JP2008241529A - 回転中心合わせ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一連の作業で確実に精度良く回転ディスクの図心と回転ディスクを支持するハブの回転中心を合わせることが出来る回転中心合わせ装置を提供する。
【解決手段】ハブ2を回転駆動するモータ6およびハブ2を固定したXYZステージ4と、XYZステージ4を駆動制御するモータドライバ10と、回転ディスク1をハブ2が回転中に接触しない位置に予め支持する回転ディスク支持部14と、撮像装置により検出したハブ2の回転中心の位置Pおよび回転ディスク1の図心の位置Qの差が0になるようにXYZステージ4をXY方向に動かし、位置Qと位置Pの差が予め設定した許容値以下になった後にハブ2と回転ディスク1を密着させ接合するようにXYZステージ4をZ方向に動かす指令をモータドライバ10に出力するCPU9と、を備えた。
【選択図】図1
【解決手段】ハブ2を回転駆動するモータ6およびハブ2を固定したXYZステージ4と、XYZステージ4を駆動制御するモータドライバ10と、回転ディスク1をハブ2が回転中に接触しない位置に予め支持する回転ディスク支持部14と、撮像装置により検出したハブ2の回転中心の位置Pおよび回転ディスク1の図心の位置Qの差が0になるようにXYZステージ4をXY方向に動かし、位置Qと位置Pの差が予め設定した許容値以下になった後にハブ2と回転ディスク1を密着させ接合するようにXYZステージ4をZ方向に動かす指令をモータドライバ10に出力するCPU9と、を備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば光学式エンコーダにおける、回転ディスクと回転ディスクを支持するハブを位置合わせして接合する回転中心合わせ装置に関する。
従来の回転中心合わせ装置は、ハブの上に回転ディスクを仮固定あるいは乗せた状態で全体を回転させ、回転ディスクの偏心量を測定して偏心が小さくなるように回転ディスクの位置を修正する、という反復動作を行って所望の偏心量以下に収まるように作業している(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
図5は、特許文献1で開示されている第1従来技術を示す回転中心合わせ装置の構成図である。
図5において、1は回転ディスク、2は回転体であるハブ、5はカップリング、6はモータ、7はカメラ、8は画像処理装置、9はCPU、12は直進マイクロメータ、13は微動アクチュエータである。
以下、図5を用いて第1従来技術による回転中心合わせ装置の動作を説明する。
ハブ2とハブ2の上に置かれた回転ディスク1をモータ6で回転させながらカメラ7で回転ディスク1のスリット像を観測して回転ディスク1の偏心量と偏心方向を計測する。そして、偏心を打ち消す方向に、直進マイクロメータ12の先端についた微動アクチュエータ13により回転ディスク1を押して、回転ディスク1の偏心量を小さくする。これを複数回行い、偏心量を追い込んでいく。
図5において、1は回転ディスク、2は回転体であるハブ、5はカップリング、6はモータ、7はカメラ、8は画像処理装置、9はCPU、12は直進マイクロメータ、13は微動アクチュエータである。
以下、図5を用いて第1従来技術による回転中心合わせ装置の動作を説明する。
ハブ2とハブ2の上に置かれた回転ディスク1をモータ6で回転させながらカメラ7で回転ディスク1のスリット像を観測して回転ディスク1の偏心量と偏心方向を計測する。そして、偏心を打ち消す方向に、直進マイクロメータ12の先端についた微動アクチュエータ13により回転ディスク1を押して、回転ディスク1の偏心量を小さくする。これを複数回行い、偏心量を追い込んでいく。
図6は、特許文献2で開示されている第2従来技術を示す回転中心合わせ装置の構成図である。
図6において、1は回転ディスク、2はハブ、5はカップリング、6はモータ、7はカメラ、8は画像処理装置、9はCPU、15はモータドライバである。
第2従来技術も第1従来技術と基本動作は同じであるが、ここでは、回転ディスクを動かすアクチュエータが、一方向からだけではなく、両方向から押すことができることにより、行き過ぎを戻す作用が可能となっている。
図6において、1は回転ディスク、2はハブ、5はカップリング、6はモータ、7はカメラ、8は画像処理装置、9はCPU、15はモータドライバである。
第2従来技術も第1従来技術と基本動作は同じであるが、ここでは、回転ディスクを動かすアクチュエータが、一方向からだけではなく、両方向から押すことができることにより、行き過ぎを戻す作用が可能となっている。
このように、従来の回転中心合わせ装置は、回転ディスクの偏心量を測定して、それを打ち消すように回転ディスクの位置をずらすことを繰り返して偏心量を所望の値以下に追い込む方式であった。
特開平01−86210号公報(第3−4頁、第1図)
特開平9−196641号公報(第4−5頁、第1図)
しかしながら、従来の回転中心合わせ装置は、回転ディスクがハブの上に乗っており、両者の摩擦力などの影響により、目標位置まで正確に押し込む作業が困難であった。このため、複数回手順を繰り返すのが通常であり、作業が一意に終わらないという問題があった。また、摩擦の大きさによっては、偏心量の目標値に到達できない場合もあった。また、偏心量を測定するに当たって、回転ディスクを回転させながら回転ディスクのパターンを観察して偏心量を測定する機構も必要であった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、あらかじめ、ハブの回転中心と、回転ディスクの図心を測定しておき、両者の相対位置が規定の値に入るように移動したあとに、密着させることにより、一連の作業で確実に精度良く回転中心を合わせることが出来る回転中心合わせ装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、カメラおよび画像処理装置からなる撮像装置を備え、回転ディスクと前記回転ディスクを支持するハブを位置合わせして接合する回転中心合わせ装置において、前記ハブおよび前記ハブを回転駆動するモータを取り付けたハウジングを固定したXYZステージと、前記XYZステージをXYZ方向に駆動制御するモータドライバと、前記回転ディスクを前記ハブの接合回転面であるXY平面の上面Z方向に離れた位置に予め支持する回転ディスク支持部と、前記撮像装置により検出して測定した前記ハブの回転中心の位置および前記回転ディスクの図心の位置の差が0になるように前記XYZステージをXY方向に動かし、前記位置の差が予め設定した許容値以下になった後に前記ハブと前記回転ディスクを密着させ接合するよう前記XYZステージをZ方向に動かす指令を前記モータドライバに出力するCPUと、を備えたことを特徴としている。
請求項1に記載の発明は、カメラおよび画像処理装置からなる撮像装置を備え、回転ディスクと前記回転ディスクを支持するハブを位置合わせして接合する回転中心合わせ装置において、前記ハブおよび前記ハブを回転駆動するモータを取り付けたハウジングを固定したXYZステージと、前記XYZステージをXYZ方向に駆動制御するモータドライバと、前記回転ディスクを前記ハブの接合回転面であるXY平面の上面Z方向に離れた位置に予め支持する回転ディスク支持部と、前記撮像装置により検出して測定した前記ハブの回転中心の位置および前記回転ディスクの図心の位置の差が0になるように前記XYZステージをXY方向に動かし、前記位置の差が予め設定した許容値以下になった後に前記ハブと前記回転ディスクを密着させ接合するよう前記XYZステージをZ方向に動かす指令を前記モータドライバに出力するCPUと、を備えたことを特徴としている。
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載の回転中心合わせ装置において、前記回転ディスクと前記ハブは、それぞれ角度基準を示す印を有し、前記CPUは、前記回転ディスクの角度基準方向と、前記ハブの角度基準方向の差が予め設定した許容値以下になるように前記モータを制御することを特徴としている。
また、請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載の回転中心合わせ装置において、前記ハブは、前記ハブの回転中心を検出するための基準となるマークを印刷した識別マークシールを予め貼付して有することを特徴としている。
請求項1に記載の発明によると、ハブと回転ディスクの基準位置を独立に計測して、両者の相対位置が規定値内に入るように移動したあとに接合するので、回転中心合わせ操作を複数回繰り返す必要がない。また回転ディスクとハブは分離した状態で位置決めされるので、接触による摩擦や弾性変形が位置決め精度へ与える影響を軽減でき、確実な手順で高精度な合わせ込みができる。
また、請求項2に記載の発明によると、ハブの回転中心と回転ディスクの図心の合わせ込みだけでなく両者の相対角度も同時に合わせ込めるので、回転させるための複雑な機構が不要になり、一連の作業で確実に精度良く回転中心を合わせることが出来る。
また、請求項3に記載の発明によると、ハブの回転中心を画像処理で的確に検出することが出来、光源の調整や画像処理の条件出しが簡単になり、信頼性が高い高精度な計測が手軽にできる。計測後、不要となった識別マークシールははがすこともできるため、組立後にじゃまになることもない。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施例を示す回転中心合わせ装置の全体構成図である。
図1において、1は回転ディスク、2はハブ、3はハウジング、4はXYZステージ、5はカップリング、6はモータ、7はカメラ、8は画像処理装置、9はCPU、10はXYZステージ用モータのモータドライバ、14は回転ディスク支持部、15はモータ6用のモータドライバである。
従来技術と本実施例が基本的に相違する点は、従来技術では、ハブ2の上に回転ディスク1が仮固定されていたのに対し、本装置ではハブ2に取り付けられる回転ディスク1が予め回転中心合わせ装置の回転ディスク支持部14で支持するようにしている点である。
以下、図1を用いて本実施例における回転中心合わせ装置の構成の詳細を説明する。
ハブ2はハウジング3に組み込まれた回転支持機構に取り付けられており、カップリング5を介して取り付けられたモータ6によって図1に示すXY平面で回転駆動される。
ハウジング3は、XYZステージ4上に固定されており、回転駆動用のモータ6ごと、図1に示すX,Y,Z方向に移動できる。
回転中心合わせ装置のZ方向、すなわち上方には、ハブ2の回転中心および回転ディスク1の図心を測定するためのカメラ7と画像処理装置8がある。画像処理装置8が計測した情報はCPU9に渡され、その結果を得てCPU9はXYZステージ4のモータドライバ10に指令してXYZステージ4のモータ(不図示)を動かす。
図1において、1は回転ディスク、2はハブ、3はハウジング、4はXYZステージ、5はカップリング、6はモータ、7はカメラ、8は画像処理装置、9はCPU、10はXYZステージ用モータのモータドライバ、14は回転ディスク支持部、15はモータ6用のモータドライバである。
従来技術と本実施例が基本的に相違する点は、従来技術では、ハブ2の上に回転ディスク1が仮固定されていたのに対し、本装置ではハブ2に取り付けられる回転ディスク1が予め回転中心合わせ装置の回転ディスク支持部14で支持するようにしている点である。
以下、図1を用いて本実施例における回転中心合わせ装置の構成の詳細を説明する。
ハブ2はハウジング3に組み込まれた回転支持機構に取り付けられており、カップリング5を介して取り付けられたモータ6によって図1に示すXY平面で回転駆動される。
ハウジング3は、XYZステージ4上に固定されており、回転駆動用のモータ6ごと、図1に示すX,Y,Z方向に移動できる。
回転中心合わせ装置のZ方向、すなわち上方には、ハブ2の回転中心および回転ディスク1の図心を測定するためのカメラ7と画像処理装置8がある。画像処理装置8が計測した情報はCPU9に渡され、その結果を得てCPU9はXYZステージ4のモータドライバ10に指令してXYZステージ4のモータ(不図示)を動かす。
図2は、本発明の第1実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図であり、(a)はハブ2の回転中心と回転ディスク1の図心の位置合わせ動作、(b)は回転ディスク1とハブ2の接触動作、(c)は回転ディスク1とハブ2が接合した状態を示した図である。
図2において、Pはハブ2の回転中心、Qは回転ディスク1の図心である。
以下、図1、2を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
まず、モータ6を回転させてハブ2を回転させる。回転角度が違う複数のハブ面を画像処理することにより、ハブ2の回転中心位置Pの座標が検出される。
次に、回転ディスク1のパターンを画像処理することにより、回転ディスク1のパターンの図心位置Qの座標が検出される。
PとQの座標は画像処理装置8の設定によっては同じ座標上の値ではない場合があるが、必要に応じて事前にキャリブレーションすることで、共通座標に座標変換できる。
図2(a)に示すように、CPU9は、PとQの座標値から、P点を動かす方向と距離を算出できるので、XYZステージ4に対して目標座標としてQを指令することにより、PとQがXYZステージ4の位置決め精度のオーダで重なる。μmオーダの精度のXYZステージは容易に入手できるので、精度の高い位置合わせが可能となる。回転ディスク1は、予め回転ディスク支持部14によりハブ2と平行かつハブ2から上面Z方向に離れた位置に支持されており、位置合わせによるXYZステージ4のXY移動時にハブ2と接触しないので、摩擦等による位置決め精度の低下は考慮しなくて良い。
PとQが重なる位置で、今度は図2(b)に示すようにXYZステージ4でハブ2をZ方向に上昇することにより、回転ディスク1とハブ2が接触する。
通常は、ハブ2の面に接着剤があらかじめ塗布してあるので、図2(c)に示すように接合した状態で保持するか、紫外線硬化型接着剤と紫外線照射装置を使うことにより接着が完了する。
ハブ2の上に回転ディスク1が完全に乗ると、間に挟まれた接着層が流動することによる位置ずれが懸念されるが、ハブ2面の高さと、回転ディスク1面の高さを計測しておけば、接着層厚さも考慮した最適な高さ方向に位置決めができる。
図2において、Pはハブ2の回転中心、Qは回転ディスク1の図心である。
以下、図1、2を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
まず、モータ6を回転させてハブ2を回転させる。回転角度が違う複数のハブ面を画像処理することにより、ハブ2の回転中心位置Pの座標が検出される。
次に、回転ディスク1のパターンを画像処理することにより、回転ディスク1のパターンの図心位置Qの座標が検出される。
PとQの座標は画像処理装置8の設定によっては同じ座標上の値ではない場合があるが、必要に応じて事前にキャリブレーションすることで、共通座標に座標変換できる。
図2(a)に示すように、CPU9は、PとQの座標値から、P点を動かす方向と距離を算出できるので、XYZステージ4に対して目標座標としてQを指令することにより、PとQがXYZステージ4の位置決め精度のオーダで重なる。μmオーダの精度のXYZステージは容易に入手できるので、精度の高い位置合わせが可能となる。回転ディスク1は、予め回転ディスク支持部14によりハブ2と平行かつハブ2から上面Z方向に離れた位置に支持されており、位置合わせによるXYZステージ4のXY移動時にハブ2と接触しないので、摩擦等による位置決め精度の低下は考慮しなくて良い。
PとQが重なる位置で、今度は図2(b)に示すようにXYZステージ4でハブ2をZ方向に上昇することにより、回転ディスク1とハブ2が接触する。
通常は、ハブ2の面に接着剤があらかじめ塗布してあるので、図2(c)に示すように接合した状態で保持するか、紫外線硬化型接着剤と紫外線照射装置を使うことにより接着が完了する。
ハブ2の上に回転ディスク1が完全に乗ると、間に挟まれた接着層が流動することによる位置ずれが懸念されるが、ハブ2面の高さと、回転ディスク1面の高さを計測しておけば、接着層厚さも考慮した最適な高さ方向に位置決めができる。
図3は、本発明の第2実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図であり、(a)はハブ2の回転中心と回転ディスク1の図心の位置合わせ動作、(b)はハブ2と回転ディスク1の相対角度合わせ動作、(c)は回転ディスク1とハブ2の接触動作、(d)は回転ディスク1とハブ2が接合した状態を示した図である。
以下、図3を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
本実施例が第1実施例と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例の回転中心合わせ装置は、第1実施例に加えてハブ2および回転ディスク1に角度基準を示す印を設けている点であり、図3(a)に示すハブ2の回転中心と回転ディスク1の図心の位置合わせ動作の完了後、角度基準を示す印とこれを撮影するカメラ7と画像処理装置8を用いて、図3(b)に示すようにハブ2の角度基準方向と回転ディスク1の角度基準方向の差が所定の範囲に入るようにモータ6を回転させて、角度基準方向の差が所定の範囲に入った後、第1実施例と同様に図3(c)および(d)に示す接合操作を行うようにしている点である。それ以外の構成は図1と同じである。
尚、ハブ2側の角度基準は、モータ6の磁極位置に置き換えることもできる。
以下、図3を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
本実施例が第1実施例と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例の回転中心合わせ装置は、第1実施例に加えてハブ2および回転ディスク1に角度基準を示す印を設けている点であり、図3(a)に示すハブ2の回転中心と回転ディスク1の図心の位置合わせ動作の完了後、角度基準を示す印とこれを撮影するカメラ7と画像処理装置8を用いて、図3(b)に示すようにハブ2の角度基準方向と回転ディスク1の角度基準方向の差が所定の範囲に入るようにモータ6を回転させて、角度基準方向の差が所定の範囲に入った後、第1実施例と同様に図3(c)および(d)に示す接合操作を行うようにしている点である。それ以外の構成は図1と同じである。
尚、ハブ2側の角度基準は、モータ6の磁極位置に置き換えることもできる。
図4は、本発明の第3実施例を示す回転中心合わせ装置の動作説明図であり、(a)は識別マークシール11を貼付したハブ2面、(b)は初期位置でのマークの中心座標を認識動作、(c)は120度回転した位置におけるマークの中心座標を認識動作、(d)は240度回転した位置におけるマークの中心座標を認識動作、(e)はハブ2の回転中心を求める動作を示す図である。
図4において、11は識別マークシールである。
以下、図4を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
第1実施例と異なる点は、本実施例のはハブ2に識別マークシール11を貼付している点であり、それ以外の構成は図1と同じである。
第1および第2実施例において、ハブ2の回転中心を画像処理で求める場合に、金属製のハブ2の表面は反射光により画像認識がしにくいことがある。そのような場合に、あらかじめ認識しやすいマークを描いた識別マークシール11をハブ2面に貼る作業を行う。
画像処理はこの識別マークシール11の画像を使うことにより、金属面に比べてはるかに良好に精度良くハブ2の回転中心を求めることが出来る。
識別マークシール11は不要であれば、回転中心決定後にはがしてもよい。
ハブ2の回転中心の認識は、例えば次の手順で行う。
まず、図4(a)に示すように、初期位置でのマークの中心座標を認識する。
次に、例えば図4(b)に示すように、120度回転した位置におけるマークの中心座標を認識する。
さらに、図4(c)に示すように、3番目の回転位置におけるマークの中心座標を認識する。
図4(d)に示すように、以上3点の座標を通る円の中心が、回転中心座標である。
図4において、11は識別マークシールである。
以下、図4を用いて本実施例の回転中心合わせ装置の動作を説明する。
第1実施例と異なる点は、本実施例のはハブ2に識別マークシール11を貼付している点であり、それ以外の構成は図1と同じである。
第1および第2実施例において、ハブ2の回転中心を画像処理で求める場合に、金属製のハブ2の表面は反射光により画像認識がしにくいことがある。そのような場合に、あらかじめ認識しやすいマークを描いた識別マークシール11をハブ2面に貼る作業を行う。
画像処理はこの識別マークシール11の画像を使うことにより、金属面に比べてはるかに良好に精度良くハブ2の回転中心を求めることが出来る。
識別マークシール11は不要であれば、回転中心決定後にはがしてもよい。
ハブ2の回転中心の認識は、例えば次の手順で行う。
まず、図4(a)に示すように、初期位置でのマークの中心座標を認識する。
次に、例えば図4(b)に示すように、120度回転した位置におけるマークの中心座標を認識する。
さらに、図4(c)に示すように、3番目の回転位置におけるマークの中心座標を認識する。
図4(d)に示すように、以上3点の座標を通る円の中心が、回転中心座標である。
以上述べたように本実施例に係わる回転中心合わせ装置は、ハブ2の回転中心Pの座標と、回転ディスク1の図心Qの座標を測定し、両者の座標が一致するようにXYZステージ4で移動した後に接合するようにしているので、繰り返し作業を行うことなく目標精度で接合できる。また、ハブ2および回転ディスク1に、角度基準を示す印を設け、回転ディスク1の角度基準方向と、ハブ2の角度基準方向の差が所定の範囲に入るようにモータ6を回転制御するようにしているので、ハブ2の回転中心と回転ディスク1の図心の合わせ込みだけでなく両者の相対角度も同時に合わせ込めるので、回転させるための複雑な機構が不要になり、一連の作業で確実に精度良く回転中心を合わせることが出来る。さらに、ハブ2に画像認識用の識別マークシール11を貼ることにより、回転中心の認識が容易になり、精度を上げることができる。
本発明は光学式エンコーダの回転中心合わせラインの装置に用いて好適であるが、光学式エンコーダ以外でも、例えば磁気式エンコーダのドラムと回転中心を合わせこむ場合にも使用できる。その他、回転するものの上に物体を搭載するような一般の用途にも適用できる。
1 回転ディスク
2 ハブ
3 ハウジング
4 XYZステージ
5 カップリング
6 モータ
7 カメラ
8 画像処理装置
9 CPU
10、15 モータドライバ
11 識別マークシール
12 直進マイクロメータ
13 微動アクチュエータ
14 回転ディスク支持部
2 ハブ
3 ハウジング
4 XYZステージ
5 カップリング
6 モータ
7 カメラ
8 画像処理装置
9 CPU
10、15 モータドライバ
11 識別マークシール
12 直進マイクロメータ
13 微動アクチュエータ
14 回転ディスク支持部
Claims (3)
- カメラ(7)および画像処理装置(8)からなる撮像装置を備え、回転ディスク(1)と前記回転ディスク(1)を支持するハブ(2)を位置合わせして接合する回転中心合わせ装置において、
前記ハブ(2)および前記ハブ(2)を回転駆動するモータ(6)を取り付けたハウジング(3)を固定したXYZステージ(4)と、
前記XYZステージ(4)をXYZ方向に駆動制御するモータドライバ(10)と、
前記回転ディスク(1)を前記ハブ(2)の接合回転面であるXY平面の上面Z方向に離れた位置に予め支持する回転ディスク支持部(14)と、
前記撮像装置により検出して測定した前記ハブ(2)の回転中心の位置(P)および前記回転ディスク(1)の図心の位置(Q)の差が0になるように前記XYZステージ(4)をXY方向に動かし、前記位置の差が予め設定した許容値以下になった後に前記ハブ(2)と前記回転ディスク(1)を密着させ接合するよう前記XYZステージ(4)をZ方向に動かす指令を前記モータドライバ(10)に出力するCPU(9)と、を備えたことを特徴とする回転中心合わせ装置。 - 前記回転ディスク(1)と前記ハブ(2)は、それぞれ角度基準を示す印を有し、
前記CPU(9)は、前記回転ディスク(1)の角度基準方向と、前記ハブ(2)の角度基準方向の差が予め設定した許容値以下になるように前記モータ(6)を制御することを特徴とする請求項1に記載の回転中心合わせ装置。 - 前記ハブ(2)は、前記ハブ(2)の回転中心を検出するための基準となるマークを印刷した識別マークシール(11)を予め貼付して有することを特徴とする請求項1または2に記載の回転中心合わせ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007083980A JP2008241529A (ja) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | 回転中心合わせ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007083980A JP2008241529A (ja) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | 回転中心合わせ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2008241529A true JP2008241529A (ja) | 2008-10-09 |
Family
ID=39913058
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2007083980A Pending JP2008241529A (ja) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | 回転中心合わせ装置 |
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