JPH08238349A

JPH08238349A - スキー等に用いるスチールエッジの機械加工法及び装置、前記方法による硬化スチールエッジ、前記スチールエッジを備えるスキー、前記装置におけるプラズマヘッド

Info

Publication number: JPH08238349A
Application number: JP7332367A
Authority: JP
Inventors: Alois Pieber; ピーベルアロイズ
Original assignee: Fischer GmbH
Current assignee: Fischer GmbH
Priority date: 1994-12-23
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1996-09-17
Also published as: AT403805B; ATA240594A; US5762730A; DE59508194D1; SI0718013T1; EP0718013B1; ATE191860T1; EP0718013A2; EP0718013A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】スキー等のスチールエッジのランダムな固定
部を経済的かつ正確確実に部分的に硬化する。【解決手段】スチールエッジの下方外側角部あるいは
全体をプラズマジェットにより急速加熱し、つぎに急速
冷却し、その結果硬化する方法。プラズマヘッド９の陰
極と陽極の間にアークが生成され、このアークとプラズ
マヘッド９の陽極を通ってガスが流れ、それにともなっ
てプラズマジェットが生成される。スチールエッジがプ
ラズマヘッドの陽極と同様な陽極として電気的に接続さ
れ、陽極として分極される。あるいは、スチールエッジ
のみが陽極として分極され、スチールエッジとプラズマ
ヘッド９の陰極の間に電気のアークが生成され、アーク
を通ってガスが流れ、それにともなってスチールエッジ
へ向かうプラズマジェットが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキー等に用いる
スチールエッジの機械加工法において、少なくとも又、
好ましくはスキーの表底の外縁の近辺にあるスチールエ
ッジの部分すなわちスチールエッジの下方外側角部ある
いは全体がプラズマジェットを用いて急速加熱され、つ
ぎに急速冷却され、その結果硬化する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】とくにスキーのスチールエッジの磨耗特
性とくに切込み機能を改善するためには、材料の硬度が
きわめて高いことがのぞましい。スチールエッジを形成
するすべての部分を等しく硬化させると、それにともな
って弾性が許容できない程度に損なわれる結果をまね
く。このため、オーストリア特許第２８６１５２号で
は、スキーに部分的にすなわち最も磨耗しやすい部位す
なわち耐重力面に対して外側の縁部のみを硬化したスチ
ールエッジを配設することが提案されている。高速加
熱、高速冷却、およびその後に付加的エネルギー供給を
行なうことによって、スチールエッジの材料の微粒子か
らなるきわめて硬くて頑丈なマルテンサイト構造への変
態が起こる。材料の高速加熱のためのエネルギー源とし
ては、プラズマトーチを用いることが示されているが、
プラズマジェットが生成される方法あるいはスチールエ
ッジの正確に画定された部分に均等に及び／又は正確に
画定された硬化がどのようにして得られるかについての
情報は示されていない。もちろん、このような硬化法
は、トボガンぞり、ボブスレー、スケート等のエッジに
用いても効果をあげることができる。

【０００３】のこぎり、ナイフ、あるいはさん孔具等の
切断用の刃を硬化させるために従来のプラズマトーチを
用いる公知の方法は、例えばオーストリア特許第３９２
４８３号等に記載されているが、プラズマトーチからき
わめて均等なプラズマジェットを得るために、またプラ
ズマヘッドから硬化させる切断用の刃部分に添ってジェ
ットを正確に案内するためにはかなりの労力と費用を必
要とするにもかかわらず、それをスポーツ用具に使用す
ることに関してはいかなる説明もなされていない。のこ
ぎり刃を硬化させるためにプラズマジェットを用いる場
合には、この種の物品のスチールの量がきわめて大きい
ため、硬化させる部位から残りの部分への熱の散逸が効
果的に発生し、脆化の現象を心配する必要がない。した
がって、この種の用途から、従来のプラズマジェット法
および器具を用いてスチールの量の少ないスキーのスチ
ールエッジを硬化させる場合を類推することはできな
い。なぜならば、スキーのスチールエッジのような場合
には、エネルギーを注入すると、加熱して脆化が生じ、
又、エッジの周囲の部品をも損傷するおそれがあるから
である。上記のオーストリア特許第２８６１５２号も、
この問題には触れておらず、またこの問題の解決法も示
していない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、スキー等のスチールエッジのランダムに長い縦
方向部分を経済的かつ確実に正確に画定された部分的硬
化を行なう方法において、とくにエネルギーの注入がお
だやかでかつ計画通りに行なわれ、すでにスキーに取り
付けられたエッジの硬化の過程で過度の、又、はげしす
ぎるエネルギーの注入によってスチールエッジを取り巻
く材料の許容できない脆化や損傷の問題が生じるのを確
実に避けることのできる方法を提供することである。同
時に、本発明に基づく方法は、プラズマジェットをより
簡単で複雑でない方法で案内することを可能にするもの
である。

【０００５】本発明のさらに他の課題は、正確に画定さ
れて部分的に又は全体が硬化されたスチールエッジ、そ
のようなスチールエッジを備えたスキー、および正確に
画定されて部分的に硬化したスチールエッジを生成する
ためのプラズマヘッド又は手段を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に基づけば、第一
の課題の解決のために、プラズマヘッドの陰極と陽極の
間にアークが生成され、このアークとプラズマヘッドの
陽極を通過してガスが流れ、それにともなってプラズマ
ジェットが生成され、硬化させるスチールエッジがプラ
ズマヘッドの陽極と同様な陽極として電気的に接続され
るすなわち陽極としての極性を与え、ないしは、分極さ
れる。この特性によって、プラズマヘッドの陰極と陽極
としてのスチールエッジの間でプラズマジェットが自動
的にスチールエッジのほうへ引き付けられるため、プラ
ズマジェットをスチールエッジに添って正確に案内する
ことが容易となる。これは、スチールエッジのあらかじ
め正確に画定できる部分に正確に画定されたエネルギー
を導入するための前提条件である。したがって、加熱速
度および材料に応じて硬化される部分が正確に画定でき
ることになる。さらに、プラズマジェットのエネルギー
量したがって硬化の過程の質的内容を基本的に決定する
電流強度を有意に減少させ、エネルギーあるいは動力を
おだやかにスチールエッジに導入することが可能とな
る。これも又、すでにスキーに取り付けられたスチール
エッジの硬化を可能にするための重要な前提条件であ
る。この場合、スチールエッジの材料の加熱が過度に行
なわれず、スチールエッジに隣接するスキーの材料の加
熱が確実に一定の最低温度を越えないようにしなければ
ならない。さもなければ、スキーの材料が傷つき、接続
部がゆるみあるいは外れ、又例えばスチールエッジをス
キーに固定するための接着剤が溶けてしまうような結果
が生じる。常に正確に限定されたエネルギーで衝撃をあ
たえるジェットを用いた本発明の処理方法によって、材
料の加熱を正確に制御することができ、又許容できない
加熱あるいは加熱による局所的な燃焼を避けることがで
きる。

【０００７】本発明の他の特徴に基づけば、他の方法と
して、スチールエッジのみが陽極として分極され、スチ
ールエッジとプラズマヘッドの陰極の間に電気のアーク
が生成され、前記アークを通過してガスが流れ、それに
ともなって該スチールエッジへ向かうプラズマジェット
が生成される。このようにすれば、おだやかでより計画
的なエネルギーの導入という本発明の効果を維持しなが
ら、プラズマヘッドの構造を大幅に簡素化することがで
きる。

【０００８】プラズマヘッドとスチールエッジがスチー
ルエッジの縦方向に相対的に動かされ、又、好ましくは
スチールエッジ−プラズマヘッド系に正確に同じ電流強
度をあたえることによってプラズマジェットが少なくと
もスチールエッジの一部分で常に同じエネルギーを有す
ることになる場合には、スチールエッジの縦方向部分の
全長にわたって、均一で正確に画定された硬化が確実に
行なわれる。したがって、スチールエッジの硬化された
全長に添ってスチールエッジの再加工中、例えば均一な
研磨加工中、同じ材料特性が存在するため、あらかじめ
判別できない状態でのぞまない硬化された部分や硬化さ
れない部分が生じるおそれがない。プラズマジェットが
常に正確に同じエネルギーを有するというこの特徴に関
連して、プラズマジェットの各点に常時同じ温度が存在
する、すなわちプラズマジェットの温度分布は常に一定
であるという事実が得られる。

【０００９】ただし、材料の硬度および硬化した部分の
深さあるいは量の面からみて、硬化した部分と硬化しな
い部分あるいは硬化特性の異なる部分の正確に画定した
分布が得られることがのぞましい場合には、プラズマヘ
ッドとスチールエッジをスチールエッジの縦方向に又少
なくともスチールエッジの長さの一部分で相対的に移動
させることによってそれを達成することができる。この
場合、プラズマジェットのエネルギーは規則的に変化す
ることが、好ましく、又、それは、好ましくは、スチー
ルエッジ−プラズマヘッド系に供給される電流の強度を
規則的に変化させることによって達成される。エネルギ
ーの変化とは、プラズマジェットの各点での温度が等方
向にかつ正確に予測又は判別可能な状態で変化すること
を意味する。

【００１０】簡単で時間を要しない方法で磨耗の応力が
かかる部位の最大面積をカバーするために、プラズマジ
ェットは、同時に、スチールエッジの二つの外側にむけ
て発射され、ジェットの軸は、好ましくは両外側で傾斜
した方向、好ましくは２５°の範囲で角対称線の周囲に
又とくに正確に角対称線の方向に向けられる。硬化させ
る外側縁部の対称軸に対するこのジェットの角度及び／
又はジェットの上下に平行な変位に応じて、対称的又は
非対称的な硬度域を形成することができ、その結果、特
殊な磨耗を生じる状態あるいは使用に適応することが可
能となる。再加工する場合でも可能なかぎりその形状が
保たれる外側縁部の対称的な硬度域は、好ましくは、プ
ラズマジェットの方向を該外側縁部の対称軸と一致させ
ることによって生成することができる。

【００１１】本発明に基づく方法のとくに好適な変形例
に基づけば、スキーにまずスチールエッジが取り付けら
れ、つぎにプラズマヘッドの陰極と陽極の間にアークが
生成され、このアークとプラズマヘッドの陽極を通るガ
ス流が形成され、それにともなってプラズマジェットが
生じ、それに同期して硬化されるスチールエッジが陽極
としてプラズマヘッドの陽極に電気的に接続され、した
がって陽極として分極され、スチールエッジとスキーの
間の移行部分の温度がスチールエッジをスキー本体に固
定する接着剤の溶解温度を越えないようにプラズマジェ
ットの衝撃部分の周囲の部分が冷却される。本発明に基
づく硬化方法によれば、スキーの他の構成部分が損なわ
れることがなく、したがってその後の処理段階は不要で
あるので、スチールエッジの硬化がスキー製造の最終作
業となる。すなわち、すでに取り付けられているスチー
ルエッジは、機械的応力を受けることがなく、したがっ
て、スキーへの取り付け前にエッジの硬化が行なわれる
場合にみられるような損傷や機能的減損の生じる危険が
ない。熱の散逸の結果、スチールエッジを取り囲むスキ
ーの部分の材料が加熱されても、それは、エネルギービ
ームによって加熱された部分の自動急冷に貢献し、した
がって硬化の過程に貢献するだけであり、したがって、
他のより複雑で費用のかかる方法による場合よりも除去
すべき熱エネルギーの量が少なくなる。ただし、温度が
上昇しすぎて、スチールエッジを固定するために用いら
れる接着剤を溶解あるいは分解することがないようにし
なければならない。

【００１２】本発明のさらに他の特徴に基づけば、所与
のプラズマジェット生成装置でスチールエッジの大きな
面積を処理できるようにするために、プラズマジェット
衝撃部分が、少なくとも実質上又、好ましくはプラズマ
ジェットの電磁偏向によって、スチールエッジの縦方向
に引き伸ばされる。これは、均一な温度およびエネルギ
ー分布にとってきわめて重要な諸パラメーターを破壊す
るおそれのあるプラズマジェットの直径を増大するので
はなく、プラズマヘッドとスチールエッジの相対運動の
間に中心軸の周りで衝撃点を高い周波数で巻き込み案内
し、あるいは衝撃点を「振動運動」させることによっ
て、プラズマジェットの断面積に相当するよりも大きい
面積を処理することを意味する。実質的な引き伸ばしあ
るいは広がりは、プラズマジェットの軸に垂直な一方向
あるいは任意のランダムな方向に行なうことができる。
このようなプラズマジェットの実質的な広がりによっ
て、下方外側エッジから二つの外側へ伸びる比較的大き
い面積を処理し硬化することが可能となり、その結果、
例えば、エッジの材料を均等に除去することができ、再
加工が容易となる。この変形例によれば、又、エネルギ
ー分布に基づいたプラズマジェットによる材料のきわめ
て急速な加熱の速度を下げ、その結果、必要ならばプラ
ズマジェットのエネルギーに対応する硬度より低い硬度
を得るという効果を挙げることができる。一般に、外側
のスチールエッジの実質的な広がりに利用できる面積は
限られており、磨耗しやすい縁部周囲の狭い部分のみの
硬化がのぞましい場合には、広がりはスチールエッジの
縦方向にのみ行なわれる。

【００１３】上記の実質的な広がりは、必要とされる器
具のために若干複雑で費用が高くなるが、これとは別
に、本発明の他の特徴に基づけば、実際のプラズマジェ
ットの物理的断面を、好ましくはスチールエッジの縦方
向に広げることも可能である。これによって、注入され
たエネルギーをより大きい表面積ではあるが硬化させる
スチールエッジの実際の縁部周囲のきわめて狭い部分に
分布させることが可能となる。

【００１４】プラズマヘッドからのエネルギーの均等な
送出にとってとくに重要な特徴は、プラズマヘッドの陰
極を回るガス流が層状に保たれることである。層流の場
合、プラズマジェット内の温度分布は、すべての点での
ぞむ方法できわめて正確に画定される。しかも、このこ
とによって、プラズマヘッドの点弧を正弦パルスによっ
て行なうことができ、したがってプラズマヘッドをわず
かにあるいは簡単に遮蔽するだけでプラズマヘッドが周
囲の電子部品に影響をあたえなくなるという効果が得ら
れることになる。このことは、工業用ロボットあるいは
同様なマイクロプロセッサー制御の手段を用いて本発明
に基づく方法を自動化して行なう場合にはとくに重要で
ある。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、スキー等に用
いるスチールエッジにおいて、上の最後の段に記載の方
法に基づいて部分的に硬化されたスチールエッジを提供
することである。本発明に基づく硬化用プラズマジェッ
トを使用すれば、きわめて簡単で、経済的で、しかも確
実な方法で、とくに磨耗しやすい縁部の対称面でスチー
ルエッジの硬化を深く引き伸ばすことが可能となり、そ
れによって、断面がほぼ三角形の硬化域が得られる。例
えばレーザーなどの他の硬化法を用いても、このような
深く浸透した硬化は得られず、単に断面がほぼＬ字形で
スチールエッジの外側に添って限られた深さに伸びる硬
化域が得られるだけである。

【００１６】本発明は、又、スキー等に用いるスチール
エッジにおいて、上記のいずれかの方法に基づいて少な
くとも部分的に又できれば全体を硬化させたスチールエ
ッジに関する。

【００１７】本発明は、又、上記のいずれかの方法に基
づいてつくられた少なくとも一つの少なくとも部分的に
又できれば全体を硬化させたスチールエッジを備えたス
キーに関する。

【００１８】本発明に基づいて硬化させたエッジは、
又、ボブスレー、トボガン、スケート等に用いることが
でき、あるいは、その上のスチールの滑走用エッジは、
本発明に基づく方法によって硬化させることができる。

【００１９】本発明は、又、とくに上記のいずれかの方
法を実施するためにスチール材料製エッジを硬化させる
ためのプラズマヘッドにおいて、ケーシング、ガス供給
用各種装置、および、好ましくはその周囲をガスが流れ
る丸い棒状の陰極を有するプラズマヘッドに関する。本
発明に基づけば、このプラズマヘッドは、陽極として切
り替えが可能で、陰極の一端を取り囲み、又プラズマジ
ェットの放出用開口を備えたガス流又はプラズマジェッ
ト用案内片を特徴とする。このようにすれば、硬化のた
めに必要な電流強度が低いために、陰極と陽極の間のす
べての従来の高電圧絶縁構造物を小型化することがで
き、きわめて簡単なプラズマヘッド構造を得ることがで
きる。

【００２０】本発明の他の特徴に基づけば、ガス供給用
陰極の周りに、好ましくは絶縁材料でつくられて径方向
の中ぐりを有するブッシュが提供される。このブッシュ
を用いれば、陰極の周りに環状の隙間が形成される。陰
極の外側とブッシュの内側によってプラズマトーチガス
用の環状の入口と均等化部分が画定され、プラズマジェ
ットの均等性にとって重要な層流の設定に好都合とな
る。

【００２１】本発明の有利な一つの特徴に基づいて、ブ
ッシュと陰極の間の環状の隙間の高さ対幅の比を２：１
とした場合には、とくに好ましい結果が得られる。

【００２２】本発明のさらに他の一つの特徴に基づけ
ば、プラズマヘッドは、タングステン−ジルコニウム陰
極を特徴とする。この材料を用いれば、陰極と陽極の間
で均等なプラズマジェットの放出を行なうことができ、
又放出されたプラズマジェットに均一な温度およびエネ
ルギー分布が得られる。

【００２３】ガス流の層化に関して、陰極の一端に２０
°ないし９０°の間、好ましくは６０°の角度でテーパ
が付けられている場合にとくに有利であることが明らか
にされている。陰極の対称的に対向する側部の間の角度
にこのような値を選ぶことによって、陰極の尖端部に向
かっておだやかなテーパが形成され、ガス流が層状とな
り、均等なプラズマジェットが得られる。

【００２４】本発明の他の一つ特徴に基づけば、陰極の
少なくとも一端は、頂角が４５ないし９０°の間、好ま
しくは６０°の円錐形である。陰極の形状をこのように
することによって、層状で、きわめて均等で、集中した
プラズマジェットが得られる。陰極の端部が尖端状をな
すようにすれば、帯電したキャリヤの放出動作を最適化
し、エネルギー密度を最高にし、それにともなって層流
特性が受ける悪影響を最小限度にとどめることができ
る。すなわち流れのブレークオフをなくすことができ
る。

【００２５】他の一実施形態に基づけば、陰極の端部
は、好ましくは陰極の軸に対して垂直な平面で終わる切
頭形を有する。陰極の端部をこのような構造にすれば、
陰極端部でのガス流のブレークオフを最適化し、それに
ともなって層流特性が受ける悪影響を最小限度にとどめ
ることができるが、しかも帯電したキャリアの放出動作
を適度に好ましい状態に維持することができる。

【００２６】好ましくは、案内片の開口は、丸い、好ま
しくは正確に円形の穴状とする。このようにすれば、硬
化させるエッジのきわめて小さい部分にプラズマジェッ
トを集中させることができる。

【００２７】本発明の他の一つの特徴に基づけば、案内
片の開口の形状は、スロット状とし、好ましくは長径が
スチールエッジの縦方向に向けられる構成とする。プラ
ズマヘッドからのプラズマジェットの出口開口の形状を
このように構成すれば、プラズマジェットは、長径方向
に物理的に広げられ、その結果、エネルギーがスチール
エッジの広い部分、好ましくは、縦方向に広い部分に分
布することになる。これによって、材料の加熱速度が低
下し、所望により、スチールエッジの部分的に硬化させ
る部分の硬度を下げることができる。

【００２８】上に述べた特徴の代わりにあるいはそれに
加えて、本発明のさらに他の一つの特徴に基づけば、同
様な効果を得るために、プラズマジェットの出口開口の
近くにプラズマジェットを電磁的に偏向させるための各
種装置が配設される。

【００２９】本発明は、又、とくに本発明に基づく方法
を行なってスチール材料のエッジを硬化させるための装
置において、少なくとも一つの、好ましくは二つの上述
したプラズマヘッド、ならびに、各該プラズマヘッド又
は各プラズマヘッドッよびスチールエッジ又は硬化させ
るスチールエッジを備えたスキーを該スチールエッジの
縦方向に相対的に案内するための装置、ならびに、スチ
ールエッジにエネルギーを導入するための装置を有する
装置に関する。

【００３０】本発明の他の一つの特徴に基づけば、該装
置は、好ましくは銅製でスチールエッジ又はスキー本体
から、好ましくは０．２ないし０．３ｍｍの距離で案内
される、好ましくは液冷式冷却体を有することを特徴と
する。該冷却体は、スキー本体が吸収できない熱量を、
あらかじめ定められた温度、好ましくはスチールエッジ
を固定させる接着剤の溶解温度を越えることなく散逸さ
せるものである。冷却用流体の最も好ましい液は、最高
で約２０℃の水であり、冷却体を製造するための最も有
利な材料は、大量の熱量を急速に散逸させる目的を考え
れば銅である。スチールエッジ及び／又はスキーの表面
の損傷を避けるために、冷却体は、スチールエッジ又は
スキーの表面に直接当てられたりあるいはそれらと接触
させて案内されることなく、スチールエッジ及び／又は
スキーから限られた距離のところで案内される。

【００３１】該冷却体が、好ましくは硬化させるスチー
ルエッジの縦軸の方向に向けられたガス流又はプラズマ
通過用スロットを有する場合には、プラズマジェットを
さらに集中させ又は被覆することによって、硬化させる
スチールエッジ部分に添った対象物の部分を保護するこ
とが可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照し、実施
形態によって本発明を説明する。ただし、この実施形態
が本発明を限定するものではない。

【００３３】フレーム１上には、図示しないスキー用の
三つの案内装置２が配設され、これらによって、正確に
すなわち１０分の１ミリ以下の精度でそれ自身は公知
の、好ましくは自動的な方法でスキーが横方向に案内さ
れる。スキーの搬送路の両側には、そのために設定可能
な案内プーリー３が配設されている。処理されるスキー
は、コンベアベルト４によって施設内を動かされる。該
コンベアベルトは、正確に調整可能なモーター５によっ
て駆動される駆動プーリー５ａによって動かされる。コ
ンベアベルト４は、偏向プーリー６ａないし６上方を走
行し、摩擦によって好ましくはスキーの底すなわち支持
面と摩擦接触が得られる構成とされる。

【００３４】スキーの高さ方向すなわちスキーが案内プ
ーリー３によって案内される面に対して垂直方向の案内
を正確に行なうために、二つのローラー７および８が配
設されている。下方ベアリングローラー７は、その上に
スキーの支持面が係合するもので、固定の又は少なくと
も正確に固定自在なスピンドル上に回転自在に取り付け
られており、きわめて硬い材料、好ましくはスチールで
つくられている。上端の押圧ローラー８には、比較的柔
らかく弾性のある周方向のカバー８ａが配設されている
が、スキーは、この押圧ローラー８によって下方ベアリ
ングローラー７に押し付けられており、この場合、とく
にスキーの前部および後部支持線の間で中央部分を上方
に湾曲させているプレテンションに勝つことが必要であ
る。スキーは、ベアリングローラー７上に押し付けられ
るのと同時に、そのプレテンションによってコンベアベ
ルト４に圧力をかけ、この圧力が支持面とコンベアベル
ト４の間の摩擦による摩擦接触に役立つ構成となってい
る。押付けローラー８は、スキーのブレードが妨げられ
ずに通過できまた自由に装置に取り付けあるいは装置か
ら取り外しできるようにするために、垂直方向に調節自
在であり、またスキーに対して垂直に弾力的に移動自在
に案内される。

【００３５】図３にあっては、スキーは、Ｓで示され、
すでに硬化されるスチールエッジＫが配設された状態に
ある。スチールエッジＫをスキーＳに取り付けるときに
すでにエッジの硬化が行なわれていると、該エッジＫの
取扱いがより困難であり、また前記エッジＫの損傷（破
断）の危険性があるため、このような構成とすることが
とくに好適である。スキーＳは、押圧ローラー８によっ
てベアリングローラー７上に押し付けられる。スキーＳ
の両側には、特定のスチールエッジを加熱するためのプ
ラズマジェットを生成する装置９が配設されている。ス
キーＳの片側に一つの装置９のみを配置することも可能
であるが、このような構成によって、（両側で同時に行
なわれるため）より高速でしたがってより経済的に加工
が行なわれることになる。装置９は、支持構造１０例え
ばマイクロプロセッサー制御式ロボットアームによって
保持され、該支持構造１０は、下部の矢印で示すベアリ
ングローラー７の軸に平行に制御自在で移動自在に取り
付けられることがのぞましい。この可動性は、装置９を
簡単な方法で保持するために必要である。なぜならば、
一方向には一つの動きしか必要でなく、このようにすれ
ば、スキーＳの形状のいかんにかかわらず、該装置がス
チールエッジＫから正確に同じ間隔で配置されるからで
ある。これによって、プラズマヘッド９は、スキーＳの
ネック部の任意の細まりあるいはその他の形状に追従す
ることができる。以下に説明するプラズマヘッドでは、
つぎの値を用いれば好ましい結果が得られる。装置９具
体的にはプラズマジェット放出ノズルからスチールエッ
ジＫまでの距離：１ないし１０ｍｍ、エッジＫの縦方向
のスチールエッジＫと装置９の相対速度：２ないし１
５、好ましくは９ｍ／分。これらのパラメーターは、５
０ロックウエル以上のＣＫスチールのためのもので、ス
キーのスチールエッジでは、ロックウエル値は、好まし
くは５５と７０の間、さらに好ましくは６０と６５の間
とする。このようなロックウエル値を用いれば、本発明
の方法のすべてのパラメーターの間で適当なマッチング
が得られる。

【００３６】上記の動作の制御は、図示しない接触ロー
ラーによって行なわれるが、これらの接触ローラーは、
やはり各支持構造１０上に配設され、適当なセンサーで
モニターされ、支持構造１０は、該接触ローラーが常に
同じ圧力でスチールエッジ４上に係合するように制御さ
れる。

【００３７】図４は、右側の支持構造１０と装置全体に
接続した図３ IV部を示す拡大図である。図には、他に
スチールエッジＫ内にエネルギーを導入することができ
る装置３０（図１２ａないし図１２ｃ参照）およびプラ
ズマヘッド内の陰極に対する陽極としての接続状態も示
されている。これらの装置は、好ましくは銅のばねの形
状に形成され、例えば二つのねじ３１によって支持構造
１０の一部分に固定することができ、また、ねじ３１の
一つは同時に電流リード線３１をばね３０に取り付ける
ことにも役立つ構成となっている。

【００３８】詳細図示部分IV（図４）には、二つの個別
の液冷式冷却体１２が示されている。これらは、エッジ
Ｋを取り囲むスキーＳの構成部分の材料を、装置９のエ
ネルギービームＥによる過度の加熱から保護するもので
ある。好ましくは、水で最高温度が約２０℃の冷却用流
体が、通路１２ａを通って、好ましくは、銅の冷却体１
２内に流れ込む。これらの冷却体１２は、エネルギービ
ームＥの衝撃部分の上手および下手の縦方向数センチメ
ートルないし約３０センチメートルの部分を覆う。図４
からよくわかるように、支持構造１０によって保持され
る冷却体１２は、スキーＳあるいはエッジＫ上に係合せ
ず、そこから好ましくは０．２ｍｍないし０．３ｍｍ隔
てられているため、例えば擦れたりして材料に損傷ある
いは劣化が生じることがなく、同時に熱の適当な散逸が
行なわれる。

【００３９】図５は、エネルギービームＥを生成するた
めの装置９としてのプラズマヘッドの好ましい一実施形
態を示す。以下、この実施形態を詳細に説明する。

【００４０】図５ａないし図５ｃに概略を示すプラズマ
ヘッド９は、上部分１３および下部分１４で形成される
ケーシングを有する。前記部分１３および１４は、互い
に離され、絶縁材料の部分１５によって電気的に絶縁さ
れている。上部分１３および下部分１４上には、それぞ
れプラズマヘッド９用冷却媒体の供給又は除去用冷却ダ
クト１７内に図示しない接続素子が配設されている。上
部分１３内では、それ自身は公知の陰極１８を従来の構
成の取付け支持部１９内に交換可能に固定することがで
きる。下部分１４内には、出口開口２１を有するガス流
用案内片２０が配設され、ガスは、該出口開口を出た後
に電離される。該案内片は、陰極１８の自由端を間隔を
置いて取り囲んでいる。

【００４１】プラズマヘッド９の一実施形態に基づけ
ば、この案内片２０は、陽極として形成され接続され
る。すでに述べた方法によって低い強度の電流しか必要
としないため、プラズマヘッド９およびその絶縁装置は
小型化することができる。ただし、案内片２０は、陽極
としてのみ接続可能であり、したがって、陽極として接
続された案内片２０を用いてアークおよびプラズマジェ
ットＥを点弧し、その後にこの案内片を減極した後に、
はじめて、プラズマヘッド９内の陰極１８、中性で流れ
を案内する作用だけの案内片２０、および陽極として接
続されたスチールエッジＫを用いたプラズマ硬化の工程
を実施することができる。この案内片２０は、完全に中
性で電流の接続のないものとすることも可能で、その場
合には、プラズマヘッド９の点弧も陽極としてのスチー
ルエッジＫを用いて行なわれる。

【００４２】陰極１８の取付け支持部１９と案内片２０
の間には、オプションとして、好ましくは絶縁材料１５
とほぼ同じ高さで、陰極１８を間隔を置いて取り囲み、
好ましくはセラミック材料でつくられた絶縁材料のブッ
シュ２２が配設され、それによって、前記ブッシュ２２
と陰極１８の間に環状の空間２３が画定される。前記空
間２３の片側には、陰極１８の取付け支持部１９が配設
され、それに対向する側では、陰極１８と案内片２０の
間の環状隙間２４ならびに出口開口２１に連接してい
る。電離されるガスは、断面の上手側又は下手側から出
てプラズマヘッド９内に入る線２５を通ってブッシュ２
２の周りの環状隙間２６に入り、さらに前記ブッシュ２
２の図示しない径方向の中ぐりを通って入口の均等化空
間２３内に入る。

【００４３】電離されるガスは、例えばヘリウム又は窒
素ガス、好ましくはアルゴンで、０．５ないし５リット
ル／分の割合で供給され、特定の安定したプラズマとな
り、同時に保護ガスとしても作用する。

【００４４】プラズマジェットの均等なエネルギー分布
を得るためには、陰極１８に添った層状のガス流がとく
に重要である。すなわち、供給されたガス流を空間２３
内で均等化することにより、また環状隙間の軸方向の高
さと幅の比を好ましくは２：１とすることによって、層
状のガス流が陰極１８の尖端部に向かって流れる。図９
から明らかなように、陰極１８の尖端部は、２０ないし
９０°の間、好ましくは６０°の角度αでテーパが付け
られており、それによって、ガス流ができる限り層状を
保ち、帯電キャリアの放出動作（尖端効果）が最適に尖
端状で終わるようにされる。

【００４５】層状のガス流は、均等なプラズマジェット
エネルギーを生成することに加え、また陰極１８に特定
の材料を選択して用いる結果として、陰極１８と陽極と
して作用するスキーのスチールエッジＫの間の電離放電
にきっちりした方形波パルスを必要とせず、そのかわり
に柔らかい正弦波パルスで点弧することができるという
効果も得られる。これによって、プラズマヘッド９の遮
蔽の問題が取り除かれ、周囲の電子部品を妨害すること
なく、例えば支持構造１０や測定装置等の制御にも利用
することができる。プラズマトーチ９の安定した操作段
階では、電流強度は２０ないし１８０Ａの間である。エ
ネルギービームの電力は、装置９当たりで、好ましくは
１ないし５ｋＷの間、とくに２ｋＷである。硬化させ
たスチールエッジが硬くなり過ぎないようにするため、
また、脆くならないようにするために、上に述べた電流
強度したがってプラズマジェットのエネルギー成分を低
減させる手段に加えて、プラズマジェットＥを通るエネ
ルギーの注入をスチールエッジＫの比較的大きい面積に
分布させて行なうことも可能である。出口開口２１を取
り囲む図示しない電磁石によって例えばプラズマジェッ
トに対するスチールエッジＫの相対運動の間に行なわれ
るエネルギービームＥの偏向による実質的な広がりに加
えて、ビームの物理的断面も広げることができる。

【００４６】プラズマジェットを集中させるためには、
プラズマヘッド９の案内片２０（図１０ａおよび図１０
ｂ参照）に好ましくは直径が０．５ないし３ｍｍの円形
の出口開口２１が配設される。硬度は、基本的にはエネ
ルギー密度に無関係でまたプラズマジェットとスチール
エッジの相対速度によって影響されるが、とくに５５な
いし７０ロックウエルの実用上のぞましい範囲に選定さ
れる。エネルギー注入とプラズマジェットの衝撃点をさ
らに移動させた後の冷却あるいは焼入れの間の関係を最
適化することも可能である。

【００４７】以上、スキーにすでに取り付けられたエッ
ジの硬化を例にとって、とくにスチールエッジの寸法の
小ささと剛性に見合った案内あるいは搬送手段を用いて
硬化されるスチールエッジとエネルギービームを生成す
るための装置の間に相対運動を生じさせるための装置の
適当な構造に関して説明してきたが、スチールエッジを
スキーの他の構成部品と組み合わせる前に、本発明に基
づく方法によってまた明細書の導入部分で示したように
してスチールエッジの硬化を行なうことも可能である。

【００４８】以上説明したすべての作業において、エネ
ルギービームＥを、硬化させるスチールエッジＫの二つ
の外側の面に対して傾斜した状態でそれらに向けること
も可能である。好ましくは、ビームＥは、図３にまた図
４によりわかりやすく示すように、対称面の周囲の約２
５°の範囲で、好ましくは正確に角対称線の面内で硬化
させる外側のスチールエッジＫに対して向けられる。こ
のようにすれば、スチールエッジ内の硬化される部分の
形状に影響をあたえることができ、したがって最大の硬
化の深さが得られるようにエネルギービームＥを直接引
き伸ばすことが可能となる。硬化の深さが小さいほど、
エネルギービームＥの軸に対する径方向の間隔は大きく
なる。上に述べた効果は、プラズマジェットの場合にと
くに明瞭であるが、レーザージェットを用いた場合に
は、深まりの効果も限られており、わずかな程度の成果
しか挙げることができない。

【００４９】図１１ａないし図１１ｃは、冷却シュー１
２のとくに好適な一実施形態を示す。この冷却シュー
は、ワンピースでプラズマヘッドに対向するスキーＳの
二つの側面を覆うものである。プラズマジェットを通過
させるために、該冷却シューは、スロット状開口１２ｂ
を有し、その長径は、スチールエッジＫの縦軸の方向に
向けられている。このような構成によって、図１１ａな
いし図１１ｃの冷却シュー１２は、スキーＳを覆い、そ
れによってスキーＳのスチールエッジＫの硬化されない
部分がプラズマジェットの衝撃を受けるのを防ぐ。

【図面の簡単な説明】

【図１】すでにスキーの取り付けられたスチールエッジ
を硬化させるための本発明に基づく装置の側面図（プラ
ズマジェット生成装置を省略している）。

【図２】上記装置の平面図。

【図３】図１あるいは図２のIII-III線に添った面を示
す図

【図４】図３のIV部を拡大して示した詳細図.

【図５】図５ａないし図５ｃは、本発明に基づくプラズ
マヘッドの一実施形態の概略図

【図６】図６ａないし図６ｃは、図５ａないし図５ｃの
プラズマヘッドの上部の二つの側面図と平面図である。

【図７】図７ａないし図７ｃは、図５ａないし図５ｃの
プラズマヘッドの中央部の二つの側面図と平面図。

【図８】図８ａないし図８ｃは、図５ａないし図５ｃの
プラズマヘッドの下部の二つの側面図と平面図である。

【図９】プラズマヘッドの陰極の好ましい一実施形態を
示す図である。

【図１０】図１０ａおよび図１０ｂは、プラズマジェッ
ト用案内片の一実施形態の側面図と断面図である。

【図１１】図１１ａないし図１１ｃは、案内および冷却
シューの好ましい一実施形態を示す図である。

【図１２】図１２ａないし図１２ｃは、スチールエッジ
内にエネルギーを導入するための装置を示す図であり、
図１２ｃは、スキーの加工位置にある装置を示す。

【符号の説明】

１フレーム２案内装置３案内プーリー４コンベアベルト５モーター６，６ａ偏向プーリー７，８ローラー８ａカバーＳスキーＫスチーツエッジＥエネルギービーム９装置（プラズマヘッド）１０支持構造１２冷却体１２ａ通路１３上部分１４下部分１８陰極１９支持部２０案内片２１出口開口２２ブッシュ２３空間２４環状隙間３０ばね３１ねじ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スキー等に用いるスチールエッジを機械
加工するための方法であって、該スチールエッジが、少
なくとも、又好ましくはスキーの表底の外縁の近辺にあ
るスチールエッジの部分すなわちスチールエッジの下方
外側角部であるいは全体としてプラズマジェットを用い
て急速加熱され、つぎに急速冷却され、その結果硬化す
る方法において、プラズマヘッドの陰極と陽極の間に電
気アークが生成され、このアークとプラズマヘッドの陽
極を通ってガスが流れ、それにともなってプラズマジェ
ットが生成され、硬化させるスチールエッジがプラズマ
ヘッドの陽極と同様な陽極として電気的に接続されるす
なわち陽極として分極されることを特徴とする方法。
【請求項２】スキー等に用いるスチールエッジを機械
加工するための方法であって、該スチールエッジが、少
なくとも、又好ましくはスキーの表底の外縁の近辺にあ
るスチールエッジの部分すなわちスチールエッジの下方
外側角部であるいは全体としてプラズマジェットを用い
て急速加熱され、つぎに急速冷却され、その結果硬化す
る方法において、スチールエッジのみが陽極として分極
され、スチールエッジとプラズマヘッドの陰極の間に電
気のアークが生成され、前記アークを通ってガスが流
れ、それにともなって該スチールエッジへ向かうプラズ
マジェットが生成されることを特徴とする方法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の方法において、
プラズマヘッドとスチールエッジがスチールエッジの縦
方向に相対的に動かされ、又、スチールエッジ−プラズ
マヘッド系に正確に同じ電流強度をあたえることによっ
てプラズマジェットが少なくともスチールエッジの一部
分で常に同じエネルギーを有することを特徴とする方
法。
【請求項４】請求項１又は２に記載の方法において、
プラズマヘッドとスチールエッジをスチールエッジの縦
方向に、又、少なくともスチールエッジの長さの一部分
で相対的に移動させ、好ましくは、プラズマジェットの
エネルギーは規則的に変化し、この規則的な変化は、好
ましくは、スチールエッジ−プラズマヘッド系に供給さ
れる電流の強度を規則的に変化させることによって達成
されることを特徴とする方法。
【請求項５】請求項１〜４いずれか一項に記載の方法
において、ガス流したがってプラズマジェットは、同時
に、スチールエッジの二つの外側にむけて発射され、ジ
ェットの軸は、好ましくは両外側で傾斜した方向、好ま
しくは２５°の範囲で角対称線の周囲に、また、とくに
正確に角対称線の方向に向けられる弧とを特徴とする方
法。
【請求項６】請求項１〜５いずれか一項に記載の方法
において、スキーにまずスチールエッジが取り付けら
れ、つぎにプラズマヘッドの陰極と陽極の間に電気アー
クが生成され、このアークとプラズマヘッドの陽極を通
るガス流が形成され、それにともなってプラズマジェッ
トが生じ、それに同期して硬化されるスチールエッジが
陽極としてプラズマヘッドの陽極に電気的に接続され、
したがって陽極として分極され、スチールエッジとスキ
ーの間の移行部分の温度がスチールエッジをスキー本体
に固定する接着剤の溶解温度を越えないようにプラズマ
ジェットの衝撃部分の周囲の部分が冷却されることを特
徴とする方法。
【請求項７】請求項１〜６いずれか一項に記載の方法
において、プラズマジェットの衝撃部分が、少なくとも
実質上、又好ましくはプラズマジェットの電磁偏向によ
って、スチールエッジの縦方向に広げられることを特徴
とする方法。
【請求項８】請求項１〜６いずれか一項に記載の方法
において、プラズマジェットの断面が、好ましくは、ス
チールエッジの縦方向に広げられることを特徴とする方
法。
【請求項９】請求項１〜８いずれか一項に記載の方法
において、プラズマヘッドの陰極を回るガス流が層状に
保たれることを特徴とする方法。
【請求項１０】スキー等に用いるスチールエッジにお
いて、請求項１〜９いずれか一項に記載の方法によって
少なくとも部分的に、又できれば全体を硬化させたスチ
ールエッジ。
【請求項１１】請求項１〜９のいずれか一項に記載の
方法にもとづいて少なくとも一つの少なくとも部分的
に、又できれば全体を硬化させたスチールエッジを備え
たスキー。
【請求項１２】スチール材料製エッジを硬化させるた
めのプラズマヘッドであって、とくに請求項１〜９のい
ずれか一項に記載の方法を実施するための装置であっ
て、ケーシング（１３、１４）、ガス供給用各種装置、
および、好ましくはその周囲をガスが流れる丸い棒状の
陰極（１８）を有するプラズマヘッドにおいて、陽極と
してランダムに接続可能で、陰極（１８）の一端を取り
囲み、又プラズマジェットの出口開口（２１）を備えた
ガス流又はプラズマジェット用案内片（２０）から成る
ことを特徴とするプラズマヘッド。
【請求項１３】請求項１２に記載のプラズマヘッドに
おいて、陰極（２３）の周りに配置されて、好ましくは
絶縁材料でつくられて径方向の中ぐりを有するブッシュ
（２２）であって、陰極（１８）の周りに環状の隙間
（２３）が形成されるブッシュ（２２）であることを特
徴とするプラズマヘッド。
【請求項１４】請求項１３に記載のプラズマヘッドに
おいて、ブッシュ（２２）と陰極（１８）の間に形成さ
れる環状の隙間（２３）は、約２：１の高さ対幅の比を
有する弧とを特徴とするプラズマヘッド。
【請求項１５】請求項１３又は１４記載のプラズマヘ
ッドにおいて、タングステン−ジルコニウム陰極を特徴
とするプラズマヘッド。
【請求項１６】請求項１３，１４又は１５記載のプラ
ズマヘッドにおいて、陰極（１８）の少なくとも一端に
２０ないし９０°の間、好ましくは６０°の角度（α）
でテーパが付けられていることを特徴とするプラズマヘ
ッド。
【請求項１７】請求項１６記載のプラズマヘッドにお
いて、陰極（１８）の少なくとも一端は、頂角（α）が
４５ないし９０°の間、好ましくは６０°の円錐形であ
ることを特徴とするプラズマヘッド。
【請求項１８】請求項１６又は１７記載のプラズマヘ
ッドにおいて、陰極（１８）が一端で尖端状をなすこと
を特徴とするプラズマヘッド。
【請求項１９】請求項１６又は１７記載のプラズマヘ
ッドにおいて、陰極（１８）の端部は、好ましくは陰極
の軸に対して垂直な平面で終わる切頭形を有することを
特徴とするプラズマヘッド。
【請求項２０】請求項１３〜１９いずれか一項に記載
のプラズマヘッドにおいて、案内片（２０）の開口（２
１）は、丸い、好ましくは正確に円形の穴状であること
を特徴とするプラズマヘッド。
【請求項２１】請求項１３〜１９いずれか一項に記載
のプラズマヘッドにおいて、案内片（２０）の開口（２
１）は、スロット状をなし、好ましくは長径がスチール
エッジ（Ｋ）の縦方向に向けられることを特徴とするプ
ラズマヘッド。
【請求項２２】請求項１３〜２１いずれか一項に記載
のプラズマヘッドにおいて、プラズマジェットの出口開
口（２１）の近くにプラズマジェット（Ｅ）を電磁的に
偏向させるための各種装置が配設されることを特徴とす
るプラズマヘッド。
【請求項２３】スチール材料のエッジを硬化させるた
めの装置であってとくに請求項１〜８いずれか一項に記
載の方法を行なうための装置において、請求項１０ない
し１８項の一項に記載の少なくとも一つの、好ましくは
二つのプラズマヘッド（９）、ならびに、該プラズマエ
ッジ（９）およびスチールエッジ（Ｋ）又は硬化させる
スチールエッジを備えたスキー（Ｓ）を該スチールエッ
ジ（Ｋ）の縦方向に互いに相対的に案内するための装
置、ならびに、スチールエッジ（Ｋ）にエネルギーを注
入するための装置（３０）を有する装置。
【請求項２４】請求項２３記載の装置において、好ま
しくは銅製でスチールエッジ又はスキー本体から、好ま
しくは０．２ないし０．３ｍｍの距離で案内される、好
ましくは液冷式冷却体（１２）を有することを特徴とす
る装置。
【請求項２５】請求項２４記載の装置において、該冷
却体（１２）は、ワンピースでほぼＬ字形に形成され、
好ましくは硬化させるスチールエッジ（Ｋ）の縦軸の方
向に向けられたガス流又はプラズマジェット通過用スロ
ット（１２ｂ）を有することを特徴とする装置。