DE19605069A1 - Numerically controlled boring bit for non-cylindrical holes - Google Patents
Numerically controlled boring bit for non-cylindrical holesInfo
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Abstract
Description
Die im Folgenden beschriebene Innendreheinrichtung ist der Produktionstechnik, im speziellen der "Spanenden Fertigung mit geometrisch bestimmter Schneide" zuzuordnen.The internal turning device described below is the Production technology, in particular the "machining with geometrically specific cutting edge ".
Das Einsatzgebiet ist die Innendrehbearbeitung von Bauteilen, die zur Gewichtserleichterung oder aus Funktionsgründen mit komplexen, in der Regel nicht zylindrischen Innenkonturen versehen sind. Ein besonderes Merkmal solcher Innenkonturen kann sein, daß diese an beiden Seiten engere Durchmesser aufweisen als in mittleren Bereichen. Die Konturen können ein großes bis sehr großes Länge/Durchmesserverhältnis (größer 50) aufweisen.The area of application is the internal turning of components to reduce weight or for functional reasons complex, generally non-cylindrical inner contours are provided. A special feature of such inner contours can be that these have narrower diameters on both sides than in medium areas. The contours can be large to very large have a large length / diameter ratio (greater than 50).
Werkstücke, die die beiden im Abschnitt 1 letztgenannten Merkmale aufweisen (Nichtzylindrische Innenkonturen sowie große L/D-Verhältnisse) sind bisher nur in Sonderfällen aufgetreten und bekannt geworden. Hauptgrund ist, das keine geeignete und kostengünstige Bearbeitungstechnologie zur Verfügung stand.Workpieces that have the two characteristics mentioned in section 1 last have (non-cylindrical inner contours as well as large L / D ratios) have so far only occurred in special cases and known. The main reason is that there is no suitable and Inexpensive machining technology was available.
Folgende Verfahren sind dem Antragsteller bekannt:The applicant is aware of the following procedures:
Die aktuelle Innenkontur, zu Beginn also ein Zylinder, wird nach jedem Bearbeitungsschritt mit flüssigem Schwefel gefüllt. Nach dem Aushärten des Schwefels wird mit dem nächstem Werkzeug ein neuer Konturabschnitt herausgearbeitet. Durch den Schwefel ist das Abstützen der Folgewerkzeuge möglich, die Schnittkraft jedoch gering. Die eingesetzten Werkzeuge (sowie die Verfahrensabfolge) unterscheiden sich deutlich von dem hier vorgestellten Werkzeugkonzept. Eine Veröffentlichung z. B. in einer Fachzeitschrift über dieses Verfahren ist nicht bekannt:The current inner contour, i.e. a cylinder at the beginning, becomes after filled with liquid sulfur in every processing step. After The sulfur will harden with the next tool new contour section worked out. Through the sulfur is the following tools can be supported, but the cutting force low. The tools used (as well as the process sequence) differ significantly from the one presented here Tool concept. A publication e.g. B. in one Journal of this procedure is not known:
An der Universität Stuttgart (IFW - Institut für Werkzeug maschinen) wurde ein neues Auskammerverfahren entwickelt, das sog. Auskammerfräsen. Hierbei befindet sich am Bohrwerkzeugkopf ein exzentrisch gelagerter Fräskopf, der aus der zylindrischen Vorbohrung heraus radial ausgeschwenkt werden kann. Das Werkzeugkonzept unterscheidet sich deutlich von dem hier vorgestelltem Verfahren. (Literatur: Herstellen von Innenkonturen mittels Auskammerfräsen - wt-Produktion und Management 85 (1995) S. 17-21, Springer Verlag 1995. At the University of Stuttgart (IFW - Institute for Tools machines) a new ejection process was developed, the so-called chamber milling. Here is located on the drilling tool head an eccentrically mounted milling head, which consists of the cylindrical The pilot hole can be swung out radially. The Tool concept differs significantly from that here presented method. (Literature: Creating inner contours by means of chamber milling - wt production and management 85 (1995) Pp. 17-21, Springer Verlag 1995.
Bisher ist der Einsatz von Auskammerverfahren nur aus der Luft- und Raumfahrt bekannt (Landebeine, Triebwerkswellen). Grund sind die vergleichsweise hohen Verfahrenskosten und der eingeschränkte Einsatzbereich dieser Verfahren (L/D-Verhältnis, Durchmesserbereiche).So far, the use of ejection processes has only been from the air and space travel known (landing legs, engine shafts). Reason are the comparatively high process costs and the limited Area of application of these processes (L / D ratio, Diameter ranges).
Der in den Patentansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, erstmals eine betriebssichere kostengünstige Innendreheinrichtung zu schaffen, die in der Lage ist komplexe Innenkonturen mit großen L/D-Verhältnissen sowie mit Hinterschneidungen (Aufweitungen) spanend herzustellen.The invention specified in the claims lies Underlying problem, for the first time a reliable, cost-effective To create internal rotating device that is capable of complex Inner contours with large L / D ratios as well as with Machining undercuts (widenings).
Dies Problem wird durch die in den Patentansprüchen dargelegte Innendreheinrichtung gelöst.This problem is addressed by that set out in the claims Internal turning device released.
In die zu bearbeitenden Werkstücke (z. B. Triebwerkswellen, Leichtbauteile (Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrt)) ist mit herkömmlichen Verfahren eine zylindrische Führungsbohrung eingebracht, aus der das o.g. Innendrehwerkzeug im ziehenden Betrieb, ständig geführt durch die Grundbohrung (Abstützung nahe der Zerspankrafteinleitung), im sog. Auskammerverfahren (Kurzkammerverfahren) die nichtzylindrische Innenkontur erzeugt.In the workpieces to be machined (e.g. engine shafts, Lightweight components (vehicle construction, aerospace) is included conventional method a cylindrical guide bore introduced from which the above Internal turning tool in the pulling Operation, constantly guided through the blind hole (support near the cutting force introduction), in the so-called ejection process (Short chamber method) creates the non-cylindrical inner contour.
Besonderheit des Werkzeugsystems sind die Ansteuerung über eine zur Bohrungsachse parallele Schub- bzw. Zugstange mit einem Getriebe im Werkzeug, die die achsparallele Bewegung in eine senkrecht zur Achse stehende Schneidenbewegung übersetzt. Weitere kennzeichnende Elemente sind die Führungselemente des Werkzeugs zur Abstützung in der Grundbohrung, insbesondere ihre Lage, Länge und Anordnung.A special feature of the tool system are the control via a Push rod or pull rod parallel to the bore axis with a Gear in the tool, which the axis-parallel movement in a Cutting edge movement perpendicular to the axis translated. Further characteristic elements are the guide elements of the tool for support in the blind hole, especially its position, length and arrangement.
Mit der Werkzeugeinrichtung ist die Fertigung der unter 4. genannten Beispiele für Werkstücke vorteilhaft möglich. Die Bearbeitung kann auf Maschinen z. B. NC-Tiefbohrmaschinen durchgeführt werden, die in der Industrie in großer Zahl bereits vorhanden sind. Die Möglichkeit zum gewerblichen Einsatz ist damit gegeben.With the tool set-up, the manufacturing under 4. examples of workpieces mentioned advantageously possible. The Processing can on machines such. B. NC deep drilling machines already carried out in industry in large numbers available. The possibility of commercial use is given with it.
Ein vergleichbares, universell einsetzbares Ausdrehsystem, das in den Patentansprüchen skizziert ist, ist auf dem Markt zur Zeit nicht vorhanden.A comparable, universally applicable boring system that is outlined in the claims is currently on the market unavailable.
Die Auskammertechnik wird bisher nur in wenigen Branchen eingesetzt. Im wesentlichen sind dies die Triebwerksindustrie und die Luft- und Raumfahrtindustrie. In diesen Industriezweigen ist zur Zeit ein zunehmender Bedarf an Auskammerwerkzeugen zu beobachten. Dieser allein rechtfertigt bereits die Annahme einer vorteilhaften Wirkung.The ejection technology is only used in a few branches used. These are essentially the engine industry and the aerospace industry. In these industries there is currently an increasing need for ejector tools observe. This alone justifies the acceptance of one beneficial effect.
Die Existenz der Technologie wird jedoch darüber hinaus bekannt werden, so daß immer mehr Konstrukteure und Entwickler optimierte Bauteile einsetzen möchten. Generell ist festzustellen, daß ausgekammertes Werkstück praktisch grundsätzlich technologische Vorteile gegenüber einem nur mit zylindrischer Bohrung versehenen Werkstück hat (geringeres Gewicht bei gleicher Belastung, geringere Lagerkräfte, Verhinderung von Unwuchten, an die Bela stung angepaßte Werkstückgeometrie).However, the existence of the technology is also known become, so that more and more designers and developers optimized Want to use components. Generally it can be said that removed workpiece practically basically technological Advantages compared to a cylinder with a cylindrical bore only Workpiece (lower weight with the same load, lower bearing forces, prevention of unbalance, on the Bela adapted workpiece geometry).
Fig. 2 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die alle
in den Ansprüchen genannten Merkmale aufweist:
Das Innendrehwerkzeug besitzt mehrere hintereinander liegende
Stützelemente (4) die es in einer Vorbohrung mit einem angepaßten
Durchmesser abstützen. Es sind mindestens 2 Reihen von
Stützelementen (4) vorhanden, sie sind nicht beweglich, ihr
Vorderende liegt, auf die Werkzeugachse bezogen, 0,5-1,5 mal
Werkzeugnenndurchmesser hinter der Schneide (10). Im
Arbeitsbetrieb verlassen sie niemals die Führungsbohrung. Fig. 2 illustrates an embodiment of the invention, comprising all the features mentioned in the claims:
The internal turning tool has several support elements ( 4 ) which are located one behind the other and which support it in a pilot hole with an adapted diameter. There are at least 2 rows of support elements ( 4 ), they are not movable, their front end is 0.5-1.5 times the nominal tool diameter behind the cutting edge ( 10 ) in relation to the tool axis. They never leave the pilot hole during work.
In bzw. nahe der Schneidenebene befindet sich eine weitere Stützelementreihe (11) die über Federn- oder ein Hydraulikkissen (12) in einem Verstellbereich unter einem Millimeter ausgestellt werden kann. Die Aufgabe dieser Führungsleistenreihe ist die sichere Abstützung des Werkzeugs auch in dem Fall, daß keine bzw. kaum eine Zerpankraft vorhanden ist (Leerhübe, Schlichtschnitte). Die og. Stützleisten sind im sog Abstützmodul (5) des Werkzeugs angebracht.In or near the cutting plane there is a further row of support elements ( 11 ) which can be raised using spring or hydraulic cushions ( 12 ) in an adjustment range of less than one millimeter. The task of this row of guide strips is the safe support of the tool even in the event that there is little or no cutting force (empty strokes, finishing cuts). The above. Support strips are attached in the so-called support module ( 5 ) of the tool.
Bei Längsverschiebung der Schubstange (7), die mit dem Längsschieber (3), der an der Unterseite eine Verzahnung besitzt, verbunden ist, wird über die Gegenverzahnung (Keilgetriebe) am Schneidenschieber (2) die Schneidplatte (10) radial verstellt. Keilgetriebe und Schneidenschieber befinden sich im Kopfteil (9) des Werkzeugs. Der Kopfdeckel (1) dient zum Schutz des ausgefahrenen Längsschiebers (3).When the push rod ( 7 ) is longitudinally displaced, which is connected to the longitudinal slide ( 3 ), which has a toothing on the underside, the cutting plate ( 10 ) is radially adjusted via the counter toothing (spline gear) on the cutting slide ( 2 ). Wedge gear and cutter slide are located in the head part ( 9 ) of the tool. The head cover ( 1 ) serves to protect the extended longitudinal slide ( 3 ).
Im sog. Dämpfungsmodul (6) des Werkzeugs sind mindestens 3 Kunststoffelemente (13) eingesetzt, die durch Reibungskontakt mit der Führungsbohrung für eine Lagestabilisierung und Schwingungsdämpfung des Werkzeuges sorgen.At least 3 plastic elements ( 13 ) are used in the so-called damping module ( 6 ) of the tool, which, through frictional contact with the guide bore, stabilize the position and dampen the vibration of the tool.
Das Gesamtwerkzeug besitzt ein Gewinde (14), das zur Befestigung an einem Tragrohr geeignet ist. Die Schubstange (7) ist am Ende mit einer drehgelagerten Überwurfmutter (8) versehen, mit der die Schubstange (7) an einer im Tragrohr gelagerten Steuerstange befestigt werden kann. Durch die drehgelagerte Überwurfmutter (8) ist die Befestigung der Steuerstange ohne Drehen des Werkzeugs möglich.The overall tool has a thread ( 14 ) which is suitable for attachment to a support tube. The push rod ( 7 ) is provided at the end with a swivel nut ( 8 ) with which the push rod ( 7 ) can be attached to a control rod mounted in the support tube. The swivel nut ( 8 ) enables the control rod to be attached without turning the tool.
Im Inneren der Schubstange ist eine Bohrung vorhanden, die eine Zuführung von Hydraulik in das Werkzeug ermöglicht. Hierzu ist innerhalb der Steuerstangenbefestigung (8) eine Hydraulikkupplung integriert. Die Hydraulik wird, unabhängig von der aktuellen Stellung der Steuerstange, in das hydraulische Kissen (12) unter der Stützleistenreihe (11) eingeleitet. Diese kann damit extern an die Führungsbohrung angedrückt werden.There is a hole in the inside of the push rod which enables hydraulic to be fed into the tool. For this purpose, a hydraulic coupling is integrated within the control rod attachment ( 8 ). Regardless of the current position of the control rod, the hydraulics are introduced into the hydraulic cushion ( 12 ) under the row of support strips ( 11 ). This can be pressed externally onto the guide hole.
Arbeitsweise des Innendrehwerkzeuges:
Im Rückhub des Werkzeugs werden ausgehend von der Führungsbohrung
nacheinander einzelne Kammern jeweils fertig bearbeitet
(Auskammerverfahren). Hierzu ist eine geeignete
Schnittaufteilung und Innengeometrie (Fertigteil) auszuwählen, die
über ein numerisches Steuerprogramm eingegeben wird (vergl. Fig.
3 die zur Zusammenfassung gehört).How the internal turning tool works:
In the return stroke of the tool, individual chambers are machined one after the other, starting from the guide bore (chamber removal process). For this purpose, a suitable cut distribution and internal geometry (finished part) is to be selected, which is entered via a numerical control program (see FIG. 3, which belongs to the summary).
Fig. 3 zeigt eine, zum Betreiben des unter 7.1 beschriebenen Innendrehwerkzeugs, geeignete Antriebseinheit. Basis ist eine numerisch gesteuerte Achse (6) an deren Schlitten ein Kragarm (4) befestigt ist. Fig. 3 shows, for operating the internal rotary tool described in 7.1, suitable drive unit. The basis is a numerically controlled axis ( 6 ) on the carriage of which a cantilever arm ( 4 ) is attached.
Die NC-Einheit ist über eine Konsole (8) über eine Flanschverbindung (7) mit dem Spindelstock (2), der das Bohrrohr (1) antreibt, derart verbunden, daß das Koppelstück (11) in die Achse des Tragrohres geschoben werden kann. Hierzu sind am NC-Schlitten zwei Stellhebel (5) zu lösen. Der Kragarm kann dann von Hand oder motorisch in die Achse verschoben werden.The NC unit is connected via a bracket ( 8 ) via a flange connection ( 7 ) to the headstock ( 2 ) that drives the drill pipe ( 1 ) in such a way that the coupling piece ( 11 ) can be pushed into the axis of the support pipe. To do this, release two adjusting levers ( 5 ) on the NC slide. The cantilever arm can then be moved into the axis by hand or by motor.
Am Ende des Kragarmes (4) ist eine Gabel (12) angeschraubt, die an die Steuerstange (10), die sich innerhalb des Tragrohres (1) für das Innendrehwerkzeug befindet, angekoppelt werden kann.At the end of the cantilever arm ( 4 ) is screwed a fork ( 12 ) which can be coupled to the control rod ( 10 ), which is located within the support tube ( 1 ) for the internal turning tool.
Hierzu befindet sich an der Gabel (12) ein Koppelstück (11), daß durch eine geeignete Lagerung derart ausgeführt ist, daß die Steuerstange rotieren kann. Eine Hochdruck-Drehzuführung im Koppelstück (11) ermöglicht die Einleitung von unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit.For this purpose, there is a coupling piece ( 11 ) on the fork ( 12 ), which is designed by suitable mounting such that the control rod can rotate. A high-pressure rotary feed in the coupling piece ( 11 ) enables the introduction of hydraulic fluid under pressure.
Zur Begrenzung des vom Werkzeug abhängigen max. Verfahrweges der Steuerstange (10) ist am Flansch (7) eine Nockenbahn (9) befestigt. Der bzw. die an der Gabel (12) befindlichen Endschalter (3) werden über die Nocken, die die Bereichsenden markieren, geschaltet.To limit the max. Travel of the control rod ( 10 ) is attached to the flange ( 7 ) a cam track ( 9 ). The limit switch (3) and located on the fork (12) are connected across the cam, which mark the area ends.
Die Antriebseinheit ist damit universell einsetzbar. Zu jedem Innendrehwerkzeug (nach 7.1), das von der Antriebseinheit angesteuert werden kann, gehört entsprechend die angepaßte Nockenbahn (9).The drive unit can thus be used universally. The adapted cam track ( 9 ) belongs to each internal turning tool (according to 7.1) that can be controlled by the drive unit.
Claims (2)
Innendrehwerkzeug, bestehend aus einem Schneidkopf in dem ein senkrecht zur Bohrungsachse beweglicher Schieber gelagert ist, der eine Wendeplatte trägt. Mit einem im Schneidkopf angeordneten Getriebe zur Umwandlung einer achsparallelen Bewegung einer Steuerstange in eine senkrecht hierzu stehende Bewegung des Schiebers.
- 1) Innendrehwerkzeug nach 1, zusätzlich bestehend aus einem Abstützteil, an dem mindestens zwei wechselbare vor dem Drehvorgang auf den Führungsdurchmesser eingestellte oder einstellbare längere Stützelemente befestigt sind, die zur Abstützung des Werkzeugs in einer Führungsbohrung dienen. Die Stützelemente erstrecken sich parallel zur Achse des Werkzeugs, sie sind während des Werkzeugbetriebes radial nicht bewegbar.
- 2) Innendrehwerkzeug nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Vorderende der Abstützelemente in einem größeren Abstand (ca. 0,5 bis 1,5 × Werkzeugdurchmesser) hinter der Schneidenecke befindlich ist, damit es in keinem Bearbeitungsfall zum Austritt der Abstützelemente (oder von Bereichen der Abstützelemente) aus der Führungsbohrung kommt.
- 3) Innendrehwerkzeug nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine zusätzliche Leiste, die zum Ausgleich des Spiels in der Führungsbohrung dient, vorhanden ist. Sie dient nicht der Abstützung der Zerspankräfte. Die Leiste kann durch Federn oder Hydraulik angepreßt werden. Die ausgeübte Kraft auf die Bohrungswand ist derart, daß sie die Abstützkraft der feststehenden Leisten (siehe Anspruch 2) erhöht.
- 4) Innendrehwerkzeug nach 1, zusätzlich bestehend aus einem Dämpfungsteil an dem mindestens drei wechselbare auf den Führungsdurchmesser eingestellte oder einstellbare Dämpfungselemente aus beliebigem Material befestigt sind, die zur Dämpfung von Werkzeugschwingungen, durch Reibung mit der Oberfläche der Führungsbohrung, dienen.
- 5) Innendrehwerkzeug nach 1, zusätzlich gekennzeichnet dadurch, daß sich Werkzeugkörper und die innenliegende verschiebbare Steuerstange über jeweils eine Gewindeverbindung mit anschraubbaren Rohren beliebig verlängern lassen.
Internal turning tool, consisting of a cutting head in which a slide is mounted perpendicular to the axis of the bore, which carries an indexable insert. With a gear arranged in the cutting head for converting an axis-parallel movement of a control rod into a perpendicular movement of the slide.
- 1) Internal turning tool according to 1, additionally consisting of a support part, to which at least two interchangeable longer support elements which are set or adjustable to the guide diameter before the turning process are fastened and which serve to support the tool in a guide bore. The support elements extend parallel to the axis of the tool; they cannot be moved radially during tool operation.
- 2) Internal turning tool according to 1, characterized in that the front end of the support elements is located at a greater distance (approx. 0.5 to 1.5 × tool diameter) behind the cutting corner, so that there is no machining to exit the support elements (or from areas the support elements) comes out of the guide hole.
- 3) Internal turning tool according to 1, characterized in that an additional bar, which serves to compensate for the play in the guide bore, is available. It is not used to support the cutting forces. The bar can be pressed by springs or hydraulics. The force exerted on the bore wall is such that it increases the supporting force of the fixed strips (see claim 2).
- 4) Internal turning tool according to 1, additionally consisting of a damping part to which at least three interchangeable damping elements of any material, which are set or adjustable to the guide diameter, are fastened and are used to damp tool vibrations by friction with the surface of the guide bore.
- 5) Internal turning tool according to 1, additionally characterized in that the tool body and the internal displaceable control rod can be extended as desired via a threaded connection with screwable tubes.
Numerisch gesteuerte Antriebseinheit die zum achsparallelen Anflanschen an Sondermaschinen, insbesondere jedoch an Maschinen zur Herstellung tiefer Bohrungen geeignet ist.
- 6) Numerisch gesteuerte Antriebseinheit, gekennzeichnet dadurch, daß ein Schieber, der an einem numerisch gezielt verfahrbaren Schlitten der Antriebseinheit befestigt ist, durch manuelle oder elektromotorische/hydraulische Bewegung in die Achse der Führungsbohrung gelangen kann.
- 7) Numerisch gesteuerte Antriebseinheit, gekennzeichnet dadurch, daß am Schieber in der Achse der Führungsbohrung eine Koppelstelle vorhanden ist, die mit der Steuerstange des Werkzeugs durch eine Schraubverbindung verbunden werden kann. Die Bewegung des Schiebers läßt sich damit auf die Steuerstange übertragen.
- 8) Numerisch gesteuerte Antriebseinheit, gekennzeichnet dadurch, daß die Koppelstelle (vergl. Anspruch 7) mit Lagerungen derart ausgeführt ist, das die Steuerstange des Werkzeugs (vergl. Anspruch 1-3) auch rotieren kann.
- 9) Numerisch gesteuerte Antriebseinheit, gekennzeichnet dadurch, daß die Koppelstelle (vergl. Anspruch 7) mit einem Hochdruck-Drehübertrager derart ausgeführt ist, das unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in das Werkzeug eingeleitet werden kann.
Numerically controlled drive unit which is suitable for flange-mounting on special machines, but especially on machines for producing deep holes.
- 6) Numerically controlled drive unit, characterized in that a slide, which is attached to a numerically selectively movable carriage of the drive unit, can get into the axis of the guide bore by manual or electromotive / hydraulic movement.
- 7) Numerically controlled drive unit, characterized in that there is a coupling point on the slide in the axis of the guide bore, which can be connected to the control rod of the tool by a screw connection. The movement of the slide can thus be transferred to the control rod.
- 8) Numerically controlled drive unit, characterized in that the coupling point (see claim 7) is designed with bearings such that the control rod of the tool (see claims 1-3) can also rotate.
- 9) Numerically controlled drive unit, characterized in that the coupling point (see claim 7) is designed with a high-pressure rotary transducer such that the pressurized hydraulic fluid can be introduced into the tool.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE1996105069 DE19605069A1 (en) | 1996-02-12 | 1996-02-12 | Numerically controlled boring bit for non-cylindrical holes |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
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ID=7785171
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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1996
- 1996-02-12 DE DE1996105069 patent/DE19605069A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
| 8170 | Reinstatement of the former position | ||
| 8141 | Disposal/no request for examination | ||
| 8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8170 | Reinstatement of the former position | ||
| 8130 | Withdrawal |