(57)【要約】【課題】より簡単に、より短時間で、より複雑な形状のワークを切削加工する。【解決手段】ＮＣ切削加工機は、第１の素材および第２の素材を保持する冶具と、第１の素材および第２の素材を切削するツールを回転させる主軸と、冶具を固定するテーブルとを備える。冶具は、第１の素材を第１の回転軸における角度位置に変位させる第１の角度位置変位手段と、第１の角度位置変位手段を、第２の回転軸における角度位置に変位させる第２の角度位置変位手段と、第２の素材を第３の回転軸における角度位置に変位させる第３の角度位置変位手段と、第３の角度位置変位手段を、第４の回転軸における角度位置に変位させる第４の角度位置変位手段と、第４の角度位置変位手段を、第２の回転軸と第４の回転軸とに直交する向きの直線上の位置に変位させる直線位置変位手段とを含む。【選択図】図１
2019098509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣ（Numerical Control）切削加工機において、
第１の素材および第２の素材を保持する冶具と、
前記第１の素材および前記第２の素材を切削するツールを回転させる主軸と、
前記冶具を固定するテーブルと
を備え、
前記冶具は、
保持している前記第１の素材を第１の回転軸における角度位置に変位させる第１の角度位置変位手段と、
前記第１の角度位置変位手段を、前記第１の回転軸に直交する第２の回転軸における角度位置に変位させる第２の角度位置変位手段と、
保持している前記第２の素材を第３の回転軸における角度位置に変位させる第３の角度位置変位手段と、
前記第３の角度位置変位手段を、前記第３の回転軸に直交する第４の回転軸であって、前記第２の回転軸に平行する第４の回転軸における角度位置に変位させる第４の角度位置変位手段と、
前記第４の角度位置変位手段を、前記第２の回転軸と前記第４の回転軸とに直交する向きの直線上の位置に変位させる直線位置変位手段と
を含み、
前記第１の回転軸および第２の回転軸の第１の交点と第３の回転軸および第４の回転軸の第２の交点とが、第２の回転軸および第４の回転軸に直交する直線上に位置するように、第１の角度位置変位手段、第２の角度位置変位手段、第３の角度位置変位手段および第４の角度位置変位手段が配置されている
ＮＣ切削加工機。
【請求項２】
請求項１に記載のＮＣ切削加工機において、
前記冶具は、ワークが削り出される母材である前記第１の素材を生爪と挟み込んで保持する蓋を削り出すための第３の素材を保持する加工台をさらに含み、
前記主軸は、前記第３の素材を切削するツールを回転させる
ＮＣ切削加工機。
【請求項３】
請求項２に記載のＮＣ切削加工機において、
前記生爪および前記蓋の面のうち、前記第１の素材に接する側の面の形状は、前記ワークとして形成されている前記第１の素材の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成されている
ＮＣ切削加工機。
【請求項４】
請求項１に記載のＮＣ切削加工機において、
前記第１の角度位置変位手段、前記第２の角度位置変位手段、前記第３の角度位置変位手段、前記第４の角度位置変位手段および直線位置変位手段のそれぞれによる角度位置または直線上の位置の変位を制御する制御手段をさらに含む
ＮＣ切削加工機。
【請求項５】
請求項４に記載のＮＣ切削加工機において、
前記第１の角度位置変位手段、前記第２の角度位置変位手段、前記第３の角度位置変位手段、前記第４の角度位置変位手段および直線位置変位手段のそれぞれは、モータのそれぞれにより駆動され、
前記制御手段は、前記モータのそれぞれを制御することにより、角度位置または直線上の位置の変位を制御する
ＮＣ切削加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＮＣ（Numerical Control）切削加工機に関し、特に、切削加工に用いられるＮＣ切削加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆる５軸のＮＣ工作機械（Numerically Controlled Machine Tools）が普及し、より複雑な形状にワークを形成することができるようになってきた。ここで、ワークとは、加工対象物である。
【０００３】
従来、保持部材が、ワークが削り出される母材を保持し、支持部材が、保持部材によって保持されている母材からワークを切削するときであって、ワークとして形成されている被支持面に対向する被押圧面を切削するとき、被支持面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に成形されている支持面をワークの被支持面に当接させることで、ワークを支持し、略直線上に保持部材と支持部材とが対向するように設けられているものもある。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９１１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、５軸のＮＣ工作機械を使いこなすことは難しく、３軸のＮＣ工作機械が用いられていることも多い。３軸のＮＣ工作機械では、複雑な形状にワークを形成することは難しい。
【０００６】
また、５軸のＮＣ工作機械が用いられている場合でも、ワークの全面を切削するには、冶具によりワークが保持される位置を変えたり、冶具を交換したりするなど、ワークの加工の手順を検討するには時間が必要である。また、切削の場面では、冶具によりワークが保持される位置を変えたり、冶具を交換したりすると、ワークの位置決めやこれに伴う主軸の座標設定に時間がかかる。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に、より短時間で、より複雑な形状のワークを切削加工できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面のＮＣ切削加工機は、第１の素材および第２の素材を保持する冶具と、第１の素材および第２の素材を切削するツールを回転させる主軸と、冶具を固定するテーブルとを備え、冶具が、保持している第１の素材を第１の回転軸における角度位置に変位させる第１の角度位置変位手段と、第１の角度位置変位手段を、第１の回転軸に直交する第２の回転軸における角度位置に変位させる第２の角度位置変位手段と、保持している第２の素材を第３の回転軸における角度位置に変位させる第３の角度位置変位手段と、第３の角度位置変位手段を、第３の回転軸に直交する第４の回転軸であって、第２の回転軸に平行する第４の回転軸における角度位置に変位させる第４の角度位置変位手段と、第４の角度位置変位手段を、第２の回転軸と第４の回転軸とに直交する向きの直線上の位置に変位させる直線位置変位手段とを含み、第１の回転軸および第２の回転軸の第１の交点と第３の回転軸および第４の回転軸の第２の交点とが、第２の回転軸および第４の回転軸に直交する直線上に位置するように、第１の角度位置変位手段、第２の角度位置変位手段、第３の角度位置変位手段および第４の角度位置変位手段が配置されている。
【０００９】
冶具に、ワークが削り出される母材である第１の素材を生爪と挟み込んで保持する蓋を削り出すための第３の素材を保持する加工台をさらに設け、主軸が、第３の素材を切削するツールを回転させるようにすることができる。
【００１０】
生爪および蓋の面のうち、第１の素材に接する側の面の形状を、ワークとして形成されている第１の素材の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成することができる。
【００１１】
第１の角度位置変位手段、第２の角度位置変位手段、第３の角度位置変位手段、第４の角度位置変位手段および直線位置変位手段のそれぞれによる角度位置または直線上の位置の変位を制御する制御手段をさらに設けることができる。
【００１２】
第１の角度位置変位手段、第２の角度位置変位手段、第３の角度位置変位手段、第４の角度位置変位手段および直線位置変位手段のそれぞれを、モータのそれぞれにより駆動させ、制御手段を、モータのそれぞれを制御することにより、角度位置または直線上の位置の変位を制御させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、より簡単に、より短時間で、より複雑な形状のワークを切削加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】冶具の使用の形態を示す図である。
【図２】冶具本体６１の構成を説明する斜視図である。
【図３】冶具本体６１の構成を説明する正面図である。
【図４】冶具本体６１の構成を説明する上面図である。
【図５】冶具本体６１の構成を説明する右側面図である。
【図６】ワーク１６１の例を示す図である。
【図７】素材１７１およびホルダ９４の例を示す図である。
【図８】切削加工の手順を示すフローチャートである。
【図９】生爪を削り出すための素材１８１が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【図１０】蓋を削り出すための素材１８２が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【図１１】ホルダ９４に保持されている素材１７１の上面が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【図１２】ホルダ９４に保持されている素材１７１の側面の一部分が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【図１３】ホルダ９４に保持されている素材１７１の側面の他の部分が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【図１４】ワーク１６１を削り出すための素材１７１と生爪２０１とが同軸に配置されている状態の一例を示す図である。
【図１５】生爪２０１の凹部に素材１７１が嵌められた状態の一例を示す図である。
【図１６】素材１７１を挟み込もうとするときの生爪２０１および蓋２０２を拡大して示す拡大図である。
【図１７】生爪２０１および蓋２０２によって素材１７１を挟み込んでいる状態の一例を示す図である。
【図１８】ホルダ９４に保持されている素材１７１の部分と生爪２０１および蓋２０２に挟まれている素材１７１の部分とを切り離す切削加工がされている状態の一例を示す図である。
【図１９】生爪２０１および蓋２０２に挟持されている素材１７１の面のうち、切り離された面側の切削加工の状態の一例を示す図である。
【図２０】生爪２０１と蓋２０２とからワーク１６１が取り出される状態の一例を示す図である。
【図２１】ワーク１６１を取り出すときの生爪２０１および蓋２０２を拡大して示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１乃至図２１を参照して、本発明の実施の形態の冶具を説明する。
【００１６】
図１は、冶具の使用の形態を示す図である。冶具５１は、冶具の一例であり、ＮＣ工作機械１１で使用される。例えば、ＮＣ工作機械１１は、３軸のNC（Numerical Control）切削加工機である。ＮＣ工作機械１１は、加工部２１および操作表示部２２を含む。ＮＣ工作機械１１は、NC制御部を内蔵し、右手直交座標系の３次元空間である、いわゆるＸＹＺ空間における加工部２１の動作が制御される。加工部２１は、テーブル３１および主軸３２を含み構成される。テーブル３１は、ワークが削り出される母材である素材の位置を決める。この場合、テーブル３１には、素材（母材）を保持した冶具５１（後述する冶具本体６１）が配置され、固定される。
【００１７】
ＮＣ工作機械１１は、それぞれ座標軸である、Ｘ軸上の位置、Ｙ軸上の位置、およびＺ軸上の位置を指定して、テーブル３１に対して主軸３２を変位させる。ツールホルダ３３は、エンドミルやドリルビットなどのツール３４を保持する。ツールホルダ３３は、主軸３２に装着される。ツールホルダ３３に装着されたツール３４は、主軸３２によって回転させられる。主軸３２は、ＮＣ工作機械１１が実行するNC加工プログラムにより、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸上の所望の位置に、テーブル３１に対して変位させられるので、ツールホルダ３３に装着されたツール３４によって、素材が切削される。
【００１８】
操作表示部２２は、動作を指示するための入力ボタンや主軸３２の位置などＮＣ工作機械１１の各種の動作状態を表示させるためのLCD（Liquid Crystal Display）などからなる。
【００１９】
冶具５１は、ワークが削り出される母材である素材を保持する。冶具５１は、ＮＣ工作機械１１による切削の動作に対応して、保持している素材の姿勢を変える。冶具５１は、冶具本体６１、制御部６２および操作表示部６３からなる。冶具本体６１は、テーブル３１に配置され、固定される。冶具本体６１は、ワークが削り出される母材である素材を保持し、変位させる。また、冶具本体６１は、生爪が削り出される素材を保持し、変位させる。生爪は、ワークが削り出される母材である素材を支持する。例えば、ワークが削り出される母材である素材または生爪が削り出される素材は、金属、樹脂、若しくはセラミックスまたはこれらを含む複合素材など、切削加工できる素材からなる。
【００２０】
制御部６２は、制御手段の一例であり、サーボ制御回路やインバータおよび演算処理装置などからなり、モータにより駆動される冶具本体６１の動作を制御する。操作表示部６３は、専用のタッチパネルディスプレイまたはタブレット型のコンピュータなどからなり、冶具本体６１の動作を指示するための入力を取得して、制御部６２に指示したり、冶具本体６１の位置など冶具５１の各種の動作状態を表示させたりする。
【００２１】
次に、図２乃至図５を参照して、冶具本体６１の構成を説明する。図２乃至図５のそれぞれは、冶具本体６１の構成を説明する斜視図、正面図、上面図および右側面図のそれぞれである。
【００２２】
図２において、加工が行われる３次元空間（直交座標空間）を表すＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸からなる座標軸で示される方向のうち、図２中の左上と右下とを結ぶ方向はＸ軸方向を示し、図２中の左下と右上とを結ぶ方向はＹ軸方向を示し、図２中の上下方向はＺ軸方向を示す。なお、左上方向がＸ軸の正の方向であり、左下方向がＹ軸の正の方向であり、上方向がＺ軸の正の方向である。なお、以下、Ｚ軸の正の方向を上側、Ｚ軸の負の方向を下側、Ｙ軸の負の方向を奥側、Ｙ軸の正の方向を手前側、Ｘ軸の正の方向を左側、Ｘ軸の負の方向を右側とも称する。また、図２以降の図においても、同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示す。なお、Ｘ軸の方向を左右方向とも称し、Ｙ軸の方向を前後方向とも称し、Ｚ軸の方向を上下方向とも称する。
【００２３】
冶具本体６１は、支持台８０、素材変位部８３および生爪変位部８４を含む。支持台８０は、支持台の一例であり、素材変位部８３および生爪変位部８４を支える。支持台８０は、金属で形成されている。支持台８０は、正面側または上面側から見ると、四角状に、また、左側面側から見ると、Ｌ字状に形成されている。支持台８０の底面は、平面に形成されている。
【００２４】
支持台８０は、底板８１および支持板８２からなる。底板８１および支持板８２は、それぞれ、平板状に形成されている。底板８１の底面は、平面状に形成されている。支持板８２は、底板８１の表面に対して、支持板８２の表面および裏面が直交するように、底板８１の奥側に配置されている。すなわち、底板８１および支持板８２は、左側面側から見ると、Ｌ字状に接続されている。底板８１および支持板８２は、ボルト止め、溶接、圧入または接着などにより相互に接続されている。なお、支持台８０は、削り出すなど、一体に形成することもできる。
【００２５】
素材変位部８３は、ワークが削り出される母材である素材を保持し、変位させる。素材変位部８３は、駆動部９１、駆動部９２、チャック９３およびホルダ９４を含む。駆動部９１は、第２の角度位置変位手段の一例であり、サーボモータ、ステッピングモータまたはパルスモータなどのモータ、エンコーダ、レゾルバまたはポテンショメータなどの角度位置検出器、回転軸を止めるブレーキおよび減速機などからなる。駆動部９１は、支持板８２に固定されている。駆動部９１は、制御部６２の制御により、駆動部９２を回転させるように駆動する。すなわち、駆動部９１は、Ｙ軸方向を回転軸として、駆動部９２を所定の角度位置に変位させる。駆動部９１は、駆動部９２を所望の角度位置に保持する。例えば、駆動部９１は、チャック９３がＸ軸に平行になるように右側に向く位置から、チャック９３がＸ軸に平行になるように左側に向く位置まで、１８０度の角度範囲で、駆動部９２を変位させる。
【００２６】
駆動部９２は、第１の角度位置変位手段の一例であり、サーボモータ、ステッピングモータまたはパルスモータなどのモータ、エンコーダ、レゾルバまたはポテンショメータなどの角度位置検出器、回転軸を止めるブレーキおよび減速機などからなる。駆動部９２は、駆動部９１の回転軸とともに回転するように駆動部９１の回転軸に固定されている。駆動部９２は、制御部６２の制御により、チャック９３を回転させるように駆動する。すなわち、駆動部９２は、Ｙ軸に直交する向きの軸を回転軸として、チャック９３を所定の角度位置に変位させる。言い換えると、駆動部９２は、Ｘ軸およびＺ軸で規定される平面上の直線に平行の軸を回転軸として、チャック９３を所定の角度位置に変位させる。駆動部９２は、チャック９３を所望の角度位置に保持する。例えば、駆動部９２は、３６０度の角度範囲で、チャック９３を変位させる。
【００２７】
チャック９３は、ホルダ９４を挟みこんで、固定する。チャック９３は、円筒状に形成されている。チャック９３の側面には止めネジが設けられている。チャック９３は、チャック９３にホルダ９４が挿入されて、止めネジがねじ込まれることにより、ホルダ９４を挟み込んで、固定する。チャック９３は、駆動部９２の回転軸に同軸に設けられている。チャック９３に挟まれたホルダ９４は、駆動部９２の回転軸に同軸に固定される。すなわち、駆動部９２の回転軸、チャック９３の回転軸およびホルダ９４の回転軸は、一致し、１つの直線上にある。
【００２８】
ホルダ９４は、円筒状に形成され、挿入された素材を挟み固定する。ホルダ９４の側面には、複数のスリットが形成されている。ホルダ９４は、素材が挿入された状態で、チャック９３に挟まれて、固定されると、チャック９３によってホルダ９４の外周が絞め込まれるので、スリットが狭まって、内周側が狭くなり、挿入された素材を挟み固定する。
【００２９】
生爪変位部８４は、ワークが削り出される母材である素材を支持する生爪が削り出される素材を保持し、変位させる。生爪変位部８４は、駆動部１０１、駆動部１０２、チャック１０３、ホルダ１０４および駆動部１０５を含む。駆動部１０１は、第４の角度位置変位手段の一例であり、サーボモータ、ステッピングモータまたはパルスモータなどのモータ、エンコーダ、レゾルバまたはポテンショメータなどの角度位置検出器、回転軸を止めるブレーキおよび減速機などからなる。駆動部１０１は、駆動部１０５によって変位可能に支えられている。駆動部１０１は、制御部６２の制御により、駆動部１０２を回転させるように駆動する。すなわち、駆動部１０１は、Ｙ軸方向を回転軸として、駆動部１０２を所定の角度位置に変位させる。言い換えると、駆動部１０１は、駆動部９１の回転軸と平行の回転軸で、駆動部１０２を所定の角度位置に変位させる。駆動部１０１は、駆動部１０２を所望の角度位置に保持する。例えば、駆動部１０１は、チャック１０３がＸ軸に平行になるように右側に向く位置から、チャック１０３がＸ軸に平行になるように左側に向く位置まで、１８０度の角度範囲で、駆動部１０２を変位させる。
【００３０】
駆動部１０２は、第３の角度位置変位手段の一例であり、サーボモータ、ステッピングモータまたはパルスモータなどのモータ、エンコーダ、レゾルバまたはポテンショメータなどの角度位置検出器、回転軸を止めるブレーキおよび減速機などからなる。駆動部１０２は、駆動部１０１の回転軸とともに回転するように駆動部１０１の回転軸に固定されている。駆動部１０２は、制御部６２の制御により、チャック１０３を回転させるように駆動する。すなわち、駆動部１０２は、Ｙ軸に直交する向きの軸を回転軸として、チャック１０３を所定の角度位置に変位させる。言い換えると、駆動部１０２は、Ｘ軸およびＺ軸で規定される平面上の直線に平行の軸を回転軸として、チャック１０３を所定の角度位置に変位させる。駆動部１０２は、チャック１０３を所望の角度位置に保持する。例えば、駆動部１０２は、３６０度の角度範囲で、チャック１０３を変位させる。
【００３１】
チャック１０３は、ホルダ１０４を挟みこんで、固定する。チャック１０３は、円筒状に形成されている。チャック１０３の側面には止めネジが設けられている。チャック１０３は、チャック１０３にホルダ１０４が挿入されて、止めネジがねじ込まれることにより、ホルダ１０４を挟み込んで、固定する。チャック１０３は、駆動部１０２の回転軸に同軸に設けられている。チャック１０３に挟まれたホルダ１０４は、駆動部１０２の回転軸に同軸に固定される。すなわち、駆動部１０２の回転軸、チャック１０３の回転軸およびホルダ１０４の回転軸は、一致し、１つの直線上にある。
【００３２】
ホルダ１０４は、円筒状に形成され、挿入された素材を挟み固定する。ホルダ１０４の側面には、複数のスリットが形成されている。ホルダ１０４は、素材が挿入された状態で、チャック１０３に挟まれて、固定されると、チャック１０３によってホルダ１０４の外周が絞め込まれるので、スリットが狭まって、内周側が狭くなり、挿入された素材を挟み固定する。
【００３３】
駆動部１０５は、直線位置変位手段の一例であり、左右方向に直線的に駆動部１０１を変位させるように駆動する。駆動部１０５は、支持板８２に固定されている。駆動部１０５は、駆動部１０１を変位可能に支える。すなわち、駆動部１０５は、制御部６２の制御により、Ｘ軸方向に平行する向きの直線上の位置に駆動部１０１を変位させる。駆動部１０５は、駆動モータ１１１、ボールねじ１１２および直動ガイド１１３を含む。駆動モータ１１１は、サーボモータ、ステッピングモータまたはパルスモータなどのモータ、エンコーダ、レゾルバまたはポテンショメータなどの角度位置検出器、回転軸を止めるブレーキおよび減速機などからなり、制御部６２の制御により、回転軸の回転の駆動力をボールねじ１１２に伝達する。ボールねじ１１２は、駆動モータ１１１によって回転させられると、回転の向きと回転の角度とに応じて、駆動部１０１を左方向または右方向に変位させる。直動ガイド１１３は、Ｘ軸方向に平行する向きの直線の方向に駆動部１０５の動きを案内する。例えば、駆動部１０５は、チャック９３がＸ軸に平行になるように左側に向く位置に駆動部９２が配置され、チャック１０３がＸ軸に平行になるように右側に向く位置に駆動部１０２が配置されている場合、ホルダ９４とホルダ１０４とが所定の距離（例えば、１ｍｍ）になるまで、右側に駆動部１０１を変位させる。また、例えば、駆動部１０５は、チャック１０３がＸ軸に平行になるように左側に向く位置に駆動部１０２が配置されている場合、チャック１０３の先端が所定の長さ（例えば、１０ｍｍ）だけ支持板８２の左側面から突出する位置まで、左側に駆動部１０１を変位させる。
【００３４】
ここで、駆動部９１の回転軸、駆動部９２の回転軸、駆動部１０１の回転軸および駆動部１０２の回転軸の位置関係について説明する。図３乃至図５において、駆動部９１の回転軸は、一点鎖線a1-a1’で表される。図３乃至図５において、駆動部９２の回転軸は、一点鎖線b1-b1’で表される。図３乃至図５において、駆動部１０１の回転軸は、一点鎖線a2-a2’で表される。図３乃至図５において、駆動部１０２の回転軸は、一点鎖線b2-b2’で表される。
【００３５】
駆動部９１の回転軸と駆動部９２の回転軸とは、直交している。駆動部１０１の回転軸と駆動部１０２の回転軸とは、直交している。また、駆動部９１の回転軸と駆動部１０１の回転軸とは、平行である。
【００３６】
駆動部９１の回転軸と駆動部９２の回転軸との交点を交点p1で表し、駆動部１０１の回転軸と駆動部１０２の回転軸との交点を交点p2で表すと、交点p1と交点p2とを結ぶ直線c-c’は、駆動部９１の回転軸と駆動部１０１の回転軸とに直交する。また、駆動部１０５は、直線c-c’に平行する直線状の軸上で、駆動部１０１の位置を変位させる。
【００３７】
このようにすることで、駆動部９１が、チャック９３がＸ軸に平行になるように左側に向く位置に駆動部９２を変位させ、駆動部１０１が、チャック１０３がＸ軸に平行になるように右側に向く位置に、駆動部１０２を変位させると、駆動部９２の回転軸と駆動部１０２の回転軸とは、直線c-c’と一致することになる。すなわち、この場合、駆動部９２の回転軸と駆動部１０２の回転軸とは、同軸に配置される。言い換えると、この場合、駆動部９２の回転軸と駆動部１０２の回転軸とは、一致し、１つの直線上に配置される。詳細は後述するが、これにより、ワークが削り出される母材である素材の位置と生爪の位置とを合わせることが容易になる。
【００３８】
なお、底板８１の底面は、駆動部９１の回転軸および駆動部１０１の回転軸に平行する平面状に形成されている。このようにすることで、冶具本体６１がテーブル３１に配置された場合、駆動部９１の回転軸および駆動部１０１の回転軸の方向を、ＮＣ工作機械１１のＸＹＺ空間におけるＸ軸およびＹ軸で規定される平面に対して平行にすることができる。
【００３９】
また、支持台８０の支持板８２の右上には、加工台１３１が配置されている。加工台１３１は、ホルダ９４で挟み固定されている素材を生爪と挟み込んで保持する蓋を削り出すための素材を保持する。例えば、蓋を削り出すための素材は、金属、樹脂、若しくはセラミックスまたはこれらを含む複合素材など、切削加工できる素材からなる。加工台１３１の上面１４１は、底板８１の底面と平行に形成されている。加工台１３１の上面１４１には、留具１４２−１および１４２−２並びに位置決めピン１４３−１乃至１４３−３が設けられている。留具１４２−１および１４２−２は、それぞれ、Ｌ字状に形成され、加工台１３１の上面１４１との間で挟み込んで素材を固定する。位置決めピン１４３−１乃至１４３−３は、素材と当接することで、素材の位置を決める。
【００４０】
このように、駆動部９２は、保持している素材であって、ワークが削り出される母材である素材を一点鎖線b1-b1’で表される回転軸における角度位置に変位させる。駆動部９１は、駆動部９２を、一点鎖線b1-b1’で表される回転軸に直交する一点鎖線a1-a1’で表される回転軸における角度位置に変位させる。駆動部１０２は、保持している素材であって、生爪が削り出される素材を一点鎖線b2-b2’で表される回転軸における角度位置に変位させる。駆動部１０１は、駆動部１０２を、一点鎖線b2-b2’で表される回転軸に直交する一点鎖線a2-a2’で表される回転軸であって、一点鎖線a1-a1’で表される回転軸に平行する一点鎖線a2-a2’で表される回転軸における角度位置に変位させる。駆動部１０５は、駆動部１０１を、一点鎖線a1-a1’で表される回転軸と一点鎖線a2-a2’で表される回転軸とに直交する向きの直線上の位置に変位させる。一点鎖線b1-b1’で表される回転軸および一点鎖線a1-a1’で表される回転軸の交点である交点p1と一点鎖線b2-b2’で表される回転軸および一点鎖線a2-a2’で表される回転軸の交点である交点p2とが、一点鎖線a1-a1’で表される回転軸および一点鎖線a2-a2’で表される回転軸に直交する直線c-c’上に位置するように、駆動部９２、駆動部９１、駆動部１０２および駆動部１０１が配置されている。
【００４１】
次に、冶具５１を用いた切削加工について説明する。以下、図６に示される、立方体状のワーク１６１を切削する場合を例に説明する。また、図７に示される、円柱状の素材１７１からワーク１６１を切削する場合を例に説明する。素材１７１は、第１の素材の一例である。素材１７１は、切削加工される円柱状の部分と、切削加工される部分に比較して径の小さい円柱状の部分であって、ホルダ９４に挿入される部分とからなる。素材１７１は、径の小さい円柱状の部分がホルダ９４に挿入されることで、ホルダ９４に保持される。なお、生爪を削り出すための素材も素材１７１と同様に形成される。生爪を削り出すための素材の切削加工される円柱状の部分は、素材１７１の切削加工される円柱状の部分に比較して、長く（円柱の高さ方向が長く）形成されている。なお、以下、円柱状の素材１７１の底面のうち、ホルダ９４に対向する側の底面を単に上面と称し、円柱状の素材１７１の側面を単に横面と称する。
【００４２】
図８は、ＮＣ工作機械１１のテーブル３１に冶具本体６１が装着されている冶具５１を用いた切削加工の手順を示すフローチャートである。また、図９乃至図２１は、冶具５１を用いた切削加工の手順のそれぞれにおける冶具本体６１の状態の一例を示す図である。なお、図９乃至図２１には、ＮＣ工作機械１１として、ツールホルダ３３およびツール３４のみを示し、主軸３２およびテーブル３１を含む加工部２１の他の部分並びに操作表示部２２の記載は省略する。
【００４３】
以下、図８のフローチャートに示される手順を図９乃至図２１を参照しながら説明する。
【００４４】
ステップＳ１１において、ワーク１６１が削り出される素材１７１、生爪が削り出される素材１８１および蓋が削り出される素材１８２のそれぞれが冶具本体６１に装着される。素材１８１は、第２の素材の一例である。また、素材１８２は、第３の素材の一例である。すなわち、図９に示されるように、ＮＣ工作機械１１のオペレータである作業者は、ワーク１６１が削り出される素材１７１をホルダ９４に挿入して、装着する。作業者は、素材１７１が装着されているホルダ９４を、チャック９３に挿入して、止めネジをねじ込んでチャック９３に装着する。また、作業者は、生爪が削り出される素材１８１をホルダ１０４に挿入して、装着する。作業者は、素材１８１が装着されているホルダ１０４を、チャック１０３に挿入して、止めネジをねじ込んでチャック１０３に装着する。さらに、作業者は、素材１７１を生爪と挟み込んで保持する蓋が削り出される素材１８２を加工台１３１に装着する。すなわち、素材１８２は、位置決めピン１４３−１乃至１４３−３に当接した状態で、加工台１３１の上面１４１に載置される。そして、素材１８２は、留具１４２−１および１４２−２がねじ止めされることで、留具１４２−１および１４２−２と加工台１３１の上面１４１との間で挟み込まれて固定される。
【００４５】
ステップＳ１２において、生爪が切削加工される。図９は、生爪を削り出すための素材１８１が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【００４６】
より詳細には、素材１８１を保持している生爪変位部８４の駆動部１０１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック１０３の回転軸がＸ軸に平行になり、チャック１０３が右側を向く位置に、駆動部１０２を変位させる。素材１７１を保持している素材変位部８３の駆動部９１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック９３の回転軸がＺ軸に平行になり、チャック９３が上を向く位置に、駆動部９２を変位させる。これにより、素材変位部８３とツールホルダ３３およびツール３４とが干渉しにくくなる。この状態で、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、ホルダ１０４に保持されている素材１８１を切削し、これにより、図１０に示されるように、生爪２０１が形成される。すなわち、生爪２０１の先端側には、ワーク１６１が嵌って、ワーク１６１を支えられるように、ワーク１６１の形状に対応した、立方体の凹状の部分（以下、凹部と称する。）が形成される。このように、素材１８１が切削されて、形成される生爪２０１の所定の面（例えば、図９中の上向きの面）の形状は、ワーク１６１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成される。
【００４７】
ステップＳ１３において、蓋が切削加工される。図１０は、蓋を削り出すための素材１８２が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【００４８】
図１０に示されるように、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、加工台１３１に保持されている素材１８２を切削加工して、図１１に示されるように、素材１７１を生爪２０１と挟み込んで保持する蓋２０２を形成する。蓋２０２の先端側には、ワーク１６１が嵌って、ワーク１６１を押さえられるように、ワーク１６１の形状に対応した、立方体の凹状の部分（以下、凹部と称する。）が形成される。このように、素材１８２が切削されて、形成される蓋２０２の所定の面（例えば、図１１中の上向きの面）の形状は、ワーク１６１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成される。
【００４９】
ステップＳ１４において、ワーク１６１が削り出される素材１７１の部分のうち、ホルダ９４から出ている部分が切削加工される。図１１は、ホルダ９４に保持されている素材１７１の上面が切削加工されている状態の一例を示す図である。図１２は、ホルダ９４に保持されている素材１７１の側面の一部分が切削加工されている状態の一例を示す図である。図１３は、ホルダ９４に保持されている素材１７１の側面の他の部分が切削加工されている状態の一例を示す図である。
【００５０】
図１１に示されるように、生爪２０１を保持している生爪変位部８４の駆動部１０１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック１０３の回転軸がＺ軸に平行になり、チャック１０３が上を向く位置に、駆動部１０２を変位させる。これにより、生爪変位部８４とツールホルダ３３およびツール３４とが干渉しにくくなる。この状態で、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、ホルダ９４に保持されている素材１７１の上面を切削する。
【００５１】
次に、図１２に示されるように、素材１７１を保持している素材変位部８３の駆動部９１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック９３の回転軸がＸ軸に平行になり、チャック９３が左側を向く位置に、駆動部９２を変位させる。この状態で、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、ホルダ９４に保持されている素材１７１の横面のうち、上側を向いている面を切削する。
【００５２】
そして、図１３に示されるように、素材１７１を保持している素材変位部８３の駆動部９２は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック９３をＸ軸に沿って左手回り（左側から見て時計回り）に９０度回転させる。この状態で、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、ホルダ９４に保持されている素材１７１の横面のうち、上側を向いている面を切削する。すなわち、素材１７１の横面の部分のうち、図１２を参照した説明で加工された横面の部分に対して、左側から見て時計回りに９０度回転させられた横面の部分が切削されることになる。
【００５３】
図１２および図１３で説明された手順が繰り返されて、素材１７１の横面の全周が切削される。すなわち、駆動部９２が、さらに、チャック９３をＸ軸に沿って左手回りに９０度回転させて、ＮＣ工作機械１１が、ホルダ９４に保持されている素材１７１の横面のうち、上側を向いている面を切削する手順が繰り返されることで、素材１７１の横面の全周が切削される。
【００５４】
ステップＳ１５において、ワーク１６１を削り出すための素材１７１と生爪２０１とが同軸に配置される。図１４は、ワーク１６１を削り出すための素材１７１と生爪２０１とが同軸に配置されている状態の一例を示す図である。
【００５５】
素材１７１の上面および横面の全周の切削が完了すると、図１４に示されるように、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、ツールホルダ３３およびツール３４は上側に退避させられる。生爪２０１を保持している生爪変位部８４の駆動部１０１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック１０３の回転軸がＸ軸に平行になり、チャック１０３が右側を向く位置に、駆動部１０２を変位させる。チャック９３の回転軸がＸ軸に平行になり、チャック９３が左側を向く位置に、駆動部９２が変位させられているので、駆動部９２の回転軸と駆動部１０２の回転軸とは、直線c-c’と一致して、駆動部９２の回転軸および駆動部１０２の回転軸が同軸に配置される。従って、チャック９３およびチャック１０３は、向かい合って同軸に配置される。すなわち、ワーク１６１を削り出すための素材１７１と生爪２０１とが同軸に配置されることになる。素材１７１と生爪２０１とが一直線上に配置されるとも言える。
【００５６】
ステップＳ１６において、生爪２０１の凹部にワーク１６１を削り出すための素材１７１が嵌められる。図１５は、生爪２０１の凹部に素材１７１が嵌められた状態の一例を示す図である。
【００５７】
駆動部１０５は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、Ｘ軸方向に平行する向きの直線上で、所定の距離だけ右方向に直線的に駆動部１０１を変位させる。すると、図１５に示されるように、生爪２０１の凹部にホルダ９４に保持されている素材１７１が嵌まり込む。言い換えると、生爪２０１が、ホルダ９４に保持されている素材１７１の下側に入り込んで、素材１７１を支持する。
【００５８】
ステップＳ１７において、素材１７１を挟み込むように生爪２０１に蓋２０２が取り付けられる。図１６は、素材１７１を挟み込もうとするときの生爪２０１および蓋２０２を拡大して示す拡大図である。図１７は、生爪２０１および蓋２０２によって素材１７１を挟み込んでいる状態の一例を示す図である。
【００５９】
作業者は、素材１８２が切削加工されて形成された蓋２０２を加工台１３１から取り外して、図１６に示されるように、蓋２０２を生爪２０１に被せて、蓋２０２を生爪２０１にボルトなどで固定する。なお、生爪２０１および蓋２０２には、相互に位置決めをするためのピンや穴が設けられている。
【００６０】
上述のように、ワーク１６１が削り出される素材１７１の部分のうち、ホルダ９４から出ている部分は、ワーク１６１としての形状が形成されている。また、生爪２０１の先端側には、ワーク１６１が嵌って、ワーク１６１を支えられるように、ワーク１６１の形状に対応した、立方体の凹状の凹部が形成されている。すなわち、生爪２０１の所定の面（例えば、図９中の上向きの面）の形状は、ワーク１６１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成される。さらに、蓋２０２の先端側には、ワーク１６１が嵌って、ワーク１６１を押さえられるように、ワーク１６１の形状に対応した、立方体の凹状の凹部が形成されている。すなわち、蓋２０２の所定の面（例えば、図１１中の上向きの面）の形状は、ワーク１６１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成される。従って、素材１７１の部分のうち、ホルダ９４から出ている部分に、下側から生爪２０１で支えて、蓋２０２を上側から被せると、ワーク１６１として削り出されている素材１７１の部分が生爪２０１の凹部と蓋２０２の凹部とに嵌まり込み、生爪２０１および蓋２０２が素材１７１を挟み込んで挟持する。
【００６１】
このように、図１７に示されるように、ホルダ９４に保持されている素材１７１は、生爪２０１および蓋２０２にも挟持されて、保持される。
【００６２】
ステップＳ１８において、ホルダ９４に保持されている素材１７１の部分と生爪２０１および蓋２０２に挟持されている素材１７１の部分とが切り離される。図１８は、ホルダ９４に保持されている素材１７１の部分と生爪２０１および蓋２０２に挟まれている素材１７１の部分とを切り離す切削加工がされている状態の一例を示す図である。
【００６３】
図１８に示されるように、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、素材１７１の部分のうち、生爪２０１および蓋２０２に挟持されている部分とホルダ９４に保持されている部分との間の部分を切削することで、素材１７１を生爪２０１および蓋２０２と保持されている部分とホルダ９４に保持されている部分とに切り離す。
【００６４】
ステップＳ１９において、生爪２０１および蓋２０２に挟持されている素材１７１の面のうち、切り離された面側が切削加工される。図１９は、生爪２０１および蓋２０２に挟持されている素材１７１の面のうち、切り離された面側の切削加工の状態の一例を示す図である。
【００６５】
図１９に示されるように、生爪２０１および蓋２０２で素材１７１を挟持している素材変位部８４の駆動部１０１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック１０３の回転軸がＺ軸に平行になり、チャック１０３が上を向く位置に、駆動部１０２を変位させる。この状態で、ＮＣ工作機械１１は、操作表示部２２への作業者の操作に応じて、生爪２０１および蓋２０２で保持されている素材１７１の面を切削する。このとき、切削される素材１７１の面は、切離されて形成された面である。言い換えると、このとき、切削される素材１７１の面は、素材１７１の上面に対向する面である。このように、素材１７１の周囲の面の全体が切削されて、ワーク１６１が形成される。
【００６６】
ステップＳ２０において、生爪２０１と蓋２０２とからワーク１６１が取り出されて、切削加工は終了する。図２０は、生爪２０１と蓋２０２とからワーク１６１が取り出される状態の一例を示す図である。図２１は、ワーク１６１を取り出すときの生爪２０１および蓋２０２を拡大して示す拡大図である。
【００６７】
図２０に示されるように、生爪２０１および蓋２０２でワーク１６１を保持している素材変位部８４の駆動部１０１は、操作表示部６３への作業者の操作に応じて制御部６２により制御され、チャック１０３の回転軸がＸ軸に平行になり、チャック１０３が左側を向く位置に、駆動部１０２を変位させる。この状態で、図２１に示されるように、作業者は、蓋２０２を生爪２０１にとめているボルトを緩めて、蓋２０２を生爪２０１から取り外して、生爪２０１からワーク１６１を取り出す。
【００６８】
このように、切削加工に用いられる冶具５１は、保持している素材１７１を第１の回転軸における角度位置に変位させる駆動部９２と、駆動部９２を、第１の回転軸に直交する第２の回転軸における角度位置に変位させる駆動部９１と、保持している素材１８１を第３の回転軸における角度位置に変位させる駆動部１０２と、駆動部１０２を、第３の回転軸に直交する第４の回転軸であって、第２の回転軸に平行する第４の回転軸における角度位置に変位させる駆動部１０１と、駆動部１０１を、第２の回転軸と第４の回転軸とに直交する向きの直線上の位置に変位させる駆動部１０５とを含む。冶具５１において、第１の回転軸および第２の回転軸の第１の交点と第３の回転軸および第４の回転軸の第２の交点とが、第２の回転軸および第４の回転軸に直交する直線上に位置するように、駆動部９２、駆動部９１、駆動部１０２および駆動部１０１が配置されている。
【００６９】
駆動部９２によって、保持している素材１７１が第１の回転軸における角度位置に変位させられ、駆動部９１によって、駆動部９２が、第１の回転軸に直交する第２の回転軸における角度位置に変位させられるので、素材１７１の部分のうち、保持されている部分を除いた部分の面をＮＣ工作機械１１の主軸３２側に向けることができるので、３軸のＮＣ工作機械１１であっても、より複雑な形状のワークを切削加工できる。駆動部１０２によって、保持している素材１８１が第３の回転軸における角度位置に変位させられ、駆動部１０１によって、駆動部１０２が、第３の回転軸に直交する第４の回転軸であって、第２の回転軸に平行する第４の回転軸における角度位置に変位させられるので、素材１８１の部分のうち、保持されている部分を除いた部分の面をＮＣ工作機械１１の主軸３２側に向けることができるので、素材１８１を生爪２０１にすれば、加工された素材１７１の形状に対応した形状に生爪２０１を形成することができる。また、駆動部１０５によって、駆動部１０１が、第２の回転軸と第４の回転軸とに直交する向きの直線上の位置に変位させられ、さらに、第１の回転軸および第２の回転軸の第１の交点と第３の回転軸および第４の回転軸の第２の交点とが、第２の回転軸および第４の回転軸に直交する直線上に位置するように、駆動部９２、駆動部９１、駆動部１０２および駆動部１０１が配置されているので、素材１７１と素材１８１とを同軸の位置に配置でき、加工された素材１７１を生爪２０１で簡単に把持できるので、把持された素材１７１を切断して、素材１７１の部分のうち、駆動部９２で保持されていた側の面を切削加工でき、３軸のＮＣ工作機械１１であっても、より複雑な形状のワーク１６１を切削加工できる。このように、より簡単に、より短時間で、より複雑な形状のワークを切削加工できる。
【００７０】
駆動部９２を、ワーク１６１が削り出される母材である素材１７１を変位させ、駆動部１０２を、素材１７１を支持する生爪２０１が削り出される素材１８１を変位させるようにすることができる。このようにすることで、加工された素材１７１を生爪２０１で簡単に把持でき、より簡単に、より複雑な形状のワーク１６１を切削加工できる。
【００７１】
素材１７１を生爪２０１と挟み込んで保持する蓋２０２を削り出すための素材１８２を保持する加工台１３１をさらに設けることができる。このようにすることで、素材１７１を生爪２０１と蓋２０２とで挟み込んで保持することができるので、より簡単に、より複雑な形状のワーク１６１を切削加工できる。
【００７２】
生爪２０１および蓋２０２の面のうち、素材１７１に接する側の面の形状を、ワーク１６１として形成されている素材１７１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成することができる。このようにすることで、より複雑な形状のワーク１６１を切削加工できる。
【００７３】
駆動部９２、駆動部９１、駆動部１０２、駆動部１０１および駆動部１０５を支え、第２の回転軸および第４の回転軸に平行する平面の底面が形成されている支持台８０をさらに設けることができる。このようにすることで、ＮＣ工作機械１１のテーブル３１に、より簡単に設置できるので、より簡単に、より短時間で、ワーク１６１を切削加工できる。
【００７４】
駆動部９２、駆動部９１、駆動部１０２、駆動部１０１および駆動部１０５のそれぞれによる角度位置または直線上の位置の変位を制御する制御部６２をさらに設けることができる。このようにすることで、より簡単に、より短時間で、より複雑な形状のワークを切削加工できる。
【００７５】
駆動部９２、駆動部９１、駆動部１０２、駆動部１０１および駆動部１０５のそれぞれを、モータのそれぞれにより駆動させ、制御部６２を、モータのそれぞれを制御することにより、角度位置または直線上の位置の変位を制御させるようにすることができる。このようにすることで、より簡単に、より短時間で、より複雑な形状のワークを切削加工できる。
【００７６】
なお、ワーク１６１の形状は、立方体状であると説明したがこれに限らず、直方体、角柱や円柱などの柱体、角錐体や円錐体などの錐体、球体または楕円球体などでもよく、自由曲面で形成される形状とすることもできる。この場合、生爪２０１の所定の面の形状が、ワーク１６１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成され、蓋２０２の所定の面の形状は、ワーク１６１の面の形状の全部または一部を反転させた形状と略同一の形状に形成されるので、生爪２０１および蓋２０２は、確実に、ワーク１６１が削り出される素材１７１を挟持することができる。ワーク１６１が削り出される素材１７１が生爪２０１および蓋２０２によって挟持されているので、ワーク１６１が微小であっても、例えば、ミルなどのツール３４で被押圧面が削がれる力や押される力などにより、素材１７１が歪むことがなく、また、素材１７１が振動することがなくなり、より精度良くワーク１６１を削り出すことができる。
【００７７】
また、生爪変位部８４が、ワークが削り出される母材である素材１７１を支持する生爪２０１が削り出される素材１８１を保持し、変位させると説明したが、同じ形状のワーク１６１が切削加工される場合、生爪変位部８４が、形成された生爪２０１を保持し、変位させるようにして、生爪２０１を繰り返し使用するようにしてもよい。また、この場合、形成された蓋２０２を繰り返し使用することができる。
【００７８】
なお、生爪２０１が削り出される素材１８１そのものを生爪と称することもある。
【００７９】
また、支持台８０は、金属で形成されると説明したが、金属に限らず、樹脂、若しくはセラミックスまたはこれらを含む複合素材などから形成するようにしてもよい。
【００８０】
なお、チャック９３およびチャック１０３のそれぞれが、素材１７１および素材１８１のそれぞれを直接挟み込んで固定するようにしてもよい。
【００８１】
また、素材変位部８３が素材１７１を保持し、変位させ、生爪変位部８４が素材１８１を保持し、変位させると説明したが、素材変位部８３が素材１８１を保持し、変位させ、生爪変位部８４が素材１７１を保持し、変位させるようにしてもよい。
【００８２】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
５１  冶具，  ６１  冶具本体，  ６２  制御部，  ６３  操作表示部，  ８０  支持台，  ８１  底板，  ８２  支持板，  ８３  素材変位部，  ８４  生爪変位部，  ９１  駆動部，  ９２  駆動部，  ９３  チャック，  ９４  ホルダ，  １０１  駆動部，  １０２  駆動部，  １０３  チャック，  １０４  ホルダ，  １０５  駆動部，  １６１  ワーク，  １７１，１８１および１８２  素材，  ２０１  生爪，  ２０２  蓋
【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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