EP0156681B1 - Nut setting tool - Google Patents

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EP0156681B1
EP0156681B1 EP19850400320 EP85400320A EP0156681B1 EP 0156681 B1 EP0156681 B1 EP 0156681B1 EP 19850400320 EP19850400320 EP 19850400320 EP 85400320 A EP85400320 A EP 85400320A EP 0156681 B1 EP0156681 B1 EP 0156681B1
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EP
European Patent Office
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tool
profile
bearing surface
contact
flat
Prior art date
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Expired
Application number
EP19850400320
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German (de)
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EP0156681A1 (en
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Michel Dossier
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Facom SA
Original Assignee
Facom SA
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Publication date
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Priority to FR8402888 priority
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B13/00Spanners; Wrenches
    • B25B13/02Spanners; Wrenches with rigid jaws
    • B25B13/06Spanners; Wrenches with rigid jaws of socket type
    • B25B13/065Spanners; Wrenches with rigid jaws of socket type characterised by the cross-section of the socket

Description

  • La présente invention concerne les outils d'entraînement pour boulonnerie filetée tels que douilles, clés à tube, cles à oeil et analogues. The invention relates to the training tools for threaded fasteners such as sockets, pipe wrenches, keys to eye and the like.
  • De nombreuses propositions ont été faites dans le passé pour perfectionner les outils de ce type. Many proposals have been made in the past to develop the tools of this type. Elles se sont toutes heurtées à la difficulté qui consiste à tenir compte pour une dimension nominale donnée d'un objet à serrer, tel qu'une vis ou un écrou par exemple, des tolérances importantes avec lesquelles ces objets peuvent être fabriqués conformément aux normes établies dans la plupart des pays industrialisés. They are all faced with the difficulty of holding account for a given nominal size of an object to be clamped, such as a screw or a nut for example, large tolerances with which these objects can be manufactured according to established standards in most industrialized countries. En effet, un outil mal adapté à serrer des écrous dans toute la gamme de tolérances de la dimension nominale, conduit inévitablement à en abimer un grand nombre surtout si l'écrou doit être serré et desserré souvent. Indeed, inappropriate plant tighten bolts in the range of tolerances of the nominal dimension, inevitably leads to damaging a large number especially if the nut should be tightened and loosened often. A cela s'ajoute qu'un outil mal adapté transmet mal le couple de serrage sur l'écrou. To this is added a mismatched tool poorly transmits the torque on the nut.
  • Dans les US-A-3 273 430 et 3 495 485 et le FR-A-1 469 313, on a décrit un outil d'entraînement pour boulonnerie filetée, cet outil présentant une ouverture intérieure à profil inscrit polygonal à six ou douze sommets, ce profii comprenant des cannelures à l'emplacement de ces sommets pour dégager les arêtes du corps de boulonnerie à entraîner, ces cannelures étant flanquées de surfaces d'appui destinées à venir en contact avec les plats dudit corps pour transmettre le couple de serrage ou de desserrage. In US-A-3,273,430 and 3,495,485 and FR-A-1469313 there is disclosed a driving tool for threaded fasteners, the tool having an inner opening profile registered polygonal six or twelve vertices this profii comprising grooves at the location of these peaks to disengage the bolts from the body edges to be driven, these grooves being flanked by bearing surfaces intended to come into contact with said flat body for transmitting the torque or looseness.
  • Dans cet outil antérieur, les surfaces d'appui sont planes et font un angle de 108° avec le plan diamétral passant par l'arête, en saillie dans l'ouverture, selon laquelle deux surfaces d'appui adjacentes se coupent. In this prior tool, the bearing surfaces are planar and form an angle of 108 ° with the diametral plane passing through the edge, projecting into the opening, whereby two adjacent support surfaces intersect.
  • Par conséquent, pour un objet à serrer ayant une dimension légèrement inférieure à l'ouverture de l'outil, lors de l'applicition du couple, les surfaces d'appui concernés ont tendance à venir s'appliquer à plat contre les plats de l'objet d'où on obtient une meilleure transmission du couple, tandis qu'on évite de marquer l'objet à serrer ou à desserer. Therefore, for an object to tighten with a slightly smaller size at the opening of the tool, when applicition torque, the bearing surfaces involved tend to be applied flat against the flat of object resulting in improved torque transmission is obtained, while it prevents marking the object to tighten or loosen.
  • Cependant, cette situation ne peut se produire que pour une seule dimension de l'objet à serrer c'est à dire la dimension nominale de celui-ci en fonction de laquelle la dimension de l'ouverture de l'outil est choisie. However, this situation can occur for only one dimension of the object to be clamped that is to say the nominal dimension thereof against which the size of the opening of the tool is selected.
  • Il s'en suit que si l'objet de boulonnerie s'écarte de la dimension nominale, même dans une mesure permise par les tolérances normalisées, l'outil s'y appuie inévitablement par l'intermédiaire des arêtes respectives limitant les surfaces d'appui de part et d'autre. It follows that if the bolts object deviates from the nominal dimension, even to an extent permitted by the standard tolerances, the tool supports inevitably there via respective edges limiting surfaces support both sides. De tels objets ne peuvent donc subir un couple de serrage ou de desserrage avec un maximum d'efficacité ni être dépourvus de marques après un certain nombre de manipulations. Such objects can therefore undergo a couple of tightening or loosening with maximum efficiency or be free of marks after a number of manipulations.
  • L'invention a pour but de fournir un outil du genre défini ci-dessus qui évite les inconvénients de l'outil antérieur en permettant une adaptation convenable sur des objets de boulonnerie dont les dimensions correspondent à toute la piage de tolérances permises par la normalisation. The invention aims to provide a tool of the kind defined above which avoids the disadvantages of the prior tool allowing a suitable adjustment of the bolts on objects whose dimensions correspond to the entire Piage tolerances permitted by standardization.
  • Elle a donc pour objet un tel outil qui est caractérisé en ce que lesdites surfaces d'appui sont convexes vers l'intérieur de ladite ouverture, la position de l'arête de contact de chaque surface d'appui étant définie par une distance x au plan médiateur dudit plat, et le rayon de courbure R, au contact, du profil de la surface d'appui étant lié à la valeur x par la relation It thus relates to such a tool which is characterized in that said bearing surfaces are convex inwardly of said opening, the position of the contact edge of each bearing surface being defined by a distance x in median plane of said flat, and the radius of curvature R, the contact of the bearing surface the profile being related to the value x by the relation
    Figure imgb0001
    relation dans laquelle relationship in which
    • a - dimension sur plats du profil inscrit de l'outil a - flat profile of registered dimension tool
    • x - distance de l'arête de contact au plan médiateur du plat x - distance of the contact edge of the flat median plane
    • R - rayon de courbure, au contact, du profil de la surface d'appui. R - radius of curvature, the contact of the bearing surface profile.
    • Il résulte de ces caractéristiques : The result of these features:
  • - que l'on peut rendre optimale la transmission du couple de l'outil sur l'objet de boulonnerie pour un encombrement donné de l'outil et, de façon réciproque diminuer, pour un couple à transmettre donné, l'encombrement ou le diamètre extérieur de l'outil; - which may be to optimize the transmission of torque of the tool on the bolts object for a given size of the tool and, reciprocally decrease for a given torque to be transmitted, the size or diameter exterior of the tool;
    • - que la courbure des surfaces d'appui est choisie de telle manière que ces surfaces lors de l'application du couple, portent toujours sur le plat et jamais sur les arêtes des objets de boulonnerie et ce dans toute la gamme des dimensions sur plats autorisée par les normes pour une dimension nominale donnée; - the curvature of the bearing surfaces is chosen such that these surfaces when applying torque, always cover the dish and never on the edges of objects and bolting it in the range of dishes on authorized dimensions by the standards for a given nominal dimension;
    • - que l'on peut déterminer en choisissant pour les grandeurs x et R des valeurs convenables, une pression de Hertz aussi favorable que possible compte tenu des matériaux de l'outil d'une part et de l'objet de boulonnerie d'autre part. - that can be determined by choosing the x and R quantities suitable values, a Hertz pressure as favorable as possible in the materials of the tool on the one hand and the object on the other hand bolts . Cette faculté de choix permet d'éviter une détérioration des surfaces en contact. This power of choice avoids deterioration of surfaces in contact.
  • Suivant une autre caractéristique de l'invention, le profil des surfaces d'appui est un arc de cercle. According to another feature of the invention, the profile of the bearing surfaces is a circular arc.
  • Cette forme perticulière permet de rendre plus facile le fabrication de l'outil notemment par frappe à froid. This perticulière shaped to make it easier to manufacture the tool notemment by cold heading.
  • Il convient à cet égard de noter qu'il est connu en soi par le US-A-3 125 910 d'utiliser des surfaces d'appui à profil circulaire dans un outil du type de l'invention. It is in this regard to note that it is known per se from US-3,125,910 to use support surfaces circular profile in a tool of the type of the invention. Cependant, dans ce cas, l'axe des centres de ce profil est situé sur un plan diamétral incliné de 15° sur le plan médiateur d'un plat du polygone inscrit de l'outil. However, in this case, the axis centers of the profile is located on a diametrical plane inclined by 15 ° to the median plane of a flat of the inscribed polygon of the tool. Cette disposition conduit à une courbure très prononcée (faible rayon de courbure) de sorte que la pression des surfaces d'appui sur les objets de boulonnerie est comparativement nettement plus élevée pour un couple appliqué donné. This arrangement leads to a very pronounced curvature (small radius of curvature) so that the pressure of the bearing surfaces on the nuts and bolts of objects is comparatively much higher for a given applied torque. Cet outil risque donc de détériorer les objets de boulonnerie dans une mesure inacceptable. This tool is therefore likely to deteriorate bolting objects to an unacceptable extent.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : The invention will be better understood using the following description, an example given solely and with reference to the accompanying drawings, wherein:
    • - la Fig. - Fig. 1 est un diagramme illustrant le principe qui est à la base de l'invention, appliqué à un outil de boulonnerie dont le polygone inscrit est un hexagone: 1 is a diagram illustrating the principle which is the basis of the invention, applied to a bolting tool whose inscribed polygon is a hexagon:
    • - la Fig. - Fig. 2 est une vue schématique d'un outil de boulonnerie conforme au diagramme de la Fig. 2 is a schematic view of a bolting tool according to the diagram of Fig. 1; 1;
    • - la Fig. - Fig. 3 est un diagramme illustrant l'application de l'invention à un outil de boulonnerie dont le polygone inscrit est dodécagonal; 3 is a diagram illustrating the application of the invention to a bolting tool whose inscribed polygon is dodecagonal;
    • - la Fig. - Fig. 4 représente un outil suivant l'invention conforme au diagramme de la Fig. 4 shows a tool according to the invention conforms to the diagram of Fig. 3. 3.
  • Sur la Fig. Fig. 1, on a représenté une portion 1 d'outil de boulonnerie présentant une ouverture centrale 2 de centre 0 et dont le polygone inscrit Pl est hexagonal. 1, there is shown a portion of one bolting tool having a central opening 2 with center 0 and whose inscribed polygon Pl is hexagonal. Il s'agit donc d'un outil dit "à six points". It is therefore a tool says "six points".
  • En ne considérant que la portion 1 de l'outil qui correspond à l'un des sommets de l'hexagone inscrit PI, on peut voir que l'ouverture 2 est définie par une cannelure 3 qui dans l'exemple représenté est de forme cylindrique circulaire et symétrique par rapport au plan ps passant par l'axe de l'outil (point 0) et le sommet considéré du polygone inscrit Pl. Cette cannelure 3 qui peut avoir une autre forme que celle représentée pourvu qu'elle constitue une cavité suffisamment profonde est prévue pour dégager toujours l'arête de l'objet de boulonnerie à serrer. Considering only the portion 1 of the tool corresponding to one of the vertices of the hexagon inscribed PI, one can see that the opening 2 is defined by a groove 3, which in the example shown is cylindrical in shape circular and symmetrical about the plane passing through the ps tool axis (point 0) and the top of the polygon Pl considered registered. This groove 3 can have another shape than that shown, provided that it constitutes a cavity sufficiently deep is scheduled to always clear the edge of the object to tighten bolts.
  • La surface cylindrique de la cannelure 3 est raccordée à une surface d'appui 4 dont la courbure est définie par une courbe TI selon les caractéristiques de l'invention. The cylindrical surface of the groove 3 is connected to a support surface 4, the curvature is defined by a curve TI according to the characteristics of the invention. Cette surface d'appui 4 est elle-même raccordée sur une surface plane 5 coincidant avec le côté correspondant du polygone inscrit PI. This bearing surface 4 is itself connected on a flat surface 5 which coincides with the polygon of the corresponding side PI registered.
  • Les objets de boulonnerie tels que les vis, écrous, boulons, etc. The nuts and bolts of objects such as screws, nuts, bolts, etc. étant fabriqués avec une dimension nominale à affectée d'une plage de tolérances normalisée, la dimension sur plats d'un tel objet (distance diamétrale entre deux surfaces latérales opposées) peut varier entre cette dimension a et une valeur a-t, t étant la tolérance maximale admise. are manufactured with a nominal size assigned to a standard tolerance range, the size across flats of such an object (diametral distance between two opposite side surfaces) may vary between this dimension and a value a-t, where t is the maximum allowable tolerance. Sur la Fig. Fig. 1, on désigne par Pl t , l'hexagone correspondant à la dimension sur plats de la valeur la plus faible de la plage de tolérances. 1, by Pl t denotes the hexagon corresponding to the size across flats of the lowest value of the tolerance range.
  • En supposant d'abord que l'on place l'outil sur un objet de boulonnerie de la dimension sur plats a puis, en conservant le même axe de rotation, sur un objet de le dimension sur plast a-t, le couple exercé sur l'objet plecera la surface d'appui 4 (et les portions de surface adjacentes) dans la position indiquée par un trait gras dans le premier cas et dans la position indiquée par un trait mince dans le second cas, la modification de la position de l'outil intervenant dans le sens de la flèche F. On voit que pour rattraper alors le jeu créé par la différence de dimension sur plats, l'outil a tourné d'un angle a et que par ailleurs, la surface d'appui 4 vient en contact avec le plat de l'objet de boulonnerie, non pas au point T, mais au point T' plus proche de l'arête de l'objet de boulonnerie. Assuming first that we place the tool on a bolting object the size of a flat and then, maintaining the same axis of rotation, an object of the size of plast did, the torque exerted on subject plecera the bearing surface 4 (and the adjacent surface portions) in the position indicated by a bold line in the first case and in the position indicated by a thin line in the second case, the change in the position of intervener tool in the direction of the arrow F. it is seen that for then up the slack created by the difference in size of dishes, the tool has turned a corner and that was also the bearing surface 4 comes into contact with the flat of the bolting object, not from the point T, but the point T 'closer to the edge of the bolting object. Toutefois, dans les deux cas, l'arête reste dégagée de la surface cylindrique de la cannelure 3. However, in both cases, the edge remains clear of the cylindrical surface of the groove 3.
  • Suivant l'invention, le profil de la courbe TI est caractérisé par deux paramètres qui sont respectivement la rayon de courbure R au point de contact avec le polygone inscrit et la distance x (déport) du centre de courbure B en ce point au plan médiateur PM du plat de l'hexagone inscrit Pl, étant entendu que: According to the invention, the profile of the IT curve is characterized by two parameters which are respectively the radius of curvature R at the point of contact with the inscribed polygon and the distance x (offset) of the center of curvature B that point the median plane PM of the plate inscribed hexagon Pl, provided that:
    Figure imgb0002
  • Il en résulte que le centre de courbure B en ce point de la courbe TI est un point situé dans une zone UVWX, la position de ce point étant choisie en fonction de plusieurs critères dont notamment la résistance élastique à la compression des matériaux utilisés. As a result, the center of curvature B in point of the curve TI is a point in a UVWX zone, the position of this point being selected based on several criteria including the elastic compressive strength of the materials used.
  • Il est à noter que le profil est de préférence en arc de cercle ce qui est le cas dans l'exemple de la Fig. It should be noted that the profile is preferably in a circular arc which is the case in the example of FIG. 1. 1.
  • Il est clair d'après cette figure que l'outil s'adapte eu mieux sur l'objet de boulonnerie quelle que soit se dimension sur plats a pourvue qu'elle se situe dans le plage de tolérances admise. It is clear from this figure that the tool fits better on the bolts had to be whatever size is on course has provided it is within the permitted tolerance range.
  • Les considérations suivantes peuvent être utiles pour faciliter le compréhension de l'invention. The following considerations may be useful in facilitating the understanding of the invention.
  • Le couple C à transmettre étant donné au dépert, la force N avec laquelle une surface d'appui 4 s'applique sur un plat d'un objet de boulonnerie est donnée (à frottement nul sur surfaces grasses) par l'équation : The torque C to be transmitted since the dépert, the force N with which a bearing surface 4 is applied to a flat of a bolting object is given (zero friction on greasy surfaces) by the equation:
    Figure imgb0003
    dans laquelle le déport x est le bras de levier de cette force par rapport au centre 0. wherein the offset x is the moment arm of this force with respect to the center 0.
  • Le but essentiel de l'invention étant de réduire les efforts supportés par l'outil, afin d'en augmenter la robustesse ou de lui faire exercer des couples de serrage ou de desserrage plus élevés à dimensions égales, il importe de réduire la force N que l'on vient de définir et donc d'augmenter le bras de levier x. The essential object of the invention is to reduce the forces supported by the tool, in order to increase the robustness or make exert torque or loosening higher at equal dimensions, it is important to reduce the force N we just defined and therefore increase the lever arm x. En effet, pour un couple donné, on peut ainsi réduire l'encombrement extérieur de l'outil, le rendant mieux apte à serrer ou desserrer des objets de boulonnerie peu accessibles. Indeed, for a given torque, one can thus reduce the space outside of the tool, making it better able to tighten or loosen bolts inaccessible objects.
  • Il importe donc de choisir pour la distance x une valeur maximale dans le cas le plus défavorable qui est celui représenté sur la Fig.1 en traits gras. It is therefore important to choose the distance x maximum value in the worst case is that shown in Fig.1 in bold lines. (Dimension sur plats a la plus élevée), étant entendu que l'on néglige ici la plage de tolérances affectant les dimensions de l'outil lui-même. (Dishes Dimension is the highest), it being understood that here we neglect the tolerance range affecting the dimensions of the tool itself. Cependant l'augmentation du bras de levier xa pour corollaire de diminuer le rayon de courbure R et donc d'augmenter la pression exercée sur la matière de l'objet de boulonerie dans la zone de contact avec l'outil, l'aire de cette zone diminuant naturellement avec la diminution du rayon de courbure R. Par ailleurs, le choix de la longueur du bras de levier x est limité également par l'autre cas extrême pouvant se produire à savoir lorsque la dimension sur plats est égale à a-t. However, the increase of the lever arm x corollary to decrease the radius of curvature R and therefore increase the pressure on the material of the object of boulonerie in the contact zone with the tool, the area of ​​the area naturally decreases with decreasing radius R. Moreover, the choice of the length of the lever arm x is limited also by the other extreme cases that may occur ie when the size of dishes is equal to did . En effet, il faut dans ce cas que la surface d'appui reste en contact avec le plat de l'objet de boulonnerie en un point qui, compte tenu d'une marge de sécurité, est à une certaine distance de l'arête de l'objet. Indeed, it is necessary in this case that the support surface remains in contact with the flat of the bolting object at a point which, in consideration of a safety margin, is at a distance from the edge of the object.
  • Les considérations qui précédent ont conduit a un compromis dans le choix des valeurs de la distance et du rayon de courbure R, définies ci-dessus. The foregoing considerations have led to a compromise in the choice of values ​​of the distance and the radius of curvature R, as defined above.
  • Le tableau suivant donne quelques exemples pratiques pour des douilles de serrage dans lesquelles l'invention a été mise en oeuvre. The following table gives some practical examples for clamping sleeves in which the invention has been implemented.
    Figure imgb0004
  • Il est clair que l'invention s'applique à tous les outils de serrage ou de desserrage pour boulonnerie tels que les douilles, clés à pipe, clés à tube, clés polygonales à oeil, etc, cette énumérntion n'étant pas limitative. It is clear that the invention applies to all clamping tools or loosening bolts for such as sockets, pipe wrenches, pipe wrenches, wrenches eye, etc., this énumérntion is not exhaustive.
  • La Fig. Fig. 2 représente un exemple d'application de l'invention à une clé à oeil 6 comportant un manche 7 et une ouverture 8 définie par des cannelures 9, les surfaces d'appui 10 selon l'invention et des surfaces planes 11. 2 shows an example of application of the invention to a spanner 6 including a handle 7 and an opening 8 defined by grooves 9, the bearing surfaces 10 of the invention and planar surfaces 11.
  • Sur la Fig. Fig. 3, on a représenté le diagramme correspondant é un outil dont le polygone inscrit est à 12 sommets. 3, the corresponding diagram is shown é a tool whose inscribed polygon is 12 peaks. Chaque surface d'appui 4 est dans ce cas raccordée par une arête 12 à une surface d'appui 4s qui lui est symétrique et qui se raccorde à la cannelure du sommet suivant du dodécagone. Each bearing surface 4 is in this case connected by an edge 12 to a support surface 4s which is symmetrical to it and which is connected to the groove of the next vertex of the dodecagon. Les centres de courbure B et Bs de chacune des courbes TI et T s i s sont alors situés de part et d'autre et à égale distance d'une droite qui est décalée de 15° par rapport aux diamètres passant par les sommets adjacents du dodécagone. Curvature centers B and B's of each of the TI and T s i s curves are then situated on either side and equidistant from a straight line which is shifted 15 ° with respect to the diameter passing through the vertices of the adjacent dodecagon.
  • La Fig. Fig. 4 représente une clé à oeil dans laquelle le diagramme de la Fig. 4 shows an eye key in which the diagram of Fig. 3 est mise en oeuvre. 3 is implemented.

Claims (4)

1. Driving tool for threaded nuts and bolts, said tool having an internal opening (2) having an inscribed polygonal profile with six or twelve angles, said profile having grooves (3) at the location of these angles for clearing the edges of the nut or bolt body to be driven, said grooves (3) being flanked by bearing surfaces for coming into contact with flats of said body for transmitting the tightening or untightening torque, characterizerd in that the bearing surfaces (4) are convex towards the inside of the opening (2), the position of the contact edge of each bearing surface (4) being defined by a distance x to the mid-perpendicular (PM) of said flat, and the radius of curvature (R) at the contact, of the profile of the bearing surface (4) is linked with the value x by the relation
Figure imgb0007
in which a is the dimension between flats of the inscribed profile of the tool, x the distance between the contact edge and the mid-perpendicular (PM) of the flat and R the radius of curvature, at the contact, of the profile of the bearing surface (4).
2. Tool according to claim 1, characterized in that the bearing surface (4) has a circular arc profile.
3. Tool according to claims 1 or 2, characterized in that in the case where it has six angles, the bearing surface (4) is connected on the side opposite to the groove (3) to a planar surface (5) coinciding with the flat of the inscribed profile (PI).
4. Tool according to claim 1 or claim 2, characterized in that in the case where it has twelve angles, each bearing surface (4) flanking a groove (3) is connected to a bearing surface (4) flanking the adjacent groove (3).
EP19850400320 1984-02-24 1985-02-21 Nut setting tool Expired EP0156681B1 (en)

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FR8402888A FR2560099B1 (en) 1984-02-24 1984-02-24 bolts for clamping tool
FR8402888 1984-02-24

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Publication Number Publication Date
EP0156681A1 EP0156681A1 (en) 1985-10-02
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US (1) US4581957A (en)
EP (1) EP0156681B1 (en)
DE (1) DE3561378D1 (en)
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