JP4647057B2 - 下穴修正工具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、被削材に予め貫通して設けられた下穴を修正するのに使用する下穴修正工具に係り、特に、高硬度材料で構成された被削材に設けられた下穴が歪んでいる場合等においても、この下穴を真っすぐに修正できるようにした点に特徴を有するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来において、鉄鋼材料を熱処理してその硬度を高めた高硬度材料からなる被削材に貫通したネジ穴を設けるにあたっては様々な方法が用いられていた。
【0003】
そして、第1の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材に貫通した下穴を設けると共にこの下穴にタップを用いてネジ切り加工を行い、その後、この被削材を熱処理して硬度を高めるようにしており、また第2の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材に貫通した下穴を設けた後、この被削材を熱処理してその硬度を高め、その後、上記のように設けた下穴にタップを用いてネジ切り加工を行うようにしており、また第3の方法においては、熱処理して硬度を高めた被削材に対して貫通した下穴を設けた後、この下穴にタップを用いてネジ切り加工を行うようにしていた。
【0004】
ここで、上記の第1の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材にネジ穴を設けた後、この被削材を熱処理するため、この熱処理により被削材に設けたネジ穴が変形してしまい、このネジ穴にネジがうまく入らなくなるという問題があった。
【0005】
また、上記の第2の方法においては、熱処理前の硬度の低い状態の被削材に下穴を設けた後、この被削材を熱処理するため、この熱処理により被削材に設けた下穴が変形してしまい、この下穴に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが折れたりするという問題があり、また下穴を設けた被削材を熱処理するため、この被削材を装置から取り外し、熱処理後に、再度この被削材を装置にセットし直さなければならず、作業が面倒になるという問題もあった。
【0006】
このため、高硬度材料からなる被削材にネジ穴を設ける方法としては、上記の第3の方法が好ましいと考えられている。
【0007】
しかし、上記の第3の方法に示すように、熱処理して硬度を高めた被削材に貫通した下穴を設ける場合において、この被削材の形状が平坦な板状でなくて、例えば、図1に示すように、被削材1の下面1aが傾斜した状態になっている場合において、この被削材1にドリル等の穴あけ工具を用いて下穴2を設けると、この被削材1の硬度が高いために、穴あけ工具が厚みの薄い方向に逃げてしまい、被削材1に設けられた下穴2が傾斜して歪むという問題があった。
【0008】
そして、このように歪んだ下穴2に対してタップを用いてネジ切り加工を行うようにした場合、タップが折れるという問題が生じた。
【0009】
ここで、ドリル等の穴あけ工具によって被削材1に予め設けられた下穴2の周囲を切削して仕上げるにあたり、従来においては、一般にリーマ等の仕上工具が用いられていた。
【0010】
しかし、リーマ等の仕上工具の場合、切り屑を排出させる切り屑排出溝が周方向に所要間隔を介して長く設けられており、このため、この仕上工具の剛性が低くなり、上記のように硬度が高い被削材1に設けられた下穴2の周囲を切削する場合、この仕上工具が上記のように歪んだ下穴2に沿って曲がってしまい、真っすぐな下穴2を設けることができなくなったり、この仕上工具が曲がって折れするという問題があった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、被削材に予め貫通して設けられた下穴が歪んだ場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、特に、高硬度材料で構成された被削材に設けられた下穴が歪んでいる場合においても、この下穴を真っすぐに修正できるようにすることを課題とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明における下穴修正工具においては、被削材1に予め貫通して設けられた下穴2を修正する場合における上記のような課題を解決するため、円柱状になった工具本体10の先端外周部に所要幅dの切刃13を複数設けると共に、各切刃13における工具本体10の回転方向前方側に工具本体10の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット12をこの工具本体10の先端部にだけ設け、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット12の底面12aとのなす角度θ1が、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の切刃13とのなす角度θ2よりも小さくなるようにしたのである。
【0013】
そして、この発明における下穴修正工具のように、工具本体10の先端部にだけ切り屑ポケット12を設けると、切り屑を排出させる長い溝が多く設けられたリーマに比べて、工具本体10の剛性が高くなる。
【0014】
そして、この発明における下穴修正工具により被削材1に予め貫通して設けられた下穴2を修正する場合、工具本体10の先端外周部に設けられた各切刃13によって下穴2の周囲が切削されると共に、上記のように工具本体10の剛性が高いため、高硬度材料からなる被削材1に予め設けられた下穴2が歪んでいる場合においても、この工具本体10が下穴2に沿って曲がるのが抑制され、歪んだ下穴2が真っすぐに修正されるようになる。
【0015】
また、この発明の下穴修正工具においては、上記のように工具本体10の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット12の底面12aとのなす角度θ1が、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の切刃13とのなす角度θ2よりも小さくなるようにしているため、切刃13によって切削された切り屑が上記の切り屑ポケット12の底面12aにあたると、この切り屑が工具本体10の先端側に押し出され、貫通して設けられた下穴2を通して外部に排出されるようになる。このため、工具本体10の先端部における切り屑ポケット12を大きくしなくても切り屑が詰まるということがなく、下穴修正工具の剛性を高めることができる。
【0016】
また、この発明における下穴修正工具において、請求項2に示すように、面取り部11が設けられた工具本体10の先端部から後方に向かって、工具本体10径Dが収縮した収縮部14を設けると、この下穴修正工具により被削材1に予め貫通して設けられた下穴2を修正する場合に、工具本体10が僅かに振れたとしても、切刃13によって切削された下穴2の周囲が切刃13より後部側における工具本体10の外周部によって擦られて、この下穴2の周囲が硬化するのが防止され、下穴2に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、下穴2の周囲が硬くなりずぎてタップが折れるのが防止されるようになる。
【0017】
また、請求項3に示すように、上記の収縮部14に工具本体10の軸心側に凹んだ凹部15を設けると、工具本体10の径が大きい下穴修正工具を用いて下穴2を修正する場合においても、切刃13によって切削された下穴2の周囲が、面取り部11より後部側における工具本体10の外周部に擦られて硬化するのが防止されるようになる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る下穴修正工具を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【0019】
この実施形態における下穴修正工具においては、図2及び図3に示すように、円柱状になった工具本体10の先端外周部に工具本体10の中心に対して対称になるように2つの面取りを行うと共に、2つの面取り部分における工具本体10の回転方向前方側にれぞれ工具本体10の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット12を設け、所要幅dの切刃13を工具本体10の中心に対して対称になるように2つ設けると共に、この2つの切刃13より工具本体10の回転方向後方側にそれぞれ2つの逃げ面11a,11bを連続して形成するようにしている。
【0020】
ここで、この実施形態における下穴修正工具において、上記のように工具本体10の先端外周部に2つの切刃13を設けると共に、この2つの切刃13より工具本体10の回転方向前方側にそれぞれ工具本体10の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット12を設けるにあたり、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット12の底面12aとのなす角度θ1が、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の切刃13とのなす角度θ2よりも小さくなるようにしている。
【0021】
また、この実施形態の下穴修正工具においては、上記の各切刃13が設けられた工具本体10の先端部から後方に向かって、工具本体10の中心軸と適当な角度αをなすようにしてテーパー状に工具本体10の径Dが収縮した収縮部14を設けている。
【0022】
そして、この実施形態の下穴修正工具を用いて、図1に示すように、下面1aが傾斜した状態になった被削材1に設けられた歪んだ下穴2を修正するにあたっては、工具本体10を回転させて、その先端外周部における各切刃13により下穴2の周囲を切削しながら、この工具本体10を上記の下穴2に押し込むようにする。
【0023】
このようにすると、上記の各切刃13により切削された切り屑は切り屑ポケット12の底面12aにあたって工具本体10の先端側に押し出され、貫通して設けられた下穴2を通して外部に排出されるようになると共に、この工具本体10においては、その先端部に切り屑ポケット12が設けられているだけであり、リーマのように切り屑を排出させる長い溝が形成されていないため、この工具本体10のの剛性が高く、下穴2が変形している場合においても、この工具本体10が下穴2に沿って変形するのが抑制され、真っすぐな下穴2が得られるようになる。
【0024】
また、この実施形態の下穴修正工具においては、上記のように各切刃13が設けられた工具本体10の先端部から後方に向かってテーパ状に収縮した収縮部14を設けているため、工具本体10が僅かに振れたとしても、切刃13によって切削された下穴2の周囲が、この切刃13より後部側における工具本体10の外周部によって擦られるのが抑制されて、この下穴2の周囲が硬化するということもない。
【0025】
なお、この実施形態の下穴修正工具においては、工具本体10の先端部から後方に向かってテーパ状に収縮した収縮部14を設けるようにしただけであるが、図4に示すように、上記の収縮部14に工具本体10の軸心側に凹んだ凹部15を設けると、この工具本体10の径Dが大きくなった場合においても、切刃13によって切削された下穴2の周囲が、この切刃13より後部側における工具本体10の外周部によって擦られるのが抑制されて、この下穴2の周囲が硬化するということがなくなる。
【0026】
次に、この発明の具体的な実施例の下穴修正工具を用いて、被削材1に設けられた歪んだ下穴2を修正する場合について説明すると共に、このように実施例の下穴修正工具により被削材1に設けられた歪んだ下穴2を修正した場合、この下穴2にタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが折れるのが防止されることを比較例を挙げて明らかにする。
【0027】
ここで、下穴2を設ける被削材1としては、SCM440の鋼材を900℃で45分間油焼き入れした後、520℃で80分間焼き戻しし、ロックウェル硬さCスケール(HRC)が40〜45になった高硬度材料で構成され、前記の図1に示すように、この被削材1の下面1aが水平面に対して60°傾斜したものを用いた。
【0028】
(実施例1及び比較例1)
ここで、上記の被削材1に対して下穴2を設けるにあたっては、直径が2.1mmのハイスドリルを用い、切削速度を12m/min、送りを0.022mm/revにし、上記の被削材1に対して穴の短い部分の長さが10mmになった下穴2を設けた。
【0029】
ここで、このようにして下穴2を設けた場合、この下穴2の曲がりが0.1〜0.15mmの範囲であり、またこの下穴2の貫通部分近傍における面粗度を、算述平均粗さRaで求めると、12.5〜6.3μmRaの範囲であった。
【0030】
そして、実施例1においては、超硬合金で構成され、径Dが2.15mm、切刃13の幅dが0.2mm、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット12の底面12aとのなす角度θ1が25°、工具本体10の中心軸と直交する面と切刃13とのなす角度θ2が45°、収縮部14が工具本体10の中心軸となす角度αが1°、逃げ面11aの逃げ角が10°になった上記の図2及び図3に示す下穴修正工具を用い、切削速度を30m/min、送りを0.015mm/revにして、被削材1に設けられた上記の下穴2の修正を行った。
【0031】
この結果、被削材1に設けられた下穴2が真っすぐに貫通されるようになり、また下穴2の貫通部分近傍における面粗度は約1.6μmRaになっていた。
【0032】
そして、このように実施例1の下穴修正工具を用いて被削材1に設けられた下穴2を修正した後、この下穴2に対してM2のタップを用い、回転数100rpmでネジ切り加工を行う一方、比較例1においては、被削材1に設けられた下穴2を修正することなく、そのままその下穴2に対してM2のタップを用い、回転数100rpmでネジ切り加工を行った。
【0033】
この結果、被削材1に設けられた下穴2を修正することなく、そのままネジ切り加工を行った比較例1の場合には、30〜34回のネジ切り加工を行った時点でタップが破損した。これに対して、上記の実施例1の下穴修正工具を用いて被削材1に設けられた下穴2を修正した場合には、タップが破損するまでに180〜200回のネジ切り加工が行えた。
【0034】
(実施例2,3及び比較例2)
実施例2,3及び比較例2においては、上記の被削材1に対して下穴2を設けるにあたり、直径が4.3mmのハイスドリルを用い、切削速度を12m/min、送りを0.045mm/revにして、上記の被削材1に穴の短い部分の長さが15mmになった下穴2を設けた。
【0035】
ここで、このようにして下穴2を設けた場合、この下穴2の曲がりが0.1〜0.15mmの範囲であり、またこの下穴2の貫通部分近傍における面粗度を、算述平均粗さRaで求めると、12.5〜6.3μmRaの範囲であった。
【0036】
そして、実施例2においては、超硬合金で構成され、直径Dが4.35mm、切刃13の幅dが0.5mm、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット12の底面12aとのなす角度θ1が25°、工具本体10の中心軸と直交する面と切刃13とのなす角度θ2が45°、収縮部14が工具本体10の中心軸となす角度αが1°、逃げ面11aの逃げ角が10°になった上記の図2及び図3に示す下穴修正工具を用い、切削速度を30m/min、送りを0.03mm/revにして、被削材1に設けられた上記の下穴2の修正を行った。
【0037】
この結果、被削材1に設けられた下穴2が真っすぐに貫通されるようになると共に、この下穴2の貫通部分近傍における面粗度は約1.6μmRaになっていた。但し、この場合、下穴2の周囲が工具本体10の外周部により擦られて硬化していた。
【0038】
また、実施例3においては、上記の実施例2において用いた下穴修正工具における収縮部14に、図4に示すように工具本体10の軸心側に凹んだ凹部15を設けた下穴修正工具を用い、それ以外は、上記の実施例2と同様にして、被削材1に設けられた下穴2の修正を行った。
【0039】
この結果、被削材1に設けられた下穴2が真っすぐに貫通されるようになると共に、下穴2の貫通部分近傍における面粗度は約1.6μmRaになっており、また、この下穴2の周囲が工具本体10の外周部により擦られて硬化するということもなかった。
【0040】
そして、上記のように実施例2,3の下穴修正工具を用いて、被削材1に設けられた下穴2を修正した後、各下穴2に対してそれぞれM5のタップを用い、回転数100rpmでネジ切り加工を行う一方、比較例2においては、被削材1に設けられた下穴2を修正することなく、そのままその下穴2に対してM5のタップを用い、回転数100rpmでネジ切り加工を行った。
【0041】
この結果、被削材1に設けられた下穴2を修正することなく、そのままネジ切り加工を行った比較例2の場合には、30〜34回のネジ切り加工を行った時点でタップが破損した。これに対して、上記の実施例2の下穴修正工具を用いて被削材1に設けられた下穴2を修正した場合には、タップが破損するまでに70〜80回のネジ切り加工が行え、また上記の実施例3の下穴修正工具を用いて被削材1に設けられた下穴2を修正した場合には、タップが破損するまでに200〜240回のネジ切り加工が行えた。
【0042】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明に係る下穴修正工具を用いて被削材に予め貫通して設けられた下穴を修正するようにした場合、この下穴修正工具の剛性が高くなり、高硬度材料からなる被削材に予め設けられた下穴が歪んでいる場合にも、この下穴が修正されて、真っすぐな下穴が得られるようになった。
【0043】
この結果、高硬度材料からなる被削材に予め設けられた下穴が歪んでいる場合にも、下穴が修正されて真っすぐになり、この下穴に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが簡単に折れるのが防止されるようになった。
【0044】
また、この発明の下穴修正工具においては、工具本体の中心軸と直交する面と傾斜した切り屑ポケットの底面とのなす角度θ1が、工具本体の中心軸と直交する面と切刃とのなす角度θ2よりも小さくなるようにしたため、切刃によって切削された切り屑が切り屑ポケットの底面にあたると、この切り屑が工具本体の先端側に押し出され、貫通して設けられた下穴を通して外部に排出されるようになった。
【0045】
この結果、この発明の下穴修正工具においては、工具本体の先端部における切り屑ポケットを大きくしなくても切り屑が詰まるということがなく、下穴修正工具の剛性を高めることができた。
【0046】
また、この発明における下穴修正工具において、切刃が設けられた工具本体の先端部から後方に向かって径の収縮した収縮部を設けると、この下穴修正工具により被削材に予め貫通して設けられた下穴を修正する場合に、下穴の周囲が切刃より後部側における工具本体の外周部により擦られて硬化するのが防止され、下穴に対してタップを用いてネジ切り加工を行う場合に、タップが折れるのがより一層防止されるようになった。
【0047】
さらに、この発明における下穴修正工具において、上記の収縮部に工具本体の軸心側に凹んだ凹部を設けると、工具本体の径が大きい下穴修正工具を用いて下穴を修正する場合においても、下穴の周囲が面取り部より後部側における工具本体の外周部により擦られて硬化するのが防止されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】下面が傾斜した被削材に下穴を設けた際に、この下穴が傾斜して歪んだ状態を示した断面説明図である。
【図2】この発明の一実施形態に係る下穴修正工具の部分側面図である。
【図3】同実施形態に係る下穴修正工具の正面図である。
【図4】同実施形態に係る下穴修正工具において、面取り部が設けられた工具本体の先端部から後方に向かって工具本体の径が収縮した収縮部に工具本体の軸心側に凹んだ凹部を設けた下穴修正工具の変更例の部分側面図である。
【符号の説明】
1 被削材
2 下穴
10 工具本体
12 切り屑ポケット
12a 切り屑ポケットの底面
13 切刃
14 収縮部
15 凹部
θ1 工具本体の中心軸と直交する面と切り屑ポケットの底面とのなす角度
θ2 工具本体の中心軸と直交する面と切刃とのなす角度
d 切刃の幅
Claims (3)
- 被削材1に予め貫通して設けられた下穴2を修正するのに使用する下穴修正工具であって、円柱状になった工具本体10の先端外周部に所要幅dの切刃13が複数設けられると共に、各切刃13における工具本体10の回転方向前方側に工具本体10の中心側から外周側に向けて傾斜した切り屑ポケット12がこの工具本体10の先端部にだけ設けられてなり、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の傾斜した切り屑ポケット12の底面12aとのなす角度θ1が、工具本体10の中心軸と直交する面と上記の切刃13とのなす角度θ2よりも小さくなるようにしたことを特徴とする下穴修正工具。
- 請求項1に記載した下穴修正工具において、切刃13が設けられた工具本体10の先端部から後方に向かって、工具本体10の径Dが収縮した収縮部14を設けたことを特徴とする下穴修正工具。
- 請求項2に記載した下穴修正工具において、上記の収縮部14に工具本体10の軸心側に凹んだ凹部15を設けたことを特徴とする下穴修正工具。
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