(57)【要約】【課題】小径の第２注出口から内容物の流量を調整して注出できる注出キャップを提供すること。【解決手段】本発明は回転工具（５）を工具保持具（３）の中央受容開口内に焼きばめ挿入するための焼きばめ装置に関する。工具保持具（３）は前記回転工具（５）を圧入して保持する。装置は前記受容開口領域内で前記工具保持具（３）を熱膨張させるための誘導加熱装置（１５、１８）を備える。前記工具保持具（３）上で該工具保持具と物理的に接触して配置し得るものであり、かつ自身を貫通して液体冷媒が流れ得る少なくとも１つの冷却カラー（５３）を備える冷却装置（５１、５３）が前記工具保持具の前記開口領域を冷却するために設けられる。この液体冷媒は焼きばめ段階に必要とされる全体のタイムスパンを減じる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転工具を中央受容開口（１１）内に圧入して保持する少なくとも１つの工具保持具（３）用焼きばめ装置であって、
前記受容開口（１１）領域内の前記工具保持具（３）を熱膨張させるように構成された誘導加熱装置（１５、１８）であって、当該誘導加熱装置（１５、１８）が誘導コイルユニット（１５）を有する、誘導加熱装置（１５、１８）を備え、
前記誘導コイルユニット（１５）が、
−  熱膨張目的のために前記工具保持具（３）の受容開口（１１）領域に実質的に同軸な関係に位置づけられるように構成された誘導コイル（２１）と、
−  強磁性材料で作られかつ前記誘導コイル（２１）の外周に沿って軸線方向及び前記誘導コイル（２１）の２つの軸線方向端面のうちの少なくとも１つに沿って半径方向に延在するヨーク装置（１０１）であって、前記工具保持具（３）の工具挿入端部に隣接し及び／又は前記工具挿入端部から離れた当該ヨーク装置（１０１）の領域がヨーク部材（１０９）を備え、前記ヨーク部材（１０９）が強磁性材料で作られ、前記誘導コイル（２１）の内周を超えて半径方向内向きに突出し、前記ヨーク部材が相互に移動可能なように前記ヨーク部材（１０９）が案内され、前記誘導コイル（２１）の内周を超える半径方向の前記突出部が作動目的のために変更可能である、ヨーク装置（１０１）と、
を備えることを特徴とする、焼きばめ装置。
【請求項２】
前記ヨーク部材（１０９）が、当該ヨーク部材が互いに対して移動し得るか又は回動し得るように案内されることを特徴とする、請求項１に記載の焼きばめ装置。
【請求項３】
前記ヨーク部材（１０９）が、円周方向で互いに重なりかつ当該ヨーク部材が前記誘導コイル（２１）に対して半径方向に移動されるように案内されることを特徴とする、請求項２に記載の焼きばめ装置。 
【請求項４】
前記ヨーク部材（１０９ｃ、１０９ｄ）が、円周方向で互いに重なりかつ前記誘導コイル（２１）に対して軸線方向に平行な態様で延在する回動ピン（１１９、１１９ａ）の周りを回動されることを特徴とする、請求項３に記載の焼きばめ装置。
【請求項５】
前記誘導コイルユニット（２１）が、当該誘導コイルユニット（２１）がコイル軸線を鉛直にした状態で移動可能なように鉛直案内支柱（２５）上に案内され、
前記工具保持具（３）が、コイル軸と同軸である中央受容開口（１１）を備えて構成され、かつ上端面を有し、
前記ヨーク部材（１０９、１０９ｃ、１０９ｄ）が、円周方向で互いに重なり、かつ前記誘導コイル（２１）に対して半径方向に移動可能に案内されるまたは前記誘導コイル（２１）に対して軸線方向に平行な態様で延在する回動ピン（１１９、１１９ａ）の周りを回動され、
前記ヨーク部材（１０９、１０９ｃ、１０９ｄ）が、前記工具保持具の前記上端面と半径方向で重なることを特徴とする、請求項１に記載の焼きばめ装置。
【請求項６】
前記ヨーク部材（１０９）が、共通の制御部材（１１３）によって調整されており、
前記制御部材が、前記誘導コイル（２１）に対して等軸線方向に回転されかつ制御面／カム従動子装置（１１５、１１７）を介して前記ヨーク部材（１０９）に連結されることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の焼きばめ装置。 
【請求項７】
当該焼きばめ装置は、鉛直な回転軸線の周りを回転するタレット板（２４）を備え、かつ前記工具保持具（３）のための複数の取付台（２３）を備え、
複数の前記取付台（２３）のうちの１つに保持された前記工具保持具の各々は、前記加熱装置（１５、１８）及び前記冷却装置（５１、５３）の作動領域を通じて相互に移動し、
１つまたは複数の前記冷却カラー（５３）は、撓み易い液体冷媒チューブ（４９）に連結され、その結果、前記タレット板（２４）の回転運動に従動することを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の焼きばめ装置。 
【請求項８】
前記タレット板（２４）が、特に前記加熱装置（１５、１８）の領域から当該焼きばめ装置の操作者側の方向に予め定められた回転方向の前記回転運動を阻止する回転方向錠止装置を備えたことを特徴とする請求項７に記載の焼きばめ装置。
【請求項９】
前記取付台（２３）が、前記タレット板（２４）上に交換可能な態様で保持されるユニット内に配置されることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の焼きばめ装置。
【請求項１０】
前記ユニットが、前記タレット板（２４）の回転軸線に対して実質的に中央にあるハブ（６１）を備え、
前記取付台（２３）を構成する複数の受容本体が、遊びを備えて前記ハブ（６１）上に保持されかつ前記タレット板（２４）の案内（６３）内に案内されることを特徴とする、請求項９に記載の焼きばめ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具を中央受容開口内に圧入して保持する少なくとも１つの工具保持具用焼きばめ装置(shrinking arrangement)に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転工具のシャンクを挿入するか又は取り外すことがでるようにするために、例えばドリル用ビット(drill bit)又はフライスカッター(milling cuter)等の回転工具のシャンクを自身の領域内で加熱することにより幅が広げられるべき中央受容開口内に圧入して保持する工具保持具は、ＷＯ９４／０７６４６Ａ１又はＥＰ０８３０９１７Ａ１又はＤＥ２９８２０８３８Ｕ１から周知である。工具保持具と当接接触するようになし得るガス火炎又は電気式耐熱カラーは熱源として働き得る。特に適切な誘導コイルには交流電流又はパルス電流が供給され、加熱すべき工具保持具の領域の中央に位置づけられる。変換器は渦電流を工具保持具内に誘引する。そのような誘導加熱装置は、工具保持具が加熱動作のためにコイルと接触する必要がないという利点を備える。
【０００３】
熱膨張を十分高レベルで行うためには、工具保持具を数１００°Ｃ、例えば２５０°Ｃから３５０°Ｃまでに加熱すべきである。十分強力な加熱装置の場合には、焼きばめ動作の加熱段階は比較的短く保持し得るものであり、これにより加工保持具又は工具のその他の過熱を避けることもできる。しかしながら、慣用の焼きばめ装置では、工具保持具の冷却段階が比較的長い。従って、冷却を加速するために冷却本体を工具保持具上に位置づけかつこの冷却本体をファンによって作られる空気流に晒すことは周知である。空気冷却をするにも拘わらず、焼きばめ動作の冷却段階はそれでもなお依然として数分間続く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９４／０７６４６号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第０８３０９１７号明細書
【特許文献３】独国実用新案第２９８２０８３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述した形式の焼きばめ装置の焼きばめ時間を極めて短縮し得る方法を説明することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明は特に誘導加熱装置として構成され、かつ受容開口領域内の工具保持具を熱膨張させるために意図された加熱装置を有する、中央受容開口内に圧入して保持する少なくとも１つの工具保持具のための焼きばめ装置上に基づく。本発明は、工具保持具の受容開口領域を冷却するために自身を通じて液体冷媒が流れ得るものでありかつ工具保持具上に位置づけ得る、少なくとも１つの冷却カラーを備える冷却装置が設けられる。そのような冷却カラーは空気冷却のために使われる慣用の冷却本体より極めて小さく、液体冷媒の高い熱吸収能力を鑑みると、冷却時間を１分の数分の１の例えば３０秒に減じる。工具を工具保持具内に挿入し得るか又は該工具保持具から取り外し得る作動速度を慣用の焼きばめ装置に比べてこのように極めて早くし得る。
【０００７】
水は液体冷媒として十分である。最も単純な場合には、冷却カラーを建物の配水管路に接続し得る。装置を建物の配水管接続箇所から独立して作動させるために、冷却装置はそれでもなお単数又は複数の冷却カラーを介して液体冷媒を閉鎖冷却回路に導く冷却副組立体を備えることが好ましい。
【０００８】
異なる工具保持具直径用カラーを冷却する動作目的のために有用とするために、又は重複する時間内で複数の工具保持具を冷却することができるようにするために、焼きばめ装置には複数の冷却カラーが割り当てられることが都合がよい。冷却カラーは液体冷媒回路に平行に連結し得るが、結果的に接続目的のために必要な供給管路を減じ得るため、冷却カラーは冷却回路内に前後に直列配置される。
【０００９】
冷却カラーは焼きばめ装置上に静止した態様で設け得る。しかしながら、これらのカラーが取り扱いを容易にする撓み易いチューブに連結されて自由に動き得ると好都合である。冷却カラーは、工具保持具を自身の取付台から取り外す必要なく加熱された工具保持具上に位置づけ得る。空気冷却による慣用の焼きばめ装置工具の場合に必要なように、工具保持具は自身の取付台内で加熱される。
【００１０】
好ましい構成では、焼きばめ装置は特に鉛直な回転軸線の周りを回転し得るタレット板を備え、かつ加熱装置及び冷却装置の作動領域を通じて相互に移動し得る工具保持具のための複数の取付台を備える。工具保持具の各々は複数の取付台の１つに保持される。１つ又は複数の冷却カラーが撓み易い液体冷媒チューブに連結される場合もある。その結果、工具保持具はタレット板の回転運動に従動し得る。これらの取付台から加熱された工具保持具を取り外す必要なく、加熱された工具保持具が冷却される時間は次の工具保持具を加熱するために既にもう使用し得る。
【００１１】
タレット板は予め定められた、特に焼きばめ装置の作動側方向における加熱装置の領域からの回転方向の回転運動を阻止する回転方向錠止装置を備える。このように、加熱された工具保持具は操作者から離れて運動することができるのみであり、これが傷害の危険性を減じる。
【００１２】
タレット板の取付台は作動目的のためにタレット板に堅固に連結し得る。あるいは他にタレット板は、工具保持具が作動目的のために交換し得るように、内部で工具保持具の取付台が各々保持される案内又は固定手段を備える。複数の取付台を交換されるのをより容易にするために、タレット板の回転軸線に対して実質的に中央にありかつ取付台を構成する複数の受容本体を備えるハブを設けると都合がよい。工具保持具は遊びをもってハブ上に保持され、かつタレット板の案内内装置で案内される。このように、タレット板の全取付台は１動作で交換し得る。受容本体の遊びは、工具保持具が熱膨張を勘案しても案内内で詰まることがないことを保証する。
【００１３】
それにもかかわらず真っ直ぐかつ効果的に作動し得る比較的単純な構成では、加熱装置は誘導コイルユニットを備え、この誘導コイルユニットは自身のコイル軸線を鉛直にした状態で移動し得るものでありかつ例えば撓み易いケーブルを介して支柱に固定される誘導コイル生成器に連結される。誘導コイルユニットには手動で作動し得る接触スイッチが配置される。この接触スイッチによって誘導コイルユニットへの誘導電流の供給が少なくとも限られた時間の間は自由に選択可能な態様で入り切りされる。この目的のために、工具保持具は自身の軸線を鉛直にした状態で配置され、その結果、工具は、自身の重量を勘案するか又は手動による助けのいずれかで受容開口内を貫通し得る。従って、工具保持具は一方で自身の過熱を避ける必要がある範囲まで正確に加熱されるのみであるか他方で短い冷却時間を可能にする。しかしながら、誘導電流生成器は不注意の結果としての過熱損傷を阻止するために作動時間の限界を予め定めていることは言うまでも無い。
【００１４】
誘導コイルユニットは、ばねの予め応力を付与する方向と反対方向に解放し得る捕捉固締装置によって案内支柱の選択可能な鉛直位置に好ましくは捕捉し得る。捕捉固締装置は非作動状態でばね力を考慮して固締するから偶発的な解放は阻止される。片手操作のために、捕捉固締装置は片手操作のための接触スイッチに十分に近接して配置されかつ捕捉作動を解放するために構成されたハンドルを備え得る。
【００１５】
冷却カラーは２つの要件を満たさなければならない。冷却カラーは一方で工具保持具から液体冷媒への良好な熱伝達を保証し、他方で冷却カラーのために構成された工具保持具の当接表面の所定の寸法公差にも拘わらず、この冷却カラーは工具保持具にはしばしば慣用的ではあるが、当接面が多かれ少なかれ円錐状である場合でさえ正確であるべき可能な限り最大の当接接触を保証しなければならない。冷却カラーが工具保持具に対して接触して当接するように構成され、スリーブ全長に亘って軸線方向に延在する半径方向に連続するスリットを有するスリーブ部材を備え、かつこの冷却カラーが液体冷媒チャンネルの壁に連結されるか又は液体冷媒チャンネルの壁又は壁の一部を一体形成するならば、冷却カラーはこれらの要件を満たす。
【００１６】
工具保持具に対して接触当接するように構成された内側スリーブ部材が外側スリーブ部材によって半径方向外向きに密封された態様で全体的に覆われると、熱応力を比較的高レベルで吸収し得る機械的に安定した実施形態が得られる。少なくとも１つの溝が上述した理由のために液体冷媒チャンネルを構成する目的のために内側及び／又は外側スリーブ部材に一体形成される。比較的大きな熱交換表面を可能にする溝を内側及び／又は外側スリーブ部材に螺旋形態に形成すると好都合である。並んで延在する溝の隣接する区域間の厚さ及び／又は溝の基部領域のスリーブ部材の厚さは、冷却カラーに対して半径方向及び／又は軸線方向の溝の横断寸法より小さいと好都合である。そのようなスリーブ部材は比較的撓み易く、かつ自身を工具保持具の外側ケーシングに特に良く適合させることができる。内側スリーブ部材の外側ケーシングには溝が設けられるのが好ましい一方で、外側スリーブ部材には内側スリーブ部材の外側ケーシング輪郭を近接して取り付ける態様で相補する内側ケーシングを備える。そのような溝は容易に作り得ないという場合もある。この場合は、むしろ、熱伝達を容易にする工具保持具に近接して延在するという利点もある。
【００１７】
外側スリーブ部材はリング形態に閉じた実質的に円筒状のスリーブとして構成し得る。したがって作るのは容易である。内側スリーブ部材が撓み易いならば、２つのスリーブ部材間の適切な弾性シールによって容易に可能になされるには十分である。外側スリーブ部材は堅固にし得る。その結果、作動中の手荒な取り扱いに耐えることもできる。
【００１８】
１つの変更態様では、内側及び外側のスリーブ部材の両方は各々が軸線方向かつ半径方向に連続する互いに整合されたスリットを備える。内側及び外側のスリーブ部材が円錐状スリーブとして構成される場合でさえ正確であるために、そのような冷却カラーは自身を工具保持具の輪郭寸法公差に全体的に適合させる。比較的撓み易いスリーブ部材の場合でさえ堅固に当接して接触を保証するために、冷却カラーの単数又は複数のスリット幅が狭くなる円周の方向にばね手段によって予め応力を付与することが本明細書から好都合であることが判明した。
【００１９】
上述したカラーを冷却するスリットの別の実施形態として、カラーは複数の円周方向に隣接するスリーブ区域を備える。これらのスリーブ区域は液体冷媒チャンネル区域の壁に堅固に連結されかつ液体冷媒チャンネル区域の壁又は壁の一部を構成することもできる。スリーブ区域は円周方向で相互に連結され、個々のスリーブ区域に設けた液体冷媒チャンネル区域の一部が互いに連結、特に互いに直列に連結している。そのような区域に分けられたカラーは自身を工具保持具の周方向輪郭に特に上手く適合させることができる。スリーブ区域の弾性連結に対して、スリーブ区域の溝内に着座する環状ばねを設けかつまた同時にスリーブ区域を軸線方向に互いに固定する。
【００２０】
スリットのスリーブ区域に対して既に上述してきたように、スリーブ区域によって、各液体冷媒チャンネル区域が例えば蛇行チューブ又は内側又は外側スリーブ区域に形成された溝で構成し得ることも事実である。ここにまた、溝は内側スリーブ区域に形成すると都合がよい。スリットスリーブ区域を備える輪郭に関する説明を参照されたい。
【００２１】
誘導加熱装置の誘導コイルユニットは、この誘導コイルユニットが工具保持具上の磁場を集中させるように形状づけるべきである。慣用的な誘導コイルユニットは、このように大抵は、強磁性材料で作られるヨーク装置を備える。ヨーク装置は誘導コイルの外周に沿って軸線方向及び２つの軸線方向端面の少なくとも１つに沿って半径方向に延在し、かつ磁場が誘導コイルの内部に集中されることを保証する。誘導コイルユニットを異なる直径の工具保持具に適合させるために、ヨーク装置の一部を交換するか又は誘導コイルユニットを全体的に交換することが通常は可能である。そのような誘導コイルユニットの好ましい構成では、この誘導コイルユニットは上記した以外の焼きばめ装置に使用し得るものであり、かつ従って独特の発明の重要性を備える。工具挿入端部に隣接し及び／又は工具挿入端部から離れた強磁性ヨーク部材の領域が強磁性材料で作られた複数のヨーク部材を備えると、これらのヨーク部材は誘導コイルの内周を超えて半径方向内向きに突出しかつ自身が相互に移動し得るように案内される。ヨーク部材の誘導コイルの内周を超える半径方向の突出部は交換目的のために変更し得る。このように、工具又は工具保持具を受容するように構成されたヨーク部材の開口は、変更すべき誘導コイル又はこの誘導コイルの部分の現行の寸法に適合し得る。誘導コイルユニットはこのように一般的に使用し得る。
【００２２】
ヨーク部材は自身が相互に移動するか又は回動するように案内し得る。これらのヨーク部材は磁束を良好に案内するように重複する。
【００２３】
ヨーク部材は各々の場合に個々に調整されるものと考えられる。使用者により親切な変更態様は、ヨーク部材が共通の制御部材によって調整し得るものである。このヨーク部材は誘導コイルに対して等軸線方向に回転し得るものでありかつ制御面／カム従動子によってヨーク部材に連結される。例えば誘導コイルユニットに対して軸線方向に垂直な態様で配置される制御板として構成される前記制御部材によって、ヨーク装置の内側開口幅は作動目的のために目下、焼きばめすべき工具保持具に適合し得る。
【００２４】
焼きばめ動作のための工具がより容易に工具保持具の受容開口内に導入されることを可能にするために、工具保持具は自身の受容開口において、工具シャンクが工具保持具を熱膨張させる前に中央位置づけする態様で挿入し得る幅拡張部を備えることが好ましい。中央位置づけして幅拡張するこの形式は例えば欧州特許第０８３０９１７号広報に記載されている。しかしながら、中央位置づけして幅拡張することは工具保持具の受容開口のトルク伝達表面を減じ、従って可能な限り最短の軸線方向の範囲を備えるべきである。しかしながら、中央位置づけして幅拡張することが短い寸法であるなら、それから工具が自身の軸線を傾斜させた状態で定位置に配置されると挿入時に詰まる。欧州特許第０８３０９１７号広報は、従って、そのような軸線方向の傾斜誤差を阻止すべく構成された付加的な導入補助器を提案する。
【００２５】
工具を傾斜した態様で挿入する場合の工具保持具内における工具の詰まりの危険性は、工具保持具の受容開口が自身の工具挿入端部において、受容開口に対して同心な関係にある半径方向内向きに突出する環状ビード、及び、環状ビードから軸線方向の所定距離において、熱膨張により幅が広がり得るものでありかつ工具シャンク用に構成した円筒状固締領域を備える。環状ビードの軸線方向の長手断面形状は全ての位置において受容開口の軸線から、固締領域の内径より大きな半径方向の所定距離においてだけ離隔されている。環状ビードと固締領域の間には環状ビードの方向に幅を広げる円錐遷移領域(conical transition region)が設けられている。上述したもの以外、かつこのように独立した本発明の重要性を備える焼きばめ装置にも使用し得るそのような工具保持具は、工具シャンクが傾斜誤差を伴って環状ビード内に導入される時にさえ正確であるように環状ビード上で予め中央に位置づけられることを保証する。環状ビードと固締領域の間に設けられた円錐遷移領域は、工具シャンクが更に挿入されると工具を直立状態に設置し、かつ工具シャンクの直径寸法公差にも拘わらず工具の傾斜誤差を釣り合せる。工具シャンクが一方で環状ビードに対してかつ他方で円錐遷移領域に対して隣接する位置間の軸線方向距離は、この全導入領域が比較的小さな範囲であるにも拘わらず比較的大きく、かつ工具保持具に対する工具シャンクをまさに予め中央に位置でけることをではなく、固締領域が熱膨張して工具シャンクを導入可能にする直径まで熱膨張するまで工具シャンクを傾斜させずに案内することを保証する。本明細書における円錐遷移領域の軸線方向範囲は工具シャンクの初期導入を容易にするために環状ビードの軸線方向範囲の１０倍より小さく好ましくは５倍より小さいと好都合である。環状ビードは、軸線方向の長手断面が円の一部の形態をした輪郭を備え、かつ円錐遷移領域も環状ビードの最小内径より大きいことが好ましい。
【００２６】
本発明の特徴の例示的実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】回転工具の焼きばめ可能な工具保持具のための本発明による焼きばめ装置の例示的実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿って観た上記焼きばめ装置の誘導コイルユニットを通して切断した断面図である。
【図３】誘導コイルユニットを通して切断した詳細断面図である。
【図４】上記焼きばめ装置の冷却カラーの部分的側断面図である。
【図５】図６の線Ｖ−Ｖに沿って観た上記冷却カラーを通して切断した軸線方向縦断面図である。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩに沿って観た上記冷却カラーを通して切断した軸線方向断面図である。
【図７】上記冷却カラーの変形実施形態の斜視図である。
【図８】図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って観た上記冷却カラーを通して切断した軸線方向断面図である。
【図９】図７の上記冷却カラーの内側スリーブ部材を示す斜視図である。
【図１０】冷却カラーの更なる変形実施形態を示す、部分的に取り除いた斜視図である。
【図１１】図１０の上記冷却カラーを部分的に取り除いた軸線方向図である。
【図１２】図１の上記焼きばめ装置に使用し得るものでありかつ調整可能なヨーク装置を備える誘導コイルユニットを通して切断した軸線方向縦断面図である。
【図１３】図１２の上記誘導コイルユニットを通して切断した詳細断面図である。
【図１４】図１２の上記誘導コイルユニットの軸線方向平面図である。
【図１５】図２の上記誘導コイルユニットのヨーク部材の詳細図である。
【図１６】図１２による上記誘導コイルユニットに使用し得る調整可能なヨーク装置の変形実施形態の概略軸線方向図である。
【図１７】図１２による上記誘導コイルユニットに使用し得る調整可能なヨーク装置の変形実施形態の概略軸線方向図である。
【図１８】図１６の線ＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩに沿って観た上記ヨーク装置の概略断面図である。
【図１９】図１２の上記誘導コイルユニットに使用し得る調整可能なヨーク装置の更なる変形実施形態を概略的に示す図である。
【図２０】図１２の上記誘導コイルユニットに使用し得る調整可能なヨーク装置の更なる変形実施形態を概略的に示す図である。
【図２１】図１の上記焼きばめ装置と共に使用し得る、回転工具のための工具保持具の例示的実施形態を通して切断した軸線方向縦断面図である。
【図２２】図２１の矢印ＸＸＩＩにより示す上記工具保持具の詳細部を通して切断した軸線方向縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、例えばドリル用ビット(drill bits)又はフライスカッター(milling cutters)のような回転工具５の工具保持具３用可搬ユニット型焼きばめ装置１を示す。例えば図２１に示すような、そのような工具保持具は、例えば急勾配のテーパ付シャンク又は中空で急勾配のテーパ付シャンク等の形態をしており、これによってこれらの回転工具が機械工具内の中央に固締することができる結合シャンク７、及び、結合シャンク７と軸線方向反対側に位置する、工具５のシャンク１３のための中央に位置しかつ実質的に円筒形状の受容開口１１を具備する工具受容領域９を備える。工具保持具３の固締領域１２では、収容開口１１の内径はシャンク１３の外径よりも幾分小さい。その結果、熱膨張を勘案して工具５のシャンク１３を受容開口１１の固締領域１２内に導き得る以前に工具保持具３の受容領域９を加熱しなければならない。一旦、受容領域９が冷却されると、その後、シャンク１３は工具保持具３内に圧入して着座される。
【００２９】
焼きばめ装置１（図１）は、工具保持具３の受容領域９を数秒（例えば１０秒）内にしかも工具保持具３の受容領域９を十分な程度、例えば３００°Ｃまで加熱可能であり、その後、比較的短い時間（例えば３０秒）で周囲の温度まで冷却可能である。
【００３０】
受容領域９を加熱するために、焼きばめ装置１は、撓み易いケーブル１７を介して誘導電流生成器１８から電源供給される誘導コイルユニット１５を備える。図示する例示的な実施形態では誘導電流生成器１８は５０Ｈｚと数ｋＨｚの間の例えば２０ｋＨｚの変更可能な周波数で交流電流又はパルス直流を生成し、これらの交流電流又はパルス直流は誘導コイルユニット１５が自身の誘導コイル２１の内部１９によって工具保持具３の受容領域９の実質的な中央に位置づけられると、以下により詳細に説明するように、工具保持具３の金属製本体内に渦電流を誘導しかつこの工具保持具を誘導加熱する。誘導電流生成器１８が慣用的な構造で構成しかつ、例えば直流リンクから電流を供給されかつ自身の出力及び周波数を調整可能な周波数変換器を備えることができる。
【００３１】
焼きばめ動作のために、工具保持具３は、自身の軸線を鉛直にしかつ自身の受容開口１１を上向きに向けた状態で、以下により詳細に説明しかつその一部が鉛直案内支柱２５上を手動で移動できるように案内される誘導コイルユニット１５の誘導コイル２１と軸線方向で正確に整合させるために鉛直軸線の周りで回転し得るタレット板上の取付台又は受容本体２３の開口内に着座される。誘導コイルユニット１５は、一方で図２にも示すように鉛直方向の調整運動の間に誘導コイルユニット１５の取扱いを容易にし、他方で静置時に自動的に固締する誘導コイルユニット１５の摩擦捕捉装置を解除可能にするハンドル２７を備える。この目的のために、ハンドル２７は、自身が案内支柱２５に対して横切って延在する回動軸線の周りで傾斜できるようにピン３１上に固定されかつ誘導コイルユニット１５上に支持されるばね３３によりハンドル２７に重複する案内支柱２５に対して予め応力を付与される。重複領域では、ハンドル２７は摩擦部材３５を担持する。ハンドル２７がばね３３の予め応力を付与することに対して傾斜されると、この時は、摩擦部材３５は案内支柱２５から上昇しかつ誘導コイルユニット１５は案内支柱１５に沿って動くことができる。ハンドル２７は、誘導コイルユニット１５の移動動作、及び片手による固締捕捉装置２９の解放の両方を可能にする。取扱いをさらに容易にするために、案内支柱２５の頂部端には、案内支柱２５に沿って誘導コイルユニット１５まで巻上げ方向に案内される、ケーブルを具備する（特に図示しない）ケーブル巻回ドラムを駆動するばねモータ（図１）が配置される。ばねモータ３７は誘導コイルユニット１５の重量を少なくとも部分的に釣り合わせる。
【００３２】
図２及び図３に示すように、誘導コイルユニット１５が作動目的のために取り外し得るように、該誘導コイルユニットは案内支柱２５上に保持される。その結果、誘導電流生成器１８は異なる誘導コイルユニット１５に連結し得る。固締捕捉装置２９を含むハンドル２７は、案内支柱２５に沿ってボールベアリングによって移動し得るキャリッジ４１に取り付けられ、案内レール２５を横切って延在する鳩尾型案内レール４３によって移動し得るように誘導コイルユニット１５を固定する。補足ピン４７がばね４５と逆に移動し得るようにキャリッジ内に案内される捕捉ピン４７は、前記誘導コイルユニットの掛け金式の切り抜きから内側に解放可能に係合することによってキャリッジ４１上で誘導コイルユニット１５を固定する。
【００３３】
加熱動作のために、工具保持具３はタレット板２４の受容本体２３内に挿入され、かつ誘導コイルユニット１５は、誘導コイル２１が受容領域９を包囲するまで図１に示す上昇位置から下降される。片手操作のためにハンドル２７に十分近接する誘導コイルユニット１５に配置された接触スイッチ４６を押し込むことによって表示ランプ４８により表示される誘導コイル２１への誘導電流の供給が行われ、同様に電流が流れる期間、誘導コイルユニット１５上に配置される。スイッチ４６の自由に選択可能な作動期間に誘導電流が流れる。工具又は工具保持具への意図しない過熱による損傷を阻止するために、電流生成器１８は予め定められた期間に引き続いて電流を切る。焼きばめ装置１の操作者は、工具５が自身の協調又は若干の手動支援の何れかで工具保持具３の鉛直に配向される受容開口１１内に沈下するそのような時までのみ接触スイッチ４６を作動させる。その直後、誘導電流は切断することができ、かつ工具保持具３の不必要な加熱を阻止し得る。
【００３４】
引き続く冷却段階のために受容本体２３から工具保持具３を取り外す必要性を削除するために、受容本体２３の一部はタレット板２４上に配置され、タレット板及び受容本体２３内に着座された工具保持具３と共にこの受容本体は撓み易いチューブ５０を介して冷却副組立体５１から液体冷媒を供給される冷却カラー５３が工具保持具３の受容領域９上に表面領域を当接させた状態で位置づけられる。工具保持具３の受容領域９の外側ケーシングに対する冷却カラー５３の内側ケーシングの表面領域当接接触と、冷却カラー５３及び冷却副組立体５１を通じて閉鎖回路内を循環する液体冷媒による冷却カラー５３の冷却とは、工具保持具３を周囲の温度まで非常に急速に冷却することを保証する。着座した工具保持具が数百度まで焼けるのを避けるために、タレット板には回転方向に依存して作動するキャッチが設けられ、かつこのタレット板は矢印５４によって示される回転方向のみの回転を可能にする。この回転によって、工具保持具３は焼きばめ装置１の側から離れて、誘導コイルユニット１５の真下の加熱位置から冷却カラー５３を位置づけることを意図した位置内に移動される。
【００３５】
図１に示すように、タレット板２４は自身の外周に亘って分配された２つ以上、本実施形態では３つの、受容本体２３を担持し、かつ冷却副組立体５１も同時に複数の冷却カラー５３を供給する。これは、結果として工具保持具の通過を遮る誘導加熱無しで同時に複数の工具保持具が冷却されることを可能にする。冷却カラー５３は、自身によって冷却カラーが焼きばめ装置１の保持壁５７上に脱着可能な態様で懸架される小穴５５を備える。さらにまた、スロット５９が保持壁に設けられ、冷却カラー５３の液体冷媒チューブ５０がこれらのスロット内で長手方向に移動可能かつ順番に案内される。
【００３６】
冷却カラー５３は、冷却されるべき工具保持具３に依存して、異なる内径及び異なる形状を備え得る。しかしながら、唯１つかつ同じ形式の工具保持具が焼きばめされるなら、冷却カラーを同一寸法とすることが可能である。受容本体もタレット板２４上に脱着可能な態様で保持することができる。図示する例示的な実施形態では、３つの受容本体２３が共通のハブ６１上に遊びをもって固定され、その結果、これらの受容本体２３の群は１つのユニットとして交換し得る。留められているハブの遊びは、受容本体２３をタレット板２４上に受容するために設けた中央リング６３内で受容本体２３が故障することを阻止する。
【００３７】
冷却副組立体５１は、他の冷却副組立体も適切ではあるが、熱ポンプの原理に従って作動する副組立体であることが好ましい。個々の冷却カラー５３を互いに平行に冷却副組立体に連結することができ、好ましくは、個々にスイッチオン／オフ可能とすることができる。図示した実施形態では、冷却副組立体は共通の冷却回路に直列に接続されかつこれらの冷却副組立体を使用するか否かに拘わらず液体冷媒によって冷却される。
【００３８】
図４から図６までは冷却カラー５３の詳細を示す。冷却カラー５３は、一方の内面が他方の内面と同軸な関係に配置された２つのスリーブ６７、６９を備え、かつこれらのスリーブの外側スリーブ部材６９は比較的厚い壁、従って環状形態で閉じた、機構的に安定な円筒状チューブ区域として構成され、かつ円筒状内側ケーシング面７１を備える。内側スリーブ部材６７は、自身の管壁内に、軸線方向及び半径方向の両方に連続したスリット７３、及び、自身の円筒状外周面７５が外側スリーブ部材６９の内側ケーシング面７１に隣接する突出部を備える。内側スリーブ部材６７の内側ケーシング面７２は、自身の開放幅及び自身の円錐角に関して、冷却すべき工具保持具３の固締又は受容領域９に対応する寸法に近接して取り付ける態様になされる。その結果として、工具保持具３上に位置でけられた冷却カラーと共に、内側スリーブ部材６７は可能な限り最大の表面領域に亘って工具保持具に直に当接して接触する。工具保持具３上で内側スリーブ部材６７が故障するのを阻止するために、及び内側スリーブ部材６７及び工具保持具の当接面の形状を適合させるために、内側スリーブ部材６７の壁は半径方向及び軸線方向の両方に連続し、軸線方向に延在するスリット７３を含む。
【００３９】
内側スリーブ部材６７の外側ケーシング７５はスリット７３に重ならず、かつ冷却チューブ４９のための接続開口に終端する蛇行溝７７を含む。この接続開口は外側スリーブ部材６９（図１）を貫通する。外側スリーブ部材６９の内側ケーシング７１と共にこの溝７７は冷却カラー５３内に液体冷媒チャンネルを形成する。溝７７によって全体的に覆われる内側スリーブ部材６７の外側ケーシング面７５の領域は環状形態に閉じかつ一方で内側スリーブ部材６７の軸線方向両端、並びにスリット７３の両側の軸線方向に沿って円周方向に延在する密封リング８１によって全体的に覆われる。密封リング８１は、工具保持具３に対する円錐状内側ケーシング面７２の寸法公差を補償するために半径方向に幾らか拡がって変形することができるように正確に溝７７の領域を外向きに密封する。内側スリーブ部材６７の十分な弾性を保証するために、溝７７の基部と内側ケーシング面７２の間の距離は、溝７７の長さに亘ってほぼ一定かつ比較的小さい。本実施形態の溝断面の半径及び軸線方向の寸法は、一方で、溝７７の隣接する区域間の中実領域、及び溝基部領域のスリーブ断面の半径方向厚さよりも大きい。
【００４０】
図４から図６までの冷却カラーの代わりに図１の焼きばめ装置に使用し得る冷却カラーの変形態様を以下に説明する。等価な部材には図４から図６までの参照符号が付され、かつ異なる目的のためには文字が付される。構造及び機能の説明のために、特に図４から図６までのそれぞれの連続する説明を参照されたい。
【００４１】
図４から図６までの例示的実施形態の外側スリーブ部材６９は円筒状でありかつスリットを何等備えないが、図７から図９までに示した冷却カラー５３ａの外側スリーブ部材６９ａは円錐スリーブとして構成され、従って、内側スリーブ部材６７ａは円錐状外側ケーシング７５ａを備える。次いで、内側スリーブ部材６７ａは、軸線方向及び半径方向に連続し、軸線方向に延在するスリット７３ａを備える。このスリット７３ａとの整合において、外側スリーブ６９ａには、スリット７３ａと共に冷却カラー５３ａの膨張を補償可能にする軸線方向及び半径方向に連続したスリット８３が設けられる。予め応力を付与したばね８４はスリット８３に亘って外側スリーブ部材６９ａに作用しかつ互いに対してスリット境界に予め応力を付与する。予め応力を付与したばね８４はこれらのばねの端部によって外側スリーブ部材６９ａ上に取り付け得る。しかしながら、ばねをリング形態に閉じる環状ばねとして構成し、かつスリーブ部材６９ａを包囲することもできる。
【００４２】
上述した冷却カラーは、全外周に亘って一部片内に延在、適切には、膨張スリットから離れた、スリーブ部材によって構成される。図１１及び図１１は、複数、この実施形態では４つ、各実施形態の各々のカラー区域がカラーチャンネル領域を形成する自己充足式カラー区域８５から構成される冷却カラーの変形態様を示す。カラー区域８５の各々は円周方向の端部壁８７によって境界づけられる内側スリーブ区域６７ｂ、及び自身の内側ケーシング７１ｂが内側スリーブ区域６７ｂの外側ケーシング７５ｂに適合される外側スリーブ区域６９ｂを備える。次いで、外側スリーブ区域６９ｂによって塞がれる液体冷媒チャンネルを形成するために、蛇行溝７７ｂが内側スリーブ区域６７ｂの外側ケーシング７５ｂ内に形成される。前記溝の両端には、１つのスリーブ区域８５の液体冷媒区域を円周方向に隣接するスリーブ区域８５の液体冷媒チャンネル区域に連結する、液体冷媒チューブ５０又は他の類似する撓み易いチューブ８９のための、外側スリーブ区域６９ｂを貫通して延在する、接続開口７９ｂが設けられる。この実施形態のスリーブ区域８５の各々は、密封リング８１として上述してきたように、それ自体、密封リング８１ｂによって密封される。
【００４３】
図示した例示的実施形態の場合には、外側スリーブ区域６９ｂは円筒状チューブの区域として構成され、したがって、内側スリーブ区域６７ｂは円筒状区域形態の外側輪郭を備える一方で、内側ケーシング７２ｂは工具保持具の外側輪郭例えば円錐状に適合される。言うまでも無いが、外側スリーブ区域６９ｂは図７に示すように円錐輪郭形状からも構成し得る。
【００４４】
スリーブ区域８５は、内側スリーブ区域６７ｂの端部拡張部を包囲する１つの環状ばね９１によって軸線方向に示すような冷却カラー５３ｂの両側で半径方向に弾性的な態様で一緒に保持される。環状ばね９１は、適切には、外側スリーブ６９ｂ上にも保持し得る。この実施形態の環状ばね９１は、拡張部の溝９２内に小量の遊びを備えた、少なくともこれらの環状ばねの螺旋直径の半分に亘って着座される。この溝は円周方向に互いに整合されるのと同時にスリーブ区域８５が軸線方向に配向されかつ互いに対して固定される。
【００４５】
図１２から図１５までは、誘導コイルユニット１５の詳細を示す。誘導コイルユニット１５は、非磁性材料から成る基部本体９５の円筒状受容開口９３内に誘導コイル２１のワイヤ巻き線９９を担持する。このワイヤ巻き線はコイル本体９７に巻回される。巻き線９９の内部に導入すべきでありかつ誘導加熱すべきである工具保持具上に磁場を集中させるために、強磁性材料、例えばフェライトで作られたヨーク装置１０１は巻き線９９の外側に配置される。ヨーク装置１０１はスリーブ形態の巻き線９９の外周を包囲する軸線方向のヨーク部材１０３を備え、かつ適切には複数の離隔された板から構成されて巻き線９９の軸線方向の両端を越えて半径方向に係合するヨーク部材１０５によって結合される。ヨーク部材１０５は環状ディスク又は離隔された区域の板としての他の同様物として構成される。
【００４６】
開口１９の内径は、加熱すべき工具保持具の最大直径のために形状付与される。巻き線９９が比較的大きな半径方向距離だけ工具保持具から離隔される場合にでさえ十分大きな誘導電流を得るためには、巻き線９９の内周を介して開口１９内に半径方向に突出し、かつ作動目的のために工具保持具の外径に選択可能な態様で適合し得る可変内径を備える磁極片装置１０７は、巻き線９９の少なくとも１つの軸線方向端部に着座される。例えばフェライト材料のような強磁性材料で作られる好ましくは円周方向にも重なり、巻き線９９の円周方向に分配されかつ、基部本体９５内に固定された半径方向の突出部１１１（図１３）上で半径方向に移動し得るように、各々が別々に案内される多数の好ましくは円周方向にも重なるヨーク装置１０９を磁極片装置１０７は備える。さらにまた、制御板１１３が基部本体９５上を案内され、その結果、制御板は誘導コイル２１に対する等軸線的に回転することができ、円周方向に対して斜めに延在しかつヨーク部材１０９の各々に対して内部でヨーク部材１０９か突出するカム従動子ピン１１７に係合する制御スロット１１５を備える。制御板１１３が回転するために、ヨーク部材１０９は開口１９内に半径方向に結合して移動し得るか又はこの開口から引き抜き得る。このように、磁極片装置１０７の内径は制御板１１３が回転されることによって作動目的のために変更し得る。
【００４７】
かなりの数の実施形態では、この磁極片装置がこの時に工具保持具の端部側に重なるようになし得るから、説明した形式の磁極片装置１０７を誘導コイル２１の頂部側に配置されることで十分である。１０７′は誘導コイル２１の下側の更なる磁極片装置を示し、この磁極片装置は自身が磁極片装置１０７に対して付加的に又は他の代替態様として設けることを可能にする。磁極片装置１０７又は１０７′が巻き線９９の軸線方向両端に設けられると、半径方向のヨーク部材１０５をこの軸線方向両端に分配することも可能である。
【００４８】
図１２から図１５までの誘導コイルユニット１５に使用し得るような磁極片装置の種々の態様を以下に説明する。等価な部材は上述した表記で示し、かつ差異を表す目的のために文字を付した。構造及び機能の説明は上述したことを参照されたい。
【００４９】
図１２から図１５までの磁極片装置の場合には、ヨーク部材が誘導コイルユニットの基部本体上で半径方向に移動し得るようにこれらのヨーク部材は案内される。図１６から図１８までは、円板形態の複数のヨーク部材１０９ｃが基部本体９５に取り付けられる変更態様を示す。これらのヨーク部材はコイル軸線に対して平行に延在する突出部１１９上のこれらヨーク部材のディスク中央に対して偏心して回動し得る。ここでまた、コイル軸線に対して中央で回転し得る制御板１１３ｃによって、ヨーク部材１０９ｃは、誘導コイルユニットの開口１９内に結合して回動し得るか又はこの開口から回動して脱出し得る可変磁極片装置１０７ｃを構成する。この目的のために、次いで、制御部材１０９ｃは、制御板１１３ｃの周方向に対して斜めに延在するスロット１１５ｃ内に案内される中央カム従動子突出部１１７ｃを備える。図１６はこの実施形態におけるコイル軸線から離れた位置にあるヨーク部材１０９ｃを示す一方で、図１７はこれらのヨーク部材がコイル軸線に近接する位置を示す。
【００５０】
図１６から図１８までの実施形態では、ヨーク部材は円板形態をしている。図１９及び図２０は細長くかつこれらのヨーク部材が関着ピン１１９ｄによって誘導コイル２１の端面内で回動し得るように、誘導コイル軸線から離れた自身の端部に取り付けられた変更態様を示す。ヨーク部材１０９ｄは、共通の制御板の周方向に対して斜めに延在するスロット１１５ｄ内に係合するカム従動子突出部１１７ｄも担持する。図１９はコイル軸線から離れた位置にあるヨーク部材１０９ｄを示す。図２０はコイル軸線に近接した位置にあるヨーク部材を示す。
【００５１】
図１による焼きばめ装置では、受容開口１１が熱により十分な範囲までえ膨張するや否や、工具保持具３内に挿入するべき工具５は自身のシャンクを鉛直にした状態で上から受容開口１１内に挿入される。図２１及び図２２に示すように、自身の最小直径が受容開口１１の直径より大きくかつ受容開口１１内に挿入すべき工具シャンク１３の外径より僅かに大きい、導入区域１２１が受容開口１１の工具導入端部に設けられる。従って、工具保持具３がまだ熱膨張していなくとも、工具シャンク１３を自身のシャンク底端部によって受容開口１１に対して予め中央に位置づけられた導入領域９内に挿入可能である。
【００５２】
工具シャンク１３が故障無く、すなわち、この工具シャンクが連続して熱膨張した受容開口１１内に自動的に沈下する、導入領域１２１内に直立して保持される状況を達成するように装置が構成されると、導入領域１２１は軸線方向に所定の最小長さを備えなければならない。他方で、導入領域１２１は受容開口１１のトルク伝達表面領域及び従って工具保持具によって伝達し得るトルクを減じるから、この導入部分はあまり長くしてはいけない。工具保持具３の支持されない長さは結果として増大しかつ工具は作動中の振動を阻止し得るから受容開口１１の延長部は必ずしも達成し得ない。
【００５３】
図２２は、比較的短い軸線方向長さの導入領域１２１と共に、シャンク１３の導入をきわめて容易にするばかりでなく、短い軸線方向長さにも拘わらず、工具５のシャンク１３をも実質的に傾斜がない仕方で受容開口１１に対して中央に置き得る。この目的のために、導入領域１２１は、導入領域１２１の挿入端部に、工具保持具３の軸線方向の長手断面において円の一部の形態の断面輪郭を備えた包囲環状ビード１２３を備える。環状ビード１２３と工具保持具３の回転軸線の間の半径方向距離は環状ビード１２３の全ての個所で受容開口１１の半径１２７より大きく、従って工具シャンク１３の半径よりも大きい。環状ビード１２３と、挿入開口に近接した受容開口１１の端部との間には実質的に直に他方の側の受容開口１１の一側及び固締領域１２の環状ビード１２３に結合する円錐遷移領域が延在する。従って、遷移領域１２９の最小直径は受容開口１１の直径に対応する。遷移領域１２９の最大直径は、環状ビード１２３の内径よりも大きい。
【００５４】
環状ビード１２３は円部分形態の輪郭を備えるが少なくとも凸状であるから、工具シャンク１３を少なくとも初期において工具保持具３の軸線に対して比較的大きく傾斜誤差を伴った状態で挿入することも可能にする。工具シャンクは引き続いて円錐遷移領域１２９と接触する直立位置に設置される。円錐遷移領域は、１０倍以下、好ましくは５倍いより小さな軸線方向延伸部を備え、この軸線方向延伸部は環状ビード１２３のものである。導入領域１２１の軸線方向長さはこのように全体に亘って短く保持し得るが、工具シャンク１３が直立位置に設置される案内長は十分に長い。
【符号の説明】
【００５５】
１  焼きばめ装置、３  工具保持具、１１  受容開口、１５  誘導コイルユニット、１７  撓み易いケーブル、１８  誘導電流生成器、２１  誘導コイル、２３  受容本体、２４  タレット板、２５  案内支柱、２７  ハンドル、２９  固締捕捉装置、４５  ばね、４９  冷却チューブ、５１  冷却副組立体、５３  冷却カラー、５３ａ  冷却カラー、６１  ハブ、６３  中央リング、６７  スリーブ、６７ａ  内側スリーブ部材、６７ｂ  内側スリーブ区域、６９  スリーブ、６９ａ  外側スリーブ部材、６９ｂ  外側スリーブ区域、７１  内側ケーシング面、７３  スリット、７３ａ  スリット、７７  溝、７７ｂ  蛇行溝、９１  環状ばね、１０１  ヨーク装置、１０９  ヨーク装置、１０９ｃ  ヨーク部材、１０９ｄ  ヨーク部材、１１３  制御板、１１５  制御スロット、１１７  カム従動子ピン、１１９  突出部、１２３  環状ビード、１２９  円錐遷移領域
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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