JPH0546785B2 - - Google Patents
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- JPH0546785B2 JPH0546785B2 JP86122431A JP12243186A JPH0546785B2 JP H0546785 B2 JPH0546785 B2 JP H0546785B2 JP 86122431 A JP86122431 A JP 86122431A JP 12243186 A JP12243186 A JP 12243186A JP H0546785 B2 JPH0546785 B2 JP H0546785B2
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- JP
- Japan
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- phase
- stator
- protrusions
- electromagnets
- lattice
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K15/00—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers
- G06K15/22—Arrangements for producing a permanent visual presentation of the output data, e.g. computer output printers using plotters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
- H02K2201/18—Machines moving with multiple degrees of freedom
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、相電磁石を一次元ではなく、二次元
に配置する直接形サーフエイスパルスモータに関
する。
に配置する直接形サーフエイスパルスモータに関
する。
半導体製造設備に用いられるXYステージ、
OA機器、周辺機器のXYプロツタ、スキヤナー、
自動製図機などに、サーフエイスパルスモータの
需要が増加している。
OA機器、周辺機器のXYプロツタ、スキヤナー、
自動製図機などに、サーフエイスパルスモータの
需要が増加している。
たとえば可変磁気抵抗(Variable reluctance)
形、ハイブリド(HB)形リニアパルスモータを
X軸とY軸に配置したザイネテイツクス
(Xeinetix)社の面パルスモータが実用されてい
る。
形、ハイブリド(HB)形リニアパルスモータを
X軸とY軸に配置したザイネテイツクス
(Xeinetix)社の面パルスモータが実用されてい
る。
それらの一つには、2つの部材間の単一の軸に
沿つた相対運動を制御するための装置(特公昭49
−41602号)があり、これは可変磁気抵抗形3相
リニアパルスモータをX軸に2台とY軸に2台で
計4台より成る装置である。二つには、特定の1
つの軸に沿つた出力部材の移動を制御する装置
(特公昭52−7962号)があり、それはハイブリツ
ド形2相リニアパルスモータをX軸に2台とY軸
に2台と計4台より成る装置である。
沿つた相対運動を制御するための装置(特公昭49
−41602号)があり、これは可変磁気抵抗形3相
リニアパルスモータをX軸に2台とY軸に2台で
計4台より成る装置である。二つには、特定の1
つの軸に沿つた出力部材の移動を制御する装置
(特公昭52−7962号)があり、それはハイブリツ
ド形2相リニアパルスモータをX軸に2台とY軸
に2台と計4台より成る装置である。
ところが、これらの面パルスモータや、X軸、
Y軸にリニアパルスモータを搭載したヒユーレツ
トパツカード(商社名)のXYプロツタのよう
に、構造が複雑で高価なものしかなく、あまり用
いられていない。
Y軸にリニアパルスモータを搭載したヒユーレツ
トパツカード(商社名)のXYプロツタのよう
に、構造が複雑で高価なものしかなく、あまり用
いられていない。
ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服
し、多相可変磁気抵抗形パルスモータ1台で、
XYステージ、XYプロツタ等を実現するサーフ
エイスパルスモータを提供することを、その目的
とする。
し、多相可変磁気抵抗形パルスモータ1台で、
XYステージ、XYプロツタ等を実現するサーフ
エイスパルスモータを提供することを、その目的
とする。
本発明は、
相電磁石を一次元ではなく二次元に配置する直
接形サーフエイスモータで、正方格子の場合5相
可変磁気抵抗形、三角格子の場合7相可変磁気抵
抗形が可能であり、1相のみの励磁でX方向、Y
方向とも拘束されるので2次元上の1点に保持さ
れ、パルスをX軸、Y軸に分配する必要がなく1
台分の相順を決めれば良く、1点の保持力を方向
によらず一定の剛性にでき、マイクロステツピン
グによつて高い分解能がだせるサーフエイスパル
スモータである。
接形サーフエイスモータで、正方格子の場合5相
可変磁気抵抗形、三角格子の場合7相可変磁気抵
抗形が可能であり、1相のみの励磁でX方向、Y
方向とも拘束されるので2次元上の1点に保持さ
れ、パルスをX軸、Y軸に分配する必要がなく1
台分の相順を決めれば良く、1点の保持力を方向
によらず一定の剛性にでき、マイクロステツピン
グによつて高い分解能がだせるサーフエイスパル
スモータである。
本発明は、固定子の正方格子あるいは三角格子
の交差点に設けた磁性体突起と同じピツチで、可
動子を形成する5相あるいは7相の集中巻電磁石
の固定子への対向磁極表面に固定子と同じピツチ
で複数個の磁性体の歯をそなえ、それらの歯を相
順よく励磁することで、可動子を駆動させる。
の交差点に設けた磁性体突起と同じピツチで、可
動子を形成する5相あるいは7相の集中巻電磁石
の固定子への対向磁極表面に固定子と同じピツチ
で複数個の磁性体の歯をそなえ、それらの歯を相
順よく励磁することで、可動子を駆動させる。
以下、本発明の実施例を第1図乃至第5a図に
基き説明する。
基き説明する。
第1図は本発明の実施例の要部を表わす斜視図
である。第2図は、第1図における可動子20を
構成する5個の電磁石21のうちの1個を取り出
し、その固定子対向面を示した斜視図である。第
3図は固定子および可動子のそれぞれがそなえる
格子の形態を表わす部分平面図である。
である。第2図は、第1図における可動子20を
構成する5個の電磁石21のうちの1個を取り出
し、その固定子対向面を示した斜視図である。第
3図は固定子および可動子のそれぞれがそなえる
格子の形態を表わす部分平面図である。
これらの図において、固定子10は平板上の磁
性体、表面には正方格子(以下、適宜、基準格子
101と称する。)が切つてあり、この格子点
(基準格子101の交差点)には磁性体の突起
(歯)102Sが設けられており、103は突起
102S相互間に形成される凹地である。
性体、表面には正方格子(以下、適宜、基準格子
101と称する。)が切つてあり、この格子点
(基準格子101の交差点)には磁性体の突起
(歯)102Sが設けられており、103は突起
102S相互間に形成される凹地である。
可動子20は5個の各相用集中巻電磁石21よ
り成り、各電磁石21の固定子10に相対する磁
極(表)面213には、固定子10の正方格子と
同じピツチλで磁性体の突起(歯)102mが設
けられ、コア211にはコイル212が巻装され
た単純な形態である。
り成り、各電磁石21の固定子10に相対する磁
極(表)面213には、固定子10の正方格子と
同じピツチλで磁性体の突起(歯)102mが設
けられ、コア211にはコイル212が巻装され
た単純な形態である。
1、2、3、4、5の各相の電磁石21が固定
子10の磁性板に磁極面を対向させて、僅かな空
〓を介し、適宜な支持案内手段を構じて支持され
る。
子10の磁性板に磁極面を対向させて、僅かな空
〓を介し、適宜な支持案内手段を構じて支持され
る。
各相1〜5の電磁石21は、第4図に示すよう
に、第1相を中心にした略十字形となるように配
置されている。そして、各相1〜5の電磁石21
の相対位置を、基準格子101に対し角度tan-1
(1/2)=26.565°だけ回転した直交座標系(X、
Y:移動座標100)において、第1相1に対
し、それぞれ第2層2は+X方向、第3相3は+
Y方向、第4相4は−X方向、第5相5は−Y方
向にみな格子ピツチのλ/√5だけ離間されて配
置されている(第4図では、突起102Sに対す
る突起102mのずれとして表わしてある。)。ま
た、可動子20は固定子10に対し、一定の空〓
をもつて対向支持され、X方向、Y方向に移動で
きるようにされた構造を有する。
に、第1相を中心にした略十字形となるように配
置されている。そして、各相1〜5の電磁石21
の相対位置を、基準格子101に対し角度tan-1
(1/2)=26.565°だけ回転した直交座標系(X、
Y:移動座標100)において、第1相1に対
し、それぞれ第2層2は+X方向、第3相3は+
Y方向、第4相4は−X方向、第5相5は−Y方
向にみな格子ピツチのλ/√5だけ離間されて配
置されている(第4図では、突起102Sに対す
る突起102mのずれとして表わしてある。)。ま
た、可動子20は固定子10に対し、一定の空〓
をもつて対向支持され、X方向、Y方向に移動で
きるようにされた構造を有する。
つぎに、実施例の動作を説明する。電磁石21
を励磁すると、可動子20の突起102mが固定
子20の突起102Sと一致する方向に吸引力が
動く。
を励磁すると、可動子20の突起102mが固定
子20の突起102Sと一致する方向に吸引力が
動く。
第4図では、固定子20の突起102Sと可動
子電磁石21の第1相1の突起102mが一致し
ているが、ここで、電磁石21の第2相2を励磁
すると、可動子20は左に1ステツプ(λ/ √5)だけ移動する。
子電磁石21の第1相1の突起102mが一致し
ているが、ここで、電磁石21の第2相2を励磁
すると、可動子20は左に1ステツプ(λ/ √5)だけ移動する。
その電磁石21への励磁が、第3相3なら下
方、第4相4なら右方、第5相5なら上方へ、そ
れぞれ1ステツプずつ、すなわちλ/√5ずつ可
動子20が移動する。
方、第4相4なら右方、第5相5なら上方へ、そ
れぞれ1ステツプずつ、すなわちλ/√5ずつ可
動子20が移動する。
このようにして、第1相1からはじめて、上
下、左右どちらの方向へも1ステツプずつ移動す
ることができる。すなわち、1→2→3→5→
4,→1……と順次励磁していけば、左方へ可動
子20はいくらでも移動して行く。1→5→2→
4→3,→1……とすれば上方に動く。同様に、
斜め方向などあらゆる方向へ動かすことができ
る。なお、上記した励磁の順序で可動子20が何
故左方あるいは上方へ動くのかについては第4図
だけでは明らかではないが、1ステツプずつ移動
した後の各相の突起の状態をその都度図示してみ
れば明らかとなる。
下、左右どちらの方向へも1ステツプずつ移動す
ることができる。すなわち、1→2→3→5→
4,→1……と順次励磁していけば、左方へ可動
子20はいくらでも移動して行く。1→5→2→
4→3,→1……とすれば上方に動く。同様に、
斜め方向などあらゆる方向へ動かすことができ
る。なお、上記した励磁の順序で可動子20が何
故左方あるいは上方へ動くのかについては第4図
だけでは明らかではないが、1ステツプずつ移動
した後の各相の突起の状態をその都度図示してみ
れば明らかとなる。
第5図は本発明の他の実施例における説明図で
ある。
ある。
すべての図面において同一符号は同一もしくは
相当部分を示す。
相当部分を示す。
この他の実施例は、基準格子101を三角格子
とした場合に適用した7相可変磁気抵抗形サーフ
エイスパルスモータである。なお、可動子20の
各相電磁石21の中心を1個のマルで代表させて
示してある。
とした場合に適用した7相可変磁気抵抗形サーフ
エイスパルスモータである。なお、可動子20の
各相電磁石21の中心を1個のマルで代表させて
示してある。
ここで少し詳しい説明をつけ加える。
第5a図はこの三角格子7相サーフエイスパル
スモータの動作説明図である。
スモータの動作説明図である。
固定子10における固定子突起102aとその
次の固定突起102bの間隔(ピツチ)をλと
し、可動子20の突起が1パルスで501→502→
503……と1ステツプずつ動く、その1ステツプ
移動の長さをXとすれば、 λ=√[(52)]2+[(√32)]2 =X√7 したがつて、X=λ/√7=0.378λとなる。な
お、固定子10の格子101に対する可動子10
の移動方向であるθは θ=tan-1(√3/5)=19.1066°である。
次の固定突起102bの間隔(ピツチ)をλと
し、可動子20の突起が1パルスで501→502→
503……と1ステツプずつ動く、その1ステツプ
移動の長さをXとすれば、 λ=√[(52)]2+[(√32)]2 =X√7 したがつて、X=λ/√7=0.378λとなる。な
お、固定子10の格子101に対する可動子10
の移動方向であるθは θ=tan-1(√3/5)=19.1066°である。
各相1〜7の電磁石21は、第1相を中心とす
る六面形になるように配置してある。そして、7
相モータでは各相1〜7の電磁石21の相対位置
を、基準格子101に対し、角度tan-1(√3/
5)だけ回転した三角格子座標系(:移動座標1
00)において、第1相に対しそれぞれ第2相は
0°方向、第3相は60°方向、第4相は120°方向、第
5相は180°方向、第6相は240°方向、第7相は
300°方向にみな格子ピツチの1/√7だけ離間さ
せて配置してある。
る六面形になるように配置してある。そして、7
相モータでは各相1〜7の電磁石21の相対位置
を、基準格子101に対し、角度tan-1(√3/
5)だけ回転した三角格子座標系(:移動座標1
00)において、第1相に対しそれぞれ第2相は
0°方向、第3相は60°方向、第4相は120°方向、第
5相は180°方向、第6相は240°方向、第7相は
300°方向にみな格子ピツチの1/√7だけ離間さ
せて配置してある。
さらに、各相1〜7の電磁石21における移動
座標100の原点(交差点)から、右下へ行く方
向を+X方向(その逆方向を−X方向)、右上へ
行く方向を+Y方向(その逆方向を−Y方向)、
上へ行く方向を+Z方向(下へ行く方向が−Z方
向)としている。
座標100の原点(交差点)から、右下へ行く方
向を+X方向(その逆方向を−X方向)、右上へ
行く方向を+Y方向(その逆方向を−Y方向)、
上へ行く方向を+Z方向(下へ行く方向が−Z方
向)としている。
しかして、本発明の別の実施例として次の手段
が考えられる。
が考えられる。
(a) 電磁石21を固定子とし、格子101付磁性
板を可動子とすることもできる。
板を可動子とすることもできる。
(b) 同時2相励磁、マイクロステツピング、相順
を予め決めた閉ループ制御運転など、リニアパ
ルスモータと同様な制御ができる。
を予め決めた閉ループ制御運転など、リニアパ
ルスモータと同様な制御ができる。
(c) 歯の断面形状を選ぶことによつて、X方向、
Y方向の保持剛性を自由に設定できる。丸とす
ると、あらゆる方向の剛性が一定になる。
Y方向の保持剛性を自由に設定できる。丸とす
ると、あらゆる方向の剛性が一定になる。
かくして本発明によれば、
(あ) 相数と同一の電磁石を所定ピツチだけずら
して配置しているので、少ない電磁石数で多相
可変磁気抵抗型サーフエイスパルスモータを構
成することができる。
して配置しているので、少ない電磁石数で多相
可変磁気抵抗型サーフエイスパルスモータを構
成することができる。
(い) 歯形の設定によるが、リニアパルスモータ
より保持力が大きい構造である。保持力剛性を
自由に設定できる。
より保持力が大きい構造である。保持力剛性を
自由に設定できる。
(う) パルス分配がXモータとYモータに分配す
る必要がないので容易であり、方向と相順が対
応するのでロジツクが単純になる。
る必要がないので容易であり、方向と相順が対
応するのでロジツクが単純になる。
(え) 多相励磁の自由度が多い。マイクロテスツ
ピングにより、大きな分配能が得られる。
ピングにより、大きな分配能が得られる。
したがつて、本発明は当該分野に寄与するとこ
ろ著しい。
ろ著しい。
第1図は本発明の一実施例における要部の構成
を表わす斜視図、第2図は可動子の1つの電磁石
の斜視図、第3図は固定子、可動子の対向面の一
部を示す平面図、第4図はその動作説明図、第5
図および第5a図は本発明の他の実施例の説明図
である。 1〜5……第1相〜第5相の電磁石磁性面
(歯)、6,7……7相のときの第6相、第7相の
電磁石磁性面(歯)、10……固定子で101は
格子、102は突起をなし103は突起により生
じた凹地、20……可動子、21……電磁石で2
11はコア、212はコイル、213は磁極面。
を表わす斜視図、第2図は可動子の1つの電磁石
の斜視図、第3図は固定子、可動子の対向面の一
部を示す平面図、第4図はその動作説明図、第5
図および第5a図は本発明の他の実施例の説明図
である。 1〜5……第1相〜第5相の電磁石磁性面
(歯)、6,7……7相のときの第6相、第7相の
電磁石磁性面(歯)、10……固定子で101は
格子、102は突起をなし103は突起により生
じた凹地、20……可動子、21……電磁石で2
11はコア、212はコイル、213は磁極面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 表面に突起を有する強磁性体コアに励磁巻線
を設けた可動子を、正方格子状に歯切りした突起
を有する平板状の磁性体よりなる固定子に対し、
一定の空〓をもつて対向支持させ、X方向、Y方
向に移動できるようにしたサーフエイスパルスモ
ータにおいて、 前記可動子を、5相の集中巻電磁石により形成
すると共に、前記固定子と対向するこれら各相の
電磁石の磁極表面に、磁性体の突起を、前記固定
子表面に設けた正方格子状の突起と同一ピツチで
設け、 しかも、前記正方格子に対し角度tan-1(1/2)
だけ回転したX、Y直交座標系における各相電磁
石の相対的位置を、第1相の電磁石中心に対して
第2相、第3相、第4相、第5相の電磁石が、そ
れぞれ+X方向、+Y方向、−X方向、−Y方向へ、
前記正方格子のピツチの1/√5の長さだけ離間
するように、各相電磁石の中心を配置したことを
特徴とするサーフエイスパルスモータ。 2 表面に突起を有する強磁性体コアに励磁巻線
を設けた可動子を、格子状に歯切りした突起を有
する平板状の磁性体よりなる固定子に対し、一定
の空〓をもつて対向支持させ、X方向、Y方向に
移動できるようにしたサーフエイスパルスモータ
において、 前記固定子に歯切りした格子を三角格子とし、
この格子の交差点に磁性体の突起を設け、 前記可動子を、7相の集中巻電磁石により形成
すると共に、前記固定子と対向するこれら各相の
電磁石の磁極表面に、磁性体の突起を、前記固定
子表面に設けた三角格子状の突起と同一ピツチで
設け、 しかも、前記三角格子に対し角度tan-1(1/2)
だけ回転したX、Y、Z斜交座標系における各相
電磁石の相対的位置を、第1相の電磁石中心に対
して第2相、第3相、第4相、第5相、第6相、
第7相の電磁石が、それぞれ+X方向、+Y方向、
+Z方向、−X方向、−Y方向、−Z方向へ、前記
三角格子のピツチの1/√7の長さだけ離間する
ように、各相電磁石の中心を配置したことを特徴
とするサーフエイスパルスモータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60-137018 | 1985-06-25 | ||
| JP13701885 | 1985-06-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6289467A JPS6289467A (ja) | 1987-04-23 |
| JPH0546785B2 true JPH0546785B2 (ja) | 1993-07-14 |
Family
ID=15188902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61122431A Granted JPS6289467A (ja) | 1985-06-25 | 1986-05-28 | サ−フエイスパルスモ−タ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4706007A (ja) |
| EP (1) | EP0207353B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6289467A (ja) |
| DE (1) | DE3678045D1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8804991D0 (en) * | 1988-03-02 | 1988-03-30 | Williams Fairey Eng Ltd | Improvements in electric motors |
| US4888481A (en) * | 1988-12-19 | 1989-12-19 | Ncr Corporation | Aligning and protective cover for a motor |
| US5081593A (en) * | 1989-08-16 | 1992-01-14 | Megamation Incorporated | Method and apparatus for monitoring and controlling linear motor robot apparatus and the like |
| JPH03208580A (ja) * | 1989-10-03 | 1991-09-11 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 面パルスモータを使用したマニピュレータ |
| US5015622A (en) * | 1989-10-17 | 1991-05-14 | Alfred University | Multidirectional/rotational superconductor motor |
| JPH09168275A (ja) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 多自由度電動機 |
| WO1999004481A1 (en) * | 1997-07-18 | 1999-01-28 | Nikon Corporation | Exciting unit, linear or planar motor using the unit, stage device using the motor, and aligner using the device |
| US6147421A (en) * | 1998-11-16 | 2000-11-14 | Nikon Corporation | Platform positionable in at least three degrees of freedom by interaction with coils |
| US6208045B1 (en) | 1998-11-16 | 2001-03-27 | Nikon Corporation | Electric motors and positioning devices having moving magnet arrays and six degrees of freedom |
| AT409043B (de) * | 2000-02-07 | 2002-05-27 | Heinz Peter Dipl Brandstetter | Vorrichtung und verfahren zur zweidimensionalen positionsbestimmung |
| US6452292B1 (en) | 2000-06-26 | 2002-09-17 | Nikon Corporation | Planar motor with linear coil arrays |
| US6445093B1 (en) | 2000-06-26 | 2002-09-03 | Nikon Corporation | Planar motor with linear coil arrays |
| JP4702083B2 (ja) * | 2006-02-10 | 2011-06-15 | ウシオ電機株式会社 | XYθ移動ステージ |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3376578A (en) * | 1966-05-31 | 1968-04-02 | Bruce A. Sawyer | Magnetic positioning device |
| US3457482A (en) * | 1967-10-30 | 1969-07-22 | Bruce A Sawyer | Magnetic positioning device |
| US3735231A (en) * | 1971-06-28 | 1973-05-22 | B Sawyer | Linear magnetic drive system |
| JPS52523B2 (ja) * | 1972-05-25 | 1977-01-08 | ||
| JPS58175020A (ja) * | 1982-04-05 | 1983-10-14 | Telmec Co Ltd | 二次元精密位置決め装置 |
| JPS5956888A (ja) * | 1982-09-22 | 1984-04-02 | Tokyo Erekutoron Kk | 二次元駆動装置 |
-
1986
- 1986-05-27 US US06/866,639 patent/US4706007A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-28 JP JP61122431A patent/JPS6289467A/ja active Granted
- 1986-06-16 EP EP86108213A patent/EP0207353B1/en not_active Expired
- 1986-06-16 DE DE8686108213T patent/DE3678045D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3678045D1 (de) | 1991-04-18 |
| JPS6289467A (ja) | 1987-04-23 |
| EP0207353A1 (en) | 1987-01-07 |
| EP0207353B1 (en) | 1991-03-13 |
| US4706007A (en) | 1987-11-10 |
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