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EP0051014A1 - Dispositif de réglage en continu de la course du piston d'un vérin - Google Patents

Dispositif de réglage en continu de la course du piston d'un vérin Download PDF

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Publication number
EP0051014A1
EP0051014A1 EP81401613A EP81401613A EP0051014A1 EP 0051014 A1 EP0051014 A1 EP 0051014A1 EP 81401613 A EP81401613 A EP 81401613A EP 81401613 A EP81401613 A EP 81401613A EP 0051014 A1 EP0051014 A1 EP 0051014A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
rod
orifices
cam
stroke
Prior art date
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Granted
Application number
EP81401613A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0051014B1 (fr
Inventor
Roger Jarniac
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0051014A1 publication Critical patent/EP0051014A1/fr
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F3/00—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads
    • B66F3/24—Devices, e.g. jacks, adapted for uninterrupted lifting of loads fluid-pressure operated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/16—Systems essentially having two or more interacting servomotors, e.g. multi-stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/10—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor in which the controlling element and the servomotor each controls a separate member, these members influencing different fluid passages or the same passage

Definitions

  • the present invention relates to a device allowing a continuous adjustment of the stroke of the piston of a jack, applicable in particular in the case of a differential piston.
  • the object of the present invention is precisely to eliminate these drawbacks by proposing a simple device which makes it possible to continuously vary the stroke of the piston.
  • this piston forming part of a cylinder comprising a control member at least part of which is in the form of a rod, movable in rotation and in translation and cooperating with said piston, said rod has an extension having the shape of a differential piston movable in translation and in rotation inside a cylinder and defining in this one a chamber with large section and a chamber with small section, the latter being permanently in communication with a source of fluid under high pressure, said differential piston having an internal cavity in which is disposed a second rod immobilized in translation and which can be oriented angularly, said second rod being provided with a cam having two opposite edges which can uncover and seal cyclically, during the rotation of the differential piston, at least two orifices respectively connected to one and to the other of the two chambers.
  • the second rod has a cavity which allows, thanks to one of said orifices, to put the large section chamber in communication with a fluid discharge.
  • said differential piston comprises an outer wall on which are hollowed out at least two grooves, the ends of one of these grooves opening into one of said orifices and into the chamber with a large section respectively , the ends of the other groove opening respectively into the other orifice and into the small section chamber.
  • the jack shown in FIGS. 1 to 3 comprises a tubular cylindrical body 1 in the axial bore of which a piston 2 is slidably mounted which thus defines two opposite chambers respectively referenced 3 and 4.
  • This piston 2 is itself provided in the form tubular, the axial housing 5 thus determined partially extending inside the motor member 6 operated by said piston.
  • the drive member 6 having a diameter greater than that of the shaft 7, the piston 2 can be described as "differential". Although the two chambers are established at the same diameter, chamber 3 will hereinafter be called “small section” while chamber 4 will be “large section”. It will be noted that the small section chamber 3 is permanently connected to a source of fluid under high pressure by means of two opposite radial slots 11. Furthermore, the shaft 7 extends beyond the discharge slots 10 to exit axially of the cylinder 1 of the jack and receive the drive of a motor 12 associated with an appropriate transmission 13.
  • this shaft 7 which is engaged in the housing 5 is secured, by machining or by fixing, to a cam 14 whose FIG. 4 clearly shows the profile; in the example considered, it is a double sinusoidal profile which extends symmetrically in two parts around the cylinder formed by said shaft.
  • This cam 14 opposes the communication of the large section chamber 4 with the discharge channel 8, and its two opposite edges are intended to form shutters for two pairs of radial orifices 15 and 16, drilled in the thickness of piston 2; each of the orifices 15 is connected by a peripheral groove 17 to the large section chamber 4, while similar grooves 18 ensure the communication of the orifices 16 with the small section chamber 3, it being understood that these two pairs of grooves 17 and 18 are profiled so as not to intersect.
  • the motor 12 is started and drives the shaft 7 and the cam 14 in the dextrorotatory direction, the edge or lower lip of said cam will discover the two orifices 16; the hydraulic fluid can thus pass from the chamber 3 to the chamber 4 through the aforementioned orifices and the grooves 18.
  • the chamber 4 having a larger useful section, the piston 2 moves upwards.
  • this axial displacement of the piston tends to bring the orifices 16 below the lower edge of the cam 14, but as the latter is rotated, said orifices remain uncovered as long as this cam has not rotated 90 °.
  • the orifices 16 are closed by the lower edge of the cam 14, while the upper edge of the latter discovers the two orifices 15.
  • the chamber 4 is thus placed in communication with the bass pressure through the grooves 17, the orifices 15, the channel 8 and the ports 10, while the high pressure is exerted on the upper face of the piston which, consequently, i moves downwards.
  • This downward movement of the piston 2 and of the member 6 will continue for a time corresponding to a 90 ° rotation of the shaft 7, so that things will end up in the position of FIG. 1 and that 'a new operating cycle i can then occur.
  • FIG. 5 shows how such a jack can be associated with an adjustment device according to the invention.
  • the piston 22 is similar to the piston 2; it is slidably mounted in a cylinder 21 provided with lights 31 and 30 respectively connected to the high and to the low pressures of the general installation.
  • the piston 22 is a differential piston which delimits in the cylinder 21 a chamber 23 with a small section and a chamber 24 with a large section.
  • a cam 34 carried by a second rod 27 which is not driven in a rotational movement: this shaft 27 protrudes beyond the free transverse face of the cylinder 21 to be equipped a member allowing the adjustment of its orientation, which organ has been shown diagrammatically in the form of a lever 19.
  • Also found on the piston 22 are holes 35, 36 and grooves 37, 38 which play the same role as the holes 15, 16 and the grooves 17, 18 of the piston 2.
  • the extension 40 of the rod 7 must be rotated by the motor 12 without this drive being able to oppose its axial displacement under the effect of the piston 22.
  • the transmission interposed between the motor 12 and the part 40 is therefore formed by two pinions or toothed wheels 41 with straight teeth.

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif de réglage en continu de l'amplitude de la course d'un piston (2). Les mouvements du piston (2) étant commandés par une tige (7), celle-ci comporte un prolongement ayant la forme d'un piston différentiel (22) mobile dans un cylindre (21), ledit piston différentiel (22) présentant une cavité interne (25) dans laquelle est disposée une deuxième tige (27) munie d'une came (34) dont les bords opposés peuvent découvrir et obturer cycliquement au moins deux orifices (35, 36) reliés à l'une et l'autre des deux chambres (23, 24) définies par le piston (22) dans le cylindre (21). Application au réglage de la course d'un piston différentiel.

Description

  • La présente invention a pour objet un dispositif permettant un réglage continu de la course du piston d'un vérin, applicable notamment dans le cas d'un piston différentiel.
  • Il existe à l'heure actuelle plusieurs types de dispositifs permettant de modifier la longueur de la course d'un piston. Par exemple, le brevet américain n° 2 898 890 décrit un tel dispositif dans lequel de l'air comprimé peut être insufflé à chacune des extrémités du cylindre à l'intérieur duquel se déplace le piston. Plusieurs orifices d'évacuation, fermés par des soupapes, sont répartis le long de ce cylindre. L'ouverture de l'une de ces soupapes provoque une dépression d'un côté du piston et, grâce à un système approprié, l'air comprimé est envoyé de l'autre côté du piston. Celui-ci recule alors jusqu'au niveau de l'orifice sélectionné. On obtient ainsi un réglage grossier de la course du piston par le choix de l'orifice de sortie. Ce dispositif présente un certain nombre d'inconvénients : tout d'abord, il ne permet pas une variation continue de l'amplitude du déplacement du piston. De plus, l'installation est assez complexe, et donc coûteuse, car les orifices d'évacuation peuvent être assez nombreux et chacune des soupapes d'obturation est commandée par un solénoide.
  • La présente invention a justement pour objet d'éliminer ces inconvénients en proposant un dispositif simple et permettant de faire varier d'une manière continue la course du piston.
  • Selon la principale caractéristique du dispositif de réglage en continu de l'amplitude de la course d'un piston objet de l'invention, ce piston faisant partie d'un vérin comportant un organe de commande dont au moins une partie se présente sous la forme d'une tige, mobile en rotation et en translation et coopérant avec ledit piston, ladite tige comporte un prolongement ayant la forme d'un piston différentiel mobile en translation et en rotation à l'intérieur d'un cylindre et définissant dans celui-ci une chambre à grande section et une chambre à petite section, cette dernière étant en permanence en communication avec une source de fluide sous haute pression, ledit piston différentiel présentant une cavité interne dans laquelle est disposée une deuxième tige immobilisée en translation et pouvant être orientée angulairement, ladite deuxième tige étant munie d'une came comportant deux bords opposés pouvant découvrir et obturer cycliquement, au cours de la rotation du piston différentiel, au moins deux orifices respectivement reliés à l'une et à l'autre des deux chambres.
  • Selon une autre caractéristique de ce dispositif, la deuxième tige comporte une cavité qui permet, grâce à l'un desdits orifices, de mettre en communication la chambre à grande section avec une évacuation de fluide.
  • Enfin, suivant une dernière caractéristique de ce dispositif, ledit piston différentiel comprend une paroi extérieure sur laquelle sont creusées au moins deux rainures, les extrémités de l'une de ces rainures débouchant dans l'un desdits orifices et dans la chambre à grande section respectivement, les extrémités de l'autre rainure débouchant respectivement dans l'autre orifice et dans la chambre à petite section.
  • L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et nullement limitatif, d'un exemple de réalisation dans lequel le dispositif objet de l'invention est appliqué à un vérin d'actionnement à commande programmée comportant lui-même un piston différentiel commandé par une tige équipée d'une came.
  • Le principe de fonctionnement d'un tel vérin étant le même que celui du dispositif de réglage objet de l'invention, on décrira d'abord en détail le fonctionnement de ce vérin, puis on montrera comment la course du piston peut être modifiée grâce au dispositif selon l'invention.
  • Cette description sera faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
    • - la figure 1 est une coupe axiale schématique du vérin hydraulique d'actionnement à commande programmée,
    • - les figures 2 et 3 reproduisent partiellement la figure 1 à deux positions différentes du piston mobile,
    • - la figure 4 est une vue en perspective de la came portée par la tige de commande du vérin suivant les figures 1 à 3, et
    • - la figure 5 représente un tel vérin associé à un dispositif de réglage conforme à l'invention.
  • Le vérin représenté sur les figures 1 à 3 comprend un corps cylindrique tubulaire 1 dans l'alésage axial duquel est monté à coulissement un piston 2 qui définit ainsi deux chambres opposées respectivement référencées 3 et 4. Ce piston 2 est lui-même prévu sous forme tubulaire, le logement axial 5 ainsi déterminé se prolongeant partiellement à l'intérieur de l'organe moteur 6 manoeuvré par ledit piston. A l'intérieur du logement borgne 5 précité est engagé un arbre ou tige 7 à plus petit diamètre, creusé d'un canal axial 8 dont une extrémité débouche dans la partie borgne du logement 5 tandis que l'extrémité opposée est reliée par des perçages radiaux à deux lumières d'évacuation 10 qui communiquent elles-mêmes avec la basse pression de l'installation hydraulique.
  • L'organe moteur 6 présentant un diamètre supérieur à celui de l'arbre 7, le piston 2 peut être qualifié de "différentiel". Bien que les deux chambres soient établies au même diamètre, la chambre 3 sera ci-après dite "à petite section" tandis que la chambre 4 sera "à grande section". On notera que la chambre à petite section 3 est en permanence reliée à une source de fluide sous haute pression grâce à deux lumières radiales opposées 11. Par ailleurs, l'arbre 7 se prolonge au-delà des lumières d'évacuation 10 pour sortir axialement du cylindre 1 du vérin et recevoir l'entraînement d'un moteur 12 associé à une transmission appropriée 13.
  • La partie de cet arbre 7 qui se trouve engagée dans le logement 5 est solidaire, par usinage ou par fixation, d'une came 14 dont la figure 4 fait bien voir le profil ; dans l'exemple considéré, il s'agit d'un profil sinusoïdal double qui s'étend symétriquement en deux parties autour du cylindre formé par ledit arbre. Cette came 14 s'oppose à la communication de la chambre à grande section 4 avec le canal d'évacuation 8, et ses deux bords opposés sont destinés à former des obturateurs pour deux paires d'orifices radiaux 15 et 16, percés dans l'épaisseur du piston 2 ; chacun des orifices 15 est relié par une rainure périphérique 17 à la chambre à grande section 4, tandis que des rainures semblables 18 assurent la communication des orifices 16 avec la chambre à petite section 3, étant entendu que ces deux paires de rainures 17 et 18 sont profilées pour ne pas s'intersecter.
  • Le fonctionnement de ce vérin découle des explications qui précèdent et se comprend aisément.
  • En figure 1, on a supposé que le moteur 12 associé à l'arbre 7 était à l'arrêt et que la came 14 se trouvait à une orientation telle que les quatre orifices 15 et 16 étaient recouverts par les bords de ladite came et étaient de ce fait obturés. Le fluide sous haute pression qui, dans cet exemple, est un liquide hydraulique, pénètre bien dans la chambre à petite section 3 et tend à repousser le piston 2 vers le bas, mais comme la chambre opposée 4 est séparée par la came 14 des lumières d'évacuation 10, ledit piston reste immobile.
  • Si au contraire, comme montré en figure 2, le moteur 12 est mis en marche et entraîne l'arbre 7 et la came 14 dans le sens dextrogyre, le bord ou lèvre inférieure de ladite came va découvrir les deux orifices 16 ; le liquide hydraulique peut ainsi passer de la chambre 3 à la chambre 4 à travers les orifices précités et les rainures 18. La chambre 4 présentant une section utile plus grande, le piston 2 se déplace vers le haut. Bien entendu, ce déplacement axial du piston tend à ramener les orifices 16 en deçà du bord inférieur de la came 14, mais comme celle-ci est entraînée en rotation, lesdits orifices restent découverts aussi longtemps que cette came n'aura pas effectué une rotation de 90°.
  • A ce moment et comme illustré en figure 3, les orifices 16 se trouvent obturés par le bord inférieur de la came 14, tandis que le bord supérieur de cette dernière découvre les deux orifices 15. La chambre 4 est ainsi mise en communication avec la basse pression à travers les rainures 17, les orifices 15, le canal 8 et les lumières 10, alors que la haute pression s'exerce sur la face supérieure du piston qui, en conséquence, se i déplace vers le bas. Ce déplacement du piston 2 et de l'organe 6 vers le bas va se poursuivre pendant un temps correspondant à une rotation de 90° de l'arbre 7, si bien que les choses vont se retrouver à la position de la figure 1 et qu'un nouveau cycle de fonctionnement i pourra alors survenir.
  • Il y a bien entendu lieu de prévoir des organes d'étanchéité propres à éviter toute communication parasite entre les chambres du cylindre et les orifices du piston 2 lors du coulissement de celui-ci. De la même manière, il est indispensable d'associer à ce piston des moyens d'immobilisation angulaire au cours de son déplacement alternatif. Moyennant ces précautions, on obtient un fonctionnement parfait du vérin dont l'organe 6 est asservi à suivre une loi de mouvement bien déterminée, laquelle est fonction du profil de la came tournante 14.
  • La figure 5 montre comment un tel vérin peut être associé à un dispositif de réglage selon l'invention.
  • Sur cette figure, on retrouve le cylindre 1 avec ses lumières radiales 10 et 11 pour sa liaison avec l'installation hydraulique, le piston différentiel 2 percé d'orifices radiaux 15-16 et creusé de rainures de communication 17-18, et la came tournante 14 qui est portée par l'arbre 7 monté à rotation dans l'alésage axial borgne 5 dudit piston. Toutefois, l'arbre 7 qui porte la came 14 est ici solidaire d'une pièce 40 qui se prolonge axialement vers le bas pour former le piston 22 d'un second vérin hydraulique à commande programmée.
  • Le piston 22 est semblable au piston 2 ; il est monté à coulissement dans un cylindre 21 pourvu de lumières 31 et 30 respectivement raccordées à la haute et à la basse pressions de l'installation générale. Le piston 22 est un piston différentiel qui délimite dans le cylindre 21 une chambre 23 à petite section et une chambre 24 à grande section. Dans le logement borgne 25 du piston 22 est engagée une came 34 portée par une deuxième tige 27 qui n'est pas animée d'un mouvement de rotation : cet arbre 27 dépasse au-delà de la face transversale libre du cylindre 21 pour être équipé d'un organe permettant le réglage de son orientation, lequel organe a été schématisé sous la forme d'un levier 19. On retrouve également sur le piston 22 des orifices 35, 36 et des rainures 37, 38 qui jouent le même rôle que les orifices 15, 16 et les rainures 17, 18 du piston 2.
  • Bien entendu, le prolongement 40 de la tige 7 doit être entraîné en rotation par le moteur 12 sans que cet entraînement puisse s'opposer à son déplacement axial sous l'effet du piston 22. La transmission interposée entre le moteur 12 et la pièce 40 est donc formée par deux pignons ou roues dentées 41 à denture droite.
  • Le fonctionnement de l'ensemble représenté en figure 5 se conçoit sans peine. Le vérin supérieur travaille identiquement et dans les mêmes conditions qu'en figures 1 à 3, de telle sorte que l'organe 6 se déplace alternativement vers le haut et vers le bas en fonction du programme imparti par la came tournante 14. Pour le vérin inférieur, la rotation du piston 22 se substitue en quelque sorte à celle de la came et de ce fait ledit piston 22 coulisse axialement ; le levier 19 permet, par modification de la position angulaire de la came 34 dans le piston 22, de régler, non pas l'amplitude de la course de ce dernier, mais le moment précis où cette course intervient. On conçoit dans ces conditions que, suivant le déphasage des deux vérins de l'ensemble représenté en figure 5, on peut obtenir que la course de l'un s'ajoute à la course de l'autre ou s'en retranche, si bien que l'utilisateur est finalement en mesure de régler de façon exacte l'amplitude du déplacement de l'organe 6 porté par le piston 2.
  • Comme on l'a indiqué plus haut, l'agencement du dispositif suivant la figure 5 a été représenté de manière très schématique et l'on doit notamment prévoir des joints, garnitures ou autres moyens propres à assurer l'étanchéité du coulissement des pistons 2 et 22.
  • Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul exemple qui vient d'être décrit, mais qu'on peut envisager des variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention,notamment remplacer cer-tains détails d'exécution par tous autres équivalents. Enfin, si on a décrit une application particulière dans laquelle le dispositif objet de l'invention est associé à un piston différentiel, celui-ci peut s'appliquer à n'importe quel type de vérin dont le piston est muni d'un organe de commande.

Claims (3)

1. Dispositif de réglage en continu de l'am - plitude de la course du piston (2) d'un vérin, ce dernier comportant un organe de commande dont au moins une partie se présente sous la forme d'une tige (7), mobile en rotation et en translation et coopérant avec ledit piston (2), caractérisé en ce que ladite tige (7) comporte un prolongement ayant la forme d'un piston différentiel (22) mobile en translation et en rotation à l'intérieur d'un cylindre (21) et définissant dans celui-ci une chambre à grande section (24) et une chambre à petite section (23), cette dernière étant en permanence en communication avec une source de fluide sous haute pression, ledit piston différentiel (22) présentant une cavité interne (25) dans laquelle est disposée une deuxième tige (27) immobilisée en translation et pouvant être orientée angulairement, ladite deuxième tige (27) étant munie d'une came (34), comportant deux bords opposés pouvant découvrir et obturer cycliquement, au cours de la rotation du piston différentiel (22), au moins deux orifices (35, 36) respectivement reliés à l'une et à l'autre des deux chambres (24, 23).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième tige (27) comporte une cavité (28) qui permet, grâce à l'un (36) desdits orifices, de mettre en communication la chambre à grande section (24) avec une évacuation de fluide (30).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit piston différentiel (22) comprend une paroi extérieure sur laquelle sont creusées au moins deux rainures (37, 38), les extrémités de l'une (37) de ces rainures débouchant dans l'un (35) desdits orifices et dans la chambre à grande section (24) respectivement, les extrémités de l'autre rainure (38) débouchant respectivement dans l'autre orifice (36) et dans la chambre à petite section (23).
EP81401613A 1980-10-23 1981-10-15 Dispositif de réglage en continu de la course du piston d'un vérin Expired EP0051014B1 (fr)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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FR8023066A FR2492909A1 (fr) 1980-10-23 1980-10-23 Perfectionnements aux verins hydrauliques d'actionnement a commande programmee

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EP0051014A1 true EP0051014A1 (fr) 1982-05-05
EP0051014B1 EP0051014B1 (fr) 1986-02-05

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EP (1) EP0051014B1 (fr)
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KR (1) KR830007421A (fr)
AU (1) AU543842B2 (fr)
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