JPH0255186B2 - - Google Patents
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- JPH0255186B2 JPH0255186B2 JP2959182A JP2959182A JPH0255186B2 JP H0255186 B2 JPH0255186 B2 JP H0255186B2 JP 2959182 A JP2959182 A JP 2959182A JP 2959182 A JP2959182 A JP 2959182A JP H0255186 B2 JPH0255186 B2 JP H0255186B2
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- Japan
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- axis
- tool
- workpiece
- spindle
- guiding
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 17
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q27/00—Geometrical mechanisms for the production of work of particular shapes, not fully provided for in another subclass
- B23Q27/003—Geometrical mechanisms for the production of work of particular shapes, not fully provided for in another subclass of conical non-circular section manufactured by an apparatus with a first rotational cutting vector and a second linear feed vector, intersecting the first vector
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turning (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転楕円面を創成加工する装置に関す
るもので、その目的は工具刃先に円運動をさせた
状態でワーク創成面等にワーク回転中心部に切削
残しを生じさせないで高精度の回転楕円面を創成
加工することである。
るもので、その目的は工具刃先に円運動をさせた
状態でワーク創成面等にワーク回転中心部に切削
残しを生じさせないで高精度の回転楕円面を創成
加工することである。
従来においては、回転楕円面及びその他非球面
を創成加工するために、第１図に示すようにワー
クＷを主軸２の端面に取付けて高速回転させる主
軸装置１を主軸軸線方向に移動可能に設けるとと
もにバイト３を主軸軸線と直交する方向に移動可
能なスライドテーブル４上に固定し、ワークＷを
高速回転させた状態でこのスライドテーブル４と
主軸装置１を数値制御により送り制御してバイト
刃先が所定の楕円等を描くようにして回転楕円面
等を創成するものがある。
を創成加工するために、第１図に示すようにワー
クＷを主軸２の端面に取付けて高速回転させる主
軸装置１を主軸軸線方向に移動可能に設けるとと
もにバイト３を主軸軸線と直交する方向に移動可
能なスライドテーブル４上に固定し、ワークＷを
高速回転させた状態でこのスライドテーブル４と
主軸装置１を数値制御により送り制御してバイト
刃先が所定の楕円等を描くようにして回転楕円面
等を創成するものがある。
かかる従来装置では、バイトの切削点における
ワークの回転速度が切削速度となるため、ワーク
回転中心部においては切削速度が零に近くなるた
め切削できず、切削残しが生ずる欠点があつた。
ワークの回転速度が切削速度となるため、ワーク
回転中心部においては切削速度が零に近くなるた
め切削できず、切削残しが生ずる欠点があつた。
本発明はかかる従来の欠点をなくするために、
工具側を回転させて回転楕円面を創成加工せんと
するものであり、ワーク回転中心部における切削
残しを生じさせないようにし、かつ一定の工具回
転半径に対してあらゆる諸元の回転楕円面の創成
ができる調整要素を具備せしめ、汎用性に富む加
工装置を提供せんとするものである。
工具側を回転させて回転楕円面を創成加工せんと
するものであり、ワーク回転中心部における切削
残しを生じさせないようにし、かつ一定の工具回
転半径に対してあらゆる諸元の回転楕円面の創成
ができる調整要素を具備せしめ、汎用性に富む加
工装置を提供せんとするものである。
本発明による回転楕円面の創成原理について説
明する。
明する。
一般に回転楕円面をxyz座標系で表わせば
x2／a2＋y2＋z2／b2＝１
（ａ：長径、ｂ：短径）
回転対称軸はｘ軸である。この曲面はｘ軸上の
点を中心とする内接球の包絡面である。従つて第
２図に示すように工具側はOcを通りｘ軸とθだ
け傾いたを回転軸とし、回転工具半径で
回転し、ワーク側をｘ軸まわりに１回転すれば内
接球のOcの一部QQ′⌒−SS′⌒が創成される。この球
面の一部がMM′を含むとき楕円面のMM′が切削
される。Ocの位置を頂点Ｔに接する球の中心位
置までｘ軸に沿つて移動し（第３図参照）同時に
OcPの長さを変化させれば回転楕円面MTM′が
創成される。
点を中心とする内接球の包絡面である。従つて第
２図に示すように工具側はOcを通りｘ軸とθだ
け傾いたを回転軸とし、回転工具半径で
回転し、ワーク側をｘ軸まわりに１回転すれば内
接球のOcの一部QQ′⌒−SS′⌒が創成される。この球
面の一部がMM′を含むとき楕円面のMM′が切削
される。Ocの位置を頂点Ｔに接する球の中心位
置までｘ軸に沿つて移動し（第３図参照）同時に
OcPの長さを変化させれば回転楕円面MTM′が
創成される。
ここにxy平面で考えて、第３図に示すように
楕円面の長軸上の頂点Ｔに接する円の方程式は ≡X0として （Ｘ−ａ＋X0）2＋y2＝R2 0 で表わされる。
楕円面の長軸上の頂点Ｔに接する円の方程式は ≡X0として （Ｘ−ａ＋X0）2＋y2＝R2 0 で表わされる。
楕円x2／a2＋y2／b2＝１
と接するには
X0＝R0＝b2／ａ
∴sinθ＝PQ／OcQ＝ｄ／２／b2／ａ＝ad／2b2………(1)
（ｄ：工具回転半径）
一般に内接する円の半径は
R2＝b2｛１−（ａ−Ｘ）2／a2−b2｝
となる。
この(2)式の関係をもつてＺとＸを制御すれば回
転楕円面は創成される。
転楕円面は創成される。
かかる創成原理を応用した加工装置の一実施例
を第４図、第５図に示す。
を第４図、第５図に示す。
１０はベツドで、このベツド１０上には工具支
持台１１とワーク支持台１２が設けられている。
工具支持台１１は、工具２０を支持する面板２１
を備えた回転主軸２２を回転可能に軸承した工具
主軸台２３と、この主軸台２３を主軸軸線Ｕと平
行な方向に摺動させるための摺動台２４及び案内
ベース２５と、この案内ベース２５を載置し主軸
軸線Ｕと直交する軸線Ｖを中心にして旋回可能な
旋回台２６及び旋回支持台２７とより構成されて
いる。前記主軸台２３には主軸駆動モータ２８が
載置され、プーリ２３ａ，２８ａ及びベルト２９
を介して回転主軸２２に回転連結されている。前
記面板２１には回転中心に対し偏心して軸線方向
に突出するダイヤモンドバイトよりなる工具２０
が設けられ、工具の切刃２０ａは回転直径ｄの円
運動を行う。尚、この工具２０としては、シング
ルポイントのバイトに限定されるものでなく、フ
ライスカツタとか砥石も使用可能である。前記旋
回支持台２７には調整ハンドル２７ａが設けられ
ており、このハンドル２７ａには図示省略のウオ
ーム、ウオーム歯車を介して旋回台２９と連結さ
れており、ハンドル２７ａを回すことにより旋回
台２６の旋回角度θの調整ができるようになつて
いる。旋回台２６上に載置された案内ベース２５
には、主軸台２３を載置した摺動台２４と図示省
略の送りねじを介して連結されたサーボモータ
SMaが設けられ、第２図における移動量Ｚを制
御する。
持台１１とワーク支持台１２が設けられている。
工具支持台１１は、工具２０を支持する面板２１
を備えた回転主軸２２を回転可能に軸承した工具
主軸台２３と、この主軸台２３を主軸軸線Ｕと平
行な方向に摺動させるための摺動台２４及び案内
ベース２５と、この案内ベース２５を載置し主軸
軸線Ｕと直交する軸線Ｖを中心にして旋回可能な
旋回台２６及び旋回支持台２７とより構成されて
いる。前記主軸台２３には主軸駆動モータ２８が
載置され、プーリ２３ａ，２８ａ及びベルト２９
を介して回転主軸２２に回転連結されている。前
記面板２１には回転中心に対し偏心して軸線方向
に突出するダイヤモンドバイトよりなる工具２０
が設けられ、工具の切刃２０ａは回転直径ｄの円
運動を行う。尚、この工具２０としては、シング
ルポイントのバイトに限定されるものでなく、フ
ライスカツタとか砥石も使用可能である。前記旋
回支持台２７には調整ハンドル２７ａが設けられ
ており、このハンドル２７ａには図示省略のウオ
ーム、ウオーム歯車を介して旋回台２９と連結さ
れており、ハンドル２７ａを回すことにより旋回
台２６の旋回角度θの調整ができるようになつて
いる。旋回台２６上に載置された案内ベース２５
には、主軸台２３を載置した摺動台２４と図示省
略の送りねじを介して連結されたサーボモータ
SMaが設けられ、第２図における移動量Ｚを制
御する。
ワーク支持装置１２は、ワークＷを支持する回
転主軸３０を回転可能に軸承したワークヘツド３
１と、このワークヘツド３１を主軸軸線Ｔと平行
な方向に摺動させるための可動台３２及びスライ
ドース３３と、このスライドベース３３を主軸軸
線Ｔと直角な方向に摺動案内する案内ベース３４
とにより構成されている。前記ワークヘツド３１
には主軸駆動モータ３５が設けられ減速機構を介
して回転主軸３０の一端と連結されている。回転
主軸３０の他端には、面板３０ａが設けられてお
り、この面板３０ａにワークＷが同心的に固定さ
れる。前記案内ベース３４には、調整ハンドル３
４ａが設けられ、このハンドル３４ａにはスライ
ドベース３３に螺合する図示省略の送りねじが連
結されている。このハンドル３４ａを回すことに
よりワークヘツド３１を軸線と直交する方向に移
動させ、第５図に示すように工具２０の切削点が
ワーク回転中心線Ｔ上を通るような位置関係にワ
ークヘツド３１を設定することができる。スライ
ドベース３３には、摺動台３２に螺合する図示省
略の送りねじと連結されたサーボモータSMaが
設けられ、ワークヘツド３１のワーク軸線方向の
移動を制御する。
転主軸３０を回転可能に軸承したワークヘツド３
１と、このワークヘツド３１を主軸軸線Ｔと平行
な方向に摺動させるための可動台３２及びスライ
ドース３３と、このスライドベース３３を主軸軸
線Ｔと直角な方向に摺動案内する案内ベース３４
とにより構成されている。前記ワークヘツド３１
には主軸駆動モータ３５が設けられ減速機構を介
して回転主軸３０の一端と連結されている。回転
主軸３０の他端には、面板３０ａが設けられてお
り、この面板３０ａにワークＷが同心的に固定さ
れる。前記案内ベース３４には、調整ハンドル３
４ａが設けられ、このハンドル３４ａにはスライ
ドベース３３に螺合する図示省略の送りねじが連
結されている。このハンドル３４ａを回すことに
よりワークヘツド３１を軸線と直交する方向に移
動させ、第５図に示すように工具２０の切削点が
ワーク回転中心線Ｔ上を通るような位置関係にワ
ークヘツド３１を設定することができる。スライ
ドベース３３には、摺動台３２に螺合する図示省
略の送りねじと連結されたサーボモータSMaが
設けられ、ワークヘツド３１のワーク軸線方向の
移動を制御する。
４０は数値制御装置で、前記サーボモータ
SMaとSMbを前記(2)式の関係を保つべく制御す
るものである。ここにおいて、第５図に示すよう
に工具回転軸線Ｕとワーク回転軸線Ｔのなす角度
θ一定として両軸線の交点Ocに対するＺ寸法は
前記サーボモータSMaによつて制御される。即
ち交点Ocは角度θを一定とすれば不動の点であ
り、工具回転軸線Ｕに沿つて主軸台２３を前進送
りすればＺは増大し、後退送りすればＺは減少す
る。又交点Ocに対するＸ寸法はサーボモータ
SMbによつて制御され、ワーク回転軸線Ｔに沿
つてワークヘツド３１を前進送り（図示左方送
り）すればＸは減少し、後退送り（図示右方送
り）すればＸは増大する。尚、両軸線のなす角度
θは、前記(1)式の関係より回転楕円面の長径ａ及
び短径ｂを変える場合に調整されるものであり、
この角度θを変化させると工具刃先がワーク回転
軸線Ｔ上を通らなくなるので、ハンドル３４ａに
よるワーク回転軸線と直交する方向にワークヘツ
ド３１を移動させる調整が必要となる。これらの
調整は回転楕円の創成諸元（長径ａ、短径ｂ）の
変更に伴い手動で行われる。
SMaとSMbを前記(2)式の関係を保つべく制御す
るものである。ここにおいて、第５図に示すよう
に工具回転軸線Ｕとワーク回転軸線Ｔのなす角度
θ一定として両軸線の交点Ocに対するＺ寸法は
前記サーボモータSMaによつて制御される。即
ち交点Ocは角度θを一定とすれば不動の点であ
り、工具回転軸線Ｕに沿つて主軸台２３を前進送
りすればＺは増大し、後退送りすればＺは減少す
る。又交点Ocに対するＸ寸法はサーボモータ
SMbによつて制御され、ワーク回転軸線Ｔに沿
つてワークヘツド３１を前進送り（図示左方送
り）すればＸは減少し、後退送り（図示右方送
り）すればＸは増大する。尚、両軸線のなす角度
θは、前記(1)式の関係より回転楕円面の長径ａ及
び短径ｂを変える場合に調整されるものであり、
この角度θを変化させると工具刃先がワーク回転
軸線Ｔ上を通らなくなるので、ハンドル３４ａに
よるワーク回転軸線と直交する方向にワークヘツ
ド３１を移動させる調整が必要となる。これらの
調整は回転楕円の創成諸元（長径ａ、短径ｂ）の
変更に伴い手動で行われる。
前記(1)式を電子計算機で計算することにより、
ＺとＸの組がいくつか求められるが求める組の数
は要求精度に応じて増減させれば良い。求めたＺ
とＸによつてきまる多数の点を直線ないし円弧で
結んで一つの析線ないしは曲線として２次元のパ
ルス分配を前記数値制御装置４０にて行わせる。
この場合ＺとＸの点群データは予めプログラム
し、数値制御装置４０内蔵の記憶装置４１に記憶
させておく。数値制御装置４０から出力される同
時２軸のパルス列のうちＡ軸用のパルス列はサー
ボモータSMaに与えて工具主軸台２３を工具回
転軸線Ｕに移動させて交点Ocに対する刃先回転
平面までの距離ａを制御し、他のＢ軸用のパルス
列はサーボモータSMbに与えてワークヘツド３
１をワーク回転軸線Ｔ方向に移動させて、交点
Ocに対するワーク創成面までの距離Ｘを制御す
る。こうして１組のＺとＸを与えてワークＷを１
回転させると第２図における放物面の一部
MM′が加工されるので、ワークＷを１回転させ
るたびに他の組のＺとＸが与えられ加工点をｚ軸
方向に順次ずらしていけば回転楕円面が創成でき
る。
ＺとＸの組がいくつか求められるが求める組の数
は要求精度に応じて増減させれば良い。求めたＺ
とＸによつてきまる多数の点を直線ないし円弧で
結んで一つの析線ないしは曲線として２次元のパ
ルス分配を前記数値制御装置４０にて行わせる。
この場合ＺとＸの点群データは予めプログラム
し、数値制御装置４０内蔵の記憶装置４１に記憶
させておく。数値制御装置４０から出力される同
時２軸のパルス列のうちＡ軸用のパルス列はサー
ボモータSMaに与えて工具主軸台２３を工具回
転軸線Ｕに移動させて交点Ocに対する刃先回転
平面までの距離ａを制御し、他のＢ軸用のパルス
列はサーボモータSMbに与えてワークヘツド３
１をワーク回転軸線Ｔ方向に移動させて、交点
Ocに対するワーク創成面までの距離Ｘを制御す
る。こうして１組のＺとＸを与えてワークＷを１
回転させると第２図における放物面の一部
MM′が加工されるので、ワークＷを１回転させ
るたびに他の組のＺとＸが与えられ加工点をｚ軸
方向に順次ずらしていけば回転楕円面が創成でき
る。
尚、ワークの回転に応じて加工点をｚ軸方向に
ずらして螺旋軌跡上に沿つて制御することもでき
る。この場合には、ワーク駆動用モータもサーボ
モータとなし前記数値制御装置４０には、ワーク
回転角αを含む点群データ（α、Ｚ、Ｘ）の組を
予めプログラムしておき、このデータによつて同
時３軸のパルス分配を行わしめ、各サーボモータ
にその分配パルスを与えれば良い。
ずらして螺旋軌跡上に沿つて制御することもでき
る。この場合には、ワーク駆動用モータもサーボ
モータとなし前記数値制御装置４０には、ワーク
回転角αを含む点群データ（α、Ｚ、Ｘ）の組を
予めプログラムしておき、このデータによつて同
時３軸のパルス分配を行わしめ、各サーボモータ
にその分配パルスを与えれば良い。
本発明によれば、ワーク軸線と角度をなす軸線
回りに工具を回転させ、工具回転軸線方向及びワ
ーク回転軸線方向に工具とワークを相対的に移動
制御しかつワークを回転させて、工具切削点がワ
ーク創成面上で楕円面を描くように運動させ回転
楕円面を創成するものであるから、工具の切削点
がワークの回転中心部になつても切削速度は低下
せず切削残しは生じない。
回りに工具を回転させ、工具回転軸線方向及びワ
ーク回転軸線方向に工具とワークを相対的に移動
制御しかつワークを回転させて、工具切削点がワ
ーク創成面上で楕円面を描くように運動させ回転
楕円面を創成するものであるから、工具の切削点
がワークの回転中心部になつても切削速度は低下
せず切削残しは生じない。
その上、制御軸であるＡ軸とＢ軸は高速回転す
る工具の回転角の関数として制御しなくてもよい
ので、制御が比較的容易であり、機械系の設計も
し易い。
る工具の回転角の関数として制御しなくてもよい
ので、制御が比較的容易であり、機械系の設計も
し易い。
又、回転楕円面の創成諸元としての長径ａ及び
短径ｂの変更は、ワーク回転軸線に対する工具回
転軸線のなす角θの調整で任意に変えられるの
で、加工装置としては汎用性のあるものとするこ
とができる利点を有する。
短径ｂの変更は、ワーク回転軸線に対する工具回
転軸線のなす角θの調整で任意に変えられるの
で、加工装置としては汎用性のあるものとするこ
とができる利点を有する。
第１図は従来装置を示す平面図、第２図は本発
明による回転楕円面の創成原理説明図、第３図は
頂点に接する内接球との関係を示す図、第４図、
第５図は本発明の実施例である加工装置を示すも
ので、第４図は正面図、第５図は平面図である。 １１……工具支持装置、１２……ワーク支持装
置、２０……工具、２３……工具主軸台、２４…
…摺動台、２５……案内ベース、２６……旋回
台、２７……旋回支持台、３０……回転主軸、３
１……ワークヘツド、３２……摺動台、３３……
スライドベース、３４……案内ベース、SMa，
SMb……サーボモータ。
明による回転楕円面の創成原理説明図、第３図は
頂点に接する内接球との関係を示す図、第４図、
第５図は本発明の実施例である加工装置を示すも
ので、第４図は正面図、第５図は平面図である。 １１……工具支持装置、１２……ワーク支持装
置、２０……工具、２３……工具主軸台、２４…
…摺動台、２５……案内ベース、２６……旋回
台、２７……旋回支持台、３０……回転主軸、３
１……ワークヘツド、３２……摺動台、３３……
スライドベース、３４……案内ベース、SMa，
SMb……サーボモータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 回転楕円面の形成されるワークを支持して回
転せしめるワーク支持装置と、ワークの回転軸線
に対し傾斜する回転軸線を有し一端に偏心して工
具を突設してなる回転主軸と、この回転主軸を回
転可能に軸承する工具主軸台と、前記回転主軸と
ワークを回転主軸軸線方向に相対移動せしめる第
１の送り手段と、前記回転主軸とワークをワーク
回転軸線方向に相対移動せしめる第２の送り手段
と、数値制御装置とを有し、前記工具を回転させ
前記第１の送り手段による回転主軸の軸線方向移
動と前記第２の送り手段によるワークの軸線方向
移動を制御して回転楕円面を切削する加工装置に
おいて、回転楕円面の長径をａ、短径をｂ、工具
の回転直径をｄとして、前記回転主軸の軸線とワ
ークの軸線のなす角度θを、 sinθ＝ad／2b2 前記第１の送り手段による回転主軸の軸線方向
の移動量Ｚと前記第２の送り手段によるワークの
軸線方向移動量Ｘとを なる関係を保つように制御して回転楕円面を創成
加工することを特徴とする回転楕円面創成加工装
置。 ２ 前記第１の送り手段は、前記回転主軸を回転
可能に軸承する工具主軸台を回転主軸軸線方向に
摺動可能に案内する案内手段と、この案内手段に
案内された工具主軸台を移動せしめる送りねじ機
構と、この送りねじ機構に連結されたサーボモー
タとを有してなる特許請求の範囲第１項記載の回
転楕円面創成加工装置。 ３ 前記第２の送り手段は、前記ワーク支持装置
をワークの回転軸線方向に摺動可能に案内せしめ
る案内手段と、この案内手段に案内されたワーク
支持装置を移動せしめる送りねじ機構と、この送
りねじ機構に連結されたサーボモータとを有して
なる特許請求の範囲第１項記載の回転楕円面創成
加工装置。 ４ 前記第１の送り手段は、前記工具主軸台を案
内せしめる案内手段を、前記回転主軸の軸線及び
ワークの回転軸線を含む平面に垂直でかつ回転主
軸の軸線に直交する軸線を中心にして旋回せしめ
る旋回調整手段を有する特許請求の範囲第２項記
載の回転楕円面創成加工装置。 ５ 前記第２の送り手段は、前記ワーク支持装置
を案内せしめる案内手段を、この案内方向と直角
な方向に移動調整せしめる移動調整手段を有する
特許請求の範囲第３項記載の回転楕円面創成加工
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2959182A JPS58149157A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | 回転楕円面創成加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2959182A JPS58149157A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | 回転楕円面創成加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58149157A JPS58149157A (ja) | 1983-09-05 |
| JPH0255186B2 true JPH0255186B2 (ja) | 1990-11-26 |
Family
ID=12280310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2959182A Granted JPS58149157A (ja) | 1982-02-25 | 1982-02-25 | 回転楕円面創成加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58149157A (ja) |
-
1982
- 1982-02-25 JP JP2959182A patent/JPS58149157A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58149157A (ja) | 1983-09-05 |
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