(57)【要約】【課題】刃の刃先を短時間で精度良く測定可能な刃先の検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】刃を保持する保持手段と、刃先を中心に刃を回転させる回転手段と、刃先を撮像する撮像手段と、撮像手段の光軸と同方向から照明を照射する照明手段とを用い、回転手段で刃を回転させつつ撮像手段で撮像し、刃の部位毎に、撮像画像が最も明るくなる回転手段の角度を求めて刃先の形状を測定することを特徴とする刃先の検査方法、および検査装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刃を保持する保持手段と、刃先を中心に刃を回転させる回転手段と、刃先を撮像する撮像手段と、撮像手段の光軸と同方向から照明を照射する照明手段とを用い、回転手段で刃を回転させつつ撮像手段で撮像し、刃の部位毎に、撮像画像が最も明るくなる回転手段の角度を求めて刃先の形状を測定することを特徴とする、刃先の検査方法。
【請求項２】
刃を保持する保持手段と、刃先を中心に刃を回転させる回転手段と、刃先を撮像する撮像手段と、撮像手段の光軸と同方向から照明を照射する照明手段とを有し、少なくとも刃先角、小刃角、小刃長さのいずれかを測定可能に構成されていることを特徴とする、刃先の検査装置。
【請求項３】
前記保持手段が、更に、前記回転手段の回転軸と刃先とを一致させるための調整手段を有している、請求項２に記載の刃先の検査装置。
【請求項４】
前記回転手段が、更に、該回転手段の回転軸と刃先との位置関係を可視化する機構を有している、請求項２または３に記載の刃先の検査装置。
【請求項５】
測定対象が丸刃であり、前記保持手段が、更に、丸刃の中心を軸に該丸刃を回転させる機構を有している、請求項２〜４のいずれかに記載の刃先の検査装置。
【請求項６】
測定対象が板状刃であり、前記保持手段が、更に、板状刃をその刃先と平行な方向に移動させる機構を有している、請求項２〜４のいずれかに記載の刃先の検査装置。
【請求項７】
更に、小刃先の形状を測定する小刃先形状測定手段を有している、請求項２〜６のいずれかに記載の刃先の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃の刃先の検査方法および検査装置に関し、とくに、刃先付近の形状を短時間で精度良く測定できるようにした刃先の検査方法および検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
刃物の刃先を測定・検査する技術として、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。ところが、この特許文献１に記載の技術には、刃先を軸に回転させる機構がなく、刃先を単に一方向から観察してどれだけ摩耗したかを確認する技術であり、検査上最も重要な小刃の長さ、角度、刃先のＲ（丸み）を測定することが困難である。また、刃先の映像を表示するフラットディスプレイに透明ゲージプレートを貼り付ける等の特殊で煩雑な作業を必要とし、短時間での測定が困難であった。
【０００３】
また、一般的な従来技術として、印象材によりレプリカを作成して刃先の断面観察を行うようにした技術が知られている。つまり、型どりするために印象材でレプリカを作成し、これを薄くスライスして小刃の長さ、刃先の角度測定するものである。
【０００４】
しかしこの従来技術においては、印象材の硬化、顕微鏡観察用サンプルの作成に時間がかかるという問題がある。また、刃の一部分しか測定できないので、小刃の長さの変化、刃先のＲ等を刃の全て（例えば、丸刃の全周）について確認することが困難であるという問題もある。
【特許文献１】特開２００２−２１９６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような従来技術における問題点に着目し、刃の刃先を短時間で精度良く測定可能な刃先の検査方法および検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る刃先の検査方法は、刃を保持する保持手段と、刃先を中心に刃を回転させる回転手段と、刃先を撮像する撮像手段と、撮像手段の光軸と同方向から照明を照射する照明手段とを用い、回転手段で刃を回転させつつ撮像手段で撮像し、刃の部位毎に、撮像画像が最も明るくなる回転手段の角度を求めて刃先の形状を測定することを特徴とする方法からなる。
【０００７】
また、本発明に係る刃先の検査装置は、刃を保持する保持手段と、刃先を中心に刃を回転させる回転手段と、刃先を撮像する撮像手段と、撮像手段の光軸と同方向から照明を照射する照明手段とを有し、少なくとも刃先角、小刃角、小刃長さのいずれかを測定可能に構成されていることを特徴とする装置からなる。
【０００８】
この装置においては、上記保持手段が、更に、上記回転手段の回転軸と刃先とを一致させるための調整手段を有している構成とすることができる。
【０００９】
また、上記回転手段が、更に、該回転手段の回転軸と刃先との位置関係を可視化する機構を有している構成とすることもできる。
【００１０】
また、測定対象が丸刃である場合には、上記装置における保持手段は、更に、丸刃の中心を軸に該丸刃を回転させる機構を有していることが好ましい。
【００１１】
測定対象が板状刃である場合には、上記装置における保持手段は、更に、板状刃をその刃先と平行な方向に移動させる機構を有していることが好ましい。
【００１２】
上記装置は、更に、小刃先の形状を測定する小刃先形状測定手段を有している構成とすることもできる。
【００１３】
上記のような本発明に係る刃先の検査方法および検査装置においては、撮像手段により刃の刃先を直接測定できるので、従来技術のように印象材でレプリカを作成する必要はない。したがって、レプリカ作成時間が削減され、安価にかつ短時間での測定が可能になる。また、回転手段で刃を回転させつつ撮像手段で撮像し、刃の部位毎に、形状測定できるので、単に一方向のみからの測定に比べ、測定したい部位を適切に測定できるようになる。そして、撮像画像が最も明るくなる回転手段の角度を求めて刃先の形状を測定するので、刃先の形状を精度良く短時間に測定することができる。
【００１４】
また、回転手段の回転軸と刃先とを一致させるための調整手段を設けておけば、刃先を一定の位置に維持しながら保持手段を回転させることができ、視野位置、ピント位置の調整が不要となって、さらに短時間での測定が可能になる。
【００１５】
また、丸刃の場合には丸刃を回転させながら、板状刃の場合には刃先と平行な方向に移動させながら、順次刃先を測定していけば、短時間のうちに刃先全体にわたって容易にかつ高精度に測定・検査することが可能になる。
【００１６】
さらに、小刃先の形状（とくに、刃先のＲ）を測定する小刃先形状測定手段を設けておけば、切れ味の善し悪しをより精度良く推測できる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明に係る刃先の検査方法および検査装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）印象材等が不要で、短時間に低コストで精度良く刃先角、小刃角、小刃長さが測定できる。
（２）回転手段の回転軸と刃先とを一致させるための調整手段を設ければ、回転角を変えたとき視野位置、ピント位置の調整が不要となるためより短時間に測定できる。
（３）回転手段が回転軸と刃先との位置関係を可視化する機構を更に設ければ、検査対象である刃物を交換した場合にも、短時間に回転軸と刃先を合わせることができる。
（４）測定対象が丸刃の場合、丸刃の中心を軸に回転させるようにすれば、複数箇所の刃先の形状が短時間に測定できる。
（５）測定対象が板状刃の場合、板状刃の刃先を平行移動させるようにすれば、複数箇所の刃先の形状が短時間に測定できる。
（６）小刃先Ｒも測定可能とすることができるので、切れ味のバラツキがない刃物を的確に選別可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、刃物の刃先付近の形態例を示す模式図である。一般的に、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、刃１ａ、１ｂの刃先２ａ、２ｂには、その切れ味を長く持続させるために小刃３ａ、３ｂと呼ばれる部分がある。刃１ａ、１ｂの切れ味の善し悪しは、刃先の角度４ａ、４ｂ、小刃の角度５ａ、５ｂ、長さ６ａ、６ｂ、小刃先のＲにより左右される。
【００１９】
図２に片側に刃を付けた丸刃７の研ぎ方の例を示す。まず、平らな面を砥石で研磨する。次に、反対側の面について、刃先角となるように設置した砥石８で刃先全体を研磨する。さらに、小刃の角度となるように設置した砥石９で刃の先端部分を僅かに削る。この時の砥石設置角度の誤差、押し込み量の誤差で、小刃の長さ、角度が変化する。図９に印象剤で刃物を型どりし、その型の断面を撮像した結果を示す。図中の○１が上記刃先角を形成する面部分、○２が小刃部分、○３が上記平らな面を、それぞれ示している。
【００２０】
この小刃の長さ、小刃の角度が切れ味、耐久性に大きな影響を与える。小刃が短く、角度が小さければ、良く切れるが、刃こぼれしやすく耐久性がない。刃物の用途にもよるが小刃の角度は２０〜４５度、小刃の長さは０．１〜数ｍｍ程度が一般的である。加工用途で刃物を使用する場合には、使用前に小刃の角度、小刃の長さを測定し、基準値内の刃物のみを使用することで切れ味、耐久性のバラツキを無くことができ、収率、稼働率を向上させることができる。
【００２１】
図３は、本発明の一実施態様に係る刃先の検査装置の全体構成を示している。本実施態様においては、測定対象である刃物（丸刃）３０１（以下、単に「刃」と呼ぶこともある。）は、保持手段３０５により保持される。回転手段（図中略）は保持手段３０５と連結され、刃先３０１ａを中心に刃３０１を回転させる。
【００２２】
照明手段３０２から照射された光は、ハーフミラー３０２ａで反射して撮像手段３０３の光軸と同じ方向から、測定対象である刃物表面に照射される。撮像手段３０３は刃先先端部分が画面の中央付近となるよう配置され、刃物表面で反射した光を撮像する。撮像した画像は表示装置３０４に表示させる。このような光学系を用いると、撮像手段３０３の光軸と観察平面が垂直となる場合、面全体が最も明るく撮像される。このことを利用して図３に示すように、小刃部分が光軸と垂直となるように保持手段３０５を回転させると、小刃部分が明るく撮像されるので小刃長さが測長可能となる。図１０にこの角度において撮像手段３０３で得られた画像例を示す。図１１は、撮像手段３０３で得られた、反対側の平らな面の画像例を示している。図１０に示した画像に対して公知の画像処理を行うことで、簡易に小刃長さを測長することができる。なお、撮像手段３０３の視野幅は、測定する小刃長さの３倍から１０倍程度が望ましい。
【００２３】
回転手段に回転角を表示させ、図３、図４、図５に示すように、回転手段により保持手段３０５を回転させ、刃先３０１ａを中心に刃３０１を回転させることにより、刃先角面が最も明るく撮像される回転角の角度差をとることで、小刃角、刃先角が測定できる。つまり、図１０と図１１に示した画像に対応する回転角の角度差をとることで、小刃角を測定でき、図１０における○１の面が最も明るく撮像される回転角と、図１１に示した画像に対応する回転角の角度差をとることで、刃先角が測定できる。
【００２４】
さらに、回転手段を所定の角度づつ回転させながら撮像手段３０３で撮像し、刃の部位毎に最も明るくなる回転手段の角度および刃先からの距離を求めることで、刃先の形状が測定可能となる。回転、撮像、画像処理を自動化し、回転角の刻みを細かくすることで、刃先が曲面となっている場合でも形状が測定可能である。
【００２５】
また、保持手段３０５が、回転手段の回転軸と刃先とを一致させるための調整手段を有する場合、刃物３０１を回転させた場合にも、ピント調整、視野位置の調整が不要となるので、さらに短時間に測定が可能となる。
【００２６】
さらにまた、回転手段が回転軸と刃先との位置関係を可視化する機構を更に有する場合、回転手段の回転軸と刃先とを一致させるための調整が短時間で行えるのでさらに望ましい。位置関係を可視化する手段としては、例えば回転手段が回転軸に糸状の部材を脱着する機構を有する、回転軸部分に中空部材を使用し回転軸が横から観察できる機構を有する、等で達成可能である。例えば図７に示すように、刃３０１の刃先に対応する位置にて、回転手段３０９により、刃３０１とその保持手段３０５を回転させる場合、回転手段３０９の回転中心部に、紙面と垂直方向に刃３０１の両側にわたって糸状の部材（図示略）を張設し、張設された糸状の部材の位置に刃先の位置を調整することで達成できる。また、図８に示す態様によっても達成できる。
【００２７】
なお、図７、図８における３０７、３０８、３１０、３１１、３１２は、各位置調整機構を示しており、３０７は刃先Ｘ軸調整手段、３０８は刃先Ｚ軸調整手段、３１０は撮像手段Ｘ軸調整手段、３１１は撮像手段Ｙ軸調整手段、３１２は撮像手段Ｚ軸調整手段を、それぞれ示している。
【００２８】
測定対象が丸刃である場合、保持手段が丸刃の中心を軸に回転させる機構を有すると、丸刃の任意の刃先部分を短時間に測定可能となるため、望ましい。
【００２９】
測定対象が板状の刃である場合、保持手段が板状刃の刃先を刃先と平行方向に移動（例えば、摺動）させる機構を有すると、板状刃の任意の刃先部分を短時間に測定可能となるため、望ましい
【００３０】
さらにまた、図６に示すように形状測定手段３０６を有する場合、小刃先Ｒが測定可能であり、測定したＲに基準値を設定することで、さらに切れ味のバラツキがない刃物を選別可能となるため望ましい。形状測定手段としては、スリットレーザー光源による測定、光干渉方式による測定が望ましい。前者は、いわゆるいわゆる光切断法による測定であり、ある線分上の高さを測定することが可能である。このデータから少なくとも３点を抽出することにより、小刃先Ｒを測定することが可能である。後者はマイケルソン干渉計等を利用した測定であり、ある範囲の高さを測定することが可能である。この方式についても、少なくとも３点を抽出することにより小刃先Ｒを測定することが可能である。
【００３１】
以上、丸刃の片側に刃を付けた刃物の測定例について説明したが、本発明は、この丸刃のみならず、板状の刃、両側に刃を付けた刃物（丸刃、板状刃の両方を含む）にも適用可能である。
【００３２】
このように、本発明においては、刃の刃先を短時間で精度良く測定でき、かつ、測定したい部位、形状を的確に効率よく測定・検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】刃物の刃先付近の説明図である。
【図２】刃物の研ぎ方の説明図である。
【図３】本発明の一実施態様に係る刃物の検査装置の概略構成図である。
【図４】図３の装置における回転手段により回転させた一状態を示す概略構成図である。
【図５】図３の装置における回転手段により回転させた別の状態を示す概略構成図である。
【図６】図３の装置に形状測定手段を付加した場合の概略構成図である。
【図７】図３の装置のより具体的な構成の一例を示す概略構成図である。
【図８】図３の装置のより具体的な構成の別の例を示す概略構成図である。
【図９】従来の印象材でレプリカを作成した場合のレプリカの断面の観察例を示す図である。
【図１０】図３の装置で撮像した刃の小刃部分の一例を示す図である（小刃部分が光軸と垂直となる角度での撮像結果を示す図）。
【図１１】図３の装置で撮像した、図１０の小刃とは反対側の平らな面の一例を示す図である（裏面部分が光軸と垂直となる角度での撮像結果を示す図）。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ、１ｂ  刃
２ａ、２ｂ  刃先
３ａ、３ｂ  小刃
４ａ、４ｂ  刃先角
５ａ、５ｂ  小刃角
６ａ、６ｂ  小刃長さ
３０１  検査対象の一例である刃物
３０２  照明手段
３０３  撮像手段
３０４  表示装置
３０５  保持手段
３０６  形状測定手段
３０７  刃先Ｘ軸調整手段
３０８  刃先Ｚ軸調整手段
３０９  回転手段
３１０  撮像手段Ｘ軸調整手段
３１１  撮像手段Ｙ軸調整手段
３１２  撮像手段Ｚ軸調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2007017276.tif 000010
【図９】
2007017276.tif 000011
【図１０】
2007017276.tif 000012
【図１１】
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