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技術 免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法及び装置

出願人 東海バネ工業株式会社
発明者 和田憲一山佐正信夜久正美水島恒
出願日 1996年6月12日 (24年6ヶ月経過) 出願番号 1996-174130
公開日 1997年12月22日 (23年0ヶ月経過) 公開番号 1997-327740
状態 未登録
技術分野 異常な外部の影響に耐えるための建築物 床の仕上げ 床の仕上げ ばね 溝・フランジの加工および板・棒等への特殊な曲げ 線材加工
主要キーワード 内方突出端 位置決め金具 ベンディングマシン 展開長 螺旋部分 矯正作用 ダンパー用 フック金具
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(1997年12月22日)のものです。
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図面 (12)

課題

解決手段

鋼棒2の一端部2aと他端部とを偏平に形成し、両端部を偏平な面の方向に所定の角度R1で同じ向きに曲げすると共に、偏平な面と直角な方向に所定の角度R2で逆の向きに起こし曲げし、かつ、両端部間の軸部2cを所定の角度R3でねじったものを用意し、この鋼棒を加熱した後、一端部2aをマンドレル8の一端位置決め部8bに固定して、マンドレルを回転させながら軸部をマンドレルの外周面螺旋状に巻き付けて、他端部をマンドレルの他端位置決め部に固定して、冷却後にマンドレルから取り外す。

概要

背景

近年、地震による建物や建物内部の機器等の損壊を未然に防ぐために、地震の横揺れを大幅に減少させることができる免震構法が注目されつつある。上記のような免震構法の1つとして、図9に示すような免震スチールダンパー1が実用化されている。

この免震スチールダンパー1は、図10に示すように、鋼棒2の軸部2cを螺旋状に1回巻曲げて、偏平な一端部2aと他端部2bとを軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向させてなるサーキュラーロッド3を用いている。そして、4本のサーキュラーロッド3を巻き曲げ部分が外向きとなるように90度間隔で配置して、各一端部2aの上面に上ベースプレート4Aをボルトナット5で固定すると共に、各他端部2bの下面に下ベースプレート4Bをボルト・ナット5で固定して、下ベースプレート4Bを基礎コンクリートの上面に固定すると共に、上ベースプレート4Aを建物の下面に固定するようになっている。

上記サーキュラーロッド3は、例えば、鋼棒2の軸部2cの直径D1が70mm、巻き曲げた内径D2が500mm、両端部2a,2bの間の高さTが250mmであって、重量は70Kgである。

上記サーキュラーロッド3は、通常は熱間コイリングされていて、図11(A)(B)に示すように、鋼棒2の一端部2aと他端部2bとを偏平に形成した後に加熱して、同図(C)に示すように、既存のベンディングマシンにより、まず軸部2cを大きな内径で螺旋状に巻き曲げて冷却し、同図(D)〜(F)に順次に示すように、加熱・巻き曲げ・冷却の各工程を合計4回も繰り返して、除々に形状を仕上げていた。即ち、1回の巻き曲げ作業で鋼棒2の一端部2aと他端部2bが軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向するようになる工夫がなされなかったために、上記のような既存の方法及び装置により安易に熱間コイリングしていただけであった。

概要

生産効率が向上し、仕上がり形状が良好で品質も安定な免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法及び装置。

鋼棒2の一端部2aと他端部とを偏平に形成し、両端部を偏平な面の方向に所定の角度R1で同じ向きに曲げすると共に、偏平な面と直角な方向に所定の角度R2で逆の向きに起こし曲げし、かつ、両端部間の軸部2cを所定の角度R3でねじったものを用意し、この鋼棒を加熱した後、一端部2aをマンドレル8の一端位置決め部8bに固定して、マンドレルを回転させながら軸部をマンドレルの外周面に螺旋状に巻き付けて、他端部をマンドレルの他端位置決め部に固定して、冷却後にマンドレルから取り外す。

目的

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、生産効率が格段に向上すると共に、仕上がり形状が良好で品質も安定な免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法及び装置を提供することを課題とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

鋼棒の軸部を螺旋状に1回巻曲げて、偏平な一端部と他端部とを軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向させてなるサーキュラーロッドを熱間コイリングする方法であって、鋼棒の一端部と他端部とを偏平に形成して、この一端部と他端部とを、偏平な面の方向に所定の角度で同じ向きに曲げすると共に、偏平な面と直角の方向に所定の角度で逆の向きに起こし曲げし、かつ、一端部と他端部との間の軸部を所定の角度でねじったものを用意して、この鋼棒を加熱した後、一端部をマンドレルの一端位置決め部に固定して、マンドレルを回転させながら軸部をマンドレルの外周面に螺旋状に巻き付けて、他端部をマンドレルの他端位置決め部に固定して、冷却後にマンドレルから取り外すことを特徴とする免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法。

請求項2

鋼棒の軸部を螺旋状に1回巻き曲げて、偏平な一端部と他端部とを軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向させてなるサーキュラーロッドを熱間コイリングする装置であって、回転軸抜き取り可能に嵌着したリング状のマンドレルに、鋼棒の一端部を固定する一端位置決め部を設けると共に、このマンドレルを回転軸と共回転させながら鋼棒の軸部を外周面に巻き付けた後に、鋼棒の他端部を固定する他端位置決め部を設ける一方、上記マンドレルを、少なくとも、一端位置決め部を有する第1リング部分と、他端位置決め部を有する第3リング部分と、これらの間の第2リング部分とに分割して、このマンドレルを熱間コイリングされたサーキュラーロッドとともに回転軸から抜き取った後、第2リング部分をサーキュラーロッドの螺旋部分の隙間から軸直角方向に抜き外すと共に、第1リング部分と第3リング部分を順次に軸方向に移動させて、上記螺旋部分の隙間から軸直角方向に抜き外すようにしたことを特徴とする免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング装置。

技術分野

0001

本発明は、免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法及び装置に関する。

背景技術

0002

近年、地震による建物や建物内部の機器等の損壊を未然に防ぐために、地震の横揺れを大幅に減少させることができる免震構法が注目されつつある。上記のような免震構法の1つとして、図9に示すような免震スチールダンパー1が実用化されている。

0003

この免震スチールダンパー1は、図10に示すように、鋼棒2の軸部2cを螺旋状に1回巻曲げて、偏平な一端部2aと他端部2bとを軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向させてなるサーキュラーロッド3を用いている。そして、4本のサーキュラーロッド3を巻き曲げ部分が外向きとなるように90度間隔で配置して、各一端部2aの上面に上ベースプレート4Aをボルトナット5で固定すると共に、各他端部2bの下面に下ベースプレート4Bをボルト・ナット5で固定して、下ベースプレート4Bを基礎コンクリートの上面に固定すると共に、上ベースプレート4Aを建物の下面に固定するようになっている。

0004

上記サーキュラーロッド3は、例えば、鋼棒2の軸部2cの直径D1が70mm、巻き曲げた内径D2が500mm、両端部2a,2bの間の高さTが250mmであって、重量は70Kgである。

0005

上記サーキュラーロッド3は、通常は熱間コイリングされていて、図11(A)(B)に示すように、鋼棒2の一端部2aと他端部2bとを偏平に形成した後に加熱して、同図(C)に示すように、既存のベンディングマシンにより、まず軸部2cを大きな内径で螺旋状に巻き曲げて冷却し、同図(D)〜(F)に順次に示すように、加熱・巻き曲げ・冷却の各工程を合計4回も繰り返して、除々に形状を仕上げていた。即ち、1回の巻き曲げ作業で鋼棒2の一端部2aと他端部2bが軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向するようになる工夫がなされなかったために、上記のような既存の方法及び装置により安易に熱間コイリングしていただけであった。

発明が解決しようとする課題

0006

したがって、熱間コイリング時間が長くかかって生産効率が非常に悪いうえ、加熱・巻き曲げ・冷却の各工程を4回も繰り返すから、仕上がり形状が悪く、鋼棒2の表面にひびが発生したり、傷が付いたりして品質も不安定になりやすいという問題があった。

0007

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、生産効率が格段に向上すると共に、仕上がり形状が良好で品質も安定な免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法及び装置を提供することを課題とするものである。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、本発明の請求項1では、鋼棒の軸部を螺旋状に1回巻き曲げて、偏平な一端部と他端部とを軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向させてなるサーキュラーロッドを熱間コイリングする方法であって、鋼棒の一端部と他端部とを偏平に形成して、この一端部と他端部とを、偏平な面の方向に所定の角度で同じ向きに曲げすると共に、偏平な面と直角の方向に所定の角度で逆の向きに起こし曲げし、かつ、一端部と他端部との間の軸部を所定の角度でねじったものを用意して、この鋼棒を加熱した後、一端部をマンドレルの一端位置決め部に固定して、マンドレルを回転させながら軸部をマンドレルの外周面に螺旋状に巻き付けて、他端部をマンドレルの他端位置決め部に固定して、冷却後にマンドレルから取り外すことを特徴とする免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング方法を提供するものである。

0009

請求項1によれば、鋼棒の偏平な一端部と他端部とを、偏平な面の方向に所定の角度で同じ向きに鼻曲げしておくことにより、マンドレルでサーキュラーロッドに熱間コイリングするとき、一端部と他端部の食い違いが自然に矯正されて、一端部と他端部が同一位置で対向するようになる。また、鋼棒の一端部と他端部とを、偏平な面と直角の方向に所定の角度で逆の向きに起こし曲げしておくことにより、マンドレルでサーキュラーロッドに熱間コイリングするとき、軸部の螺旋状のリード角が自然に矯正されて、一端部と他端部が一定の間隔を隔てて対向するようになる。さらに、鋼棒の軸部を所定の角度でねじっておくことにより、マンドレルでサーキュラーロッドに熱間コイリングするとき、軸部のねじれが自然に矯正されて、一端部と他端部が平行に対向するようになる。

0010

上記鼻曲げ角と起こし曲げ角とねじり角は、上記説明した各矯正作用を主として果すというものであり、例えば、鼻曲げ角は、リード角の矯正や軸部のねじれ角の矯正も従として果すようになる。

0011

したがって、上記各角度を鋼棒に予め設けておくことにより、1回の熱間コイリング工程のみでサーキュラーロッドを無理なく熱間コイリングすることができ、生産効率が格段に向上する。また、各矯正作用により、熱間コイリング工程は1回で良いから、仕上がり形状が良好であると共に、ひびや傷が生じにくいから、品質も安定する。

0012

一方、本発明の請求項2では、鋼棒の軸部を螺旋状に1回巻き曲げて、偏平な一端部と他端部とを軸方向の同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向させてなるサーキュラーロッドを熱間コイリングする装置であって、回転軸抜き取り可能に嵌着したリング状のマンドレルに、鋼棒の一端部を固定する一端位置決め部を設けると共に、このマンドレルを回転軸と共回転させながら鋼棒の軸部を外周面に巻き付けた後に、鋼棒の他端部を固定する他端位置決め部を設ける一方、上記マンドレルを、少なくとも、一端位置決め部を有する第1リング部分と、他端位置決め部を有する第3リング部分と、これらの間の第2リング部分とに分割して、このマンドレルを熱間コイリングされたサーキュラーロッドとともに回転軸から抜き取った後、第2リング部分をサーキュラーロッドの螺旋部分の隙間から軸直角方向に抜き外すと共に、第1リング部分と第3リング部分を順次に軸方向に移動させて、上記螺旋部分の隙間から軸直角方向に抜き外すようにしたことを特徴とする免震スチールダンパー用サーキュラーロッドの熱間コイリング装置を提供するものである。

0013

請求項2によれば、リング状のマンドレルで鋼棒をサーキュラーロッドに熱間コイリングして、マンドレルからサーキュラーロッドを取り外すとき、偏平な一端部と他端部の内方突出端がマンドレルの両端部に引っ掛かって軸方向に抜き外しにくい。このとき、マンドレルをサーキュラーロッドとともに回転軸から軸方向に抜き取って、まず、第2リング部分をサーキュラーロッドの螺旋部分の隙間から軸直交方向に抜き外し、ついで、第1リング部分と第3リング部分を、第2リング部分を抜き外した空間まで順次に軸方向に移動させ、第2リング部分と同様にして、螺旋部分の隙間から軸直交方向に抜き外す。これにより、マンドレルからサーキュラーロッドを傷付けることなく簡単かつ迅速に取り外すことができ、この点からも生産効率が向上する。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、図9以下の従来技術と同一構成・作用の箇所は同一番号を付して詳細な説明は省略する。図10に示したように、サーキュラーロッド3は、鋼棒(材質は、例えばSCM415が適当である。)2の軸部2cの直径D1が70mm、巻き曲げた内径D2が500mm、両端部2a,2bの間の高さTが250mmのタイプのものを熱間コイリングする方法及び装置を以下において説明することとする。

0015

図4に示すように、鋼棒2は、一端部2aと他端部2bとを偏平に形成して、仮に、一端部2aの上面2dを上ベースブラケット4Aへの固定面とし、他端部2bの下面2eを下ベースブラケット4Bへの固定面とする。なお、サーキュラーロッド3の上下を逆にすれば、一端部2aの上面2dが下ベースブラケット4Bへの固定面となり、他端部2bの下面2eが上ベースブラケット4Aへの固定面となる。

0016

上記鋼棒2は、展開長L4が例えば約1920mmである。この鋼棒2は、一端部2aと他端部2bとを、偏平な上面2dと下面2eの方向に所定の角度で同じ向きに鼻曲げしておく。例えば、各端部2a,2bの端縁から約209mm(L1)の部分を、円弧状となるように約30度(R1)で鼻曲げする。また、上記鼻曲げした鋼棒2の一端部2aと他端部2bとを、偏平な上面2dと下面2eと直角の方向に所定の角度で逆の向きに起こし曲げしておく。例えば、各端部2a,2bの端縁から約110mm(L2)の部分を、上面2dと下面2eが起こされるように約11度(R2)で逆の向きに起こし曲げする。さらに、上記鼻曲げ及び起こし曲げした鋼棒2の一端部2aと他端部2bとの間の軸部2cを、所定の角度でねじっておく。例えば、各端部2a,2bの端縁から各L2の部分の間の約1700mm(L3)の部分を、約30度(R3)で巻き曲げ方向にねじる。

0017

上記鋼棒2をサーキュラーロッド3に熱間コイリングする装置は、図2に示すように、電動機で水平軸回りに回転される回転軸7を備えている。この回転軸7は、先端縁7a方向から見て(矢印A参照)、右回り時針回り)に回転される。

0018

上記回転軸7には、リング状のマンドレル8(A〜C)が先端縁7a方向から嵌め込み可能で、かつ先端縁7a方向に抜き取り可能に嵌着されている。図5に示すように、上記マンドレル8(A〜C)の外径D3は、サーキュラーロッド3の内径D2とほぼ等しく(例えば、500mm)設定すると共に、全長L5は、サーキュラーロッド3の高さTとほぼ等しく(例えば、250mm)設定する。このマンドレル8(A〜C)は、軸方向の中間部分(第2リング部分8B)をやや短い長さ(例えば、約80mm)として、先部分の第1リング部分8Aと後部分の第3リング部分8Cとがほぼ等しい長さ(例えば、約85mm)となるように3分割している。なお、必要に応じて、4分割以上としても良い。

0019

図6に示すように、上記第1リング部分8Aの先端面8aには、上記鋼棒2の一端部2aの内方突出部2fの内面を嵌め合わせる切欠き状の一端位置決め部8bを設ける。この一端位置決め部8bに鋼棒2の一端部2aを嵌め合わせたとき、一端部2aの上面2dは先端面8aと面一となる。

0020

また、図8に示すように、第3リング部分8Cの後端面8cには、上記鋼棒2の他端部2bの内方突出部2fの内面を嵌め合わせる切欠き状の他端位置決め部8dを設ける。この他端位置決め部8dに鋼棒2の他端部2bを嵌め合わせたとき、他端部2bの下面2eは後端面8cと面一となる。

0021

第1リング部分8Aと第3リング部分8Cには、各位置決め部8b,8dが所定の角度位置と軸方向位置とになるように、回転軸7に対して位置決めして回り止めするロックピンを挿入するためのロック穴8e,8fをそれぞれ形成している。なお、図7に示すように、第2リング部分8Bは、回転軸7に対して回り止めする必要がないのでロック穴が不要である。

0022

図5に示すように、第1リング部分8Aの外周面には、一端位置決め部8bに嵌め合わせた鋼棒2の一端部2aの内面と外面を当て止めるL字状の位置決め金具9Aをボルト等で着脱自在に固定すると共に、上記回転軸7の先端縁7aには、この一端部2aの上面2dを当て止める平板状の位置決め金具9Bをボルト等で着脱自在に固定する。上記各金具9A,9Bにより、鋼棒2の一端部2aが第1リング部分8Aの一端位置決め部8bに位置決めされた状態で固定される。

0023

また、第3リング部分8Cの後端面8cには、他端位置決め部8dに嵌め合わせた鋼棒2の他端部2bの下面2eを当て止める平板状の位置決め金具9Cをボルト等で着脱自在に固定すると共に、上記マンドレル8(A〜C)の真下に配置した水平な定盤10の上面に、上記他端部2bの内面と外面を当て止めるL字状の位置決め金具9Dを摺動自在に設ける。この位置決め金具9Dは、第3リング部分8Cの他端位置決め部8dがほぼ真下に回転して停止させたとき、他端位置決め部8dに嵌め合わせた鋼棒2の他端部2bの内面と外面を当て止めるように、定盤10の上面を摺動させるもので、特に他端部2bの外面を当て止める部分をくさび状に形成して、第3リング部分8Cと定盤10との間に打ち込むことにより、他端部2bを位置決めするようになっている。上記各金具9C,9Dにより、鋼棒2の他端部2bが第3リング部分8Cの他端位置決め部8dに位置決めされた状態で固定される。

0024

上記のように構成した装置を使用して鋼棒2をサーキュラーロッド3に熱間コイリングするときは、回転軸7にマンドレル8(A〜C)を嵌着して、各位置決め金具9A〜9Cをボルト等で固定すると共に、第1,第3リング部分8A,8Cをロックピンでロックする。そして、図1(A)のように、予め約980℃の熱間コイリング温度に加熱した鋼棒2の一端部2aを第1リング部分8Aの一端位置決め部8bに各位置決め金具9A,9Bにより位置決めした状態で固定する。

0025

その後、図1(B)のように、マンドレル8(A〜C)を回転軸7によって右回りにゆっくりと回転させながら、鋼棒2の軸部2cをマンドレル8(A〜C)の外周面に巻き付けてゆく。そして、図1(C)のように、マンドレル8(A〜C)が1回転したとき、鋼棒2の他端部2bを第3リング部分8Cの他端位置決め部8dに各位置決め金具9C,9Dにより位置決めした状態で固定する。これらの作業で、マンドレル8(A〜C)により鋼棒2を1回の熱間コイリング工程でサーキュラーロッド3に熱間コイリングすることができる。

0026

一方、上記マンドレル8(A〜C)から冷却されたサーキュラーロッド3を取り外すとき、鋼棒2の一端部2aと他端部2bの各内方突出部2fが各位置決め部8b,8dに引っ掛かって、このままではサーキュラーロッド3のみをマンドレル8(A〜C)から軸方向に抜き外すことができない。

0027

そこで、マンドレル8(A〜C)から各位置決め金具9A〜9Dを取り外す等して、ロックピンによるロックを解除した後、マンドレル8(A〜C)をサーキュラーロッド3とともに回転軸7の先端縁7a方向に抜き取って、図3(A)に示すように、マンドレル8(A〜C)をクレーンフック金具等で吊支持する。そして、図3(B)に示すように、まず、第2リング部分8Bをサーキュラーロッド3の螺旋部分の隙間tから軸直交方向(下方)に抜き外す。ついで、第1リング部分8A(又は第3リング部分8C)を、第2リング部分8Bを抜き外した空間まで軸方向に移動させて、第2リング部分8Bと同様にして、サーキュラーロッド3の螺旋部分の隙間tから抜き外すと共に、第3リング部分8C(又は第1リング部分8A)も同様にして、サーキュラーロッド3の螺旋部分の隙間tから抜き外す。

0028

これらにより、マンドレル8(A〜C)からサーキュラーロッド3を傷付けることなく簡単かつ迅速に取り外すことができる。上記した熱間コイリング工程を繰り返すことにより、必要な個数のサーキュラーロッド3を連続的に熱間コイリングすることができる。

0029

上記サーキュラーロッド3は、鋼棒2の一端部2aと他端部2bの鼻曲げ角R1により、巻き曲げた一端部2aと他端部2bの食い違いが自然に矯正されて、一端部2aと他端部2bが同一位置で正確に対向するようになる。また、鋼棒2の一端部2aと他端部2bの起こし曲げ角R2により、巻き曲げた軸部2cの螺旋状のリード角が自然に矯正されて、一端部2aと他端部2bが一定の間隔Tを隔てて正確に対向するようになる。さらに、鋼棒2の軸部2cのねじり角R3により、巻き曲げ時の軸部2cのねじれが自然に矯正されて、一端部2aと他端部2bが正確に平行に対向するようになる。なお、上記鼻曲げ角R1と起こし曲げ角2とねじり角R3は、各矯正作用を主として果すというものであり、例えば、鼻曲げ角は、リード角の矯正や軸部のねじれ角の矯正も従として果すようになる。

発明の効果

0030

以上の説明からも明らかなように、本発明のサーキュラーロッドの熱間コイリング方法は、熱間コイリングする前の鋼棒に予め鼻曲げ角と起こし曲げ角とねじり角とを設定しておくことにより、熱間コイリングしたときに、一端部と他端部が同一位置で一定の間隔を隔てて平行に対向するようになるから、1回の熱間コイリング工程のみで、サーキュラーロッドを無理なく熱間コイリングすることができるので、生産効率が格段に向上するようになると共に、熱間コイリング工程は1回で良いから、仕上がり形状が良好であると共に、ひびや傷が生じにくいから、品質も安定するようになる。

0031

また、本発明のサーキュラーロッドの熱間コイリング装置は、リング状のマンドレルを複数個に分割して、各リング部分をサーキュラーロッドの螺旋部分の隙間から順次に抜き外すようにしたから、マンドレルからサーキュラーロッドを傷付けることなく簡単かつ迅速に取り外すことができ、この点からも生産効率が向上するようになる。

図面の簡単な説明

0032

図1(A)〜(C)は、本発明のサーキュラーロッドの熱間コイリング工程の分解側面図である。
図2熱間コイリング装置の斜視図である。
図3(A)(B)は、サーキュラーロッドからリング部分を抜き外す要領の側面図である。
図4鋼棒であり、(A)は平面図、(B)は正面図である。
図5熱間コイリング装置であり、(A)は正面図、(B)は側面断面図である。
図6第1リング部分であり、(A)は断面図、(B)は正面図である。
図7第2リング部分の断面図である。
図8第3リング部分であり、(A)は断面図、(B)は背面図である。
図9免震スチールダンパーであり、(A)は斜視図、(B)は側面図である。
図10サーキュラーロッドであり、(A)は平面図、(B)は側面図、(C)は斜視図である。
図11従来の鋼棒であり、(A)は平面図、(B)は側面図、(C)〜(F)は従来の熱間コイリング工程の分解正面図である。

--

0033

1免震スチールダンパー
2鋼棒
2a 一端部
2b 他端部
2c 軸部
3サーキュラーロッド
7回転軸
8マンドレル
8A 第1リング部分
8B 第2リング部分
8C 第3リング部分
8b 一端位置決め部
8d 他端位置決め部
R1鼻曲げ角
R2 起こし曲げ角
R3 ねじれ角

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