JPH10297873A - クレーンの制御装置 - Google Patents
クレーンの制御装置Info
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Abstract
換えをクレーンの加速度が不連続とならずにスムースに
行うことができ、また制御系に無駄時間があってもクレ
ーンをオーバシュートさせずに目標位置に正確に停止さ
せることができるクレーンの制御装置を提供する。 【解決手段】 所定の加速度変化率(ジャーク)に基づ
いて速度指令を演算する減速領域1から、目標位置まで
の残り距離に基づいてジャークを演算しこのジャークに
基づいて速度指令を演算する減速領域2へと運転モード
を切り換える際には、この運転モードの切り換え前に、
減速領域1において減速領域2における演算と同じよう
にしてジャークを演算し、このジャークと前記所定のジ
ャークとを比較して、前者のジャークの絶対値が後者の
ジャークの絶対値よりも大きくなったときに、減速領域
1から減速領域2へと運転モードを切り換える。また、
減速領域2では、現時点から制御系の無駄時間分だけ経
過した時点での前記残り距離を予測演算し、この予測演
算した残り距離に基づいてジャークを演算する。
Description
に関し、詳しくは走行又は横行して吊荷を目標位置まで
搬送するホイストクレーン等のクレーンの運転自動化に
適するように、搬送中の荷振れを抑え、また目標位置に
正確に停止させるクレーンの制御装置に関する。
搬送するホイストクレーン等のクレーンの運転自動化を
実現するに当たって、解決しなければならない主なもの
の一つに吊り荷の振れ止め・位置決め制御技術がある。
図1はクレーンが移動するときの荷振れを表すクレーン
モデル図である。
駆動して所定の方向(X軸方向)に移動させるときに、
ワイヤ12によって吊り下げられた吊り荷13が振れを
起こすエネルギーは、駆動系(トロリ)の加速度の微分
(加速度の変化率)に比例する。そこで、加速度変化率
(ジャーク)を指定し、このジャークに基づいてトロリ
11に対する速度指令を生成する。また、目標位置Bで
滑らかにトロリ11を停止させるために、速度指令の変
化率を一定に保った状態で目標位置Bにおいてトロリ1
1の駆動速度Vが0になるような速度パターンを発生す
る。
するように各運転モード(加速領域1、加速領域2、低
速走行領域、減速領域1、減速領域2)においてそれぞ
れ速度指令を発生し位置制御を行うようにしていた。更
に、各運転モードで発生する速度指令に吊り荷3の振れ
角θをフィードバックすれば吊り荷3の振れを抑制する
ことができるが、吊り荷3の振れを吊り荷3の移動速度
vの変化と考えると、この吊り荷3の移動速度vに関し
て、移動速度vが振動的にならなければよいといえる、
即ち、吊り荷3の振れ(駆動系に対する吊り荷の相対的
な位置変化)があっても、吊り荷3の移動速度vが振動
的にならなければよいとする。
るために、以下のように加速領域1、加速領域2、低速
走行領域、減速領域1、減速領域2の各運転モードにお
いてそれぞれ速度指令を発生する。
令、V:目標速度(定速走行速度) 加速領域1ではクレーンを停止状態から目標速度(定速
走行速度)Vの1/2になるまで、加速度変化率(ジャ
ーク)Jを一定として加速する。即ち、次の(1)式に
基づいて速度指令vを演算する。なお、制御装置では一
定間隔Tごとに速度指令vを発生する。そして、速度指
令vが目標速度Vの1/2になったら運転モードを加速
領域1から加速領域2へ切り換える。また、この運転モ
ードが切り換わった時間T1 を記憶しておく。
るまで、ジャークJを負で一定として加速し、二次曲線
でのピークで目標速度Vに達するようにする。即ち、次
の(2)式に基づいて速度指令vを演算する。そして、
速度指令vが目標速度Vになったら運転モードを加速領
域2から定速走行領域に切り換える。また、加速開始か
ら目標速度Vに達したときまでのクレーンの移動距離L
d を記憶しておく。
わった時間
レーンの位置から目標位置までの残り距離 定速走行領域では、クレーンは目標位置のLd 手前まで
(Lm がLd に等しくなるまで)目標速度(定速走行速
度)Vで走行する。即ち、次の(3)式に示すように速
度指令vを設定する。そして、クレーンの位置から目標
位置までの残り距離Lm がLd に等しくなったら運転モ
ードを定速走行領域から減速領域1に切り換える。ま
た、この運転モードが切り換わった時間T2 を記憶して
おく。
走行速度)の1/2になるまで、ジャークJを一定とし
て減速する。この減速領域1では速度指令vのパターン
が2次曲線を描くようにする。即ち、次の(4)式に基
づいて速度指令vを演算する。速度指令vが目標速度V
の1/2になったら運転モードを減速領域1から減速領
域2へ切り換える。
わった時間
なるように速度指令vを与える。この場合、目標位置
で、クレーンの駆動速度は2次曲線の最小値になるよう
にする。
クレーンが停止するまでの時間をT d とすると、現在の
クレーンの駆動速度vn 、クレーンの位置から目標位置
までの残り距離Lm は、
の(7)、(8)式のようにTd 、J n が導出される。
Td 、Jn を用いて、次の(9)式から次回の速度指令
vn+1 を演算する。
来の位置制御では次のような問題点がある。
いようにするためにはスムースに減速領域1から減速領
域2へと運転モードの切り換わりが行われる必要がある
が、上記のように、速度指令vが目標速度(定速走行速
度)Vの1/2になったことを減速領域1から減速領域
2へ切り換える条件とすると、クレーンの加速度が不連
続となり、荷振れを発生する原因となる。
したクレーン(トロリ)の速度指令をインバータに渡
し、このインバータで前記速度指令に基づいてトロリの
駆動モータの速度制御を行っているが、前記速度指令の
受け渡しに際して無駄時間があるため、クレーンを目標
位置に停止させる際に、クレーンが目標位置を行き過ぎ
てしまう(オーバーシュートしてしまう)。
ーンの減速時における運転モードの切り換えをクレーン
の加速度が不連続とならずにスムースに行うことができ
るクレーンの制御装置を提供することを第1課題とす
る。
ンをオーバシュートさせずに目標位置に正確に停止させ
ることができるクレーンの制御装置を提供することを第
2課題とする。
第1発明のクレーンの制御装置は、クレーンが所定の方
向に移動して目標位置まで吊り荷を搬送するように前記
クレーンを制御する制御装置であって、所定の第1加速
度変化率に基づいて前記クレーンへの速度指令を演算す
る第1減速領域から、前記クレーンの位置から前記目標
位置までの残り距離に基づいて第2加速度変化率を演算
しこの第2加速度変化率に基づいて前記クレーンへの速
度指令を演算する第2減速領域へと運転モードを切り換
える際には、この運転モードの切り換え前に、前記第1
減速領域において前記第2減速領域における演算と同じ
ようにして前記第2加速度変化率を演算し、この第2加
速度変化率と前記第1加速度変化率とを比較して、前記
第2加速度変化率の絶対値が前記第1加速度変化率の絶
対値よりも大きくなったときに、前記第1減速領域から
前記第2減速領域へと運転モードを切り換えることを特
徴とする。
置によれば、運転モードを第1加速領域から第2加速領
域へ切り換える前に、第1加速領域において第2加速領
域における演算と同じようにして第2加速度変化率を演
算し、この第2加速度変化率の絶対値が第1加速度変化
率の絶対値よりも大きくなったときに、第1減速領域か
ら前記第2減速領域へと運転モードを切り換えるため、
クレーンの加速度が不連続とならずにスムースに第1減
速領域から第2減速領域へと切り換えることができる。
クレーンの制御装置は、クレーンが所定の方向に移動し
て目標位置まで吊り荷を搬送するように前記クレーンを
制御する制御装置であって、前記クレーンの位置から前
記目標位置までの残り距離に基づいて加速度変化率を演
算しこの加速度変化率に基づいて前記クレーンへの速度
指令を演算する減速領域の運転モードでは、現時点から
制御系の無駄時間分だけ経過した時点での前記残り距離
を予測演算し、この予測演算した残り距離に基づいて前
記加速度変化率を演算することを特徴とする。
置によれば、制御系の無駄時間を考慮して、現時点から
この無駄時間分だけ経過した時点での残り距離を予測演
算し、この予測演算した残り距離に基づいて加速度変化
率を演算し、この加速度変化率に基づいて速度指令を演
算するため、制御系に無駄時間があっても、クレーンを
オーバシュートさせることなく目標位置に正確に停止さ
せることができる。
を参照して詳細に説明する。
ーンのトロリ11を駆動して所定の方向(X軸方向)に
移動させるときに、ワイヤ12によって吊り下げられた
吊り荷13が振れを起こすエネルギーは、駆動系(トロ
リ)の加速度の微分(加速度の変化率)に比例する。そ
こで、本実施の形態においても従来と同様に、加速度変
化率(ジャーク)を指定し、このジャークに基づいてト
ロリ11に対する速度指令を生成する。また、目標位置
Bで滑らかにトロリ11を停止させるために、速度指令
の変化率を一定に保った状態で目標位置Bにおいてトロ
リ11の駆動速度Vが0になるような速度パターンを発
生する。
に、(a)減速領域での運転モードの切り換え方法の変
更、(b)制御系の無駄時間を考慮した速度指令値演
算、を行う。
下記に詳述するように各運転モード(加速領域1、加速
領域2、低速走行領域、減速領域1、減速領域2)にお
いてそれぞれ速度指令を生成するようにして位置制御を
行う。更に、本実施の形態においても従来と同様に、各
運転モードで発生する速度指令に吊り荷3の振れ角θを
フィードバックすれば吊り荷3の振れを抑制することが
できるが、吊り荷3の振れを吊り荷3の移動速度vの変
化と考えると、この吊り荷3の移動速度vに関して、移
動速度vが振動的にならなければよいといえる、即ち、
吊り荷3の振れ(駆動系に対する吊り荷の相対的な位置
変化)があっても、吊り荷3の移動速度vが振動的にな
らなければよいとする。
るために、以下のように加速領域1、加速領域2、低速
走行領域、減速領域1、減速領域2の各運転モードにお
いてそれぞれ速度指令を発生する。
令、V:目標速度(定速走行速度) 加速領域1ではクレーンを停止状態から目標速度(定速
走行速度)Vの1/2になるまで、加速度変化率(ジャ
ーク)Hを一定として加速する。即ち、次の(10)式
に基づいて速度指令vを演算する。なお、制御装置では
一定間隔Tごとに速度指令vを発生する。そして速度指
令vが目標速度Vの1/2になったら運転モードを加速
領域1から加速領域2へ切り換える。また、この運転モ
ードが切り換わった時間T1 を記憶しておく。
るまで、ジャークHを負で一定として加速し、二次曲線
でのピークで目標速度Vに達するようにする。即ち、次
の(11)式に基づいて速度指令vを演算する。そして
速度指令vが目標速度Vになったら運転モードを加速領
域2から定速走行領域に切り換える。また、加速開始か
ら目標速度Vに達したときまでのクレーンの移動距離L
d を記憶しておく。
わった時間
レーンの位置から目標位置までの残り距離 定速走行領域では、クレーンは目標位置のLd 手前まで
(Lm がLd に等しくなるまで)目標速度(定速走行速
度)Vで走行する。即ち、次の(12)式に示すように
速度指令vを設定する。そして、クレーンの位置から目
標位置までの残り距離Lm がLd に等しくなったら運転
モードを定速走行領域から減速領域1に切り換える。ま
た、この運転モードが切り換わった時間T2 を記憶して
おく。
走行速度)の1/2になるまで、ジャークHを一定とし
て減速する。この減速領域1では速度指令vのパターン
が2次曲線を描くようにする。即ち、次の(13)式に
基づいて速度指令vを演算する。
わった時間
(15)式と同じ演算を行い、この(15)式から求め
られたジャークHと上記(13)式におけるジャークH
(設定値)とを比較する。そして、(15)式から求め
られたジャークHの絶対値が上記(13)式におけるジ
ャークHの絶対値よりも大きくなったときに、運転モー
ドを減速領域1から減速領域2へ切り換える。
なるように速度指令vを与える。この場合、目標位置
で、クレーンの駆動速度は2次曲線の最小値になるよう
にする。
ーケンサ)からインバータへの速度指令の受け渡しにお
ける無駄時間を含めて制御系に速度応答の遅れがあり、
加速度の変化が大きい場合には、この遅れが位置精度に
悪影響を与えることになるため、この減速領域2では、
これに対する補償を行う。
映されるまでに無駄時間(n・Ts)があるとすると、
制御装置ではn・Ts時間先の速度指令値を演算するこ
とになるので、次の(14)式からn・Ts時間先の残
り距離を予測演算し、この予測演算した残り距離に基づ
いて(15)式からジャークを演算し、この演算したジ
ャークに基づいて(16)式から速度指令を演算する。
Te は減速を開始してから停止するまでの時間である。
ング期間が0.1secで、遅れは2サンプリング期間
(0.2sec)であった。
・位置決め制御装置の構成は図2のブロック図に示すよ
うな構成となる。
タやモータを含む)を備えたクレーン本体21と、この
クレーン本体21に速度指令を与える制御装置22とか
ら構成されている。クレーン本体21から制御装置22
へはクレーン位置、振れ角及びワイヤ長が出力され、逆
に、制御装置22からクレーン本体21へは速度指令が
出力される。
は、クレーン位置と位置指令(目標位置)とから目標位
置までの残り距離を求め、この残り距離等に基づいて上
記の如く運転モード(加速領域1、加速領域2、定速走
行領域、減速領域1、減速領域2)の切り換えを行い、
それぞれの運転モードで上記のようにして位置制御速度
指令を求め、この位置制御速度指令を速度指令生成ブロ
ック22bへ出力する。
域2へと切り換える際には、上記のように、加速領域1
から加速領域2へ切り換える前に、加速領域1において
加速領域2における演算と同じように(15)式からジ
ャークを演算し、このジャークと減速領域1の(13)
式におけるジャーク(設定値)とを比較して、(15)
式から求めたジャークの絶対値が、減速領域1の(1
3)式おけるジャークの絶対値よりも大きくなったとき
に、減速領域1から減速領域2へと運転モードを切り換
える。
御系の無駄時間を考慮して、現時点からこの無駄時間分
だけ経過した時点での残り距離を(14)式から予測演
算し、この予測演算した残り距離に基づいて(15)式
からジャークを演算し、このジャークに基づいて(1
6)式から速度指令を演算する。
荷の重心位置とワイヤ長とで吊り荷の重心までの長さ
(図1中のL参照)を求め、この長さによって補正した
ゲインKと振れ角とによって振れ角制御速度指令を求
め、この振れ角制御速度指令を速度指令生成ブロック2
2bへ出力する。
位置制御速度指令と振れ角制御速度指令とを加え合わせ
て速度指令を生成し、この速度指令を駆動系のインバー
タへ出力する。このように各運転モードについてゲイン
Kの補正をした振れ角速度指令をフィードバックするこ
とにより、振れ角の抑制を行うことができる。
ーンの制御装置によれば、運転モードを減速領域1から
減速領域2へと切り換える際には、加速領域1から加速
領域2へ切り換える前に、加速領域1において加速領域
2における演算と同じように(15)式からジャークを
演算し、このジャークと減速領域1の(13)式におけ
るジャーク(設定値)とを比較して、(15)式から演
算したジャークの絶対値が(13)式におけるジャーク
の絶対値よりも大きくなったときに、減速領域1から減
速領域2へと運転モードを切り換えるため、クレーンの
加速度が不連続とならずにスムースに減速領域1から減
速領域2へと切り換えることができる。このため、速度
指令の不連続性が緩和され、クレーンが目標位置に停止
したときの荷振れが少なく、精度のよい位置決めを行う
ことができる。
点からこの無駄時間分だけ経過した時点での残り距離を
(14)式から予測演算し、この予測演算した残り距離
に基づいて(15)式から加速度変化率を演算し、この
加速度変化率に基づいて(16)式から速度指令を演算
するため、制御系に無駄時間があっても、クレーンをオ
ーバシュートさせることなく目標位置に正確に停止させ
ることができる。
説明したように、第1発明のクレーンの制御装置によれ
ば、運転モードを第1減速領域から第2減速領域へと切
り換える際には、第1加速領域から第2加速領域へ切り
換える前に第1加速領域において第2加速領域における
演算と同じようにして第2加速度変化率を演算し、この
第2加速度変化率の絶対値が第1加速度変化率の絶対値
よりも大きくなったときに減速領域1から減速領域2へ
と運転モードを切り換えるため、クレーンの加速度が不
連続とならずにスムースに第1減速領域から第2減速領
域へと切り換えることができる。このため、速度指令の
不連続性が緩和され、クレーンが目標位置に停止したと
きの荷振れが少なく、精度のよい位置決めを行うことが
できる。
れば、制御系の無駄時間を考慮して、現時点からこの無
駄時間分だけ経過した時点での残り距離を予測演算し、
この予測演算した残り距離に基づいて加速度変化率を演
算し、この加速度変化率に基づいて速度指令を演算する
ため、制御系に無駄時間があっても、クレーンをオーバ
シュートさせることなく目標位置に正確に停止させるこ
とができる。
ンモデル図である。
の構成を示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 クレーンが所定の方向に移動して目標位
置まで吊り荷を搬送するように前記クレーンを制御する
制御装置であって、 所定の第1加速度変化率に基づいて前記クレーンへの速
度指令を演算する第1減速領域から、前記クレーンの位
置から前記目標位置までの残り距離に基づいて第2加速
度変化率を演算しこの第2加速度変化率に基づいて前記
クレーンへの速度指令を演算する第2減速領域へと運転
モードを切り換える際には、この運転モードの切り換え
前に、前記第1減速領域において前記第2減速領域にお
ける演算と同じようにして前記第2加速度変化率を演算
し、この第2加速度変化率と前記第1加速度変化率とを
比較して、前記第2加速度変化率の絶対値が前記第1加
速度変化率の絶対値よりも大きくなったときに、前記第
1減速領域から前記第2減速領域へと運転モードを切り
換えることを特徴とするクレーンの制御装置。 - 【請求項2】 クレーンが所定の方向に移動して目標位
置まで吊り荷を搬送するように前記クレーンを制御する
制御装置であって、 前記クレーンの位置から前記目標位置までの残り距離に
基づいて加速度変化率を演算しこの加速度変化率に基づ
いて前記クレーンへの速度指令を演算する減速領域の運
転モードでは、現時点から制御系の無駄時間分だけ経過
した時点での前記残り距離を予測演算し、この予測演算
した残り距離に基づいて前記加速度変化率を演算するこ
とを特徴とするクレーンの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10716097A JP3777713B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | クレーンの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10716097A JP3777713B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | クレーンの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10297873A true JPH10297873A (ja) | 1998-11-10 |
JP3777713B2 JP3777713B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=14452025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10716097A Expired - Fee Related JP3777713B2 (ja) | 1997-04-24 | 1997-04-24 | クレーンの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3777713B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1959323A2 (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-20 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Elimination of unintended velocity reversals in S-curve velocity profiles |
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JPH08324961A (ja) * | 1995-05-26 | 1996-12-10 | Nippon Steel Corp | クレーンの振れ及び位置の制御方法 |
JPH0940363A (ja) * | 1995-08-01 | 1997-02-10 | Meidensha Corp | クレーンの振れ止め・位置決め装置 |
-
1997
- 1997-04-24 JP JP10716097A patent/JP3777713B2/ja not_active Expired - Fee Related
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EP1959323A3 (en) * | 2007-01-29 | 2012-05-02 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Elimination of unintended velocity reversals in S-curve velocity profiles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3777713B2 (ja) | 2006-05-24 |
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---|---|---|---|
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