FR2713123A1 - Method of lapping the surface of a workpiece and lapping rod for implementing this method. - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de rodage de la surface d'une pièce et un rodoir du type à expansion pour sa mise en œuvre. Le procédé de l'invention consiste notamment à étalonner une première partie cylindrique (14a) de la surface abrasive externe du rodoir en l'amenant en contact avec une zone de référence de la surface à roder (15a), à éliminer progressivement une protubérance (16a) en l'amenant en contact avec une seconde partie tronconique (14b) de ladite surface abrasive externe, et à calibrer la zone dont la protubérance a été éliminée en l'amenant en contact avec ladite première partie cylindrique préalablement étalonnée. L'invention s'applique notamment au rodage de fûts cylindriques comportant un revêtement de métal dur obtenu par dépôt électrolytique.The present invention relates to a method of lapping the surface of a part and to an expansion type lapping bar for its implementation. The method of the invention consists in particular in calibrating a first cylindrical part (14a) of the external abrasive surface of the lapping rod by bringing it into contact with a reference zone of the surface to be lapped (15a), in gradually eliminating a protuberance ( 16a) by bringing it into contact with a second frustoconical part (14b) of said external abrasive surface, and in calibrating the zone whose protuberance has been eliminated by bringing it into contact with said first cylindrical part previously calibrated. The invention applies in particular to the lapping of cylindrical barrels comprising a hard metal coating obtained by electrolytic deposition.
Description
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La présente invention concerne un procédé de rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface interne d'un alésage cylindrique ménagé dans celle-ci, et un rodoir par exemple du type à expansion pour la mise en oeuvre de ce procédé. Certaines pièces, telles que par exemple les soupapes, les engrenages, les cames et les cylindres de moteurs à explosion, sont destinées à subir des déplacements répétés et The present invention relates to a lapping method of the surface of a workpiece, in particular the internal surface of a cylindrical bore formed therein, and a lapping machine for example of the expansion type for the implementation of this method. Some parts, such as valves, gears, cams and combustion engine cylinders, are intended to undergo repeated movements and
à grande vitesse par contact frottant. at high speed by rubbing contact.
Afin de minimiser les frottements et l'usure des pièces, il est nécessaire de les calibrer très précisément en effectuant un rodage de leur surface, c'est-à-dire un ultime usinage, pour éliminer sélectivement la matière excédentaire, In order to minimize the friction and wear of the parts, it is necessary to calibrate them very precisely by performing a running-in of their surface, that is to say a final machining, to selectively remove the excess material,
telle que des aspérités, qui subsiste sur leur surface. such as asperities, which remains on their surface.
Parfois, la matière excédentaire précitée se présente sous la forme de protubérance plus épaisse, localisée notamment dans les zones d'extrémité de la pièce, notamment lorsque cette pièce comporte sur sa surface un revêtement de métal dur, tel que du chrome ou du nickel- silicium, obtenu Sometimes, the above-mentioned excess material is in the form of thicker protuberance, located especially in the end zones of the part, especially when this part has on its surface a hard metal coating, such as chromium or nickel- silicon, obtained
par dépôt électrolytique.by electrolytic deposition.
Pour effectuer le rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface d'un alésage, il est connu d'utiliser des rodoirs du type à expansion, qui comportent une broche apte à être entraînée en rotation autour de son axe longitudinal, un mandrin retenu par l'une de ses extrémités par la broche, un manchon de guidage dans lequel le mandrin peut coulisser axialement et une surface abrasive externe apte à être écartée radialement par rapport audit axe longitudinal sous l'effet de la poussée du mandrin lorsque ce In order to break-in the surface of a part, in particular the surface of a bore, it is known to use expansion-type grinders, which comprise a pin capable of being rotated about its longitudinal axis, a mandrel retained by one of its ends by the spindle, a guide sleeve in which the mandrel can slide axially and an external abrasive surface adapted to be spaced radially relative to said longitudinal axis under the effect of the thrust of the mandrel when
dernier est déplacé axialement.last is moved axially.
Cependant, les techniques de rodage classiques ne permettent pas d'effectuer un calibrage précis des pièces qui comportent la protubérance précitée localisée sur leur surface, car l'élimination de cette protubérance provoque une usure excessive et locale de la surface abrasive des rodoirs However, conventional lapping techniques do not allow precise calibration of the parts that have the above-mentioned protuberance located on their surface, since the elimination of this protrusion causes excessive and local wear of the abrasive surface of the honers
et engendre de ce fait un défaut géométrique de celle-ci. and thus generates a geometric defect of it.
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La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer un procédé de rodage permettant d'éliminer les protubérances de la surface de la pièce à roder sans usure excessive des matériaux abrasifs et d'effectuer un calibrage fiable et précis de celle-ci. La présente invention a pour objet un procédé de rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface interne d'un alésage ménagé dans celle-ci, consistant à entraîner un outil formant rodoir en rotation autour de son axe longitudinal, à amener la surface abrasive externe du rodoir en contact avec la surface en regard de la pièce à roder et à déplacer axialement le rodoir le long de cette surface de manière à roder une zone à protubérance de celle-ci, caractérisé en ce qu'il consiste à étalonner une première partie cylindrique de ladite surface abrasive en l'amenant en contact avec une zone de référence de la surface à roder, à éliminer progressivement ladite protubérance en l'amenant en contact avec une seconde partie, de préférence tronconique, de la surface abrasive externe, et à calibrer la zone dont la protubérance est éliminée en l'amenant en contact avec ladite The present invention aims to eliminate the aforementioned drawbacks and to provide a lapping method for removing the protuberances from the surface of the workpiece without excessive wear of abrasive materials and to perform a reliable and accurate calibration of that -this. The subject of the present invention is a method for lapping the surface of a workpiece, in particular the internal surface of a bore formed therein, consisting in driving a tool forming a stirrer in rotation about its longitudinal axis, to bring the external abrasive surface of the lapping rod in contact with the surface opposite the lapping piece and moving the lapping rod axially along this surface so as to lapping an area with a protuberance thereof, characterized in that it consists in calibrating a first cylindrical part of said abrasive surface bringing it into contact with a reference zone of the surface to be honed, to gradually eliminate said protuberance by bringing it into contact with a second part, preferably frustoconical, of the external abrasive surface , and to calibrate the zone whose protuberance is eliminated by bringing it into contact with said
première partie cylindrique préalablement étalonnée. first cylindrical part previously calibrated.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé consiste à étalonner la première partie cylindrique, à éliminer progressivement la protubérance de la zone à roder à partir de l'extrémité de plus faible diamètre externe de la seconde partie et à calibrer cette zone rodée en seul passage du rodoir sur la According to a particularly advantageous characteristic of the invention, the method consists in calibrating the first cylindrical part, progressively eliminating the protuberance of the area to be honed from the end of the smaller outer diameter of the second part, and calibrating this zone. lapped in single pass of the lapel on the
surface à roder.surface to be honed.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste avantageusement à régler l'écart entre le diamètre externe des deux extrémités longitudinales de la seconde partie à une valeur supérieure au double de According to another characteristic of the invention, the method advantageously consists in adjusting the difference between the external diameter of the two longitudinal ends of the second part to a value greater than twice the
l'épaisseur de la protubérance à éliminer. the thickness of the protuberance to be eliminated.
La présente invention a également pour objet un rodoir du type à expansion pour la mise en oeuvre du procédé précité, comportant une broche apte à être entraînée en rotation autour de son axe longitudinal, un corps formant The subject of the present invention is also an expansion type grinder for implementing the aforementioned method, comprising a pin capable of being rotated about its longitudinal axis, a body forming
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notamment mandrin retenu par l'une de ses extrémités par la broche, un manchon de guidage dans lequel ledit corps peut coulisser axialement, et une surface abrasive externe apte à être déplacée radialement par rapport audit axe longitudinal sous l'effet de la poussée dudit corps lorsque ce dernier est déplacé axialement, caractérisé en ce que la surface abrasive externe comporte une première partie cylindrique destinée à calibrer la surface d'une pièce à roder, une seconde partie dont le diamètre externe varie le long de la direction longitudinale du rodoir, de préférence à la manière d'un tronc de cône, destinée à éliminer la protubérance de la surface à roder, les extrémités proximales desdites parties particular mandrel retained by one of its ends by the spindle, a guide sleeve in which said body can slide axially, and an external abrasive surface adapted to be displaced radially relative to said longitudinal axis under the effect of the thrust of said body when the latter is moved axially, characterized in that the external abrasive surface comprises a first cylindrical portion for calibrating the surface of a workpiece, a second portion whose outer diameter varies along the longitudinal direction of the honing rod, preferably in the manner of a truncated cone, intended to eliminate the protuberance of the surface to be lapped, the proximal ends of said parts
ayant un même diamètre externe.having the same external diameter.
Avantageusement, les extrémités proximales desdites parties sont adjacentes, de manière à former un corps monobloc. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la surface abrasive externe du rodoir est définie par la surface externe d'une pluralité de plaquettes formant portions de cylindre déplaçables radialement par des moyens d'appui et soumises à une force de rappel vers l'axe du rodoir par des moyens élastiques, lesdits moyens d'appui étant logés dans des ouvertures ménagées dans le manchon de guidage. Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la surface abrasive externe du rodoir est définie par la surface externe d'un manchon déformable de Advantageously, the proximal ends of said portions are adjacent, so as to form a one-piece body. According to a particular embodiment of the invention, the external abrasive surface of the lapper is defined by the outer surface of a plurality of platelets forming cylinder portions movable radially by bearing means and subjected to a restoring force towards the lug. spindle axis by elastic means, said support means being housed in openings in the guide sleeve. According to another particular embodiment of the invention, the external abrasive surface of the lapper is defined by the external surface of a deformable sleeve of
faible épaisseur et à fentes longitudinales. thin and with longitudinal slits.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci The invention will be better understood and other purposes, features, details and advantages thereof
apparaîtront plus clairement au cours de la description will become clearer during the description
explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, donnés uniquement à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, en référence au dessin schématique annexé, dans lequel: following explanatory of several particular embodiments currently preferred of the invention, given solely by way of illustrative and nonlimiting examples, with reference to the appended schematic drawing, in which:
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- la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale du rodoir selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est un quart de vue en coupe transversale du rodoir de la figure 1, suivant la ligne II- II; - la figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale du rodoir selon un autre mode de réalisation de l'invention; et - la figure 4 est un graphique illustrant les - Figure 1 is a partial longitudinal sectional view of the lap according to a first embodiment of the invention; - Figure 2 is a quarter sectional view of the grinder of Figure 1, along the line II-II; - Figure 3 is a partial longitudinal sectional view of the lap according to another embodiment of the invention; and - Figure 4 is a graph illustrating the
différentes étapes du procédé de rodage selon l'invention. different stages of the lapping method according to the invention.
Les figures 1 et 2 représentent un rodoir du type à expansion selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce rodoir comporte une broche 1 apte à être entraînée en rotation autour de son axe longitudinal 2 par un arbre de Figures 1 and 2 show an expansion type grinder according to a first embodiment of the invention. This lapper comprises a pin 1 adapted to be rotated about its longitudinal axis 2 by a shaft of
transmission (non représenté sur le dessin). transmission (not shown in the drawing).
Un mandrin 3 est retenu par l'une de ses extrémités 3a par la broche i et comporte à son extrémité opposée deux A mandrel 3 is retained by one of its ends 3a by the pin i and has at its opposite end two
portées tronconiques 4a et 4b formant surface d'appui. frustoconical bearing surfaces 4a and 4b forming a bearing surface.
L'extrémité de plus faible diamètre de la première portée tronconique 4a est reliée par un tronçon cylindrique 5 à l'extrémité de plus grand diamètre de la deuxième portée The smaller diameter end of the first frustoconical bearing surface 4a is connected by a cylindrical section 5 to the larger diameter end of the second bearing
tronconique 4b.frustoconical 4b.
Le mandrin 3 peut coulisser axialement dans un manchon de guidage cylindrique 6 qui est raccordé par son extrémité The mandrel 3 can slide axially in a cylindrical guide sleeve 6 which is connected by its end
supérieure par un écrou 7 au bâti du rodoir 8. upper by a nut 7 to the frame of the bead 8.
Une vis 9 fait radialement saillie de la surface externe de la partie centrale du mandrin 3 et vient se loger dans un évidement borgne longitudinal 6a ménagé dans la paroi A screw 9 is radially projecting from the outer surface of the central portion of the mandrel 3 and is housed in a longitudinal blind recess 6a formed in the wall
interne du manchon 6.internal sleeve 6.
Sur la figure 1, lorsque le mandrin 3 coulisse axialement vers le bas, des pièces d'appui 10 sont In FIG. 1, when mandrel 3 slides axially downwards, support pieces 10 are
radialement écartées par rapport à l'axe 2. radially spaced with respect to the axis 2.
Chaque pièce d'appui 10 comporte deux parties d'extrémité 10a séparées par une partie centrale lob, lesdites parties d'extrémité 10a présentant une portion de Each support piece 10 has two end portions 10a separated by a central portion lob, said end portions 10a having a portion of
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surface échancrée 10c de forme correspondant aux surfaces notched surface 10c of shape corresponding to the surfaces
tronconiques externes des portées 4a et 4b. external frustoconical spans 4a and 4b.
Ces parties d'extrémité lOa sont disposées circulairement respectivement autour des portées tronconiques 4a et 4b. Le nombre de pièces d'appui 10 est généralement compris These end portions 10a are arranged circularly around the frustoconical bearing surfaces 4a and 4b, respectively. The number of support pieces 10 is generally understood
entre 3 et 12.between 3 and 12.
Les pièces d'appui 10 sont logées dans des ouvertures longitudinales ménagées dans la partie inférieure du manchon 6. Ces ouvertures servent de butée axiale pour les pièces d'appui 10 qui sont forcées de se déplacer radialement sous The bearing pieces 10 are housed in longitudinal openings formed in the lower part of the sleeve 6. These openings serve as axial stops for the bearing parts 10 which are forced to move radially under
la poussée du mandrin 3.the thrust of the mandrel 3.
Un fourreau supérieur 11 est emmanché sur la partie supérieure du manchon 6 et fixé sur celui-ci par un écrou 12 et un contre-écrou 13. Un fourreau inférieur lla est emmanché sur la partie inférieure du manchon 6, et assure le plaquage d'une rondelle élastique 22 sur ce dernier, la rondelle 22 assurant le maintien des plaquettes 14 en appui sur le fourreau supérieur 11. Le fourreau inférieur lla est fixé par An upper sheath 11 is fitted on the upper part of the sleeve 6 and fixed thereto by a nut 12 and a counter-nut 13. A lower sheath 11a is fitted on the lower part of the sleeve 6, and provides the plating of an elastic washer 22 on the latter, the washer 22 ensuring the maintenance of the plates 14 resting on the upper sheath 11. The lower sheath 11a is fixed by
un écrou 12a et un contre-écrou 13a. a nut 12a and a counter nut 13a.
Des trous traversant longitudinaux 6b, ménagés radialement dans le manchon 6, sont aptes à recevoir des Longitudinal through holes 6b, radially formed in the sleeve 6, are able to receive
plaquettes 14 formant portions de cylindre. platelets 14 forming cylinder portions.
Les plaquettes 14 peuvent être écartées radialement par les pièces d'appui 10 et sont soumises à une force de rappel vers l'axe longitudinal 2 par des moyens élastiques (non The plates 14 may be radially spaced apart by the bearing parts 10 and are subjected to a restoring force towards the longitudinal axis 2 by elastic means (not
représentés sur le dessin).represented on the drawing).
Les plaquettes 14 présentent un revêtement externe abrasif (représenté sur le dessin par des pointillés), tel que des grains de diamant ou une pierre à roder, destiné à roder la surface d'une pièce, par exemple la surface interne The wafers 14 have an abrasive outer coating (shown in the drawing by dotted lines), such as diamond grit or lapping stone, for honing the surface of a workpiece, for example the inner surface
a d'un alésage 15 ménagé dans un cylindre 16. has a bore 15 formed in a cylinder 16.
Les plaquettes 14 sont circulairement séparées par des portions cylindriques lisses du manchon 6, ce qui a pour conséquence que le rodoir présente une surface abrasive The plates 14 are circularly separated by smooth cylindrical portions of the sleeve 6, which has the consequence that the grinder has an abrasive surface
externe discontinue (voir figure 2). external discontinuous (see Figure 2).
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La surface externe des plaquettes 14 comporte une première partie cylindrique 14a et une seconde partie 14b tronconique (séparées sur les figures 1 et 3 par un trait mixte), lesdites parties 14a et 14b étant adjacentes par leur extrémité de plus grand diamètre, de manière & former un The outer surface of the plates 14 comprises a first cylindrical portion 14a and a second frustoconical portion 14b (separated in FIGS. 1 and 3 by a mixed line), said portions 14a and 14b being adjacent by their end of larger diameter, so that form a
corps monobloc.monobloc body.
La figure 3 représente une variante de réalisation du FIG. 3 represents a variant embodiment of
rodoir de l'invention.grinder of the invention.
Ce rodoir comporte un mandrin 3' constitué d'une tige 17 qui se prolonge par une partie 18 dont la surface externe This lapper comprises a mandrel 3 'consisting of a rod 17 which is extended by a portion 18 whose outer surface
est sensiblement tronconique.is substantially frustoconical.
Le mandrin 3' est apte à coulisser axialement dans un manchon de guidage cylindrique 6' qui est solidaire par son extrémité inférieure d'un manchon déformable métallique 19 de faible épaisseur pourvu de fentes longitudinales 19a. Ces fentes longitudinales 19a permettent une légère expansion du manchon 19 sous la poussée de la partie tronconique 18 The mandrel 3 'is able to slide axially in a cylindrical guide sleeve 6' which is secured by its lower end with a metal deformable sleeve 19 of small thickness provided with longitudinal slots 19a. These longitudinal slots 19a allow a slight expansion of the sleeve 19 under the thrust of the frustoconical portion 18
lorsqu'elle est déplacée axialement vers le bas. when it is moved axially downwards.
Le manchon déformable 19 comporte une surface interne de forme correspondant à la surface externe de la partie The deformable sleeve 19 has an internal surface of shape corresponding to the external surface of the part
tronconique 18.frustoconical 18.
La surface externe du manchon déformable 19 comporte un revêtement abrasif et présente une première partie cylindrique 20 et une seconde partie tronconique 21, à The outer surface of the deformable sleeve 19 comprises an abrasive coating and has a first cylindrical portion 20 and a second frustoconical portion 21, to
l'instar du rodoir illustré sur les figures 1 et 2. like the bead shown in Figures 1 and 2.
La seconde partie tronconique 14b, 21 de la surface abrasive externe du rodoir présente une pente par rapport à l'axe du rodoir avantageusement comprise entre 2% et 10% et le rapport entre la longueur de la partie cylindrique et la longueur totale de la partie abrasive est avantageusement The second frustoconical portion 14b, 21 of the external abrasive surface of the lapper has a slope relative to the axis of the lapper preferably between 2% and 10% and the ratio between the length of the cylindrical portion and the total length of the part abrasive is advantageously
compris entre /5 et 13.between / 5 and 13.
Bien entendu, la seconde partie 14b, 21 n'est pas limitée à une forme tronconique et peut présenter une surface externe convexe ou concave, à partir du moment o son diamètre externe décroît le long de la direction longitudinale du rodoir entre une extrémité de plus grand Of course, the second portion 14b, 21 is not limited to a frustoconical shape and may have a convex or concave outer surface, from the moment when its outer diameter decreases along the longitudinal direction of the lap between one end more great
diamètre et une extrémité de plus faible diamètre. diameter and one end of smaller diameter.
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On va maintenant décrire le fonctionnement du rodoir de We will now describe the operation of the lapel of
l'invention en référence à la figure 4. the invention with reference to FIG.
On suppose ici que le rodoir est disposé verticalement, mais bien entendu il peut être disposé horizontalement ou dans une position inclinée. La figure 4 représente les étapes principales du procédé de rodage de l'invention en fonction de leur durée respective. L'étape "a" consiste à descendre le rodoir à l'intérieur d'un alésage ménagé dans un cylindre jusqu'à ce que la surface abrasive externe du rodoir soit en regard de It is assumed here that the bead is arranged vertically, but of course it can be arranged horizontally or in an inclined position. FIG. 4 represents the main steps of the lapping method of the invention as a function of their respective duration. Step "a" is to lower the lap in a bore in a cylinder until the outer abrasive surface of the lap is next to
la surface interne de l'alésage.the inner surface of the bore.
L'étape "b" consiste à écarter radialement la surface abrasive externe du rodoir en déplaçant axialement vers le Step "b" consists of radially spreading the external abrasive surface of the lapper by moving axially towards the
bas le mandrin du rodoir.down the mandrel of the lapper.
L'étape "c" consiste à mettre en contact la surface abrasive externe du rodoir avec une zone de référence sur la surface interne de l'alésage, de manière à étalonner la Step "c" is to contact the external abrasive surface of the bead with a reference area on the inner surface of the bore, so as to calibrate the
première partie cylindrique.first cylindrical part.
L'étape "d" consiste à élever verticalement le rodoir, après avoir bloqué le mandrin dans le bâti du rodoir, pour venir progressivement roder un bourrelet annulaire qui fait radialement saillie de l'extrémité supérieure de l'alésage et, une fois le bourrelet éliminé, venir calibrer cette zone Step "d" consists in vertically raising the lap after having locked the mandrel in the frame of the lap, to come gradually lapping an annular bead which is radially projecting from the upper end of the bore and, once the bead eliminated, come calibrate this area
préalablement protubérante.previously protruding.
L'étape "e" consiste à arrêter la rotation du rodoir une fois que celuici est sorti de l'alésage et à relaxer la Step "e" is to stop the rotation of the lapper once it has come out of the bore and to relax the
surface externe abrasive du rodoir préalablement écartée. abrasive outer surface of the prong apart.
Cette relaxation est obtenue par un déplacement vertical vers le haut du mandrin à l'intérieur de son manchon de guidage, ce qui provoque un rappel de la surface abrasive externe vers l'axe longitudinal du rodoir par les moyens élastiques. L'étape "f" consiste à entraîner en rotation le rodoir autour de son axe longitudinal et ce pendant les étapes "a" à "d". This relaxation is obtained by a vertical upward movement of the mandrel within its guide sleeve, which causes a return of the external abrasive surface towards the longitudinal axis of the lap by the elastic means. Step "f" consists in rotating the stirrer about its longitudinal axis during steps "a" to "d".
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Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir de son cadre ni de son esprit. On peut notamment imaginer un rodoir creux présentant une surface abrasive dirigée vers l'intérieur pour venir Although the invention has been described in connection with several particular embodiments, it is obvious that it is in no way limited and that it can bring many variations and modifications without departing from its scope and of his mind. One can imagine a hollow burr with an abrasive surface directed inwards to come
roder par exemple la surface périphérique extérieure d'un arbre ou toute zone cylindrique d'une pièce de révolution. for example, honing the outer peripheral surface of a shaft or any cylindrical zone of a part of revolution.
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- 1994-11-24 DE DE69424391T patent/DE69424391D1/en not_active Expired - Lifetime
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EP0661136A1 (en) | 1995-07-05 |
DE69424391D1 (en) | 2000-06-15 |
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