DE10108230A1 - Apparatus for cutting workpieces by means of a high-pressure jet, in particular, a water jet comprises a barrier element which is located below the bottom surface of a workpiece - Google Patents
Apparatus for cutting workpieces by means of a high-pressure jet, in particular, a water jet comprises a barrier element which is located below the bottom surface of a workpieceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken mittels eines Hochdruck-Hydraulikstrahls entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a device for cutting workpieces by means of a High-pressure hydraulic jet according to the preamble of claim 1.
In der Technik, insbesondere in der Metallverarbeitung und im Bereich der Stein zeugverarbeitung sind derartige Vorrichtung schon seit einiger Zeit in der Anwen dung. Die dort zu verarbeitenden Materialien sind in der Regel hart und werden durch die beim Bearbeitungsvorgang auftretende Feuchtigkeit nicht dauerhaft ge schädigt. Nach dem Zuschneiden reicht ein einfacher Trocknungsarbeitsschritt und die Materialien sind in ihrem Gebrauchswert unverändert.In technology, especially in metal processing and in the field of stone Device processing such devices have been in use for some time dung. The materials to be processed there are usually hard and become due to the moisture occurring during the machining process, it is not permanent damaged. After cutting, a simple drying step and is sufficient the value of the materials remains unchanged.
Man hat seit geraumer Zeit das Bedürfnis, auch feuchtigkeitsempfindliche Werkstof fe, wie z. B. Gipskarton-Platten genau und schnell schneiden zu können. Gipskarton- Platten verlieren ihre guten bauphysikalischen Eigenschaften, wenn sie mit Feuchtig keit in Verbindung kommen. Für anspruchsvolle Gipswerkstücke hat man bisher den Werkzeugpark von Schreinereien eingesetzt. Diese Vorgehensweise ist mit einigen Nachteilen behaftet. Schreinereien sammeln die an den Maschinen anfallenden Späne in einem zentralen Spänebunker, aus dem in der Regel eine Holzheizung befeuert wird. Sobald z. B. an einer Bandsäge Gipskarton-Platten geschnitten wer den, muss die Späneabsaugeinrichtung abgeschaltet werden, was nicht nur für das Bedienpersonal aufgrund der Staubentwicklung zu schwierigen Arbeitsbedingungen führt. Auch die Arbeitsmaschine wird von dem sehr feinen Gipsstaub im Bereich der Maschinenführungsteile in Mitleidenschaft gezogen. Deshalb ist es sehr schwierig, für derartige Aufträge geeignete Betriebe zu finden. For some time now there has been a need, also for moisture-sensitive materials fe, such as B. to be able to cut plasterboard precisely and quickly. plasterboard Panels lose their good physical properties when they are moist connectivity. So far, one has had that for demanding plaster workpieces Tool shop used by joiners. This procedure is common with some Disadvantages. Joiners collect those that accumulate on the machines Chips in a central chip bunker, from which usually wood heating is fired. As soon as. B. cut on a band saw plasterboard the chip extraction device must be switched off, which is not just for Operating personnel due to the development of dust in difficult working conditions leads. The working machine is also affected by the very fine gypsum dust in the area of Machine guide parts affected. So it’s very difficult to find suitable companies for such orders.
Ein weiterer gravierender Nachteil besteht darin, dass die spanende Bearbeitung von Gipskarton-Platten aufgrund des eher spröden Werkstoffs zu relativ schlechten Schnittkanten führt, die häufig von Hand nachbearbeitet werden müssen. Deshalb waren diese spanend bearbeiteten Gipskarton-Platten sehr teuer und wurden nur für spezielle Anwendungen eingesetzt.Another serious disadvantage is that the machining of Gypsum plasterboard is relatively poor due to the rather brittle material Cutting edges that often have to be reworked by hand. Therefore these machined plasterboard panels were very expensive and were only made for special applications.
Der Einsatz einer Vorrichtung, die mittels eines Hochdruck-Hydraulikstrahls, z. B. einem Wasserstrahl, die Gipskarton-Platten schneidet, konnte nicht erwogen werden, da aufgrund des Arbeitsprinzips und dem gewöhnlichen Aufbau einer derartigen Vor richtung die Gipskarton-Platten unbrauchbar geworden wären.The use of a device that by means of a high pressure hydraulic jet, for. B. a jet of water that cuts plasterboard could not be considered because due to the working principle and the usual structure of such a front direction the plasterboard would have become unusable.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Werkstücke aus feuchtigkeitsempfindlichem Werkstoff schnell, sauber und mit einer glatten Schnittkante bearbeitbar sind.The object of the present invention is to provide a device with which Workpieces made of moisture-sensitive material quickly, cleanly and with one smooth cut edge are editable.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, indem eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken mittels eines Hochdruck-Hydraulikstrahls, insbesondere Wasserstrahls, umfassend einen Düsenkopf, der entlang von Arbeitsachsen beweg lich gelagert ist, und eine Arbeitsfläche, die das zu bearbeitende Werkstück trägt und durchlässig für das hydraulische Arbeitsmedium ist, wobei das aus dem Düsenkopf austretende hydraulische Arbeitsmedium in einem Becken gesammelt wird, das eine Schutzfüllung gegen den einströmenden Hochdruck-Hydraulikstrahl aufweist, ver wendet wird und zwischen der Unterseite eines auf der Arbeitsfläche befindlichen Werkstücks und dem Becken eine in Richtung des Werkstücks wirksame Feuchtig keitssperre angeordnet ist.According to the invention the object was achieved in that a device for Cutting workpieces using a high-pressure hydraulic jet, in particular Water jet, comprising a nozzle head that moves along working axes Lich stored, and a work surface that carries the workpiece to be machined and is permeable to the hydraulic working medium, which is from the nozzle head escaping hydraulic working fluid is collected in a basin, the one Has protective filling against the inflowing high-pressure hydraulic jet, ver is used and between the underside of one on the work surface Workpiece and the basin an effective moisture in the direction of the workpiece keitssperre is arranged.
Aufgrund der Feuchtigkeitssperre kann auch ein feuchtigkeitsempfindlicher Werk stoff, wie z. B. Gips sehr schnell und präzise verarbeitet werden. Das hydraulische Arbeitsmedium kann zwar den Werkstoff durchschneiden, doch tritt praktisch kein Kontakt zwischen den Schnittflächen und dem Arbeitsmedium auf, da der Hoch druck-Hydraulikstrahl derart schnell den Werkstoff durchtrennt. Umfangreiche prakti sche Versuche haben bewiesen, dass die Kanten am Ende des Schneidvorgangs trocken und so glatt sind, dass eine Weiterverarbeitung ohne zusätzliche Kantenbearbeitung möglich ist, wodurch für den Verarbeiter des Werkstücks ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil verbunden ist.Due to the moisture barrier, even a moisture sensitive work can fabric such as B. plaster can be processed very quickly and precisely. The hydraulic Working medium can cut through the material, but practically nothing occurs Contact between the cut surfaces and the working medium because of the high pressure hydraulic jet cuts through the material so quickly. Extensive practical trials have proven that the edges at the end of the cutting process are dry and so smooth that further processing without additional edge processing is possible, which is a considerable one for the processor of the workpiece economic advantage.
So ist vorgesehen, dass die Feuchtigkeitssperre von einer Folie gebildet wird.It is provided that the moisture barrier is formed by a film.
Dabei hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, dass die Folie eine Gitternetzstruktur aufweist. Die Gitternetzstruktur ist derart bemessen, dass sie zwar das unter einem hohen Druck stehende Arbeitsmedium durchläßt, jedoch vom Becken zurücksprit zendes zurückhält und damit das feuchtigkeitsempfindliche Werkstück trocken hält.It has proven to be very advantageous that the film has a grid structure having. The grid structure is dimensioned in such a way that, although it is under one passes high pressure working medium, but sprays back from the basin holds back and keeps the moisture-sensitive workpiece dry.
Im Hinblick auf die große Belastung, die auf die Folie einwirkt, weist die Folie zumin dest Kevlar-Anteile auf. Es ist zwar damit zu rechnen, dass die Folie nur eine be grenzte Lebensdauer übersteht, doch ist eine derartige Folie leicht und schnell aus tauschbar. Die Folie schützt nicht nur das feuchtigkeitsempfindliche Werkstück, son dern auch das Becken gegen den sehr harten Hochdruck-Hydraulikstrahl.In view of the large load that acts on the film, the film points at least least Kevlar shares. It is to be expected that the film will only be one survives limited life, but such a film is light and quick interchangeable. The film not only protects the moisture-sensitive workpiece, but also also the pool against the very hard high-pressure hydraulic jet.
Zum weiteren Schutz des Beckens ist vorgesehen, dass die Folie im Becken von ei ner Stützfüllung gehalten wird, die den in das Becken einströmenden Hochdruck- Hydraulikstrahl bricht. Das Arbeitsmedium wird in viele Richtungen abgelenkt, beru higt sich, kann im Becken gesammelt und ggf abgeführt werden.To further protect the pelvis, it is envisaged that the foil in the basin of egg ner support filling is kept, which the high-pressure flowing into the basin Hydraulic jet breaks. The working medium is deflected in many directions hurts, can be collected in the pool and removed if necessary.
Zum Schutz der Folie ist die Stützfüllung elastisch ausgeführt. Damit wird erreicht, dass die Folie auf der Stützfüllung aufliegen kann, ohne dass eine Befestigung mit dem Beckenrand bestehen muss. Die Energie des Hochdruck-Hydraulikstrahls wird federnd aufgenommen, wobei sich die Stützfüllung elastisch verformt.To protect the film, the support filling is elastic. So that is achieved that the film can rest on the support filling without being attached the pool edge must exist. The energy of the high pressure hydraulic jet is absorbed resiliently, the support filling deforming elastically.
Es hat sich herausgestellt, dass die Stützfüllung, die eine Wollstruktur aufweist, gleich mehrere Vorteile mit sich bringt. Zum einen kann sehr einfach ein elastisches Verhalten der Stützfüllung erzielt werden. Des weiteren wird durch die Wollstruktur eine Vielzahl von Prallflächen erreicht, die den Hochdruck-Hydraulikstrahl brechen. Beim Betrieb einer derartigen Vorrichtung werden dem Hochdruck-Hydraulikstrahl teilweise Abrassiv-Zusätze beigeben, die die Schneidwirkung erhöhen, z. B. spezielle Sande. Um das Becken leichter reinigen zu können, läßt sich die vergleichsweise leichte Wolle problemlos aus dem Becken entfernen. It has been found that the support filling, which has a wool structure, brings several advantages. For one, an elastic can very easily Behavior of the support filling can be achieved. Furthermore, the wool structure reaches a variety of baffles that break the high pressure hydraulic jet. When operating such a device, the high pressure hydraulic jet partly add abrasive additives that increase the cutting effect, e.g. B. special Sande. In order to be able to clean the basin more easily, it can be compared Remove light wool easily from the pool.
Aus ähnlichen Gründen, wie bereits zur Folie aufgezeigt, besteht auch die Stützfül lung zumindest teilweise aus Kevlar.For similar reasons, as already shown for the film, there is also the support fill at least partially made of Kevlar.
Sofern stets ein sehr hohes Aufkommen an feuchtigkeitsempfindlichen Werkstoffen zu bearbeiten ist, kann die Folie an dem Werkstück befestigt ist. Die Folie ist dann als Verlustanteil zu betrachten und nach dem Schneidvorgang von dem Werkstück zu entfernen.Provided that there is always a very high volume of moisture-sensitive materials is to be processed, the film can be attached to the workpiece. The film is then to be regarded as a loss and after the cutting process of the workpiece to remove.
Alternativ kann bei nur sehr vereinzelnter Bearbeitung von feuchtigkeitsempfindlichen Werkstoffen die Folie unabhängig vom Werkstück auf die Arbeitsfläche aufgelegt werden und ebenfalls beim Schneidvorgang als Einweg-Schutzeinrichtung zerstört werden.Alternatively, with only very isolated processing of moisture-sensitive Materials, the film is placed on the work surface regardless of the workpiece are also destroyed during the cutting process as a one-way protective device become.
Insbesondere bei Platten-Werkstücken, wie die schon mehrfach erwähnten Gipskar ton-Platten, besteht häufiger die Forderung, dass eine Verbindungsnaht zwischen zwei benachbarten Platten-Werkstücken möglich ist. Dazu wird in der Regel eine Be arbeitungsfase angeformt, die z. B. mit einem Nahtwerkstoff aufgefüllt wird. Um auch derartige Körperkanten schnell und sauber ausführen zu können, ist der Düsenkopf winkelbeweglich zum Werkstück gelagert.Especially in the case of plate workpieces, such as the Gipskar that has already been mentioned several times clay slabs, there is more often the requirement that a connecting seam between two adjacent plate workpieces is possible. This is usually a Be molded bevel, z. B. is filled with a seam material. Too To be able to execute such body edges quickly and cleanly is the nozzle head angularly movable to the workpiece.
Im Hinblick auf eine möglichst präzise und schnelle Einstellung ist der Düsenkopf fremdenergiebetätigt winkelbeweglich gelagert ist. Dazu ist die Winkel-Einstellung des Düsenkopfes in eine Maschinensteuerung einbindbar.With regard to the most precise and quick setting possible, the nozzle head is External energy-operated is angularly mounted. This is the angle setting of the nozzle head can be integrated into a machine control.
Um die Vorrichtung wirklich effektiv einsetzen zu können, müssen auch kompliziertes Formen herstellbar sein. Dazu gehören auch runde Körperkanten, für die der Düsen kopf um seine Hochachse verdrehbar ist.In order to be able to use the device really effectively, there must also be complicated ones Forms can be produced. This also includes round body edges, for those of the nozzles is rotatable upside down about its vertical axis.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert wer den.On the basis of the following description of the figures, the invention will be explained in more detail the.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 Vorrichtung zum Schneiden mittels eines Hochdruck-Hydraulikstrahls Fig. 1 device for cutting by means of a high-pressure hydraulic jet
Fig. 2 Schnitt durch das Becken der Vorrichtung Fig. 2 section through the basin of the device
Die Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung 1 zum Schneiden von Werkstücken mittels eines Hochdruck-Hydraulikstrahls, insbesondere Wasserstrahls. Ein Düsenkopf 3 ist an einem Träger 5 befestigt, der entlang einer x-Achse und einer y-Achse über eine Arbeitsfläche 7 bewegbar ist. Der Düsenkopf 3 ist mit einer nicht dargestellten Hochdruckversorgung verbunden und kann über eine Steuereinrichtung 9 auch für eine größere Werkstückanzahl programmiert werden. Fig. 1 shows the basic structure of an apparatus 1 for cutting of workpieces by means of a high pressure hydraulic jet, in particular water jet. A nozzle head 3 is fastened to a carrier 5 , which can be moved along an x-axis and a y-axis over a working surface 7 . The nozzle head 3 is connected to a high-pressure supply (not shown) and can also be programmed for a larger number of workpieces via a control device 9 .
Des weiteren besteht die Möglichkeit, den Düsenkopf 3 in seinem Abstand zur Ar beitsfläche 7 verändern und um seine Hochachse v zu drehendrehen. Um auch schräge Schnittkanten, z. B. Fasen, herstellen zu können, ist der Düsenkopf 3 um die Querachse w winkelbeweglich gelagert. Auch die Dreh- und die Winkelbeweg lichkeit des Düsenkopfes 3 können fremdenergie betrieben und in die programmier bare Steuerung der Vorrichtung 1 eingebunden sein, so dass in einem einzigen Ar beitsschritt durch eine überlagerte Dreh- und Winkelbewegung des Düsenkopfes auch Kurvenschnitte mit einer Fase hergestellt werden können.Furthermore, there is the possibility of changing the nozzle head 3 in its distance to the working surface 7 and rotating it about its vertical axis v. To also bevel cut edges, e.g. B. chamfers, to produce, the nozzle head 3 is mounted angularly about the transverse axis w. The rotational and angular movement of the nozzle head 3 can be operated by external energy and can be integrated into the programmable controller of the device 1 , so that in a single operation step by means of a superimposed rotational and angular movement of the nozzle head, curve cuts can also be produced with a chamfer ,
Die Arbeitsfläche 7 wird von einem Becken 11, auch "catcher" genannt, getragen. Das Becken 11 nimmt das beim Schneidvorgang aus dem Düsenkopf 3 austretende Arbeitsmedium auf und über ein nur symbolisch dargestelltes Abführsystem 13 kann das Becken kontinuierlich oder zyklisch entleert werden. Die Arbeitsfläche 7 wird von einem Gitterrost gebildet, um dem Schneidstrahl möglichst wenig Angriffsfläche bie ten zu können.The work surface 7 is carried by a basin 11 , also called a "catcher". The basin 11 receives the working medium emerging from the nozzle head 3 during the cutting process, and the basin can be emptied continuously or cyclically via a discharge system 13 which is only shown symbolically. The work surface 7 is formed by a grating in order to be able to offer the cutting beam as little as possible an attack surface.
Die Schnittdarstellung der Fig. 2 beschränkt sich auf das Becken 11 sowie dem Dü senkopf 3 der Vorrichtung 1. Zwischen einem auf der Arbeitsfläche aufliegenden Werkstück und einem Beckenboden 17 ist eine Folie 19 angeordnet, die eine in Richtung des Werkstücks 15 wirksame Feuchtigkeitssperre bildet. Um den wider sprüchlichen Anforderungen im Hinblick auf Wasserdurchlässigkeit ausgehend von der Arbeitsfläche 7, und Sperrwirkung in Richtung des Werkstücks 15 zu erreichen, ist die Folie 19 mit einer Gitterstruktur ausgeführt. Die Folie 19 kann auch mehrlagig aufgebaut sein. Aufgrund der hohen mechanischen Belastung wird eine Folie 19 verwendet, die zumindest Kevlar-Anteile aufweist. Mit der Folie 19 wird die Funktion einer Schutzfüllung für das Becken 11 erreicht, da das Becken ohne eine Schutzfül lung einer größeren Gefahr ausgesetzt wäre, von dem Hochdruck-Hydraulikstrahl durchlöchert zu werden.The sectional view of FIG. 2 is limited to the basin 11 and the nozzle head 3 of the device 1st A film 19 is arranged between a workpiece resting on the work surface and a pelvic floor 17 and forms a moisture barrier effective in the direction of the workpiece 15 . In order to achieve the contradictory requirements with regard to water permeability starting from the work surface 7 and locking effect in the direction of the workpiece 15 , the film 19 is designed with a lattice structure. The film 19 can also be constructed in several layers. Due to the high mechanical load, a film 19 is used which has at least Kevlar components. With the film 19 , the function of a protective filling for the basin 11 is achieved, since the basin would be exposed to a greater risk without a protective filling, to be perforated by the high-pressure hydraulic jet.
Die Folie 19 wird in ihrer Wirkung durch eine Stützfüllung 21 unterstützt, die elastisch ausgeführt ist. Dazu verfügt die Stützfüllung 21 über eine Wollstruktur, d. h., dass eine Vielzahl von gewundenen Fäden stellen ein lockeres knäulartiges Gebilde dar. Der durch die Folie 19 hindurchgelassene Hochdruck-Hydraulikstrahl, in der Regel Wasser ggf. mit einem Zusatzmittel, wird von der Stützfüllung 21 in eine Vielzahl kleinerer und vor allem schwächerer Wasserfäden zerteilt, da dem Wasserstrahl auf grund der elastischen Verformungsarbeit an der Stützfüllung 21 bereits Energie ent zogen wurde und weil sich die Komponenten des vielfach zerteilte Wasserstrahl ent gegenwirken. Trotzdem besteht auch die Stützfüllung 21 zumindest teilweise aus Keviar. Die Stützfüllung 21 besitzt nur eine relativ gering Masse und kann zur Reini gungszwecken sehr leicht aus dem Becken 11 entfernt werden. Im Vergleich zu viel leicht anderen denkbaren Stützfüllungen wird das Becken 11 aufgrund der geringen Masse der Stützfüllung nur gering statisch beansprucht.The effect of the film 19 is supported by a support filling 21 which is elastic. For this purpose, the support filling 21 has a wool structure, that is to say that a large number of twisted threads constitute a loose, ball-like structure. The high-pressure hydraulic jet that is let through the film 19 , usually water, if necessary, with an additive, is removed from the support filling 21 in a large number of smaller and, in particular, weaker water threads are broken up because energy has already been removed from the water jet due to the elastic deformation work on the support filling 21 and because the components of the often split water jet counteract each other. Nevertheless, the support filling 21 is at least partially made of keviar. The support filling 21 has only a relatively small mass and can be easily removed from the pool 11 for cleaning purposes. Compared to a lot of other conceivable support fillings, the pool 11 is only statically stressed due to the low mass of the support filling.
Die Stützfüllung 21 trägt elastisch die Folie 19, die relativ locker auf der Stützfüllung aufliegt und nicht straff gespannt ist. Durch die lockere Auflage wird schon ein Teil der auf die Folie 19 auftreffenden Energie des Hochdruck-Hydraulikstrahls genom men, so dass die Folie nicht so hoch belastet wird. Wie aus der Prinzip-Skizze her vorgeht, bietet es sich an, wenn die Folie bis an den Beckenrand hochgezogen ist und damit auch den Beckenrand vor dem Hochdruck-Hydraulikstrahl schützt.The support filling 21 carries the film 19 elastically, which lies relatively loosely on the support filling and is not stretched tight. Due to the loose support, part of the energy of the high-pressure hydraulic jet impinging on the film 19 is already taken, so that the film is not subjected to such high loads. As can be seen from the principle sketch, it is advisable to pull the film up to the edge of the pool and thus also protect the pool edge from the high-pressure hydraulic jet.
Es wird angestrebt, das zwischen der Unterseite der Arbeitsfläche 7 und der Folie 19 ein gewisser Abstand vorliegt. Im Düsenkopf wird für den Schneidvorgang der Hoch druck-Hydraulikstrahl sehr stark gebündelt, um ihn auf eine möglichst kleine Fläche im Werkstück auftreffen zu lassen. Durch den Abstand zwischen der Arbeitsfläche und der Folie wird die Bündelung des Hochdruck-Hydraulikstrahls z. T. schon wieder aufgelöst, wodurch die Belastung für die Folie wieder verkleinert wird. The aim is that there is a certain distance between the underside of the work surface 7 and the film 19 . For the cutting process, the high-pressure hydraulic jet is bundled very strongly in the nozzle head so that it hits the smallest possible area in the workpiece. Due to the distance between the work surface and the film, the bundling of the high pressure hydraulic jet z. T. already dissolved again, which reduces the burden on the film again.
In der rechten Hälfte der Fig. 2 ist ein Werkstück 15 dargestellt, das eine Folie 19 aufweist, die je nach Fertigungsaufwand des Werkstücks 15 entweder direkt am Werkstück befestigt ist, z. B. als Klebefolie, oder als Einwegfolie einfach auf der Ar beitsfläche 7 aufliegt. Dazu eignen sich sehr einfache Folienqualitäten, da eine Mehrfachbenutzung nicht angestrebt wird. Man kann bei einer Klebefolie auch vor sehen, das sie auf der Ober- und der Unterseite angebracht ist, damit das Werkstück ohne viel Aufwand von beiden Seiten bearbeitbar ist.In the right half of FIG. 2, a workpiece 15 is shown, which has a film 19 which, depending on the manufacturing effort of the workpiece 15, is either attached directly to the workpiece, for. B. as an adhesive film, or as a disposable film simply rests on the working surface 7 . Very simple film qualities are suitable for this, since multiple use is not sought. You can also see in front of an adhesive film that it is attached to the top and bottom so that the workpiece can be machined from both sides without much effort.
Des weiteren ist in der Fig. 2 leicht erkennbar, warum ein winkelbeweglicher Düsen kopf 3 für die Herstellung von Fasen an Werkstück-Kanten sinnvoll ist.Furthermore, it is easy to see in Fig. 2 why an angularly movable nozzle head 3 is useful for the production of chamfers on workpiece edges.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |