JP2503327B2 - 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置 - Google Patents
連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置Info
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- JP2503327B2 JP2503327B2 JP3170074A JP17007491A JP2503327B2 JP 2503327 B2 JP2503327 B2 JP 2503327B2 JP 3170074 A JP3170074 A JP 3170074A JP 17007491 A JP17007491 A JP 17007491A JP 2503327 B2 JP2503327 B2 JP 2503327B2
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- looper
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】連続圧延機のスタンド間に機械式
ル−パを備えて、スタンド間材料張力とル−パ角度をそ
れぞれ所定の目標値に制御する制御装置に関するもので
ある。
ル−パを備えて、スタンド間材料張力とル−パ角度をそ
れぞれ所定の目標値に制御する制御装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来技術】スタンド間にル−パ装置,ル−パ角度を操
作するル−パモ−タ,材料速度を変化させスタンド間張
力を操作するミルモ−タを備えた連続圧延機の、スタン
ド間張力とル−パ角度を制御する場合、この制御系はル
−パ角度が変わる事により張力が変化し、かつ張力が変
わる事によりル−パ角度が変化する所謂相互干渉系であ
るため、制御しにくい系となっている。
作するル−パモ−タ,材料速度を変化させスタンド間張
力を操作するミルモ−タを備えた連続圧延機の、スタン
ド間張力とル−パ角度を制御する場合、この制御系はル
−パ角度が変わる事により張力が変化し、かつ張力が変
わる事によりル−パ角度が変化する所謂相互干渉系であ
るため、制御しにくい系となっている。
【0003】そこで、従来はル−パモ−タ速度を調節し
てル−パ角度を制御する系(角度制御系)とミルモ−タ
速度を調節して張力を制御する系(張力制御系)をクロ
スコントロ−ラにより非干渉化してル−パ角度と張力を
別々のコントロ−ラを用いて制御する非干渉制御装置が
提案されている(特開昭56−4307号公報)。
てル−パ角度を制御する系(角度制御系)とミルモ−タ
速度を調節して張力を制御する系(張力制御系)をクロ
スコントロ−ラにより非干渉化してル−パ角度と張力を
別々のコントロ−ラを用いて制御する非干渉制御装置が
提案されている(特開昭56−4307号公報)。
【0004】ル−パの基本的な構成と前述の特開昭56
−4307号公報の制御装置(以下従来の非干渉制御装
置という)を図3に示す。同図において、スタンド間材
料1は、圧延ロ−ル2a及び2bからなる前段スタンド
2と、圧延ロ−ル3a及び3bからなる後段スタンド3
とを通って導かれ、この間に、前段スタンド2及び後段
スタンド3間に配置されたル−パ4と接触する。材料1
の張力σは、前段スタンド2が送り出す材料の速度と後
段スタンド3が引き込む材料の速度との差によって定ま
るル−プ長(ミルモ−タ5の速度によって制御される)
と、ル−パ角度θにより定まるル−パ強制長と、材料1
の特性とによって決定される。また、ル−パ角度θは、
ル−パモ−タ7が発生するトルクと、材料1がル−パに
与えるトルクと、ル−パの機械的慣性や摩擦などにより
決定される。
−4307号公報の制御装置(以下従来の非干渉制御装
置という)を図3に示す。同図において、スタンド間材
料1は、圧延ロ−ル2a及び2bからなる前段スタンド
2と、圧延ロ−ル3a及び3bからなる後段スタンド3
とを通って導かれ、この間に、前段スタンド2及び後段
スタンド3間に配置されたル−パ4と接触する。材料1
の張力σは、前段スタンド2が送り出す材料の速度と後
段スタンド3が引き込む材料の速度との差によって定ま
るル−プ長(ミルモ−タ5の速度によって制御される)
と、ル−パ角度θにより定まるル−パ強制長と、材料1
の特性とによって決定される。また、ル−パ角度θは、
ル−パモ−タ7が発生するトルクと、材料1がル−パに
与えるトルクと、ル−パの機械的慣性や摩擦などにより
決定される。
【0005】従来の非干渉制御装置では、まず、張力検
出器11の検出値と張力目標値σRとの偏差に基づいて
ミルモ−タ速度修正量uσ0 を張力制御装置12で演算
し、角度検出器9の検出値と角度目標値θR との偏差に
基づいてル−パモ−タ速度修正量uθ0 を角度制御装置
10で演算する。このミルモ−タ速度修正量uσ0 とル
−パモ−タ速度修正量uθ0 をそれぞれミルモ−タ速度
制御装置6とル−パモ−タ速度制御装置8に与えただけ
では、張力とル−パとの機械的な相互干渉の影響で、張
力σとル−パ角度θは思い通りに制御できない。そこ
で、uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つuθ0 がル
−パ角度θのみに影響を与えるように、uσ0 とuθ0
を入力としてこれらに所定の補正を加えて、ミルモ−タ
制御装置6とル−パモ−タ制御装置8に与える修正量の
それぞれuσ とuθ を演算するクロスコントロ−ラ1
4を設けている。
出器11の検出値と張力目標値σRとの偏差に基づいて
ミルモ−タ速度修正量uσ0 を張力制御装置12で演算
し、角度検出器9の検出値と角度目標値θR との偏差に
基づいてル−パモ−タ速度修正量uθ0 を角度制御装置
10で演算する。このミルモ−タ速度修正量uσ0 とル
−パモ−タ速度修正量uθ0 をそれぞれミルモ−タ速度
制御装置6とル−パモ−タ速度制御装置8に与えただけ
では、張力とル−パとの機械的な相互干渉の影響で、張
力σとル−パ角度θは思い通りに制御できない。そこ
で、uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つuθ0 がル
−パ角度θのみに影響を与えるように、uσ0 とuθ0
を入力としてこれらに所定の補正を加えて、ミルモ−タ
制御装置6とル−パモ−タ制御装置8に与える修正量の
それぞれuσ とuθ を演算するクロスコントロ−ラ1
4を設けている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の非
干渉制御装置では、張力制御系と角度制御系の安定性と
速応性が各制御装置とクロスコントロ−ラにより望まし
く設計できたとしても、張力制御系に外乱dσ や角度
制御系に外乱dθ が入った場合には、これらの外乱に
よる張力や角度の変動は決して小さいとは限らないとい
う問題点がある。
干渉制御装置では、張力制御系と角度制御系の安定性と
速応性が各制御装置とクロスコントロ−ラにより望まし
く設計できたとしても、張力制御系に外乱dσ や角度
制御系に外乱dθ が入った場合には、これらの外乱に
よる張力や角度の変動は決して小さいとは限らないとい
う問題点がある。
【0007】この原因を数式を用いて詳しく説明する。
uσ が張力σに与える影響をg11,uθ がル−パ角度
θに与える影響をg22 ,張力σがル−パ角度に与える
影響をg21 ,ル−パ角度が張力に与える影響をg12 と
すると、張力・ル−パ系は次の(1),(2)式のように表現
できる。
uσ が張力σに与える影響をg11,uθ がル−パ角度
θに与える影響をg22 ,張力σがル−パ角度に与える
影響をg21 ,ル−パ角度が張力に与える影響をg12 と
すると、張力・ル−パ系は次の(1),(2)式のように表現
できる。
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】(1),(2)式を行列を用いて表現し、σとθ
について解くと、
について解くと、
【0011】
【数3】
【0012】
【数4】
【0013】となる。
【0014】つぎに、クロスコントロ-ラ14の演算内
容を(5)式のように表すと、
容を(5)式のように表すと、
【0015】
【数5】
【0016】uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つu
θ0 がル−パ角度θのみに影響を与えるように、クロス
コントロ−ラ14を次の(6),(7)式を満すように構成す
る。
θ0 がル−パ角度θのみに影響を与えるように、クロス
コントロ−ラ14を次の(6),(7)式を満すように構成す
る。
【0017】
【数6】
【0018】
【数7】
【0019】このとき、入力uσO とuθO から張力σ
とル−パ角度θまでの応答は、
とル−パ角度θまでの応答は、
【0020】
【数8】
【0021】となり、張力制御系と角度制御系を独立に
設計できる。そこで、張力制御装置12と角度制御装置
10の伝達関数のそれぞれをc1 とc2 と決めると、最
終的に、張力σとル−パ角度θの応答は、
設計できる。そこで、張力制御装置12と角度制御装置
10の伝達関数のそれぞれをc1 とc2 と決めると、最
終的に、張力σとル−パ角度θの応答は、
【0022】
【数9】
【0023】
【数10】
【0024】となる。(9)式により、張力制御系と角度
制御系は独立になり、その安定性と速応性は張力制御装
置12の伝達関数c1 と角度制御装置10の伝達関数c
2 により決定される。しかし、外乱dσ ,dθ が張力
σやル−パ角度θに及ぼす影響は、(9)式の右辺第2項
の大きさで決まり、この影響を減ずるためには(9)式よ
り、行列Rを大きくしなければならない。即ち、張力制
御系と角度制御系のゲインを大きくし速応性を高める必
要がある。しかし、各制御系のゲインには制限があり、
あまり大きくすることはできない。従って、抑制できる
外乱の大きさには限界があり、十分に外乱が抑制できる
とは限らないという問題点がある。
制御系は独立になり、その安定性と速応性は張力制御装
置12の伝達関数c1 と角度制御装置10の伝達関数c
2 により決定される。しかし、外乱dσ ,dθ が張力
σやル−パ角度θに及ぼす影響は、(9)式の右辺第2項
の大きさで決まり、この影響を減ずるためには(9)式よ
り、行列Rを大きくしなければならない。即ち、張力制
御系と角度制御系のゲインを大きくし速応性を高める必
要がある。しかし、各制御系のゲインには制限があり、
あまり大きくすることはできない。従って、抑制できる
外乱の大きさには限界があり、十分に外乱が抑制できる
とは限らないという問題点がある。
【0025】本発明は、連続圧延機のスタンド間張力ル
−パ角度制御装置において、制御系に入る外乱が張力と
ル−パ角度に及ぼす影響を十分に抑制し、かつこの抑制
のために調整するパラメ−タの設定自由度を高くするこ
とを目的とする。
−パ角度制御装置において、制御系に入る外乱が張力と
ル−パ角度に及ぼす影響を十分に抑制し、かつこの抑制
のために調整するパラメ−タの設定自由度を高くするこ
とを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】本発明は、連続圧延機の
スタンド間張力ル−パ角度制御装置において、張力とル
−パ角度の検出値からル−パモ−タ速度とミルモ−タ速
度の修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正する第
1制御手段(15),ル−パ角度の検出値とル−パ角度の目
標値との偏差からル−パモ−タ速度の修正量を演算し該
修正量分モ−タ速度を修正する第2制御手段(10),張力
の検出値と張力の目標値との偏差からミルモ−タ速度の
修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正する第3制
御手段(12)、および、ル−パ角度の目標値を修正したと
きにル−パ角度のみが変化し、張力の目標値を修正した
ときに張力のみが変化するようにル−パモ−タとミルモ
−タ速度を調節する第4制御手段(14)、を有することを
特徴とする連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御
装置である。なお、カッコ内の記号は、図1に示し後述
する実施例の対応要素を示す。
スタンド間張力ル−パ角度制御装置において、張力とル
−パ角度の検出値からル−パモ−タ速度とミルモ−タ速
度の修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正する第
1制御手段(15),ル−パ角度の検出値とル−パ角度の目
標値との偏差からル−パモ−タ速度の修正量を演算し該
修正量分モ−タ速度を修正する第2制御手段(10),張力
の検出値と張力の目標値との偏差からミルモ−タ速度の
修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正する第3制
御手段(12)、および、ル−パ角度の目標値を修正したと
きにル−パ角度のみが変化し、張力の目標値を修正した
ときに張力のみが変化するようにル−パモ−タとミルモ
−タ速度を調節する第4制御手段(14)、を有することを
特徴とする連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御
装置である。なお、カッコ内の記号は、図1に示し後述
する実施例の対応要素を示す。
【0027】
【作用】以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら作用と共に詳細に説明する
がら作用と共に詳細に説明する
【0028】。
【実施例】図1は、本発明による連続圧延機のスタンド
間張力ル−パ角度制御装置の実施例である。図1におい
て、張力検出器11の検出値と張力目標値σR との偏差
に基づいてミルモ−タ速度修正量uσ0 を張力制御装置
12(第3制御手段)で演算し、角度検出器9の検出値
と角度目標値θR との偏差に基づいてル−パモ−タ速度
修正量uθ0 を角度制御装置10(第2制御手段)で演
算する。クロスコントロ−ラ14(第4制御手段)が、
uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つuθ0 がル−パ
角度θのみに影響を与えるように、uσ0 とuθ0 を入
力としてこれらに所定の補正を加えて、ミルモ−タ制御
装置6とル−パモ−タ制御装置8に与える修正量のそれ
ぞれuσ とuθ を演算する。ここまでの機能は図3に
示す従来例と同様である。図1に示す実施例では、張力
とル−パ角度の検出値からル−パモ−タ速度とミルモ−
タ速度の修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正す
る第1制御手段として、演算装置15を設けたことが特
徴である。図1に示す、張力検出器11および角度検出
器9の検出値σ,θが入力されて、これらに対応してミ
ルモ−タ5およびル−パモ−タ7を制御する系におけ
る、入出力の関係は次の(11)式で表わされる。
間張力ル−パ角度制御装置の実施例である。図1におい
て、張力検出器11の検出値と張力目標値σR との偏差
に基づいてミルモ−タ速度修正量uσ0 を張力制御装置
12(第3制御手段)で演算し、角度検出器9の検出値
と角度目標値θR との偏差に基づいてル−パモ−タ速度
修正量uθ0 を角度制御装置10(第2制御手段)で演
算する。クロスコントロ−ラ14(第4制御手段)が、
uσ0 が張力σのみに影響を与え、且つuθ0 がル−パ
角度θのみに影響を与えるように、uσ0 とuθ0 を入
力としてこれらに所定の補正を加えて、ミルモ−タ制御
装置6とル−パモ−タ制御装置8に与える修正量のそれ
ぞれuσ とuθ を演算する。ここまでの機能は図3に
示す従来例と同様である。図1に示す実施例では、張力
とル−パ角度の検出値からル−パモ−タ速度とミルモ−
タ速度の修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正す
る第1制御手段として、演算装置15を設けたことが特
徴である。図1に示す、張力検出器11および角度検出
器9の検出値σ,θが入力されて、これらに対応してミ
ルモ−タ5およびル−パモ−タ7を制御する系におけ
る、入出力の関係は次の(11)式で表わされる。
【0029】
【数11】
【0030】g21 は張力σがル−パ角度θに与える影
響係数、g12 はル−パ角度θが張力に与える影響係
数、k11 ,k12 ,k21 ,k22 は演算装置15の伝達
関数である。ここで、(11)式の右辺第1項から第3項ま
では前述の(1)式と(2)式を行列表現したものであ
り、第4項が新たに加えられ、本発明の実施のために備
えられた第1制御手段である演算装置15の機能を表わ
す。ここで、
響係数、g12 はル−パ角度θが張力に与える影響係
数、k11 ,k12 ,k21 ,k22 は演算装置15の伝達
関数である。ここで、(11)式の右辺第1項から第3項ま
では前述の(1)式と(2)式を行列表現したものであ
り、第4項が新たに加えられ、本発明の実施のために備
えられた第1制御手段である演算装置15の機能を表わ
す。ここで、
【0031】
【数12】
【0032】とおくと、(11)式は次の(13)式となる。
【0033】
【数13】
【0034】ここで、クロスコントロ−ラの演算内容
を、
を、
【0035】
【数14】
【0036】とおくと、(13)式は次の(15)式となる。
【0037】
【数15】
【0038】uσ0が張力σのみに影響を与え、且つu
θ0がル−パ角度θのみに影響を与えるように、クロス
コントロ−ラ14を次の(16)式を満すように構成する。
θ0がル−パ角度θのみに影響を与えるように、クロス
コントロ−ラ14を次の(16)式を満すように構成する。
【0039】
【数16】
【0040】このとき、入力uσ0,uθ0から張力σと
ル−パ角度θまでの応答は、
ル−パ角度θまでの応答は、
【0041】
【数17】
【0042】となり、張力制御系と角度制御系を独立に
設計できる。そこで、張力制御装置12と角度制御装置
10の伝達関数のそれぞれをC1,C2と決めると、
設計できる。そこで、張力制御装置12と角度制御装置
10の伝達関数のそれぞれをC1,C2と決めると、
【0043】
【数18】
【0044】となり、最終的に張力σとル−パ角度θの
応答は、
応答は、
【0045】
【数19】
【0046】
【数20】
【0047】となる。この(20)式の右辺第2項の要素
を、
を、
【0048】
【数21】
【0049】とおくと、この(21)式の∽が、外乱d
σ ,dθ が張力σやル−パ角度θに及ぼす影響であ
り、この影響を減ずるためには行列Rを大きくしなくて
も、∽の行列の各要素を小さくすれば良い。この行列∽
に注目すると、1/∇(12式)を小さくしそれに乗算す
る行列を小さくすれば行列∽の値が小さくなり、外乱の
影響は十分に抑性される。このとき、演算装置15の伝
達関数k11 ,k12 ,k21 ,k22 のそれぞれを、行列
∽の値を小さくするように設定できる。このように4個
ものパラメ−タ(k11 ,k12 ,k21 ,k22 )を外乱
の影響を抑制するように設定できるので、外乱の影響を
抑制するための演算装置15の設計および演算係数の設
定および調整の自由度が高く、外乱の影響効果をより高
くできる。
σ ,dθ が張力σやル−パ角度θに及ぼす影響であ
り、この影響を減ずるためには行列Rを大きくしなくて
も、∽の行列の各要素を小さくすれば良い。この行列∽
に注目すると、1/∇(12式)を小さくしそれに乗算す
る行列を小さくすれば行列∽の値が小さくなり、外乱の
影響は十分に抑性される。このとき、演算装置15の伝
達関数k11 ,k12 ,k21 ,k22 のそれぞれを、行列
∽の値を小さくするように設定できる。このように4個
ものパラメ−タ(k11 ,k12 ,k21 ,k22 )を外乱
の影響を抑制するように設定できるので、外乱の影響を
抑制するための演算装置15の設計および演算係数の設
定および調整の自由度が高く、外乱の影響効果をより高
くできる。
【0050】図1に示した制御装置と、従来の非干渉制
御装置とを用い、ユニットテンシュンとル−パ角度に関
して比較した結果を図2に示す。同図で明らかなように
本発明の制御装置を用いると、従来の非干渉制御装置を
用いた場合と比較して、張力変動,角度変動ともに約1
/3以下に減少している。
御装置とを用い、ユニットテンシュンとル−パ角度に関
して比較した結果を図2に示す。同図で明らかなように
本発明の制御装置を用いると、従来の非干渉制御装置を
用いた場合と比較して、張力変動,角度変動ともに約1
/3以下に減少している。
【0051】以上、本発明において、ル−パモ−タ速度
を調節する装置の例について説明したが、本発明はこれ
に限らず、ル−パモ−タ電流を調節する装置についても
同じ作用,効果がある。
を調節する装置の例について説明したが、本発明はこれ
に限らず、ル−パモ−タ電流を調節する装置についても
同じ作用,効果がある。
【0052】
【効果】以上説明したように本発明によれば、従来の方
法に比べ、制御系に入る外乱による張力変動の影響が著
しく減少するので、製品の板厚・板幅・板形状精度が向
上し、且つル−パ角度変動も著しく減少するので、ル−
パ角度の変動によるオペレ−タの不安を解消し、操業が
安定する効果がある。また、外乱を抑制するために、張
力制御系や角度制御系の応答性を無理に高める必要が無
いため、張力制御系や角度制御系の負荷を軽減する効果
もある。特に、第1制御手段を備えたので、外乱影響分
の抑制のためのパラメ−タ調整の自由度が高い。
法に比べ、制御系に入る外乱による張力変動の影響が著
しく減少するので、製品の板厚・板幅・板形状精度が向
上し、且つル−パ角度変動も著しく減少するので、ル−
パ角度の変動によるオペレ−タの不安を解消し、操業が
安定する効果がある。また、外乱を抑制するために、張
力制御系や角度制御系の応答性を無理に高める必要が無
いため、張力制御系や角度制御系の負荷を軽減する効果
もある。特に、第1制御手段を備えたので、外乱影響分
の抑制のためのパラメ−タ調整の自由度が高い。
【図1】 本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図2】 図1に示す一実施例の制御装置と従来の非干
渉制御装置の制御結果を示すグラフである。
渉制御装置の制御結果を示すグラフである。
【図3】従来のスタンド間張力・ル−パ角度制御装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
1:スタンド間材料 2:前段スタンド 2a:前段スタンド上圧延ロ−ル 2b:前段スタンド
下圧延ロ−ル 3:後段スタンド 3a:後段スタンド上
圧延ロ−ル 3b:後段スタンド下圧延ロ−ル 4:ル−パ装置 5:ミルモ−タ 6:ミルモ−タ速度
制御装置 7:ル−パモ−タ 8:ル−パモ−タ速
度制御装置 9:ル−パ角度検出器 10:角度制御装置 11:張力検出器 12:張力制御装置 14:クロスコントロ−ラ 15:演算装置
下圧延ロ−ル 3:後段スタンド 3a:後段スタンド上
圧延ロ−ル 3b:後段スタンド下圧延ロ−ル 4:ル−パ装置 5:ミルモ−タ 6:ミルモ−タ速度
制御装置 7:ル−パモ−タ 8:ル−パモ−タ速
度制御装置 9:ル−パ角度検出器 10:角度制御装置 11:張力検出器 12:張力制御装置 14:クロスコントロ−ラ 15:演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 香 取 英 夫 富津市新富20−1 新日本製鐵株式会社 中央研究本部内 (72)発明者 佐 藤 直 樹 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 上 之 俊 昭 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本 製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平4−322810(JP,A)
Claims (1)
- 【請求項1】 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度
制御装置において、張力とル−パ角度の検出値からル−
パモ−タ速度とミルモ−タ速度の修正量を演算し該修正
量分モ−タ速度を修正する第1制御手段,ル−パ角度の
検出値とル−パ角度の目標値との偏差からル−パモ−タ
速度の修正量を演算し該修正量分モ−タ速度を修正する
第2制御手段,張力の検出値と張力の目標値との偏差か
らミルモ−タ速度の修正量を演算し該修正量分モ−タ速
度を修正する第3制御手段、および、ル−パ角度の目標
値を修正したときにル−パ角度のみが変化し、張力の目
標値を修正したときに張力のみが変化するようにル−パ
モ−タとミルモ−タ速度を調節する第4制御手段、を有
することを特徴とする連続圧延機のスタンド間張力ル−
パ角度制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3170074A JP2503327B2 (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3170074A JP2503327B2 (ja) | 1991-07-10 | 1991-07-10 | 連続圧延機のスタンド間張力ル−パ角度制御装置 |
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1991
- 1991-07-10 JP JP3170074A patent/JP2503327B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0515920A (ja) | 1993-01-26 |
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