説明

金属管の製造装置

【課題】平板状のワークをプレス金型を用いて円筒管に成形するものであって、最終的に円筒状に成形したときでも、ワークの側端部を確実に一致させることができ、生産性、作業環境的にも好ましく、しかも、設備全体が管を製造するアタッチメントとして種々のプレス装置に簡単に取り付けて使用することもできる、管の製造装置を提供する。
【解決手段】管の製造装置は、受け型10に半円状の主型面10aを形成し、第1加圧型21に形成した第2加圧型面21bと、第2加圧型23に形成された第3加圧型面23aと、が協同することにより半円状となるようにし、これら主型面10a、第2加圧型面21b及び第3加圧型面23aを用いて平板状のワークWを円筒状に成形するものであり、管Pの成形時に、管Pの合わせ部分、つまりワークWの両側端部Weが合致しうるように、受け型10の補助型面10bと第1加圧型面21aがワークWの両側端部Weを円弧状に予備成形することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プレス型を用いて平板状のワークを円筒状の管に成形する金属管の製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
金属管を製造する分野では、平板状のワークを円筒状の管に成形する場合、プレス金型を用いて行う方法を使用すると、簡便でコスト的にも有利に管を成形できることから、最近注目されている。
【0003】
例えば、下記特許文献1に開示されているものは、帯材ロールから成形用の帯状板材を引き出し、平板状に矯正し、これをワークとしている。この平板状のワークを円筒状の管に成形するに当り、本例では、それぞれ半円状の型面を有するプレス上型及びプレス下型と、両型間に配置された円柱状の芯金との3者を用いている。成形に当っては、まず、半円状の両型面間に円柱状の芯金を設置し、プレス下型上にワークを挿入する。そして、芯金をプレス下型に下降作動しワークを半円状に仕上げた後、次に、プレス上型と芯金との間でワークを加圧し、円筒状に成形する。最後に、上型が上昇退避した状態で、芯金上の円筒状に成形されたパイプ体に溶接トーチにより接合縁部を溶着し、溶着パイプ体を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2003−53455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、このような従来のプレス金型による管の製造装置は、プレス上型と芯金とにより円筒状に成形するが、単に平板状のワークをプレス型や芯金に押し付けるのみであるため、成形された管の合わせ部分、つまりワークの両側端部を確実に一致させることが困難で、側端部が精度良く合致した円筒状に成形することができない。
【0006】
また、この製造装置は、管の合わせ部分の一致が困難こともあって、最終的に溶接により縁部を接合しており、溶接という面倒で、作業環境的にも好ましくない工程が必要となり、結果的に、生産のタクトタイムが長くなり、管を安価に大量生産する場合には好ましくないものとなっている。特に、強度が要求されない管のように溶接が必要ない円筒管の製造には、適用できず、採用の自由度が低いものとなっている。
【0007】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたもので、平板状のワークをプレス金型を用いて円筒管に成形するものであって、最終的に円筒状に成形したときでも、ワークの側端部を確実に一致させることができ、生産性も高く、作業環境的にも好ましいものであって、しかも、設備全体が管を製造するアタッチメントとして種々のプレス装置に簡単に取り付けて使用することもできる、金属管の製造装置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】
【0008】
上記目的を達成する本発明に係る金属管の製造装置は、受け型に半円状の主型面を形成し、第1加圧型に形成した第2加圧型面と、第2加圧型に形成された第3加圧型面とが協同することにより半円状となるようにし、これら主型面、第2加圧型面及び第3加圧型面を用いて平板状のワークを円筒状に成形するものであり、管の成形時に、管の合わせ部分、つまりワークの両側端部が合致しうるように、前記受け型の補助型面と前記第1加圧型面が前記ワークの両側端部を円弧状に予備成形することを特徴とする。
【0009】
この製造装置は、円筒状の管の製造に当り、前記受け型及び第1加圧型によりワークの両側縁部を円弧状に形成する予備成形工程と、前記受け型、中子及び第2加圧型により予備成形工程で成形されたワークの中央部を管の半断面状に凹ませ前記両側縁部を相互に近接させる方向に折り曲げ変形させる折り曲げ工程と、前記主型面、第2加圧型面及び第3加圧型面を用いて折り曲げられたワークの両側端部を相互に接するように加圧変形させるベント工程と、を有している。
【0010】
特に、予備成形工程で、ワークの両側縁部を予め円弧状に形成しているので、ベント工程でワークを加圧変形させるときは、変形した両側端部を利用して円滑に加圧変形させることができる。
【0011】
しかも、ベント工程の最終段階で、ワークの両側端部が接するまで変形させることができ、溶接により両側端部を接合しなくても両側端部が近接している程度の管でも実用に供しうるのであれば、管を容易に製造できる。
【0012】
さらに、ワークの一方の側縁部が他方の側縁部を超えるようにオーバーベントさせれば、加圧を解いたとき、ワークの両側縁部を確実に一致させた状態の管を成形することができる。
【発明の効果】
【0013】
請求項1の発明では、受け型、第1加圧型、中子及び第2加圧型を用いてワークを円筒状に形成するとき、前記受け型の補助型面と前記第1加圧型の第1加圧型面が前記ワークの両側端部を円弧状に予備成形するので、ワークが最終的に円筒状に成形されるとき、その両側端部が型面に沿った状態で変形しつつ、
両側端部が相互に接し、厳密にはきわめて近接した状態の円筒管を容易に製造することができる。つまり、第2加圧型の第3加圧型面と第1加圧型の第2加圧型面が円弧状を呈するようにしたので、中子を外した状態で、受け型の第1加圧型面に保持されたワークの両側端部を、前記第2加圧型面と第3加圧型面に沿って変形させ、ワークの両側端部が接するように外周から加圧でき、円筒管を容易に成形できる。
【0014】
しかも、平板状のワークから円筒状の鋼管をプレス金型により製造し、溶接を使用しないので、作業環境的にも好ましく、生産性の面でも、タクトタイムが短縮され、安価で大量生産が可能で、溶接の有無を問わず各種製品に適用でき、採用の自由度が増大する。
【0015】
請求項2の発明では、前記主型面、前記第1加圧型面、前記第2加圧型面及び第3加圧型面により形成される輪郭を、成形する管の外径より小さくしたので、ワークの一方の側縁部が他方の側縁部を超えるようにオーバーベントさせることができ、加圧を解いたとき、ワークの両側縁部を確実に一致させた状態の管を成形できる。
【0016】
請求項3の発明では、前記ワークの一側端部に凹状部を、他側端部に前記凹状部と噛み合う凸状部を形成したので、成形後の管は、捩じりや軸方向の力などに対しても強度的に優れ、溶接接合の必要もない管にすることができる。
【0017】
請求項4の発明では、前記受け型が第2加圧型面の近傍に前記ワークをガイドするガイド部材を有するので、ワークWの中央部分を確実に加圧変形させて折り曲げることができ、また、搬入される次位のワークにより成形された管が押し出され、作業性が向上する。
【0018】
請求項5の発明では、受け型をプレス装置の基台上に、第2加圧型を前記基台に対して近接離間するプレス装置のスライドにそれぞれ脱着自在に設け、平板状のワークを筒状の管に成形するアタッチメントとしたので、あらゆるプレス装置に取付けて管の製造を行うことができ、プレス装置全体の稼働率を高めることができる。
【0019】
また、管の製造装置は、シンプルな構成の受け型、第1加圧型、第2加圧型、中子及びスペーサからアタッチメントが構成されているので、コスト的に有利となるのみでなく、プレス装置にも取り付けやすく、管の製造作業性も向上する。特に、所定長の管であれば、受け型に対し加圧型が複数回近接離間するのみで管を成形でき、迅速な管成形が可能となる。
【0020】
請求項6の発明では、第1加圧型が受け型上に弾性部材を介して支持されている構成としたので、第1加圧型が受け型に連結され、この第1加圧型に第2加圧型が挿通された構造となるので、アタッチメント全体としてのまとまりがよく、取り扱いも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態に係る管の製造装置を示す概略側面図である。
【図2】図1の2−2線に沿う概略断面図である。
【図3】予備成形工程時の状態を示す概略断面図である。
【図4】中子を設置した状態を示す概略断面図である。
【図5】折り曲げ工程時の状態を示す概略断面図である。
【図6】中子を外した状態を示す概略断面図である。
【図7】ベント工程時の状態を示す概略断面図である。
【図8】本発明の変形例によるワークの要部を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0023】
本実施形態に係る管の製造装置は、図1に示すように、基本的には、基台1と、基台1に対して近接離間するスライド2との間に、蟻溝と鳩尾状凸部などからなる連結手段3を介して脱着自在に設けられるアタッチメントである。したがって、基台1とスライド2を有するプレス装置であれば、これにセットし、管の製造に供することができる。
【0024】
アタッチメントは、概して、図2に示すように、基台1上に下型である受け型10が設けられ、受け型10に対し上型20の第1加圧型21が近接離間し得るように弾性部材25により支持され、第1加圧型21を貫通して第2加圧型23が設けられている。
【0025】
さらに詳述する。受け型10は、図1、2に示すように、中央に一端から他端まで伸延し、成形する管の半断面形状である半円状の主型面10aが形成され、両側端部には、円弧状の補助型面10bが形成されている。主型面10aは、図1において、左端から右端まで全域にわたって伸延して形成され、後述の中子28を介して上型20と共にワークWの中央に管P(図7参照)の一部である半円状部分を形成すると共に全体を断面U字状に折り曲げる働きをする。
【0026】
受け型10の両側端部、つまり主型面10aの中心軸線に対する左右両側端部には、補助型面10bが形成されている。補助型面10bは、上型20の第1加圧型21と共働して平板状のワークWの両側縁部Weを円弧状に競り上げて湾曲させるものである。このように、平板状のワークWの両側縁部Weを円弧状に湾曲させると、後述するように、半円状の主型面10aと、第2加圧型23の第3加圧型面23aと、第1加圧型21の第2加圧型面21aが円状になり、これら型面により外周からワークWを加圧するベント工程時に、変形した両側縁部Weが第2加圧型面21aと第3加圧型面23aに沿って円滑に移動させることができ、ワークWを円筒管に容易に成形できる。
【0027】
したがって、補助型面10bの曲率は、両側縁部Weが湾曲する程度の大きさであればよく、必ずしも図2に示す1/4円弧でなくてもよい。
【0028】
受け型10の両側端部であって補助型面10bの近傍には、ワークWをガイドするガイド部材Gがそれぞれ立設されている。ガイド部材Gは、受け型10上でのワークWの送り方向に対する横方向の変位を規制するので、後に詳述するように、ワークWの中央部分を確実に加圧変形させて折り曲げることができ、また、搬入される次位のワークWをガイドし、成形された管Pをこの次位のワークWの搬入動作により確実に押し出す補助的な機能も発揮する。したがって、成形された管P(図7参照)の搬出に手間が掛からず、作業性が向上する。
【0029】
上型20は、第1加圧型21と第2加圧型23とを有しているが、第1加圧型21は、ワークWの送り方向に対し直交する面での下部両側端に、受け型10の補助型面10bとの共働によりワークWの両側縁部Weを円弧状に湾曲させる第1加圧型面21aが形成されている。また、第1加圧型21の中央部分には、主型面10aに対向して設けられた円弧状の第2加圧型面21bが形成されている。
【0030】
第1加圧型21は、支持板24により支持され、支持板24は、4隅が受け型10上に立設された弾性部材25の上端に連結され、支持板24の下面に第1加圧型21が取り付けられている。したがって、第1加圧型21は、受け型10に対し弾性的に近接離間し得るように支持されている。
【0031】
第2加圧型23は、スライド2に連結手段3を介して脱着自在に設けられた支持板26の下面より垂下され、第1加圧型21の中央穴Oを挿通して配置されている。第2加圧型23の先端部は、円弧状の第3加圧型面23aが形成されている。
【0032】
本実施形態では、第2加圧型23の第3加圧型面23aと、第1加圧型21の両第2加圧型面21bは、それぞれ略1/6円弧状であり、略1/2円弧状の主型面10aと共に断面円形の輪郭を形成している。ただし、第1加圧型21の両ベント型面21bは、必ずしも1/6円弧状に限定されるものではなく、第2加圧型23の型面第3加圧型面23aとの合算により略1/2円弧状であればよい。
【0033】
特に、本実施形態では、受け型10の主型面10a、第1加圧型21の第2加圧型面21b及び第2加圧型23の第3加圧型面23aにより形成される円形輪郭の大きさが、成形される管に外径より小さくなるようにしている。このようにすれば、作業が最終段階になり、ワークWが断面円形に成形されたとき、円形ワークWの一方の側縁部Weが他方の側縁部Weを超えるようにオーバーベントさせることができる。この結果、型面によるワークWに対する加圧を解き、自由状態にし、ワークWがその弾性により少し広がったとき、両側縁部Weが相互に接した状態にすることができる。
【0034】
第2加圧型23の支持板26と第1加圧型21の支持板24との間には、第2加圧型23の位置を調整するスペーサ27が挿脱自在に設けられている。
【0035】
例えば、スペーサ27は、油圧などにより作動する液圧作動手段(不図示)と連結され、この液圧作動手段を動作し、スペーサ27を両支持板24、26の間に挿入すると、第2加圧型23の型面23aが第1加圧型21の型面21cにより高位置となり、第2加圧型23の型面23aが、受け型10の主型面10a及び第1加圧型21の第2加圧型面21bと共に断面円形の輪郭を形成することになる。
【0036】
したがって、ベント工程においてスペーサ27を両支持板24、26の間に挿入すると、図7に示すように、ワークWの上半分を円弧状に設定でき、スペーサ27を両支持板24、26から外すと、図5に示すように、第2加圧型23の型面23aが第1加圧型21の型面21cにより下方位置となる。したがって、第2加圧型23の型面23aの下部に後述の中子28が存在すると、第2加圧型23は、中子28を介してワークWを受け型10の主型面10aに押圧することができる。
【0037】
本実施形態の中子28は、成形する管の断面形状に対応する形状、つまり円柱状をしたもので、主型面10aの中心軸線に沿って挿脱自在に設けられているが、挿入した状態、つまりセットした状態の場合には、第2加圧型23により押圧され、ワークWの送り方向に対し直交する面の中央部分を受け型10の主型面10aに押し込み、ワークWの中央部分を凹ませて半円形状に仕上げると共に、ワークWの両側縁部Weを相互に近接させる方向に折り曲げる機能も発揮することになる。
【0038】
次に、上記実施形態による金属管の製造を説明する。
【0039】
<予備成形工程>
まず、図2に示すように、スペーサ27を支持板24と支持板26との間に挿入し、第1加圧型21の第1加圧型面21aが受け型10の補助型面10bに合致するように、スライダ2のストロークを調整する。次に、成形すべき管Pの長さと周長に対応する巾を有するワークWをガイド部材Gに沿って受け型10上に送り込む。
【0040】
そして、図3に示すように、スライダ2を下降作動させると、第1加圧型21の第1加圧型面21aと受け型10の補助型面10bとによりワークWがプレス成形され、ワークWの送り方向に直交する方向の両側縁部Weが円弧状に湾曲される予備成形が行われる。
【0041】
<折り曲げ工程>
予備成形が完了すると、図4に示すように、スライダ2を上昇させた後、スペーサ27を支持板24と支持板26との間から除去すると共に、中子28を第1加圧型21と受け型10との間であってワークWの上面にセットする。これにより、図5に示すように、スライダ2は下降し、支持板26が支持板24に直接接した位置になる。第1加圧型21は弾性部材23により上昇位置で保持されたままであり、第2加圧型23は第1加圧型21の中央穴Oを挿通し、第3加圧型面23aが中子28上に接した位置となる。
【0042】
受け型10の主型面10aはワークWの送り方向に直交する断面での中央に位置しており、中子28は主型面10aの中心軸線に沿って配置されているので、スライダ2を下降すると、第2加圧型23の第3加圧型面23aが中子28を介してワークWを主型面10aに内に押し込むように加圧する。この結果、ワークWは、中央部分が半円弧状に成形されると共に、その両側縁部Weが相互に近接するように変形し、全体がU字状となるように折り曲げ成形される。
【0043】
<ベント工程>
折り曲げ成形が完了すると、スライダ2を上昇させた後、スペーサ27を支持板24、26間に挿入すると共に、中子28を第1加圧型21と受け型10との間から除去する。この結果、図6に示すように、第1加圧型21は弾性部材25により上昇位置で保持されたままであり、第2加圧型23の第3加圧型面23aが第1加圧型21に対し上昇した位置となるので、第2加圧型23の第3加圧型面23aと第1加圧型21の第3加圧型面23aが略半円状の輪郭を形成することになる。なお、U字状に成形された状態のワークWの下半分は、受け型10の主型面10aに保持されたままに状態である。
【0044】
そして、スライダ2を下降すると、図7に示すように、第2加圧型23が下降すると共に、第1加圧型21も弾性部材25に抗して下降し、両加圧型21、23が同時に下降する。
【0045】
したがって、円弧状に湾曲されたワークWの両側縁部Weが、第1加圧型21の第2加圧型面21bに沿って円滑に移動し、U字状に成形されたワークWの肩部分全体が相互に近接するように内方に向う。そして、さらにスライダ2を下降すると、両側縁部Weが第2加圧型23の第3加圧型面23aに沿って円滑に移動し、さらに近接し、最終的には相互に接した状態になる。
【0046】
両側縁部Weが相互に接した状態で加圧を解いて自由状態にすると、ワークWの弾性により両側縁部Weが多少離れた状態になる。このような状態でも管として利用可能な場合は、この段階で加工を完了してもよい。
【0047】
しかし、本実施形態では、隙間が極めて小さい管を得るために、一方の側縁部Weが他方の側縁部Weを超えた状態になるまで第1加圧型21と第2加圧型23とにより成形する。つまり、本実施形態では、ワークWの巾と、受け型10の主型面10a、第1加圧型21の第2加圧型面21b及び第2加圧型23の第3加圧型面23aによる円形輪郭の大きさを調整し、ワークWの一方の側縁部Weが他方の側縁部Weを超えるようにオーバーベントさせるようにしている。この結果、各型面による加圧を解くと、両側縁部Weが、ワークの弾性により広がり、相互に略接した状態となる。
【0048】
<ワークの排出工程>
ベント成形若しくはオーバーベント成形が完了すると、スライダ2を上昇させる。これにより、図3に示すように、弾性部材25の弾性力により第1加圧型21及び第2加圧型23が上昇位置となり、次位のワークWを搬入可能な状態になる。この状態で次位のワークWを搬入すると、このワークWは、図7に一点鎖線で示すような位置となり、成形された管Pと交差することになるので、その搬入力により成形済の管Pを装置の外部に排出することができる。
【0049】
<変形例>
図8は本発明の変形例によるワークの要部を示す拡大平面図である。
前述した例では、ワークWの側端部は直線状をしたものであるので、円筒管に成形したとき、両側端部は単に近接若しくは接するのみである。したがって、捩じりや軸方向に大きな力が作用しない管であれば、問題なく使用することができるが、例えば、車両のサスペンションで使用されるロッドなどのように、強力な捩じりや大きな軸方向の力などが作用すると、近接した両側端部が離れ、強度不足となる可能性がある。
【0050】
このような強度のある管材にする場合には、両側端部を溶接接合しなければならないこともあるが、
本変形例は、図8に示すように、ワークWの一側端部に凸状部Tと凹状部Hを交互に形成し、円筒管にしたとき、凸状部Tと凹状部Hが相互に噛み合い結合するように構成している。このようにすれば、捩じりや軸方向の力などに対しても強度的に優れ、溶接接合の必要もない管にすることができる。
【0051】
なお、凸状部Tと凹状部Hは、その形状が略矩形状のみでなく、相互に噛み合うものであれば、例えば、三角形状のものが、いわばジグザグ状のもの、あるいは個々の凸状部Tと凹状部Hが種々の形状を有するものなど、どのような形状であってもよく、また、必ずしも複数個形成する必要はなく、1対のみであってもよい。
【0052】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、上述した実施形態は、受け型、第1加圧型及び第2加圧型を上下に配置したものであるが、相互に近接離間するものであれば、上下のみでなく左右など配置状態は問われない。また、上述した実施形態では、円筒管Pを成形しているが、これのみでなく断面が楕円形状の管の成形も可能である。さらに、ワークWに複数の孔A(図8参照)を開設し、軽量化を図ることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0053】
本発明は、円筒状に成形したワークの側端部を確実に一致させることができ、生産性も高く、作業環境的にも好ましい金属管の製造装置として利用可能である。
【符号の説明】
【0054】
1…基台、
2…スライド、
10…受け型、
10a…主型面、
10b…補助型面、
21…第1加圧型、
21a…第1加圧型面、
21b…第2加圧型面、
23…第2加圧型、
23a…第3加圧型面、
25…弾性部材、
27…スペーサ、
28…中子、
G…ガイド部材、
H…凹状部、
T…凸状部、
W…ワーク、
We…ワークの側縁部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
平板状のワークを円筒状の管に成形する管の製造装置であって、
前記管の半断面形状である半円弧状に形成された主型面、及び、当該主型面の軸線と平行に両側縁部に形成され、前記ワークの側端を円弧状に予備成形する補助型面、を有する受け型と、
当該受け型に対し近接離間可能に支持され、前記受け型の補助型面に対応する第1加圧型面、及び、前記主型面に対向して設けられた円弧状の第2加圧型面を有する第1加圧型と、
前記第1加圧型を挿通して配置され、先端部が前記第2加圧型面と協同し前記管の他方の半断面形状となる半円弧状を形成するように構成された第3加圧型面を有する第2加圧型と、
前記第2加圧型の第3加圧型面により押圧されて前記受け型の主型面内に押し込まれるように、前記受け型と前記第2加圧型との間に挿脱可能に配置された、前記管の断面形状に対応する断面形状を有する中子と、
前記第2加圧型と前記第1加圧型との間に設けられ、挿入時には前記第3加圧型面が前記第2加圧型面と協同し前記管の他方の半断面形状となる位置に、取り外し時には前記第2加圧型の第3加圧型面が前記中子を加圧し得る位置となるように構成されたスペーサと、
を有し、
前記受け型の補助型面と前記第1加圧型面は、前記主型面、第2加圧型面及び第3加圧型面により前記ワークを外周より加圧し円筒状に形成するとき、当該ワークの両側端部が前記第2加圧型面及び第3加圧型面に沿って移動する形状に、前記ワークの両側端部を予備成形することを特徴とする金属管の製造装置。
【請求項2】
前記主型面、前記第1加圧型面、前記第2加圧型面及び第3加圧型面により形成される輪郭は、成形する管の外径より小さくしたことを特徴とする請求項1に記載の金属管の製造装置。
【請求項3】
前記ワークは、一側端部に少なくとも1つの凹状部を、他側端部に前記凹状部と噛み合う凸状部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属管の製造装置。
【請求項4】
前記受け型は、前記補助型面の近傍に前記ワークをガイドするガイド部材を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属管の製造装置。
【請求項5】
前記受け型をプレス装置の基台上に、前記第2加圧型を前記基台に対して近接離間する前記プレス装置のスライドにそれぞれ脱着自在に設け、平板状のワークを筒状の管に成形するアタッチメントとしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属管の製造装置。
【請求項6】
前記第1加圧型は、前記受け型上に弾性部材を介して支持されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の金属管の製造装置。

【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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【公開番号】特開2012−81494(P2012−81494A)
【公開日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−228970(P2010−228970)
【出願日】平成22年10月8日(2010.10.8)
【出願人】(000253455)株式会社ヨロズ (22)
【Fターム(参考)】