JP3856190B2 - ロック装置付き拡大翼、及び地盤改良撹拌機 - Google Patents
ロック装置付き拡大翼、及び地盤改良撹拌機 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転により地盤を堀削又は撹拌の一方又は双方をする拡大翼、特に、地盤中に、地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機に用いられる拡大翼に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、軟弱な地盤上に住宅等を建築する場合には、地盤中に図6(a)に示すような円柱体6を複数形成して地盤の支持力を向上させる地盤改良工法が施工される。また、上記円柱体の一本当たりの支持力を向上させるために、図6(b)に示すように、円柱体に複数の節部8を設けた節付き円柱体7を形成する地盤改良工法もある。
上記節付き円柱体7は、円柱体の外径が拡大した節部8を有するので、通常の円柱体6と比べて、地盤との摩擦力が増大する。このため、形成すべき円柱体の本数を少なくしたり、円柱体の長さを短くすることができ、地盤改良工法を簡略化することができる。
【0003】
以下、上記節付き円柱体を形成する地盤改良撹拌機について説明する。
図7に示すように、地盤改良撹拌機1は、建設機械2により固定される支柱3に昇降自在に設けられており、ミキサー4により、水と固化剤を混錬した固化剤スラリーが作製され、該固化剤スラリーがポンプ5により、上記地盤改良撹拌機1に圧送される。
【0004】
上記地盤改良撹拌機1は、図8に示すように、その先端に吐出口10aが形成された中空状の回転軸10と、その先端部分に堀削チップ110を有し、回転軸10の先端部分に上記吐出口10aを塞がないように設けられた削孔ヘッド11と、その一辺縁側に堀削チップ120を有し、回転軸10の先端近傍に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の削孔撹拌翼12と、削孔撹拌翼12の上方の回転軸10に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の抑制撹拌翼13と、削孔撹拌翼12と抑制撹拌翼13との間の回転軸10に設けられた拡大翼14とからなるものである。
上記削孔撹拌翼12、抑制撹拌翼13は、各々回転軸10に対して垂直となる方向に突出して設けられており、削孔撹拌翼12が突出する方向と、抑制撹拌翼13が突出する方向とは、回転軸10を中心として位相が90度異なるものとなっている。
【0005】
上記拡大翼14は、図9に示すように、上下方向に一定間隔をおいて回転軸10に固定された一対のブラケット40と、該ブラケット40を貫通する支持ピン41を支軸として、軸線回りに回動自在に設けられた一対の拡大アーム42とを備えたものである。また、ブラケット40には、拡大アーム42の回動を規制するための規制ピン43が、ブラケット40を貫通するように四本設けられている。
【0006】
上記拡大アーム42は板状のもので、その先端側であって反転時の回転方向側の側部に堀削チップ420が固定されたものである。また、拡大アーム42の基端部には、図9に示すように、拡大アーム42が支持ピン41を支軸として規制ピン43に当接することなく回動自在となるような円弧部42aと、所定の位置で規制ピン43に当接することにより拡大アーム42の回動を規制するような角部42bとが形成されている。
【0007】
これにより、拡大アーム42は、図9(a)に示すように、回転軸10が反転(半時計回りに回転)する場合には、遠心力及び土砂等の抵抗により、拡大アーム42が開く方向に回動する。拡大アーム42は、その先端部が回転軸10から最も離れる位置で、角部42bが規制ピン43に当接して回動が規制され、拡大翼14の回転外径が削孔撹拌翼12又は抑制撹拌翼13の回転外径よりも大きくなる。一方、図9(b)に示すように、回転軸10が正転(時計回りに回転)する場合には、土砂等の抵抗により、拡大アーム42の側部が規制ピン43に当接するまで回動して、拡大翼14の回転外径が削孔撹拌翼12又は抑制撹拌翼13の回転外径と同等となる。
【0008】
つぎに、図10に基づき、上記地盤改良撹拌機1を用いて、地中に節付き円柱体を形成する方法について説明する。
まず、地盤改良撹拌機1の位置決めをした後、回転軸10を正転して、削孔ヘッド11及び削孔撹拌翼12により地盤を空掘りする(図10(a))。このとき、拡大翼14の拡大アーム42は、図9(b)に示すように、削孔撹拌翼12の外径内に納まるような状態となっている。そして、地盤改良撹拌機1の先端が設定した深さに到達した後、ポンプ5により固化剤スラリーを地盤改良撹拌機1の回転軸10内に圧送して、該固化剤スラリーを回転軸10の吐出口10aから吐出させながら、回転軸10を正転させたままで、地盤改良撹拌機1を引き上げる。これにより、削孔撹拌翼12及び抑制撹拌翼13が、土砂と固化剤スラリーとを混合撹拌する(図10(b))。
【0009】
土砂と固化剤スラリーの混合撹拌を終えた後、任意の深さにおいて、回転軸10を反転する。これにより、拡大翼14の拡大アーム42は、図9(a)に示すように、その先端部分が削孔撹拌翼12の回転外径を超え、先に空掘りしたときより大きな外径部分の土砂を堀削し、土砂と固化剤スラリーとを混合撹拌する。この状態のまま、地盤改良撹拌機1を形成すべき節部の幅分上下動させ、形成すべき円柱体に節部を形成する(図10(c))。その後、回転軸10を正転させて拡大アーム42を削孔撹拌翼12の回転外径内に納まるような状態にまで回動させ、所定の深さまで引き上げた後、再び、回転軸10を反転させ、上述と同様に、形成すべき円柱体に新たな節部を形成する(図10(d))。再び、回転軸10を正転させて拡大アーム42を削孔撹拌翼12の回転外径内に納まるような状態にまで回動させ、所定の深さまで引き上げる(図10(e))。これを繰り返して任意の個数の節部を形成し、回転軸10を正転させて拡大アーム42を削孔撹拌翼12の回転外径内に納まるような状態にまで回動させ、地盤改良撹拌機1を引き上げる(図10(f))。
このような一連の作業を繰り返して、地盤に節付き円柱体を任意の本数作製し、一定時間が経過すれば固化剤スラリーが硬化して節付き円柱体が形成される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記節付き円柱体は軟弱な地盤に形成するものであるから、最初に行う地盤の空掘り(図10(a))は概ね容易に行うことができるが、地盤表面又は地盤中の一部に強固な層がある場合等には、地盤の堀削が困難となる。その場合には、正転中の回転軸10を一旦反転させたり、正反転を繰り返しながら強固な層の堀削を行う方法があるが、上記地盤改良撹拌機1において、回転軸10を反転すれば拡大翼14が拡大して、空掘りにより地中に形成される円柱体外周の地盤を乱し、形成すべき節付き円柱体の支持力を低下させてしまうおそれがある。
また、拡大翼14に拡大アーム42の開閉動作を規制するような部材を単に設けただけでは、拡大翼14が地盤中にある場合には、拡大アーム42のロック又は解除を行うことができず、そのため、拡大翼14を一旦地上に引き上げることが必要となる。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、形成すべき節付き円柱体の支持力を低下させてしまうことなく、地盤の空掘りを容易に行うことができる手段を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項1に係る地盤改良撹拌機は、拡大アームが、拡大翼に設けられた支持部材の軸線回りに回動自在に設けられ、拡大翼の回転の正逆により該拡大アームが開閉する拡大翼を備えた地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機において、拡大アームの開閉軌道と交叉し、かつ、閉じた状態の拡大アームと当接する位置に、出没自在に設けられた当接部材と、該当接部材の出没方向に、当接部材を押圧するように設けられた弾性体と、その一端が上記当接部材と接合し、他端が地上に延出するように設けられた索条とがカバー内に納められると共に、該カバーの内高が前記当接部材よりも小さく形成されたロック装置が設けられたことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機の構成を説明するための図である。図示するように、本地盤改良撹拌機100は、建設機械2により固定される支柱3に昇降自在に設けられている。
なお、図示しないが、上述と同様に、ミキサー4により、水と固化剤を混錬した固化剤スラリーが作製され、該固化剤スラリーがポンプ5により、上記地盤改良撹拌機100に圧送されるものとなっている。
【0014】
図2(a)は、上記地盤改良撹拌機100の地盤側の正面を、図2(b)は、地盤改良撹拌機100の側面を示したものであるが、各図に示すように、上記地盤改良撹拌機100の地盤側には、その先端に吐出口10aが形成された中空状の回転軸10と、その先端部分に堀削チップ110を有し、回転軸10の先端部分に上記吐出口10aを塞がないように設けられた削孔ヘッド11と、その一辺縁側に堀削チップ120を有し、回転軸10の先端近傍に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の削孔撹拌翼12と、削孔撹拌翼12の上方の回転軸10に、水平面に対して一定角度の傾斜を有するように相対向して設けられた一対の抑制撹拌翼13と、削孔撹拌翼12と抑制撹拌翼13との間の回転軸10に設けられたロック装置付き拡大翼15とが設けられている。上記削孔撹拌翼12、抑制撹拌翼13は、各々回転軸10に対して垂直となる方向に突出して設けられており、削孔撹拌翼12が突出する方向と、抑制撹拌翼13が突出する方向とは、回転軸10を中心として位相が90度異なるものとなっている。
【0015】
上記ロック装置付き拡大翼15は、図2及び図3に示すように、上下方向に一定間隔をおいて回転軸10に固定された一対のブラケット50U、50Lと、該ブラケット50U、50Lを貫通する支持ピン51を支軸として、軸線回りに回動自在に一対の拡大アーム52とが設けられたものであり、拡大アーム52の基端部は、一対のスペーサー53とブラケット50U、50Lにより挟み込まれ、これらを支持ピン51が貫通するものとなっている。また、ブラケット50U、50Lには、拡大アーム52の回動を規制するための規制ピン54a、54bが、ブラケット50を貫通するように各々二本づつ設けられている。さらに、上側のブラケット50Uの上面には、上記拡大アーム52の回動を抑止するためのロック装置55が設けられている。
【0016】
上記拡大アーム52は板状のものであり、その先端側であって反転時の回転方向側の側部に堀削チップ520が固定されたものである。また、拡大アーム52の基端部には、図3に示すように、拡大アーム52が支持ピン51を支軸として規制ピン54に当接することなく回動自在となるような円弧部52aと、所定の位置で規制ピン54に当接することにより拡大アーム52の回動を規制するような角部52bとが形成されている。
【0017】
上記規制ピン54aは、ロック装置付き拡大翼15が反転して拡大アーム52が開く方向に回動したときに、その先端部が回転軸10から最も離れた位置、即ち、ロック装置付き拡大翼15の回転外径が最大となる位置で、拡大アーム52の回動を規制するように設けられている。一方、規制ピン54bは、ロック装置付き拡大翼15が正転して拡大アーム52が閉じる方向に回動したときに、ロック装置付き拡大翼15の回転外径が削孔撹拌翼12の回転外径と同等となる位置で、拡大アーム52の回動を規制するように設けられている。
【0018】
上記ロック装置55は、図3に示すように、ブラケット50Uの上面側の隅部近傍に相対するように一対設けられている。
図4(a)と図4(b)とは、図3におけるA−A断面図であって、拡大アーム52をロックした状態と解除した状態とを示すものであるが、図に示すように、ロック装置は、拡大アーム52の側部に当接することにより拡大アーム52の回動を抑止するストッパーピン550と、ストッパーピン550を押圧するバネ551と、ストッパーピン550と接続されたワイヤロープ552と、これらを覆うカバー553とからなる。ブラケット50U、50Lには、ストッパーピン550が挿通するための挿通孔が設けられている。ストッパーピン550は円柱状のものであり、その一端には該挿通孔の内径より大きな外径を有する節部が形成され、その上面でワイヤロープ552の一端と接合している。ワイヤロープ552の他端は、カバー553の上部を貫通して、回転軸10に沿って地上にまで延出され、カバー553の外部に延出した部分のワイヤロープ552は、ワイヤロープ防護管554で覆われたものとなっている。バネ551は、その一端がストッパーピン550の上面と接し、他端がカバー553の上部と接するように配設されており、ストッパーピン550に対して、常に下向きの押圧を与えている。
【0019】
図5は、回転軸10の断面を現したものであるが、図に示すように、回転軸10は、固化剤スラリーを圧送するための中空部が設けられた六角形のロッド101と、ロッド101と内接する円柱状の内管102と、内管102とワイヤロープ防護管554とを内包する円柱状の外管103とからなり、内管102と外管103との間に形成された空間には、ワイヤロープ防護管554が配設されている。回転軸10の回転時には、ロッド101を軸として、内管102、ワイヤロープ防護管554、及び外管103が一体となって回転する。
なお、内管102と外管103との連結を確実なものとするために、内管102と外管103との間に形成された空間には、図に点線で示した位置に、さらにワイヤロープ防護管554を配設することが望ましい。
【0020】
以下、ロック装置付き拡大翼15による拡大アーム52のロック及びその解除について説明する。
ロック装置55に設けられたストッパーピン550は、図4(a)に示すように、バネ551の押圧により、ブラケット50Uから突出してブラケット50Lの挿通孔に挿通される。この状態で、ストッパーピン550の側部が、閉じた状態にある拡大アーム52の側部に当接して、拡大アーム52の回動を抑止、即ちロックする。従って、回転軸10の回転の正逆にかかわらず、拡大アーム52は常に閉じた状態となる。
【0021】
一方、地上からワイヤロープ552を引っ張ることにより、ストッパーピン550は上方に引き上げられ、バネ551が縮退して、ストッパーピン550がカバー553内に収納される。カバー553の内部は、ストッパーピン550を収納するに十分な大きさであって、バネ551が最も縮退した状態でもストッパーピン550の下端がブラケット50Uの挿通孔から抜けないような大きさとする。従って、拡大アーム52のロックが解除され、回転軸10の回転の正逆により開閉することとなる。
即ち、回転軸10が反転(半時計回りに回転)する場合には、遠心力及び土砂等の抵抗により、上記角部52bが規制ピン54aに当接するまで拡大アーム52が回動する。このとき、拡大アーム52の先端部が回転軸10から最も離れた状態となり、ロック装置付き拡大翼15の回転外径が拡大して、削孔撹拌翼12又は抑制撹拌翼13の回転外径よりも大きくなる。一方、回転軸10が正転(時計回りに回転)する場合には、土砂等の抵抗により、拡大アーム52の側部が規制ピン54bに当接するまで回動する。これにより、ロック装置付き拡大翼15の回転外径が縮小して、削孔撹拌翼12又は抑制撹拌翼13の回転外径と同等となる。なお、ブラケット50U、50Lに規制ピン54bを設けるべき位置を変更することにより、ロック装置付き拡大翼15の回転外径をさらに縮小することもできる。
【0022】
このように、本実施の形態に係る地盤改良撹拌機100によれば、拡大アーム52の開閉動作を抑止するためのロック装置55を設け、地上からワイヤロープ552を操作することにより、ストッパーピン550を拡大アーム52の側部に当接する位置に出没するようにしたので、地盤改良撹拌機100が地中にある場合にでも、拡大アーム52の回動をロック又は解除することができる。これにより、地盤表面又は地盤中の一部に強固な層がある場合等にも、回転軸10を一旦反転させたり、正反転を繰り返しながら強固な層の堀削を行うことができ、かつ、地盤改良撹拌機100を一端地上に引き上げることなく拡大アーム52の回動をロック又は解除できるので、容易に地盤改良工法を施工することができる。
【0023】
なお、本実施の形態では、ストッパーピン550は、拡大アーム52の側部と当接する位置に設けるものとしたが、拡大アーム52を閉じた状態に維持できれば、その他の位置、例えば拡大アーム52の角部52bに当接する位置に設けたとしても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0024】
また、本実施の形態では、ロック装置55をブラケット50Uの上面に設け、ストッパーピン550を、ブラケット50Uを挿通して拡大アーム52に当接するようにしたが、ロック装置55をブラケット50Lの下面に設け、ストッパーピン550を、ブラケット50Lを挿通して拡大アーム52に当接するようにしたとしても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1に地盤改良撹拌機によれば、拡大アームが、拡大翼に設けられた支持部材の軸線回りに回動自在に設けられ、拡大翼の回転の正逆により該拡大アームが開閉する拡大翼を備えた地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機において、拡大アームの開閉軌道と交叉し、かつ、閉じた状態の拡大アームと当接する位置に、出没自在に設けられた当接部材と、該当接部材の出没方向に、当接部材を押圧するように設けられた弾性体と、その一端が上記当接部材と接合し、他端が地上に延出するように設けられた索条とがカバー内に納められると共に、該カバーの内高が前記当接部材よりも小さく形成されたロック装置が設けられたので、地中に形成される円柱体外周の地盤を乱し、形成すべき節付き円柱体の支持力を低下させることなく、地盤表面又は地盤中の一部にある強固な層を堀削するために、拡大翼を反転、又は正反転を繰り返すことができる。また、拡大翼を一旦地上に引き上げることなく拡大アームの開閉動作をロック又は解除することができるので、容易に地盤改良工法を施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機100を説明するための図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る地盤改良撹拌機100の構成を示す正面図及び側面図である。
【図3】ロック装置付き拡大翼15の構成を示す平面図である。
【図4】図3のA−A断面を示す断面図である。
【図5】回転軸10の詳細な構成を説明するための断面図である。
【図6】地盤の支持力を高めるための円柱体及び節付き円柱体を示す模式図である。
【図7】地盤改良工法に用いられる装置を示す模式図である。
【図8】従来の地盤改良撹拌機1の構成を示す正面図及び側面図である。
【図9】拡大翼14の正転時及び反転時の状態を示す平面図である。
【図10】従来の地盤改良撹拌機1を用いて、節付き円柱体を形成する方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
10 回転軸
100 地盤改良撹拌機
11 削孔ヘッド
12 削孔撹拌翼
13 抑制撹拌翼
15 ロック装置付き拡大翼
52 拡大アーム
550 ストッパーピン
551 バネ
552 ワイヤロープ
6 円柱体
7 節付き円柱体
Claims (1)
- 拡大アームが、拡大翼に設けられた支持部材の軸線回りに回動自在に設けられ、拡大翼の回転の正逆により該拡大アームが開閉する拡大翼を備えた地盤の支持力を高めるための支持体を形成する地盤改良撹拌機において、拡大アームの開閉軌道と交叉し、かつ、閉じた状態の拡大アームと当接する位置に、出没自在に設けられた当接部材と、該当接部材の出没方向に、当接部材を押圧するように設けられた弾性体と、その一端が上記当接部材と接合し、他端が地上に延出するように設けられた索条とがカバー内に納められると共に、該カバーの内高が前記当接部材よりも小さく形成されたロック装置が設けられたことを特徴とする地盤改良撹拌機。
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