JP6262457B2 - 電動モータ - Google Patents
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Description
コンミテータは、複数のセグメントが互いに絶縁された状態で周方向に配設されたものであって、これらセグメントにそれぞれアーマチュアコイルの端末部が接続されている。また、各セグメントには複数のブラシが周方向に間隔をあけて摺接しており、これらブラシを介して各アーマチュアコイルに給電される。
したがって、組付性が悪く、所望の位置にブラシを高精度に配置することが困難である。
この場合、磁極数が4極以上であっても、組付性を低下させることなく、周方向の所望の位置にブラシホルダ(ブラシ)を高精度に配置することができる。
また、低速用ブラシ及び共通ブラシと、高速用ブラシと、を径方向で対向する領域に配置することで、高速用ブラシを第1領域内に配置する構成に比べて、セグメントに対する各ブラシの接触圧を周方向に亘って均等に付与することができる。これにより、回転軸の軸ずれを抑制して、モータ作動音を低減することが可能である。
また、ブラシホルダステー上において、低速用ブラシ及び共通ブラシと、高速用ブラシと、の間のスペースに、例えば雑防素子やサーキットブレーカ等の電気部品等を配置することができ、レイアウト性を向上させることができる。
さらに、電磁ノイズを低減することができる。
本発明に係る電動モータは、前記コネクタ部は、前記ブラシホルダステー及び前記ブリッジ部と同一面上を延在するコネクタベース部と、前記コネクタベース部から立設された隔壁部と、を備えていてもよい。
また、本発明に係る電動モータは、前記ブラシホルダは、基端部が軸方向に沿う前記アーマチュア側に位置し、先端部に向かうに従い前記アーマチュアから離間していてもよい。
この構成によれば、ブラシホルダの基端部がアーマチュアの組付方向の手前側に位置しているため、コンミテータがブラシホルダ間に進入する際、ブラシホルダを径方向の外側(ブラシホルダの付勢力に抗する方向)に向けて押し広げながら進入することになる。これにより、治具等を用いてブラシホルダを径方向の外側に向けて押し広げる上述した開放工程を行う必要がないので、組付性の更なる向上を図るとともに、製造工数及び製造コストの削減を図ることができる。
この構成によれば、高速用ブラシが、他のブラシに比べて周方向の幅が狭くなっているため、例えば低速用ブラシ及び高速用ブラシがそれぞれ周方向で隣接する2つのセグメントに跨って接触している状態(短絡状態)になるのを抑制できる。これにより、整流性を向上させることができる。
この構成によれば、ブラシホルダステーとギヤハウジングとを、位置決め部を介して軸方向に位置決めできるため、ブラシホルダステーをギヤハウジングに組み付けた後、上述したようにブラシホルダステーにアーマチュアを組み付けることで、ギヤハウジングに対するアーマチュアの軸方向の位置決めを行うことができる。これにより、組付性の更なる向上を図ることができる。
[ワイパモータ]
図1は実施形態におけるワイパモータ1の斜視図であり、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、図2に示すように、本実施形態のワイパモータ1は、例えば図示しない車両のフロントウィンドウを払拭する図示しないフロントワイパを駆動させるものである。具体的に、ワイパモータ1は、電動モータ2と、電動モータ2の回転軸3(図2参照)に連結された減速機構4(図2参照)と、この減速機構4や電動モータ2の一部を収容するギヤハウジング5と、を備え、電動モータ2の駆動力を減速機構4で減速した後、後述する出力軸95を介してフロントワイパに伝達するように構成されている。なお、以下の説明では、回転軸3の軸線方向を回転軸方向O1といい、出力軸95の軸線方向を出力軸方向O2という場合がある。
図3はワイパモータ1の分解斜視図である。
図2、図3に示すように、電動モータ2は、有底筒状のヨーク7と、ヨーク7内に回転可能に設けられたアーマチュア6と、を有している。
一方、ヨーク7の底壁(エンド部)15のうち、径方向の中央には、回転軸方向O1の外側に向かって突出するボス部13が形成され、このボス部13内に回転軸3の一端部(回転軸方向O1に沿うアーマチュア6側)を軸支するための軸受け14(図2参照)が設けられている。なお、筒部11の開口縁には、回転軸方向O1の一端側に向けて窪む凹部16が周方向に間隔をあけて複数形成されている。
アーマチュアコア21は、プレス加工等によって打ち抜かれた磁性材料の板材を回転軸方向O1に積層したものであって、アーマチュアコイル22が巻装される複数のティース21aが放射状に形成されている。
また、同電位となるセグメント24にそれぞれ対応するライザ25には、接続線(不図示)が掛け回され、この接続線がヒュージングによりライザ25に固定されている。接続線は、同電位となるセグメント24同士を短絡するためのものであって、コンミテータ23とアーマチュアコア21との間に引き回されている。
図4はホルダユニット32を回転軸方向O1に沿う他端側から見た平面図であり、図5はホルダユニット32の側面図である。
図3〜図5に示すように、ホルダユニット32は、電動モータ2と回転軸方向O1で重なる位置に配設されたブラシホルダステー33と、ブラシホルダステー33に対して径方向で隣接配置されたコネクタ部34と、これらブラシホルダステー33及びコネクタ部34間を径方向で架け渡すブリッジ部35と、が樹脂材料等により一体的に形成されたものである。
低速用ブラシ31aは、低速用ブラシ31aと共通ブラシ31cとの間に電圧が印加されることで、フロントワイパを低速駆動する際に用いられるブラシ31である。また、高速用ブラシ31bは、高速用ブラシ31bと共通ブラシ31cとの間に電圧が印加されることで、フロントワイパを高速駆動する際に用いられるブラシ31である。なお、高速用ブラシ31bの先端部は、他のブラシ31a,31cに比べて周方向の幅が狭くなっている(図4中のD1>D2)。
この構成によれば、低速用ブラシ31a及び共通ブラシ31cと、高速用ブラシ31bと、を径方向で対向する領域(劣角領域E1及び線対称領域E2)にそれぞれ配置することで、高速用ブラシ31bを劣角領域E1内に配置する構成に比べて、セグメント24に対する各ブラシ31a〜31cの接触圧を周方向に亘って均等に付与することができる。これにより、回転軸3の軸ずれを抑制して、モータ作動音を低減することができる。
また、共通ブラシ31cに対応するブラシホルダ41には、サーキットブレーカ44が接続されており、このサーキットブレーカ44にはジャンパ線45の一端部が接続されている。ジャンパ線45の他端部は、後述する一のコンタクトプレート56に接続されている。なお、サーキットブレーカ44は、ホルダベース部36の実装面上において、共通ブラシ31c及び高速用ブラシ31bの間に位置する部分に固定されている。
コンタクトプレート56は、パワーターミナル55と同様に回転軸方向O1に沿って延在する板状とされ、コネクタベース部51を貫通している。コンタクトプレート56は、一端部がコネクタ受部52内に向けて突出してコネクタ端子として機能しており、他端部がクランク状に屈曲しながら回転軸方向O1に沿う他端側に向けて延在している。コンタクトプレート56の他端部には、後述するリレープレート103に摺接する接点部57が形成されている。なお、コンタクトプレート56のうち、一のコンタクトプレート56には、実装面側において共通ブラシ31cから引き回された上述したジャンパ線45が接続されている。
図6は、ヨーク7、ギヤハウジング5及びホルダユニット32の分解斜視図である。
図2、図6に示すように、ギヤハウジング5は、底壁部63及び周壁部64を有する有底筒状に形成されたアルミダイキャスト製のフレーム部61と、フレーム部61の開口部61aを閉塞する樹脂製のボトムプレート62と、を備えている。
フレーム部61の内部は、減速機構4を収納する減速機構収納部65と、周壁部64の一部から連設されて上述したホルダユニット32を収納するホルダユニット収納部66と、に画成されている。
第1受入部71の底部には、回転軸3が挿通される挿通孔73が形成され、この挿通孔73を介して第1受入部71と減速機構収納部65とが連通している。
図6、図7に示すように、第1受入部71には、ホルダユニット32のコネクタ部34及びブリッジ部35を受け入れる第2受入部75が径方向の外側に向けて連設されている。第2受入部75は、回転軸方向O1に開放された角筒状とされ、上述したホルダユニット32のコネクタ部34及びブリッジ部35を受入可能な大きさに形成されている。
第2受入部75には、減速機構収納部65内に連通する連通孔76が形成され、この連通孔76を通してコンタクトプレート56の他端部が減速機構収納部65内に臨むように配置されている。また、第2受入部75は、切欠き部77を通して第1受入部71内に連通している。切欠き部77内には、ホルダユニット32のブリッジ部35のうち、ブラシホルダステー33側の端部が収容されている。
また、減速機構収納部65のうち、周壁部64には、周壁部64の外側に向けて突出する係止爪85が周壁部64の周方向に間隔をあけて形成されている。
図2、図7に示すように、減速機構4は、電動モータ2の回転軸3に連結されたウォーム91と、ウォーム91に噛合するウォームホイール92と、を備えている。
ウォーム91は、回転軸方向O1に沿う一端部が減速機構収納部65内において回転軸3に連結され、他端部が図示しない軸受けにより減速機構収納部65内において回転可能に支持されている。また、ウォーム91のうち回転軸3との連結部分(回転軸3の他端部)は、フレーム部61に配設された転がり軸受93(図2参照)に回転可能に支持されている。
この場合、出力軸95における出力軸方向O2の他端部は、フレーム部61のスリーブ82を通してフレーム部61の外部に突出しており、この突出部分に図示しないフロントワイパを駆動するための外部機構が連結される。また、出力軸95は、スリーブ82内において、上述したすべり軸受け83に回転可能に支持されている。
ここで、ウォームホイール92のうち、出力軸方向O2に沿う一端側(フレーム部61側)に位置する面には、リレーユニット101が配設されている。リレーユニット101は、樹脂等の絶縁材料からなるインシュレータプレート102と、インシュレータプレート102上に配設されたリレープレート103と、を備えている。
インシュレータプレート102は、出力軸95が遊挿される開口部を有する環状とされ、ウォームホイール92のうち、出力軸方向O2に沿う一端側に位置する面上に載置されている。インシュレータプレート102の内周縁には、上述したスリーブ82の縮径部内に挿入される挿入筒部105が形成されている。
また、上述したウォームホイール92において、出力軸95周りの周方向で上述したリレー側係合部107に対向する位置には、リレー側係合部107に係合可能なウォーム側係合部108が形成されている。ウォーム側係合部108は、リレー側係合部107に対してウォームホイール92の回転方向の図中手前側に配設され、ウォームホイール92の順方向への回転時にはリレー側係合部107に係合(当接)する。なお、ウォームホイール92の両面には、中央部から放射状、及びボス部94と同心円状に延在する複数のリブ96が形成されおり、上述したリレー側係合部107は、上述したウォーム側係合部108とリブ96との間に間隔をあけた状態で配置されている。
一方、フロントワイパに外力等が作用して、ウォームホイール92が逆転しようとした場合には、ウォーム側係合部108がリレー側係合部107から離間して、両者の係合が解除されることで、ウォームホイール92に対してリレーユニット101が回転しないようになっている。すなわち、リレー側係合部107とウォーム側係合部108とは、ウォームホイール92及びリレーユニット101間において、チャタリング防止の一方向クラッチ機構を構成している。
一方、ワイパスイッチがHIGH位置に切り替わると、電動モータ2の高速用ブラシ31bにバッテリから駆動電流が供給される。これにより、電動モータ2は、上述した低速運転モードよりも高速の高速運転モードの駆動を開始する。
次に、上述したワイパモータ1の組付方法について説明する。以下の説明では、アーマチュア6にホルダユニット32を組み付ける方法について主に説明する。
まず、ブラシホルダ41等が組み付けられたホルダユニット32をフレーム部61に組み付ける。具体的には、フレーム部61のホルダユニット収納部66と、ホルダユニット32の実装面側と、を回転軸方向O1で対向配置した後、ホルダユニット収納部66内にホルダユニット32を収納する。このとき、ホルダユニット32の位置決め部37がホルダユニット収納部66の位置決め凹部72内に係合されることで、フレーム部61に対するホルダユニット32の回転軸方向O1位置決めが行われる。
この場合、本実施形態のように磁極数が4極以上であっても、組付性を低下させることなく、周方向の所望の位置にブラシホルダ41(ブラシ31a〜31c)を高精度に配置することができる。
また、ホルダユニット32にコネクタ部34等を配設するとともに、リレーユニット101をフレーム部61側に配設することで、ボトムプレート62が担う機能を少なくすることができる(本実施形態では、フレーム部61を閉塞して、フレーム部61内の構成部品を保護する機能を有していればよい)。そのため、ボトムプレート62の簡素化を図ることができ、加工性を向上させることができる。この場合、ボトムプレート62を例えばプレス加工等により簡単に作成することができるので、これによっても低コスト化を図ることができる。なお、上述した実施形態では、ボトムプレート62を樹脂材料により形成する構成について説明したが、これに限らず、アルミ等の金属材料により形成することも可能である。
さらに、ブラシ31a〜31cは、ジャンパ線42,43,45を介してコネクタ部34に引き回されているため、例えばブラシ31a〜31cとコネクタ部34とをバスバー等により接続する構成に比べて配線を柔軟に引き回すことができる。これにより、配線レイアウトの自由度を向上させることができる。
例えば、上述した実施形態では、4極−3ブラシの電動モータ2を採用した場合について説明したが、これに限らず、6極や8極−3ブラシの電動モータ2を採用しても構わない。但し、低速用ブラシ31aと共通ブラシ31cは、6極の場合には機械角で60°、8極の場合には45°あけて配設する必要がある。
そして、6極以上の多極化にした場合であっても、低速用ブラシ31a及び共通ブラシ31cに対して線対称領域に高速用ブラシ31bを配置することで、上述したように回転軸3の軸ずれを抑制できる。
この構成によれば、低速用ブラシ31a及び高速用ブラシ31bとパワーターミナル55との間にチョークコイル120を設けることで、電磁ノイズを低減できる。
しかも、ホルダユニット32の大型化やレイアウトの変更を伴うことなく、ブラシホルダステー33等における各ブラシ31a,31b間や、ブリッジ部35上等のスペースに、上述したサーキットブレーカ44やチョークコイル120等の電気部品を配設することができるので、レイアウト性を向上させることができる。
さらに、上述した実施形態では、ブラシホルダステー33を環状に形成した場合について説明したが、これに限らず、コンミテータ23を挿通可能であれば、例えばU字状等であっても構わない。
また、上述した実施形態では、ブラシホルダステー33とコネクタ部34とをホルダユニット32として一体に形成した場合について説明したが、これに限られない。
これらの構成により、ワイパモータ1を、ボトムプレート130,140を介して車体やフロントワイパに簡単に取り付けることができる。
なお、図9における取付孔132、及び図10における貫通孔144には、直接ねじ山を形成することもできる。これにより、車体やフロントワイパに締結するための締結部材の部品点数を削減することが可能となる。また、この場合、ボトムプレート130,140は、高強度の樹脂によるボトムプレートとしてもよいし、鉄板等の金属によるボトムプレートとしてもよい。
2…電動モータ
3…回転軸
6…アーマチュア
7…ヨーク
11…筒部
12…マグネット
23…コンミテータ
24…セグメント
31…ブラシ
31a…低速用ブラシ
31b…高速用ブラシ
31c…共通ブラシ
33…ブラシホルダステー
34…コネクタ部
41…ブラシホルダ
91…ウォーム
92…ウォームホイール
120…チョークコイル(雑防素子)
Claims (6)
- 筒部を有するヨークと、
前記筒部の内周面に配置され、磁極数が4極以上のマグネットと、
回転軸に取り付けられるとともに、前記ヨークの内側で回転可能とされたアーマチュアと、
前記回転軸に取り付けられ、複数のセグメントを有するコンミテータと、
前記セグメントに摺接して給電を行う複数のブラシと、
前記ブラシを各別に保持するブラシホルダと、
前記ブラシホルダを支持するブラシホルダステーと、を備えた電動モータにおいて、
前記ブラシホルダステーは、前記コンミテータを前記回転軸の軸方向に沿って挿通可能な開口部を有し、
前記ブラシホルダは、軸方向に沿って延在するとともに、軸方向に直交する径方向の内側に向けて付勢された板ばね状とされ、その基端部が前記ブラシホルダステーに前記回転軸周りの周方向に間隔をあけて支持され、先端部に前記ブラシが保持され、
前記セグメントのうち、同電位となる前記セグメント同士を接続線で短絡し、
前記ブラシは、
低速用ブラシ及び高速用ブラシと、
前記低速用ブラシ及び前記高速用ブラシに共通して用いられる共通ブラシと、を備え、
前記低速用ブラシ及び前記共通ブラシは、電気角で周方向に180°間隔をあけて配置され、
前記高速用ブラシは、周方向に沿う前記低速用ブラシ及び前記共通ブラシ間の第1領域に対して、前記回転軸を間に挟んで径方向で対向した第2領域内に配置され、
前記ブラシに電気的に接続される複数のターミナルを有するとともに、外部に接続するためのコネクタ部が、ブリッジ部を介して前記ブラシホルダステーと一体で形成され、
前記高速用ブラシと前記コネクタ部との間の距離が、前記低速用ブラシ及び前記共通ブラシと前記コネクタ部との間の距離に比べて短く、
前記ブラシホルダステーにおける前記低速用ブラシと前記高速用ブラシとの間に、前記低速用ブラシに接続される雑防素子が配設され、
前記ブリッジ部に前記高速用ブラシに接続される雑防素子が配設されていることを特徴とする電動モータ。 - 前記雑防素子の長手方向が前記ブラシホルダステー及び前記ブリッジ部の面内方向に沿うように、前記雑防素子が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の電動モータ。
- 前記コネクタ部は、
前記ブラシホルダステー及び前記ブリッジ部と同一面上を延在するコネクタベース部と、
前記コネクタベース部から立設された隔壁部と、を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電動モータ。 - 前記ブラシホルダは、基端部が軸方向に沿う前記アーマチュア側に位置し、先端部に向かうに従い前記アーマチュアから離間していることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の電動モータ。
- 前記高速用ブラシは、前記低速用ブラシ及び前記共通ブラシに対して周方向の幅が狭くなっていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の電動モータ。
- 前記回転軸に連結されたウォーム、及び出力軸が固定されるとともに、前記ウォームに噛合して、前記回転軸の回転を減速して前記出力軸から出力するウォームホイールを有する減速機構と、
前記減速機構及び前記ブラシホルダステーを収納するギヤハウジングと、を備え、
前記ブラシホルダステーには、前記ギヤハウジングに対して軸方向の位置決めを行う位置決め部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の電動モータ。
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