(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥石とワークとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、
前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、
前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、
前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、
前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して複数個収納する工具収納手段と、
前記研削砥石またはドレッサを工具ポットごと把持して回転可能な工具把持アームを有して成り、前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置と工具交換位置との間で転送する工具転送手段と、
前記工具転送手段により前記工具交換位置に転送された研削砥石及びドレッサと前記主軸に装着されている研削砥石及び前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとをそれぞれ交換する工具交換手段と、
を具備することを特徴としたマシニングセンタ。
【請求項２】
前記マシニングセンタの構造体の一部に設けられ、前記主軸に装着された研削砥石の砥石径または刃先位置を測定する工具測定手段をさらに具備した請求項１に記載のマシニングセンタ。
【請求項３】
前記工具修整手段は、前記主軸頭に固定されたベースと、前記ベースに対して上下方向へ移動するスライダと、前記ベースに固定され前記スライダを駆動する上下移動用モータと、前記ドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸と、前記スライダに固定され前記ドレッサ主軸を回転可能に支持するドレッサ主軸頭と、前記スライダに設けられ前記ドレッサ主軸を回転伝達手段を介して回転させる回転駆動用モータとを有して成り、前記主軸に回転させずに使用する工具を装着しワークを加工する時、前記工具修整手段のドレッサ主軸頭に設けられ、前記スライダの下動により前記主軸に装着された工具のシャンク部と係合し、前記工具の回転方向の位置決めを行う位置決め手段を有する請求項１または２に記載のマシニングセンタ。
【請求項４】
前記工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設けられ、前記研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段をさらに具備した請求項１ないし３の何れか１項に記載のマシニングセンタ。
【請求項５】
前記研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出する研削用加工液ノズルを有して成る加工液供給手段をさらに具備した請求項１ないし４の何れか１項に記載のマシニングセンタ。
【請求項６】
前記主軸の外周域に配設され、前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを移動可能に支持する円筒支持手段と、前記円筒支持手段に支持された前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを直線移動または旋回移動させ前記研削砥石の半径方向に位置決めする半径方向移動手段と、前記円筒支持手段を回転移動させ前記加工液供給手段の研削用加工液ノズルを前記研削砥石の周りの全周にわたって位置決めする円周方向移動手段とをさらに具備した請求項５に記載のマシニングセンタ。
【請求項７】
前記テーブルに設けられ前記研削用加工液ノズルが複数個収納されたノズルマガジンをさらに具備し、前記主軸とテーブルとの間のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の相対移動により、前記主軸と前記ノズルマガジンとの間で前記研削用加工液ノズルを授受して交換する請求項５または６に記載のマシニングセンタ。
【請求項８】
前記テーブルに設けられ、背中合わせの２つのワーク取付面を有して少なくとも１つの回転送り軸を有した回転テーブルをさらに具備し、前記回転テーブルの１つのワーク取付面に前記ノズルマガジンを設けた請求項７に記載のマシニングセンタ。
【請求項９】
研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段とを具備したマシニングセンタの工具交換方法であって、
（ａ）前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して工具収納手段に複数個収納する工程、
（ｂ）前記工具収納手段に収納された研削砥石及びドレッサを工具転送手段の工具把持アームにより工具ポットごと把持する工程、
（ｃ）前記工具転送手段にて前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置から工具交換位置へ転送する工程、
（ｄ）前記工具修整手段のドレッサ主軸を上方へ移動させ、前記工具交換位置に転送された研削砥石と前記主軸に装着されている研削砥石とを工具交換手段により交換する工程、
（ｅ）研削砥石及びドレッサを把持した状態の前記工具転送手段の工具把持アームを１８０度回転させる工程、
（ｆ）前記主軸を下方へ移動させ、前記工具交換位置に転送されたドレッサと前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとを工具交換手段により交換する工程、
（ｇ）前記工具転送手段にて前記工具把持アームで把持した使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具交換位置から前記工具受渡位置へ転送する工程、
（ｈ）前記工具受渡位置に転送された前記使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段に工具ポットごと収納する工程、
を含むことを特徴としたマシニングセンタの工具交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、マシニングセンタ及びその工具交換方法に関し、特に、研削加工中に研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法、また、研削砥石によってワークに研削加工を施す際に、常に加工液を加工部に対して最適な位置および方向から噴射することによって、加工液による加工屑の除去および冷却作用を最適に達成するマシニングセンタおよびその工具交換方法に関する。本願発明は、また、上記マシニングセンタに切削工具を装着し固定して加工する場合に該切削工具の回転を防止したマシニングセンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタの工具により金属ワークを加工する場合、特に研削加工する場合には、加工部の発生熱を除去する冷却作用と加工で生じた加工屑を除去して工具の円滑な加工作用を促進するために加工液を加工部に供給することが必須となる。
【０００３】
従来から用いられるマシニングセンタにおける加工液の供給装置としては例えば、第１の従来技術としてＷＯ９９／５９７７４公報に開示の工作機械装置および加工方法がある。第１の従来技術では、工作機械の主軸に着脱自在に装着される工具によってワークに機械加工を施すときに、工具の加工領域に加工液を供給する加工液供給装置は、液供給ノズルの先端に液噴出口を備えており、この液供給ノズルは主軸を有した主軸頭の周りに支持棹および支持ブラケットを介して主軸の軸心に対してラジアル方向の移動と周方向の移動とを各々の移動手段によって与え得るように構成されている。また、工作機械上に自動工具測定装置が設けられており、主軸に装着される工具の直径を測定可能とし、工具径の変化に応じて加工液供給装置における液供給ノズルのラジアル方向および周方向の設定位置を調節するようになっている。
【０００４】
また、第２の従来技術として米国特許第4,619,078公報に開示の研削砥石用保護フードを備えた研削盤がある。この研削盤は、主軸に装着される研削砥石を覆うフードが設けられ、このフードが加工液供給ノズルを担持し、この加工液供給ノズルがフードと共に主軸まわりの周回方向へ回転移動可能に構成され、かつ、同加工液供給ノズルは研削砥石の径に応じて主軸のラジアル方向に移動可能に構成され、研削砥石とワークとの接触点に加工液を供給するものである。つまり、フードとワークとが干渉しないように加工液供給ノズルがフードと共に回転移動され、研削砥石の磨耗に応じた縮径に従って、ノズルをフードに対してモータ駆動により調整し、加工液供給方向の調整を図る構成又はフードを研削砥石の半径方向に移動する構成をとるものである。
【０００５】
更に、第３の従来技術として特公平３−３５０５４公報に開示の工作機械の工具交換装置がある。この工具交換装置では、工具を収納する複数の工具ポット（工具ソケット）を有したカートリッジを工具収納手段に複数個取り付け、所望のカートリッジを工具受渡位置に割り出し位置決めし、その位置と工具交換位置との間で工具転送手段により工具を転送し、工具交換位置と主軸との間で工具を交換するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第１の従来技術は研削加工用の加工液供給ノズルを研削砥石を半径方向および周方向に位置決め可能であるが、加工液供給ノズルを全周に渡って位置決めすることができず、ワークの形状によっては加工液供給ノズルを最適位置に位置決めすることができない問題がある。
【０００７】
第２の従来技術は、平面研削盤等の研削専用のマシニングセンタで、かつ研削砥石用保護フードを有する構造を基礎的構成要件にしている。この結果、マシニングセンタのように自動工具交換によって主軸に工具を着脱自在に装着しようとすると、フードがじゃまになって自動工具交換は行えないという問題点があり、また、第２の従来技術では、フードがじゃまになって加工液供給ノズルを研削砥石の周りの全周にわたる位置決めが行えないという問題点もある。
【０００８】
第３の従来技術では、一回に１つの工具しか工具マガジンから転送して交換できないので、インプロセスで、すなわち加工中に研削と工具修整とを同時に行う場合に、研削砥石とツルーイングまたはドレッシングするドレッサとを交換する必要が生じた場合に、工具交換の効率が悪い問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、研削加工中に研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、工具とワークとの係合域に対して加工液供給装置の加工液ノズルを最適の加工液供給位置に位置決めするに当たって主軸周りに全く死角のない回転機構によって加工液供給装置を所望の加工液供給位置まで移動させ、更にラジアル方向へ加工液ノズルを直線移動させる直線移動機構または加工液ノズルを旋回移動させる旋回移動機構との協動により上記最適の加工液供給位置へ位置決めされうるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、工具交換をより効率的にすることができるマシニングセンタ及びその工具交換方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、研削砥石とワークとをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ相対移動させて前記ワークを加工するマシニングセンタにおいて、
前記研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、
前記ワークが取り付けられるテーブルと、
前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、
前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ、前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段と、
前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して複数個収納する工具収納手段と、
前記研削砥石またはドレッサを工具ポットごと把持して回転可能な工具把持アームを有して成り、前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置と工具交換位置との間で転送する工具転送手段と、
前記工具転送手段により前記工具交換位置に転送された研削砥石及びドレッサと前記主軸に装着されている研削砥石及び前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとをそれぞれ交換する工具交換手段と、
を具備するマシニングセンタを要旨とする。
【００１３】
請求項１に記載の本発明によれば、研削砥石に対してドレッサ主軸が上下方向に移動できるので、インプロセスで研削加工を行いながら同時に研削砥石の修整が可能となる。
【００１９】
本発明の他の特徴によれば、研削砥石を着脱可能に装着する主軸を回転支持する主軸頭と、ワークが取り付けられるテーブルと、前記主軸頭を移動可能に支持したコラムと、前記主軸頭の上部で前記主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けられ前記研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングするドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段とを具備したマシニングセンタの工具交換方法であって、
（ａ）前記研削砥石及びドレッサを工具ポットを介して工具収納手段に複数個収納する工程、
（ｂ）前記工具収納手段に収納された研削砥石及びドレッサを工具転送手段の工具把持アームにより工具ポットごと把持する工程、
（ｃ）前記工具転送手段を９０度旋回して前記工具把持アームで把持した研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段における工具受渡位置から工具交換位置へ転送する工程、
（ｄ）前記工具修整手段のドレッサ主軸を上方へ移動させ、前記工具交換位置に転送された研削砥石と前記主軸に装着されている研削砥石とを工具交換手段により交換する工程、
（ｅ）研削砥石及びドレッサを把持した状態の前記工具転送手段の工具把持アームを１８０度回転させる工程、
（ｆ）前記主軸を下方へ移動させ、前記工具交換位置に転送されたドレッサと前記ドレッサ主軸に装着されているドレッサとを工具交換手段により交換する工程、
（ｇ）前記工具転送手段を９０度旋回して前記工具把持アームで把持した使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具交換位置から前記工具受渡位置へ転送する工程、
（ｈ）前記工具受渡位置に転送された前記使用済みの研削砥石及びドレッサを前記工具収納手段に工具ポットごと収納する工程を含むマシニングセンタの工具交換方法が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１から図６を参照すると、本発明の一実施形態のマシニングセンタＭＣが図示され、このマシニングセンタＭＣは、主軸頭１０を有し、この主軸頭１０の内部に高速回転が可能に主軸１２が備えられ、この主軸１２が有する工具装着部１２ａに研削砥石Ｔを装着するようになっている。そして、上記主軸頭１０は、コラム１４に搭載されて、コラム１４と共に図示されていない基台に対して、またコラム１４に対して相対的に、図示のように直交する二軸（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に移動可能に設けられており、同二軸方向における主軸頭１０および同主軸頭１０が保持した主軸１２の移動は、機械に設けられた各軸のスケール等の位置検出器（図示せず）を介して検出される構成になっている。なお、本明細書では、垂直方向をＹ軸、Ｙ軸に直交する主軸１２の中心軸線方向をＺ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する方向をＸ軸と定義する。また、マシニングセンタＭＣには機械制御装置１０２（図１３参照）が接続されており、この機械制御装置１０２からの指令に応じて既述した加工液供給装置１８の位置決め、姿勢設定を始めとする機械の全ての可動部の動作制御が遂行される構成となっている。
【００２２】
マシニングセンタＭＣは、主軸１２に工具装着部１２ａを介して装着された研削砥石Ｔに対してツルーイングやドレッシング等の工具修整処理を研削加工途中に施すことができる工具修整装置Ｄを有し、この工具修整装置Ｄの最前部にドレッサ工具ＤＴを装着、具備している。図２を参照すると、工具修整装置Ｄは、主軸頭１０に連結され該主軸頭１０と共にＸ軸およびＹ軸方向に移動可能に設けられたドレッサベース１４０を具備している。ドレッサベース１４０の前面には、一対の案内１４０ａ、１４０ｂがＹ軸方向に平行に延設されており、案内１４０ａ、１４０ｂに沿ってスライダベース１４６が摺動自在に取り付けられている。スライダベース１４６は、ドレッサベース１４０内においてＹ軸方向に延設されたボールねじ１４２に係合するナット（図示せず）を有しており、ボールねじ１４２の上端に連結されたサーボモータ１４４によりＹ軸方向に駆動される。
【００２３】
スライダベース１４６の前面には、更に、プーリブラケット１４８が取り付けられており、該プーリブラケット１４８の下面には、ドレッサ主軸１５２を回転自在に支持するドレッサ主軸頭１５０が取り付けられている。ドレッサ主軸１５２は、プーリとベルトから成る動力伝達装置１４８ａを介して、スライダベース１４８内に配設されたドレッサ主軸モータ（図示せず）により回転駆動される。
【００２４】
こうして、ドレッサ工具ＤＴは、ドレッサ主軸頭１５０と共に、主軸１０に対して案内１４０ａ、１４０ｂに沿ってＹ軸方向に相対的に移動可能に設けられているために、研削砥石ＴがワークＷを研削すること、および、ドレッサ工具ＤＴにより形状修整を受けることにより小さくなる、つまり研削砥石Ｔの直径が減少したときでも、ドレッサ主軸頭１５０を案内１４０ａ、１４０ｂに沿って研削砥石Ｔへ向けて移動させることにより、常に最適な押圧力を以て研削砥石Ｔの外周面に接触可能となる。
【００２５】
他方、上記の主軸頭１０と対向した位置には基台９２上においてＺ軸方向に移動可能にテーブル９４が搭載されている。このテーブル９４の上方にはロータリヘッド９８がロータリヘッドベース９６を介して搭載されており、このロータリヘッド９８の中心部に設けられた割出回転可能なワーク把持具１００に被加工対象としてのワークＷが取着されるようになっている。なお、ワーク把持具１００はロータリヘッド９８の内部に収納されたサーボモータからなる駆動モータ（図示せず）によって割り出し回転自在に設けられている。
【００２６】
また、マシニングセンタＭＣは、ドレッサ工具ＤＴへ向けて、或いは、ドレッサ工具ＤＴと研削砥石Ｔとの接触点へ向けて加工液を噴出するためのドレッサノズル１６０を具備している。図３を参照すると、ドレッサノズル１６０は、ドレッサノズルブラケット１６２を介してドレッサノズルスライダ１６４に取り付けられており、ドレッサノズルスライダ１６４は、Ｚ軸方向に延設されたドレッサノズルガイド１６６に沿って摺動自在に取り付けられている。ドレッサノズルガイド１６６は、ドレッサ主軸頭１５０の外表面に取り付けられており、ドレッサ主軸頭１５０と共にＹ軸方向に移動する。ドレッサノズルガイド１６６は、また、プーリブラケット１４８に取り付けてもよい。ドレッサノズル１６０の後端は、入口ポート１６０ａを介してポンプおよびタンク等から成る加工液供給源（図示せず）に接続されている。
【００２７】
マシニングセンタＭＣは、更に、上記主軸頭１０の外周域に後述する軸受装置を介して回転可能に設けられた円筒支持体１６を備え、この円筒支持体１６に加工液供給装置１８が担持され、円筒支持体１６の回転に従って主軸頭１０の中心軸周り、従って主軸１２の回転軸心周りに回転可能に設けられている。この加工液供給装置１８は、加工液供給源（図示せず）に接続した加工液受承部１８ａと、配管部１８ｂと、配管部１８ｂの先端１８ｃに適宜の回転形の接続具１８ｄ（図５参照）を介して取付けられた加工液供給ノズル２０を備えている。そして、この加工液供給ノズル２０の開口端から研削砥石ＴとワークＷ（図４参照）との加工部、つまり研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐに向けて加工液を吐出、供給する構成がとられている。
【００２８】
次に、上記マシニングセンタＭＣの加工液供給装置１８における加工液供給ノズル２０をワークＷの研削加工作業の進捗時に常に上記接触域Ｐに最適の供給条件、つまり研削加工の進捗と研削砥石Ｔの磨耗等に伴って研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐは時々刻々と変位するが、この変位に追従してノズル開口端をその接触域Ｐに正しく指向させるように、上記円筒支持体１６を介して加工液供給ノズル２０を移動させ、位置決めと姿勢設定とを行う回転移動機構（回転移動手段）と直線移動機構（直線移動手段）とに就いて説明する。
【００２９】
さて、加工液供給装置１８を担持する円筒支持体１６は、既述のように主軸頭１０および主軸１２の軸心の周りに３６０度、すなわち全周に渡って回転可能なように、周知のボールベアリング等からなる回転軸受２２ａ、２２ｂ（図６参照）を介して取付けられている。従って、円筒支持体１６の回転に従って加工液供給装置１８も主軸頭１０および主軸１２の軸心の周りに３６０度の全周に渡って回転移動することが可能に構成されている。
【００３０】
他方、円筒支持体１６の前縁側の一部にはラジアル方向の外向きにＬ字状に突出、形成された直線案内部１６ａが形成され、この直線案内部１６ａの案内ブロック１６ｂに形成された直線案内溝１６ｃに直線摺動が可能に嵌着された直進棹１７に加工液供給装置１８が一体に結合されることによって、加工液供給装置１８も直線移動が可能に構成され、この加工液供給装置１８の直線移動は、加工液供給ノズル２０を主軸１２の軸心に対してラジアル方向に遠近移動させるように予め設計、設定されている。この結果、図１において加工液供給ノズル２０の開口端は主軸１２に装着された研削砥石Ｔの回転軸心に対してラジアル方向に遠近移動可能に構成されているものである。
【００３１】
ここで、円筒支持体１６は、直線案内部１６ａを有した前縁側とは軸方向に隔たる後縁側に回転移動機構３０を構成する第１ウォームホイール３２が適宜の固定手段を介して固着されており、この第１ウォームホイール３２に第１ウォーム３４が噛合されている。そして、この第１ウォーム３４が回転駆動されることにより、第１ウォームホイール３２に回転力が付与され、この結果、円筒支持体１６が回転軸受２２ａ、２２ｂを介して主軸頭１０および主軸１２の軸心の周りに３６０度の回転が可能となる構成が設けられている。このとき、第１ウォーム３４は、図５に明示するように主軸頭１０に取り付けられたブラケット３８に設けられた一対の回転保持部３８ａ、３８ｂの間に軸３６が適宜の回転軸受を介して回動可能に保持されており、また、同第１ウォーム３４の軸３６の一端にはプーリ３６ａが装着されている。他方、上記ブラケット３８にはサーボモータ等から成る駆動モータ４０が保持されており、その出力軸４０ａの先端にはプーリ４２ａが装着され、この駆動モータ４０側のプーリ４２ａと上記第１ウォーム３４側のプーリ３６ａとが周知のタイミングベルト４４によって接続されることにより、第１ウォーム３４は駆動モータ４０の回転駆動力を受けて回動する構成を有している。
【００３２】
つまり、加工液供給装置１８の加工液供給ノズル２０を円筒支持体１６を介して回転移動させる回転移動機構３０は、駆動モータ４０、タイミングベルト４４、プーリ３６ａ、４２ａを有したベルト・プーリ機構、第１ウォーム３４、第１ウォームホイール３２等を含んで構成されている。すなわち、駆動モータ４０と駆動モータ５０との回転駆動を同期制御することにより、円筒支持体１６の主軸軸心周りの全周にわたる回転移動量を制御して所望の周方向位置に位置決め、設定することが可能になっているのである。
【００３３】
一方、円筒支持体１６において、その前後端の中間部位には円筒形状をした歯車担持体５０がボールベアリング５２ａ、５２ｂを介して主軸頭１０および主軸１２の軸心周りに回転可能に設けられている。そして、この歯車担持体５０の外周には上記の第１ウォームホイ−ル３２と並列配置で第２ウォームホイール５４が固着されている。つまり、第２ウォームホイール５４は歯車担持体５０と一体に回転可能に取付けられているものである。また、歯車担持体５０には第２ウォームホイール５４と並列にピニオン５６が固着されており、このピニオン５６に図６に明示のようにラック６０の内面に形成されたラック歯５８が噛合し、かつ同ラック６０は既述した直進棹１７とボルト等の適宜固定手段を用いて結合され、故に加工液供給装置１８と一体化されている。このため、歯車担持体５０が回転すると、ピニオン５６とラック６０の噛合により後者のラック６０はその長尺方向に直線移動を行う。この結果、直進棹１７を介してラック６０と一体化された加工液供給装置１８が直線移動され、故に加工液供給ノズル２０が主軸頭１０、主軸１２の軸心に対してラジアル方向に直線移動を行うものである。
【００３４】
ここで、上述した第２ウォームホイール５４には図５に明示のごとく、第２ウォーム６６が噛合されており、この第２ウォーム６６は、軸６８を有し、主軸頭１０に取付けられたブラケット７０に設けられた一対の回転保持部７２ａ、７２ｂに回転軸受（図示せず）を介して回転可能に取付けられている。そして、第２ウォーム６６の軸６８の一端にはプーリ７４が固着され、他方、ブラケット７０に保持されたサーボモータからなる駆動モータ７６の出力軸７６ａの先端にはプーリ７８ａが取着され、このプーリ７８ａと第２ウォーム６６のプーリ７４との間にタイミングベルト７８ｂが張設されている。このため、駆動モータ７６の回転駆動を制御することにより、タイミングベルト７８ｂ、プーリ７４、７８ａから成るベルト・プーリ機構、第２ウォーム６６、第２ウォームホイール５４、ピニオン５６、ラック６０等から成る直線移動機構８０によって加工液供給装置１８の加工液供給ノズル２０が既述のように、主軸頭１０、主軸１２の軸心に対してラジアル方向に移動するものである。このときには、駆動モータ４０を停止させて第１ウォームホイール３２が回転しないようにして、円筒支持体１６を固定しておく必要がある。この際に第２ウォームホイール５４、ピニオン５６の回転方向を正逆変更することによって加工液ノズル２０はラジアル方向において軸心側へ接近する移動と遠ざかる移動を行いえることは言うまでもない。
【００３５】
なお、加工液供給ノズル２０を主軸１２等の軸心に対して遠近直線移動させる場合に、使用される研削砥石Ｔの径の最大値に応じて必要とされる最大直線移動量や最小直線移動単位量等に従ってラック６０の長さ、ラック歯５８及びピニオン５６の歯の大きさ、歯数等を適宜、選定設計すればよく、所要に応じてピニオン５６は部分歯を有した歯車として形成しても良い。
【００３６】
上述した加工液供給装置１８の加工液供給ノズル２０を回転移動させる回転移動機構３０、直線移動させるための直線移動機構８０は、いずれも円筒支持体１６を回転可能に装着した主軸頭１０の周辺の外側領域に設けられたブラケット３８、７０によって駆動モータ４０、７６を担持し、かつ比較的小さな第１、第２ウォーム３４、６６を介して円筒支持体１６とそれに取り付けた第１、第２ウォームホイール４２、５４とを回転駆動する構成としたことから、円筒支持体１６の回転に対して機械的な干渉を与える部材や機械部品がなく、この結果、加工液供給装置１８および加工液供給ノズル２０が主軸１２の軸心周りに全周に渡って３６０度の回転が可能となり、ラジアル方向の直線移動と組み合わせて加工液供給ノズル２０の開口端を研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐに対して最適の加工液供給位置と姿勢に位置決め、設定することができるのである。
【００３７】
上述した実施形態とは別の実施形態を図７を参照して説明する。なお、上述した図１から図６に示した実施形態と同様の参照番号はその説明を省略する。
図７に示す実施形態と図１から図６に示した実施形態との相違点は、直線移動機構８０に代わり旋回移動機構１２０が設けられていることである。旋回移動機構１２０は、円筒支持体１６を回転可能に装着した主軸頭１０の周辺の外側領域に設けられたブラケット７０によって駆動モータ１２２を担持し、第３ウォーム１２４を介して円筒支持体１６に取り付けた第３ウォームホイール１２６を回転駆動する構成となっている。駆動モータ１２２の駆動力を第３ウォーム１２４に伝達するのは、直線移動機構８０と同様に、ベルト・プーリ機構である。第３ウォームホイール１２５と一体的にピニオン１２６が設けられ、ピニオン１２６にピニオン１２８が噛合しており、ピニオン１２８と一体的に加工液供給ノズル２０を先端部に有する軸部１３０が設けられ、軸部１３０は加工液供給装置１８の内部で周知のベアリング等により回転可能に支持されている。すなわち駆動モータ１２２を駆動することにより、第３ウォーム１２４、第３ウォームホイール１２５、ピニオン１２６、ピニオン１２８を介して加工液供給ノズル１２０を有した軸部１３０がその軸線回りに旋回可能になっている。
【００３８】
本実施形態では、旋回移動機構１２０による旋回移動、回転移動機構３０による回転移動の２つの移動の組み合わせにより、研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐに対する加工液供給ノズル２０の位置決めを行うものである。上述の実施形態との相違点は、旋回移動機構１２０により加工液供給ノズル２０の研削砥石Ｔのラジアル方向への位置決めを行うことである。すなわち、回転移動機構３０と旋回移動機構１２０とを同期動作させる等によって、研削砥石ＴとワークＷとの接触域Ｐに対する加工液供給ノズル２０の位置決めを行うことができる。
【００３９】
ここで、回転移動機構３０の回転動作による加工液供給ノズル２０の研削砥石Ｔの周方向への位置決めと旋回移動機構１２０の旋回動作による加工液供給ノズル２０の研削砥石Ｔのラジアル方向への位置決めとを別々に行うこともできる。また、このときの各動作の順序については特に制限はない。旋回移動機構１２０を設けたとしても、加工液供給ノズル２０が何らの干渉を発生せずに主軸１２の軸心周りに全周にわたって３６０度の回転が可能であることは、上述した実施形態と変わりない。
【００４０】
さて、ここで、マシニングセンタＭＣに具備された上述の加工液供給装置１８から加工液の供給を受けてワークＷを研削加工する場合に、主軸頭１０がコラム１４に対して直交二軸方向に移動可能であることはもちろん、ワークＷを平面内で上記直交二軸（Ｘ軸、Ｙ軸）方向と直交した他の一軸、すなわちＺ軸方向に移動するワークテーブル（図示せず）を設け、このワークテーブル上に設置したワークＷに研削砥石Ｔを用いて研削加工を施す構成とすれば、主としてワークＷに最適な加工液の供給下で平面研削を遂行可能となる。
【００４１】
研削加工を行う場合に、使用する研削砥石Ｔの種類や寸法、ワークＷの形状や材質等により最適な加工液供給ノズル２０を選択して様々に変更することがある。図８、９を参照すると、加工液供給ノズル２０の自動交換方法の一例が示されている。図８、９に示す実施形態では、既述したロータリヘッド９８の背面にノズルボックス１７０が取り付けられており、該ノズルボックス１７０内に複数種類の加工液供給ノズル２０が垂直方向に並べられてノズル固定部１７２に着脱自在に固定されている。また、加工液供給ノズル２０を自動交換するために、加工液供給装置１８は、配管部１８ｂを着脱自在に接続する接続部１８ｅを有しており、配管部１８ｂの基端部は接続部１８ｅに着脱自在に嵌合するアダプタ部１８ｆとなっている。
【００４２】
加工液供給ノズル２０の交換に際して、先ず、ロータリヘッド９８が、ノズルボックス１７０を主軸１２に対面するように図１に示す状態から１８０°回転させられる（図８参照）。次いで、ノズルボックス１７０の蓋１７０ａが開かれ、マシニングセンタＭＣの位置決め機能を利用して、使用済みの加工液供給ノズル２０がノズル固定部１７２の開いている部分に返却される。次いで、加工液供給装置１８の接続部１８ｅを次工程において使用すべき加工液供給ノズル２０の配管部１８ｂに対して一直線上に配置して、Ｚ軸方向に接近させて配管部１８ｂのアダプタ部１８ｆに嵌合させる。こうして、加工液供給ノズル２０の交換が完了すると、加工液供給ノズル２０を再び加工領域へ向けて所定位置に移動させ、ロータリヘッド９８を１８０度回転させて、ワークＷを主軸１２に対面させる。
【００４３】
次に、図１０を参照して、マシニングセンタＭＣの自動工具交換に就いて説明する。
工具格納装置２９０は、マシニングセンタＭＣにおいて使用される複数の研削砥石Ｔ並びにドレッサ工具ＤＴを保持している。工具格納装置２９０内において、研削砥石Ｔおよびドレッサ工具ＤＴは工具ポット２９４に装着されて、垂直方向に立設された複数の工具固定部２９２の所定位置に着脱自在に取り付けられている。本実施形態では、特に工具格納装置２９０は、マシニングセンタＭＣのＺ軸に対して垂直な方向に研削砥石Ｔを配設するように構成されている。工具交換に際して工具格納装置２９０のスライダ２９６が、次工程において使用すべき研削砥石Ｔおよびドレッサ工具ＤＴを選択し工具ポット２９４に装着された状態で工具ポット２９４を把持して、工具移送装置１８０との間の受渡位置に移送する。
【００４４】
工具転送装置１８０は、鉛直軸線Ｏ1を中心として９０度、水平な中心軸線Ｏ2を中心として１８０度回転自在に設けられた工具保持板１８２を具備している。工具保持板１８２は、その両端に一対の工具ポット保持部１８４を有しており、一回の移送動作の間に研削砥石Ｔおよびドレッサ工具ＤＴを自動工具交換装置１９０へ移送可能となっている。
【００４５】
自動工具交換装置１９０は、マシニングセンタＭＣのＺ軸に平行な軸線Ｏ3を中心として１８０度回転し、軸線Ｏ3に沿って前進、後退自在の工具交換アーム１９２を有している。工具交換アーム１９２は、その両端に研削砥石Ｔの工具ホルダを保持する工具ホルダ保持部１９４を有しており、旧工具つまり使用済みの研削砥石Ｔまたはドレッサ工具ＤＴと、新工具つまり次工程で使用する研削砥石Ｔまたはドレッサ工具ＤＴとを同時に保持、交換するようになっている。
【００４６】
次に、図１０並びに図１１、１２を参照して、自動工具交換工程を順を追って説明する。
先ず、工具転送装置１８０が使用済みの研削砥石Ｔおよびドレッサ工具ＤＴを、マシニングセンタＭＣから工具格納装置９０へ移送する。このとき、工具転送装置１８０は、その中心軸線Ｏ2がＺ軸に対して垂直な位置にある。次いで、工具格納装置２９０のスライダ２９６が、工具転送装置１８０が保持する研削砥石Ｔとドレッサ工具ＤＴのうち工具受渡位置にある研削砥石Ｔまたはドレッサ工具ＤＴの工具ポット２９４を把持して、該研削砥石Ｔまたはドレッサ工具ＤＴを所定位置に移送し、その工具ポット２９４を工具固定部２９２に固定する。次いで、スライダ２９６は、次工程で使用する研削砥石Ｔまたはドレッサ工具ＤＴを工具受渡位置へ移送し、それを工具転送装置１８０の工具ポット保持部１８４へ装着する。
【００４７】
次いで、工具転送装置１８０の工具保持板１８２は、その中心軸線Ｏ2を中心として１８０度回転し、反対側の工具ポット保持部１８４に保持されているドレッサ工具ＤＴまたは研削砥石Ｔを工具受渡位置に配置する。すると、同様にスライダ２９６は該ドレッサ工具ＤＴまたは研削砥石Ｔを所定の工具固定部に固定し、次工程で使用するドレッサ工具ＤＴまたは研削砥石Ｔを選択して、それを空いている工具ポット保持部１８４へ装着する。
【００４８】
次いで、工具転送装置１８０は、垂直な軸線Ｏ1を中心として９０度回転して、新工具を自動工具交換装置１９０へ移送する。このとき、工具転送装置１８０は、その中心軸線Ｏ2がＺ軸と平行な位置にあり、その状態が図１１（ａ）に略示されている。こうして、工具交換の準備が整うと、自動工具交換装置１９０は機械制御装置１０２からの工具交換指令を待機する。
【００４９】
機械制御装置１０２から工具交換指令が発せられると、ドレッサ主軸頭１５０が上動し、ドレッサ工具ＤＴが研削砥石Ｔから離反する。次いで、工具交換アーム１９２が中心軸線Ｏ3を中心として矢印Ｒで示す方向（図１１、１２において時計回りの方向）に回転し、その両端の工具ホルダ保持部１９４において、旧工具Ｔおよび新工具Ｔ′を同時に保持する。次いで、工具交換アーム１９２は中心軸線Ｏ3に沿って前方に移動し、旧工具Ｔを主軸１２の工具装着部１２ａから抜去し、新工具Ｔ′を工具ポット２９４から抜去する。この状態で、工具交換アーム１９２は更に回転し（図１１（ｂ））、新工具Ｔ′を主軸１２の中心軸線（Ｚ軸）に合致させ、旧工具Ｔを工具転送装置１８０の工具保持板１８２に保持されている工具ポット２９４の中心軸線に合致させる。次いで、工具交換アーム１９２は中心軸線Ｏ3に沿って後退して、新工具Ｔ′を主軸１２の工具装着部１２ａに装着し、旧工具Ｔを工具ポット２９４に装着する。
【００５０】
次いで、工具交換アーム１９２は中心軸線Ｏ3を中心として図１１、１２において反時計回りの方向Ｒ′に回転して、主軸１２および工具ポット２９４に装着された新工具Ｔ′および旧工具Ｔから係合解除され、図１２（ａ）に示すように垂直位置にて待機する。次いで、主軸頭１０がドレッサ主軸頭１５０と共に下動し、かつ、工具転送装置１８０の工具保持板１８２が時計回りの方向に回転して、旧工具Ｔと新ドレッサ工具ＤＴ′の位置を入れ替える（図１２（ａ）参照）。旧工具Ｔと新ドレッサ工具ＤＴ′の位置の入れ替えが完了すると、工具交換アーム１９２は中心軸線Ｏ3を中心として回転し、既述したように、旧ドレッサ工具ＤＴと、新ドレッサ工具ＤＴ′とを交換する。
【００５１】
次に、図１３を参照すると、マシニングセンタＭＣは、工具格納装置２９０に格納された研削砥石Ｔおよび後述のワークＷの外形寸法、形状を接触、測定可能なワーク測定装置ＭR を周知の工具交換アーム等の工具交換手段（図示せず）を用いて主軸頭１０の主軸１２に対して着脱自在に装着可能に構成されている。かくして図１の上段側に実線で示す場合には、工具格納装置２９０から工具交換手段によって主軸１２に工具Ｔの一例として研削砥石Ｔが装着された様子を示し、また、下段に破線で示す場合は、主軸１２にワーク測定装置ＭR が装着された様子を示している。
【００５２】
また、テーブル９４上において、所定の位置に搭載された構成で自動工具測定装置１１０が設けられている。すなわち、テーブル９４においてＸ、Ｙ、Ｚ軸方向における所定の基準位置に自動工具測定装置１１０が設けられ、その位置データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の座標値）は予め基準位置データとして認識されているものである。そして、図示例においては、図１３に示すように、同自動工具測定装置１１０はテーブル９４の内部に格納可能に設けられて損傷を回避するようになっており、格納後は蓋１１２で閉鎖し得る構成となっている。そして、同自動工具測定装置１１０は、先端に硬質素材で形成された接触子等からなる測定先端１１０ａを有し、主軸頭１０およびコラム１４のＸ、Ｙ軸の二軸方向の移動とテーブル９４のＺ軸方向の移動とによって主軸１２に装着された研削砥石Ｔを同自動工具測定装置１１０の測定先端１１０ａに当接させることにより、研削砥石Ｔの外径寸法が測定可能になっている。つまり、自動工具測定装置１１０における測定先端１１０ａの基台９２に対するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向における基準位置データが既知データとして機械制御装置１０２に予め記憶されていることから、研削砥石Ｔと測定先端１１０ａとの接触時における機械側の位置検出器から入力されるＸ、Ｙ、Ｚ軸における位置データを機械制御装置１０２に入力することにより、研削砥石Ｔの外径寸法の実測値を演算により求めることが可能になっている。
【００５３】
なお、既述したワーク測定装置ＭR が主軸１２に装着された場合にも、主軸１２の中心位置は既知データとして機械制御装置１０２に予め記憶されており、主軸１２およびテーブル９４が既述の三軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向）に相対的に接近送り動作されることによって、ワーク把持具１００に取着したワークＷの外形部位にワーク測定装置ＭR の測定先端が接触したとき、送り動作量の測定値と主軸１２の位置に関する既知データとから機械制御装置１０２においてワークＷの外形寸法を簡単な加減演算によって求めることが可能となるのである。ここで、自動工具測定装置１１０は、ワークＷと接触することなく測定を行うことができる非接触式の測定装置としてもよいことは言うまでもない。
【００５４】
さて、本実施形態に係るマシニングセンタにおいては、主軸１２を有した主軸頭１０の外周域に加工液供給装置１８とツルーイングまたはドレッシング処理用の工具修整装置Ｄとが常設されており、この加工液供給装置１８は、加工液供給ノズル２０の開口端を有し、また図１３には図示されていない加工液タンク等の加工液供給源と配管、接続された構成を有していることは先の実施形態に関連して記載したとおりである。上記の加工液供給ノズル２０は、研削砥石ＴによってワークＷの加工作用が行われる際に、最先端の開口端から加工液を研削砥石ＴとワークＷとが係合して加工を進捗させる接触領域Ｐに加工液を噴出して加工領域から排出される加工屑を迅速に流し去ると共に冷却作用を研削砥石ＴとワークＷとの両者に付与して適正、かつ円滑な加工作用を進捗させるように設けられている。
【００５５】
図１４に示す実施形態では、マシニングセンタＭＣは工具Ｔとして主軸１２には切削工具、特にブローチ工具が装着されている。一般的に、切削工具を主軸に固定する場合、工具が主軸の回転方向に回転しないように、例えば、主軸モータの静止トルクにより固定している。主軸モータの静止トルクは十分に大きくとも、切削工具の位置を正確に検知することが困難であり、高精度の切削加工が困難である。本実施形態では、切削工具Ｔは、その基端部に工具ブラケット２０２を具備しており、工具ブラケット２０２の上面にはプルスタッド２０４が立設、固定されている。
【００５６】
一方、油圧式ボールコレット２０８がコレットブラケット２０６を介してドレッサ主軸１５０の側面に取着されている。なお、油圧式ボールコレット２０８への油圧供給は、ボールコレット２０４の後端（上端）に設けられた油圧配管より行われる。
【００５７】
本実施形態によれば、主軸１２に切削工具Ｔを装着した後にドレッサ主軸頭１５０を下動させて、ボールコレット２０８をプルスタッド２０４に係合させ、該プルスタッド２０４をクランプすることにより、主軸モータを用いることなく切削工具Ｔの回転を防止可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
上述したような構成により、本発明によるマシニングセンタ及びその工具交換方法によれば、ドレッサを着脱可能に装着するドレッサ主軸を有して成る工具修整手段を、主軸頭の上部で主軸に装着された研削砥石に対して上下方向へ移動可能に設けたので、研削加工中であっても研削砥石の外周面をツルーイングまたはドレッシングすることができる。
また、研削砥石とドレッサとが係合するドレッシング加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴出するドレッシング用加工液ノズルを工具修整手段のドレッサ主軸の軸線方向に伸縮可能に設け、研削砥石とワークとが係合する研削加工領域に向けて加工液供給源から加工液を噴射する研削用加工液ノズルを研削砥石の半径方向に位置決め、かつ研削砥石の周りの全周にわたって位置決め可能に設けたので、常に加工液を加工部に対して最適な位置及び方向から噴射することによって、加工液による加工屑の除去及び冷却作用を最適に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマシニングセンタの一実施形態を示した略示側面図である。
【図２】本発明のマシニングセンタの工具修整手段の駆動機構を示した要部斜視図である。
【図３】本発明のマシニングセンタのドレッサノズルの駆動機構を示した要部斜視図である。
【図４】本発明のマシニングセンタの主軸、ドレッサ主軸、ドレッサノズル、及び加工液供給ノズルの位置関係を示した要部斜視図である。
【図５】本発明のマシニングセンタの直線移動手段及び回転移動手段により円周方向及びラジアル方向に加工液供給ノズルを有した加工液供給手段を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。
【図６】本発明のマシニングセンタの加工液供給手段を円周方向及びラジアル方向に移動させる直線移動手段及び回転移動手段を構成するウォームホイールとウォームとの係合状態及びラックとピニオンとの噛合状態を示した要部斜視図である。
【図７】本発明のマシニングセンタの旋回移動手段及び回転移動手段により円周方向及びラジアル方向に加工液供給ノズルを有した加工液供給手段を移動可能に支持する円筒支持手段を示した要部斜視図である。
【図８】本発明のマシニングセンタの加工液供給ノズルの交換方法を示した略示斜視図であり、ノズルボックスを閉鎖した状態を示したものである。
【図９】本発明のマシニングセンタの加工液供給ノズルの交換方法を示した略示斜視図であり、ノズルボックスを開放した状態を示したものである。
【図１０】本発明のマシニングセンタの主軸、工具収納手段、工具転送手段、及び工具収納手段の位置関係を示した要部斜視図である。
【図１１】本発明のマシニングセンタの研削砥石及びドレッサの交換方法を示した略示正面図であり、（ａ）は研削砥石の交換準備中の状態、（ｂ）は研削砥石の交換中の状態を示したものである。
【図１２】本発明のマシニングセンタの研削砥石及びドレッサの交換方法を示した略示正面図であり、（ａ）はドレッサの交換準備中の状態、（ｂ）はドレッサの交換中の状態を示したものである。
【図１３】本発明のマシニングセンタのテーブルに自動工具測定装置を取り付けた状態を示した要部正面図である。
【図１４】本発明のマシニングセンタの主軸にブローチ工具を取り付けた状態を示した要部斜視図である。
【符号の説明】
１０…主軸頭
１２…主軸
１２ａ…工具装着部
１４…コラム
１６…円筒支持体
１６ａ…直線案内部
１６ｂ…案内ブロック
１６ｃ…直線案内溝
１７…直進棹
１８…加工液供給装置
１８ａ…加工液受承部
１８ｂ…配管部
１８ｃ…先端
１８ｄ…接続具
１８ｅ…接続部
１８ｆ…アダプタ部
２０…加工液供給ノズル
２２ａ…回転軸受
２２ｂ…回転軸受
３０…回転駆動機構
３２…第１ウォームホイール
３４…第１ウォーム
３６…軸
３６ａ…プーリ
３８…ブラケット
３８ａ…回転保持部
３８ｂ…回転保持部
４０…駆動モータ
４０ａ…出力軸
４２ａ…プーリ
４４…タイミングベルト
５０…駆動モータ
５１…主軸担持体
５２ａ…ボールベアリング
５２ｂ…ボールベアリング
５４…第２ウォームホイール
５６…ピニオン
５８…ラック歯
６０…ラック
６６…第２ウォーム
６８…軸
７０…ブラケット
７４…プーリ
７６…駆動モータ
７６ａ…出力軸
７８ａ…プーリ
７８ｂ…タイミングベルト
８０…直線移動機構
９０…工具格納装置
９２…基台
９４…テーブル
９６…ロータリヘッドベース
９８…ロータリヘッド
１００…ワーク把持具
１０２…機械制御装置
１１０…自動工具測定装置
１１２…蓋
１１０ａ…測定先端
１２０…旋回移動機構
１２２…駆動モータ
１２４…第３ウォーム
１２５…第３のウォームホイール
１２６…ピニオン
１２８…ピニオン
１３０…軸部
１４０…ドレッサベース
１４０ａ…案内
１４０ｂ…案内
１４２…ボールねじ
１４４…サーボモータ
１４６…スライダベース
１４８…プーリブラケット
１４８ａ…動力伝達装置
１５０…ドレッサ主軸頭
１５２…ドレッサ主軸
１６０…ドレッサノズル
１６０ａ…入口ポート
１６２…ドレッサノズルブラケット
１６４…ドレッサノズルスライダ
１６６…ドレッサノズルガイド
１７０…ノズルボックス
１７２…固定部
１８０…工具転送装置
１８２…工具保持板
１８４…工具ポット保持部
１９０…自動工具交換装置
１９２…工具交換アーム
１９４…工具ホルダ保持部
２９０…工具格納装置
２９２…工具固定部
２９４…工具ポット
２９６…スライダ
Ｄ…工具修整装置
ＤＴ…ドレッサ工具
Ｔ…工具
ＭＣ…マシニングセンタ
ＭR …ワーク測定装置
Ｗ…ワーク
Ｐ…接触域
【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】
0003844420.tif 000013
【図１３】
0003844420.tif 000014
【図１４】
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