JP2008137092A - Fluid polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンの燃料噴射用インジェクタなどの微小孔の研磨に用いられる流体研磨装置に関するものである。 The present invention relates to a fluid polishing apparatus used for polishing fine holes such as an injector for fuel injection of an engine.
エンジンの燃料噴射ノズルの噴口などには、排気ガス性能向上のための噴霧を微細化させるため、径0.2mm以下の微細穴でありながら、流体の抵抗を削減することで大きな流量を得ることが求められる。また、精密油圧制御弁などにも、正確に制御された微細穴(オリフィス)が用いられる。
そこで、流体に研磨砥粒を混合し、ノズル内部より圧送することで、微細穴角部のR面取りを行い、穴径を変化させずに流量を増大(流量係数を増加)させる方法が採られている。そして、使用流体(燃料あるいは作動油)の微細穴からの流量特性のバラツキは、エンジン性能や油圧特性に大きな影響を与えるため、正確に狙った流量に調整する必要がある。
以前は、粘土状の高い粘度の流体に混合していたが、効率化のために使用流体の粘度に近い低粘度流体を用い、その流量を監視しながら加工を行うことで、求められる流量に迅速に到達させることが可能になっている(例えば特許文献1、2参照)。
また、加圧エアーにブラスト材を混合してノズルの憤口を研磨する方法も提案されているが(特許文献3参照)、乾式の研磨では摩擦力が大きすぎて微小孔にブラスト材が詰まりやすいという問題がある。また、加圧エアーを用いた研磨では、流量を正確に管理しつつ微小孔の研磨を調整することが難しい。
In order to refine the spray for improving the exhaust gas performance at the nozzle of the fuel injection nozzle of the engine, a large flow rate can be obtained by reducing the resistance of the fluid while being a fine hole with a diameter of 0.2 mm or less Is required. Also, precisely controlled fine holes (orifices) are used for precision hydraulic control valves and the like.
Therefore, a method is adopted in which the abrasive grains are mixed with the fluid and pumped from the inside of the nozzle to round the corners of the fine holes to increase the flow rate (increase the flow coefficient) without changing the hole diameter. ing. The variation in the flow rate characteristic from the fine hole of the working fluid (fuel or hydraulic fluid) has a great influence on the engine performance and the hydraulic pressure characteristic, so it is necessary to adjust the flow rate accurately.
Previously, it was mixed with clay-like high-viscosity fluid, but for efficiency, a low-viscosity fluid close to the viscosity of the fluid used was used, and processing was performed while monitoring the flow rate to achieve the required flow rate. It can be reached quickly (see, for example,
In addition, a method has been proposed in which a blasting material is mixed with pressurized air to polish the nozzle mouth (see Patent Document 3). However, in dry polishing, the frictional force is too great and the blasting material is clogged into micro holes. There is a problem that it is easy. Further, in polishing using pressurized air, it is difficult to adjust the polishing of the micropores while accurately managing the flow rate.
特許文献1、2で示される方法では、低粘度流体に研磨砥粒を混合したスラリーを微小孔に加圧しながら流量や流速を管理しつつ供給して研磨を行っている。その一例を図4に基づいて説明する。
この例は、油圧による加圧をシリンダ2本を採用して行うものである。
研磨媒体として低粘度の流体(水、シリコンオイル、植物油、鉱物油、合成油など)に、研磨砥粒(アルミナ、炭化珪素、CBN、ダイヤモンドなど)を均一に混入(以下スラリ)し、スラリタンク20に貯蔵される。なお、研磨砥粒は、流体より重いため、分散剤などを混入し、沈殿しないような処理が行われる。スラリタンク20内のスラリは、スラリ温調器21で温度調整がなされる。
In the methods disclosed in
In this example, hydraulic pressurization is performed using two cylinders.
Abrasive grains (alumina, silicon carbide, CBN, diamond, etc.) are uniformly mixed (slurry) into a low-viscosity fluid (water, silicon oil, vegetable oil, mineral oil, synthetic oil, etc.) as a polishing medium, and then a slurry tank. 20 stored. In addition, since the abrasive grains are heavier than the fluid, a treatment is performed in which a dispersing agent or the like is mixed and does not precipitate. The temperature of the slurry in the
ポンプでスラリを直接加圧すると研磨砥粒の摩擦により摩耗するため、油圧ユニット30では、シリンダ動作用バルブ31…31で方向制御、サーボバルブ32で一定の圧力に制御して油圧シリンダ33、33を加圧し、スラリシリンダ22、22に圧力を伝える。シリンダの変位量はシリンダ変位計34で検知される。サーボバルブ32の圧力制御は、スラリ圧力センサ28の信号をフィードバックし行われる。なお、油圧シリンダの代わりに電動シリンダを採用することも可能である。
When the slurry is directly pressurized by the pump, it is worn by the friction of the abrasive grains. Therefore, in the
スラリ温調器21で温度制御されたスラリは、スラリバルブ23、24で方向制御され、スラリシリンダ22から押し出されてスラリフィルタ26を介して被削物であるノズル29に供給される。この際に、スラリ流量が流量計25で測定され、温調器用センサ27でスラリの温度が測定される。
上記スラリを高圧でノズル29の内側から通過させることで、研磨砥粒がノズル噴口のエッジ部および内径を少しずつ除去する。
スラリの流体としての特性を、実際に使用する流体(燃料や作動油)と比較することで把握し、スラリ流量の増加を、スラリ流量計25あるいはシリンダ変位計34を用いてリアルタイムで監視し、任意の設定流量で加工を完了させる。
なお、被削材エッジ部の研磨品質、完成後の流量ばらつきと加工時間は、砥粒およびメディアの粘度の均一性に大きく影響される。
By passing the slurry from the inside of the
The characteristics of the slurry as a fluid are grasped by comparing with the fluid (fuel or hydraulic oil) actually used, and the increase in the slurry flow rate is monitored in real time using the
The polishing quality of the work material edge, the flow rate variation after completion, and the processing time are greatly affected by the uniformity of the viscosity of the abrasive grains and the media.
しかし、上記のように流体に研磨砥粒を混入しただけでは、砥粒は短時間に沈殿する。スラリ内に研磨砥粒を均一に分散させるためには、分散剤などの分散性を向上させる添加剤を流体に混入させる必要がある。しかし添加剤による粘度変化や粘度のばらつきは、加工特性に大きな影響を与えるため、これを正確に制御することが必要であり、作業負担が増大する。また、スラリは、シリンダにより圧送されるが、硬い研磨砥粒はシリンダやバルブ、流量計等の構成部品を磨耗させるため、その寿命が短くなる。
さらに、微細穴形状(径、長さ)によって、スラリ内の研磨砥粒の充填密度および大きさには適正値が存在する。しかしスラリ全体に研磨砥粒が分散しているため、その変更にはスラリ全体を交換する必要があるが、小さな砥粒を完全に除去することは難しく、交換後に異なる研磨砥粒が混入するという問題がある。
However, if the abrasive grains are simply mixed in the fluid as described above, the abrasive grains precipitate in a short time. In order to uniformly disperse the abrasive grains in the slurry, it is necessary to mix an additive for improving dispersibility such as a dispersant into the fluid. However, the change in viscosity and the variation in viscosity due to the additive greatly affect the processing characteristics. Therefore, it is necessary to accurately control this, and the work load increases. Slurry is pumped by a cylinder, but hard abrasive grains wear components such as cylinders, valves, flow meters, etc., so their life is shortened.
Furthermore, there are appropriate values for the packing density and size of the abrasive grains in the slurry, depending on the shape of the fine holes (diameter and length). However, since the abrasive grains are dispersed throughout the slurry, it is necessary to replace the entire slurry for the change, but it is difficult to completely remove the small abrasive grains, and different abrasive grains are mixed after the replacement. There's a problem.
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、分散剤を要することなく研磨砥粒の分散性を向上させるとともに、構成部品摩耗の減少と、砥粒交換の確実さと簡便さを向上をさせる流体研磨装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and improves the dispersibility of abrasive grains without the need for a dispersant, and reduces component wear and improves the certainty and simplicity of abrasive grain replacement. An object of the present invention is to provide a fluid polishing apparatus.
すなわち、本発明の流体研磨装置のうち、請求項1記載の発明は、低粘性液体と研磨砥粒とを用いた微小孔の流体研磨装置において、加圧された前記低粘性液体を前記微小孔に送給する低粘性液体圧力流路と、前記低粘性液体圧力流路内の前記低粘性液体に研磨砥粒を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段とを備えることを特徴とする。
That is, among the fluid polishing apparatuses according to the present invention, the invention according to
請求項2記載の流体研磨装置の発明は、請求項1記載の発明において、前記研磨砥粒加圧合流手段は、低粘性液体に沈積した研磨砥粒を低粘性液体への加圧により圧送する圧送装置であることを特徴とする。 A fluid polishing apparatus according to a second aspect of the invention is the invention according to the first aspect, wherein the polishing abrasive pressure confluence means pumps the abrasive grains deposited in the low-viscosity liquid by pressurizing the low-viscosity liquid. It is a pressure feeding device.
請求項3記載の流体研磨装置の発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記研磨砥粒加圧合流手段はモーノポンプである、またはモーノポンプを含むものであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the fluid polishing apparatus according to the first or second aspect, wherein the polishing abrasive pressure pressurizing / merging means is a mono pump or includes a mono pump.
請求項4記載の流体研磨装置の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記低粘性液流体は、微小孔で実際に使用する液状流体であることを特徴とする。 A fluid polishing apparatus according to a fourth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to third aspects, the low-viscosity liquid fluid is a liquid fluid that is actually used in micropores.
請求項5記載の流体研磨装置の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記合流点の上流側で、前記低粘性液体圧力流路と、前記研磨砥粒加圧合流手段の合流流路とにそれぞれチェック弁が設けられていることを特徴とする。
The invention of a fluid polishing apparatus according to
本発明によれば、低粘性液体圧力流路において、加圧された低粘性液体に研磨砥粒が加圧されつつ合流されることで、合流地点以降で研磨砥粒が良好に分散した研磨用流体が得られる。該研磨用流体は、加圧された状態で微小孔に送給されて研磨に用いられる。主となる低粘性液体と、研磨砥粒とは、合流地点で混合されるため、それぞれの上流側では、液体の種別や研磨砥粒の種別を容易に変更することができる。また、研磨砥粒の流動も、主に上記合流地点以降となるので、各種部材の摩耗を避けて部材の損傷を極力小さくすることができる。低粘性流体の加圧は、研磨砥粒を含まないため、摩耗を招くことなく油圧、電動シリンダ等を用いて行うことができる。 According to the present invention, in the low-viscosity liquid pressure channel, the abrasive grains are joined to the pressurized low-viscosity liquid while being pressurized, so that the abrasive grains are dispersed well after the joining point. A fluid is obtained. The polishing fluid is fed into the micropores under pressure and used for polishing. Since the main low-viscosity liquid and the abrasive grains are mixed at the joining point, the type of liquid and the type of abrasive grains can be easily changed on the upstream side of each. Further, since the abrasive grains flow mainly after the above-mentioned joining point, it is possible to avoid wear of various members and minimize damage to the members. Pressurization of the low-viscosity fluid does not include abrasive grains, and therefore can be performed using hydraulic pressure, an electric cylinder, or the like without causing wear.
また、研磨砥粒加圧合流手段は、低粘性液体圧力流路に研磨砥粒を加圧して供給できるものであればよく、例えば、少量の低粘性液体を加えて研磨砥粒を沈積した状態で油圧、電動シリンダなどの圧送装置によって供給して合流させるものであってもよい。沈積した状態の研磨砥粒は流動が抑制されてシリンダなどの摩耗を小さくする。また、研磨砥粒加圧合流手段としては、一般に知られているモーノポンプを用いることができる。該モーノポンプに研磨砥粒と少量の低粘性液体とを加えて送給することで、低粘性液体圧力流路に、研磨砥粒を加圧した状態で混合することができる。また、前記した圧送装置とモーノポンプとを組み合わせ、例えば圧送装置の下流側にモーノポンプを配置して、研磨砥粒を少量の低粘性液体に分散させた状態で加圧された低粘性液体に合流させても良い。 The abrasive grain pressurizing / merging means may be any means capable of pressurizing and supplying the abrasive grains to the low-viscosity liquid pressure channel, for example, a state in which the abrasive grains are deposited by adding a small amount of low-viscosity liquid. And may be supplied and joined by a pressure feeding device such as a hydraulic or electric cylinder. The deposited abrasive grains are restrained from flowing to reduce wear of the cylinder and the like. Further, as a polishing abrasive pressure confluence means, a generally known MONO pump can be used. By adding and supplying abrasive grains and a small amount of low-viscosity liquid to the MONO pump, the abrasive grains can be mixed in a low-viscosity liquid pressure channel in a pressurized state. In addition, the above-described pumping device and the mono pump are combined, for example, a mono pump is arranged on the downstream side of the pumping device, and the abrasive grains are dispersed in a small amount of the low-viscosity liquid and joined to the pressurized low-viscosity liquid. May be.
なお、低粘性液体圧力流路では研磨砥粒が混合された後、直ちに微小孔に研磨砥粒が分散した低粘性液体を供給してもよく、また混合された研磨砥粒が低粘性液体中により均等に分散するように、所定長さの砥粒混合区間を確保してもよい。該区間の距離は、研磨砥粒の分散状態や圧力に基づいて適宜設定することができる。また、該砥粒混合区間に、研磨砥粒の均一分散を促進するために、ファン、スクリュウコンベヤなどの撹拌装置を設けることも可能である。 In the low-viscosity liquid pressure channel, after the abrasive grains are mixed, the low-viscosity liquid in which the abrasive grains are dispersed in the micropores may be supplied immediately, and the mixed abrasive grains are contained in the low-viscosity liquid. A predetermined length of the abrasive grain mixing section may be secured so as to disperse evenly. The distance of the section can be appropriately set based on the dispersion state and pressure of the abrasive grains. In addition, a stirring device such as a fan or a screw conveyor can be provided in the abrasive grain mixing section in order to promote uniform dispersion of the abrasive grains.
以上説明したように、本発明の流体研磨装置は、低粘性液体と研磨砥粒とを用いた微小孔の流体研磨装置において、加圧された前記低粘性液体を前記微小孔に送給する低粘性液体圧力流路と、前記低粘性液体圧力流路内の前記低粘性液体に研磨砥粒を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段とを備えるので、分散剤などの添加剤を用いずに低粘性液体中に研磨砥粒を均一に分散させることができる。この結果、流体の特性は使用流体単体相当となり流体粘度のばらつきが低減され、正確な研磨を容易に行うことができる。さらに、実際に使われる流体(燃料)をそのまま研磨装置用流体として使用でき、流体としての性能が同じになることで、性能の安定化が図られる。
また、油圧供給用シリンダなどには、研磨砥粒が混入されないため、シリンダやバルブの磨耗を防ぐことができる。また、研磨砥粒交換時に洗浄する部位が少なく、異種の研磨砥粒の混入を防ぐことができる、任意の研磨砥粒、量を確実に簡単に供給することができる効果がある。
As described above, the fluid polishing apparatus according to the present invention is a microporous fluid polishing apparatus that uses a low-viscosity liquid and abrasive grains, and is a low-pressure liquid feeder that supplies the pressurized low-viscosity liquid to the micropores. Since there are provided a viscous liquid pressure flow path and polishing abrasive pressure confluence means for pressurizing and joining the abrasive grains to the low viscosity liquid in the low viscosity liquid pressure flow path, an additive such as a dispersant is used. In addition, the abrasive grains can be uniformly dispersed in the low-viscosity liquid. As a result, the characteristics of the fluid are equivalent to the fluid used alone, the variation in fluid viscosity is reduced, and accurate polishing can be easily performed. Furthermore, the fluid (fuel) actually used can be used as it is as the fluid for the polishing apparatus, and the performance as the fluid becomes the same, so that the performance can be stabilized.
Further, since abrasive grains are not mixed in the hydraulic pressure supply cylinder or the like, it is possible to prevent wear of the cylinder and the valve. In addition, there are few parts to be cleaned at the time of polishing abrasive grain replacement, and there is an effect that it is possible to reliably and easily supply arbitrary polishing abrasive grains and amount that can prevent mixing of different kinds of abrasive grains.
以下に、本発明の一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
研磨対象は、図1に示すディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズル1の噴口の微小孔2であり、流体研磨によって微小孔2角部のR面取りを行う。
流体研磨装置10は、図2に示すように、油圧シリンダやポンプ(図示しない)によって加圧された清浄な低粘性液体をノズル1に対し送給する低粘性液体加圧流路11を備えている。低粘性液体は、好適には燃料噴射ノズル1に実際に使用される軽油を使用するのが望ましい。
低粘性液体加圧流路11には、チェック弁12が介設されており、該チェック弁12の下流側で、研磨砥粒供給路14が合流している。研磨砥粒供給路14の上流側は、チェック弁15を介して圧送装置としてシリンダ(油圧または電動)13に接続されている。これらシリンダ13、研磨砥粒供給路14、チェック弁15とによって本発明の研磨砥粒加圧合流手段が構成されている。
Below, one Embodiment of this invention is described based on FIGS. 1-3.
The object to be polished is the
As shown in FIG. 2, the
A
合流後の低粘性液体加圧流路11は、コリオリ式流量計16を介して研磨対象となる燃料噴射ノズル1の燃料導入部1aに接続されている。コリオリ式流量計16は、図2(b)に示すように既知のものを用いることができる。
燃料噴射ノズル1の微小孔2の出口側には排液路17が接続されており、該排液路17はフィルタあるいは遠心分離器18に接続され、フィルタあるいは遠心分離器18の通液側に排液路17aが接続され、濾過物側に砥粒還流路17bが接続されている。排液路17aは、貯液槽19に接続され、砥粒還流路17bは、前記シリンダ13に接続されている。
The low-viscosity liquid
A
次に、上記流体研磨装置10の動作について説明する。
適宜材料の研磨砥粒5は、シリンダ13内で低粘性液体6a中に沈殿させて保管され、常に重力方向に供給される。シリンダ13では、上澄みの低粘性液体6aを介して研磨砥粒5に加圧する。該研磨砥粒5は、該シリンダ13で加圧されつつ研磨砥粒供給路14を通して低粘性液体加圧流路11に供給される。この際に、研磨砥粒供給路14に設けられたチェック弁15で逆流が防止される。なお、上記低粘性液体6aは、後述する加圧された低粘性液体6と同材質のものが望ましい。
Next, the operation of the
The
一方、低粘性液体加圧流路11では、油圧シリンダやポンプによって加圧された清浄な低粘性液体6が送給され、上記した研磨砥粒供給路14との合流部において、該低粘性液体6に研磨砥粒5が混合される。この結果、加圧された低粘性液体6中に研磨砥粒5が速やかに分散する。研磨砥粒5を含む低粘性液体6は研磨用流体として、低粘性液体加圧流路11を通して下流側に送給され、コリオリ式流量計16で流量が計測されながら、燃料噴射ノズル1に供給される。燃料噴射ノズル1に供給された研磨用流体は、燃料導入部1aに導入された後、微細穴2角部のR面取りを行いながら微細穴2を通過して微細穴2の研磨も行う。
On the other hand, in the low-viscosity liquid
研磨を行った研磨用流体は、排液路17を通ってフィルタあるいは遠心分離器18に至り、ここで濾過をされて低粘性液体のみが貯液槽19に貯液された後、低粘性液体を加圧する油圧シリンダやポンプに還流される。一方、前記フィルタあるいは遠心分離器18で濾過された濾過物である研磨砥粒5は、砥粒還流路17bを通して再度前記シリンダ13に供給される。上記のように研磨に用いた研磨用流体をフィルタなどによって低粘性液体と、研磨砥粒とに分離して再利用することができる。
前記コリオリ式流量計16で測定された流量が設定流量に達すると、上記低粘性液体加圧流路11による低粘性液体の挿入およびシリンダ13による研磨砥粒の供給を停止して、研磨を終了する。上記によれば、分散剤を含まない研磨用流体で研磨を行うことができ、研磨用流体の粘度のばらつきなどによる研磨の不均一、不正確さを防止することができる。
The polished polishing fluid passes through the
When the flow rate measured by the
また、研磨対象の変更により研磨砥粒の種別を変更する場合は、シリンダ13に収容された研磨砥粒を交換して、合流地点の下流側で低粘性液体加圧流路11の洗浄、交換等を行えばよい。合流地点の上流側において低粘性液体加圧流路11の洗浄、交換等は必要ない。また、研磨砥粒の流動は、合流地点の下流側で大きく生じ流路の摩耗が生じるため、合流地点の下流側の低粘性液体加圧流路11を適宜取り替えるなどの保守を行えば足り、合流地点の上流側での流路や圧送装置などの摩耗を回避することができる。
Further, when changing the type of abrasive grains by changing the polishing target, the abrasive grains accommodated in the
さらに、上記実施形態では、低粘性液体加圧流路における合流地点下流側で研磨砥粒の分散状態を良好に保ったままで高圧で圧送する方法の一つとして、上記合流地点の下流側にファンなどの撹拌装置を設けることができる。
また、上記実施形態では、研磨砥粒加圧合流手段として、シリンダなどの圧送装置を用いたが、これに変えて図3に示すモーノポンプ40などを用いることができる。
モーノポンプ40は既知のものであり、雌ねじ形状のステータ43内に、偏心させた雄ねじ形状のロータ44を配して、該ロータ44を回転させながらステータ43内で流体を圧送することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, as one of the methods of pumping at a high pressure while maintaining the dispersed state of the abrasive grains on the downstream side of the joining point in the low-viscosity liquid pressurizing flow path, a fan or the like is provided on the downstream side of the joining point. The stirring device can be provided.
Moreover, in the said embodiment, although pumping apparatuses, such as a cylinder, were used as an abrasive grain pressurization joining means, it can change to this and can use the
The MONO pump 40 is known, and an eccentric male screw-shaped
少量の低粘性流体と研磨砥粒とは、供給口41を通して供給室42に収容した後、ステータ43内に導入されて送られる。このモーノポンプ40で圧送されることで、低粘性液体と研磨砥粒とは、均等に混合された状態で下流側へと送られ、前記合流地点で加圧された低粘性液体に合流される。
また、このモーノポンプは、上記シリンダ13と組み合わせて用いることもでき、シリンダ13の下流側の研磨砥粒供給路に設けて少量の低粘性液体と研磨砥粒とを均等に混合しつつ加圧して低粘性液体加圧流路11に合流させることもできる。
A small amount of low-viscosity fluid and abrasive grains are accommodated in the
This MONO pump can also be used in combination with the
以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明をしたが、本発明は上記実施形態の内容に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the said embodiment, this invention is not limited to the content of the said embodiment, In the range which does not deviate from the scope of the present invention, an appropriate change is possible. .
1 燃料噴射ノズル
2 微小孔
5 研磨砥粒
6 低粘性液体
10 流体研磨装置
11 低粘性液体加圧流路
12 チェック弁
13 シリンダ
15 チェック弁
16 コリオリ式流量計
DESCRIPTION OF
Claims (5)
加圧された前記低粘性液体を前記微小孔に送給する低粘性液体圧力流路と、前記低粘性液体圧力流路内の前記低粘性液体に研磨砥粒を加圧して合流させる研磨砥粒加圧合流手段とを備えることを特徴とする流体研磨装置。 In a microporous fluid polishing apparatus using a low-viscosity liquid and abrasive grains,
A low-viscosity liquid pressure channel that feeds the pressurized low-viscosity liquid to the micropores, and an abrasive particle that presses and joins the abrasive particles to the low-viscosity liquid in the low-viscosity liquid pressure channel A fluid polishing apparatus comprising pressure joining means.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091020 |
|
A072 | Dismissal of procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A073 Effective date: 20110315 |