JPH10326469A - 情報機器 - Google Patents
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Abstract
支持用の転がり軸受のトルク特性、発塵性を向上し、情
報記録・再生動作の安定化を図ること。 【解決手段】揺動部分または回転部分の支持に転がり軸
受16を用いた情報機器Aであって、転がり軸受16の
少なくとも軌道面に、含ふっ素ポリウレタン化合物から
なる固体状の被膜27が形成されている。この被膜27
は、従来のふっ素系グリースのように不均一な粒子径の
増稠剤や増稠剤の均一分散用のイオンが含まれておら
ず、摩耗や剥離など発塵がしにくく、摩擦抵抗がきわめ
て小さなものとなる。
Description
る。具体的に、情報機器は、磁気ディスクや光ディスク
などの情報記録ディスクのドライブ装置、例えばハード
ディスクドライブ装置(HDD)などが挙げられる。
に示すように、情報の記録・再生用のヘッドを移動させ
るスイングアームの揺動支点軸は、2つのラジアル転が
り軸受で支持されている。この転がり軸受では、その潤
滑剤として、潤滑性に優れたふっ素系グリースを使用
し、必要最小限の量を封入するようになっている。
(ポリテトラフロオロエチレン)などの微小粉末(例え
ば粒子径2〜3μm)を増稠剤として添加したもの、例
えばPTFE・フルオロカーボン油グリース、PTFE
・フロロシリコーン油グリース、PTFE・ふっ素化ポ
リエーテル油グリースなどが挙げられる。この種のふっ
素系グリースは、添加する増稠剤の分散を均一とするた
めに、適宜のイオンを用いている。
器では、スイングアーム支持用の転がり軸受に上述した
ようなふっ素系グリースを用いているために、下記する
ような不具合が発生している。
と軌道輪との間で膜切れが起こりやすいため、転がり軸
受の転動体が引きずられることが起こり、転動体と軌道
輪との直接接触が起こるなど、転動体や軌道輪の摩耗が
発生することがある。
としてのPTFEについて、選別作業の困難性に伴い規
定よりも大きな粒子径のものが混じっていることが原因
で、転がり軸受から微小なスパイクノイズを発生するな
ど、トルク特性が不安定になりやすく、記録・再生時の
ヘッドの位置決め精度が低下する。
ことがあり、この漏れたふっ素系グリースの特に増稠剤
の均一分散用のイオンが、情報記録ディスクの表面に付
着して情報記録ディスクの保護膜にとりこまれたりする
と、記録・再生の妨げとなるといった弊害をもたらす。
低気圧雰囲気で使用する場合、ふっ素系グリースからガ
スが発生し、このガスが情報記憶ディスクの保護膜に悪
影響を与えるといった問題もある。
は、その中に含まれるハイドロカーボンが情報機器に悪
影響を与えるといった問題がある。さらに、グリースを
用いた転がり軸受では、長時間使用せずに放置しておく
と、グリースが硬化し、使用開始時に回転トルクが大き
くなるという問題があった。
て、揺動部分または回転部分の支持用の転がり軸受の潤
滑性、トルク特性、発塵性を向上し、情報記録・再生動
作の安定化を図ることを目的としている。
は、揺動部分または回転部分の支持に転がり軸受を用い
たもので、前記転がり軸受の少なくとも軌道面に、含ふ
っ素ポリウレタン高分子化合物からなる固体状の被膜が
形成されている。
のヘッドまたは情報記録ディスクの支持に転がり軸受を
用いたもので、前記転がり軸受の少なくとも軌道面に、
含ふっ素ポリウレタン高分子化合物からなる固体状の被
膜が形成されている。
有している。また、被膜には、流動可能な含ふっ素重合
体を分散添加するのが好ましい。
って結合したもので、摩耗や剥離など発塵しにくく、摩
擦抵抗がきわめて小さいものである。しかも、前述の被
膜は、従来のふっ素系グリースのように不均一な粒子径
の増稠剤や、増稠剤の均一分散用のイオンが含まれてい
ない。そのため、転がり軸受の動作がきわめて円滑にな
って、従来のような微小なスパイクノイズが発生するこ
とがなくなる。
受の近傍に情報記録ディスクを配設しているものとする
場合、仮に、被膜からの発塵成分が情報記録ディスクに
一般的に形成している保護膜にとりこまれたとしても、
前記被膜が前記保護膜と同種の成分であるので、情報記
録ディスクの情報記録・再生の妨げにならない。
添加している場合では、流動可能な含ふっ素重合体が膜
表面から滲み出て潤滑作用に寄与する。
図12に示す実施形態に基づいて説明する。図1および
図2は本発明の一実施形態にかかり、図1は、ハードデ
ィスクドライブ装置の縦断面図、図2は、転がり軸受の
半分を拡大した図である。
ドディスクドライブ装置の全体を示しており、1は枠
体、2は枠体1の内部に水平姿勢で配設される磁気ディ
スクや光ディスクなどの情報記録ディスク、3は枠体1
に情報記録ディスク2を回転自在に支持するスピンドル
ユニット、4は情報記録ディスク2に対する情報の記録
・再生を行う記録・再生ヘッド、5は記録・再生ヘッド
4を情報記録ディスク2の任意のトラックに対して移動
させる移動ユニットである。
(図示省略)が流動性を有する状態で形成されている。
この保護膜は、一般的に、パーフルオロポリエーテル
(PFPE)からなる。
ク1の回転中心に上下に突出する状態に貫通固定される
スピンドル軸6と、このスピンドル軸6の上下突出部分
をそれぞれ枠体1に対して回転自在に支持する一対の転
がり軸受7,7と、情報記録ディスク2を回転駆動する
モータ8とを備えている。前述のモータ8は、スピンド
ル軸6において枠体1の下方に突出する下端に固定され
るロータ(永久磁石)9と、ロータ9の下方に非接触で
対向配置されるステータ(コイル)10とで構成されて
いる。ステータ10は、基体11上に枠体1側に弾発付
勢するコイルバネなどの弾性体12を介して取り付けら
れるヨーク13に貼着されている。
取り付けられるスイングアーム14と、枠体1に固定さ
れるヘッドキャリッジ軸15と、ヘッドキャリッジ軸1
5にスイングアーム14を揺動自在に支持する一対の転
がり軸受16,16と、スイングアーム14を揺動駆動
するモータ17とを備えている。前述のモータ17は、
スイングアーム14の下端に固定されるロータ(永久磁
石)18と、ロータ18の下方に非接触で対向配置され
るステータ(コイル)19とで構成されている。ステー
タ19は、基体11上に枠体1側に弾発付勢するコイル
バネなどの弾性体20を介して取り付けられるヨーク2
1に貼着されている。
がり軸受16は、図2に示すように、内輪22と、外輪
23と、球状の転動体24と、冠形の保持器25と、シ
ール26とを備える深溝型玉軸受とされている。ここで
は、内輪22の外周面、外輪23の内周面、転動体24
の表面および保持器25の表面に、含ふっ素ポリウレタ
ン高分子化合物からなる固体状の被膜27が形成されて
いる。なお、被膜27は、少なくとも内・外輪22,2
3の軌道面のみに形成すればよい。
24は、金属材料により形成されている。金属材料とし
ては、例えばJIS規格SUJ2などの高炭素クロム軸
受鋼などが挙げられる。耐食性が要求される場合には、
JIS規格SUS440Cなどのマルテンサイト系ステ
ンレス鋼、例えばJIS規格SUS630などの析出硬
化型ステンレス鋼に適当な硬化熱処理を施した金属材な
どが好ましい。また、軽荷重用途では、例えばJIS規
格SUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼と
することができる。なお、転動体24は、セラミックス
材により形成することもできる。このセラミックス材と
しては、焼結助剤として、イットリア(Y2O3)および
アルミナ(Al2O3)、その他、適宜、窒化アルミ(A
lN)、酸化チタン(TiO2)、スピネル(MgAl2
O4)を用いた窒化けい素(Si3N4)を主体とするも
のの他、アルミナ(Al2O3)や炭化けい素(Si
C)、ジルコニア(ZrO2)、窒化アルミ(AlN)
などを用いることができる。
他、合成樹脂材料により形成される。合成樹脂材料とし
ては、一般的なポリアミド樹脂(ナイロン66)の他、
耐熱性を有する熱可塑性樹脂、例えばポリテトラフルオ
ロエチレン(以下、PTFEと略称する)、エチレンテ
トラフルオロエチレン(ETFE)などのふっ素系樹脂
やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェ
ニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルサルフォ
ン(PES)、ナイロン46などのエンジニアリングプ
ラスチックスなども使用できる。保持器の形式として
は、図示する冠型の他、波型やもみ抜き型などが任意に
使用される。
からなる固体状の被膜27は、−CXF2X−O−という
一般式(Xは1〜4の整数)で示される単位を主要構造
単位とし、いずれも平均分子量が数百万以上で硬化反応
により分子間がウレタン結合された3次元の網状構造を
有している。3次元の網状構造とは、化学構造上の表現
であって、膜の断面が網状になっているのではなく、分
子間が網状のように連続してつながって密に詰まった均
質な構造になっていることを意味している。このような
含ふっ素ポリウレタン高分子化合物としては、下記化学
式1に示すような末端がイソシアネートの官能基付き含
ふっ素重合体を用いて、化学構造を変化させたものとす
ることができる。前述の末端がイソシアネートの官能基
付き含ふっ素重合体としては、パーフルオロポリエーテ
ル(PFPE)の誘導体、具体的に例えばモンテカチー
ニ社の商品名フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DISOC
など)が好適に用いられる。
を説明する。
物の固体膜5を得るための溶液を用意し、この溶液中に
内・外輪22,23、転動体24および保持器25をそ
れぞれ個別に浸漬するか、あるいはそれらを組み立てた
状態の転がり軸受16を浸漬して数回回転させることに
より、内・外輪22,23、転動体24および保持器2
5に液状膜を付着させる(付着処理)。なお、局部的に
付着する場合、不要箇所をマスキングして溶液中に浸漬
したり、溶液をスプレーしたりすればよい。また、内・
外輪22,23間で転動体24の存在する箇所に、溶液
を微量注入可能な注射器などにより注入するようにして
もよい。ここで用意する溶液は、末端がイソシアネート
の官能基付き含ふっ素重合体〔フォンブリンZ誘導体
(FONBLIN ZDISOC)〕を希釈溶媒(ふっ素系溶剤SV9
0)で含ふっ素重合体の濃度を1mass%にまで希釈
したものとする。
の全体を、40〜50℃で約1分間加熱し、液状膜に含
む溶媒を除去する(乾燥処理)。この時点では、液状膜
のままであり、流動性を有している。
で20時間、加熱する(硬化処理)。これにより、液状
膜の化学構造が変化することにより硬化反応して含ふっ
素ポリウレタン高分子化合物の被膜27が得られる。ち
なみに、この硬化処理では、液状膜に存在している官能
基付き含ふっ素重合体の個々について、下記化学式2〜
5に示すような4種の硬化反応でもって末端のイソシア
ネート(NCO)が消失し、各官能基付き含ふっ素重合
体が互いにウレタン結合することにより3次元の網状構
造となる。ウレタン結合は、化学式2,3に示すような
硬化反応でもって、図3(a)に模式的に示すように直
線的に架橋するとともに、化学式4,5に示すような硬
化反応でもって、図3(b)に模式的に示すように3次
元方向で架橋する。なお、図3では、下記化学式6に示
すように、上記化学式1を簡略化して模式的に表してい
る。
部位に含ふっ素ポリウレタン高分子化合物の被膜27を
好適な膜厚で形成することができる。なお、(a)、
(b)は必要に応じて数回繰り返すようにしてもよく、
最終的には、用途に応じて、被膜27の膜厚を例えば
0.1〜3μmの範囲で適宜に設定することができる。
但し、使用溶液の性状、薄膜形成方法や生成後の膜厚な
どは、適宜に設定すればよい。
しただけの状態(流動性がある状態)と、(a)で用意
した溶液をステンレス鋼板などの試料に付着して硬化し
た状態とについて、その性状を分析したので説明する。
外分光、液膜法)で分析している。その結果は、図4の
グラフに示すように、ふっ素系のピーク以外にNH(3
300cm-1)、N=C=O(2279cm-1)、N
(H)C=O(1712cm-1,1546cm-1)、ベ
ンゼン(1600cm-1)などのピークが見られ、ベン
ゼン環、ウレタン結合、イソシアネートが官能基として
存在していることが確認できる。ここでは、薄膜と厚膜
との場合についてそれぞれ調べているが、膜厚に関係な
く分析が行えた。後者は、FT−IR法(フーリエ変換
−赤外分光、高感度反射法)で分析している。その結果
は、図5のグラフに示すように、ベンゼン環やウレタン
結合のピークが見られるが、イソシアネートのピークが
見られない。つまり、これらの結果に基づき、上記化学
式2〜5に示す硬化反応による官能基の化学構造変化が
確認される。
の網状構造をもって、被覆対象上に緻密に被覆されると
ともに自己潤滑性を有するため、摩耗、剥離といった発
塵を抑制できるようになって軸受構成要素どうしの直接
的な接触を回避できるようになるとともに、摩擦抵抗が
きわめて小さくなり転動、摺動動作が円滑となる。しか
も、この被膜27は、従来のふっ素系グリースのように
不均一な粒子径の増稠剤や、増稠剤の均一分散用のイオ
ンが含まれていない。
がり軸受16の動作がきわめて円滑になって従来のよう
な微小なスパイクノイズが発生することがなくなるな
ど、トルク特性が安定することになり、結果的に記録・
再生ヘッド4の位置決め精度が向上することになる。ま
た、仮に、被膜27からの発塵成分が情報記録ディスク
2の保護膜にとりこまれたとしても、保護膜と被膜27
の発塵成分とが同種の成分であるから、情報記録ディス
ク2の情報記録・再生の妨げにならない。
記実施例で説明した被膜27について、分子間がウレタ
ン結合した3次元の網状構造中に、フルオロポリエーテ
ルなどの含ふっ素重合体を流動可能に分散添加した構造
とすることもできる。この場合、具体的に、上記実施例
での形成方法の(a)の付着処理において、用意する溶
液を、末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合
体〔例えば商品名フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DI
SOCなど)〕と、含ふっ素化合物として官能基なし含ふ
っ素重合体〔例えば商品名フォンブリンZ誘導体(FONB
LIN Z-60など)〕とを所定の割合で混合したものとすれ
ばよい。この場合では、(c)の硬化処理において、官
能基なし含ふっ素重合体が、官能基付き含ふっ素重合体
と結合しないので、これが、被膜27の内部において流
動可能となり、表面から滲み出るなどして潤滑作用を発
揮することになる。なお、含ふっ素重合体としては、前
述の官能基なし含ふっ素重合体のみに限定されず、化学
式7,8,9に示すような官能基付き含ふっ素重合体と
することができる。
寿命、トルク寿命を調べているので、説明する。ここで
は、実施例と比較例の2つを挙げている。
3、転動体24、保持器25の全表面に形成している。
被膜27としては、末端がイソシアネートの官能基付き
含ふっ素重合体〔フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DI
SOC)〕に対して、官能基なし含ふっ素重合体〔フォン
ブリンZ誘導体(FONBLIN Z-60)〕を添加して得たもの
で、フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DISOC)の濃度
を1mass%、フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z-6
0)の濃度を0.25mass%としている。
キン工業(株)製の商品名デムナムを用い、転がり軸受
16に封入している。
装置を、また、真空環境での試験には、図7に示す装置
を用いている。図中、50,50は試験軸受、51は回
転軸、52はケーシング、53は磁性流体シール、54
は発塵個数計測装置(パーティクルカウンター)、55
は計測結果記録機(レコーダ)、56は軸受ハウジン
グ、57はアキシャル荷重付加用のコイルバネである。
も、呼び番号SE608(φ8×φ22×7)とし、内
・外輪および転動体(玉)をJIS規格SUS440
C、保持器(波形タイプ)をJIS規格SUS304と
している。内・外輪の軌道の表面粗さを共に0.1Z、
転動体の表面粗さを0.05aとしている。
温、アキシャル荷重を50Nとし、回転初期50時間の
総発塵量の測定を行った。なお、測定は粒子径0.1μ
m以上の発塵粒子について実施した。結果は、比較例が
30ケ、実施例が10ケと、実施例が比較例に比べて優
れていた。
状構造で密に詰まった均質膜になっているから、転がり
軸受16の各構成要素間での転動、摺動時において、剥
離や摩耗が発生しにくくなるのである。
は、転がり軸受から発生する陰イオン量の測定を行っ
た。結果は、図8のグラフに示すように、実施例が比較
例に比べて、陰イオンの発生量が少なくなっている。
フに示すように、大気圧から1×10-6Paまでのそれ
ぞれの気圧下で、雰囲気温度を徐々に上昇させて、ガス
の発生する温度を測定した。結果は、比較例では、室温
で気圧が1×10-1Paのレベルでガスが発生するが、
実施例では、気圧を1×10-4Paまで下げてもガスが
発生しない。
環境温度を室温とし、アキシャル荷重を25N、50N
としている。ここでは、実施例と比較例とを調べてい
る。図10のグラフに示すように、実施例では、600
時間で打ち切っているが、アキシャル荷重25Nでトル
クが3〜4×10-3N・m、アキシャル荷重50Nでト
ルクが5〜6×10-3N・mと軽減できたが、比較例で
は、アキシャル荷重25Nでトルクが9×10-3N・
m、アキシャル荷重50Nでトルクが11×10-3N・
mとなる。このように、実施例のものは比較例に比べて
トルクを約1/2と、かなり軽減できるようになる。
00℃)とし、アキシャル荷重を50Nとした場合、図
11に示すように、比較例だと10時間でトルクが著し
く大きくなったが、実施例だと、90時間を越えても何
の問題もなく、現在も継続中である。このように、トル
ク寿命は、環境温度の高低に関係なく、比較例に比べて
格段に優れた結果となった。
いても、図12のグラフに示すように、1ケ月以上放置
した後も、エージング直後と変化が無かった。
添加する成分が結合しないから、この添加した成分が流
動性を有することになり、それによって潤滑作用を発揮
するために、トルク軽減に効果をもたらすものと考えら
れる。なお、被膜27としては、上述したものの他に、
末端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体
〔フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DISOC)〕を用い
て得たもので、濃度を1mass%としたもの、末端
がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体〔フォン
ブリンZ誘導体(FONBLIN Z DISOC)〕に対して、末端
が水酸基(−OH)の官能基付き含ふっ素重合体〔フォ
ンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DOL)〕を添加して得た
もので、フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DISOC)の
濃度を1mass%、フォンブリンZ誘導体(FONBLIN
Z DOL)の濃度を0.25mass%としたもの、末
端がイソシアネートの官能基付き含ふっ素重合体〔フォ
ンブリンZ誘導体(FONBLIN Z DISOC)〕に対して、末
端が水酸基の官能基付き含ふっ素重合体〔フォンブリン
Z誘導体(FONBLIN Z DOL)〕と、官能基なし含ふっ素
重合体〔フォンブリンZ誘導体(FONBLIN Z-60)〕とを
添加して得たもので、フォンブリンZ誘導体(FONBLIN
Z DISOC)の濃度を1mass%、フォンブリンZ誘導
体(FONBLIN Z DOL)およびフォンブリンZ誘導体(FON
BLIN Z-60)の濃度を合わせて0.25mass%とし
たものを用いることができる。
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
ードディスクドライブ装置の他にも、精密回転機構を有
する装置とすることができる。
5のスイングアーム支持用の転がり軸受16として深溝
型玉軸受を引用しているが、その他、種々な形式の転が
り軸受とすることができる。
5のスイングアーム支持用の転がり軸受16に被膜27
を形成しているが、スピンドルユニット3の転がり軸受
7にも同様に被膜27を形成してもよい。この場合、情
報記録ディスク2の回転精度の向上に貢献できる。
化処理については、加熱に代えて、紫外線、赤外線、γ
線、電子線などの電磁波(光)のエネルギーを利用する
ことができる。また、(b)の乾燥処理は、省略しても
よい。
たは回転部分に用いる転がり軸受の軌道輪の軌道面に、
摩耗や剥離など発塵がしにくくて摩擦抵抗がきわめて小
さく、かつ、従来のふっ素系グリースのように不均一な
粒子径の増稠剤や増稠剤の均一分散用のイオンが含まれ
ていない被膜を形成しているから、転がり軸受の動作が
きわめて円滑になって従来のような微小なスパイクノイ
ズが発生することがなくなるなどトルク特性が安定する
ことになる。
受の近傍に情報記録ディスクや記録・再生ヘッドを配設
しているものとする場合、それらの支持用の転がり軸受
のトルク特性が安定になるので、記録・再生時のヘッド
の位置決め精度や情報記録ディスクの回転精度が向上す
ることになる。また、仮に、被膜からの発塵成分が情報
記録ディスクに一般的に形成している保護膜にとりこま
れたとしても、前記被膜が前記保護膜と同種の成分であ
るので、情報記録ディスクの情報記録・再生の妨げにな
らない。
て優れた性能を発揮する信頼性の高い情報機器を提供す
ることができる。
ライブ装置の縦断面図
した図
的に表した構造図
ラフ
ラフ
すグラフ
験結果を示すグラフ
験結果を示すグラフ
ラフ
Claims (4)
- 【請求項1】 揺動部分または回転部分の支持に転がり
軸受を用いた情報機器であって、前記転がり軸受の少な
くとも軌道面に、含ふっ素ポリウレタン高分子化合物か
らなる固体状の被膜が形成されている、ことを特徴とす
る情報機器。 - 【請求項2】 記録・再生用のヘッドまたは情報記録デ
ィスクの支持に転がり軸受を用いた情報機器であって、
前記転がり軸受の少なくとも軌道面に、含ふっ素ポリウ
レタン高分子化合物からなる固体状の被膜が形成されて
いる、ことを特徴とする情報機器。 - 【請求項3】 前記被膜は、3次元の網状構造を有して
いる、請求項1または2に記載の情報機器。 - 【請求項4】 前記被膜には、流動可能な含ふっ素重合
体が分散添加されている、請求項1ないし3のいずれか
に記載の情報機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07407598A JP3707716B2 (ja) | 1997-03-25 | 1998-03-23 | 情報機器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-71648 | 1997-03-25 | ||
| JP7164897 | 1997-03-25 | ||
| JP07407598A JP3707716B2 (ja) | 1997-03-25 | 1998-03-23 | 情報機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10326469A true JPH10326469A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3707716B2 JP3707716B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=26412762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07407598A Expired - Fee Related JP3707716B2 (ja) | 1997-03-25 | 1998-03-23 | 情報機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3707716B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013974A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Nsk Ltd | 転動装置 |
| EP1262674A3 (en) * | 2001-05-29 | 2006-10-04 | NSK Ltd. | Rolling sliding member and rolling apparatus |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP07407598A patent/JP3707716B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1262674A3 (en) * | 2001-05-29 | 2006-10-04 | NSK Ltd. | Rolling sliding member and rolling apparatus |
| JP2003013974A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Nsk Ltd | 転動装置 |
Also Published As
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|---|---|
| JP3707716B2 (ja) | 2005-10-19 |
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