ES2351746B1 - HORIZONTAL PRESS COLD FORGING MACHINE WITH REDUCTION OF BLOWING SPEED. - Google Patents
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Abstract
Máquina de forja en frío de prensa horizontal cuya zona de estampación comprende al menos un conjunto de parte fija (1) y parte móvil (2), donde la parte fija (1) comprende una matriz (3) provista de un agujero (4) en el cual se introduce una pieza (5), y la parte móvil (2) comprende una aguja (6) que prensa la pieza (5) provocando que adopte la forma del agujero (4). La parte fija (1) comprende un sistema reductor de velocidad basado en que la matriz (3) es móvil en el interior de la parte fija (1), de manera que la velocidad efectiva con la que la aguja (6) prensa la pieza (5) es menor que la velocidad a la que la parte móvil (2) incide sobre la parte fija (1). Esto permite forjar en frío, y por lo tanto con una productividad elevada, piezas complejas tales como engranajes de dientes helicoidales.Horizontal press cold forging machine whose stamping area comprises at least one set of fixed part (1) and moving part (2), where the fixed part (1) comprises a die (3) provided with a hole (4) in which a piece (5) is introduced, and the movable part (2) comprises a needle (6) that presses the piece (5) causing it to take the shape of the hole (4). The fixed part (1) comprises a speed reducing system based on the fact that the matrix (3) is mobile inside the fixed part (1), so that the effective speed with which the needle (6) presses the part (5) is less than the speed at which the moving part (2) strikes the fixed part (1). This allows forging cold, and therefore with high productivity, complex parts such as helical teeth gears.
Description
Máquina de forja en frío de prensa horizontal con reducción de la velocidad de golpeado. Horizontal press cold forging machine with reduced hitting speed.
Sector de la técnica Technical sector
La invención se refiere a una máquina de forja en frío de prensa horizontal. The invention relates to a horizontal press cold forging machine.
Estado de la técnica State of the art
Las máquinas de forja en frío en general son máquinas de forja concebidas para la deformación del material sin previo calentamiento del mismo, diferenciándolas así de las maquinas de semicaliente o caliente. Las máquinas de forja en frío se dividen fundamentalmente en dos tipos: horizontales y verticales, en función de la dirección del golpe sobre el metal. Generalmente, las máquinas de forja en frío horizontales suelen presentar velocidades de prensado muy elevadas y una alta productividad, es decir, permiten obtener piezas de bajo coste. En cambio, las máquinas de forja en frío verticales generalmente presentan una menor velocidad de prensado. Cold forging machines in general are forging machines designed for deformation of the material without prior heating of the material, thus differentiating them from semi-hot or hot machines. Cold forging machines are basically divided into two types: horizontal and vertical, depending on the direction of the blow on the metal. Generally, horizontal cold forging machines usually have very high pressing speeds and high productivity, that is, they allow low-cost parts to be obtained. In contrast, vertical cold forging machines generally have a lower pressing speed.
Generalmente, una máquina de forja en frío horizontal (también conocida como transfer horizontal) comprende principalmente las siguientes partes: Generally, a horizontal cold forging machine (also known as horizontal transfer) mainly comprises the following parts:
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- Un portarrollos, donde se coloca un rollo de alambre, que constituye la materia prima a partir de la cual se fabrican las piezas. A roll holder, where a roll of wire is placed, which constitutes the raw material from which the pieces are manufactured.
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- Unos enderezadores, que enderezan el alambre originalmente embobinado. Straighteners, which straighten the originally wound wire.
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- Una trefiladora, que realiza un calibrado para eliminar los posibles defectos existentes en el alambre (ovalidades, defectos producidos en la preparación del rollo u otros tratamientos previos, etc.), generándose un cilindro perfecto. A trephilator, which performs a calibration to eliminate the possible existing defects in the wire (ovalities, defects produced in the preparation of the roll or other previous treatments, etc.), generating a perfect cylinder.
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- Una zona de corte, donde el alambre se corta en porciones cilíndricas cuyo volumen coincide con el volumen de la pieza que se va a fabricar. A cutting area, where the wire is cut into cylindrical portions whose volume matches the volume of the piece to be manufactured.
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- Una zona de estampación, compuesta por una parte fija en la que se encuentra una serie de matrices (moldes sucesivos donde se van introduciendo las porciones cilíndricas provenientes de la matriz anterior) y una parte móvil en la que se encuentran los martillos (elementos encargados de golpear las porciones cilíndricas para que sucesivamente vayan adoptando la forma de cada matriz). La zona de estampación comprende además un sistema de transporte (por ejemplo con una especie de dedos) encargado de transportar la pieza de una matriz a la siguiente. A stamping area, composed of a fixed part in which there is a series of matrices (successive molds where the cylindrical portions from the previous matrix are introduced) and a mobile part in which the hammers are found (elements in charge of hit the cylindrical portions so that they are successively taking the shape of each matrix). The stamping area further comprises a transport system (for example with a kind of fingers) responsible for transporting the piece from one matrix to the next.
Habitualmente, los martillos de la parte móvil suelen desplazarse a una velocidad de 60 g.p.m. (aproximadamente 700 mm/s), por lo cual las máquinas de forja en frío de prensa horizontal se consideran máquinas de alta velocidad. Usually, the hammers of the moving part usually move at a speed of 60 g.p.m. (approximately 700 mm / s), whereby horizontal press cold forging machines are considered high speed machines.
Cierto tipo de piezas, por sus características geométricas, no pueden ser prensadas en una máquina de forja en frío de prensa horizontal a una velocidad tan elevada como las mencionadas. Es el caso de los engranajes de dientes helicoidales: por la forma compleja del helicoide en el molde interno de la matriz y las limitaciones que presenta la velocidad de deformación del material, al prensarse a alta velocidad el rellenado del molde no se produce correctamente y se obtiene una pieza con engranajes de dientes helicoidales defectuosos. Por ello, los engranajes de dientes helicoidales y otro tipo de piezas complejas se fabrican actualmente generalmente mediante el tallado de alta precisión. Sin embargo, dicho proceso es muy costoso y lento y produce una gran cantidad de residuos y un gran desperdicio de materia prima. Por ello, sería deseable poder fabricar este tipo de piezas en máquinas de forja en frío de prensa horizontal, ya que las piezas presentarían un menor coste, se lograría una elevada productividad y se reducirían los residuos y los desperdicios. Certain types of pieces, due to their geometric characteristics, cannot be pressed in a cold forging machine with horizontal press at a speed as high as those mentioned. This is the case of helical tooth gears: due to the complex shape of the helicoid in the internal mold of the die and the limitations of the deformation speed of the material, when pressing at high speed the filling of the mold does not occur correctly and get a piece with defective helical teeth gears. Therefore, helical tooth gears and other complex parts are currently manufactured generally by high precision carving. However, this process is very expensive and slow and produces a large amount of waste and a large waste of raw material. Therefore, it would be desirable to be able to manufacture this type of parts in horizontal press cold forging machines, since the parts would have a lower cost, high productivity would be achieved and waste and waste would be reduced.
La invención tiene como objetivo diseñar una máquina de forja en frío de prensa horizontal que permita fabricar piezas tales como engranajes de dientes helicoidales u otras piezas que actualmente no son fabricables en este tipo de máquinas. Para ello, es objetivo de la invención conseguir reducir la velocidad de golpeo de la pieza en la máquina de forja en frío de prensa horizontal sin que ello disminuya su productividad. Descripción breve de la invenciónThe invention aims to design a horizontal press cold forging machine that allows manufacturing parts such as helical tooth gears or other parts that are currently not manufactured in this type of machines. To this end, it is an object of the invention to reduce the speed of striking the workpiece in the horizontal press cold forging machine without reducing its productivity. Brief Description of the Invention
Es objeto de la invención una máquina de forja en frío de prensa horizontal cuya zona de estampación comprende al menos un conjunto de parte fija y parte móvil, donde al igual que en otras máquinas de forja en frío de prensa horizontal la parte fija comprende una matriz provista de un agujero en el cual se introduce una pieza, y la parte móvil está destinada a incidir sobre la parte fija y comprende una aguja que prensa la pieza provocando que adopte la forma del agujero, con la particularidad de que la parte fija comprende un sistema reductor de velocidad tal que la velocidad efectiva con la que la aguja prensa la pieza es menor que la velocidad a la que la parte móvil incide sobre la parte fija. El sistema reductor se basa, principalmente, en hacer que la matriz sea móvil en el interior de la parte fija y en limitar dicho movimiento de manera que la velocidad efectiva de golpeo de la pieza es sustancialmente igual a la diferencia entre la velocidad a la que incide la parte móvil sobre la parte fija y la velocidad de desplazamiento de la matriz. The object of the invention is a horizontal press cold forging machine whose stamping area comprises at least one set of fixed part and moving part, where as in other cold press horizontal forging machines the fixed part comprises a die provided with a hole in which a piece is inserted, and the movable part is intended to influence the fixed part and comprises a needle that presses the piece causing it to take the shape of the hole, with the particularity that the fixed part comprises a speed reducing system such that the effective speed with which the needle presses the part is less than the speed at which the moving part strikes the fixed part. The reducing system is based mainly on making the matrix mobile inside the fixed part and limiting said movement so that the effective hitting speed of the piece is substantially equal to the difference between the speed at which the moving part affects the fixed part and the speed of movement of the matrix.
La máquina de la invención permite conseguir una velocidad de golpeo de la aguja sobre la pieza de 180 mm/s a partir de una velocidad de desplazamiento de la parte móvil con respecto a la parte fija de 60 g.p.m. (aproximadamente 700 mm/s). Esto permite rellenar correctamente el molde de fabricación de piezas tales como engranajes de dientes helicoidales u otras piezas, caracterizadas por requerir un forjado a menor velocidad que la proporcionada por las máquinas de forja en frío de prensa horizontal convencionales. Descripción breve de las figurasThe machine of the invention allows to achieve a striking speed of the needle on the piece of 180 mm / s from a movement speed of the moving part with respect to the fixed part of 60 g.p.m. (approximately 700 mm / s). This makes it possible to correctly fill the mold for manufacturing parts such as helical tooth gears or other parts, characterized by requiring a forging at a lower speed than that provided by conventional horizontal press cold forging machines. Brief description of the fi gures
Los detalles de la invención se aprecian en las figuras que se acompañan, no pretendiendo éstas ser limitativas del alcance de la invención: The details of the invention can be seen in the accompanying figures, not intended to be limiting of the scope of the invention:
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- La Figura 1 muestra un ejemplo de engranaje de dientes helicoidales para cuya fabricación está especialmente indicada la máquina según la invención. Figure 1 shows an example of helical tooth gear for whose manufacture the machine according to the invention is especially indicated.
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- La Figura 2 muestra un conjunto de parte fija y parte móvil de un modo de realización de la máquina según la invención, en posición inicial. Figure 2 shows a set of fixed part and moving part of an embodiment of the machine according to the invention, in initial position.
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- La Figura 3 muestra el conjunto de la figura anterior, en posición final. Descripción detallada de la invenciónFigure 3 shows the set of the previous figure, in the final position. Detailed description of the invention
La Figura 1 muestra un ejemplo de engranaje de dientes helicoidales para cuya fabricación está especialmente indicada la máquina según la invención. Figure 1 shows an example of helical tooth gear for whose manufacture the machine according to the invention is especially indicated.
Este tipo de piezas se caracteriza por forjarse en el interior de un molde dotado de formas relativamente complejas. Para que dichas formas del molde sean rellenadas correctamente y la pieza resultante no presente defectos, el rellenado del molde (consecuencia del golpeo o prensado de la aguja sobre la pieza) debe realizarse a una velocidad relativamente baja (del orden de 250 mm/s). La máquina de forja según la invención permite reducir la velocidad de desplazamiento de la parte móvil con respecto a la parte fija, del orden de 60 g.p.m. (aproximadamente 700 mm/s), a una velocidad de golpeo de la aguja sobre la pieza del valor indicado. This type of pieces is characterized by forging inside a mold with relatively complex shapes. In order for said mold shapes to be filled in correctly and the resulting part to be free of defects, the mold filling (as a result of hitting or pressing the needle on the piece) must be carried out at a relatively low speed (of the order of 250 mm / s) . The forging machine according to the invention allows to reduce the speed of movement of the mobile part with respect to the fixed part, of the order of 60 g.p.m. (approximately 700 mm / s), at a speed of striking the needle on the piece of the indicated value.
La máquina de forja en frío de prensa horizontal según la invención comprende, al igual que las máquinas de forja en frío de prensa horizontal convencionales, una zona de estampación provista de al menos un conjunto de parte fija (1) y parte móvil (2). La Figura 2 muestra un conjunto de parte fija (1) y parte móvil The horizontal press cold forging machine according to the invention comprises, like conventional horizontal press cold forging machines, a stamping area provided with at least one set of fixed part (1) and moving part (2) . Figure 2 shows a set of fixed part (1) and moving part
- (2) (2)
- de un modo de realización de la máquina según la invención. La parte móvil (2) es capaz de incidir sobre la parte fija (1) para proporcionar el prensado of an embodiment of the machine according to the invention. The moving part (2) is able to influence the fixed part (1) to provide the pressing
- o golpeo. La parte fija (1) comprende una matriz (3) provista de un agujero (4) en el cual se introduce una pieza (5). La parte móvil (2) a su vez comprende una aguja (6) que, cuando la parte móvil (2) incide sobre la parte fija (1), prensa la pieza (5) provocando que adopte la forma del agujero (4). or hit The fixed part (1) comprises a die (3) provided with a hole (4) in which a part (5) is inserted. The mobile part (2) in turn comprises a needle (6) which, when the mobile part (2) hits the fixed part (1), presses the part (5) causing it to take the shape of the hole (4).
De acuerdo con la invención, la matriz (3) es móvil en el interior de la parte fija (1), es decir, puede desplazarse en dirección longitudinal (X) con respecto los componentes fijos propiamente dichos de la parte fija (1), tales como la funda (16). La parte fija (1) comprende además un casquillo móvil (8) dispuesto alrededor de al menos parte de la matriz (3) y capaz de desplazarse en dirección longitudinal (X) con respecto a dicha matriz (3). Además, la parte fija (1) comprende una cuña (7) localizada entre el casquillo móvil (8) y la matriz (3), siendo dicha cuña (7) fija en dirección longitudinal (X) y móvil en dirección radial (Y). La cuña (7) comprende una superficie interior en cuña (10) y una superficie exterior en cuña (11). Por su parte, la matriz (3) comprende una superficie exterior en cuña (12) análoga a la superficie interior en cuña (10) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (10, 12). Similarmente, el casquillo móvil (8) comprende una superficie interior en cuña According to the invention, the matrix (3) is mobile inside the fixed part (1), that is, it can move in longitudinal direction (X) with respect to the fixed components of the fixed part (1), such as the cover (16). The fixed part (1) further comprises a movable bushing (8) arranged around at least part of the matrix (3) and capable of moving in a longitudinal direction (X) with respect to said matrix (3). In addition, the fixed part (1) comprises a wedge (7) located between the mobile bushing (8) and the die (3), said wedge (7) being fixed in the longitudinal direction (X) and mobile in the radial direction (Y) . The wedge (7) comprises an inner wedge surface (10) and an outer wedge surface (11). On the other hand, the matrix (3) comprises an outer wedge surface (12) analogous to the inner wedge surface (10) of the wedge (7), there being a friction between both surfaces (10, 12). Similarly, the movable bushing (8) comprises an inner wedge surface
- (13) (13)
- análoga a la superficie exterior en cuña (11) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (11, 13). Además, la parte móvil (2) comprende un empujador (9) capaz de empujar el casquillo móvil analogous to the outer wedge surface (11) of the wedge (7), there is a friction between both surfaces (11, 13). In addition, the movable part (2) comprises a pusher (9) capable of pushing the movable bushing
- (8) (8)
- cuando la aguja (6) incide sobre la pieza (5). when the needle (6) hits the part (5).
Las Figuras2y3 muestran el conjunto de parte fija (1) y parte móvil (2) en posición inicial y final, respectivamente. Figures 2 and 3 show the set of fixed part (1) and moving part (2) in initial and final position, respectively.
El funcionamiento del conjunto es el siguiente. La parte móvil (2) incide sobre la parte fija (1) a una determinada velocidad “v1”, de manera que la aguja (6) golpea la pieza (5) y el empujador (9) empuja el casquillo móvil (8). La Figura 1 muestra el conjunto en el instante anterior a que esto suceda. El casquillo móvil The operation of the set is as follows. The moving part (2) strikes the fixed part (1) at a certain speed "v1", so that the needle (6) hits the part (5) and the pusher (9) pushes the moving bushing (8). Figure 1 shows the set in the instant before this happens. The mobile cap
- (8) (8)
- se desplaza en la dirección longitudinal (X) pero no en la dirección axial (Y), apareciendo un hueco entre el casquillo móvil (8) y la cuña (7); como consecuencia de este hueco la cuña (7) se desplaza con respecto a la matriz (3) en la dirección radial (Y), es decir, aparece un hueco entre la cuña (7) y la matriz (3); como consecuencia de este segundo hueco la matriz (3) queda liberada y puede desplazarse en dirección longitudinal (X), a una velocidad “v2”, hasta que alcanza un tope cuando su superficie exterior en cuña it travels in the longitudinal direction (X) but not in the axial direction (Y), a gap appearing between the movable bushing (8) and the wedge (7); as a consequence of this gap the wedge (7) moves with respect to the matrix (3) in the radial direction (Y), that is, a gap appears between the wedge (7) and the matrix (3); as a consequence of this second gap the matrix (3) is released and can move in the longitudinal direction (X), at a speed "v2", until it reaches a stop when its outer wedge surface
- (12) (12)
- retoma contacto con la superficie interior en cuña resumes contact with the inner wedge surface
- (10) (10)
- de la cuña (7), instante representado en la Figura 2. La velocidad efectiva de golpeo o prensado de la aguja (6) sobre la pieza (5) es por lo tanto v1-v2, es decir, es menor que “v1”. Es decir, la máquina según la invención permite golpear las piezas (5) a una velocidad relativamente baja mientras la parte móvil of the wedge (7), instant represented in Figure 2. The effective speed of hitting or pressing the needle (6) on the part (5) is therefore v1-v2, that is, it is less than "v1" . That is, the machine according to the invention allows the parts (5) to be struck at a relatively low speed while the moving part
- (2) (2)
- continúa desplazándose a alta velocidad. Dicho de otro modo, es posible golpear las piezas (5) a una velocidad relativamente baja sin necesidad de reducir la velocidad de la parte móvil (2), lo cual se traduciría en menos ciclos de prensado por unidad de tiempo y en una menor productividad de la máquina. continues to travel at high speed. In other words, it is possible to hit the pieces (5) at a relatively low speed without reducing the speed of the moving part (2), which would result in less pressing cycles per unit of time and lower productivity of the machine
El rozamiento existente entre las superficies (10, 12) permite que la velocidad “v2” de desplazamiento de la matriz (3) sea menor que la velocidad “v1” de desplazamiento de la aguja (6). En caso contrario, ambas velocidades serían iguales y la aguja (6) no llegaría a golpear la pieza (5). El rozamiento viene determinado por el ángulo que forman ambas superficies (10, 12) con la dirección longitudinal (X), por lo que dicho ángulo es determinante para obtener la relación de desmultiplicación de velocidad deseada. The friction between the surfaces (10, 12) allows the speed "v2" of displacement of the die (3) to be less than the speed "v1" of displacement of the needle (6). Otherwise, both speeds would be the same and the needle (6) would not hit the piece (5). The friction is determined by the angle formed by both surfaces (10, 12) with the longitudinal direction (X), whereby said angle is decisive to obtain the desired gear ratio ratio.
Preferentemente, el conjunto comprende además un muelle (14) que empuja el casquillo móvil (8) en dirección longitudinal (X), en sentido contrario al sentido de golpeo de la aguja (6), hacia su posición inicial o de reposo representada en la Figura 1. Similarmente, el conjunto representado comprende además un muelle (15) que empuja la matriz (3) en dirección longitudinal (X), en sentido contrario al sentido de golpeo de la aguja (6), hacia su posición inicial o de reposo representada en la Figura 1. Preferably, the assembly further comprises a spring (14) that pushes the movable bushing (8) in the longitudinal direction (X), in the opposite direction to the direction of striking of the needle (6), towards its initial or rest position represented in the Figure 1. Similarly, the assembly shown further comprises a spring (15) that pushes the die (3) in the longitudinal direction (X), in the opposite direction to the direction of striking of the needle (6), towards its initial or resting position represented in Figure 1.
es fija en dirección longitudinal (X) y móvil en dirección radial (Y), it is fixed in the longitudinal direction (X) and mobile in the radial direction (Y),
Claims (4)
- --
- la matriz (3) es móvil en el interior de la parte fija (1), the matrix (3) is mobile inside the fixed part (1),
- --
- la parte fija (1) comprende además un casquillo móvil (8) alrededor de al menos parte de la matriz (3) y capaz de desplazarse en dirección longitudinal (X) con respecto a dicha matriz (3), the fixed part (1) further comprises a movable bushing (8) around at least part of the matrix (3) and capable of moving in a longitudinal direction (X) with respect to said matrix (3),
- --
- la parte fija (1) comprende además una cuña (7) localizada entre el casquillo móvil (8) y la matriz (3), donde dicha cuña (7) comprende una superficie interior en cuña (10) y una superficie exterior en cuña (11), donde dicha cuña (7) the fixed part (1) further comprises a wedge (7) located between the movable bushing (8) and the die (3), wherein said wedge (7) comprises an inner wedge surface (10) and an outer wedge surface ( 11), where said wedge (7)
- --
- la matriz (3) comprende una superficie exterior en cuña (12) análoga a la superficie interior en cuña (10) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (10, 12), y el casquillo móvil (8) comprende una superficie interior en cuña (13) análoga a la superficie exterior en cuña (11) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (11,13), the matrix (3) comprises an outer wedge surface (12) analogous to the inner wedge surface (10) of the wedge (7), there being a friction between both surfaces (10, 12), and the movable bushing (8) it comprises an inner wedge surface (13) analogous to the outer wedge surface (11) of the wedge (7), there being a friction between both surfaces (11,13),
- --
- la parte móvil (2) comprende un empujador (9) capaz de empujar el casquillo móvil (8) cuando la aguja (6) incide sobre la pieza (5). The mobile part (2) comprises a pusher (9) capable of pushing the mobile bushing (8) when the needle (6) hits the part (5).
- 2. 2.
- Máquina según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende además un muelle (14) que empuja el casquillo móvil (8) en dirección longitudinal (X), en sentido contrario al sentido de golpeo de la aguja (6), hacia su posición de reposo. Machine according to claim 1, characterized in that it further comprises a spring (14) that pushes the movable bushing (8) in the longitudinal direction (X), in the opposite direction to the direction of striking of the needle (6), towards its position resting
- 3. 3.
- Máquina según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende además un muelle (15) que empuja la matriz (3) en dirección longitudinal (X), en sentido contrario al sentido de golpeo de la aguja (6), hacia su posición de reposo. Machine according to claim 1, characterized in that it further comprises a spring (15) that pushes the die (3) in the longitudinal direction (X), in the opposite direction to the direction of striking of the needle (6), towards its position of repose.
- Categoría Category
- Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected
- A TO
- DE 3409600 A1 (TOYODA GOSEI KK) 20.09.1984, todo el documento. 1 DE 3409600 A1 (TOYODA GOSEI KK) 20.09.1984, the whole document. one
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- El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:
- Fecha de realización del informe 20.01.2011 Date of realization of the report 20.01.2011
- Examinador A. Gómez Sánchez Página 1/4 Examiner A. Gómez Sánchez Page 1/4
- Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO Claims Claims 1-3 IF NOT
- Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986)
- Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO Claims Claims 1-3 IF NOT
- Documento Document
- Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date
- D01 D01
- DE 3409600 A1 (TOYODA GOSEI KK) 20.09.1984 OF 3409600 A1 (TOYODA GOSEI KK) 20.09.1984
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