JP3700271B2 - 接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、端部に大径の接合フランジ部を備えるとともにその接合フランジ部のうち相手側との接合面となる部分には閉ループ状のシール溝が形成された樹脂製の管状体を成形する方法に関し、特に接合フランジ部を含む管状体をその接合フランジ部のシール溝を横切る面で分割した形状の半割り部品を成形して、その半割り部品を二つ一組として相互に突き合わせて接合するようにした成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
図7〜9に示すように、長手方向の両端に大径の接合フランジ部52,53を備える一方でその接合フランジ部52,53にシール部材装着用のシール溝54,55が形成された樹脂製の管状体51を成形する場合に、図10に示すように上記の管状体51をその軸心を通る平面(シール溝54,55を横切る面)で二分割した形状の半割り部品56,56を予め成形した上で、二つの半割り部品56,56をその分割面57で相互に突き合わせて振動溶着等の接着工法を用いて接合するようにした成形法が知られている。
【0003】
この成形法では、接合フランジ部52,53に二分割構造による接合線58の発生が不可避であり、特に図11に示すように半割り部品56,56同士の接合時にわずかでもずれるとそのシール溝54,54同士の接続部に段差59が生じて局部的に溝幅が狭められることから、結果的にシール溝54に例えばOリング状のシール部材を装着しようとしてもシール溝54に正しくおさまらずにシール性能が低下する結果となって好ましくない。
【0004】
このようなことから、上記のような接合フランジ部52,53での接合線58の発生を回避するために、図12に示すように二分割構造を前提としつつも接合フランジ部52,53以外の部分に分割面60を設定した二部品62,63からなる管状体61の成形法も一部で試られている(例えば「日経メカニカル」1993,2,22,日経BP社発行,P41参照)。
【0005】
この構造では、上記のようなシール性能上の間題は解消されるものの、部品61の成形時のアンダーカット部回避のためにその型構造として図13,14に示すようなスライドコア64,65が必要となり、型製作費の増加に伴って製品のコストアップを招く結果となって好ましくない。
【0006】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、図10,11に示したように接合フランジ部での接合線の発生を容認しつつも、シール溝同士のずれによる段差の発生を未然に防止して、コストダウンを図りながらシール性能を改善した管状体の成形方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、端部に大径の接合フランジ部を備えるとともにその接合フランジ部のうち相手側との接合面となる部分には閉ループ状のシール溝が形成された樹脂製の管状体を成形する方法であって、接合フランジ部を含む管状体をその接合フランジ部のシール溝を横切る面で二分割した形状の半割り部品を成形する工程と、二つの半割り部品同士をその分割面で突き合わせて接合する工程とを含んでなり、前記半割り部品の成形時に同時に成形されるシール溝のうち分割面側の端部を、当該分割面に対して未開放となっているかもしくは分割面近傍で溝幅がシール溝の他の部位よりも狭められている不完全形状部として予め成形しておく一方、半割り部品同士の接合後に、双方の半割り部品に成形されたシール溝の不完全形状部を溶融させてシール溝の他の部位と同形状に仕上げながら両者を接続させることを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明におけるシール溝の端部に予め成形される不完全形状部は、そのシール溝の端部が分割面側に開放されずに分割面近傍で途切れていることにより形成されていることを特徴としている。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明におけるシール溝の端部に予め成形される不完全形状部は、そのシール溝の端部が分割面側に開放されているものの分割面近傍で溝幅がシール溝の他の部位よりも狭められていることにより形成されていることを特徴としている。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明におけるシール溝の不完全形状部を溶融させてシール溝の他の部位と同形状に仕上げながら両者を接続させるものが、シール溝の溝幅と同等の幅寸法を有する熱溶着治具であることを特徴としている。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明における熱溶着治具は、双方の半割り部品に成形されたシール溝のうち不完全形状部以外の部位に同時に係合する位置決め治具を有していて、この位置決め治具に案内されながら熱溶着治具が不完全形状部を溶融させるものであることを特徴としている。
【0012】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明における位置決め治具は、先端がテーパ状に形成されていることを特徴としている。
【0013】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明における位置決め治具は、シール溝の不完全形状部に対して接近離間動作する熱溶着治具にスライド可能に支持されていて、熱溶着治具が不完全形状部に当接する以前にシール溝のうち不完全形状部以外の部位に係合する一方、熱溶着治具が規定深さまでシール溝内に進入した時には位置決め治具と熱溶着治具との相対移動が阻止されて該位置決め治具は熱溶着治具のストロークを規制するストッパとして機能するものであることを特徴としている。
【0014】
したがって、請求項1〜6に記載の発明では、双方の半割り部品同士を一体に接合した上で、各半割り部品のシール溝の端部に予め形成した不完全形状部を溶融させてシール溝同士を接続させることで少なくともシール溝同士の接合部での大きな段差の発生が解消され、たとえシール溝同士が多少ずれていたとしても、上記の不完全形状部が溶融することで新たに成形される溝部を介して双方のシール溝部同士が滑らかに接続される。
【0015】
そして、特に請求項7に記載の発明のように、溶着接合のための熱溶着治具のストロークを位置決め治具にて規制することで、シール溝の底部においても段差の発生を伴うことなく接続される。
【0016】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、二つの半割り部品同士をその分割面で突き合わせて接合して管状体を成形するにあたり、前記半割り部品の成形時に同時に成形されるシール溝のうち分割面側の端部を、当該分割面に対して未開放となっているかもしくは分割面近傍で溝幅がシール溝の他の部位よりも狭められている不完全形状部として予め成形しておき、半割り部品同士の接合後に、双方の半割り部品に成形されたシール溝の不完全形状部を溶融させて正規形状に仕上げながら両者を接続させるようにしたものである。
【0017】
したがって、接合フランジ部での接合線の発生を容認する工法を基本としつつも、シール溝同士は大きな段差の発生を伴うことなく滑らかに接続されることになるので、完成後にそのシール溝にシール部材を装着した場合にシール部材がシール溝に正しくおさまってシール性能の低下をもたらすことがなく、コストダウンとシール性能の向上とを両立できる効果がある。
【0018】
また、上記の不完全形状部として請求項2に記載の発明のように半割り部品のシール溝の端部を予め未開放とした場合、あるいは請求項3に記載の発明のようにシール溝の端部の溝幅を予め狭めた場合には、請求項1に記載の発明の同様の効果のほかに、不完全形状部そのものは溶融されてしまうのでシール溝本来の機能に支障をきたすことがなく、しかも不完全形状部そのものを半割り部品の成形時にきわめて容易に成形できる効果がある。
【0019】
請求項4に記載の発明によれば、シール溝同士の不完全形状部を溶融させて接続させる熱溶着治具がシール溝の溝幅と同等の幅寸法を有していることから、請求項1〜3のいずれかに記載の発明と同様の効果のほかに、シール溝同士の接続部での溝幅をも正確に仕上げることができる効果がある。
【0020】
請求項5に記載の発明によれば、上記の熱溶着治具は、双方の半割り部品に成形されたシール溝のうち不完全形状部以外の部位に同時に係合する位置決め治具を有していて、この位置決め治具に案内されながら熱溶着治具が不完全形状部を溶融させるものであることから、請求項4に記載の発明と同様の効果のほかに、不完全形状部と熱溶着治具との相対位置決めをより正確に行うことができ、双方のシール溝同士を一段と滑らかに接続することができる効果がある。
【0021】
特に請求項6に記載の発明のように、位置決め治具の先端がテーパ状に形成されていることにより、請求項5に記載の発明と同様の効果のほかに、不完全形状部と熱溶着治具との相対位置決めを一段と正確に行うことができる効果がある。
【0022】
請求項7に記載の発明によれば、熱溶着治具のストロークが位置決め治具で規制されるようにすることにより、請求項6に記載の発明と同様の効果に加えて、不完全形状部の溶融によって形成されるシール溝同士の接続部においてもその深さを正確に且つ段差なく仕上げることができる効果がある。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1〜6は本発明の代表的な実施の形態を示す図であって、特に図2は本発明の成形法によって成形された管状体1を示している。
【0024】
図2に示すように、製品である管状体1はテーパ状の筒状部2の両端に該筒状部2よりも大径の矩形状の接合フランジ部3,4が一体に形成されているものであって、その接合フランジ部3,4のうち相手側部材との接合面となる部分には筒状部2の開口端部を取り囲むように断面が矩形状をなす閉ループ状のシール溝5が形成されている。
【0025】
そして、管状体1は、図1の(A)に示すように、閉ループ状のシール溝5を横切る平面、より詳しくはその軸心を通る平面で二分割した形状の半割り部品6,6を予め樹脂射出成形法によって成形し、それら二つの半割り部品6,6同士を分割面7で互いに突き合わせた上で振動溶着等の接合法により接合一体化することにより成形されるものであるが、各半割り部品6,6を成形する際に接合フランジ部3となるべきフランジ素片8,8のシール溝5a,5aのうち分割面7側の端部に不完全形状部として未開放部9を予め成形しておく。
【0026】
すなわち、各フランジ素片8,8のシール溝5aの端部は本来分割面7側に向けて開放されるべきものであるが、これをあえて分割面7側に開放させずに図3の(A)に示す寸法aだけ手前で止めて堰のような未開放部9を予め成形しておく。
【0027】
そして、図1の(B)に示すように、二つの半割り部品6,6同士をその分割面7にて突き合わせて振動溶着等の手法により一体に接合することになるが、その接合作業に続いて、位置決め治具である位置決めピン15を用いて二つの半割り部品6,6のシール溝5a,5aと熱溶着治具との相対位置決めを行ってシール溝5a,5a同士を接続させる。
【0028】
なお、以上のことはもう一方の接合フランンジ部4側についても全く同様である。
【0029】
より詳しくは、図1の(B)に示す支持体10には熱溶着治具としての熱溶着板11がシャフト12を介して微少回転可能に支持されている一方、熱溶着板11の上部にはホルダプレート13が一体に固定されていて、このホルダプレート13のうち熱溶着板11をはさんでその両側にはストッパナット14を有する位置決めピン15が上下動可能に支持されている。
【0030】
上記の熱溶着板11は後述するように未開放部9を溶融するものであるためにその幅寸法はシール溝5aの正規の幅寸法bと同等の寸法に予め設定されている一方、各位置決めピン15は圧縮コイルスプリング16により図1の(B)の下方向に常時付勢されているとともに、その直径は図4に示すようにシール溝5a内に入り得る大きさに設定されていて、なおかつその先端はテーパ状に形成されている。
【0031】
そして、図1の(B)に示すように、位置決めピン15がシール溝5aに係合する以前は、その位置決めピン15の先端が熱溶着板11の下面よりも下方に位置するように設定されている一方、図5の(A),(B)に示すように位置決めピン15がシール溝5aの底部に着座した以降に熱溶着板11が未開放部9に当接するように設定されていて、なおかつ同図(C)に示すように熱溶着板11の下面がシール溝5aの底面と面一状態となったときにストッパナット14の上面がホルダプレート13に当接するように設定されている。つまり、ストッパナット14は熱溶着板11のストロークを規制する役目をし、このストロークはストッパナット14を回転操作することにより微調整可能となっている。
【0032】
したがって、図1の(B)に示したように、半割り部品6,6同士の接合後に未解放部9,9を溶融させるにあたり、先に接合された各フランジ素片8,8同士の上方から熱溶着板11を支持体10ごと下降させると、熱溶着板11が各シール溝5a,5aの端部の未開放部9に当接するよりも先に図5の(A)に示すように各位置決めピン15がシール溝5aに係合しつつその底部に着座する。
【0033】
この時、双方のフランジ素片8が寸法ばらつきを有していたり、あるいは接合時の誤差のために双方のフランジ素片8,8のシール溝5a,5a同士が図3,4の寸法cだけオフセットしていたとしても、その寸法cが実質的にシール溝5aの正規の溝幅寸法bの二分の一以下であるかぎり、各位置決めピン15の自動調芯機能により熱溶着板11の回転方向の位置が修正されて、シール溝5a,5aと熱溶着板11との相対位置決めがなされる。
【0034】
すなわち、図3の(A),(B)に示すように、双方のシール溝5a,5a同士が寸法cだけオフセットしていたとしても、そのオフセット量cを容認しつつ双方のシール溝5a,5a同士を滑らかに接続させるような向きに熱溶着板11の姿勢が徐々に斜めに修正される。
【0035】
そして、図5の(B)に示したように位置決めピン15が各シール溝5a,5aの底面に着座した以降もなおも熱溶着板11が下降すると、予め加熱されている熱溶着板11が未開放部9,9に押し付けられて、この未開放部9,9を溶融させながら双方のシール溝5a,5aを連通させるべくこの未開放部9,9に相当する部分をシール溝5a,5aの正規の溝幅寸法bに仕上げる。
【0036】
その結果、この段階で初めて未開放部9,9が解消されて双方のシール溝5a,5a同士が同じ溝幅bをもって連続するようになる一方、上記の未開放部9,9の溶融によって各フランジ素片8,8同士の分割面7近傍が熱溶着される。すなわち、図3の(A),(B)に示すように、双方のシール溝5a,5a同士のオフセット量cを容認しつつも、未解放部9,9が溶融して解消される結果その未解放部9,9に変わって成形される斜めの溝部18を介して、双方のシール溝5a,5a同士が大きな段差を伴うことなく、比較的滑らかに接続される。言い換えれば、シール溝5a,5a同士の接続部が斜めであったとしても、その部分の溝幅として正規寸法bと同じ寸法が確保されてさえいれば、そのシール溝5にシール部材を正しく装着することでき、シール性能の低下をもたらすことはないのである。
【0037】
この時、先に述べたように熱溶着板11はシール溝5a,5aの溝幅寸法bと同等の幅寸法を有していて、しかもシール溝5a,5aの底面と面一状態となる位置で停止することから、双方のシール溝5a,5a同士の底部でも段差の発生を伴うことなく滑らかに連続することになる。
【0038】
そして、以上のようにして各シール溝5a,5a同士が連通して閉ループ状のシール溝5となったならば、熱溶着板11を図1の(B)の状態に戻して作業を終了し、これにより図2に示した管状体1が成形される。なお、位置決めピン15が各シール溝5a,5aから抜け出た時に、これら位置決めピン15および熱溶着板11が自律的に元の中立位置に戻るようにスプリング等の弾性体で付勢しておくのが望ましい。
【0039】
ここで、上記の実施の形態では、不完全形状部として図3に示すように未開放部9を形成した場合について例示したが、これに代えて、例えば図6に示すようにシール溝5a,5aの端部の溝幅寸法bを局部的に小さく形成してb1寸法とし、この細溝部17を不完全形状部としてもよく、この場合には、熱溶着板11によって、細溝部17がシール溝5aの正規の溝幅寸法bと同じになるように広げられる。
【0040】
このように各実施の形態によれば、半割り部品6,6同士の分割面7での接合線の発生を容認しながらも、シール溝5a,5a同士が接続される部分では大きな段差の発生を伴うことなく滑らかに連続させることができるので、従来のようにシール溝5に所定のシール部材を装着した場合のシール性能の低下を未然に防止でき、特に内燃機関の樹脂製のインテークマニホールドを成形する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表的な実施の形態を示す図で、(A)は管状体の分解斜視図、(B)は半割り部品同士の接合時の要部断面図。
【図2】管状体の斜視図。
【図3】(A)は図1の(B)の要部拡大斜視図、(B)は同図(A)の未解放部が溶融した後の状態を示す斜視図。
【図4】位置決めピンとシール溝との関係を示す要部拡大断面図。
【図5】図1の(B)の作動説明図。
【図6】本発明の第2の実施の形態を示す要部斜視図。
【図7】従来の成形法によって成形された管状体の断面図。
【図8】図7の左側面図。
【図9】図7の右側面図。
【図10】図7に示す管状体の分解斜視図。
【図11】接合時の段差発生状態を示す説明図。
【図12】従来の他の成形法によって成形される管状体の分解図。
【図13】図12に示す管状体を成形するための金型の断面説明図。
【図14】図13の作動説明図。
【符号の説明】
1…管状体
3,4…接合フランジ部
5,5a…シール溝
6…半割り部品
7…分割面
8…フランジ素片
9…未開放部(不完全形状部)
11…熱溶着板(熱溶着治具)
15…位置決めピン(位置決め治具)
17…細溝部(不完全形状部)
18…溝部
Claims (7)
- 端部に大径の接合フランジ部を備えるとともにその接合フランジ部のうち相手側との接合面となる部分には閉ループ状のシール溝が形成された樹脂製の管状体を成形する方法であって、
接合フランジ部を含む管状体をその接合フランジ部のシール溝を横切る面で二分割した形状の半割り部品を成形する工程と、二つの半割り部品同士をその分割面で突き合わせて接合する工程とを含んでなり、
前記半割り部品の成形時に同時に成形されるシール溝のうち分割面側の端部を、当該分割面に対して未開放となっているかもしくは分割面近傍で溝幅がシール溝の他の部位よりも狭められている不完全形状部として予め成形しておく一方、
半割り部品同士の接合後に、双方の半割り部品に成形されたシール溝の不完全形状部を溶融させてシール溝の他の部位と同形状に仕上げながら両者を接続させることを特徴とする接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。 - 前記シール溝の端部に予め成形される不完全形状部は、そのシール溝の端部が分割面側に開放されずに分割面近傍で途切れていることにより形成されていることを特徴とする請求項1記載の接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。
- 前記シール溝の端部に予め成形される不完全形状部は、そのシール溝の端部が分割面側に開放されているものの分割面近傍で溝幅がシール溝の他の部位よりも狭められていることにより形成されていることを特徴とする請求項1記載の接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。
- 前記シール溝の不完全形状部を溶融させてシール溝の他の部位と同形状に仕上げながら両者を接続させるものが、シール溝の溝幅と同等の幅寸法を有する熱溶着治具であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。
- 前記熱溶着治具は、双方の半割り部品に成形されたシール溝のうち不完全形状部以外の部位に同時に係合する位置決め治具を有していて、この位置決め治具に案内されながら熱溶着治具が不完全形状部を溶融させるものであることを特徴とする請求項4記載の接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。
- 前記位置決め治具は、先端がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項5記載の接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。
- 前記位置決め治具は、シール溝の不完全形状部に対して接近離間動作する熱溶着治具にスライド可能に支持されていて、熱溶着治具が不完全形状部に当接する以前にシール溝のうち不完全形状部以外の部位に係合する一方、熱溶着治具が規定深さまでシール溝内に進入した時には位置決め治具と熱溶着治具との相対移動が阻止されて該位置決め治具は熱溶着治具のストロークを規制するストッパとして機能するものであることを特徴とする請求項6記載の接合フランジ部を有する樹脂管状体の成形方法。
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