DE102007062534B4 - Device for handling objects, in particular pieces of luggage, baggage handling system and method for picking up and reloading articles or items of luggage - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur Handhabung von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken (56), aufweisend einen Greifwerkzeug-Grundkörper (19) mit einem Anschlußabschnitt (22), der an einem Flansch (6) eines Roboters befestigt ist, mindestens ein erstes Sauggreifelement (30) mit einer ersten Ansaugfläche (33), mindestens ein zweites Sauggreifelement (38) mit einer zweiten Ansaugfläche (41) und eine dritte Ansaugfläche (37) eines dritten Sauggreifelements (34), wobei die erste Ansaugfläche (33) des erstes Sauggreifelement (30) und die dritte Ansaugfläche (37) des dritten Sauggreifelements (34) voneinander wegweisend angeordnet sind, wobei die zweite Ansaugfläche (41) des zweiten Sauggreifelements (38) stirnseitig am Greifwerkzeug-Grundkörper (19) angeordnet ist und orthogonal sowohl zur ersten Ansaugfläche (33) des ersten Sauggreifelements (30) als auch zur dritten Ansaugfläche (37) des dritten Sauggreifelements (34) orientiert ist und wobei zur Beaufschlagung der Ansaugflächen (33, 41) einzeln und unabhängig voneinander mit Unterdruck, Stellorgane (42, 43, 44) vorgesehen sind, um mit dem selben Greifwerkzeug aus einer unveränderten Lage des Greifwerkzeugs in unterschiedliche Richtungen greifen zu können.Device for handling objects, in particular pieces of luggage (56), comprising a gripper tool main body (19) with a connection section (22) attached to a flange (6) of a robot, at least one first suction gripping element (30) with a first one Suction surface (33), at least a second Sauggreifelement (38) having a second suction surface (41) and a third suction surface (37) of a third Sauggreifelements (34), wherein the first suction surface (33) of the first Sauggreifelement (30) and the third suction surface (37) of the third suction gripping element (34) are oriented away from one another, whereby the second suction surface (41) of the second suction gripping element (38) is arranged on the front side of the gripper tool main body (19) and orthogonal both to the first suction surface (33) of the first suction gripping element (33). 30) as well as to the third suction surface (37) of the third suction gripping element (34) is oriented and wherein for the application of the suction surfaces (33, 4th 1) individually and independently of each other with negative pressure, actuators (42, 43, 44) are provided to engage with the same gripping tool from an unchanged position of the gripping tool in different directions.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken, aufweisend einen Greifwerkzeug-Grundkörper mit einem Anschlußabschnitt für einen Flansch einer Positioniereinrichtung, mindestens ein erstes Sauggreifelement mit einer ersten Ansaugfläche und mindestens ein zweites Sauggreifelement mit einer zweiten Ansaugfläche.The invention relates to a device for handling objects, in particular pieces of luggage, comprising a gripping tool basic body with a connection portion for a flange of a positioning, at least a first Sauggreifelement with a first suction surface and at least a second Sauggreifelement with a second suction.
Des weiteren betrifft die Erfindung ein Gepäckhandhabungssystem, aufweisend einen freiprogrammierbaren, mehrere Freiheitsgrad aufweisenden Manipulator, insbesondere Industrieroboter, mit einem Flansch und einer Vorrichtung zur Handhabung von Gepäckstücken, sowie ein Verfahren zum Aufnehmen und Umladen von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken.Furthermore, the invention relates to a baggage handling system, comprising a freely programmable, multi-degree of freedom manipulator, in particular industrial robots, with a flange and a device for handling luggage, and a method for receiving and reloading of objects, in particular of luggage.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Handhabung von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken, bereitzustellen, welche/welches konstruktiv einfache aufgebaut ist und sehr flexibel einsetzbar ist. Weiter soll ein entsprechendes Gepäckhandhabungssystem bereitgestellt werden.It is an object of the invention to provide a device and a method for handling objects, in particular pieces of luggage, which / which is constructed structurally simple and is very flexible. Furthermore, a corresponding baggage handling system is to be provided.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Gepäckhandhabungssystem mit den Merkmalen der Ansprüche 7 und 8 sowie und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved by a device having the features of
Ist nur auf einer Seite des Greifers ein Sauggreifelement befestigt, kommt es zu Erreichbarkeitsproblemen, wenn zwischen zwei Objekten gegriffen werden soll. D. h. mit bekannten einseitig angeordneten Sauggreifelementen kann nicht zwischen zwei Gepäckstücke oder zwischen einem Gepäckstück und einer Seitenwand eines Behälters gegriffen werden. Mit üblichen Sauggreifern ist es auch schwierig in engen Containern zu manövrieren. Muss beispielsweise in eine Ecke eines Containers gegriffen werden, so muss ein Roboter, der das Greifwerkzeug mit dem einseitigen Sauggreifelement führt, an seinen Handachsen stark abgewinkelt werden. Somit ist einerseits nicht mehr die volle Reichweite des Roboters nutzbar und andererseits ist die abgewinkelte Hand schwer in engen Containern zu bewegen.If a suction gripping element is fastened on only one side of the gripper, accessibility problems arise when it is intended to grasp between two objects. Ie. with known unilaterally arranged Sauggreifelementen can not be used between two pieces of luggage or between a piece of luggage and a side wall of a container. With usual suction pads it is too difficult to maneuver in tight containers. If, for example, it is necessary to grasp a corner of a container, a robot that guides the gripping tool with the one-sided suction gripping element must be strongly angled on its hand axes. Thus, on the one hand no longer the full range of the robot can be used and on the other hand, the angled hand is difficult to move in tight containers.
Mit den erfindungsgemäßen Lösungen kann beispielsweise zwischen zwei Objekte gegriffen werden, auch wenn der Zwischenraum relativ schmal ist. Das ist besonders dann sinnvoll, wenn die zum Roboter gewandte Seite des Objekts zu klein oder zu uneben ist, um gegriffen zu werden. Auch relativ kleine Objekte können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in allen Ecken eines engen Containers erreicht werden, da der Greifer nur eine Störkonturseite hat. Diese kann immer zur Containermitte gedreht werden. Die Saugglocken können insbesondere auf drei Seiten des Greifers angeordnet sein, und somit muss die Hand des Roboters nicht mehr oder nur unwesentlich abgewinkelt werden, was zu einem größeren Bereich der Erreichbarkeit von Objekten führt. Außerdem kann in engen Containern flexibler manövriert werden. Als Objekte sind insbesondere Gegenstände in Form von Gepäckstücken gemeint. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient insbesondere zu einer automatisierten Entladung von Gepäckcontainern, die Behälter darstellen, in denen die Gegenstände gelagert sind und aus denen die Gegenstände herauszunehmen sind.With the solutions according to the invention, for example, between two objects can be used, even if the gap is relatively narrow. This is especially useful if the robot-facing side of the object is too small or too uneven to grab. Even relatively small objects can be achieved with the device according to the invention in all corners of a narrow container, since the gripper has only one Störkonturseite. This can always be turned to the center of the container. The suction bells may in particular be arranged on three sides of the gripper, and thus the hand of the robot no longer has to be angled or only insignificantly, which leads to a greater range of accessibility of objects. In addition, flexible maneuvering in narrow containers is possible. Objects are in particular objects in the form of luggage. The device according to the invention is used in particular for an automated unloading of luggage containers, which constitute containers in which the articles are stored and from which the articles are to be taken out.
Die zweite Ansaugfläche kann in einer zur Orientierung der ersten Ansaugfläche orthogonalen Orientierung am Greifwerkzeug-Grundkörper angeordnet sein. Ein wesentlicher Inhalt der Erfindung ist es, an einem gemeinsamen Greifwerkzeug-Grundkörper mehrere Sauggreifelemente vorzusehen, die nicht ausschließlich zum Greifen in einer einzigen Ebene ausgebildet sind. Vielmehr soll mit dem selben Greifwerkzeug aus einer unveränderten Lage des Greifwerkzeugs in unterschiedliche Richtungen gegriffen werden können. Dazu sollen die Ansaugflächen, d. h. die Ebenen in denen die Gegenstände bzw. die Gepäckstücke flächig anhaftend gegriffen werden, nicht nur unwesentlich, sondern deutlich unterschiedlich orientiert sein. In der präzisesten Ausgestaltung kann deshalb die zweite Ansaugfläche in einer zur Orientierung der ersten Ansaugfläche orthogonalen Orientierung am Greifwerkzeug-Grundkörper angeordnet sein. Eine orthogonalen Orientierung bedeutet, dass die eine Saugebene senkrecht, d. h. in einem Winkel von 90° zu der zweiten Saugebene ausgerichtet sein kann.The second suction surface may be arranged in an orientation orthogonal to the orientation of the first suction surface on the gripper tool main body. An essential content of the invention is to provide a plurality of suction gripping elements on a common gripper tool main body, which are not designed exclusively for gripping in a single plane. Rather, should be able to be used in different directions with the same gripping tool from an unchanged position of the gripping tool. For this purpose, the suction surfaces, d. H. the planes in which the objects or the items of baggage are gripped adhering to the surface, not only insignificant, but be oriented significantly differently. Therefore, in the most precise embodiment, the second suction surface can be arranged in an orientation orthogonal to the orientation of the first suction surface on the gripping tool main body. An orthogonal orientation means that the one plane is perpendicular, i. H. can be oriented at an angle of 90 ° to the second level of sowing.
Die erste Ansaugfläche des erstes Sauggreifelement und eine dritte Ansaugfläche eines dritten Sauggreifelements sind voneinander wegweisend angeordnet. Für ein Manövrieren im Raum werden drei Sauggreifelemente vorgesehen, die in unterschiedliche Richtungen weisen. Jede dieser drei Sauggreifelement kann eine Vorzugsorientierung in jeweils einer der drei orthogonalen Raumrichtungen im kartesischen Koordinatensystem aufweisen. Die drei Sauggreifelement können insbesondere jeweils senkrecht, also orthogonal zueinander ausgerichtet sein.The first suction surface of the first suction gripping element and a third suction surface of a third suction gripping element are arranged facing away from one another. For maneuvering in the room, three suction gripping elements are provided which point in different directions. Each of these three suction gripping element can have a preferred orientation in each case one of the three orthogonal spatial directions in the Cartesian coordinate system. In particular, the three suction gripping elements can each be aligned perpendicularly, that is to say orthogonal to one another.
In einer Variante können die erste Ansaugfläche des erstes Sauggreifelement und die dritte Ansaugfläche des dritten Sauggreifelements in entgegengesetzte Richtungen weisend angeordnet sein. Diese Variante ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Aufgabe darin besteht zwischen zwei Stapel von Gegenständen zu greifen, so dass das erfindungsgemäße Greifwerkzeug in einen Zwischenraum zwischen die beiden Stapel eingeführt werden kann und wahlweise entweder der bspw. linksseitige oder der rechtsseitig Stapel abgebaut werden kann.In one variant, the first suction surface of the first suction gripping element and the third suction surface of the third suction gripping element can be arranged facing in opposite directions. This variant is particularly useful if the task is to grab between two stacks of items, so that the gripping tool according to the invention can be inserted into a space between the two stacks and either either the example. Left-side or the right side stack can be reduced.
Die zweite Ansaugfläche des zweiten Sauggreifelements kann in einer Orientierung am Greifwerkzeug-Grundkörper angeordnet sein, die orthogonal sowohl zur ersten Ansaugfläche des erstes Sauggreifelement als auch zur dritten Ansaugfläche des dritten Sauggreifelements ausgerichtet ist. Im Ergebnis bedeutet dies, dass bei zwei gegenüberliegend seitlich des Greifwerkzeug-Grundkörpers angeordneten Sauggreifelementen ein weiteres Sauggreifelement stirnseitig, d. h. dem Anschlußabschnitt für einen Flansch der Positioniereinrichtung gegenüberliegend, also in Stoßrichtung eines Manipulators, angeordnet sein kann. Damit können Gegenstände, die in einem Zwischenraum zwischen zwei Stapeln zurückversetzt positioniert sind, angesaugt, zwischen den Stapeln hindurch vorgezogen und entnommen werden. Für diese Funktionalität ist es von Vorteil, wenn der Greifwerkzeug-Grundkörper eine deutliche Längserstreckung aufweist, so dass das stirnseitige zweite Sauggreifelement möglichst tief in den Zwischenraum eindringen kann. Die Längserstreckung des Greifwerkzeug-Grundkörpers bemisst sich dabei nach der jeweiligen Anforderung an die Eindringtiefe in derartige Stapelspalte. Ergänzend kann die Breite des Greifwerkzeug-Grundkörpers schmal ausgebildet sein, so dass auch in enge Zwischenräume eingedrungen werden kann. Auch hier bemisst sich die Breite des Greifwerkzeug-Grundkörpers nach der jeweiligen Anforderung an die Enge der jeweiligen Stapelspalte. Alle Sauggreifelemente können in den Greifwerkzeug-Grundkörper integriert sein. Alternativ können die Sauggreifelemente als gesonderte, von dem Greifwerkzeug-Grundkörper getrennte Bauteile ausgebildet sein, die dann bspw. mit Befestigungsmittel an einem gerüstartigen Greifwerkzeug-Grundkörper befestigt sein können.The second suction surface of the second suction gripping element can be arranged in an orientation on the gripper tool main body which is oriented orthogonally to both the first suction surface of the first suction gripping element and the third suction surface of the third suction gripping element. As a result, this means that in the case of two suction gripping elements arranged opposite the side of the gripper tool main body, another suction gripping element is provided on the front side, i. H. the connection portion for a flange of the positioning opposite, so in the direction of impact of a manipulator, can be arranged. Thus, objects that are positioned in a space between two stacks set back, sucked, pulled forward and removed between the stacks. For this functionality, it is advantageous if the gripper tool main body has a clear longitudinal extent, so that the front-side second Sauggreifelement can penetrate as deeply as possible into the gap. The longitudinal extent of the gripper tool base body is measured according to the respective requirement of the penetration depth in such stacking column. In addition, the width of the gripper tool base body may be narrow, so that it can be penetrated into narrow spaces. Again, the width of the gripper tool body is measured according to the respective requirement of the narrowness of the respective stacking column. All suction gripping elements can be integrated in the gripper tool main body. Alternatively, the Sauggreifelemente may be formed as a separate, separate from the gripper tool body components, which may then be attached, for example. With fastening means to a frame-like gripper tool body.
In einer Detailweiterbildung kann der Greifwerkzeug-Grundkörper mit drei strömungstechnisch getrennten Saugkanälen versehen sein, wobei jeder Saugkanal einer einzigen der drei Ansaugflächen zugeordnet ist. In dieser Detailweiterbildung sind alle Sauggreifelemente in den Greifwerkzeug-Grundkörper integriert. Um auf gesonderte, die Störkontur des Greifwerkzeugs negativ beeinflussende Saugleitungen verzichten zu können, können in dem Greifwerkzeug-Grundkörper Saugkanäle integriert sein. Die Saugkanäle können durch schlauchartige Saugleitungen gebildet werden, die in einem Hohlraum des Greifwerkzeug-Grundkörpers verlaufen, oder die Saugkanäle können einteilig durch die innere Formgebung des Greifwerkzeug-Grundkörpers gebildet werden.In a detail refinement of the gripper tool body with three fluidic be provided separate suction channels, each suction channel is assigned to a single one of the three suction surfaces. In this detail enhancement, all suction gripping elements are integrated into the gripping tool base. In order to be able to dispense with separate suction lines negatively influencing the interference contour of the gripper tool, suction channels can be integrated in the gripper tool main body. The suction channels can be formed by hose-like suction lines extending in a cavity of the gripper tool main body, or the suction channels can be integrally formed by the internal shape of the gripper tool main body.
Dabei können die drei Saugkanäle mit einem gemeinsamen Unterdruckanschluß verbunden sein und jeder Saugkanal mittels eines Stellorgans strömungstechnisch zu verschließen bzw. zu öffnen sein. Die Stellorgane ermöglichen es dabei jedes Sauggreifelement einzeln und unabhängig voneinander mit Unterdruck beaufschlagen zu können. Die Zusammenführung der getrennten Saugkanäle in einen gemeinsamen Unterdruckanschluß vereinfachen den Anschluß eines Unterdruckerzeugers an die Vorrichtung.In this case, the three suction channels may be connected to a common vacuum connection and each suction channel by means of an actuator fluidly to close or be open. The actuators allow each Sauggreifelement individually and independently to be able to apply negative pressure. The merging of the separate suction channels in a common vacuum connection simplify the connection of a vacuum generator to the device.
In allen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen kann der Greifwerkzeug-Grundkörper exzentrisch zu einer Drehachse eines anzuschließenden Flansches mit dem Anschlußabschnitt verbunden sein. Dies hat den Vorteil, dass allein durch Drehung des Flansches eines Manipulators bzw. Industrieroboters die erfindungsgemäße Vorrichtung eine unterschiedliche Position einnimmt. So kann die Greifvorrichtung noch flexibler eingesetzt werden.In all embodiments according to the invention, the gripper tool main body can be connected to the connection section eccentrically to a rotation axis of a flange to be connected. This has the advantage that solely by rotation of the flange of a manipulator or industrial robot, the device according to the invention assumes a different position. Thus, the gripping device can be used even more flexible.
In einer solchen Ausgestaltung kann an einer dem Flansch gegenüberliegenden Seite im Zentrum des Anschlußabschnitts ein Sensor angeordnet sein. Durch die exzentrische Anordnung des Greifwerkzeug-Grundkörpers wird im Bereich der Drehachse eines anzuschließenden Flansches das Zentrum, d. h. ein mittlerer Bereich der Vorrichtung frei, so dass Platz für andere Peripheriegeräte geschaffen wird. Dieser frei Platz kann erfindungsgemäß verwendet werden, um Sensoren, wie bspw. optische Sensoren dort befestigen zu können. Insbesondere optische Sensoren können genutzt werden, um den Arbeitsraum der Vorrichtung optisch erfassen zu können und mittels einer Bildauswertung die Positioniereinrichtung, bspw. der Manipulator oder der Industrieroboter automatisiert angesteuert werden kann.In such an embodiment, a sensor may be arranged on the side opposite the flange in the center of the connection section. Due to the eccentric arrangement of the gripping tool main body is in the region of the axis of rotation of a flange to be connected, the center, d. H. free a central area of the device so that space is created for other peripherals. This free space can be used according to the invention to attach sensors such as optical sensors there. In particular, optical sensors can be used to optically detect the working space of the device and the positioning device, for example the manipulator or the industrial robot can be automatically controlled by means of an image evaluation.
Die Erfindung umfasst auch ein Gepäckhandhabungssystem, aufweisend einen freiprogrammierbaren, mehrere Freiheitsgrad aufweisenden Manipulator, insbesondere Industrieroboter, mit einem Flansch und einer Vorrichtung zur Handhabung von Gepäckstücken, wie vorstehend beschrieben. Jede der beschriebenen Varianten von Vorrichtungen kann erfindungsgemäß in Verbindung mit einem Manipulator, insbesondere Industrieroboter, im Gepäckhandhabungssystem eingesetzt werden.The invention also encompasses a baggage handling system comprising a freely programmable, multi-degree-of-freedom manipulator, in particular industrial robots, with a flange and a baggage handling device as described above. Each of the described variants of devices can be used according to the invention in conjunction with a manipulator, in particular industrial robots, in the baggage handling system.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufnehmen und Umladen von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken, weist folgende Schritte auf:
- – Bewegen eines freiprogrammierbaren, mehrere Freiheitsgrad aufweisenden Manipulators, insbesondere Industrieroboters bis eine erste Ansaugfläche eines ersten Sauggreifelements eines Greifwerkzeugs mit mehreren in unterschiedlichen Orientierungen an einem Greifwerkzeug-Grundkörper angeordneten Sauggreifelementen an einem ausgewählten Gegenstand bzw. Gepäckstück anliegt,
- – Öffnen eines ersten Stellorgans des mit dem ersten Sauggreifelement verbundenen Saugkanals,
- – Schließen von sonstigen Stellorganen von Saugkanälen, die an die weiteren Sauggreifelemente angeschlossen sind,
- – Aufnehmen und Umladen des mittels Unterdruck an die erste Ansaugfläche des ersten Sauggreifelements anhaftenden Gegenstands bzw. Gepäckstücks durch Bewegen des Manipulators bzw. des Industrieroboters.
- Moving a freely programmable manipulator having a plurality of degrees of freedom, in particular an industrial robot, until a first suction surface of a first suction gripping element of a gripping tool with a plurality of suction gripping elements arranged in different orientations on a gripper tool main body bears against a selected object or item of luggage,
- Opening a first actuator of the suction channel connected to the first suction element,
- Closing of other actuators of suction ducts connected to the further suction gripping elements,
- - Receiving and reloading of the adhesive by means of negative pressure to the first suction surface of the first Sauggreifelements object or luggage by moving the manipulator or the industrial robot.
Ein erfindungsgemäß weiterführendes Verfahren kann die folgenden weiteren Schritte aufweisen:
- – Umorientieren des Greifwerkzeug-Grundkörpers durch Bewegen des Manipulators bzw. des Industrieroboters, bis eine zweite Ansaugfläche eines zweiten Sauggreifelements an einem folgenden ausgewählten Gegenstand bzw. Gepäckstück anliegt,
- – Schließen des ersten Stellorgans des mit dem ersten Sauggreifelement verbundenen Saugkanals,
- – Öffnen des zweiten Stellorgans des mit dem zweiten Sauggreifelement verbundenen Saugkanals,
- – Geschlossenhalten von sonstigen Stellorganen von Saugkanälen, die an die weiteren Sauggreifelemente angeschlossen sind,
- – Aufnehmen und Umladen des mittels Unterdruck an die zweite Ansaugfläche des zweiten Sauggreifelements anhaftenden folgenden Gegenstands bzw. Gepäckstücks durch Bewegen des Manipulators bzw. des Industrieroboters.
- Reorienting the gripping tool main body by moving the manipulator or the industrial robot until a second suction surface of a second suction gripping element bears on a following selected object or item of luggage,
- Closing the first actuator of the suction channel connected to the first suction element,
- Opening the second actuator of the suction channel connected to the second suction element,
- - Keeping closed by other actuators of suction channels, which are connected to the other Sauggreifelemente,
- - Receiving and reloading of the negative pressure to the second suction of the second Sauggreifelements adhering following object or luggage by moving the manipulator or the industrial robot.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Alle Merkmale dieses konkreten Ausführungsbeispiels können weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment. All features of this specific embodiment may disclose further advantageous embodiments of the invention.
Es zeigen:Show it:
Die
Aus der Zeichnungsebene vortretend ist seitlich des hohles Rohrteils
In der Nähe der Achse A6 ist an dem kastenförmigen Hohlschenkel
Dem hohlen Rohrteil
In
In der jeweiligen Schließposition
Zunächst wird der Industrieroboter
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Legal Events
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: KUKA DEUTSCHLAND GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KUKA ROBOTER GMBH, 86165 AUGSBURG, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: TILLMANN, AXEL, DIPL.-GEOPHYS. DR. RER. NAT., DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |