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技術 物品供給装置

出願人 倉敷紡績株式会社
発明者 中島大介樋川英昭
出願日 2015年12月28日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-257381
公開日 2017年7月6日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-119575
状態 特許登録済
技術分野 物品のコンベヤ等への供給 特殊移送3
主要キーワード 底部部材 底面部材 搬送物同士 供給数 円周軌道 ピックアップノズル 受入位置 整列板
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

微小物品を搬送し、高速で供給可能な物品供給装置を提供する。

解決手段

物品供給装置10は、搬送物60を搬送する搬送部20と、前記搬送部の下流端に設けられた回転体30とを有する。そして、前記回転体は、回転軸周りに水平面内で回転可能であり、外周の少なくとも一部が前記回転軸を中心とする円弧状に形成され、前記円弧状に形成された外周の縁部にあって、ある回転角度において前記搬送部の下流端と連通する受入位置に移動して前記搬送物の1個を受け入れ可能な収容部を備える。そして、前記物品供給装置は、前記回転による前記収容部の軌道の少なくとも一部分において、当該部分の上方が開放されているか、または当該部分の上方に開閉可能な取出口50が設けられていることにより、前記収容部から前記搬送物を取出可能である。

概要

背景

ボールグリッドアレイ(BGA)型半導体パッケージなどの電子部品実装基板とを電気的に接続するために半田ボールが用いられる。半田ボールの整列には、従来より、半田ボールを1個ずつ収容する穴が多数配列された整列板が用いられている。例えば、整列板上に多数の半田ボールを投下し、ゴム製のスキージを整列板上に擦り付けることによって、半田ボールを穴に入り込ませるとともに余分の半田ボールを除去することで、半田ボールを整列させることができる。

概要

微小物品を搬送し、高速で供給可能な物品供給装置を提供する。物品供給装置10は、搬送物60を搬送する搬送部20と、前記搬送部の下流端に設けられた回転体30とを有する。そして、前記回転体は、回転軸周りに水平面内で回転可能であり、外周の少なくとも一部が前記回転軸を中心とする円弧状に形成され、前記円弧状に形成された外周の縁部にあって、ある回転角度において前記搬送部の下流端と連通する受入位置に移動して前記搬送物の1個を受け入れ可能な収容部を備える。そして、前記物品供給装置は、前記回転による前記収容部の軌道の少なくとも一部分において、当該部分の上方が開放されているか、または当該部分の上方に開閉可能な取出口50が設けられていることにより、前記収容部から前記搬送物を取出可能である。

目的

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、微小な物品を搬送し、高速で供給可能な物品供給装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

搬送物を搬送する搬送部と、前記搬送部の下流端に設けられた回転体とを有し、前記回転体は、回転軸周りに水平面内で回転可能であり、外周の少なくとも一部が前記回転軸を中心とする円弧状に形成され、前記円弧状に形成された外周の縁部にあって、ある回転角度において前記搬送部の下流端と連通する受入位置に移動して前記搬送物の1個を受け入れ可能な収容部を備え、前記回転による前記収容部の軌道の少なくとも一部分において、当該部分の上方が開放されているか、または当該部分の上方に開閉可能な取出口が設けられていることにより、前記収容部から前記搬送物を取出可能である、物品供給装置

請求項2

前記収容部が一定の割出ピッチで複数形成されている、請求項1に記載の物品供給装置。

請求項3

前記複数の収容部のうち2以上の収容部から同時に前記搬送物を取出可能である、請求項2に記載の物品供給装置。

請求項4

前記回転体は、外周の全体が前記回転軸を中心とする円周状に形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品供給装置。

請求項5

前記回転体が一方向に回転可能である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品供給装置。

請求項6

前記回転体は、前記収容部が前記受入位置と前記取出位置の間を往復するように双方向に回転可能である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品供給装置。

請求項7

前記収容部が、当該収容部内に収容した前記搬送物を位置決めする位置決め機構を備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の物品供給装置。

請求項8

前記位置決め機構が減圧部と連通する固定用通気部であり、前記収容部の底面に開口を有する、請求項7に記載の物品供給装置。

請求項9

前記位置決め機構が減圧部と連通する固定用通気部であり、前記収容部の回転軸側の壁面に開口を有する、請求項7に記載の物品供給装置。

技術分野

0001

本発明は、微小物品を搬送して供給する装置に関する。

背景技術

0002

ボールグリッドアレイ(BGA)型半導体パッケージなどの電子部品実装基板とを電気的に接続するために半田ボールが用いられる。半田ボールの整列には、従来より、半田ボールを1個ずつ収容する穴が多数配列された整列板が用いられている。例えば、整列板上に多数の半田ボールを投下し、ゴム製のスキージを整列板上に擦り付けることによって、半田ボールを穴に入り込ませるとともに余分の半田ボールを除去することで、半田ボールを整列させることができる。

先行技術

0003

特開平10−294597号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、整列板を用いた従来の方法では、半田ボールがスキージと穴のエッジに噛み込まれて、欠け割れが発生することがあった。その場合、半田ボールの体積が減少することによって、電気の導通特性が変わるという問題があった。

0005

この問題に対して、バルクフィーダー等を用いて半田ボールを1個ずつ供給することが考えられる。バルクフィーダーは、例えば、対象となる搬送物ホッパー投入し、ホッパー下部からトンネル状等の搬送路に導き、1列に整列させて、気流によって搬送・供給する装置である。搬送路末端取出口に到達した搬送物は、ピックアップノズル吸着されて順次取り出される。例えば、特許文献1には、カセットランダム収納された角形チップをトンネル内に送り込み、トンネルの先端部側(下流側)を真空吸引することによりチップを搬送するバルクフィーダーが記載されている。

0006

しかしながら、本発明者らの研究によって、従来のバルクフィーダーには供給速度の向上に課題があることが明らかになった。ピックアップノズルによる取り出しの時間間隔ピッチ)を短くすると、搬送物の取り出しに失敗する確率が高くなったのである。この原因は、搬送自体の速度が遅いことではなく、搬送路の下流端から取り出そうとする搬送物が後続の搬送物と干渉することであった。すなわち、搬送路を整列して搬送されてきた搬送物が、次々と下流端に到達して隙間なく列を成しており、先頭の1個を取り出す際に、次の搬送物が引っ掛って取り出しの邪魔をすることが分かった。

0007

本発明は、上記を考慮してなされたものであり、微小な物品を搬送し、高速で供給可能な物品供給装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上記目的のために、本発明の物品供給装置は、搬送路等の下流端で、回転体により先頭の搬送物だけを分離して取出位置に移動させる。

0009

本発明の物品供給装置は、搬送物を搬送する搬送部と、前記搬送部の下流端に設けられた回転体とを有する。そして、前記回転体は、回転軸周りに水平面内で回転可能であり、 外周の少なくとも一部が前記回転軸を中心とする円弧状に形成され、前記円弧状に形成された外周の縁部にあって、ある回転角度において前記搬送部の下流端と連通する受入位置に移動して前記搬送物の1個を受け入れ可能な収容部を備える。そして、前記物品供給装置は、前記回転による前記収容部の軌道の少なくとも一部分において、当該部分の上方が開放されているか、または当該部分の上方に開閉可能な取出口が設けられていることにより、前記収容部から前記搬送物を取出可能である。

0010

好ましくは、前記収容部が一定の割出ピッチで複数形成されている。さらに好ましくは、前記複数の収容部のうち2以上の収容部から同時に前記搬送物を取出可能である。

0011

前記回転体は、外周の全体が前記回転の軸を中心とする円周状に形成されていてもよい。

0012

また、前記回転体は一方向に回転可能であってもよい。あるいは、前記回転体は、前記収容部が前記受入位置と前記取出位置の間を往復するように双方向に回転可能であってもよい。

0013

好ましくは、前記収容部が、当該収容部内に収容した前記搬送物を位置決めする位置決め機構を備える。前記位置決め機構が減圧部と連通する固定用通気部であり、前記収容部の底面に開口を有していてもよい。あるいは、前記位置決め機構が減圧部と連通する固定用通気部であり、前記収容部の回転軸側の壁面に開口を有していてもよい。

発明の効果

0014

本発明の物品供給装置によれば、搬送部の下流端に到達した搬送物の列から、回転体により、先頭の1個だけを高速で分離することができる。このように分離した搬送物は、後続する搬送物の干渉を受けないでピックアップノズル等で取り出すことができる。さらに、搬送物を収容部に収容して移動させることにより、回転体の作動中に搬送物が何らかの部材間に噛み込まれて破損することがない。

図面の簡単な説明

0015

本発明の第1の実施形態である物品供給装置の使用状態を示す平面図である。
本発明の第1の実施形態である物品供給装置の使用状態を示す側面図である。
本発明の第1の実施形態である物品供給装置の搬送路に沿った垂直断面図である。
図3のAA断面を示す図である。
図3のBB断面を示す図である。
図5DD断面図である。
図3のCC断面図でありベース部材の上面を示す図である。
本発明の第2の実施形態である物品供給装置の回転体を含む部分の平面図である。
本発明の第3の実施形態である物品供給装置の回転体を含む部分の平面図である。
本発明の第4の実施形態である物品供給装置の回転体を含む部分の水平断面図である。
固定用通気部の開口の断面形状を例示する図である。
固定用通気部の開口を収容部の壁面に設けた変形例を示す図である。

実施例

0016

本発明の第1の実施形態である物品供給装置を図1図7に基づいて説明する。なお、各図は、説明を容易にするために、縮尺が正確ではなく、部材間の隙間等が誇張して描かれている。

0017

図1および図2において、本実施形態の物品供給装置10は、ホッパー70と組み合わされて、搬送物である半田ボール60を搬送、供給する。半田ボールは、ホッパーに投入され、ホッパー下部から供給装置の搬送部である搬送路20に導かれる。半田ボールは、一列に整列して、搬送路内を気流によって下流へと搬送される。半田ボールは、搬送路の下流端に設けられた回転体30によって、搬送路下流端の側方に設けられた取出口50に移動し、ピックアップノズル80に吸着されて取り出される。

0018

搬送物である半田ボール60は、球形状を有する。搬送物の大きさは特に限定されない。しかし、搬送物が大きい場合は、搬送物同士の干渉の影響が相対的に小さくなり、本実施形態の供給装置を利用する意義が小さくなる。このことから、搬送物の大きさは、径が5mm以下であることが好ましく、2mm以下であることがより好ましく、1mm未満であることが特に好ましい。一方、搬送物が小さすぎると装置の加工や製作が難しくなるので、搬送物の大きさは、径が10μm以上であることが好ましい。半田ボールの径は、100μm〜800μmのものが多く用いられている。本実施形態の供給装置はこのような大きさの半田ボールの搬送・供給に特に適している。

0019

図3および図4において、搬送路20は、ベース部材23に形成された溝と、その溝の上面を覆うカバー部材22によって、トンネル状に形成されている。トンネルの断面形状は円形であってもよいし、図4に示したように矩形であってもよい。トンネルの断面の大きさは半田ボール60よりわずかに大きい。微小な物品を高速で搬送するためには、このように側面および上下面が規制された閉鎖系の搬送路を構成することが好ましい。搬送路の上流には送気部(図示せず)が設けられており、搬送路内を上流から下流に向かう気流を発生させる。

0020

図3および図5において、搬送路20の下流端26には、回転体30が配置されている。回転体は回転軸Zを中心として水平面内で、図5において反時計回りに、回転可能である。回転体は略円板状の形状を有し、その外周の全体が回転軸を中心とする円周状に形成されている。回転体は、外周縁部の上面に、半田ボール1個を収容可能な収容部31を有する。収容部は、回転体の外周側と上面が開いた溝状に形成されている。収容部は一定の割出ピッチPで、周方向に等間隔に形成されており、図5では全周で12個形成されている。

0021

収容部31は、回転体のある回転角度で、搬送路20の延長となって、搬送路下流端26に到達した半田ボールの1個を受け入れることができる。この状態を「収容部が受入位置にある」という。図5では、収容部31aが受入位置にある。

0022

収容部31の搬送物受入方向に対して垂直な断面形状は、トンネル状に形成された搬送路20の断面形状と略同じであることが好ましい。これにより受け入れ時に搬送物の詰まりや引っかかりを防止できる。

0023

収容部31は、回転体の他の回転角度で、取出口50の下に移動する。取出口は、図5の矢印で指した3か所に、収容部と同じ割出ピッチPで設けられている。図6に、回転体の回転軸Zと1つの取出口50を通る断面図を示す。図6において、カバー部材22に設けられた開口が取出口50である。収容部31jに収容された半田ボールは、取出口50を通して、ピックアップノズル等により取り出すことができる。この状態を「収容部が取出位置にある」という。図5では収容部31j、31kおよび31lが取出位置にある。

0024

取出口50の数は特に限定されない。取出口の位置は、回転体の回転に伴う収容部31の円周軌道の一部であって受入位置と異なる部分の上方に設けられる。取出口が複数ある場合は、複数の取出口から同時に半田ボールを取出可能となるように取出口を配置する。例えば、図5では、収容部と同じ割出ピッチPで取出口を配置することによって、3か所の取出口から同時に半田ボールが取出可能である。なお、取出口には開閉可能なシャッターを設けて、半田ボールを取り出す都度、シャッターを開けるようにしてもよい。

0025

収容部31が受入位置以外の回転角度にあるとき、収容部31の外周側がベース部材23によって閉鎖されることにより、搬送物は側面および下面が規制された空間内に収容される。このように収容部の上面以外を規制することで、回転体を高速に作動させた場合でも収容部内の搬送物を安定的に保持し、収容部からの飛び出し等を防止することができる。

0026

図6および図7において、回転体30は、半田ボールの位置決め機構として、固定用通気部33を有する。以下において「固定用通気部」を単に「通気部」ということがある。通気部33は、収容部の底面に開口38を有し、その開口から回転体内を下方に延びる垂直部分34と、底面部材24の上面に形成された円弧状の溝35と、溝35から底面部材内を下方に延びる垂直部分36を通って、減圧部37に連通している。図7は底面部材の上面を示しており、理解を助けるために図5と同じ収容部の割出線を破線で示した。この構造により、収容部が受入位置から取出位置に至る間、収容部内の半田ボールを開口38に吸い付けて固定(位置決め)できる。減圧部としては、負圧タンクや、真空ポンプなどを用いることができる。

0027

固定用通気部33は、開口38から下方へ進むにしたがって、すなわち回転体の内部に向かって進むにしたがって、径が小さくなっていてもよい。図11に、通気部の開口近傍における断面形状の例を示す。図11A〜Cにおいて、通気部の内壁面39はすり状に形成されており、通気部は開口38から下方へ向かって径が小さくなっている。このように開口部をすり鉢状等に形成することによって、収容部に受け入れられたボールが開口に誘引され、より短時間で開口に固定される。

0028

固定用通気部の開口38は、大きすぎると、半田ボールが嵌り込んで、ピックアップ時の抵抗が大きくなる。このことから、開口の径は半田ボールの径の好ましくは0.8倍以下、より好ましくは0.7倍以下である。一方、開口が小さすぎると、半田ボールを固定する力が弱く、回転体の回転の際に、半田ボールが開口から外れることがある。このことから、開口の径は半田ボールの径の好ましくは0.2倍以上であり、より好ましくは0.5倍以上である。開口の入口が図11A〜Cに示すようにすり鉢状等に形成されていて、半田ボールが収容部底面より低い位置で固定用通気部の内壁面39と接する場合には、半田ボールと内壁面39との接円の径が半田ボールの径の好ましくは0.8倍以下、より好ましくは0.7倍以下であり、好ましくは0.2倍以上、より好ましくは0.5倍以上である。

0029

次に本実施形態の回転体の動作を図3図5および図6に基づいて説明する。

0030

回転体30が図5の状態の回転角度にあるときに、収容部31aが受入位置にある。収容部31aは受入位置で、搬送路20の下流端26から半田ボール60を1個受け入れる。半田ボールは固定用通気部33の開口38に位置決めされる。

0031

次いで、回転体を収容部の割出ピッチPだけ、反時計回りに回転させる。これにより、収容部31bが受入位置に移動し、搬送路から半田ボールを1個受け入れる。

0032

さらに回転体を割出ピッチPだけ反時計回りに回転させて、収容部31cを受入位置に移動させて、半田ボールを1個導入する。

0033

さらに回転体を割出ピッチPだけ反時計回りに回転させて、収容部31dを受入位置に移動させて、半田ボールを1個導入する。このとき、収容部31a、31b、31cは取出位置に移動しており、収容部内の半田ボールをピックアップノズルにより取り出す。収容部が受入位置から取出位置まで移動する間、収容部に収容された半田ボールは、開口38に吸い付けられて位置決めされている。

0034

このように、回転体30を収容部の割出ピッチPずつ間欠回転させ、搬送路の下流端に到達した半田ボールの列から先頭の1個だけを次々に分離(1個切り)して取出口に移動させることで、ピックアップノズルに半田ボールを1個ずつ供給することができる。回転体が1回転すると、図5の状態に戻る。

0035

本実施形態の効果を以下に説明する。

0036

本実施形態の物品供給装置10では、搬送路下流端で列をなした半田ボールのうち、先頭の1個の半田ボールを回転体によって分離して取出口に移動させるため、取り出しに際して後続の半田ボールとの干渉がない。その結果、取り出しのピッチを短くしても失敗が起こりにくく、単位時間あたりの半田ボールの供給数を多くすることができる。

0037

また、半田ボールが収容部に収容されて移動するので、半田ボールが何らかの部材間に噛み込まれて破損することがない。

0038

また、収容部の大きさは半田ボールの大きさに対して僅かにクリアランスを設けてあるが、固定用通気部33の作用により収容部内での半田ボールの位置精度が向上するので、ピックアップの成功率が高まる。このことは、半田ボールのサイズが小さい場合に特に有益である。また、本実施形態のように、空気の吸引によって搬送物を位置決めすると、搬送物にダメージを与えにくい点でも好ましい。

0039

また、本実施形態の物品供給装置では収容部31と同じ割出ピッチPで取出口50が形成されており、複数のピックアップノズルを取出口と同じ配置で並べておけば、3か所の取出口から同時に3個の半田ボールを取り出すことができる。これにより、ピックアップノズルの動作が全体を律速する場合に、半田ボールの供給速度をさらに向上させることができる。

0040

次に、本発明の物品供給装置の第2の実施形態を図8に基づいて説明する。本実施形態の物品供給装置は、取出口の数および配置が第1の実施形態と異なり、その他の各部の構造・機能は第1の実施形態と同様である。

0041

図8において、本実施形態の物品供給装置11は、収容部31と同数の12か所の取出口50を有する。取出口は、収容部と同じ割出ピッチPで形成されている。そして、図5では、いくつかの収容部(31j、31k、31l)が取出位置にあるときに他の1つ収容部(31a)が受入位置にあったのに対して、図8では、収容部が取出位置にあるときに、どの収容部も受入位置にない。

0042

図8では、6つの収容部に半田ボールが収容されている。回転体を反時計回りにさらに割出ピッチPずつ間欠回転させ、すべての収容部に半田ボールを収容した後、回転体をP/2だけ回転させるとすべての収容部が取出位置に移動する。その状態で、取出口と同じ配置に並べた12本のピックアップノズルで、すべての半田ボールを同時に取り出すことができる。

0043

なお、回転体によって各搬送路の先頭から搬送物を1個ずつ分離することによる効果や、固定用通気部によって各収容部内で搬送物を固定することによる効果は第1の実施形態と同じである。

0044

次に、本発明の物品供給装置の第3の実施形態を図9に基づいて説明する。本実施形態の物品供給装置は、回転体の上方が開放されている点で第1の実施形態と異なり、その他の各部の構造・機能は第1の実施形態と同様である。

0045

図9において、本実施形態の物品供給装置12では、矢印で指した3か所を取出位置51としている。取出位置51の数は特に限定されない。取出位置は、回転体の回転に伴う収容部31の円周軌道の一部であって受入位置と異なる部分に設けられる。取出位置が複数ある場合は、複数の取出位置から同時に半田ボールを取出可能となるように取出位置を配置する。例えば、図8では、収容部を同じ割出ピッチPで配置した3か所の取出位置の上方がいずれも開放されているので、複数のピックアップノズルを取出位置と同じ配置で並べておくことにより、取出位置にある3つの収容部から同時に半田ボールを取り出すことができる。

0046

なお、回転体によって各搬送路の先頭から搬送物を1個ずつ分離することによる効果や、固定用通気部によって各収容部内で搬送物を固定することによる効果は第1の実施形態と同じである。

0047

次に、本発明の物品供給装置の第4の実施形態を図10に基づいて説明する。本実施形態の物品供給装置は、回転体の形状が略扇形状であること、および回転体が振り子のように往復運動する点で、第1の実施形態と異なる。

0048

図10において、物品供給装置13の回転体40の外周は略扇形状であり、外周の図左上側の部分が回転軸を中心とする円弧状に形成されている。収容部31は、この円弧状に形成された外周縁部に、一定の割出ピッチで3つ形成されている。取出口50は、第1の実施形態と同様に、収容部と同じ割出ピッチで3か所に形成されている。その他の各部の構造・機能は第1の実施形態と同様である。

0049

本実施形態の回転体の動作は次のとおりである。回転体40を図10の状態から、収容部の割出ピッチPずつ反時計回りに間欠回転させながら、収容部に半田ボールを導入する。回転体が点線で示した40aの位置まで回転したら、3か所の取出口50から半田ボールを取り出す。

0050

次いで、回転体30を時計回りに回転させて図10の位置に戻す。回転体を戻す際、空の収容部31に半田ボールが進入しないように、搬送路下流端で、ストッパピン(図示せず)を搬送路内に突き出して半田ボールをき止めてもよい。

0051

本実施形態の物品供給装置13は、第1の実施形態と比べて、回転体の占める面積を小さくできる点でメリットがある。なお、回転体によって各搬送路の先頭から搬送物を1個ずつ分離することによる効果や、固定用通気部によって各収容部内で搬送物を固定することによる効果は第1および第2の実施形態と同じである。

0052

本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

0053

例えば、搬送物は半田ボールには限られず、微小ベアリング用の玉や、液晶ディスプレイパネル用のスペーサーなどの他の物品であってもよい。また、搬送物の形状は球状には限られず、直方体等他の形状であってもよい。なお、搬送物が搬送路に沿って長い直方体等の形状である場合は、搬送物の長辺が、好ましくは20mm以下、より好ましくは5mm以下、特に好ましくは2mm以下であり、好ましくは0.05mm以上である。

0054

また、例えば、上記各実施形態では気流によって搬送物を搬送したが、搬送路を傾斜させて重力によって搬送物を搬送してもよい。あるいは、振動フィーダーによって搬送物を搬送し、その下流端の出口から搬送物を1個ずつ排出するようにしてもよい。

0055

また、例えば、固定用通気部の開口を収容部の回転軸側の壁面に設けてもよい。図12に示すように、球状の搬送物に対して固定用通気部93の開口98を壁面に設けると、搬送物60の大きさに合わせて開口98の位置(底面からの高さ)を変更する必要がある。したがって、搬送物が球状の場合は固定用通気部の開口を収容部底面に形成するのが好ましい。一方、搬送物が直方体状の場合は、固定用通気部の開口を収容部の壁面に形成するのが好ましく、搬送物をより早く開口に固定するために、収容部の回転軸側の壁面に形成するのがさらに好ましい。

0056

10〜13物品供給装置
20搬送路(搬送部)
22カバー部材
23ベース部材
24底部部材
26 搬送路下流端
30、40回転体
31、31a、31b、31c、31d、31j、31k、31l 収容部
33固定用通気部
34 固定用通気部の回転体内の垂直部分
35 固定用通気部の底面部材上面の溝部分
36 固定用通気部の底面部材内の垂直部分
37減圧部
38 固定用通気部の開口
39 固定用通気部の内壁面
50取出口
51取出位置
60半田ボール(搬送物)
70ホッパー
80ピックアップノズル
93 固定用通気部
98 固定用通気部の開口
P 収容部の割出ピッチ
Z 回転軸

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