DE2932283A1 - PNEUMATIC SMALL DRIVE - Google Patents
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Description
7. August 1979 D 8c38-osalAugust 7, 1979 D 8c38-osal
Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 73 EsslingenFesto machine factory Gottlieb Stoll, 73 Esslingen
Pneumatischer KleinantriebSmall pneumatic drive
Die Erfindung betrifft einen kleinen pneumatischen Antrieb für einen Lelir- oder Spielzwecken dienenden Baukasten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Antrieb ist in der DE-OS 24 41 858.4 beschrieben. Zu diesem bekannten Antrieb gehört neben einem doppelt wirkenden Arbeitszylinder, welcher einen aus drei Kunststoffspritzteilen (Zylinderlaufbuchse, Zylinderstirnteile) zusammengesetzten Zylinder und einen aus Kunststoff einstückig mit der Kolbenstange gespritzten Kolben umfaßt, ein Gebläse oder ein Niederdruckverdichter als Druckluftquelle sowie ein entsprechendes Steuerventil, das zwischen der Druckluftquelle und dem Arbeitszylinder angeordnet ist. Dieser Antrieb läßt sich wirklichkeitsgetreu genau so wie entsprechende doppelt wirkende pneumatische Antriebe großer LeistungThe invention relates to a small pneumatic drive for a building set for lelir or play purposes according to the preamble of claim 1. Such a drive is described in DE-OS 24 41 858.4. To this known drive belongs in addition to a double-acting working cylinder, which is one of three plastic injection-molded parts (Cylinder liner, cylinder end parts) and one made of plastic in one piece with the piston rod Injected piston includes, a fan or a low pressure compressor as a compressed air source and a corresponding Control valve which is arranged between the compressed air source and the working cylinder. This drive can be realistically just like corresponding double-acting pneumatic drives of great power
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betreiben. Andererseits ist der Aufbau des Antriebes für kleinere Kinder nicht ganz einfach; auch sind die Kosten dieses pneumatischen Kleinantriebes für einfache Anwendungen, insbesondere beim Spielen, wo es nur darauf ankommt, daß überhaupt eine Linearbewegung erzeugt wird, verhältnismäßig hoch.operate. On the other hand is the structure of the drive not easy for smaller children; also the cost of this small pneumatic actuator is for simple ones Applications, especially when playing, where it only matters that a linear movement is generated at all, relatively high.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein pneumatischer Kleinantrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine lineare Bewegung ohne motorgetriebenen Drucklufterzeuger und -ohne Steuerventil erzeugt werden kann.The present invention is therefore intended to further develop a small pneumatic drive according to the preamble of claim 1 that a linear movement is generated without a motor-driven compressed air generator and without a control valve can be.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen pneumatischen Kleinantrieb gemäß Anspruch 1.This object is achieved according to the invention by a pneumatic Small drive according to claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb wird davon Gebrauch gemacht, daß man auch unter Berücksichtigung der bei für Lehr- und Spielzwecke bestimmten pneumatischen Antrieben aus Kostengründen unvermeidlichen Leckströme eine völlig zufriedenstellende lineare Abtriebsbewegung erhält, wenn man die benötigte, unter niederem Druck stehende Luft durch einen Balg erzeugt, und zum Zurückbewegen des Antriebs in die Ausgangslage eine Feder vorsieht. Ein Steuerventil kann dann entfallen, da die bewegung des Kolbens mit der manuellen Betätigung des Antriebsbalges beginnt und endet. Der erfindungsgemäße pneumatische Kleinantrieb besteht also praktisch nur aus zwei Untereinheiten, was die Herstellungskosten erheblichIn the drive according to the invention, use is made of that one can also take into account the pneumatic drives intended for teaching and play purposes for reasons of cost unavoidable leakage currents, a completely satisfactory linear output movement is obtained if the required, Air under low pressure generated by a bellows, and to move the drive back to the starting position a Spring provides. A control valve can then be omitted, since the movement of the piston with the manual actuation of the Drive bellows begins and ends. The small pneumatic drive according to the invention consists practically only of two sub-units, which significantly increases the manufacturing cost
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vermindert; der Antrieb ist auch, leicht von kleinen Kindern richtig einsetzbar.reduced; the drive is also easy from small ones Can be used properly by children.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims specified.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 2 erhält man eine besonders gute Abdichtung des Kolbens, was im Hinblick auf das Kleinhalten von Leckströmen von Vorteil ist. Zugleich erhält man auch eine gute Führung des Kolbens im Zylinder.With a drive according to claim 2, a particularly good sealing of the piston is obtained, which is important with regard to keeping it small of leakage currents is advantageous. At the same time, you get good guidance of the piston in the cylinder.
Diese Führung ist bei einem Antrieb gemäß Anspruch 3 noch dadurch verbessert, daß die an der Zylinderinnenwand angreifenden Dichtlippen auf großen Abstand gehalten sind.This guide is still in a drive according to claim 3 improved in that the sealing lips engaging the inner wall of the cylinder are kept at a large distance.
Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird ebenfalls eine weitere Verbesserung der Abdichtung am Kolben des Arbeitszylinders erhalten, ohne daß die einer Bewegung des Kolbens entgegenstehenden Reibungskräfte nennenswert erhöht werden.With the development of the invention according to claim 4 is also obtained a further improvement in the seal on the piston of the working cylinder without the one Movement of the piston opposing frictional forces are significantly increased.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 5 kann der Kolben über die gesamte Länge der aus transparentem Kunststoff gefertigten Zylinderlaufbuchse verschoben werden.In a drive according to claim 5, the piston can on the entire length of the cylinder liner made of transparent plastic can be moved.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 6 erfolgt auf sehr einfache Weise nach Beendigung der Betätigung ein WiederauffüllenIn the case of a drive according to claim 6, refilling takes place in a very simple manner after the actuation has ended
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des Luftvolumens im Antriebsbalg zum Ausgleich der zuvor erhaltenen Leckströme.of the air volume in the drive bellows to compensate for the previously leakage currents obtained.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 7 ist sichergestellt, daß die Ansaugöffnung beim Betätigen der Betätigungsplatte auch dann sicher verschlossen wird, wenn Kinder mit kleinen Fingern die Betatigungsplatte nach unten drücken.With a drive according to claim 7 it is ensured that the suction opening is securely closed when the actuating plate is operated, even if children with small ones Fingers press down on the actuation plate.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 8 besteht der Antriebsbalg nur aus drei Teilen, welche leicht montierbar sind.In the case of a drive according to claim 8, the drive bellows consists of only three parts which are easy to assemble.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 erleichtert das Betätigen des Antriebsbalges , da der Pinger auf einer in sich festen Fläche der Membran angreift.The development of the invention according to claim 9 facilitates the actuation of the drive bellows, since the pinger on a attacks solid surface of the membrane in itself.
Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 1o sorgt für eine Führung der Betätigungsplatte auch in radialer Richtung, was das Handhaben des Antriebsbalges ebenfalls erleichtert. Man kann die Montage des Antriebsbalges noch dadurch erleichtern, daß man die Schraubenfedern in der Vertiefung festklebt, so daß Membran und Feder als ein Bauteil in das Balggehäuse eingesetzt werden können.The development of the invention according to claim 1o provides for guiding the actuating plate also in the radial direction, which is also the case for the handling of the drive bellows relieved. The assembly of the drive bellows can be made easier by using the coil springs sticks in the recess so that the membrane and spring can be used as one component in the bellows housing.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 11 kann nicht nur der Arbeitszylinder sondern auch der Antriebsbalg an anderen Bauelementen des Baukastens angebracht werden.In a drive according to claim 11, not only the working cylinder but also the drive bellows can be attached to others Components of the kit are attached.
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Bei einem Antrieb .gemäß Anspruch 14- kann man den Kolben des Arbeitszylinders längere Zeit auch dann in der Arbeitsstellung: halten, wenn Leckströme über den Kolben hinweg auftreten. With a drive. According to claim 14- you can use the piston of the working cylinder in the working position for a long time: hold if leakage currents occur across the piston.
Bei einem Antrieb gemäß Anspruch 15 wird dieser Vorteil erhalten, ohne daß man einen besonders großen Hub des Antriebsbalges vorsehen müßte. Ein großer Hub würde nämlich zwangsweise eine aufwendigere Führung der Betatxgungsplatte der Membran in radialer Richtung bedingen.In a drive according to claim 15, this advantage is obtained, without having to provide a particularly large stroke of the drive bellows. A large stroke would be compulsory require a more complex guidance of the Betatxgungsplatte the membrane in the radial direction.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die einzige Figur einen pneumatischen Kleinantrieb für Lehr- oder Spielzwecke, bei dem ein Arbeitszylinder und ein mit diesem verbundener, von Hand betätigbarer Antriebsbalg in axialer Schnittansicht wiedergegeben sind.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings explained. In this, the only figure shows a small pneumatic drive for teaching or play purposes, in which a working cylinder and a manually operable drive bellows connected to this are shown in an axial sectional view.
Der in der Zeichnung wiedergegebene pneumatische Kleinantrieb ist zur Verwendung in einem Technikbaukasten bestimmt, welcher über Steckverbindungen lösbar zusammensetzbare Bauelemente enthält, und umfaßt einen insgesamt mit 1o bezeichneten Arbeitszylinder und einen über einen flexiblen Schlauch 12 mit diesem verbundenen Antriebsbalg 14.The small pneumatic drive shown in the drawing is intended for use in a technology kit, which Contains components that can be detachably assembled via plug connections, and comprises a unit designated as a whole by 1o Working cylinder and a drive bellows 14 connected to this via a flexible hose 12.
Der Arbeitszylinder 1o besteht seinerseits aus einem insgesamt mit 16 bezeichneten Zylinder und einem von einer Kolbenstange 18 getragenen, insgesamt mit 2o bezeichneten Kolben.The working cylinder 1o in turn consists of a total of 16 designated cylinder and one of one Piston rod 18 carried, a total of 2o designated piston.
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Der Kolben 2o umfaßt zwei aus weichem Gummi bestehende Dichtscheiben '22,24'; und eine zwischen diesen liegende Distanzscheibe 26. Letztere besteht aus hartem Kunststoff und ist anders gefärbt als die Dichtscheiben 22,24, so daß man die Stellung des Kolbens 2o im transparenten Zylinder 16 gut sehen kann. Die Distanzscheibe 26 kann z.B. rot gefärbt sein und hebt sich dann gut von den in der Regel schwarzen Dichtscheiben 22, 24 ab. Die Dichtscheiben 22,24 haben an ihren axial aussen liegenden Enden dünne Dichtlippen 28, welche an der Innenwand des Zylinders 16 dicht anliegen. Man erkennt, daß die beiden Dichtscheiben 22,24 die gleiche Form haben, nur in umgekehrter Ausrichtung auf der Kolbenstange 18 angeordnet sind.The piston 2o comprises two sealing disks '22, 24 'made of soft rubber; and one between them Spacer 26. The latter is made of hard plastic and is colored differently than the sealing disks 22,24, see above that you can see the position of the piston 2o in the transparent cylinder 16 well. The spacer 26 can e.g. be colored red and then stand out well from the usually black sealing washers 22, 24. The sealing washers 22,24 have thin sealing lips 28 at their axially outer ends, which are attached to the inner wall of the cylinder 16 fit tightly. It can be seen that the two sealing disks 22, 24 have the same shape, only in the opposite direction are arranged on the piston rod 18.
Der Zylinder 16 besteht aus einer aus transparentem Kunststoff, z.B. Acrylglas, hergestellten Zylinderlaufbuchse 3o und aus Stirnteilen 32 und 34, welche aus undurchsichtigem, farbigem Kunststoff gespritzt sind und mit einem Stutzen 36 bzw- 37 fest und dicht in die Zylinderlaufbüchse 3o eingesetzt sind, z.B. eingeklebt sind. Beide Stirnteile 32 und 34 haben in axialer Schnittansicht gesehen ein Quadrat als äußere Querschnittsbegrenzung.The cylinder 16 consists of a cylinder liner 3o made of transparent plastic, for example acrylic glass and forehead parts 32 and 34, which are made of opaque, colored plastic and with a nozzle 36 or 37 are firmly and tightly inserted into the cylinder liner 3o, e.g. glued in. Both front parts 32 and 34 have a square as seen in an axial sectional view outer cross-section limitation.
Das in der Zeichnung rechts gelegene Stirnteil 32 ist mit einer im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt aufweisenden, seitlich offenen Verbindungsnut 38 versehen, in welche eine zylindrische Rippe eines anderen Bauelementes des Baukastens zur Herstellung einer Steckverbindung einführbar ist.The front part 32 located on the right in the drawing is with a substantially circular cross-section having, laterally open connecting groove 38 is provided in which a cylindrical rib of another component of the kit for producing a plug connection can be introduced.
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Ausserdem trägt das Stirnteil 52 einen Verbindungsstutzen 4o, über welchen der Schlauch 12 mit dem rechts des Kolbens 2o liegenden Arbeitsraum 42 des ArbeitsZylinders 1o verbunden ist.In addition, the front part 52 carries a connecting piece 4o, via which the hose 12 is connected to the working space 42 of the working cylinder 1o lying to the right of the piston 2o is.
Das in der Zeichnung links gelegene Stirnteil 34 ist mit einer angeformten JFührungsbuchse 44 für die Kolbenstange 18 versehen und trägt einen Entlüftungsstutzen 46, welcher mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Das Innere des Stutzens 37 des Stirnteiles 34- bildet eine Federhammer .48, in welcher eine Schraubenfeder 5° in zusammengedrücktem Zustand vollständig Aufnahme finden kann. Das eine Ende der Schraubenfeder 5o ist am Boden der Federkammer 48 abgestützt, ihr zweites Ende greift an der hinteren Stirnfläche des Kolbens 2o an, der so in eine Ruhestellung vorgespannt ist, in welcher er am freien Rand des Stutzens 36 des Stirnteiles 32 anschlägt.The front part 34 on the left in the drawing is provided with a molded-on guide bushing 44 for the piston rod 18 and carries a vent 46, which with the Atmosphere. The interior of the nozzle 37 of the front part 34- forms a spring hammer .48, in which a Coil spring 5 ° when fully compressed Can find inclusion. One end of the coil spring 5o is supported on the bottom of the spring chamber 48, its second end engages the rear face of the piston 2o, which is biased into a rest position in which it is on free edge of the connecting piece 36 of the front part 32 strikes.
Die Kolbenstange 18 trägt einen Plansch 52 mit einer Eingnut 54 zum Herstellen einer Rastverbindung mit einer nicht gezeigten Last.The piston rod 18 carries a puddle 52 with an insertion groove 54 for producing a latching connection with a not shown Load.
Der Antriebsbalg 14 besteht aus einem gespritzten Kunststoffgehäuse 56, einer aus elastischem Gummi bestehenden Membran, die insgesamt mit 58 bezeichnet ist, und einer Schraubenfeder 6o, durch welche die Membran 58 in eine ausgefahrene Stellung vorgespannt ist. In der letzteren hat ein durch die Innenseite der Membran 58 und eine öackbohrungsähnliche Ausnehmung 62 des Gehäuses 56 begrenzter Arbeitsraum 64. des Antriebsbalges 14 sein größtes Volumen. The drive bellows 14 consists of an injection-molded plastic housing 56, a membrane made of elastic rubber, which is designated as a whole by 58, and a coil spring 6o, through which the diaphragm 58 is in an extended position is biased. In the latter has a through the inside of the membrane 58 and a hole-like recess 62 of the housing 56 limited working space 64. of the drive bellows 14 its largest volume.
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Das Gehäuse 56 trägt einen angeformten Verbindungsstutzen 66, auf welchem das zweite Ende des Schlauches 12 dicht aufgeschoben ist und welcher über einen Kanal 68 mit der Ausnehmung 62 in Verbindung steht. Der Kanal 68 endet beim Boden der Ausnehmung 62. Das Gehäuse 56 ist mit einer seitlich offenen, kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Verbindungsnut 7o versehen, welche wiederum zum Herstellen einer Steckverbindung mit anderen Bauelementen des Baukastens dient.The housing 56 carries an integrally formed connecting piece 66, on which the second end of the hose 12 is pushed tightly and which has a channel 68 with the recess 62 is in communication. The channel 68 ends at the bottom of the recess 62. The housing 56 is with a side Open, circular cross-section having connecting groove 7o provided, which in turn for producing a Plug connection with other components of the kit is used.
In der Umfangswand der Ausnehmung 62 ist eine Ringnut 72 vorgesehen und in dieser sitzt ein Randwulst 74- der Membran 58 mechanisch fest und strömungsmitteldicht ein. An den Randwulst 74· schließt sich ein dünner, bei ausgefahrener Membran 58 zylindrischer Biegeabschnitt 76 an. Dieser ist oben durch eine dicke Betätigungsplatte 78 verschlossen. In deren Mitte ist eine Ansaugöffnung 8o für Luft ausgebildet, welche in eine auf der Unterseite der Betätigungsplatte 78 ausgebildete Vertiefung 82 ausmündet. Letztere dient als Federsitz für das eine Ende der Schraubenfeder 6o, deren zweites Ende am Boden der Ausnehmung 62 abgestützt ist und welche die Membran 58 in die in der Zeichnung wiedergegebene voll ausgefahrene Stellung vorspannt, in welcher der Biegeabschnitt 76 zylindrische Gestalt hat. Die Betätigungsplatte 78 hat eine kegelstumpfförmige Randpartie 86, Die Ansaugöffnung 8o hat kleinen Durchmesser, so daß sie auch von einem nur' kleinen Finger dicht verschlossen werden kann. Die Membran 58 ist ein einstückiges Teil aus weichem Gummi oder einem weichen elastischen Kunststoff. An annular groove 72 is provided in the peripheral wall of the recess 62 and an edge bead 74 of the membrane 58 is seated in this mechanically strong and fluid-tight. A thin membrane is attached to the edge bead 74 when it is extended 58 cylindrical bending section 76. This one is through a thick actuating plate 78 closed. In the center thereof, a suction opening 8o is formed for air, which in one formed on the underside of the operating plate 78 Recess 82 opens. The latter serves as a spring seat for one end of the helical spring 6o, the second end on the The bottom of the recess 62 is supported and which the diaphragm 58 in the fully extended position shown in the drawing Biased position in which the bending portion 76 cylindrical Has shape. The actuating plate 78 has a frustoconical shape Edge section 86, The suction opening 8o has a small diameter, so that it is tight even with just a little finger can be closed. The membrane 58 is a one-piece Part made of soft rubber or a soft elastic plastic.
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Bei einem praktisdhen Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen pneumatischen Kleinantriebes hat der Arbeitsraum des Arbeitszylinders 1o einen Durchmesser von 15 mm und eine effektive Länge von 25 mm. Die Länge des Kolbens beträgt 7 mm; damit ist der nutzbare Hub des Arbeitszylinders 18 mm. Der Aussendurchmesser der Membran 58 beträgt 3o mm, ihr Hub etwa 1o mm. Der maximale Arbeitsraum des Antriebsbalges 14 ist somit deutlich größer als der maximale Arbeitsraum des Arbeitszylinders 1o; man kann daher den Kolben auch bei Leckströmen längere Zeit entgegen der Kraft der Schraubenfeder 5o voll in der Arbeitsstellung halten, da ein entsprechendes Luftvolumen vom Antriebsbalg nachgeliefert wird.In a practical embodiment of the above pneumatic small drive, the working space of the working cylinder 1o has a diameter of 15 mm and an effective Length of 25 mm. The length of the piston is 7 mm; in order to the usable stroke of the working cylinder is 18 mm. The outer diameter of the membrane 58 is 30 mm, its stroke about 10 mm. The maximum working space of the drive bellows 14 is thus clear greater than the maximum working space of the working cylinder 1o; you can therefore keep the piston longer, even with leakage currents Time against the force of the coil spring 5o fully in the Hold the working position as a corresponding volume of air is supplied from the drive bellows.
Der oben beschriebene pneumatische Kleinantrieb arbeitet wie folgt:The small pneumatic drive described above works as follows:
Man drückt mit dem Daumen oder einem anderen Einger auf die Betätigungsplatte 78, wodurch die Ansaugöffnung 8o verschlossen wird. Beim Abwärtsbewegen der Betätigungsplatte 78 wird ein entsprechendes Luftvolumen unter Druck über den Schlauch 12 zum Arbeitsraum 42'des Arbeitszylinders 1o abgegeben, so daß der Kolben 2o entgegen der Kraft der Schraubenfeder 5o in der Zeichnung nach links bewegt wird, bis er mit seiner Rückseite an dem freien Rand des Stutzens 37 anschlägt. In dieser Stellung bleibt der Kolben so lange, wie der Pinger auf die Betätigungsplatte 78 drückt, wobei diese zum Ausgleich von Leckströmen langsam nach unten absinkt. Sowie die Betätigungsplatte 78 losgelassen wird, wird sie unter der Kraft der Schraubenfeder 6o nach oben bewegt,One presses with the thumb or another finger on the actuating plate 78, whereby the suction opening 8o is closed will. When the actuating plate 78 is moved downward, a corresponding volume of air is under pressure over the Hose 12 delivered to the working space 42 'of the working cylinder 1o, so that the piston 2o is moved to the left in the drawing against the force of the helical spring 5o until it strikes with its back on the free edge of the connector 37. The piston remains in this position as long as how the pinger presses on the actuating plate 78, wherein this slowly drops down to compensate for leakage currents. As soon as the actuating plate 78 is released, it will moved upwards under the force of the coil spring 6o,
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und der Kolben 2o wird durch die Schraubenfeder 5o in
der Zeichnung nach rechts bewegt. Dabei wird über die Ansaugöffnung 80 so viel Luft angesaugt, wie über die
Dichtlippen 28 des Kolbens 2o (und bei nicht fest aufgesetztem Finger über die Ansaugöffnung 80) zuvor an
Leckströmen verloren ging.and the piston 2o is moved to the right in the drawing by the coil spring 5o. In this case, as much air is sucked in via the suction opening 80 as it was previously via the sealing lips 28 of the piston 2o (and if the finger is not firmly attached via the suction opening 80)
Leakage currents was lost.
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Claims (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE19792932283 DE2932283A1 (en) | 1979-08-09 | 1979-08-09 | PNEUMATIC SMALL DRIVE |
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Family Applications (1)
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Country Status (2)
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1980
- 1980-08-08 FR FR8017922A patent/FR2463302A1/en active Granted
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Also Published As
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| FR2463302A1 (en) | 1981-02-20 |
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