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技術 加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に有する中空の加工品を製造する方法

出願人 エルンストグロープアクチェンゲゼルシャフト
発明者 ダニエルデリアハンスクラプフェンバウアー
出願日 1993年7月13日 (26年0ヶ月経過) 出願番号 1993-172832
公開日 1994年6月3日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1994-154927
状態 特許登録済
技術分野 特定物品の製造 回転塑性加工 特定物品の製造
主要キーワード リング状断面 成形リブ 機械架台 加工品形状 作業形式 準備態勢 円形加工 円形素材
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年6月3日)のものです。
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図面 (7)

目的

加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に全体的又は部分的に有する中空の加工品を、品質低下なしに従来よりも経済的かつ効果的にグローブ方式に則して製造する。

構成

衝撃式展圧動作中に軸方向及び半径方向に材料を押し退けつつ円形加工素材61から、少なくとも内面に成形部を有する中空加工品6を冷間塑性変形加工によって直接形成する。

概要

背景

中空加工品に高品質成形部(例えば歯列)を製造するためには同一出願人による公知のグローブ(Grob)方式が最適である。当該グローブ方式は、刊行物乃至は文献及び実地において周知であり汎用されているにも拘らず、以下に要約して説明しておく。

比較的厚肉の中空加工品における外歯列製造法は、例えばスイス国特許第579427号、フランス国特許第7538539号及びドイツ連邦共和国特許第2549230号の各明細書に開示されている。

比較的薄肉の加工品の場合には前記グローブ方式では、外面成形部と内面成形部(両者の成形断面は異なっていることもできる)は冷間塑性変形加工によって同時に製作される。この製作のために素材管状部分が先ず、内面成形部に対応した成形マンドレル上に被せ嵌められる。この状態で加工素材を加工品軸線に沿ってシフトしかつ加工品軸線を中心として回転させることによって加工素材には加工品送りが与えられる。この加工品送り中に加工素材には、リング状に断面成形されたロールによって外側から加工が施され、その際、成形ピッチと加工品送りとに調和された迅速な繰返し周期で各ロールでもって衝撃的な個々の展圧動作が行なわれる。この個々の衝撃式展圧動作は、主として前記成形部の長手方向に延びる同一方向で実施される。その際、同一のロールによって順次迅速に行なわれる個々の衝撃式展圧動作は、前記加工品送りによって規定された加工素材の1本の螺線状区域に沿って進行する。

成形部長手方向に同一の成形溝、例えば同一の歯溝に沿って順次続いて行なわれる個々の衝撃式展圧動作は、加工素材に対する作用の点で部分的にオーバーラップさせられる。断面の成形された成形マンドレル上で冷間塑性変形を施す前記方式では、個々の衝撃式展圧動作の度毎に加工素材は、その都度比較的短かな加工素材区分に沿って主として半径方向で成形マンドレルの断面成形溝内へ押し退けられる。

比較的厚肉の加工品の場合には、成形マンドレルに沿ってただ内面成形部だけを製作することもできる。その際外面の形状には大して重きが置かれていない場合には、当該外面は任意に、程度の差こそあれ平滑に構成することできる。このためには、断面成形リブを有していないロールが使用され、該ロールは、加工素材の回転に正確に同期させて回転する必要はない。

前記のような中空の加工品を製造するためには、従来の技術によれば、加工素材から常に先ず最初に中間製品としてコップ状中空体が製造され、この中空体状中間製品の製造は大抵は極めて高価な多段式プレス順送りプレス)を用いて数段階で行なわれる。最終プレス段を経たのちに初めて中空体状中間製品はグローブ式製造装置へ供給されて、該製造装置に位置している成形マンドレル上に被せ嵌めた上で、グローブ方式に従って冷間塑性変形加工を施すことが可能になる。

概要

加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に全体的又は部分的に有する中空の加工品を、品質低下なしに従来よりも経済的かつ効果的にグローブ方式に則して製造する。

衝撃式展圧動作中に軸方向及び半径方向に材料を押し退けつつ円形加工素材61から、少なくとも内面に成形部を有する中空加工品6を冷間塑性変形加工によって直接形成する。

目的

本発明の課題は、加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に全体的又は部分的に有する中空の加工品を、品質低下なしに従来よりも経済的かつ効果的にグローブ方式に則して製造することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

グローブ方式による冷間塑性変形加工によって加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に有する中空の加工品を製造する方法であって、加工素材(61)と、製造すべき内面成形部に対応した成形マンドレル(8;80)とを、加工品軸線(5)に沿ってシフト(1)しかつ該加工品軸線(5)を中心として回転(3)させることによって、前記加工素材と成形マンドレルとに加工送りを与える一方、回転する展圧ヘッド(77)内に回転駆動可能に軸支された少なくとも1本の衝撃ロール(78;781)によって、前記加工送りに調和された迅速な繰返し周期で、しかも主として前記成形部の長手方向に延びる同一方向で、前記加工送りによって規定された加工素材の1本の螺線状区域に沿って外側から、個々の衝撃式展圧を部分的にオーバーラップさせつつ行なう形式のものにおいて、衝撃式展圧動作中に軸方向及び半径方向に材料を押し退けつつ円形素材(61)から、少なくとも内面に成形部を有する中空加工品(6;60)を冷間塑性変形加工によって直接形成することを特徴とする、加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に有する中空の加工品を製造する方法。

請求項2

円形加工素材半径(RO)と成形マンドレル半径(RD)との差(D)を、加工品長(WL)よりも小さくか又は最大限でも該加工品長に等しくなるようにする、請求項1記載の方法。

請求項3

外面に特別に成形部を有していない加工品(6)を製造するために、半径方向断面で見て事実上成形部を有していないか又は凹面状に構成された少なくとも1本の衝撃ロール(78)を所属の展圧ヘッド(77)内で回転させる、請求項1又は2記載の方法。

請求項4

加工品軸線(5)の方向に真直ぐに延びる外面成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる外面成形部を有する加工品(60)を製造するために、半径方向断面で見てリング状断面成形部を有しかつ該リング状断面成形部の両側に凹面状の周面部を有する少なくとも1本の衝撃ロール(781)を、所属の展圧ヘッド(77)内で、加工品送りと同期的に回転させ、前記のリング状断面成形部を有する同一の衝撃ロール(781)でもって同一の成形溝内において順次に続く個々の衝撃展圧動作を成形部長手方向で部分的にオーバーラップさせる、請求項1又は2記載の方法。

請求項5

扁平な円形加工素材(60)を使用する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、グローブ方式による冷間塑性変形加工によって加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に有する中空の加工品を製造する方法であって、加工素材と、製造すべき内面成形部に対応した成形マンドレルとを、加工品軸線に沿ってシフトしかつ該加工品軸線を中心として回転させることによって前記加工素材と成形マンドレルとに加工送りを与える一方、回転する展圧ヘッド内に回転駆動可能に軸支された少なくとも1本の衝撃ロールによって、前記加工送りに調和された迅速な繰返し周期で、しかも主として前記成形部の長手方向に延びる同一方向で、前記加工送りによって規定された加工素材の螺線状区域に沿って外側から、個々の衝撃式展圧を部分的にオーバーラップさせつつ行なう形式の方法に関するものである。

0002

なお本方法によって得られる中空加工品は、内面にだけでなく、所望に応じて外面においても加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を有することができる。

0003

成形部が加工品の内面と外面の何れにも設けられている場合、前記形式の製造法では内面の成形部と外面の成形部との間において、成形断面の点で、程度の差こそあれ強い一致又は著しい相違を得るようにすることが可能である。

0004

また前記形式の製造法では、成形部の軸方向延在区域及び/又は成形部の周方向延在区域を、必要に応じて制限することが可能である。

0005

成形部の例としては歯列を例示することができる。

背景技術

0006

中空の加工品に高品質の成形部(例えば歯列)を製造するためには同一出願人による公知のグローブ(Grob)方式が最適である。当該グローブ方式は、刊行物乃至は文献及び実地において周知であり汎用されているにも拘らず、以下に要約して説明しておく。

0007

比較的厚肉の中空加工品における外歯列の製造法は、例えばスイス国特許第579427号、フランス国特許第7538539号及びドイツ連邦共和国特許第2549230号の各明細書に開示されている。

0008

比較的薄肉の加工品の場合には前記グローブ方式では、外面成形部と内面成形部(両者の成形断面は異なっていることもできる)は冷間塑性変形加工によって同時に製作される。この製作のために素材管状部分が先ず、内面成形部に対応した成形マンドレル上に被せ嵌められる。この状態で加工素材を加工品軸線に沿ってシフトしかつ加工品軸線を中心として回転させることによって加工素材には加工品送りが与えられる。この加工品送り中に加工素材には、リング状に断面成形されたロールによって外側から加工が施され、その際、成形ピッチと加工品送りとに調和された迅速な繰返し周期で各ロールでもって衝撃的な個々の展圧動作が行なわれる。この個々の衝撃式展圧動作は、主として前記成形部の長手方向に延びる同一方向で実施される。その際、同一のロールによって順次迅速に行なわれる個々の衝撃式展圧動作は、前記加工品送りによって規定された加工素材の1本の螺線状区域に沿って進行する。

0009

成形部長手方向に同一の成形溝、例えば同一の歯溝に沿って順次続いて行なわれる個々の衝撃式展圧動作は、加工素材に対する作用の点で部分的にオーバーラップさせられる。断面の成形された成形マンドレル上で冷間塑性変形を施す前記方式では、個々の衝撃式展圧動作の度毎に加工素材は、その都度比較的短かな加工素材区分に沿って主として半径方向で成形マンドレルの断面成形溝内へ押し退けられる。

0010

比較的厚肉の加工品の場合には、成形マンドレルに沿ってただ内面成形部だけを製作することもできる。その際外面の形状には大して重きが置かれていない場合には、当該外面は任意に、程度の差こそあれ平滑に構成することできる。このためには、断面成形リブを有していないロールが使用され、該ロールは、加工素材の回転に正確に同期させて回転する必要はない。

0011

前記のような中空の加工品を製造するためには、従来の技術によれば、加工素材から常に先ず最初に中間製品としてコップ状中空体が製造され、この中空体状中間製品の製造は大抵は極めて高価な多段式プレス順送りプレス)を用いて数段階で行なわれる。最終プレス段を経たのちに初めて中空体状中間製品はグローブ式製造装置へ供給されて、該製造装置に位置している成形マンドレル上に被せ嵌めた上で、グローブ方式に従って冷間塑性変形加工を施すことが可能になる。

発明が解決しようとする課題

0012

本発明の課題は、加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に全体的又は部分的に有する中空の加工品を、品質低下なしに従来よりも経済的かつ効果的にグローブ方式に則して製造することである。

課題を解決するための手段

0013

前記課題を解決する本発明の構成手段は、衝撃式展圧動作中に軸方向及び半径方向に材料を押し退けつつ円形素材から、少なくとも内面に成形部を有する中空加工品を冷間塑性変形加工によって直接形成する点にある。

0014

本発明の製造法を実施するために使用される製造装置は、次のような構成部分を有している。すなわち:
(a)マンドレル軸線(後の加工品軸線に合致する)方向に真直ぐに延びる断面成形部又は該マンドレル軸線に対して斜向して延びる断面成形部をもった成形マンドレルを有する軸方向にシフト可能かつ回転可能な加工素材取付け部。

0015

(b)展圧ヘッド支持体内に回転可能に支承された展圧ヘッド並びに、該展圧ヘッドによって遊星公転式連動周回可能かつ自転可能に前記展圧ヘッド内に軸支されていて該展圧ヘッドの各回転毎に、前記成形マンドレルに共軸の加工素材に対して部分展圧動作を施す少なくとも1本の衝撃ロール。

0016

本発明の方法によって加工素材は、グローブ式製造装置を用いて冷間塑性変形加工によって1回の作業工程で一挙に加工品に仕上げられる。

0017

従来は、所要精密度を得るためには先ず加工素材から中空体状中間製品を製造する工程は避けることができないと信じられていたので、前以て中空体状中間製品を製造した上で、この中空体状中間製品から次いでグローブ方式による冷間塑性変形加工によって、加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に有する中空の加工製品が製造された。要するに塑性変形加工作業を常に2工程で行なうことが必要だった訳である。

0018

しかしながら今や、本発明のように適当な直径の扁平又は皿形円形加工素材から出発しても、該円形素材をグローブ式製造装置にかけてグローブ方式による冷間塑性変形加工によって直接に、要するに中空体中間製品を前以て製造することなしに、加工品軸線方向に真直ぐに延びる成形部又は該加工品軸線に対して斜向して延びる成形部を少なくとも内面に有する中空の加工製品を製造できることが判った。

0019

この場合、円形加工素材半径と成形マンドレル半径との差が、加工品長よりも小さくか又は最大限でも該加工品長に等しくするのが殊に有利である。

0020

次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。

0021

図1に示した製造装置7はその機械架台70内に、(この場合は後の加工品軸線にも合致することになる)成形マンドレル軸線5に共軸の保持プランジャ71を有し、該保持プランジャは、やはり成形マンドレル軸線5上に位置している対向プランジャ72の運動量に応じて該対向プランジャによってシフトされる。

0022

図1では、保持プランジャ71と対向プランジャ72との間に、ブランクとしての円形加工素材61並びに成形マンドレル8をすでチャックした状態が図示されている。

0023

対向プランジャ72は回転駆動装置73によって矢印3の方向に回転され、これによって成形マンドレル8、円形加工素材61もしくは成形中の加工材611及び成形済みの加工品6が一緒に回転される。

0024

また対向プランジャ72は、軸方向駆動装置75によりねじスピンドル74を介して矢印1の方向にシフトされる。

0025

場合によっては、矢印1及び3で示した方向の駆動運動電子制御手段(図示せず)によって、展圧ヘッド77内における衝撃ロール78の回転に調和させることが可能である。展圧ヘッド77は矢印4で示した回転方向に回転する。

0026

図示のように機械架台70内には2つの展圧ヘッド支持体76が対向配置されている。両展圧ヘッド支持体76は、図示を省いた調整プランジャによって、二重矢印2の方向で成形マンドレル軸線5に対して接近・離反調整可能である。原則として図示の状況において両展圧ヘッド支持体76は正しい間隔に調整された位置に在り、かつ、展圧終了の時点までその位置に留まるか、或いは展圧中に技術的要求に応じてNC軸線を介して調整される。必要に応じて、形成済み加工品6の送り戻し及び放出のために、両展圧ヘッド支持体を調整することが可能である。

0027

各展圧ヘッド支持体76内では展圧ヘッド77が回転駆動可能に軸支されている。この回転駆動は周知の形式で行なわれる。この場合両展圧ヘッド77は、互いに逆回転方向4で同期的に回転駆動されて、両展圧ヘッド内に夫々軸支された衝撃ロール78が円形加工素材61又は成形中の加工材611に対して同時に作用するようになっている。円形加工素材61又は形成中の加工材611の回転運動同期化は公知の機械的及び/又は電子的な手段(図はせず)によって行なうことができる。

0028

図示の各展圧ヘッド77では夫々1本の衝撃ロール78しか図示されていないが、2本以上の衝撃ロールを設けて、これによって駆動状態はそれ相応に変化することになる。

0029

成形加工品6を製造するための本発明の方法を実施するに当って行なわれる操作は次の通りである。すなわち:
(a)扁平な円形加工素材61が、図1に示したようにチャックされる(該円形加工素材は皿形であってもよい)。

0030

(b)チャックしたら直ちに同一出願人のグローブ(Grob)方式に従って衝撃ロールによって加工を開始することができる。この場合円形加工素材61の材料は成形マンドレル軸線5に対して軸方向にも半径方向にも押し退けられる。

0031

衝撃式展圧動作によって、(従来のグローブ方式によっても知られていなかった新規仕方で)1つの中空体への円形加工素材61の減径加工と、加工品6への前記中空体の塑性変形加工とが同時に生じ、その場合、すでに形成されたコップ状の素材材形状から加工品形状への移行時に中間形状域が生じ、該中間形状域は、例えばほぼ成形中の加工材611に相当する。この成形中の加工材611には、成形マンドレル8にすでに接触している区域を(グローブ方式にとって典型的な仕方で)成形マンドレル8の成形歯列81にステップ送り式に係合させることによって、加工品6の内歯列が徐々に製作される。

0032

本発明によって製造される加工態様例は次の通りである:5mmの板金厚と104mmの半径ROを有する円形加工素材61が、図1及び図2に示したようにグローブ式製造装置7内において、65mmの半径RDを有する成形マンドレル8と、保持プランジャ71との間にチャックされる。

0033

グローブ式製造装置7は、円形加工素材61から加工品6を直接製造するために稼働する。但しこの場合、展圧ヘッドの回転数毎分当り1400回転、加工素材の回転数は毎分当り35回転、加工素材の軸方向送りは毎分当り1000mmとする。

0034

成形マンドレル8上でのグローブ式衝撃ロールによる冷間塑性変形加工を終了したのち、71mmの加工品長WLを有する内面に直歯列の成形された加工品6が得られる。

0035

要するにこの場合加工品長WLは、円形加工素材半径ROと成形マンドレル半径RDとの差Dよりも大である。換言すれば、円形加工素材半径ROと成形マンドレル半径RDとの差Dは加工品長WLよりも小ということになる。

0036

成形マンドレル8を成形マンドレル80(図6)と交換し、また衝撃ロール78を衝撃ロール781(図6)と交換し、かつ加工素材の回転運動を展圧ヘッドの回転数と同期化すれば(その他の点では製造装置と作業形式とに変更を加えない場合は)、従来のグローブ方式において公知になっているような、内面と外面に同じように成形された直歯列を有する加工品60(図6)が得られる。

0037

所望に応じて、グローブ方式によって公知になっているように成形マンドレルと衝撃ロールとに互いに異なった断面成形部(図示せず)を使用する場合には、互いに異なった内面成形部と外面成形部とをもった加工品が得られる。なお前記成形部は、直歯列であっても斜歯列であってもよく、或いはまた、その他の断面形状を有することもできるのは勿論である。

0038

全面的に平滑な成形マンドレル、又は部分的に平滑な、つまり部分的に断面成形部を有していないマンドレルを使用する場合には、図示は省いたが、全内周面にわたって平滑な加工品か又は内周面の部分的に平滑な加工品が得られる。

0039

以上の説明から判るように、本発明の方法によって、少なくとも内面に成形部を有する中空の加工品を、ただ1回のチャックで、しかもただ1回の作業工程で効果的かつ経済的に製造することが可能になる。この場合、加工素材から先ず中空体状中間製品を製造する工程を先行させることを必須要件としていた従来の製造方法によって得られるのと同じ品質の加工品を得ることが可能である。

図面の簡単な説明

0040

図1扁平な円形加工素材をチャックして作業準備態勢下にある製造装置の平面図である。
図2円形加工素材を断面して冷間塑性変形加工前の状態で示した図1の装置部分の拡大平面図である。
図3円形加工素材を断面してグローブ式衝撃ロールによる冷間塑性変形加工中の状態で示した図2の装置部分の平面図である。
図4加工品を断面してグローブ式衝撃ロールによる冷間塑性変形加工終了後の状態で示した図2の装置部分の平面図である。
図5実質的に断面成形部を有していない所属の衝撃ロールと共に示した、成形マンドレル上で内面のみを成形される加工品の横断面図である。
図6リング状断面成形部を有する所属の衝撃ロールと成形マンドレルとによって内面並びに外面に同時に成形の施された加工品の横断面図である。

--

0041

1 扁平な円形加工素材の軸方向送り方向を示す矢印、 2 展圧ヘッド支持体の接近・離反方向を示す二重矢印、、 3 扁平な円形加工素材の回転運動方向を示す矢印、 4 展圧ヘッドの回転方向、 5加工品軸線に相当する成形マンドレル軸線、 6内歯列を有する成形済み加工品、 60内歯列と外歯列とを有する加工品、 61 円形加工素材、 611 部分的に成形された成形中の加工材、 7製造装置、 70機械架台、71 保持プランジャ、 72 対向プランジャ、 73 対向プランジャ用の回転駆動装置、 74 ねじスピンドル、 75 対向プランジャ用軸方向駆動装置を同時に形成するねじスピンドル用の駆動装置、 76 展圧ヘッド支持体、 77 展圧ヘッド、 78 扁平な円形加工素材用の衝撃ロール、 780 衝撃ロールの飛翔円、 781 内歯列と外歯列とを有する加工品のための衝撃ロール、 8 内歯列を有する加工品のための成形マンドレル、 80 内歯列と外歯列とを有する加工品のための成形マンドレル、 81 成形マンドレルの成形歯列、 D 円形加工素材半径と成形マンドレル半径との差、 RD 成形マンドレル半径、 RO 円形加工素材半径、 WL 加工品長

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