JP3711643B2 - 溝掘削方法および同装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は地中に止水用、基礎用等の連続壁を造成するために一定幅の溝を連続して掘削する溝掘削方法および同装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、地中連続溝の掘削装置として、図10,11に示すように自走可能な走行台車(たとえばクローラ式クレーンのベースマシン)1にメインフレーム2、リーダ3を介してチェーン式カッター4を垂直に取付け、このカッター4を油圧ショベル等の適宜の手段によって掘削した縦穴内に建て込んだ状態で同カッター4を回転させながら走行台車1によって水平方向に移動させることにより、一定幅の溝Gを連続して掘削するものが公知である(特開平5−280043号、特開平5−280044号両公報参照)。
【0003】
チェーン式カッター4は、縦長の箱形フレームであるカッターポスト5の上端部に設けられた駆動輪(スプロケット)6と、下端部に設けられた遊動輪(プーリ)7との間にエンドレスチェーン8を掛け渡し、このチェーン8の外周に設けた多数の掘削刃(図示しない)によって溝Gを掘削するように構成している。
【0004】
カッター4が取付けられたリーダ3は、メインフレーム2に対して左右方向にスライド可能に支持され、上下一対のスライドシリンダ9,9により地山(掘削土面)Aに押し付けられる。
【0005】
この押し付け力を加えながらカッター4を回転させることにより、同カッター4から地山Aに接線力が伝わり、地山Aを掘削することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この掘削方法によると、スライドシリンダ9,9によってカッターポスト5の上部に押し付け力を加えるため、カッターポスト5に、下部が地山Aから離れる方向の傾きが生じる。
【0007】
このため、とくに掘削深度が深くなる(カッター4が長くなる)と、ポスト下部に加えられる押し付け力が不十分となり、これによってポスト下部に作用する接線力も小さくなって掘削力が弱くなり、掘削能率が低下したり掘削できなくなったりするという問題が生じていた。
【0008】
また、最近、護岸壁等の斜め壁を造成するために、図12に示すようにカッター4を走行台車1に傾斜して取付け、地中に傾斜した連続溝を掘削する工法が提案されている。
【0009】
この工法をとる場合、カッターポスト5が自重によって垂れ下がるように撓み変形し、これにより土との摩擦抵抗が大きくなってカッターポスト5の移動の妨げになるという問題が生じる。
【0010】
そこで本発明は、カッターポスト下部での掘削力の低下を防止することができる溝掘削方法および同装置を提供するものである。
【0011】
また本発明は、傾斜溝を掘削する場合に、同ポストの垂れ下がり変形を防止することができる溝掘削方法および同装置を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明(溝掘削方法)は、カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削方法において、上記カッターポストの左右少なくとも一側に、ロッド等の外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設け、溝掘削時に、この外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加えるものである。
【0013】
請求項2の発明は、請求項1の方法において、外力伝達部材をカッターポストの左右両側に設け、掘削時に両側外力伝達部材の一方に引っ張り力、他方に圧縮力を加えるものである。
【0014】
請求項3の発明は、カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削方法において、上記カッターポストの前後少なくとも一側に、外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設け、溝掘削時に、この外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加えるものである。
【0015】
請求項4の発明は請求項3の方法において、外力伝達部材をカッターポストの左右少なくとも一側にも設けるものである。
【0016】
請求項5の発明(溝掘削装置)は、カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削装置において、上記チェーン式カッターには、上記カッターポストの左右少なくとも一側に、ロッド等の外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設けるとともに、溝掘削時にこの外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加える外力付与手段を設けてなるものである。
【0017】
請求項6の発明は、カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削装置において、上記チェーン式カッターには、上記カッターポストの前後少なくとも一側に、ロッド等の外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設けるとともに、溝掘削時にこの外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加える外力付与手段を設けてなるものである。
【0018】
請求項7の発明は、請求項6の構成において、外力伝達部材を左右少なくとも一側にも設けたものである。
【0019】
上記方法および装置によると、外力伝達部材に引っ張り荷重または圧縮荷重が作用し、この外力伝達部材の下端部が固定されたカッターポストの下端部には、上記外力伝達部材の圧縮荷重によって押し力が、引っ張り荷重によって引き力がそれぞれ加えられる。
【0020】
従って、外力伝達部材をカッターポストの中心を挾んで左右両側に設けた場合に、相対的に地山側の外力伝達部材に引き力、反対側の外力伝達部材に押し力をそれぞれ加えることにより、カッターポストの下部が地山から離れる方向の傾きを防止し、同ポストを垂直に保つことができる。
【0021】
これにより、掘削深度が深い(カッターポストが長い)場合でも、下部の掘削力(押し付け力、接線力)を上部と同等に保ち、適正な掘削作用を維持することができる。
【0022】
また、請求項3の方法および請求項6の装置によると、カッターポストの前後少なくとも一側に設けられた外力伝達部材により、カッターポスト下端部におけるポスト中心から前後方向にずれた位置に押し力または引き力が加えられる。
【0023】
これにより、傾斜した連続溝を掘削する場合に、同ポストの自重による垂れ下がり変形を防止することができる。
【0024】
さらに、請求項4の方法および請求項7の装置によると、ポスト下部が地山から離れる方向のカッターポストの傾き、および傾斜溝掘削時のカッターポストの垂れ下がり変形の双方に対処することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図1〜図7によって説明する。
【0026】
基本実施形態(図1〜図4参照)
図1,2は実施形態にかかる溝掘削装置のチェーン式カッターを模式的に示している。
【0027】
図1〜図4において、11はカッターポスト、12は図示しないチェーンを回転駆動する駆動部である。
【0028】
カッターポスト11は、上端ポストピース11aと、複数の中間ポストピース11b…と、遊動輪13が取付けられた下端ポストピース11cが軸方向に連結されて構成され、掘削深度(カッターポスト11の必要長さ)に応じて中間ポストピース11b…の継ぎ足し個数が調整される。
【0029】
このカッターポスト11には、内部四隅にロッド保護管14…が、各ポストピースごとに分断された状態で固定され、この各ロッド保護管14…内に外力伝達部材としてのロッド(以下、走行台車側から見た方向性により左前側、左後側、右前側、右後側ロッドという)R1,R2,R3,R4が挿入されている。
【0030】
このロッドR1〜R4は、カッターポスト11の上端から下端近くまでのほぼ全長に亘って設けられ、下端がカッターポスト下端部(下端ポストピース11c)に固定されている。
【0031】
また、各ロッドR1〜R4の上端は、それぞれ外力付与手段としての流体圧シリンダ(油圧シリンダまたはエアシリンダ。以下、左前側、左後側、右前側、右後側シリンダという)C1,C2,C3,C4を介して駆動部12のメインフレーム12aに連結されている。
【0032】
こうして、カッターポスト11がロッドR1〜R4、流体圧シリンダC1〜C4を介して駆動部12のメインフレーム12aに吊持され、流体圧シリンダC1〜C4の伸縮作動によって上下動しうる状態となっている。
【0033】
なお、カッターポスト11の上端ポストピース11aは、駆動部12のジョイント部15にシール16を介して嵌合されている。
【0034】
また、各ロッドR1〜R4は各ポストピースごとのロッドピース17…に分割され、図3に示すように互いの突合せ端部でねじ連結される(図1,2中の黒点はこのロッドピース同士の連結部分を示す)。
【0035】
これにより、カッターポスト11の長さに応じてロッドR1〜R4の長さを調整することができる。
【0036】
図1,2中、18は駆動部12の駆動輪、19,19はこの駆動輪18を回転駆動するモータ、20は減速機、21はカバーである。
【0037】
また、図2に示すように駆動部12およびカッターポスト上端部の背面にそれぞれC字形またはパイプ状のスライドガイド部材22,23が設けられ、このスライドガイド部材22,23と、リーダ(ここでは図示しない)に設けられたガイドパイプ24によってカッターポスト11および駆動部12が昇降ガイドされる。
【0038】
この構成において、各シリンダC1〜C4の伸縮作動と、これによる各ロッドR1〜R4に作用する力との関係は、
▲1▼ シリンダ縮小でロッドR1〜R4に引っ張り力が作用し、
▲2▼ シリンダ伸長でロッドR1〜R4に圧縮力が作用する。
【0039】
従って、溝掘削時に、掘削方向等に応じて各シリンダC1〜C4を次のように作動させればよい。
【0040】
(i)カッターポスト11を垂直に立てて溝を掘削する垂直掘削の場合
図1,4のイ方向(左方向)に掘削するときは、左側両シリンダC1,C2を縮小させるか、あるいは右側両シリンダC3,C4を伸長させ、またはこれらの作動を同時に行わせる。
【0041】
こうすれば、相対的に左側両ロッドR1,R2に引っ張り力、右側ロッドR3,R4に圧縮力が作用する。
【0042】
一方、図1,4のロ方向(右方向)に掘削するときは、上記と逆に、左側両シリンダC1,C2を伸長させるか、あるいは右側両シリンダC3,C4を縮小させ、またはこれらの作動を同時に行わせる。
【0043】
こうすれば、相対的に左側両ロッドR1,R2に圧縮力、右側ロッドR3,R4に引っ張り力が作用する。
【0044】
これにより、カッターポスト11に、下部が地山に押し付けられる方向の押し力または引き力が加えられるため、掘削深度が深い場合でも、カッターポスト11の、下部が地山から離れる方向の傾きを防止し、同ポスト11を垂直に保つことができる。
【0045】
なお、ロッドR1〜R4を保護管14内に挿入しているため、圧縮荷重によるロッドR1〜R4の座屈を防止することができる。
【0046】
(ii)カッターポスト11を傾斜させて傾斜溝を掘削する傾斜掘削の場合
この傾斜掘削を行う場合、カッターポスト11に自重による垂れ下がり変形が生じる。
【0047】
そこで、この垂れ下がり変形を防止するために、前側(走行台車と反対側)の両シリンダC1,C3を縮小させるか、あるいは後側両シリンダC2,C4を伸長させ、またはこれらの作動を同時に行わせる。
【0048】
これにより、カッターポスト11に、下部が持ち上がる方向の力を加えて垂れ下がり変形を防止することができる。
【0049】
なお、掘削中、上記のようにカッターポスト11に加えられる力の反力を支えるために、たとえば駆動部12をリーダに固定しておく。
【0050】
他の実施形態
(1)図5に示す実施形態では、カッターポスト11の左右各中央部に一つずつの流体圧シリンダC1,C2(ロッド)を設けている。
【0051】
この構成をとる場合、イ方向の掘削時には左側シリンダC1を縮小させるか、あるいは右側シリンダC2を伸長させ、またはこれらの作動を同時に行わせればよい。また、ロ方向の掘削時にはこれと逆の作動を行わせればよい。
【0052】
(2)図6に示す実施形態では、左側中央部のみにシリンダC(ロッドR)を設け、イ方向の掘削時にはこのシリンダCを縮小作動させ、ロ方向の掘削時には同シリンダCを伸長作動させる構成をとっている。
【0053】
(3)図7に示す実施形態では、左側中央部と中央部後側にシリンダC1,C2(ロッドR1,R2)を設け、左側シリンダC1の伸縮作動によって垂直掘削時のカッターポスト11の傾きを防止し、後側シリンダC2によって傾斜掘削時の同ポスト11の垂れ下がり変形を防止する構成をとっている。
【0054】
あるいは、同図仮想線で示すように右側中央部と中央部前側にシリンダC1,C2を設けてもよい。
【0055】
(4)図8に示す実施形態では、外力伝達部材としてロッドに代えてワイヤロープ、外力付与手段として流体圧シリンダに代えてウィンチを用いている。
【0056】
すなわち、カッターポスト11内の四隅に、継ぎ足し連結式のワイヤロープ25…を、カッターポスト11の上端から下端近くまでのほぼ全長に亘って設け、その下端をカッターポスト下端部に固定している。
【0057】
また、各ワイヤロープ25…の上端側は、ガイドシーブ26…を介して、カッターポスト11外の適当位置に設けたウィンチ27…に個別に巻取り、このウィンチ27…の巻取り力によって各ワイヤロープ25…に引っ張り力のみを付与するように構成している。
【0058】
図8,9中、28…は各ワイヤロープ25…ごとに同ロープ外周に設けたロープガイドパイプである。
【0059】
この実施形態によっても、垂直掘削時には掘削方向のワイヤロープ25,25に引っ張り力を加えることによってカッターポスト11の地山から離れる方向の傾きを防止し、傾斜掘削時には前側のワイヤロープ25,25に引っ張り力を加えることによってカッターポスト11の自重による垂れ下がり変形を防止することができる。
【0060】
なお、この実施形態の変形例として、ワイヤロープ25を、
(イ)カッターポスト11の左右各中央部に一つずつ設ける構成(図5に対応)、
(ロ)前側中央部の一個所のみに設ける構成、
(ハ)左右各中央部と前側の三個所に設ける構成
をとることができる。
【0061】
また、カッターポスト11内に外力伝達部材としてのロッドを設け、このロッドの上端にワイヤロープを連結し、このワイヤロープをウィンチで巻取るようにしてもよい。
【0062】
【発明の効果】
上記のように請求項1,5の発明によるときは、カッターポストの左右少なくとも一側に外力伝達部材を設け、この外力伝達部材を介してカッターポストに押し力または引き力を加えるようにしたから、掘削時のカッターポストの、下部が地山から離れる方向の傾きを防止してカッターポストを垂直に保つことができる。
【0063】
従って、掘削深度が深い場合でも、ポスト下部の地山に対する押し付け力および接線力をポスト下部と同等に保つことができるため、適正な掘削作用を維持することができる。
【0064】
また、外力伝達部材をカッターポストの前後少なくとも一側に設けた請求項3,4,6,7の発明によると、傾斜溝を掘削する場合に、同ポストの自重による垂れ下がり変形を防止することができる。
【0065】
さらに、外力伝達部材をカッターポストの前後少なくとも一側に設けた請求項4,7の発明によると、ポスト下部が地山から離れる方向のカッターポストの傾き、および傾斜溝掘削時のカッターポストの垂れ下がり変形の双方に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本実施形態にかかる溝掘削装置におけるチェーン式カッターの構成を模式的に示す正断面図である。
【図2】同側断面図である。
【図3】同カッター下部の拡大斜視図である。
【図4】同カッターにおける流体圧シリンダとロッドの配置を示す平面図である。
【図5】本発明の他の実施形態の1を示す図4相当図である。
【図6】本発明の他の実施形態の2を示す図4相当図である。
【図7】本発明の他の実施形態の3を示す図4相当図である。
【図8】本発明の他の実施形態の4にかかる溝掘削装置におけるチェーン式型の構成を模式的に示す正断面図である。
【図9】同側断面図である。
【図10】従来の溝掘削装置を示す概略側面図である。
【図11】同概略正面図である。
【図12】従来の別の溝掘削装置を示す概略側面図である。
【符号の説明】
11 カッターポスト
12 駆動部
18 駆動輪
13 遊動輪
R1,R2,R3,R4 ロッド
17 ロッドを構成するロッドピース
C1,C2,C3,C4 流体圧シリンダ
25 外力伝達部材としてのワイヤロープ
27 外力付与手段としてのウィンチ
Claims (7)
- カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削方法において、上記カッターポストの左右少なくとも一側に、ロッド等の外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設け、溝掘削時に、この外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加えることを特徴とする溝掘削方法。
- 外力伝達部材をカッターポストの左右両側に設け、掘削時に両側外力伝達部材の一方に引っ張り力、他方に圧縮力を加えることを特徴とする請求項1記載の溝掘削方法。
- カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削方法において、上記カッターポストの前後少なくとも一側に、外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設け、溝掘削時に、この外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加えることを特徴とする溝掘削方法。
- 外力伝達部材をカッターポストの左右少なくとも一側にも設けることを特徴とする請求項3記載の溝掘削方法。
- カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削装置において、上記チェーン式カッターには、上記カッターポストの左右少なくとも一側に、ロッド等の外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設けるとともに、溝掘削時にこの外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加える外力付与手段を設けてなることを特徴とする溝掘削装置。
- カッターポストの上下一側に設けられた駆動輪と反対側に設けられた遊動輪との間に、外周に掘削刃を備えたエンドレスチェーンが掛け渡されてなるチェーン式カッターを地中に建て込んだ状態で地山に押し付けながら回転させることにより、地中に一定幅の溝を左右方向に連続して掘削する溝掘削装置において、上記チェーン式カッターには、上記カッターポストの前後少なくとも一側に、ロッド等の外力伝達部材を、ポスト上部から下部までに亘って、かつ、下端部がカッターポストに固定された状態で連続して設けるとともに、溝掘削時にこの外力伝達部材に引っ張り力と圧縮力の少なくとも一方を加える外力付与手段を設けてなることを特徴とする溝掘削装置。
- 外力伝達部材を左右少なくとも一側にも設けたことを特徴とする請求項6記載の溝掘削装置。
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JP19811596A JP3711643B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 溝掘削方法および同装置 |
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JPH1037235A JPH1037235A (ja) | 1998-02-10 |
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