説明

H形鋼の切削加工刃物

【課題】 従来のH形鋼における開先およびルートフェイス加工、スカラップ加工に用いられる加工刃物は、切削加工時に大きな衝撃と振動を生じ、切刃チップの消耗が激しく、欠損を招くことが間々見られた。騒音なども大きく作業環境の面でも改善が求められていた。
【解決手段】 円盤状の台金12a〜12jの外周部に、多数の切刃チップa〜jを取りつけた多刃刃物13a〜13jを多数枚重ね合わせて截頭円錐形状の第1の加工刃物Aを構成する。円盤状台金22の外周部に、多数の切刃チップkを取りつけた多刃刃物21を設け、円筒形状の第2の加工刃物Bを構成する。円盤状の台金32m〜32tの外周部に、多数の切刃チップm〜tを取りつけた多刃刃物31m〜31tを多数枚重ね合わせ、きのこの笠形状の第3の加工刃物Cを構成する。そして、これら第1〜第3の加工刃物によってH形鋼におけるフランジとウェブの切削加工を行なう。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、H形鋼におけるフランジに開先加工とルートフェイス加工を、ウェブにスカラップ加工を行なう切削加工刃物に関するものである。
【背景技術】
【0002】
高層ビル建築における鉄骨支口部の柱梁接合構造を、図19によって説明する。図において、100は柱材を構成する角鋼管 101、102は角鋼管100の上下両端に設けたダイヤフラム 103は梁材を構成するH形鋼 104、105はH形鋼103におけるフランジ 106は両フランジ104、105を連結したウェブ 107、108はフランジ104、105の端面部に形成した開先部 109、110はウェブ106を切り欠いて形成したスカラップ部 111、112はフランジ104、105とダイヤフラム101、102の突き合わせ部に配設した裏当金である。
【0003】
上記の支口構成においては、フランジ104、105の開先部107、108とダイヤフラム101、102さらにはウェブ106と角鋼管100の垂直平面の突き合わせ部とを全周溶接して柱梁の接合を完成するものであり、この溶接工法は、溶接線の集中をスカラップ部109、110によって逃がすことからスカラップ工法と呼ばれている。
【0004】
なお上記の鉄骨支口部を工場で予め製作する場合のブラケット構造においては、フランジ104、105の開先部107、108が図のように、何れも外側に向く傾斜面となっているが、長尺のH形鋼を梁材として直接現場で溶接する場合においては、下向き姿勢の作業を確保する点から、一方の開先部が内側を向く傾斜面となっているものもある。
【0005】
ところで、上記のH形鋼103におけるフランジ104、105に対して所要の開先加工およびルートフェイス加工を行ない、またウェブ106に対してスカラップ加工を行なう加工装置として、本出願人の提案に係る発明が公知である。(例えば特許文献1参照)。
【0006】
この従来の加工装置においては、図20に示すように、加工ヘッド(図示省略)に同じ回転軸心をもつ外回転軸200aと内回転軸200bを配設し、外回転軸200aに截頭円錐形状の切削周面をもつ第1の加工刃物201と円筒形状の切削周面をもつ第2の加工刃物202を、内回転軸200bにきのこの笠形状をもつ第3の加工刃物203を連接状に取りつけたものである。そして、第1および第2の加工刃物201,202を第3の加工刃物203に対して移動調整できるように配設したものである。
【0007】
従来の装置においては、上記の加工ヘッドを所要の送り方向に移動することによって、H形鋼103のフランジ104に対して開先加工とルートフェイス加工を、またウェブ106に対してスカラップ加工を行なったものである。上記のルートフェイス加工は、その切削幅がH形鋼の大きさによって異なるものであり、第1および第2の加工刃物201,202を移動調整できるようにしたのは、そのための措置である。
【0008】
なお、前述の截頭円錐形状の切削周面をもつ加工刃物としては、例えば特許文献2の発明が公知であり、またの円筒形状切削周面をもつ加工刃物としては、例えば特許文献3の発明が公知であり、きのこの笠形状の切削周面をもつ加工刃物としては、例えば特許文献4に開示される発明が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平2003−117712号
【特許文献2】特開平6−262421号
【特許文献3】特公平3−43010号
【特許文献4】特開平10−296523号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
このように従来においては、H形鋼に対する諸加工を、特許文献1の加工装置に特許文献2〜特許文献4の加工刃物を取りつけて行なったものであるが、特にフランジの切削加工は、加工量(切削断面積と長さ)が大きい割りに高速送りが要求され、またウェブの切削加工は、構成強度の小さい部分へ急速な切り込みを余儀なくされる。このため、少数個の切刃チップを植設した加工刃物がこれを賄うには余りにも大きな負担となり、加工上において大きな衝撃と振動を生じ、この結果、切刃チップの激しい消耗や欠損を招くという問題点が指摘された。また騒音なども大きく、作業環境の面でも抜本的な対策が求められた。
【0011】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、衝撃や振動を軽減して刃先チップの激しい消耗や破損をなくし、また騒音の発生を抑えて作業環境を健全に維持することができ、さらには高速での切削加工作業を達成することができるH形鋼の切削加工刃物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記の目的を達成するために、本発明に係るH形鋼の切削加工刃物は、截頭円錐形状の切削周面をもつ第1の加工刃物と、円筒形状の切削周面をもつ第2の加工刃物と、きのこの笠形状の切削周面をもつ第3の加工刃物とを同一軸心上に配設し、これら第1〜第3の加工刃物によって、H形鋼におけるフランジに開先加工およびルートフェイス加工を、ウェブにスカラップ加工を行なう切削加工刃物において、上記のうち少なくとも第1の加工刃物と第3の加工刃物とを、円盤状の台金と、この台金の外周部に取りつけた多数の切刃チップからなる多刃刃物の重ね合わせによって構成したことを特徴としたものである。
【0013】
また本発明の切削加工刃物は、請求項2において、第2の加工刃物を、円盤状の台金と、この台金の外周部に取りつけた多数の切刃チップからなる多刃刃物の重ね合わせによって構成したことを特徴としたものである。
【0014】
また本発明の切削加工刃物は、請求項3において、切刃チップを、台金の外周部にロウ付け固定したことを特徴としたものである。
【0015】
また本発明の切削加工刃物は、請求項4において、切刃チップを、台金の外周部に交換自在に設けたことを特徴としたものである。
【0016】
また本発明の切削加工刃物は、請求項5において、多刃刃物の重ね合わせ方向において、隣り合う切刃チップを回転方向においてズラして配設したことを特徴とするものである
【0017】
また本発明の切削加工刃物は、請求項6において、台金の厚さと切刃チップの幅を同等としたことを特徴としたものである。
【0018】
また本発明の切削加工刃物は、請求項7において、第3の加工刃物に対して、第1および第2の加工刃物を回転軸心方向に位置調整できるようにしたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【0019】
このように構成した課題解決手段によれば、従来に比較して遥かに多くの切刃チップを切削周面上に配設することができる。このため、一刃当りの切削負荷を軽減し、衝撃や振動の少ない切削加工を行なうことができる。よって切刃チップの激しい消耗や欠損、さらには騒音などの問題点を合理的に解決することができる。また切削能力の向上によって高能率の切削加工を行なうことができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明に係るH形鋼の切削加工刃物の一実施例を示す縦断側面図である。
【図2】同じく、刃先構成の詳細を示す拡大断面図である。
【図3】第1の加工刃物を構成する多刃刃物の正面図である。
【図4】同じく、切刃チップの形状を示す説明図である。
【図5】第2の加工刃物を構成する多刃刃物の正面図である。
【図6】第3の加工刃物を構成する多刃刃物の正面図である。
【図7】同じく、別の位置に配置した多刃刃物の正面図である。
【図8】交換式の切刃チップを用いた刃物構成の正面図である。
【図9】同じく、側面図である。
【図10】別の交換式切刃チップを用いた刃物構成の説明図である。
【図11】同じく、別の交換式切刃チップを用いた説明図である。
【図12】台金の厚さと切刃チップの幅を同等とした刃物構成の説明図である。
【図13】同じく、切刃チップの配列状態を示す説明図である。
【図14】交換式切刃チップの取りつけ状態を示す正面図である。
【図15】同じく、縦断側面図である。
【図16】分割式の切刃稜をもつ切刃チップの説明図である。
【図17】本発明に係る切削加工刃物の第二実施例を示す説明図である。
【図18】内開先加工に対応した切削加工刃物の構成を示す縦断側面図である。
【図19】柱梁接合構造を示す説明図である。
【図20】従来の開先加工装置と切削加工刃物を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明に係る切削加工刃物の実施形態を図1〜図7を参照して説明する。図1、図2において、Aは切削周面が截頭円錐形状の第1の加工刃物 Bは切削周面が円筒形状の第2の加工刃物 Cは切削周面がきのこの笠形状をなす第3の加工刃物である。上記した第2の加工刃物Bは、第1の切削刃物Aの最小径端に接続し、また第3の加工刃物Cは、第2の加工刃物Bに接続して配設する。
【0022】
第1の加工刃物Aは、薄い円盤状の台金12a〜12jと、この台金12a〜12jの外周部にロウ付け固定した多数の切刃チップa〜jを構成要素とした多刃刃物11a〜11jを多数枚(実施例では10枚)重ね合わせて構成する。14は台金12a〜12jの中心に設けた取付用穴(図3参照)である。
【0023】
上記の各多刃刃物11a〜11jの厚さ、切幅は同じであるが、外形寸法は次第に小さくしてあり、全ての切刃チップa〜jの切刃稜が描く切削周面は、滑らかに連続した截頭円錐形状である。
【0024】
なお前記の切刃チップa〜jの切幅は、市販のチップソーと同様に台金12a〜12jの厚さより幅広(図4参照)としてあり、また各切刃チップa〜jは、重ね合わせ方向において隣接する台金の切屑ポケット15に対応して配置し、干渉をなくしている。14aは取付用穴14に設けた位置決めと回り止めを兼用したキー溝である。
【0025】
第2の加工刃物Bは、薄い円盤状の台金22と、この台金22の外周にロウ付け固定した多数の切刃チップkを構成要素とした一枚の多刃刃物21によって構成する。24は台金22の中心に設けた取付用穴(図5参照)である。この多刃刃物21の厚さ、刃幅は、前記した多刃刃物11a〜11jと同じである。この切刃チップkの切刃稜が描く切削周面は、円筒形状である。なお上記の多刃刃物21は、複数枚であっても良いことは勿論である。
【0026】
前記の切刃チップkの切幅は、市販のチップソーと同様に台金22の厚さより幅広としてあり、また各切刃チップkは、重ね合わせ方向において隣接する台金(多刃刃物11jの台金12j)の切屑ポケット15に対応して配置し、干渉をなくしている。24aは、取付用穴24に設けた位置決めと回り止めを兼用したキー溝である。
【0027】
第3の加工刃物Cは、薄い円盤状の台金32m〜32tと、この台金32m〜32tの外周部にロウ付け固定した多数の切刃チップm〜tを構成要素とした多刃刃物31m〜31tを多数枚(実施例では7枚)重ね合わせて構成する。34は台金32m〜32tの中心に設けた取付用穴(図6および図7参照)である。上記の各多刃刃物31m〜31tの厚さ、切幅は同じであるが、外形寸法はそれぞれ異なっており、全ての切刃チップm〜tの切刃稜が描く切削周面は、滑らかに連続したきのこの笠形形状である。
【0028】
前記の切刃チップm〜tの切幅は、市販のチップソーと同様に台金32m〜32tの厚さより幅広としてあり、また各切刃チップm〜tは、重ね合わせ方向において隣接する台金32m〜32tの切屑ポケット35に対応して配置し、干渉をなくしている。34aは、取付用穴34に設けた位置決めと回り止めを兼用したキー溝である。
【0029】
次に、40aは一端に取付軸部16を設けた中空状の外回転軸 この取付軸部16の一端には固定フランジ17を、他端には締付鍔18を備えており、取付用穴14によって第1の加工刃物Aを、取付用穴24によって第2の加工刃物Bを装着する。これら第1の加工刃物Aと第2の加工刃物Bは、締付鍔18に螺着した取付ネジ19によって取りつけ固定される。
【0030】
40bは一端に別体のアダプタ軸36を設けた内回転軸 このアダプタ軸36の一端には固定鍔37を、他端には締付鍔38を備えており、取付用穴34によって第3の加工刃物Cを装着する。この第3の加工刃物Cは、締付鍔38に螺着した取付ネジ39によって取りつけ固定される。
【0031】
上記の外回転軸40aと内回転軸40bは、開先加工装置における加工ヘッド(図示省略)に回転軸心を一致して備えられ、かつ外回転軸40aは、内回転軸40bに対してスライド調整自在としてある。そして、これによって第3の加工刃物Cに対する第1の加工刃物Aおよび第2の加工刃物Bの位置調整を行なう。
【0032】
42はワッシャー部材43を介して、アダプタ軸36を内回転軸40bに固定する固定ネジである。
【0033】
なお、上記の外回転軸40aに対する取付軸部16および内回転軸40bに対するアダプタ軸36には、キー部材による回り止め措置がされており、また取付軸部16に対する第1の加工刃物A、第2の加工刃物Bおよびアダプタ軸36に対する第3の加工刃Cには同様のキー部材(何れも図示省略)による回り止め措置がされている。
【0034】
以上のように構成した加工刃物によって、H形鋼に各種切削加工を行なうときには、最初に、第3の加工刃物C対する第1の加工刃物Aおよび第2の加工刃物Bのスライド調整を行ない、ルートフェイス寸法を設定する。このルートフェイス寸法は、第2の加工刃物Bにおける円筒形状の切削周面の幅寸法で決定される。
【0035】
以上のように設定した切削加工刃物を所要の送り方向に移動すると、第1の加工刃物AがH形鋼のフランジに対して開先加工を、第2の加工刃物Bが同フランジに対してルートフェイス加工を、そして第3の加工刃物Cがウェブに対してスカラップ加工を行なうものであり、所要の切削加工を一過的に行なうことができる。
【0036】
この切削加工時において、各加工刃物は、細かなピッチで配列した多数の切刃チップa〜j、k、m〜tを作用することができる。このため、切刃チップの一刃当たりの切削負荷を著しく軽減することができ、大きな振動や衝撃を生ずることなく、円滑かつ軽快な切削加工を行なうことができる。そしてこの結果、切削能力の大幅な向上を図ることができ、高速送りでの加工作業を行なうことができるようになった。さらに切刃チップの欠損がなく、耐久的に使用することができ、また騒音レベルも著しく低減することができた。
【0037】
なお前記した一実施例における第1の加工刃物A〜第3の加工刃物Cは、切刃チップの切れ味が低下したとき、或いは欠けが生じたときは、定法に従って刃先研磨を行なうものであり、このことによって再使用に供することができる。しかしながら、これらの刃物は、構成枚数が多いことから研磨作業に長時間が掛かり、かつ形状の特殊性も加わって熟練者の手間を必要とする。また度々の研磨によっては切削周面が変化することになり、加工精度維持の点からも好ましくない。
【0038】
上記のロウ付けチップの短所を解消するには、切刃チップを交換できるようにしたスローアウェイチップ方式の採用が好適である。
【0039】
このスローアウェイチップ方式は、第1の加工刃物A〜第3の加工刃物Cにおいて例外なく実施することができる。これらの刃物構成を第1の加工刃物Aに統一して説明する。(この他の第2の加工刃物Bおよび第3の加工刃物Cについては、ほぼ同様の構成であるので説明を省略する。)
【0040】
図8および図9において、53は台金52に設けた下受座 54は同じく立受座 51は切刃チップであり、このものは複数(実施例では二つ)の切刃稜を有しており、換向することによって何れの切刃稜をも切削位置に設定することができる。55は切刃チップ51を取りつけ固定する締付ネジである。なお上記の切刃稜の長さすなわち刃幅が大きいときには、その中央部に切屑分断用の溝56を設ける。
【0041】
図10は、切刃チップの別の取付構成を示したものであり、56は台金57に設けた収容ポケット 58は収容ポケット56内に装着する切刃チップ 59は切刃チップ58を収容ポケット56の側壁60に固定するための取付ネジである。
【0042】
図11は台金62の厚さが小さく、これに伴って切刃チップ61の幅が小さい場合の刃物構造を示したものである。63は台金62に設けた下受座 64は同じく立受座 65は下受座63と立受座64に対応して設けた弾性挟圧片である。切刃チップ61は、上記の受座63、64と挟圧片65によって保持された自己拘束タイプのものである。
【0043】
また以上に説明した各実施例においては、一般的な刃物がそうであるように台金の厚さに対して切刃チップの幅を大きく設定したものである。このため、隣り合う多刃刃物間において、一方の台金の切刃チップを隣接する他方の台金の切屑ポケット内に逃がすか、台金に逃し凹部を形成して対応しなければならないという制約があった。
【0044】
図12の実施例は、上記の切刃チップの干渉の問題を無くして切刃チップを自由位置に配置することができるようにしたものである。71は台金 72は切刃チップであり、両者の厚さと幅(w1、w2)は同等である。そして、このことによって、隣り合う切刃チップを同位置、或いは回転方向において若干ズラして配置することが可能となる。(図13参照)上記の構成によれば、切屑ポケット73を側方に連通することができ、切屑の排出性を良好にすることができる。
【0045】
上記した台金71の厚さと切刃チップ72の刃幅を同等に設定することは、ロウ付けチップとスローアウェイチップの別なく適用することができる。
【0046】
また、上記の台金厚と刃幅が同じ切刃チップを使用したときには、図14および図15のように、この切刃チップ82を重ね方向において隣りに位置する台金81にネジ83で固定することができる。なお、台金厚より刃幅が大きい場合においては、隣りの台金81に接する切刃チップ82の側面を、受座84をもつ側の台金81aと平らにするか、または台金81の側面に当接用の凹陥面を設けるようにすれば支障を生ずることがない。
【0047】
また図4に示すように、一枚の台金、例えば12bに取りつけた多数の切刃チップbは、全て同じ形の切刃稜をもっていたが、図16のように異なる切刃稜を持つものの組み合わせにすることもできる。このように、各切刃チップb1〜b3を分割して当たらせることによって、さらに衝撃と振動を小さく抑えることができる。
【0048】
また図1に示す一実施例においては、第2の加工刃物Bを1枚の多刃刃物21で構成したが、ルートフェイス寸法が大きい場合には、枚数を加えて2枚以上としてもよい。また、厚さが異なるもの多数用意し、これらを組み合わせて適宜に寸法変更することもできる。
【0049】
また一実施例においては、第1〜第3の加工刃物を2本の回転軸に取りつけ、この回転軸を構成する内回転軸40bと外回転軸40aのスライド調整によって、ルートフェイス加工寸法を設定したものである。しかし、図17のような単一の回転軸の構成であっても、加工刃物の取りつけ、およびルートフェイス調整を行なうことができる。
【0050】
すなわち、40は加工ヘッドに備えた回転軸 41は回転軸40の先端に設けた取付軸 Aaは第1の加工刃物 Baは第2の加工刃物 Caは第3の加工刃物であり、ルートフェイス寸法zを確保するために、ここでは第2の加工刃物Baとして3枚の多刃刃物を選択して使用し、その幅寸法を規定したものである。
【0051】
上記において、第1の加工刃物Aaは、組みつけネジ42によって1つのブロック状に固定され、また第2の加工刃物Baは、組みつけネジ43によって1つのブロック状に固定され、さらに第3の加工刃物Caは、組みつけネジ44によって1つのブロック状に固定され取付軸41に対して着脱される。42aは、ワッシャー部材43aを介して第1〜第3の加工刃物Aa〜Caを取付軸41に固定する取付ネジ 45は間隔調整用のスペーサである。
【0052】
また上記においては、各加工刃物Aa〜Caを取付軸41に直接的に取りつけたが、一実施例における第3の加工刃物Cのように、アダプタ軸を使用する手法をとることもできる。このアダプタ軸は、各加工刃物に適用してもよいし、また全ての加工刃物を含んだ形で適用してもよい。
【0053】
また第2の加工刃物は、多刃刃物として対称形のものを別途に用意することで、図18のように刃物構成を変更することができる。図において、Abは第1の加工刃物 Baは第2の加工刃物 Caは第3の加工刃物である。この構成によれば、H形鋼におけるフランジに、切削面が内向きに傾斜する開先加工を行なうことができる。
【0054】
また現行の柱梁接合構造においては、ルートフェイスを要しない、すなわちルートフェイス寸法が「0」のものも存在する。この場合においては、実施例の構成にある第2の加工刃物を取り除くだけで、これに対応することができる。
【符号の説明】
【0055】
A 第1の加工刃物
B 第2の加工刃物
C 第3の加工刃物
11a〜11j 多刃刃物
12a〜12j 台金
a〜j 切刃チップ
14 取付用穴
15 切屑ポケット
16 取付軸部
17 固定フランジ
21 多刃刃物
22 台金
k 切刃チップ
24 取付用穴
25 切屑ポケット
31m〜31t 多刃刃物
32m〜32t 台金
m〜t 切刃チップ
34 取付用穴
35 切屑ポケット
36 アダプタ軸
40a 外回転軸
40b 内回転軸
42 固定ネジ
43 ワッシャー部材
51 切刃チップ
52 台金
53 下受座
54 立受座
55 締付ネジ
56 収容ポケット
57 台金
58 切刃チップ
59 取付ネジ
61 切刃チップ
62 台金
63 下受座
64 立受座
65 弾性挟圧片
71 台金
72 切刃チップ
81 台金
82 切刃チップ
83 ネジ
103 H形鋼
104 フランジ
106 ウェブ
Aa 第1の加工刃物
Ba 第2の加工刃物
Ca 第3の加工刃物
40 回転軸



【特許請求の範囲】
【請求項1】
截頭円錐形状の切削周面をもつ第1の加工刃物と、円筒形状の切削周面をもつ第2の加工刃物と、きのこの笠形状の切削周面をもつ第3の加工刃物とを同一軸心上に配設し、これら第1〜第3の加工刃物によって、H形鋼におけるフランジに開先加工およびルートフェイス加工を、ウェブにスカラップ加工を行なう切削加工刃物において、
上記のうち少なくとも第1の加工刃物と第3の加工刃物とを、円盤状の台金と、この台金の外周部に取りつけた多数の切刃チップからなる多刃刃物の重ね合わせによって構成したことを特徴とするH形鋼の切削加工刃物。
【請求項2】
第2の加工刃物を、円盤状の台金と、この台金の外周部に取りつけた多数の切刃チップからなる多刃刃物の重ね合わせによって構成したことを特徴とする請求項1のH形鋼の切削加工刃物。
【請求項3】
切刃チップを、台金の外周部にロウ付け固定したことを特徴とする請求項1または請求項2のH形鋼の切削加工刃物。
【請求項4】
切刃チップを、台金の外周部に交換自在に設けたことを特徴とする請求項1または請求項2のH形鋼の切削加工刃物。
【請求項5】
多刃刃物の重ね合わせ方向において、隣り合う切刃チップを回転方向においてズラして配設したことを特徴とする請求項1または請求項2のH形鋼の切削加工刃物。
【請求項6】
台金の厚さと切刃チップの幅を同等としたことを特徴とする請求項1または請求項2のH形鋼の切削加工刃物。
【請求項7】
第3の加工刃物に対して、第1および第2の加工刃物を回転軸心方向に位置調整できるようにしたことを特徴とする請求項1または請求項2のH形鋼の切削加工刃物。






【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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【公開番号】特開2012−56061(P2012−56061A)
【公開日】平成24年3月22日(2012.3.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−203849(P2010−203849)
【出願日】平成22年9月13日(2010.9.13)
【出願人】(000190725)シンクス株式会社 (33)
【Fターム(参考)】