JP2008528298A - 据え込み鍛造したボルスターから構成されるナイフ - Google Patents

Abstract

本発明は、据え込み鍛造されたボルスター（18）から構成されるナイフ、及びこのナイフの製造方法に係る。
【選択図】図４

Description

本発明は、ボルスター付ナイフ及びそのナイフを製造する方法に係る。

上記ボルスター付ナイフ及びそのナイフを製造する方法は既に知られている。刃とボルスターと中子（Tang）から構成されるナイフの伝統的な製造方法では、ナイフは単一部品として鍛造される。
刃、ボルスター及び中子の断面を見ると、これらはお互いに大きく異なっている。すなわち伝統的な製造方法では通常、断面が一番大きいボルスターは素材（ブランク）の断面を選択するに際し重要である。
ブランクの断面は、鍛造（落下鍛造）によって縮小させて、刃及び中子を生成する必要があるがこれらの作業は複雑である。すなわち例えばボルスターと刃では、断面形状が非常に異なるからである。

特許文献１及び特許文献２には、おそらく異なる材料からなる、刃、ボルスター及び中子が別々に鍛造されて、その後溶接される、ナイフ及びその製造方法が記載されている。
この方法は、上述した伝統的な製造方法に比べて製造コストが低減できる。しかし、この製造方法によると、それぞれの部品の製造の不正確さに起因して、特に溶接工程における接合表面について仕上工程が重要となる。

特許文献３には、刃、ボルスター及び中子が、それぞれ別々に製造され、その後溶接されるナイフ及びその製造方法が記載されている。しかしここでは、ボルスターは鍛造されず焼結により製造されている。従って、さらに精密なボルスターの製造が可能となる。このことから、後に続く溶接工程のための接合表面の品質が向上する。この場合仕上げ作業は通常必要とされない。
しかし、個々の部品は後に続く工程で溶接により接合される必要があり、製造工程数が非常に多くなる。更に、焼結によりボルスターを製造するのは比較的高コストとなり、作業時間も増える。

米国特許第689,046号 仏国特許文献第694 520号 ヨーロッパ特許文献A-0429035号

本発明の主要な目的の一つは、ボルスター付のナイフが簡単な方法で製造され、出来るだけ少ない工程で安価に製造されることである。

本願発明により、この目的が請求項１に記載のナイフ及び、請求項14に記載の製造方法により達成される。

本発明によれば、ナイフは据え込み鍛造（upset-forged）されたボルスターにより構成される。据え込み鍛造（upset-forging）される間、ブランクの据え込み鍛造される部分の断面積は減少せず、かえって増加する。
そのため、最大の断面の部分、すなわちボルスターの断面以外の部分を、ブランクの断面を決定する部分とすることができる。
更に本発明によれば、刃、及び／又は中子の断面に対応する基本的に平らなブランクを使用することができる。その後、このブランクはボルスターが形成される部分が据え込み鍛造されることにより、ボルスターを形成するのに必要な断面までブランクが折り畳まれる。

本発明の主な利点は、ブランクを鍛造する際にボルスターの部分だけが影響を受け、刃や中子の部分は影響を受けないで済むことである。この製造方法の利点は、中子や刃の材料の厚さ、すなわち元の鋼材の品質は据え込み鍛造をした後でも同一に保たれることである。
また、ブランクの中心軸及び当初の厚みは、この鍛造工程によりほんのわずか影響を受けるだけであり、この作業工程による形成物は大幅に正確となることである。伝統的な鍛造に比べて、ロット内の寸法偏差、部品の許容誤差は明らかに減少する。
正確に製造された鍛造後のブランクは、すべての後工程の精度、品質に良い影響を与える。

この工程で使用されるブランクの断面は、刃や中子に要求される断面となっているので、例えば刃や中子の形状は、鍛造工程に続いて単に打ち抜きされることによって実現される。

他の利点としては、刃、ボルスター及び中子から構成されるナイフが、単一のブランクから形成され、ナイフの製造がより正確で、伝統的な製造方法に比較して少ない労力でできることである。
複数のブランクから製造される方法と比較して、単一のブランクから製造する方法は、刃とボルスターと中子を接合する必要がないという利点を持つ。このことにより、溶接時に必要となる、接合表面に要求される所定のプロセス工程を省略することができる。

上述した理由により、刃、ボルスター及び中子は、好ましくは単一部品により形成される。
好ましくは、ブランクは複数の材料層から構成される。そのうち、少なくとも一つの材料層は高い硬度を有する。好ましくはその硬度は54 HRCから70 HRC、更には、66 HRCの範囲内であることが好ましい。
この材料層は完成品のナイフの刃の表面の、少なくとも一つの材料層を形成する。

この材料には鋼材が用いられることが好ましい。この鋼材の硬度は炭素の含有量によって決定される。炭素含有量は0.5重量％以下でなく、２重量％を超えない必要がある。なぜならその範囲でないと鋼材が脆くなり、破壊され易くなるからである。

鋼材は更に他の金属を含有しても良い。例えば、マンガン、クロム、モリブデン、バナジウム、あるいはタングステンを含んでいても良い。マンガンを含むことにより鋼材はより硬くなり、可鍛性が向上する。
クロムは炭化クロムを形成することにより、やはり鋼材の硬さを向上させ、耐摩耗性、耐腐食性を向上させる。クロムの含有量が約12％を越えることにより、鋼材はそれぞれステンレス、あるいは防錆性を有する。
モリブデンは特にバナジウムと共に、鋼材の切削安定性及び耐久性を高める。
最後に、タングステンは鋼材の硬度を高め、硬度の向上と刃こぼれ防止に大きく貢献する。合金要素の選択と含有量により、鋼材の特有の性質を調整することができる。しかし、この材料層がナイフの切断面を構成するため、硬さ、刃こぼれしないこと、そして壊れにくいことが主要な関心事である。

高硬度を有する、少なくとも一つの材料層がブランクの芯の部分に配置され、後でこの部分からナイフの刃が形成されることが好ましい。すなわち、ナイフの切断面が中心部に製造されるからである。
この高硬度の材料層は、必要であれば偏心して配置される。この芯の部分は刃のすべての厚さ、及びすべての刃の断面の少なくとも50％からなることが好ましい。従って、例えば刃を研いだとき、あるいは完成した刃を更に研ぐときに、研ぐ面が実際の切断面となるからである。この芯となる部分が可能な限り中心に配置されることを確実にするためには、材料層の数は奇数となることが好ましい。

好ましくは、芯となる部分の層より硬度の低いその他の材料層は、高硬度の部分を取り囲み、基本的にステンレスであることが好ましい。硬度の低いその他の材料層を上記のように設ける利点は、炭素を含有する鋼材からなる芯となる部分は錆び易く、ステンレスから構成されるその他の材料層がこの部分を保護することである。

これらの材料層の目に見える境界部、例えばナイフの背の部分や、ボルスターの上部、あるいは刃の上部はエッチングされ、複数の層からなる織り目を見せるようにするのが好ましい。
これは主に視覚的な効果を生み出す。多層構造のブランクを折り畳んだことにより、据え込み鍛造されたボルスターは、特にダマスカス鋼を連想させる特定のパターンを有するものとなる。

本発明の製造方法によれば、刃、ボルスター及び中子は好ましくは単一部品のブランクから形成される。この方法により、鍛造後の接合作業が省略できる。
ボルスターが、据え込み鍛造から成形され、更に単一部品のブランクから鍛造されることにより、製品の製造がより正確となり、製造工程も複雑とならないことが確保される。

ブランクは、好ましくは多層金属シートから打ち抜きされ、抵抗加熱により加熱され、そしてボルスターが形成される箇所が据え込み鍛造の工程において、それぞれ、据え込まれあるいは折り畳まれて鍛造される。

据え込み鍛造工程あるいは据え込み鍛造による形成物は、それぞれ、その据え込み工程、据え込み速度、据え込み温度の範囲に基本的に依存する。据え込み温度は好ましくは1,050℃であるが、この温度は材質に依存する。

特に個別のボルスターの外形を精密に形成するためには、据え込み鍛造工程の後に精密鍛造工程を設けるのが好ましい。精密鍛造工程による形成物は、基本的に上金型の横行回数、加圧力、移動距離、接触時間、そして使用される冷却潤滑油に依存する。
ボルスターの精密鍛造工程は、ただ１回の動作からなることが好ましい。最後に、ナイフの外形がそれぞれトリミングされ、あるいは打ち抜かれることが好ましい。

上記に記載した製造工程は、僅かな工程からなり、接合工程が不要で、極めて正確で低コストの製造工程を可能とする。電力消費、使用される鋼材、表面むら、騒音が大幅に低減される。

上述したように、この工程に使用されるブランクは複数の層から構成される。中心部に配置された高硬度の鋼材の層は、最終的にナイフの切断面を形成するのが好ましい。
ブランクが製造される際には、複数のシート材が被覆加工され、そして冷間圧延される。このように製造されたシート材から打ち抜かれてブランクが製造される。

本発明によると、僅かな工程からなり、接合工程が不要で、極めて正確で低コストの製造工程を実現することができる。本発明により、電力消費、使用される鋼材、騒音等が大幅に低減される。

以下本発明を、図を参照しながら詳細に説明する。
図１から図５は、本発明による製造方法の一つの好ましい実施態様に基づく、各連続する工程でのそれぞれの形成物を示したものである。

図1は、本発明による製造方法の一つの好ましい実施態様を実現するのに用いられるブランク10を示す。このブランク10は、複数の層からなる鋼材の細長い一片であり、例えば３つの層から構成されるものから、ダマスカスに似た例えば33層からなる被覆混合材がある。

このブランク10は、断面の中央に高硬度の鋼材、このケースでは66 HRCからなる層を有する。この材料層は、それぞれ刃のすべての厚さの約50％、あるいはナイフのすべての断面の約50％を占め、製造されるナイフの切断面を形成する。

図１に示されるブランクは、ナイフの刃と中子に要求される断面を有し、複数層からなる大きな冷間圧延された鋼材シートを打ち抜いたものである。従って、このブランク10は刃や中子と同じ断面を有する。

図２は、図１のブランクに本発明による据え込み鍛造を施したブランク10を示す。図から分かるように、ボルスターが製造される素材（ブランク）の部分12は、ボルスターに要求される断面に基づいて折り畳まれ、拡幅される。
据え込み鍛造工程によっては、後の工程で刃そして中子に形成される部分14と16は、基本的に変形しない。据え込みは抵抗加熱の影響を受ける。この点については、異なる加熱方法により影響を受けるのは明らかである。

図３は、図２のブランクに精密鍛造を施し、ボルスター18の形状がこの部分12に形成されたブランク10を示す。
精密鍛造は１回の動作により実施される。更に１回以上の動作を精密鍛造で行うこともできるが、もちろん１回の動作により十分精密なボルスターの形状が形成されるのが好ましい。
図３から分かるように、刃と中子が製造される箇所14と16は、この精密鍛造工程が実施されても基本的に変形しない。

図４は、図３のブランク10がトリミング工程により製造された完成部品20を示す。このトリミング工程により、刃22、ボルスター18及び中子24のそれぞれの外形が打ち抜かれる。

図５は、トリミング工程により切り落とされた部品26を示す。図から分かるように、本発明に係る工程によってナイフが製造された場合、ほんの僅かな廃棄物が発生するだけである。

最後に図６は、据え込まれた複層ボルスター18の拡大された断面図を示す。
基本的に中心部、すなわち芯の部分に配置された高硬度の材料層28は、ボルスターを貫いて曲がりくねって折り畳まれた状態で延びている。この材料層は、断面の約50％を占め、より薄く同様に折り畳まれたその他の材料層30に取り囲まれている。このその他の材料層は図６において、その一部のみが示されている。

本図から、その他の材料層30は材料層28の上部及び下部をボルスター18のすべてに亘ってボルスターの形状に平行に延びていることは明らかである。
その他の材料層30は材料層28より柔らかく、材料層28を大気の負の影響から保護する耐腐食層となる。図６から分かるように、適切な研磨、エッチングにより研磨された表面には個々のパターンが浮かび上がり、好ましい視的効果をもたらす。

上述した本発明に係る製造工程の実施態様と、本発明に係わるボルスターを有するナイフにより示された典型的な方法は、請求項の記載の範囲に留まらない。それどころか、この特許請求の範囲の記載範囲内において、修正、変更が可能である。

本発明によれば、ボルスター付のナイフが簡単な方法で製造され、少ない工程で安価に製造される。

本発明の好ましい実施態様に係る素材（ブランク）の図である。 図１に示されるブランクに、本発明に係わる据え込み鍛造を施したブランクの図である。 図２に示されるブランクに、精密鍛造を施したブランクの図である。 図３に示されるブランクに、トリミングを施したブランクの図である。 トリミングにより発生し、スクラップ鋼材としてリサイクルされる廃棄部分の図である。 据え込まれた多層ボルスターの断面拡大図である。

符号の説明

１０：素材（ブランク）
１２：ブランクの一部分
１４：ブランクの一部分
１６：ブランクの一部分
１８：ボルスター
２０：完成部品
２２：刃
２４：中子（Tang）
２６：トリミングして除去された部分
２８：中央材料層
３０：その他の材料層

Claims (30)

1. 据え込み鍛造されたボルスター（18）を有するナイフ。
2. 刃（22）、ボルスター（18）及び中子（24）が単一部品から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のナイフ。
3. 前記ナイフが、複数の材料層（28、30）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のナイフ。
4. 前記複数の材料層（28、30）が多層の鋼材であることを特徴とする請求項３に記載のナイフ。
5. 前記複数の材料層のうち少なくとも１つの層（28）が高硬度を有することを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載のナイフ。
6. 前記複数の材料層のうち少なくとも１つの層（28）の硬さが、54 HRCから70 HRCであり、好ましくは66 HRCの範囲であることを特徴とする請求項５に記載のナイフ。
7. 前記高硬度を有する層（28）が、炭素含有量が0.5％から２％の間の高硬質の鋼材であることを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項に記載のナイフ。
8. 前記少なくとも１つの高硬度を有する層（28）が、芯の部分の実質的に中央に配置されていることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載のナイフ。
9. 前記芯の部分が、前記刃のすべての厚さの少なくとも50％以上を占めていることを特徴とする請求項８に記載のナイフ。
10. 前記材料層（28、30）の数が奇数であることを特徴とする請求項３から９までのいずれか１項に記載のナイフ。
11. 前記その他の材料層（30）が、高硬度の材料層（28）より硬度が低い層であることを特徴とする請求項５から１０までのいずれか１項に記載のナイフ。
12. 前記その他の材料層（30）が実質的にステンレスであることを特徴とする請求項５から１０までのいずれか１項に記載のナイフ。
13. 前記材料層の目に見える境界部が少なくとも一部にエッチング処理がされたものであることを特徴とする請求項３から１２までのいずれか１項に記載のナイフ。
14. ボルスター（18）を形成するのに据え込み鍛造工程が用いられたボルスター付ナイフの製造方法。
15. 前記据え込み鍛造工程に用いられるブランク（10）が、予熱されていることを特徴とする請求項１４に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
16. 前記ブランク（10）が、抵抗加熱により加熱されていることを特徴とする請求項１５に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
17. 前記据え込み鍛造工程に用いられるブランク（10）が、いくつかの材料層（28、30）を有していることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
18. 前記据え込み鍛造工程に用いられるブランク（10）が、冷延鋼板であることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
19. 前記据え込み鍛造工程に用いられるブランク（10）が、少なくとも１つの高硬度を有する材料層（28）からなることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
20. 前記少なくとも１つの材料層（28）の硬さが、54 HRCから70 HRC、あるいは好ましくは66 HRCの範囲であることを特徴とする請求項１９に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
21. 前記少なくとも１つの材料層（28）が炭素含有量0.5％から２％である高硬質の鋼材であることを特徴とする請求項１９又は２０のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
22. 前記少なくとも１つの材料層（28）が、前記ブランク（10）の芯の部分の実質的に中央に配置されていることを特徴とする請求項１９又は２１のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
23. 前記その他の材料層（30）が、高硬度の材料層（28）より硬度が低い層であることを特徴とする、請求項１９から２２までのいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
24. 前記その他の材料層（30）が実質的にステンレスであることを特徴とする請求項１９から２３までのいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
25. 前記据え込み鍛造工程に用いられるブランク（10）が、打ち抜かれたものであることを特徴とする請求項１４から２４のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
26. 刃（22）、ボルスター（18）及び中子（24）が単一部品の前記ブランク（10）から形成されていることを特徴とする請求項１４から２５のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
27. 前記据え込み鍛造工程の後に、前記ボルスター（18）を更に成形するための精密鍛造工程があることを特徴とする請求項１４から２６のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
28. 前記精密鍛造工程が、厳密に１回の動作からなることを特徴とする請求項２７に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
29. 前記ボルスター（18）付ナイフの外形が、トリミングにより形成されることを特徴とする請求項１４から２８のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。
30. 材料層の目に見える境界部が、少なくとも一部にエッチング処理がされたものであることを特徴とする請求項１７から２９のいずれか１項に記載のボルスター付ナイフの製造方法。

Images