DE102005037970A1 - Bohrmaschine mit Gewindeschonschaltung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit einem auf einer Lafette über einen Schlitten verfahrbaren Drehantrieb, am unteren Ende der Lafette angeordneten Klemmen zum zeitweisen Festsetzen der mit korrespondierendem Gewinde ausgerüsteten Bohrrohre und einem Vorschubantrieb für den Schlitten mit einem getrennt vom Drehantrieb betätigbaren Vorschubregelventil.
- Derartige Bohrmaschinen werden zur Herstellung von Bohrungen größerer Länge eingesetzt, wobei nach dem Abbohren eines Bohrrohres die Lafette zurückgefahren und ein neues Bohrrohr eingesetzt werden muss. Dafür ist es jeweils notwendig, die Gewindeverbindung zwischen den einzelnen Bohrrohren und auch dem Drehantrieb zu lösen bzw. wieder neu herzustellen. Nach Fertigstellung der Bohrung muss das gesamte Bohrgestänge wieder hereingewonnen werden, wobei der umgekehrte Vorgang abläuft, d. h. es wird ein Bohrrohr aus dem Bohrloch herausgezogen, die Gewindeverbindung gelöst und dann das gelöste Bohrrohr entnommen, um das nächste Bohrrohr aus der Bohrung herauszuziehen. Sowohl zum Lösen der Gewindeverbindung sind am unteren Ende der Lafette Klemmen vorgesehen sowie der Drehantrieb so geschaltet, dass er in beide Richtungen zu betreiben ist. Bei den jeweils notwendigen Verschraubvorgängen des Bohrstranges tritt notwendigerweise ein Längenausgleich auf, weil die jeweiligen Bohrrohre bzw. das Bohrrohr und der Rohrflansch ineinander gedreht oder auseinander gedreht werden. Das Thema Gewindeausgleich ist grundsätzlich bekannt. So sind Getriebe mit einer Hohlwelle mit Innenverzahnung und einer darin axial verschieblich und durch Federn zentriert gehaltenen Antriebswelle mit entsprechender Außenverzahnung geschaffen worden. Durch die Verzahnung sind diese Getriebe teuer und der zur Verfügung stehende Hohldurchgang der Antriebswelle wird für viele Anwendungen, die beispielsweise eine Spülung wie beim Lufthebeverfahren benötigen, zu klein. Auch bei den sogenannten Doppelkopf-Bohranlagen ist ein verringerter Querschnitt nachteilig, denn hier muss die Ausgleichsstange oder die Spülwelle des nachgeschalteten Drehgetriebes oder Hydraulikhammers durch das vordere Getriebe hindurchgeführt werden. Die
DE 199 47 497 A1 schlägt eine Bohrmaschine mit einem automatischen Gewindeausgleich mit einer Verschiebeeinheit vor. Diese Verschiebeeinheit ist der Vorschubkette zugeordnet und ermöglicht es, das Bohraggregat um den durch die Verschiebeeinheit vorgegebenen Betrag hin- und herzuschieben, ohne dass Kräfte auf die Bohrrohre übertragen werden. Nachteilig bei dieser Ausgleichseinrichtung oder Verschiebeeinheit ist, dass Momente zwischen der Vorschubkette und der Bohreinheit auftreten können, was zu ungleichmäßigen Bewegungen und Problemen sonstiger Art führen kann. DieDE 102 18 174 A1 schlägt eine Ausgleichseinrichtung vor, die dem Bohrantrieb unmittelbar zugeordnet und bei Stillstand des Schlittens eine Längsbewegung des Bohrantriebes entsprechend der Gewindesteigung gegen eine Rückstellkraft vorgebend ausgebildet ist. Auch bei dieser Ausgleichseinrichtung können ungleichmäßige Bewegungen und Spannungen auftreten, die die Arbeit der Bohrmaschine beeinträchtigen. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine die Gewinde der Bohrrohre schonende und den Verschleiß verringernde, einfach und sicher zu betreibende Bohrmaschine zu schaffen.
- Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass dem Vorschubregelventil ein Wegeventil zugeordnet ist, das die Schlittenzugkraft beim Verschrauben und beim Auseinanderschrauben der Bohrrohre reduzierend schaltbar ausgebildet ist.
- Mit Hilfe einer derartigen Schaltung ist es beim Verschrauben möglich, kurz nachdem das Gewinde gefasst hat, über das Wegeventil den Vorschubantrieb drucklos zu schalten, sodass beim weiteren Verschraubungsvorgang auf die einzelnen Gewindegänge nur noch die Kräfte einwirken, die aus Schlittengewicht, Reibung, Gewindesteigung und Ähnlichem resultieren, während eine Kraft vom Vorschubantrieb nicht mehr ausgeht. Beim Lösen des Gewindes wird ebenfalls über das Wegeventil die jeweilige Arbeitsleitung drucklos mit dem Tank verbunden, sodass die Schlittenzugkraft nicht mehr auf die Gewindegänge einwirken kann, wobei nach dem Lösen des Gewindes durch wieder entsprechendes Betätigen des Wegeventils Druck in der entsprechenden Arbeitsleitung aufgebaut wird, sodass der Schlitten aus dem Verbindungsbereich herausgefahren werden kann. Mit Hilfe eines solchen Wegeventils bzw. einer entsprechenden Schaltung kann somit eine praktisch vollständige Entlastung der Gewindegänge erreicht werden, wodurch der Verschleiß erheblich verringert wird.
- Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wegeventil die jeweilige Arbeitsleitung mit dem Tank verbindend einstellbar ausgebildet ist, sodass bei Einschalten des Wegeventils die gesamte Arbeitsleitung auf einfache und schnelle Art drucklos wird zur Schonung der einzelnen Gewindegänge.
- Zum schnellen und genauen Betätigen des Wegeventils sieht die Erfindung vor, dass das Wegeventil über einen Taster schaltbar ist, der dem Vorschubhebel des Vorschubantriebes zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Maschinenführer praktisch mit einer Hand sowohl den Vorschubhebel des Vorschubantriebes wie auch den Taster des Wegeventils betätigen kann, sodass er sehr gefühlvoll beim Verschrauben erst einmal noch den Schlitten bzw. den Drehantrieb mit verfährt, um dann, nachdem das Gewinde gefasst hat, den Druck in dieser Hinsicht aus dem System herauszunehmen, d. h. den Vorschubantrieb drucklos zu schalten. Der Taster kann in den Vorschubhebel integriert sein, sodass wie schon erwähnt mit einer Hand beide Schaltaggregate zu betätigen sind.
- Die entsprechenden Schaltungen des Wegeventils, d. h. insbesondere die Verbindung der jeweiligen Arbeitsleitung mit dem Tank ist erfindungsgemäß dadurch schnell herstellbar, dass die Arbeitsleitungen des Vorschubantriebes über ein Wechselventil mit Kugel verbunden sind, an deren die Kugel aufnehmenden Druckraum eine Verbindungsleitung des Wegeventils angeschlossen ist. Je nach Betätigung des Tasters und damit des Wegeventils wird über die Verbindungsleitung der Weg zum Tank geöffnet, wobei Kugel im Wechselventil automatisch in die richtige Position gedrückt wird, sodass der Druckraum des Wechselventils und damit die jeweilige Arbeitsleitung mit dem Wegeventil und damit mit dem Tank verbunden ist.
- Bei der weiter vorn erläuterten Lösung ist der Taster dem Vorschubhebel des Vorschubantriebes zugeordnet, sodass der Maschinenführer entsprechend genau Obacht geben muss, wenn er den Vorschubantrieb betreiben oder drucklos schalten will. Eine weitgehende Automatisierung ist dann möglich, wenn der Taster dem Rohrflansch des Drehantriebes den Ver- und Auseinanderschraubvorgang überwachend und das Wegeventil entsprechend schaltend zugeordnet ist. Der Taster selbst wird also dem Drehantrieb bzw. seinem Rohrflansch so zugeordnet, dass er den Annäherungsvorgang des anzuschließenden Bohrrohres überprüfen und rechtzeitig schalten kann, um entweder den Vorschubantrieb druckzuentlasten oder dafür zu sorgen, dass Druck auf den Vorschubantrieb einwirkt. Der Taster kann außerdem so ausgebildet werden, dass er beim Einschieben durch das Bohrrohr im Rohrflansch nacheinander unterschiedliche Funktionen auslöst, sodass auch beim Auseinanderschraubvorgang dieser bezüglich Vorschubantrieb zweckmäßig zu schalten ist.
- Nach einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, dass der Taster im ersten/letzten Gewindegang des Rohrflansches angeordnet oder ihm zugeordnet ist. Während nach der vorhergehenden Lösung der Taster über das Bohrrohr betätigt wird, also praktisch durch die jeweiligen Schultern, die sich nähern, sieht eine weitere Lösung vor, dass der Taster im ersten/letzten Gewindegang des Rohrflansches angeordnet oder ihm zugeordnet ist, sodass mit dem Ineinanderschrauben der Gewinde frühzeitig ein Signal über den Taster abgegeben wird, das zum Drucklosschalten des Vorschubantriebes genau im richtigen Moment führt. Auch wenn nicht unbedingt alle notwendigen Signale bzw. Schaltvorgänge auf diese Art und Weise ausgelöst werden können, ist durch die entsprechende Ausbildung doch die Möglichkeit gegeben, eine weitgehende Automatisierung auch in diesem Bereich vorzunehmen, sodass es nicht mehr allein auf die Genauigkeit des Maschinisten bzw. Bohrmaschinenführers ankommt.
- Eine genaue und sichere Schaltung des Vorschubantriebes erfolgt insbesondere auch dadurch, dass das Wegeventil eine 2/2 Wegeschaltung aufweist, sodass relativ kurze Ansprechwege notwendig sind, um den Vorschubantrieb in die entsprechende Position oder besser gesagt in den jeweiligen Schaltvorgang zu bringen.
- Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Bohrmaschine geschaffen ist, bei der durch eine entsprechende Schaltung bzw. durch eine entsprechende Ausbildung der gesamten Bohreinrichtung die Möglichkeit gegeben ist, beim Verbinden und auch beim Lösen der Gewindeverbindung praktisch zug- und drucklos zu arbeiten, sodass ein wesentlich verringerter Verschleiß auftritt, wenn überhaupt noch eine Verschleiß auftritt. Die Gewindegänge werden mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung nur noch durch Kräfte belastet, die aus dem Schlittengewicht, der Reibung und Trägheit im Vorschubantrieb, der Gewindesteigung und Ähnlichem resultieren. Diese Kräfte sind aber so gering, dass es weiterer Schaltungen oder Schutzmaßnahmen nicht bedarf. Vielmehr können bei einer entsprechenden Ausbildung der Bohrmaschine wesentlich höhere Standzeiten mit den Bohrgestängen erreicht werden und zwar auch dann, wenn mit schnell drehenden Drehantrieben oder ähnlichen Besonderheiten gearbeitet werden soll. Vorteilhaft ist dabei weiter, dass aufgrund der besonderen Ausbildung das Drucklosschalten des Vorschubantriebes so verwirklicht wird, dass das Gewinde insgesamt geschont, trotzdem aber der Bewegungsablauf nicht negativ beeinflusst wird.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht einer Bohrmaschine mit in einen Schongang schaltbarem Vorschubantrieb, -
2 den Verbindungsbereich zwischen Drehantrieb und Bohrrohr in vergrößerter Wiedergabe, -
3 eine vereinfachte Wiedergabe der Schaltung mit Wegeventil, im Ausgangszustand, -
4 eine entsprechende Wiedergabe der Schaltung beim Verschrauben und -
5 die vereinfachte Wiedergabe der Schaltung beim Auseinanderschrauben. - Bei der in
1 dargestellten Bohrmaschine1 ruht der gesamte Aufbau3 auf einem Raupenfahrwerk2 , sodass die Bohrmaschine1 schnell von einem Einsatzort zum anderen verbracht werden kann. Am hinteren Ende des Aufbaus3 ist der Fahrerstand4 angeordnet, von dem aus der Maschinenführer die gesamte Bohrmaschine1 bedienen kann. Hierzu ist im Fahrerstand4 ein Vorschubhebel5 zum Betätigen des Vorschubantriebes20 zugeordnet sowie auch die notwendigen Betätigungseinheiten für den Anstellzylinder6 und den Drehantrieb12 . - Der Anstellzylinder
6 ist am Bohrstangenende mit einem Lafettenhalter7 schwenkbar verbunden, der am unteren Ende gelenkig mit dem Aufbau3 des Raupenfahrwerks2 verbunden ist. Dadurch kann dieser Lafettenhalter7 auf relativ kurzem Wege von der Arbeitsposition wie sie in1 dargestellt ist, in die Transportposition verbracht werden. - Gemäß
1 stellt die Bohrmaschine1 gerade ein Bohrloch8 her, wozu der Schlitten11 mit dem Drehantrieb12 an der Lafette10 in der Senkrechten verfahren werden kann. Gezeigt ist in1 und in der Vergrößerung nach2 , dass hier gerade die Verbindung zwischen dem Rohrflansch13 und dem jeweiligen Bohrrohr14 hergestellt wird. Am unteren Ende18 der Lafette10 ist eine Klemme bzw. sind zwei Klemmen17 vorgesehen, über die das jeweilige Bohrrohr14 beim Lösen und auch beim Herstellen der Gewindeverbindung fixiert werden kann. - In der vergrößerten Wiedergabe nach
2 ist erkennbar, dass über den Drehantrieb12 der Gewindeflansch bzw. der Rohrflansch13 so gedreht wird, dass das Bohrrohr14 entweder nach oben gezogen oder nach unten gedrückt wird, um den Längenausgleich zu bewirken, der durch das Verschrauben auftritt. Dadurch wird das Gewinde15 mit den Gewindegängen16 stark beeinträchtigt, zumal der Vorschubantrieb20 den Schlitten11 mit dem Drehantrieb12 nach oben oder nach unten zieht, je nach dem wie das Vorschubregelventil21 eingestellt ist. - Bei der Darstellung nach
2 ist das Gewinde15 vergrößert wiedergegeben, wobei auch der erste Gewindegang16 bezeichnet ist, auf dessen Funktion bzw. auf dessen Wichtigkeit weiter hinten noch eingegangen wird. -
3 zeigt eine Schaltung, bei der der Drehantrieb12 und insbesondere auch der Vorschubantrieb20 ausgeschaltet sind. Das aus der Pumpe24 geförderte Druckmedium fließt über das Vorschubregelventil21 direkt wieder in den Tank27 zurück, wenn die Pumpe auf Dauerbetrieb geschaltet ist. Druckmedium kann aufgrund dieser Schaltung weder in die Arbeitsleitung22 noch in die Arbeitsleitung23 gelangen und in Richtung Vorschubantrieb20 befördert werden. -
4 zeigt die Schaltung bei Einleitung bzw. während des Verschraubungsvorganges. Der Drehantrieb12 wird in Gewinderichtung drehend mittels des Schlittens11 auf das Gewinde15 des nächsten Bohrrohres14 gefahren, welches von einer Klemmvorrichtung bzw. einer Klemme17 gehalten wird. Das Vorschubregelventil21 ist zum Einleiten des Verschraubungsvorganges in die Stellung a geschaltet, sodass nun über die Pumpe24 gefördertes Druckmedium durch das Vorschubregelventil21 in die Arbeitsleitung22 gelangt. Entsprechend ist dann auch der Vorschubantrieb20 belastet. Die Arbeitsleitung23 ist drucklos mit dem Tank27 verbunden. - Zwischen den Arbeitsleitungen
22 ,23 ist ein Wechselventil25 mit Kugel26 angeordnet. Aufgrund der Schaltung des Vorschubregelventils21 wird auch das Wechselventil25 beaufschlagt, sodass die Kugel26 nach rechts verschoben wird, wodurch die Arbeitsleitung22 über den Druckraum28 des Wechselventils25 mit dem Wegeventil30 verbunden ist. Druckraum28 und Wegeventil30 sind über eine Verbindungsleitung32 miteinander verbunden. Sobald der erste Gewindegang16 ineinander läuft, hat der Maschinenführer den Taster31 zu bedienen, sodass das Wegeventil30 geschaltet und in die aus4 ersichtliche Position gelangt. Nunmehr strömt das Druckmedium von der Pumpe24 ausgehend über die Arbeitsleitung22 , das Wechselventil25 und die Verbindungsleitung32 durch das Wegeventil30 hindurch in Richtung Tank27 . Die Arbeitsleitung22 wird dadurch kurzfristig entlastet, sodass nunmehr auf den Verschraubungsvorgang nicht mehr der Andruck des Vorschubantriebes20 wirkt, sondern nur noch die Kräfte, die aus dem Schlittengewicht, der Reibung und Trägheit im Vorschubantrieb20 , der Gewindesteigung/Drehbewegung resultieren. Damit erfolgt ein praktisch reibungsloser weiterer Verschraubungsvorgang, d. h., das Gewinde15 des Bohrrohres14 wird leicht und schnell in das Gewinde des Rohrflansches13 hineingedreht. Der Drehantrieb12 selber wird nicht mehr über den Vorschubantrieb20 den Schlitten11 und die Antriebskette29 nach unten bewegt, sondern nur noch aufgrund des Eigengewichtes. Ein quasi automatischer Längenausgleich wird so verwirklicht, weil sich der Drehantrieb12 „frei" bewegen kann. -
5 zeigt die Schaltung während bzw. beim Einleiten des Auseinanderschraubens der Bohrrohre14 . Das hier gezeigte Bohrrohr14 soll nun ausgebaut werden, wozu es zunächst einmal über die Klemmen17 fixiert wird. Der Drehantrieb12 wird so umgeschaltet, dass nun der Rohrflansch13 des Drehantriebes12 aus dem Bohrrohr14 herausgedreht wird. Die grundsätzliche Bewegungsrichtung des Drehantriebes12 ist in5 durch den Pfeil gekennzeichnet. - Gleichzeitig mit dem Umschalten des Drehantriebes
12 auf Gewindelösung wird das Vorschubregelventil21 in die Stellung b geschaltet und der Taster31 auf dem Vorschubhebel5 wird geschlossen bzw. wird betätigt, sodass nun die Zulei tung von der Pumpe24 über das Vorschubregelventil21 mit der Arbeitsleitung23 verbunden ist. Die Arbeitsleitung22 ihrerseits ist durch das Vorschubregelventil21 direkt drucklos geschaltet, weil die entsprechende Verbindung mit dem Tank27 hergestellt ist. Gleichzeitig wird durch die Druckbelastung der Arbeitsleitung23 die Kugel26 des Wechselventils25 verschoben, sodass über die Verbindungsleitung32 eine Verbindung mit dem Wegeventil30 hergestellt ist. Dieses ist so geschaltet, dass die anstehende Druckflüssigkeit nun über die Tankleitung34 direkt mit dem Tank27 abfließen kann, sodass damit auch gleichzeitig die Arbeitsleitung23 drucklos wird. Damit entfällt jede Betätigung des Vorschubantriebes20 , sodass dieser nicht auf den Schlitten11 und den Drehantrieb12 einwirken kann. Die Stellung des Wegeventils30 wird als 2/2 Wegeschaltung33 bezeichnet, sodass wie schon erwähnt der Druckraum28 des Wechselventils25 und damit die Arbeitsleitung23 mit dem Tank27 in Verbindung steht und drucklos ist. - Aufgrund der hier gezeigten Schaltung wirkt auf die Gewindegänge des Gewindes
15 und natürlich auch des Gewindes im Rohrflansch13 nicht die Vorschubkraft bzw. die Schlittenzugkraft des Vorschubantriebes20 , sondern nur die Kräfte resultierend aus dem Schlittengewicht, der Reibung und Trägheit im Vorschubantrieb20 sowie Gewindesteigung/Drehbewegung. Ein Verschleiß kann an den Gewinden15 und auch dem Gewinde im Rohrflansch13 nicht auftreten. - Sobald der letzte Gewindegang, der hier dem ersten Gewindegang
16 entspricht, auseinanderläuft, muss der Maschinenführer den Taster31 betätigen bzw. loslassen, sodass das Wegeventil30 in die Sperrstellung zurückgeschoben wird. Die entsprechende Feder ist mit35 bezeichnet. Aufgrund der Sperrstellung des Wegeventils30 baut sich nun in der Arbeitsleitung23 ein Druck auf und der Schlitten11 wird in der durch den Pfeil angezeigten Richtung verfahren. Das Bohrrohr14 kann nun aus der Lafette10 entnommen werden, um einen nächsten Schraubvorgang einzuleiten. - Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.
Claims (7)
- Bohrmaschine mit einem auf einer Lafette (
10 ) über einen Schlitten (11 ) verfahrbaren Drehantrieb (12 ), am unteren Ende (18 ) der Lafette (10 ) angeordneten Klemmen (17 ) zum zeitweisen Festsetzen der mit korrespondierendem Gewinde (15 ) ausgerüsteten Bohrrohre (14 ) und einem Vorschubantrieb (20 ) für den Schlitten (11 ) mit einem getrennt vom Drehantrieb (12 ) betätigbaren Vorschubregelventil (21 ), dadurch gekennzeichnet, dass dem Vorschubregelventil (21 ) ein Wegeventil (30 ) zugeordnet ist, das die Schlittenzugkraft beim Verschrauben und beim Auseinanderschrauben der Bohrrohre (14 ) reduzierend schaltbar ausgebildet ist. - Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (
30 ) die jeweilige Arbeitsleitung (22 ;23 ) mit dem Tank (27 ) verbindend einstellbar ausgebildet ist. - Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (
30 ) über einen Taster (31 ) schaltbar ist, der dem Vorschubhebel (5 ) des Vorschubantriebes (20 ) zugeordnet ist. - Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsleitungen (
22 ,23 ) des Vorschubantriebes (20 ) über ein Wechselventil (25 ) mit Kugel (26 ) verbunden sind, an deren die Kugel (26 ) aufnehmenden Druckraum (28 ) eine Verbindungsleitung (32 ) des Wegeventils (30 ) angeschlossen ist. - Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (
31 ) dem Rohrflansch (13 ) des Drehantriebes (12 ) den Ver- und den Auseinanderschraubvorgang überwachend und das Wegeventil (30 ) entsprechend schaltend zugeordnet ist. - Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (
31 ) im ersten/letzten Gewindegang (16 ) des Rohrflansches (13 ) angeordnet oder ihm zugeordnet ist. - Bohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (
30 ) eine 2/2 Wegeschaltung (33 ) aufweist.
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CN110761711A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-02-07 | 珠海市英格尔特种钻探设备有限公司 | 一种模块化可切换进给力及钻角的便携式全液压坑道钻机 |
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Owner name: KLEMM BOHRTECHNIK GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KLEMM BOHRTECHNIK ZWEIGNIEDERLASSUNG DER BAUER MASCHINEN GMBH, 57489 DROLSHAGEN, DE Effective date: 20120207 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE SCHULTE & SCHULTE, DE Effective date: 20120207 Representative=s name: SCHULTE & SCHULTE, DE Effective date: 20120207 |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20120814 |