DE4110418C1 - Vehicle load bearing sheet - comprises two different-thickness sheet members, superposed in stamping press and sheared by punch - Google Patents
Vehicle load bearing sheet - comprises two different-thickness sheet members, superposed in stamping press and sheared by punchInfo
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Abstract
Description
Bei der Herstellung von aus Blech bestehenden Bauteilen für Kraftfahrzeuge, insbesondere den tragenden Teilen, aber auch auf anderen Gebieten ist man bestrebt, die Bauteile möglichst leicht zu bauen. Deshalb werden die Bauteile nicht aus einem einheitlichen Blech hergestellt, sondern entsprechend der Belastung aus Blechteilen unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlichen Werkstoffes. Es ist üblich, die passungsgerecht zugeschnittenen Blechteile mit möglichst kleiner Schweißfuge stumpf mit und ohne Zusatzmaterial zusammenzuschweißen. Besonders geeignet sind Strahlschweißverfahren, und zwar vor allem Laserstrahlschweißverfahren. Nicht nur unbeschichtete Bleche sondern auch beschichtete Bleche, insbesondere verzinkte Bleche lassen sich auf diese Art und Weise miteinander verschweißen. Bei verzinkten Blechen kann ein Verschweißen mit Laserstrahl ohne Zusatzmaterial die Schweißfuge so schmal gehalten werden, daß durch Ausnutzung der Fernschutzwirkung des Zinks ein voller Korrosionsschutz gewährleistet ist. Solche Bleche aus stumpf zusammengeschweißten Blechteilen lassen sich auch durch Tiefziehen in die gewünschte Form des Bauteils umformen.In the production of components made of sheet metal for Motor vehicles, especially the load-bearing parts, but also in other areas, the components are endeavored easy to build. Therefore the components are not made from a single sheet of metal, but according to the load from sheet metal parts different Thickness and / or different material. It is usual, the tailored sheet metal parts with as much as possible small butt joint with and without additional material to weld together. Are particularly suitable Beam welding processes, above all Laser beam welding process. Not just uncoated Sheets but also coated sheets, in particular galvanized sheets can be made in this way weld together. With galvanized sheets, a Welding with laser beam without additional material Weld joints are kept so narrow that by exploitation the long-distance protection effect of the zinc a full corrosion protection is guaranteed. Such sheets of blunt welded sheet metal parts can also be Form deep drawing into the desired shape of the component.
Bei einem bekannten Verfahren zum Stumpfschweißen von Blechen auch unterschiedlicher Dicke mittels Laserstrahl wird zunächst an beiden Blechen ein Besäumschnitt vorgenommen, indem die beiden Bleche übereinanderliegend mittels Laserstrahl gleichzeitig durchschnitten werden. Danach werden die stumpf miteinander zu verschweißenden, besäumten Blechteile durch Versetzung senkrecht zu ihrer Ebene auf Stoß gebracht und mittels Laserstrahl verschweißt. Bei diesem Verfahren besteht eine Schwierigkeit darin, die Schweißfuge zu minimieren, weil beim Schneiden mittels Laserstrahl wegen der Gefahr von Brückenbildung des aufgeschmolzenen Materials eine untere Grenze der Schnittspaltenbreite nicht unterschritten werden darf. Diese Schwierigkeit wird bei den bekannten Verfahren dadurch überwunden, daß der Schneidspalt schräggelegt wird. Aufgrund der Schräglage des Schneidspaltes kann nämlich auch bei verhältnismäßig breitem Schneidspalt nach der Versetzung der beiden Blechteile senkrecht zur Blechebene ein minimaler Fügespalt erhalten werden, ohne daß es nötig ist, die Blechteile auch noch gegeneinander seitlich zu verschieben. Da aber beim Schneiden mittels Laserstrahl Rauhigkeiten an der Schnittkante nicht ganz zu vermeiden sind, lassen sich die Blechteile nicht lückenlos aneinanderstoßen, so daß Einschnürungen im Schweißspalt beim Schweißen mit Laserstrahl ohne Zusatzmaterial nicht ganz zu vermeiden sind. Weiter ist von Nachteil, daß nach dem Besäumen besondere Vorkehrungen zu treffen sind, damit die beiden auf Stoß zu fügenden Teile senkrecht zur Blechebene verlagert werden können, eine gegenseitige Verschiebung in der Blechebene aber nicht stattfindet. Das macht das Verfahren aufwendig (DE 38 28 341 A1).In a known method for butt welding of Sheets of different thicknesses can also be laser cut is first a trimming cut on both sheets made by placing the two sheets on top of each other can be cut simultaneously using a laser beam. Then the butt to be welded together, trimmed sheet metal parts by displacement perpendicular to their Placed on joint and welded using a laser beam. One difficulty with this method is that To minimize the weld joint, because when cutting with Laser beam because of the danger of bridging the melted material has a lower limit of Cutting column width must not be undercut. These Difficulty is in the known methods overcome that the cutting gap is inclined. Because of the inclined position of the cutting gap can also at relatively wide cutting gap after the transfer of the a minimum of two sheet metal parts perpendicular to the sheet metal plane Joining gap can be obtained without the need for the Also move sheet metal parts laterally against each other. But since roughness occurs when cutting with a laser beam the cutting edge cannot be completely avoided do not abut the sheet metal parts without gaps, so that Constrictions in the welding gap when welding with Laser beam cannot be avoided entirely without additional material are. Another disadvantage is that after trimming Special precautions are to be taken to keep the two on Parts to be joined are shifted perpendicular to the sheet plane can be a mutual shift in the Sheet level does not take place. That does the procedure expensive (DE 38 28 341 A1).
Aufwendig ist das Stumpfschweißen getrennt passungsgerecht geschnittener Blechteile auch dann, wenn ein ausgeschnittenes Blechteil in einen Ausschnitt eines anderen Blechteils eingefügt werden soll. In der Praxis geschieht dies in der Weise, daß das einzufügende Blechteil mit einem geringen Untermaß gegenüber dem Ausschnitt im anderen Blechteil geschnitten wird, weil es nur bei diesen Größenverhältnissen ohne Werkzeug leicht in den Ausschnitt eingefügt werden kann. Dieses Schneiden der Bleche und das anschließende separate Positionieren der geschnittenen Bleche zueinander wirkt sich bei hohen Stückzahlen erheblich auf die Fertigungskosten aus.Butt welding is laboriously separate cut sheet metal parts even if a cut sheet metal part into a cutout of another Sheet metal part to be inserted. Happens in practice this in such a way that the sheet metal part to be inserted with a slight undersize compared to the neckline in the other Sheet metal part is cut because it is only with these Ratios easily in the cutout without tools can be inserted. This cutting of the sheets and that then separate positioning of the cut Sheet metal to each other has a significant effect in large quantities on manufacturing costs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Bleches durch Stumpfschweißen von Blechteilen unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlichen Werkstoffes zu schaffen, das weniger aufwendig als das beschriebene Verfahren ist. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen.The invention has for its object a method for Manufacture of a plate by butt welding of Sheet metal parts of different thicknesses and / or to create different materials, the less is more complex than the described method. Furthermore the invention has for its object a system for To carry out the procedure.
Ausgehend von einem Verfahren zum Herstellen eines Bleches durch Stumpfschweißen von aus zwei übereinandergelegten Blechplatten unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlichen Werkstoffes passungsgerecht in einem einzigen Schnitt durchschnittenen und nach Versetzung senkrecht zur Blechebene auf Stoß gebrachten Blechteilen besteht die Lösung der vorgenannten Aufgabe darin, daß der passungsgerechte Schnitt und die Versetzung der Blechteile auf Stoß gleichzeitig in einem einzigen Stanzschnitt erfolgt. Vorzugsweise wird das Verfahren bei Blechteilen angewendet, bei denen ein aus der Blechplatte ausgeschnittenes Blechteil in den Ausschnitt eines anderen Blechteils eingeschweißt werden soll. Starting from a process for producing a sheet by butt welding from two superimposed ones Sheet metal plates of different thicknesses and / or different materials fit in one single cut and after transfer Sheet metal parts brought into abutment perpendicular to the sheet metal plane the solution to the above problem is that the fitting cut and the displacement of the sheet metal parts butt simultaneously in a single die cut he follows. The method is preferably used for sheet metal parts applied where one from the sheet metal plate cut out sheet metal part in the cutout of another Sheet metal part to be welded.
Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe mit einer Stanze aus Matritze und Schneidstempel und einer Stumpfschweißeinrichtung dadurch gelöst, daß die Stanze zum Schneiden von zwei übereinandergelegten Blechplatten eingerichtet ist, wobei der Hub des Schneidstempels auf den Bereich zwischen der Ebene der aneinandergrenzenden Oberflächen der beiden Blechplatten und einer Ebene oberhalb der dem Schneidstempel zugewandten Oberseite der Matrize begrenzt ist.In terms of device technology, the task is accomplished with a punch Die and die and one Butt welding device solved in that the punch for Cutting two superimposed metal sheets is set up, the stroke of the cutting punch on the Area between the level of contiguous Surfaces of the two sheet metal plates and one level above the top of the die facing the die is limited.
Der Kern der Erfindung besteht somit darin, in einem einzigen Schritt sowohl den Passungsschnitt in beiden Blechteilen durchzuführen als auch die miteinander stumpfzuverschweißenden Blechteile so zu positionieren, daß sie sich in der für das Stumpfschweißen geeigneten Position befinden. In dieser Position werden sie ohne zusätzliche Hilfsmittel dann durch Klemmsitz gehalten, wenn die Kontur des Schnittes derart ist, daß das eine Teil in einen Auschnitt des anderen Teils eingesetzt und hier durch Klemmsitz gehalten wird. Dies ist beispielsweise bei einer geschlossenen Kontur, insbesondere einer kreisförmigen Kontur der Fall.The essence of the invention is therefore in one single step both the fit cut in both Perform sheet metal parts as well as each other Position butt-welded sheet metal parts so that they are in the position suitable for butt welding are located. In this position, they will be without additional Aid then held by a clamp when the contour the cut is such that the one part in one Cutout of the other part inserted and through here Is clamped. This is for example with a closed contour, especially a circular one Contour the case.
Um beim Stumpfschweißen den Strahl exakt über die Stoßfuge führen zu können, ist es hilfreich, wenn in dem anderen Blechteil in einer bestimmten geometrischen Lage zum Stanzschnitt Löcher geschnitten werden, die beim Stumpfschweißen der Positionierung des Bleches in bezug auf den Schweißstrahl dienen. Bei solchen Positionierungslöchern können die miteinander stumpfzuverschweißenden Blechteile auf einem Werkstückträger exakt in bezug auf den Schweißstrahl positioniert werden und der Werkstückträger relativ zum Schweißstrahl derart bewegt werden, daß der Schweißstrahl entlang der Stumpfschweißfuge geführt wird. To precisely butt weld the beam over the butt joint To be able to lead it is helpful when in the other Sheet metal part in a certain geometric position Die cut holes to be cut when Butt welding the positioning of the sheet with respect to serve the welding beam. With such positioning holes can the butt-welded sheet metal parts on a workpiece carrier exactly in relation to the The welding beam can be positioned and the workpiece carrier are moved relative to the welding beam in such a way that the Welding beam is guided along the butt weld joint.
Die Positionierungslöcher lassen sich vorzugsweise gleichzeitig mit dem Stanzschnitt anbringen, wenn ein Oberteil, das den Schneidstempel trägt, weitere Schneidstempel trägt, die mit Matrizen in einen Unterteil zusammenwirken, das auch die Matrize für den Schneidstempel des Stanzschnittes trägt.The positioning holes are preferred Apply at the same time as the die cut if a Upper part that bears the cutting stamp, others Cutting punch carries that with dies in a lower part interact, which is also the die for the cutting punch of the die cut.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:In the following the invention will be described in more detail with reference to a drawing explained. In detail show:
Fig. 1 verschiedene Stufen des anmeldungsgemäßen Herstellungsverfahrens, Fig. 1 shows various stages of the manufacturing process according to the application,
Fig. 2 eine Stanze zum passungsgerechten Schneiden übereinandergelegter Blechplatten und zum Positionieren der zusammenzufügenden Blechteile im Axialschnitt und Fig. 2 is a punch for the appropriate cutting superimposed sheet metal plates and for positioning the sheet metal parts to be joined in axial section and
Fig. 3 eine Laserstrahlschweißeinrichtung für die zusammengeschweißten Blechteile im Axialschnitt. Fig. 3 shows a laser beam welding device for the welded sheet metal parts in axial section.
Die in Fig. 2 dargestellte Stanze besteht aus einem Unterteil 1 und einem Oberteil 2. Ober- und Unterteil 1, 2 sind über Führungssäulen 3 miteinander verbunden Mittels nicht dargestellter Druckmittel läßt sich das Oberteil 2 auf das Unterteil 1 zubewegen. Das Unterteil 1 trägt auf einem Tragring 4 eine ringförmige Matritze 5. Das Oberteil 2 ist über ein Zwischenstück 6 mit einem Schneidstempel 7 verbunden. Im Zwischenstück 6 sind Schrauben 8 enthalten, mit denen ein Niederhalter 9 axial begrenzt durch die Köpfe 8a der Schrauben 8 verschiebbar gelagert ist. Der Niederhalter 9 wird von Federn in Form elastischer Druckpolster 10, die am Zwischenstück 6 abgestützt sind, in Richtung der Schraubenköpfe 8a druckbeaufschlagt. Parallel zu den Druckpolstern 10 sind am Zwischenstück 6 befestigte einstellbare Distanzbolzen 11 für den Niederhalter 9 angeordnet.The punch shown in FIG. 2 consists of a lower part 1 and an upper part 2 . The upper and lower part 1 , 2 are connected to one another via guide columns 3. The upper part 2 can be moved towards the lower part 1 by means of pressure medium (not shown ) . The lower part 1 carries an annular die 5 on a support ring 4 . The upper part 2 is connected to a cutting punch 7 via an intermediate piece 6 . In the intermediate piece 6 screws 8 are included, with which a hold-down 9 is axially limited by the heads 8 a of the screws 8 slidably mounted. The hold-down device 9 is pressurized by springs in the form of elastic pressure pads 10 , which are supported on the intermediate piece 6 , in the direction of the screw heads 8 a. Adjustable spacer bolts 11 for the hold-down device 9 fastened to the intermediate piece 6 are arranged parallel to the pressure pads 10 .
Während die aus Matritze 5 und Schneidstempel 7 bestehende Stanze zur Herstellung des passungsgerechten Stanzschnittes der miteinander zu verbindenden Blechteile dient, können kleinere, aus Matritzen und Stempel bestehende Standzwerkzeuge vorgesehen sein, die vom Unterteil 1 und Oberteil 2 getragen werden und zum Schneiden von Positionierungslöcher in den Blechplatten dienen, die in einer bestimmten geometrischen Position zu dem Stanzschnitt liegen.While the punch consisting of die 5 and cutting punch 7 is used to produce the matching die cut of the sheet metal parts to be connected to one another, smaller die tools consisting of dies and punch can be provided, which are carried by the lower part 1 and upper part 2 and for cutting positioning holes in the Serve sheet metal plates that are in a certain geometric position to the die cut.
Gemäß Fig. 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise durchgeführt, daß Blechplatten 12, 13 unterschiedlicher Dicken für die miteinander zu verbindenden Blechteile übereinandergelegt werden, wie in Fig. 1a dargestellt ist. Durch Absenken des Oberteils 2 kommt zunächst der gegenüber der Stirnseite des Schneidstempels 7 vorstehende Niederhalter 9 zur Anlage, so daß beim weiteren Absenken die Blechplatten 12, 13 zwischen der Matritze 5 und dem Niederhalter 9 eingeklemmt werden, wie in Fig. 1b dargestellt. Beim weiteren Absenken des Oberteils 2 schneidet der Schneidstempel 7 die obere Blechplatte 13 durch. Dabei durchschneidet das ausgeschnittene Blechteil 13a die untere Blechplatte 12, so daß das aus dieser Blechplatte 12 ausgeschnittene Teil 12a ausgeworfen wird. Aufgrund der Begrenzung des Hubes durch die Distanzbolzen 11 verbleibt das ausgeschnittene Blechteil 13a im Bereich des Ausschnittes 12b des unteren Blechteils 12 und wird hier durch Klemmung gehalten, wie in Fig. 1c dargestellt. Beim Anheben des Schneidstempels 7 durch das Oberteil 2 hält das Druckpolster 10 den Niederhalter 9 in der in Fig. 1b und 1c gezeigten Klemmstellung, wodurch die obere Blechplatte 13 vom Schneidstempel 7 abgestreift wird. Beim weiteren Anheben wird auch der Niederhalter 9 angehoben und die zusammengefügten Blechteile 12, 13a können der Stanze entnommen werden, wobei sie unter Klemmung in Position gehalten werden.Referring to FIG. 1, the inventive method is carried out in such a way that metal plates 12, 13 of different thicknesses are overlapped for the sheet metal parts to be joined together, as shown in Fig. 1a is shown. By lowering the upper part 2 opposite the front end of the cut punch 7 projecting down device 9 comes next to the plant, so that upon further lowering, the sheet-metal plates 12, 13 between the die 5 and the blank holder are clamped 9, 1b as shown in Fig.. When the upper part 2 is lowered further, the cutting punch 7 cuts through the upper sheet metal plate 13 . In this case, the cut sheet metal part 13 intersects a lower sheet metal plate 12 so that the cut-out from this sheet metal plate 12 is ejected part 12 a. Due to the limitation of the stroke by the distance bolt 11, the cut sheet metal part 13 a remains in the region of the section 12 b of the lower sheet metal part 12 and is held there by clamping, as shown in Fig 1c.. When the cutting punch 7 is raised by the upper part 2 , the pressure pad 10 holds the hold-down device 9 in the clamping position shown in FIGS. 1b and 1c, as a result of which the upper sheet metal plate 13 is stripped from the cutting punch 7 . With further lifting, the hold-down device 9 is also raised and the joined sheet metal parts 12 , 13 a can be removed from the punch, whereby they are held in position with clamping.
Abschließend werden die zusammengefügten Blechteile 12* und 13a an der Stoßfuge 14 mittels Laserstrahl stumpfverschweißt. Dabei kann selbstverständlich auch eine Kehlnaht gebildet werden.Finally, the joined sheet metal parts 12 * and 13 a are butt welded to the butt joint 14 by means of a laser beam. A fillet weld can of course also be formed.
Zum Stumpfschweißen dient die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung. Sie besteht aus einem Unterteil 15, auf dem drehbar ein Werkstückträger 16 für die miteinander stumpfzuverschweißenden Blechteile 12*, 13a gelagert ist. Auf diese Art und Weise läßt sich der Werkstückträger 16 um seine vertikale Achse verdrehen. Zur positionsgerechten Positionierung der zusammengefügten Blechteile 12*, 13a unter Zuhilfenahme der eingestanzten Positionierungslöcher weist der Werkstückträger 16 oberseitig Paßstifte 16b, 16c auf. Über dem Werkstückträger 16 ist eine auf ihn absenkbare Klemmvorrichtung 17 angeordnet, die ein drehfestes Lagergehäuse 17a mit darin drehbar gelagerten Klemmringen 17b, 17c umfaßt, die zwischen sich einen Durchtrittsspalt 17d für einen in verschiedenen Winkelstellungen anstellbaren Laserstrahl 18 bilden. Über diesen Durchtrittsspalt 17d trifft der Laserstrahl auf die stumpfzuverschweißende Stoßfuge 14 der miteinander zu verschweißenden Blechteile 12*, 13a.The device shown in FIG. 2 is used for butt welding. It consists of a lower part 15 on which a workpiece carrier 16 is rotatably mounted for the sheet metal parts 12 *, 13 a to be butt-welded together. In this way, the workpiece carrier 16 can be rotated about its vertical axis. To position just positioning the assembled sheet metal parts 12 *, 13 with the aid of a punched positioning holes, the workpiece carrier 16 on the upper side fitting pins 16 b, 16 c on. Above the workpiece carrier 16 there is arranged a clamping device 17 which can be lowered onto it and which comprises a rotationally fixed bearing housing 17 a with clamping rings 17 b, 17 c rotatably mounted therein, which form a passage gap 17 d between them for a laser beam 18 which can be set in different angular positions. The laser beam strikes the butt joint 14 of the sheet metal parts 12 *, 13 a to be butt welded via this passage gap 17 d.
Mit dieser Stumpfschweißvorrichtung lassen sich bei fester Positionierung des Laserstrahles 18 unter Drehung des Werkstückträgers 16 kreisförmige Stumpfschweißnähte oder Kehlschweißnähte schweißen. Sofern ineinandergefügte Blechteile mit einem anderen Verlauf der Stoßfuge stumpfverschweißt werden sollen, muß die Vorrichtung zur Relativbewegung von Laserstrahler und Werkzeugträger natürlich anders ausgebildet sein. Mit NC-Steuerungseinrichtungen lassen sich Laserstrahlen mit darauf nach den Positionierungslöchern geometrisch exakt festliegender Stoßfuge programmgemäß entlang der Stoßfuge führen. Sofern der Werkzeugträger in zwei senkrechten Achsen bewegbar ist und der Neigungswinkel des Laserstrahlers einstellbar ist, kann mit Hilfe einer NC-Steuerung auch der optimale Neigungswinkel des Laserstrahls eingestelt werden.With this butt welding device, circular butt welding seams or fillet welding seams can be welded when the laser beam 18 is firmly positioned while rotating the workpiece carrier 16 . If sheet metal parts to be butt-welded into one another with a different course of the butt joint, the device for the relative movement of the laser emitter and tool carrier must of course be designed differently. With NC control devices, laser beams can be guided along the butt joint according to the program with a butt joint that is geometrically precisely fixed after the positioning holes. If the tool holder can be moved in two vertical axes and the angle of inclination of the laser beam can be adjusted, the optimal angle of inclination of the laser beam can also be set with the help of an NC control.
Claims (8)
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DE4110418A DE4110418C1 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Vehicle load bearing sheet - comprises two different-thickness sheet members, superposed in stamping press and sheared by punch |
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DE4110418A DE4110418C1 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Vehicle load bearing sheet - comprises two different-thickness sheet members, superposed in stamping press and sheared by punch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4110418C1 true DE4110418C1 (en) | 1992-05-14 |
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ID=6428520
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DE4110418A Expired - Lifetime DE4110418C1 (en) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | Vehicle load bearing sheet - comprises two different-thickness sheet members, superposed in stamping press and sheared by punch |
Country Status (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSEN INDUSTRIE AG MASCHINENBAU, 5810 WITTEN, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSEN KRUPP INDUSTRIES AG, 45128 ESSEN, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSENKRUPP TECHNOLOGIES AG, 45128 ESSEN, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NOTHELFER GMBH, 88212 RAVENSBURG, DE |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: THYSSENKRUPP DRAUZ NOTHELFER GMBH, 74076 HEILBRONN |