JP2005329483A - セミドライ加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 回転駆動される主軸10に工具を支持するホルダ30が着脱自在に装着されるとともに、切削油と工業エアとが霧状に混合されたオイルミストを加工に用いるセミドライ加工装置であって、前記ホルダ30内に、該ホルダに個別に供給される切削油と前記工業エアとを混合してオイルミストを生成するミスト生成機構64、73を備えることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
たとえば、特許文献1に記載されているセミドライ加工装置は、ベンチュリー方式によって発生させたオイルミストを加工装置の内部に設けられたミスト管路および工具を支持するスピンドル内に設けられたミスト管路を経由して工具の加工位置に供給するように構成されており、特許文献2に記載されているセミドライ加工装置は、主軸内に非回転にミスト供給管を設け、ミスト供給管にミスト状にした切削油を送入することによって工具の加工位置にオイルミストを供給するように構成されている。
すなわち、工具を支持するホルダと、該ホルダが着脱自在に装着されるホルダ装着部を有する主軸と、主軸を回転駆動する駆動機構とを備え、切削油と工業エアとが霧状に混合されたオイルミストを加工に用いるセミドライ加工装置であって、前記ホルダ内に、該ホルダに個別に供給される切削油と前記工業エアとを混合してオイルミストを生成するミスト生成機構を備えることを特徴とする。
また、前記ミスト生成機構が、前記切削油と前記工業エアとを霧状に混合しオイルミストを噴射するミキシング部と、該ミキシング部への前記切削油の供給を制御するバルブ機構とを備えていることを特徴とする。
また、前記ミキシング部が、前記切削油を吐出する管状に形成されたノズル部と、前記工業エアが供給される流路に連通し、前記ノズル部の先端の外周に沿って設けられた工業エア吐出部とを備えることにより、切削油と工業エアとから容易にオイルミストを生成することができる。
また、前記ミキシング部が、ノズル部が挿入されるノズル装着孔を有するとともに、ノズル装着孔に挿入されたノズル部の挿入量を調節する調節手段を有することにより、ノズル部の軸線方向の位置を調節してオイルミストの性状を調節することが可能となる。
また、前記ノズル部は、側面周方向に設けられた係合溝を有し、前記調節手段は、前記ホルダの外周から前記ノズル装着孔に向けて貫設され該ホルダに回転自在に支持された軸部と、該軸部の回転軸から偏心して前記ノズル装着孔に向けて突設され前記溝部と摺動自在に嵌合する嵌合突部とを備え、前記ホルダの外部から前記調節手段の軸部を回動させて前記ノズル部の挿入量を調節することを特徴とする。
また、前記バルブ機構が、前記工業エアの供給圧力によって開弁する工業エア弁部と、前記工業エア弁部と一体で、該工業エア弁部の開弁とともに前記ミキシング部への前記切削油の供給路を開弁する切削油弁部とを備えることを特徴とする。
図1〜6は、本発明に係るセミドライ加工装置の第1の実施形態の構成を示す。本実施形態のセミドライ加工装置1は、駆動機構によって回転駆動される主軸10に工具を保持するホルダ30が脱着自在に装着され、ホルダ30の内部にミスト生成機構300が設けられ、ホルダ30に個別に供給される切削油と工業エアとがミスト生成機構300により霧状に混合されてオイルミストが生成され、ホルダ30に保持された工具にオイルミストが供給されてセミドライ加工がなされるように構成されている。
以下、本実施形態のセミドライ加工装置1について、主軸10、ホルダ30、ミスト生成機構300、開閉バルブ部90の構成について順に説明する。
まず、図1にしたがって、主軸10の構成について説明する。
主軸10は外筒10bと外筒10bに軸線の回りで回転自在に支持された主軸本体10aとを備える。主軸本体10aは回転駆動機構(不図示)により軸線の回りに回転駆動される。主軸本体10aの一端部にはホルダ30を主軸10に着脱自在に装着するホルダ装着部110が設けられている。ホルダ装着部110はホルダ30に形成された嵌合部33が摺入する嵌合凹部11と、ホルダ30の他端部から外方に突出する係合突起部34が嵌入する係合凹部12とからなる。
主軸本体10aの軸芯には軸線方向に貫通孔13が貫設され、嵌合凹部11の内端部の位置に内部ブロック14が嵌入固定され、内部ブロック14の嵌合凹部11側の内側面に係合凹部12が凹設されている。係合凹部12の内周面には、内側に外面を若干突出させるようにして、複数個の係合ボール15が周方向に所定間隔をあけて係止されている。
内部ブロック14の中央部には、軸線方向に直交する向きに流路16aが貫通して設けられ、この流路16aに連通して内部ブロック14の他端側に内挿管16が挿入されて連結されている。内挿管16と内部ブロック14の内挿管16が挿入される挿入孔の内周面との間にもOリング116が介装され、内挿管16と内部ブロック14との間が液密にシールされている。
こうして、切削油供給部140と開閉バルブ部90とが、流路16b、16a、16cを介して連通する。本実施形態において、流路16a、16b、16cは切削油供給部140から供給される切削油を供給する切削油供給路を構成する。
ロータリーシール24の内周面に摺接する主軸本体10aの外周面には、エア溝22が周設され、エア溝22は連絡流路23を介して、主軸本体10aの軸線方向に内設されたエア流路25に連通する。
エア流路25は主軸10の偏芯位置に設けられ、主軸本体10aの軸線方向と平行に主軸本体10aの一端部側に延出し、その延出端が嵌合凹部11の内面で開口する。エア流路25が嵌合凹部11の内面で開口する位置は、ホルダ30を主軸10に装着した際にホルダ30の嵌合部33によって開口部が遮断されない位置、具体的には、嵌合凹部11の円錐状面11aよりも内側の円筒状面に形成されている部位である。
こうして、エア流路25を介して工業エア供給部200と嵌合凹部11の内面との間が連通し、工業エア供給部200から嵌合凹部11の内面に向けて工業エアが供給可能となる。本実施形態において、エア流路25は工業エア供給部200から工業エアを供給するエア供給路を構成する。工業エア供給部200は、切削油供給部140とは独立にエア供給圧力、エア供給量が制御されるように設けられている。
次に、図2にしたがってホルダ30の主軸10への取り付け構造、およびホルダ30の内部に装着される第1のピース50、第2のピース60、第3のピース70の構成について説明する。
ホルダ30は軸芯を貫通して貫通孔31が設けられた略円筒状に形成され、その一端にドリル等の工具を着脱可能に装着するコレット32が設けられ、他端側に嵌合部33が設けられている。貫通孔31の一端側は工具を装着する円錐状面31aに形成され、円錐状面31aはコレット32とともに工具支持部132を構成する。ホルダ30に形成されている貫通孔31の中間部は円錐状面31aの縮径部と略同径に形成され、嵌合部33を貫通する部位では中間部よりも細径に形成されている。
突起ピース35の拡径部35bには、ねじ込み部35aの内部に連通する連絡孔36が、軸線方向に直交する向きに貫通して、周方向に複数設けられている。
突起ピース35の他端部にはホルダ30をホルダ装着部110に装着した際に、係合凹部12に設けられた係合ボール15を超えて嵌入する球状部34aが設けられる。
以下では、ホルダ30の内部構成を拡大して示している図4にしたがって、第1のピース50と第2のピース60と第3のピース70のホルダ30内における配置および構成について説明する。
スペーサ80に隣接して配置される第3のピース70は、貫通孔31の一方側から貫通孔31の内周面に設けたねじ部31dにねじ込むことによってホルダ30に固定される。第3のピース70の他端面がスペーサ80の端面に当接することにより、第3のピース70のねじ込み位置が規定される。第3のピース70と貫通孔31の内周面との間も第3のピース70の外周面に装着されたOリング71によって気密および液密にシールされる。
次に、ホルダ30内において切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミスト生成機構300の構成について説明する。ミスト生成機構300はホルダ30に個別に供給される切削油と工業エアとを霧状に混合してオイルミストを生成するミキシング部270と、ミキシング部270へ工業エアを供給するとともにミキシング部270への切削油の供給を制御するバルブ機構260とを備える。
以下、バルブ機構260とミキシング部270の順に説明する。
第1のピース50には、主軸10からホルダ30に供給される工業エアの供給圧力によって押動されるピストン52が、第1のピース50に設けられた貫通孔50cに内挿されて配置されている。貫通孔50c内でピストン52が可動となる範囲がピストン52が軸線方向に摺動するシリンダ53となる。ピストン52は、突起ピース35に対向する先端部が閉止した円筒体状に形成され、ピストン52の先端部は工業エアの供給を制御する弁体52aに形成されている。
これら弁体52aを備えたピストン52、弁座54、シリンダ53およびスプリング55が工業エア弁部250を構成する。
これらの連絡流路62a、62b、流路58は工業エアをミキシング部270に供給するエア流路となる。
一方、流路59bは、軸線方向に平行に第1のピース50に内設された流路59cと第2のピース60に設けられた連絡流路64bを介してノズル部64の流路64aに連通する。これらの流路38、59a、59b、59c、64a、64bはホルダ30内で切削油をミキシング部270に導く切削油流路を構成する。
第3のピース70の一端側は端面側が徐々に拡径する円錐状面に形成された開口部74が設けられている。開口部74とノズル挿入孔72とは、軸中心に設けられた噴射孔75を介して連通する。本実施形態では噴射孔75を六角孔に形成し、六角レンチを用いて第3のピース70を回動してホルダ30に着脱可能としている。
次に、主軸10からホルダ30への切削油の供給を制御する、開閉手段としての開閉バルブ部90の構成について説明する。
図6に、開閉バルブ部90の構成を拡大して示す。開閉バルブ部90は、主軸10内に形成された切削油供給路としての流路16cに連通して設けられたシリンダ室91内に円筒状に形成されたシリンダ部95が配置され、シリンダ部95にピストン部92が摺動自在に装着され、付勢部としてのリターンスプリング97がピストン部92をシリンダ部95に収容させる向きに付勢して設けられている。シリンダ部95の外周面にはOリングが装着され、シリンダ部95とシリンダ室91の内周面との間が液密にシールされる。
すなわち、図6(a)に示す状態は、開閉バルブ部90の作用により切削油の通流が阻止され、開閉バルブ部90が閉弁された状態を示す。
すなわち、主軸10のホルダ装着部110にホルダ30を装着することにより、主軸10に設けられた切削油供給路とホルダ30に設けられた切削油流路とが開閉バルブ部90を介して連通し、開閉バルブ部90が開弁された状態になる。
また、ホルダ30をホルダ装着部110に装着する際には、開閉バルブ部90とホルダ30の対向部30aに設けられている流路38aとを位置合わせして装着する必要がある。この場合は、たとえばホルダ30の対向部30aが当接する主軸10の一端面に、対向部30aと係合部を設け、ホルダ30を装着する際に係合部を位置合わせすることによりホルダ30の周方向位置を規定することができる。
このように、本実施形態の開閉バルブ部90の構成によれば、主軸10にホルダ30を着脱する操作とともに、主軸10側の切削油供給路とホルダ30側の切削油流路とが連通する状態と、遮断される状態に自動的に切り換わり、切削油の供給操作を容易に行うことが可能になる。
次に、上述したセミドライ加工装置1の作用について図2と図3にしたがって説明する。図2は、主軸10のホルダ装着部110にホルダ30が装着され、工業エア供給部200から主軸10に設けられたエア供給路であるエア流路25に工業エアが供給されていない状態でミスト生成機構300の非作動状態を示す。
本実施形態のセミドライ加工装置1では、ホルダ30を主軸10のホルダ装着部110に装着する際に、工業エア供給部200から工業エアをエア流路25に供給し、エア流路25からホルダ装着部110に工業エアを噴出させ、ホルダ装着部110の内面に切りくず等の異物が付着していた場合にはこれらの異物を除去してからホルダ30を装着することができる。
流路38に供給された切削油は流路38に連通する流路59aに流入するが、ピストン52が閉弁位置にあることにより、流路59aと切削油連通溝57とは連通せず、シリンダ53の内面で開口する流路59aの流入口がピストン52によって閉止された状態、すなわち切削油弁部255は閉弁状態にあり、ミキシング部270に切削油が供給されず、オイルミストは生成されない。
エア流路25に供給された工業エアは、開口部25dから連通空間40に送入され、連絡孔36からホルダ30の貫通孔31に供給される。工業エア弁部250を構成するピストン52は、貫通孔31に供給された工業エアの供給圧力によりスプリング55の付勢力に抗して、一端面が第2のピース60の他端面に当接する位置に押動される。すなわち、ピストン52の弁体52aは弁座54から離間し、シリンダ53の開口部54aが開口して工業エア弁部250が開弁状態となる。
こうして、本実施形態のセミドライ加工装置では、ホルダ30内に設けられたミキシング部270で工業エアと切削油とが霧状に混合したオイルミストが生成され、ホルダ30に装着された工具にオイルミストが供給されてセミドライ加工がなされる。
図7は、セミドライ加工装置の第2の実施形態を示す。本実施形態のセミドライ加工装置は、ホルダ30に装着する第2のピース160を、筒状に形成されたノズル部164と、ノズル部164を支持するホルダ部60dとの二体構成とし、ノズル部164のみをホルダ部60dに交換して取り付け可能としたことを特徴とする。
ホルダ部60dにはノズル部164を挿抜可能に装着するノズル装着孔60eと、ホルダ部60dの側方からノズル装着孔60eにまで通じるねじ孔67aが設けられている。ノズル部164はノズル装着孔60eに他端部側を挿入し、ねじ孔67aに固定手段としてのねじ67をねじ込むことによってホルダ部60dに固定される。ノズル部164をホルダ部60dに固定することにより、ホルダ部60dに形成されている切削油を供給する流路とノズル部164の流路164aとが連通する。
図8および図9はセミドライ加工装置の第3の実施形態を示す。本実施形態のセミドライ加工装置もノズル部264の先端とノズル挿入孔72の内端面との離間間隔(L)を調節可能としたものである。図8は、ノズル部264の近傍の各部の構成を拡大して示す。本実施形態においても第2実施形態と同様に、第2のピース161をノズル部264とホルダ部60dとの二体構造とし、ノズル部264が挿入されるノズル装着孔60eを設けるとともに、ホルダ部60dの周側面からノズル部264の周側面まで通じる嵌挿孔60fを設け、嵌挿孔60fに調節駒68の軸部68aをOリング69により液密にシールした状態で嵌挿し、軸部68aの端部に形成された嵌合突部68bをノズル部264の周側面に周方向に形成した係合溝264cに係合させて嵌挿している。
図9に、調節駒68を回動させた際にノズル部264が移動する状態を示す。図9(a)は、ノズル部264が最も後退した位置にある状態、すなわちノズル部264の先端とノズル挿入孔72の内端面との間隔(L)がもっとも開いた状態を示し、図9(b)は、ノズル部264が最も前進した位置にある状態、すなわちノズル部264の先端とノズル挿入孔72の内端面との間隔(L)がもっとも狭くなった状態を示す。
調節駒68を用いてノズル部264のノズル挿入孔72への挿入量を調節する方法によれば、ノズル部264を交換せずにノズル部264とノズル挿入孔72の内端面との間隔(L)を調節することができるという利点がある。
また、ホルダ30に、ホルダ30の周側面から調節駒68が配置されている位置にまで通じる操作孔を設け、ホルダ30の外部から調節駒68を操作して、ホルダ30から各ピースを取り外さずにノズル部264を調節するように構成することも可能である。
図10はセミドライ加工装置の第4の実施形態を示す。本実施形態のセミドライ加工装置は、工業エアについては主軸10に設けたエア流路25からホルダ130に供給する一方、切削油については、主軸10に切削油供給路を設けることなくホルダ130に切削油を供給する構成としたものである。
すなわち、ホルダ130が支持台100に支持され、支持台100に切削油供給部140に接続される切削油供給ポート102が設けられ、支持台100の内部に切削油をホルダ30側に供給する流路104が設けられている。
また、ホルダ130には、切削油と工業エアとを混合してオイルミストを生成するミスト生成機構を構成するための第1のピース150、第2のピース160、第3のピース170およびスペーサ80が、ホルダ130に設けられた貫通孔31内に配置されている。第1のピース150は第2のピース160の他端側にねじ込んで固定され、第2のピース160はねじ110によりホルダ130に固定される。スペーサ80は第2のピース160にねじ止めされ、第3のピース170は貫通孔31の内周面に設けられたねじ部に螺合して固定される。
また、切削油供給部140から切削油供給ポート102に切削油が供給されると、支持台100に設けられた流路104とホルダ130内に設けられた流路85、59、64aを介してノズル部64に切削油が供給される。
また、本実施形態では第2のピース160にピストン52を装着してバルブ機構260を構成し、スペーサ80に切削油流路としての流路85を形成してノズル部64へ切削油を導くように構成している。このように、ホルダ130内に配置する各部材の構成は、流路の設計方法によって適宜設計することが可能である。
10 主軸
11 嵌合凹部
12 係合凹部
16 内挿管
16a、16b、16c 流路
25 エア流路
30、130 ホルダ
31 貫通孔
32 コレット
33 嵌合部
34 係合突起部
35 突起ピース
38、59a、59b、59c、64a、64b 流路
40 連通空間
50、150 第1のピース
52 ピストン
53 シリンダ
54 弁座
55 スプリング
57 切削油連通溝
58、59、59a、59b、59c 流路
60、160、161 第2のピース
60e ノズル装着孔
64、164、264 ノズル部
64c 係合溝
68 調節駒
68b 嵌合突部
70、170 第3のピース
72 ノズル挿入孔
73 工業エア吐出部
80 スペーサ
83 ノズル挿通孔
90 開閉バルブ部
92 ピストン部
100 支持台
110 ホルダ装着部
102 切削油供給ポート
140 切削油供給部
200 工業エア供給部
250 工業エア弁部
255 切削油弁部
260 バルブ機構
270 ミキシング部
300 ミスト生成機構
Claims (9)
- 工具を支持するホルダと、該ホルダが着脱自在に装着されるホルダ装着部を有する主軸と、主軸を回転駆動する駆動機構とを備え、切削油と工業エアとが霧状に混合されたオイルミストを加工に用いるセミドライ加工装置であって、
前記ホルダ内に、該ホルダに個別に供給される切削油と前記工業エアとを混合してオイルミストを生成するミスト生成機構を備えることを特徴とするセミドライ加工装置。 - 前記ホルダに前記切削油を供給する切削油供給部と、前記ホルダに前記工業エアを供給する工業エア供給部とが、前記ホルダとは離間して配置され、個別に制御可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のセミドライ加工装置。
- 前記ミスト生成機構が、
前記切削油と前記工業エアとを霧状に混合しオイルミストを噴射するミキシング部と、 該ミキシング部への前記切削油の供給を制御するバルブ機構とを備えていることを特徴とする請求項1または2に記載のセミドライ加工装置。 - 前記ミキシング部が、
前記切削油を吐出する管状に形成されたノズル部と、
前記工業エアが供給される流路に連通し、前記ノズル部の先端の外周に沿って設けられた工業エア吐出部とを備えることを特徴とする請求項3に記載のセミドライ加工装置。 - 前記ミキシング部が、
ノズル部が挿入されるノズル装着孔を有するとともに、
ノズル装着孔に挿入されたノズル部を固定する固定手段を有することを特徴とする請求項4に記載のセミドライ加工装置。 - 前記ミキシング部が、
ノズル部が挿入されるノズル装着孔を有するとともに、
ノズル装着孔に挿入されたノズル部の挿入量を調節する調節手段を有することを特徴とする請求項4または5に記載のセミドライ加工装置。 - 前記ノズル部は、側面周方向に設けられた係合溝を有し、
前記調節手段は、前記ホルダの外周から前記ノズル装着孔に向けて貫設され該ホルダに回転自在に支持された軸部と、該軸部の回転軸から偏心して前記ノズル装着孔に向けて突設され前記溝部と摺動自在に嵌合する嵌合突部とを備え、
前記ホルダの外部から前記調節手段の軸部を回動させて前記ノズル部の挿入量を調節することを特徴とする請求項6に記載のセミドライ加工装置。 - 前記ミキシング部は、前記ホルダに支持された工具に向けて円錐状に広がって開口し、前記ノズル部によって噴出されたオイルミストを工具側へ導く開口部を有する噴霧ノズル部を備え、
該噴霧ノズル部は、前記ノズル部の先端からの距離が可変に設けられていることを特徴とする請求項3〜7の何れか一項に記載のセミドライ加工装置。 - 前記バルブ機構が、
前記工業エアの供給圧力によって開弁する工業エア弁部と、
前記工業エア弁部と一体で、該工業エア弁部の開弁とともに前記ミキシング部への前記切削油の供給路を開弁する切削油弁部とを備えることを特徴とする請求項3〜8の何れか一項に記載のセミドライ加工装置。
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