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技術 紙葉類の厚さ検出装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 尾上佳史吉田隆田尻利彦藤田准司
出願日 1999年7月13日 (20年7ヶ月経過) 出願番号 1999-198370
公開日 2001年1月30日 (19年0ヶ月経過) 公開番号 2001-027514
状態 未査定
技術分野 光学的手段による測長装置 シート,ウェブの制御
主要キーワード ベルト交換時期 揺動プーリ フィーダモジュール プーリ群 誤差曲線 各収納箱 出力変位 排除装置
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図面 (9)

課題

搬送中の紙葉類に平行光を照射して光量の変化または遮光位置から、紙葉類の最大厚さを検出して、満杯によるオーバーフロー防止の情報出力ジャムを防止する。

解決手段

直線搬送路上に設けたプーリと、プーリの幅方向と接して紙葉類を挟持して搬送するベルトと、このベルトとプーリの接線に直交して紙葉類の厚さ方向に平行光を照射する発光手段と受光手段とを各々プーリ幅より外側に配置した厚さ検出手段からなり、紙葉類が平行光を遮光したときの光量変化から紙葉類の厚さを検出することにより、書状搬送中の収納箱の満杯によるオーバーフロー防止の情報出力やジャムを防止することができる。

概要

背景

従来、紙葉類の厚さを非接触で検出している例としては、特開平10−3558号公報に開示されている紙葉類の厚さを検出する技術があった。

この技術は、上皿から高さ10mmの位置に配置した発光手段と受光手段、及び厚さ方向に置かれた画像検出手段を配置して、上皿に置かれた静止した郵便物が、この発光手段からの光を遮光しない場合のみ、厚さ方向の静止画像を画像検出手段により読み取って郵便物の厚さを算出し、かつ外形寸法を検出する画像検出手段で縦横の大きさを算出し、重量計測手段で重さを測定して郵便料金を自動的に表示するものであった。尚、この種の技術として特開平5−294513 号公報を挙げることができる。

概要

搬送中の紙葉類に平行光を照射して光量の変化または遮光位置から、紙葉類の最大厚さを検出して、満杯によるオーバーフロー防止の情報出力ジャムを防止する。

直線搬送路上に設けたプーリと、プーリの幅方向と接して紙葉類を挟持して搬送するベルトと、このベルトとプーリの接線に直交して紙葉類の厚さ方向に平行光を照射する発光手段と受光手段とを各々プーリ幅より外側に配置した厚さ検出手段からなり、紙葉類が平行光を遮光したときの光量変化から紙葉類の厚さを検出することにより、書状搬送中の収納箱の満杯によるオーバーフロー防止の情報出力やジャムを防止することができる。

目的

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、紙葉類の厚さ検出装置において、搬送中の紙葉類全体の最大厚さを高速に検出し、検出した厚さを収納箱の満杯によるオーバーフロー防止情報として出力するほか、ジャムを誘発する原因となるような厚い紙葉類は厚さ異常として搬送途中で排除してジャム防止をする紙葉類の厚さ検出装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

紙葉類を搬送する紙葉類搬送装置搬送路の途中に、紙葉類の厚さを検出する厚さ検出手段を設けた紙葉類の厚さ検出装置において、前記厚さ検出装置は、搬送路上に設けたプーリと、前記プーリの幅方向と接して前記紙葉類を挟持して搬送する一対のベルトと、前記プーリの幅方向と接する前記一対のベルトの接線上に、前記接線と直交して前記紙葉類の厚さ方向に平行光を照射する発光手段と、前記発光手段からの平行光を受ける受光手段を持つ厚さ検出手段からなり、前記一対のベルトの少なくともプーリ側と反対側のベルトは、前記紙葉類の幅より広い幅広ベルトとして紙葉類全体が幅広ベルト内に入るようにして搬送し、前記厚さ検出手段は前記プーリ幅の外側において平行光を発光及び受光できるように構成して、搬送中に前記紙葉類が遮光する平行光の光量変化から紙葉類の厚さを検出することを特徴とする紙葉類の厚さ検出装置。

技術分野

0001

本発明は、紙葉類搬送装置、例えば、郵便書状区分機に用いられる郵便書状監視装置などにおいて、搬送中の紙葉類の厚さを検出するものである。検出した厚さは、個々の収納箱に搬送される紙葉類の収納高さを集計して満杯検知情報として出力したり、厚さ異常として紙葉類を搬送路外の排除箱等へ排除するようにした紙葉類の厚さ検出装置に関する。

背景技術

0002

従来、紙葉類の厚さを非接触で検出している例としては、特開平10−3558号公報に開示されている紙葉類の厚さを検出する技術があった。

0003

この技術は、上皿から高さ10mmの位置に配置した発光手段と受光手段、及び厚さ方向に置かれた画像検出手段を配置して、上皿に置かれた静止した郵便物が、この発光手段からの光を遮光しない場合のみ、厚さ方向の静止画像を画像検出手段により読み取って郵便物の厚さを算出し、かつ外形寸法を検出する画像検出手段で縦横の大きさを算出し、重量計測手段で重さを測定して郵便料金を自動的に表示するものであった。尚、この種の技術として特開平5−294513 号公報を挙げることができる。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記した従来技術の厚さを検出する方法は、上皿に置かれた静止した郵便物の厚さを検出するもので、搬送中の紙葉類や郵便物の厚さを検出するもではなかった。また、静止画像から厚さ検出を行うため、高速で連続して搬送される個々の郵便物の厚さを検出することは困難であるという問題があった。

0005

以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、紙葉類の厚さ検出装置において、搬送中の紙葉類全体の最大厚さを高速に検出し、検出した厚さを収納箱の満杯によるオーバーフロー防止情報として出力するほか、ジャムを誘発する原因となるような厚い紙葉類は厚さ異常として搬送途中で排除してジャム防止をする紙葉類の厚さ検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するため、第1の発明の厚さ検出装置は、直線搬送路上に設けたプーリと、前記プーリの幅方向と接して前記紙葉類を挟持して搬送する一対のベルトと、前記プーリの幅方向と接する前記一対のベルトの接線上に、前記接線と直交して前記紙葉類の厚さ方向に平行光を照射する発光手段と、前記発光手段からの平行光を受ける受光手段を持つ厚さ検出手段からなり、前記一対のベルトの少なくともプーリ側と反対側のベルトは、前記紙葉類の幅より広い幅広ベルトとして紙葉類全体が幅広ベルト内に入るようにして搬送し、前記厚さ検出手段は前記プーリ幅の外側において平行光を発光及び受光できるように構成して、搬送中に前記紙葉類が遮光する平行光の光量変化から紙葉類の厚さを検出することを特徴とするものである。

0007

第2に係る発明の厚さ検出手段は、搬送路を形成するベース板に設けた開口部に前記厚さ検出手段の発光手段または受光手段の一方を開口部に入れ、他方を前記紙葉類の厚さを検出する前記プーリ幅の外側に配置した構成とすることを特徴とするものである。

0008

第3に係る発明の厚さ検出装置は、直線搬送路上に設けた前記プーリ近くの上流に、前記プーリ側と反対側の前記幅広ベルトの搬送裏面に接するようにばね支持した揺動プーリを配置したことを特徴とするものである。

0009

第4に係る発明の厚さ検出手段は、厚さ検出誤差ピーク値と前記紙葉類の最大厚さの1/2の位置とが一致するように配置したことを特徴とするものである。

0010

第5に係る発明の厚さ検出手段は、厚さ検出誤差のピーク値と前記紙葉類の測定範囲における検出誤差の最低値との差が1/2になる厚さ検出誤差の値を補正定数として記憶し、検出した厚さから前記補正定数を減算する誤差補正手段を配置したことを特徴とするものである。

0011

第6に係る発明の厚さ検出装置の幅広ベルトは、継ぎ目のあるベルトであって、前記厚さ検出手段で前記幅広ベルトの周期的に変化する継ぎ目の厚さ及び前記継ぎ目の回転周期計測して記憶し、前記継ぎ目の厚さを取り除く厚さ補正手段を設けて、前記継ぎ目の厚さ誤差を取り除いたことを特徴とするものである。

0012

第7に係る発明の厚さ検出装置の幅広ベルトは、紙葉類のない状態で前記厚さ検出手段からベルトの継ぎ目以外に複数の凹凸が検出された場合は、前記幅広ベルト端面にほつれが発生したとして、前記幅広ベルトの交換を知らせる表示をするようにしたことを特徴とするものである。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、本発明の一実施例について説明する。図1は、本発明による紙葉類の厚さ検出排除装置の一実施例を備えた郵便書状区分機1を示す。

0014

この郵便書状区分機1は、紙葉類としての郵便書状(以下、「書状」と略記する)2を供給する供給部3と1枚ずつ書状を分離する分離装置4と、分離した書状の内部に郵便書状区分機1で正常な搬送の妨げとなるような異物内在するか否かを検出する異物検出装置5,書状の厚さを検出する厚さ検出装置7,書状の姿勢を整える整位装置8と、郵便番号住所を読み取る読み取り装置9と、2枚重ね送り(以下、「2重送り」と略記する)を検出する2重送り検出装置10と、を備えたフィーダモジュール1a、該フィーダモジュール1aの横に隣接して郵便書状区分機1の中央部に位置し、書状を収納する箱型状の収納箱11を多数備えたビンモジュール1b、及び該ビンモジュール1bの横に隣接した位置にあり、バーコード印字を行うプリンタ12を備えたプリンタモジュール1cから構成されていて、書状は両面をベルトで挟持されて搬送される。また、ベルト間で書状を挟持して搬送するため、フィーダモジュール1a,ビンモジュール1b及びプリンタモジュール1cは、多数組のベルト及びプーリ群からなる搬送路13を備えている。ここで図1は、フィーダモジュール1aにビンモジュール1bが隣接した配置となっているが、フィーダモジュール1aにプリンタモジュール1cが隣接し、さらにプリンタモジュール1cにビンモジュール1bが隣接する構成の場合もある。

0015

通常、書状2は、フィーダモジュール1aの供給部3にセットされ、分離装置4により1枚1枚分離され、分離装置4の下流に設けられた異物検出装置5で異物が内在していないことを検出され、内在している場合は、異物有として切り換え手段14aを動作させ、厚さ検出装置7より下流で、フィーダモジュール1a内にある搬送路13外の排除箱15aへ収納される。同様に、ジャムを誘発するような厚い書状が厚さ検出装置7で検出された場合も、厚さ異常として切り換え手段14aを動作させ、排除箱15aへ収納される。

0016

ここで、異物とは、搬送の途中で郵便書状区分機1内で書状がジャムしたり、搬送路13の脇から外に飛び出したりする原因となるもので、例えば、書状内に入れられた鍵,鉛筆印鑑フロッピーディスクなどのように書状の搬送方向に若干の長さを持った剛性の高い硬物を指す。また、厚さ異常となる書状の厚さは、郵便書状区分機1でジャムを誘発する原因となるもので、郵便書状区分機で扱えない厚さ、例えば6mm以上の厚い書状を指す。

0017

郵便書状区分機で異物及び厚さ検出より、書状が正常と判断された場合は、該書状は、その姿勢を整える整位機構8を通過し、姿勢を整えることができなかった場合や2重送りがある場合は、供給部3近くにある切り換え手段14bを動作させ、排除箱15bに収納される。整位装置8で姿勢を整えられた書状は、次に郵便番号や住所を読み取る読み取り装置9へ搬送されて、郵便番号と住所が読み取られ、これらをバーコード化している間にビンモジュール1bの上部にある搬送路13を通ってプリンタモジュール1cにあるバーコード印字を行うプリンタ12まで進み、ここでバーコードに置き換えた郵便番号と住所が印字され、ビンモジュール1bにある多数の箱型状の収納箱11に区分先別に搬送されて収納される。

0018

次に、フィーダモジュール1aの厚さ検出装置7の構成と配置につき図2を参照して説明する。厚さ検出装置7は、厚さ検出手段16と厚さ検出手段16からの厚さを正常か異常かを判定して異常時には切り換え手段14aを動作させ、正常時には検出した厚さを収納箱11の満杯によるオーバーフロー防止情報として出力するための判定及び切り換え作動手段20から構成され、分離装置4の下流側で、かつ、切り換え手段14aよりも上流側に設置される。

0019

図2は、本発明の第1の実施例である厚さ検出装置7を備えた紙葉類の搬送路13の例を示す。図に示されるように、搬送路13は、一方のベルト17a,17b及び17cと、その反対側のベルト17d及び17eと、これらのベルトが巻回される多数のプーリ18と、により構成されていて、紙葉類としての書状2aは、これらベルト17aと17d,17bと17d,17cと17eの間に挟持されて図示矢印の方向に搬送される。書状2aは、分離装置4により分離された後、搬送路13の直線となる部分に配置したプーリ18cと厚さ検出手段16、判定及び切り換え作動手段20からなる厚さ検出装置7を通過する。

0020

厚さ検出手段16は、プーリ18cと接するベルト17a,17dの接線の延長上に配置して紙葉類の厚さを検出する。検出した厚さは、判定及び切り換え作動手段20により、郵便書状区分機1で扱えないような厚い書状と判定された場合は、厚さ異常書状であるとして切り換え手段14aが駆動され、厚さ異常書状は搬送路13から排除されて排除箱15aに収納される。これにより、郵便書状区分機1で扱えないような厚い書状は、すべて排除されて、正常な搬送経路である搬送路13でのジャムが防止できる。

0021

ここで、判定及び切り換え作動手段20は、郵便書状区分機1で扱えないような厚さをしきい値としてあらかじめ記憶しており、厚さ検出手段16の受光手段の出力変位としきい値とを比較し、しきい値以上であれば切り換え手段14aを駆動させる動作を行う。また、郵便書状区分機1で扱える厚さの書状と判定された場合は、正常書状であるとして検出した厚さを収納箱11の満杯によるオーバーフロー防止情報として出力して各収納箱別の厚さを集計する手段に厚さ情報を受け渡す。そして、書状2aはベルト17c,17eからなる搬送路13へ搬送される。

0022

図2の実施例は、厚さ検出手段16近くの上流に揺動プーリ6を配設してある。これは、直線搬送路を書状が通過する場合、書状の自重によって生じるベルトたわみや書状がプーリ18cに衝突して生じるベルトたわみが厚さ測定に影響を及ぼすため、これらの影響をなくすためである。つまり、図3に厚さ検出手段16から検出される厚さの波形を示すように、揺動プーリ6がないと書状の自重が加わった厚さ波形Aやプーリ18cへの衝突により書状先端がプーリ18cから離れてしまった厚さ波形Bなど、図3の円で囲った部分で厚さに誤差を生じる。そのため、揺動プーリ6によりこの膨らみを除去することにより、本来の書状の厚さ波形Cを検出するものである。

0023

次に、厚さ検出装置7の厚さ検出手段16とベルト17の位置関係について図4を用いて説明する。図4はビンモジュール1b方向から見た取り付け状態を示す。

0024

厚さ検出手段16は、搬送路13に設けたプーリ18cとプーリ18cに接するベルト17a,17dの接線の延長上で、プーリ18cの幅より外側に、厚さ検出手段取付部材23に取り付け、厚さ検出手段取付部材23の一端はベース板21に固定する。厚さ検出手段16は、紙葉類の厚さ方向に平行光22を照射する発光手段16aと照射された平行光を受ける受光手段16bからなり、紙葉類通過時に平行光22の遮光による光量の変化から紙葉類の厚さを検出する。図4の受光手段16bには、書状により遮光された部分32と平行光があたっている部分33の様子を示す。

0025

発光手段16aから照射された平行光22は、書状2がない場合にベルト17dやプーリ18cにより遮光される場合は、書状2がない状態の光量を厚さ(X0)として判定及び切り換え作動手段20に保存し、書状2通過時の厚さ(X)を検出し、その変化量(X−X0)を書状厚さとする。ここで、ベルトにより正確な厚さ検出に影響を及ぼす場合が2点ほど考えられる。

0026

点目は、シート状のものの両端を接着した継ぎ目のあるベルトである。ベルトにより継ぎ目部分の厚さはベルト厚さと異なる場合がある。継ぎ目の凹凸がベルト厚さと異なれば、図5に厚さ検出手段16からの厚さ波形を示すように、ベルトの回転により継ぎ目の凹凸が周期的に発生する。図5の継ぎ目の厚さ波形35は、ベルトの厚さ波形36より継ぎ目が厚い場合を想定したもので継ぎ目の厚さ波形35は凸形になる。また、書状が通過すると図5中央部に示すような台形状の厚さ波形37となり、図5のように台形状の書状の厚さ波形37に継ぎ目の厚さ波形35が加わることになる。

0027

そのため、書状がない場合に回転中のベルト17dの厚さを連続して計測して、ベルトの厚さが搬送速度とベルト長さに同期して発生しているかを判定及び切り換え作動手段20に設けたベルト診断及び補正手段26で検出する。そして、周期的な変化がある場合は、ベルト診断及び補正手段26にベルト厚さと周期的に変化する継ぎ目の厚さ、及び継ぎ目の回転周期を記憶し、継ぎ目部分が厚さ検出手段16を通過してもベルト厚さが同じになるように、継ぎ目の凹凸分の厚さを取り除く厚さ補正をベルト診断及び補正手段26により行い、検出厚さから継ぎ目の厚さの差を引いたものを書状の厚さとすることで誤差をなくすことができる。

0028

2点目はベルト端面のほつれである。ベルト端面のほつれはベルト内部の強度補強帆布がプーリのフランジとの接触により露出した場合やベルトが寿命に近くなった場合に起きる。ベルト端面にほつれが発生すると図5右端に示すように前記継ぎ目の凹凸ような周期的変化でなく、ベルト1回転の間に複数の凹凸する厚さ波形38が検出される。通常、搬送プーリにはフランジを使用しないことから、ベルト診断及び補正手段26によりベルト1回転の間に複数の凹凸する厚さ波形38が検出された場合は、ベルト寿命推定されるため、判定及び切り換え作動手段20により図1に示すCRT25にベルト交換時期を知らせるようにして、ベルトを交換させるようにすることもできる。

0029

ここでは、ベルト診断及び補正手段26を判定及び切り換え作動手段20内に設けたが、独立して設けてもよい。

0030

次に、ベルト17dは、書状2より幅の広いものを用い、ベルト17d内に書状2全体が入るようにして、プーリ18cに書状2全体が押さえ付けられるように配置にする。このようにして、書状2全体を押さえることで、書状のカールや折れを防止して書状2の厚さを正確に検出できる。ここで、ベルト17aは、図4ではプーリ18cの溝の中に入れて、ベルトの厚さの影響をなくしたが、ベルト17aもベルト17d同様に幅の広いものを用いることでプーリ18cの溝をなくすこともできる。

0031

厚さ検出手段16の発光手段16aから照射される平行光22は、図6に示すように、発光手段16a内にレーザーLEDなどの光源27と凹レンズ28を持ち、凹レンズ28により光を広げて平行光22を作る。そして、照射した平行光22は、受光手段16b内にある凸レンズ29により収束させて、フォトダイオードなどの受光素子30で光量の変化として、書状通過時の遮光量から厚さを検出するものである。また、受光素子30は1次元に配列したCCDを用いることもできる。このように、レンズを用いて平行光を作るため、図6に示すように、平行光の中心部分と周囲部分では光強度34が異なる場合がある。

0032

そのため、この光強度により、検出する書状の厚さには、図7に示すような誤差が発生する。この誤差により書状の幅方向の全域に渡って厚さ変化を測定することは従来は計測することができなかった。このような誤差曲線を持つ場合は、測定対象とする最大厚さの1/2の位置が曲線のピーク値と一致するように厚さ検出手段16を取り付けることにより、図7測定範囲内での測定となり、厚さの誤差を小さくすることができる。また、厚さ検出誤差のピーク値が大きい場合は、厚さ検出誤差のピーク値と最大厚さの時に生じる厚さ検出誤差の値(測定範囲1の右側の検出誤差曲線との交点)の差が1/2となる厚さ検出誤差の値(図7のA)を補正定数として、判定及び切り換え作動手段20に設けた誤差補正手段31により、厚さ検出手段16により検出した厚さからこの補正定数を減じて検出厚さとすることで、厚さの誤差をさらに小さくすることができる。なお、ここでは、厚さの検出誤差のピーク値が正の値として補正定数を減じたが、厚さの検出誤差のピーク値が負の値の場合は補正係数を加えることにより、厚さの補正を行う。この誤差補正手段31は判定及び切り換え作動手段20内に設置したが、独立して設置してもよい。

0033

また、このような誤差曲線が既知であれば、その曲線をそのまま厚さの補正定数とすることで、厚さの誤差を最小にすることができる。この場合、図7に示すように、厚さ検出手段16の取り付け位置は規定されない。また、発光手段16aにおいて、凹レンズ28を用いて平行光22を連続した光としたが、LEDなどの光源を所定の間隔に多数個並べて平行光を作り、受光手段16b側に多数個のフォトダイオードなどの受光素子を並べて受光してもよい。

0034

厚さ検出手段16の取り付けは、図4が基本であるが、厚さ検出手段16自体の大きさと搬送路13とベース板21の配置の関係により、図4のような取り付けが困難な場合がある。

0035

そこで、図8に、図4とは別の取付例を示した。図4同様、ビンモジュール1b方向から見た取付状態を示す断面図である。

0036

図8は、厚さ検出手段16の一方を、ここでは、受光手段16bをベース板21側に設けた開口部19の中に入れ、他方の発光手段16aは、図4と同様に書状が搬送される領域の外側になるようにして取り付けたものである。これにより、プーリ18cの支持部24の長さを短くできる。また、ここでは、ベース板21側に受光手段16bを、反対側に発光手段16aを配置したが、逆の配置でもよい。

0037

以上これらの方法によれば、平行光で書状幅方向を照射したときの光量の変化により幅方向の最大厚さを検出し、幅方向の厚さを連続して検出することで、搬送される書状の最大厚さが簡単に精度よく検出できる。

発明の効果

0038

本発明によれば、郵便書状区分機で搬送中の書状に平行光を照射して光量の変化から最大厚さを容易に検出できる。これにより、書状搬送中の収納箱の満杯によるオーバーフロー防止の情報出力やジャムを防止することができる。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明の郵便書状区分機を示す概略図。
図2本発明の第1の実施例である紙葉類の厚さ検出排除装置を備えた搬送路の一例を示す構成図。
図3本発明に用いる厚さ検出手段から得られる書状の厚さ波形の一例を示す特性図。
図4本発明の第1の実施例である紙葉類の厚さ検出手段をベース板に取り付けてビンモジュール方向から見た断面図。
図5本発明に用いる厚さ検出手段から得られる継ぎ目とほつれの厚さ波形の一例を示す特性図。
図6本発明に用いる平行光を作る厚さ検出手段の原理を示す説明図。
図7本発明に用いる平行光を照射する厚さ検出手段の厚さの誤差を示す図。
図8本発明の第2の実施例であるベース板に開口部を設けて紙葉類の厚さ検出手段を取り付けてビンモジュール方向から見た断面図。

--

0040

1…郵便書状区分機、1a…フィーダモジュール、1b…ビンモジュール、1c…プリンタモジュール、2…郵便書状(書状)、3…供給部、4…分離装置、5…異物検出装置、7…厚さ検出装置、8…整位装置、9…読み取り装置、10…2重送り検出装置、11…収納箱、12…プリンタ、13…搬送路、14…切り換え手段、15…排除箱、16…厚さ検出手段、17…ベルト、18…プーリ、19…開口部、20…判定及び切り換え作動手段、21…ベース、22…平行光、23…厚さ検出手段取付部材、24…プーリの支持部、25…CRT、26…ベルト診断及び補正手段、27…光源、28…凹レンズ、29…凸レンズ、30…受光素子、31…誤差補正手段、32…書状により遮光された受光部分、33…発光手段からの光を受けている受光部分、34…光強度の分布、35…継ぎ目の厚さ波形、36…ベルトの厚さ波形、37…台形状の書状の厚さ波形、38…複数の凹凸する厚さ波形。

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