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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auflesen von Steinen von landwirtschaftlichen Nutzflächen nach dem Oberbegriff des ersten und achten Patentanspruchs.
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Bekannte Steinauflesemaschinen arbeiten mit Zinken oder Blechen, mit denen Steine vom Boden aufgenommen werden.
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Beispielsweise ist aus der Druckschrift
AT 10 819 U1 eine Steinauflesemaschine bekannt, welche einen Maschinenrahmen mit einem Fahrgestell aufweist, auf dem eine Auflesevorrichtung, eine mit dieser zusammenarbeitenden Fördervorrichtung und eine Sammelvorrichtung, sowie eine Antriebsvorrichtung angeordnet ist, wobei zwischen der Fördereinrichtung und der Sammelvorrichtung eine Separatorvorrichtung eingeschaltet ist und beiderseits der Auflesevorrichtung je ein Dammformpflugkörper im Abstand vor- und seitlich beigeordnet am Maschinenrahmen angebracht ist und diesen Dammformpflugkörpern und der Auflesevorrichtung wenigstens an einer Seite, ein Steinsammelrechen im Abstand vorgeordnet ist.
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Mit der Separatorvorrichtung soll eine genügend lange Sortierstrecke zur Absonderung der Erde und kleiner Steine möglich sein.
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In der
DE 34 21 592 A1 wird ein von einem landwirtschaftlichen Fahrzeug nachziehbares Gerät zum Entfernen von Steinen auf landwirtschaftlichen Nutzflächen beschrieben. An einem Ende an dem Fahrzeug ist ein Rahmen befestigbar, der an seinem anderen Ende wenigstens ein Laufrad aufweist und zwischen seinen beiden Enden einen an beiden Längsseiten sowie zu dem anderen Ende hin geschlossenen Kasten zur Aufnahme von Steinen trägt, dessen Bodenfläche von einer Vielzahl von rotierenden Walzen gebildet ist und der an seiner zu dem einen Ende des Rahmens hin offenen Seite eine schaufelartige, schräg nach unten verlaufende Fläche aufweist.
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Ein Blech dient zum Aufnehmen der Steine, wenn das Gerät von dem Schlepper nachgezogen wird. Die Steine gelangen dann in den Kasten mit den Walzen. Wenn der Kasten mit Steinen gefüllt ist, wird das Gerät an einen Platz verbracht, an dem die im Kasten vorhandenen Steine gelagert werden können.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von Erde in Erdreich und größere Objekte wird in der
EP 3 095 310 B1 beschrieben. Dabei greift eine Walze mit Zinken (Schar) in den Boden ein und nimmt Erde und Steine auf. Mit einer Sensoranordnung wird das Ineingriff nehmen des zu bearbeitenden Bodens mit der Schar, das Aufnehmen von Erde, das Trennen der aufgenommen Erde in Erdreich und größere Objekte, das Ablagern des getrennten Erdreichs und das Bestimmen der Tiefe des abgelagerten Erdreichs überwacht.
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Der entscheidende Nachteil aller bekannten Einrichtungen besteht darin, dass die zum Aufnehmen der Steine vorgesehenen Bleche, Zinken und dergleichen ständig in Bodenkontakt sind und sich dadurch sehr schnell abnutzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auflesen von Steinen von landwirtschaftlichen Nutzflächen zu entwickeln, welches verschleißarm arbeitet und einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten und achten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Anstelle von Steinen können auch beispielweise andere Mineralien oder Teile von Bauwerken aufgenommen werden, wie z.B. Teile von Brunnen-Rändern, die kaputt sind und dergleichen. Nachfolgend wird jedoch nur von Steinen gesprochen, wobei die anderen Mineralien oder Teile von kaputten Bauwerken wie von Brunnen-Rändern und dergleichen ausdrücklich ebenfalls von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgelesen werden können.
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Die Vorrichtung zum Auflesen von Steinen und dergleichen von landwirtschaftlichen Nutzflächen weist mindestens eine Steinlesegabel, mindestens eine Steinsammelmulde zum Aufnehmen der Steine und mindestens einen Antrieb auf, wobei das System erfindungsgemäß mit einem oder mehreren ersten Sensoren zum Erfassen von Steinen versehen ist
und/oder
wobei die Steine über einen Satelliten oder eine Drohne erfassbar sind und von diesen ein Positionssignal der Steine an die Vorrichtung weiterleitbar ist und die Vorrichtung zur Position des/der Steine fahrbar ist
und die Steinlesegabel von einer oberen Position in eine untere abgesenkte Position, in welcher Steine aufnehmbar sind, schwenkbar ist, wobei die Schwenkbewegung realisierbar ist, wenn mittels des ersten Sensors ein oder mehrere Steine detektiert sind oder wenn sich die über einen Satelliten oder eine Drohne gesteuerte Vorrichtung im Bereich der Steine befindet.
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Im normalen Fahrbetrieb befindet sich die Steinlesegabel in einer oberen Position, in welcher sie keinen Bodenkontakt hat. Erst nach Auslösen des Signals und/oder Positionssignals fahrt die Steinlesegabel zur Aufnahme der Steine in die untere Position, bei welcher der Bodenkontakt vorhanden ist, so dass die Steine aufgenommen werden können.
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Dadurch, dass die Steinlesegabel erst in die untere Position überführt wird, wenn Steine mit dem Sensor erkannt wurden bzw. wenn sich die Vorrichtung entsprechend des über den Satelliten oder die Drohne gesendeten Positionssignal an der Position des Steines / der Steine befindet, und nach dem Aufnehmen der Steine wieder in die obere Position geschwenkt wird, ist der mechanische Verschleiß wesentlich geringer als bei den herkömmlichen Steinsammelmaschinen.
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Der erste Sensor ist dabei über eine Steuerung mit Mitteln zur Erzeugung der Schwenkbewegung der Steinlesegabel gekoppelt.
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Vorzugsweise ist das System sattelitengesteuert und autonom fahrbar.
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Bevorzugt ist die Vorrichtung mittels eines Hybridantriebes oder eines Elektroantriebes fahrbar.
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Die Vorrichtung ist damit energieeffizient und ohne personellen Aufwand einsetzbar und ist CO2 neutral.
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Die mit der Steinlesegabel aufgenommenen Steine rutschen durch ein nach oben gerichtetes Schwenken der Steinlesegabel in die Steinsammelmulde. Das System fährt mit oben liegender Steinlesegabel weiter, bis mit dem Sensor weitere Steine erkannt wurden, schwenkt bevorzugt während der Fahrt (oder im Stillstand) die Steinlesegabel nach unten und nimmt während der Fahrt die Steine auf. Entweder im Stillstand oder während der Fahrt wird dann die Steinlesegabel nach oben geschwenkt, wodurch die Steine in die Steinsammelmulde fallen.
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Zum Abladen der aufgenommenen Steine ist die Steinsammelmulde kippbar angeordnet. Das Abkippen der Steine kann beispielsweise auf ein Förderband erfolgen, über welches die Steine in einen Hänger gefördert werden.
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Es ist möglich, eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Vorrichtungen im Schwarmbetrieb als Steinsammelsystem einzusetzen. Die einzelnen Vorrichtungen sind dadurch kostengünstiger und leichter und können einfacher gewartet werden.
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Bei dem Verfahren zum Auflesen von Steinen und dergleichen von landwirtschaftlichen Nutzflächen sind im Fahrbetrieb der Vorrichtung die Steine mit mindestens einem ersten Sensor erfassbar, wobei nach dem Erfassen der Steine ein Sensorsignal an eine Steuereinrichtung ausgegeben wird
und/oder
wobei die Steine über einen Satelliten oder eine Drohne erfasst werden und das Positionssignal der Steine an die Vorrichtung weitergeleitet wird und die Vorrichtung zur Position des/der Steine fahrbar ist und dass danach
durch die Steuereinrichtung oder nach dem Erreichen der vom Satelliten oder eine Drohne angegebenen Position ein Signal ausgelöst wird über welches mittels entsprechender Betätigungselemente eine Schwenkbewegung der Steinlesegabel nach unten realisiert wird, so dass bei Fortsetzung der Fahrt die Steine mit der abgesenkten Steinlesegabel aufnehmbar sind, danach die Steinlesegabel wieder nach oben geschwenkt wird und über diese die Steine in eine Steinsammelmulde der Vorrichtung rutschen und dass durch eine Schwenkbewegung der Steinsammelmulde die darin aufgenommenen Steine abgeladen werden.
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Das Verfahren realisiert einen materialschonenden Einsatz der Steinlesegabel, da diese nur eine Bodenberührung beim Aufgreifen der Steine hat.
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Die sich in der Steinsammelmulde befindlichen Steine werden durch Kippen der Steinsammelmulde auf ein Förderband gegeben und von diesem auf einen Anhänger, einen Wagen oder eine zentrale Sammelstation überladen.
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Bevorzugt im Schwarmbetrieb werden mittels eines Pendelwagens die sich in einer Steinsammelmulde befindlichen Steine abgeholt und zu einer zentralen Sammelstation gebracht. Der Pendelwagen holt bei einem Schwarmbetrieb die aufgesammelten Steine aller oder mehrerer im Einsatz befindlichen Systeme ab.
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Die roboterartige Vorrichtung verfügt über ein eingebautes GPS und erstmalig über einen Steinsensor.
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Dies ist vorzugsweise ein optischer Sensor, mit dem einzelne Steine oder Steinanhäufungen erkannt werden.
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Der Sensor, insbesondere der optische Sensor erkennt bevorzugt Steine ab einer Größe von 5 cm. Wenn der Steinsensor einen Stein erkannt hat, fährt seine Steinsammelgabel herunter und nimmt den bzw. die Steine auf die Gabel auf.
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Dann fährt bzw. schwenkt die Steinsammelgabel hoch und der/die Steine rutschen in die Steinsammelmulde der Vorrichtung hinein. Später, wenn die Mulde mit Steinen gefüllt ist, fährt die Vorrichtung zu einem Anhänger und kippt die Steinsammelmulde an. Dadurch fallen die Steine auf ein Förderband, welches die Steine auf den Anhänger befördert. Dann fährt die Vorrichtung bevorzugt autark wieder auf die landwirtschaftliche Nutzfläche an die vorherige Position und nimmt ihre Arbeit wieder auf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form des Steinleseroboters arbeitet sehr bodenschonend und verursacht keine strukturellen Schäden an der Oberfläche und ist auch auf Grünland einsetzbar.
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Weiterhin ist die Vorrichtung durch den Hybrid- oder Elektroantrieb sehr umweltfreundlich. Durch die autonome Steuerung ist keine Arbeitskraft erforderlich, wodurch Kosten gespart werden. Weiterhin gibt es immer weniger Arbeitskräfte und es ist eine echt harte Arbeit die herkömmlichen Maschinen zu fahren, was mit der erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr erforderlich ist.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der selbstfahrenden Vorrichtung keine teure Zugmaschine benötigt wird.
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Bevorzugt werden mit dem vorrichtungsseitigen Sensor und/oder mittels Satelliten oder Drohne Steine bzw. Steinansammlungen und dergleichen ab einer Abmessung von 5 cm und darüber detektiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht,
- 2 die Vorrichtung, welche zum Abladen der Steine an einem Förderband und einem Hänger positioniert ist,
- 3 eine Draufsicht auf die Steinlesegabel,
- 4 ein Schwarmsystem aus den erfindungsgemäßen Vorrichtungen.
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In 1 ist eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Diese weist eine Steinlesegabel 2, eine Steinsammelmulde 3 (gestrichelt dargestellt) zum Aufnehmen der Steine und mindestens einen Antrieb 4 auf, der beispielsweise in Form eines Hybridantriebes oder eines Elektroantriebes ausgeführt ist, wobei auch ein Verbrennungsmotor (Diesel, Benzin, Gas usw.) möglich ist. Weiterhin ist bevorzugt ein Allradantrieb mit vier Rädern 5 vorgesehen.
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Die Steinlesegabel 2 ist von einer hier dargestellten oberen Position in eine untere abgesenkte Position, in welcher Steine aufnehmbar sind, um eine Schwenkachse S1 schwenkbar. Bevorzugt weist die Steinlesegabel Längsstreben 2.1 und Querstreben 2.2 auf (siehe auch 3).
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Die Schwenkbewegung der Steinlesegabel 2 nach unten wird realisiert, wenn der in Fahrtrichtung angeordnete Sensor 6 einen oder mehrere Steine detektiert hat. Dazu ist ein hier nicht dargestellter Schwenkantrieb vorgesehen.
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Der Sensor 6 ist über eine Steuerung mit dem nicht dargestellten Schwenkantrieb der Steinlesegabel 2 gekoppelt.
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Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen Rahmen 7 auf, an dem die Steinlesegabel 2 schwenkbar befestigt ist. Weiterhin sind an dem Rahmen der Antrieb 4, die Räder 5, der Sensor 6 und weitere Steuerungskomponenten angeordnet. Dazu gehört die Steuerung zum Auslösen der Schwenkbewegung der Steinlesegabel 2, die Satellitensteuerung (GPS) und dergleichen.
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Der Rahmen 7 ist an den Seiten als Rohrrahmen 7.1 (hier zickzackförmig verlaufend) ausgebildet. Innerhalb des Rahmens 7, 7.1 ist die Steinsammelmulde 3 angeordnet. Wenn die Steinsammelmulde gefüllt ist, kann diese mittels eines Hydraulikzylinders 8 nach oben geschwenkt werden, wodurch die Steine abgeladen werden.
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Das Gewicht der Steinsammelmulde 3 wird dabei erfasst und an die Steuerung geleitet. Ist ein vorher festgelegtes Maximalgewicht erreicht, fährt die Vorrichtung (der Steinsammelroboter) zur Abladestation und wird gelehrt.
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In 2 ist dargestellt, wie die Steinsammelmulde 3 der Vorrichtung 1 zum Entleeren um die Schwenkachse S2 nach oben geschwenkt wurde. Dadurch gelangen die nicht dargestellten Steine auf das Förderband 9, werden von diesem nach oben gefördert und fallen z.B. in einen hier nur angedeuteten Hänger 10.
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Die Vorrichtung 1 ist bevorzugt satellitengesteuert und autonom fahrbar.
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3 zeigt eine Draufsicht der Steinlesegabel 2. Diese weist Längsstreben 2.1 und Querstreben 2.2 auf. Das dadurch gebildete Gitter ermöglicht, dass kleinere Steine und Erde auf den Boden zurückfallen.
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Eine Variante eines Schwarmbetriebes auf einen Bereich einer landwirtschaftlichen Nutzfläche 11 ist in 4 dargestellt.
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Mehrere Vorrichtungen 1 fahren parallel und hintereinander bevorzugt auf Lücke (angedeutet durch die gestrichelten Pfeile) über die landwirtschaftliche Nutzfläche 11. Die dicken Pfeile deuten die Fahrtrichtung an. Ist das Maximalgewicht eines oder mehrerer Steinsammelmulden 3 erreicht, so halten in diesem Fall alle Vorrichtungen 1 an und ein Pendelwagen 12 (bevorzugt ausgestattet mit einem Förderband 9) fährt ebenfalls autonom und Satellitengesteuert zu jeder Vorrichtung 1 und diese entlädt die gesammelten Steine in den Pendelwagen 12. Der Pendelwagen 12 fährt somit zu jeder Vorrichtung 1, bis alle vollständig entladen sind. Danach setzen die Vorrichtungen 1 ihren Betrieb des Steine Sammelns fort und der Pendelwagen 12 fährt zu einer Sammelstation 13 (z.B. ein Hänger 10 oder dergleichen), bei welcher er die Steine ablädt.
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Gemäß eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann der Pendelwagen 12 auch nur die Vorrichtungen 1 anfahren, die ihr Maximalgewicht erreicht haben oder die Vorrichtungen 1 fahren auch im Schwarmbetrieb nach Erreichen des Maximalgewichtes zur Entladestation. In diesem Fall wäre kein Pendelwagen 12 erforderlich.
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Die Vorrichtung sollte über eine Wage oder alternative Mittel verfügen, mittels derer das Ladegewicht der Vorrichtung bzw. das Gewicht der Steinsammelmulde bestimmbar ist, bzw. mit welchen festgestellt wird, wenn das Maximalgewicht der mit Steinen gefüllten Steinsammelmulde erreicht ist.
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Bei Erreichen des Maximalgewichtes fährt die Vorrichtung entweder selbst zur Sammelstation und lädt die Steine dort ab oder es fährt ein Pendelwagen zur Vorrichtung und nimmt die gesammelten Steine auf.
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Der Schwarmbetrieb ist auch möglich, wenn über eine Drohne oder über Satelliten die Position der Steine detektiert wird. In diesem Fall sollte die von dem/den Steinen in geringster Entfernung befindliche Vorrichtung ein entsprechendes Signal erhalten und zu dem/den Steinen fahren und diese aufgreifen.
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Es ist weiterhin möglich, dass die Vorrichtung über einen Sensor verfügt, über welchen erkannt wird, ob sich in deren Bereich Lebewesen befinden. Ist dies der Fall, kann ein Alarmsignal durch die Vorrichtung ausgelöst werden und/oder die Vorrichtung bremst ab und verändert ihren Weg und umfährt das Lebewesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Steinlesegabel
- 2.1
- Längsstreben
- 2.2
- Querstreben
- 3
- Steinsammelmulde
- 4
- Antrieb
- 5
- Räder
- 6
- Sensor
- 7, 7.1
- Rahmen
- 8
- Hydraulikzylinder
- 9
- Förderband
- 10
- Hänger
- 11
- landwirtschaftliche Nutzfläche
- 12
- Pendelwagen
- 13
- Sammelstation
- S1
- Schwenkachse
- S2
- Schwenkachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- AT 10819 U1 [0003]
- DE 3421592 A1 [0005]
- DE 1100362 B [0007]
- DE 834292 B [0007]
- DE 1217676 B [0007]
- EP 3095310 B1 [0008]
