JP4255604B2 - ピストンの組込み方法および組込み装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のエンジンのシリンダボア内にピストンを組込むための方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エンジンの組立工程においては、シリンダブロックのシリンダボア内にピストンを組込む工程が必要となるが、この組込みは、シリンダボア内径とピストン外径との寸法差が僅少であること、およびピストンの外周にピストンリングを取付けた状態でシリンダボア内にピストンを押し込む必要があること等の理由から、一般に煩雑な工程を経て行われる。
【0003】
図4は、この種のピストン組込み装置の従来例を示す。この装置は、シリンダブロック1を倒立状態(クランクシャフトの収容部2を上にした状態)でシリンダボア3内にピストンを挿入するもので、倒立状態のシリンダブロック1のシリンダボア開口部4に、ピストンガイド6およびピストンホルダ7を並設すると共に、シリンダボア3内に収容部2側からコンロッドガイド8を挿入することにより構成される。
【0004】
ピストン10は、ピストンピン11を介してコネクテイングロッド12を連結すると共に、ピストン外周にピストンリング13を装着した状態で、矢印Pで示すように、ピストンホルダ7内からシリンダボア3に向かって押し込まれる。この際、押し込み中のコネクティングロッド12の姿勢が不安定化するのを防止するため、コネクティングロッド12の先端は、コンロッドガイド8に設けたテーパ状のガイド8aによってボア中心側に案内される。ピストン10の押し込みが進行してピストン10がピストンガイド6に達すると、ピストンリング13がピストンガイド6の内周に形成されたテーパ面6aに案内され、ピストン外周と略同径となるまで縮径する。このため、ピストンリング13をシリンダボア3の開口部4と干渉させることなく、ピストン10をシリンダボア3内に押し込むことが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来装置では、倒立状態のコネクティングロッドを垂直姿勢に保持するためのコンロッドガイド8が必要となる。また、ピストンの円滑な押し込みを可能にするために、シリンダボア3、ピストンガイド6、およびピストンホルダ7相互間で芯出しを行うための芯出し機構が必要となる。このように従来装置では、多数のガイドや治具類、およびこれらの芯出し機構が必要とされ、構造が複雑化していると共に、正確な芯出しが必要とされることから、芯出し作業分だけサイクルタイムが長期化する点が問題となっていた。さらに、車種変更等によりピストンサイズやシリンダボアサイズが変わる場合には、ピストンガイド6やピストンホルダ7、およびコンロッドガイド8等の治具を対応品に交換する必要があり、その取付け・調整作業に多大な手間を要する点が問題となっていた。
【0006】
そこで、本発明は、簡単な構造で確実にシリンダボア内にピストンを組込むことができ、車種変更等に対する対応も容易で、しかもサイクルタイムを短縮化することのできるピストン組込み方法および組込み装置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決手段として、本発明では、シリンダブロックのシリンダボア内に、コネクティングロッドが連結され、かつ外周にピストンリングが取付けられたピストンを組込む際に、シリンダブロックの開口部上に、シリンダボアの半径方向へスライド可能に支持された一対のピストンリング押圧部材を有する縮径手段を配置すると共に、その上にシリンダボアの半径方向へスライド可能に支持されたピストン押圧部材を有する姿勢修正手段を配置し、正立配置したシリンダブロックのシリンダボア内にその上端開口部からコネクティングロッドを挿入し、次にシリンダボアとの間に芯ずれを持たせつつピストンをシリンダボアの上記開口部に配置して、ピストンの下端外周を部分的にシリンダボア内に落ち込ませ、次に、縮径手段のピストンリング押圧部材の間隔をピストンリングの外径寸法よりも大きくした状態で、姿勢修正手段のピストン押圧部材をスライドさせてピストンを押圧することにより、落ち込みによりシリンダボアに対して傾斜したピストンをシリンダボアと同軸になるよう姿勢変化させ、ピストンの下端外周をその全周でシリンダボア内に落とし込んで、シリンダブロックの上面に最下段のピストンリングを干渉させ、次に、縮径手段の一対のピストンリング押圧部材を半径方向にスライドさせて、ピストンリングを縮径させながらピストン全体をシリンダボアの内周に押し込むこととした。
【0008】
このようにシリンダブロックを正立配置し、シリンダボア内にその上端開口部からコネクティングロッドを挿入する場合、コネクティングロッドは、ピストンに懸垂支持された状態となる。そのため、従来装置のようにコネクティングロッドの姿勢が不安定化することはなく、姿勢保持用のコンロッドガイドが不要となる。また、治具類の正確な芯出しも不要であるから、芯出し機構および芯出し作業も省略可能となる。
【0009】
ピストンの姿勢変化を、ピストンのシリンダボア内への落ち込み部分を中心とした当該ピストンの回転運動により行えば、ピストンの芯出しを行うことなく、ピストンとシリンダボアの同軸状態が実現され、ピストン下端の全外周がスムーズにシリンダボア内に落ち込むようになる。
【0010】
上述したピストンの組込みは、正立配置したシリンダブロックのシリンダボア内にその上端開口部からコネクティングロッドを挿入した後、当該シリンダボアとの間に芯ずれを持たせつつピストンをシリンダボアの上記開口部に配置して、ピストンの下端外周を部分的にシリンダボア内に落ち込ませる供給手段と、シリンダボアの半径方向へスライド可能に支持されたピストン押圧部材を有し、上記落ち込みによりシリンダボアに対して傾斜したピストンをシリンダボアと同軸になるよう姿勢変化させて、ピストンの下端外周をその全周でシリンダボア内に落とし込む姿勢修正手段と、シリンダボアの半径方向へスライド可能に支持された一対のピストンリング押圧部材を有し、ピストン外周のピストンリングを縮径させる縮径手段と、縮径手段でピストンリングを縮径させたピストンをシリンダボア内に押し込む押し込み手段とを具備し、シリンダブロックの開口部上に縮径手段を配置すると共に、その上に姿勢修正手段を配置し、縮径手段のピストンリング押圧部材の間隔をピストンリングの外径寸法よりも大きくした状態で、姿勢修正手段のピストン押圧部材をスライドさせてピストンを押圧することにより、ピストンの下端外周をその全周でシリンダボア内に落とし込んで、シリンダブロックの上面に最下段のピストンリングを干渉させる組込み装置により行うことができる。
【0011】
姿勢修正手段としては、ピストンを、そのシリンダボア内への落ち込み部分を中心として回転させるものが考えられる。この場合の姿勢修正手段としては、例えばピストンの外周面のうち、シリンダボア外の落ち込み部分を押圧するピストン押圧部材を有するものが望ましい。
【0012】
縮径手段としては、ピストンの外径寸法と同径もしくはそれ以下まで縮径可能のピストン嵌め込み穴を有するものが考えられる。このピストン嵌め込み穴をピストンリングの外周に配置し、その後、当該穴の内径を縮径させることにより、簡単かつ確実にピストンリングを縮径させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
【0014】
図1および図2に基づいて本発明に係るピストンの組込み方法を工程順に説明する。
【0015】
先ず、図1(A)に示すように、シリンダブロック21を正立状態(クランクシャフトの収容部が下に位置する状態)に位置決め固定し、このシリンダブロック21のシリンダボア23上にピストン30を搬入する。この時、ピストン30は、ピストンピン32を介してコネクテイングロッド32を揺動自在に懸垂支持すると共に、外周面の一または複数箇所(本実施形態では3つ)にピストンリング33を取付けた状態で搬入される。
【0016】
次に同図(B)に示すように、ピストン30を降下させ、ピストン30の下方に揺動自在に支持されたコネクティングロッド32を上端開口部24からシリンダボア23内に挿入する。この際、ピストン30とシリンダボア23との間には、同図(C)に示すように僅かな芯ずれφを生じさせる。この芯ずれ状態のまま、ピストン30をシリンダボア23の開口部24上に配置すると、同図(D)に示すように、ピストン30下端の外周部分、具体的には円筒状のスカート35の下端が部分的にシリンダボア23内に落ち込み、ピストン30が傾斜状態となる。この場合、落ち込み側ではピストン30(スカート35)の外周がシリンダボア23の開口部24の角部に当接し、その180°反対側ではスカート35の下端がシリンダブロック21の上面から僅かに浮上した状態となる。
【0017】
上記芯ずれφは、ピストン30の降下運動中(B図→C図)に生じさせる他、(A)図に示す搬入時点で予め生じさせておいてもよい。あるいは(C)図に示すように、シリンダ30をシリンダボア23の開口部24に載置した後でピストン30をシリンダボア23の半径方向にスライドさせて芯ずれφを生じさせてもよい。
【0018】
上述の(A)図〜(D)図に示す工程、すなわちコネクティングロッド32をシリンダボア23内に挿入し、シリンダボア23との間に芯ずれφを持たつつピストン30をシリンダボア23の開口部24に載せてピストン30の下端外周を部分的にシリンダボア23内に落ち込ませる工程は、図示しない供給手段によって行われる。以上の工程を確実に行い得る限り、供給手段の構造は任意に選択することができる。
【0019】
次に、図1(D)に示す状態下で、ピストン30がその傾斜状態を解消する方向に回転するよう(図示例では反時計回り)ピストン30に力Fを作用させ、図2(E)に示すように、ピストン30をシリンダボア23と同軸の直立姿勢に姿勢変化させる。この姿勢変化は、例えば図1(D)に示すように、シリンダボア23外にあるピストン30外周面の落ち込み側をほぼ水平方向に力Fで押し込むことによって行われ、この力Fの作用によりピストン30は、シリンダボア23内の落ち込み部分を中心として回転し、姿勢修正を行う。この押圧力Fは、例えば後述する姿勢修正手段50(図3参照)により付与することができる。
【0020】
姿勢修正によりピストン30がシリンダボア23と同軸になると、スカート35下端の全周がシリンダボア23に落ち込み、その後、図2(F)に示すように、ピストン30が自重で降下して、ピストンリング33のうちで最下段のものがシリンダブロック21の上面と干渉したところで降下運動を停止する。
【0021】
次いで、図2(G)に示すように、ピストン30の外周に縮径手段60を配置し、この縮径手段60で各ピストンリング33をピストン30の外周と同径あるいはそれ以下となるまで縮径させる。その後、この縮径状態を保持したまま押し込み手段70でピストン30をシリンダボア23内に押し込むことにより(図2(H)参照)、ピストン30のシリンダブロック21への組込みが完了する。
【0022】
このように上記組込み方法によれば、シリンダブロック21を正立配置し、シリンダボア23内にその上端開口部24からコネクティングロッド32を挿入しており、コネクティングロッド32は、ピストン32に懸垂支持された状態となるため、従来装置のようにコネクティングロッドの姿勢が不安定化することはなく、姿勢保持用のコンロッドガイド等が不要となる。また、ピストン30をシリンダボア23に対して芯ずれφを待たせた状態でシリンダボア23の開口部24に配置し、その後、傾斜したピストン30の姿勢修正を行うことにより、ピストン30の全周をシリンダボア23内に落とし込むようにしているので、従来装置のような多数のガイド類が不要で、これらの芯出し作業も不要となる。従って、構造を簡素化することができ、また芯出し作業分だけサイクルタイムを短縮化することができる。芯ずれ量φはラフな設定で足り、芯出し作業と比べればその管理も容易であるので、構造の簡素化やサイクルタイムの短縮化を図る上で好都合である。
【0023】
また、ピストン30やシリンダボア23のサイズ変更に際しても、縮径手段60を除いてほぼそのまま転用することができるので、多くの治具類の交換を要する従来装置に比べて車種変更等に伴う段替え作業を能率よく行うことができる。縮径手段60をその内径寸法を調整し得る可変構造とすることもでき、この場合、縮径手段60もそのまま転用可能となるので、段替え作業のさらなる能率向上が図られる。
【0024】
図3(A)(B)、は上記姿勢修正手段50および縮径手段60の一実施形態を示すもので、この実施形態では、姿勢修正手段50および縮径手段60を一つにユニット化した場合を例示している。
【0025】
図示例の姿勢修正手段50は、ピストン30の外径寸法(ピストンリング33の取付け部分以外の外径寸法)と略同径の内径寸法を持つ半円形の切欠き51a,51bを、それぞれの突き合わせ端に開口させた二個一組のスライド可能なピストン押圧部材52a,52bで構成される。このピストン押圧部材52a,52bは、その両側方の支持フレーム53の内壁面に設けられた案内溝(図示せず)に、その端縁部分を填め込むことにより、シリンダボア23の半径方向へスライド可能に支持されている。ピストン押圧部材52a,52bの前端同士を突き合わせ状態にしたとき、半円形の切欠き51a,51bによって両押圧部材52a,52b間にピストン30の外径と略同径のピストン嵌め込み穴55が形成される。ピストン押圧部材52a,52bにはそれぞれ流体シリンダ等からなる駆動手段(図示せず)が連結されており、この駆動手段によって両ピストン押圧部材52a、52bは独立してスライド駆動される。
【0026】
縮径手段60は、図3(B)に示すように、姿勢修正手段50の直下に配置され、姿勢修正手段50と同様に半円形の切欠き61a,61bを有する二個一組のピストンリング押圧部材62a,62bで構成される。このピストンリング押圧部材62a,62bも、上記ピストン押圧部材52a,52bと同様に支持フレーム53によってシリンダボア23の半径方向へスライド可能に支持されている。ピストンリング押圧部材62a,62bの前端同士を突き合わせ状態にしたとき、切欠き61a,61bによってピストン30の外径と略同径のピストン嵌め込み穴65が形成される。ピストンリング押圧部材62a,62bにはそれぞれ流体シリンダ等からなる駆動手段(図示せず)が連結されており、この駆動手段によって両部材62a、62bが独立してスライド駆動される。なお、このスライド駆動は、上記ピストン押圧部材52a,52bのスライド駆動に対しても独立して行われる。
【0027】
このユニット化された姿勢修正手段50および縮径手段60は、シリンダボア23の開口部24上に縮径手段60を下にして配置される。その後、ピストン押圧部材52a,52b間の間隔およびピストンリング押圧部材62a,62b間の間隔を図3(A)(B)よりも拡大させた状態でピストン30をピストン嵌め込み穴55,65の内周に挿入する。図1(D)に示す状態となったところで、姿勢修正手段50の一方のピストン押圧部材(例えば52a)を相手部材(例えば52b)との接近方向に水平スライドさせることにより、ピストン30の落ち込み側に押し込み力Fを作用させてその姿勢修正を行うことができる(図2(E)参照)。
【0028】
その後、図2(G)の工程で、縮径手段60のピストンリング押圧部材62a,62bを相対的に接近させて図3(A)(B)に示す突合せ状態にすることにより、ピストンリング33をピストン30の外径寸法以下まで縮径させることができる。この場合、縮径手段60の作動と同時に、姿勢修正手段50のピストン押圧部材52a,52bを接近させ、このピストン押圧部材52a,52bでピストンリング33を縮径させることにより、姿勢修正手段50を縮径手段として利用することもできる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、従来装置のような多数の治具類が不要で、これらの芯出し作業も不要となるので、構造を簡素化することができ、また芯出し作業分だけサイクルタイムを短縮化することができる。芯ずれ量はラフな設定で足り、従来の芯出し作業と比べればその管理も容易であるので、構造の簡素化やサイクルタイムの短縮化を図る上で好都合である。また、ピストンやシリンダボアのサイズ変更に際しても、治具類の交換作業を最小限に抑えることができ、車種変更等に伴う段替え作業を能率よく簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダブロックへのピストンの挿入動作を時系列的に示す断面図である。
【図2】シリンダブロックへのピストンの挿入動作を時系列的に示す断面図である。
【図3】(A)図は姿勢修正手段および縮径手段の具体例を示す平面図、(B)図はその断面図である。
【図4】従来のピストン組込み装置を示す断面図である。
【符号の説明】
21 シリンダブロック
23 シリンダボア
24 開口部
30 ピストン
32 コネクティングロッド
33 ピストンリング
50 姿勢修正手段
52a ピストン押圧部材
52b ピストン押圧部材
60 縮径手段
65 ピストン嵌め込み穴
70 押し込み手段
Claims (5)
- シリンダブロックのシリンダボア内に、コネクティングロッドが連結され、かつ外周にピストンリングが取付けられたピストンを組込む際に、
シリンダブロックの開口部上に、シリンダボアの半径方向へスライド可能に支持された一対のピストンリング押圧部材を有する縮径手段を配置すると共に、その上にシリンダボアの半径方向へスライド可能に支持されたピストン押圧部材を有する姿勢修正手段を配置し、
正立配置したシリンダブロックのシリンダボア内にその上端開口部からコネクティングロッドを挿入し、
次にシリンダボアとの間に芯ずれを持たせつつピストンをシリンダボアの上記開口部に配置して、ピストンの下端外周を部分的にシリンダボア内に落ち込ませ、
次に、縮径手段のピストンリング押圧部材の間隔をピストンリングの外径寸法よりも大きくした状態で、姿勢修正手段のピストン押圧部材をスライドさせてピストンを押圧することにより、落ち込みによりシリンダボアに対して傾斜したピストンをシリンダボアと同軸になるよう姿勢変化させ、ピストンの下端外周をその全周でシリンダボア内に落とし込んで、シリンダブロックの上面に最下段のピストンリングを干渉させ、
次に、縮径手段の一対のピストンリング押圧部材を半径方向にスライドさせて、ピストンリングを縮径させながらピストン全体をシリンダボアの内周に押し込むことを特徴とするピストンの組込み方法。 - ピストンの姿勢変化を、ピストンのシリンダボア内への落ち込み部分を中心とした当該ピストンの回転運動により行う請求項1記載のピストンの組込み方法。
- シリンダブロックのシリンダボア内に、コネクティングロッドが連結されかつ外周にピストンリングが取付けられたピストンを組込むための装置であって、
正立配置したシリンダブロックのシリンダボア内にその上端開口部からコネクティングロッドを挿入した後、当該シリンダボアとの間に芯ずれを持たせつつピストンをシリンダボアの上記開口部に配置して、ピストンの下端外周を部分的にシリンダボア内に落ち込ませる供給手段と、
シリンダボアの半径方向へスライド可能に支持されたピストン押圧部材を有し、上記落ち込みによりシリンダボアに対して傾斜したピストンをシリンダボアと同軸になるよう姿勢変化させて、ピストンの下端外周をその全周でシリンダボア内に落とし込む姿勢修正手段と、
シリンダボアの半径方向へスライド可能に支持された一対のピストンリング押圧部材を有し、ピストン外周のピストンリングを縮径させる縮径手段と、
縮径手段でピストンリングを縮径させたピストンをシリンダボア内に押し込む押し込み手段と
を具備し、シリンダブロックの開口部上に縮径手段を配置すると共に、その上に姿勢修正手段を配置し、縮径手段のピストンリング押圧部材の間隔をピストンリングの外径寸法よりも大きくした状態で、姿勢修正手段のピストン押圧部材をスライドさせてピストンを押圧することにより、ピストンの下端外周をその全周でシリンダボア内に落とし込んで、シリンダブロックの上面に最下段のピストンリングを干渉させることを特徴とするピストンの組込み装置。 - 姿勢修正手段が、ピストンを、そのシリンダボア内への落ち込み部分を中心として回転させるものである請求項3記載のピストンの組込み装置。
- 姿勢修正手段のピストン押圧部材が、ピストンの外周面のうち、シリンダボア外の落ち込み部分を押圧する請求項4記載のピストンの組込み装置。
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