JPS6186078A - 溶接継目センサ及びその制御方法 - Google Patents
溶接継目センサ及びその制御方法Info
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- JPS6186078A JPS6186078A JP60212032A JP21203285A JPS6186078A JP S6186078 A JPS6186078 A JP S6186078A JP 60212032 A JP60212032 A JP 60212032A JP 21203285 A JP21203285 A JP 21203285A JP S6186078 A JPS6186078 A JP S6186078A
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- Japan
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- weld seam
- welding
- microphones
- control
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 56
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 13
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、溶接電極の時間的事後制御を行う溶接継目セ
ンサ及びその制御方法に関する。
ンサ及びその制御方法に関する。
自動的に作動する溶接装置がたとえば溶接ロボットとの
関連でますます多く使用されるようになった。このよう
な装置では、溶接継目を形成′峠べき線または互いに溶
接すべき部分が突合う線に沿って溶接電極が自動門節に
より正確に案内されイ。
関連でますます多く使用されるようになった。このよう
な装置では、溶接継目を形成′峠べき線または互いに溶
接すべき部分が突合う線に沿って溶接電極が自動門節に
より正確に案内されイ。
ことが保証されていなければならない。
従来は上記の問題は、溶接過程中に流れる熔１し電流の
時間的経過を監視することにより解決された。そのため
には溶接継目の線に対して横方向に溶接電極に振動的運
動が与えられる。詳細は雑誌１コントロールエンジニア
リング（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）
Ｊ 、第３０９（１９８３）、第６８頁以降に記載され
ている。
時間的経過を監視することにより解決された。そのため
には溶接継目の線に対して横方向に溶接電極に振動的運
動が与えられる。詳細は雑誌１コントロールエンジニア
リング（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）
Ｊ 、第３０９（１９８３）、第６８頁以降に記載され
ている。
Ｚ＋Ｓミットタイルンゲン（Ｍｉｔｔｅｉｌｕｎｇｅｎ
） ？ ／７３および「溶接および切断（Ｓｃｔｖｅｉ
ｓｓｅｎ ｕｎｄ ５ｃｈｎｅｉｄｅｎ）Ｊ （１９
８０） 、第８９〜９３頁から、溶接電極の位置決めの
目的で互いに溶接すべき両加工片のなかへ、すなわち溶
接継目に幻して両側へ超音波を入射結合させ、検出され
た伝播時間か・ら溶接電極の事ｔ＆調節のための制御量
を得ることは公知である。
） ？ ／７３および「溶接および切断（Ｓｃｔｖｅｉ
ｓｓｅｎ ｕｎｄ ５ｃｈｎｅｉｄｅｎ）Ｊ （１９
８０） 、第８９〜９３頁から、溶接電極の位置決めの
目的で互いに溶接すべき両加工片のなかへ、すなわち溶
接継目に幻して両側へ超音波を入射結合させ、検出され
た伝播時間か・ら溶接電極の事ｔ＆調節のための制御量
を得ることは公知である。
米国特許第４４１９５６２号明ｆＩ１１告に、Ｌれば、
溶接過程で生ずる超音波の６１価により、形成された溶
接継目の質が検査される。すなわら、超音波振幅が溶接
継目の質に対する尺度であることが信認されている。こ
の方法を実施するためにはＱｊ 、−の受信マイクロホ
ンが必要とされる。この特許明ＩＲ１Ｆ中に複１３［個
のマイクロホンの使用について言及されている限りでは
、複数個のマイクロホンにより面全体のＦ／ｉｔｌする
面範囲を隙間なしにカバーするように、これらの複数個
のマイクロホンの各個はそれぞれ１つの面範囲を監視す
る。
溶接過程で生ずる超音波の６１価により、形成された溶
接継目の質が検査される。すなわら、超音波振幅が溶接
継目の質に対する尺度であることが信認されている。こ
の方法を実施するためにはＱｊ 、−の受信マイクロホ
ンが必要とされる。この特許明ＩＲ１Ｆ中に複１３［個
のマイクロホンの使用について言及されている限りでは
、複数個のマイクロホンにより面全体のＦ／ｉｔｌする
面範囲を隙間なしにカバーするように、これらの複数個
のマイクロホンの各個はそれぞれ１つの面範囲を監視す
る。
国際特許出願公開第０１６７６号明細書日９８１年）に
は、同じく溶接の際に受信される川音波の評価が記載さ
れている。この受信された超音波により溶接電極の事後
制御が行われる。その際、溶接アークから出発する超音
波のサウンドが雰となるように調節される。溶接アーク
から出発するこの超音波の相異なるサウンドを（りるた
め、溶接電流−電力および（または）溶接継目に対する
溶接電極のそのつどのｌＦ４間的位：６が変ｔＰＡまた
はＪ４ｉ勤される。このことは、溶接装置が１つおよび
（または）他の対策のために特別に構成されていること
、または既存の装置が相応に改造されることを前提とし
ている。
は、同じく溶接の際に受信される川音波の評価が記載さ
れている。この受信された超音波により溶接電極の事後
制御が行われる。その際、溶接アークから出発する超音
波のサウンドが雰となるように調節される。溶接アーク
から出発するこの超音波の相異なるサウンドを（りるた
め、溶接電流−電力および（または）溶接継目に対する
溶接電極のそのつどのｌＦ４間的位：６が変ｔＰＡまた
はＪ４ｉ勤される。このことは、溶接装置が１つおよび
（または）他の対策のために特別に構成されていること
、または既存の装置が相応に改造されることを前提とし
ている。
本発明の目的は、ｆ６接継目案内の監視を−１捜簡単に
することである。さらに、このような監視は自動的に作
動するあらゆる溶接装置に適応可能でなければならない
。
することである。さらに、このような監視は自動的に作
動するあらゆる溶接装置に適応可能でなければならない
。
この目的は、本発明によれば、特許請求の範囲第１項ま
たは第３項に記載の特徴を具備することにより達成され
る。本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲第２項
または第４項に示されている。
たは第３項に記載の特徴を具備することにより達成され
る。本発明の好ましい実施態様は特許請求の範囲第２項
または第４項に示されている。
本発明では、同じりｆ６接アークから発生される音響雑
音、特に高い周波数の空気伝送音成分が複数個のマイク
ロホンにより検出されかつ評価される。しかし、評価は
公知の技術とはｊカなｚ、 ｌｉ；Ｔ理により行われ、
溶接電流の親羽および（または）溶接電極の振動的運動
は０ｉ１提とされ−こいない。
音、特に高い周波数の空気伝送音成分が複数個のマイク
ロホンにより検出されかつ評価される。しかし、評価は
公知の技術とはｊカなｚ、 ｌｉ；Ｔ理により行われ、
溶接電流の親羽および（または）溶接電極の振動的運動
は０ｉ１提とされ−こいない。
溶接アークは音波、特に高い周波数範囲の音波を発生す
る。溶接アークから出発するこのような超音波は、互い
に溶接すべき加工片の互いに向かい合う未溶接の加工片
エツジにおいて反射される。
る。溶接アークから出発するこのような超音波は、互い
に溶接すべき加工片の互いに向かい合う未溶接の加工片
エツジにおいて反射される。
両エツジにおけるこれらの反射は、溶接市（へか正しい
位置または最適な位置にあれば、４−なわら溶接アーク
が正しい場所で生ずれば、両エツジによ？いて反射され
た音響信号が互いに時間的ずれなしにコヒーレンスの態
様で少なくとも類似していることに通ずる。少なくとも
各１つのマイクロホンにより少なくとも２つの方向から
、それぞれの加工片エツジから反射された溶接過程の超
音波が検出される。たとえば２つのマイクロホンｍ１お
よびｍ２の電気的信号の相互相関関数ｋ １２（τ）＝ （１／ΔＴ）１接市 （ｔ） ・ｍ
２ （ｔ −） ｄ ｔ （１）は値τ
＝０において極大を有する。この式でΔ′Ｆは可変の時
間ｔに対する＋Ｎ分時間間隔、またτは時間ずれである
。加工片にス１する溶接電極の位：ηずれまたは溶接継
目の目標位置のずれはマイクロホンｍ１およびｍ２の受
信信号のアナログな時間的ずれてとして現れるであろう
。なぜならば、反射された信号は溶接アーク内に共通の
出発端を有するので、互いにＩＨ以しているからである
。本発明による方法または装置の感度は、直接に溶接炎
からそれぞれのマイクロホンへ到達する音波成分の受信
または評価を避けることにより高められ得る。これは音
響−光学的対策および（または）受信信号の電気的評価
の際の電気的補償により行われ得る。
位置または最適な位置にあれば、４−なわら溶接アーク
が正しい場所で生ずれば、両エツジによ？いて反射され
た音響信号が互いに時間的ずれなしにコヒーレンスの態
様で少なくとも類似していることに通ずる。少なくとも
各１つのマイクロホンにより少なくとも２つの方向から
、それぞれの加工片エツジから反射された溶接過程の超
音波が検出される。たとえば２つのマイクロホンｍ１お
よびｍ２の電気的信号の相互相関関数ｋ １２（τ）＝ （１／ΔＴ）１接市 （ｔ） ・ｍ
２ （ｔ −） ｄ ｔ （１）は値τ
＝０において極大を有する。この式でΔ′Ｆは可変の時
間ｔに対する＋Ｎ分時間間隔、またτは時間ずれである
。加工片にス１する溶接電極の位：ηずれまたは溶接継
目の目標位置のずれはマイクロホンｍ１およびｍ２の受
信信号のアナログな時間的ずれてとして現れるであろう
。なぜならば、反射された信号は溶接アーク内に共通の
出発端を有するので、互いにＩＨ以しているからである
。本発明による方法または装置の感度は、直接に溶接炎
からそれぞれのマイクロホンへ到達する音波成分の受信
または評価を避けることにより高められ得る。これは音
響−光学的対策および（または）受信信号の電気的評価
の際の電気的補償により行われ得る。
本発明では間接的に溶接アークから発生される雑音を利
用する。この雑音の発生は、溶接′１−りの高温中で突
然に蒸発する汚染粒子が時間的経過に関して特異な特性
音波を送出することに基づいている。このような粒子は
主として互いに溶接すべき工、ジの範囲内に生ずる。
用する。この雑音の発生は、溶接′１−りの高温中で突
然に蒸発する汚染粒子が時間的経過に関して特異な特性
音波を送出することに基づいている。このような粒子は
主として互いに溶接すべき工、ジの範囲内に生ずる。
以下には図面により本発明を説明するう参照符号ｌおよ
び２を付されているのは、工。
び２を付されているのは、工。
ジ１１および１２を突合わせて互いに１８接すべき加工
片である。溶接の当業者に周知のように、これらのエツ
ジ１１および１２は１つのＶ字形の溝を形成する。３は
前記の溶接継目、４は溶接電極、また５は発生する溶接
アークである。６および７は、それぞれエツジ１１から
マイクロホンｆｆ＋ ＋ ｔ−１またエツジ１２からマ
イクロホンｍ２へ送出または反射される超音波ビームで
ある。溶接継目３または加工片１および２の間の溶接継
目からマイクロホンｍ１またはｍ２までの距隙が等しく
選定されていることは好ましい。
片である。溶接の当業者に周知のように、これらのエツ
ジ１１および１２は１つのＶ字形の溝を形成する。３は
前記の溶接継目、４は溶接電極、また５は発生する溶接
アークである。６および７は、それぞれエツジ１１から
マイクロホンｆｆ＋ ＋ ｔ−１またエツジ１２からマ
イクロホンｍ２へ送出または反射される超音波ビームで
ある。溶接継目３または加工片１および２の間の溶接継
目からマイクロホンｍ１またはｍ２までの距隙が等しく
選定されていることは好ましい。
マイクロホンｍ１およびｍ２は溶接電極４に対して相対
的に固定位置に配置されていることが好ましい。特にマ
イクロホンは溶接電極４の先＋’ｊｌ ニ対して等距離
に配置されているので、ｌ容接アークから出発する音波
の両マイクロホンｍ ｌおよびｍ２までの伝播時間は同
一である。溶接継目に対して溶接電極４の先端の位置が
正値であれは、またはｉ１′８接アーク５の位置が正確
であれば、マイクロホンｍ１およびｍ２は溶接継目に対
して等距離に存在する。
的に固定位置に配置されていることが好ましい。特にマ
イクロホンは溶接電極４の先＋’ｊｌ ニ対して等距離
に配置されているので、ｌ容接アークから出発する音波
の両マイクロホンｍ ｌおよびｍ２までの伝播時間は同
一である。溶接継目に対して溶接電極４の先端の位置が
正値であれは、またはｉ１′８接アーク５の位置が正確
であれば、マイクロホンｍ１およびｍ２は溶接継目に対
して等距離に存在する。
第２図には装置の配置が示されている。３１は、両マイ
クロホンｍ１およびｍ２の信号３４．３５を評価のため
に供給される評価装置である。３２は、溶接電極４の高
さ方向および縦方向の運動のための通常の機械的装置の
ほかに溶接電極の横方向、すなわち溶接継目の長手方向
に対して垂直な方向の運動のためのｔａ構を含んでいる
装置である。
クロホンｍ１およびｍ２の信号３４．３５を評価のため
に供給される評価装置である。３２は、溶接電極４の高
さ方向および縦方向の運動のための通常の機械的装置の
ほかに溶接電極の横方向、すなわち溶接継目の長手方向
に対して垂直な方向の運動のためのｔａ構を含んでいる
装置である。
この横運動方向３６は、評価装置から供給される補正信
号により、溶接電極４が常に横方向に対してエツジ１１
および１２により形成される加工片！および２が互いに
溶接されるべき継目の上の所望の位置に位置するように
制御される。
号により、溶接電極４が常に横方向に対してエツジ１１
および１２により形成される加工片！および２が互いに
溶接されるべき継目の上の所望の位置に位置するように
制御される。
評価回路３１のなかには、通常の入力増幅器４ｌおよび
４２ならびにアナＬｌグーディノタル変換器４３および
４４のほかに１１算（曳４５が設けられている。この計
′ｒＦ、機４５により、所定の時間間ｒｆＡで得るべき
相互相関関数ｋ１２（ｒ）の値がマイク クロホンｍｌおよびｍ２により受信された信号から式（
１）に従って求められる。これらの求められた値は溶接
？ｌ！極の事後制御のためにＭｆ １ｉｌｌｉされる。
４２ならびにアナＬｌグーディノタル変換器４３および
４４のほかに１１算（曳４５が設けられている。この計
′ｒＦ、機４５により、所定の時間間ｒｆＡで得るべき
相互相関関数ｋ１２（ｒ）の値がマイク クロホンｍｌおよびｍ２により受信された信号から式（
１）に従って求められる。これらの求められた値は溶接
？ｌ！極の事後制御のためにＭｆ １ｉｌｌｉされる。
ｉＸｖ価回１１＆３１の出力端３３から、１８接電楕の
先端のそのつどの瞬時の（生ずるかもしれない）方向誤
差の尺度である出力信号が得られる。加工片１および２
の間の溶接継目に対して溶接電極の先端の位置が正確で
あれば、相互相関関数に１２ （τ）り の値はτ＝０において、すなわちマイクロホンｍ１およ
びｍ２により受信された両信号の間に時間的ずれかない
ときに極大である。マイク【１ホンｍ１およびｍ２が溶
接電極４の先げ１に対して等距用１に配置されているべ
きでなければ、この不等距離から生じ重畳された、しか
し一定の伝播時間差が、このような場合に一般に行われ
ているように、基ｌｒ−値τ。とじて考慮に入れられる
。
先端のそのつどの瞬時の（生ずるかもしれない）方向誤
差の尺度である出力信号が得られる。加工片１および２
の間の溶接継目に対して溶接電極の先端の位置が正確で
あれば、相互相関関数に１２ （τ）り の値はτ＝０において、すなわちマイクロホンｍ１およ
びｍ２により受信された両信号の間に時間的ずれかない
ときに極大である。マイク【１ホンｍ１およびｍ２が溶
接電極４の先げ１に対して等距用１に配置されているべ
きでなければ、この不等距離から生じ重畳された、しか
し一定の伝播時間差が、このような場合に一般に行われ
ているように、基ｌｒ−値τ。とじて考慮に入れられる
。
第１図は本発明の構成原理図、第２図は本発明の配置図
、第３図は本発明に使用する評価回路の原理図である。 ■、２・・・加工片、３・・・溶接継目、４・・・溶接
電極、５・・・溶接アーク、６．７・・・超音波ビーム
、１１．１２・・・エツジ、３１・・・評価回路、３２
・・・横運動装置、３３・・・補正信号、４１．４２・
・・入力増幅器、４３．４４・・・アナログ−ディジタ
ル変換器、４５・・・計算機、ｍ ＋、 ｍ ２・・・
マイクロホン。
、第３図は本発明に使用する評価回路の原理図である。 ■、２・・・加工片、３・・・溶接継目、４・・・溶接
電極、５・・・溶接アーク、６．７・・・超音波ビーム
、１１．１２・・・エツジ、３１・・・評価回路、３２
・・・横運動装置、３３・・・補正信号、４１．４２・
・・入力増幅器、４３．４４・・・アナログ−ディジタ
ル変換器、４５・・・計算機、ｍ ＋、 ｍ ２・・・
マイクロホン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）溶接電極の時間的事後制御を行う溶接継目センサに
おいて、 複数個のマイクロホン（ｍ＿１、ｍ＿２）が設けられて
おり、 前記マイクロホンは、加工片エッジ（１１、１２）にお
いて反射されかつ（または）溶接アーク（５）および加
工片エッジ（１１、１２）の範囲内で蒸発した粒子から
出発して直接または間接に溶接アークから発生される超
音波ビームを受信するため、形成すべき溶接継目（３）
に対して種々の横方向（３６）に配置されており、 別々に受信された信号を供給（３４、３５）される１つ
の評価回路（３１）が設けられており、これらの信号か
ら連続的に溶接電極（４）の事後制御（３２）のための
制御信号（３３）が発生されており、 その際に評価回路（３１）内で相互相関関数ｋのそのつ
どの値が求められかつ事後制御量（３３）として評価さ
れている ことを特徴とする溶接継目センサ。 ２）マイクロホンが形成すべき溶接継目（３）に対して
対称に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の溶接継目センサ。 ３）溶接アーク（５）の範囲および加工片エッジ（１１
、１２）から蒸発された粒子から出発して直接または間
接に溶接アーク（５）から発生されかつ（または）加工
片エッジ（１１、１２）において反射される超音波ビー
ムを用いて、溶接電極の時間的事後制御を行うための方
法において、複数個のマイクロホン（ｍ＿１、ｍ＿２）
が使用され、また形成すべき溶接継目（３）に対して溶
接アーク（５）内に互いに異なる横方向（３６）に配置
されており、また使用される評価回路（３１）内で複数
個のマイクロホン（ｍ＿１、ｍ＿２）の受信信号から相
互相関関数ｋのそのつどの値が求められかつ事後制御量
（３３）として評価されることを特徴とする溶接電極の
制御方法。 ４）溶接電極（４）の先端の位置が正確であれば、溶接
アーク（５）から発生される超音波ビームのマイクロホ
ン（ｍ＿１、ｍ＿２）までの伝播時間が同一であるよう
に、マイクロホン（ｍ＿１、ｍ＿２）が形成すべき溶接
継目（３）に対して対称に配置されることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843435829 DE3435829A1 (de) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | Sensor fuer die ueberwachung bei der herstellung von schweissnaehten |
| DE3435829.3 | 1984-09-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186078A true JPS6186078A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=6246711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60212032A Pending JPS6186078A (ja) | 1984-09-28 | 1985-09-25 | 溶接継目センサ及びその制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4650958A (ja) |
| JP (1) | JPS6186078A (ja) |
| DE (1) | DE3435829A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5306893A (en) * | 1992-07-31 | 1994-04-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Weld acoustic monitor |
| US20140255620A1 (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-11 | Rolls-Royce Corporation | Sonic grain refinement of laser deposits |
| CN105921854B (zh) * | 2016-05-04 | 2018-02-02 | 江苏科技大学 | 一种旋转电弧窄间隙mag焊焊缝偏差识别装置及方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1919034A1 (de) * | 1969-04-15 | 1970-10-22 | Erdmann Jesnitzer Dr Ing Habil | Vorrichtung zur Kontrolle von Elektroschweissverfahren |
| SU692704A1 (ru) * | 1977-04-29 | 1979-10-25 | Предприятие П/Я Р-6768 | Способ автоматического направлени сварочной головки по стыку и устройство дл его осуществлени |
| NO145299C (no) * | 1979-12-06 | 1982-02-24 | Trallfa Nils Underhaug As | Fremgangsmaate og anordning ved lysbuesveising. |
| US4326155A (en) * | 1980-06-03 | 1982-04-20 | Griebeler Elmer L | Shockwave probe |
| US4419562A (en) * | 1982-01-19 | 1983-12-06 | Western Electric Co., Inc. | Nondestructive real-time method for monitoring the quality of a weld |
-
1984
- 1984-09-28 DE DE19843435829 patent/DE3435829A1/de not_active Withdrawn
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60212032A patent/JPS6186078A/ja active Pending
- 1985-09-30 US US06/781,420 patent/US4650958A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4650958A (en) | 1987-03-17 |
| DE3435829A1 (de) | 1986-04-10 |
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