(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部、該基部の一方の面から一体的に突設されている環状突出部並びに一端では該環状突出部の突出端面で開口している一方、他端では基部の外周面で開口すると共に環状突出部及び基部に設けられた給気通路を備えた合成樹脂製の軸受基体と、基部の一方の面に対面している一方の面に形成されていると共に軸受基体の環状突出部を受容した環状凹所、他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した自成絞りとしての複数個の空気吹出孔を有した合成樹脂製の軸受体とを具備しており、該軸受体は、該環状凹所を規定する軸受体の外側内周面及び内側内周面で環状突出部の外周面及び内周面に一体形成されており、環状凹溝は、少なくとも０．３ｍｍの幅と、少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有しており、空気吹出孔は、その一端で少なくとも３０μｍの直径を有して、環状凹所と環状凹溝との間で自成絞りを形成していることを特徴とする静圧気体軸受。
【請求項２】
環状凹溝は、０．３〜１．０ｍｍ又は０．３〜０．７ｍｍの幅と、０．０１〜０．０５ｍｍ又は０．０１〜０．０３ｍｍの深さとを有しており、該空気吹出孔は、その一端で３０〜１２０μｍの直径を有している請求項１に記載の静圧気体軸受。
【請求項３】
軸受基体の環状突出部の外周面は、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、軸受基体の環状突出部の内周面は、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有しており、該軸受体の該環状凹所を規定する外側内周面は、当該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側円筒内壁面を具備しており、該軸受体の該環状凹所を規定する内側内周面は、当該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側円筒内壁面を有しており、該軸受体は、外側円筒内壁面を環状突出部の外周面の円筒外壁面に、内側円筒内壁面を環状突出部の内周面の円筒内壁面に夫々嵌合せしめると共に該環状凹所の開口端の外縁を規定する外側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の外周面の截頭円錐外壁面に、該環状凹所の開口端の内縁を規定する内側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の内周面の截頭円錐内壁面に夫々接触させており、該軸受体は、当該互いに接触する部位で軸受基体に一体形成されている請求項１又は２に記載の静圧気体軸受。
【請求項４】
軸受基体の環状突出部の外周面は、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、軸受基体の環状突出部の内周面は、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有しており、該軸受体の該環状凹所を規定する外側内周面は、外側円筒内壁面と、該外側円筒内壁面から徐々に拡径していると共に該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側截頭円錐内壁面とを具備しており、該軸受体の該環状凹所を規定する内側内周面は、内側円筒内壁面と、該内側円筒内壁面から徐々に縮径していると共に該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側截頭円錐内壁面とを具備しており、該軸受体は、外側円筒内壁面を環状突出部の外周面の円筒外壁面に、内側円筒内壁面を環状突出部の内周面の円筒内壁面に夫々嵌合せしめると共に外側截頭円錐内壁面を截頭円錐外壁面に、内側截頭円錐内壁面を截頭円錐内壁面に夫々接触させており、該軸受体は、当該互いに接触する部位で軸受基体に一体形成されている請求項１又は２に記載の静圧気体軸受。
【請求項５】
軸受体は、環状凹溝に加えて、その一方の面に形成されていると共に、該環状凹溝の外側に該環状凹溝を囲む大径環状凹溝と、一方の端部が該環状凹溝に開口すると共に他方の端部が大径環状凹溝に開口する複数個の第一の放射状凹溝と、該環状凹溝の内側に形成された小径環状凹溝と、一方の端部が環状凹溝に開口すると共に他方の端部が小径環状凹溝に開口する複数個の第二の放射状凹溝とを具備している請求項１から４のいずれか一項に記載の静圧気体軸受。
【請求項６】
（ａ）基部、該基部の一方の面から一体的に突設されている環状突出部、一端では該環状突出部の突出端面で開口している一方、他端では基部の外周面で開口すると共に環状突出部及び基部に設けられた給気通路を備えており、環状突出部の外周面が、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、環状突出部の内周面が、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有している合成樹脂製の軸受基体を準備する工程と、（ｂ）一方の面に形成されている環状凹所、他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した複数個の空気吹出孔を備えており、該環状凹所を規定する外側内周面が、当該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側円筒内壁面を具備しており、該環状凹所を規定する内側内周面が、当該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側円筒内壁面を有している合成樹脂製の軸受体を準備する工程と、（ｃ）基部の一方の面に軸受体の一方の面を対面させると共に軸受基体の環状突出部を軸受体の環状凹所に受容させ、該環状凹所の開口端の外縁を規定する外側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の外周面の截頭円錐外壁面に、該環状凹所の開口端の内縁を規定する内側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の内周面の截頭円錐内壁面に夫々接触させて該軸受体と軸受基体との組立体を形成する工程と、（ｄ）該組立体における軸受体に工具ホーンを押し当て、加圧力０．０９８〜０．６０ＭＰａ、振動振幅２０〜８０μｍ、発信時間０．１〜１．５秒、ホールド時間０．５〜１．０秒の溶着条件で超音波振動を与え、該接触部位において該軸受基体に軸受体を溶着接合する工程と、（ｅ）軸受基体に溶着接合した軸受体の他方の面にレーザーを照射し、少なくとも０．３ｍｍの幅と少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有した環状凹溝と、一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口しており、一端で少なくとも３０μｍの直径を有した複数個の空気吹出孔を自成絞りとして形成する工程とからなる静圧気体軸受の製造方法。
【請求項７】
（ａ）基部、該基部の一方の面から一体的に突設されている環状突出部、一端では該環状突出部の突出端面で開口している一方、他端では基部の外周面で開口すると共に環状突出部及び基部に設けられた給気通路を備えており、環状突出部の外周面が、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、環状突出部の内周面が、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有している合成樹脂製の軸受基体を準備する工程と、（ｂ）一方の面に形成されている環状凹所、他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した複数個の空気吹出孔を備えており、該環状凹所を規定する外側内周面が、外側円筒内壁面と、該外側円筒内壁面から徐々に拡径していると共に該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側截頭円錐内壁面とを具備しており、該環状凹所を規定する内側内周面が、内側円筒内壁面と、該内側円筒内壁面から徐々に縮径していると共に該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側截頭円錐内壁面とを具備している合成樹脂製の軸受体を準備する工程と、（ｃ）基部の一方の面に軸受体の一方の面を対面させると共に軸受基体の環状突出部を軸受体の環状凹所に受容させ、外側截頭円錐内壁面を截頭円錐外壁面に、内側截頭円錐内壁面を截頭円錐内壁面に夫々接触させて該軸受体と軸受基体との組立体を形成する工程と、（ｄ）該組立体における軸受体に工具ホーンを押し当て、加圧力０．０９８〜０．６０ＭＰａ、振動振幅２０〜８０μｍ、発信時間０．１〜１．５秒、ホールド時間０．５〜１．０秒の溶着条件で超音波振動を与え、該接触部位において該軸受基体に軸受体を溶着接合する工程と、（ｅ）軸受基体に溶着接合した軸受体の他方の面にレーザーを照射して、少なくとも０．３ｍｍの幅と少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有した環状凹溝と、一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口しており、一端で少なくとも３０μｍの直径を有した複数個の空気吹出孔を自成絞りとして形成する工程とからなる静圧気体軸受の製造方法。
【請求項８】
軸受基体に溶着接合した軸受体の他方の面にレーザーを照射して、少なくとも０．３ｍｍ又は０．３〜１．０ｍｍの幅と少なくとも０．０１ｍｍ又は０．０１〜０．１ｍｍの深さとを有した環状凹溝と、一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口しており、一端で少なくとも３０μｍ又は３０〜１２０μｍの直径を有した複数個の空気吹出孔を形成する工程とからなる請求項６又は７に記載の静圧気体軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静圧気体軸受及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静圧気体軸受は、超低摩擦、超高精度及び超高速運動を実現することのできる軸受として、物品の搬送や、水平移動させて超精密加工や超精密測定を行う等の用途に用いられる。この静圧気体軸受の空気吹出し口の絞りの形式としては、多孔質絞り、表面絞り、オリフィス絞り、自成絞り等があり、それぞれ用途に応じて負荷容量及び軸受剛性等を調節しながら使用している。
【０００３】
例えば、特許文献１には、比較的高い剛性を保ちながら、高い減衰性を実現した気体軸受装置として、２つの相対向する実質的に平行な軸受面及び両軸受面間の軸受隙間に、オリフィスを通じて気体を供給する少なくとも１つの気体ダクトを有する気体軸受装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、多孔質体からなる母材と、この母材上に接合され、予め所望の空気透過量になるように、貫通孔の径及び分布を調整して作製された多孔板からなる表面絞り層とを備え、表面絞り層を介して気体を噴出させ、その静圧によって被支持部材を支持する静圧気体軸受が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５１０８５６号公報
【特許文献２】特開２００１−５６０２７号公報
【特許文献３】特開２００８−８２４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の静圧気体軸受は、超低摩擦、超高精度及び超高速運動を実現することができるものの、軸受材料として、主に、高強度の金属やセラミックが用いられるとともに、高精度の研削仕上げ等を行う必要があるため、必然的に高価となるという問題がある。
【０００７】
しかしながら、超低摩擦、超高精度及び超高速運動までは要求されないが、例えば、液晶スクリーン等の物品を非接触で搬送したり、温度変化を生じさせることなく物品を水平移動させたりする場合には、静圧気体軸受を用いると装置の構成が簡単になる等の利点を有する反面、静圧気体軸受自体が高価なため、当該用途には広く活用されていないのが実情である。
【０００８】
上記実情に鑑み、種々の分野で活用可能な安価な静圧気体軸受を提供するべく本出願人は先に、上面に自成絞り形状又はオリフィス形状の複数の空気吹出口を、下面に該複数の空気吹出口と連通する給気溝を有する樹脂製軸受部材と、該樹脂製軸受部材の下面に前記給気溝を覆うように接合され、該給気溝と連通する給気口を有する基体とを備える静圧気体軸受を提案した（特許文献３）。
【０００９】
この特許文献３に記載された静圧気体軸受によれば、静圧気体軸受を構成する樹脂製軸受部材を、金型を用いて射出成形によって形成することができ、機械的な加工を不要とすることができるとともに、基体の構造も樹脂製軸受部材と連通する給気口を形成するのみで、樹脂製軸受部材と基体とを接合するだけで静圧気体軸受を組み立てることができ、静圧気体軸受の大量生産が可能になり、安価な静圧気体軸受を提供することができるというものである。
【００１０】
しかしながら、特許文献３に記載された静圧気体軸受における空気吹出口は、直径が０．２〜０．４ｍｍ程度の自成絞り形状あるいはオリフィス形状であるため、当該空気吹出口からの空気吹出量が多すぎて自励振動を起こす虞があり、やはり実用化するには改良が必要である。
【００１１】
本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自励振動を起こすことがなく、大量生産が可能で安価な静圧気体軸受及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の静圧気体軸受は、基部、該基部の一方の面から一体的に突設されている環状突出部、一端では該環状突出部の突出端面で開口している一方、他端では基部の外周面で開口すると共に環状突出部及び基部に設けられた給気通路を備えた合成樹脂製の軸受基体と、基部の一方の面に対面している一方の面に形成されていると共に軸受基体の環状突出部を受容した環状凹所、他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した自成絞りとしての複数個の空気吹出孔を有した合成樹脂製の軸受体とを具備しており、該軸受体は、該環状凹所を規定する軸受体の外側内周面及び内側内周面で環状突出部の外周面及び内周面に溶着接合されて、軸受基体に一体化されており、環状凹溝は、少なくとも０．３ｍｍの幅と、少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有しており、空気吹出孔は、その一端で少なくとも３０μｍの直径を有して、環状凹所と環状凹溝との間で自成絞りを形成していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の静圧気体軸受によれば、合成樹脂製の軸受体の環状突出部が合成樹脂製の軸受体の環状凹所に受容されていると共に該環状突出部の外周面及び内周面が該環状凹所を規定する軸受体の外側内周面及び内側内周面に溶着接合されているために、合成樹脂製の軸受体と軸受基体とが強固に一体化されており、また、合成樹脂製の軸受体が他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した複数個の空気吹出孔を有しており、環状凹溝が少なくとも０．３ｍｍの幅と少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有しており、空気吹出孔がその一端で少なくとも３０μｍの直径を有して、環状凹所と環状凹溝との間で自成絞りを形成しているために、空気吹出孔からの多量の空気の吹き出しが抑制され、当該空気吹出口からの多量の空気吹出し量に起因する自励振動の発生を抑制することができる。
【００１４】
好ましい例では、環状凹溝は、０．３〜１．０ｍｍ又は０．３〜０．７ｍｍの幅と、０．０１〜０．０５ｍｍ又は０．０１〜０．０３ｍｍの深さとを有しており、該空気吹出孔は、その一端で３０〜１２０μｍの直径を有している。
【００１５】
環状凹溝及び複数の空気吹出孔の夫々は、好ましくは、レーザー加工により形成されている。加工用レーザーとしては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、ＵＶレーザー、エキシマレーザー等から選択される。
【００１６】
環状凹溝及び複数の空気吹出孔の夫々をレーザー加工により形成すると、切削等の機械加工等と比較して、瞬時にこれらを形成でき、大量生産が可能となるばかりでなく、安価に製作することができる。
【００１７】
本発明の静圧気体軸受において、好ましい例では、軸受基体の環状突出部の外周面は、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、軸受基体の環状突出部の内周面は、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有しており、該軸受体の該環状凹所を規定する外側内周面は、当該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側円筒内壁面を具備しており、該軸受体の該環状凹所を規定する内側内周面は、当該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側円筒内壁面を有しており、該軸受体は、外側円筒内壁面を環状突出部の外周面の円筒外壁面に、内側円筒内壁面を環状突出部の内周面の円筒内壁面に夫々嵌合せしめると共に該環状凹所の開口端の外縁を規定する外側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の外周面の截頭円錐外壁面に、該環状凹所の開口端の内縁を規定する内側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の内周面の截頭円錐内壁面に夫々接触させており、該軸受体は、当該互いに接触する部位で超音波溶着により溶着接合されて、軸受基体に一体化されている。
【００１８】
斯かる例では、該軸受基体と軸受体との互いに接触する部位が所謂シェア・ジョイントであるので、シェア・ジョイントでの超音波による溶着接合となり、気密性がよく、非常に強い溶着強度が得られて、軸受体と軸受基体とが強固に一体化された静圧気体軸受を提供できる。
【００１９】
また、本発明の静圧気体軸受において、好ましい例では、軸受基体の環状突出部の外周面は、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、軸受基体の環状突出部の内周面は、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有しており、該軸受体の該環状凹所を規定する外側内周面は、外側円筒内壁面と、該外側円筒内壁面から徐々に拡径していると共に該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側截頭円錐内壁面とを具備しており、該軸受体の該環状凹所を規定する内側内周面は、内側円筒内壁面と、該内側円筒内壁面から徐々に縮径していると共に該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側截頭円錐内壁面とを具備しており、該軸受体は、外側円筒内壁面を環状突出部の外周面の円筒外壁面に、内側円筒内壁面を環状突出部の内周面の円筒内壁面に夫々嵌合せしめると共に外側截頭円錐内壁面を截頭円錐外壁面に、内側截頭円錐内壁面を截頭円錐内壁面に夫々接触させており、該軸受体は、当該互いに接触する部位で超音波溶着により溶着接合されて、軸受基体に一体化されている。
【００２０】
斯かる他の例では、軸受基体と軸受体との当該互いに接触する部位が所謂スカーフ・ジョイントであるので、当該スカーフ・ジョイントで超音波により一様な発熱が得られ、大きな溶着面積が得られるので、気密性がよく、非常に強い溶着強度が得られ、軸受体と軸受基体とがより強固に一体化された静圧気体軸受を提供できる。
【００２１】
本発明の静圧気体軸受において、軸受体は、環状凹溝に加えて、該環状凹溝の外側に該環状凹溝を囲む大径環状凹溝と、一方の端部が該環状凹溝に開口すると共に他方の端部が大径環状凹溝に開口する複数個の第一の放射状凹溝と、該環状凹溝の内側に形成された小径環状凹溝と、一方の端部が環状凹溝に開口すると共に他方の端部が小径環状凹溝に開口する複数個の第二の放射状凹溝とを具備していてもよく、これら大径環状凹溝、小径環状凹溝並びに第一及び第二の放射状凹溝は、軸受体の一方の面に形成されているとよい。
【００２２】
本発明の静圧気体軸受において、軸受体は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性合成樹脂から形成されているのが好ましく、また軸受基体は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性合成樹脂又はこれらの熱可塑性合成樹脂にガラス繊維、ガラス粉末、炭素繊維もしくは無機充填材を３０〜５０質量％含有した補強充填材含有熱可塑性合成樹脂から形成されているのが好ましい。これら軸受体及び軸受基体は、合成樹脂素材を機械加工して形成しても、金型を用いて射出成形により形成してもよい。
【００２３】
本発明の合成樹脂製の軸受基体と該軸受基体に溶着接合された合成樹脂製の軸受体とからなる静圧気体軸受の製造方法は、（ａ）基部、該基部の一方の面から一体的に突設されている環状突出部、一端では該環状突出部の突出端面で開口している一方、他端では基部の外周面で開口すると共に環状突出部及び基部に設けられた給気通路を備えており、環状突出部の外周面が、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、環状突出部の内周面が、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有している合成樹脂製の軸受基体を準備する工程と、（ｂ）一方の面に形成されている環状凹所、他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した複数個の空気吹出孔を備えており、該環状凹所を規定する外側内周面が、当該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側円筒内壁面を具備しており、該環状凹所を規定する内側内周面が、当該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側円筒内壁面を有している合成樹脂製の軸受体を準備する工程と、（ｃ）基部の一方の面に軸受体の一方の面を対面させると共に軸受基体の環状突出部を軸受体の環状凹所に受容させ、該環状凹所の開口端の外縁を規定する外側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の外周面の截頭円錐外壁面に、該環状凹所の開口端の内縁を規定する内側円筒内壁面の環状の周縁を環状突出部の内周面の截頭円錐内壁面に夫々接触させて該軸受体と軸受基体との組立体を形成する工程と、（ｄ）該組立体における軸受体に工具ホーンを押し当て、加圧力０．０９８〜０．６０ＭＰａ、振動振幅２０〜８０μｍ、発信時間０．１〜１．５秒、ホールド時間０．５〜１．０秒の溶着条件で超音波振動を与え、該接触部位において該軸受基体に軸受体を溶着接合する工程と、（ｅ）少なくとも０．３ｍｍの幅と少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有した環状凹溝と、一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口しており、一端で少なくとも３０μｍの直径を有した自成絞りとしての複数個の空気吹出孔とを形成するように、軸受基体に溶着接合した軸受体の他方の面へレーザーを照射する工程とからなる。
【００２４】
本製造方法によれば、組立体の該軸受体と軸受基体との互いの接触部位にシェア・ジョイントが形成されているので、超音波溶着により当該シェア・ジョイントにおいて機密性がよく、非常に強い溶着強度が得られ、軸受体と軸受基体とは強固な接合一体化が行われる。
【００２５】
本発明の合成樹脂製の軸受基体と該軸受基体に溶着接合された合成樹脂製の軸受体とからなる静圧気体軸受の他の製造方法は、（ａ）基部、該基部の一方の面から一体的に突設されている環状突出部、一端では該環状突出部の突出端面で開口している一方、他端では基部の外周面で開口すると共に環状突出部及び基部に設けられた給気通路を備えており、環状突出部の外周面が、円筒外壁面と、該円筒外壁面に連続して該円筒外壁面から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面と、該截頭円錐外壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒外壁面よりも大径の円筒外壁面とを有しており、環状突出部の内周面が、円筒内壁面と、該円筒内壁面に連続して該円筒内壁面から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面と、該截頭円錐内壁面と連続して該基部の一方の面に連なると共に円筒内壁面よりも小径の円筒内壁面とを有している合成樹脂製の軸受基体を準備する工程と、（ｂ）一方の面に形成されている環状凹所、他方の面で開口した環状凹溝及び一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口した複数個の空気吹出孔を備えており、該環状凹所を規定する外側内周面が、外側円筒内壁面と、該外側円筒内壁面から徐々に拡径していると共に該環状凹所の開口端の外縁を規定する環状の周縁を有した外側截頭円錐内壁面とを具備しており、該環状凹所を規定する内側内周面が、内側円筒内壁面と、該内側円筒内壁面から徐々に縮径していると共に該環状凹所の開口端の内縁を規定する環状の周縁を有した内側截頭円錐内壁面とを具備している合成樹脂製の軸受体を準備する工程と、（ｃ）基部の一方の面に軸受体の一方の面を対面させると共に軸受基体の環状突出部を軸受体の環状凹所に受容させ、外側截頭円錐内壁面を截頭円錐外壁面に、内側截頭円錐内壁面を截頭円錐内壁面に夫々接触させて該軸受体と軸受基体との組立体を形成する工程と、（ｄ）該組立体における軸受体に工具ホーンを押し当て、加圧力０．０９８〜０．６０ＭＰａ、振動振幅２０〜８０μｍ、発信時間０．１〜１．５秒、ホールド時間０．５〜１．０秒の溶着条件で超音波振動を与え、該接触部位において該軸受基体に軸受体を溶着接合する工程と、（ｅ）少なくとも０．３ｍｍの幅と少なくとも０．０１ｍｍの深さとを有した環状凹溝と、一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口しており、一端で少なくとも３０μｍの直径を有した自成絞りとしての複数個の空気吹出孔とを形成するべく、軸受基体に溶着接合した軸受体の他方の面にレーザーを照射する工程とからなる。
【００２６】
斯かる他の製造方法によれば、組立体の該軸受体と軸受基体との互いの接合部に截頭円錐面（斜面）での面接触である所謂スカーフ・ジョイントが形成されているので、超音波により一様な発熱が得られ、大きな溶着面積が得られて、当該スカーフ・ジョイントにおいて気密性がよく、非常に強い溶着強度が得られ、軸受体と軸受基体とは強固な接合一体化が行われる。
【００２７】
また、いずれの製造方法でも、環状凹溝と複数個の空気吹出孔とをレーザーにより形成しているので、機械加工等を不要とでき、大量生産が可能となるばかりでなく、安価な静圧気体軸受を得ることができる。
【００２８】
上記したいずれの製造方法においても、軸受基体に溶着接合した軸受体の他方の面にレーザーを照射する工程は、０．３〜１．０ｍｍ又は０．３〜０．７ｍｍの幅と０．０１〜０．０５ｍｍ又は０．０１〜０．０３ｍｍの深さとを有した環状凹溝と、一端では環状凹溝に連通していると共に他端では環状凹所に開口しており、その一端で３０〜１２０μｍの直径を有している複数個の空気吹出孔とを形成するようになっていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、自励振動を起こすことがなく、大量生産が可能で安価な静圧気体軸受及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の好ましい例の平面説明図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面説明図である。
【図３】図３は、図２の一部拡大断面説明図である。
【図４】図４は、図２の断面斜視説明図である。
【図５】図５は、軸受基体の平面説明図である。
【図６】図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線矢視断面説明図である。
【図７】図７は、図６の一部拡大断面説明図である。
【図８】図８は、図６の一部拡大断面説明図である。
【図９】図９は、軸受体の底面説明図である。
【図１０】図１０は、図９のＸ−Ｘ線矢視断面説明図である。
【図１１】図１１は、軸受体と軸受基体との組立体の平面説明図である。
【図１２】図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視断面説明図である。
【図１３】図１３は、図１２の一部拡大断面説明図である。
【図１４】図１４は、軸受体の他の実施の形態の断面説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態の好ましい他の例の断面説明図である。
【図１６】図１６は、図１５の一部拡大断面説明図である。
【図１７】図１７は、軸受体の他の実施の形態の平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【００３２】
図１から４において、静圧気体軸受１は、好ましくは、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性合成樹脂又はこれらの熱可塑性合成樹脂にガラス繊維、ガラス粉末、炭素繊維もしくは無機充填材を３０〜５０質量％含有した補強充填材含有熱可塑性合成樹脂から形成されている合成樹脂製の軸受基体２と、軸受基体２に一体的に溶着接合されていると共に好ましくはポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性合成樹脂から形成されている合成樹脂製の軸受体３とを具備している。
【００３３】
軸受基体２は、特に、図５から図８に示すように、基部４と、基部４の一方の円形の面５から一体的に突設されている環状突出部６と、一端７では環状突出部６の円形の突出端面８で開口している一方、他端９では基部４の円筒状の外周面１０で開口すると共に環状突出部６及び基部４に設けられた給気通路１１と、基部４の他方の円形の面１２に形成されている有底の円柱状の穴１３とを備えている。
【００３４】
環状突出部６は、外周面１４を有した外側環状突出部１５と、内周面１６を有した内側環状突出部１７を具備している。
【００３５】
外側環状突出部１５の外周面１４は、特に図７に示すように、円筒外壁面１８と、円筒外壁面１８に連続して円筒外壁面１８から外方に徐々に拡径する環状の截頭円錐外壁面１９と、截頭円錐外壁面１９と連続して基部４の一方の面５に連なると共に円筒外壁面１８よりも大径の円筒外壁面２０とを有している。
【００３６】
内側環状突出部１７の内周面１６は、特に図８に示すように、円筒内壁面２２と、円筒内壁面２２に連続して円筒内壁面２２から内方に徐々に縮径する環状の截頭円錐内壁面２３と、截頭円錐内壁面２３と連続して基部４の一方の面５に連なると共に円筒内壁面２２よりも小径の円筒内壁面２４とを有している。
【００３７】
軸受基体２に設けられた給気通路１１は、一端７において突出端面８で開口している円環状の開口３１を有すると共に環状突出部６及び基部４に設けられた有底の円環状凹部３２と、基部４に設けられていると共に一端では円環状凹部３２に連通する一方、給気通路１１の他端９でもある他端では基部４の円筒状の外周面１０で開口する一対の給気口３３とを有している。
【００３８】
円環状凹部３２は、基部４の外側円筒内壁面３５と、外側円筒内壁面３５に対面した基部４の内側円筒内壁面３６と、基部４の円環状の底壁面３７とによって規定されており、各給気口３３は、一端が外側円筒内壁面３５で開口して円環状凹部３２に連通している。
【００３９】
軸受体３は、特に図９及び図１０に示すように、基部４の一方の面５に対面している一方の円形の面４１に形成されていると共に軸受基体２の環状突出部６を受容した環状凹所４２と、他方の円形の面４３で開口した環状凹溝４４と、一端４５では環状凹溝４４に連通していると共に他端４６では環状凹所４２に開口した複数個の空気吹出孔４７と、円筒状の外周面４８とを有している。
【００４０】
軸受体３の環状面４９と互いに対面する円筒面５０とによって規定された環状凹溝４４は、少なくとも０．３ｍｍの幅Ｗと、少なくとも０．０１ｍｍの深さｄとを有しており、空気吹出孔４７は、その一端４５で、本例では一端４５から他端４６に亘って少なくとも３０μｍの直径Ｄを有して、環状凹所４２と環状凹溝４４との間で自成絞りを形成している。
【００４１】
環状凹所４２は、空気吹出孔４７の他端４６が開口する円環状の天井面５１と、天井面５１の外縁に連接されている外側内周面５２と、天井面５１の内縁に連接されている内側内周面５３とにより規定されている。
【００４２】
環状凹所４２を規定する外側内周面５２は、天井面５１の外縁に連接されている小径縁を有した環状の截頭円錐外壁面６１と、截頭円錐外壁面６１の大径縁に連接されている小径縁を有していると共に外側環状突出部１５の突出端面８に対して隙間６２をもって対面した円環状の段部壁面６３と、段部壁面６３の大径縁に連接されている周縁を有すると共に環状凹所４２の円形の開口端６４の外縁を規定する円環状の周縁６５を有した外側円筒内壁面６６とを具備している。
【００４３】
環状凹所４２を規定する内側内周面５３は、天井面５１の内縁に連接されている大径縁を有した環状の截頭円錐内壁面７１と、截頭円錐内壁面７１の小径縁に連接されている大径縁を有していると共に内側環状突出部１７の突出端面８に対して隙間７２をもって対面した円環状の段部壁面７３と、段部壁面７３の小径縁に連接されている周縁を有すると共に環状凹所４２の円形の開口端６４の内縁を規定する円環状の周縁７５を有した内側円筒内壁面７６とを有している。
【００４４】
軸受体３は、外側円筒内壁面６６を外側環状突出部１５の外周面１４の円筒外壁面１８に、内側円筒内壁面７６を内側環状突出部１７の内周面１６の円筒内壁面２２に夫々接触嵌合せしめると共に環状凹所４２の開口端６４の外縁を規定する外側円筒内壁面６６の環状の周縁６５を外側環状突出部１５の外周面１４の截頭円錐外壁面１９に、環状凹所４２の開口端６４の内縁を規定する内側円筒内壁面７６の環状の周縁７５を内側環状突出部１７の内周面１６の截頭円錐内壁面２３に夫々接触させており、軸受体３は、互いに接触する部位、即ち、周縁６５と截頭円錐外壁面１９との接触する部及び周縁７５と截頭円錐内壁面２３との接触する部での超音波溶着、所謂シェア・ジョイントにより、周縁６５と截頭円錐外壁面１９との接触する部及び周縁７５と截頭円錐内壁面２３との接触する部に加えて、外側円筒内壁面６６と円筒外壁面１８との接触する部及び内側円筒内壁面７６と円筒内壁面２２との接触する部で溶着接合されて、軸受基体２に一体化されている。
【００４５】
静圧気体軸受１においては、軸受体３の面４３での幅Ｗが少なくとも０．３ｍｍで、深さｄが少なくとも０．０１ｍｍの環状凹溝４４と、一端４５では環状凹溝４４に開口して他端４６では環状凹所４２に開口する直径が少なくとも３０μｍの複数個の自成絞り形状の複数個の空気吹出孔４７とを例えばレーザー加工により瞬時に形成してもよい。
【００４６】
以上の静圧気体軸受１では、軸受体３は、周縁６５と截頭円錐外壁面１９との接触する部、周縁７５と截頭円錐内壁面２３との接触する部、外側円筒内壁面６６と円筒外壁面１８との接触する部及び内側円筒内壁面７６と円筒内壁面２２との接触する部で超音波溶着により瞬時に気密性をもって軸受基体２に溶着接合されているので、大量生産が可能となるばかりでなく、安価とすることができる。
【００４７】
次に図１から４に示す静圧気体軸受１の製造方法の例を説明すると、まず、図５から図８に示すような合成樹脂製の軸受基体２と、環状凹溝４４及び複数個の空気吹出孔４７が未形成の図９及び図１０に示すような合成樹脂製の軸受体３を準備し、図１１から図１３に示すように、基部４の一方の面５に軸受体３の一方の面４１を対面させると共に軸受基体２の環状突出部６を軸受体３の環状凹所４２に受容させ、環状凹所４２の開口端６４の外縁を規定する外側円筒内壁面６６の環状の周縁６５を外側環状突出部１５の外周面１４の截頭円錐外壁面１９に、環状凹所４２の開口端６４の内縁を規定する内側円筒内壁面７６の環状の周縁７５を内側環状突出部１７の内周面１６の截頭円錐内壁面２３に夫々接触させて軸受体３と軸受基体２との組立体８１を形成する。
【００４８】
組立体８１における軸受体３の面４３に工具ホーン（図示せず）を押し当て、加圧力０．０９８〜０．６０ＭＰａ、振動振幅２０〜８０μｍ、発信時間０．１〜１．５秒、ホールド時間０．５〜１．０秒の溶着条件で超音波振動を与え、周縁６５と截頭円錐外壁面１９との接触部及び周縁７５と截頭円錐内壁面２３との接触部とのシェア・ジョイントにおいて径方向の溶着代Ｘ及び入り込み方向の溶着代Ｙをもって溶着接合させ、軸受基体２と軸受体３とを接合一体化させる。
【００４９】
ここで、３０質量％のガラス繊維を含有したポリフェニレンサルファイド樹脂から形成された軸受基体２の外側環状突出部１５の円筒外壁面２０の直径をＤ１、円筒外壁面１８の直径をＤ２、内側環状突出部１７の円筒内壁面２２の直径をＤ３、円筒内壁面２４の直径をＤ４とし、ポリフェニレンサルファイド樹脂から形成された軸受体３の環状凹所４２の外側円筒内壁面６６の直径をｄ１、環状凹所４２の内側円筒内壁面７６の直径をｄ２として、次の寸法諸元の軸受基体２と軸受体３の組立体８１を、次の溶着条件で超音波溶着した例について説明する。
【００５０】
＜寸法諸元＞
Ｄ１（円筒外壁面２０の直径）        φ４１ｍｍ（公差＋０．１、０）
Ｄ２（円筒外壁面１８の直径）        φ４０ｍｍ（公差０、−０．０５）
Ｄ３（円筒内壁面２２の直径）        φ２０ｍｍ（公差０．０５、０）
Ｄ４（円筒内壁面２３の直径）        φ１９ｍｍ（公差０、−０．１）
ｄ１（外側円筒内壁面６６の直径）    φ４０ｍｍ（公差＋０．１０、＋０．０５）
ｄ２（内側円筒内壁面７６の直径）    φ２０ｍｍ（公差−０．０５、−０．１０）
＜溶着条件＞
加圧力：０．１ＭＰａ  振動振幅：４０μｍ  発振時間：０．５秒  ホールド時間：０．５秒
【００５１】
上記寸法諸元及び溶着条件にて超音波溶着した軸受基体２と軸受体３との組立体８１は、周縁６５と截頭円錐外壁面１９との接合部及び周縁７５と截頭円錐内壁面２３との接合部において、気密性よく溶着接合されており、強固な溶着強度をもって接合一体化されているのを確認した。
【００５２】
このように接合一体化された組立体８１における軸受体３の面４３に、レーザー加工機によりレーザーを照射し、幅Ｗ０．３〜１．０ｍｍ、深さｄ０．０１〜０．０５ｍｍの環状凹溝４４と、環状凹溝４４を規定する環状面４９に環状面４９から軸受体３を貫通して天井面５１で環状凹所４２に開口する直径が少なくとも３０μｍ、好ましくは３０〜１２０μｍの複数個の自成絞り形状の空気吹出孔４７を形成する。
【００５３】
用いる加工用レーザーとしては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、ＵＶレーザー又はエキシマレーザー等から選択されるが、好ましくは、炭酸ガスレーザーを用いる。
【００５４】
直径３０ｍｍの円弧を中心として幅０．５ｍｍ、深さ０．０５ｍｍの環状凹溝４４は、レーザー出力９．５Ｗの炭酸ガスレーザーを使用して、スキャンスピード１０００ｍｍ／ｓ、重ね印字回数１回、加工時間２秒でポリフェニレンサルファイド樹脂から形成された軸受体３の面４３に形成、加工することができ、また、環状凹溝４４の環状面４９に、環状面４９から軸受体３を貫通して天井面５１で環状凹所４２に開口する直径０．０６５ｍｍの自成絞り形状の空気吹出孔４７は、レーザー出力１４Ｗ、加工時間１５秒で円周方向に１０等配の位置に１０個加工することができた。
【００５５】
上記の例では、軸受体３の外側内周面５２は、截頭円錐外壁面６１、段部壁面６３及び外側円筒内壁面６６を具備しており、軸受体３の内側内周面５３は、截頭円錐内壁面７１、段部壁面７３及び内側円筒内壁面７６を具備しているが、これ代えて、図１４から図１６に示すように、外側内周面５２は、截頭円錐外壁面６１、段部壁面６３及び外側円筒内壁面６６に加えて、外側円筒内壁面６６の一端に連接されて当該一端から徐々に拡径していると共に環状凹所４２の開口端６４の外縁を規定する円環状の周縁８５を有した外側截頭円錐内壁面８６を更に具備しており、内側内周面５３は、截頭円錐内壁面７１、段部壁面７３及び内側円筒内壁面７６に加えて、内側円筒内壁面７６の一端に連接されて当該一端から徐々に縮径していると共に環状凹所４２の開口端６４の内縁を規定する円環状の周縁８７を有した内側截頭円錐内壁面８８を更に具備していてもよく、図１４から図１６に示す静圧気体軸受１では、軸受体３は、外側円筒内壁面６６を外側環状突出部１５の外周面１４の円筒外壁面１８に、内側円筒内壁面７６を内側環状突出部１７の内周面１６の円筒内壁面２２に夫々嵌合せしめると共に外側截頭円錐内壁面８６を截頭円錐外壁面１９に、内側截頭円錐内壁面８８を截頭円錐内壁面２３に夫々接触させており、軸受体３は、当該互いに接触する部位、即ち、外側截頭円錐内壁面８６と截頭円錐外壁面１９との接触する部及び内側截頭円錐内壁面８８と截頭円錐内壁面２３との接触する部での超音波溶着、所謂スカーフ・ジョイント（軸方向の溶接代Ｘ、入り込み方向の溶着代Ｙ）により、外側截頭円錐内壁面８６と截頭円錐外壁面１９との接触する部及び内側截頭円錐内壁面８８と截頭円錐内壁面２３との接触する部で溶着接合されて、軸受基体２に一体化されている。
【００５６】
図１４から図１６に示す静圧気体軸受１によれば、外側截頭円錐内壁面８６と截頭円錐外壁面１９との接触する部及び内側截頭円錐内壁面８８と截頭円錐内壁面２３との接触する部で面接触（斜面接触）からなる所謂スカーフ・ジョイントが形成されているために、超音波溶着において面接触（斜面接触）で一様な発熱が得られ、大きな溶着面積が得られる結果、スカーフ・ジョイントにおいて気密性がよく、非常に強い溶着強度が得られ、軸受体３と軸受基体２とは強固に一体化されている。
【００５７】
図１４から図１６に示す静圧気体軸受１を製造するには、図５から図８に示す合成樹脂製の軸受基体２と、図１４に示す軸受体３を準備し、図１５及び図１６に示すように、基部４の一方の面５に軸受体３の一方の面４１を対面させると共に軸受基体２の環状突出部６を軸受体３の環状凹所４２に受容させ、外側截頭円錐内壁面８６を截頭円錐外壁面１９に、内側截頭円錐内壁面８８を截頭円錐内壁面２３に夫々接触させて軸受体３と軸受基体２との組立体８１を形成し、以下、上記と同様にして、超音波振動の付与とレーザー照射とを行い、外側截頭円錐内壁面８６と截頭円錐外壁面１９との接触する部及び内側截頭円錐内壁面８８と截頭円錐内壁面２３との接触する部の溶着接合と、環状凹溝４４と複数個の空気吹出孔４７との形成を行う。
【００５８】
更に上記の静圧気体軸受１の軸受体３は、一個の環状凹溝４４を具備しているが、環状凹溝４４に加えて、軸受体３は、図１７に示すように、軸受体３の一方の面４３に形成されているとともに、環状凹溝４４の外側に環状凹溝４４を囲むと共に環状凹溝４４と同心の大径環状凹溝９１と、一方の端部が環状凹溝４４に開口すると共に他方の端部が大径環状凹溝９１に開口する複数個の放射状凹溝９２と、環状凹溝４４の内側に形成されていると共に環状凹溝４４と同心の小径環状凹溝９３と、一方の端部が環状凹溝４４に開口すると共に他方の端部が小径環状凹溝９３に開口する複数個の放射状凹溝９４とを具備していてもよい。
【００５９】
図１７に示す軸受体３を有した静圧気体軸受１では、環状凹溝４４に給気された空気は、放射状凹溝９２及び９４を介して大径環状凹溝９１及び小径環状凹溝９３に供給されるので、供給面積が大きくなり、例えば物品の浮上において、安定した浮上を行なうことができる。
【００６０】
以上のように、軸受体及び軸受基体は、金型を用いて射出成形により形成されるので機械加工を必要とせず、合成樹脂製の軸受体は、環状凹所の内、外周面を軸受基体の円環状突出部の内、外周面に夫々嵌挿させると共に接触部において軸受基体に強固に一体的に溶着接合されており、また軸受体には、幅が少なくとも０．３ｍｍで、深さが少なくとも０．０１ｍｍの環状凹溝と、直径が少なくとも３０μｍの複数個の自成絞り形状の空気吹出孔が形成されているので、空気吹出孔から多量の空気の吹き出しが抑制され、空気吹出孔からの多量の空気吹出しに起因する自励振動の発生を抑制することができ、大量生産が可能となるばかりでなく、安価な静圧気体軸受及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  静圧気体軸受
２  軸受基体
３  軸受体
【図１】
0005961952.tif 000002
【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】
0005961952.tif 000009
【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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