JP3369958B2 - 回転軸のねじれ計測装置及び計測方法 - Google Patents
回転軸のねじれ計測装置及び計測方法Info
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- JP3369958B2 JP3369958B2 JP07837498A JP7837498A JP3369958B2 JP 3369958 B2 JP3369958 B2 JP 3369958B2 JP 07837498 A JP07837498 A JP 07837498A JP 7837498 A JP7837498 A JP 7837498A JP 3369958 B2 JP3369958 B2 JP 3369958B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種伝動機構に使
用される回転自在な金属円柱（本明細書中、回転軸と称
する）のねじれを稼働中にリアルタイムで計測可能にし
た回転軸のねじれ計測装置及び計測方法に関する。
用される回転自在な金属円柱（本明細書中、回転軸と称
する）のねじれを稼働中にリアルタイムで計測可能にし
た回転軸のねじれ計測装置及び計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に回転軸は、一端側を動力側に接
続すると共に、他端側に伝動手段を設けているため、稼
働中に極微小なねじれが発生する。 そして、稼働時の振
動も相俟って金属疲労が蓄積し、最悪のケースとして回
転軸が破損する可能性を否定出来ず、定期点検を行う必
要があった。
続すると共に、他端側に伝動手段を設けているため、稼
働中に極微小なねじれが発生する。 そして、稼働時の振
動も相俟って金属疲労が蓄積し、最悪のケースとして回
転軸が破損する可能性を否定出来ず、定期点検を行う必
要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、回転軸はほと
んど機械に組み込まれおり、外部露出していることが少
ないため、機械を分解して点検せねばならず、甚だ面倒
であった。 又、回転軸の破損は稼働中に発生するもので
あり、稼働中の回転軸の状態を把握出来る装置が望まれ
ていた。
んど機械に組み込まれおり、外部露出していることが少
ないため、機械を分解して点検せねばならず、甚だ面倒
であった。 又、回転軸の破損は稼働中に発生するもので
あり、稼働中の回転軸の状態を把握出来る装置が望まれ
ていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、稼働中の回転軸の状態を把握出来ない課題に
鑑み、回転軸の両端側表面に、該回転軸表面と反射率が
相違する区域を複数箇所設け、又回転軸の両端側表面へ
の光線の照射手段を設けると共に、当該表面からの反射
光の受光手段を設け、而も各受光手段で反射率相違区域
からの反射光を検知し電気信号化した２つの波形を表
示、比較する手段と、一方の照射手段からの光線の、稼
働状態の回転軸における検知開始点からの反射光を一方
の受光手段で検知してから、他方の照射手段からの光線
の、稼働状態の回転軸における検知開始点からの反射光
を他方の受光手段で検知するまでの、一方の受光手段で
検知し演算手段でカウントした反射率相違区域からの反
射光の検知回数によりねじれ角を算出する演算手段を設
ける。 そして、反射率相違区域の中心間距離及び回転軸
の半径を入力して、前者を後者で除した定数を算出し、
一方の照射手段からの光線の、稼働状態の回転軸におけ
る検知開始点からの反射光を一方の受光手段で検知して
から、他方の照射手段からの光線の、稼働状態の回転軸
における検知開始点からの反射光を他方の受光手段で検
知するまでの、一方の受光手段で検知し演算手段でカウ
ントした反射率相違区域からの反射光の検知回数と上記
定数を乗じてねじれ角を算出することによって、稼働状
態における回転軸の状態を波形化又は数値化し、その変
化を目視 可能にして、上記課題を解決する。
に基づく、稼働中の回転軸の状態を把握出来ない課題に
鑑み、回転軸の両端側表面に、該回転軸表面と反射率が
相違する区域を複数箇所設け、又回転軸の両端側表面へ
の光線の照射手段を設けると共に、当該表面からの反射
光の受光手段を設け、而も各受光手段で反射率相違区域
からの反射光を検知し電気信号化した２つの波形を表
示、比較する手段と、一方の照射手段からの光線の、稼
働状態の回転軸における検知開始点からの反射光を一方
の受光手段で検知してから、他方の照射手段からの光線
の、稼働状態の回転軸における検知開始点からの反射光
を他方の受光手段で検知するまでの、一方の受光手段で
検知し演算手段でカウントした反射率相違区域からの反
射光の検知回数によりねじれ角を算出する演算手段を設
ける。 そして、反射率相違区域の中心間距離及び回転軸
の半径を入力して、前者を後者で除した定数を算出し、
一方の照射手段からの光線の、稼働状態の回転軸におけ
る検知開始点からの反射光を一方の受光手段で検知して
から、他方の照射手段からの光線の、稼働状態の回転軸
における検知開始点からの反射光を他方の受光手段で検
知するまでの、一方の受光手段で検知し演算手段でカウ
ントした反射率相違区域からの反射光の検知回数と上記
定数を乗じてねじれ角を算出することによって、稼働状
態における回転軸の状態を波形化又は数値化し、その変
化を目視 可能にして、上記課題を解決する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。 図１に示す様に、半径Ｒの回転軸Ａ
のねじれ計測装置１にあっては、主に回転軸Ａの両端部
表面の円周方向に交互に配列した、幅Ｗの複数個の反射
体10、10a…、11、11a …及び非反射体12、12a …、1
3、13a …と、回転軸Ａの両端部表面に光線を照射す
る、例えばレーザーの様な光線Ｌｉの照射手段４、５
と、回転軸Ａの両端部表面からの反射光Ｌｏを検知して
電気信号化する受光手段６、７とにより構成されてい
る。 又、受光手段６、７をオシロスコープ等のディスプ
レイ８に接続して、受光手段６、７からの２つの電気信
号を波形化して表示、比較したり、或いは受光手段６、
７を演算手段９に接続して、受光手段６、７からの２つ
の電気信号、即ちデータを演算処理しねじれ角Δθを算
出して、その数値を表示、記録及び保存する様にしてい
る。 又、受光手段６、７及びディスプレイ８を演算手段
９に接続して、２つの波形の比較すると共に、算出した
ねじれ角Δθの表示する様にしても良い。 よって、ディ
スプレイ８で２つの波形の比較、又は演算手段９で算出
し数値化したねじれ角Δθの表示のどちらか一方又は両
方を行って、稼働状態の回転軸Ａの状態を目視可能にし
ている。
基づいて説明する。 図１に示す様に、半径Ｒの回転軸Ａ
のねじれ計測装置１にあっては、主に回転軸Ａの両端部
表面の円周方向に交互に配列した、幅Ｗの複数個の反射
体10、10a…、11、11a …及び非反射体12、12a …、1
3、13a …と、回転軸Ａの両端部表面に光線を照射す
る、例えばレーザーの様な光線Ｌｉの照射手段４、５
と、回転軸Ａの両端部表面からの反射光Ｌｏを検知して
電気信号化する受光手段６、７とにより構成されてい
る。 又、受光手段６、７をオシロスコープ等のディスプ
レイ８に接続して、受光手段６、７からの２つの電気信
号を波形化して表示、比較したり、或いは受光手段６、
７を演算手段９に接続して、受光手段６、７からの２つ
の電気信号、即ちデータを演算処理しねじれ角Δθを算
出して、その数値を表示、記録及び保存する様にしてい
る。 又、受光手段６、７及びディスプレイ８を演算手段
９に接続して、２つの波形の比較すると共に、算出した
ねじれ角Δθの表示する様にしても良い。 よって、ディ
スプレイ８で２つの波形の比較、又は演算手段９で算出
し数値化したねじれ角Δθの表示のどちらか一方又は両
方を行って、稼働状態の回転軸Ａの状態を目視可能にし
ている。
【０００６】即ち、反射率が相違する区域を交互に配列
することで、受光手段６、７で検知される反射光Ｌｏの
電気信号を略正弦波形にする様にしている。 又、反射体
10、10a …、11、11a …及び非反射体12、12a …、13、
13a …を回転軸Ａの全周にわたる様に配列する必要はな
く、回転軸Ａのねじれ許容範囲を計測可能であれば良
く、この場合、回転軸Ａの回転方向の最前方側の反射体
10、11を受光手段６、７による検知開始点Ｓ、Ｓａとし
ている。 又、仮に反射体10、10a …、11、11a …及び非
反射体12、12a …、13、13a …を全周にわたって配列す
る場合、反射体10、10a …、11、11a …の任意の１個を
配置すべき位置に、反射率の異なる反射体14、15を配置
して、該反射体14、15を受光手段６、７による検知開始
点Ｓ、Ｓａとしている。 又、反射体10、10a …、11、11
a …及び非反射体12、12a …、13、13a …は、それらを
接着テープの表面に配列して回転軸Ａに貼り付ける形式
とするのが望ましい。
することで、受光手段６、７で検知される反射光Ｌｏの
電気信号を略正弦波形にする様にしている。 又、反射体
10、10a …、11、11a …及び非反射体12、12a …、13、
13a …を回転軸Ａの全周にわたる様に配列する必要はな
く、回転軸Ａのねじれ許容範囲を計測可能であれば良
く、この場合、回転軸Ａの回転方向の最前方側の反射体
10、11を受光手段６、７による検知開始点Ｓ、Ｓａとし
ている。 又、仮に反射体10、10a …、11、11a …及び非
反射体12、12a …、13、13a …を全周にわたって配列す
る場合、反射体10、10a …、11、11a …の任意の１個を
配置すべき位置に、反射率の異なる反射体14、15を配置
して、該反射体14、15を受光手段６、７による検知開始
点Ｓ、Ｓａとしている。 又、反射体10、10a …、11、11
a …及び非反射体12、12a …、13、13a …は、それらを
接着テープの表面に配列して回転軸Ａに貼り付ける形式
とするのが望ましい。
【０００７】又、光線Ｌｉの反射体10、10a …、11、11
a …への照射面の半径ｄと、反射体10、10a …、11、11
a …の幅Ｗは、ｄ≦Ｗとするのが望ましい。
a …への照射面の半径ｄと、反射体10、10a …、11、11
a …の幅Ｗは、ｄ≦Ｗとするのが望ましい。
【０００８】次に、本発明に係るねじれ計測装置１によ
る回転軸Ａのねじれ計測方法について説明する。 照射手
段４、５から回転軸Ａの両端側の表面に照射した光線Ｌ
ｉが、回転軸Ａの回転に伴い順次移動し照射位置に到達
した反射体10、10a …、11、11a …により反射して、か
かる反射光Ｌｏを受光手段６、７で検知する。 次に、２
つの反射光Ｌｏは受光手段６、７により２つの電気信号
に変換されるが、反射体10、10a …、11、11a …及び非
反射体12、12a …、13、13a …が交互に配列されている
ことから、受光手段６、７で検知される光束量が経時変
化するため、図３、６に示す様に、ディスプレイ８上に
２つの略正弦波形が表示され、その波形のずれにより回
転軸Ａがねじれていることが確認出来、そのずれの大小
によりねじれ角Δθの大小を判別出来る。
る回転軸Ａのねじれ計測方法について説明する。 照射手
段４、５から回転軸Ａの両端側の表面に照射した光線Ｌ
ｉが、回転軸Ａの回転に伴い順次移動し照射位置に到達
した反射体10、10a …、11、11a …により反射して、か
かる反射光Ｌｏを受光手段６、７で検知する。 次に、２
つの反射光Ｌｏは受光手段６、７により２つの電気信号
に変換されるが、反射体10、10a …、11、11a …及び非
反射体12、12a …、13、13a …が交互に配列されている
ことから、受光手段６、７で検知される光束量が経時変
化するため、図３、６に示す様に、ディスプレイ８上に
２つの略正弦波形が表示され、その波形のずれにより回
転軸Ａがねじれていることが確認出来、そのずれの大小
によりねじれ角Δθの大小を判別出来る。
【０００９】又、受光手段６、７からの電気信号を演算
手段９に入力し、一方の受光手段６での検知開始点Ｓの
検知から、他方の受光手段７での検知開始点Ｓａの検知
までの、一方の受光手段６での反射体10、10a …からの
反射光Ｌｏの検知回数ｎをカウントしてねじれ角Δθを
算出し、数値として表示、記録、保存する。 具体的に
は、半径Ｒで各反射体10、10a …、11、11a …及び各非
反射体12、12a …、13、13a …の幅Ｗの回転軸Ａのねじ
れ角Δθは次式（６）で算出される。 Δθ＝２ｎＷ／Ｒ……（６） 尚、半径Ｒと幅Ｗは予め演算手段９に入力されるため、
２Ｗ／Ｒは定数となり 、非常に簡単にねじれ角Δθを算
出出来るが、幅Ｗを極めて狭く設定しないと正確なねじ
れ角Δθを算出出来ない。 例えば、π／１８０ラジアン
（１度）単位でねじれ角Δθを算出するためには、Ｗ＝
２πＲ／７２０とせねばならず、よってこの計測方法は
半径Ｒの小さい回転軸Ａには不向きである。 又、２Ｗは
隣接する反射体10、10a …、11、11a …の中心間距離に
相当する。
手段９に入力し、一方の受光手段６での検知開始点Ｓの
検知から、他方の受光手段７での検知開始点Ｓａの検知
までの、一方の受光手段６での反射体10、10a …からの
反射光Ｌｏの検知回数ｎをカウントしてねじれ角Δθを
算出し、数値として表示、記録、保存する。 具体的に
は、半径Ｒで各反射体10、10a …、11、11a …及び各非
反射体12、12a …、13、13a …の幅Ｗの回転軸Ａのねじ
れ角Δθは次式（６）で算出される。 Δθ＝２ｎＷ／Ｒ……（６） 尚、半径Ｒと幅Ｗは予め演算手段９に入力されるため、
２Ｗ／Ｒは定数となり 、非常に簡単にねじれ角Δθを算
出出来るが、幅Ｗを極めて狭く設定しないと正確なねじ
れ角Δθを算出出来ない。 例えば、π／１８０ラジアン
（１度）単位でねじれ角Δθを算出するためには、Ｗ＝
２πＲ／７２０とせねばならず、よってこの計測方法は
半径Ｒの小さい回転軸Ａには不向きである。 又、２Ｗは
隣接する反射体10、10a …、11、11a …の中心間距離に
相当する。
【００１０】又、ディスプレイ８上に表示された波形の
ずれが、予め設定しておいた許容範囲を越えたり、ねじ
れ角Δθが許容範囲を越えた場合、回転軸Ａを停止させ
る。
ずれが、予め設定しておいた許容範囲を越えたり、ねじ
れ角Δθが許容範囲を越えた場合、回転軸Ａを停止させ
る。
【００１１】尚、回転軸Ａを無負荷状態で回転させた場
合に、反射体10、10a …、11、11a…又は検知開始点
Ｓ、Ｓａからの反射光Ｌｏを両方の受光手段６、７で同
時に検知する様に、反射体10、10a …、11、11a …、照
射手段４、５及び受光手段６、７をセットするのが望ま
しい。 しかし、同時に検知出来なくても、予めディスプ
レイ８上の時間軸を、２つの波形のピークが一致する様
に補正しておいたり、或いは無負荷状態での回転時に計
測された時間差又は検出回数により算出されたずれ角を
補正値とし、算出されたねじれ角Δθから減ずる様に予
めプログラムしておけば良い。 又、上記全てのねじれ角
Δθの単位はラジアン（ｒａｄ）であり、度（ｄｅｇ）
で表示する場合、算出された数値に１８０／πを乗ずる
様にプログラムすれば良い。
合に、反射体10、10a …、11、11a…又は検知開始点
Ｓ、Ｓａからの反射光Ｌｏを両方の受光手段６、７で同
時に検知する様に、反射体10、10a …、11、11a …、照
射手段４、５及び受光手段６、７をセットするのが望ま
しい。 しかし、同時に検知出来なくても、予めディスプ
レイ８上の時間軸を、２つの波形のピークが一致する様
に補正しておいたり、或いは無負荷状態での回転時に計
測された時間差又は検出回数により算出されたずれ角を
補正値とし、算出されたねじれ角Δθから減ずる様に予
めプログラムしておけば良い。 又、上記全てのねじれ角
Δθの単位はラジアン（ｒａｄ）であり、度（ｄｅｇ）
で表示する場合、算出された数値に１８０／πを乗ずる
様にプログラムすれば良い。
【００１２】
【発明の効果】要するに本発明は、回転軸Ａの両端側表
面の円周方向に所定間隔毎に配列した、相互間部分と反
射率が相違する複数の区域（反射体10、10a …、11、11
a …）を設けると共に、その一部に検知開始点Ｓ、Ｓａ
を設定し、上記と同様の照射手段４、５及び受光手段
６、７を設け、一方の受光手段６での検知開始点Ｓの検
知から、他方の受光手段７での検知開始点Ｓａの検知ま
での、一方の受光手段６での反射率相違区域（反射体1
0、10a …）からの反射光Ｌｏの検知回数ｎをカウン ト
してねじれ角Δθを算出する演算手段９を設けたので、
回転軸Ａに反射率が相違する区域（反射体10、10a …、
11、11a …）、照射手段４、５、受光手段６、７、電気
信号の波形表示・比較手段（ディスプレイ８）及び演算
手段９をセットするだけで、従来の様な分解点検をせ
ず、而も稼働中の回転軸Ａのねじれを数値、波形で目視
確認することが出来、よって回転軸Ａの破損事故を確実
に防止し、安全に稼働させることが出来、且つ演算手段
９による数値処理を簡略化することが出来る。
面の円周方向に所定間隔毎に配列した、相互間部分と反
射率が相違する複数の区域（反射体10、10a …、11、11
a …）を設けると共に、その一部に検知開始点Ｓ、Ｓａ
を設定し、上記と同様の照射手段４、５及び受光手段
６、７を設け、一方の受光手段６での検知開始点Ｓの検
知から、他方の受光手段７での検知開始点Ｓａの検知ま
での、一方の受光手段６での反射率相違区域（反射体1
0、10a …）からの反射光Ｌｏの検知回数ｎをカウン ト
してねじれ角Δθを算出する演算手段９を設けたので、
回転軸Ａに反射率が相違する区域（反射体10、10a …、
11、11a …）、照射手段４、５、受光手段６、７、電気
信号の波形表示・比較手段（ディスプレイ８）及び演算
手段９をセットするだけで、従来の様な分解点検をせ
ず、而も稼働中の回転軸Ａのねじれを数値、波形で目視
確認することが出来、よって回転軸Ａの破損事故を確実
に防止し、安全に稼働させることが出来、且つ演算手段
９による数値処理を簡略化することが出来る。
【００１３】又、反射率相違区域（反射体10、10a …、
11、11a …）の中心間距離及び回転軸Ａの半径Ｒを入力
して、前者を後者で除した定数を算出し、又一方の照射
手段４からの光線Ｌｉの、稼働状態の回転軸Ａにおける
一端側の検知開始点Ｓからの反射光Ｌｏを一方の受光手
段６で検知してから、他方の照射手段５からの光線Ｌｉ
の、他端側の検知開始点Ｓａからの反射光Ｌｏを他方の
受光手段７で検知するまでの、一方の受光手段６で検知
し演算手段９でカウントした反射率相違区域（反射体1
0、10a …、11、11a …）からの反射光Ｌｏの検知回数
ｎと上記定数を乗じてねじれ角Δθを算出する様にした
ので、上記検知回数ｎをカウントするだけでねじれ角Δ
θを算出可能なため、複雑な演算が不要で簡単にねじれ
角Δθを算出することが出来る等その実用的効果甚だ大
である。
11、11a …）の中心間距離及び回転軸Ａの半径Ｒを入力
して、前者を後者で除した定数を算出し、又一方の照射
手段４からの光線Ｌｉの、稼働状態の回転軸Ａにおける
一端側の検知開始点Ｓからの反射光Ｌｏを一方の受光手
段６で検知してから、他方の照射手段５からの光線Ｌｉ
の、他端側の検知開始点Ｓａからの反射光Ｌｏを他方の
受光手段７で検知するまでの、一方の受光手段６で検知
し演算手段９でカウントした反射率相違区域（反射体1
0、10a …、11、11a …）からの反射光Ｌｏの検知回数
ｎと上記定数を乗じてねじれ角Δθを算出する様にした
ので、上記検知回数ｎをカウントするだけでねじれ角Δ
θを算出可能なため、複雑な演算が不要で簡単にねじれ
角Δθを算出することが出来る等その実用的効果甚だ大
である。
【図１】本発明に係るねじれ計測装置の概略図である。
【図２】図１の端面の要部拡大図である。
【図３】図１のねじれ計測装置により表示された波形を
示す図である。
示す図である。
【図４】反射率相違区域を回転軸全周にわたり設けたね
じれ計測装置の概略図である。
じれ計測装置の概略図である。
【図５】図４の端面の要部拡大図である。
【図６】図４のねじれ計測装置により表示された波形を
示す図である。
示す図である。
【符号の説明】４、５ 照射手段 ６、７ 受光手段 ８ ディスプレイ ９ 演算手段 10、10a …、11、11a … 反射体 Ａ 回転軸 Ｌｉ 光線 Ｌｏ 反射光 Ｒ 半径 Ｓ、Ｓａ 検知開始点 ｎ 検知回数 Δθ ねじれ角
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 11/00 - 11/30 102
G01L 3/00 - 3/26
Claims (2)
- 【請求項１】 回転軸の両端側表面の円周方向に所定間
隔毎に配列した、相互間部分と反射率が相違する複数の
区域を設けると共に、その一部に検知開始点を設定し、
又回転軸の両端側表面への光線の照射手段を設けると共
に、当該表面からの反射光の受光手段を設け、而も受光
手段で反射率相違区域からの反射光を検知し電気信号化
した２つの波形を表示、比較する手段、又は一方の受光
手段での検知開始点の検知から、他方の受光手段での検
知開始点の検知までの、一方の受光手段での反射率相違
区域からの反射光の検知回数をカウントしてねじれ角を
算出する演算手段のどちらか一方又は両方を設けたこと
を特徴とする回転軸のねじれ計測装置。 - 【請求項２】 請求項１のねじれ計測装置を使用する計
測方法であって、 反射率相違区域の中心間距離及び回転
軸の半径を入力して、前者を後者で除した定数を算出
し、又一方の照射手段からの光線の、稼働状態の回転軸
における検知開始点からの反射光を一方の受光手段で検
知してから、他方の照射手段からの光線の、稼働状態の
回転軸における検知開始点からの反射光を他方の受光手
段で検知するまでの、一方の受光手段で検知し演算手段
でカウントした反射率相違区域からの反射光の検知回数
と上記定数を乗じてねじれ角を算出する様にしたことを
特徴とする回転軸のねじれ計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07837498A JP3369958B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 回転軸のねじれ計測装置及び計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07837498A JP3369958B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 回転軸のねじれ計測装置及び計測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257935A JPH11257935A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3369958B2 true JP3369958B2 (ja) | 2003-01-20 |
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ID=13660252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07837498A Expired - Fee Related JP3369958B2 (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 回転軸のねじれ計測装置及び計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369958B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102032879B (zh) * | 2010-10-18 | 2012-06-27 | 北京理工大学 | 基于高速摄像机的桅杆系统扭转角度测试装置及测试方法 |
| JP2020109384A (ja) * | 2019-01-07 | 2020-07-16 | 株式会社Ｉｈｉ検査計測 | ねじれ計、軸馬力計、トルク計及び弾性係数測定装置 |
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1998
- 1998-03-11 JP JP07837498A patent/JP3369958B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH11257935A (ja) | 1999-09-24 |
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