JPH02160461A - 刃物研摩方法及び装置 - Google Patents

刃物研摩方法及び装置

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JPH02160461A
JPH02160461A JP1270558A JP27055889A JPH02160461A JP H02160461 A JPH02160461 A JP H02160461A JP 1270558 A JP1270558 A JP 1270558A JP 27055889 A JP27055889 A JP 27055889A JP H02160461 A JPH02160461 A JP H02160461A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は刃物又はその刃を研摩する方法及び装置に関す
る。
殆んどのナイフのその他の刃物は製造時又は使用中に研
がなければならない。この刃物という語には、職業用刃
物、家庭用刃物、替刃、剣、外科手術用具、かみそり、
はさみ、のみ、かんな、その他の切断用の刃を形成する
部分又はその面を含める。
〔従来技術及び問題点〕
通常、家庭用の刃物等は、製造中に砥石車で刃付けされ
るし、水や切削油をかけながら砥石車を高速回転させて
研摩する場合も少なくない。通常の場合、刃物を砥石車
(第1図)の周縁面(厚さ方向)に平行に保持し、この
砥石車を回転させてその周縁面の研摩材料、即ち切刃を
刃物の刃の長手方向にほぼ直角に動かす。このような砥
石車の砥粒の粒度、即ち粒子の大きさは、刃物の面に幅
及び深さが0.0064〜0,0254關(1/4〜2
ミル)程度の溝を刃に直角に切り込む(第14図)。こ
の大きさの溝によって、刃物の刃は鋸歯状になり、引裂
作用を受けると割れる。
極く普通の市販のナイフを顕微鏡で見ると、刃は鋸状の
パン切ナイフの刃に似ている。このようなナイフの微小
な歯こぼれは、使っているうちに曲がり、通常の場合、
鋼製棒状の「研ぎやすり」で研いでこの曲がりを直す。
何回か「研ぎゃすり」をかけると歯が弱くなって折れ、
その刃物を切断用具として使うためには研ぎ直さなけれ
ばならなくなる。この研ぎ直しをする方法は、通常、そ
の刃物の歯を砥石車の周縁面にもう一度当て直す。
家庭用刃物の研ぎ器は各社から市販されているが、その
1例として円筒形の高速回転型砥石がある(第3図)。
この砥石は回転数が毎分約3000回転、周縁面の速度
が最大毎分609.6m (2000フィート)である
。この砥石については米国特許第2,775.075号
に説明されている。刃物の刃は回転する砥石の斜の縁に
接触し、砥石の表面は刃に対して相対的に固定されるか
又は限定された数の方向に動く。この砥石の研摩面は目
が粗く、研ぎ上げた刃に粗さが残る。この砥石を高速で
回転させ、この砥石に沿って刃物を不均一に、即ち突然
に動かすと、刃に好ましくない縞状の傷が出来るか、又
は局部過熱して焼鈍するか、又はのみで掘ったような溝
ができる。この型のV[ぎ器は家庭用の缶切を研ぐのに
使用される程度である。
棒状の砥石の平らな砥石は手で研ぐ場合に使用される。
手で研ぐ方法では研ぐ角度を一定に維持できないので、
研ぎ上った形が悪く、不均一になる。刃物を手で研ぐ方
法の1例としては、刃物を静置した砥石、例えばアーカ
ンサスストーン(第2図)、カーボランダム、又は市販
のアルミナの表面に差し渡して往復させる研ぎ方がある
。このような砥石は、通常、研いでいる間、油又は水を
Zさなければならない。これは、研いでいるうちに生ず
る砥くその刃の研面から浮きあがらせると共に、砥くそ
中に混り込んでいる砥粒や刃物の削屑が砥石の目に詰ま
るために研ぐ速さが落ち、仕上りが重くなるのを防ぐた
めである。手で研ぐ方法の致命的な欠点は、刃物を往復
させる度に、研摩速度が変るし、刃の保持角度を一定に
保持できないから再現性のよい研摩作動が望めないこと
である。人の手で研ぐ方法では、刃物を往復させている
間、終始、その刃物の折面と砥石の研摩面との角度を一
定に保ち、刃の折面を均一に押圧することは不可能であ
り、刃の折面を砥石の研摩面に貯った“砥くそ”で損な
わずに鋭く研ぎ上げるのは余程の熟達者でない限り不可
能である。
従来の刃物研J!!法の主な欠点は刃に大きい“まくれ
″が残ることである。この“まくれ“とは刃物の刃の一
部分が、最後に研いだ研面の反対側、つまり研がれない
側の折面に湾曲して曲がり込むことである。大きい“ま
くれ″は刃物の刃を変形させ、切味を落し、弱くするの
で好ましくない。
前記した機械式及び手動式の従来の研摩装置では、折面
に刃に沿った擦り傷が残り、この擦り傷は、その刃物が
物を切る時に物を引裂いて切口の形を崩す。
他の型の研摩装置は、ミクロトームナイフ用のものが米
国特許第3,041,790号及び第3.844,06
7号に開示されている。この装置は、極めて複雑な構造
で刃の折面を直線上でゆっくりと往復させる。この装置
は、研摩剤をほぐしてガラスの平板の表面に懸濁させ、
これに刃の研面を当てる構造である。このガラス板は水
平方向に円形の軌道を描くように移動する。このように
する目的は、ガラス板面の研摩剤の分散度をある程度均
一に維持し、研摩材料がガラス板の狭い範囲に蓄積する
のを防ぐためである。この研摩装置では、刃物をガラス
板に押しつけて先づ刃の一方の側を研磨し、次に他方の
側を研摩する。この研摩を行なうには、ガラス板か刃物
をほぼ直線的に長い距離を遅い速度で反覆移動させる。
この研摩は刃物とガラス板上の研摩剤との相対的直線運
動によって行なわれるが、研ぎ上がった刃物の刃は細か
い鋸歯状となる。
ミクロトーム研摩装置、例えばトーマス ダルトン ミ
クロトーム ナイフ シャーブナ、の製造業者アーサー
H,トーマス社(A rthurHThomas Co
mpany)が、米国の特許第3.874,120号及
びオフィシャル・ガゼツト第164号に記載されている
。この研摩装置の利点として挙げていることは、研いだ
刃の両面に作られたWi微鏡的な擦り傷が、刃となす角
度が異り、刃の両面の擦傷は相互に均一なりロスハツチ
状、即ちrXJになる点である。この研摩によって作ら
れる刃の微小な月形には既に説明した如き欠点がある。
他の公知の刃物研摩装置には水冷式砂岩砥石車及び研摩
剤技工無端ベルト型研摩装置がある。これらの研摩装置
は研摩材料を刃にほぼ直角に移動させるので、折面に溝
や月形ができる。その原因は研摩面が平坦でなく、折面
の位置及び保持角度の制御が殆んどできないためである
。研ぎ上げた刃には、通常、傷が残っている。これらの
研摩装置は高価であり、普通の過程で使うには複雑すぎ
る。業務用に使用する場合には、tlF摩装蓋装置いだ
物を織布のパフ車にかけて“まくれ“を取る必要がある
米国特許第2,645,063号及びこれに関連する第
2.751,721号に磁石を使用する研摩装置が記載
されている。その磁石の磁場は刃物案内装置の一部を構
成しておらず、刃物の重さを支持する機能もない。また
、その形及び磁場の方向は砥石の研磨面から“砥くそ“
を除き難くしている。
従来技術の共通点は、モーター駆動型研摩装置の研摩材
料表面の速度を大きくしていることである。米国特許第
2,775,075号に述べられているように「通常の
鋼製刃物は、切込速度が毎分約152.4m(約500
フィート)未満の場合、研ぎ得ないことが実験的に証明
されている。」殆んどの従来技術によれば、物を切る刃
物の刃を良く研ぐのに好ましいとしている研摩装置は、
研摩材料を刃の長平方向に直角に移動させるか、又は研
摩材料を刃の長平方向に相対的に固定された成る角度で
動かす構造である。従来の刃物研摩法で研いだ刃は、完
全に鋸歯状であり、擦り傷や刃のまくれを伴い、焼鈍さ
れていることも稀ではない。以上説明した公知の研摩装
置は、何れも、刃物の研摩を充分に行ない得るものでは
ないことが証明されている 〔発明の目的〕 本発明の目的は前記した従来の刃物研摩装置の欠点を除
去した刃物研摩装置を提供することにある。
〔発明の概要及び効果〕
本発明によれば、砥石が均一な循環軌道上を反覆移動し
、この砥石に刃物の研摩面が当てられ、砥石の各砥粒の
軌跡は、この各砥粒の共有面、即ち主研摩面に対して離
合し又は平行である。このようにして砥石は共通面内で
刃物の折面を研摩する。砥粒の軌跡、即ち軌道の幅は各
砥粒ともほぼ同一である。研摩中、刃物の刃の折面は機
械的に、好ましくは磁力によって砥粒の共通面、即ち主
研摩面に対して位置決めされ、研摩中に刃物の折面が削
られて生ずる強磁性の砥くそは磁石によって磁化され、
それにより砥粒及び研摩部から除去される。
この研摩作用は新規である。その理由は研摩に消費され
る力、即ち研摩力は砥粒が刃の研面に対して描く軌道上
の均一な循環運動によって刃の研面に与えられる。その
ために刃の折面は確実に均一に研摩される。この点が他
の研摩装置と著しく異る。他の研摩装置では研摩力は殆
んど砥粒が刃の折面を横断する方向に直線的に移動する
運動によって与えられるからである。
このような研摩を行なうための装置は可動部材を含み、
この可動部材は砥石つまり研摩面を有し、この研摩面の
砥粒は均一な離間固定された軌道(理想的には円形)上
を主面、即ち研摩面の中又はこれに平行に移動し、研摩
力つまり仕事は殆んど砥粒の軌道上での運動によって与
えられる。この砥粒の移動経路の幅は概ね同一である。
この主面は、ここでは、殆んどの砥粒を含む研摩表面の
面であると定義される。各砥粒は主面内又はこの主面に
平行な経路上で、この各砥粒から独立に分離している点
の周囲を移動する。この研摩装置は未熟練者のためのも
のであり、優れた品質の刃を作り出す装置である。
本発明の可動部材は平坦、かつ両面研摩形とするのが好
ましく、特殊用途の場合には、刃物をより速く研摩でき
るように1面ないし数面の凸面とすることもできる。ま
た、この可動部材は、例えば堅い研摩材料又は支持構造
体とし、砥粒を物理的に結合させることができる。
この研摩方法は、砥粒の速度が毎分243. 8m(8
00フィート)未満の場合、前記移動する砥石の面が横
断方向に±0.127mm(0,005インチ)未満の
場合、及び各砥粒の軌道の長さが25.4mm(1イン
チ)未満の場合に最適となる。砥石の面は駆動板によっ
て安定化され、この駆動板は3個以上の軸承支持点に摺
動接触することにより軌道を描くようにされる。
分散された研摩材粒子では満足すべき結果が得られない
。その理由は、この粒子が不均一に動き、蓄積又は塊状
し、そのために砥石の平坦度又は均一度を損なうからで
ある。このような不均一な砥石は刃物の刃を傷める。前
記装置は、軌道が固定された砥粒で研摩する場合に比べ
て、研上りが良く、研摩率即ち刃の削り取る量が大きい
ことが判った。さらに、分散させる方式の研摩剤の粒子
を使用すれば、“砥くそ“がこの研摩剤粒子によってか
き混ぜられるだけでなく固り易い。
研摩すべき刃物を正しい位置にクランプする場合、人が
刃物を手に持って固定することもできるが、刃物を適当
な気孔で部分的にでも案内し支持する方がより便利であ
る。そのためには磁石式案内装置が好ましい。この磁石
式案内装置は、この装置自体の表面に刃物の面を引きつ
け、続いて、その刃物の刃の折面を前記移動する砥石の
研摩面に平行に接触するように案内する間、この刃物を
安定に保持する。また、前記磁石案内装置の磁場は、研
摩中“砥くそ°を砥石の研摩面から取り除き、砥石の面
と刃物案内装置との間に“砥くそ“が蓄積されないよう
にする上で重要な作用をする。
前記刃物の停止装置を本刃物研摩装置に組み合わせて使
用することができる。その場合、この停止装置は砥石の
主ef摩面が刃物案内装置の面と交差する位置の直上近
傍で刃物の折面の適当な部分に接触するように位置決め
される。この案内装置は刃の研面を砥石の研摩面と線接
触により密着するように方向付け、その刃物の面を適当
な角度で研摩面に保持して、その刃物の面に対する刃の
角度を決める。この停止装置は刃物を砥石の移動面に対
し安定させて、この刃物の刃が前記案内装置と砥ての研
摩面との狭い間隙に滑り込まないようにし、この刃物の
刃から未だ固まっていない“砥くそ″をとり除き、刃物
の刃の微細な“まくれ。
とこの刃に付着した“砥くそ“を前記移動する砥石研摩
面で取り除き易いようにする作用をする。
磁石式案内装置は砥石の研摩面に隣接する位置に配設さ
れ、本発明に基いて刃物を正確に位置決めし、この刃物
の刃の近傍で磁束密度を上るようにして“砥くそ°を除
去し、刃物が前記案内装置と移動する砥石との間に楔の
ように入り込まないようにする作用をする。
本発明により、熟練を要することなく、従来の何れの刃
物研摩装置にも劣らず切味よく、擦り傷の欠陥を生じさ
せることな(研ぎ得る新規かつ安価な刃物研摩装置を提
供することができる。また本発明に基く磁石式案内装置
は刃物の研摩角度を制御し、研摩中の刃物の砥石の研摩
面に対する動揺するのを防ぎ、“砥くそ″を除き、刃物
の砥石研摩面に対する位置を制御でき、さらに如何なる
研摩態様にも応用できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
(刃物研摩方法) 本発明は砥石を均一な円形の経路に沿って移動させるこ
とによりナイフその他の刃物の刃を機械的に多方向に研
いで鋭利にするものである。ここに「刃物の刃」とは、
本発明によって研ぐことのできる全ての刃物の切断用の
刃をいう。また刃物は、ナイフ、はさみ、のみ、たがね
、その他を含む。
本発明においては、刃物を研ぐ力は均一な円軌道を描い
て回転する装置から発生させる。砥石の研摩作用をする
粒子を、刃物の研ぎ而を横断する共通面上で均一な円軌
道を描くように移動させることにより、刃物の刃を多方
向に繰り返えし研いで、その刃のまくれや微少な傷を除
き、極めて優れた刃を形成する。このように研がれた刃
は、刃物を人手又は機械で直線的に研ぐ従来の方法を用
いて研いだ刃よりも遥かに優れている。
本発明に基く方法においては、研ぐ作用をする粒子、即
ち砥粒が折面を含む面に離合する軌跡又はこの面に平行
な軌跡を描く。この各砥粒の回転時の軌跡はπdで表わ
される。ここにdは砥粒の軌跡の直径である。多方向に
、かつ、均一に研ぐためには砥粒の軌跡を円形にするの
が理想的であるが、駆動装置の特性のために軌跡は緩や
かな楕円になる。この軌跡上の距離は楕円に沿った距離
で表わされる。軌跡が円であると楕円であるとを問わず
、研摩装置が同一であれば、各砥粒の軌跡上の距離は同
一であり、この各粒子の運動は極めて均一であり、かつ
、多方向的である。
各砥粒の速度は、刃物を迅速に研ぎ得る程度に速く、し
かも刃が如何に薄くてもその刃を加熱しない程度でなけ
ればならない。この刃は、厚さが0.0025mm (
1万分の1インチ)以下のオーダーであり、加熱される
と焼戻される。砥石の周縁速度は、刃の加熱を防ぐため
に243.84mm毎分(800フイ一ト毎分)未満に
維持するのが好ましく、uFかれる刃が極めて滑かで薄
い場合には砥石の線速度は遅くする必要がある。
高級な刃物は、砥石の周縁を当てて2. 5cm(1イ
ンチ)足らず回転させるだけで何等かの“まくれ”を生
ずる。その原因は砥石のその回転経路中の刃に直角にな
る範囲にある部分が刃をすぐにかつ必ず削り、同じ回転
経路中の次の範囲にある部分が刃に平行に移動するから
である。砥石の刃を横断する方向、即ち刃に直角な方向
に移動する距離が長くなる程、刃の“まくれ”がひどく
なり、この“まくれ”は、砥石が次に刃を横断する方向
に移動する時に取り切れない。本発明によれば、刃物の
刃は、“まくれ°が育つことも数を増やすことも全くな
く、外観が均一であり新品の解剖刃と同等の切味になる
研ぐ刃物は、人手で、案内部材に沿って、ふらつかせず
、所定の研摩角度を維持しつつ移動させる。この案内部
材は、本発明に基いて磁場を利用するものであり、この
磁力によって刃物を案内部材に確実に密着させることが
でき、さらに以下に述べる他の長所も具備することがで
きる。刃物をその刃物の長手方向に、人手又は機械的装
置により、案内部材を貫くように固定するか又は案内部
材に沿ってゆっくりと移動させると、その刃物の一方の
折面が移動する砥石に接触するように保持される。前記
一方の折面を研ぎ了えた後に、この刃物を保持し直し、
この刃物の他方の折面を移動する砥石に接触させ、この
刃物を刃の直角方向にゆっくりと移動させて前記他方の
折面を適当に研ぐ。この作業を、この刃物の刃渡りに沿
って、折面が仕上がるまで繰り返えす。1台の研摩装置
に複数の研摩機構を設け、これに1個以上の回転砥石、
即ち回転研摩面を設けることも、また砥石などの材料及
び研削材粒度を自由に選択することも可能であることは
勿論である。
前記研摩方法の重要な点は、刃物の折面と砥石の研摩面
との相対的な角度を、研いでいる間、ふらつかせること
なく一定に維持し、刃物の折面を、強制的に、正確かつ
均一に、制御された安定な方法で、回転する砥石の面に
合わせることである。
そのためには、(1摩中、研摩装置の砥石の主面が横断
方向に移動しないように、より具体的には砥石の主面が
案内部材に設定した刃物及びその研面を横断する方向に
±0.127mm(±0. 005インチ)以上又は0
. 1″′以上移動しないようにする必要がある。
この精度は、砥石又はその延長部分が、適当な装置によ
って砥石駆動板に保持され、この砥石駆動板が、隣接す
る支持部材にしっかりと保持された3個以上の機械的「
点」接触子の上で、所定の軌跡を描くように規制される
装置によって得ることができる。
刃物の位置及び折面の角度を制御するための案内装置も
、前記隣接する支持部材に保持して、砥石及び案内装置
を同じように規制するのが好ましい。
(刃物研摩装置) 第4図〜第6図に、刃物を研ぐ方法を実施するための研
摩装置20の機械的構造を示す。この研摩装置20は砥
石を所定の軌跡を描くように動かすものである。研摩装
置20は、第5図に示す如く、上部構造体28、中部構
造体30、及び下部構造体32の3個の構造体より成り
、この各構造体28,30.32は夫々外部が保護部材
によって被覆され、モーター22がモーター取付板24
にねじ26で装着されている。4本の垂直なボルト34
は底板35に強固に固定され、ナツト36と共働してモ
ーター取付板24を水平に支持し、かつ、この垂直なボ
ルト34の上端部のねじ部を中部構造体30の下側の板
状部材38の中に螺合させることによりこの下側の板状
部材38を水平に支持する。この下側の板状部材38は
3個の離間用ボルト42によって中部構造体30の上側
の板状部材40を水平に支持する。第6図に示すギアプ
ーリー46はモーターの軸44に取り付けられてタイミ
ングベルト48を水平面内で駆動し、このタイミングベ
ルト48は垂直な駆動軸54.56に夫々挿着されたギ
アプーリー50゜52を回転駆動する。垂直な駆動軸5
4.56の端部は夫々、中部構造体30の下側の板状部
材38及び上側の板状部材40の中に圧入されている駆
動軸の軸承58.60の中で回転する。この駆動用クラ
ンク62.64に夫々クランク用軸承66.68が係合
する。このクランク軸承66゜68は、水」シな砥石駆
動板70の中に埋め込まれ、この砥石駆動板70は駆動
用クランク62.64によって水平に所定の軌跡を描き
、この駆動用クランク62.64はギアプーリー50.
52によって同期駆動され、このギアプーリー50.5
2は共通のタイミングベルト48から離れている。
砥石駆動板70は支持点として作用する3個の支持軸承
72の上にあり、この支持軸承72は中部構造体の固定
された上側板状部材40に取り付けられる。
研摩面を形成する砥石74は適当な方法で水平な砥石支
持阪76に固定され、この砥石支持板76は2個のつま
みナツト78によって砥石駆動板70に取り付けられ、
このつまみナツト78は砥石駆動板70に埋め込まれて
いるスタッドに人手で螺合される。
砥石式案内装置90は接着剤により、又はその他の方法
で中部構造体の上側の板状部材40に強固に固定される
。この磁石式案内部材90は2個の磁石92を含み、こ
の磁石92の磁極は磁性材料、例えば軟鉄で作られた刃
物案内板94と対面してこれを磁化する。この刃物案内
板94の頂部は三角形であり、刃物100の側面をこの
三角形の部分に載せて案内する。この刃物100の面は
第4図及び第5図に示す如く三角形部分の一方の傾斜面
に取り付けられて磁力で固定される。この刃物案内板9
4の頂部の三角形の面の傾斜角度は、刃物100の面と
砥石740表面との角度を所定の角度になるように選定
され、この傾斜角度の調節は砥石を砥石支持板76に選
定され、この傾斜角度の調節は砥石を砥石支持板76に
取り付け、この砥石支持板76を砥石駆動板70に取り
付け、この砥石駆動板70をつまみナツト78で調節す
るという方法で行なう。このつまみナツトは砥石を交換
するのに便利である。
前記駆動用クランクの偏心運動によって砥石駆動板70
が所定軌跡に沿う運動をし、この砥石駆動板の運動はば
ね96によって予め定められた面内で行なわれる。この
面は3個の支持軸承72によって形成され、この支持軸
承72は分子量が極めて大きいポリオレフィン又はガラ
ス繊維を入れたフッ素樹脂で作られ、上部板状部材40
に保持される。従来の、例えば平行四辺形構造部を含む
サンダーの、所定軌跡を描かせる駆動部材を機械的に支
持する装置は、3個以上の撓み得る柱状部材や弾力性を
有する支持部祠を含んでいる。この従来のサンダーのパ
ッドの動(面は、このパッドの表面に対して傾斜すると
共にこのパッドの面に直角であるために、刃物の刃を正
確に設定することができない。
クランクの軸承66.68は適当な材料、例えばガラス
繊維を入れたフッ素樹脂テフロン(Tel’1on) 
(登録商標)で作られる。この材料は、駆動軸54.5
6の端部の偏心駆動用クランク62.64の表面を整列
させると共に摩耗しても差し支えないようにする作用を
する。砥石駆動板70に前記偏心駆動用クランクが直接
接触する場合には、この砥石駆動板70が摩耗する。駆
動軸の軸承58.60もガラス繊維入りテフロンのよう
な材料で作られ、鋼製の駆動軸54.56を支持し、こ
の駆動軸54.56は中部構造体の固定された下部支持
板38及び上部支持板40を貫通する。この上部支持板
40、下部支持板38、及び砥石駆動板70は、ポリエ
ステル又はダイキャストした亜鉛アルミニウム合金で作
っても良く、この2種類の材料は共に上部支持板、下部
支持板及び砥石駆動板を作るのに使用することができ、
そのようにすれば軸承としての作用をするので軸承を省
き得る。
場合によっては、クランクの軸承66.68及び砥石駆
動板70の間に弾力を有するスリーブ又はそれと同等の
もの(図示せず)を挿入すれば、駆動用クランク62.
64の同期が悪いため、又はその他の部分が機械的に一
致しないために生ずる振動が砥石74に横断方向の振動
として伝達されるのを軽減できるという長所が得られる
。このような振動は、ひどくなれば刃物の刃の質を低下
させる。
砥石駆動板70及びこれに取り付けられた砥石74の振
動は、小さい振動を生じさせる加振装置を用いれば減少
させ得る。第5図及び第6図に示す装置は、ギアプーリ
ー46.50.52に係合する歯を備えたタイミングベ
ルト48を使用しており、このタイミングベルト48は
従来の駆動装置、即ち堅い歯車より成り前記と同様の同
期作用はするが振動や騒音の大きい従来の駆動装置より
も優れている。タイミングベルト48を用いれば、振動
のレベルを下げることができる。ただし、モーター22
で発生し、中間の軸承等を介して砥石74に伝わる振動
は減少させ得ない。これと同様の効果が得られるものと
しては、弾力性を有する材料で作られた歯車列があるが
、この場合、硬度の選択を慎重にする必要がある。
砥石駆動板70及びこれに取り付けられた砥石74の横
断方向(即ち第5図に垂直な方向)の振動を最小にする
には駆動用クランク62.64及びばね96を、第6図
に示す如く3個の支持軸承72が形成する三角形の空間
の中に配設する。ばね96は、支持軸承72の間のほぼ
中央に取り付けられ、下部支持板38と砥石駆動板70
との間に張力を受けるように固定され、この砥石駆動阪
70の垂直方向の振動を充分押さえ得る強さでなければ
ならない。しかし、この砥石駆動板70と支持軸承72
との間に過大な摩擦が生ずる程強くしてはならない。こ
のばねの代りに磁石と金属板を使用し、その一方を砥石
駆動板に取り付け、他方を上部支持板40に取り付けて
もよい。
砥石の移動経路は、通常、駆動用クランク62゜64が
完全に同期する場合には基本的に円形である。しかし、
このクランク62.64が同期しない場合、又はこのク
ランクと堅い磁石駆動板70との間に弾力を有するもの
が介在し又は大きい間隙があってこのクランクと磁石駆
動板との均衡が大きく崩れている場合には、磁石の描く
軌跡は大なり小なり楕円になる。
本発明では、砥石74は固定できる研摩材ならばどんな
ものでも良く、粒度もかなり広い範囲、即ち「粗粒」と
同等で差し支えない。鋼板にダイヤモンド粗粒を固着さ
せた板、アーカンサス石、塊状カーボランダム、塊状ア
ルミナ、或いは各種粒度のアルミナでコーティングした
紙やすり等を使用し得る。頂部が三角形の刃物案内板9
4は2個の磁石の間の穴の中に指できっちり嵌合させる
ことができ、研摩角度を変える時に傾斜角度の異る刃物
案内板と手動交換できる構造である。刃物に第2切刃を
研摩する場合には、刃物の面を刃物案内板94の他の面
に保持するだけでよい。この刃物案内板94の磁力によ
る吸引力は、刃物100の一方の端部をずれないように
保持し得れば充分であり、研ぐ時にその刃物を前後に動
かし得ない程強くしてはならない。また、磁力の他の重
要な作用は、刃物が所定の研摩以外のランダムな動きを
しないようにすることにある。その理由は、刃物がラン
ダムに動けば、研摩中に刃が砥石によって傷められるか
らである。
以上説明した本発明の基本的な技法は、形状の異る刃物
研摩装置にも応用できるものであり、例えば第4図〜第
6図に示す第1の刃物研摩装置20、及び第7図〜第9
図に示す第2の刃物研摩装置110がある。この第2の
刃物研摩装置110では、研摩駆動板70aは第5図及
び第6図に示したのと同じような機構で駆動される。
本発明の第2の実施例である前記刃物研摩装置110は
、第7図〜第9図に示す如くであり、この刃物研摩装置
110では、折面は垂直面内で動く。この実施例では、
モーター22aは、第8図の如く、底板112に取り付
けられて、モーター軸44aに装着されたギアプーリー
46aを駆動する。このギアプーリー46dはタイミン
グベルト48aを駆動し、このギアプーリー46dはタ
イミングベルト48aを駆動し、このタイミングベルト
48aは水平駆動軸54a、56aに取り付けられたギ
アプーリー50a、52aを駆動し、この水N[駆動軸
の端部は機械加工されて駆動用クランク62a、64a
を形成する。このクランク62a、74aは前記タイミ
ングベルトとギアプーリーによって同期駆動され、クラ
ンク軸承66a、68aの中に係合し、このクランク軸
承66a、68aは砥石駆動板7(’)aに取り付けら
れる。従って、砥石駆動板70aは研摩する軌跡に沿っ
て駆動される。第8図において、底板112に取り付け
られた垂直支持板114゜116はモーター軸44aと
駆動軸54a。
56aとを支持整列させると共に上部支持板118及び
案内支持板120を支持し、かつ、刃物支持装置122
を支持する。垂直支持板116に取り付けられた軸承5
ga、60aは駆動軸54a、56aの一方の端部を支
持する。同様に垂直支持板114に取り付けられた軸承
58a。
60aは駆動軸54a、56aの他方の端部を支持する
。モーターの軸の軸承124はモーター軸44aの一方
の端部を支持する。この軸承124は垂直支持板116
に取り付けられる。砥石駆動板70aは金属又はプラス
チック材料で作られたヨーク126を支持し、このヨー
クの上部アーム128.130に砥石132が取り付け
られ、この砥石132ば固定された刃物案内装置122
の中で所定の軌跡に沿って動く。
刃物案内装置122は適当なプラスチック材料、例えば
ポリカーボネート樹脂で作られた支持部材134を含み
、この支持部材134は磁石136を保持する。その細
部を第10図に示す。第8図において刃物100の面を
刃物案内装置122の面138又は140に当てると、
この刃物は磁石136によって刃物案内面138又は1
40に引きつけられる。刃物案内装置122は案内支持
板120に、強力な接着剤、例えばエポキシ系接着剤で
接着されるか又は一体構造になるようにして固定される
。案内支持板120は刃物案内装置122と共に、ねじ
142によって上部支持板118に保持される。この案
内支持板120をそっくり、刃物案内装置122と共に
他の案内支持板と置換することにより、案内面138.
140と砥石132との角度を食えることができる。
砥石136は、その面が、通常、案内面138゜140
と同−下面上にあり、前記刃物を引きつけ、案内し、砥
石に対して所定の角度を保つように保持し、かつ、この
刃物が研摩中に動かないようにする。刃物案内装置12
2は分割形の磁石片でも良く、或いは3M社の市販のプ
ラスチック材料の表面の全部又は一部を磁性材料で被覆
したものでもよく、或いは刃物に通常使用される鋼や鋼
合金のような材料を磁力で引きつけ得る帯磁性材料を含
むもので作ってもよい。磁石片は2つの磁極を有し、こ
の磁極は刃物の面に平行であり、この磁極は強磁性の板
状部材より成り、稠密な磁束を発生させ、後述するよう
な長所を発揮する。
砥石駆動板70aは、3対以上の支持軸承72Hによっ
て所定の位置に保持され、この支持軸承72aは砥石駆
動板70aの何れかの側で保持されてこの砥石駆動板7
0aに摺動接触すると共に上部支持板118及び下部の
ブラケット114によって保持さ・れ、この上部支持板
118及び下部のブラケット114は垂直な支持板11
6に接着又は適当なねじ(図示せず)により固定される
。この構造によって砥石駆動板70aは常に3点支持さ
れる。前記に代わり得る構造としては、図示はしないが
、支持軸承72aを砥石駆動板72Bに固定し、上部支
持板118及び下部のブラケット144に摺動接触させ
る。2枚の外板145,145で本刃物研摩装置の外側
を囲む。
砥石132を個々に取り外しもしくは交換し、又は全て
の砥石132を同時に支持ヨーク126と共にねじ14
6の所から取り換え得る。装置を、接着その他の方法で
取り付ける。刃物研摩中は常に、支持軸承72aと砥石
駆動板70aとの間に、0.025mm(0,001イ
ンチ)程度の間隙があるが、砥石駆動板70aと3個の
支持軸承72aは、刃物を砥石132に押しつける力に
よって密着する。砥石駆動板は常に強制的に循環運動さ
せられ、この循環運動は、支持軸承と、この支持軸承が
砥石駆動板に摺動接触する間隙とによって形成される極
く限られた何個かの面の中の1つの面内で行なわれる。
この方法によって、砥石駆動板70aとこれに取りつけ
られた砥石132は、常に安定して一定の軌跡を描くよ
うに支持される。この新規な接触支持装置によって、支
持軸承72aの面の摩擦力及び砥石駆動板駆動力の増大
を招く固定用ばねを省くことができる。
研ぐ時に砥石駆動板70aに捻り力が加わる箇所(第8
図)には、支持軸承72aを6個以上設けてもよいが、
通常の研ぎ方をする限り、4個以上の支持軸承が使用さ
れることはない。クランク軸承(66a、68a) 、
モーター軸の軸承124及び駆動軸の軸承58a、60
aは、ガラス繊維入りのフッ素樹脂テフロンで作られ、
モーターの軸44a1偏心カム62a、64a及び駆動
軸54a、56aの各端部を支持する。前記軸承は、垂
直な支持板114,116及び砥石駆動板70aが高温
に耐えるガラス繊維入りポリエステル樹脂等で作られて
いて、しつかりした構造材及び軸承材としての機能を果
たす場合には、省くことができる。本刃物研摩装置に用
いる刃物案内装置122は、案内支持板120によって
上部支持板118(第8図及び第9図)又は他の強固な
取付部材、例えば垂直支持板116に支持され、支持軸
承72を直接又は間接に支持し、この支持軸承72が砥
石駆動板70aの位置を決める。この方法によって、支
持板116,114,118を含む支持構造体の大きい
振動は、刃物案内装置122と、砥石駆動板70a1ヨ
ーク126.128.130を含む駆動装置と、砥石1
32とに同じように影響を与える。この装置によって、
刃物案内装置122と砥石132との相対的な運動は、
強固な接着又はねじにより結合された前記主要各部が振
動し又は運動する時に、極めて小さくなる。
ねじ142によって、刃物案内装置122を容易に交換
できるので、研ぎ出し角度θ(通常、約20’)を変え
ることができる。ぶち切り用重い刃物は研摩角度θを大
きくし、標準的なナイフ等の軽い刃物では研摩角度θを
通常小さくする。
砥石132は、例えばヨークの一方のアーム130の両
側に取り付けるものは粒度を粗くし、ヨークの他方のア
ーム128の両側に付けるものは粒度を細かくする。こ
の場合、例えば、刃物の刃の両面を先づ粗い砥石で研ぎ
、次にその刃の両面を粒度の細かい砥石で研ぐ。必要に
応じ、粒度の細かい砥石の研摩角度を、粗い砥石の研摩
角度より小さくする。
また、例えば第8図及び第9図に示すヨークの上部アー
ム130,128に粒度の異る4個の砥石132を取り
付けることができる。この場合、刃物の刃の両面を研摩
し仕上げ研ぎを夫々の砥石で行なうためには、先づ、本
研摩装置の概ね上方から、刃物を刃先から挿入する。第
10図に第8図の刃物案内装置の右側の部分を刃物と共
に拡大して示す。この第10図において、支持部材13
4及び磁石片136は磁石132の表面から極く僅かの
距離tだけ離間するように取り付けられる。通常の家庭
用刃物を研ぐ場合には、前記離間圧Jltを0.127
〜1.524mm(0,005〜0.060インチ)の
範囲内にするのが好ましい。離間圧Mtによって、砥石
が動く時、又は刃物100の刃を前記間隙に差し込んだ
時に、この研ぎ装置の駆動機構の作動が妨げられるのを
防ぎ得る。後述の改良型案内装置によって、駆動機構の
作動妨害を更によく防止できる。
磁石片136(第10図)は、支持部材134の砥石面
に最も近い位置に設けるのが好ましい。
その理由として多くのことが挙げられるが、中でも重要
なことは刃物100の、砥石に対して傾斜している上部
の而102ではなく、第11図に示す如く刃物100の
刃の下部の面104を案内し固定するためである。磁石
を利用する案内装置はどのような形状にしてもよいが、
最も重要な点は磁石自体又はその極く近傍の部分が形成
する案内面が刃物の面を充分支持し得る堅さを有するこ
とがある。この案内面は、研いでいる時に、刃物がこの
案内面上にあり、この刃物の刃先が砥石面に線接触する
状態で、この接触線に平行に砥石面に交差するように設
定される。
砥石132の運動によって、第10図に示すAuく、刃
の折面106に外力が加わり、この外力が刃物の下部の
傾斜面104を磁石に自然に安定保持されるように押す
。各新面106は、磁石によって、対抗する下部傾斜面
104に対して正確に角度θになるように成形される。
この新面106は相互に鋭角に交差して刃物の力を形成
する。角度αは第10図及び第11図に示す如く、刃物
の下部傾斜面104と刃物の中心線とがなす角度である
。刃先を研ごうとすれば、第11図に示す如く、刃物の
上部傾斜面102が不安定になり、そのために研摩角度
を一定に維持し難くなるので、刃の精度が低下する。そ
の故に、磁石136は、刃物のf部類斜面104に整合
し得る位置に取り付ける必要がある。
磁石の刃物に接触させるという用法には、もう1の極め
て重要な作用がある。それは研摩中に生ずる“砥くそ“
を砥石面から除いて刃物の側に集めるという作用である
。磁場の磁力強度は、理想的状態において前記刃物の新
面と砥石面との接触線に沿うものであり、刃物が強磁性
材料で作られているから、研いでいる時に生ずる“砥く
そ“は1つの極で磁化され、刃物の面が逆の極性に磁化
されているので、“砥くそ″が刃物の面に強く引きつけ
られ、しかも刃物が砥石と接触する線から或距離を保つ
。この方法によって、大部分の“砥くそ″は刃物の面に
付若し、砥石の面には全く付かない。本ρf摩装置では
砥石の速度が比較的小さいので、“砥くそ”に加わる遠
心力が小さく、従って研いでいる時に生ずる“砥くそ”
が「投げ出される」のを磁力の作用で防ぐことができる
。磁場の“砥くそ”を取り除きつつ補足する力によって
、砥石面に“砥くそ”が著しく付着するという従来の研
磨・研削装置において解決困難とされて来た問題を解決
することができる。確認の結果、刃物を安定に保持し、
かつ、砥石面に“砥くそ“を付着させないためには、磁
場は磁石が刃物の面を約113.4g(約4オンス)以
上の力で引きつけ得る強さである必要があり、この力は
強い程好ましく、通常の家事用刃物に対しては454〜
908g (1〜2ボンド)程度である。
(本発明の長所) 本発明は砥石を多方向に均一に研ぎ得る運動をさせるも
のであり、この砥石に夫々極めて均一な所定の軌跡を描
く運動をさせることにより、刃物を研ぐ方法の幾つかの
大きい長所を具現することができる。その第1の長所は
、本発明に基く方法及び装置によって、従来のモーター
駆動又は手動で刃物を研ぐ方法を生ずるような、刃物の
刃に沿う大きい“まくれ“を除くことができる点である
好ましい振幅で即ち横揺れしないように反覆回転するこ
とにより、研ぐ作用を多方向に均一にできるので、刃の
“まくれ″を、出来るとすぐに削り取ることができる。
砥石の軌跡の周縁長が約25.4mm(約1インチ)以
下の場合は、刃の“まくれ”は大きくならず、また小さ
く機械的に容品に除去し得るように、絶えず削り取るこ
とができる。砥石が大きければ刃の“まくれ“も大きく
、かつ強くなり易く、この“まくれ”は刃を横断する方
向に研いでも簡単には取れずに鋸歯状に残る。また、砥
石が大形になる程、砥石及び砥石回転機構を軽くするか
、砥石の回転速度を落すか、或いは研装置をボルト等で
しっかりした台に固定しない限り、砥石の回転が不安定
になる。
市販の刃物には、通常、第14図に示すような鋸歯状の
研ぎ跡が認められるが、本発明に基く新規な研ぎ方によ
れば、このような研ぎ跡は全く残らず、形状が不規則な
部分も殆んどなく、切味の極めて良い刃物に仕上げるこ
とができる。解剖刃やかみそりに匹敵する刃は砥石を上
述のように円形又は楕円の軌道を描かせることによって
実現できる。砥石の研ぐ部分を小さく正確な軌道に沿っ
て移動させ、その移動速度を限定することにより、また
砥石の研ぐ部分を前記軌道を含む面に直角に大きく動か
ないようにすることにより、鋼製刃物の折面を第15図
に示す如(50倍の顕微鏡で検査しても欠陥のない「鏡
面」仕上げにすることができる。このクラスの鏡面仕上
げは粒度が数ミクロン以下の研摩材を用いれば容易であ
り、仕上り品は光をあてると鏡のように反射する。この
ように完全な仕上げは、扇形の可撓性のタイミングベル
トを有するギアプーリーと前記1組ないし数組の3点支
持軸承装置の使用により可能となる。
この完全性を具現する上で極めて重要なことは、高精度
の刃物案内装置を使用し、この刃物案内装置によって刃
物の面と砥石の研摩面との角度を高精度で維持すること
と、刃物の刃の研がれる部分に強い磁場を形成させるこ
とにより、“砥くそ″が出来次第直ちに、即ち“砥くそ
°が刃物の新面を傷めず、砥石の研摩効率を低下させな
いうちに、その“砥くそ”を砥石の研摩面から実用上完
全に取り除くことである。この砥石の研摩面から取り除
かれた“砥くそ°は全て刃物の側面に集められるので、
拭取その他の方法で容易に除去できる。
0.0025a+m (0,0001インチ)未満の傷
は、砥石の粒度を600即ち研摩材粒径約0.025關
(1/1000インチ)にしてもできる。砥石の目を更
に細かくすれば、刃の仕上げを良くし、刃の傷を殆んど
なくすことができる。
鋼材、全刃角、及び厚さを適当に選定して、本発明に基
いて研いだ刃物、例えばナイフは、全刃角45@にして
も、全刃角がこれより小さい従来のかみそりと同じ切味
である。
第4図〜第9図に示した研装置20,110は、その一
方の砥石を粒度等の異る他の砥石と交換することができ
る。この交換した砥石は、その研摩面がもとの砥石の研
摩面と全く同一に、即ちその研摩面の研摩軌道面に対す
る平行度が確実に0.1度以内になるように取り付けな
ければならない。そうしなければ、刃物の刃は研摩中に
、砥石の横揺れによって著しく振動するので、刃の研上
りが著しく悪くなる。
本発明に基く刃物案内装置は、研ぐ角度を研ぐ刃物の用
途に最適になるように変えることができる。刃物は、用
途によって、第19図に示す如く、刃の角度βが刃物の
右側の面と左側の面とで異るように作られるし、形も異
る。例えば大ていのかみそり、解パリ刃、なた、及びナ
イフ等はその左右の面の刃の角の和である全刃角が通常
30″以下であり、底下や肉切底下を含む多くの家庭用
刃物の全刃角は30乃至45°である。さらに大きい力
で切る家畜解体用刃物等の全刃角は、さらに大きく、6
0°、90°或いはそれ以上である。
著しくなまくらになり、欠損し、又は変形に刃物の刃を
研いで鋭利にしたい場合は、仕上研ぎの前に刃の肉を落
す必要がある。砥石に目の粗いもの、例えば表面を粒子
の粗いダイヤモンドでfflツたのを使用すれば、その
ダイヤモンドの高さで刃物を必要なだけ削ることができ
る。このように削った後に、粒度の細かい砥石で研いで
所期の鋭さにする。本発明に基いて研ぐ場合の刃の鋭さ
の限界は研摩材の粒度と刃物に使用されている金属の物
理的性状によってほぼ決まる。
以上説明した刃物研摩方法と装置では、砥石の周縁の研
摩面の直径及び回転角速度を充分大きくし、この両者の
組合せによって、刃物を所定時間内に充分研ぎ得るよう
にしなければならないが、さりとて、砥石の研摩面の回
転速度を刃物に局部焼鈍や刃の損傷を生じさせる程速く
してはならない。刃物の刃は次第に薄くなるので、過熱
し易くなるし焼入れの効果が減殺され品くなる。砥石の
研摩面の直径の限界については既に説明したので、ここ
では、これに対応する要素即ち研摩作業を最適化し、刃
の研上りを良くし、刃物の焼入効果を減殺させない砥石
研摩面の回転速度範囲について説明する。
本発明に基く砥石研摩面の回転速度は次式3式% で表わされる。ここにVは研摩面の回転速度、πは円周
率3,1416、dは研摩面の回転直径、RPMは研摩
面の毎分当りの回転数である。
砥石の研摩面各部の刃を研摩する速さ、従って研摩率は
研摩面の回転速度と関係があるので、この研摩速度及び
研摩率は前記RPMと関係がある。研ぐ時には砥石の回
転を極力上げようとするのが普通であるが、砥石の回転
数は、実用上、約243.8m毎分(約800フィート
毎分)が上限である。さらに、実用条件を加味すれば、
回転数を上げると、研摩ぎ装置を台にしっかり固定して
いない限り、回転の遠心力によって好ましくない振動が
生じたり不安定になる。この遠心力が大きければ研ぎ装
置が振動するし、この遠心力が大きくなり過ぎると研ぎ
装置が支持台から「歩き出す」ことにもなる。この遠心
力は、砥石の回転数(RPM)の減少、砥石、砥石支持
部材等の軽量化、又は砥石面直径の縮小等により、又は
この遠心力に動的に釣合う遠心力を生ずる機械的な装置
により、減少させることができる。このような対抗する
遠心力の発生装置は公知であるから本発明には含めない
。刃物研ぎ装置の全重量が約2.268kg(約5ボン
ド)の場合、砥石の研摩面の保持及び駆動に関連する部
分の重量が次式3式%) で求められる値よりも少なければ、遠心力を相殺できる
。ここにdは砥石の研摩面の直径(単位はインチ) 、
RPMは研摩面の毎分回転数である。
勿論、刃物研ぎ装置を重い台に固定して重くすれば、こ
の刃物研ぎ装置の遠心力との釣合いが良くなるし、砥石
の研摩面の直径を大きくしてもこの刃物研摩装置が「歩
かない」ようになるが、このようにすれば、刃物研摩装
置は効率が低下し、使い難くなる。
このタイプの刃物研摩装置の典型的な作動条件を例示す
れば、砥石の研摩面の直径が約7.62yata (約
0.3インチ)、その回転数が1500回転毎分(1回
転の所要時間が約1/25秒)の場合、この研摩面の回
転線速度が約12.19m(約40フィート)毎分にな
る。砥石及びその支持部分の重量は約198.44g 
(約7オンス)とした。砥石の研摩面の回転経路の直径
が25.4+am(1インチ)程度であれば、その刃物
研摩装置を支持台にボルト止めする必要はなく、回転速
度を減らし、砥石支持部分を軽くしても差し支えない。
砥石駆動部材の軽量化、刃物研摩装置重量の増加、刃物
研摩装置の支持台への固定、又はその他の変更を加える
ことにより、砥石研摩面の回転速度を上げ得るが、それ
も上述の理由から、毎分的243.84m (約800
フィート)を越すことはできない。
1tぎ上げた刃の品質は、砥石の研摩面の回転面の安定
度に極めて強く支配されることが判った。
刃の傷を0.00254關(1/10,000インチ)
以下にするためには、砥石の研摩面の回転面の横断方向
の移動量即ち横揺れ幅を0.12711Im(5/10
00インチ)未満にすることが重要である。本発明に基
く刃物研摩装置は既に説明した構造、即ち3点支持軸承
装置によって砥石研摩面の回転面を形成すると共に、刃
物研摩装置各部の間隙を極めて少なくし、装着した砥石
の研摩面の回転面を偏心カムで駆動する刃物保持面に平
行にする構造によって、前記精度を具現することができ
る。
(刃物案内装置の形状の細部) 刃物を研いでいる間、その刃の新面を高精度で、しかも
再現性よく保持するためには刃物案内装置が極めて重要
である。第7図〜第10図に符号122で示すような刃
物案内装置は、如何なる形状にでもすることができる。
この刃物案内装置122は、本発明に基く如く砥石とよ
く共働し、後述の如く優れた案内性能を有し、研削車、
研摩板、又は直線運動をする研摩材等より成る砥石の研
摩運動に対して、刃物を極めてよく案内する。
前記開放型の磁石式案内装置は、刃物固定装置を使用せ
ず、刃物を案内又は保持するために囲む構造部分を設け
ることなく、刃物の刃先から柄の部分までを砥石の研摩
面に接触させることができる。
本発明に基く刃物案内装置を第12図及び第13図に示
す。この刃物案内装置はプラスチック製の支持部材13
4と適当な構造の磁石136bより成り、この磁石13
6bは刃物100bを、第10図に示したと同様の方法
で113.4g(4オンス)以上の力で引きつけ得る構
造にするのが好ましい。磁石136bは強磁性材料で作
られた板状の上部磁石片及び下部磁石片154より成り
、この上部及び下部の磁石片154は、例えば、鉄又は
鋼で作られ、両側に磁性を有する磁性材料152を有す
る。この磁性材料152としては市販の金属製磁石又は
磁性酸化物を埋め込んだプラスチック製の磁石例えばエ
レクトロダイン社(E 1cctrodyne  Co
mpany)からプラスタロイI A (P 1ast
alloy I A)の商品名で市販しティる磁石を使
用することができる。磁石片154の縁と、これに対向
する磁石132bと、磁石152の面に直角な共通面は
、前記刃物面の案内面156を形成すると共に、この刃
物の砥石研摩面に対する研角度θを形成する。前記磁石
式案内装置の案内面に部分的に、刃物100bがこの案
内面を横断するように動いてもこの刃物100bに島が
つかないように、プラスチックの薄いフィルム又は塗装
を施してもよい。その代りに、磁石に0.0254mm
 (1/1000インチ)程度の四部を設けてこの磁石
の面を後退させても、充分、刃物に傷をつけることはな
い。磁石式の刃物案内面156の上方への延長部分15
7は、この刃物案内面156と同一の面上にあるか、又
はこの刃物案内面が砥石の研摩面に対してなす角度より
大きくなるようにしてもよい。しかし、この刃物案内面
156と砥石の研摩面との角度より小さくしてはならず
、このようにして、刃物を刃物研装置に正常に取り付け
た時に、その刃物の側面の砥石の研摩面132bに対す
る角度を高い精度で設定できるようにする。第1刃物案
内面156の下方への延長部分148は第2刃物案内面
を形成し、この第2刃物案内面148は第1刃物案内面
156と同一平面をなすか又は垂直面に対して少な(と
も5〜30″傾斜させるのが好ましく、このようにして
、刃物100bを前記案内面に取り付ける時に余り気を
使わなくとも、その刃物100bを所定の傾斜角度で設
定できるようにする。刃物を取り付ける時に、刃106
bを水平にしようとしてもし、その刃の付根部分が第1
刃物案内面156上を滑り降り、砥石の各端部から下方
に延びる第2刃物案内面148を含む面に達する。その
ために刃物が第2刃物案内面148上の点を中心として
回転し、この刃物の刃は前記砥石132bと案内装置1
22bとの間隙及びこの砥石132bの縁から離れるよ
うに回転して垂直に近い状態になる。この装置によって
、刃物の刃は砥石及びその上部支持アーム128bによ
って傷つけられることがなく、刃物は案内装置に取り付
けられた後は振動することも不安定になることもない。
通常の作動条件の下では、刃物100bを案内装置を貫
くように手で引く時には、第12図及び第13図に示す
如く、この刃物100bを水・1シ側の位置に保つので
、この刃物の側面も刃の俳画も、第2案内面148に接
触しない。このタイプの刃物案内装置は2つの傾斜面即
ち第1案内面とその下側の中空の傾斜面即ち第2案内面
とを有し、刃物を広い範囲にわたって高い精度で再現性
良く保持し得ることを確認した。
磁石136bは、第12図及び第13図に示す如く、磁
場を有し、その一方の磁極が上記上部磁石片154に隣
接し、他方の磁極が下部磁石片154に隣接し、この上
部及び下部の磁石片は約6.35mm(約1/4インチ
)#i間している。そのため、刃物100bは前記磁場
の作用で自動的に磁石132bの方向を向き、従って、
この刃物の刃は前記下側の磁石片より下になる。磁石式
案内面に摩擦の少ない塗装又は膜が施されていれば、自
動位置作用によって、刃が最適位置にセットされる。刃
物100bの垂直側の折面は、この刃物100bに対す
る磁場の極く自然な作用によって、磁石式案内面156
沿いに引き降ろされて砥石面132bに対面する。この
ような構造によって磁場の引き降ろし作用によって、刃
物に実際に加えられる力は、砥石面と下部磁石片154
との離間距離を変えることにより制御でき、また、この
刃物の幾何学的形状を成る程度制御できる。必要に応じ
て、磁界の刃物を引き降ろす力を強くすれば、人手を借
りなくとも、刃物を案内装置に保持することができる。
砥石面と下部磁石片との離間距離を狭くすれば刃を研ぐ
力が強くなる。刃物を磁石の作用で極く自然に取り付け
、離間距離を充分大きくすれば、刃の垂直な側の俳画1
06bは、その刃物を人の手で砥石面に接触するまで押
し込まない限り、折面に接触しない。この効果によって
、この新規な磁石式案内装置は刃物の取付の位置決めを
行なうと同時に、砥石の研摩面を押す力によって刃物の
研摩角度即ち刃の面が砥石の研摩面に対してなす角度θ
を制御されるので刃物のあらゆる振動を押さえ、さらに
、砥石の研摩面から“砥くそ”を取り除き、簡単な構造
で刃の折面が砥石の研摩面を押す力を確実に一定にでき
るので研摩速度を多方向にわたり均一にする機能を備え
ている。前記磁石式案内面が形成する第1案内面と、そ
の下方への延長部分148が形成する第2案内面とが交
差する位置は、刃の垂直な側の俳画106bが砥石の研
摩面と面接触し、水平な側の折面が刃物案内装置の中に
ある時には、刃の下側、即ち水平な側の折面106bの
付根の直下でかつこの付根に平行な線上になければなら
ない。もし前記第1案内面と第2案内面との交差する位
置が前記折面の付根より高い場合には、刃物の研ぐ角度
θを制御できない。それ故、第2案内面148は、通常
の取付位置にある刃物を案内するためのものではない。
前記案内装置が第10図に示す如く砥石の研摩面との間
に離間距離tの間隙を有し、この間隙が刃物を自由に通
し得る場合には、刃物は当然この間隙の中に入り、損傷
を受けるか砥石の回転を妨げる。それ故、このような間
隙tには刃物停止装置が必要であり、この刃物停止装置
は、形状をどのようにしても良いが、外側が前記間隙と
刃の切面に隣接するようにするのが好ましい。
停止装置を設けた刃物案内装置122Cを第16図及び
第17図に示す。この案内装置は、第12図及び第13
図の磁石と同様の磁石152cを使用し、この磁石15
2Cの正極及び負極には鋼材又は鉄材で作られた強磁性
金属板154cをかぶせである。この強磁性金属板15
4Cの砥石132cに対向する端縁は、磁石152cの
面と同一面上にあり、刃物の面を案内する案内面156
c及び刃物の側面と砥石の研摩面との角度θを形成する
。停止装置160は、砥石の研摩面に対して呼び角度が
直角な面内に、図の如く、案内支持板120Cに、かつ
、砥石の研摩面と第1案内面との間隙に外側から隣接す
るように、好ましくは傾斜面162が砥石の研摩面に向
けて傾斜するように、接着又はねじ(図示せず)により
固定されて、種々の作用をする。その第1の作用は、刃
物の刃を砥石の研摩面132Cにしっかりと保持できる
ように案内すると共にその刃物の切面の端部から“砥く
そ”を拭い取ることである。この停止に装置160は通
常、点158の近傍又は直上の第17図に対して垂直な
線上で刃物の刃を停止させるようには配設される。前記
点158は傾斜している案内面156Cが砥石の研摩面
132Cと交差する線を横から見たものである。従って
、刃物の停止作用は、基本的には、刃物の刃が正常な研
ぎ位置にある時に行なわれる。この刃口体は刃物の第1
案内面156Cを砥石の研摩面との交差線より作かに上
の位置に取り付けられる。停止装置160は適当なプラ
スチック材料で作っても良いが、その傾斜面162は硬
質の、又は研摩力を有する材料、例えば酸化チタンやア
ルミナを適当な接着させ、刃物の刃を案内すると共に、
その刃物が前記案内面を越えた時にその刃物の刃の全て
のまくれを削り取り、その刃物の刃をさらに研ぎ込むよ
うに作る。この停止装置は構造上の必要に応じて全体を
研摩祠で作ることもできる。
第17図の、刃物停止装置160の傾斜面162の端縁
部が砥石研摩面に対してなす角度δは、この刃物停止装
置の使用目的に応じて選択できる。この傾斜角Σは、第
19図に示す刃、の全角度βと関係がある。例えば刃の
全角度を406とし、停止装置の傾斜面162を刃物の
案内に使用するだけでなく、第11図の刃物の切面10
6のまくれと“砥くそ″を取るのに使用する場合には、
この傾斜面162が切面106をこするようにする必要
がある。そのためには前記傾斜角Σをβより若干大きく
、この例で言えば40乃至45″にする。この傾斜角Σ
は如何なる場合でもβより無暗に大きくすべきではない
。その理由は刃物が傾斜面162を横断する時に、その
刃物の刃に力がかからなくなるからである。停止装置1
60を、主として刃物100cを砥石に案内するために
使用する場合には、傾斜角度Σをβより小さくして、刃
折面106と刃の傾斜面104が交差する部分(第11
図)(刃の側面ではない)が停止装置160の傾斜面1
62の端縁部をこするようにする。
ここで特に注意すべきことは、全刃角βは、刃物が両刃
であり、第11図の如く刃の斜面102゜104の角度
が異る場合には常に、第10図、第11図及び第17図
に示す如く、角度θの2倍(即ち2θ)の値と若干異る
ことである。角度βは2θより小さく2oCに等しい。
ここに父は、第10図及び第11図に示す如く、通常2
〜3°であるが、この値は増減できる。
停止装置160の傾斜面162の角度をβより若干大き
く設定することにより、刃面上で傾斜面162の方向に
ある“まくれ″及び“砥くそ″を砥石の研摩面の方向に
変えることができる。このように刃に砥石を接触させて
“まくれ″の向きを変えれば、残りの“まくれ″と“砥
くそ゛が容易かつきれいに除かれて、刃は“まくれ゛も
“砥くそ“もない状態になる。
前記停止装置の傾斜面162は、刃物の刃の案内のみに
使用する場合は、硬質で研摩力のない材料、例えばマル
テンサイト組織の鋼又はガラスで作ることができ、その
ようにすれば刃物の刃に傷がつくのを防ぐことができる
。刃物の刃を傾斜面162上で移動させる時に、おだや
かな研摩ができるようにしたい時は、この傾斜面を刃物
より硬質で粒子の小さい研摩材、例えばチタニアの微粉
末で作るのが好ましい。仕上研ぎの段階では、砥石で良
く研いである刃を傷めないように強く研いではならない
。この理由から、粗い研摩材よりチタニアのようなおだ
やかな研摩材を使用するのが好ましい。通常、砥石で研
いだ刃は品質が極めて良いので、続いて反対側を研ぐ時
にも砥石を使用する。
刃物の刃即ち新面106の、停止装置160の傾斜面1
62に接触させるための垂直方向の最適位置は、第16
図及び第17図の如く、研ぐ刃物100の形状寸法、砥
石132Cと案内基板134cとの間隙tの幅、及び第
17図に示す研摩角度θによって決まる。砥石132C
の研摩面と案内面156Cについて見れば、傾斜面16
2の停止点は前記研摩面と案内面との交差線(図上では
点)158の近傍、好ましくは第17図に示す如く研ぐ
刃物の厚さだけ高い位置にしなければならない。通常、
刃物100cの一方の新面106C又は刃の側面は、反
対側の新面106Cが砥石の研摩面132Cに密着し、
刃物100Cの傾斜面が刃物案内装置122Cの案内面
156Cの研角度調節面に密着している時には、停止ヒ
装置の傾斜面162上にある。種々の家庭用刃物を研ぐ
ためには、刃物停止装置160は、新面106Cが傾斜
面162に接触している時に、刃口体が交差点158よ
り0.7938〜1.587511Is (1/32〜
1/16インチ)高い通常の研位置に来るような位置に
しなければならない。このような刃物停止装置を用い、
前記間隙tを1.5875a+m (1/16インチ)
のオダーとすることにより、案内装置に相応する刃物を
取り付けることができ、この案内装置の作動が妨げられ
ることがない。このように設定された停止装置の傾斜面
162は、第16図に示す妬く、下部金属板154Cに
直接隣接し、この金属板154cは砥石132cの側部
に沿い、この砥石132cもその支持板128Cも共に
停止装置160に接触しないように短くしである。また
、外側の停止装置の有無に拘らず間隙tの中に小型の停
止装置を設けることもできる。
停止装置の傾斜面162は、第17図に示す如く砥石1
32Cの方に傾斜している場合には、種々の作用をする
。例えば、刃物100cを、その刃の研面106が適当
な角度で砥石132Cに対して安定に保持されるように
案内して、この刃物100Cが前記間隙tの中に入るの
を防ぐ。また、傾斜面162は、前記刃物の刃の“まく
れ°を除き、“砥くそ′を砥石の研摩面の方に移動させ
、この刃即ち新面106Cが行き過ぎて砥石132Cに
接触する前に前記案内用の傾斜面162に接触する場合
に、研摩作用によって“砥くそ”又は刃の“まくれ“を
容易に除去して新面106Cを綺麗にする作用もある。
このような停止装置は、砥石だけでなく、例えば研削車
や直線運動をする研摩材等にも有用である。
第12図、第13図、第16図及び第17図の磁石装置
については、磁石片152,152cは2つの磁極を有
する永久磁石でよく、例えばその磁北極を強磁性の上部
金属板154に接触させる上部位置に設け、磁南極を強
磁性の下部金属板154に接触させる位置に設ける。こ
の磁石装置に表面塗装又は薄膜接着を施して摩擦係数を
減少させることにより、刃物が案内面を横断する時にそ
の刃物に擦傷をつけることなく、磁場利用による刃物の
位置決めを最適に行なうことができる。
研いでいる時に刃物の面を案内装置に密着させ、この案
内装置の下部磁石を刃物の新面に隣接させる。刃物の一
方の新面を砥石の研摩面に接触させ、この新面を磁極の
力でさらに研摩面に導ければ、この刃物の新面が前記磁
石式案内装置に密着するので、この案内装置の両磁極が
刃物の面に下行に作用し、この刃物の面に接触し、この
刃物の面に密着し得る位置まで若干移動する。研いでい
るうちに生ずる“砥くそ”は、刃物の新面の近傍の第1
の磁極、即ち下側の磁石で誘導的に磁化され、直ちに刃
の面の近傍にある磁極即ち上側の磁石に引きつけられる
。このようなメカニズムで“砥くそ゛を刃物の側面に集
め、この“砥くそ“は刃物を研摩位置から取り出した時
又は引き続いて研ぐ時に簡単に拭い取ることができる。
この磁石の作用は刃物を砥石の面に強く押しつける動作
と相俟って“砥くそ”を殆んど完全に取り除くので、“
砥くそ゛が研摩面で掻きまわされることも、研摩面の目
につまることも、刃物研装置の各部の駆動装置に流れ込
んでその作動を妨げることもない。
磁石の形状によっては、“砥くそ″の一部が前記収集経
路から外れることがあるが、その場合でも、その“砥べ
そ”の移動速度が充分大きいので、刃物の刃の磁界から
出て前記上側の磁石に付着する。
従来の刃物研装置では、人手又は機械的な装置で“砥く
そ”を集めるが、その“砥くそ″は研摩中にかきまわさ
れ、砥石の目に詰まり、刃を傷つける。第16図及び第
17図に示す如く、2個の磁石を併置させた案内装置を
用い、磁力線が同方向に並ぶように磁場を形成すれば、
例えば、この2個の磁石の磁北極を前記上側の位置に設
ければ、刃物100Cの研摩中の砥くそを最も強く集め
ることができる。刃物を取り外せば、磁石は砥石の研摩
面に直接隣接し、その“砥くそ”が残留している研摩面
を「研いで」、その“砥くそ“を取り除く。
第18図に、第7図〜第9図の砥石支持装置の改良型を
示す。この改良型砥石支持装置は、刃物の上部側面が偶
発的に砥石に接触するのを防ぐものである。第18図に
おいて、刃物100dは案内装置122dによって支持
され、この刃物の切面106dは砥石132d上にある
。ヨークの上部アーム128dの上部に設けられた刃物
面保護部164は砥石の研摩面132dを含む面から前
記案内装置の方に距離Xだけ突出する。この刃物面保護
部は高さが約12.7mm(約1/2インチ)、距離X
が約0.397〜0.794I11(約1/64〜1/
32インチ)であれば、通常の場合、充分に保護機能を
果す。しかしながら、この刃物面保護部の形状及び最適
寸法は、砥石の厚さ、刃物の幅、及び刃物と砥石との角
度によって変り、この刃物面保護部164の距離Xが大
きすぎれば幅の広い刃物をこの刃物面保護部164と刃
物案内装置122dの間に入れ難い。この刃物面保護部
164は適当なプラスチック材料又は刃物100dが接
触してもこれを傷つけたり削ったりしない材料で作るの
が好ましい。このタイプの刃物面保護部は、動き方の異
る砥石、例えば往復運動、垂直加振運動、又は水平加振
運動をする砥石と共に用いることができる。
以上説明した如く、本発明は切刃の軌道が多少楕円にな
る場合にも応用できる。第20図及び第21図に示す装
置は、本発明に基いて、刃物の刃を著しく損うことなく
、切刃の軌道を円形乃至楕円形にできる刃物研摩装置で
ある。
砥石の切刃の軌道の何れかの部分で研摩効率が悪ければ
、刃の均−性及び完全性が損われる。刃物の刃を各方向
に効率よく研摩するためには、砥石が殆んど又は常に、
刃の横断方向又は刃に沿う方向に一方向直線運動するこ
とのないようにしなければならない。砥石が刃を横断方
向に直線的又は一方向に研摩すれば刃が歯の形になり、
砥石が刃に平行に直線的又は一方向の研摩をすれば、刃
に引裂が生じ、そのために力を鋭く研ぐことができず、
又は刃に傷が残って弱い力になる。第20図及び第21
図に示す刃物研装置は砥石の切刃の軌道が楕円であり、
その長袖は短軸より50%長く、満足し得る多方向均一
運動を行ない、前記−方向のみの研摩に基因する刃の欠
陥をほぼ完全に除去することができる。
第20図及び第21図の刃物研摩装置は、上述の如くお
だやかな楕円軌道を描き、その切刃がほぼ完全に同一の
軌道を均一な速度で移動するものであり、このような運
動は単一のクランク型駆動機構によって行なわれる。砥
石は砥石駆動板70dに固定され、この砥石駆動板70
dは、クランクを有し、このクランクから成る離間距離
をおいた点、例えば固定されたピン168に沿って直線
摺動運動すると共に、前記クランクによって円運動する
ように駆動される。この砥石駆動板は前記ビン(第20
図)に対応する位置にスロットを有し、このスロットに
よって直線摺動運動する。
前記クランクの位置では砥石駆動板は真円運動をする。
このクランクの近傍及び前記ビンの反対側では、このク
ランクとビンを結ぶ線にほぼ直角な線を長軸とする楕円
運動になる。例えばビン168が前記クランクの運動中
心から50.8mm(2インチ)の位置にある場合には
、前記楕円運動の軌跡はクランクを12.7mm (1
/2インチ)越え(即ちビンの位置から遠去かり)、そ
の長軸はクランクとビンとを結ぶ線上にある楕円の軸に
対して直角であり、50%長い。砥石の位置はビンの位
置よりも、クランクから遠いので、その運動の軌跡はよ
り長細い楕円になる。砥石はクランクに近づく程、その
軌跡は円に近付く。
第20図に示す如く、砥石駆動板70dは駆動用クラン
クのビン167により、円形軌道Bに沿って駆動される
。砥石駆動板70dはスロット171を有し、このスロ
ット171にビン168が入ることにより、砥石駆動板
70dがほぼ垂直な直線運動をする。研いでいる時の刃
の位置を表わす線Fは砥石の装着位置をも表わすもので
あるが、この線Fに沿って、砥石駆動板が砥石の切刃に
楕円運動をさせる。研摩部分がクランクビン167から
ビン168までの距離より短い場合には、砥石の全て切
刃の軌跡は前記研摩部分の範囲内でほぼ同一になる。
第21図に示す装置も第20図で説明したと同様の楕円
運動する刃物研摩装置である。モーター22dのシャフ
ト44dに切られた歯車164は、これに咬合する第2
の歯車165を駆動し、この第2の歯車165はクラン
ク軸166及びクランクピン167を駆動し、このクラ
ンクピン167は砥石駆動板70dに係合する。この砥
石駆動板70dの下端部には、ビン168に係合するス
ロットがある。
砥石132dは、クランクピン137が円軌道を描き、
砥石駆動板70dがビン168をはさんで直線運動をす
る時に、楕円軌道を描くように回転する。砥石駆動板7
0dは、支持点169゜170が形成する接近している
1つ以上の面内で動くように強制される。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の砥石車の周縁面を使って刃物を研ぐ刃物
研摩方法の概略図、第2図は従来の平らな砥石を使用す
る刃物研摩方法の概略図、第3図は従来の傘形回転砥石
を使用する家庭用刃物研摩方法、第4図は本発明に基く
刃物研摩装置の平面図、第5図は第4図の刃物研摩装置
の線5−5に沿う断面図、第6図は第5図の刃物研摩装
置の線6−6に沿う断面図、第7図は本発明に基く刃物
研摩装置の他の実施例の平面図、第8図は第7図の刃物
研摩装置の砥石駆動装置の第7図の線8−8に沿う断面
立面図、第9図は第8図の砥石の駆動装置の線9−9に
沿う部分破断立面図、第10図は本発明に基いて研摩角
度を制御するために磁石を使用する刃物案内装置の細部
を示す略断両立面図、第11図は従来の典形的な刃物の
拡大断面図、第12図は本発明に基く磁石使用の刃物案
内装置の平面図、第13図は第12図の刃物案内装置の
立面図、第14図は市販の刃物の面及び従来の刃物研摩
方法で研いだ折面の10倍拡大略図、第15図は本発明
に基いて研いだ刃物の刃の折面の10倍拡大略図、第1
6図は本発明に基く他の実施例の研摩部分に刃物停止装
置を用いた刃物案内装置の平面図、第17図は第16図
の刃物案内装置の立面図、第18図は本発明に基く他の
実施例の突出した保護部を有する刃物案内装置の立面図
、第19図は典形的な刃物の断面図、第20図は本発明
に基く刃物研摩装置の他の実施例の平面図、第21図は
第20図の刃物研摩装置の線21−21に沿う断面立面
図である。 20・・・刃物研摩装置、22・・・モーター、24・
・・取付板、44・・・モーターの軸、46,50.5
2・・・ギアプーリー、48・・・タイミングベルト、
54゜56・・・駆動軸、62.64・・・駆動用クラ
ンク、70・・・砥石駆動板、74・・・砥石、76・
・・砥石支持板、90・・・磁石式案内装置、92・・
・磁石、94・・・刃物案内板、 100・・・刃物。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、刃面を有する刃物を研摩する刃物研摩方法において
    、露出面上に研摩粒子を有する軌道駆動研摩装置に刃物
    を案内して当接させることにより前記刃物を研摩装置内
    に位置させる工程と、前記研摩部材を軌道運動させて前
    記研摩粒子のそれぞれに軌道運動を与え、前記軌道運動
    における各研摩粒子の1回転当りの軌道長が約2.54
    cm(1インチ)以下であり、かつ、各研摩粒子の軌道
    速度は244m(800フィート)/分を越えない工程
    とを備えた刃物研摩方法。 2、前記研摩部材は、該研摩部材の対向側面に接して前
    記刃物の刃面を配向させる一対の案内面を鏡像角の関係
    に有する第1研摩部材にあり、第1研摩工程においては
    、前記刃物を、前記刃面を前記駆動研摩装置に当接させ
    て前記案内面の一方に当接させて置き、前記刃物を前記
    案内面の一方から外し、第2研摩工程においては、前記
    刃物を、前記刃面を前記軌道駆動研摩装置に当接させて
    前記案内面の一方に当接させて置き、さらに、前記第1
    研摩工程と前記第2研摩工程の両研摩工程において前記
    研摩部材を軌道運動させて前記研摩粒子のそれぞれに軌
    道運動を与え、前記軌道運動における各研摩粒子の1回
    転当りの軌道長さ約2.54cm(1インチ)以下であ
    り、かつ、各研摩粒子の軌道速度は244m(800フ
    ィート)/分を越えない特許請求の範囲第1項に記載の
    刃物研摩方法。 3、刃面を有する刃物を研摩する刃物研摩装置において
    、平坦な外面を有する研摩部材(76、128、130
    、128b、128c、128d、130d)と、前記
    外面上の研摩粒子(74、132、132b、132c
    、132d)と、前記研摩部材を軌道運動させる駆動装
    置(70、70a、70d)とを備え、前記駆動装置は
    前記研摩粒子のそれぞれに軌道運動を与え、前記軌道運
    動における各研摩粒子の1回転当りの軌道長が約2.5
    4(1インチ)以下であり、かつ、各研摩粒子の軌道速
    度は244m(800フィート)/分を越えない刃物研
    摩装置。 4、前記研摩粒子は、全体的に平坦な面をしたダイヤモ
    ンド粒子である特許請求の範囲第3項に記載の刃物研摩
    装置。 5、前記研摩部材の外面に隣接し、かつ前記研摩部材の
    外面を越えて外方へ延び、前記研摩部材の外面の実質的
    な弦に対する予定角度に刃面を位置させる案内装置(9
    0、136)を備えた特許請求の範囲第3項あるいは第
    4項に記載の刃物研摩装置。
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