DE102008018042B4 - Method for producing raised and / or drawn structures on hollow bodies, preferably of glass - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Erzeugen von erhabenen (102) und/oder eingezogenen Strukturen (104) an Hohlkörpern (10) mit den Schritten:
Erfassen der Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers (10) mittels einer optischen Erfassungseinrichtung;
Berechnen einer vorbestimmten Bahn einer Wärmequelle auf der Grundlage der erfaßten Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers (10);
Aufbringen einer Druckdifferenz zwischen dem Innern des Hohlkörpers und dem Äußeren des Hohlkörpers;
Abfahren der vorbestimmten Bahn mit der Wärmequelle zum lokalen Erwärmen des Hohlkörpers (10) auf eine Erweichungstemperatur des Hohlkörpers (10) mittels der Wärmequelle, um eine lokale Verformung des Hohlkörpers zu verursachen; und
Abkühlen des Hohlkörpers (10).Method for producing raised (102) and / or drawn-in structures (104) on hollow bodies (10) with the steps:
Detecting the position and / or contour of the hollow body (10) by means of an optical detection device;
Calculating a predetermined path of a heat source based on the sensed location and / or contour of the hollow body (10);
Applying a pressure difference between the interior of the hollow body and the exterior of the hollow body;
Tracing the predetermined path with the heat source to locally heat the hollow body (10) to a softening temperature of the hollow body (10) by means of the heat source to cause local deformation of the hollow body; and
Cooling of the hollow body (10).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von erhabenen bzw. eingezogenen Strukturen an Hohlkörpern sowie eine korrespondierende Vorrichtung.The present invention relates to a method for producing raised or retracted structures on hollow bodies as well as a corresponding device.
Glasprodukte werden beim Erzeugen teilweise mit Vorsprüngen, Absätzen, Erhebungen etc. (erhabene Strukturen) und/oder Vertiefungen, Mulden, Nuten etc. (eingezogene Strukturen) versehen. Dabei werden diese erhabenen und eingezogenen Strukturen gleichzeitig mit der Herstellung des Glaskörpers erzeugt, indem beispielsweise in einen Hohlraum der Glasschmelze ein Überdruck eingebracht wird (Festblasen). Die Qualität, d. h. Abmessungen, Rauigkeit etc. der so erzeugten erhabenen und eingezogenen Strukturen ist jedoch relativ niedrig. Das so erzeugte Glasprodukt erweckt beim Anwender den Eindruck einer billigen bzw. niedrigen Qualität. Es besteht somit ein Bedarf für eine Verbesserung der erhabenen bzw. eingezogenen Strukturen bezüglich deren Qualität.Glass products are partially provided with projections, shoulders, protrusions, etc. (raised structures) and / or depressions, depressions, grooves, etc. (drawn-in structures) during production. In the process, these raised and drawn-in structures are produced simultaneously with the production of the glass body, for example by introducing an overpressure into a cavity of the molten glass (fixed blowing). The quality, d. H. Dimensions, roughness, etc. of the raised and retracted structures thus produced is relatively low. The glass product thus produced gives the user the impression of a cheap or low quality. There is thus a need for an improvement of the raised structures with respect to their quality.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit in der Schaffung eines Verfahrens zum Erzeugen von erhabenen und eingezogenen Strukturen, mit denen qualitativ hochwertige Produkte erzeugt werden können. Darüber hinaus soll eine korrespondierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden.The object of the invention is thus to provide a method for producing raised and drawn structures with which high-quality products can be produced. In addition, a corresponding device is to be made available.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen von erhabenen und/oder eingezogenen Strukturen an Hohlkörpern bzw. Wandungen von Lumen mit den Schritten:
Erfassen der Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers mittels einer optischen Erfassungseinrichtung;
Berechnen einer vorbestimmten Bahn einer Wärmequelle auf der Grundlage der erfaßten Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers;
Aufbringen einer Druckdifferenz zwischen dem Innern des Hohlkörpers und dem Äußeren des Hohlkörpers;
Abfahren der vorbestimmten Bahn mit der Wärmequelle zum lokalen Erwärmen des Hohlkörpers auf eine Erweichungstemperatur des (Materials des) Hohlkörpers mittels der Wärmequelle, um eine lokale Verformung des Hohlkörpers zu verursachen; und
Abkühlen des Hohlkörpers.This object is achieved by a method for producing raised and / or drawn structures on hollow bodies or walls of lumens with the following steps:
Detecting the position and / or contour of the hollow body by means of an optical detection device;
Calculating a predetermined path of a heat source based on the detected location and / or contour of the hollow body;
Applying a pressure difference between the interior of the hollow body and the exterior of the hollow body;
Traversing the predetermined path with the heat source for locally heating the hollow body to a softening temperature of the (material of) the hollow body by means of the heat source to cause a local deformation of the hollow body; and
Cooling the hollow body.
Indem der Hohlkörper eines bereits geblasenen bzw. gepreßten Glasprodukts lediglich lokal erwärmt wird, um eine lokale Verformung zu verursachen, kann die erhabene bzw. eingezogene Struktur nachträglich an einem bereits gepreßten bzw. geblasenen Glasprodukt erzeugt werden. Darüber hinaus stellt das erfindungsgemäße Verfahren einen hohen Freiheitsgrad zur Verfügung, weil aufgrund der lediglich lokalen Erwärmung des Hohlkörpers beliebige Strukturen geformt bzw. gestaltet werden können. Ein Verformungsgrad kann darüber hinaus durch Aufbringen einer entsprechenden Druckdifferenz bestimmt bzw. gesteuert werden. In anderen Worten kann ein hoher Verformungsgrad durch eine hohe Druckdifferenz erzeugt werden, während ein niedriger Verformungsgrad durch eine niedrige Druckdifferenz erzeugt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann durch Steuern der Erwärmungstemperatur des Hohlkörpers der Verformungsgrad gesteuert werden Das heißt, durch Erzeugen einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur kann der Verformungsgrad verringert werden, während durch Erzeugen einer höheren Erwärmungstemperatur ein Verformungsgrad erhöht werden kann.By merely locally heating the hollow body of an already blown glass product to cause local deformation, the raised structure can be subsequently produced on an already pressed or blown glass product. In addition, the inventive method provides a high degree of freedom, because due to the only local heating of the hollow body arbitrary structures can be shaped or designed. A degree of deformation can also be determined or controlled by applying a corresponding pressure difference. In other words, a high degree of deformation can be generated by a high pressure difference, while a low degree of deformation can be generated by a low pressure difference. Alternatively or additionally, by controlling the heating temperature of the hollow body, the degree of deformation can be controlled. That is, by generating a relatively low temperature, the degree of deformation can be reduced, while by generating a higher heating temperature, a degree of deformation can be increased.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß ein Verformungsgrad einerseits durch Steuern der Druckdifferenz und andererseits durch Steuern der lokalen Erwärmungstemperatur bestimmt werden kann. Das Abkühlen kann passiv durch Aussetzen des Produkts der Umgebungstemperatur oder aktiv durch Abkühlungsmittel erfolgen.In summary, it can be said that a degree of deformation can be determined on the one hand by controlling the pressure difference and on the other hand by controlling the local heating temperature. Cooling may be done passively by exposure of the product to ambient temperature or actively by cooling.
Vorzugsweise wird der Schritt des Erwärmens mittels Laserstrahl, am besten mittels eines CO2-Lasers durchgeführt. Eine Lasereinrichtung bietet den Vorteil, daß die Energie zum Erwärmen sehr stark gebündelt werden kann, um sehr präzise und gezielt bestimmte Bereiche an dem Hohlkörper einer starken Erwärmung auszusetzen. Somit können auch sehr fein strukturierte Gebilde an dem Glasprodukt erzeugt werden.Preferably, the step of heating by means of laser beam, is best carried out by means of a CO 2 laser. A laser device has the advantage that the energy for heating can be bundled very strongly in order to subject very precise and targeted specific areas of the hollow body of a strong heating. Thus, even very finely structured structures can be produced on the glass product.
Um bestimmte Erhebungs- bzw. Vertiefungszüge an dem Glaskörper zu erzeugen, wird die Wärmequelle erfindungsgemäß entlang einer vorbestimmten Bahn an dem Hohlkörper bewegt. Hierdurch hat der Anwender eine weitere Möglichkeit zum Steuern der Energieeinbringung in bestimmte lokale Bereiche des Hohlkörpers. Derart können qualitativ hochwertige und sehr gut reproduzierbare Strukturen an dem Hohlkörper erzeugt werden.In order to produce specific elevation or depression trains on the glass body, the heat source is moved according to the invention along a predetermined path on the hollow body. As a result, the user has another way to control the energy input into certain local areas of the hollow body. Such can be qualitative high-quality and very well reproducible structures are produced on the hollow body.
Vorzugsweise wird die Wärmequellenleistung und/oder die Bahngeschwindigkeit der Wärmequelle mittels einer entsprechenden Steuer- oder Regelvorrichtung gesteuert bzw. geregelt. Somit gibt es eine weitere Möglichkeit zum Steuern bzw. Gestalten der erzeugbaren Strukturen an dem Hohlkörper.Preferably, the heat source power and / or the web speed of the heat source is controlled by means of a corresponding control or regulating device. Thus, there is a further possibility for controlling or designing the producible structures on the hollow body.
Des weiteren wird erfindungsgemäß die Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers mittels einer optischen Erfassungseinrichtung wie beispielsweise einer 2D-Scanneroptik oder einer 3D-Scanneroptik oder einer beliebigen anderen optischen Erfassungseinrichtung wie beispielsweise einer Lichtschranke, einem optischen Sensor, einer CCD-Kamera oder dergleichen erfaßt. Derart kann die vorbestimmte Bahn der Wärmequelle auf der Grundlage der erfaßten Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers berechnet und abgefahren werden, um somit die gewünschten erhabenen bzw. eingezogenen Strukturen an vorbestimmten Stellen an dem Hohlkörper mit vorbestimmten Höhen und/oder Tiefen zu erzeugen.Furthermore, according to the invention, the position and / or contour of the hollow body is detected by means of an optical detection device such as a 2D scanner optics or a 3D scanner optics or any other optical detection device such as a light barrier, an optical sensor, a CCD camera or the like. Thus, the predetermined path of the heat source can be calculated and traversed based on the sensed position and / or contour of the hollow body, thus producing the desired raised structures at predetermined locations on the hollow body having predetermined heights and / or depths.
Vorzugsweise wird mit Hilfe derselben optischen Erfassungseinrichtung oder einer separaten optischen Erfassungseinrichtung die Wandstärke des Hohlkörpers vermessen und die Bahngeschwindigkeit und Wärmequellenleistung auf der Grundlage der gemessenen Wandstärke korrigiert. Dadurch kann die Formgebung der erhabenen bzw. eingezogenen Strukturen sowie des gesamten fertigen Hohlkörpers weiter verbessert werden, weil die Abweichungen der Wandstärke des zu bearbeitenden Hohlkörpers berücksichtigt werden. In Bereichen mit dünnerer Wandstärke ist eine geringere Wärmequellenleistung notwendig und/oder die Bahngeschwindigkeit kann eventuell erhöht werden, um eine vorbestimmte Erhebung oder Vertiefung an dem Hohlkörper zu erzeugen. Umgekehrt ist bei Bereichen mit erhöhter Wandstärke eine höhere Wärmequellenleistung oder eventuell eine geringere Bahngeschwindigkeit oder beides erforderlich, um eine vorbestimmte Struktur an dem Hohlkörper zu erzeugen. Durch Messen der Wandstärke und entsprechendes Korrigieren von Bahngeschwindigkeit und/oder Wärmequellenleistung kann demgemäß die Struktur mit höherer Präzision erzeugt werden, um einen qualitativ hochwertigen Eindruck zu vermitteln.Preferably, the wall thickness of the hollow body is measured with the aid of the same optical detection device or a separate optical detection device, and the web speed and heat source power are corrected on the basis of the measured wall thickness. Thereby, the shape of the raised or retracted structures and the entire finished hollow body can be further improved, because the deviations of the wall thickness of the hollow body to be processed are taken into account. In areas of thinner wall thickness, less heat source power is needed and / or the web speed may eventually be increased to produce a predetermined bump or depression on the hollow body. Conversely, in areas of increased wall thickness, higher heat source performance or possibly lower line speed or both is required to create a predetermined structure on the hollow body. Accordingly, by measuring the wall thickness and correspondingly correcting web speed and / or heat source power, the structure can be produced with higher precision to give a high-quality impression.
Vorzugsweise wird auch der Umformgrad des Hohlkörpers mit derselben oder einer anderen optischen Meßeinrichtung kontinuierlich während der Umformung gemessen, um eine weitere Korrekturmöglichkeit zum Korrigieren von Bahngeschwindigkeit und/oder Wärmeleistung zu schaffen. Dies bietet den Vorteil, daß ein vorbestimmter Umformgrad unmittelbar gemessen wird und ein entsprechender Eingriff auf die Steuerung bzw. Regelung erfolgen kann, um Bahngeschwindigkeit und/oder Wärmequellenleistung so zu steuern bzw. zu regeln, daß der vorbestimmte Umformgrad erzielt wird.Preferably, the degree of deformation of the hollow body with the same or another optical measuring device is continuously measured during the forming in order to provide a further correction possibility for correcting web speed and / or heat output. This has the advantage that a predetermined degree of deformation is measured directly and a corresponding intervention can be made on the control or regulation in order to control web speed and / or heat source power so that the predetermined degree of deformation is achieved.
Zusätzlich kann der Hohlkörper durch Aufbringen eines Gasstroms gezielt abgekühlt werden, um eine vorgegebene Verfestigung der erzeugten Strukturen zu veranlassen. Als Gas wird dabei vorzugsweise Stickstoff oder Luft verwendet.In addition, the hollow body can be selectively cooled by applying a gas stream to cause a predetermined solidification of the structures produced. The gas used is preferably nitrogen or air.
Zum Aufbringen der Druckdifferenz wird vorzugsweise eine Öffnung des Hohlkörpers verschlossen, beispielsweise mit einer silikonbeschichteten Aluminiumplatte. Es kann jedoch auch jede andere Platte oder Verschlußeinrichtung verwendet werden, solange der Innenraum des Hohlkörpers ausreichend gegenüber einer Außenseite abgedichtet wird, um eine gewünschte Druckdifferenz zwischen dem Inneren und Äußeren des Hohlkörpers aufzubringen. Die silikonbeschichtete Aluminiumplatte bietet dabei den Vorteil einer guten Abdichtung und einer guten Wärmeableitung ohne beim Einbringen der Wärme verformt zu werden.To apply the pressure difference, an opening of the hollow body is preferably closed, for example with a silicone-coated aluminum plate. However, any other plate or shutter may be used as long as the interior of the hollow body is sufficiently sealed against an outside to apply a desired pressure difference between the inside and outside of the hollow body. The silicone-coated aluminum plate offers the advantage of a good seal and a good heat dissipation without being deformed when introducing the heat.
Vorzugsweise wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kelch eines Trinkglases als Hohlkörper mit den erhabenen bzw. eingezogenen Strukturen versehen. Es versteht sich jedoch, daß jedes andere Glasprodukt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit derartigen Strukturen versehen werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist des weiteren nicht auf die Bearbeitung von Glas beschränkt, sondern kann auch bei anderen Werkstoffen wie beispielsweise Blech oder Kunststoff zum Einsatz kommen.Preferably, a cup of a drinking glass is provided as a hollow body with the raised or retracted structures with the inventive method. It will be understood, however, that any other glass product may be provided with such structures by the method of the invention. The inventive method is further not limited to the processing of glass, but can also be used for other materials such as sheet metal or plastic.
Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens mit einer Druckdifferenzerzeugungseinrichtung und einer geeigneten Wärmequelle.The invention further relates to an apparatus for carrying out the method described above with a pressure difference generating device and a suitable heat source.
Vorzugsweise wird als Wärmequelle ein Laser, am besten ein CO2-Laser verwendet, so daß die eingebrachte Wärmeenergie sehr stark gebündelt und sehr präzise gezielt an vorgegebene Stellen eingebracht werden kann.Preferably, a laser, preferably a CO 2 laser is used as a heat source, so that the introduced heat energy can be very concentrated and very precisely targeted to predetermined locations can be introduced.
Erfindungsgemäß hat die Vorrichtung des weiteren eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Wärmequelle entlang einer Oberfläche des Hohlkörpers.According to the invention, the device further has a movement device for moving the heat source along a surface of the hollow body.
Weiter bevorzugt ist des weiteren eine Steuer- und Regeleinrichtung zum Steuern oder Regeln der Wärmequellenleistung und/oder der Bahngeschwindigkeit der Wärmequelle vorgesehen.Further preferably, a control and regulating device for controlling or regulating the heat source power and / or the web speed of the heat source is provided.
Erfindungsgemäß ist des weiteren eine optische Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen der vorbestimmten Bahn der Wärmequelle auf der Grundlage der erfaßten Lage und/oder Kontur des Hohlkörpers vorgesehen.Furthermore, an optical detection device for detecting the position is provided according to the invention and / or contour of the hollow body and a calculation device for calculating the predetermined path of the heat source on the basis of the detected position and / or contour of the hollow body.
Weiter bevorzugt sind des weiteren eine Meßeinrichtung zum kontinuierlichen Messen der Wandstärke des Hohlkörpers und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Bahngeschwindigkeit und/oder der Wärmequellenleistung auf der Grundlage der gemessenen Wandstärke angeordnet.Furthermore, a measuring device for continuously measuring the wall thickness of the hollow body and a correction device for correcting the web speed and / or the heat source power on the basis of the measured wall thickness are furthermore preferably arranged.
Vorzugsweise sind des weiteren eine Meßeinrichtung zum kontinuierlichen Messen eines Umformgrads des Hohlkörpers und eine Korrektureinrichtung zum Korrigieren der Bahngeschwindigkeit und/oder der Wärmequellenleistung auf der Grundlage des gemessenen Umformgrads vorgesehen.Preferably, there are further provided a measuring device for continuously measuring a degree of deformation of the hollow body and a correction device for correcting the web speed and / or the heat source power on the basis of the measured degree of deformation.
Weiter bevorzugt ist des weiteren eine Gaszufuhreinrichtung zum Abkühlen des Hohlkörpers mittels Aufbringen eines Gasstroms vorgesehen.Further preferably, a gas supply means for cooling the hollow body by applying a gas stream is provided.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figur näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figure.
Die Figur zeigt ein Weinglas als beispielhaften Hohlkörper, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit entsprechenden erhabenen und/oder eingezogenen Strukturen versehen werden soll.The figure shows a wine glass as an exemplary hollow body, which is to be provided with the inventive method with corresponding raised and / or drawn structures.
Das in
Derart wird ein Differenzdruck zwischen dem Innenraum des Kelchs
Als Wärmequelle wird vorzugsweise eine (nicht gezeigte) Lasereinrichtung wie beispielsweise ein CO2-Laser verwendet, weil derart die eingebrachte Energie zum Erwärmen des Glases sehr stark gebündelt werden kann und sehr feine und qualitativ hochwertige Strukturen an der Wandung
Weiter bevorzugt ist sowohl die Lasereinrichtung als auch die Bewegungseinrichtung mit einer (nicht gezeigten) zentralen Steuer- und Regeleinrichtung gekoppelt, um die Wärmequellenleistung und die Bahngeschwindigkeit entsprechend dem vorgegebenen Muster bzw. der Soll-Struktur steuern bzw. regeln zu können.More preferably, both the laser device and the movement device are coupled to a central control and regulating device (not shown) in order to be able to control or regulate the heat source power and the path speed in accordance with the predetermined pattern or the desired structure.
Vorzugsweise ist des weiteren eine optische Erfassungseinrichtung vorgesehen, um die Kontur und Lage des zu bearbeitenden Produkts vor der Bearbeitung zu erfassen. Derart kann vorzugsweise mit der zentralen Steuer und Regeleinrichtung die vorbestimmte Bahn der Wärmequelle auf der Grundlage der erfaßten Lage und Kontur des Hohlkörpers berechnet werden. Es ist jedoch nicht notwendig, hierzu eine zentrale Steuer- und Regeleinrichtung vorzusehen, die optische Erfassungseinrichtung kann vielmehr auch separat gesteuert und geregelt werden, wenn diese mit der Steuer- und Regeleinrichtung für die Wärmequellenleistung und Bahngeschwindigkeit der Wärmequelle entsprechend gekoppelt ist.Preferably, an optical detection device is further provided to detect the contour and position of the product to be processed prior to processing. In this way, it is preferable to use the central control and regulating device to calculate the predetermined path of the heat source on the basis of the detected position and contour of the hollow body. However, it is not necessary to provide a central control and regulating device for this purpose, the optical detection device can rather be controlled and regulated separately if it is coupled with the control and regulating device for the heat source power and path speed of the heat source.
Die optische Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise eine 2D-Laseroptik oder eine 3D-Laseroptik. Es kann jedoch auch jede andere optische Erfassungseinrichtung wie beispielsweise eine Lichtschranke, ein optischer Sensor, eine CCD-Kamera oder dergleichen verwendet werden, wenn vorgegebene bekannte Linien beispielsweise an dem Glas erfaßt werden. Derartige Linien können beispielsweise die obere und untere Randlinie
Vorzugsweise wird die Wandstärke des Kelchs
Alternativ oder zusätzlich wird der Umformgrad durch die optische Erfassungseinrichtung gemessen, wenn eine noch höhere Präzision erzielt werden soll. Durch Messen des Umformgrads kann die Bahngeschwindigkeit und Energieeinbringung bzw. Wärmequellenleistung entsprechend erhöht oder verringert werden, um einen vorgegebenen Sollwert der Verformung der Struktur
Um des weiteren ein Fließen der erweichten Struktur
Zum Aufbringen der Druckdifferenz im Inneren des Kelchs
Die Erfindung ist nicht auf das Ausbilden von erhabenen und eingezogenen Strukturen
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können beispielsweise Schriftzüge oder Logos und dergleichen an Hohlkörpern aus Glas, Kunststoff, Metall etc. mit sehr hoher Präzision angebracht werden. Es bietet vor allem den Vorteil einer sehr präzisen Gestaltung der Strukturen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Trinkglasdrinking glass
- 1010
- Kelchchalice
- 2020
- Stielstalk
- 3030
- Bodenground
- 3232
- obere Randlinieupper edge line
- 3434
- untere Randlinielower border line
- 102102
- erhabene Struktursublime structure
- 104104
- eingezogene Strukturretracted structure
- 106106
- Öffnungopening
- 108108
- Wandungwall
Claims (15)
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EP09005067A EP2108625B1 (en) | 2008-04-09 | 2009-04-06 | Method for generating embossed/retracted structures on hollow ware, preferably made of glass |
PT90050675T PT2108625E (en) | 2008-04-09 | 2009-04-06 | Method for generating embossed/retracted structures on hollow ware, preferably made of glass |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110722 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |