(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルに主軸を介して装着された切削工具に冷気を噴射して冷却すると共に切粉を外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置において、
上記主軸と上記切削工具とを取り囲むように上記スピンドルに上下動可能に取付けられるとともに、上記主軸および上記切削工具を取り囲む閉止位置と上記主軸および上記切削工具を開放する開放位置との間で左右に開閉する左右に２分割された右カバー片および左カバー片を有した冷却集塵カバーと、
上記冷却集塵カバーを上記スピンドルに対して上下方向に移動させる駆動手段と
上記右カバー片の下端と上記左カバー片の下端とから下方に突出するように上記右カバー片及び上記左カバー片に上下動可能に夫々取付けられた一対の被切削材押圧部材と、
上記右カバー片及び上記左カバー片に夫々取付けられ、上記被切削材押圧部材を上下動させる一対の昇降手段と、
を具備することを特徴とする工作機械の冷却集塵装置。
【請求項２】
上記一対の被切削材押圧部材の各々は、半円形状であり、上記右カバー片及び上記左カバー片の内側に夫々位置し、
上記一対の被切削材押圧部材の各々は内部に冷却空気流路を有し、
上記冷却空気流路は上記切削工具に向けて冷却空気を噴出する
ことを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【請求項３】
上記一対の昇降手段の各々は、エアーシリンダーとスピードレギュレーターとを有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【請求項４】
上記右カバー片及び上記左カバー片の各々は、下端部に穿孔された複数の噴出孔からエアカーテン用の冷気を噴射することを特徴とする請求項２に記載の工作機械の冷却集塵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の冷却集塵装置に係り、特に切削工具を取囲むようにスピンドルに取付けられた開閉可能な冷却集塵カバーを具備する工作機械の冷却集塵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の冷却集塵装置は、これまで種々のタイプのものが提案されている。例えば、切削工具を取囲むように冷却集塵カバー、即ちフードを取付けて、この冷却集塵カバー内を冷却空気で冷却すると共に、切粉を外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置が知られている。ところが、このような工作機械の冷却集塵装置は、切削工具の自動交換機能を有するマシニングセンタに適用すると、冷却集塵カバーが固定的に取付けられているために自動工具交換装置のアーム等の動きが冷却集塵カバーによって制限され、切削工具の自動交換ができないといった不都合があった。
【０００３】
そこで、本出願人はこのような不都合を解決した工作機械の冷却集塵装置を特願平６−２５４１５号に提案している。この工作機械の冷却集塵装置は冷却集塵カバーを二分割構成として開閉可能にしたもので、この開閉式の冷却集塵カバーは切削工具の交換時に、左右に開放される。従って、自動工具交換装置のアーム等は冷却集塵カバーに制限されることなく、切削工具を自動交換することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の開閉式の冷却集塵カバーを有する工作機械の冷却集塵装置は、冷却集塵カバーをスピンドルに取付けた場合には、スピンドルの上下方向の移動位置によっては、冷却集塵カバーを開放しても工具交換装置が冷却集塵カバーに接触してしまい、工具交換に支障をきたすといった問題がある。更に、穿孔の初期には、冷却集塵カバーと被切削材表面との間に比較的大きな間隙が発生し、冷却効果が低下しかつ切粉の吸引排出性能が低下するといった問題もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、スピンドルの位置に実質的に無関係に冷却集塵カバーの開放によって確実に切削工具の交換を行うことができるとともに、冷却効果及び切粉吸引排出性能の低下を防止することができる工作機械の冷却集塵装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための請求項１に記載された発明は、
スピンドルに主軸を介して装着された切削工具に冷気を噴射して冷却すると共に切粉を外部に吸引排出する工作機械の冷却集塵装置において、
上記主軸と上記切削工具とを取り囲むように上記スピンドルに上下動可能に取付けられるとともに、上記主軸および上記切削工具を取囲む閉止位置と上記主軸および上記切削工具を開放する開放位置との間で左右に開閉する左右に２分割された右カバー片および左カバー片を有した冷却集塵カバーと、
上記冷却集塵カバーを上記スピンドルに対して上下方向に移動させる駆動手段と
上記右カバー片の下端と上記左カバー片の下端とから下方に突出するように上記右カバー片及び上記左カバー片に上下動可能に夫々取付けられた一対の被切削材押圧部材と、
上記右カバー片及び上記左カバー片に夫々取付けられ、上記被切削材押圧部材を上下動させる一対の昇降手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００７】
冷却集塵カバーは駆動手段によって所定位置まで上下動され、かつ開放されるため、切削工具の交換が極めて容易に行うことができる。特に、自動工具交換装置も、冷却集塵カバーによって邪魔されることなく確実に切削工具交換を行うことができる。
また、切削加工時には、駆動手段は冷却集塵カバーを下降して冷却集塵カバーと被切削材表面との間の間隙を十分に小さくすることができるため、冷却効果及び切粉吸引排出性能の低下を防止することができる。
被切削材押圧部材はカバー片に取付けられているため、カバー片が駆動手段によって所定の上下方向位置まで移動された後に、各昇降手段によって下降されて、被切削材を押圧する。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記一対の被切削材押圧部材の各々は、半円形状であり、上記右カバー片及び上記左カバー片の内側に夫々位置し、上記一対の被切削材押圧部材の各々は内部に冷却空気流路を有し、上記冷却空気流路は上記切削工具に向けて冷却空気を噴出することを特徴とするものである。
一対の被切削材押圧部材の各々は半円形状であるため、切削工具を中心とした円周に沿って被切削材を均一かつ確実に押圧することができる。また、被切削材押圧部材はカバー片の内側に位置するため、カバー片によって邪魔されることなく冷却空気を切削工具に向けて噴出することができる。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記一対の昇降手段の各々は、エアーシリンダーとスピードレギュレーターとを有することを特徴とするものである。
スピードレギュレーターは、切削工具の穿孔加工時にスピンドルの降下に無関係に、被切削材押圧部材を所定の押圧力で被切削材を押圧する。
【００１０】
請求項４に記載された発明は、請求項２に記載の工作機械の冷却集塵装置において、上記右カバー片及び上記左カバー片の各々は下端部に穿孔された複数の噴出孔からエアカーテン用の冷気を噴射することを特徴とするものである。
右カバー片及び上記左カバー片の複数の噴出孔から噴射されたエアカーテン用の冷気は、冷却集塵カバーの内部を外部から遮断する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による工作機械の冷却集塵装置の実施例を図１乃至図２０を参照して説明する。
図１乃至図３は本発明の一実施例の工作機械の冷却集塵装置の全体を一部断面で示した正面図であり、図４乃至図６は冷却集塵カバーを示した平面図と正面図と側面図である。
【００１２】
これらの図１乃至図６において、Ｎ／Ｃルーター等の切断及び切削加工機のスピンドル１には回転主軸２が取付けられ、この回転主軸２にはコレット３によってドリル、即ち切削工具４が装着されている。スピンドル１には固定ハウジング５が固着され、この固定ハウジング５は図７に示したように、中央に形成されたスピンドル取付け開口５ａと、一端部に形成されたエアーシリンダー取付け孔５ｂ及び一対のスライドバー取付け孔５ｃ、５ｃとを有する。固定ハウジング５は、スピンドル取付け開口５ａにスピンドル１を挿通した状態で、スピンドル１に締付け固定される。また、図１に示したように、固定ハウジング５のエアーシリンダー取付け孔５ｂにはカバー昇降エアーシリンダー６が固定され、一対のスライドバー取付け孔５ｃ、５ｃには夫々スライドバー７、７が固定されている。
冷却集塵カバー８は回転主軸２及び切削工具４とを取囲むように配置され、この冷却集塵カバー８は、カバー昇降エアーシリンダー６と一対のスライドバー７、７とによって昇降移動可能に固定ハウジング５に支持されている。
【００１３】
冷却集塵カバー８は、図８及び図９に示した一対の左右のカバー片９、９と、図１０に示した中央カバー片１０とから構成される。各カバー片９、９は横断面がほぼ半円形状であり、図８に示したように両カバー片９、９は全体として閉じたリング形状となるように組合わされる。また、各カバー片９、９は小突出部１１と大突出部１２とが突設され、小突出部１１は図９に明示されたように各カバー片９、９の上端部と下端部の二箇所に設けられている。各小突出部１１にはギャー孔９ａが穿孔され、各カバー片９、９はこのギャー孔９ａを中心として回転され左右に開閉する。また、各大突出部１２には、夫々一対の貫通孔９ｂ、９ｃが穿孔されている。
【００１４】
中央カバー片１０は、図１０に示したように一対のスライドバー挿通孔１０ａ、１０ａと、一対のギャー孔１０ｂ、１０ｂとを有する。この中央カバー片１０は図６に示したようにカバー片９、９の上下の小突出部１１の間に取付けられている。
【００１５】
カバー昇降エアーシリンダー６は、その下端が中央カバー片１０に固着され、左右のカバー片９、９と中央カバー１０とを一体に固定ハウジング５に対して昇降移動する。スライドバー７、７は、中央カバー片１０のスライドバー挿通孔１０ａ、１０ａを挿通し、冷却集塵カバー８の昇降移動をガイドする。
【００１６】
次に、左右のカバー片９、９の開閉機構について説明する。
左右のカバー片９、９は図１１乃至図１３に示したように、ギャー孔９ａにギャー１３が取付けられ、これらのギャー１３は互いに噛合っている。中央カバー片１０は、図６に示したエアーによって駆動されるカバー開閉用のモーター１４と、このモーター１４の駆動力を一方のギャー１３に伝達する伝達機構とを有する。この伝達機構は図１４に示したように、カバー開閉用のモーター１４に接続されたブッシュ１５と、丸ラック１６と、この丸ラック１６に係合された駆動ギャー１７等とから構成され、この駆動ギャー１７はギャー１３に連結されている。こうして、カバー開閉用のモーター１４の駆動力はブッシュ１５と丸ラック１６とを介して駆動ギャー１７に伝達され、この駆動ギャー１７はギャー１３を回転させ、これによって、左右のカバー片９、９は図１１に示した開放位置と図１２に示した閉止位置との間を回動する。
【００１７】
各カバー片９、９は図８に示したようにエアーカーテン冷気用の通路１８を有する。このエアーカーテン冷気用の通路１８は、出口端１８ａがカバー片９の下面に刻設された溝１９に接続され、入口端１８ｂが図６に示したようにエアーカーテン冷気ライン２０を介して外部の加圧冷気供給部２１に接続されている。この加圧冷気供給部２１は例えば−７°Ｃの乾燥加圧冷気をエアーカーテン冷気用の通路１８に供給する。
【００１８】
図１に示したように各カバー片９、９の下面にはエアーカーテン吐出リング２２が取付けられ、このエアーカーテン吐出リング２２は図１５に示したようにほぼ半円形状であり、複数個のエアーカーテン冷気用の通路２３が形成されている。これらのエアーカーテン冷気用の通路２３はほぼ等間隔に配置され、入口端２３ａがエアーカーテン吐出リング２２の上面に開口し、出口端２３ｂがエアーカーテン吐出リング２２の内側面に開口している。これらの入口端２３ａは、エアーカーテン吐出リング２２が各カバー片９、９の下面に取付けられた時に、各カバー片９、９の溝１９に接続される。また、出口端２３ｂは図１６に示したように水平から上方向に広がった末広がり形状であり、その広がり角度は約３０°に定められている。このように、エアーカーテン吐出リング２２に形成された複数個のエアーカーテン冷気用の通路２３は、カバー片９、９のエアーカーテン冷気用の通路１８に連通している。
【００１９】
図１及び図４に示したように、各カバー片９、９の内側にはワーク押圧部材２４、２４が切削工具４を中心とした円周上に夫々配置されている。図１７に示したように、各ワーク押圧部材２４、２４はほぼ半円形状であり、ワーク押圧部材２４の下面には緩衝用のゴム材２５が固着されている。各ワーク押圧部材２４、２４には切削工具冷却用冷気の通路２６が形成され、この通路２６は入口端２６ａが上面に開口し、出口端２６ｂが内側面に開口している。この出口端２６ｂの方向は切削工具４を中心とした放射方向から僅かに傾斜し、切削工具４の回転方向Ｔと逆向きに切削工具４の外周の接線方向に向いている。
【００２０】
図１８に示したように、ワーク押圧部材２４の冷却用冷気の通路２６の出口端２６ｂは、冷気を切削工具４に向けて斜め下方に噴射するように、下向きに傾斜している。切削工具４に対する冷気の噴射角度αは約３０°〜約７０°となるように定められている。また、出口端２６ｂは末広がり形状を有し、その広がり角度βは約２０°〜約６０°に定められている。
【００２１】
各ワーク押圧部材２４、２４は図１に示したように夫々支持ロッド２７、２７の一端に固着され、各支持ロッド２７、２７は、カバー片９、９の開口窓２８を貫通して冷却集塵カバー８の外部に突出している。なお、このカバー片９、９の開口窓２８、２８は図９に明示したように、支持ロッド２７、２７がカバー片９、９に対して上下方向に移動することができるように、上下方向に所定長さ延在している。
【００２２】
支持ロッド２７は図１９に示したように、水平部材２７ａと、垂直部材２７ｂと、この垂直部材２７ｂの上端から水平に突出した突出部材２７ｃとから構成される。この水平部材２７ａには切削工具冷却用冷気の通路２９が形成され、この通路２９の入口端２９ａは図６に示したように切削工具冷却用冷気ライン３０を介して外部の加圧冷気供給部２１に接続されている。また、通路２９の出口端２９ｂは、ワーク押圧部材２４の冷却用冷気の通路２６の入口端２６ａに接続されている。こうして、支持ロッド２７の切削工具冷却用冷気の通路２９は、エアーカーテン冷気用の通路１８と同様に、加圧冷気供給部２１から例えば−７°Ｃの乾燥加圧冷気が供給される。
【００２３】
図１に示したように、押圧部材昇降用のエアーシリンダー３１は左右のカバー片９、９の貫通孔９ｂに装着されている。このエアーシリンダー３１の下端は、支持ロッド２７の突出部材２７ｃに穿孔された貫通孔を貫通して、プレート３２の一端に接続され、このプレート３２の他端はスピードレギュレーター３３に接続されている。こうして、エアーシリンダー３１の下端はプレート３２によってスピードレギュレーター３３に連結されている。スピードレギュレーター３３は、図８に示した左右のカバー片９、９の貫通孔９ｃを挿通し、上下方向の移動がこの貫通孔９ｃによってガイドされる。スピードレギュレーター３３の出力端は支持ロッド２７の水平部材２７ａに連結されている。こうして、エアーシリンダー３１は、プレート３２とスピードレギュレーター３３と支持ロッド２７とを介して、ワーク押圧部材２４を上下動する。
【００２４】
支持ロッド２７の垂直部材２７ｂには案内バー３４が固着され、この案内バー３４はエアーシリンダー３１と平行に延在し、上端が図４に示したブラケット３５の空間３５ａを貫通している。
また、図１に示したように支持ロッド２７の水平部材２７ａには、カバー片９の開口窓２８を被覆する蓋部材３６が固着され、この蓋部材３６は、図２０に示したようにカバー片９の曲面に沿って湾曲した本体プレート３６Ａと、支持ロッド２７の水平部材２７ａに固着される取付けプレート３６Ｂとから構成されている。本体プレート３６Ａには貫通孔３６ａが穿孔され、支持ロッド２７の水平部材２７ａはこの貫通孔３６ａを貫通する。蓋部材３６は、支持ロッド２７が上下方向に移動しても常にカバー片９の開口窓２８を完全に被覆するように、その大きさが定められている。
【００２５】
また、冷却集塵カバー８の中央カバー片１０には図１０に示したように切粉排出孔３７が穿孔され、この切粉排出孔３７は、切粉の排出を容易にするために冷却集塵カバー８の内部側の開口が楕円形状に選定されている。切粉排出孔３７には図６に示したように集塵ダクト３８の一端部が接続され、この集塵ダクト３８の一端部は図示を省略した外部の吸引装置に接続されている。こうして、冷却集塵カバー８の内部空気は外部の吸引装置によって集塵ダクト３８を介して吸引される。
【００２６】
次に、この実施例の作用を説明する。
切削工具４を回転主軸２に装着するために、図１１に示したように左右のカバー片９、９がカバー開閉モーター１４によって開放される。その後に、図示が省略された自動工具交換装置が切削工具４を回転主軸２に装着する。この時、冷却集塵カバー８は、カバー昇降エアーシリンダー６によって所定の上昇位置まで移動されているので、冷却集塵カバー８が自動工具交換装置の動作を妨げることはない。
【００２７】
この後に、左右のカバー片９、９が図１２に示したようにカバー開閉モーター１４によって閉成される。次いで、冷却集塵カバー８は図１３に示したようにカバー昇降エアーシリンダー６によって下端位置まで移動される。また、押圧部材昇降用のエアーシリンダー３１は、ワーク押圧部材２４を最下端位置まで、即ち支持ロッド２７がカバー片９の開口窓２８の底に達するまで、下降させる。図１はこの時の状態を示している。図６に示した加圧冷気供給部２１は、乾燥冷気をライン２０、３０を介してカバー片９のエアーカーテン冷気用の通路１８と支持ロッド２７の切削工具冷却用冷気の通路２９とに夫々供給する。エアーカーテン冷気用の通路１８に供給されたエアーカーテン冷気は、矢印Ａで示したようにエアーカーテン吐出リング２２の吐出口２３ｂから噴出され、冷却集塵カバー８の内外を遮断するエアーカーテンを形成する。切削工具冷却用冷気の通路２９に供給された切削工具冷却用冷気は、矢印Ｂで示したようにワーク押圧部材２４の冷却用冷気の通路２６の出口端２６ｂから噴射され、切削工具４に衝突しそれを冷却する。
【００２８】
その後に、スピンドル１が降下し、図２に示したように切削工具４が被切削材Ｗを穿孔する。この時、ワーク押圧部材２４は、スピードレギュレーター３３によって決定される一定の押圧力で被切削材Ｗを押圧する。これによって、被切削材Ｗの浮上がりが防止される。なお、スピンドル１の降下による力がスピードレギュレーター３３の押圧力よりも大きい場合には、ワーク押圧部材２４が上方向に押し返される。
【００２９】
穿孔切粉は、切削工具冷却用冷気Ｂと工具の回転力とによって切削工具４から離脱した後に、集塵ダクト３８からの吸引力によって、中央カバー片１０の切粉排出孔３７を通って排出される。また、エアーカーテン冷気Ａも、吐出口２３ｂから噴出後に切粉排出孔３７を通って排出される。なお、ワーク押圧部材２４の上下動時には、蓋部材３６も支持ロッド２７によって上下動され、左右のカバー片９、９の開口窓２８を常に被覆するため、冷却集塵カバー８内部の気密性が開口窓２８によって損なわれることはない。
図３は穿孔後に、スピンドル１を矢印Ｃに示すように水平移動して被切削材Ｗに溝を切削する様子を示している。この時には、ワーク押圧部材２４は、被切削材Ｗに接触しないように上昇されている。
【００３０】
このように、冷却集塵カバー８はスピンドル１に対して昇降移動可能であるので、切削工具の交換時に冷却集塵カバー８を上昇移動させることによって自動工具交換装置の動作の妨げを避けることができると共に、切削時に冷却集塵カバーを下降移動させることによって、冷却集塵カバー８と被切削材Ｗの表面との間の間隙を十分に小さくすることができ、従って冷却効果及び切粉吸引排出性能の低下を防止することができる。
【００３１】
ワーク押圧部材２４に設けた冷気出口端２６ｂの個数や穿孔位置やその方向等は、被切削材Ｗの材料や厚さや切削孔または切削溝の大きさなどの種々の切削条件に応じて決定されるものである。従って、種々の切削条件に対応したワーク押圧部材２４を複数個用意しておき、切削条件に適したワーク押圧部材を使用する必要がある。しかしながら、切削条件が変った場合には、単にワーク押圧部材を交換するだけでよく、その他の部材を変更または交換する必要はほとんどない。
【００３２】
上述の実施例では、エアーカーテン冷気Ａと切削工具冷却用冷気Ｂとは、圧力及び温度が互いに等しく定めた。しかしながら、本発明はこれに限らず両冷気の圧力または温度を異ならせることもできる。また、エアーカーテン冷気Ａと切削工具冷却用冷気Ｂの圧力及び温度は、切削条件等に応じて決定され、温度については常温温度乃至−１５°Ｃの範囲が好ましい。特に、常温温度以下の乾燥した冷気は、従来の室温の場合に比べて、切削工具の寿命を大幅、例えば約６倍も長くすることができる。更に、切削部の温度による伸縮を防ぐこともできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、冷却集塵カバーは駆動手段によって所定位置まで上下動され、かつ開放されるため、切削工具の交換が極めて容易に行うことができる。特に、自動工具交換装置を使用する場合にも、冷却集塵カバーが自動工具交換装置の動作を妨げることなく確実に切削工具交換を行うことができる。
また、切削加工時には、駆動手段は冷却集塵カバーを下降して冷却集塵カバーと被切削材表面との間の間隙を十分に小さくすることができるため、冷却効果及び切粉吸引排出性能の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による工作機械の冷却集塵装置の実施例を断面で示した正面図。
【図２】  穿孔加工時の冷却集塵装置の様子を示した正面図。
【図３】  溝加工時の冷却集塵装置の様子を示した正面図。
【図４】  冷却集塵カバーを拡大して示した平面図。
【図５】  冷却集塵カバーを拡大して示した正面図。
【図６】  冷却集塵カバーを拡大して示した側面図。
【図７】  固定ハウジングを示した平面図と正面図。
【図８】  左右のカバー片を示した平面図と正面図と底面図。
【図９】  左右のカバー片を示した側面図。
【図１０】  中央カバー片を拡大して示した平面図と正面図と側面図。
【図１１】  上昇位置にある冷却集塵カバーが開放された状態を示した平面図と正面図。
【図１２】  上昇位置にある冷却集塵カバーが閉成された状態を示した平面図と正面図。
【図１３】  冷却集塵カバーが降下された状態を示した平面図と正面図。
【図１４】  冷却集塵カバーの開閉機構を示した断面図。
【図１５】  エアーカーテン吐出リングを示した平面図と正面図。
【図１６】  エアーカーテン吐出リングを示した図１５の線Ｓ−Ｓに沿った断面図。
【図１７】  ワーク押圧部材を示した正面図と側面図。
【図１８】  ワーク押圧部材を示した断面図。
【図１９】  支持ロッドを示した平面図と正面図と側面図。
【図２０】  蓋部材を示した正面図と側面図と底面図。
【符号の説明】
１  スピンドル
２  回転主軸
４  切削工具
６  駆動手段（カバー昇降エアーシリンダー）
８  冷却集塵カバー
９  左右のカバー片
１０  中央カバー片
１４  カバー開閉用のモーター
２４  被切削材押圧部材
３１  押圧部材昇降用のエアーシリンダー
【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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