DE102009037516A1 - Device for guiding supply lines along structure of articulated robot, has linearly movable guiding element guided between plates in linearly slid manner, where guiding element guides hose and/or link chain in linearly movable manner - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Gelenkroboter. Sie umfasst einen dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit Linearführung und Rückstellmittel.The invention relates to a device and a method for guiding supply lines to a joint robot. It comprises a length compensation for movements of several robot axes serving length compensation section with linear guide and return means.
Stand der TechnikState of the art
Gelenkroboter werden regelmäßig in komplexen Arbeitsumgebungen zum Positionieren und/oder Steuern von Werkzeugen eingesetzt; sie zeichnen sich durch ihre im Vergleich zu konventionellen Maschinen besondere räumliche Flexibilität aus. Diese Flexibilität wird durch entlang der Roboterstruktur verlaufende Leitungen eingeschränkt.Articulated robots are routinely used in complex work environments for positioning and / or controlling tools; They are characterized by their special spatial flexibility compared to conventional machines. This flexibility is limited by lines running along the robot structure.
Derartige Leitungen bestehen aus Kabeln und/oder Schläuchen, die elektrischen Strom und/oder Fluide – wie beispielsweise Luft und Wasser – und/oder Lichtwellen leiten, und die beispielsweise an der Roboterhand angeordnete Werkzeuge und/oder Messgeräte mit Energie, Kühlung und/oder Daten versorgen; sie werden im Rahmen dieser Schrift als Versorgungsleitungen bezeichnet.Such lines consist of cables and / or hoses that conduct electrical current and / or fluids - such as air and water - and / or light waves, and the example arranged on the robot hand tools and / or measuring devices with energy, cooling and / or data supply; they are referred to in this document as supply lines.
Um eine möglichst weitgehende räumlichen Flexibilität von Gelenkrobotern zu ermöglichen, umfassen Vorrichtungen zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Gelenkroboter auch Vorrichtungsabschnitte, die dem Längenausgleich der Versorgungsleitungen für Bewegungen von Roboterachsen dienen. In solchen Längenausgleichsabschnitten werden die Versorgungsleitungen – relativ zur Roboterstruktur – beweglich geführt; die Versorgungsleitungen weisen dort ein Teilstück auf, das aufgrund dieser Führung als Längenreserve dienen kann. Soll ein entsprechender Längenausgleichsabschnitt dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienen, ist die bewegliche Führung dort nicht unmittelbar an die Bewegungen einzelner Roboterachsen gekoppelt.In order to enable as far as possible spatial flexibility of articulated robots, devices for guiding supply lines on an articulated robot also comprise device sections which serve to length-balance the supply lines for movements of robot axes. In such length compensation sections, the supply lines are moved relative to the robot structure; the supply lines have a section there, which can serve as a length reserve due to this guide. If a corresponding length compensation section is to serve for length compensation for movements of a plurality of robot axes, the movable guide is not coupled there directly to the movements of individual robot axes.
Vorrichtungen zum Führen von Versorgungsleitungen an einem Gelenkroboter sind regelmäßig wenigstens teilweise als Anbauteile des Gelenkroboters ausgestaltet. Im Bereich eines Roboterarms und einer Roboterhand werden die Versorgungsleitungen meist wenigstens teilweise außen an der Roboterstruktur und/oder wenigstens teilweise in einem Schutzschlauchs geführt, der beispielsweise als Well- oder Spiralschlauch ausgebildet ist; seltener werden die Versorgungsleitungen dort in einer Gliederkette geführt. Regelmäßig werden durch entsprechende Vorrichtungen verschiedenartige Versorgungsleitungen geführt.Devices for guiding supply lines to a joint robot are regularly at least partially designed as attachments of the articulated robot. In the area of a robot arm and a robot hand, the supply lines are usually at least partially guided outside on the robot structure and / or at least partially in a protective tube, which is designed, for example, as a corrugated or spiral tube; Less frequently, the supply lines are guided there in a link chain. Regularly different types of supply lines are guided by appropriate devices.
Zum Führen der Versorgungsleitungen werden regelmäßig an der Struktur des Gelenkroboters befestigte Anbauteile eingesetzt. Solche Anbauteile weisen meist an der Roboterstruktur angeordnete Winkelbleche, Schellenelemente, Trompetenelemente, Halteelemente und/oder Gleitelemente auf; gelegentlich weisen sie ein Formteil oder mehrere Formteile auf. Meist bestehen entsprechende Führungsvorrichtungen aus mehreren Anbauteilen.To guide the supply lines attached to the structure of the articulated robot attachments are used regularly. Such attachments usually have arranged on the robot structure angle plates, clamp elements, trumpet elements, holding elements and / or sliding elements; occasionally they have one or more moldings. Most appropriate guide devices consist of several attachments.
Längenausgleichsabschnitte, die dem Längenausgleich der Versorgungsleitungen für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienen, weisen meist kreisförmige oder u-förmige Schlaufen der Versorgungsleitungen auf, wobei ein Teil dieser Schlaufen als Längenreserve dient. Regelmäßig wird in solchen Vorrichtungsabschnitten beim Längenausgleich ein die Versorgungsleitungen umgebender Schutzschlauch und/oder eine die Versorgungsleitungen umgebende Gliederkette durch die Rückstellkraft eines Rückstellmittels gespannt und mit dem Versorgungsleitungen beweglich entgegen bzw. entlang der Rückstellkraft des Rückstellmittels geführt.Length compensation sections, which serve to length-balance the supply lines for movements of multiple robot axes, usually have circular or U-shaped loops of the supply lines, with a part of these loops serves as a length reserve. Regularly in such device sections during length compensation, a protective tube surrounding the supply lines and / or a link chain surrounding the supply lines is tensioned by the restoring force of a restoring means and guided movably against the supply lines or along the restoring force of the restoring means.
Rückstellmittel weisen regelmäßig Federelemente auf. Solche Federelemente bestehen meist aus Druckfedern mit einer schraubenförmigen Struktur, die regelmäßig einen die Versorgungsleitungen umgebenden Schutzschlauch umgeben, seltener werden Blattfedern, Spiralfedern oder Federstäbe als Federelemente eingesetzt. In Längenausgleichsabschnitten, die eine Linearführung aufweisen, werden Druckfedern mit einer schraubenförmigen Struktur eingesetzt.Return means regularly have spring elements. Such spring elements usually consist of compression springs with a helical structure which regularly surround a protective tube surrounding the supply lines, more rarely leaf springs, coil springs or spring rods are used as spring elements. In length compensation sections, which have a linear guide, compression springs are used with a helical structure.
Aus
Zum Längenausgleich ist ein Längenausgleichsabschnitt vorgesehen, der dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dient und eine u-förmige Schlaufe der Versorgungsleitungen aufweist; ein Schenkel dieser Schlaufe wird durch eine Linearführung beweglich geführt, die einen vorne geschlossenen, seitlich hinten geöffneten Rundrohrabschnitt aufweist, und die ihrerseits als Abschnitt des Formteils ausgestaltet ist. Die Längenreserve entsteht, weil sich der u-förmige Bogen beim Längenausgleich entlang der Linearführung verschieben kann, wobei die Verlängerung eines Schenkels mit einer Verkürzung des anderen Schenkels verbunden ist.For length compensation, a length compensation section is provided, which serves for length compensation for movements of a plurality of robot axes and has a U-shaped loop of the supply lines; a leg of this loop is movably guided by a linear guide having a front closed, laterally open rear round tube section, and which in turn is designed as a portion of the molding. The length reserve arises because the U-shaped arc can move during length compensation along the linear guide, wherein the extension of one leg is connected to a shortening of the other leg.
Das Rückstellmittel weist eine Druckfeder mit einer schraubenförmigen Struktur auf; ihre Federkraft wirkt über ein als Verschleißring ausgebildetes, linear bewegliches Führungselement, sowie über einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.The return means comprises a compression spring with a helical structure; their spring force acts via a trained as wear ring, linearly movable guide element, as well as a protective hose as restoring force on the supply lines.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass das Formteil mit dem integrierten Rundrohrabschnitt ein relativ aufwändiges Fertigungsteil darstellt, das über eine zusätzliche Befestigungsplatte am Roboter gehalten wird. Entsprechend stellt diese Führungsvorrichtung insgesamt eine eher aufwändige Lösung dar.A disadvantage of the device is that the molding with the integrated round tube section is a relatively complex manufacturing part, which is held on the robot via an additional mounting plate. Accordingly, this guide device as a whole is a rather expensive solution.
Aus
Das Rückstellmittel weist eine Druckfeder mit einer schraubenförmigen Struktur auf; ihre Federkraft wirkt über ein als Verschleißring ausgebildetes, linear bewegliches Führungselement, sowie über einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.The return means comprises a compression spring with a helical structure; their spring force acts on a trained as wear ring, linearly movable guide element, and a protective hose as restoring force on the supply lines.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass neben dem seitlich geöffneten Rundrohr mit Stegen – einem relativ aufwändigen Fertigungsteil – zur Lagerung dieses Rundrohrs eine zusätzliche Platte erforderlich ist, die dann ihrerseits über Winkelbleche am Roboter gehalten wird. Entsprechend stellt auch diese Führungsvorrichtung insgesamt eine eher aufwändige Lösung dar.A disadvantage of the device is that in addition to the laterally open round tube with webs - a relatively complex manufacturing part - for storage of this round tube, an additional plate is required, which is then held in turn on angle plates on the robot. Accordingly, this guide device as a whole is a rather expensive solution.
Aus
Das Rückstellmittel weist eine Druckfeder mit einer schraubenförmigen Struktur auf; ihre Federkraft wirkt über ein als Verschleißring ausgebildetes, linear bewegliches Führungselement, sowie über einen Schutzschlauch als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.The return means comprises a compression spring with a helical structure; their spring force acts on a trained as wear ring, linearly movable guide element, and a protective hose as restoring force on the supply lines.
Nachteilig an der Vorrichtung ist, dass neben den mindestens drei Führungsstäben und zwei relativ aufwändig zu fertigenden Halteringen zur Lagerung der Linearführung eine zusätzliche Befestigungsplatte erforderlich ist. Entsprechend stellt auch diese Führungsvorrichtung insgesamt eine eher aufwändige Lösung dar.A disadvantage of the device is that an additional mounting plate is required in addition to the at least three guide rods and two relatively expensive to manufacture retaining rings for mounting the linear guide. Accordingly, this guide device as a whole is a rather expensive solution.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Gelenkroboters bereitzustellen, die im Vergleich zu vorbekannten Vorrichtungen in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit Linearführung und Rückstellmittel einfacher und kostengünstiger ausgestaltet werden kann.The invention has for its object to provide a device for guiding supply lines along the structure of a joint robot, which can be designed simpler and cheaper compared to prior art devices in a length compensation for movements of multiple robot axes serving length compensation section with linear guide and return means.
Der Erfindung liegt zudem die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Gelenkroboters zu entwickeln, das im Vergleich zu vorbekannten Verfahren in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit Linearführung und Rückstellmittel eine einfacher und kostengünstiger ausgestaltete Führung ermöglicht.The invention is also based on the object to develop a method for guiding supply lines along the structure of a joint robot, which allows in comparison to prior art methods in a length compensation for movements of multiple robot axes serving length compensation section with linear guide and return means a simpler and cheaper designed leadership.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung eines Gelenkroboters zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur des Gelenkroboters gelöst, die die Versorgungsleitungen in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit Linearführung und Rückstellmittel beweglich führt, wobei die Versorgungsleitungen in diesem Längenausgleichsabschnitt in einem Schutzschlauch und/oder einer Gliederkette geführt werden, wobei das Rückstellmittel mindestens eine Feder aufweist, deren Federkraft über den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette mittelbar als Rückstellkraft des Rückstellmittel auf die Versorgungsleitungen wirkt, und wobei die Linearführung mindestens zwei im Wesentlichen ebene, im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandete Platten aufweist, zwischen denen ein linear bewegliches Führungselement der Linearführung linear gleitend geführt wird, das seinerseits den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette linear beweglich führt.According to the invention, the object is achieved by a device of a joint robot for guiding supply lines along the structure of the articulated robot, which guides the supply lines in a length compensation for movements of multiple robot axes length compensation portion with linear guide and return means, the supply lines in this length compensation section in a protective tube and / or a link chain are guided, wherein the return means comprises at least one spring whose spring force acts indirectly via the protective tube and / or the link chain as restoring force of the return means on the supply lines, and wherein the linear guide at least two substantially planar, substantially uniformly spaced from each other Plates between which a linear movable guide element of the linear guide is guided linearly sliding, which in turn leads the protective tube and / or the link chain linearly movable.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Führen von Versorgungsleitungen entlang der Struktur eines Gelenkroboters gelöst, durch das die Versorgungsleitungen in einem dem Längenausgleich für Bewegungen mehrerer Roboterachsen dienenden Längenausgleichsabschnitt mit Linearführung und Rückstellmittel beweglich geführt werden, wobei die Versorgungsleitungen in diesem Längenausgleichsabschnitt in einem Schutzschlauch und/oder einer Gliederkette geführt werden, wobei das Rückstellmittel mindestens eine Feder aufweist, deren Federkraft über den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette mittelbar als Rückstellkraft des Rückstellmittel auf die Versorgungsleitungen wirkt, und wobei die Linearführung mindestens zwei im Wesentlichen ebene, im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandete Platten aufweist, zwischen denen ein linear bewegliches Führungselement der Linearführung linear gleitend geführt wird, das seinerseits den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette linear beweglich führt.According to the invention, the object is also achieved by a method for guiding supply lines along the structure of an articulated robot, by means of which the supply lines are guided in a length compensation for movements of several robot axes serving length compensation section with linear guide and return means, wherein the supply lines in this length compensation section in a protective tube and / or a link chain are performed, wherein the return means comprises at least one spring whose spring force acts indirectly via the protective tube and / or the link chain as restoring force of the return means on the supply lines, and wherein the linear guide at least two substantially planar, substantially uniformly having spaced plates, between which a linearly movable guide element of the linear guide is guided linearly sliding, which in turn the protective tube and / or the Link chain leads linearly movable.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe auch durch einen Gelenkroboter mit der vorgenannten Vorrichtung sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens sowie durch einen Gelenkroboter mit einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens gelöst.According to the invention the object is also achieved by a joint robot with the aforementioned device and by a device for carrying out the aforementioned method and by a joint robot with a device for carrying out the aforementioned method.
Eine Linearführung aus zwei im Wesentlichen ebenen, im Wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandeten Platten kann einfacher und kostengünstiger hergestellt werden, als vorbekannte Linearführungen. Die Platten müssen keine räumlich getrennten Teile darstellen. Insbesondere ist eine Fertigung beider Platten aus einem einzelnen, mit einem Laser zugeschnittenen Blech möglich, das nach dem Zuschneiden gebogen wird.A linear guide of two substantially planar, substantially uniformly spaced plates can be made easier and cheaper than previously known linear guides. The plates do not have to be spatially separated parts. In particular, a production of both plates from a single, cut with a laser sheet is possible, which is bent after cutting.
Hinsichtlich der konkreten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen verschiedene Alternativen bzw. Varianten in Betracht.With regard to the specific embodiment of the device according to the invention or the method according to the invention, various alternatives or variants come into consideration.
In einer alternativen Ausführung sind insgesamt mindestens zwei seitliche Enden der beiden Platten längs der Bewegungsrichtung des linear beweglichen Führungselements so umgebogen, dass bei Längenausgleichsbewegungen ein seitliches Ausbrechen des linear beweglichen Führungselements verhindert wird.In an alternative embodiment, a total of at least two lateral ends of the two plates along the direction of movement of the linearly movable guide element are bent so that a lateral breaking out of the linearly movable guide element is prevented in length compensation movements.
Eine solche Ausführung verhindert nicht nur das seitliche Ausbrechen des linear beweglichen Führungselements, sondern verleiht den Platten auch eine größere Stabilität, so dass Schwingungen der Platten bei Bewegungen des Roboters reduziert werden.Such a design not only prevents lateral deflection of the linearly movable guide element, but also gives the plates greater stability, so that vibrations of the plates are reduced during movements of the robot.
In einer alternativen Ausführung weist das linear bewegliche Führungselement an mindestens einer Stelle eine den Abstand beider Platten übersteigende Höhe auf, und wird das bewegliche Führungselement in diesem Bereich des Führungselements so entlang der Platten geführt, dass ein seitliches Ausbrechen des linear beweglichen Führungselements verhindert wird.In an alternative embodiment, the linearly movable guide element has a height exceeding the distance between the two plates at at least one location, and the movable guide element is guided in this region of the guide element along the plates in such a manner that lateral deflection of the linearly movable guide element is prevented.
Eine solche Ausführung vermeidet im Vergleich zur vorgenannten Ausführung bei der Fertigung der Linearführung mindestens zwei biegende Bearbeitungsschritte.Such an embodiment avoids at least two bending processing steps in the production of the linear guide compared to the aforementioned embodiment.
In einer alternativen Ausführung werden die Versorgungsleitungen im Längenausgleichsabschnitt im Wesentlichen als u-förmige Schlaufe mit geraden Schenkeln entlang der Struktur des Gelenkroboters geführt.In an alternative embodiment, the supply lines in the length compensating section are guided substantially as a U-shaped loop with straight legs along the structure of the articulated robot.
Diese räumliche Führung ist bewährt und bei einer Führung des linear beweglichen Elements zwischen zwei Platten gut möglich.This spatial guidance is proven and with a guide of the linear movable element between two plates well possible.
In einer Variante der letztgenannten alternativen Ausführung wirkt die Rückstellkraft des Rückstellmittels im Bereich eines Schenkels der u-förmigen Schlaufe auf den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette sowie über den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.In a variant of the latter alternative embodiment, the restoring force of the restoring means acts in the region of a leg of the U-shaped loop on the protective tube and / or the link chain and on the protective tube and / or the link chain as restoring force on the supply lines.
Diese Führung hat den Vorteil, dass bei Längenausgleichsbewegungen beide Schenkel der u-förmigen Schlaufe um eine Länge verkürzt bzw. verlängert werden, die dem Verfahrweg des linear beweglichen Elements entspricht; entsprechend stehen der Verfahrweg des linear beweglichen Elements und die Längenreserve in einem Verhältnis von 1 zu 2, wodurch die Linearführung bzw. die beiden Platten kürzer und damit einfacher, platzsparender und insbesondere kostengünstiger ausgestaltet werden können.This guide has the advantage that in length compensation movements both legs of the U-shaped loop are shortened or extended by a length corresponding to the travel of the linearly movable element; Accordingly, the travel of the linearly movable element and the length reserve in a ratio of 1 to 2, whereby the linear guide and the two plates can be made shorter and thus simpler, space-saving and in particular cost-effective.
In einer anderen Variante der letztgenannten alternativen Ausführung wirkt die Rückstellkraft des Rückstellmittels im Bereich eines Schenkels der u-förmigen Schlaufe auf den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette sowie über den Schutzschlauch und/oder die Gliederkette als Rückstellkraft auf die Versorgungsleitungen.In another variant of the latter alternative embodiment, the restoring force of the return means in the region of a leg of the U-shaped loop on the protective tube and / or the link chain and on the protective tube and / or the link chain acts as a restoring force on the supply lines.
Diese Führung hat den Vorteil, dass der Schutzschlauch und/oder die Gliederkette im Vergleich zur vorgenannten Varianten bei Längenausgleichsbewegungen weniger Reibung ausgesetzt werden.This guide has the advantage that the protective tube and / or the link chain in comparison to the aforementioned variants at Length compensation movements are exposed to less friction.
In einer alternativen Ausführung ist eine der Platten der Linearführung über mindestens ein Winkelblech mit der Roboterstruktur verbunden.In an alternative embodiment, one of the plates of the linear guide is connected to the robot structure via at least one angle plate.
Wird eine der Platten der Linearführung so mit dem Roboter verbunden, so entfällt die bei vorbekannten Lösungen verwendete zusätzliche Befestigungsplatte. Die Befestigungsplatte ist gewissermaßen bereits in die Linearführung integriert. Oder anders formuliert: Ausgehend von der ohnehin erforderlichen Befestigungsplatte entsteht die Linearführung durch Hinzufügen nur einer weiteren Platte.If one of the plates of the linear guide is connected to the robot, the additional fastening plate used in previously known solutions is eliminated. The mounting plate is to some extent already integrated in the linear guide. Or to put it another way: starting from the required mounting plate anyway, the linear guide is created by adding only one additional plate.
In einer alternativen Ausführung ist eine der Platten der Linearführung direkt mit der Roboterstruktur verbunden.In an alternative embodiment, one of the plates of the linear guide is directly connected to the robot structure.
Wird eine der Platten der Linearführung so mit dem Roboter verbunden, entfällt nicht nur die in vorbekannten Lösungen verwendete zusätzliche Befestigungsplatte, sondern auch das oft erforderliche, zusätzliche Winkelblech.If one of the plates of the linear guide so connected to the robot, not only eliminates the additional mounting plate used in prior art solutions, but also the often required, additional angle plate.
Eine solche Ausführung bietet sich insbesondere an, wenn die Roboterstruktur Befestigungsstellen aufweist, deren Befestigungsflächen parallel zur Bewegungsrichtung des linear beweglichen Elements der Linearführung verlaufen.Such an embodiment is particularly suitable if the robot structure has attachment points whose attachment surfaces extend parallel to the direction of movement of the linearly movable element of the linear guide.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gelenkroboterarticulated robot
- 22
- Versorgungsleitungensupply lines
- 33
- LängenausgleichsabschnittLength absorbing portion
- 44
- Linearführunglinear guide
- 55
- RückstellmittelReturn means
- 66
- linear bewegliches Elementlinearly movable element
- 77
- SchutzschlauchConduit
- 88th
- Gliederkettelink chain
- 99
- Federfeather
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10224858 A1 [0013] DE 10224858 A1 [0013]
- WO 2008037276 A1 [0016] WO 2008037276 A1 [0016]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20140221 |