JPH11774A - Laser water jet composite cutting method and its device - Google Patents
Laser water jet composite cutting method and its deviceInfo
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- JPH11774A JPH11774A JP9151805A JP15180597A JPH11774A JP H11774 A JPH11774 A JP H11774A JP 9151805 A JP9151805 A JP 9151805A JP 15180597 A JP15180597 A JP 15180597A JP H11774 A JPH11774 A JP H11774A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、切断対象物をレー
ザで溶融し高圧水で溶融部を除去して切断を行なうレー
ザ・ウォータジェット複合切断方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combined laser / water jet cutting method and apparatus for melting an object to be cut with a laser and removing the melted portion with high-pressure water for cutting.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属材料、石材などのセラミック、FR
P(繊維強化プラスチック)材などの幅広い材料の切断
に対して、レーザ切断やウォータジェット切断が用いら
れている。レーザ切断は、レーザ光によって照射部を加
熱溶融させ、その溶融部をガスジェット(例えば、酸
素、窒素、空気など)で吹き飛ばし、分離切断を行な
う。一方ウォータジェット切断は、高圧で噴出される水
の運動エネルギにより噴射された部分を吹き飛ばし切断
するもので、水だけを噴射する場合と、水に研磨材を混
入する場合とがあり、後者の場合、運動エネルギに研磨
作用が付加され切断能力が増大する。2. Description of the Related Art Metal materials, ceramics such as stones, FRs
Laser cutting and water jet cutting are used for cutting a wide range of materials such as P (fiber reinforced plastic) materials. In the laser cutting, a laser beam is used to heat and melt an irradiated portion, and the melted portion is blown off with a gas jet (for example, oxygen, nitrogen, air, or the like) to perform separation cutting. Water jet cutting, on the other hand, blows and cuts the part that has been jetted by the kinetic energy of water jetted at a high pressure.There are cases where only water is jetted and cases where abrasives are mixed into water, and the latter case. In addition, the polishing action is added to the kinetic energy, and the cutting ability is increased.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】レーザ切断は、切断速
度は速いが、最大切断板厚はレーザ発生装置のレーザ出
力によって制限される。また使用頻度の大きい炭素鋼な
どの場合ガスジェットとして酸素を用い酸化反応を利用
して切断能力を増大しているが、酸素を使用するためこ
の酸素に引火する恐れがあり、使用環境を制限されるこ
とがある。またFRP材の切断では燃焼する恐れがあ
る。The cutting speed of laser cutting is high, but the maximum cutting thickness is limited by the laser output of the laser generator. In the case of frequently used carbon steel, etc., oxygen is used as a gas jet and the cutting ability is increased by utilizing the oxidation reaction.However, since oxygen is used, this oxygen may catch fire, and the use environment is restricted. Sometimes. Further, there is a risk of burning when cutting the FRP material.
【0004】ウォータジェット切断は水だけの場合、切
断板厚は薄いものに限られる。研磨材を混入すると厚板
まで切断可能であるが、研磨材が散乱し環境を汚染する
ので使用に制限を受ける場合がある。また切断開始位置
の制約があり、例えば平板の場合、周囲から中心側に切
断してゆくことはできるが、中心部のように端部のない
ところからは切断開始できない。この場合、切断開始位
置に予め穴などを開けここから切断開始する。さらにウ
ォータジェットを噴出するノズルの価格は極めて高価
(例えば数百万円)であり、研磨材を使用すると消耗が
激しく経済的に使用できない場合がある。In the case of water jet cutting using only water, the cut plate thickness is limited to a small one. When an abrasive is mixed, it is possible to cut even a thick plate, but there is a case where the use is restricted because the abrasive is scattered and pollutes the environment. There is also a restriction on the cutting start position. For example, in the case of a flat plate, cutting can be performed from the periphery to the center side, but cutting cannot be started from a place without an end such as the center. In this case, a hole or the like is opened in advance at the cutting start position, and cutting is started from here. Further, the price of a nozzle for jetting a water jet is extremely expensive (for example, several million yen), and when an abrasive is used, it may be extremely worn and may not be economically usable.
【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、高速に厚板まで切断でき火災や燃焼の恐れのな
い切断方法及び装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a cutting method and apparatus which can cut a thick plate at a high speed and do not cause fire or burning.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、レーザ光で切断対象物を照射
して溶融させ、この溶融部を高圧水を噴射して除去する
ことにより切断する。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an object to be cut is irradiated with a laser beam to be melted, and the melted portion is removed by spraying high-pressure water. Disconnect.
【0007】レーザ光で切断部を照射して溶融させ、こ
の溶融部をウォータジェットで吹き飛ばすことにより切
断する。ガスで溶融部を吹き飛ばす従来の方法より高圧
水の運動エネルギが大きくかつ高圧水自身が切断能力を
持っているため切断能力が増大し、より厚板の切断が可
能になる。また酸素ガスを使用しないので火災の恐れも
ない。さらにレーザ光で溶融しても高圧水を噴射するの
でFRPの切断に使用しても燃える恐れはない。また切
断速度は従来のレーザ切断と同様高速切断できる。[0007] The cut portion is irradiated with laser light to be melted, and the cut portion is cut by blowing off the melted portion with a water jet. Since the kinetic energy of the high-pressure water is higher and the high-pressure water itself has a cutting ability as compared with the conventional method of blowing off the molten portion with the gas, the cutting ability is increased, and a thicker plate can be cut. There is no danger of fire because no oxygen gas is used. Furthermore, even if it is melted by a laser beam, high-pressure water is jetted, so there is no danger of burning when used for cutting FRP. Also, the cutting speed can be cut at a high speed as in the conventional laser cutting.
【0008】請求項2の発明では、前記高圧水には切断
対象物を摩耗する研磨材が含まれている。According to the second aspect of the present invention, the high-pressure water contains an abrasive for abrading an object to be cut.
【0009】研磨材を用いることにより高圧水による切
断能力が増大するので、レーザ光の溶融部を吹き飛ばす
能力が増大し、その結果レーザ光とウォータジェットを
用いる切断方法の切断能力が増大し、より厚板まで切断
可能になる。研磨材が飛散しても問題のない環境で使用
することができる。The use of abrasives increases the cutting ability with high-pressure water, thereby increasing the ability to blow off the laser beam melted portion. As a result, the cutting ability of the cutting method using laser light and water jet increases. It is possible to cut even thick plates. It can be used in an environment where there is no problem even if the abrasive scatters.
【0010】請求項3の発明では、レーザ光を切断対象
物に集光して溶融するレーザヘッドと、このレーザヘッ
ドの切断進行方向後方に設けられ高圧水を噴射して溶融
部を除去するウォータジェットヘッドと、を備える。According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser head which focuses a laser beam on an object to be cut and melts the water, and a water which is provided rearward in the cutting direction of the laser head and injects high-pressure water to remove a melted portion. A jet head.
【0011】レーザヘッドよりレーザ光を切断対象物に
照射して溶融し、この溶融部をレーザヘッドの後ろ側に
取付けられたウォータジェットヘッドより高圧水を噴射
して吹き飛ばして切断する。ガスで溶融部を吹き飛ばす
従来の方法より高圧水の運動エネルギが大きくかつ高圧
水自身が切断能力を持っているため切断能力が増大し、
より厚板の切断が可能になる。また酸素ガスを使用しな
いので火災の恐れもない。さらにレーザ光で溶融しても
高圧水を噴射するのでFRPの切断に使用しても燃える
恐れはない。また切断速度は従来のレーザ切断と同様高
速に切断できる。A laser head irradiates the object to be cut with laser light to melt it, and the melted portion is blown off by blowing high-pressure water from a water jet head attached to the rear side of the laser head to cut. The kinetic energy of the high-pressure water is greater than the conventional method of blowing off the molten part with gas, and the high-pressure water itself has the cutting ability, so the cutting ability increases,
Thicker plates can be cut. There is no danger of fire because no oxygen gas is used. Furthermore, even if it is melted by a laser beam, high-pressure water is jetted, so there is no danger of burning when used for cutting FRP. Also, the cutting speed can be cut at a high speed as in the conventional laser cutting.
【0012】請求項4の発明では、前記高圧水には切断
対象物を摩耗する研磨材が含まれている。According to the fourth aspect of the present invention, the high-pressure water contains an abrasive for abrading an object to be cut.
【0013】研磨材を用いることにより高圧水による切
断能力が増大するので、レーザ光の溶融部を吹き飛ばす
能力が増大し、その結果レーザ光とウォータジェットを
用いる切断方法の切断能力が増大し、より厚板まで切断
可能になる。研磨材が飛散しても問題のない環境で使用
することができる。[0013] Since the cutting ability by high-pressure water is increased by using the abrasive, the ability to blow off the melted portion of the laser light is increased. As a result, the cutting ability of the cutting method using the laser light and the water jet is increased. It is possible to cut even thick plates. It can be used in an environment where there is no problem even if the abrasive scatters.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について、
図面を参照しつつ説明する。図1は本実施形態のレーザ
・ウォータジェット複合切断装置の構成を示すブロック
図である。加工装置10は切断対象物1をセットし一体
に結合されたレーザヘッド2とウォータジェットヘッド
3を移動して所望の形状に切断する装置でヘッド駆動部
とも言う。レーザ発生装置4は切断対象物1の厚みに応
じた出力でレーザ光を発生しレーザヘッド2に送出する
装置である。高圧水供給部5は高圧水をウォータジェッ
トヘッド3へ供給する装置である。研磨材供給部6は研
磨材を供給する装置で、ウォータジェットヘッド3内で
高圧水に混入される。操作盤11はレーザ発生装置4、
高圧水供給部5、研磨材供給部6及び加工装置10を制
御して切断対象物1の切断を行なう。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the combined laser / waterjet cutting apparatus of the present embodiment. The processing apparatus 10 is an apparatus that sets the object 1 to be cut, moves the laser head 2 and the water jet head 3 that are integrally connected, and cuts into a desired shape. The laser generator 4 is a device that generates a laser beam with an output corresponding to the thickness of the object 1 to be cut and sends it to the laser head 2. The high-pressure water supply unit 5 is a device that supplies high-pressure water to the water jet head 3. The abrasive supply unit 6 is a device for supplying an abrasive, and is mixed with high-pressure water in the water jet head 3. The operation panel 11 is a laser generator 4,
The cutting target 1 is cut by controlling the high-pressure water supply unit 5, the abrasive supply unit 6, and the processing device 10.
【0015】図2はレーザヘッドとウォータジェットヘ
ッドを示す図である。レーザヘッド2は切断対象物1に
垂直に設定される。レーザ発生装置4から光ファイバ7
を介して送られてくるレーザ光をレンズ2aで切断位置
に集光させ溶融する。切断対象物1をレーザ光で垂直に
照射すると溶融効率が最も大きくなり切断能力が大きく
なる。集光面積は例えば直径1mm程度である。使用す
るレーザ光は水に吸収されない性質のものを用い、例え
ばYAGレーザ光を用いる。切断対象物1としては金属
材、石などのセラミック材、FRP材などや、これらの
合成物、例えば鉄筋コンクリートなどである。FIG. 2 is a diagram showing a laser head and a water jet head. The laser head 2 is set perpendicular to the cutting target 1. Optical fiber 7 from laser generator 4
Is condensed at the cutting position by the lens 2a and melted. When the object to be cut 1 is vertically irradiated with laser light, the melting efficiency is maximized and the cutting ability is increased. The focusing area is, for example, about 1 mm in diameter. The laser light used has a property that is not absorbed by water, and for example, a YAG laser light is used. The cutting target 1 is a metal material, a ceramic material such as stone, an FRP material, or a composite thereof, for example, reinforced concrete.
【0016】ウォータジェットヘッド3はレーザヘッド
2の切断進行方向後ろ側で切断対象物1に垂直に設定さ
れている。これにより溶融部を直ちに吹き飛ばし切断す
ることができる。また切断対象物1に垂直に高圧水を噴
射することにより溶融部を最も効率よく吹き飛ばすこと
ができる。高圧水は先端のノズル3aから噴射され、そ
の噴射面積は、例えば直径0.3mm程度である。ウォ
ータェットヘッド3には高圧水供給部5より高圧水が配
管8を介して供給される。通常は高圧水のみで切断を行
なうが、厚板の場合、さらに研磨材供給部6から配管9
を介して研磨材が供給し高圧水に混合して切断を行な
う。なお、研磨材はそれが切断作業場所に飛散しても問
題のない場合に使用される。The water jet head 3 is set perpendicular to the cutting object 1 behind the laser head 2 in the cutting direction. Thereby, the molten portion can be immediately blown off and cut. Further, by injecting high-pressure water perpendicularly to the cutting target 1, the molten portion can be blown off most efficiently. The high-pressure water is sprayed from the nozzle 3a at the tip, and the spray area is, for example, about 0.3 mm in diameter. The water head 3 is supplied with high-pressure water from a high-pressure water supply unit 5 through a pipe 8. Normally, cutting is performed using only high-pressure water.
The abrasive is supplied through the nozzle and mixed with high-pressure water to perform cutting. The abrasive is used when there is no problem even if the abrasive scatters at the cutting work place.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、レ
ーザ光で溶融した溶融部を高圧水で吹き飛ばして切断す
ることにより次の効果を奏する。 レーザ光とガスを組み合わせた従来の装置に比べ切
断能力が増大する。切断速度は従来のレーザ切断と同様
高速である。 高圧水を用いることにより酸素を使用するときのよ
うな火災や爆発の恐れがない。また燃焼を高圧水で抑え
ることができるのでFRPの切断も可能である。 ウォータジェット切断で高圧水のみによる切断では
薄い鋼板しか切断できないが、本発明では厚い鋼板まで
切断できる。 ウォータジェット切断では切断開始位置は端部やス
タート穴の開いた位置から切断を開始する必要がある
が、本発明ではこのような制約はなくどこからでも切断
開始できる。 高圧水に研磨材を混入することにより切断能力がさ
らに増大する。 研磨材を使用しない場合、ウォータジェットヘッド
の先端ノズルを長時間使用することができ、経済的な切
断を行なうことができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained by blowing and cutting the molten portion melted by the laser beam with high-pressure water. The cutting ability is increased as compared with a conventional apparatus that combines laser light and gas. The cutting speed is as high as the conventional laser cutting. By using high-pressure water, there is no danger of fire or explosion when using oxygen. Further, since combustion can be suppressed by high-pressure water, FRP can be cut. In water jet cutting, cutting only with high-pressure water can cut only a thin steel plate, but in the present invention, it can cut even a thick steel plate. In waterjet cutting, it is necessary to start cutting from a position where an end portion or a start hole is opened, but in the present invention, there is no such restriction and cutting can be started from anywhere. The cutting ability is further increased by mixing the abrasive with the high-pressure water. When an abrasive is not used, the tip nozzle of the water jet head can be used for a long time, and economical cutting can be performed.
【図1】本発明の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態のレーザヘッドとウォータジ
ェットヘッドの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a laser head and a water jet head according to an embodiment of the present invention.
1 切断対象物 2 レーザヘッド 2a レンズ 3 ウォータジェットヘッド 3a ノズル 4 レーザ発生装置 5 高圧水供給部 6 研磨材供給部 7 光ファイバ 8,9 配管 10 加工装置 11 操作盤 REFERENCE SIGNS LIST 1 object to be cut 2 laser head 2a lens 3 water jet head 3a nozzle 4 laser generator 5 high-pressure water supply unit 6 abrasive supply unit 7 optical fiber 8,9 pipe 10 processing device 11 operation panel
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 弘人 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 土屋 和之 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石 川島播磨重工業株式会社技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroto Yamaoka 1st Shin-Nakahara-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ishikawashima-Harima Heavy Industries, Ltd. 1 Haramachi Ishi Kawashima Harima Heavy Industries, Ltd.
Claims (4)
せ、この溶融部を高圧水を噴射して除去することにより
切断することを特徴とするレーザ・ウォータジェット複
合切断方法。1. A laser / waterjet combined cutting method, comprising: irradiating a cutting object with a laser beam to melt it; and cutting the melted portion by jetting high-pressure water to remove the melted portion.
磨材が含まれていることを特徴とする請求項1記載のレ
ーザ・ウォータジェット複合切断方法。2. The laser-waterjet combined cutting method according to claim 1, wherein the high-pressure water contains an abrasive which wears the object to be cut.
るレーザヘッドと、このレーザヘッドの切断進行方向後
方に設けられ高圧水を噴射して溶融部を除去するウォー
タジェットヘッドと、を備えたことを特徴とするレーザ
・ウォータジェット複合切断装置。3. A laser head that focuses and melts a laser beam on an object to be cut and a water jet head that is provided behind the laser head in a cutting direction and jets high-pressure water to remove a melted portion. A combined laser / waterjet cutting device, comprising:
磨材が含まれていることを特徴とする請求項3記載のレ
ーザ・ウォータジェット複合切断装置。4. The combined laser / water jet cutting apparatus according to claim 3, wherein the high-pressure water contains an abrasive which wears the object to be cut.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9151805A JPH11774A (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Laser water jet composite cutting method and its device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9151805A JPH11774A (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Laser water jet composite cutting method and its device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11774A true JPH11774A (en) | 1999-01-06 |
Family
ID=15526698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9151805A Pending JPH11774A (en) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | Laser water jet composite cutting method and its device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11774A (en) |
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-
1997
- 1997-06-10 JP JP9151805A patent/JPH11774A/en active Pending
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