JP2007021222A - スポーツ用具と、スポーツ用具の滑走表面加工処理方法および滑走表面材の加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スポーツ用具の滑走表面材に正確に規定され、再現可能な表面構造を作り出すことが可能な方法および装置を提供する。
【解決手段】スポーツ用具の滑走表面を加工して滑走性を改善するため、滑走表面材２０に所定の表面マイクロ構造を形成するスポーツ用具の滑走表面材加工処理に関し、表面マイクロ構造を形成するため、滑走表面材２０上で、滑走表面材の滑走表面に対して工具５を所定の力で押し付けながら移動させることによって滑走表面材２０を塑性変形させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スキー板やスノーボードなどの冬季スポーツ用具の滑走表面を加工するため、滑走性を改善する所定の表面マイクロ構造を得るために滑走表面材を加工処理する方法および装置に関する。

雪上でのスキー等に使用する冬季スポーツ用具の滑走は、特殊な摩擦事象である。その理由は、スキー板、雪、介在する水膜などの摩擦に関連する個々の要素間の関連が、説明困難でかつ変化するためである。ある種の状況下においては、スキー等において存在する条件下や、更に、船や航空機に関連するその他の条件下において、個々の物体の表面を故意にラフニングすることによって摩擦抵抗を有利に調節できることが知られている。スキー板の滑走表面をラフニングすることによって滑走特性が改善される１つの理由は、それによって高速での吸引作用を低減又は回避することができることにある。

スキー板の滑走表面材を構成する原料として、従来、ポリエチレンが最も一般的であった。特にモル質量が中程度又は高いポリエチレンの有利な点は、磨耗抵抗性・滑走特性が良好であること、靭性が高いこと、また、化学物質に対する抵抗性が非常に高いことにある。特に、磨耗抵抗性はモル質量の増加に伴って向上するため、競技スポーツなどの条件の厳しい用途に適用する際には、モル質量が数百万もの超高分子ポリエチレンが特に使用される。しかし、超高分子ポリエチレンは、変形させることが極めて困難な為に押出し成形することができず、超高分子ポリエチレンから成る滑走表面材を製造し加工することは困難である。

実際には、滑走特性を改善するために必要な表面構造は、一般的には研磨処理によって提供されるが、これにはいくつかの欠点がある。
一方では、滑走表面材の形成において、その厚みの許容誤差が作られるべき構造の深さよりも大きいことから、厚みの許容誤差の発生が不可避である結果、均一な表面粗さを達成することがほとんど不可能である。そのため、粗さの深さなどの表面特性が、滑走表面材の局所的に存在する厚みのばらつきに依存するものとなる。従って、当該表面特性は、不均一で再現不能となることが避けられない。
研磨法のもう一つの欠点は、滑走表面が不可避的に局所的に加熱されることによって不要な化学変化が生じ、それによって、滑走特性に悪影響を及ぼす虞がある。更に、研磨材と滑走表面材との間にも化学的な相互作用が発生して、それによって更なる劣化が起こる虞がある。

特許文献１には、スキー板の滑走表面材の構造をマクロ構造とマイクロ構造とに分けることが開示してある。２０μｍ以上の深さの構造がマクロ構造とされる。マイクロ構造は、それよりも小さな構造としている。この明細書中において、上述したように、その構造は滑走表面材を研磨することによって形成されるということが指摘されている。再現性を有するように形成できるのはマクロ構造だけである。
マイクロ構造は、特に、直接的には調節することができない多数のパラメータに依存する。従って、例えば同じ製造条件下であっても、滑走特性には大きなバラツキが生じる。そのような欠点を回避するために、特許文献１では、マイクロ構造を作り出すために、エンボス加工ローラを滑走表面材上で転動させるエンボス法を適用することが提案されている。

しかし、滑走表面材のモル質量が増大するに従って流れ性が低下する結果、塑性変形の可能な限度が非常に制限される。そのため、エンボス加工法は益々大きな困難に遭遇する。更に、滑走表面材の表面上においてエンボス加工具の局所圧は、滑走表面材自身の厚みのばらつきに非常に強く影響するため、厚み許容誤差による上述したばらつきが生じる。これらの事実の結果として、そのような方法では、特に高分子滑走表面の場合、再現性のある表面構造を作り出すことはほとんど不可能である。
そのようなエンボス加工法は特許文献２にも開示されている。特許文献３は、更に、改造されたエンボス加工法を開示しているが、これも同様に上述した欠点を克服することのできないものである。

特許文献４は、バックカントリースキー板の滑走表面をプロファイリングする方法が開示してある。ここでは、主としてビンディングの領域に、上り走行性を改善する鱗状の構造を形成する。このような構造は、上述したマクロ構造よりも大きな一般的サイズを有するものでなければならない。当該構造は、滑走表面上に、加工具を摺動案内することによって形成される。しかし、マイクロ構造を作り出すために、そのような方法又はそれに類似の方法を使用することは知られていない。

ＷＯ ０３／０６１７８３ ＤＥ １０２ ４３ ３１０Ａ ＥＰ １ ４１５ ６８６Ａ ＤＥ ４０ １３ ９０１Ａ

本発明の課題は、上述した様々な欠点を解決し、スポーツ用具の滑走表面材に正確に規定され、再現可能な表面構造を作り出すことが可能な方法を提供することにある。表面構造の幾何学的構造において、可能な限り最大の自由度が許容されなければならない。又は、その方法は、化学組成や特性に対してなんら影響を与えるものであってはならない。

本発明の別の課題は、その表面構造によって最適な滑走特性が提供される滑走表面を備えたスポーツ用具を提供することにある。更に、そのような滑走表面材を加工するための装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法の特徴構成は、スキー板やスノーボードなどのスポーツ用具の滑走表面を加工して滑走性を改善するため、滑走表面材に所定の表面マイクロ構造を形成するスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法であって、前記表面マイクロ構造を形成するため、前記滑走表面材上で、前記滑走表面材の滑走表面に対して工具を所定の力で押し付けながら移動させることによって塑性変形させる工程を含む。

ここで、本明細書では、０．０２ｍｍ未満の高さ寸法を有する窪み又は隆起をマイクロ構造とする。
本構成により、前記工具を滑走表面材の表面に対して相対移動させることによって滑走表面材が塑性変形した結果、滑走表面材の局所的変位によって特長付けられる表面構造を作り出すことが可能であることが見出された。

本発明の一態様によれば、前記表面構造の形成は、工具の押付力によって制御される。即ち、工具の滑走表面に対する押付力は、製造誤差などによって生じる滑走表面材の厚みの局所的ばらつきから実質的に独立している、ということを意味する。その結果、上述した諸欠点が回避され、化学特性をなんら劣化させることなく、完全に再現可能な表面構造が達成される。
その結果、マイクロ構造であっても再現可能となり、さらに、表面マイクロ構造の深さ寸法は、滑走表面材の全体に亘って略均一になるように加工処理することができる。

本発明のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法の特に有利な実施例によれば、滑走表面材を加工する場合、少なくとも１つの工具チップを、滑走表面材の表面上に摺動案内する。この方法は、別の関連において、「ギロチン法」（“guilloching”）として知られている。それは、元は金属加工から始められた彫刻法に関し、過去において高品質の時計の製造に使用されていたものである。

スポーツ用具の滑走表面材加工処理方法において特に好適には工具チップにはダイヤモンドコーンが使用される。というのは、その硬度が高いことによって、非常に大きな磨耗抵抗性が与えられるとともに、材料が不活性であることから滑走表面に対する化学的な影響が無いからである。

工具チップは約０．０２ｍｍの半径を有することが特に好ましい。これによって最適なサイズの表面マイクロ構造を形成することできる。

工具を、少なくとも、滑走表面材の長手方向に対して所定の角度にある部分において移動させると特に有利な滑走特性が達成される。この角度が直角である場合、それによって形成される溝は、滑走方向を横切って延出することになり、これによってある種の雪条件における利点が提供される。

また、波状パターンを提供することも可能であり、これら両実施例では、前記方法によって形成される滑走表面材の表面上の長手溝の公知の配列に対する利点が提供される。

本発明に係るスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法の特に有利な変形構成は、前記塑性変形を含む滑走表面材に対する前記加工処理が、この滑走表面材を冬季スポーツ用具に使用する前に行われることを特徴とする。
前記方法をこのように実施することには多くの利点がある。先ず、既に組み立てられたスキー板のように長手方向においてまだ湾曲しておらず、プリテンションを与えられていない平面ベースに対して加工することが可能である。この変形構成のもう１つの利点は、滑走表面材を加工する際にスチールエッジを考慮に入れる必要が無いことにある。即ち、滑走表面材は、加工の前後に正確なサイズに切断され、スチールエッジ間の凹部に嵌め込まれる。

好ましくは、前記加工処理は、座標台（coordinate table）上で行われる。座標台は、工具を加工対象物上で縦横方向にプロットのように移動させることが可能な加工器具である。

本発明のスポーツ用具の特徴構成は、ポリエチレンで形成されると共に、滑走表面を備え、滑走表面が所定の表面マイクロ構造を有するスポーツ用具であって、当該スポーツ用具は、前記表面マイクロ構造が塑性変形によって形成されることを特徴とする。

既に述べたように、そのようなスポーツ用具は、非常な高速に達する競技スポーツなどの条件の厳しい用途において、そして、超高分子ポリエチレン等の高品質材料を使用する時において、特に大きな利点を提供するものである。
即ち、ポリエチレンは、モル質量の増加に伴い、特に磨耗抵抗性が向上する。そのため、本発明の方法を適用して製造されたポリエチレン製のスポーツ用具は、前記競技スポーツ等の過酷な条件に曝される用途であっても使用することが可能となる。

この点に関して、表面マイクロ構造を均一な深さの溝構造として形成することが、滑走特性にとって特に有利である。又、表面マイクロ構造を所定の幾何学的パターンから構成することが有利であることも判った。このように構成することによって、滑走表面に対する化学的変化を回避して、表面マイクロ構造をチップレス加工によって形成することができる。

本発明のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置の特徴構成は、工具によってスポーツ用具の滑走表面材を加工するため、前記工具を、滑走表面材の滑走表面に対して所定の表面構造を付与するように案内する工具案内手段を備え、当該装置は、工具が滑走表面に対して塑性変形を提供するように構成され、滑走表面材の滑走表面に対して所定の力で押し付け可能に構成されていることを特徴とする。
当該装置により、滑走表面材に対して、化学特性をなんら劣化させることなく、完全に再現可能な表面構造を付与できる装置を提供することができる。この装置によれば、マイクロ構造であっても再現可能となり、さらに、表面マイクロ構造の深さ寸法は、滑走表面材の全体に亘って略均一になるように加工処理することができる。

前記滑走表面材の滑走表面を同時に加工するべく、工具案内手段に複数の工具を設ければ、加工生産量を改善する上で特に有利である。この構成によれば、上述した様々な利点を失うことなく、従来の方法と同様に、スキー板の滑走表面材をその全幅に渡って同時に加工することが可能となる。

この点に関して、前記複数の工具のそれぞれを、互いに対して独立的に弾性的に保持すると特に有利である。これにより、それぞれの工具を、特に滑走表面材における厚みの個々の局所的ばらつきに対して最適な状態で調節することが可能となる。
上述したもの代替構成として、個々の工具を油圧支持するなどの、その他の解決構成も可能である。

更に、前記工具案内手段が、滑走表面材の滑走表面上に所定の模様を形成するための制御装置を備えたものとするならば、スポーツ用具の個々の必要とされる滑走及び走行特性に対して表面構造を最適に調節することが可能となって特に好適である。

以下、貼付の図面に図示される実施例を参照して、本発明をより詳細に説明する。
本発明は、スキー板やスノーボードなどの冬季スポーツ用具の滑走表面を加工して滑走性を改善するため、滑走表面材に所定の表面マイクロ構造を形成する冬季スポーツ用具の滑走表面材加工処理方法である。
当該方法は、表面マイクロ構造を形成するため、滑走表面材上で、滑走表面材の滑走表面に対して工具を所定の力で押し付けながら移動させることによって塑性変形させる工程を含む。
前記加工処理は、スポーツ用具を実際に使用する前に行われる。

当該スポーツ用具の滑走表面材の加工装置は、滑走表面材に対して表面マイクロ構造を含む所定の表面構造を付与するように工具を案内する工具案内手段を備える。
当該工具は、滑走表面材に対して塑性変形を施すように構成され、前記滑走表面材の滑走表面に対して所定の力で押し付け可能に構成してある。
当該工具案内手段は、滑走表面上に所定の模様を形成するための制御装置を備える。当該制御装置により、工具の滑走表面材の上における適切な位置、加工速度、工具の押付力等を適切に調整することができる。
また、加工処理は、加工対象となるスキー板・スノーボード等の上で、縦横方向に工具を移動可能な座標台上で行われる。

図１に示すように、工具は、例えば３ｍｍの軸径と、６０°のテーパ角度αと、０．０２ｍｍのダイヤモンドチップ１の半径Ｒとを有する彫刻用ダイヤモンドピン５として構成されている。滑走表面材は参照番号２０によって示されている。

工具は、図１に示すような構成に限らず、例えば図２〜３に示した構成とすることが可能である。即ち、図２において、円筒状本体２と突起３とから成る工具５ａの断面図を示す。図３では、当該突起３が、その周部に沿って複数の中断部４を分散配置した構成であることを示している。
工具５ａは、滑走表面材の滑走表面に対して所定の力で押し付け可能に構成してある。そして、加工する方向に工具５ａを回転させることで、滑走表面材に対して塑性変形を施すように加工処理することが可能である。
一方、工具５ａが滑走表面材の滑走表面に対して所定の力で押し付けられた状態で、工具５ａを加工方向に沿って摺動移動させることで、加工処理することも可能である。この場合、当該工具５ａは回転させない。

本発明は、前記工具を少なくとも１つ有するように構成すればよい。即ち、図４に示すように、ダイヤモンドピン５は、工具案内手段に複数設けることが可能である。即ち、ダイヤモンドピン５の複数が、長手方向において互いに変位可能で、かつ、それぞれがバネ６によって独立的に弾性保持されており、プリテンションしてある。より高い溝密度を作り出すことを可能にするためには、第１列のダイヤモンドピン５の後方の列において、第１列の隣接ピン間の空隙の後方に追加のピンが配置される。

ダイヤモンドピン５は、スキー板の長手方向に対して所定の角度を有するように移動させて加工処理することが可能である。
図５は、加工処理後の側方カットが誇張された状態のスキー板７の一部を略示している。両スチールエッジ８間に滑走表面９が形成されている。複数の溝１１が、長手軸心１０ａに対して角度βを有する状態で配設され、この例において前記角度βは約４５°である。
図７の変形例は、図５の例に実質的に対応するものであるが、その違いは、溝１１が長手軸心１０ａを横切って略直角に配設されていることにある。

ダイヤモンドピン５は、スキー板上で波状に移動させて加工処理することが可能である。図６の実施例では、溝１１は、実質的に長手方向に配設され、波状形状を備えている。

溝１１は所定の幾何学的パターンで構成することが可能である。
図８には、溝１１は、トラック９上において互いに空間を開けて配置してある三角形状構造である場合を例示してある。

図９は、特に図１の表面構造の詳細を図示している。材料の変位によって形成された二つの隆起部３０によってその間に凹部３１が形成されている。この凹部３１の縦寸法がｈ_１によって示され、これは約０．０１５ｍｍである。前記隆起部３０の縦寸法はｈ_２によって示され、これは約０．０１ｍｍである。従って、これら凹凸の総高さＨは、約０．０２５ｍｍである。ｈ_１と更にｈ_２も共に０．０２ｍｍよりも小さいので、これは本発明の用語の定義における表面マイクロ構造となっている。
本実施形態では、凹部３１の深さ寸法が滑走表面に亘って略均等となるように溝１１を加工処理してある。

上述したように、本発明の滑走表面材の加工処理方法によって加工処理したスキー板等のスポーツ用具は、滑走表面を塑性変形することにより、所定の表面マイクロ構造が形成され、その結果、最適な滑走特性が付与される。

本発明は、スキー板やスノーボードなどの冬季スポーツ用具の滑走表面を加工するために利用可能である。

１つの工具の詳細を示す概略図 別実施例の工具の断面図 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図 マルチ工具を示す図 加工したトラックの概略図 加工したトラックの概略図 加工したトラックの概略図 加工したトラックの概略図 図１に示したトラックの表面構造の拡大図

符号の説明

５ 工具（ダイヤモンドピン）
７ スポーツ用具（スキー板）
１１ 溝
２０ 滑走表面材

Claims (26)

1. スキー板やスノーボードなどのスポーツ用具の滑走表面を加工して滑走性を改善するため、滑走表面材に所定の表面マイクロ構造を形成するスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法であって、
   前記表面マイクロ構造を形成するため、前記滑走表面材上で、前記滑走表面材の滑走表面に対して工具を所定の力で押し付けながら移動させることによって塑性変形させる工程を含むことを特徴とするスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
2. 前記滑走表面材の加工処理中に、少なくとも１つの工具が前記滑走表面材の表面上に摺動案内される請求項１に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
3. 前記工具がダイヤモンドコーンで構成してある工具チップである請求項２に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
4. 前記工具チップは約０．０２ｍｍの半径を有し、前記押し付け力は、前記工具チップが０．０２ｍｍ未満の深さで貫入される請求項３に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
5. 前記加工処理は弾性保持され、前記滑走表面材の前記滑走表面に対して押し付けられる工具によって行われる請求項１に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
6. 前記工具は、少なくとも、前記滑走表面材の長手方向に対して所定の角度にある部分において移動される請求項１に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
7. 前記工具は、前記滑走表面材上で波状に移動案内される請求項１に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
8. 前記塑性変形を含む前記滑走表面材に対する前記加工処理は、前記スポーツ用具に使用する前に行われる請求項１に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
9. 前記加工処理は、座標台上で行われる請求項１に記載のスポーツ用具の滑走表面材加工処理方法。
10. ポリエチレンで形成されると共に、滑走表面を備え、前記滑走表面が所定の表面マイクロ構造を有するスポーツ用具であって、
    前記表面マイクロ構造は前記滑走表面の塑性変形によって形成してあるスポーツ用具。
11. 前記表面マイクロ構造は均一な深さの溝構造として形成される請求項１０に記載のスポーツ用具。
12. 前記表面マイクロ構造は所定の幾何学的パターンから構成される請求項１０に記載のスポーツ用具。
13. 前記表面マイクロ構造は前記滑走表面の長手方向に対して所定の角度で配置された複数の溝を含む請求項１２に記載のスポーツ用具。
14. 前記表面マイクロ構造は、前記滑走表面の長手方向に対して直角に配置された複数の溝を含む請求項１２に記載のスポーツ用具。
15. 前記表面マイクロ構造は、波形状を備える複数の溝を含む請求項１２に記載のスポーツ用具。
16. 前記表面マイクロ構造は、チップレス加工によって形成される請求項１０に記載のスポーツ用具。
17. 工具によって滑走表面材を加工するため、前記滑走表面材に対して表面マイクロ構造を含む所定の表面構造を付与するように前記工具を案内する工具案内手段を備えたスポーツ用具の滑走表面材の加工装置であって、
    前記表面マイクロ構造を形成するための前記工具は、前記滑走表面材に対して塑性変形を施すように構成され、前記滑走表面材の滑走表面に対して所定の力で押し付け可能に構成してあるスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
18. 前記工具は、所定の形状を備えた溝を形成するための工具チップである請求項１７に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
19. 前記工具チップはダイヤモンドから成る請求項１８に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
20. 前記工具チップは約０．０２ｍｍの半径を有する請求項１９に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
21. 前記工具チップは約６０°のテーパ角度αを有する請求項１９又は２０に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
22. 前記工具は、前記工具案内手段に弾性的に保持してある請求項１７に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
23. 前記滑走表面材の滑走表面を同時に加工するべく、前記工具案内手段に、複数の工具が設けてある請求項１７に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
24. 前記複数の工具のそれぞれは、互いに対して独立的に弾性的に保持してある請求項２３に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
25. 前記工具案内手段は、前記滑走表面材の滑走表面上に所定の模様を形成するための制御装置を備える請求項１７に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。
26. 前記工具を移動させるための座標台が設けてある請求項１７に記載のスポーツ用具の滑走表面材の加工装置。

Images