EP0371912A1 - Vorrichtung zur Überwachung der Anpresskraft - Google Patents

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EP0371912A1
EP0371912A1 EP89810820A EP89810820A EP0371912A1 EP 0371912 A1 EP0371912 A1 EP 0371912A1 EP 89810820 A EP89810820 A EP 89810820A EP 89810820 A EP89810820 A EP 89810820A EP 0371912 A1 EP0371912 A1 EP 0371912A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
force measuring
coil
roller
tachometer
carrier
Prior art date
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Ceased
Application number
EP89810820A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Busenhart
Armin Wirz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Publication of EP0371912A1 publication Critical patent/EP0371912A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/52—Drive contact pressure control, e.g. pressing arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2515/00—Physical entities not provided for in groups B65H2511/00 or B65H2513/00
    • B65H2515/30—Forces; Stresses
    • B65H2515/34—Pressure, e.g. fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a device for monitoring the contact pressure of a tachometer or drive roller which can be displaced radially to the coil axis according to the preamble of patent claim 1.
  • the aim is for the drive or tachometer roller to be pressed onto a coil mandrel with a force which remains essentially constant over the entire package structure, or for several coils on a coil mandrel in order to bring about a uniform package structure.
  • the contact pressure can be kept within the desired limits by known means, with small differences in parallelism with increasing bobbin packing between the bobbin mandrel and the shaft of the tachometer roller, no major influences on the quality of the Have coil.
  • a known device of this type US Pat. No.
  • the invention seeks to remedy this.
  • the invention as characterized in the claims, solves the problem of creating a device for monitoring the contact pressure of the tachometer or drive roller, by means of which the contact pressure can be determined exactly at any time and whose signals can be used for controlling the contact pressure if required.
  • the interposition of a force measuring element directly between the tachometer shaft and the holding means carrying the tachometer shaft enables extremely precise detection of changes in the contact pressure of the tachometer roller on the surface of the coil package.
  • minimal deviations with regard to the parallelism of the coil and speedometer shaft axes can already be determined and the resulting signal can be used for corrective measures.
  • the influence on the control of the contact pressure can be minimized by using a low-displacement measuring element.
  • the force measuring elements placed on the shaft ends or in the area of the shaft ends advantageously enable scanning at the next possible location to the coil surface. Deflection of the bracket and / or other parts have no influence on the measurement result.
  • force measuring bearings which are placed directly on the speedometer cable, can be used to carry out the force measurement in a cost-effective manner using commercially available elements. Additional force measuring elements inserted between the ends of the tachometer shaft enable the contact pressure to be recorded and controlled in the central area of the tachometer roller. In this way, the contact pressure on each individual coil can also be monitored if a plurality of coils are simultaneously built next to one another on a coil mandrel.
  • the signals from the force measuring devices can be displayed and processed individually or as a sum. The contact pressure is thus created to influence the spool parallel to its axis of rotation or to make corrections in the event of non-parallelism.
  • the signals from the pressure measuring elements can advantageously be used for speed monitoring as a function of the contact pressure.
  • a cantilevered bobbin 5 with a sleeve 7 arranged thereon and a yarn package 9 is visible.
  • a tachometer roller 11 is rotatably mounted in a fork-shaped holding means 13 above the coil pack 9.
  • the axes of rotation A and B of the spindles 5 and 4 of the tachometer roller 11 run essentially parallel.
  • the holding means 13 for the speedometer roller 11 is in the present example by means of a cylindrical pin 15 in a bore 17 in a vertical guide grooves 19th slidably arranged carrier 21 mounted.
  • connection between the pin 15 and the bore 17 can be made by means of O-rings 23 inserted into the annular space.
  • Linear drives for example pneumatic cylinders 25, are used on the end wall 1 of the winding machine 3 for vertical displacement of the carrier 21.
  • the pneumatic cylinders 25 are attached on the one hand to a support 27 on the machine housing and on the other hand to a bracket 29 on the carrier 21.
  • the holding means 13 can be connected laterally to a further linear drive 31, for example a pneumatic cylinder, which enables the axis of rotation B, the tachometer roller 11, to be pivoted with respect to the axis of rotation A of the coil mandrel 5.
  • a further linear drive 31 for example a pneumatic cylinder, which enables the axis of rotation B, the tachometer roller 11, to be pivoted with respect to the axis of rotation A of the coil mandrel 5.
  • a displacement of the holding means 13 against the spool mandrel 5 means could also be used which shift the spool mandrel 5 against the speedometer roller 11.
  • the force measuring elements 39 and 41 can be designed as force measuring bearings, or pressure-sensitive measuring elements can be inserted between the conventional bearings of the tachometer roller 11.
  • the two force measuring elements 39 and 41 are connected to display means 43, which individually indicate the instantaneous forces at the ends 33 and 35 of the speedometer roller 11.
  • a display means 45 can also be provided, which displays the sum of the forces at the measuring points.
  • An evaluation means 47 compares the incoming actual values with the target values.
  • a memory electronics 49 can also be connected to the evaluation means 47, which stores or prints the measured values.
  • the signals of the force measuring devices 39 and 41 for actuating the linear drives 25, which can adjust the radial distance of the tachometer roller 11 from the coil axis A, are used.
  • a control circuit 51 triggers the actuation of the linear drives.
  • the axis B of the tachometer roller can be adjusted with respect to the axis A of the coil, in particular if, due to a heavy coil package 9, the coil mandrel 5 is down at its free end slack and a correction of the axis position is necessary. Furthermore, the speed of the coil 9 can also be adapted to the measured conditions. Corresponding signals are fed to the control device via a control device 55 and a setpoint generator 53.
  • the holding means 13 for the speedometer roller 11 is not mounted directly in the carrier 21, which is vertically displaceable on the end wall 1 of the winding machine.
  • an intermediate carrier 57 is inserted, which contains the bore 17, in which the cylindrical pin 15 of the holding means 13 engages and is held elastically by means of O-rings 23.
  • the upper side of the carrier 57 is connected to the carrier 21 by means of force measuring elements 39 and 41; on its lower edge, the connection between the intermediate carrier 57 and the carrier 21 consists of a thin elastic sheet 59.
  • the tachometer roller about the axis C of the cylindrical pin 15 can correct the deviation.
  • the total force between the coil 9 and the tachometer roller 11 is measured by the force measuring elements 39 and 41.
  • the masses of the intermediate carrier 57 as well as the holding means 13 and the speedometer roller 11 must be taken into account during the measurement.
  • the evaluation or utilization of the measured data on the measuring members 39 and 41 can be carried out analogously to that in FIGS. 2 to 4 described manner.
  • conventional, commercially available pressure measuring elements are used as measuring elements 39, 41.
  • FIG. 7 which, with the exception of the position of the axis C of the cylindrical pivot pin 15, corresponds to the suspension arrangement according to FIGS. 1 to 4, it has an L-shaped support 21, in the vertical leg of which the bore 17 for the pin 15 is embedded.
  • the force is measured at the ends 33, 35 of the tachometer roller by means of annular force measuring elements 39, 41, which can be part of the bearings that support the tachometer shaft 37.

Landscapes

  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Zur Ueberwachung der Anpresskraft der Tachowalze (11) an die Spulenpackung (9) sind im Bereich der Enden (33, 35) der Tachowalzenwelle (37) Kraftmessorgane (39) angeordnet. Die Signale der wegarmen Kraftmessorgane (39) erlauben die Messung des Anpressdruckes an den einzelnen Messstellen oder gesamthaft. Die Signale können zur Regelung der Anpresskraft und auch zur Aufrechterhaltung der Parallelität der Achsen (A, B) des Spulendornes (5) und der Tachowalze (11) herange­zogen werden.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Anpresskraft einer radial zur Spulenachse verschiebbaren Tacho- oder Antriebswalze gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Bei Spulmaschinen der genannten Gattung wird angestrebt, dass die Antriebs- oder Tachowalze mit einer im wesentlichen über den gesamten Packungsaufbau konstant bleibenden Kraft auf die Spulenoberfläche oder Spulenoberflächen bei mehreren Spulen auf einen Spulendorn angepresst wird, um einen gleichmässigen Packungsaufbau zu bewirken. Wird auf den Spulendorn einer Spulmaschine nur eine einzige und zudem kurze Spule erzeugt, so kann mit bekannten Mitteln die Anpresskraft in den ge­wünschten Grenzen gehalten werden, wobei geringe Paralleli­tätsunterschiede mit wachsender Spulenpackung zwischen dem Spulendorn und der Welle der Tachowalze keine grossen Ein­flüsse auf die Qualität der Spule haben.
    Eine bekannte solche Vorrichtung (US-PS 4,106,710) schlägt dazu vor, die gabelförmige Halterung der Antriebswalze auf zwei mit Druckluft beaufschlagten Membranzylindern abzu­stützen und die Walze mit dem erwünschten Druck zu beauf­schlagen. Die aufwendig konzipierten Membranzylinder werden mit zunehmendem Durchmesser der Spule zusammengepresst. Da­durch steigt der Anpressdruck der Antriebswalze kontinuier­lich, bis durch den Wegsensor die Halterung der Membranzylin­der radial von der Spule weggeführt wird.
    Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, dass der An­pressdruck der Antriebs- oder Tachowalze nur indirekt über den Speisedruck der Membranzylinder erfassbar ist.
  • Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
    Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Ueberwachung der An­presskraft der Tacho- oder Antriebswalze zu schaffen, mittels welcher die Anpresskraft jederzeit exakt feststellbar und deren Signale bei Bedarf für die Regelung des Anpressdruckes verwendbar sind.
  • Die Zwischenschaltung eines Kraftmessorganes direkt zwischen die Tachowelle und das die Tachowelle tragende Haltemittel ermöglicht eine äusserst exakte Erfassung von Änderungen der Anpresskraft der Tachowalze an der Oberfläche der Spulen­packung. Insbesondere können bereits minimale Abweichungen bezüglich der Parallelität der Spulen- und der Tachowellen­achsen festgestellt und das resultierende Signal kann für korrigierende Massnahmen verwendet werden.
    Durch den Einsatz eines wegarmen Messorganes kann der Ein­fluss auf die Regelung des Anpressdruckes minimiert werden. Die auf die Wellenenden oder im Bereich der Wellenenden auf­gesetzten Kraftmessorgane ermöglichen in vorteilhafter Weise eine Abtastung an der nächstmöglichen Stelle zur Spulenober­fläche. Durchbiegungen der Halterung und/oder anderer Teile haben dadurch keinen Einfluss auf das Messresultat.
    Die Verwendung von Kraftmesslagern, die direkt auf die Tacho­welle aufgesetzt sind, kann auf kostengünstige Weise unter Verwendung handelsüblicher Elemente die Kraftmessung durchge­führt werden.
    Weitere, zwischen den Enden der Tachowelle eingesetzte Kraft­messorgane ermöglichen die Erfassung und Regelung des An­pressdruckes im zentralen Bereich der Tachowalze. Dadurch kann auch der Anpressdruck auf jede einzelne Spule überwacht werden, wenn auf einen Spulendorn eine Mehrzahl von Spulen gleichzeitig nebeneinander aufgebaut werden. Die Signale der Kraftmessorgane können einzeln oder als Summe angezeigt und verarbeitet werden.
    Es sind damit Voraussetzungen geschaffen, die Anpresskraft auf die Spule parallel zu deren Drehachse zu beeinflussen oder bei Unparallelität entsprechende Korrekturen durchzufüh­ren.
    Die Signale der Druckmessorgane können in vorteilhafter Weise zur Drehzahlüberwachung in Abhängigkeit des Anpressdruckes herangezogen werden.
  • Anhand illustrierter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine perspektivische Darstellung des spulenseitigen Endes einer Spulmaschine unter Weglassung der Faden­verlegeorgane,
    • Figur 2 eine schematische Darstellung der Tachowalze mit den Kraftmessvorrichtungen an den Wellenenden der Walze und einem Auswertemittel,
    • Figur 3 eine Tachowalze analog Figur 2 mit einer Regelschal­tung zur Betatigung des Walzendruckzylinders,
    • Figur 4 eine Tachowalze analog Figur 3 mit einer Regelschal­tung zur Betätigung des die relative Lage der Tacho­walze zur Spulendornachse steuernden Zylinders,
    • Figur 5 eine perspektivische Darstellung einer pendelnd auf­gehängten Tachowalze,
    • Figur 6 einen Querschnitt längs Linie VI-VI in Figur 5 und
    • Figur 7 einen Querschnitt durch eine weitere vereinfachte Ausführungsform ohne Zwischenträger.
  • In den Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    Auf der Stirnwand 1 einer mit 3 bezeichneten Spulmaschine ist ein fliegend gelagerter Spulendorn 5 mit einer darauf ange­ordneten Hülse 7 und einer Garnpackung 9 sichtbar. Ueber der Spulenpackung 9 ist eine Tachowalze 11 in einem gabelförmigen Haltemittel 13 drehbar gelagert. Die Drehachsen A und B der Spulendorne 5 und 4 der Tachowalze 11 verlaufen im wesent­lichen parallel. Das Haltemittel 13 für die Tachowalze 11 ist im vorliegenden Beispiel mittels eines zylindrischen Zapfens 15 in einer Bohrung 17 eines in vertikalen Führungsnuten 19 verschiebbar angeordneten Trägers 21 gelagert. Die Verbindung zwischen den Zapfen 15 und der Bohrung 17 kann mittels in den Ringraum eingelegten O-Ringen 23 erfolgen. Selbstverständlich ist auch eine andere Lagerung möglich.
    Zur vertikalen Verschiebung des Trägers 21 sind an der Stirn­wand 1 der Spulmaschine 3 Linearantriebe, z.B. Pneumatik­zylinder 25, eingesetzt. Die Pneumatikzylinder 25 sind einer­seits auf einem Support 27 am Maschinengehäuse und anderer­seits an einer Lasche 29 am Träger 21 befestigt.
  • Im weiteren kann das Haltemittel 13 seitlich mit einem weite­ren Linearantrieb 31, z.B. einem Pneumatikzylinder, verbunden sein, welcher eine Verschwenkung der Drehachse B, der Tacho­walze 11, bezüglich der Drehachse A des Spulendornes 5 ermög­licht.
    Anstelle einer Verschiebung des Haltemittels 13 gegen den Spulendorn 5 könnten auch Mittel eingesetzt sein, welche den Spulendorn 5 gegen die Tachowalze 11 verschieben.
  • Im Querschnitt durch den spulenseitigen Teil der Spulmaschine 1 gemäss Figur 2 sind die Enden 33 und 35 der die Tachowalze 11 tragenden Welle 37 in Kraftmessorganen 39 und 41 gehalten. Die Kraftmessorgane 39 und 41 können als Kraftmesslager aus­gebildet sein, oder es können zwischen die herkömmlichen Lager der Tachowalze 11 druckempfindliche Messorgane einge­setzt sein.
    Die beiden Kraftmessorgane 39 und 41 sind mit Anzeigemitteln 43 verbunden, welche je einzeln die momentanen Kräfte an den Enden 33 und 35 der Tachowalze 11 anzeigen. Es kann auch ein Anzeigemittel 45 vorgesehen sein, welches die Summe der Kräf­te an den Messstellen anzeigt.
    Ein Auswertemittel 47 vergleicht die eingehenden Ist-Werte mit den Sollwerten. Mit dem Auswertemittel 47 kann zusätzlich eine Speicherelektronik 49 verbunden sein, welche die gemes­senen Werte speichert oder ausdruckt.
  • In der Ausgestaltung der Erfindung gemäss Ausführungsbeispiel Figur 3 werden die Signale der Kraftmessvorrichtungen 39 und 41 zur Betätigung der Linearantriebe 25, welche den radialen Abstand der Tachowalze 11 von der Spulenachse A verstellen können, herangezogen. Eine Regelschaltung 51 löst die Betäti­gung der Linearantriebe aus.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 4 kann nebst der Verti­kalbewegung des Trägers 21 mittels des Linearantriebes 31 die Achse B der Tachowalze im Bezug auf die Achse A der Spule verstellt werden, dies insbesondere, wenn infolge einer schweren Spulenpackung 9 der Spulendorn 5 an seinem freien Ende nach unten durchhängt und eine Korrektur der Achslage erforderlich wird. Im weiteren kann auch die Drehzahl der Spule 9 den gemessenen Verhältnissen angepasst werden. Über eine Steuereinrichtung 55 und einen Sollwertgeber 53 werden der Regeleinrichtung entsprechende Signale zugeführt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung gemäss Figur 5 ist das Haltemittel 13 für die Tachowalze 11 nicht direkt im Träger 21 gelagert, welcher an der Stirnwand 1 der Spul­maschine vertikal verschiebbar ist. Zwischen das Haltemittel 13 und den Träger 21 ist ein Zwischenträger 57 eingesetzt, welcher die Bohrung 17 enthält, in der der zylindrische Zapfen 15 des Haltemittels 13 eingreift und mittels O-Ringen 23 elastisch gehalten wird. Der Träger 57 ist an seiner Ober­seite mittels Kraftmessorganen 39 und 41 mit dem Träger 21 verbunden; an seiner Unterkante besteht die Verbindung zwi­schen dem Zwischenträger 57 und dem Träger 21 aus einem dün­nen elastischen Blech 59.
    Bei einer Parallelitätsabweichung der beiden Achsen A und B infolge Durchhanges der Achse B kann die Tachowalze um die Achse C des zylindrischen Zapfens 15 die Abweichung korrigie­ren. Gleichzeitig wird durch die Kraftmessorgane 39 und 41 die gesamte Kraft zwischen der Spule 9 und der Tachowalze 11 gemessen. Selbstverständlich sind bei der Messung die Massen des Zwischenträgers 57 sowie des Haltemittels 13 und der Tachowalze 11 zu berücksichtigen.
    Die Auswertung, bzw. die Verwertung der gemessenen Daten an den Messorganen 39 und 41 kann analog zu der in den Figuren 2 bis 4 beschriebenen Weise erfolgen. In den Ausführungsbei­spielen gemäss den Figuren 5 bis 7 werden als Messorgane 39, 41 herkömliche, handelsübliche Druckmessorgane eingesetzt.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 7, welches mit Ausnahme der Lage der Achse C des zylindrischen Drehzapfens 15 der Aufhängungsanordnung gemäss Figuren 1 bis 4 entspricht, weist einen L-förmigen Träger 21 auf, in dessen vertikalen Schenkel die Bohrung 17 für den Zapfen 15 eingelassen ist.
    Die Kraftmessung erfolgt an den Enden 33, 35 der Tachowalze mittels kreisringförmigen Kraftmessorganen 39, 41, welche Teil der die Tachowelle 37 tragenden Lager sein können.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Überwachung der Anpresskraft einer radial zur Spulenachse verschiebbaren Tacho- oder An­triebswalze an der Spule während des Spulenaufbaus auf einer Spulmaschine, enthaltend ein die Tachowalze tra­gendes Haltemittel und ein das Haltemittel mit der Tachowalze und die Spule gegeneinanderführendes Anpress­mittel, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Enden (33, 35) der Tachowalze (11) und dem Träger (21) je ein Kraftmessorgan (39) eingesetzt ist und dass das die Tachowalze (11) tragende Haltemittel (13) um eine Achse (C) schwenkbar mit dem Träger (21) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, dass die Kraftmessorgane (39, 41) auf die Wellenenden (33, 35) aufgesetzt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessorgane (39, 41) aus handelsüblichen Kraftmesslagern bestehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den im Bereich der Enden (33, 35) der Welle (37) angeordneten Kraftmessorgane (39) mindestens ein weiteres, mit dem zentralen Ab­schnitt der Welle (37) verbundenes Kraftmessorgan (39) eingesetzt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Träger (21) und dem Haltemittel (13) ein Zwischenträger (57) angeordnet ist, in welchem das Haltemittel (13) gelagert ist und dass der Zwischenträ­ger (57) mittels mindestens einem Kraftmessorgan (39) und mindestens einem elastischen Verbindungselement (59) am Träger (21) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der Kraftmessorgane (39) einzeln oder als Summe oder als Mittelwert aller Kraftmessorgane (39, 41) angezeigt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale in einer Regelschaltung (51) zur Be­tätigung der Anpressmittel (25) verarbeitet werden.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale eines Steuerorgans (53) zur Steuerung der Drehzahl des Tachowalzen- und/oder Spulendornantriebes verarbeitet werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale der aussenliegenden Kraftmessorgane (39, 41) zur Verschwenkung des Halte­organes (13) in Bezug auf die Achse (A) des Spulendornes (5) herangezogen wird.
EP89810820A 1988-11-28 1989-11-01 Vorrichtung zur Überwachung der Anpresskraft Ceased EP0371912A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH4408/88 1988-11-28
CH440888 1988-11-28
CH225889 1989-06-15
CH2258/89 1989-06-15

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EP0371912A1 true EP0371912A1 (de) 1990-06-06

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