JP7171536B2 - 作業機 - Google Patents
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Description
特許文献1では、電動操作装置から出力された操作信号に対してローパスフィルタを通すフィルタ処理を行った後に、フィルタ処理を行った信号を用いて電磁弁を作動させている。特許文献2では、電動操作装置から出力された操作信号とスプールの変位との関係を切り換えている。
また、特許文献2では、操作信号に対する油圧機器の動作が急変して、意図通りに操作が行うことが難しい場合がある。
作業機の油圧システムは、油圧機器と、前記油圧機器を作動させる作動油を出力可能で制御信号によって前記油圧機器に供給する作動油を変更可能な操作弁と、揺動自在に支持された操作部材を有し且つ、操作部材の操作量に応じて操作信号を出力可能な操作装置と、前記操作信号に基づいて前記操作弁を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記操作信号に基づいて前記操作部材の揺れの度合を示す評価値を演算する揺れ演算部と、前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、前記揺れ演算部が演算した評価値に基づいて前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して前記フィルタ部による前記除去を行うか否かを判断する信号判断部と、を有している制御装置と、を備えている。
前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に中立位置に対応した中立信号値を通過している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に前記中立信号値を通過しなかった場合には、前記評価値を増加させない。
前記揺れ演算部は、前記評価値が増加するにつれてカットオッフ周波数を低くする。
前記油圧機器は、前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、前記走行ポンプが出力した作動油の流量に応じて作動する走行モータと、を含んでいる。
図6は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図6では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、作業具シリンダ15とを有している。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸17は、枢支軸16の下方に設けられている。
制御リンク13は、リフトリンク12の前方に設けられている。この制御リンク13の一端は、枢支軸20を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸20は、機体2であって、リフトリンク12の前方に対応する位置に設けられている。制御リンク13の他端は、枢支軸21を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸21は、ブーム10であって、枢支軸17の前方で且つ枢支軸17の上方に設けられている。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された油圧機器と、ブーム10に設けられたパイプ等の第1管材とを接続する装置である。具体的には、接続部材50の一端には、第1管材が接続可能で、他端には、予備アタッチメントの油圧機器に接続された第2管材が接続可能である。これにより、第1管材を流れる作動油は、第2管材を通過して油圧機器に供給される。
一対の走行装置5L、5Rのうち、走行装置5Lは機体2の左側に設けられ、走行装置5Rは機体2の右側に設けられている。一対の走行装置5L、5Rは、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。以下、説明の便宜上、走行装置5Lのことを左走行装置5L、走行装置5Rのことを右走行装置5Rということがある。
次に、作業機の走行系の油圧システムについて説明する。
図1に示すように、作業機の走行系の油圧システムは、第1油圧ポンプP1を備えている。第1油圧ポンプP1は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第1油圧ポンプP1は、主に制御に用いる作動油を吐出する。また、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。
左走行ポンプ53L及び右走行ポンプ53Rには、第1油圧ポンプP1からの作動油(パイロット油)の圧力(パイロット圧)が作用する前進用受圧部53aと後進用受圧部53bとを有している、受圧部53a、53bに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜版の角度を変更することによって、左走行ポンプ53L及び右走行ポンプ53Rの出力(作動油の吐出量)や作動油の吐出方向を変えることができる。
左走行モータ36Lは、左走行ポンプ53Lから吐出した作動油により回転が可能であり、作動油の流量によって、回転速度(回転数)を変更することができる。左走行モータ36Lには、斜板切換シリンダ37Lが接続され、当該斜板切換シリンダ37Lを一方側或いは他方側に伸縮させることによっても左走行モータ36Lの回転速度(回転数)を変更することができる。即ち、斜板切換シリンダ37Lを収縮した場合には、左走行モータ36Lの回転数は低速(第1速度)に設定され、斜板切換シリンダ37Lを伸長した場合には、左走行モータ36Lの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、左走行モータ36Lの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
第1切換弁71Lは、左走行モータ36Lの斜板切換シリンダ37Lに油路を介して接続されていて、第1位置71L1及び第2位置71L2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Lは、第1位置71L1である場合、斜板切換シリンダ37Lを収縮し、第2位置71L2である場合、斜板切換シリンダ37Lを伸長する。
第2切換弁72は、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを切り換える電磁弁であって、励磁により第1位置72aと第2位置72bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁72、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rは、吐出油路41により接続されている。第2切換弁72は、第1位置72aである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第1位置71L1、71R1に切り換え、第2位置72bである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
図1に示すように、作業機1は、操作装置(走行操作装置)54と、制御装置88とを備えている。操作装置54は、走行ポンプ(左走行ポンプ53L、右走行ポンプ53R)を操作する装置であり、走行ポンプの斜板の角度(斜板角度)を変更可能である。操作装置54は、走行操作部材51と、走行操作部材51の操作量を検出可能な検出センサ52とを含んでいる。
複数の操作弁55には、吐出油路40が接続され、当該吐出油路40を介して、第1油圧ポンプP1からの作動油(パイロット油)が供給可能である。複数の操作弁55は、操作弁55A、操作弁55B、操作弁55C及び操作弁55Dである。
走行油路45は、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dと、第5走行油路45eとを有している。第1走行油路45aは、走行ポンプ53Lの前進用受圧部53aに接続された油路である。第2走行油路45bは、走行ポンプ53Lの後進用受圧部53bに接続された油路である。第3走行油路45cは、走行ポンプ53Rの前進用受圧部53aに接続された油路である。第4走行油路45dは、走行ポンプ53Rの後進用受圧部53bに接続された油路である。第5走行油路45eは、操作弁55、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dを接続する油路である。
以上の第1実施形態における作業機1によれば、当該作業機1は走行系の油圧機器として、複数の操作弁55によって設定された作動油の圧力に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプ(左走行ポンプ53L、右走行ポンプ53R)と、走行ポンプ(左走行ポンプ53L、右走行ポンプ53R)が出力した作動油の流量に応じて作動する走行モータ(左走行モータ36L、右走行モータ36R)とを含んでいる。また、作業機1は、走行系の油圧機器を作動させる作動油を出力可能で制御信号によって、走行系の油圧機器に供給する作動油を変更可能な複数の操作弁55(操作弁55A、55B、55C、55D)を備えている。また、作業機1は、揺動自在に支持された走行操作部材51を有し且つ、走行操作部材51の操作量に応じて操作信号を出力可能な操作装置54を備えている。
さて、上述した実施形態では、走行操作部材51によって走行系の油圧機器を操作することができる構成に加え、制御装置88の制御によって、作業機1が走行時に揺れた場合であっても安定して、走行操作部材51を操作しながら走行を行うことができる。
制御装置88は、フィルタ部88Aと、揺れ演算部88Bと、信号判断部88Cと、制御信号生成部88Dとを有している。フィルタ部88A、揺れ演算部88B、信号判断部88C及び制御信号生成部88Dは制御装置88に設けられた電気・電子回路、制御装置88に格納されたプログラム等により構成されている。
揺れ演算部88Bは、操作信号L1が連続的に変曲している場合であっても、所定時間内T10に変曲点C1が発生しない場合は、期間T1に示すように、評価値W1を増加させない。一方、揺れ演算部88Bは、操作信号L1が連続的に変速し、所定時間T10内に変曲点C1が発生する場合は、期間T2に示すように、評価値W1を徐々に増加させる。例えば、図3Aの期間T2に示すように、所定時間T10内に連続的に操作信号L1が変曲している場合は、評価値W1を予め定められた定数W2ずつ増加させて、当該評価値W1を積算していく。
図4Aに示すように、制御装置88が検出センサ52から操作信号L1を取得すると(S10)、揺れ演算部88Bによって評価値W1を演算する(S11)。評価値W1を演算後、信号判断部88Cは、操作信号L1に対してフィルタ部88Aによってフィルタ除去を行うか否かを、評価値W1と閾値Q1に基づいて行う(S12:フィルタ判断処理)。フィルタ判断処理S12では、評価値W1が閾値Q1以上である場合(S12,Yes)、操作信号L1に対してフィルタ処理を行うと判断し、評価値W1が閾値Q1未満である場合(S12,No)、操作信号L1に対してフィルタ処理を行わないと判断する。
制御信号生成部88Dは、フィルタ処理を行った場合は、フィルタ処理を行った操作信号L1aに対して制御信号を生成し、フィルタ処理を行わなかった場合は、フィルタ処理を行わなかった操作信号(制御装置88が取得した操作信号)L1bに対して制御信号を生成する(S14)。
一方、フィルタ処理を行わなかった場合は、制御信号生成部88Dは、制御装置88が取得した操作信号L1bの大きさに対応して、電流値(目標電流値)を設定し、設定した電流値(目標電流値)を付与する制御信号を生成する。
図4Bに示すように、制御装置88が検出センサ52から操作信号L1を取得すると(S10)、揺れ演算部88Bによって評価値W1を演算する(S11)。また、制御信号生成部88Dは、制御装置88が取得した操作信号L1bに対して制御信号を生成する(S20)。即ち、制御信号生成部88Dは、制御装置88が取得した操作信号L1bの大きさに対応して、電流値(目標電流値)を設定する。
そして、制御装置88は、制御信号に対してフィルタ処理を行った場合は、フィルタ処理を行った後の制御信号を操作弁55に出力し、制御信号に対してフィルタ処理を行わなかった場合は、フィルタ処理を行わなかった制御信号(S20で生成した制御信号)を操作弁55に出力する(S23)。
例えば、図3Bに示すように、評価値W1が増加するにつれてカットオフ周波数を低下させる。例えば、揺れ演算部88Bは、カットオフ周波数を評価値W1の増加に応じて、カットオフ周波数を低下させる。例えば、揺れ演算部88Bは、評価値W1が零である場合のカットオフ周波数が10Hzの場合、評価値W1と同様に、カットオフ周波数を10Hzよりも徐々に減少させる。なお、カットオフ周波数は、一例であり限定されない。
さて、上述した実施形態では、走行系の油圧システムについて説明したが、作業系の油圧システムにおいても適用が可能である。図4は、作業系の油圧システムを示している。
図5に示すように、作業系の油圧システムは、第2油圧ポンプP2と、複数の制御弁56を備えている。第2油圧ポンプP2は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第2油圧ポンプP2は、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能であって、例えば、作業系の油路に作動油を供給する。例えば、第2油圧ポンプP2は、ブーム10を作動させるブームシリンダ14、バケットを作動させる作業具シリンダ15、予備油圧アクチュエータを作動させる予備油圧アクチュエータを制御する制御弁(流量制御弁)に作動油を供給する。
作業操作部材62は、中立位置から、前後、左右、斜め方向に傾動可能に支持されている。作業操作部材62を傾動操作することにより、作業操作部材62の下部に設けられた各操作弁を操作することができる。作業機1は、複数の操作弁59が備えており、複数の操作弁59は、操作弁59A、59B、59C、59Dを含んでいる。
作業操作部材62を後側に傾動させると、操作弁59Bが操作されて当該操作弁59Bからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁56Aの受圧部に作用し、ブーム制御弁56Aが第2位置80bに切り換わり、ブーム10は上昇する。
作業操作部材62を左側に傾動させると、バケットスクイ用の操作弁59Dが操作されて当該バケットスクイ用の操作弁59Dからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、作業具制御弁56Bの受圧部に作用し、作業具制御弁56Bが第2位置82bに切り換わり、バケット11がスクイ動作する。
制御装置88は、フィルタ部88Eと、揺れ演算部88Fと、信号判断部88Gと、制御信号生成部88Hとを有している。フィルタ部88E、揺れ演算部88F、信号判断部88G及び制御信号生成部88Hは制御装置88に設けられた電気・電子回路、制御装置88に格納されたプログラム等により構成されている。フィルタ部88E、揺れ演算部88F、信号判断部88G及び制御信号生成部88Hは、操作信号が検出センサ63から出力された信号であり、制御信号が複数の操作弁59のそれぞれに出力する信号である点が、フィルタ部88A、揺れ演算部88B、信号判断部88C及び制御信号生成部88Dと異なるだけでその他の構成は同じである。即ち、上述したフィルタ部88A、揺れ演算部88B、信号判断部88C及び制御信号生成部88Dの説明において、走行操作部材51、複数の操作弁55(操作弁55A、55B、55C、55D)のそれぞれを、作業操作部材62、複数の操作弁59(操作弁59A、59B、59C、59D)に読み替えることにより、フィルタ部88E、揺れ演算部88F、信号判断部88G、制御信号生成部88Hの説明となる。
これによれば、走行操作部材51、作業操作部材62が、作業機1の振動等によって揺れている状態を評価値W1によって把握することができる。
揺れ演算部88B、88Fは、評価値W1が増加するにつれてカットオッフ周波数を減少させる。これによれば、作業機1の揺れの度合が大きい場合には、作業機1の振動等によって外乱が畳み込まれた操作信号を適正な信号に修正することができる。
また、図3Bに示すように、評価値W1を増減させる場合は、閾値を所定範囲、即ち、不感帯Q1~Q1´を設定してもよい。信号判断部88Gは、評価値W1が不感帯Q1~Q1´に入る場合(前の状態)の状態を保持する。例えば、フィルタ処理を行わないと判断している状況下において、評価値W1が徐々に増加して不感帯Q1~Q1´に入る場合は、信号判断部88Gは、フィルタ処理を行わないことを保持し(フィルタ処理のOFF)、評価値W1が不感帯Q1´以上となった時点でフィルタ処理を行うと切り換える(フィルタ処理をOFFからONに切り換える)。一方、フィルタ処理を行うと判断している状況下において、評価値W1が徐々に減少して不感帯Q1~Q1´に入る場合は、信号判断部88Gは、フィルタ処理を行うことを保持し(フィルタ処理のON)、評価値W1が不感帯Q1未満となった時点でフィルタ処理を行なわないと切り換える(フィルタ処理をONからOFFに切り換える)。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
10 :ブーム
11 :作業具
14 :ブームシリンダ
15 :作業具シリンダ
36L、36R :走行モータ
53L、53R :左走行ポンプ
53L :走行ポンプ
54 :操作装置
55 :操作弁
55A :操作弁
55B :操作弁
55C :操作弁
55D :操作弁
56 :制御弁
56A :ブーム制御弁
56B :作業具制御弁
58 :操作装置
59 :操作弁
59A :操作弁
59B :操作弁
59C :操作弁
59D :操作弁
88 :制御装置
88A :フィルタ部
88B :演算部
88C :信号判断部
88D :制御信号生成部
88E :フィルタ部
88F :演算部
88G :信号判断部
88H :制御信号生成部
89 :操作部材
W1 :評価値
Claims (7)
- 油圧機器と、
前記油圧機器を作動させる作動油を出力可能で制御信号によって前記油圧機器に供給する作動油を変更可能な操作弁と、
揺動自在に支持された操作部材を有し且つ、操作部材の操作量に応じて操作信号を出力可能な操作装置と、
前記操作信号に基づいて前記操作弁を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記操作信号に基づいて前記操作部材の揺れの度合を示す評価値を演算する揺れ演算部と、前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、前記揺れ演算部が演算した評価値に基づいて前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して前記フィルタ部による前記除去を行うか否かを判断する信号判断部と、を有している制御装置と、
を備えている作業機。 - 前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に変曲している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に変曲していない場合には、前記評価値を減少させる請求項1に記載の作業機。
- 前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に中立位置に対応した中立信号値を通過している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に前記中立信号値を通過しなかった場合には、前記評価値を増加させない請求項1に記載の作業機。
- 前記揺れ演算部は、前記除去を行う周波数を変更する請求項1~3のいずれかに記載の作業機。
- 前記揺れ演算部は、前記評価値が増加するにつれてカットオッフ周波数を低くする請求項4に記載の作業機。
- 前記油圧機器は、
前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、
前記走行ポンプが出力した作動油の流量に応じて作動する走行モータと、
を含んでいる請求項1~5のいずれかに記載の作業機。 - 前記油圧機器は、
ブームを作動させるブームシリンダと、
ブームの先端に装着された作業具を作動させる作業具シリンダと、
前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて前記ブームシリンダへ供給する作動油を制御するブーム制御弁と、
前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて前記作業具シリンダへ供給する作動油を制御する作業具制御弁と、
を含んでいる請求項1~5のいずれかに記載の作業機。
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