(57)【要約】【課題】刃物の切れ味に対して使用者が感じる切れ味に近い評価が可能な刃物切れ味評価方法及びその装置を提供する。【解決手段】支持部移動機構３０によって刃物支持部１０に支持された刃物２が、試料保持部４０に保持された試料３と接触している時に、刃物２に作用する複数方向の荷重を測定する刃物切れ味評価方法、及び、試料３を交換可能な試料保持部４０と、刃物２を着脱可能な刃物支持部１０と、刃物支持部１０を三次元的に移動可能な支持部移動機構３０と、刃物２が試料３と接触している時に刃物２に作用する荷重を測定可能な力覚センサ２０とを具備した刃物切れ味評価装置１。【選択図】図１
2013205138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を交換可能に保持する試料保持部と、
刃物を着脱可能に支持する刃物支持部と、
該刃物支持部に支持された刃物が、前記試料保持部に保持された試料と接触するように前記刃物支持部を移動可能とされた支持部移動機構とを具備し、
該支持部移動機構によって刃物が試料と接触している時の刃物に作用する複数方向の荷重を測定することを特徴とする刃物切れ味評価方法。
【請求項２】
刃物が試料に接触してから離れるまでの二時点間に作用した同一方向の荷重を総和することを特徴とする請求項１に記載の刃物切れ味評価方法。
【請求項３】
試料を交換可能に保持する試料保持部と、
刃物を着脱可能に支持する刃物支持部と、
該刃物支持部に支持された刃物が、前記試料保持部に保持された試料に対して接触するように前記刃物支持部を移動可能とされた支持部移動機構と、
該支持部移動機構によって刃物が試料と接触している時に、刃物に作用する複数方向の荷重を測定可能な荷重測定手段と
を具備することを特徴とする刃物切れ味評価装置。
【請求項４】
複数の試料を貯留可能とされた試料貯留部と、
前記支持部移動機構によって、前記試料貯留部と前記試料保持部との間を移動可能とされ、試料を把持可能な試料把持部と
を更に具備することを特徴とする請求項３に記載の刃物切れ味評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刃物の切れ味を評価する刃物切れ味評価方法及びその装置に関するものであり、特に、刃物を実際に使用した時に使用者が感じる切れ味に近い切れ味を評価するための刃物切れ味評価方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
刃物の切れ味を評価する刃物切れ味評価装置としては、包丁等の刃物の刃先に多数枚の紙を束ねた試料を所定の荷重で押し当てた上で、試料を刃物の延びる方向へ一定速度で一往復移動させて、切れた紙の枚数で切れ味を評価する、所謂、本多式切れ味試験機が知られている（特許文献１及び特許文献２）。従来の刃物切れ味評価装置（切れ味試験機）によると、切れた紙の枚数で切れ味を評価しているので、用途や形状等が異なる刃物でも、比較的容易に切れ味を比較することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の刃物切れ味評価装置では、試験の結果、良好な評価が得られていても実際に使用すると刃物の切れ味が良くないことがあった。このことについて、本発明者等は、検討・研究を重ねた結果、刃物を実際に使用した時に使用者が感じる切れ味の良し悪しは、刃物における刃先の鋭さに加えて、被削材を切った時に刃物の側面と被削材との間に作用する抵抗、刃物自体の剛性、刃物を移動させた時の直進性、等が関係していることを知見した。
【０００４】
詳述すると、例えば刃物として医療用刃物（例えばメス）で被削材としての生体組織を切った場合、生体組織に対してメスを所定距離移動させた時に、メスが新品にも関わらず引き難くかったり、真直ぐ引けなかったりすることがある。これは、メスの側面への体液の付着（撥油性・撥水性）や生体組織によるメスの挟持（切り離れの良さ）等によって生体組織とメスとの間の抵抗が増加したり、メスの両側面で体液の付着量の違いや刃先の中心のずれ等によってメスに横方向（或いは回転方向）の力が作用したりするためであり、このような場合、使用者は刃物の切れ味が良くないと感じることが判った。
【０００５】
しかしながら、従来の刃物切れ味評価装置では、上述したように、紙を束ねた試料を一定の条件（荷重及び速度）で切断した時の切れた枚数により評価しているだけなので、刃物における刃先の鋭さについては評価することができるものの、刃物の側面と試料との間に作用する抵抗や、刃物を移動させた時の刃物の直進性等については評価することができなかった。そのため、従来の刃物切れ味評価装置による評価では、刃物を実際に使用した時に使用者が感じる切れ味と異なる評価となってしまう問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の実情に鑑み、刃物の切れ味に対して使用者が感じる切れ味に近い評価が可能な刃物切れ味評価方法及びその装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る刃物切れ味評価方法は、「試料を交換可能に保持する試料保持部と、刃物を着脱可能に支持する刃物支持部と、該刃物支持部に支持された刃物が、前記試料保持部に保持された試料と接触するように前記刃物支持部を移動可能とされた支持部移動機構とを具備し、該支持部移動機構によって刃物が試料と接触している時の刃物に作用する複数方向の荷重を測定する」ことを特徴とする。
【０００８】
ここで、「試料」としては、フェルト、シリコン樹脂等の合成樹脂、紙、皮、木、金属、ゴム、等を例示することができ、これら素材を単体、或いは、適宜複合させたものを用いても良い。また、試料としては、測定する刃物の用途に合わせた物性のものを用いることが望ましい。なお、試料の形状としては、棒状、平板状、ブロック状、模擬人体状、等を例示することができ、測定内容や、刃物の用途に応じた形状とすれば良い。
【０００９】
また、「試料保持部」としては、板状の部材により試料を挟むもの、真空等により試料を吸着するもの、樹脂等により試料を粘着するもの、等を例示することができる。
【００１０】
更に、「刃物」としては、メスのような医療用刃物、かみそり、包丁、鋏等の一般用刃物、裁断機や切削機等に用いられる工業用刃物、等を例示することができる。また、「刃物支持部」としては、刃物を把持するもの、刃物を締結させるもの、刃物を銜えるもの（メカニカルチャック、マグネットチャック、真空チャック、等）、等を例示することができる。
【００１１】
また、「支持部移動機構」としては、刃物支持部（刃物）を移動させることができる機構であれば良く、多関節ロボット、カム又はクランクを用いて所定の軌跡で移動させることができるもの、モータ及びシリンダを用いて所定の軌跡で移動させることができるもの、等を例示することができる。
【００１２】
また、「複数方向の荷重」とは、原点を通り互いに直交する３方向に対して夫々の方向へ作用する力、直交する３方向へ延びた軸に対して夫々の軸周りを回転させる方向へ作用する力のモーメント、等を例示することができる。なお、荷重の測定は、力覚センサ、位置センサ、ロードセル、トルクセンサ、圧力センサ、等を用いれば良い。また、刃物に作用する荷重を直接的に測定しても良いし、刃物を支持する刃物支持部や支持部移動機構にかかる荷重を測定することで刃物に作用する荷重を間接的に測定しても良い。
【００１３】
本発明のによれば、刃物が試料に接触している時に、刃物に作用する複数方向の荷重を測定するので、刃物における刃先の鋭さに加え、従来では評価できなかった刃物の側面と試料との間に作用する抵抗（刃物の撥油性・撥水性、切り離れの良さ）や、刃物を移動させた時の直進性、刃物の剛性、等を評価することができ、使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る刃物切れ味評価方法は、上記の構成に加えて、「刃物が試料に接触してから離れるまでの二時点間に作用した同一方向の荷重を総和する」ことを特徴としても良い。ここで、「二時点間」とは、接触した時点、離れる時点、及び接触してから離れるまでの間の時点（切り込み開始時点、切り込み終了時点、引き切り開始時点、引き切り終了時点、等）、互いに異なる二つの時点の間のことである。また、「総和」としては、荷重の総和（図７において斜線で示す部位の面積）であっても良いし、荷重の絶対値の総和であっても良い。
【００１５】
上述したように、刃物に作用する複数方向の荷重を測定することで、使用者が感じる切れ味に近い評価をすることが可能であるが、単なる荷重の変化（例えば、グラフ表記）だけでは、耐久試験における切れ味の変化や、他の刃物との切れ味の比較、等が判り難い問題がある。また、刃物が試料に対して接触している時に作用する荷重の一部のみ（例えば、最大荷重、特定範囲内での最大荷重と最小荷重の差、等）を見て切れ味を評価するようにした場合、本来は同じ切れ味の刃物でも、測定する度に切れ味の評価が異なってしまう可能性あり、信頼性に疑義を生じてしまう虞がある。
【００１６】
これに対して、本発明によれば、刃物が試料に接触してから離れるまでの二時点間に作用した同一方向の荷重を総和しているので、従来は評価することができなかった刃物の引き切り易さ等を評価することができ、使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。また、荷重を総和しているので、一回の測定（試験）を一つの数値とすることが可能となり、耐久試験における切れ味の変化や他の刃物との比較を判り易くすることができる。
【００１７】
また、接触してから離れるまでの荷重を総和しているので、最大荷重、特定範囲内での最大荷重と最小荷重の差、等のように荷重の一部のみで切れ味を評価する場合と比較して、測定毎のばらつきを低減させることができ、刃物の切れ味に対する評価の信頼性を高めることができる。
【００１８】
本発明に係る刃物切れ味評価装置は、「試料を交換可能に保持する試料保持部と、刃物を着脱可能に支持する刃物支持部と、該刃物支持部に支持された刃物が、前記試料保持部に保持された試料に対して接触するように前記刃物支持部を移動可能とされた支持部移動機構と、該支持部移動機構によって刃物が試料と接触している時に、刃物に作用する複数方向の荷重を測定可能な荷重測定手段とを具備する」ことを特徴とする。
【００１９】
ここで、「荷重測定手段」としては、力覚センサ、位置センサ、ロードセル、トルクセンサ、圧力センサ、等を例示することができる。
【００２０】
本発明の構成によれば、荷重測定手段によって刃物に作用する複数方向の荷重を測定することができるので、上述したように、従来よりも、使用者が感じる切れ味に近い評価が可能な試験をすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る刃物切れ味評価装置は、上記の構成に加えて、「複数の試料を貯留可能とされた試料貯留部と、前記支持部移動機構によって、前記試料貯留部と前記試料保持部との間を移動可能とされ、試料を把持可能な試料把持部とを更に具備する」ことを特徴としても良い。
【００２２】
本発明の構成によれば、支持部移動機構により試料貯留部へ移動させた試料把持部で貯留された試料を把持し、その状態で支持部移動機構により試料把持部を試料保持部へ移動させ、把持した試料を試料保持部へ受け渡して保持させることが可能となるので、試料保持部に対して試料を自動的に供給させることが可能となる。なお、試料保持部に保持された試料については、試料把持部で取出すようにしても良いし、別途の装置で取出すようにしても良い。
【００２３】
従って、試料保持部に対して試料を自動的に供給することができると、刃物支持部に支持された刃物を試料に接触させて切れ味を評価する試験を、複数回連続して行うことが可能となるので、試験の回数と荷重測定手段による荷重の測定とで刃物の耐久性を評価することができ、使用者が感じる切れ味に近い評価が可能な試験をすることができる。
【００２４】
また、刃物支持部を移動させる支持部移動機構によって試料把持部を移動させるようにしているので、試料把持部を移動させる機構を別途備える必要がなく、装置構成を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２５】
このように、本発明によれば、刃物の切れ味に対して使用者が感じる切れ味に近い評価が可能な刃物切れ味評価方法及びその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態である刃物切れ味評価装置の全体構成を概略で示す斜視図である。
【図２】図１の刃物切れ味評価装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】図１の刃物切れ味評価装置における刃物支持部と試料把持部を拡大して示す正面図である。
【図４】刃物と試料との関係を示す説明図である。
【図５】（ａ）は図１の刃物切れ味評価装置により刃物として包丁を用いて試料を通常の状態で試験した結果を示すグラフであり、（ｂ）は同図（ａ）において刃物の側面の抵抗を増加させた状態で試験した結果を示すグラフである。
【図６】（ａ）は図１の刃物切れ味評価装置により刃物としてメスを用いて試料を通常の状態で試験した結果を示すグラフであり、（ｂ）は同図（ａ）において刃物を斜めに移動させた時の試験結果を示すグラフである。
【図７】測定結果と切れ味の評価の関係を模式的に示した説明図である。
【図８】図１の刃物切れ味評価装置における試料保持部の異なる形態を概略で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の一実施形態である刃物切れ味評価装置１は、図１及び図２に示すように、刃物２を脱着可能に支持する刃物支持部１０と、刃物支持部１０に支持された刃物２に作用する複数方向の荷重を測定可能な荷重測定手段としての力覚センサ２０と、力覚センサ２０及び刃物支持部１０を三次元的に移動させる支持部移動機構３０と、を備えている。なお、本実施形態では、支持部移動機構３０の前後方向（図２において紙面の上下方向）をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。
【００２８】
また、刃物切れ味評価装置１は、支持部移動機構３０の前方に配置され、刃物２の切れ味を測定するための被削材としての細長い角柱状の試料３を交換可能に保持する試料保持部４０と、支持部移動機構３０の左右両側に配置され、複数の試料３を貯留可能な試料貯留部５０と、支持部移動機構３０によって三次元的に移動可能とされ、試料３を把持可能な試料把持部６０と、支持部移動機構３０、試料保持部４０、試料貯留部５０、及び試料把持部６０等の動きを制御する制御部７０と、を更に備えている。なお、図１では、支持部移動機構３０の右方向に配置された試料貯留部５０を便宜上省略して記載している。
【００２９】
刃物切れ味評価装置１における刃物支持部１０は、図３に示すように、力覚センサ２０に取付けられる平板状のベース部１１と、ベース部１１に固定される一対の逆Ｌ字状の固定クランプ１２と、固定クランプ１２同士の間に配置される平板状の可動クランプ１３と、可動クランプ１３を一対の固定クランプ１２の間でスライド可能に案内する複数のガイドピン１４と、可動クランプ１３を一方の固定クランプ１２側へ押圧可能とし他方の固定クランプ１２に螺合支持されたクランプ操作部１５と、を備えている。
【００３０】
一対の固定クランプ１２は、刃物２の柄及び可動クランプ１３を挿入可能な隙間を有した状態でベース部１１に固定されている。また、可動クランプ１３は、ガイドピン１４を挿通可能な複数の挿通孔（図示は省略）を備えている。更に、複数のガイドピン１４は、一対の固定クランプ１２同士の間に跨って取付けられている。また、クランプ操作部１５は、他方（図３中、左側）の固定クランプ１２を貫通した雌ネジ孔（図示は省略）に螺合される雄ネジ部１５ａと、雄ネジ部１５ａにおける一対の固定クランプ１２から遠ざかった側の端部（基端部）に一体的に形成された頭部１５ｂと、を備えている。
【００３１】
また、刃物切れ味評価装置１における力覚センサ２０は、６軸（互いに直交する３軸の方向と、各軸周りの回転方向）の方向に作用する荷重を測定することができるものである。この力覚センサ２０は、円筒状の本体部２１と、本体部２１の一端側に配置され３軸方向へ自在に可動可能とされた円盤状の作用部２２と、を備えている。この力覚センサ２０は、本体部２１側が支持部移動機構３０側に取付けられており、作用部２２側に刃物支持部１０のベース部１１が取付けられている。
【００３２】
更に、刃物切れ味評価装置１における支持部移動機構３０は、本実施形態では、６軸制御の多関節ロボットとされている。支持部移動機構３０は、略円筒状に形成された基礎部３１と、基礎部３１の上端に支持される第一関節部３２と、第一関節部３２に支持され所定方向へ延びた第一腕部３３と、第一腕部３３の先端に支持される第二関節部３４と、第二関節部３４に支持され所定方向へ延びた第二腕部３５と、第二腕部３５の先端に支持される第三関節部３６と、第三関節部３６に支持される工具取付部３７と、を備えている。
【００３３】
支持部移動機構３０の基礎部３１は、刃物切れ味評価装置１のベース部分を構成するベースプレート等に取付けられている。また、第一関節部３２は、上下方向へ延びた軸周りに回転可能とされている。また、第一腕部３３は、基端側が第一関節部３２の回転軸に対して直角方向へ延びた軸周りに回転可能とされ、先端側が基端側の回転軸に対して直角方向へ延出している。更に、第二関節部３４は、第一腕部３３における基端側の回転軸と平行に延びた軸周りに回転可能とされている。
【００３４】
また、第二腕部３５は、第二関節部３４の回転軸に対して直角方向へ延びた軸周りに回転可能とされ、先端側がその回転軸に沿って延出している。また、第三関節部３６は、第二腕部３５の回転軸に対して直角方向へ延びた軸周りに回転可能とされている。更に、工具取付部３７は、第三関節部３６の回転軸に対して直角方向へ延びた軸周りに回転可能とされている。
【００３５】
本実施形態では、図示するように、支持部移動機構３０の工具取付部３７に、力覚センサ２０を介して刃物支持部１０が取付けられており、支持部移動機構３０によって刃物支持部１０（刃物２）を所定の範囲内で三次元的に移動させることができるようになっている。
【００３６】
また、刃物切れ味評価装置１における試料保持部４０は、図１に示すように、互いに接近・離反する方向へ移動可能とされ試料３を挟持可能な一対の保持部材４１と、一対の保持部材４１の間に配置され試料３を載置可能とされた載置部材４２と、一対の保持部材４１を互いに接近又は離反する方向へ移動させる駆動機構（図示は省略）と、を備えている。なお、試料保持部４０に、試料３が保持されているか否かを検知する試料保持検知センサを備えるようにしても良い。
【００３７】
本実施形態の試料保持部４０は、細長い角柱状の試料３を左右方向（Ｙ軸方向）へ延びた状態で保持することができるようになっている。また、試料保持部４０は、支持部移動機構１０の前方で、支持部移動機構３０により移動する刃物支持部１０に支持された刃物２の移動範囲内に配置されている。
【００３８】
一対の保持部材４１は、左右方向へ延びた長尺状で断面が略逆Ｌ字状の一対の本体４１ａと、各本体４１ａにおける互いに対向した端辺から上方へ板状に延出し本体４１ａの長手方向に対して所定間隔で列設された複数の保持片４１ｂと、を備えている。一対の保持部材４１は、夫々の各保持片４１ｂが互いに対向するように配置されている。また、一対の保持部材４１は、夫々保持片４１ｂが２１個形成されている。つまり、列設された保持片４１ｂと保持片４１ｂとの隙間の数が、２０個形成されるようになっている。これにより、試料保持部４０に保持された一つの試料３に対して、刃物２の切れ味を評価する試験を２０回連続して行うことができるようになっている。
【００３９】
また、試料保持部４０における載置部材４２は、一対の保持部材４１における保持片４１ｂの下側の位置に配置されており、一対の保持部材４１よりも長く左右方向へ延びた板状の載置面４２ａを有している。本実施形態の試料保持部４０は、載置部材４２の載置面４２ａ上に長尺状の試料３を載置した状態で、一対の保持部材４１を互いに接近させて夫々の保持片４１ｂにより試料３を前後方向（Ｘ軸方向）に挟持することで、試料３を保持することができるようになっている。
【００４０】
また、刃物切れ味評価装置１における試料貯留部５０は、図２に示すように、支持部移動機構１０の左右両側で、支持部移動機構１０によって移動する試料把持部６０の移動範囲内に配置されている。
【００４１】
本実施形態の試料貯留部５０は、図１に示すように、細長い試料３と略同じ長さに離間して配置され角柱状で所定高さの脚部５１と、脚部５１の上端に支持され脚部同士に跨る長さで平板状のベース部５２と、ベース部５２の長手方向両端付近に夫々取付けられると共に断面がコ字状で開放された側が互いに対向するように取付けられ、ベース部５２から上方へ延出した長尺状の貯留部材５３と、貯留部材５３同士の間に挿入された試料３をベース部５２の上面に平行でベース部５２の長手方向に対して直角方向へ押圧する押圧機構（図示は省略）と、を備えている。また、図示は省略するが、試料貯留部５０は、貯留している試料３の有無又は試料３の数を検知可能な試料検知センサを備えている。
【００４２】
ベース部５２は、長手方向の略中央で支持部移動機構３０を向いた側に、後述する試料把持部６０の把持片６１よりも長く切り欠かれた切欠部５２ａが形成されている。
【００４３】
一対の貯留部材５３は、試料３の長さと略同じ距離離間して配置されており、各コ字状の大きさが試料３を挿入可能な大きさとされている。これにより、一対の貯留部材５３によって試料３の長手方向両端を支持することができると共に、貯留部材５３の延びる方向（上下方向）へ複数の試料３を支持して貯留することができるようになっている。なお、本例では、一つの試料貯留部５０に、最大で２５本の試料３を貯留することができるようになっている。
【００４４】
また、一対の貯留部材５３は、上端が開放されており、上端側から試料３を挿入して支持（貯留）させることができるようになっている。また、一対の貯留部材５３は、下端がベース部５２に閉鎖されていると共に、支持部移動機構３０を向いた側の下端から試料３の高さよりも若干高い位置までの間に切欠状の開口部５３ａが形成されており、この開口部５３ａを通して支持された試料３を取出すことができるようになっている。
【００４５】
試料貯留部５０の押圧機構は、図示は省略するが、一対の貯留部材５３における開口部５３ａとは反対側に形成された貫通孔に対して挿通可能とされ、加圧流体によって進退する押圧棒を備えている。この押圧機構は、押圧棒を支持部移動機構３０側へ移動させることで、貯留部材５３の貫通孔を通して最も下側に貯留された試料３を支持部移動機構３０側へ押圧し、貯留部材５３の開口部５３ａを通して試料３を取出すことができるようになっている。
【００４６】
更に、刃物切れ味評価装置１における試料把持部６０は、図３に示すように、互いに対向配置された一対の把持片６１と、一対の把持片６１を互いに接近又は離反する方向へ移動させる駆動機構を有した本体６２と、を備えている。なお、本体６２に備えられる把持片６１の駆動機構は、例えば、シリンダとピストンを備えた加圧流体によって作動する公知の機構を用いている。
【００４７】
試料把持部６０は、一対の把持片６１を本体６２の駆動機構により移動させることで、一対の把持片６１によって試料３を把持したり、把持した試料３を放したりすることができるようになっている。また、試料把持部６０は、取付ステー６３を介して支持部移動機構３０の工具取付部３７に取付けられている。これにより、試料把持部６０も刃物支持部１０や力覚センサ２０と同様に、支持部移動機構３０によって、所定の範囲内で三次元的に移動することができるようになっている。
【００４８】
また、刃物切れ味評価装置１における制御部７０は、図示は省略するが、プログラムの入力や、刃物２や試料３等の条件を入力することが可能なキーボード等の入力手段と、入力手段により入力された入力内容、支持部移動機構３０、試料保持部４０、試料貯留部５０、試料把持部６０等の動きを制御するためのプログラム、力覚センサ２０による測定結果、等を記憶するＲＯＭやＲＡＭ、記録媒体等の記憶装置と、プログラム等を実行して演算を行うＣＰＵやＭＰＵ等の処理装置と、処理装置による処理結果や力覚センサ２０による測定結果等を出力するディスプレイやプリンタ等の出力装置と、を備えている。本実施形態では、制御部７０として汎用のコンピュータを用いている。
【００４９】
なお、図２中の符号４は、測定し終えた試料３を外部へ排出するための排出口である。また、図示は省略するが、本実施形態の刃物切れ味評価装置１は、全体を囲む柵と、柵の所定位置に配置され開閉可能な扉と、扉の開放を検知する開放検知センサと、を備えている。この刃物切れ味評価装置１は、作動中に扉を開いて開放検知センサにより開放が検知されると、制御部７０によって作動が停止するようになっている。
【００５０】
次に、本実施形態の刃物切れ味評価装置１を用いた刃物の切れ味の評価方法について説明する。まず、支持部移動機構３０の左右両側に配置された試料貯留部５０に、複数の試料３を貯留させる。本実施形態では、試料３として、２５ｍｍ×２５ｍｍ×５００ｍｍのフェルトを用いている。なお、フェルトの材質及び密度については、測定する刃物２の用途に応じたものを用いると良い。
【００５１】
試料貯留部５０に複数の試料３を貯留させたら、次に、刃物支持部１０に刃物２を支持させる。刃物支持部１０への刃物２の支持は、一方の固定クランプ１２と可動クランプ１３との間に刃物２の柄を挿入した状態で、クランプ操作部１５の頭部１５ｂを回転させて、雄ネジ部１５ａにより可動クランプ１３を一方の固定クランプ１２側へ押圧し、固定クランプ１２と可動クランプ１３とで柄を挟持することで刃物２を支持させる。なお、刃物２を取外す場合は、クランプ操作部１５の頭部１５ｂを上記とは逆方向へ回転させることで、挟持を緩めて刃物２を取出すことができる。
【００５２】
試料３及び刃物２の貯留及び支持が終了したら、装置全体を囲む柵の扉を全て閉鎖する。そして、制御部７０において、刃物２や試料３に応じた試験を行うための試験プログラムを入力（複数のプログラムが予め記憶されている場合はプログラムを選択）し、試験プログラムを実行する。
【００５３】
試験プログラムを実行すると、試料保持部４０に保持された試料３に対して、刃物支持部１０に支持された刃物２が設定された条件で接触するように、支持部移動機構３０が刃物支持部１０（刃物２）を移動させる。具体的には、例えば、まず初めに、試料保持部４０における複数の保持片４１ｂと保持片４１ｂとの間の隙間における最も左側に位置した隙間を刃物２が通るように、その隙間の前方（支持部移動機構３０から遠ざかる方向）に刃物２を所定の高さで位置させた上で、刃物２を所定の速度で試料３に対して刃物２が通り過ぎるまで後方（支持部移動機構３０に近付く方向）へ移動させる。
【００５４】
そして、刃物２を後方へ移動させることで、刃物２と試料３とが接触し、力覚センサ２０によって刃物２に作用する６軸方向の荷重（ここでは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に作用する各力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）、及び、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、及びＺ軸周りに作用する各力のモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ））が測定される（各軸方向については図１を参照）。これらの測定された６軸方向の荷重は、夫々記憶装置により記憶されると共に、処理装置により切れ味としての鋭さや引き切り易さ、直進性等が処理されてその結果が記憶装置に記憶される。
【００５５】
例えば、処理装置での処理として、刃物２の切れ味としての鋭さについては、刃物２が試料３と接触して最初のピーク値から下がった値の差を演算処理する（図７の切り込み易さを参照）。また、刃物２の切れ味としての引き切り易さについては、刃物２が試料３に接触した時点から離れる時点までの二時点間に作用した荷重の総和を演算処理、つまり、荷重をグラフで表した時の面積を演算処理する（図７の引き切り易さを参照）。更に、制御部７０の処理装置では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に作用する各力の合力と、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、及びＺ軸周りに作用する各モーメントの合力とを夫々算出するようになっている。そして、これらの処理結果は、刃物２の切れ味の評価として、記憶装置に記憶されるようになっている。
【００５６】
このようにして、保持片４１ｂと保持片４１ｂとの間の隙間を刃物２が通過して力覚センサ２０により切れ味が測定され、刃物２が試料３を通り過ぎて後方に位置すると、続いて、支持部移動機構３０により刃物２が試料と接触しない状態で、刃物２を試料３の前方へ移動させると共に、先の隙間に対して右隣の隙間を刃物２が通るように右方向へ移動させ、所定の高さに位置させる。そして、その状態で上述と同様に所定の速度で刃物２を後方へ移動させて、力覚センサ２０により６軸方向に作用する荷重を測定する。
【００５７】
上記のような動作を順次繰返すことで、保持片４１ｂと保持片４１ｂとの間の隙間を一つずつ右側へ移動して刃物２に作用する荷重を測定する。そして、最も右側に位置した隙間を刃物２が通ってその刃物２に作用した荷重を測定したら、試料保持部４０の一対の保持部材４１を互いに離反させて試料３の保持を解除し、保持されていた試料３を排出口４へ排出する。
【００５８】
具体的には、例えば、保持が解除されて試料保持部４０の載置部材４２上に載置された試料３に対して、試料把持部６０の把持片６１を当接させた上で、試料把持部６０を支持部移動機構３０によって排出口４の方向へ移動させることで、使用済みの試料３を排出口４の方向へ移動させて排出口４内へ排出させる。或いは、使用済みの試料３を試料把持部６０で把持し、支持部移動機構３０により把持した試料３を排出口４へ移動させて排出するようにしても良い。
【００５９】
そして、試料保持部４０から試料３を排出したら、支持部移動機構３０により試料把持部６０を試料貯留部５０へ移動させる。その後、試料貯留部５０において、図示しない押圧機構によって支持部移動機構３０側へ押出された試料３を、試料把持部６０における一対の把持片６１によって把持し、試料保持部４０へ移動させて保持させる。
【００６０】
なお、試料貯留部５０では、ベース部５２に試料把持部６０の把持片６１が入る大きさの切欠部５２ａが形成されているので、その切欠部５２ａによりベース部５２上に押出された試料３のみを一対の把持片６１で把持することができるようになっている。また、試料貯留部５０では、最も下側に貯留された試料３が押圧機構によって取出されると、上側に貯留された試料３が自重によってベース部５２の上面へ落下し、次の試料３として押圧機構によって取出されるようになっている。
【００６１】
このような動作を順次繰返し、一方の試料貯留部５０に貯留された試料３がなくなったら、支持部移動機構３０を挟んで反対側に配置された試料貯留部５０から試料３を試料保持部４０へ供給し、二つの試料貯留部５０に貯留された試料３が全てなくなるまで、刃物２の切れ味を連続して試験することができ、刃物２の耐久性を試験することができるようになっている。
【００６２】
因みに、本実施形態例では、試料保持部４０において、一つの試料３に対して刃物２の切れ味を評価する試験を、２０回行うことができ、また、一つの試料貯留部５０において、最大で２５本の試料を貯留することができるので、最大で１０００回まで刃物２の切れ味の試験を連続して行うことができるようになっている。
【００６３】
上記構成の本実施形態の刃物切れ味評価装置１を用いて、刃物２の刃先が延びる方向をＸ軸方向、刃物２の側面に対して直角方向をＹ軸方向、刃物２の上下方向をＺ軸方向とし、所定の条件で刃物２を試料３に接触させた時に、刃物２に作用する各軸方向の力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）と、各軸周りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを力覚センサ２０により測定する試験を行った。
【００６４】
図５（ａ）は、図４に示すように、刃物２を包丁とすると共に、試料３をフェルトとし、試料３に対する切り込み深さＤを１５ｍｍとして、刃物２を１５度〜２０度傾斜させた状態で、刃物２をＸ軸方向へ移動させた時の試験結果であり、図５（ｂ）は、図４等に示す刃物２の側面に研磨紙を貼り付けて刃物２の側面と試料３との間の抵抗を増大させた時の試験結果である。
【００６５】
また、図６（ａ）は、刃物２を医療用のメスとすると共に、試料３を人工皮膚としてのシリコン樹脂とし、試料２に対する切り込み深さを４ｍｍとして、刃物２を４５度〜５０度傾斜させた状態で、刃物２をＸ軸方向へ４０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させた時の試験結果であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）において、真直ぐな状態の刃物２を斜めに移動させた時の試験結果である。
【００６６】
なお、図５及び図６の試験では、刃物２に対してＹ軸周りとＺ軸周りのモーメントＭｙ，Ｍｚがほとんど作用しておらず、グラフ上に表れていない。
【００６７】
まず、図５（ａ）と（ｂ）の試験結果を比較すると、刃物２の側面の抵抗が大きくなると、Ｘ軸方向に作用する力Ｆｘが大きくなると共に、Ｚ軸方向に作用する力Ｆｚが刃物２の移動に伴って逆方向へ作用するように変化することが判る。
【００６８】
また、図６（ａ）の試験結果に対して、例えば、Ｘ軸方向やＺ軸方向に作用する力Ｆｘ，Ｆｚの変化に着目した場合、刃物２の接触開始から力が順次大きくなり最大に達すると、所定量小さくなり、その後、刃物２が離れるまで略一定の力となっている。この力Ｆｘ，Ｆｚの変化に対する刃物２と試料３との関係は、刃物２が試料３に対して接触を開始してから最大に達するまでは、未だ刃物２が試料３に対して切り込んでいない状態となっており、その最大に達してから所定量小さくなるまでの間で、初めて刃物２が試料３に切り込んでいる。続いて、その後の力Ｆｘ，Ｆｚが略一定となっている間で、刃物２が試料３を引き切っている。
【００６９】
そして、切り込んでいる時の力の差（図７を参照）が大きいほど、刃物２の刃先が鋭く切り込み易い刃物２であることが判明した。また、引き切っている時の力が小さいほど、刃物２の側面と試料３との間に作用する抵抗が小さく引き切り易い刃物２であることが判明した。
【００７０】
従って、図５及び図６（ａ）の試験結果から、刃物２に対してＸ軸方向やＺ軸方向へ作用する力Ｆｘ，Ｆｚを測定することで、切れ味としての刃物２の鋭さと引き切り易さを評価することができる。
【００７１】
なお、上記の結果から、刃物２を試料３に対してＸ軸方向へ移動させる場合は、Ｘ軸方向に作用するＦｘを主に評価に用いることが望ましく、刃物２を試料３に対してＺ軸方向へ移動させる場合には、Ｚ軸方向に作用するＦｚを主に評価に用いることが望ましい。
【００７２】
一方、図６（ｂ）の試験結果に対しては、メスを斜めに移動させた場合、図６（ａ）のように真直ぐに移動させた時にはほとんど測定されなかったＹ軸方向の力Ｆｙが、測定されるようになることが判った。このことから、メス（刃物２）をＸ軸方向のみに移動させた時に、Ｙ軸方向の力Ｆｙが測定される場合には、刃物２がＹ軸方向へ移動しようとしていると推測することができる。従って、刃物２をＸ軸方向へ移動させながらＹ軸方向へ作用する力Ｆｙを測定することで、切れ味としての直進性を評価することができる。
【００７３】
更に、図示は省略するが、Ｘ軸周りの方向、Ｙ軸周りの方向、Ｚ軸周りの方向、等の各方向に作用するモーメントを測定することで、刃物２に作用する捩れや歪み等を推測することができ、切れ味としての刃物２の剛性を評価することができる。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、刃物２が試料３に接触している時に、力覚センサ２０によって刃物２に作用する複数方向の荷重を測定することができるので、刃物２における刃先の鋭さに加え、従来では評価できなかった刃物２の側面と試料との間に作用する抵抗（刃物の撥水性・撥油性、切り離れの良さ）や、刃物２を移動させた時の直進性、刃物２の剛性、等を評価することができ、使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。
【００７５】
また、本実施形態によれば、制御部７０の処理装置により、刃物２が試料３に接触してから離れるまでに作用した同一方向の荷重を総和しているので、従来は評価することができなかった刃物２の引き切り易さ等を評価することができ、使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。また、荷重を総和しているので、一回の試験結果を一つの数値とすることが可能となり、耐久試験における切れ味の変化や他の刃物との比較を判り易くすることができ、使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。
【００７６】
また、本実施形態によれば、接触してから離れるまでの荷重を総和しているので、最大荷重、特定範囲内での最大荷重と最小荷重の差、等のように荷重の一部のみで切れ味を評価する場合と比較して、測定毎のばらつきを低減させることができ、刃物２の切れ味に対する評価の信頼性を高めることができる。
【００７７】
ところで、従来の刃物切れ味評価装置では、試料としての紙の束を、一回の試験毎に試験者が手で交換しなければならず、刃物の耐久試験のように試験回数の多い試験を行う場合、多大な手間と時間がかかる問題があった。これに対して、本実施形態によれば、支持部移動機構３０により試料貯留部５０へ移動させた試料把持部６０で貯留された試料３を把持し、その状態で支持部移動機構３０により試料把持部６０を試料保持部４０へ移動させて、把持した試料３を試料保持部４０へ受け渡すようにしており、試料保持部４０に試料３を自動的に供給することができるので、刃物２の耐久試験を従来よりも簡単且つ短時間で行うことができると共に、刃物２の耐久性を評価し易くすることができる。
【００７８】
また、本実施形態によれば、刃物支持部１０を移動させる支持部移動機構３０によって試料把持部６０を移動させるようにしているので、試料把持部６０を移動させる機構を別途備える必要がなく、装置構成を簡略化することができる。
【００７９】
更に、本実施形態によれば、刃物支持部１０（刃物２）を移動させる支持部移動機構３０を、６軸の多関節ロボットとしており、試料３に対して刃物２を様々な条件で接触させることができるので、より使用者の動きに近い動きで刃物２を試料３に接触させて切れ味を試験することができ、刃物２の切れ味に対して使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。また、上述した作用効果を奏することから、最も切れ味の良くなる刃物２の向きや動かし方等、或いは、刃物２の形状や物性等の検証に用いることができるので、より切れ味の良い刃物２の開発に役立てることができる。
【００８０】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００８１】
例えば、上記の実施形態では、刃物切れ味評価装置１の試料保持部４０として、試料３を前後方向から挟持して保持するものを示したが、これに限定するものではなく、上下方向に挟持して保持するようにしても良い。これにより、例えば、被削材を手等で押えて使用するような刃物の場合、より実際の使用状態に近い状態で試料３を保持することができ、より使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。
【００８２】
また、上記の実施形態では、試料保持部４０として、細長い角柱状の試料３を保持するものを示したが、これに限定するものではなく、例えば、図８に示すような、シート状や板状の試料３ａを保持可能な試料保持部４０Ａとしても良い。この試料保持部４０Ａは、図示は省略するが、板状の試料３ａを、脱着可能な粘着剤、負圧を用いた複数の吸着部、等によって交換可能に保持することができるようになっている。なお、試料保持部４０Ａは、上面が、支持部移動機構３０側が低くなるように緩く傾斜している。
【００８３】
これにより、多様な形態の試料を保持することができるので、実際に刃物を使用する被削材に近い試料を保持して切れ味の試験を行うことができ、更に使用者が感じる切れ味に近い評価をすることができる。例えば、刃物２としてメスの切れ味の試験を行いたい場合、試料保持部４０Ａに試料３としてシート状の人工皮膚を保持させることができるので、より実際の使用状態に近い条件（メスの向きや動き、試料３の材質、等）で切れ味の試験を行うことができ、メスに対してより使用者の感じる切れ味に近い評価をすることができる。なお、試料保持部において、模擬人体等のより立体的な試料を保持することができるようにしても良く、刃物の切れ味だけでなく、刃物の形状、刃物の使用方法、刃物や試料の素材、等の研究開発にも用いることができる。
【００８４】
更に、上記の実施形態では、支持部移動機構３０として、６軸の多関節ロボットを用いたものを示したが、これに限定するものではなく、例えば、刃物支持部１０（刃物２）を特定の方向のみに移動させる移動機構としても良い。これにより、支持部移動機構を安価に製造することができ、刃物切れ味評価装置に係るコストを低減させることができる。
【００８５】
また、上記の実施形態では、制御部７０の処理装置において、荷重の総和を演算処理するための二時点間として、刃物２が試料３に接触した時点から離れる時点までを示したが、これに限定するものではない。例えば、刃物２が試料３に接触した時点から切り込みが終了した時点まで、切り込みが終了した時点から離れる時点まで、等の二時点間としても良く、前者の場合は切り込み易さの、後者の場合は引き切り易さの評価に用いることで、より使用者の感じる切れ味に近い評価をすることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  刃物切れ味評価装置
２  刃物
３  試料
１０  刃物支持部
２０  力覚センサ（荷重測定手段）
３０  支持部移動機構
４０  試料保持部
４０Ａ  試料保持部
５０  試料貯留部
６０  試料把持部
７０  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特許第７４０２０号公報
【特許文献２】特開昭４９−１２５０８７号公報
【図１】
2013205138.tif 000003
【図２】
2013205138.tif 000004
【図３】
2013205138.tif 000005
【図４】
2013205138.tif 000006
【図５】
2013205138.tif 000007
【図６】
2013205138.tif 000008
【図７】
2013205138.tif 000009
【図８】
2013205138.tif 000010