JP3509313B2 - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、相対移動可能な第
１および第２の部材の一方に測長スケールを前記相対移
動方向に沿って固定するとともに、前記第１および第２
の部材の他方に検出ヘッドを前記測長スケールと対向し
た状態で配置した変位検出装置に関する。詳しくは、測
長スケールに対する検出ヘッドの角度（向き）を調整す
る機構に関する。 【０００２】 【背景技術】メインスケールおよびインデックススケー
ルの相対移動によって生じる光の明暗から両スケールの
相対移動変位量を検出する光電式変位検出装置として、
反射型光電式変位検出装置が知られている。これは、図
２に示すように、表面に光透過部および光反射部からな
る光学格子Ｇを形成したガラス製のメインスケール１０
を静止部材（図示省略）に固定するとともに、同様な光
学格子Ｇを有するガラス製のインデックススケール２
１、発光素子２２および受光素子２３を内蔵した検出ヘ
ッド２０を可動部材（図示省略）に固定した構造であ
る。 【０００３】この種の変位検出装置にあっては、メイン
スケール１０の光学格子Ｇに対して、検出ヘッド２０内
のインデックススケール２１が所定位置、向きになるよ
うに調整する必要がある。つまり、図３に示すように、
メインスケール１０とインデックススケール２１との
ギャップδ、検出ヘッド２０のＸ軸（相対移動方向と
平行な軸）を中心とする傾き角（ロール角）θR 、検
出ヘッド２０のＹ軸（Ｘ軸に対して直交する軸）を中心
とする傾き角（モアレ角）θM 、検出ヘッド２０のＺ
軸（ＸおよびＹ軸に対して直交する軸）を中心とする傾
き角（ピッチ角）θP を調整する必要がある。 【０００４】そのため、従来の変位検出装置の中には、
図４に示すように、検出ヘッド２０に、ロール角θR を
調整するロール角調整孔２４Ａおよびクランプねじ２５
Ａと、モアレ角θM を調整するモアレ角調整孔２４Ｂお
よびクランプねじ２５Ｂとをそれぞれ設け、これらの調
整孔２４Ａ，２４Ｂ内にドライバ２６を差し込んで回す
ことにより、ロール角θR およびモアレ角θM をそれぞ
れ調整したのち、各クランプねじ２５Ａ，２５Ｂを締め
付けて調整後の角度に固定するようにしていた。なお、
メインスケール１０とインデックススケール２１とのギ
ャップδやピッチ角θP については、検出ヘッド２０を
可動部材に取り付ける際に調整するようにしていた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
な調整機構では、 a)機構部が複雑である、 b)ロール軸（Ｘ軸）回りの部品精度が厳しい、 c)調整後のクランプねじ（２５Ａ，２５Ｂ）が多い、 d)専用の調整工具（ドライバ２６）が必要、 e)調整はロール角θR およびモアレ角θM のみである、
という欠点があった。 【０００６】本発明の目的は、このような従来の欠点を
解消した変位検出装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の変位検出装置
は、相対移動可能な第１および第２の部材の一方に測長
スケールを前記相対移動方向に沿って固定するととも
に、前記第１および第２の部材の他方に検出ヘッドを前
記測長スケールと対向した状態で配置した変位検出装置
において、前記検出ヘッドは、前記第１および第２の部
材の他方に対して、球面軸受機構を介して支持され、前
記球面軸受機構は、前記検出ヘッドに設けられた球体
と、前記第１および第２の部材の他方に設けられた軸受
本体と、この軸受本体に形成され内部に前記球体を支持
する円錐面状の球体受け面を有する収納孔と、この収納
孔に螺合され前記球体を前記球体受け面に押圧固定する
締付具とを備え、前記球体および締付具には、前記検出
ヘッドから引き出されたコードを挿通するコード挿通孔
が球体および締付具の中心を貫通して形成されているこ
とを特徴とする。このような構成によれば、検出ヘッド
を、球面軸受機構の球面中心点を中心としてあらゆる方
向へ傾かせることができるから、モアレ角およびピッチ
角を調整することができる。また、検出ヘッドを、球面
軸受機構の球面中心点を通り、かつ、相対移動方向と平
行な軸線を中心として回転させることができるから、ロ
ール角を調整することができる。従って、簡易な構成に
より３つの角度（向き）を調整することができる。 【０００８】また、球面軸受機構は、前記検出ヘッドに
設けられた球体と、前記第１および第２の部材の他方に
設けられた軸受本体と、この軸受本体に形成され内部に
前記球体を支持する円錐面状の球体受け面を有する収納
孔と、この収納孔に螺合され前記球体を前記球体受け面
に押圧固定する締付具とを備えているから、締付具を緩
めた状態において、検出ヘッドの角度（向き）をそれぞ
れ調整したのち、締付具を締め付ければ、検出ヘッドを
調整後の角度に固定することができるから、調整後のク
ランプ操作を簡易にかつ迅速にできる。 【０００９】また、球体および締付具には、前記検出ヘ
ッドから引き出されたコードを挿通するコード挿通孔が
球体および締付具の中心を貫通して形成されているか
ら、検出ヘッドの角度（向き）を調整する際にもコード
が邪魔になるのを防げる。しかも、締付具を螺合して締
め付ける際にも、締付具の螺合に伴ってコードが捩れる
こともなく、さらに、締め付け後にコードが引っ張られ
たとしても、コードは球体および締付具の中心を貫通し
て通っているから、検出ヘッドが動いてしまうのを防止
できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
を参照しながら詳細に説明する。なお、説明にあたっ
て、前述した図２、図３および図４の構成要件と同一構
成要件については、同一符号を付し、その説明を省略す
る。図１は本実施の一形態を示す一部破断の平面図であ
る。同図において、１は静止部材（第１の部材）、２は
Ｘ軸方向へ移動可能な可動部材（第２の部材）である。
前記静止部材１には、表面に光学格子Ｇを有するメイン
スケール１０が固定されている。 【００１１】前記可動部材２には、球面軸受機構３０を
介して、前記検出ヘッド２０が前記メインスケール１０
と対向して取り付けられている。なお、検出ヘッド２０
には図示していないが、図２と同様に、光学格子Ｇを有
するガラス製のインデックススケール２１、発光素子２
２および受光素子２３が内蔵されている。 【００１２】前記球面軸受機構３０は、前記検出ヘッド
２０からＸ軸方向（前記相対移動方向）へ向かって突出
した球体２７と、前記可動部材２に固定された軸受本体
３１とを備える。軸受本体３１の内部には前記球体２７
を収納する収納孔３２が形成されている。収納孔３２に
は、その内底面に前記球体２７を支持する円錐面状の球
体受け面３３が形成されているとともに、内周面にめね
じ部３４が形成されている。めねじ部３４には、前記球
体２７を前記球体受け面３３に押圧固定する締付具３５
が螺合されている。締付具３５には、その内端面に前記
球体２７と接する円錐面状の球体押圧面３６が形成され
ているとともに、外周部に締付固定部３７が形成されて
いる。なお、前記球体２７および締付具３５には、前記
検出ヘッド２０から引き出されたコード２８を挿通する
コード挿通孔２９，３８が球体２７および締付具３５の
中心を貫通してそれぞれ形成されている。 【００１３】以上の構成において、メインスケール１０
に対する検出ヘッド２０の向きを調整するには、締付具
３５を緩めた状態において、次のようにして行う ロール角θR の調整は、検出ヘッド２０を、球面軸受機
構３０の球体２７の中心点を通り、かつ、Ｘ軸（相対移
動方向）と平行な軸線を中心として回転させて行う。モ
アレ角θM の調整は、検出ヘッド２０を、球面軸受機構
３０の球体２７の中心点を中心として、図１の紙面と直
交する方向に回動させて行う。ピッチ角θp の調整は、
検出ヘッド２０を、球面軸受機構３０の球体２７の中心
点を中心として、図１の上下方向に回動させて行う。全
て（θR , θM , θp ）を調整したのち、締付具３５を
締め付ける。 【００１４】上述した実施の一形態によれば、可動部材
２に対して、検出ヘッド２０を球面軸受構造３０を介し
て支持したので、検出ヘッド２０は、球面軸受機構３０
の球体２７の中心点を中心としてあらゆる方向へ傾くこ
とができるから、モアレ角θ M およびピッチ角θp を調
整することができる。また、球面軸受機構３０の球体２
７の中心点を通り、かつ、Ｘ軸（相対移動方向）と平行
な軸線を中心として回転させることができるから、ロー
ル角θR を調整することができる。従って、簡易な構成
により、メインスケール１０に対する検出ヘッド２０の
３つの角度（向き）を調整することができる。 【００１５】また、球面軸受機構３０は、球体２７、軸
受本体３１、締付具３５の部品で構成することができる
から、部品点数を少なくできる。よって、構造も簡素化
でき、組立ての工数も削減できる。しかも、各部品の精
度も厳格に管理しなくてもよいから、安価にできる。ま
た、従来のような専用の調整工具も不要なうえ、複数の
クランプねじも不要であるから、操作が簡単かつ迅速に
できる。 【００１６】また、検出ヘッド２０から引き出されたコ
ード２８を、球面軸受機構３０の球体２７および締付具
３５の中心に形成したコード挿通孔２９，３８を通して
引き出すようにしたので、検出ヘッド２０の向きを調整
する際にもコード２８が邪魔になるのを防げる。しか
も、締付具３５の回動して締め付ける際にも、締付具３
５の回動に伴ってコード２８が捩れることもなく、さら
に、締め付け後にコード２８が引っ張られたとしても、
検出ヘッド２０はＸ軸方向へ付勢されるだけであるか
ら、検出ヘッド２０が動いてしまうのを防止できる。 【００１７】以上の実施の形態において、球面軸受機構
３０としては、他の構造でもよい。たとえば、球体２７
を可動部材２側に固定し、軸受本体３１側を検出ヘッド
２０側に設けるようにしてもよい。また、上記実施の形
態では、静止部材１にメインスケール１０を固定し、可
動部材２に検出ヘッド２０を固定するようにしたが、こ
れとは逆に固定するようにしてもよい。つまり、静止部
材１に検出ヘッド２０を固定し、可動部材２にメインス
ケール１０を固定するようにしてもよい。 【００１８】 【発明の効果】本発明の変位検出装置によれば、測長ス
ケールに対する検出ヘッドの向きを簡単な構成で調整す
ることができる。
１および第２の部材の一方に測長スケールを前記相対移
動方向に沿って固定するとともに、前記第１および第２
の部材の他方に検出ヘッドを前記測長スケールと対向し
た状態で配置した変位検出装置に関する。詳しくは、測
長スケールに対する検出ヘッドの角度（向き）を調整す
る機構に関する。 【０００２】 【背景技術】メインスケールおよびインデックススケー
ルの相対移動によって生じる光の明暗から両スケールの
相対移動変位量を検出する光電式変位検出装置として、
反射型光電式変位検出装置が知られている。これは、図
２に示すように、表面に光透過部および光反射部からな
る光学格子Ｇを形成したガラス製のメインスケール１０
を静止部材（図示省略）に固定するとともに、同様な光
学格子Ｇを有するガラス製のインデックススケール２
１、発光素子２２および受光素子２３を内蔵した検出ヘ
ッド２０を可動部材（図示省略）に固定した構造であ
る。 【０００３】この種の変位検出装置にあっては、メイン
スケール１０の光学格子Ｇに対して、検出ヘッド２０内
のインデックススケール２１が所定位置、向きになるよ
うに調整する必要がある。つまり、図３に示すように、
メインスケール１０とインデックススケール２１との
ギャップδ、検出ヘッド２０のＸ軸（相対移動方向と
平行な軸）を中心とする傾き角（ロール角）θR 、検
出ヘッド２０のＹ軸（Ｘ軸に対して直交する軸）を中心
とする傾き角（モアレ角）θM 、検出ヘッド２０のＺ
軸（ＸおよびＹ軸に対して直交する軸）を中心とする傾
き角（ピッチ角）θP を調整する必要がある。 【０００４】そのため、従来の変位検出装置の中には、
図４に示すように、検出ヘッド２０に、ロール角θR を
調整するロール角調整孔２４Ａおよびクランプねじ２５
Ａと、モアレ角θM を調整するモアレ角調整孔２４Ｂお
よびクランプねじ２５Ｂとをそれぞれ設け、これらの調
整孔２４Ａ，２４Ｂ内にドライバ２６を差し込んで回す
ことにより、ロール角θR およびモアレ角θM をそれぞ
れ調整したのち、各クランプねじ２５Ａ，２５Ｂを締め
付けて調整後の角度に固定するようにしていた。なお、
メインスケール１０とインデックススケール２１とのギ
ャップδやピッチ角θP については、検出ヘッド２０を
可動部材に取り付ける際に調整するようにしていた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のよう
な調整機構では、 a)機構部が複雑である、 b)ロール軸（Ｘ軸）回りの部品精度が厳しい、 c)調整後のクランプねじ（２５Ａ，２５Ｂ）が多い、 d)専用の調整工具（ドライバ２６）が必要、 e)調整はロール角θR およびモアレ角θM のみである、
という欠点があった。 【０００６】本発明の目的は、このような従来の欠点を
解消した変位検出装置を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の変位検出装置
は、相対移動可能な第１および第２の部材の一方に測長
スケールを前記相対移動方向に沿って固定するととも
に、前記第１および第２の部材の他方に検出ヘッドを前
記測長スケールと対向した状態で配置した変位検出装置
において、前記検出ヘッドは、前記第１および第２の部
材の他方に対して、球面軸受機構を介して支持され、前
記球面軸受機構は、前記検出ヘッドに設けられた球体
と、前記第１および第２の部材の他方に設けられた軸受
本体と、この軸受本体に形成され内部に前記球体を支持
する円錐面状の球体受け面を有する収納孔と、この収納
孔に螺合され前記球体を前記球体受け面に押圧固定する
締付具とを備え、前記球体および締付具には、前記検出
ヘッドから引き出されたコードを挿通するコード挿通孔
が球体および締付具の中心を貫通して形成されているこ
とを特徴とする。このような構成によれば、検出ヘッド
を、球面軸受機構の球面中心点を中心としてあらゆる方
向へ傾かせることができるから、モアレ角およびピッチ
角を調整することができる。また、検出ヘッドを、球面
軸受機構の球面中心点を通り、かつ、相対移動方向と平
行な軸線を中心として回転させることができるから、ロ
ール角を調整することができる。従って、簡易な構成に
より３つの角度（向き）を調整することができる。 【０００８】また、球面軸受機構は、前記検出ヘッドに
設けられた球体と、前記第１および第２の部材の他方に
設けられた軸受本体と、この軸受本体に形成され内部に
前記球体を支持する円錐面状の球体受け面を有する収納
孔と、この収納孔に螺合され前記球体を前記球体受け面
に押圧固定する締付具とを備えているから、締付具を緩
めた状態において、検出ヘッドの角度（向き）をそれぞ
れ調整したのち、締付具を締め付ければ、検出ヘッドを
調整後の角度に固定することができるから、調整後のク
ランプ操作を簡易にかつ迅速にできる。 【０００９】また、球体および締付具には、前記検出ヘ
ッドから引き出されたコードを挿通するコード挿通孔が
球体および締付具の中心を貫通して形成されているか
ら、検出ヘッドの角度（向き）を調整する際にもコード
が邪魔になるのを防げる。しかも、締付具を螺合して締
め付ける際にも、締付具の螺合に伴ってコードが捩れる
こともなく、さらに、締め付け後にコードが引っ張られ
たとしても、コードは球体および締付具の中心を貫通し
て通っているから、検出ヘッドが動いてしまうのを防止
できる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
を参照しながら詳細に説明する。なお、説明にあたっ
て、前述した図２、図３および図４の構成要件と同一構
成要件については、同一符号を付し、その説明を省略す
る。図１は本実施の一形態を示す一部破断の平面図であ
る。同図において、１は静止部材（第１の部材）、２は
Ｘ軸方向へ移動可能な可動部材（第２の部材）である。
前記静止部材１には、表面に光学格子Ｇを有するメイン
スケール１０が固定されている。 【００１１】前記可動部材２には、球面軸受機構３０を
介して、前記検出ヘッド２０が前記メインスケール１０
と対向して取り付けられている。なお、検出ヘッド２０
には図示していないが、図２と同様に、光学格子Ｇを有
するガラス製のインデックススケール２１、発光素子２
２および受光素子２３が内蔵されている。 【００１２】前記球面軸受機構３０は、前記検出ヘッド
２０からＸ軸方向（前記相対移動方向）へ向かって突出
した球体２７と、前記可動部材２に固定された軸受本体
３１とを備える。軸受本体３１の内部には前記球体２７
を収納する収納孔３２が形成されている。収納孔３２に
は、その内底面に前記球体２７を支持する円錐面状の球
体受け面３３が形成されているとともに、内周面にめね
じ部３４が形成されている。めねじ部３４には、前記球
体２７を前記球体受け面３３に押圧固定する締付具３５
が螺合されている。締付具３５には、その内端面に前記
球体２７と接する円錐面状の球体押圧面３６が形成され
ているとともに、外周部に締付固定部３７が形成されて
いる。なお、前記球体２７および締付具３５には、前記
検出ヘッド２０から引き出されたコード２８を挿通する
コード挿通孔２９，３８が球体２７および締付具３５の
中心を貫通してそれぞれ形成されている。 【００１３】以上の構成において、メインスケール１０
に対する検出ヘッド２０の向きを調整するには、締付具
３５を緩めた状態において、次のようにして行う ロール角θR の調整は、検出ヘッド２０を、球面軸受機
構３０の球体２７の中心点を通り、かつ、Ｘ軸（相対移
動方向）と平行な軸線を中心として回転させて行う。モ
アレ角θM の調整は、検出ヘッド２０を、球面軸受機構
３０の球体２７の中心点を中心として、図１の紙面と直
交する方向に回動させて行う。ピッチ角θp の調整は、
検出ヘッド２０を、球面軸受機構３０の球体２７の中心
点を中心として、図１の上下方向に回動させて行う。全
て（θR , θM , θp ）を調整したのち、締付具３５を
締め付ける。 【００１４】上述した実施の一形態によれば、可動部材
２に対して、検出ヘッド２０を球面軸受構造３０を介し
て支持したので、検出ヘッド２０は、球面軸受機構３０
の球体２７の中心点を中心としてあらゆる方向へ傾くこ
とができるから、モアレ角θ M およびピッチ角θp を調
整することができる。また、球面軸受機構３０の球体２
７の中心点を通り、かつ、Ｘ軸（相対移動方向）と平行
な軸線を中心として回転させることができるから、ロー
ル角θR を調整することができる。従って、簡易な構成
により、メインスケール１０に対する検出ヘッド２０の
３つの角度（向き）を調整することができる。 【００１５】また、球面軸受機構３０は、球体２７、軸
受本体３１、締付具３５の部品で構成することができる
から、部品点数を少なくできる。よって、構造も簡素化
でき、組立ての工数も削減できる。しかも、各部品の精
度も厳格に管理しなくてもよいから、安価にできる。ま
た、従来のような専用の調整工具も不要なうえ、複数の
クランプねじも不要であるから、操作が簡単かつ迅速に
できる。 【００１６】また、検出ヘッド２０から引き出されたコ
ード２８を、球面軸受機構３０の球体２７および締付具
３５の中心に形成したコード挿通孔２９，３８を通して
引き出すようにしたので、検出ヘッド２０の向きを調整
する際にもコード２８が邪魔になるのを防げる。しか
も、締付具３５の回動して締め付ける際にも、締付具３
５の回動に伴ってコード２８が捩れることもなく、さら
に、締め付け後にコード２８が引っ張られたとしても、
検出ヘッド２０はＸ軸方向へ付勢されるだけであるか
ら、検出ヘッド２０が動いてしまうのを防止できる。 【００１７】以上の実施の形態において、球面軸受機構
３０としては、他の構造でもよい。たとえば、球体２７
を可動部材２側に固定し、軸受本体３１側を検出ヘッド
２０側に設けるようにしてもよい。また、上記実施の形
態では、静止部材１にメインスケール１０を固定し、可
動部材２に検出ヘッド２０を固定するようにしたが、こ
れとは逆に固定するようにしてもよい。つまり、静止部
材１に検出ヘッド２０を固定し、可動部材２にメインス
ケール１０を固定するようにしてもよい。 【００１８】 【発明の効果】本発明の変位検出装置によれば、測長ス
ケールに対する検出ヘッドの向きを簡単な構成で調整す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す一部を破断した平
面図である。 【図２】一般的な変位検出装置の構成を示す斜視図であ
る。 【図３】測長スケールに対する検出ヘッドの角度（向
き）調整を示す斜視図である。 【図４】従来の検出ヘッドの調整機構を示す図である。 【符号の説明】 １ 静止部材（第１の部材） ２ 可動部材（第２の部材） １０ メインスケール（測長スケール） ２０ 検出ヘッド ２７ 球体 ２８ コード ２９ コード挿通孔 ３０ 球面軸受機構 ３１ 軸受本体 ３２ 収納孔 ３３ 球体受け面 ３５ 締付具 ３８ コード挿通孔
面図である。 【図２】一般的な変位検出装置の構成を示す斜視図であ
る。 【図３】測長スケールに対する検出ヘッドの角度（向
き）調整を示す斜視図である。 【図４】従来の検出ヘッドの調整機構を示す図である。 【符号の説明】 １ 静止部材（第１の部材） ２ 可動部材（第２の部材） １０ メインスケール（測長スケール） ２０ 検出ヘッド ２７ 球体 ２８ コード ２９ コード挿通孔 ３０ 球面軸受機構 ３１ 軸受本体 ３２ 収納孔 ３３ 球体受け面 ３５ 締付具 ３８ コード挿通孔
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01D 5/00 - 5/62
G01B 7/00 - 7/34
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 相対移動可能な第１および第２の部材の
一方に測長スケールを前記相対移動方向に沿って固定す
るとともに、前記第１および第２の部材の他方に検出ヘ
ッドを前記測長スケールと対向した状態で配置した変位
検出装置において、前記検出ヘッドは、 前記第１および第２の部材の他方に
対して、球面軸受機構を介して支持され、 前記球面軸受機構は、前記検出ヘッドに設けられた球体
と、前記第１および第２の部材の他方に設けられた軸受
本体と、この軸受本体に形成され内部に前記球体を支持
する円錐面状の球体受け面を有する収納孔と、この収納
孔に螺合され前記球体を前記球体受け面に押圧固定する
締付具とを備え、 前記球体および締付具には、前記検出ヘッドから引き出
されたコードを挿通するコード挿通孔が球体および締付
具の中心を貫通して形成されている ことを特徴とする変
位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18561395A JP3509313B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18561395A JP3509313B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933281A JPH0933281A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3509313B2 true JP3509313B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16173873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18561395A Expired - Fee Related JP3509313B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3509313B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7007124B2 (ja) * | 2017-07-20 | 2022-01-24 | 東急建設株式会社 | 変状検知装置 |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP18561395A patent/JP3509313B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0933281A (ja) | 1997-02-07 |
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