JPS6268640A - 形状記憶処理された多数の輪郭形状体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、例えば玩具として使用される形状記憶合金
からなる輪郭形状体を多数効率的に製造し得る方法およ
びその実施に好適に使用可能な治具に関するものである
。

従来技術 比較的最近に開発された新たな機能性素材の１つとして
、形状記憶合金が知られている。この形状記憶合金は、
例えばニッケルとチタンとの合金からなり、該合金に所
要の形状を付与した後にオーステナイト変態終了温度（
Ａｆ湿温度以上に加熱する形状記憶処理を施すことによ
り、その熱処理前に与えられた形状を金属組織的に記憶
する特異な性質を有する金属材料である。この特性を有
する形状記憶合金では、所定の応力範囲内で変形が与え
られても、その変形時の温度より僅かに高い温度に加熱
するだけで、元の形状に瞬時に回復する。

この合金における元の形状を記憶する特異な性質に鑑み
、産業上の各分野に関して諸種の応用が提案されている
。例えば航空機の油圧パイプに使用されるシール継手が
これであって、室温でパイプ径より僅かに小さい形状記
憶合金の継手を製作し、この継手の直径を零度以下で拡
開した後、結合すべきパイプに嵌挿し、次いで室温に放
置して元の形状を回復させることにより、極めて緊密な
パイプ接続がなされる。また温度変化に応答して形状が
変わることから、クーラー等の冷気吹出し口のダンパの
開閉付勢用の駆動源として使用する等の応用例もある。

また前述した実用的な用途以外に、その特異な性質を応
用した科学玩具も種々提案されている。

その−例として、第１図（ａ）および（ｂ）に示す如く
、形状記憶合金を材質とする線材１０を、−筆書きと同
様の手法で、エンドレスに湾曲および折曲形成して、例
えば「鼠」や「兎」の如き特定の形状体（以下「輪郭形
状体」という）を形成し、これを４００〜７００℃のオ
ーステナイト変態終了温度（Ａｆ湿温度以上に加熱して
形状記憶処理を施した玩具１２がある。この輪郭形状体
に係る玩具１２は、所定の応力変形を許容する範囲内で
あれば、外部から力を加えて変形させても、所要温度域
まで加熱することによって、既に記憶させておいた「鼠
」や「兎ｊ等の各種形状を蘇えらせることができる。こ
のため科学的な興味を惹くと共に、創造力を育むのに好
適な教材となるものである。

発明が解決しようとする問題点 ところで前述した輪郭形状体に係る玩具を製作するに際
し従来は、前記線材をペンチにより強力に挟み、手作業
によって該線材を所要形状に曲げた後、加熱による形状
記憶処理を施す必要がある。

しかしこの種の玩具を大量に製造するには、前記形状記
憶合金はその形状記憶処理前にあっても。

充分の硬度と剛性とを有するので、前記の手作業は大き
な労力を必要とし、また製造効率が著しく劣る欠点があ
った。

目的 この発明は、形状記憶合金からなる線材に所望の輪郭形
状を付与した輪郭形状体を製造する際に、これに内在し
ている前述の欠点に鑑み、これを好適に解決するべく提
案されたものであって、大きな労力を要することなく、
しがも輪郭形状体を一挙に大量に製造し得る方法および
これに使用する治具を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前記の目的を達成するため本発明に係る形状記憶処理さ
れた輪郭形状体の製造方法は、形状記憶合金を材質とす
る材料を、所望の輪郭形状を呈するよう所要間隔で植設
してなる多数のピンにより拘束して輪郭形状体を形成し
、この所望形状に拘束された輪郭形状体を所要温度に加
熱して当該形状での記憶処理を施すことを特徴とする。

またこの製造方法を実施するには、耐熱基板上に、所望
の輪郭形状を呈するよう耐熱鋼からなるピンを所要間隔
で多数植設してなる治具が好適に使用される。

実施例 次に本発明しこ係る形状記憶処理された輪郭形状体の製
造方法につき、この方法の実施に使用する治具との関係
において以下説明する。第２図はこの治具１４の概略構
成を斜視状態で示すものであって、との治具１４は、例
えば耐熱鋼を材質とする平板状の矩形基板１６上に、同
じく耐熱鋼からなるピン１８を後述する所要のパターン
となるよう所要間隔で多数植設することにより構成され
る。

この基板１６やピン１８の構成材質に耐熱性を要件とし
た理由は、後述の如く形状記憶処理のために高温の炉中
に装入したりして、加熱処理する必要があるからである
。従ってその耐熱性は、例えば炉中で高温に晒される際
に、この温度に対して充分耐え得る特性を有していれば
よく、この要件と強靭性とを備えていれば、耐熱鋼以外
の材質であっても採用し得る。

基板１６に対する多数のピン１８の植設パターンは、こ
れらピン１８の集合が、全体として例えば第１図（ａ）
に示す「鼠」の輪郭形状を呈するよう、所定間隔で直立
配置されるが、このパターンは形成すべき対象に応じて
任意に変化させられる。従ってこの輪郭形状体は、前述
した玩具としての用途以外にも、産業上の用途に向けら
れる輪郭形状体、例えば前記ダンパの開閉付勢用の捩り
ばねであってもよく、このときは当該捩りばねの形状の
パターンが、基板１６上にピン１８により植設される。

なお第２図に示すように、耐熱基板１６とは別に、耐熱
性材料からなる押え板２０を設け、この押え板２０に穿
設した通孔２２を介して、前記耐熱ピン１８が挿通され
るよう構成してもよい。この場合における前記通孔２２
の穿設パターンは。

対応の耐熱基板１６上での耐熱ピン１８の植設パターン
に一致させることは勿論である。またピン１８が前記通
孔２２中に容易に挿入されるよう、当該押え板２０の裏
面における通孔２２の開口周辺にはテーパ２２ａを形成
し、また耐熱ピン１８の先端も尖鋭に形成しておくのが
好ましい。

前述した治具１４の多数のピン１８の間には、後述する
ように前記形状記憶合金を材質とする線材１０が所要形
状に拘束されて、この状態で高温の炉中に装入されて形
状記憶処理を施されるが、それ以外の加熱手段として本
発明では、線材１０からなる輪郭形状体に直接通電する
加熱方法が提案される。そこでこの通電加熱に対処する
ために、基板１６およびピン１８には、第３図に示す如
き絶縁処理が施されて短絡事故を防止するようになって
いる。すなわち耐熱鋼からなる基板１６の表面には、電
気絶縁特性に優れしかも耐熱性を備えた材料２４（例え
ばニューセラミックス等の陶磁器）により被覆を施して
、当該基板表面の絶縁処理を行ない、また夫々の耐熱鋼
からなるピン１８の外部に露出する部位にも、同様の耐
熱電気絶縁材料２４による電気絶縁処理を行なう。

本発明方法の実施手順 次にこのように構成した治具を使用して、形状記憶合金
からなる輪郭形状体を構成する手順につき説明する。先
ず前述した形状記憶合金を材質とし、かつ未だ形状記憶
処理が施されていない所定直径の線材１０を用意する。

そしてこの線材１０を、第４図に示す如く、「鼠」等の
所望の輪郭パターンを呈するよう所要間隔で多数植設し
た耐熱ピン１８に交互にからめて、該線材１０を各ピン
１８の間で移動不能に拘束する。従ってこの耐熱ピン１
８の基板１６上での植設パターンが、例えば図示の「鼠
」の形状を呈するよう形成してあれば、これらのピン１
８により拘束される線材１０からなる輪郭形状体１２の
全体形状も、「鼠」の輪郭を呈するよう構成される。こ
のように本発明では、硬度と剛性とを有する線材１ｏで
あっても、基板１６上に直立しているピン１８に順次所
要のパターンに従って拘束して行くだけであるので、人
手によっても大きな労力を要しない利点がある。

この場合において、ピン１８の長さと強度とが充分に得
られるよう設定しておき、第５図に示すように、個々に
形成された輪郭形状体１２の上方に、前記線材１０を使
用して同一パターンの輪郭形状体１２を更に順次積層的
に形成して行けば、複数の輪郭形状体１２が、共通のピ
ン１８に拘束された形態で多数得られるので好適である
。なおこの拘束時における線材１０の曲げ角度や湾曲さ
せた半径の調整は、基板１６に植設されるピン１８の太
さを変更することにより行なうのが好ましい。

次いで、この所望形状に拘束された輪郭形状体１２は、
所要温度にまで加熱されることにより当該形状での記憶
が付与される。この加熱による形状記憶処理の１つの手
段として、例えば電気加熱炉中に、当該輪郭形状体１２
を基板１６上でピン拘束された状態のまま収納し、４０
０℃〜７００°Ｃの温度範囲で３０分〜１時間加熱する
ことが推奨される。

また別の手段として、第３図に説明したように電気絶縁
処理の施された基板１６および耐熱ピン１８に線材１０
を拘束し、この線材１０により形成された輪郭形状体の
両端部に、所要電流での通電を行なうことが提案される
。この通電加熱によれば、形状記憶合金からなる線材１
０自体の内部抵抗によって自己発熱するので、この発熱
温度を形状記憶処理に要する温度まで制御することによ
り当該形状が記憶される。この通電加熱によれば、前述
した加熱炉が不要となり、また線材のみを自己発熱させ
ればよいために、迅速にしがも経済的に形状記憶処理を
施すことができる。

以上説明した如く本発明に係る方法および治具によれば
、形状記憶合金の線材から所望の輪郭形状の輪郭形状体
を製造するに際して、大きな労力を要することなく、し
かも輪郭形状体を一挙に大量に製造し得るものであり、
しかもピンに輪郭形状体を拘束した状態のまま、所要温
度にまで加熱して形状記憶処理を施すことができるので
、効率が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は形状記憶合金を材質
として構成した輪郭形状体の実施例を夫々示す説明図、
第２図は本発明に係る形状記憶処理された輪郭形状体の
製造方法の実施に使用される治具の概略構成を示す斜視
図、第３図は別の実施例に係る治具の縦断面図、第４図
は治具により形状記憶合金からなる線材を拘束している
状態を示す説明斜視図、第５図は基板に植設したピンに
複数の輪郭形状体を、順次積層的に拘束している状態を
示す縦断面図である。 １０・・・線材　　　　　　１２・・・輪郭形状体１４
・・・治具　　　　　　１６・・・基板１８・・・ピン
　　　　　　２ｏ・・・押え板２２・・・通孔　　　　
　　２４・・・絶縁被覆ＦＩ６．１　　（０） Ｉ０２

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）形状記憶合金を材質とする材料を、所望の輪郭形
   状を呈するよう所要間隔で植設してなる多数のピンによ
   り拘束して輪郭形状体を形成し、この所望形状に拘束さ
   れた輪郭形状体を所要温度に加熱して当該形状での記憶
   処理を施すことを特徴とする形状記憶処理された輪郭形
   状体の製造方法。
2. （２）所望形状に拘束された輪郭形状体は、炉中に装入
   されて４００℃〜７００℃の温度範囲で、３０分〜１時
   間の範囲で加熱されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の形状記憶処理された輪郭形状体の製造方法
   。
3. （３）輪郭形状体は、その両端部において通電されて、
   ４００℃〜７００℃の温度範囲で内部発熱により加熱さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の形状
   記憶処理された輪郭形状体の製造方法。
4. （４）耐熱基板上に、所望の輪郭形状を呈するよう耐熱
   鋼からなるピンを所要間隔で多数植設してなる輪郭形状
   体の製造に使用する治具。
5. （５）前記耐熱基板に多数植設した耐熱ピンの挿通を許
   容する通孔が対応的に穿設された押え板が、前記基板に
   対して着脱自在に設けられる特許請求の範囲第４項記載
   の輪郭形状体の製造に使用する治具。
6. （６）前記耐熱基板および耐熱鋼からなるピンに、耐熱
   性の電気絶縁被覆を施したことを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の輪郭形状体の製造に使用する治具。