JP2002295649A - モータ内蔵タイプのパイプ駆動機構の冷却構造 - Google Patents
モータ内蔵タイプのパイプ駆動機構の冷却構造Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H57/00—General details of gearing
- F16H57/04—Features relating to lubrication or cooling or heating
Abstract
ータ等の冷却効率を最大限に高める。 【解決手段】 モータM5のケース及び減速機RG5の
ケースがそれぞれ閉じた状態で一体的且つ同軸的に固定
されている。モータM5内は空冷、減速機RG5内は液
冷、モータケース508(及び減速機ケース550)と
パイプ502との間は、その一部に冷却水が注入された
液冷とする。モータM5内は空冷のため汎用低コストモ
ータが使用でき、その外周は液冷であるため、冷却効率
が高い。
Description
のパイプ駆動機構の冷却構造に関する。なお、本明細書
において「パイプ」の概念には、より直径の大きな「ド
ラム」の概念も含まれる。
え、該モータの回転が減速機によって減速されてパイプ
に伝達されるパイプ駆動構造が種々提案されている。
造は、例えば図10に示されるように、コンベア2上に
配置されて搬送物4を直接移動させるためのモータロー
ラMRとして使用される。あるいは、図11に示される
ように、ベルト6を介して搬送物4を移動させるための
モータプーリMPとして使用されることもある。
号公報等において公知のモータローラMR1(あるいは
モータプーリMP1)の一例を示す。
が収納され、モータM1の回転が減速機R1によって減
速されてパイプ(ドラム)10に伝達される。
モータ軸12は減速機R1の入力軸13を兼ねている。
軸13の外周に偏心体14を介して組込まれ、入力軸1
3に対して偏心揺動回転可能とされた外歯歯車16と、
該外歯歯車16と内接噛合する内歯歯車18と、外歯歯
車16に該外歯歯車16の偏心揺動成分を吸収可能に連
結された出力軸20と、を有するいわゆる揺動内接噛合
式の遊星歯車減速機である。
介して外歯歯車16がモータ軸12の周りで1回だけ偏
心揺動する。この偏心揺動により内歯歯車18と外歯歯
車16との(内接)噛合位置が順次ずれて1回転する。
ところが、外歯歯車16の歯数は内歯歯車18の歯数よ
りN(通常は1)だけ少ないため、外歯歯車16は内歯
歯車18に対してその「歯数差N」の分だけ位相がずれ
る(自転する)ことになる。
を取り出せば、(歯数差N)/(外歯歯車の歯数)とい
う大きな減速比が得られる。この従来例では、具体的に
は外歯歯車16の揺動成分は出力軸20側から突出形成
した内ピン22と、外歯歯車16側に貫通形成した内ピ
ン孔24との遊嵌によって吸収される。そして自転成分
のみを該内ピン22を介して出力軸20に伝達する構成
を採用している。
ラケット26を介してパイプ10に伝達される。
を外部と流通させるためのエアパイプ(エアチューブ)
である。
おいては、図8に示されるようなモータローラMR2も
併せて開示されている。このモータローラMR2におい
て採用されている減速機R2も、先の第1の従来例と同
様に、揺動内接噛合式の遊星歯車減速機に属するもの
で、モータM2のモータ軸112と一体化された入力軸
(第1軸)113、偏心体114、外歯歯車116、及
び内歯歯車118等を有し、外歯歯車116に該外歯歯
車116の偏心揺動成分を吸収する揺動シャフト190
を介して出力軸(第2軸)120が連結されている。
転する。パイプ110の両端には取付軸150、152
が設けられ、その片方152を軸方向にスライドさせる
ことにより、モータローラMR2全体が外部部材140
にワンタッチで固定される。モータM2のケース203
は、取付軸150にそのモータ軸112をパイプ中央側
に向けた状態で固定され、更に、内歯歯車118がこの
ケース203と一体化されている。
して、(遊星歯車機構ではなく)いわゆる平行軸歯車機
構を用いた、例えば図9に示されるような構造も知られ
ている。
は、中間軸308を有し、この中間軸308の前段側に
外接噛合形の1段目の平行軸減速機構310、後段側に
内接噛合形の2段目の平行軸減速機構312を備える。
モータ軸302の回転は、1段目の平行軸減速機構31
0で減速される際に、一度モータ軸302(あるいは取
付軸304、306)と非同軸の中間軸308に振ら
れ、2段目の平行軸減速機構312で減速される際に再
びモータ軸302と同心状態に戻される。パイプ314
は1段目の平行軸減速機構310の出力ピニオン33
0、内歯歯車332からパイプ314のエンドカバー3
36を介した伝達経路により回転される。
ラMR3の減速機R3は、パイプ314内においてケー
ス無しの状態で、即ち開放状態で組み込まれており、パ
イプ314そのものが減速機R3のケースを兼ねてい
る。
この種のパイプ駆動構造の技術分野においては、その潤
滑構造に関し、有効な技術あるいは情報を提供してくれ
た文献や製品はほとんどなく、実際、上述した3つの従
来例においても、その潤滑性能に関しては必ずしも良好
な効果が得られていたわけではなかったというのが実情
である。
場合は、モータM1内の空間、モータM1と固定パイプ
34との間の空間、及び固定パイプ34とドラム10と
の間の空間がいずれも空冷となっていた。そのため、モ
ータM1のファンによりドラム10外の空気をモータM
1内に取り込んで風を流すために複雑な構造のエアパイ
プ30を配置する必要があった。
モータM2及び減速機RG2ともその冷却はパイプとの
間で輻射熱と空気を介在させて行う空冷によってなされ
ていた。そのため、やはり冷却効率が低かった。
の場合は、モータM3及び減速機RG3の双方とも油冷
とされており、具体的には減速機RG3の潤滑油とドラ
ム内の冷却油とが兼用とされていた。これは、推測する
に、減速機RG3がパイプ内で開放状態で組み込まれて
おり、基本的に中間軸308に配置された出力ピニオン
330で内歯歯車332を回転させる構造であるため、
仮にオイルシールを設置するとしても、エンドカバー3
36の内歯歯車332に隣接して(ドラム径に近い)巨
大なオイルシールを設ける必要があるため、実際上設け
られないという事情もあったと解される。
には、モータM3として、「オイルに浸漬された状態で
も安全且つ良好に作動する特殊仕様のモータ」を採用せ
ざるを得ず、例えば固定子、ロータ、あるいは整流子な
ど、構成要素それぞれのコストが上昇するという問題が
ある。また減速機RG3の潤滑油とドラム内の冷却油と
が兼用されているため、減速機RG3に適した潤滑油を
冷却油として使用しなければならないという制限もあっ
た。
なされたものであって、低コストで且つ高い冷却性能を
確保できるパイプ駆動構造を得ることをその目的として
いる。
ータと減速機とを備え、該モータの回転が減速機によっ
て減速されてパイプに伝達されるモータ内蔵タイプのパ
イプ駆動機構の冷却構造において、前記モータのロータ
及びステータを、閉じたモータケース内に収容すると共
に、該モータケース内のエアを外部と連通するためのエ
ア通路を形成して、前記モータケース内を空冷可能と
し、且つ、パイプ内の少なくともモータケースの外周を
閉じた空間とする共に、該パイプと前記モータケースと
の間の閉じた空間に冷却液を注入し、該モータケースの
外周を液冷としたことにより、上記課題を解決したもの
である。
間、及びパイプ内のこれら以外の空間の少なくとも2つ
の空間を確保する。その上で、モータケース内を空冷可
能とし、且つ、パイプとモータケースとの間には冷却液
(水でも可)を注入し、モータケースの外周は液冷とす
る。なお、ここでの液冷は、前記閉じた空間内の一部に
冷却液が注入されていれば足り、必ずしも冷却液のみに
よってその全空間が占められている必要はない。
め、特別仕様の構成要素(例えば固定子、ロータ、ステ
ータあるいは整流子など)である必要なく、汎用の低コ
ストモータを使用することができる。
に伝わった熱は、その外周の液冷空間に注入された冷却
液を介してパイプあるいはドラム表面から効率的に発散
される。従って冷却効率が高い。
をどのようにするかについては特に限定されない。この
点に関しては、例えば、モータケースとパイプとの間の
冷却液を、減速機内にも注入し、該減速機内の冷却と潤
滑を兼用させるようにしてもよい。この場合、減速機内
を閉じた空間とする必要がなく、また、一種類の冷却液
(或いは潤滑油)のみを用意すれば良いため、低コスト
化が実現できる。
減速機ケース内に収容するとともに、該減速機ケース内
に、モータケースとパイプとの間の冷却液とは異なる種
類のオイルを注入(或いは充填)するようにしてもよ
い。
冷却液(冷却油)と、減速機の駆動に最適な潤滑油(冷
却油を兼用する場合を含む)は一致しないことが多く、
これを兼用すると必ずしもベストな状態は得られない。
しかし、この構造を採用することにより、減速機内には
該減速機にとって最適の潤滑油を選定・注入することが
できるようになるため、減速機本来の性能を最高度に発
揮させることができる。また、例えば食品機械のような
場合には、減速機の潤滑油として人体に悪影響のない潤
滑油を用いることもできるようにもなる。何れの場合
も、減速機の外周は液冷空間とできるため、冷却性能に
ついても問題は生じない。
構成としては、例えば、パイプ内にモータと減速機とを
備え、該モータの回転が減速機によって減速されてパイ
プに伝達されるモータ内蔵タイプのパイプ駆動機構の冷
却構造において、前記減速機として、その入力軸及び出
力軸が共に前記モータのモータ軸と同軸の減速機を採用
し、パイプの一端側において、前記モータの構成要素を
収容し、且つシール部材によって閉じられたモータケー
スをパイプ外部の固定部材に回転不能に取付け、前記減
速機の構成要素を収容し、且つシール部材によって閉じ
られた減速機ケースを、前記モータケースと同軸的に一
体化すると共に、前記パイプ内の、前記減速機の反モー
タ側に該パイプと一体的に回転するベース回転体を配置
し、該ベース回転体と前記減速機ケースとを相対回転自
在に連結すると共に、該ベース回転体と前記減速機の出
力軸とを動力伝達可能に連結し、且つ、前記パイプ内空
間とパイプ外空間とをシール部材によって閉じたことを
特徴とする構成を採用することができる。
体までが全て同軸構成であり、且つ、モータ及び減速機
とも専用のケースを有しているため、モータケース内空
間、減速機ケース内空間、及びこれらとパイプ内との間
の空間を仕切るのが構造的に容易となる。
含めてパイプ外部の固定部材〜モータのケース〜減速機
のケースと「剛体的」につながる部材によって強固に支
持され、一方、モータ軸〜減速機の各回転部材〜減速機
の出力軸等から構成される回転系は、この剛体系に安定
的に支持された状態で回転でき、モータ、減速機の振動
がパイプに伝わりにくいという作用も得られる。
施形態を詳細に説明する。
パイプ駆動構造が適用されたモータローラの全体縦断面
図、図2は該モータローラの一端部付近の拡大図、図3
は減速機を含む該モータローラの他端部付近を示す拡大
図、図4は図3の矢視IV−IV線に沿う断面図である。
内にモータM5と、減速機RG5とを備え、該モータM
5の回転が減速機RG5によって減速され、パイプ50
2に伝達される構成とされている。
ある。このモータM5のケース508は、取付軸516
と一体化されたエンドカバー510、及び継カバーが一
体化された本体ケース512がボルト513を介して連
結された構成とされている。エンドカバー510は、前
述のようにその一端が取付軸516として機能してお
り、外部部材518に回転不能に固定されている。又、
モータM5内の空気の循環を可能とするために、エンド
カバー510を貫通して該モータM5内と外部とを連通
するエアパイプ631が設けられている。
ブル630を通す通路とエア通路631とを兼用してい
るが、別途エア通路を設けてもよい。要は、モータケー
ス508内の内圧が高まった際にモータケース508外
へ該内圧を逃がす通路が設けられていればよい。
523などの構成要素はケース508内に収容されてい
る。モータM5の出力軸であるモータ軸520はエンド
カバー510及び本体ケース512にそれぞれ組み込ま
れた一対の軸受524、526によって両持ち支持され
ている。モータ軸520は、その一端部520Aが本体
ケース512の軸受526から更に片持ち状態で延在・
突出され、そのまま減速機RG5の入力軸として用いら
れている。
したモータローラMR1において使用されていた減速機
RG1と基本的に同じ構成を有する。即ち、この減速機
RG5は、入力軸(モータ軸520の一端部)520A
と、該入力軸520Aの外周に偏心体530A、530
Bを介して組み込まれ、入力軸520Aに対して偏心揺
動回転可能とされた外歯歯車532A、532Bと、該
外歯歯車532A、532Bと内接噛合する内歯歯車5
34と、外歯歯車532A、532Bに該外歯歯車53
2A、532Bの偏心揺動成分を内ローラ孔536A、
536B及び内ピン538(正確には内ローラ540)
との遊嵌によって吸収可能に連結された出力軸542
と、を有するいわゆる揺動内接噛合式の遊星歯車減速機
であり、全体がケース550内に収容・支持されてい
る。
ス552及び出力カバー554とで構成され、前記モー
タM5の本体ケース512の減速機側が該減速機RG5
のエンドカバーに相当するケースを兼用している。図
1、あるいは図3から明らかなように、モータM5のケ
ース508と減速機RG5のケース550はそれぞれ同
軸に一体化されている。
ー554の円筒部554A内において一対の軸受56
0、562を介して入力軸、即ちモータ軸520の一端
部520Aと同軸に回転自在に支持されている。又、こ
の出力軸542の先端外周には雄スプライン542Aが
形成されている。
グリース(潤滑用のオイル)を充填するためのキャップ
付の貫通孔であり、減速機RG5内には当該減速機に潤
滑に最適なグリースが適宜に充填される。
ぬ外部部材に回転不能に連結され、取付軸570が設け
られており、この取付軸570の外周にベース回転体5
80が一対の軸受582、584を介して回転自在に支
持されている。
状のフランジ586が突出・付設されており、このフラ
ンジ586の外周縁586Aにおいてボルト588を介
してパイプ端部と一体回転可能に連結されている。ベー
ス回転体580の後端部(図の右端部)は、若干半径が
小さく形成され、その外周側において軸受590を介し
て減速機RG5のケースである出力カバー554の内周
に相対回転自在に連結されている。又、該後端部の内周
側には、減速機RG5の出力軸542に形成された雄ス
プライン542Aに係合する雌スプライン580Aが形
成されている。
外周にもベース回転体580の外周に付設されたフラン
ジ586と同様のフランジ592が軸受594を介して
回転自在に支持されており、このフランジ592の外周
縁592Aがボルト596を介してパイプの端部と一体
回転可能に連結されている、即ち、これら一対の円板状
のフランジ586、592により、パイプ502は両持
ち支持されている。
プ502内の空間と外部との間の気密性(液密性)を密
にする(シールする)ためのOリング、606、608
は、それぞれ取付軸516、570の外周におけるパイ
プ内外部をシールするためのオイルシール、610はモ
ータM5内の空間とパイプ502内の空間の気密性を密
にするためのOリング、612はモータ内の空間と減速
機RG5内の空間とを仕切る(シールする)ためのオイ
ルシール、614は減速機RG5内の空間とパイプ50
2内の空間とを仕切るためのオイルシールである。
ーラMR5内は、モータM5内の空間、減速機RG5内
の空間、及びこれ以外の空間の3つの空間に仕切られ、
各空間は完全に隔離されている。
体雰囲気)、減速機RG5内は油冷(液体雰囲気)とさ
れ、又、パイプ502内の空間には所定の高さまで冷却
液が封入されている。又、パイプ502の内周側(モー
タケース508、減速機ケース550の外周側でも可)
にはパイプ502の回転を利用して該オイルをパイプ内
全体に拡散させるための拡散フィン620が軸方向に沿
って3本突出・形成されている。
80をパイプ502内に組み込むベース回転体580の
外周線580Aが雄スプライン542Aにスムーズに入
らない時に使用するねじ穴であり、別途用意した図示せ
ぬリンク部材をベース回転体580のくぼみに配置し、
ねじ頭をリンク部材に係合させながら締め付けることに
より概ベース回転体580を軸方向に移動させるための
ものである。又、図の符号630は、モータM5内の空
気の循環を可能とするために、概モータM5内と外部と
を連通するエアパイプである。
明する。
と、このモータ軸520の回転がそのまま減速機RG5
の入力軸(モータ軸520の一端部)520Aの回転と
なり、当該減速機RG5の(第1の従来例において記述
したような)公知の減速作用により、出力軸542が減
速された所定の回転速度で回転する。この回転は、出力
軸542の先端部分に形成された雄スプライン542A
とベース回転体580の内周側に形成された雌スプライ
ン580Aとの係合によりベース回転体580に伝達さ
れ、更に、該ベース回転体580のフランジ586を介
してパイプ502に伝達される。
際のモータ軸側からの反力トルクは、該モータM5の本
体ケース512によって受け止められ、エンドカバー5
10、取付軸516を介して外部部材518にて最終的
に受け止められる。又、パイプ502側からの反力トル
クは、ベース回転体580、出力軸542、内ピン53
8、外歯歯車532A、532B、内歯歯車534、減
速機RG5の本体ケース552を介して同じくモータM
5の本体ケース512に伝達され、同様に取付軸516
を介して最終的には外部部材518によって受け止めら
れる。
ス508、減速機RG5のケース550は、全て同軸に
且つ剛体的に一体化されている。従って、モータM5内
の各構成要素及び減速機RG5内の各構成要素は、これ
ら剛体的なケース508、550の中で極めて安定した
状態で回転することができる。又、減速機RG5は外歯
歯車532A、532Bが揺動回転するため、周期的に
ラジアル方向の加振力が発生するが、この加振力も(パ
イプ502に伝達されることなく)減速機RG5のケー
ス550及びこれと一体化されたモータM5のケース5
08を介して確実に受け止められる。
れたフランジ592、586によって両持ち支持されて
おり、一方のフランジ592は軸受594を介して取付
軸516に直接支持されており、他方のフランジ586
(ベース回転体580)も一対の軸受582、584を
介して取付軸570の外周に直接支持されている。
らの外力によってモータM5及び減速機RG5の軸心と
ベース回転体580との軸心が若干ずれたとしても、こ
のずれは両者の連結部に形成された雄スプライン542
Aと雌スプライン580Aとの遊結合によってそのずれ
が吸収され、動力伝達系に無理なラジアル方向の力がか
かることもない。
びOリング610、オイルシール612によるシール構
造により完全に気密状態が確保されているため、汎用の
(安価な)モータをそのまま利用することができる。
オイルシール612、614、及び608によるシール
構造により液密状態が確保されているため、減速機RG
5に最適な潤滑油(グリース)を封入することができ
る。この機能は、例えば減速機の構造としてトラクショ
ン伝達式の遊星ローラ機構を採用したような場合に、
(一般にトラクション伝達式の遊星ローラ機構の場合に
は潤滑油として特殊な成分構成のものが使用されるた
め)特に有効に機能する。
604、オイルシール606、614、608によるシ
ール構造により液密(正確には所定の高さまで封入され
た冷却液と気体の混合状態)が維持されており、しかも
この冷却液がパイプの回転と共に拡散フィン620によ
ってパイプ502内の全体に拡散されるため、良好な冷
却機能を発揮することができる。
でも良い。この場合、減速機の潤滑油として人体に影響
のない潤滑油を用いるようにすれば、本構造を、例えば
食品機械の搬送系等に適用することも可能になる。
変更を行うことが可能である。
回転体を取付軸の外周に回転自在に支持するようにして
いたが、本発明に係るベース回転体は、必ずしもこの構
成による必要はなく、例えば図5に示されるように、ベ
ース回転体780自身がパイプ702の内周側において
直接支持されており、減速機RG5の出力軸542の回
転をより直接的にパイプ702に伝達するような構成で
あってもよい。
両サイドの取付軸716、770の外周に配置されたフ
ランジ792、786及びパイプ702の軸方向中央部
に配置されたベース回転体780によって支持されてい
る。ベース回転体780は、先端側(図の左側)が閉じ
ており、シール604により、減速機ケース550のベ
ース回転体780の図の右側の液密が実現されている。
6との間は熱を発生する要素がないため特に冷却水は注
入されていない。又、フランジ786内の取付軸770
の外周には軸受582、584が配置されているため、
その潤滑及び冷却のためにオイルシール583によって
該フランジ786内の液密が維持されている。
るため、図中で同様な部位に同一符号を付すにとどめ、
重複説明は省略する。この構成は、パイプ長が異なって
も1種類の駆動ユニットで対応でき、パイプ長を何種か
持つ必要がある場合に特に有効である。
回転体と減速機のケースとが1個の軸受を介して相対回
転自在に連結されると共に、減速機の出力軸が一対の軸
受を介して該減速機のケースに支持されるようにしてい
たが、これらの連結あるいは支持構造についても種々の
変形例が採用できる。
速機RG5のケース850とが一対の軸受890、89
1を介して相対回転自在に連結される例が示されてい
る。この実施形態では、取付軸870及びベース回転体
880の軸方向長さをそれぞれ延長し、且つベース回転
体880の外周のフランジ886A、886Bを2箇所
に形成するようにしている。これにより、剛性の低下を
防止しながら、より長い軸方向長のパイプ駆動にも適用
することができるようになる。
80とが一対の軸受890、891を介して連結されて
いるため、ここにオイルシール893を配置することが
でき、一方、ベース回転体880に2個のフランジ88
6A、886Bが形成されていることを利用して、2個
のOリング604A、604Bによってパイプ内外がシ
ールされるため、各空間の一層の気密性(液密性)が確
保できている。その他の構成は、基本的に先の第1実施
形態と同様である。
イドに中実の取付軸(516及び570)を備えるよう
にしていたが、この取付軸の構成も上記実施形態の構成
に限定されるものではない。例えば、モータの本体ケー
スがエンドカバー無しでそのまま外部部材側に延長・固
定されるような構成であってもよい。
プ駆動機構において、簡易且つ低コスト化が可能な構成
でありながら、その冷却効率を最大限に高めることがで
きるようになるという優れた効果が得られる。
構の冷却構造が適用されたモータローラの全体縦断面図
示す拡大図
体縦断面図
の全体縦断面図
を示す概略正面図
を示す概略正面図
ル 620、820…拡散フィン
Claims (3)
- 【請求項1】パイプ内にモータと減速機とを備え、該モ
ータの回転が減速機によって減速されてパイプに伝達さ
れるモータ内蔵タイプのパイプ駆動機構の冷却構造にお
いて、 前記モータのロータ及びステータを、閉じたモータケー
ス内に収容すると共に、 該モータケース内のエアを外部と連通するためのエア通
路を形成して、前記モータケース内を空冷可能とし、且
つ、 パイプ内の少なくともモータケースの外周を閉じた空間
とする共に、該パイプと前記モータケースとの間の閉じ
た空間に冷却液を注入し、該モータケースの外周を液冷
としたことを特徴とするモータ内蔵タイプのパイプ駆動
機構の冷却構造。 - 【請求項2】請求項1において、 前記減速機の減速機構部を閉じた減速機ケース内に収容
すると共に、該減速機ケース内に、前記モータケースと
前記パイプとの間の冷却液とは異なる種類のオイルを注
入したことを特徴とするモータ内蔵タイプのパイプ駆動
機構の冷却構造。 - 【請求項3】パイプ内にモータと減速機とを備え、該モ
ータの回転が減速機によって減速されてパイプに伝達さ
れるモータ内蔵タイプのパイプ駆動機構の冷却構造にお
いて、 前記減速機として、その入力軸及び出力軸が共に前記モ
ータのモータ軸と同軸の減速機を採用し、 パイプの一端側において、前記モータのロータ及びステ
ータを収容し、且つシール部材によって閉じられたモー
タケースをパイプ外部の固定部材に回転不能に取付け、 前記減速機の減速機構部を収容し、且つシール部材によ
って閉じられた減速機ケースを、前記モータケースと同
軸的に一体化すると共に、 前記パイプ内の、前記減速機の反モータ側に該パイプと
一体的に回転するベース回転体を配置し、 該ベース回転体と前記減速機ケースとを相対回転自在に
連結すると共に、 該ベース回転体と前記減速機の出力軸とを動力伝達可能
に連結し、且つ、 前記パイプ内空間とパイプ外空間とをシール部材によっ
て閉じたことを特徴とするモータ内蔵タイプのパイプ駆
動機構の冷却構造。
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JP2001102528A JP2002295649A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | モータ内蔵タイプのパイプ駆動機構の冷却構造 |
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