JP2796828B2 - 圧力調整回路用調整装置 - Google Patents
圧力調整回路用調整装置Info
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- JP2796828B2 JP2796828B2 JP1069449A JP6944989A JP2796828B2 JP 2796828 B2 JP2796828 B2 JP 2796828B2 JP 1069449 A JP1069449 A JP 1069449A JP 6944989 A JP6944989 A JP 6944989A JP 2796828 B2 JP2796828 B2 JP 2796828B2
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- G05D16/2093—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
- G05D16/2097—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power using pistons within the main valve
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置調整されて、連続的に操作可能な少な
くとも1段の弁と、この弁に接続されて圧力を調整され
る負荷と、負荷に設けられて圧力実際値信号を発生する
圧力検出器と、圧力実際値信号と圧力目標値信号とを供
給されかつ出力端を位置調整される弁の調整入力端に接
続されている調整器とを有する、圧力調整回路用調整装
置に関する。
くとも1段の弁と、この弁に接続されて圧力を調整され
る負荷と、負荷に設けられて圧力実際値信号を発生する
圧力検出器と、圧力実際値信号と圧力目標値信号とを供
給されかつ出力端を位置調整される弁の調整入力端に接
続されている調整器とを有する、圧力調整回路用調整装
置に関する。
負荷における圧力を調整するため、位置調整されて連
続的に操作可能で負荷の油流を制御する1段又は多段の
弁を使用することは公知である。その負荷の圧力が測定
されて、比例する電圧信号に変換されて、調整器へ供給
される。そこで目標値と実際値との比較が行なわれ、使
用される調整器動作に応じて処理され、位置調整される
弁の入力端へ操作信号として供給される。このため調整
器として、P調整器、PI調整器、PD調整器及びPID調整
器のような公知の形式の調整器が使用される。しかしこ
れら従来の調整器の設定パラメータは、弁と負荷から成
る調整対象を充分よく調整するには不充分なことがあ
る。
続的に操作可能で負荷の油流を制御する1段又は多段の
弁を使用することは公知である。その負荷の圧力が測定
されて、比例する電圧信号に変換されて、調整器へ供給
される。そこで目標値と実際値との比較が行なわれ、使
用される調整器動作に応じて処理され、位置調整される
弁の入力端へ操作信号として供給される。このため調整
器として、P調整器、PI調整器、PD調整器及びPID調整
器のような公知の形式の調整器が使用される。しかしこ
れら従来の調整器の設定パラメータは、弁と負荷から成
る調整対象を充分よく調整するには不充分なことがあ
る。
従来の調整器では、圧力を調整される容積が一般に大
きく変動するか又は充分わかつていないので、圧力調整
が非常に困難なことがある。更にこの容積の油流は圧力
に大きく関係するので、必要な異なる油量は、所望の圧
力上昇動作では、1段弁も2段弁も必要とする。従来の
形式の調整器は、調整される範囲の順序及び著しく非直
線的な性質のため、目標値の跳躍的な変化の際、よく減
衰されるが動的な過渡動作を得るのに不充なことがあ
る。1段弁でも、比例ゲイン及び微分時定数のように2
つの互いに無関係な調整パラメータにより、跳躍的な目
標値変化への動的であるが漸近的な反応が得られるよう
に、第3次の範囲に影響を及ぼすことはできない。
きく変動するか又は充分わかつていないので、圧力調整
が非常に困難なことがある。更にこの容積の油流は圧力
に大きく関係するので、必要な異なる油量は、所望の圧
力上昇動作では、1段弁も2段弁も必要とする。従来の
形式の調整器は、調整される範囲の順序及び著しく非直
線的な性質のため、目標値の跳躍的な変化の際、よく減
衰されるが動的な過渡動作を得るのに不充なことがあ
る。1段弁でも、比例ゲイン及び微分時定数のように2
つの互いに無関係な調整パラメータにより、跳躍的な目
標値変化への動的であるが漸近的な反応が得られるよう
に、第3次の範囲に影響を及ぼすことはできない。
本発明の課題は、これらの欠点をなくした圧力調整回
路用調整装置を提供することである。
路用調整装置を提供することである。
この課題を解決するため本発明によれば、状態調整器
として構成される調整器へ、圧力目標値信号と、調整対
象の状態量としての負荷の圧力実際値信号及び位置調整
される弁の位置信号及び位置変化についての速度信号と
が供給され、これらの信号が重み付け回路により互いに
重み付けされ、重み付けされた圧力目標値信号と調整対
象の状態量の重み付けされた信号とが、状態調整器にあ
る比較回路において比較され、その比較回路の出力端が
状態調整器の出力端として、位置調整される弁の調整入
力端に接続されている。
として構成される調整器へ、圧力目標値信号と、調整対
象の状態量としての負荷の圧力実際値信号及び位置調整
される弁の位置信号及び位置変化についての速度信号と
が供給され、これらの信号が重み付け回路により互いに
重み付けされ、重み付けされた圧力目標値信号と調整対
象の状態量の重み付けされた信号とが、状態調整器にあ
る比較回路において比較され、その比較回路の出力端が
状態調整器の出力端として、位置調整される弁の調整入
力端に接続されている。
調整対象の状態量として従来のように負荷の圧力実際
値信号だけでなく、弁の位置信号及び位置変化について
の速度信号を用いるので、調整速度が著しく増大される
と共に、調整動作が一層安定になり、更に回路費用が少
なくなり、異なる調整対象例えば1段弁、多段弁、連続
弁又は容積の異なる負荷への容易な適合が可能になる。
しかもこれらの状態量を、求められた形又は大きさのま
まで処理するのではなく、状態量に対応するこれらの信
号を互いに重み付けし、従つてこれらの信号相互の比率
を所望の程度にしてから、目標値信号と比較するので、
調整動作全体への個々の状態量の影響を考慮することが
できる。
値信号だけでなく、弁の位置信号及び位置変化について
の速度信号を用いるので、調整速度が著しく増大される
と共に、調整動作が一層安定になり、更に回路費用が少
なくなり、異なる調整対象例えば1段弁、多段弁、連続
弁又は容積の異なる負荷への容易な適合が可能になる。
しかもこれらの状態量を、求められた形又は大きさのま
まで処理するのではなく、状態量に対応するこれらの信
号を互いに重み付けし、従つてこれらの信号相互の比率
を所望の程度にしてから、目標値信号と比較するので、
調整動作全体への個々の状態量の影響を考慮することが
できる。
従属請求項2ないし6により、請求項1による調整装
置の有利な構成が得られる。請求項7及び8による構成
は回路費用を特に少なくする。即ち第1の弁段用の位置
調整器として公知のPID調整器(ドイツ連邦共和国特許
出願公開第3418969号明細書)を使用し、その比例素子
及び積分素子を入力側で接続すると、特に有利な構成が
得られる。更に第1の弁段の位置信号が実際値信号とし
て比例素子、積分素子及び微分素子へ供給される。この
ような調整器を使用すると、状態調整器に必要な状態量
を別の手段なしに利用可能なので、回路費用が最小にな
る。
置の有利な構成が得られる。請求項7及び8による構成
は回路費用を特に少なくする。即ち第1の弁段用の位置
調整器として公知のPID調整器(ドイツ連邦共和国特許
出願公開第3418969号明細書)を使用し、その比例素子
及び積分素子を入力側で接続すると、特に有利な構成が
得られる。更に第1の弁段の位置信号が実際値信号とし
て比例素子、積分素子及び微分素子へ供給される。この
ような調整器を使用すると、状態調整器に必要な状態量
を別の手段なしに利用可能なので、回路費用が最小にな
る。
本発明の実施例を説明するに先立つて、第1図につい
て従来例を説明すると、圧力調整回路1は、負荷4への
油流3を制御する操作素子として、位置調整されて連続
的に操作可能な1段又は多段の弁2を持つている。負荷
は既略的に容器5として示され、この中の圧力が特定の
目標値に調整されるものとする。容器5において圧力が
測定され、圧力検出器としての測定値変換器6を介して
電気的圧力実際値信号Upに変換される。この圧力実際値
信号Upは圧力目標値信号USollと共に圧力調整器7へ供
給される。圧力調整器7は目標値−実際値比較を行なう
比較回路8と、例えば、公知のPID動作を生ずる回路部
分9とを含んでいる。圧力調整器の出力端は信号導線10
を介して位置調整される弁2に接続されている。
て従来例を説明すると、圧力調整回路1は、負荷4への
油流3を制御する操作素子として、位置調整されて連続
的に操作可能な1段又は多段の弁2を持つている。負荷
は既略的に容器5として示され、この中の圧力が特定の
目標値に調整されるものとする。容器5において圧力が
測定され、圧力検出器としての測定値変換器6を介して
電気的圧力実際値信号Upに変換される。この圧力実際値
信号Upは圧力目標値信号USollと共に圧力調整器7へ供
給される。圧力調整器7は目標値−実際値比較を行なう
比較回路8と、例えば、公知のPID動作を生ずる回路部
分9とを含んでいる。圧力調整器の出力端は信号導線10
を介して位置調整される弁2に接続されている。
このような従来の装置により、種々の負荷における設
定の問題や、不充分な減衰、安定性及び動特性を生ず
る。
定の問題や、不充分な減衰、安定性及び動特性を生ず
る。
第2図には位置調整される1段弁11が示されている。
比例弁12は入力側を(既略的に示す)供給ポンプ13及び
タンク14に接続され、導管15を介して負荷に直接接続さ
れている。比例弁12は、出力段17を介して位置調整器18
の出力端に接続されている電磁石16を介して制御され
る。可動部分例えば比例弁12の弁スプールの位置は、変
位検出器19により求められ、この変位検出器は変位を対
応する電気位置信号UVに変換する。この位置信号UVは実
際値信号として目標値信号USollと共に位置調整器18へ
供給される。
比例弁12は入力側を(既略的に示す)供給ポンプ13及び
タンク14に接続され、導管15を介して負荷に直接接続さ
れている。比例弁12は、出力段17を介して位置調整器18
の出力端に接続されている電磁石16を介して制御され
る。可動部分例えば比例弁12の弁スプールの位置は、変
位検出器19により求められ、この変位検出器は変位を対
応する電気位置信号UVに変換する。この位置信号UVは実
際値信号として目標値信号USollと共に位置調整器18へ
供給される。
第3図には、第2図による1段弁11を使用した2段弁
20が示されている。この場合比例弁12の出力端には、液
圧操作可能は別の比例弁22が主段23として接続されてい
る。入力側で主段比例弁22は主段供給ポンプ24及びタン
ク25に接続され、出力導管26を介して負荷に接続されて
いる。別の変位検出器27を介して弁22の操作部分の位置
又は変位量XHが求められて、主段用位置信号UHに変換さ
れる。この位置信号UHは別の実際値信号として2段調整
用位置調整器28へ供給される。
20が示されている。この場合比例弁12の出力端には、液
圧操作可能は別の比例弁22が主段23として接続されてい
る。入力側で主段比例弁22は主段供給ポンプ24及びタン
ク25に接続され、出力導管26を介して負荷に接続されて
いる。別の変位検出器27を介して弁22の操作部分の位置
又は変位量XHが求められて、主段用位置信号UHに変換さ
れる。この位置信号UHは別の実際値信号として2段調整
用位置調整器28へ供給される。
大きい容積流量を持つ比例弁では、流れの力及び摩擦
力のため操作力が大きいので、第1図のように電磁石を
介する直接操作はもはや不可能である。このため例えば
第3図による2段弁が使用され、主段が小さい公称寸法
の前段弁により前制御される。
力のため操作力が大きいので、第1図のように電磁石を
介する直接操作はもはや不可能である。このため例えば
第3図による2段弁が使用され、主段が小さい公称寸法
の前段弁により前制御される。
第2図及び第3図からわかるように、多段弁に別の弁
が続いている。例えば3段弁では、比例弁22に別の弁が
接続されている。
が続いている。例えば3段弁では、比例弁22に別の弁が
接続されている。
第4図には、位置調整される1段又は多段弁2を持つ
圧力調整回路用状態調整装置の概略図が一般的な形で示
され、この弁に第1図と同様に油流導管3を介して負荷
4が接続されている。調整のため状態調整器29が使用さ
れて、調整対象の調整速度に影響を及ぼす大きい可能性
を与える。このため系に関係するすべての量を容易に得
られることが必要である。
圧力調整回路用状態調整装置の概略図が一般的な形で示
され、この弁に第1図と同様に油流導管3を介して負荷
4が接続されている。調整のため状態調整器29が使用さ
れて、調整対象の調整速度に影響を及ぼす大きい可能性
を与える。このため系に関係するすべての量を容易に得
られることが必要である。
調整対象のこれらの状態量はまず系の記載を介して求
められる。
められる。
その際状態量として負荷の圧力PL又は圧力実際値信号
UPが入る。
UPが入る。
更に位置調整される弁の系に関係する各量が入る。1
段弁では一般にPT2動作により充分な系記載が得られ、
状態量として弁の位置と弁の位置変化の速度が必要であ
る。
段弁では一般にPT2動作により充分な系記載が得られ、
状態量として弁の位置と弁の位置変化の速度が必要であ
る。
2段弁一般に多段弁では、各機械的段が、前段(第1
段)に直列接続される積分系として示される。この積分
動作により、システム技術的に充分な記載が得られる。
この系は位置調整器を介して負帰還されている。これ
は、別の各段が第1段(前段)のPT2系に対して遅れを
生ずることを意味する。従つて別の各段の状態量の数
は、1つの状態量だけ1段弁の場合に比較して高まる。
付加的な状態量は次の段の位置を表わす。従つて状態量
として、第1段の位置及び速度、第2段の位置、第3段
の位置等が、弁段の数に応じて必要である。
段)に直列接続される積分系として示される。この積分
動作により、システム技術的に充分な記載が得られる。
この系は位置調整器を介して負帰還されている。これ
は、別の各段が第1段(前段)のPT2系に対して遅れを
生ずることを意味する。従つて別の各段の状態量の数
は、1つの状態量だけ1段弁の場合に比較して高まる。
付加的な状態量は次の段の位置を表わす。従つて状態量
として、第1段の位置及び速度、第2段の位置、第3段
の位置等が、弁段の数に応じて必要である。
これらの状態量又はその信号量は、圧力に対してU
Pで、第1の弁段の速度に対してU1で、個々の弁段
の位置に対してUx1・・・Uxnで第4図に示されている。
状態量信号は回路装置30から得られるが、その可能性に
ついては第5図及び第6図について説明す。状態調整器
29には重み付け回路K1ないしKn+2が含まれ、それにより
状態量信号に互いに重み付けすることができる。更に圧
力目標値USoll用重み付け回路KWも含まれている。重み
付けされたすべての信号は比較回路31へ供給される。調
整方向に応じて、調整対象の重み付けされた状態量が、
一般に負帰還の向きに比較回路31へ供給されて、同様に
重み付けされた圧力目標値USollと比較される。
Pで、第1の弁段の速度に対してU1で、個々の弁段
の位置に対してUx1・・・Uxnで第4図に示されている。
状態量信号は回路装置30から得られるが、その可能性に
ついては第5図及び第6図について説明す。状態調整器
29には重み付け回路K1ないしKn+2が含まれ、それにより
状態量信号に互いに重み付けすることができる。更に圧
力目標値USoll用重み付け回路KWも含まれている。重み
付けされたすべての信号は比較回路31へ供給される。調
整方向に応じて、調整対象の重み付けされた状態量が、
一般に負帰還の向きに比較回路31へ供給されて、同様に
重み付けされた圧力目標値USollと比較される。
状態量帰還の実現は、第4図に回路装置30により示さ
れている。先の説明からわかるように、状態量帰還の外
観は調整対象に従つて使用される弁(例えば1段又は多
段)に大きく関係するが、状態量を得るやり方にも関係
する。
れている。先の説明からわかるように、状態量帰還の外
観は調整対象に従つて使用される弁(例えば1段又は多
段)に大きく関係するが、状態量を得るやり方にも関係
する。
状態量は第5a図ないし第5d図に示すように、異なるや
り方で得るか又は発生することができる。
り方で得るか又は発生することができる。
第5a図によれば、付加的な速度センサ32によりすべて
の状態量が測定技術的に求められる。
の状態量が測定技術的に求められる。
第5bによれば、状態量は状態量観測器33により圧力信
号のみから求められる。この場合位置信号又は速度信号
を測定技術的に求めることは必要でない。
号のみから求められる。この場合位置信号又は速度信号
を測定技術的に求めることは必要でない。
第5c図によれば、減少された状態量観測器34が使用さ
れ、弁の圧力信号と位置信号が使用される。
れ、弁の圧力信号と位置信号が使用される。
第5d図によれば、圧力信号と位置信号が測定され、微
分素子35における第1と弁段の位置信号の微分により速
度信号が得られる。
分素子35における第1と弁段の位置信号の微分により速
度信号が得られる。
第6図には、負荷4が接続されている位置調整される
2段弁36の状態調整装置が示されている。更に状態調整
器29は第4図に従つて(2段弁用)入力UP,U1,Ux1及
びUx2に使用されている。
2段弁36の状態調整装置が示されている。更に状態調整
器29は第4図に従つて(2段弁用)入力UP,U1,Ux1及
びUx2に使用されている。
2段弁36の第1段又は前段用位置調整器として、(ド
イツ連邦共和国特許出願公開第3418969号明細書によ
る)公知の位置調整器を使用することによつて、第6図
の装置は特に簡単になる。
イツ連邦共和国特許出願公開第3418969号明細書によ
る)公知の位置調整器を使用することによつて、第6図
の装置は特に簡単になる。
前段弁の位置信号UV又はUx1は位置の実際値信号とし
て、実際値入力端を介してPID調整器のすべての素子へ
供給される。比例素子及び積分素子の目標値入力端も同
様に共通な目標値入力端に接続され、この目標値入力端
へ主段調整器37の出力が供給される。入力側で主段調整
器37は状態調整器29の出力端及び変位検出器27又は主段
の位置信号UU又はUx2用導線に接続されている。
て、実際値入力端を介してPID調整器のすべての素子へ
供給される。比例素子及び積分素子の目標値入力端も同
様に共通な目標値入力端に接続され、この目標値入力端
へ主段調整器37の出力が供給される。入力側で主段調整
器37は状態調整器29の出力端及び変位検出器27又は主段
の位置信号UU又はUx2用導線に接続されている。
従つて前段及び主段用位置信号Ux1及びUx2は位置調整
のために求められて、大した費用なしに導線38及び39を
介して状態調整器への接続にも利用される。
のために求められて、大した費用なしに導線38及び39を
介して状態調整器への接続にも利用される。
微分後付加的手段なしに導線を介して状態調整器29へ
供給される速度信号U1についても同様である。
供給される速度信号U1についても同様である。
更に圧力実際値UPは導線41を介して状態調整器29へ供
給される。
給される。
従つて公知の位置調整器を使用してこの装置により、
必要な状態量がそれ以上の費用なしに得られ、従つて第
4図又は第5図による回路装置30を省略することができ
る。それによりハードウエアの構成が最小になる。
必要な状態量がそれ以上の費用なしに得られ、従つて第
4図又は第5図による回路装置30を省略することができ
る。それによりハードウエアの構成が最小になる。
第1図は従来の圧力調整回路の接続図、第2図は1段弁
の位置調整回路の接続図、第3図は2段弁の位置調整回
路の接続図、第4図は位置調整される1段又は多段弁を
持つ圧力調整回路用状態調整回路の接続図、第5a図ない
し第5d図は必要な状態量の信号を発生するための異なる
可能性を示す回路図、第6図は前段用に公知の位置調整
器を使用した前段及び主段を持つ2段弁における状態調
整器の構成を示す図である。 2……位置調整される弁、20……2段弁、21……前段、
23……主段、29……状態調整器、31……比較回路。
の位置調整回路の接続図、第3図は2段弁の位置調整回
路の接続図、第4図は位置調整される1段又は多段弁を
持つ圧力調整回路用状態調整回路の接続図、第5a図ない
し第5d図は必要な状態量の信号を発生するための異なる
可能性を示す回路図、第6図は前段用に公知の位置調整
器を使用した前段及び主段を持つ2段弁における状態調
整器の構成を示す図である。 2……位置調整される弁、20……2段弁、21……前段、
23……主段、29……状態調整器、31……比較回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−20603(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 16/20
Claims (8)
- 【請求項1】位置調整されて連続的に操作可能な少なく
とも1段の弁と、この弁に接続されて圧力を調整される
負荷と、負荷に設けられて圧力実際値信号を発生する圧
力検出器と、圧力実際値信号と圧力目標値信号とを供給
されかつ出力端を位置調整される弁の調整入力端に接続
されている調整器とを有するものにおいて、状態調整器
(29)として構成される調整器へ、圧力目標値信号(U
Soll)と、調整対象の状態量としての負荷(4)の圧力
実際値信号(UP)及び位置調整される弁(2)の位置信
号(UV又はUX1・・・UXn)及び位置変化についての速度
信号(U1)とが供給され、これらの信号(USoll,
UP,U1,Ux1・・・Uxn)が重み付け回路(KW,K1・・・
Kn+2)により互いに重み付けされ、重み付けされた圧力
目標値信号と調整対称の状態量の重み付けされた信号と
が、状態調整器(29)にある比較回路(31)において比
較され、この比較回路(31)の出力端が状態調整器(2
9)の出力端として、位置調整される弁(2)の調整入
力端に接続されていることを特徴とする、圧力調整回路
用調整装置。 - 【請求項2】調整対象の状態量(UP,U1,Ux1・・・U
xn)の重み付けされた信号が、負帰還の向きに比較回路
(31)へ供給されることを特徴とする、請求項1に記載
の調整装置。 - 【請求項3】状態量としての弁の位置信号(Ux1・・・U
xn)及び速度信号(U1)が、検出器としての信号変
換器により求められることを特徴とする、請求項1に記
載の調整装置。 - 【請求項4】必要な状態量の一部のみが測定により求め
られ、他の部分が観測器(34)を介して計算により求め
られることを特徴とする、請求項1又は2記載の調整装
置。 - 【請求項5】すべての必要な状態量が観測器(33)によ
り圧力信号(UP)のみから求められることを特徴とす
る、請求項1又は2に記載の調整装置。 - 【請求項6】速度信号(U1)が位置信号の微分(3
5)により求められることを特徴とする、請求項1ない
し5の1つに記載の調整装置。 - 【請求項7】複数の弁段を持つ弁の第1の弁段の位置調
整器がPID調整器を含み、このPID調整器の比例素子と積
分素子が入力側で接続されて、PID調整器の目標値入力
端を形成し、第1の弁段の位置信号が実際値信号として
比例素子、積分素子及び微分素子へ供給され、調整器出
力端が第1の弁段の位置を制御するものにおいて、第1
の弁段の位置信号(Ux1)が更に状態調整器(29)へ供
給され、微分素子の出力端に生ずる第1の弁段の信号が
速度信号(U1)として状態調整器(29)へ状態量信
号として供給され、PID調整器の目標値入力端が状態調
整器(29)又は論理結合回路(31)の出力端に接続され
ていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の調整
装置。 - 【請求項8】PID調整器の目標値入力端と状態調整器(2
9)の出力端との間に挿入される調整段(37)へ、別の
弁段の位置信号(Ux2・・・Uxn)が位置調整における直
接処理のため供給され、これらの位置信号(Ux2・・・U
xn)が更に状態調整器へ状態量信号として供給されるこ
とを特徴とする、請求項7に記載の調整装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3810111.4 | 1988-03-25 | ||
DE3810111A DE3810111A1 (de) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Regeleinrichtung fuer einen druckregelkreis |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01284909A JPH01284909A (ja) | 1989-11-16 |
JP2796828B2 true JP2796828B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=6350674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1069449A Expired - Lifetime JP2796828B2 (ja) | 1988-03-25 | 1989-03-23 | 圧力調整回路用調整装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0334030B1 (ja) |
JP (1) | JP2796828B2 (ja) |
DE (2) | DE3810111A1 (ja) |
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