CZ308786B6

CZ308786B6 - Způsob úpravy povrchu nože brusle určené pro bruslení na ledu

Info

Publication number: CZ308786B6
Application number: CZ2019223A
Authority: CZ
Inventors: Alexandr Filippov
Original assignee: Alexandr Filippov
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2021-05-19
Also published as: CZ2019223A3

Abstract

Způsob úpravy povrchu nože brusle, při kterém se nejprve brusným kotoučem s pevným pojivem o hrubosti 60 až 70 grit, který se pohybuje proti směru jeho otáčení, brousí drážka a hrany nože brusle až do stavu, kdy jsou hrany na obou stranách nožů bez známek poškození a otupení. Poté následují další tři stupně postupného broušení a leštění. Každý z nich probíhá ve 3 až 10 cyklech, kdy se na nůž brusle působí přítlakem 50 až 500 g/cm2 s posuvnou rychlostí 15 až 50 mm/s proti směru otáčení brusného kotouče. Ve 2. stupni se na nůž brusle působí brusným kotoučem s pevným pojivem o hrubosti tohoto kotouče 120 až 180 grit. V následujícím 3. stupni se použije brusný kotouč s pružným pojivem, o hrubosti 200 až 300 grit. V závěrečném 4. stupni se použije brusný kotouč opět s pružným pojivem, kde hrubost kotouče je 600 až 1200 grit. Broušení probíhá až k dosažení finální hodnoty drsnosti drážky a hrany nože brusle Ra 0,1 μm až Ra 0,05 μm a rádiusu drážky r = 17 až 22 mm. V průběhu broušení se měří přítlak broušeného materiálu vzhledem k brusnému kotouči a průběžně se kontroluje teplota opracovávaného nože brusle.

Description

Způsob úpravy povrchu nože brusle určené pro bruslení na ledu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu úpravy povrchu nože brusle pro bruslení na ledě, která spočívá ve snížení drsnosti (vyhlazení) povrchu nože na hodnoty řádově nižší, než je obvyklé pro současně používané brusle.

Následně může být povrch drážky a boků nože brusle po vyhlazení povrstven nanopovlakem na bázi keramiky nebo oxidu kovů, který zvyšuje jeho tvrdost a snižuje drsnost povrchu.

Dosavadní stav techniky

Brusle vznikly v dávnověku, nej starší dochované kovové brusle byly nalezeny v Maďarsku a pocházejí z přelomu letopočtu. K postupnému rozšiřování bruslí s kovovými noži docházelo postupně od 14. století. Technologie jejich připevnění k noze se postupem času měnila a vyvíjela, ale co mají všechny brusle společné je úzká kovová kluzná plocha - kovový nůž.

Za současného stavu techniky se vychází z toho, že jízdní vlastnosti brusle ovlivňuje ostrost a profil nože. Jízdní vlastnosti jsou dále ovlivňovány přítomností drážky, případně jejím tvarem. Tyto vlastnosti má nůž buď už z výroby, neboje lze ovlivňovat díky dodatečnému broušení.

Současná komerční zařízení určená k broušení bruslí mají jeden brusný kotouč o parametrech 60 až 80 grit (drsnost Ra 1 až 2 pm). Zařízení samotné pak zajišťuje upevnění brusle, orientaci nože vůči brusnému kotouči, dále je možno ovlivnit ostrost nože a nastavit jeho profil a tvar drážky. Někteří brusiči nanášejí na brusný kotouč jemnější brusnou pastu za účelem vyhlazení drážky, ale vyhlazení touto cestou je víceméně bez efektu, poněvadž výsledná jemnost se pohybuje okolo 100 až 120 grit (drsnost Ra 0,8 až 1 pm) a na této úrovni zjemnění je výsledný efekt na jízdní vlastnosti brusle takřka nulový. Kromě toho se následně kotouč musí obraňovat za účelem odstranění zbytků brusné pasty, což významně přispívá k opotřebovávání brusného kotouče, a tudíž tento postup brusiči většinou odmítají.

V současnosti jsou tedy sledovanými parametry při výrobě nebo údržbě bruslí ostrost nože, profil nože, hloubka a tvar drážky nože.

Je nám znám patent, který upravuje kluzné vlastnosti nože tím, že je dutý nůž brusle vyplněn materiálem s nízkou drsností, např. polytetrafluoroetylenem, tj. teflonem. Je znám dále patent spočívající v tlakové povrchové úpravě nožů bruslí pro snížení tření a patent spočívá v úpravě kluzných sekvenčně abrazivním materiálem s progresivně menší velikostí částic, přičemž při broušení se aplikuje kmitavý pohyb. Ohledně způsobu broušení je pak ve stavu techniky odkazováno na konvenční způsoby broušení.

Podstata vynálezu

Existuje prokazatelná spojitost, která je stavem techniky mezi mechanickou úpravou povrchu nože a rychlostí, kdy se rychlost brusle zlepšuje se snížením drsnosti povrchu materiálu nože, tedy drážky i boků nože. Při vytvoření ideální plochy povrchu nože brusle snížením drsnosti povrchu drážky a boků nože na hodnotu Ra 0,05 pm dochází k zrychlení bruslaře o cca 10 % a více, což představuje značnou výhodu v každém bruslařském sportu. Při zostření vlastností hran nože, čímž nůž lépe drží při zatáčení bruslaře, při tak zvané bogně.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob úpravy povrchu nože brusle určené pro bruslení na ledu

- 1 CZ 308786 B6 podle předkládaného řešení.

Nej dostupnějším postupem, jak dosáhnout snížení drsnosti povrchu nože brusle na hodnotu drsnosti Ra 0,1 pm až Ra 0,05 pm, je broušení s použitím několika brusných a leštících kotoučů s postupně se snižující drsností. Vychází se ze známého postupu, kdy se nejprve brusným kotoučem s pevným pojivém o hrubosti 60 až 70 grit, který se pohybuje proti směru jeho otáčení, brousí drážka a hrany nože brusle až do stavu, kdy jsou hrany na obou stranách nožů bez známek poškození a otupení, přičemž počet cyklů závisí na opotřebení nože. Podstatou nového řešení je, že po tomto 1. stupni broušení následují další tři stupně postupného broušení a leštění. Každý z nich probíhá ve 3 až 10 cyklech, kdy se na nůž brusle působí přítlakem 50 až 500 g/cm² s posuvnou rychlostí 15 až 50 mm/s proti směru otáčení brusného kotouče. Ve 2. stupni se na nůž brusle působí brusným kotoučem s pevným pojivém o hrubosti tohoto kotouče 120 až 180 grit. V následujícím 3. stupni se použije brusný kotouč s pružným, například gumovým, pojivém, umístěný mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění jeho vychylování z osy broušení. Hrubost použitého kotouče je 200 až 300 grit. V závěrečném 4. stupni se použije brusný kotouč opět s pružným, například gumovým, pojivém, umístěný mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení, kde hrubost kotouče je 600 až 1200 grit, čímž se dospěje do finální hodnoty drsnosti drážky a hrany nože brusle Ra 0,1 pm až Ra 0,05 pm a rádiusu drážky r = 17 až 22 mm. V průběhu broušení se měří přítlak broušeného materiálu vzhledem k brusnému kotouči a průběžně se kontroluje teplota opracovávaného nože brusle.

Výhodné je, když se povrch drážky a ostří nože potáhnou tenkou keramickou vrstvou o tloušťce mezi 100 nm a 10 pm nanesenou za pomocí vakuové plazmy.

Nej dostupnějším postupem, jak dosáhnout snížení drsnosti povrchu nože brusle na hodnotu drsnosti Ra 0,1 pm až Ra 0,05 pm, je tedy broušení s použitím několika brusných a leštících kotoučů s postupně se snižující drsností.

Přihlašovaný způsob uvedeného broušení překonává dosavadní stav techniky, neboť není znám případ úpravy nožů brusle způsobem popsaným výše. Ze stavu techniky nevyplývá uvedený jedinečný způsob úpravy, kdy k dosažení optimálního výsledku v optimálním čase je potřeba provádění broušení a leštění přesně popsaným způsobem. Při znalosti dosavadního stavu techniky by pak tohoto nemohlo být odborníkem dosaženo, když přihlašovatel musel při aplikaci principu problém a jeho řešení aplikovat dovednosti překračující rámec pouhé odborné dovednosti. Pouhá znalost spojitosti mezi mechanickou úpravou povrchu nože a rychlostí ani aplikace konvenčních metod broušení by k uvedenému nevedla, když běžně používané nástroje na broušení nedosáhnou optimálního výsledku co do hladkosti drážky, ostrosti jejích hran a konstantní kvality, to vše v rozumném čase umožňujícím následnou ekonomickou využitelnost. Důkazem uvedené novosti je i to, že přestože k broušení bruslí dochází již stovky let, tato metoda nebyla nikdy použita.

Přihlašovaná metoda spočívá v úpravě nože brusle nikoliv konvenční technikou broušení a dále jinými brusnými kotouči a jinou metodou (přítlak, čas a směr broušení), než jsou součástí stavu techniky. Konkrétně pak je broušení prováděno postupným broušením v následujících krocích.

Přihlašovaná metoda spočívá v úpravě nože brusle nikoliv konvenční technikou broušení, ale postupným broušením ve čtyřech krocích.

K broušení a leštění je pak používán nástroj, který používá pouze konstantní rychlost, přítlak a směr proti pohybu otáčení brusného kotouče, opatřený ochranou proti vibracím. Tento požadavek není u jednostupňového konvenčního broušení nutný, poněvadž na něj nenavazují další typy kotoučů, které musí navazovat ve stejném místě osy broušení. Vychýlením osy broušení jinak dochází k degradaci hran nože a nestejnoměrnému opracování broušených ploch, tedy drážky.

- 2 CZ 308786 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Uvedeným způsobem úpravy povrchu nože brusle byla provedeno cca 100 testů broušení a leštění a následné povrchové úpravy.

Nůž brusle byl broušen a leštěn bruskou, která používala pouze konstantní rychlost, přítlak a směr proti pohybu otáčení brusného kotouče, který byl opatřen ochranou proti vibracím. Konkrétně pak bylo broušení, respektive leštění prováděno postupným broušením v následujících krocích:

1. stupeň, běžné broušení, brousí se dle stavu ztupení a poškození hran nožů až do stavu, kdy hrany na obou stranách nožů, budou bez známek poškození a otupení. Počet cyklů v tomto případě závisí pouze na stavu opotřebení nože.

2. stupeň probíhá v rozsahu 3 až 10 cyklů s přítlakem nože na kotouč 50 až 500 g/cm² s posuvnou rychlostí proti směru otáčení brusného kotouče 15 až 50 mm/s.

3. stupeň je realizován opět v rozsahu 3 až 10 cyklů s přítlakem nože na kotouč 50 až 500 g/cm²s posuvnou rychlostí proti směru otáčení brusného kotouče 15 až 50 mm/s.

Stejným způsobem probíhá i 4. stupeň, tedy je realizován v rozmezí 3 až 10 cyklů s přítlakem nože na kotouč 50 až 500 g/cm² s posuvnou rychlostí proti směru otáčení brusného kotouče 15 až 50 mm/s.

V uvedených 4 stupních jsou však použity různé brusné, respektive leštící kotouče.

Pro 1. stupeň se použije brusný kotouč s pevným pojivém, kde je hrubost kotouče 60 až 70 grit.

Ve 2. stupni byl použit rovněž brusný kotouč s pevným pojivém, avšak o hrubosti 120 až 180 grit.

3. stupeň byl realizován brusným kotoučem s hrubostí kotouče 200 až 300 grit. Jednalo se o brusný kotouč s pružným, například gumovým pojivém mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení. Stejný typ brusného kotouče byl použit pro 4. stupeň, avšak hrubost kotouče byla 600 až 1200 grit.

Nůž brusle se pohybuje vždy proti směru otáčení brusného kotouče ve všech čtyřech stupních, a to při konstantní obvodové rychlosti brusného kotouče, rychlosti a přítlaku a s minimalizací vibrací.

Zkušenosti ukazují, že broušení ploch do hladkosti nad 1200 grit je enormně náročné na čas a provedení a výsledný rozdíl v jízdních vlastnostech je minimální, naopak v některých případech i nežádoucí, například v příčném skluzu. Proto se způsob úpravy bruslařského nože přihlašovaný přihlašovatelem omezuje na hladkost do 1200 grit.

Při broušení použitá bruska přizpůsobuje rychlost otáček s ohledem na typ kotouče, kde každý kotouč vyžaduje jiné otáčky, a průměr kotouče. Udržuje konstantní obvodovou rychlost a je velmi rychlá, přičemž vyžaduje čtyři kroky broušení. Při broušení je měřen přítlak broušeného materiálu vůči brusnému kotouči k zamezení nevhodného tlaku, který by ovlivnil konečnou kvalitu broušení a také z důvodu zamezení deformace měkkých kotoučů, které by takto degradovaly konečnou kvalitu ostří hran bruslařských nožů. Broušení je prováděno za stálé kontroly teploty materiálu broušeného/leštěného nože tak, aby nedošlo k dosažení či překročení popouštěcí teploty broušeného materiálu.

Metoda dále spočívá v tom, že byl zjištěn překvapivý závěr o jednotném rádiusu r = 17 až 22 mm, který je za daných podmínek broušení ideální a nevyžaduje rozdílné rádiusy pro různé typy bruslařů, jak je tomu při konvenčním broušení při rádiusu r = 12 až 26 mm. Díky tomuto se dají

- 3 CZ 308786 B6 prodávat již nože nabroušené, které se jinak ve světě v současné době nikde neprodávají. Uvedený universální rádius dále poskytuje například hokejistům značnou výhodu z hlediska obratnosti jejich pohybu na ledě.

Vyhlazení povrchu uvedeným postupem lze provádět u všech typů a tvarů drážek bruslařských nožů.

Výše uvedenou metodou upravený nabroušený povrch nože brusle, a tedy i drážky, byl dále potažen, a to depozicí vrstev za pomoci vakuové plazmy, kdy se ve vakuové komoře na povrch materiálů naprašovala či naparovala keramická vrstva na bázi nanotechnologie o vysoké tvrdosti až 2900 HV.

Byla provedena řada praktických testů bruslí s noži s optimalizovanou úpravou povrchu. Například ve spolupráci se sportovním klubem HC Sparta Praha a.s. byl proveden test optimalizovaných bruslí s využitím hráčů tohoto klubu. Pro úpravu povrchu nožů bruslí byl použit postup uvedený v popise vynálezu, to znamená využití brusných kotoučů s postupně snižující se hrubostí, a povrchy drážek a boků nožů bruslí hráčů byly upraveny na úroveň drsnosti Ra 0,05 pm. Testující skupina hokejistů kladně vyhodnotila změnu jízdní vlastnosti, a to zvýšení rychlosti a zlepšení ovladatelnosti takto upravených nožů. Hokejový klub projevil o optimalizované nože zájem.

Průmyslová využitelnost

Použitím bruslařských nožů s upraveným povrchem podle tohoto vynálezu dochází ke znatelnému zvýšení rychlosti brusle, které se projevuje u bruslařů všech úrovní. Uvedený způsob broušení a leštění pak v reálném čase umožňuje úpravu povrchů nožů v optimální a konstantní kvalitě a při rozumné ekonomické náročnosti na čas obsluhy a použité materiály. Nože s optimalizovaným povrchem lze také sériově vyrábět.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob úpravy povrchu nože brusle určené pro bruslení na ledu, kdy se nejprve brusným kotoučem s pevným pojivém o hrubosti 60 až 70 grit, který se pohybuje proti směru jeho otáčení, brousí drážka a hrany nože brusle až do stavu, kdy jsou hrany na obou stranách nožů bez známek poškození a otupení, přičemž počet cyklů závisí na opotřebení nože, vyznačující se tím, že po tomto 1. stupni broušení následují další tři stupně postupného broušení a leštění, z nichž každý probíhá ve 3 až 10 cyklech, kdy se na nůž brusle působí přítlakem 50 až 500 g/cm² s posuvnou rychlostí 15 až 50 mm/s proti směru otáčení brusného kotouče, přičemž ve 2. stupni se na nůž brusle působí brusným kotoučem s pevným pojivém o hrubosti tohoto kotouče 120 až 180 grit, v následujícím 3. stupni se použije brusný kotouč s pružným, například gumovým, pojivém, umístěný mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění jeho vychylování z osy broušení, kde hrubost kotouče je 200 až 300 grit, a v závěrečném 4. stupni se použije brusný kotouč opět s pružným, například gumovým, pojivém, umístěný mezi dvěma vymezovacími plechy k zabránění vychylování pružného kotouče z osy broušení, kde hrubost kotouče je 600 až 1200 grit, za dosažení finální hodnoty drsnosti drážky a hrany nože brusle Ra 0,1 pm až Ra 0,05 pm a rádiusu drážky r= 17 až 22 mm, přičemž v průběhu broušení se měří přítlak broušeného materiálu vzhledem k brusnému kotouči a průběžně se kontroluje teplota opracovávaného nože brusle.
2. Způsob úpravy povrchu nože brusle podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje potažení povrchu drážky a ostří nože tenkou keramickou vrstvou o tloušťce mezi 100 nm a 10 pm nanesenou za pomocí vakuové plazmy.