍ／秒に設定して、引張試験を行った。それぞれの摩擦圧接した試験片で全アプセット量と引張強度の結果は、表１のようになった。なお、全アプセット量とは、摩擦寄り代の量とアプセット寄り代の量を足し合わせた量をいう。
【００３７】
【表１】
0005061301.tif 000002
【００３８】
表１から明らかなように、本発明者らが開発した方法の実施例は、接合部分が接合前の純チタン材料の引張強度以上の引張強度を有するとともに、接合後の熱影響部が小さく、さらに接合部分の強度のばらつきが小さいことを確認した。また、回転運動の減速開始後、回転運動の最外周における周速度が１ｍ／秒以下となった時間にアプセット力を加えた比較例は、接合部分が接合前の純チタン材料の引張強度以上の引張強度を有することができないとともに、接合部分の強度のばらつきが大きいことを確認した。
【実施例２】
【００３９】
本発明の眼鏡フレームは、図１に示されるテンプルと呼ばれる眼鏡部品から構成される例が挙げられる。眼鏡フレームは、テンプルのバネ部１がニッケル・チタン合金材料からなることで形が崩れにくい。また、眼鏡フレームの耳への接触具合は、テンプルの耳掛け部２を変形させることで調整することが多い。さらに、眼鏡フレームのテンプルの開き角は、フロントの智を使用者の顔型に合わせて変形させることで調整することが多いが、テンプルのフロントとの組み立て部３を変形させることで調整することもできる。そのため、本実施例のテンプルは、ニッケル・チタン合金材料からなるばね部１と純チタン材料からなる耳掛け部２が接合部分Ｊ１において接合されているとともに、ニッケル・チタン合金材料からなるばね部１と純チタン材料からなるフロントとの組み立て部３が接合部分Ｊ２において接合された眼鏡部品である。なお、接合部分Ｊ１および接合部分Ｊ２は、テンプル内の任意の箇所であればよい。また、眼鏡部品の断面形状は、任意のものであればよい。さらに、耳掛け部２は、樹脂系の材料で被覆してもよい。
【００４０】
また、本発明の眼鏡フレームは、ニッケル・チタン合金材料からなるばね部１と純チタン材料からなる耳掛け部２が接合部分Ｊ１において接合されたテンプル、または、ニッケル・チタン合金材料からなるばね部１と純チタン材料からなるフロントとの組み立て部３が接合部分Ｊ２において接合されたテンプルから構成される例も含むものである。
【実施例３】
【００４１】
本発明の眼鏡フレームは、図２に示されるパッドと呼ばれる眼鏡部品から構成される例が挙げられる。眼鏡フレームは、パッドのパッド足部４がニッケル・チタン合金材料からなることで形が崩れにくい。また、眼鏡フレームの鼻への接触具合は、パッドのパッド足部４を変形させることで調整することが多い。そのため、本実施例のパッドは、ニッケル・チタン合金材料からなるパッド足部４の一部分と純チタン材料からなるパッド足部４のパッド箱部５側の一部分が接合部分Ｊ３において接合された眼鏡部品である。なお、接合部分Ｊ３は、パッド足内の任意の箇所であればよい。また、眼鏡部品の断面形状は、任意のものであればよい。
【００４２】
また、本発明の眼鏡フレームは、ニッケル・チタン合金材料からなるパッド足部４のパッド箱部５側の一部分と純チタン材料からなるパッド足部４の一部分が接合部分Ｊ３において接合された眼鏡部品から構成される例も含むものである。
【実施例４】
【００４３】
本発明の眼鏡フレームは、図３に示されるように、ブリッジと呼ばれる眼鏡部品とパッドを一体化したものから構成される例が挙げられる。眼鏡フレームは、ブリッジのブリッジ部６およびパッドのパッド足部４がニッケル・チタン合金材料からなることで形が崩れにくい。また、眼鏡フレームの鼻への接触具合は、パッドのパッド足部４を使用者の顔型に合わせて変形させることで調整することが多い。そのため、本実施例の眼鏡部品のパッドとブリッジを一体化したものは、ニッケル・チタン合金材料からなるブリッジ部６と純チタン材料からなるパッド足部４の変形調整部位が接合部分Ｊ４および接合部分Ｊ５において接合された眼鏡部品である。なお、接合部分Ｊ４および接合部分Ｊ５は、パッド足部またはブリッジ部内の任意の箇所であればよい。また、眼鏡部品の断面形状は、任意のものであればよい。
【００４４】
また、本発明の眼鏡フレームは、ブレースバーと呼ばれる眼鏡部品とパッドを一体化したものから構成される例も含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、少なくとも一部にニッケル・チタン合金材料を用いた眼鏡フレームとして利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例２において、テンプルの斜視図である。
【図２】実施例３において、パッドの斜視図である。
【図３】実施例４において、ブリッジとパッドを一体化したものの斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ばね部
２  耳掛け部
３  フロントとの組み立て部
４  パッド足部
５  パッド箱部
６  ブリッジ部
Ｊ  接合部分
【図１】
0005061301.tif 000003
【図２】
0005061301.tif 000004
【図３】
0005061301.tif 000005