JP4132104B2 - 高速で精密な研ぎ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、ディスク型の研ぎ部材を使用するタイプの刃を備えたナイフの研ぎ装置に関する。
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
【０００３】
家庭用および商用ナイフの研ぎ装置では、表面の速度２０００フィート／分で回転する高速度の円筒形砥石が組込まれている（米国特許２，７７５，０７５）。当該研ぎ装置では、通常、大きなバリ（すなわち、刃の刃先の最後に残った未研磨切刃面上の金属のまくれたエッジ）が残り、そして該エッジを過熱しがちである。かなり大きいバリの存在は、望ましくないものである。ざらざらで、不均一であり、そして弱い刃先を作り出す。
【０００４】
おおきなバリを作る先行技術の研ぎ装置では、該バリを整えるために、例えば、鋼製ロッドまたは布製バフ研磨ホイールで後処理を必要とする。研ぎ作用を施す鋼及び布製ホイールでは、時間を消費し、通常、頻繁に再研ぎを必要とする弱い刃先になる。
【０００５】
家庭型研ぎ装置の先行技術の多くは、研ぎディスクに関して刃の位置およびナイフ切刃面の角度の貧弱な制御を提供する。米国特許４，６２７，１９４には、磁気押え付け機構が記載されているが、ユーザーが力ずくで磁場に抗することも起こり得る。商品として使われている、他の研ぎ装置の先行技術としては、正しいナイフ位置および刃物類の切刃面の角度を保証するために複雑で信頼性の低い取付け機構が提供されている。ユーザーは、使用に際しこれらが扱いにくくかつ面倒だと認める。
【０００６】
研ぎ装置の多くの先行技術の別の不利益としては、それらが、ナイフの切刃面の研削表面の力の無制御を提供するものである点にある。従って、研ぎ速度は、刃の厚みによって変化する。さらに、この制御の欠如は、ユーザーが非常に多くの力を注ぎ、かくして局所的にナイフの刃先の過熱、刃先硬度の低下あるいは不均一な刃先の生成を引き起こし得る。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、精密で丈夫な刃先を迅速に形成し得る研ぎ装置を提供することにある。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、一般的な刃の広範囲に鋭利な剃刀より優れた刃先を素早く形成することのできる独特の研ぎ装置を提供するものである。これは、一つまたはそれ以上のシャープニング研ぎステージ、次いで新規なホーニング研ぎステージの独特の組合せにより達成されるものである。精密な円錐体形状の研磨材がコーティングされたディスクは、バリを有する第一段階の刃先を形成するのみだが、そのような刃先は、その後のホーニング研ぎステージで研磨材がコーティングされた軟質の円錐体ディスクにより適正に改善され、極めて鋭利で丈夫な刃先が形成される。上記研磨材コーティングディスクは、種々の刃に用いることができるが、特にナイフの刃に適したものである。
【０００９】
先行技術のナイフの研ぎ装置がもつ多くの不利益は、本発明の研ぎ方法および装置により著しく削減できる。
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の研ぎ装置（３６）を図１及び図２に示すが、この研ぎ装置（３６）は第１のシャープニング研ぎ部またはステージ（７）及びホーニングステージ（８）を含むものである。シャープニング研ぎステージには、２つの研磨材がコーテイングされた円錐台形状のディスク（５，５）があり、ホーニングステージには、２つの研磨材が埋め込まれた円錐台形状のディスク（１５，１５）がある。シャープニング研ぎステージ及びホーニングステージには、ディスクが、それぞれ、図８に示されるように駆動シャフト（９）に搭載され該駆動シャフトにより回転されるスロット付きハブ（３５）に取り付けられている。シャフト（９）に通るピン（８６）によりシャフト上をスライドできるスロット付きハブが固定される。ナイフの刃先面を研ぐ間にシャフトに沿ってディスクが移動されるように、ディスクに対して抗力を発生させるスプリング（６）が各対のディスク間に設けられている。ピン（９）は、静止している際にはディスクを正確に位置付けかつディスクが設けられるハブを駆動できるように機能する。シャープニング研ぎステージ及びホーニングステージでは、ナイフの刃（４）は研ぎ角を一定にするためにナイフのガイド面にもたれるように該面に沿って設けられており、ナイフの刃先は、ナイフの面と研ぎ面との間の角度を固定し一定にできるように、強靭で、減摩性でかつ耐磨耗性の刃先ガイド（３３）中に切り込まれた小溝によって安定に位置し導かれている。図１において、単一のプラスチック製の支えスプリング（１）によって、ナイフを刃ガイド面（２）に立てかけて保持する力が生じる。ナイフを研ぎ装置に通すと、ナイフの刃先は、刃先ガイド（３３）中に切り込むため該刃先ガイドによって安定に位置できる。このようにして、ナイフは、図８のようにシャープニング研ぎステージに通される際にナイフのガイド面に沿って固定される。刃先ガイド（３３）の中に溝（３７）を形成することによって、研ぎ工程における安定性がさらに増すが、本発明においてはこのような操作は必ずしも必須ではない。刃（４）は、プラスッチク製のバネ部材としてのスプリング（１）だけで適度に安定して保持される。一般的なナイフを研ぐのに用いる際には、ナイフを、非常に鋭利な刃先が得られるまで、最初にシャープニング研ぎステージに、次いでホーニングステージに、左右のスロットに交互に繰り返して通す。
【００１１】
シャープニング研ぎステージ及びホーニングステージは、特定の機能を得かつ非常に鋭利な刃先を速やかに形成するのに適当な速度で駆動される円錐形のディスクを使用している。刃を安定的に位置させ研ぎ角度を制御する新規な手段がシャープニング研ぎステージ及びホーニングステージの両方において用いられている。円錐台形の表面は、好ましくはダイアモンドの層でコーティングされている。
【００１２】
研ぎディスク（５）及びホーニングディスク（１５）は１，３００から１，６００ｒｐｍの範囲の速度で回転し、その際、ナイフの刃先は０．５から０．９インチの範囲、好ましくは約０．７５インチの半径方向距離でディスクと接触する。このようにして、研ぐ際の線速度は、過熱がダイアモンドでコーティングされた研ぎディスク（５）で生じる速度である約１，０００フィート／分より十分低い、約７５０から４００フィート／分である。
【００１３】
図８は、ナイフの刃（４）がプラスチック製の支えスプリング（１）および刃のガイド面（２）との間に置かれた状態を示す研ぎ部分の拡大図である。プラスチック製のスプリングの力は、使用者がナイフを研ぎ装置で引くだけでよいようにナイフのガイド面に立てかけた状態でナイフを完全に固定するのに十分な力である。ナイフをナイフの刃先ガイド（３３）の方向に下方に移動させると、ナイフは、硬質の回転研ぎディスク（５）と接触し、ナイフの刃先面がナイフの刃先ガイド（３３）と物理的に接触するまでシャープニング研ぎステージの中心に向かってバネ手段としてのスプリング（６）に抗して軸（１０）に沿って研ぎディスクを移動する。ナイフの刃先はナイフの刃先ガイド中に小溝（３７）を形成し、刃ガイド面（２）に対してしっかりと固定される。刃ガイド面（２）の角度によって規定された角度は正確に固定され、この角度はナイフの研ぎ装置（３６）で引き抜かれている間、ナイフの刃（４）全長にわたって±０．５゜に維持される。
【００１４】
溝（３７）が形成されることによって、刃先がさらに横方向に移動しないように固定できる。または、溝（３７）を予め形成しておいてもよい。ナイフの刃先ガイド（３３）を構成するために使用される材料は、耐磨耗性であり高い減摩性及び高い靭性を有するものが選択されることが重要である。驚くべきことに、必要な減摩性及び靭性を有する高分子量ポリプロピレン及び超高分子量ポリエチレンは、本明細書中で記載されたホーニング仕上方法によって形成された超微細な刃先を損傷しないことが分かった。さらに驚くべきことには、上記材料は刃先の質を若干改善することが示された。このような刃先ガイドは、容易にさかさにして新しい領域を露呈でき過度に磨耗している際には容易に交換できるように設計される。これらの刃先ガイド（３３）を刃先を損傷することなく刃（４）の停止装置として作用するために使用できるという発見は、研ぎディスク上の研磨材でコーティングされた一領域を（刃先に向かって移動させるのではなく）刃先から離反すべく移動させることができるという点で重要である。研磨材でコーティングされた一領域が刃先を通過することによって刃に付与される力または推力によって、刃先が上記刃先ガイド（３３）に押し付けられていく。これらの刃先ガイドがないと、ディスクの回転方向を逆にしない限りナイフがディスクとガイド構造物との間で動けなくなってしまう。逆方向に回転すると、研ぎ部分に非常に粗末なまくれた刃先を形成し、このようにまくれた刃先が形成したナイフはホーニングディスクを切り込み破壊してしまう。
【００１５】
研ぎ力は、図８におけるスプリング（６）の変位によって決められ、研ぎディスク（５）との接触点における刃（４）の厚さの関数である。図８より、厚い刃の方が図９のような薄い刃よりも研ぎディスク（５）を移動させることが示される。図７は、スプリングの変位とディスクにかかる力との具体的な関係を示すものである。スプリングは、ディスクの変位が０においても適当な有限な力を有するように設計される。好ましい力の範囲は、シャフトに沿って約０．１から０．１５インチほどディスクを変位させるときに、研ぎディスク及びホーニングディスクに対しておおよそ０．６から１．４ポンドである。
【００１６】
支えスプリング：
図８及び９の支えスプリング（１）は、メタクリル酸メチル重合体（例えば、ルーサイト（Ｌｕｃｉｔｅ）またはプレクシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ）の商標）等のプラスチックあるいはステンレス鋼等の薄板金製の逆Ｕ字形状の構造物である。ナイフをナイフのガイド面（２）とスプリング（１）との間に挿入すると、スプリングのアーム（１２）は、図８、９及び１１に示されるように長手方向に沿って曲り、少なくとも一部が刃面形状と一致する。スプリング材料の厚みは、刃面のより低部分と一致するように適度に曲がるように慎重に選択する。スプリングは、通常（ナイフが挿入されていない）位置ではスプリングの端部がナイフのガイド面（２）を押して初期力を生じるように設計されている。スプリングは、構造用支持材のボス（２０）によって上部中間点で支持され、ピン（１８）で所定の位置に固定される。１つを超えるボスをスプリングの長手方向に沿って用いてもよい。スプリング（１）の穴と支持用ボスとのクリアランスは、様々な厚みのより広範なナイフが利用でき、スプリング作用及び結果として生じる力及びナイフ面に対するスプリングとの適合性を修正するためにスプリングの移動を許容する。このようなスプリングの特殊な形態としては、損傷が起きる研ぎディスク及びホーニング仕上ディスク領域に人の指が偶然近付くのを制限するためにスプリングの開口部の前および／または後ろ部分を最大限覆う、図１のシルエットで示される、ガード部（３１）を備えているものが挙げられる。
【００１７】
プラスチック製の支えスプリング（１）は、より薄い刃よりもより厚い刃によってより大きく曲り、ナイフのガイド面（２）に対して刃のより大きな保持力が得られる。図８、９及び１１に示される支えスプリング（１）は、ボス等の支持部材（２０）を通った穴（１９）の滑り嵌めピン（１８）によってスプリングの上部に固定される。厚いナイフでは、柔軟性のあるスプリングが、図８、９及び１１に示されるようにその形状をかなり変えるため、このようなナイフにも適用できる。厚い刃（４）では、スプリング（１）はアームの長手方向のほとんどで刃の面に合致し、最も厚い刃では、スプリング（１）のショルダー部（３０）が刃（４）と接触して支持力を有する部分を設ける。
【００１８】
ナイフの刃先の形成：
本発明において使用されるナイフの刃先の形成方法によって、本発明の装置によって以前に研がれていないナイフでは４５秒未満であり本発明の装置によって以前に研がれたナイフを再度研ぐ場合では２０未満の時間で公知の剃刀より良好な鋭さを有する丈夫な刃先が得られる。これにより、非常に鋭利な刃先が顕著に素早く得られる。具体的には、本発明によって以前に研がれたナイフは、図１の「ホーニング」ステージ（８）に通すだけで再度鋭利にでき、元の鋭さを回復できる。このような再研磨は、利用者が図１のシャープニング研ぎステージ（７）でナイフを「再度研ぐ」必要を感じる前に、５回までは繰り返すことができる。
【００１９】
シャープニング研ぎステージ：
ナイフの刃先面は、ディスク半径の約４５〜８０％の距離だけディスクの中心線（Ｂ）より上方にある図４及び２０の（Ａ）線に沿って示される地点で円錐形の研ぎディスクと接していることが好ましい。上記線の位置としては、好ましくは刃先に対して２０゜またはそれ以上の角度で切刃面上に一方向の溝を形成するような位置が選択される。［接触がディスクの直径線に沿った（Ｂ）線で起こる際には、微小溝は刃先に対して垂直（９０゜）になる。］ナイフの刃先が円錐台形の研ぎディスク（５）部分の上前方部とおおよそ合致するように、ナイフは一定の角度で図１及び８のシャープニング研ぎステージ（７）におけるナイフのガイド面に沿って挿入される。このようにして、研磨材が塗布された研ぎディスク（５）によって、刃先方向に伸び刃先に沿った微細な切れ目を残す実質的に一方向の微小溝が切刃面に生じる。良好に揃った微小溝が形成できるため、研磨材としてダイアモンドを使用することが特に好ましい；他の研磨材は溝を汚しやすく、形状及び間隔の不揃いな溝が残ってしまう。研ぎディスクの上前方部分（図８及び１８）のみがナイフの切刃面と接触する。
【００２０】
研ぎディスクは、ダイアモンドを薄い金属円錐台構造物であって金属の厚みが約０．０３０インチであるものに電気メッキすることにより作ることが好ましい。もちろん、厚くすることもできる。重要なことは、ダイアモンドが研磨材として使用されることである、なぜならば、ダイアモンドは、極めて硬く、耐久性があり、長持ちするので、ダイアモンドがメッキされている円錐ディスクの形状を極めて長期間維持できるからである。これに対し、研磨石、結合アルミナまたは結合カーボランダムのホイールは、使用の際に刃物と接触する点において、極めて急速にその形状と斜面外郭を失う。
【００２１】
ナイフ刃先の軌道（Ａ）は、図１０に示されるように、研ぎディスクの回転軸の垂線に対し２〜１０゜傾いている（Ｈ）。この設計の利益は、ナイフの刃先は研磨材の円錐面と点で、または短い線（点に近い）で接触することになり、刃先が研磨面と長い線で接触する場合よりも、均一な形状と角度を有する微小溝が形成されることである。
【００２２】
この開示の全体を通じて、ディスクの表面の形状は、円錐台と称される。これは最適な形状である。というのは、ナイフの刃先が研磨材と接触する点において表面の湾曲が小さいからである。湾曲が小さければ、その接触を小さな線で行わせる傾向にある。湾曲が大きすぎると、真の点接触に近付いてしまう。その他の曲がった表面、例えば大きな半径の球、放物線、長円形の表面、または特殊な外形が使用できる。
【００２３】
シャープニング研ぎステージにおいて、一連の微小溝（２９）を、例えば図１３と１４に示されるように、刃先に伸びる面を横切って作ることが好ましい。これらの溝（２９）は、次のホーニングステージにおいてさらに修正、研がれて、図１７に示されるように、微小溝構造を保持するけれどもシェフが「バイト（ｂｉｔｅ） 」と呼ぶものを刃先に残すように修正された超鋭角刃先を形成する。ここで、バイトとは刃先であって食品またはその他の材料の切断を容易に始めることができるものをいう。ナイフの刃先の特徴または「感触（ｆｅｅｌ） 」は、インチ当りの溝の深さや数を制御することにより、さらにその後のホーニングの程度により調整できる。選ばれた１００番から６００番のダイアモンドのグリットサイズによるけれども、各種各様に切る場合に実質的に「感触」が相違する刃先を作ることができる。１４０／１７０番の大きさのグリットでは、多くのプロの料理人により好まれる刃先を提供できる。シャープニング研ぎステージは、刃先に関する図１３〜１４に示されるように、刃先に沿った微小溝２９を形成するように設計され、同時に図１４〜１５に示されるバリ１１が刃先に沿って作られる。バリという言葉は、刃先における伸長部であってしばしばその形状が一致しないものである。シャープニング研ぎステージで作られるバリ１１は、図１５の拡大断面図で示され、最後に研磨表面に晒される面（１９）の歪曲された幾何学的な伸びである。バリが図１に示されるシャープニング研ぎステージ（７）で形成された後、ナイフは図１に示されるホーニングステージ８に置かれ、そこでバリ（１１）は図１１に示される独特のホーニングディスク（１５）と接触することとなる。ホーニングステージにおけるナイフガイド面は、前のシャープニング研ぎステージの場合よりも、垂直に対して僅かに大きい（数度大きい）角度に設定される。シャープニング研ぎステージにおいて、２つのナイフガイド面のそれぞれは、垂直から約１５〜２５゜傾けられている。一般に、ガイド面は垂直に対して２０゜傾いており、切刃面を刃先のそれぞれの側に形成することが可能なので、刃先において約４０゜離れて合う２つの面を作ることができる。シャープニング研ぎステージにおいて、それぞれの研磨材を被覆した円錐台の面は、円錐駆動軸の垂線に対し約２〜１０゜傾いている。一般に、これらは２゜傾いている。図１０及び図１９の角度Ｃを参照のこと。
【００２４】
一般に、ナイフの刃先は水平面に対して約３゜傾いており、図４の角度Ｋとして示されるように、研ぎ段階の前半では水平面に対して下向きであり、後半では水平面に対して下向きであって、研ぎ段階の前半において利用者は前方の刃先ガイドに刃先をガイドさせることができる。同様に、研ぎ段階の後半において、利用者は後方の刃先ガイドに刃をガイドさせることができる。さらに、研ぎ段階においてナイフガイド面上の水平線は、円錐台ディスクの駆動軸の垂線に対して、角度Ｈをなすが、図１０では角度Ｈは傾き角度Ｃとほぼ同じである。これらの角度の関係により、刃（４）の刃先は、図４および図１８に示される円錐台ディスク（５）の上前方の四分円を通過する。ここで、図４と図１８に示されるように、水平面に対して図４の角度Ｋはおよそ３゜である。
【００２５】
これらの複雑な角度の関係は、両ステージにおいてナイフの刃先がディスクの上部の前四分円（図１８と２０の上部の右四分円）の所定の線Ａに沿う点において円錐研磨面と接触することを保証する。ナイフの刃先は、上部の後四分円においてディスクとは接触しない。ホーニング工程においてこの研ぎ装置により得られる超鋭角な刃先のため、ディスクの表面上の一研磨領域が刃先から離反すべく移動する点においてのみナイフの刃先はディスクと接触すべきである。形成された超鋭角な刃先は、ディスク表面上の一研磨領域が刃先に向かって移動する点においてディスクと接触すれば、ディスクと形成された刃先の双方が破壊されてしまうからである。
【００２６】
ホーニングステージ
ホーニングディスク（１５）は、図１２の１４において、すなわちバリ（１１）と接触する点において屈曲するようにデザインされる。研磨材粒子（１３）の大きさは代表的には５ミクロンである。例えば図１６（Ａ）と１７に示されるように、両面を繰り返して磨くと微小物はバリを磨いて外郭（１６）を形成する。このことは、代表的には新たな小さな切刃面であって、１０ミクロンオーダーの高さ（ｈ）を備え、刃先において数ミクロンオーダーの湾曲（ｒ）の半径を備えるものを残す。
【００２７】
図１３〜１７に示されるのは刃先の形状の一例である。図１３〜１７に示されるような刃先に沿って形成される微小溝の間隔は、規則的ではなく、研ぎの際に交差して引かれるナイフの速度とその一致性や研磨材の被覆の不規則性に依存する。拡大断面図である図１６（Ａ）は、刃先における主要な切刃面の下にホーニングディスクにより作られる小さな微小切刃面を備えるバリのない刃先を示す。
【００２８】
ホーニング研ぎステージにおいて、そのナイフのガイド面は、好ましくは図１１のように垂直に対して、シャープニング研ぎステージにおけるよりも数度多い角度Ｖで傾けられている。例えば、もし垂直に対するシャープニング研ぎステージの傾きが２０度であるならば、ホーニング研ぎステージにおける角度Ｖは約２２．５度となる。この角度の範囲は、１７〜２７度の範囲のシャープニング研ぎステージにおけるガイド面の角度に依存する。
【００２９】
ホーニング研ぎステージにおける研磨用の円錐台表面は、シャープニング研ぎステージ同様に、２〜１０度の範囲の角度Ｃを成す（図１０及び図２１参照）。しかしながら、例えばもしシャープニング研ぎステージの円錐台が２度の角度を成しているとすると、ホーニング研ぎステージの円錐台は約７度のより大きな角度を成す。
【００３０】
ホーニング研ぎステージにおいても、シャープニング研ぎステージのようにナイフ刃先を角度Ｋ（約３度）だけ傾けておく方が良い。
【００３１】
ホーニング研ぎステージにおける各ナイフガイド面上の水平線の円錐台ディスクの駆動軸の垂線に対する角度Ｈ（図１０参照）は、円錐台表面の駆動軸の垂線に対する角度である角度Ｃとおおよそ等しい。その結果、各ガイド表面の水平線は例えば約７度傾くであろう。ホーニング研ぎステージにおける角度Ｈは、シャープニング研ぎステージと同様に、２〜１０度である。
【００３２】
それらの角度の関係は、シャープニング研ぎディスクと同様に、ナイフ刃先が円錐台ディスクの上前方の四分円においてディスクと接触することを保証する（図２０参照）。
【００３３】
図１５を参照すると、シャープニング研ぎステージの後、刃先に沿って残るバリ（１１）は、刃の中心軸より外側に曲げられて、かつ研磨材がコーティングされたシャープニング研ぎディスクに出会う刃の最下部から離れた方向に曲げられた曲り部構造となる。（図１５に示す）
図１５において、バリ（１１）は右に曲げられて最後の研磨材がコートされたシャープニング研ぎディスク表面は図１５に示す刃先の構造の左の切刃面を磨り減らしていることを示している。この刃がホーニング研ぎステージに移され、かつ右側のバリは研磨材が仕込まれたホーニング研ぎディスクに接触すると、バリが徐々に取り除かれ、ディスクが何回転かすると、根元から削り取られる。
【００３４】
ホーニング研ぎステージにおいて、刃は左右のスロットを交互に通されるが、シャープニング研ぎステージにおいて切刃面が形成された側（図１５の左側）を研ぐと、シャープニング研ぎステージで形成されたもとの切刃面よりもやや大きな角度の微細切刃面が形成される。なぜなら、図１５の刃の左側にはバリが無く、バリが存在し、そのためにより多くの金属を取り除かなければならない刃先の右側よりもより早く左側に新たな微細切刃面がホーニング研ぎディスクによって形成されるからである。
【００３５】
しかしながら、ホーニング研ぎステージにおいて刃を繰り返し左右のスロットに通過させると共に、微細切刃面が理論的には対称に両側の刃先に沿って形成されるであろう（図１６（Ｂ）参照）。
【００３６】
図１６（Ｃ）は繰り返しホーニング研ぎをして、刃先に沿って充分微細切刃面を形成した後の刃先に沿って見た斜視図である。
【００３７】
この発明で使われた方法は、正確に幾何学的研磨を制御し、かつ熟練技術者でないものにバリを成型させて、終始一貫して同様に高品質の鋭さの刃先を繰り返し作り出すことを可能にするものである。この制御は、シャープニング研ぎステージにおいて作り出された幾何学的に正確に形成された刃先または特殊の構成によるステージとホーニング研ぎディスクの物理的特性を通して達成される。
【００３８】
シャープニング研ぎステージのような研磨面上の一領域は、刃先に向けて近づいた後に刃先から離反すべく移動させることが好ましい。
【００３９】
ホーニング研ぎディスクの機械的、研磨的特性は組成の母体となるエポキシ、その固体の組成と粒径に由来する。
【００４０】
固形の内容（標準粒径５μｍの酸化アルミニウム標準７４重量％）とその硬化材の物理的性質とエポキシ組成の適応性は研磨速度と最終的なエッジの品質を決定するであろう。
【００４１】
ホーニングディスクの構成および特性
ホーニングディスク（１５）は、この中に記述したようなより高く特有の物理的特性を有する超シャープな刃先の作成の成功にとって無くてはならない。このディスクは強すぎないようにのみ研磨し、過度の研磨と、シャープな刃先及びシャープニング研ぎステージによって形成された微細な溝部の破壊を避けさせる。
【００４２】
ディスクはシャープニングステージによって前もって形成されたバリを取り除くために妥当な速度で十分に研磨し、例えばホーニング処理が必要な部分をわずか数回ホーニングディスクを左右に引くだけで好ましく仕上げる。
【００４３】
ディスクが過度に加熱しないように、物理的特性が十分に保たれることもまた重要である、これは研ぎ熱によって柔軟になり過ぎないようにするものである。有機物が混入し酸化される、または相互作用し続けてそれらの妥当な寿命を超過しポリマー化し過ぎないようにしてそれらの物理的特性を長年にわたって保つことが望ましい。もしホーニングディスクがより堅くなったときには、それらは刃先を傷めることになる。
【００４４】
グリットサイズは注意深く選択されなければならない。上記グリッドサイズが約２５ミクロン（μｍ）であると刃先を積極的に傷付ける。この結果、ここに記載したような発明のホーニングの成功には固着材の有機物選択、研磨材、研磨材のサイズ、研磨材と取り込まれた有機物との比率、ディスクのサイズ、速度および速度そして研ぎ中のナイフの刃先に対向する圧力の慎重な選択が必要である。
【００４５】
広く様々な有機材料を、重量によって研磨粒子の大きさと中身の範囲をそれぞれ評価した。ゴムベースのホイールは、研磨材を少量加えた場合には速く完全に埋ってしまい、また速くすり減るという点で実用的でない。多量の研磨材を用いた場合には、刃先にダメージを与えたり、刃先をより速くすり減らす。堅牢であることからポリウレタンに注目すると、堅すぎて、また新たな研磨面を露出させるのに十分除去できない
広く様々なエポキシ樹脂を、異なった粒径の異なった研磨材について幅広く評価した。エポキシの唯一のクラスが十分であることが分かった。普通に役立つ通常のエポキシの大多数は、実用的でないことが分った。なぜなら、それらはいずれも、極端に脆く、極端に埋まりやすく、その破片が鋭利で表面に光沢があり、特性が経時変化する傾向があり、研磨中の熱により極端に柔らかくなり、また、弾力性や柔軟性が不十分なためである。
【００４６】
最適なエポキシ合成物は、マスターボンド社から入手した。それは、大部分が、ポリオキシプロピレンアミンによって構成されていて、このポリオキシプロピレンアミンは、ジオールやトリオールが付加したプロピレン酸化物から誘導された１級、２級および３級脂肪族ポリエーテルよりなる。これは、２つの系（システム）を混合することにより上記化学物質が作られている。この物質は、適当な量の研磨材が充填されて、形成型入れて形成された製品で、本質的に変型がなく収縮が小さいものである。
【００４７】
特別の配合物である３７−３ＥＣは特に本発明のために配合されたものである。これは、必要な柔軟性、耐久性および硬度が得られ、さらに重要なのは、この配合物は研磨材を適当量配合したときに、埋め込まれるのを回避して、研磨材表面が露出して新鮮な状態が保たれるように十分速く融蝕し、かつディスクの寿命を縮めるほど速く融蝕しないことである。
【００４８】
研磨材の種類をテストした。カーボランダムは金属を除いたアルミニウム酸化物（アルミナ）より有効ではないことを確かめた。ダイヤモンドは有効であるが高価である。最適な粒径は、アルミニウム酸化物の場合５〜１２ミクロン（μｍ）の範囲である。アルミナとエポキシの十分な重量比は、アルミナ１ないし４重量部に対しエポキシ１重量部である。研磨材の濃度が低いと研磨が遅く実用的でない。エポキシの接着力が高いと使用中にクラックが生じたりなど不適当な結果となる。アルミニウム酸化物とダイヤモンドは好ましい研磨材である。
【００４９】
研磨材が埋め込まれたエポキシ樹脂の最適な構成として、最適なディスク厚は、直径２インチのディスクのエッジ部において約０．０８インチから０．１２５インチの範囲であった。この厚みは、なくてはならない研磨性、強度、耐久性が維持されている間良好な柔軟性と適合性を与え、その形状を長期間の使用に亘って維持するゴムのような特性を与える。ディスクは使用により暖かくなるので、僅かに柔らかくなるが、このことはディスクの有効性（特性）を妨げるものではない。
【００５０】
研磨材が埋め込まれたエポキシ樹脂の最適な硬化速度は、常識的かつ実際的なものである。混合された研磨材とエポキシ樹脂は、２１２゜Ｆで１〜２時間の間に最終的な特性になる。しかし、２２０〜２３０゜Ｆで４時間で硬化すると、その後の３年間にも変わらない特性を示す。このことは、たとえば数日間以上かけてゆっくりと硬化した他のエポキシ樹脂の混合物は、より多くの年数その特性が変わり続けることになるが、本発明にとっては非現実的であることがわかる。
【００５１】
この研磨材とエポキシの最適な混合物の物理的特性は、標準的な処理で測定することは困難である。これは、硬度、圧縮率、弾性の独特の組み合わせを有しているからであるが、一般的に用いられるウイルソン・ロックウエル硬さ試験機で特性を表すことができる。この独特な材料の特性の測定方法は、以下の通りである。
【００５２】
テスト手段は、標準的なウイルソン・ロックウエル硬さ試験機を用いる。この硬度計には、７／８インチの直径のスチールボールと、そのボールの下で圧縮される２×２インチと３／８インチの厚みのこの材料のサンプルが備えられる。そして、最初に１０キログラムの基準加重で圧縮し、次に６０キログラムの試験加重で圧縮する。そのボールは最初の加重によってそのサンプルの上から下に沈み、そのボールの最初に残っている高さが０ポイントとなる。次に試験加重がそのボールに加えられ、そのボールが０ポイントより下に沈み込んだ距離（高さに変える）をＤ１とする。試験加重は、その試験加重が残存している間、また沈み込みの量が復元されている間変化する。その最初の０ポイントよりも下の沈み込み量は、Ｄ２として記録される。この手順で、本発明の最適材料のサンプルは、標準加重が加えられた時に３０秒間以内にロックウエル硬さ試験機で２２９目盛り（０．０１８３インチ）に圧縮される。これがＤ１である。試験加重が変化したときの沈み込み量Ｄ２は１４０目盛り（０．０１１２インチ）である。回復（リカバリー）Ｒは、（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１＝０．３９または３９％である。全ての加重が除去されると、この材料は３０分以内に最初の厚みの９８％以上まで回復する。さらに軽い研磨材を埋め込んだ混合物では、このテストの後最初の厚みにさらに早く回復した。上記のように定義される回復Ｒと、続いて起こる最初の形状へのディスクの回復は、これらのディスクの最適性能のための非常に重要な特性である。
【００５３】
研磨材が埋め込まれたディスクのための満足な混合物の典型的なサンプルは、下記に示すようにテストされた。
【００５４】
サンプル＃ エポキシ３７−３ＥＣ Ｒ Ｄ２残存
における％ソリッド ％回復 沈み込み量（１０Ｋｇでの）
目盛り
１ ７８％ ３１ １５５
２ ７４％ ３９ １４０
３ ５０％ ７５
１目盛りは、沈み込み量０．００００８インチに相当。
【００５５】
これらは、相対的に狭い範囲の特性であり、５μｍのグリットを用いた場合に満足な性能を与える。最適な混合物は、５μｍのグリットを用いた場合、６５〜７５％のさらに狭い範囲である。このことは、混合物の重大性と物理的性質の結果を示すものである。
【００５６】
満足な刃先は、重量で約４０％から８０％のエポキシの混合で１〜２０μｍの範囲内のサイズの研磨材粒子が添加されて作られたホーニングディスクによって作り出される。これらの範囲内においてその範囲の上限部分の小さな粒子を研磨材の埋め込みに用いることが好ましい。
【００５７】
研磨材固体分が上限値を超える場合には、ホーニング研ぎ用ディスクの硬度が高過ぎるため刃先は所望よりも鋭利でなくなり、他方、下限値よりも軟らかいディスクの場合には満足のいく刃先を得るのに要する時間が増加し、ディスクは使用に際し消耗しきってつやつやしがちとなる。
【００５８】
ホーニングディスクのこの範囲の固体分および粉末度を用いれば、ホーニング用の重たい工場用ツールから鋭利な技能ナイフまでのいろいろな適用をカバーできる。この出願で示した代表的な範囲は驚くほど鋭利なナイフの刃先を生み出すことがわかったので、その正確な刃先形状のためその刃先は使用に際しより長期間鋭利なままでいることになる。他の従来の方法では、刃先に沿ってもろいばりを残すかまたは鈍い刃先を作り出すかのどちらかである。シャープニング研ぎステージとホーニング研ぎステージとを組み合わせた特有のデザインは独特の高度に鋭利でしかも寿命の長い刃先を作り出す。
【００５９】
その他
本発明の他の目的は、本装置の研ぎ部２４（シャープニング研ぎステージとホーニング研ぎステージを含む）を手入れのため容易かつ迅速に取り外しできるようにすることによって業務用キッチンの衛生条件を満たしうる独特の多段式研ぎ装置を提供することである。図１はこれがどのようにして実現されるかを示している。研ぎ部２４全体は、シルエットに示すように、リリースボタン２６（図３と図６）を押して研ぎ部２４をスライドさせモータ駆動部２５から離すことによって、モータ駆動部２５から切り離すことができる。適当な構造の自動的に連結／解除させる継手２３を用いることができ、一部はモータ駆動部２５に取り付けられ一部は研ぎ部２４に取り付けられ、たとえばスプラインのゴム製接続スリーブによって連結される。この種の可撓スプライン継手は研ぎ部２４とモータ駆動部２５の間の１／１６インチほどの心狂いを補償する。図５に示すように可撓継手２３と、モータ駆動シャフトと研ぎ部２４のシャフトの両方に付けられたスプライン２２とはスライド式に結合し外れる。図６に示すようにリリースボタン２６はばね付勢され爪２１によって結合／解除される。シャープニング研ぎ用およびホーニング研ぎ用ディスクとナイフ刃ガイドとは共に研ぎ部２４全体の範囲内で共通の剛性支持構造体に取り付けられているので、両者の関係は研ぎ部を定期的に手入れのため取り外しその後モータ駆動部のもとの正しい位置に戻す場合でも乱されない。
【００６０】
今まで特に１つのシャープニング研ぎ部と１つのホーニング研ぎ部に関して本発明を説明してきたけれども、もちろん、本発明は２つ以上のシャープニングおよび／またはホーニング研ぎ部がある場合にも実施可能である。たとえば、図２２は２つのシャープニング研ぎ部７と１つのホーニング研ぎ部８を有する研ぎ装置を示している。
【００６１】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではなく、したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【発明の効果】
【００６２】
以上述べたように本発明によれば、刃の広範囲にわたって鋭利な剃刀より優れた精密で丈夫な刃先を形成することができる。しかも、迅速かつ容易に研ぎ作業を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る研ぎ装置の側面図であり、取付けと取外しの双方の状態の刃の研ぎ及びホーニングする部分を示す図である。
【図２】 図１の研ぎ装置の平面図である。
【図３】 図１及び２の研ぎ装置の端部立面図である。
【図４】 図１の４−４線に沿う断面図である。
【図５】 図２の５−５線に沿う断面図である。
【図６】 図２の６−６線に沿う断面図である。
【図７】 ばねの長さとディスクに対する力の関係を示すグラフである。
【図８】 図１〜６の装置の研ぎ部で大型ナイフが研がれている状態を示す側面図である。
【図９】 小型ナイフが研がれている状態を示す図８と同様な図である。
【図１０】 図９の１０−１０線に沿う断面図である。
【図１１】 本発明装置のホーニング部での大型ナイフを示す図８と同様な断面図である。
【図１２】 ナイフからバリを除去している状態を示すホーニング部の拡大断面図である。
【図１３】 本発明装置の研ぎ部分を利用した結果の刃の切刃面を示す拡大側面図である。
【図１４】 図１３の刃の端部立面図である。
【図１５】 図１４の１５−１５線に沿う断面図である。
【図１６】 （Ａ）は図１７の１６−１６線に沿う断面図、（Ｂ）は本発明装置に係るホーニング仕上げされた刃を示す端部立面図、（Ｃ）は本発明装置に係るホーニング仕上げされた刃の刃先を示す破断斜視図である。
【図１７】 本発明装置のホーニング部でホーニングされた後のナイフからバリが除去され再研磨された刃先を示す端部立面図である。
【図１８】 本発明装置で利用される研ぎディスクの左端側立面図である。
【図１９】 図１８の１９−１９線に沿う断面図である。
【図２０】 本発明装置で利用されるホーニングディスクの左端側立面図であり、ナイフの動作経路も示す図である。
【図２１】 図２０の２１−２１線に沿う断面図である。
【図２２】 本発明に係る装置の変形例の側面図であり、複数の研ぎ部を示す図である。
【符号の説明】
１…スプリング（バネ部材）、
２…ガイド面、
４…刃、
５，１５…ディスク、
６…スプリング（バネ手段）、
７…シャープニング研ぎステージ、
８…ホーニング研ぎステージ、
９…シャフト（軸）、
３３…刃先ガイド、
３６…研ぎ装置、
３７…溝。

Claims (12)

1. 伸延された刃先および当該刃先のおのおのの側につらなる切刃面とを備えた刃の研ぎ装置であって、
   研磨材コーティング面を持つ少なくとも一つの円錐台形状を呈するディスクを有し、前記ディスクは、刃が前記研磨材コーティング面に接触する際に、前記研磨材コーティング面上の一領域が刃先に向けて近づいた後に刃先から離反すべく移動するように、水平軸のまわりで回転する軸に設けられ、
   刃ガイド面が前記ディスクに並置され、
   前記刃ガイド面は、前記ディスクの前記回転軸と直交する鉛直線に対し予め決められた鉛直角を有し、
   前記ディスクは刃と接触するための動的領域を有し、
   前記ディスクは、刃先のぎざぎざに接触するときに前記ディスクが繰り返し負荷を受けて撓み及び曲げを生じたり接触点で撓んだりすることを許容すべく、前記動的領域において軟質であり、
   前記研磨材コーティング面は、研磨材を含ませた軟質高分子材料からなる研ぎ装置。
2. 前記軟質ディスクは前記研ぎ装置のホーニング研ぎ部に設けられ、前記研ぎ装置はさらにシャープニング研ぎ部を有し、前記シャープニング研ぎ部は研磨材コーティング面を備えた少なくとも一つの硬質ディスクを有し、前記硬質ディスクは、刃先に沿って微小溝を生成する前記研磨材コーティング面に接触する際に、前記研磨材コーティング面上の一領域が刃先に向けて近づいた後に刃先から離反すべく移動するように、水平軸まわりに回転する軸に設けられ、前記ホーニング研ぎ部の前記軟質ディスクは刃先に沿う微小溝及び結果的に生じるぎざぎざを修正する手段を有してなる請求項１記載の研ぎ装置。
3. 前記ディスクは２つ並設されてモータ駆動アセンブリにより回転駆動され、前記ディスクのおのおのの前記研磨材コーティング面は円錐台形状を呈してなる請求項１記載の研ぎ装置。
4. 前記刃ガイド面は、刃の接触点が前記研磨材コーティング面にくるように、前記軸から０．５〜０．９インチ（１．２７〜２．２９センチメートル）の範囲の半径方向距離を隔てて配置され、前記モータ駆動アセンブリは、前記研磨材コーティング面に毎分略４５０〜７００フィート（１３７〜２１３メートル）の線速度を付与し得る請求項３記載の研ぎ装置。
5. 前記ディスクはその外周において略０．０８〜０．１２５インチ（０．２０〜０．３２センチメートル）の範囲内の厚さを有してなる請求項１記載の研ぎ装置。
6. 前記軟質高分子材料はポリオキシプロピレンアミンをベースとする請求項１記載の研ぎ装置。
7. 前記軟質ディスクは、基準荷重１０キログラム及び試験荷重６０キログラムで直径７／８インチ（２．２２センチメートル）の鋼球を使用するウィルソン・ロックウェル硬さ試験機での測定値として、３１〜７５％の範囲内で回復する材料からなる請求項１記載の研ぎ装置。
8. 前記研磨材コーティング面は、使用中に十分すり減る軟質高分子材料の中に重量比で４０〜８０％の研磨粒子を含むと共に前記研磨粒子は刃先に露呈されて残り、前記研磨材コーティング面は、シャープニング研ぎを行うときに除去される金属粉で覆われることから防止されてなる請求項１記載の研ぎ装置。
9. 前記研磨材コーティング面は、エポキシ系樹脂の中に重量比で４０〜８０％の範囲内で研磨砥粒を含み、前記エポキシ系樹脂は、ジオールおよびトリオールのポリプロピレンオキシド付加物から誘導される脂肪族のポリエーテル第１級、第２級及び第３級のアミン類である請求項１記載の研ぎ装置。
10. 前記研磨材コーティング面はエポキシ樹脂に埋め込まれた１〜２０ミクロンの大きさの研磨粒子を含む請求項１記載の研ぎ装置。
11. 前記ディスクには刃先ガイドが配置され、当該刃先ガイドは刃が動いて前記研磨材コーティング面と接触するときに刃との接触箇所を提供し、当該接触箇所は前記研磨材コーティング面の前方にあり、前記刃先ガイドは、刃が前記回転する研磨材コーティング面を横切るときに刃のガイドトラックを提供するため、当該刃先ガイドの中に横切って備えられる刃の刃先および両切刃面を受ける溝を形成し得る耐磨耗材からなる前記接触箇所に用いる露呈面を有してなる請求項１記載の研ぎ装置。
12. 前記ディスクの前記研磨材コーティング面は、前記刃先からバリを除去し、除去した前記バリの根元部分を研磨して、前記刃先に近接する微細な切刃面を形成するための研磨性を備えている請求項１記載の研ぎ装置。

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