JP3490489B2 - 冷間変形によりラックを製作するための方法、この方法により製作されたラック、およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents
冷間変形によりラックを製作するための方法、この方法により製作されたラック、およびこの方法を実施するための装置Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H55/02—Toothed members; Worms
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- B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷間変形によりラック
を製作するための方法、この方法により製作されたラッ
ク、およびこの方法を実施するための装置に関する。
を製作するための方法、この方法により製作されたラッ
ク、およびこの方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高度な要求を満たす精度を有するラック
は通常切削加工により製作される。
は通常切削加工により製作される。
【０００３】切削加工による製作は材料的に、かつ作業
技術的に不経済であり、時間がかかり、かつしばしばか
なりの後加工を必要とする。
技術的に不経済であり、時間がかかり、かつしばしばか
なりの後加工を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
の方法の欠点なしに精密なラックを製作することであ
る。製作は経済的に有利で、しかも時間節約的でなけれ
ばならず、同時にできるかぎりラックの品質の改善も達
成されるべきである。
の方法の欠点なしに精密なラックを製作することであ
る。製作は経済的に有利で、しかも時間節約的でなけれ
ばならず、同時にできるかぎりラックの品質の改善も達
成されるべきである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、請求項１に定義された、冷間変形によりラック
を製作するための方法、この方法により製作されたラッ
ク、およびこの方法を実施するための装置が提案され
る。
めには、請求項１に定義された、冷間変形によりラック
を製作するための方法、この方法により製作されたラッ
ク、およびこの方法を実施するための装置が提案され
る。
【０００６】
【発明の効果】本発明による方法によって製作された本
発明によるラックはきわめて高い精度を有し、かつきわ
めて迅速に唯一の作業工程で製作することができ、しか
も平歯もハスバも製作することができ、かつ異なるピッ
チを交互に有する歯形部の製作すら１作業工程で可能で
ある。ラックは中実であっても中空であってもよく；ほ
ぼ円形および（または）多角形の横断面を有していてよ
い。
発明によるラックはきわめて高い精度を有し、かつきわ
めて迅速に唯一の作業工程で製作することができ、しか
も平歯もハスバも製作することができ、かつ異なるピッ
チを交互に有する歯形部の製作すら１作業工程で可能で
ある。ラックは中実であっても中空であってもよく；ほ
ぼ円形および（または）多角形の横断面を有していてよ
い。
【０００７】本発明による方法においてはワークは回転
駆動される転造ヘッドに対して相対的に転造ヘッド軸線
に対して横方向に１平面内で移動せしめられ、転造ヘッ
ド軸線に対して垂直の平面からのこの移動の角度変位が
歯の傾斜または直線をもたらす。
駆動される転造ヘッドに対して相対的に転造ヘッド軸線
に対して横方向に１平面内で移動せしめられ、転造ヘッ
ド軸線に対して垂直の平面からのこの移動の角度変位が
歯の傾斜または直線をもたらす。
【０００８】転造ヘッド内には複数のローラが設けられ
ており、これらはそれぞれ少なくとも１つの環状リブを
有している。これらのローラは少なくとも１つの螺線に
沿って（場合により複数の螺線に沿って）遊星様に転造
ヘッドに配置されて回転可能に支承されている。ローラ
は転造ヘッドの回転時の転造ヘッドとワークとの相対運
動の間にワークに作用する。各ローラは矢つぎばやに送
り方向で重なる個別転造過程を行う。これらの個別過程
ではワークの冷間変形下にローラの環状リブによって材
料が主に歯元から歯先へと押しのけられる。この時に同
時に歯先も完全に形成することができ、これはオーバー
ロール（Ｕｅｂｅｒｗａｌｚｅｎ）によって行うことが
できる。
ており、これらはそれぞれ少なくとも１つの環状リブを
有している。これらのローラは少なくとも１つの螺線に
沿って（場合により複数の螺線に沿って）遊星様に転造
ヘッドに配置されて回転可能に支承されている。ローラ
は転造ヘッドの回転時の転造ヘッドとワークとの相対運
動の間にワークに作用する。各ローラは矢つぎばやに送
り方向で重なる個別転造過程を行う。これらの個別過程
ではワークの冷間変形下にローラの環状リブによって材
料が主に歯元から歯先へと押しのけられる。この時に同
時に歯先も完全に形成することができ、これはオーバー
ロール（Ｕｅｂｅｒｗａｌｚｅｎ）によって行うことが
できる。
【０００９】有利には、ラックのすべての歯が１巡（１
行程）で転造し得るように、転造ヘッドとローラとが構
成され、かつ配置されていると、（これは少なくとも比
較的短い精密歯形部で可能である）１巡につき１つのラ
ックが得られる。
行程）で転造し得るように、転造ヘッドとローラとが構
成され、かつ配置されていると、（これは少なくとも比
較的短い精密歯形部で可能である）１巡につき１つのラ
ックが得られる。
【００１０】その場合各１巡終了時にラックを歯形部未
形成のラックと交換することができ、したがってラック
を次々と製作可能である。反転でも順転でも作業可能で
ある。
形成のラックと交換することができ、したがってラック
を次々と製作可能である。反転でも順転でも作業可能で
ある。
【００１１】材料およびラックに応じて個別のローラが
それぞれ１つのローラによって形成される歯形部区分に
おいてのみワークに作用するように行うことができる。
これは個別のローラが環状リブを単数個持つか複数個持
つかには無関係である。
それぞれ１つのローラによって形成される歯形部区分に
おいてのみワークに作用するように行うことができる。
これは個別のローラが環状リブを単数個持つか複数個持
つかには無関係である。
【００１２】しかし必要な場合にはローラを軸方向でみ
て重なるように転造ヘッドに設けることができ、したが
ってラックにおけるこれらの加工領域もそれぞれ重な
る。これは重なった領域において歯形部の良好な形成を
もたらす。
て重なるように転造ヘッドに設けることができ、したが
ってラックにおけるこれらの加工領域もそれぞれ重な
る。これは重なった領域において歯形部の良好な形成を
もたらす。
【００１３】本発明による方法を実施するための装置
は、機枠を備えており、機枠内にワークを保持するため
の締付け手段が設けられており、かつ自軸線を中心にし
て回転するように駆動可能な転造ヘッドが支承されてい
る。保持装置と転造ヘッドとの間で転造ヘッド軸線に対
して横方向の相対運動を生ぜしめるための送り手段も設
けられている。この送り手段はたいていは保持手段の移
動に用いられ、かつスピンドルでもって移動可能な締付
けキャリッジの形を有していてよい。ワークと保持手段
との間の距離を調整するための手段も設けられており、
これは例えば保持手段の高さ調整移動装置であってよ
い。転造ヘッド内にはローラが（有利には転造ヘッド軸
線に平行な軸線を中心にして回転可能に）支承されてい
る。すべてのローラが一度に作用しないように（これは
きわめて高い負荷をもたらす）ローラは少なくとも１つ
の螺線に沿って（場合によっては複数の螺線に沿って）
配置されている。各ローラは少なくとも１つの環状リブ
を有しており、環状リブはプロフィールがこれによって
形成すべき歯みぞの形状にほぼ相当する。
は、機枠を備えており、機枠内にワークを保持するため
の締付け手段が設けられており、かつ自軸線を中心にし
て回転するように駆動可能な転造ヘッドが支承されてい
る。保持装置と転造ヘッドとの間で転造ヘッド軸線に対
して横方向の相対運動を生ぜしめるための送り手段も設
けられている。この送り手段はたいていは保持手段の移
動に用いられ、かつスピンドルでもって移動可能な締付
けキャリッジの形を有していてよい。ワークと保持手段
との間の距離を調整するための手段も設けられており、
これは例えば保持手段の高さ調整移動装置であってよ
い。転造ヘッド内にはローラが（有利には転造ヘッド軸
線に平行な軸線を中心にして回転可能に）支承されてい
る。すべてのローラが一度に作用しないように（これは
きわめて高い負荷をもたらす）ローラは少なくとも１つ
の螺線に沿って（場合によっては複数の螺線に沿って）
配置されている。各ローラは少なくとも１つの環状リブ
を有しており、環状リブはプロフィールがこれによって
形成すべき歯みぞの形状にほぼ相当する。
【００１４】ローラが軸方向でみて並んで配置されてい
る場合にはローラは回転時にプロフィールが重ならず、
各環状リブはそれぞれの歯みぞを形成する。これは個別
のローラの作用箇所間の縁領域内である程度のずれをも
たらすことがある。
る場合にはローラは回転時にプロフィールが重ならず、
各環状リブはそれぞれの歯みぞを形成する。これは個別
のローラの作用箇所間の縁領域内である程度のずれをも
たらすことがある。
【００１５】ローラが転造ヘッド内に軸方向でみてプロ
フィールが部分的に重なるように配置された複数の環状
リブを有するローラである場合には上記のずれは少なく
とも十分に回避することができる、それというのもこの
場合には先にワークへ係合しているローラに続くローラ
が製作誤差を補償し、かつ形状を修正するように作用す
ることができるからである。
フィールが部分的に重なるように配置された複数の環状
リブを有するローラである場合には上記のずれは少なく
とも十分に回避することができる、それというのもこの
場合には先にワークへ係合しているローラに続くローラ
が製作誤差を補償し、かつ形状を修正するように作用す
ることができるからである。
【００１６】送り手段および高さ調整移動装置は有利に
はＮＣ−軸として構成されており、適切なＣＮＣ−制御
を介して歯のジオメトリに作用させることができる。こ
れによって例えば歯面のクラウニングを形成することが
できる。
はＮＣ−軸として構成されており、適切なＣＮＣ−制御
を介して歯のジオメトリに作用させることができる。こ
れによって例えば歯面のクラウニングを形成することが
できる。
【００１７】
【実施例】装置１は機枠１０を備えており、機枠内に転
造ヘッド１１が自軸線（転造ヘッド軸線）１２を中心に
して回転可能に、転造ヘッド駆動装置１３を用いて矢印
１４によって示される方向に駆動可能に支承されてい
る。
造ヘッド１１が自軸線（転造ヘッド軸線）１２を中心に
して回転可能に、転造ヘッド駆動装置１３を用いて矢印
１４によって示される方向に駆動可能に支承されてい
る。
【００１８】転造ヘッド１１内にローラ１１１が螺線１
１２に沿って自在に回転可能に支承されており、したが
ってローラは転造ヘッド１１とともに遊星運動形式に回
転する。これらのローラまたは他のローラを複数の螺線
に沿って配置することもできるが、これはここには特に
図示されていない。
１２に沿って自在に回転可能に支承されており、したが
ってローラは転造ヘッド１１とともに遊星運動形式に回
転する。これらのローラまたは他のローラを複数の螺線
に沿って配置することもできるが、これはここには特に
図示されていない。
【００１９】ここでは各ローラは３つの環状リブ１１３
を有しており、環状リブは、２つの外側の環状リブがワ
ーク２への作用に関して転造ヘッド軸線１２の方向に重
なるように配置されている。ローラが１つの螺線上に配
置された場合もまた複数の螺線に沿って配置された場合
にも他のリング数を使用することができる。１つの環状
リブを有するローラも特に有利である。
を有しており、環状リブは、２つの外側の環状リブがワ
ーク２への作用に関して転造ヘッド軸線１２の方向に重
なるように配置されている。ローラが１つの螺線上に配
置された場合もまた複数の螺線に沿って配置された場合
にも他のリング数を使用することができる。１つの環状
リブを有するローラも特に有利である。
【００２０】機枠にはワーク２のための保持装置１５も
設けられており、保持装置内にワーク２が締込まれてい
る。
設けられており、保持装置内にワーク２が締込まれてい
る。
【００２１】この保持装置１５はキャリッジ１６に取付
けられていて、しかもキャリッジ１６とともに送り手段
１７によって矢印１７０によって示される送り方向に転
造ヘッド１１の下を通過移動せしめられる。これは自動
式に行うことができる。
けられていて、しかもキャリッジ１６とともに送り手段
１７によって矢印１７０によって示される送り方向に転
造ヘッド１１の下を通過移動せしめられる。これは自動
式に行うことができる。
【００２２】ワークを転造ヘッドへ接近調整することが
できるようにするために、キャリッジ１６は高さ調整移
動装置１８によって矢印１９によって示される高さ調整
方向に調整移動可能である。
できるようにするために、キャリッジ１６は高さ調整移
動装置１８によって矢印１９によって示される高さ調整
方向に調整移動可能である。
【００２３】ラックを転造するためにはワーク２を保持
装置１５内に締付け、高さ調整移動装置１８でもってワ
ーク２の転造ヘッド１１への接近調整移動を行って、ロ
ーラ１１１がワーク２に正しく作用し得るようにする。
装置１５内に締付け、高さ調整移動装置１８でもってワ
ーク２の転造ヘッド１１への接近調整移動を行って、ロ
ーラ１１１がワーク２に正しく作用し得るようにする。
【００２４】転造ヘッド１１は矢印１４によって示され
る回転方向に適切な回転数でもって回転せしめられ、転
造ヘッドに回転可能に（特に自在に回転可能に）支承さ
れたローラ１１１は転造ヘッドとともに遊星様に回転す
る。
る回転方向に適切な回転数でもって回転せしめられ、転
造ヘッドに回転可能に（特に自在に回転可能に）支承さ
れたローラ１１１は転造ヘッドとともに遊星様に回転す
る。
【００２５】送り手段１７でもってキャリッジ１６は、
したがって保持装置１５はワーク２ともども矢印１７０
の送り方向に転造ヘッド１１の下を通過移動せしめられ
る。
したがって保持装置１５はワーク２ともども矢印１７０
の送り方向に転造ヘッド１１の下を通過移動せしめられ
る。
【００２６】ローラ１１１がワーク２に作用し、かつ１
巡で歯形部２０を形成し、各環状リブ１１３は材料を主
に歯元から歯先へ送るように押しのける。
巡で歯形部２０を形成し、各環状リブ１１３は材料を主
に歯元から歯先へ送るように押しのける。
【００２７】中実のワーク−ブランク２０１を変形する
場合には普通先ず歯のために特別に成形され、経験的に
求められ、切削によって製作された面取り部２０１０を
準備することが必要であろう。図７に示されているよう
にこの場合製作の面倒な凹面形状の面取り部が必要であ
ることがある。この面取り部は、ラックのために製作に
際して歯先もオーバーロールされる場合には特に非常に
精密に形成されなければならない。
場合には普通先ず歯のために特別に成形され、経験的に
求められ、切削によって製作された面取り部２０１０を
準備することが必要であろう。図７に示されているよう
にこの場合製作の面倒な凹面形状の面取り部が必要であ
ることがある。この面取り部は、ラックのために製作に
際して歯先もオーバーロールされる場合には特に非常に
精密に形成されなければならない。
【００２８】これとは異なり、中空のブランク２０３な
いしは２０５から出発する場合には面取りブランクを製
作する作業過程は省略することができる。
いしは２０５から出発する場合には面取りブランクを製
作する作業過程は省略することができる。
【００２９】図９に円形の中空のブランクが示されてい
るが、これは予め成形せずに直接ラックに変形すること
ができる。
るが、これは予め成形せずに直接ラックに変形すること
ができる。
【００３０】図１１には多角形のブランクが示されてい
る。このブランクは同様にして予め成形せずに直接ラッ
クに変形することができる。
る。このブランクは同様にして予め成形せずに直接ラッ
クに変形することができる。
【００３１】作用形式
合金調質鋼から成るブランク２０１から歯数２８、モジ
ュール２．５のラックを製作 図示の転造ヘッド１１に類似の転造ヘッドを用いる。転
造ヘッドは図示のローラ１１１と同様各３つの環状リブ
１１３を備えたローラを１３備えていて、図面について
の説明と同様にワークへの作用に関して軸方向において
部分的に重なっている。
ュール２．５のラックを製作 図示の転造ヘッド１１に類似の転造ヘッドを用いる。転
造ヘッドは図示のローラ１１１と同様各３つの環状リブ
１１３を備えたローラを１３備えていて、図面について
の説明と同様にワークへの作用に関して軸方向において
部分的に重なっている。
【００３２】転造ヘッドは１分当り１２５０回転数で駆
動される。
動される。
【００３３】ワークが転造ヘッド軸線に対して角度７．
５の傾斜位置にあるときには（乗上げ区間を含め）転造
長６０ｍｍが得られる。
５の傾斜位置にあるときには（乗上げ区間を含め）転造
長６０ｍｍが得られる。
【００３４】送りは１分当り１０００ｍｍ、すなわち転
造ヘッド１回転当り０．８ｍｍであり、したがって上記
のラックについて転造時間０．０６分である。
造ヘッド１回転当り０．８ｍｍであり、したがって上記
のラックについて転造時間０．０６分である。
【００３５】このようにして製作されたラック２０２は
誘導硬化される。
誘導硬化される。
【００３６】歯形部の品質は通常切削加工で達成される
ものよりも優る。
ものよりも優る。
【００３７】同様にして中空、円形または多角形のブラ
ンク（例えば２０３，２０５）も冷間変形することがで
きる。
ンク（例えば２０３，２０５）も冷間変形することがで
きる。
【図１】本発明による方法を実施するための装置を図２
の矢印Ｉによって示される方向でみた図である。
の矢印Ｉによって示される方向でみた図である。
【図２】図１による装置を図１の矢印ＩＩによって示さ
れる方向でみた図である。
れる方向でみた図である。
【図３】転造ヘッドおよびその下方の、半分転造された
ワークを図１の矢印ＩＩＩの方向でみた、図１、図２に
対する拡大図である。
ワークを図１の矢印ＩＩＩの方向でみた、図１、図２に
対する拡大図である。
【図４】ローラおよびワークを図３の矢印ＩＶによって
示される方向でみた図である。
示される方向でみた図である。
【図５】転造ヘッドおよび仕上げワークを図３の矢印Ｖ
によって示される方向でみた図である。
によって示される方向でみた図である。
【図６】転造ヘッドと支承されたすべてのローラの展開
図とその部分拡大図である。
図とその部分拡大図である。
【図７】歯が形成される平面部を有する中実のワーク−
ブランクの横断面図である。
ブランクの横断面図である。
【図８】図７のワーク−ブランクから製作されたラック
−ワークの横断面図である。
−ワークの横断面図である。
【図９】中空、円形のワーク−ブランクの横断面図であ
る。
る。
【図１０】図９のワーク−ブランクから製作されたラッ
ク−ワークの横断面図である。
ク−ワークの横断面図である。
【図１１】中空、多角形のワーク−ブランクの横断面図
である。
である。
【図１２】図１１のワーク−ブランクから製作されたラ
ック−ワークの横断面図である。
ック−ワークの横断面図である。
２，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６ ワー
ク、 １１ 転造ヘッド、 １１１ ローラ、 １１２
螺旋、 １１３ 環状リブ、 １２ 環状リブ、 １
５ 保持装置、 １６ キャリッジ、 １７ 送り手
段、 １８ 高さ調整移動装置、 ２０ 歯形部
ク、 １１ 転造ヘッド、 １１１ ローラ、 １１２
螺旋、 １１３ 環状リブ、 １２ 環状リブ、 １
５ 保持装置、 １６ キャリッジ、 １７ 送り手
段、 １８ 高さ調整移動装置、 ２０ 歯形部
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B21H 1/00
B21H 5/00
B21H 7/14
B21H 7/18
B23F 15/00
Claims (8)
- 【請求項１】 ワーク（２，２０１，２０３，２０５）
からラック（２，２０２，２０４，２０６）を製作する
ための方法であって、少なくとも１つの歯溝形状様の環
状リブ（１１３）を備えた、遊星様に回転する、螺線
（１１２）に沿って回転可能に支承されたローラ（１１
１）を有した、転造ヘッド軸（１２）を中心にして回転
するように駆動される転造ヘッド（１１）に関して、ワ
ーク（２，２０１，２０３，２０５）を相対的に移動さ
せて、この際に各ローラ（１１１）でもって矢つぎばや
に、移動方向で互いに重なる個別転造過程を実施し、こ
れらの過程でワーク（２，２０１，２０３，２０５）の
冷間変形下に環状リブ（１１３）がワーク材料を主に歯
元から歯先へ向かって押しのけるようにする形式のもの
において、 ワーク（２，２０１，２０２，２０３，２０４，２０
５，２０６）と転造ヘッド（１１）との間で、転造ヘッ
ド軸（１２）に対してほぼ垂直に延びる送り方向（１７
０）で、相対運動を行う、ラック（２，２０２，２０
４，２０６）を製作するための方法。 - 【請求項２】 各ローラ（１１１）でもってそれぞれこ
れによってワーク（２，２０１，２０２，２０３，２０
４，２０５，２０６）に成形される歯形部（２０）の区
分のみに対して作用させる、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 軸方向でみて部分的に重なって転造ヘッ
ド（１１）に支承された、複数のリブを備えたローラ
（１１１）でもってワーク（２，２０１，２０２，２０
３，２０４，２０５，２０６）の歯形部（２０）の部分
的に重なった区分に対して作用させる、請求項１記載の
方法。 - 【請求項４】 歯先もオーバーロールされる、請求項１
から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか１項によ
る方法を実施するための装置において、機枠（１０）
と、ワーク（２，２０１，２０３，２０５）を締込むた
めの保持装置（１５）と、自軸線（１２）を中心にして
回転するように駆動可能な転造ヘッド（１１）と、保持
装置（１５）と転造ヘッド（１１）との間で送り運動を
生ぜしめるための送り手段（１７）と、転造ヘッド（１
１）に対するワーク（２，２０２，２０４，２０６）の
接近調整移動を制御するための高さ調整移動装置（１
８）とを有しており、ワーク（２，２０１，２０２，２
０３，２０４，２０５，２０６）に作用するように、複
数の、それぞれ少なくとも１つの歯みぞ形状様の環状リ
ブ（１１３）を備えたローラ（１１１）が転造ヘッド
（１１）に１つの螺線（１１２）に沿って遊星様に配置
されて回転可能に支承されている形式のものにおいて、 送り手段（１７）が、転造ヘッド軸（１２）に対してほ
ぼ垂直に向けられた送り運動（１７０）を行うように形
成されている ことを特徴とする、請求項１から４までの
いずれか１項による方法を実施するための装置。 - 【請求項６】 ローラ（１１１）が複数の螺線にそって
転造ヘッド（１１）に配置されている、請求項５記載の
装置。 - 【請求項７】 各ローラ（１１１）が隣り合ったローラ
（１１１）の軸方向でみて隣りにプロフィールが重なら
ずに転造ヘッド（１１）内に配置されている、請求項５
または６記載の装置。 - 【請求項８】 ローラ（１１１）が転造ヘッド（１１）
内に軸方向でみてプロフィールが部分的に重なるように
配置された、複数のリブを備えたローラ（１１１）であ
る、請求項５または６記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH00571/93A CH687597A5 (de) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Verfahren zur Zahnstangenherstellung, danach hergestellte Zahnstange und Vorrichtung zur Verfahrensdurchfuehrung. |
| CH00571/93-5 | 1993-02-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06246383A JPH06246383A (ja) | 1994-09-06 |
| JP3490489B2 true JP3490489B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=4190092
Family Applications (1)
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