DE4000744C2 - Verfahren für Stahlkanten von Wintersportgeräten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Stahlkanten dieser Art haben vor allem Skier, aber auch Kufen oder dergleichen. Ob die Stahlkanten scharf sind und scharf bleiben, bestimmt zu einem großen Teil die Ei­ genschaften von Skiern. Scharfe Stahlkanten ergeben gute Führungseigenschaften, insbesondere auf Eis. Die Laufschienen-Deckschicht bei Skiern ist aus Kunststoff. Ihre Außenfläche muß mit der hierzu parallelen Außenfläche der Stahlkanten im wesentli­ chen übereinstimmen, deshalb wird bei einem Laufsohle und Stahlkanten aufweisen­ den Skirohling das Stahlkantenprofil so weit heruntergeschliffen, bis es die gewünschte Höhenlage relativ zur Außenfläche der Laufsohlen-Deckschicht hat. Um dieses Abar­ beiten zu erleichtern, verwendet man relativ weiche Stahlkantenprofile, zum Beispiel mit einem Wert von Rc 48. Man nimmt damit ein rascheres Stumpfwerden der Stahlkanten­ profile in Kauf.

Des weiteren ist aus DE-OS 22 04 270 ein Verfahren zur Herstellung einer Stahlkante für Skier bekannt, bei der zunächst eine Härtung des gesamten Querschnitts und ein nachträgliches Anlassen der Bereiche, die in einen ungehärteten Grundzustand über­ geführt werden sollen, durchgeführt werden. Die Stahlkanten sind bei dem hier bekann­ ten Verfahrensweg nicht in die Skier eingebaut. Auf Grund der Anforderung, daß die Laufschienen-Deckschicht bei Skier mit den hierzu parallelen Außenflächen der Stahlkanten im wesentlichen übereinstimmen sollen, und deshalb die Laufsohle und Stahlkanten der Skier geschliffen werden, ist ein kostenintensiver Schleifprozeß zum Abtrag der gehärteten Stahlkanten erforderlich. Gleichzeitig ist der Abtrag zwischen den Stahlkanten und der daran angrenzenden, aus Kunststoff ausgebildeten Laufschienen-Deckschicht unterschiedlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren sowie Vorrichtungen zu seiner Durchführung anzugeben, so daß man zu einer optimalen Härte der Stahlkantenprofile zumindest in deren Kanteneckbereich kommt, ohne daß die Abstimmung der Stahl­ kantenprofile zumindest in deren Kanten-Eckbereich kommt, ohne daß die Abstimmung der Stahlkantenpro­ file auf die Außenfläche der Laufsohlen-Deckschicht er­ schwert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs ersicht­ lichen Merkmale gelöst.

Man kann also von einem gegenüber seither gleich weichen Stahlkantenprofil ausgehen und dieses ohne Änderung des seither vorhandenen apparativen Auf­ wands auf die Außenfläche der Laufsohlen-Deckschicht abstimmen und dann danach zumindest den Kantenbe­ reich optimal härten. Man kann aber auch gegenüber seither noch weichere Stahlkantenprofile nehmen, wo­ durch das Abarbeiten gegenüber seither wesentlich günstiger vonstatten geht (z. B. schnelleres Abarbeiten, billigere Stahlkantenprofile) und kommt trotzdem auf eine optimale Härte.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von bevorzug­ ten Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Ski,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den lin­ ken oberen Bereich von Fig. 1 mit angelegten Metallei­ sten,

Fig. 3 einen Querschnitt ähnlich Fig. 3 mit Angabe des Härtungsbereichs,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer ersten erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zum Auftreff- Fleck des Laserstrahls,

Fig. 6 eine Seitenansicht zu einer Vorrichtung ähnlich oder gleich Fig. 4,

Fig. 7 die Draufsicht auf ein weiteres Ausführungs­ beispiel,

Fig. 8 eine geschnittene schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Behandlung von nebeneinander liegen­ den Stahlkanten,

Fig. 9 eine schematische Ansicht einer weiteren erfin­ dungsgemäßen Verbindung, gesehen in Längsrichtung des Skis.

Gemäß Fig. 1 hat ein Ski 11 zwei Stahlkantenprofile 12, 13, Schichtholzstreifen 14 und eine Kunststoffaus­ schäumung 16. Die Schichtholzstreifen 14 und die Kunststoffausschäumung 16 sind gemäß Fig. 1 von ei­ nem Kunststoffprofil 17 abgedeckt. Im Bearbeitungszu­ stand nach oben und im Gebrauchszustand nach unten zu ist auf dieser Konstruktion eine Laufsohlen-Unter­ schicht 18 aus Kunststoff aufgeklebt. Auf dieser wieder­ um ist eine Laufsohlen-Deckschicht 19 aufgeklebt, die in ihrer Mitte eine Spurrille 21 aufweist. Da die Verhältnis­ se bei dem Stahlkantenprofil 15 spiegelbildlich gleich sind wie beim Stahlkantenprofil 12 wird nur dieses an­ hand der Fig. 2 und 3 weiter beschrieben. Die Unter­ schicht 18 weist ganz außen eine in Längsrichtung linea­ re Stufe 22 auf, in die eine Oberseite 23 des Stahlkanten­ profils 12 eingeklebt ist und zwar samt einem I-Profil aufweisenden, nach einwärts gerichteten Fortsatz 24, der vom Rechteckform aufweisenden Korpus 25 des Stahlkantenprofils 12 ausgeht. Die Unterseite 26 des Fortsatzes 24 liegt auf gleicher Höhe wie die Unterseite 27 der Unterschicht 18, so daß die nach links sich fortset­ zende Deckschicht 19 den Fortsatz 24 übergreift, dort mit dem Fortsatz 24 verklebt ist und ebenfalls verklebt mit ihrer Stirnfläche 28 an die innere Flanke 29 des Korpus 25 stößt.

Die Deckschicht 19 hat eine Unterseite 31, die auf gleicher Höhe mit einer Unterseite 32 des Korpus 25 liegt. Einen oder mehrere Fertigungsgänge vorher stand die Unterseite 32 noch über die Unterseite 31 vor und wurde dann fluchtend auf die Unterseite 31 herunterge­ schliffen. Die Unterseite 32 geht in einen Eckbereich 33 über, an den sich gemäß Fig. 2 nach unten eine recht­ winklig zur Unterseite 32 stehende Außenseite 34 an­ schließt. Sowohl die Unterseite 32, als auch die Außen­ seite 34 sind linear eben.

In der maßstäblich gezeichneten Fig. 3 ist die Außen­ seite 342 mm hoch, die Unterseite 32 ist 2 mm breit und durch das erfindungsgemäße Verfahren samt seinen Vorrichtungen erzielt man einen Härtebereich 36, der etwa 1,5 mm weit nach rechts in die Unterseite sektor­ förmig hineinreicht und nach unten zu der Außenseite 34 etwa 0,3 mm weit folgt. Der Eckbereich 33 ist damit voll ausgehärtet. Er hat eine Härte von 870 HV. Dies entspricht der Härte von Schnellarbeitsstahl. Man hat also einen harten Bereich und einen zähelastischen Be­ reich, was eine sehr gute Kombination gerade für den Einsatzbereich von Abfahrtsskiern ergibt, bei denen es z. B. im Vergleich zu Sprungskiern sehr auf die Eigen­ schaften der Kanten ankommt. Voraussetzung für die Härtbarkeit ist ein Kohlenstoffgehalt von z. B. 0,3%. Man kann die seither verwendeten Stahlkantenprofile einsetzen, die von Anfang an relativ hart sind, oder aber man kann von weicheren Stahlkantenprofilen als seither ausgehen, deren Unterseite 32 sich dann noch leichter auf das Niveau der Unterseite 31 abarbeiten läßt und man dann später doch einen wünschenswert harten Härtebereich 36 hat. Je nach Verwendungsbereich kann man die Härte wählen. Bei einem Abfahrtsski, der zu Wettbewerbszwecken nur einmal oder wenige Male verwendet wird, kann man den Härtebereich 36 glashart machen. Für die meisten Skifahrer wird man keine so hohe Härte wählen und sich danach richten, daß diese manchmal auch über Steine fahren und trotzdem ver­ mieden werden muß, daß der Eckbereich 33 ausbricht. Es muß für diesen Personenkreis bei der Behandlung der Stahlkantenprofile 12, 13 darauf geachtet werden, daß zum Nachschleifen, das nunmehr ein wirkliches Nachschleifen geworden ist, genügend Material zur Verfügung steht.

Der Härtebereich 36 wird erzeugt, indem man dort einen Laserstrahl auftreffen läßt und zwar entweder, indem man gemäß Fig. 5 einen Laserstrahl 37 in der Brennebene auftreffen läßt oder aber durch Änderung eines Abstands 38 bevorzugterweise mit einem eine ge­ wisse Breite 39 aufweisenden Auftreff-Fleck 41 arbeitet, der breiter ist als der Auftreff-Fleck 42.

Es genügt nicht nur, Wärme einzubringen. Vielmehr muß, da der Ski 11 fertig ist und die das Stahlkantenpro­ fil 12, 13 umgebenden Bereiche nicht oder nicht zu sehr negativ beeinflußt werden dürfen, auch die Wärme ab­ geführt werden. Dies geschieht mit Metalleisten 43, 44 aus Kupfer, die mit Anlageflächen 46, 47 vom Eckbe­ reich 33 entfernt und genügend Platz für den Laser­ strahl lassend an der Außenseite 34 bzw. der Unterseite 32 anliegen. Wie in Fig. 2 gezeichnet, halten die Innen­ flächen 48, 49 einen Abstand von den restlichen Teilen des Skis, so daß dort keine Wärme übertragen wird. Die Vorsprünge 51, 52 der Metalleisten 43, 44 reichen höch­ stens bis zur Oberseite 23 bzw. zur Flanke 29 und berüh­ ren Kunststoff nicht. Die Vorsprünge 51, 52 überdecken an den jeweiligen Orten die Außenseite 34 bzw. die Unterseite 32 etwa zu einem Drittel bis einem Viertel Um den Eckbereich 33 freier zu legen haben beide Me­ talleisten 43, 44 Abschrägungen 53, 54. Durch Längs­ bohrungen 56, 57 fließt Wasser um die Metalleisten 43, 44 zwangszukühlen. Die Anlageflächen 46, 47 werden durch nicht dargestellte Mittel fest angepreßt, so daß sich eine gute Wärmeleitung ergibt.

Gemäß Fig. 4 ist der Ski 11 auf einem Bett 58 befe­ stigt, das gemäß dem Pfeil 59 über ein Getriebe 61 ange­ trieben ist, das hier durch einen Motor, einen Ritzel und eine Zahnstange symbolisiert ist: Über eine Leitung 62 wird das Getriebe 61 von einer Steuerung 63 gesteuert, die auch in Wirkungsverbindung mit einem Läser-Reso­ nator 64 steht. Dieser erzeugt einen Läserstrahl 65. An einem Support 66, der gegenüber dem Ski 11 stillsteht und der gemäß einem Doppelpfeil 67 nach links oder rechts bewegbar ist, ist ein Umlenkspiegel 68 vorgese­ hen, der den Läserstrahl senkrecht nach unten ablenkt Über eine Schwalbenschwanzführung 69 ist ein Ver­ schiebeteil 71 gemäß einem Doppelpfeil 72 auf und ab verschieblich gelagert: Der Laserstrahl 65 kann durch ein Durchgangsloch 73 im Verschiebeteil ungehindert nach unten strahlen und passiert dabei eine Optik 74, die im Verschiebeteil 71 vorgesehen ist. Diese bricht den Laserstrahl 65 in der erwünschten Weise, je nachdem, welche Auftreff-Fleck-Geometrie im Sinne von Fig. 5 man wünscht. Die Metalleisten 43, 44 sind in Fig. 4 nicht gezeigt. Eine Kühlung könnte auch durch einen sehr gezielten Luftstahl erfolgen, der jedoch durch seine Geometrie und Abschirmung den Härtebereich 36 nicht gleichzeitig kühlen darf, weil sonst ein isothermes Hal­ ten der Temperatur nicht möglich ist, was ja für das Härten eine Voraussetzung ist. Die isothermen Halte­ zeiten liegen im Bereich von ca. 1 bis 10 Sekunden.

Gemäß Fig. 6 hat das Bett 58 diejenige gekrümmte Oberfläche 76, die später auch der Ski 11 hat: Einspann­ mittel 77. 78 sind am Ende und Anfang des Skis 11 schematisch gezeigt. Es sind auch die Metalleisten 43, 44 bis zu einem gewissen Grad Einspannmittel. Damit der Verschiebeteil 71 den unterschiedlichen Höhenlagen folgen kann, wird er einerseits durch eine Feder 79 nach unten gepreßt, die einerseits ihr Widerlager am Support 66 und andererseits am Verschiebeteil 71 hat. Für immer gleichen Abstand zu den Metalleisten 43, 44 sorgt ein Vorlaufrad 81, das am Verschiebeteil 71 befestigt ist, also in der kälteren Zone läuft.

Wenn man eine Geometrie gemäß der linken Hälfte von Fig. 5 verwendet, so kann man die auftretende grö­ ßere Hitze dadurch verteilen, indem man den Laser­ strahl 65 wobbelt. Zum besseren Verständnis ist hier eine ondulierte Spur 82 vorgesehen, die in Wirklichkeit natürlich eine viel kürzere Periodendauer hat. Um dies zu erreichen ist der Support 66 um eine senkrechte Ach­ se 83 schwenkbar. Am Support 66 ist nach rechts ein Vorsprung 84 vorgesehen, an dem ein Stößel 86 eines Schwingmotors 87 angreift, der seinerseits an einem re­ lativ zur Achse 83 unbeweglichen Bauteil 88 angreift. Schwingt der Stößel 86 in seiner Längsrichtung gemäß dem Doppelpfeil 89, dann schwenkt sich der Support 66 gemäß dem Doppelpfeil 91 um die Achse 83. Natürlich sind im Hinblick auf Fig. 3 die Amplituden sehr klein, z. B. die Hälfte von 1,5 mm, nämlich 0,75 mm.

Gemäß Fig. 8 liegen auf dem Bett 95 insgesamt vier Skier 11, 93, 94, 96. Die Optiken 97, 98 erzeugen gemäß Fig. 5, rechte Hälfte, einen relativ breiten Auftreff- Flecke Die Skier 11, 93 einerseits und 94. 96 andererseits liegen mit ihren Stahlkantenprofilen dicht nebeneinan­ der, so daß in keinem schwächenden Spalt der Laser­ strahl verschwinden kann. Da der Auftreff-Fleck genü­ gend breit ist, können gleichzeitig zwei Härtebereiche 36 erzeugt werden. Natürlich sind auch hier die nicht gezeichneten Kühlmittel, z. B. Metalleisten, vorgesehen. Mit einem einzigen Resonator 99 wird hier ein Laser­ strahl 101 erzeugt, der durch Spiegel 102, 103 nach un­ ten gelenkt wird. Weil der Spiegel 103 eine zentrale Durchgangsbohrung 104 hat, wird der Spiegel 102 eben­ falls beaufschlagt: Die Gesamtenergie in den beiden Teilstrahlen 106 und 107 muß natürlich gleich sein, weil die Skier 11, 93, 94, 96 auf dem gleichen Bett 95 liegen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 erzeugt der Resonator 99 wiederum einen einzigen Läserstrahl, der über einen ersten Spiegel 108 nach unten geschickt wird, dort durch ein Prisma 109 nach rechts und links aufge­ teilt wird, dann durch zwei Spiegel 111, 112 nach unten gelenkt wird und jeweils eine Optik 113, 114 durchläuft, die mit Verschiebeteilen 116, 117 verbunden sind. Der Spiegel 111 und die Optik 113 sind einander starr zuge­ ordnet, ebenso wie der Spiegel 112 und die Optik 114. Eine Spindel 118 wird über einen Motor 119 angetrie­ ben und kann 111, 113, 116 nach links oder rechts bewe­ gen. Gleiches gilt hinsichtlich des Motors 121 für eine Spindel 12. Auf diese Weise läßt sich ein unterschiedli­ cher Abstand 123 zwischen den nach unten gerichteten Teilstrahlen 124, 126 erzielen, so daß man sich an den unterschiedlichen Abstand der Stahlkantenprofile 112, 113 bei unterschiedlichen Skiern 11 anpassen kann.

Falls die Unterseiten 31, 32 von vornherein auf glei­ cher Ebene liegen, kann man den Schritt a) aus dem Hauptanspruch weglassen. Ferner kann man auch die Stahlkantenprofile 12 vor dem Zusammenbau der Ein­ zelteile des Skis 11 für sich - separat - härten und mit diesen schon ganz fertig gehärteten - und gegebenen­ falls geschliffenen - Stahlkantenprofilen 12 den Ski 11 aufbauen.

Claims (32)

1. Verfahren zum Bearbeiten von Stahlkanten von Wintersportgeräten, insbesondere Skiern und/oder Snowboards, welche eine Laufsohlen-Deckschicht aufweisen, die eine erste Außenfläche besitzt, mit zwei Stahlkantenprofilen, die an beiden im Gebrauch unteren Längskanten des Wintersportgeräts montiert sind und eine nach unten gerichtete zweite Außenfläche sowie eine zur Seite gerichtete dritte Außenfläche besitzen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Die erste und die zweite Außenfläche wird höhenmäßig egalisiert.
• b) Zumindest der Kantenbereich im Eck zwischen zweiter und dritter Außenfläche wird durch einen Laserstrahl auf die Härtetemperatur des Stahls des Stahlkanten­ profils gebracht.
• c) Laserstrahl und Wintersportgerät werden durch eine Transportvorrichtung relativ zueinander in Längsrichtung der Stahlkanten bewegt.
• d) Im Bereich des Auftreff-Flecks des Laserstrahls ist eine Kühlvorrichtung einer sol­ chen Abfuhrleistung vorgesehen, die eine schädliche Erwärmung des Volumens des Wintersportgeräts um das Stahlkantenprofil herum verhindert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Außenfläche Übermaß hat und spanabhebend auf die zweite Außenfläche abgestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Außenfläche Übermaß hat und spanabhebend auf die erste Außenfläche abge­ stimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Egalisierung die erste Außenfläche zumindest im Bereich der zweiten Außenfläche auf deren Höhe abgearbeitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Kanten­ bereich auf eine Temperatur höher als 600°C gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur höher als 700°C ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtetemperatur für eine Zeitspanne aufrecht erhalten wird, die zur Austenitbiidung entsprechend der erwünschten Härte ausreicht.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Martensit­ bildung erlaubende Kühlvorrichtung auf das Stahlkantenprofil und Wintersport­ gerät sowie das Material um das Stahlkantenprofil herum vor ungewollter Wärmebeeinflussung schützt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung Metall-, insbesondere Kupferleisten umfaßt, die eine satte Anlagefläche für die zweiten und/oder dritten Außenflächen haben.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen eben sind.

11. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen ei­ nen minimalen Abstand vom Auftreff-Fleck des Laserstrahls haben.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche zu­ mindest bis nahe an diejenige Kante der zweiten und/oder dritten Außenflächen der Stahlkantenprofile reicht, die vom Kantenbereich entfernt liegt.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleiste auf ihrer zum Wintersportgerät hin gewandten Fläche einen Vorsprung hat, der die Anlagefläche aufweist, und daß dort ansonsten die Metalleiste im wesentlichen das Wintersportgerät sonst nicht berührt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleiste an­ sonsten das Wintersportgerät überhaupt nicht berührt.

15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleiste auf ihrer dem Kantenbereich zugewandten Seite eine Abschrägung hat.

16. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleisten gekühlt sind.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalleisten flüssigkeitsgekühlt sind.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung durch die Wärmekapazität der Metalleisten erfolgt.

19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derAuftreff-Fleck auf die zweite Außenfläche gerichtet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 1 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf mehrere zehntel Millimeter gehärtet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 1 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Breite zwischen 0,3 und 1,8 mm, vorzugsweise um 1,5 mm, gehärtet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Härte von 600- 800 HV gehärtet wird.

23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorschubge­ schwindigkeit im Bereich von 0,5-3 m/min, vorzugsweise 1,5 m/min, liegt.

24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserleistung im Bereich 150-600 W, vorzugsweise um 300 W, liegt.

25. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stahlkanten gleichzeitig gehärtet werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Laser­ strahlen hierfür aus dem gleichen Ursprungs-Laserstrahl geteilt werden.

27. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß dies die Stahlkanten des gleichen Wintersportgeräts sind.

28. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß dies die nebeneinan­ derliegenden Stahlkanten zweier parallel zueinander transportierte Wintersport­ geräte sind.

29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftreff-Fleck größer als der Brennfleck in der Brennebene ist.

30. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.

31. Verwendung von Wintersportgeräten nach einem oder mehreren der vorstehen­ den Ansprüche bei gewerblichen Wintersportwettbewerben.

32. Skier nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.