(57)【要約】【課題】  高速運転や高荷重プレスが必要のない場合に好適な、簡易でコンパクトな構成をした簡易スクリューコンパクトプレスを提供すること。【解決手段】  一方に雄ネジ１７が形成され他方には雌ネジ１５が形成された上型１２と下型１１とが螺合し、固定された下型１１に対して上型１２が与えられた回転力を推力に変えて軸方向に移動するスクリュープレス手段２と、その上型１２に対して回転力を与える回転出力手段３と、その回転出力手段３から上型１２に対して回転力を伝達する回転伝達手段１９，２２，２５とを有する簡易スクリューコンパクトプレス１。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に雄ネジが形成され他方には雌ネジが形成された上型と下型とが螺合し、固定された下型に対して上型が与えられた回転力を推力に変えて軸方向に移動するスクリュープレス手段と、その上型に対して回転力を与える回転出力手段と、その回転出力手段から上型に対して回転力を伝達する回転伝達手段とを有するものであることを特徴とする簡易スクリューコンパクトプレス。
【請求項２】
請求項１に記載する簡易スクリューコンパクトプレスにおいて、
前記スクリュープレス手段を複数備え、一の回転出力手段から出力される回転力を回転伝達手段を介して全てのスクリュープレス手段に対して伝達するものであることを特徴とする簡易スクリューコンパクトプレス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する簡易スクリューコンパクトプレスにおいて、
前記回転出力手段がサーボモータであることを特徴とする簡易スクリューコンパクトプレス。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する簡易スクリューコンパクトプレスにおいて、
前記回転伝達手段は、前記上型と前記回転出力手段の回転軸とにフライホイールが設けられ、そのフライホイール間にベルトが巻き掛けられたものであることを特徴とする簡易スクリューコンパクトプレス。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載する簡易スクリューコンパクトプレスにおいて、
前記回転伝達手段は、前記上型と前記回転出力手段の回転軸とにギヤが設けられ、そのギヤ同士が回転伝達ギヤを介して噛合したものであることを特徴とする簡易スクリューコンパクトプレス。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載する簡易スクリューコンパクトプレスにおいて、
前記上型又は下型に形成されたパンチ部が、回転軸受を介して設けられたものであることを特徴とする簡易スクリューコンパクトプレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方に雄ネジを形成し他方に雌ネジを形成した上型と下型とを螺合し、回転力を推力に変換することにより上型に発生したプレス荷重によってプレス加工を行う簡易スクリューコンパクトプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鍛造用プレスは、クランク機構や油圧機構などといった高荷重の発生源を必要とするため、また高い生産性を得るため高速運転にも耐え得るように、強固なフレームにより構成され、大きく且つ複雑な構造になっていた。図６は、そうした従来の鍛造用プレスの一例を示した図であり、下記特許文献１として挙げた特開平１０−３２８７５０号公報に記載されたものである。
【０００３】
このスクリュープレス装置１００は、門型のフレーム１０１にフレームベッド１０６が固定され、そこに２本のスライドタイロッド１０２が嵌合し、該スライドタイロッド１０２の上下端にはラム１０３とスライドベッド部１０４とがタイロッドナット１０５によって固定されている。そして、そのラム１０３とスライドベッド部１０４とは、スライドタイロッド１０２と共にフレームベッド１０６に配設された軸受に案内されて上下動するようになっている。
一方、フレーム１０１からはリードスクリュー１１１が上方に突出し、その上端にはフライホイール１２１に固定されている。そして、雄ネジのリードスクリュー１１１は、ラム１０３に形成された雌ネジのガイドスクリュー１１２に螺合している。フライホイール１２１は、プレス加工に必要なエネルギを回転運動として蓄えるものであり、その回転運動がリードスクリュー１１１とガイドスクリュー１１２との間で直線運動に変換され、下型１１４が上下方向に移動することになる。
【０００４】
すなわち、駆動軸１２２には両側に対向配設された摩擦盤１２３，１２４が固定され、不図示のプーリにモータ１２５との間でベルト１２６が巻き掛けられている。そして、その駆動軸１２２の両端にはシリンダ１２７，１２８が配設され、圧縮エアの供給により摩擦盤１２３，１２４を左右方向に移動させてフライホイール１２１に接触させ、摩擦力によって駆動軸１２２の回転をフライホイール１２１に伝達するようにしている。また、フライホイール１２１には、エアシリンダ１２９を作動させることによりブレーキパッド１１３０によって挟み込んで制動力を与えるようになっている。
【０００５】
更にスクリュープレス装置１００には、スライドベッド部１０４の側面にはバランスシリンダ１１５，１１６が連結され、ラム１０３、スライドベッド部１０４及びスライドタイロッド１０２の重量と釣り合わせるように構成されている。
ラム１０３及びスライドベッド部１０４には上型１１３または下型１１４が取り付けられ、フライホィール１２１に固定されたリードスクリュー１１１が時計方向に回転すると、ガイドスクリュー１１２が固定されたラム１０３はスライドベッド部１０４と共に上昇を開始する。そして、やがては下型１１４が上型１１３の位置まで到達して成形素材がプレスされて塑性変形し、所望の形状に加工された加工品が成形される。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２８７５０号公報（第４−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の鍛造用プレスは、前例のスクリュープレス装置１００のように全体が強固で大型のフレーム１０１で構成され、駆動部もスクリュー１１１，１１２を利用し、モータ１２５から送られたフライホイール１２１への回転運動を軸方向への直進運動に変換する大掛かりで複雑な構造になってしまっていた。
すなわち、従来の高荷重かつ高速で動作する鍛造用プレスは、仕様上高価なものとなってしまうが、高価なものであるが故に長時間の使用を余儀なくされて耐久性が求められる。そして、高い安全率の設計が実施されて全体の構成も大きくなってしまっていた。
また、鍛造用プレスは、仕掛け部品の汎用性（段替性）と部品の精密さを求めるためにプレス内には更に、ガイドポストを持ったボルスター構造をもつことが一般的であり、より複雑な構成になっていた。
【０００８】
そこで本発明は、こうした従来の鍛造用プレスとは異なり、高速運転や高荷重プレスが必要のない場合に好適な、簡易でコンパクトな構成をした簡易スクリューコンパクトプレスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の簡易スクリューコンパクトプレスは、一方に雄ネジが形成され他方には雌ネジが形成された上型と下型とが螺合し、固定された下型に対して上型が与えられた回転力を推力に変えて軸方向に移動するスクリュープレス手段と、その上型に対して回転力を与える回転出力手段と、その回転出力手段から上型に対して回転力を伝達する回転伝達手段とを有するものであることを特徴とする。
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスは、前記スクリュープレス手段を複数備え、一の回転出力手段から出力される回転力を回転伝達手段を介して全てのスクリュープレス手段に対して伝達するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスは、前記回転出力手段がサーボモータであることが望ましい。
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスは、前記回転伝達手段が、前記上型と前記回転出力手段の回転軸とにフライホイールが設けられ、そのフライホイール間にベルトが巻き掛けられたものであることが望ましい。
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスは、前記回転伝達手段が、前記上型と前記回転出力手段の回転軸とにギヤが設けられ、そのギヤ同士が回転伝達ギヤを介して噛合したものであることが望ましい。
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスは、前記上型又は下型に形成されたパンチ部が、回転軸受を介して設けられたものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
よって、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスでは、サーボモータなどの回転出力手段から出力された回転がベルトやギヤなどからなる回転伝達手段を介して上型に伝達され、その回転力を受けた上型が、下型との間で形成された雄ネジと雌ネジとからなるネジ部によって推力を得て下降し、プレス荷重を発生させる。そのため、上型と下型との間に装填されたワークがプレスされて塑性変形し、所望の形状に加工されることによって加工品が成形される。
【００１２】
従って、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスによれば、上型と下型とを螺合してスクリュープレス型を構成し、回転出力手段からの回転力によってプレス荷重を発生させてワークを加工する構成としたので、高速運転や高荷重プレスが必要のない場合に好適な、簡易でコンパクトな構成をした簡易スクリューコンパクトプレスを提供することが可能となった。
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスでは、複数のスクリュープレス型を一の回転出力手段によって駆動させるようにすれば、多工程に分けたプレス成形などを一度に行うことができる。
また、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスでは、回転出力手段にサーボモータを用いたことにより、精密な加工が必要なプレス成形にも精密な制御が可能となる。
更に、本発明の簡易スクリューコンパクトプレスでは、パンチ部を回転軸受を介して設けたので、ワークに回転力を与えることなく成形することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明に係る簡易スクリューコンパクトプレスについて図面を参照しながら以下に説明する。図１は、簡易スクリューコンパクトプレスの第１実施形態を概念的に示した一部断面の斜視図である。
本実施形態の簡易スクリューコンパクトプレス（以下、単に「コンパクトプレス」と記す）１は、ワークＷを押出成形するスクリュープレス型２とこれを駆動させるサーボモータ３とが、不図示のベースプレート上に固定して配置されている。そのスクリュープレス型２は、下型１１と上型１２とから構成され、上型１２が下型１１内に挿入された状態で一体になっている。その下型１１には、上方に開設された上型挿入穴１３が形成され、上段部分と下段部分とに分かれてそれぞれの機能を果たすように構成されている。すなわち、上段部分には雌ネジが切られた雌ネジ部１５が形成され、下段部分にはワークＷを加工するインプレッション部１６が形成されている。
【００１４】
一方、下型１１内に挿入された上型１２にもその上型挿入穴１３に対応して形成され、上段部分と下段部分とに分かれてそれぞれの機能を果たすように構成されている。すなわち、上段部分には雄ネジが切られた雄ネジ部１７が形成され、下段部分にはワークＷを押出成形するためのパンチ部１８が形成されている。従って、下型１１とその上型挿入穴１３内に挿入された上型１２とは、雌ネジ部１５と雄ネジ部１７とが螺合し、上型１２に生じた回転力を推力に変換するスクリュー機構が構成されている。なお、雌ネジ部１５と雄ネジ部１７とからなるネジ構造は例えばボールネジなど、回転力を推力にスムーズに変換する構成とする。
【００１５】
本実施形態では、スクリュープレス型２のスクリュー機構によって上型１２を上下運動させるが、そのための駆動源としてサーボモータ３が使用される。プレス成形には精密な加工が必要であるが、サーボモータ３によれば高い精度で制御できるからである。スクリュープレス型２の上型１には、その上端にフライホイール１９が固定され、サーボモータ３の回転軸２１にもフライホイール２２が固定されている。そして、サーボモータ３から上型１２に回転力を伝えるため、フライホイール１９，２２の間にはベルト２５が巻き掛けられている。フライホイール１９，２２とベルト２５とは、滑りを防止するために例えば歯が形成されている。なお、上型１２のフライホール１９が上下動してもベルト２５に一定のテンションがかかっているように、ベルト２５には外側から不図示のテンション調整装置が押し当てられている。
【００１６】
こうした構成のコンパクトプレス１では、次のようにしてワークＷの押出成形が行われる。ワークＷは、スクリュープレス型２の下型１１に形成された上型挿入穴１３のインプレッション部１６内に装填されている。そして、ワークＷが入れられた下型１１には、上型挿入穴１３に上型１２が挿入され、その雄ネジ部１７が雌ネジ部１５に螺合している。
次に、その状態でサーボモータ３が起動し、回転軸２１から回転力が出力される。サーボモータ３から出力された回転は、回転軸２１に固定されたフライホイール２２からスクリュープレス型２の上型１２に固定されたフライホイール１９へ、両者に巻き掛けられたベルト２５を介して伝えられる。
【００１７】
このとき、フライホイール２２，１９の重いふちによる慣性を利用し、回転速度の変動を平均化し、また多量のエネルギを保有させることで、回転むらをなくして円滑な回転運動をを得ている。そして、伝達された回転運動によってスクリュープレス型２の上型１２が回転すると、下型１１の雌ネジ部１５に螺合した雄ネジ部１７によって下降し、その上型１２には推力が発生する。
【００１８】
ここで図２は、このスクリュープレス型２によるワークＷの加工工程（ａ）〜（ｃ）を概念的に示した断面図である。
前述したようにサーボーモータ３から出力された回転がベルト２５を介してスクリュープレス型２側に伝達され、上型１２が下型１１の上型挿入孔１３内を下降する。こうして図２（ａ）の高さにあった上型１２は徐々に下降し、パンチ部１８の下端がワークＷに押し当てられ、更に上型１２に生じた推力がプレス荷重となって、図２（ｂ）に示すようにワークＷを上方から押圧して変形させる。そして、更にサーボモータ３の回転が伝えられて上型１２が下降することにより、ワークＷが図２（ｃ）に示すように塑性変形して加工品が成形される。
【００１９】
本実施形態によるコンパクトプレス１は、こうした押出成形を従来の鍛造プレスのように大きなプレス荷重をかけることなく、また高速で行うものでもない点で異なっている。すなわち、コンパクトプレス１では、サーボモータ３から与えられる回転によって生じるワークＷへのプレス荷重は２００〜３００ｔ程度であり、図２（ａ）〜（ｃ）の押出成形の１サイクルは１５秒〜６０秒といった比較的長い時間をかけて行う低速・低加重で加工するものである。
従って、本実施形態のコンパクトプレス１によれば、従来のように強固なフレームや大きな荷重でプレス加工を行うための駆動源が必要でなくなり、図１に示すようにスクリュープレス型２とサーボモータ３とからなる簡易でコンパクトな構成にすることが可能になった。そして、その簡易な構成によって、コンパクトプレス自体を安価に提供することが可能になった。
【００２０】
また、下型１１に上型１２を螺合させた簡易な構成からなるコンパクトプレス１は、例えばその下型１２には、従来から使用していたスクリュープレス装置１００に組み込まれた下型１１４などをに雌ネジ部を形成し、それに雄ネジ部を形成した上型を螺合させてスクリュープレス型を構成することが可能である。従って、従来の下型を利用することでより一層のコストダウンを可能とすることができる。
更に本実施形態では、サーボモータ３の回転数を制御して上型１２のストロークを調整しているが、サーボモータ３による分解能の高いの回転制御によってワークＷの加工を高い精度で実現することができる。プレス加工ではマイクロオーダーの精度が要求されるが、サーボモータ３を利用することで高い加工精度を実現することができる。
【００２１】
ところで、本実施形態では円柱状のワークを押出成形したが、このコンパクトプレス１を仕上げ工程に利用することもできる。すなわち、例えば歯形形状の部品を加工する際には、これまでは先ず鍛造で大まかな形を成形し、その後に機械加工によって仕上げを行っていた。しかし本実施形態のコンパクトプレス１を利用すれば、機械加工では大まかな仕上げを行い、或いはそうした機械加工を省き、最後の仕上げをこのコンパクトプレス１による低荷重のプレス加工によって行うことで、仕上げ手間の大幅に削減することもできる。特に、コンパクトプレス１によれば振動が生じないため機械加工現場でも行うことが可能となる。
【００２２】
次に、本発明に係る簡易スクリューコンパクトプレスの第２実施形態について説明する。図３は、本実施形態の簡易スクリューコンパクトプレスを概念的に示した一部断面の側面図であり、押出成形途中の状態を示している。なお、前記第１実施形態のものと同様の構成については同じ符号を付して説明する。
本実施形態の簡易スクリューコンパクトプレス（以下、単に「コンパクトプレス」と記す）３１は、前記第１実施形態のものと同様に、ワークＷを押出成形するスクリュープレス型３２とこれを駆動させるサーボモータ３３とが、不図示のベースプレート上に固定して配置されている。そのスクリュープレス型３２は、下型１１と上型１２とから構成され、上型１２が下型１１内に挿入されている。
【００２３】
そして、その下型１１には上方に開設された上型挿入穴１３に、雌ネジが切られた雌ネジ部１５とワークＷを加工するインプレッション部１６とが上下に形成されている。一方、上型１２には、上段部分と下段部分とに分かれて雄ネジが切られた雄ネジ部１７とワークＷを押出成形するためのパンチ部１８とが形成されている。スクリュープレス型３２は、こうした下型１１の雌ネジ部１５と上型１２の雄ネジ部１７とが螺合してスクリュー機構が構成されている。
【００２４】
本実施形態のスクリュープレス型３２でも上型１２を上下動させるための駆動源としてサーボモータ３３が使用されるが、ここでは回転トルクを大きくしたり或いは加工速度を上げる必要が生じた場合に対応すべく、サーボモータ３３からの回転を変速機構を介してスクリュープレス型３２へと伝達できるように構成されている。そのため、上型１２には雄ネジ部１７の上に推力発生ギヤ３７が一体に形成され、サーボモータ３３の回転軸２１にも出力ギヤ３５が固定されている。そして、こうした上型１２の推力発生ギヤ３７とサーボモータ３３の出力ギヤ３５との間には、回転可能に軸支された変速ギヤ３６が噛合している。
【００２５】
こうした構成のコンパクトプレス３１では、次のようにしてワークＷの押出成形が行われる。
スクリュープレス型２の下型１１は、インプレッション部１６内にワークＷが入れられ、上型挿入穴１３に挿入された上型１２の雄ネジ部１７と下型１１の雌ネジ部１５が螺合している。そこで、サーボモータ３３が起動し、回転軸２１から回転が出力されると、出力ギヤ３５の回転が変速ギヤ３６を介して推力発生ギヤ３７に伝達される。そしえ、回転の与えられた上型１２は、雄ネジ部１７と雌ネジ部１５とによって下型１１内に入り込んでいく。
【００２６】
そこで、前記第１実施形態でも図２を示して説明したように、下降する上型１２のパンチ部１８がワークＷに押し当てられ、プレス荷重によってワークが図３に示すように変形し、更にサーボモータ３からの回転が伝達されて上型１２が下降することにより、ワークＷの加工が進み、図２（ｃ）に示すように塑性変形して加工品が成形される。
【００２７】
よって、本実施形態のコンパクトプレス３１は、従来のように強固なフレームや大きな荷重でプレス加工を行うための駆動源は必要なく、スクリュープレス型３２とサーボモータ３３、それに回転力を伝達する変速ギヤ３６とからなる簡易でコンパクトなものとすることができた。そして、こうした簡易な構成によって、コンパクトプレス３１を安価に提供することが可能になった。
また、本実施形態では、スクリュープレス型３２とサーボモータ３３との間に変速ギヤを介在させることにより、加工トルクや加工速度を調節することが可能となる。
【００２８】
また、下型３１に上型３２を螺合させた簡易な構成からなる本実施形態のコンパクトプレス３１は、第１実施形態と同様に、例えばその下型３２には、従来から使用していたスクリュープレス装置１００に組み込まれた下型１１４などをに雌ネジを切り、それに対して雄ネジを切った上型を螺合させてスクリュープレス型を構成することが可能である。従って、従来の下型を利用することでより一層のコストダウンを可能とすることができる。
更に本実施形態では、サーボモータ３３の回転数を制御して上型１２のストロークを調整しているが、サーボモータ３を利用することで高い加工精度を実現することができる。
【００２９】
次に、押出成形などの塑性変形加工では、型の摩耗や破損を防ぐため、急激な変形が起こらないように、例えば３段階のプレス加工工程を経て所望の最終形状の成形品を得るようにしている。そこで、図４に示すように第１実施形態で示したスクリュープレス型２をベースプレート４２の上に３台配置させた簡易スクリュウコンパクトプレスを提供する。
【００３０】
ベースプレート４２にはスクリュープレス２，２，２が回転止めによって非回転状態で固定される他、駆動手段であるサーボモータ３も固定され、多工程の簡易スクリュウコンパクトプレス（以下、単に「コンパクトプレス」と記す）４１を構成している。３台のスクリュープレス型２，２，２とサーボモータ３とは、図示するように配置され、それぞれのフライホイール１９，２２を介してベルト２５が巻き掛けられている。そして、そのフライホイール１９，２２とベルト２５とは、滑りを防止して加工精度を上げるための歯が形成され、それが噛み合っている。また、ベルト２５には常に一定のテンションがかかるように、例えば不図示のテンション調整装置によって外側から押し当てられている。
【００３１】
こうした構成のコンパクトプレス４１では、各工程のワークＷがスクリュープレス型２，２，２の下型１１に入れられている。そして、サーボモータ３が起動してフライホイール２２が回転すると、その回転がベルト２５を介して各スクリュープレス型２のフライホイール１９へと伝達される。各スクリュープレス型２では、第１実施形態で述べたように（図２参照）、回転する上型１２が下型１１内を下降し、パンチ部１８がワークＷに押し当てられ、プレス荷重がワークＷにかかって塑性変形が生じる。こうして、各工程における成形がそれぞれのスクリュープレス型２で行われる。従って、スクリュープレス型２をワークＷが順番に移動することにより、このコンパクトプレス４１で最終形状の成形品が得られる。
【００３２】
本実施形態では、下型１１と上型１２とを螺合させ、上型１２に回転を伝達することで推力を発生してプレス加工を可能にしたスクリュープレス型２を利用し、ベースプレート４２上にそのスクリュープレス型２，２，２を集積化することによって１台のサーボモータ３で一度に多工程のプレス加工を行うことを可能とした。
従って、ここでも従来の鍛造プレスのように強固なフレームや大出力の駆動源を必要とせず、加えて３工程のプレス加工をベースプレート６２上で一度に行うことが可能な、効率の良い加工を行うコンパクトなプレスを提供することが可能になった。しかも集積化されたスクリュープレス型２，２，２は、下型１１と上型１２とからなる簡易に構成されたものであるため、安価に提供することが可能になった。
更に本実施形態でも、サーボモータ３の回転数を制御して上型１２のストロークを調整しているで、高い加工精度を実現することができる。
【００３３】
ところで、前記各実施形態では上型が回転して推進部１７のねじ込みによってワークＷを押出成形する推力を得る。ただし、このときワークＷに直接作用する上型１２のパンチ部１８にも回転が生じているため、ワークＷにねじりが加わることになるため、成形品によってはそれを排除する必要がある。そこで、図５に示すように上型１２には推進部１７とパンチ部１８との間にスラストベアリング５１を設けて一体に構成する。これにより、上型１２が回転しても、ワークＷに押し当てられたパンチ部１８にはスラストベアリング５１によってその回転を伝達しないでプレス加工を行うことができる。
【００３４】
以上、簡易スクリューコンパクトプレスの一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、加工後の成形品を取り出すためにＫＯ機構などを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】簡易スクリューコンパクトプレスの第１実施形態を概念的に示した一部断面の斜視図である。
【図２】スクリュープレス型によるワークの加工工程（ａ）〜（ｃ）を概念的に示した断面図である。
【図３】簡易スクリューコンパクトプレスの第２実施形態を概念的に示した一部断面の側面図である。
【図４】多工程の簡易スクリューコンパクトプレスを概念的に示した斜視図である。
【図５】ワークへの回転伝達の遮断を可能にしたスクリュープレス型の断面図である。
【図６】従来の鍛造用プレスの一例を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    簡易スクリューコンパクトプレス
２    スクリュープレス型
３    サーボモータ
１１  下型
１２  上型
１５  雌ネジ部
１６  インプレッション部
１７  雄ネジ部
１８  パンチ部
１９  フライホール
２１  回転軸
２２  フライホイール
２５  ベルト
Ｗ    ワーク
【図１】
2005246414.tif 000003
【図２】
2005246414.tif 000004
【図３】
2005246414.tif 000005
【図４】
2005246414.tif 000006
【図５】
2005246414.tif 000007
【図６】
2005246414.tif 000008