DE2949612A1 - Universal weighing mechanism for scales or force regulation - has electronic scales and separate display or control device - Google Patents
Universal weighing mechanism for scales or force regulation - has electronic scales and separate display or control deviceInfo
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Abstract
Description
Meß- bzw. Steuergerät Measuring or control device
Die Erfindung betrifft ein Meß- bzw. Steuergerät für die industrielle Anwendung mit einem Meßwertgeber zur Erfassung einer mechanischen Größe und deren Umwandlung in eine elektrische Größe in Form von digitalen Ausgangssignalen. Bei solchen Geräten handelt es sich in der Regel um Sonderanfertigungen, die in kleinen Stückzahlen gefertigt werden und relativ teuer sind. Da sie für einen Spezialfall konzipiert sind, lassen sie sich auch nicht universell einsetzen. So scheiterte bislang der Umbau mechanischer Brückenzeigerwaagen zur Befüllung von Behältern, diese haben ein robustes, in relativ kleinen Stückzahlen gefertigtes Hebelwerk, das mit aufwendigen Gelenken in einem starren und schweren Gehäuse untergebracht ist. Der Zeigerkopf benötigt teure Meßfedern und eine aufwendige Lagerung. Über ein teures Istwertpotentiometer wird für die Steuerung ein analoger Soll/Ist-Vergleich durchgeführt.The invention relates to a measuring or control device for industrial use Use with a transducer to record a mechanical variable and its Conversion into an electrical quantity in the form of digital output signals. at such devices are usually custom-made, the are manufactured in small numbers and are relatively expensive. Because they are for one If they are designed in a special case, they cannot be used universally. So So far the conversion of mechanical bridge pointer scales for filling of has failed Containers, these have a robust, manufactured in relatively small numbers Lever mechanism housed with complex joints in a rigid and heavy housing is. The pointer head requires expensive measuring springs and complex storage. Above an expensive actual value potentiometer becomes an analog target / actual comparison for the control carried out.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meß-bzw. Steuergerät zu schaffen, das industriell universell eingesetzt werden kann und zu einer preisgünstigen Anwendung führt, insbesondere zur einfachen Herstellung von Dosierwaagen u.dgl., also von Apparaten, die mechanischen Kräften ausgesetzt sind und in Abhängigkeit von diesen Kräften elektrisch gesteuert bzw. geregelt werden müssen.The invention is based on the object of a measuring or. Control unit to create that can be used industrially universally and at an affordable price Application leads, in particular for the simple production of weigh feeders and the like., that is, of apparatuses that are exposed to mechanical forces and are dependent have to be controlled or regulated electrically by these forces.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Meßwert geber als elektronische Waage ausgebildet ist und die digitalen Ausgangssignale einer externen Anzeige- und/oder Steuervorrichtung zugeführt sind. Dabei ist nach der Erfindung die Waage als Haushaltswaage, insbesondere Personenwaage ausgebildet, die an sich in Großserie hergestellt wird. Die Waage als Meßwertgeber stellt an sich einen Kraftmesser dar, der sich für beliebige Arten von Kraftmessungen einsetzen läßt. In der Anwendung bei der vorher angezogenen Behälterwaage kann die komplette Mechanik durch die Haushaltswaage als Meßwert geber ersetzt werden, dazu stützt sich das Waagengehäuse auf einem Träger ab und am Lastaufnehmer wird der Behälter aufgehängt. Dabei läßt sich der Gewichtswert an einer beliebigen, gut zugänglichen Stelle anzeigen, der Wägeprozeß wird über eine Signalausgabe gesteuert, die von einer Ablaufsteuerung kommt, die über einen digitalen Soll/Ist-Vergleich arbeitet. Die Ersparnis ist besonders groß, wenn die serienmäßige Haushaltswaage mit elektrischem Meßwertgeber die bisherige Waage-Mechanik ersetzen kann, also im Bereich z.B. von 2 kg bis 100 kg Tragkraft liegt.To solve this problem, the invention provides that the measured value encoder is designed as an electronic scale and the digital output signals an external display and / or control device are supplied. According to the invention, the scales are used as household scales, in particular personal scales trained, which is produced in large series. The scales as a transducer is in itself a force gauge that can be used for any type of force measurement can be used. In the application with the previously applied container scales, the complete mechanics are replaced by the household scales as transducers, in addition If the scale housing is supported on a carrier and the load receptor becomes the Container hung. The weight value can be measured at any easily accessible Display digit, the weighing process is controlled via a signal output that is sent by a sequence control comes, which works via a digital target / actual comparison. The savings are particularly great if the standard household scales with electric Measuring transducers can replace the previous mechanical scales, i.e. in the range of, for example 2 kg to 100 kg load capacity.
Es ist aufbaumäßig von besonderem Vorteil, wenn das Waagengehäuse und der relativ dazu bewegbare, auf eine Feder einwirkende Lastaufnehmer Wirkelemente auiweisen und ein Umwandler vorgesehen ist, der die Abstandsänderung der Wirkelemente in elektrische Werte umsetzt. I)abei sind die Wirkelemente als elektrisch leitende flache Platten ausgebildet, deren Abstandsänderung vom Umwandler kapazitätsmäßig erfaßt wird. Eine besonders günstige Bauform ergibt sich dann, wenn der Umwandler einen Oszillator aufweist, dessen Frequenz sich mit dem Abstand der Wirkelemente ändert und die Frequenzänderung über eine Schaltanordnung die digitalen Ausgangssignale bestimmt. Nach der Erfindung bilden die mechanischen Teile der Waage und der Oszillator einerseits und die Schaltanordnung andererseits Baueinheiten, die durch ein Meßkabel miteinander verbunden sind. Die Schaltanordnung zur Anzeige des Gewichtswertes ist durch eine Steuervorrichtung ergänzt, die einen Komparator aufweist, dem einerseits eine Sollwertvorgabe und andererseits die digitalen Ausgangssignale aus der Schaltanordnung und Impulse aus einer Steuerung zuführbar sind. Die vom Komparator beeinflußte Steuerung gibt die Endsignale ab, die Steuerorganen zugeführt werden.In terms of structure, it is particularly advantageous if the balance housing and the load receiver, which is movable relative thereto and acting on a spring, is active elements and a converter is provided that the Change in distance which converts active elements into electrical values. I) abei are the active elements as electrically conductive flat plates are formed, the distance of which changes from the transducer is recorded in terms of capacity. A particularly favorable design results when the converter has an oscillator, the frequency of which varies with the distance of the Active elements changes and the frequency change via a switching arrangement the digital Output signals determined. According to the invention, the mechanical parts form the balance and the oscillator on the one hand and the switching arrangement on the other hand units, which are connected to one another by a measuring cable. The circuit arrangement for display the weight value is supplemented by a control device, which is a comparator has, on the one hand a setpoint specification and on the other hand the digital output signals can be supplied from the switching arrangement and pulses from a controller. The ones from Comparator-influenced control emits the end signals, which are fed to control units will.
Das Gerät baut kompakt und ist gegen Umwelteinflüsse unempfindlich, wenn die Schaltanordnung zusammen mit der Anzeigevorrichtung und der Steuervorrichtung in einem eigenen Gehäuse untergebracht ist. Die Steuervorrichtung selbst ist angepaßt an die jeweiligen Erfordernisse, so können z.B. mehrere Komponenten einer Mischung im Behälter festgelegt werden.The device is compact and insensitive to environmental influences, when the switching arrangement together with the display device and the control device is housed in its own housing. The control device itself is adapted at the respective requirements, for example several components a mixture in the container.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die aus der Schaltanordnung bzw. Steuervorrichtung kommenden Ausgangs- bzw. Endsignale außer Steuerorganen auch Zusatzgeräten zugeführt werden, diese Zusatzgeräte können z.B. Druckwerke zur Protokollierung, Speichermedien zur Datenspeicherung wie Magnetbänder, Magnetplatten usw., Datensichtgeräte oder EDV-Anlagen bilden. Über eine Tariertaste kann die Anzeige auf Null gesetzt werden unabhängig vom angezeigten Wert.According to a further feature of the invention, from the switching arrangement or control device coming output or end signals as well as control organs Additional devices are supplied, these additional devices can e.g. print units for logging, Storage media for data storage such as magnetic tapes, magnetic disks, etc., data display devices or form IT systems. The display can be set to zero using a tare button are independent of the displayed value.
Für mittlere Lastbereiche eignet sich insbesondere der Einsatz einer Personenwaage als Meßwertgeber, bei der an den Gehäuseecken Hebel gelagert sind, die durch den Lastaufnehmer belastbar sind, wobei zwei dieser Hebel auf eine mit der Feder verbundene Platte einwirken und auf dieser Platte punktförmig ein am Gehäuse angelenkter Hebel aufliegt, der eines der Wirkelemente trägt. Das andere Wirkelement ist auf der dem Boden des Gehäuses gegenüberliegenden Seite gehäusefest angeordnet. Man erhält dadurch eine weitgehend erschütterungsfreie und baulich einfache Anordnung.The use of a is particularly suitable for medium load ranges Personal scales as measuring transducers with levers mounted on the corners of the housing, which can be loaded by the load receiver, two of these levers on one with the spring connected plate act and on this plate a point on the housing hinged lever rests, which carries one of the active elements. The other active element is fixed to the housing on the side opposite the bottom of the housing. This gives a largely vibration-free and structurally simple arrangement.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die eine beispielsweise Ausführungs form darstellt, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische schematische Darstellung des Gerätes in Anwendung als Behälterwaage, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Meßwert geber in Form einer als Personenwaage ausgebildeten Haushaltswaage gemäß der Linie II-II in Fig. 3, teilweise in Ansicht, Fig. 3 eine Draufsicht hierzu, Fig. 4 ein Blockschaltbild der Schaltanordnung mit der Anzeige-und Steuervorrichtung.Further details of the invention will become apparent with reference to the drawing represents an example of execution form, explained in more detail. They show: Fig. 1 a perspective schematic representation of the device in use as a container scale, Fig. 2 is a section through a measured value transmitter in the form of a designed as a bathroom scale Household scales according to the line II-II in Fig. 3, partially in view, Fig. 3 a Top view of this, FIG. 4 shows a block diagram of the switching arrangement with the display and Control device.
Bei einer Behälterwaage ist ein Behälter 1 über eine Aufhängung 2 auf einem als elektronische Waage 3 ausgebildeten Meßwertgeber 4 abgestützt, die Waage 3 ruht auf einem Träger 5. Vom Waagengehäuse 6 führt ein Meßkabel 7 zu einem Anschluß 8 an einem Gehäuse 9, in dem eine Schaltanordnung 10, eine Anzeige vorrichtung 11 und eine Steuervorrichtung 12 untergebracht sind. Erkennbar sind am Gehäuse 9 ein Fenster 13 für die Ist-Wert-Anzeige, ein Stellorgan 14 für die Sollwertvorgabe und eine Tariertaste 15.In the case of a container scale, a container 1 is mounted on a suspension 2 supported on a transducer 4 designed as an electronic balance 3, which Balance 3 rests on a support 5. A measuring cable 7 leads from the balance housing 6 to a Terminal 8 on a housing 9 in which a switching arrangement 10, a display device 11 and a control device 12 are housed. You can see 9 on the housing a Window 13 for the actual value display, an actuator 14 for the setpoint specification and a taring button 15.
Von einem Anschluß 16 geht ein Betätigungskabel 17 ab, das zu nicht näher dargestellten Steuerorganen od.dgl. führt, über einen Anschluß 18 wird die Netzversorgung vorgenommen.From a connection 16, an actuating cable 17 goes out, which is not to control organs shown in more detail or the like. leads, via a terminal 18 is the Mains supply made.
Die elektronische Waage 3 ist als Personenwaage ausgebildet, Einzelheiten dieser Waage sind insbesondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. An den Ecken 19 bis 22 des Waagengehäuses 6 sind Hebel 23 bis 26 abgestützt, von denen jeweils zwei miteinander verbunden sind und die ihrer Abstützung gegenüberliegenden Enden 27,28 der Hebel 23,25 auf eine Platte 29 einwirken, die mit einer Feder 30 verbunden ist.The electronic scales 3 are designed as personal scales, details this balance can be seen in particular from FIGS. 2 and 3. At corners 19 to 22 of the balance housing 6 are levers 23 to 26 supported, of which two each are connected to one another and the ends 27, 28 opposite their support the lever 23, 25 act on a plate 29 which is connected to a spring 30.
Auf der Platte 29 ruht punktförmig das eine Ende 31 eines Hebels 32, der am Waagengehäuse 6 in einem Gelenk 33 gelagert ist und in der Nähe seines Auflagerpunktes 34 ein Wirkelement 35 in Form einer Platte 36 trägt, das einem Wirkelement 37 als Platte 38 gegenüberliegt, das auf der dem Boden 39 des Gehäuses 6 abgekehrten Seite starr am Gehäuse 6 befestigt ist. Auf die Hebel 23 bis 26 wirkt in nicht näher dargestellter Weise ein Lastaufnehmer 40 ein, der die bei Personenwaagen übliche Form einer Schale hat und der bei den Darstellungen in den Fig. 2 und 3 weggelassen ist. Im Waagengehäuse 6 ist noch ein Oszillator 41 untergebracht, der mit den Wirkelementen 35,37 einerseits und mit der Schaltanordnung 10 andererseits elektrisch verbunden ist. Bei der Benutzung als Personenwaage befindet sich die Schaltanordnung 10 und die Anzeigevorrichtung 11 in einem Kästchen 42 außerhalb des Waagen gehäuses 6, das Kästchen 42 kann am Gehäuse 6 befestigt sein, es läßt sich aber auch über das Meßkabel 7 in beliebigem Abstand vom Gehäuse 6 aufstellen. Der Oszillator 41 und die räumlich von ihm getrennte Schaltanordnung 10 bilden einen Umwandler 43, der die mechanische Größe in ein entsprechendes elektrisches Signal umformt.One end 31 of a lever 32 rests punctually on the plate 29, which is mounted on the balance housing 6 in a joint 33 and in the vicinity of its support point 34 carries an active element 35 in the form of a plate 36, which is an active element 37 as Plate 38 is opposite, on the side facing away from the bottom 39 of the housing 6 is rigidly attached to the housing 6. Acts on the levers 23 to 26 in FIG Assign a load receiver 40, which has the usual shape of a bowl for bathroom scales and the one in the representations in Figs. 2 and 3 are omitted is. In the balance housing 6 an oscillator 41 is also housed, which with the active elements 35,37 on the one hand and electrically connected to the switching arrangement 10 on the other hand is. When used as personal scales, the switching arrangement is 10 and the display device 11 in a box 42 outside the scale housing 6, the box 42 can be attached to the housing 6, but it can also be via the Set up measuring cable 7 at any distance from housing 6. The oscillator 41 and the spatially separated from it switching arrangement 10 form a converter 43, the converts the mechanical variable into a corresponding electrical signal.
Wie sich insbesondere aus der Fig. 4 ergibt, gehört zur Schaltanordnung 10 eine Gatterschaltung 44 mit einem Taktgeber 45, ein Zähler 46, ein Komparator 47, ein Register 48 und ein Nulldetektor 49. Ein Energiegeber 50 und ein Rücksetzer 51 vervollständigen die Schaltanordnung 10.As can be seen in particular from FIG. 4, belongs to the switching arrangement 10 a gate circuit 44 with a clock generator 45, a counter 46, a comparator 47, a register 48 and a zero detector 49. An energy generator 50 and a reset 51 complete the switching arrangement 10.
In Fig. 4 versinnbildlicht ein Pfeil 52 eine Belastung des Lastaufnehmers 40 und damit eine Bewegung des Hebels 32, so daß sich der Abstand 53 zwischen den Platten 36 und 38 ändert, da ja die Platte 38 starr am Waagengehäuse 6 angeordnet ist und sich der Hebel 32 mit der Platte 36 bei der Belastung nach unten zum Boden 39 hin bewegt. Mit dem Abstand 53 ändert sich die Kapazität der Platten 36,38. Diese Kapazität ist Bestandteil der Zeitkonstanten des Oszillators 41, der vorzugsweise in nicht näher dargestellter Ausführungsform zwei Operationsverstärker und einen veränderbaren Widerstand enthält. Die Oszillationsfrequenz des Oszillators 41 wird bestimmt durch den Abstand 53 der beiden Platten 36,38, deren Fläche und die Dielektrizitätskonstante sowie den veränderbaren Widerstand.In FIG. 4, an arrow 52 symbolizes a load on the load receiver 40 and thus a movement of the lever 32, so that the distance 53 between the Plates 36 and 38 changes because yes the Plate 38 rigidly attached to the balance housing 6 is arranged and the lever 32 with the plate 36 after the load moved down towards the bottom 39. With the distance 53, the capacity of the changes Plates 36.38. This capacity is part of the time constant of the oscillator 41, which preferably has two operational amplifiers in an embodiment not shown and contains a variable resistor. The oscillation frequency of the oscillator 41 is determined by the distance 53 between the two plates 36,38, their area and the dielectric constant and the variable resistance.
Wenn sich der Abstand 53 zwischen den Platten 36,38 proportional zum Gewicht ändert, so erhält man eine dem Gewicht proportionale Oszillationsfrequenz.If the distance 53 between the plates 36,38 is proportional to If the weight changes, an oscillation frequency proportional to the weight is obtained.
Die Gatterschaltung 44 steuert einen integrierten Schaltkreis mit dem Zähler 46, dem Taktgeber 45, dem Register 48 und dem Komparator 47. Außerdem übernimmt die Gatterschaltung 44 die Zeitsteuerung für das Zählen und das Speichern der Anfangsfrequenz für eine konstante Zeitperiode nach dem Einschaltzeitpunkt. Der Zähler 46 zählt die Oszillationsfrequenz des Oszillators 41 nach Maßgabe des zu wiegenden Gewichtes in Verbindung mit dem Gatter-Taktgeber 45. Das Register 48 dient zum Speichern der Anfangsfrequenz (wenn noch keineLast vorhanden ist), mit dem Komparator 47 wird andauernd die Anfangsfrequenz mit der Frequenz zum Zeitpunkt der Belastung verglichen.The gate circuit 44 also controls an integrated circuit the counter 46, the clock 45, the register 48 and the comparator 47. Also the gate circuit 44 takes over the timing for counting and storing the starting frequency for a constant time period after the switch-on time. The counter 46 counts the oscillation frequency of the oscillator 41 in accordance with the weight to be weighed in connection with the gate clock 45. The register 48 is used to save the starting frequency (if there is no load yet is), with the comparator 47, the starting frequency is constantly with the frequency compared at the time of exposure.
Wenn der Energiegeber 50 angeschaltet wird, werden in nicht näher dargestellter Weise Batterien mit einem DC-DC-Wandler verbunden, der der Basis eines Schalttransistors eine hohe Spannung zuführt, Der Zähler 46 zählt für eine konstante Zeitperiode Taktimpulse, die im Register 48 gespeichert werden, die Anzeigevorrichtung 11 zeigt aber den Wert Null an. Bei Befüllung des Behälters 1 ändert sich die Kapazität des Oszillators 41, die Änderung führt zu einer Änderung der Uszillationsfrequenz. Es setzt wieder ein Zählen ein, die der neuen Frequenz entsprechende Anzahl von Zählimpulsen wird aufgenommen, der Zählwert wird in der Anzeigevorrichtung 11 angezeigt. Es wird also die Frequenz, die dem Betriebszustand entspricht, wenn kein Gewicht autgelegt ist, von der Frequenz, die dem belasteten Zustand entspricht, abgezogen, die Unterschiedsfrequenz ist repräsentativ für das Nettogewicht, das digital angezeigt wird.When the energy generator 50 is switched on, no details are given in As shown, batteries are connected to a DC-DC converter, which is the base of a Switching transistor supplies a high voltage, the counter 46 counts for a constant Time period clock pulses that are stored in register 48, the display device 11 shows the value zero. When the container 1 is filled, the capacity changes of the oscillator 41, the change leads to a change in the oscillation frequency. Counting starts again, the number of corresponding to the new frequency Counting pulses are recorded, the counting value is displayed in the display device 11. So it becomes the frequency that corresponds to the operating state when there is no weight is applied, subtracted from the frequency that corresponds to the loaded condition, the frequency of difference is representative of the net weight that is digitally displayed will.
Eine besondere Nullpunkteinstellung ist nicht erforderlich, denn die Anfangsbedingung im anfänglichen, unbelasteten Zustand wird durch den RUcksetzer 51 beim Einschalten des Energiegebers 50 eingestellt, von diesem Zeitpunkt an wird lediglich das Gewicht gemessen und angezeigt. Die Linearität läßt sich auf elektronischem Wege einstellen.A special zero point setting is not required because the The initial condition in the initial, unloaded state is set by the reset 51 is set when the energy generator 50 is switched on, from this point onwards only the weight is measured and displayed. The linearity can be expressed on electronic Set paths.
Beim Einsatz der Waage als Meßwertgeber 4 für Steuerungsvorgänge wird der Schaltanordnung 10 eine Steuervorrichtung 12 angehängt, die im wesentlichen eine Sollwertvorgabe 54, einen Komparator 55 und eine Steuerung 56 beinhaltet. Der Komparator 56 ist gekoppelt mit der Sollwertvorgabe 54, es werden ihm Impulse vom Zähler 46 der Schaltanordnung 10 her und von der Steuerung 56 gegeben, die ihrerseits dem Einfluß des Komparators 55 unterliegt und Endsignale 57 an Steuerorgane u.dgl. gibt. Die Steuervorrichtung 12 führt also digital einz Soll/ Ist-Vergleich durch, der Gewichtswert wird am Zähler 46 abgegriffen, der andererseits die Anzeigevorrichtung 11 speist. Wie eingangs erwähnt, befindet sich die Schaltanordnung 10 mit der Anzeigevorrichtung 11 und mit der Steuervorrichtung 12 in einem eigenen Gehäuse 9, der Schaltanordnung 10 werden vom im Waagen gehäuse 6 untergebrachten Oszillator 41 die elektrischen Impulse über das Meßkabel 7 überbracht.When using the balance as a transducer 4 for control processes the switching arrangement 10 is attached a control device 12, which essentially includes a setpoint specification 54, a comparator 55 and a controller 56. Of the Comparator 56 is coupled to the setpoint specification 54, it receives pulses from it Counter 46 of the switching arrangement 10 and given by the controller 56, which in turn is subject to the influence of the comparator 55 and end signals 57 to control organs and the like. gives. The control device 12 thus digitally carries out a target / actual comparison, the weight value is picked up at the counter 46, which on the other hand is the display device 11 dines. As mentioned at the beginning, there is the switching arrangement 10 with the display device 11 and with the control device 12 in its own housing 9, the switching arrangement 10 are housed in the balance housing 6 oscillator 41 the electrical Pulses transmitted via the measuring cable 7.
L e e r s e i t eL e r s e i t e
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19792949612 DE2949612A1 (en) | 1979-12-10 | 1979-12-10 | Universal weighing mechanism for scales or force regulation - has electronic scales and separate display or control device |
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DE19792949612 DE2949612A1 (en) | 1979-12-10 | 1979-12-10 | Universal weighing mechanism for scales or force regulation - has electronic scales and separate display or control device |
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DE2949612A1 true DE2949612A1 (en) | 1981-06-11 |
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DE (1) | DE2949612A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0189226A1 (en) * | 1985-01-21 | 1986-07-30 | Advanced Micro Electronic Components and Systems Amecs, Naamloze Vennootschap | Capacitive weighing device |
WO1996008698A1 (en) * | 1994-09-15 | 1996-03-21 | Soehnle Waagen Gmbh & Co. | Weighing scale with generator |
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1979
- 1979-12-10 DE DE19792949612 patent/DE2949612A1/en not_active Withdrawn
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