| 【発明の名称】 |
アクチュエータ |
| 【発明者】 |
【氏名】中村 秀和
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| 【要約】 |
【課題】簡単な構成で潤滑油を供給することができるように改良されたアクチュエータを提供すること。
【解決手段】シリンダと、シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、ロッドを駆動するネジ・ナット手段と、ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、ロッド内であって少なくともナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態でネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置したもの。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッド内であって少なくとも上記ナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態で上記ネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】 シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を配置したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】 シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッド内であって少なくとも上記ナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態で上記ネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置すると共に、上記ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を配置したことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】 請求項１又は請求項３記載のアクチュエータにおいて、潤滑部材は少なくともナットの軸方向何れかの側に間隔を存した状態で設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】 シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッドにはロッドをガイドするガイド機構が設けられいて、該ガイド機構に潤滑部材を設けたことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項６】 請求項１〜請求項５の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記潤滑部材は潤滑油含有ポリマー部材であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項７】 請求項１〜請求項５の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記潤滑部材は、潤滑油含有多孔質部材であることを特徴とするアクチュエータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、シリンダ内に中空状のロッドを移動可能に収容・配置し、該ロッドをネジ・ナット手段及び駆動手段によって適宜移動させるように構成されたアクチュエータに係り、特に、ネジに対する潤滑油の供給構造とロッドとシリンダ間の潤滑油の供給構造を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】シリンダタイプのアクチュエータは概略次のような構成をなしている。まず、シリンダがあり、このシリンダ内には中空状のロッドが移動可能に収容・配置されている。上記シリンダにはハウジングが連結・固定されていて、このハウジング内にはサーボモータが収容・配置されている。又、上記ロッド内にはボールネジが配設されていて、このボールネジは上記サーボモータの出力軸にカップリングを介して連結されている。
【０００３】上記ロッド内にはボールナットが収容・配置されていて、このボールナットは上記ボールネジに螺合されている。又、ボールナットは上記ロッドに取付・固定されている。
【０００４】そして、上記サーボモータを適宜の方向に回転させることにより、ボールネジを同方向に回転させ、それによって、回転を規制されているボールナットを軸方向の何れかの方向に移動させ、同時に、ボールナットに固定されているロッドを同方向に移動させるものである。そして、ロッドの先端には各種の機器が取り付けられており、結局、ロッドを適宜移動させることにより、その機器を任意の位置に位置させることができるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成によると次のような問題があった。すなわち、従来のシリンダタイプのアクチュエータの場合においても、ボールネジに対して潤滑油を供給する構成に関して様々なものが提案されている。しかしながら、何れも潤滑部材をボールナットに対して一体に取り付ける構成になっている。そのため、ボールナットにおいてそれら潤滑部材を取り付けるための加工が必要となり、ボールナットの加工に困難を要してしまうという問題があった。又、ロッドに対する潤滑油の供給に関しても様々な提案がなされているが、何れもその構成が複雑であってその改良が要求されていた。
【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、簡単な構成でネジやロッドに潤滑油を供給することができるように改良されたアクチュエータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるアクチュエータは、シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッド内であって少なくとも上記ナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態で上記ネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置したことを特徴とするものである。又、請求項２によるアクチュエータは、シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を配置したことを特徴とするものである。又、請求項３によるアクチュエータは、シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッド内であって少なくとも上記ナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態で上記ネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置すると共に、上記ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を配置したことを特徴とするものである。又、請求項４によるアクチュエータは、請求項１又は請求項３記載のアクチュエータにおいて、潤滑部材は少なくともナットの軸方向何れかの側に間隔を存した状態で設けられていることを特徴とするものである。又、請求項５によるアクチュエータは、シリンダと、上記シリンダ内に移動可能に収容・配置された中空状のロッドと、上記ロッド内に配設されたネジと上記ロッド内にあって該ロッドに固定されると共に上記ネジに螺合するナットとからなるネジ・ナット手段と、上記ネジを回転駆動する駆動手段と、を具備してなるアクチュエータにおいて、上記ロッドにはロッドをガイドするガイド機構が設けられいて、該ガイド機構に潤滑部材を設けたことを特徴とするものである。又、請求項６によるアクチュエータは、請求項１〜請求項５の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記潤滑部材は潤滑油含有ポリマー部材であることを特徴とするものである。又、請求項７によるアクチュエータは、請求項１〜請求項５の何れかに記載のアクチュエータにおいて、上記潤滑部材は、潤滑油含有多孔質部材であることを特徴とするものである。
【０００８】すなわち、請求項１によるアクチュエータは、ロッド内であって少なくとも上記ナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態で上記ネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置したものである。潤滑部材がナットに対して独立して設けられているので、ナットに潤滑部材を取り付けるための何らの加工も必要ではなく、それによって、ナットの加工を容易にすることができる。又、潤滑部材に対する保守・点検に関しては、ナットとは無関係に行うことができるので作業も簡単である。又、潤滑部材によってもネジを支持することになるので、ネジの支持がより安定したものとなる。又、請求項２によるアクチュエータは、ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を配置したものである。又、請求項３によるアクチュエータは、ロッド内であって少なくとも上記ナットの軸方向何れかの側にナットに対して独立した状態で上記ネジに対して螺合又は摺接するように潤滑部材を配置すると共に、上記ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を配置したものである。又、請求項１又は請求項３記載のアクチュエータにおいて、潤滑部材は少なくともナットの軸方向何れかの側に間隔を存した状態で設けることが考えられ、それによって、ナットとの間に間隔が形成され、例えば、それをグリース溜まりとして使用することができる。又、ネジの支持スパンが短くなるので、より安定したネジ支持構造を得ることができる。又、ロッドをガイドして支持するガイド機構を設けた場合に、該ガイド機構に潤滑部材を設けることが考えられる。又、潤滑部材としては、潤滑油含有ポリマー部材や７潤滑油含有多孔質部材が考えられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図１乃至図６を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、シリンダ１があり、このシリンダ１の図中右端にはハウジング３が連結されている。このハウジング３内には、サーボモータ５が内装されている。又、上記シリンダ１内には中空状のロッド９が、図中左右方向に移動可能に収容されている。又、このロッド９内にはボールネジ１１が配設されていて、このボールネジ１１は、上記サーボモータ５の出力軸５ａに連結されている。尚、図中符号７は軸受である。
【００１０】上記ロッド９内にはボールナット１３が収容・配置されていて、このボールナット１３は上記ボールネジ１１に螺合されている。又、ボールナット１３はロッド９に対して固定されている。
【００１１】上記ロッド９の図中左端には栓部材１５が螺合・接合されていて、この栓部材１５の図中左端にはねじ部１７が形成されている。このねじ部１７を介して、図示しない各種の器具が取り付けられることになる。又、ロッド９とシリンダ１の間であって図中左端には環状部材１９が装着されていて、この環状部材１９とロッド９との間にはシールリング２１が装着されている。尚、図中符号２３はケーブルユニットを示している。
【００１２】上記ロッド９内であって、ボールナット１３の図中左側には所定の間隔を存した状態で潤滑部材３１が配置されている。この潤滑部材３１は、図５及び図６に示すように、リングの一部に割り３１ａを入れた割り形状になっている。その状態でボールネジ１３の外周に嵌め込まれていて、外周溝３１ｂに装着されたリングスプリング３５によって押圧されている。又、ロッド９とシリンダ１との間であって、環状部材１９の図中右側にも潤滑部材３３が配置されている。この潤滑部材３３も既に述べた潤滑部材３１と同様の構成になっていて、環状部材１９とシリンダ１の段付部１ａとの間に挟持された状態で取り付けられている。そして、図５及び図６に示すように、リングの一部に割り３３ａを入れた割り形状になっている。その状態でロッド３とシリンダ１との間に嵌め込まれていて、外周溝３３ｂに装着されたリングスプリング３５によって押圧されている。上記潤滑部材３１と潤滑部材３３は、共に、潤滑油含有ポリマー部材である。
【００１３】ここで、潤滑油含有ポリマー部材に関して説明する。潤滑油含有ポリマー部材は次のような製造工程を経て得られる。すなわち、ポリオレフィン系のモノマーからなる樹脂粉末に（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメチルペンテン等）、ポリαオレイン油又はパラフィン系基油からなる潤滑油を混合・拡散させる。次に、脱泡処理して所定の型内に流し込み、恒温炉内で上記樹脂が十分溶融可能な温度で加熱溶融させる。次に、これを冷却・固化して潤滑油含有ポリマー部材とするものである。
【００１４】又、潤滑油含有ポリマー部材の成分組成比であるが、全重量に対してポリオレフィン系の合成樹脂が２０〜９０％、潤滑油が１０〜８０％である。又、予め各種添加剤（例えば、酸化防止剤、防錆剤、消泡剤、耐摩耗剤、極圧剤、スラッジ分散剤等）を添加したものでもよい。又、潤滑油の保持特性を改善するために、必要に応じて超高分子量ポリエチレン（分子量１×１０６〜５×１０６）と低分子量ポリエチレンやポリエチレンワックス（分子量１×１０３〜５×１０６）を混合したものを使用してもよい。又、その混合比率を変えることにより、潤滑油保持特性と機械的強度を改善することができる。又、その機械的強度を増すために、熱可塑性の樹脂を必要に応じて混合して使用することが考えられる。尚、関連する技術を開示するものとして、例えば、特公昭４７−３４５５号公報や特公昭６３−２３２３９号公報等がある。
【００１５】次に、本実施の形態で使用した潤滑油含浸ポリマー部材は次のようなものである。まず、３０ｗｔ％の超高分子量ポリエチレン（三井化学株式会社製のミペロンＭＸ−２２１Ｕ）と７０ｗｔ％オレフィン系基油からなる潤滑油（出光興産株式会社製のメカニックオイル１００）とを混合・拡散し、ポリエチレンの溶融温度以上であって鉱油の引火点以下で加熱する（１６０℃〜２００℃）。そして、ポリエチレンが溶融するのに十分な時間を経過した後、ポリエチレンが冷却・固化する温度に下げる。次に、生成された組成物を切削、切断などの機械加工を必要に応じて施して本実施の形態における潤滑油含浸ポリマー部材としている。尚、機械的強度或いは潤滑油の放出量を調整するために、１０ｗｔ％の低分子量ポリエチレンを混合させる場合もある。
【００１６】さて、上記潤滑部材３１とボールナット１３との間には空間４１が形成されていて、この空間４１はグリース溜まりとして機能するようになっている。つまり、空間４１内にはグリース４３が充填されているものである。
【００１７】以上の構成を基にその作用を説明する。まず、ロッド９がシリンダ１内に引っ込んだ状態が図１及び図３に示す状態である。この状態からサーボモータ５を一方向に回転させることによりボールネジ１１が同方向に回転する。それによって、回転を規制されているボールナット１３とそれに固定されているロッド９が、図２及び図４に示すように、図中左側に移動することになり、ロッド９はシリンダ１から突出した状態となる。
【００１８】又、サーボモータ５を他方向に回転させることにより、逆に、ボールナット１３とロッド９が図中右側に移動することになる。したがって、サーボモータ５を適宜の方向に適当量回転させることにより、ロッド９を任意の位置に位置させることができ、結局、ねじ部１７を介してロッド９の図中左端に取り付けられている各種の機器を任意の位置に移動・位置させることができるものである。
【００１９】又、そのような一連の動作において、潤滑部材３１からボールネジ１１に対しては潤滑油が徐々に供給されることになり、又、潤滑部材３３からはロッド９に対して潤滑油が徐々に供給されることになる。又、グリース溜まりである空間４１内に充填されているグリース４３も潤滑材として機能することになる。
【００２０】以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。まず、潤滑部材３１であるが、ボールナット１３に対して独立して設けられているので、取付に際して、ボールナット１３側に何ら加工を要することもなく、ボールナット１３の加工が簡単なものとなる。又、この実施の形態の場合には、潤滑部材３１をボールナット１３に対して単に独立させているだけでなく、空間４１を積極的に形成するべく間隔を存した状態で設置している。そのため、空間４１内にグリース４３を溜めておくことが可能となり、潤滑部材３１からしみ出す潤滑油とグリース４３の両方によって潤滑を図ることができる。又、潤滑部材３１がボールネジ１３を支持する支持部材としても機能することになり、支持スパンの短縮によって、より安定したボールネジ１３の支持が可能となる。又、潤滑部材３３についても同様であり、ロッド９に対して効果的に潤滑油を供給することが可能になる。
【００２１】次に、図７乃至図１０を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態の場合には、ロッド９とシリンダ１との間に潤滑部材３３を設けたが、この第２の実施の形態の場合にはその潤滑部材３３を除去して、潤滑部材３１のみを設けたものである。又、図７及び図９がロッド９がシリンダ１内に引っ込んだ状態を示しており、図８及び図１０がロッド９がシリンダ１より突出した状態を示している。その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００２２】次に、図１１乃至図１４を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この第３の実施の形態の場合には、前記第２の実施の形態において、潤滑部材３１をボールナット１３の図中右側に配置したものであり、その他の構成は前記第２の実施の形態の場合と同様であるので、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。尚、図１１及び図１３がロッド９がシリンダ１内に引っ込んだ状態を示しており、図１２及び図１４がロッド９がシリンダ１より突出した状態を示している。
【００２３】次に、図１５を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。前期第１〜第３の実施の形態で説明したアクチュエータにおいては、ロッド９が摺動して伸縮する構成になっているが、その際、ロッド９は回転方向及び突出時における先端部の負荷に対して比較的剛性が低い構成になっている。そこで、図１５に示すように、ロッド９をガイドするガイド機構を併設したアクチュエータがある。
【００２４】すなわち、図１５に示すように、環状部材１９の外周側には、支持部材１０１が設置されていて、この支持部材１０１の両端部（図１５中上下端部）にはガイドシリンダ１０３、１０３が取り付けられている。これらガイドシリンダ１０３、１０３内には別のガイドシリンダ１０５、１０５が内装されていて、これらガイドシリンダ１０３、１０５を貫通するようにガイドロッド１０７、１０７が設置されている。一方、ねじ部材１７側には連結部材１０９が取付・固定されていて、これら連結部材１０９の両端部（図１５中上下端部）は、それぞれボルト１１１、１１１によって、上記ガイドロッド１０７、１０７に固定されている。そして、ロッド９が突出していくと、それに伴って一対のガイドロッド１０７、１０７も移動し、それによって、ロッド９をガイドしながら支持するものである。
【００２５】そして、この実施の形態の場合には、上記ガイドシリンダ１０３、１０３内であってガイドロッド１０７、１０７の外周側に潤滑部材３１、３１を取り付けたものである。この潤滑部材３１は前記第１の実施の形態で説明したそれと同じである。このような潤滑部材３１を設けることによりガイド機構におけるガイドロッド１０７、１０７の動作を円滑なものとすることができる。尚、この実施の形態において、前記第１〜第３の実施の形態に示すように、アクチュエータ本体側、すなわち、ロッド９とボールネジ１１との間、ロッド９とシリンダ１との間に潤滑部材を設けてもよいことは勿論である。
【００２６】次に、図１６乃至図２３を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。前期第４の実施の形態の場合には、ロッド９を一対のガイドロッド１０７、１０７によってガイドするものであったが、この実施の形態の場合には、これをスライダ機構によってガイドするようにしたものである。すなわち、スライダ機構はベース部材２０１とこのベース部材２０１に対して転動体としての複数個のボールを介して相対的に移動可能に取り付けられたスライダ２０３とを備えていて、ベース部材２０１には連結部材２０５を介してねじ部１７側が連結されている。又、スライダ２０３はシリンダ１側に連結されている。そして、上記スライダ２０３の一端側に、図１７にも示すように、潤滑ユニット２０７、２０７を取り付けたものである。
【００２７】まず、図１７に示すように、ベース部材２０１は略逆Ｕ字丈をなしていて、一対の内側面にはガイドレール２０９、２０９が設けられている。一方、スライダ２０３の一対の外側面にも図示しないガイドレールが一対設けられている。又、このスライダ側には一対のリターン路も形成されている。そして、上記ベース部材２０１側の一対のガイドレール２０９、２０９とスライダ２０３側のガイドレールとの間及び一対のリターン路内には複数個のボールが転動可能に収容されている。ベース部材２０１はそれら複数個のボールを転動させながら移動することになる。
【００２８】又、スライダ２０３の一端側には既に述べた潤滑ユニット２０７、２０７が設置されている。上記潤滑ユニット２０７は、図１８に示すように、リターン路２１１ａを備えたリターン部材２１１に取り付けられている。すなわち、図１９に示すように、リターン部材２１１の外側にはシールケース２１３が設けられていて、このシールケース２１３内には、プレート２１５と潤滑油含有ポリマー部材２１７が積層された状態で内装されている。上記潤滑油含有ポリマー部材２１７は、その押付部２１７ａをスプリング２１９によって、外側、すなわち、ベース部材２０１のガイとレール２０９側に押し付けられている。又、シールケース２１３の外側にはシール部材２２１が設置されている。尚、図２０はシールケース２１３内にプレート２１５が内装されている様子を示す図であり、図２１はさらにその上に潤滑油含有ポリマー部材２１７が置かれた様子を示す平面図であり、図２２はシールケース２１３の外側にシール２２１が設置された様子を示す平面図であり、又、図２３はユニットを分解して示した分解斜視図である。
【００２９】上記構成をなす潤滑ユニット２０７が左右両側に設置されていて、その潤滑油含有ポリマー部材２１７からは潤滑油が少しずつ供給されることになる。尚、この場合にも、前記第４の実施の形態の場合のように、アクチュエータ本体側、すなわち、ロッド９とボールネジ１１との間、ロッド９とシリンダ１との間に潤滑部材を設けてもよいことは勿論である。又、潤滑ユニット２０７を左右に別個に設けたが左右一体型であって、潤滑油含有ポリマー部材２１７のみが左右に分割されている構成のものでもよい。
【００３０】尚、本発明は前記第１〜第５の実施の形態に限定されるものではない。まず、前記第１〜第５の実施の形態の場合には、潤滑部材を潤滑油含有ポリマー部材より構成した例を挙げて説明したが、潤滑油含有多孔質部材から構成してもよい。又、ナットの両側に潤滑部材を配置したり、潤滑部材を２段以上積層させて配置するような構成も考えられる。又、ネジの外周に潤滑部材を設ける場合において、ネジに対して摺接するように設ける以外に螺合させることが考えられる。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によるアクチュエータによると、まず、ナットに対して独立した状態で潤滑部材を設けたので、潤滑部材を取り付けるに際して、ナット側に加工を施しておくような必要はなく、ナットの製造が容易になる。又、潤滑部材の保守・点検に際しても、ナットに無関係に行うことができるので、作業が容易である。又、ロッドとシリンダとの間に潤滑部材を設けることにより、ロッドに対しても潤滑油を効果的に供給することができる。又、ネジの外周に潤滑部材を設けることによりネジの支持が安定したものとなり、特に、ナットに対して間隔を存した状態で設けた場合には支持スパンが短縮されることになるので、さらに安定した支持が可能となる。又、ねじに対する潤滑部材において、ナットに対して間隔を存した状態で設けた場合には、ナットとの間の空間をグリース溜まりとして使用することができ、潤滑部材から供給される潤滑油とグリース溜まりのグリースの両方によって潤滑を図ることができる。又、ロッドをガイドするガイド機構を併設したものにおいて、ガイド機構に潤滑部材を設けた場合には、ガイド機構ひいてはロッドの動作を円滑なものにすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００８５１５
【氏名又は名称】株式会社アイエイアイ
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２９日（１９９９．１０．２９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９２８４２
【弁理士】
【氏名又は名称】島野 美伊智
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４１７５（Ｐ２００１−１２４１７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月８日（２００１．５．８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０８３３７ |
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