JP4169593B2 - 流体圧シリンダ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体圧シリンダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、各種の産業用機械、業務用機械、一般用機械などに、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、または水圧シリンダなどの流体圧シリンダが用いられる。
【0003】
図6は従来の流体圧シリンダ80の構造を示す断面図である。
流体圧シリンダ80は、シリンダチューブ81、シリンダチューブ81の内周面を摺動するピストン82、ピストン82に連結されたピストンロッド83、ロッド側とヘッド側のシリンダカバー84,85、および4本のタイボルト86などからなる。
【0004】
シリンダカバー84は、カバー本体91、カバー本体91に嵌入するブシュ92、ブシュ92の抜け止めのための押え板93からなる。
これらシリンダカバー84.85の内側の端面には、シリンダチューブ81の端面が当接してシールを行うシール部材を装着するための円周溝が設けられている。
【0005】
また、シリンダカバー84,85には、ピストン82に設けられたクッションボス82b,82bが嵌入することによってクッション作用を果たすためのクッションリング87,87がそれぞれ装着されている。クッションリング87,87は、各シリンダカバー84,85の内周面の端部に近い位置に設けられた凹部内に軸方向に若干移動可能に嵌入され、スナップリングなどによって軸方向の抜け止めがなされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べたように、従来の流体圧シリンダ80に用いられるシリンダカバー84,85には、シール部材を装着するための円周溝、クッションリングを装着するための凹部、さらにはスナップリングを嵌め込むための円周溝などのために、数多くの機械加工が行われている。そのための加工コストが流体圧シリンダ80全体の製造コストの低減のネックとなっていた。
【0007】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、流体圧シリンダ装置のシリンダカバーの製造コストを低下させることにより、流体圧シリンダ装置の製造コストの低減を図ることを目的とする。
【0008】
本発明に係る装置は、両端面がシリンダカバーによって閉塞されたシリンダチューブの内周面をピストンが軸方向に摺動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、前記シリンダカバーには、そのシリンダチューブ側の端面から軸方向に突出する円筒状のガイド部が一体に設けられ、前記ガイド部の内周面に前記シリンダチューブの外周面が嵌合しかつ前記ガイド部の先端面に前記シリンダチューブの端部に形成された段部の端面が当接して軸方向の互いの位置決めがなされており、前記シリンダカバーと前記シリンダチューブの端面との間にリング状の保持部材が挟まれて支持されており、前記シリンダカバーの内周面側であってかつシリンダチューブ側の端面と前記保持部材の内周面側に設けられた段部とによって形成された第1の凹部に、前記ピストンに設けられたクッションボスが嵌入することによってクッション作用を果たすためのクッションリングが移動可能に保持されており、前記シリンダカバーには、前記クッションボスが間隙を有して嵌入することが可能なクッションボス嵌入穴、クッション調整弁を取り付けるための前記クッションボス嵌入穴に連通する弁取付け穴、および、前記弁取付け穴に連通する空洞部がそれぞれ設けられ、前記保持部材には、前記空洞部とシリンダ室とを連通する貫通穴、および、外周面の側でかつシリンダチューブ側に前記ガイド部の内周面との間においてシール部材を装着するための第2の凹部を形成する段部が、それぞれ設けられており、前記第2の凹部に、前記シリンダチューブの端面と前記ガイド部の内周面とに当接して前記シリンダチューブの外周面と前記ガイド部の内周面との間をシールするためのシール部材が装着され、前記保持部材は、前記シール部材を介して前記シリンダカバーと前記シリンダチューブとによって挟まれ押圧されることによって位置決めがなされて固定されている。
【0011】
本発明に係るシリンダカバーは、シリンダチューブの内部に形成されるシリンダ室に面する側の端面には、その軸心部に前記ピストンに設けられたクッションボスが嵌入するためのクッションボス嵌入穴が設けられ、クッション作用を調整するためのクッション調整弁を前記軸心方向と直角方向に取り付けるための弁取付け穴が前記クッションボス嵌入穴に連通して設けられ、外周面と前記クッションボス嵌入穴との間には、前記シリンダ室に面する側の端面に開口し且つ前記弁取付け穴に連通する空洞部が設けられてなる。
【0012】
シリンダカバーは、好ましくは、精密鋳造、例えばロストワックスによって成型される。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る流体圧シリンダ装置1の要部を示す正面断面図、図2は図1の流体圧シリンダ装置1の右側面断面図、図3はシリンダカバー14の右側面図、図4はシリンダカバー14に設けられたクッション調整弁23の断面図、図5は図4のクッション調整弁23の平面図である。
【0014】
図1および図2において、流体圧シリンダ装置1は、シリンダチューブ11、シリンダチューブ11の内周面を摺動するピストン12、ピストン12に連結されたピストンロッド13、ロッド側のシリンダカバー14、図示しないヘッド側のシリンダカバー、ロッド側のシリンダカバー14とシリンダチューブ11との間に設けられた保持部材16、ヘッド側のシリンダカバーとシリンダチューブ11との間に設けられた図示しない保持部材、および、両シリンダカバー間を締結する4本のタイボルト18などからなる。両シリンダカバーは、シリンダチューブ11のロッド側またはヘッド側の端面を閉塞する。
【0015】
ピストン12の一方の端面には、ピストンロッド13よりも外径の大きいクッションボス12bが設けられており、ストロークエンドにおいてシリンダカバー14のクッション穴内に嵌入する。ピストン12の他方の端面にも図示しないクッションボスが設けられており、ヘッド側のシリンダカバーのクッション穴内に嵌入する。シリンダチューブ11の内部のピストン12とシリンダカバー14とで囲まれる空間はロッド側のシリンダ室SSである。ピストン12とヘッド側のシリンダカバーとで囲まれる空間はヘッド側のシリンダ室である。
【0016】
このような流体圧シリンダ装置1は、両シリンダカバーおよび両保持部材の構造を除いて公知である。したがって、流体圧シリンダ装置1についての詳しい説明は省略する。以下、シリンダカバー14および保持部材16について詳しく説明する。
【0017】
シリンダカバー14は、カバー本体21、およびカバー本体21にネジ51によって一体的に取り付けられたブシュ22からなる。ブシュ22には、ピストンロッド13が密に貫通する。
【0018】
図3ないし図5をも参照して、カバー本体21は、金属材料を用い、精密鋳造、例えばロストワックス法によって成形された後、シール面、摺動面、または位置決め面などの精度を要する部分に機械加工が施され、また必要に応じて表面処理が施されて製作される。これにより、低コストで大量生産が可能である。
【0019】
すなわち、カバー本体21は、外形が略正方形のボディ部31、ボディ部31の内側の端面31aから突出するように設けられた円筒状のガイド部32、および、ボディ部31の外側の端面から突出するように設けられた円筒状の連結部33からなる。
【0020】
ボディ部31は、その中心部に、軸方向に貫通する穴41が設けられる。この穴41は、本発明におけるクッションボス嵌入穴であり、クッションボス12bが充分な間隙を有して嵌入することが可能である。
【0021】
ボディ部31には、軸心方向と直角方向に、後述するクッション調整弁23を取り付けるための弁取付け穴42が、穴41に連通するように設けられる。
弁取付け穴42は、平面視が略正方形状のボックス穴43、ボックス穴43の底部から後述する空洞部47に連通する円柱状の摺動穴44、後述する筒状部311に設けられる円柱状の弁穴45、およびザグリ穴46からなる。なお、弁取付け穴42は、図3に示すシリンダカバー14の上側と下側との2箇所に設けることが可能である。本実施形態においては、上側のみに設けられており、下側にはボックス穴43のみが設けられている。つまり、カバー本体21をロストワックスで成形した時点では、上側と下側とにそれぞれボックス穴43のみが設けられており、実際にクッション調整弁23を取り付ける側に、機械加工によって摺動穴44、弁穴45、およびザグリ穴46を形成するのである。なお、下側のボックス穴43には、エア抜き弁を設けるように加工することが可能である。
【0022】
ボディ部31には、その外周面と穴41との間に、シリンダ室SSに面する側の端面31aに開口し且つ弁取付け穴42に連通する空洞部47が設けられている。
【0023】
空洞部47は、図3によく示されるように、ボディ部31の内周面を形成する筒状部311の一部の外周側において連通するように形成されており、筒状部311からは遠い方にある三方の周壁面471は平面状である。但し、周壁面471は、ボディ部31の軸方向に沿って傾斜した部分を有している。空洞部47の存在によって、カバー本体21の強度を保ちながら重量の低減が図られている。また、空洞部47がシリンダ室SSと連通することから、クッション調整弁23の絞り部分の流路長さが短くなり、そのためクッションの効き具合が温度変化による流体の粘度変動の影響を受け難くなっている。
【0024】
ボディ部31の空洞部47が設けられていない1つの面には、ポートPTのための穴48が、穴41と連通して設けられる。穴48は、カバー本体21の成形によって設けられ、その内周面に機械加工によって適当なネジが設けられる。なお、シリンダカバー14において穴48とは反対側にもポートPTのための穴を設けておく場合には、その部分に空洞部47を設けないようにすればよい。
【0025】
ボディ部31の内側の端面31aは、適当な表面粗さおよび平面度が得られるように機械加工によって仕上げられている。
ボディ部31の径方向の4隅には、4本のタイボルト18を挿通するための穴49、49…が設けられる。
【0026】
ガイド部32は、その内周面32aにシリンダチューブ11の外周面が嵌合するものであり、内周面32aは機械加工によって仕上げられている。また、ガイド部32の端面には、シリンダチューブ11の端部の段部の端面が当接し、これによって軸方向の互いの位置決めがなされる。ガイド部32の存在によって、シリンダチューブ11の端面をガイド部32に挿入して組み立てる際に、シリンダチューブ11とシリンダカバー14との平行度を得ることまたは軸心合わせを行うことが容易となっている。なお、ガイド部32の外周面には、各穴49に対応した位置に、タイボルト18との干渉をなくすための滑らかな凹部が設けられている。
【0027】
連結部33は、ブシュ22が密に嵌入するように、2つの内周面52,53が階段状に設けられ、端部に近い内周面に上に述べたネジ51が設けられる。
ブシュ22には、内周面52に嵌入する嵌合部、および、内周面53に嵌入する軸部が設けられる。軸部の外周面にはパッキン溝が設けられ、そこにパッキンが装着される。また、ブシュ22には、その内周面に、ダストシール溝およびパッキン溝が設けられ、そこにダストシール55およびパッキン56が装着される。
【0028】
ブシュ22は、摺動性の良好な金属材料によって製作される。例えば、銅合金またはアルミニウム合金などを用い、機械加工によって製作される。切削の後で、必要に応じて表面処理が施される。
【0029】
さて、保持部材16は、シリンダカバー14と同様に、金属材料を用い、精密鋳造、例えばロストワックス法によって成形された後、精度を要する部分(両端面)に機械加工が施され、また必要に応じて表面処理が施されて製作される。
【0030】
図1および図2によく示されているように、保持部材16は、リング状であり、その外径がガイド部32の内周面32aの内径よりも若干小さく、内径がボディ部31の穴41の内径よりも若干大きい。表裏の面(端面)は所定の表面粗さが得られるように仕上げ加工されている。
【0031】
すなわち、保持部材16には、内周面の側に、クッションリング19を装着するための段部(凹部)61が設けられる。段部61の軸方向長さ(幅寸法)は、クッションリング19の幅寸法よりも若干大きく、段部61の内径は、クッションリング19の外径よりも若干大きい。したがって、保持部材16がシリンダカバー14の内側の端面31aに当接して装着されたとき、その端面31aと段部61によって形成される凹部に装着されたクッションリング19は、軸方向および径方向に若干の自由度をもって移動可能である。
【0032】
また、保持部材16には、外周面の側に、シール部材25を装着するための段部(凹部)62が設けられる。段部62の軸方向長さ(幅寸法)は、シール部材25の厚さ寸法よりも若干大きく、段部62の外径は、シリンダチューブ11の内径よりも若干小さい。
【0033】
保持部材16には、周方向の数箇所において、表裏(両端面)を貫通する穴63a,63bが設けられる。これらの穴63a,63bは、空洞部47とシリンダ室SSとを連通するものである。なお、本実施形態においては、穴63a,63bは斜めに設けられているが、必ずしもその必要はなく、空洞部47とシリンダ室SSとを十分に連通するものである限りにおいて端面と直角方向に設けてよい。
【0034】
図2によく示されるように、保持部材16には、そのシリンダ室SS側の表面に、各穴63a,63bを含む多数の円板状の凹部64,64…、および、各凹部64,64…の間を連通する溝65,65…が設けられる。したがって、保持部材16の表面にピストン12の端面が当接した状態でも、これら凹部64および溝65は、穴63a,63bを介して空洞部47に連通する。したがって、ピストン12がストロークエンドから始動する際に、空洞部47に駆動のための圧流体が供給されるようにしておくことによってピストン12には十分な流体圧が作用し、始動が円滑に行える。
【0035】
クッションリング19は、合成ゴムなどからなるリング状のシール部材と、当該シール部材の側面および外周面の一部を覆う金属からなるリング状のバックアップ部とからなる公知のものである。クッションリング19は、クッションボス12bが嵌入する際にクッションボス12bと穴41との間をシールし、穴41から圧流体が供給されたときには保持部材16の段部61との間に設けられる間隙を通って圧流体がシリンダ室SSに流入する。なお、このようなクッションリング19の構造は一例であり、クッション作用を果たすリングであれば種々のものを採用することができる。
【0036】
シール部材25は、リング状であり、保持部材16の段部62に装着され、シリンダチューブ11の端面が当接して当該シリンダチューブ11の外周面とガイド部32の内周面32aとの間をシールする。
【0037】
図4および図5によく示されるように、クッション調整弁23は、ボックス穴43に嵌入する略直方体状のコマブロック71、コマブロック71の内周面に設けられたネジに螺合する調整弁72、およびコマブロック71をボックス穴43に固定するためのセットネジ73,73などを有する。
【0038】
調整弁72は、コマブロック71のネジに螺合するネジ部721、摺動穴44内を摺動する摺動軸部722、および、先端が弁穴45内に挿入されて絞り調整を行う弁体723を有する。ネジ部721には、その上面に、六角レンチなどを挿入して回転させるための係合穴が設けられる。摺動軸部722の外周面には、周溝が設けられ、そこにパッキンが装着される。
【0039】
六角レンチなどによって調整弁72を回転させ、軸方向の位置を調整することにより、弁体723と弁穴45との間の流路の絞り量が調整され、クッション作用の効き具合が調整される。
【0040】
コマブロック71は平面視が四角形であり、ボックス穴43に挿入するだけで回転方向の係止が図られるので、クッション調整弁23の弁取付け穴42への取り付けが容易である。セットネジ73に代えて、スナップリングなどを用いてコマブロック71の抜け止めを行うようにしてもよい。なお、コマブロック71の回転止めを別途設ける場合には、平面視が円形でもよい。
【0041】
ヘッド側のシリンダカバーについては、ピストンロッド13が貫通しないので、ブシュなどは不要であるが、その他の部分はシリンダカバー14と同様な構造であり、保持部材16と同様な保持部材が装着されている。
【0042】
上に述べた実施形態においては、クッションリング19を装着するための凹部をシリンダカバー14に設ける必要がないので、シリンダカバー14の構造が簡単化され、それだけ製作コストが安くなる。また、カバー本体21がロストワックスによって成形され、その後必要な箇所のみ機械加工されており、機械加工の箇所が従来と比べて大幅に減少し、また専用機によって加工することができるので、製作コストが一層安くなる。保持部材16についても、製作コストが安く、大量生産に好都合である。その結果、流体圧シリンダ装置1の製造コストの低減が図られる。
【0043】
また、カバー本体21をロストワックスによって成形するので、ガイド部32を長くしたにも係わらずそのための材料の増加量は僅かであり、これがコストアップの要因とはならない。
【0044】
上に述べた実施形態においては、両シリンダカバーをタイボルト18によって締結する構成としたが、シリンダチューブ11の両端にネジを設けてシリンダカバーに直接にネジ込むことにより連結するように構成してもよい。カバー本体21およびブシュ22を金属材料によって製作したが、合成樹脂材料を用いて製作してもよい。流体圧シリンダ装置1として両ロッド型のシリンダ装置に適用することができる。
【0045】
その他、ロッドカバー14、保持部材16、および流体圧シリンダ装置1の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【0046】
【発明の効果】
本発明によると、流体圧シリンダ装置のシリンダカバーの製造コストを低下させることにより、流体圧シリンダ装置の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る流体圧シリンダ装置の要部を示す正面断面図である。
【図2】図1の流体圧シリンダ装置の右側面断面図である。
【図3】シリンダカバーの右側面図である。
【図4】シリンダカバーに設けられたクッション調整弁の断面図である。
【図5】 図4のクッション調整弁の平面図である。
【図6】 従来の流体圧シリンダの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 流体圧シリンダ装置
11 シリンダチューブ
12 ピストン
12b クッションボス
13 ピストンロッド
14 シリンダカバー
16 保持部材
19 クッションリング
23 クッション調整弁
41 穴(クッションボス嵌入穴)
42 弁取付け穴
47 空洞部
62 段部(凹部)
63a,63b 穴
64 凹部
65 溝(凹部)
Claims (5)
- 両端面がシリンダカバーによって閉塞されたシリンダチューブの内周面をピストンが軸方向に摺動するように構成される流体圧シリンダ装置であって、
前記シリンダカバーには、そのシリンダチューブ側の端面から軸方向に突出する円筒状のガイド部が一体に設けられ、前記ガイド部の内周面に前記シリンダチューブの外周面が嵌合しかつ前記ガイド部の先端面に前記シリンダチューブの端部に形成された段部の端面が当接して軸方向の互いの位置決めがなされており、
前記シリンダカバーと前記シリンダチューブの端面との間にリング状の保持部材が挟まれて支持されており、
前記シリンダカバーの内周面側であってかつシリンダチューブ側の端面と前記保持部材の内周面側に設けられた段部とによって形成された第1の凹部に、前記ピストンに設けられたクッションボスが嵌入することによってクッション作用を果たすためのクッションリングが移動可能に保持されており、
前記シリンダカバーには、前記クッションボスが間隙を有して嵌入することが可能なクッションボス嵌入穴、クッション調整弁を取り付けるための前記クッションボス嵌入穴に連通する弁取付け穴、および、前記弁取付け穴に連通する空洞部がそれぞれ設けられ、
前記保持部材には、前記空洞部とシリンダ室とを連通する貫通穴、および、外周面の側でかつシリンダチューブ側に前記ガイド部の内周面との間においてシール部材を装着するための第2の凹部を形成する段部が、それぞれ設けられており、
前記第2の凹部に、前記シリンダチューブの端面と前記ガイド部の内周面とに当接して前記シリンダチューブの外周面と前記ガイド部の内周面との間をシールするためのシール部材が装着され、
前記保持部材は、前記シール部材を介して前記シリンダカバーと前記シリンダチューブとによって挟まれ押圧されることによって位置決めがなされて固定されている、
ことを特徴とする流体圧シリンダ装置。 - 前記保持部材のシリンダ室側の表面には、前記貫通穴に連通し且つ周方向に連続する溝が設けられてなる、
請求項1記載の流体圧シリンダ装置。 - 前記保持部材には、そのシリンダ室側の表面に、前記貫通穴を含む多数の円板状の凹部が設けられ、前記円板状の凹部の間が前記溝によって連通されている、
請求項2記載の流体圧シリンダ装置。 - 前記弁取付け穴は、前記シリンダカバーにおける軸心方向と直角方向に前記クッション調整弁を取り付けるように設けられ、
前記空洞部は、前記シリンダカバーにおける外周面と前記クッションボス嵌入穴との間において、前記貫通穴に開口するように設けられている、
請求項2または3記載の流体圧シリンダ装置。 - 前記空洞部を形成する周壁面のうちの前記クッションボス嵌入穴から遠い方にある周壁面は、平面状でありかつ軸方向に沿って傾斜した部分を有する、
請求項4記載の流体圧シリンダ装置。
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