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技術 電縫管製造ライン及び電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法

出願人 日下部電機株式会社
発明者 日下部幸男森紘一
出願日 2002年5月9日 (19年5ヶ月経過) 出願番号 2002-134235
公開日 2003年11月18日 (17年11ヶ月経過) 公開番号 2003-326312
状態 特許登録済
技術分野 管切断 金属切断の制御 他に分類されない板、線、管の製造と清浄
主要キーワード 理論長 非接触計測装置 公称板厚 サンプリング計測 一定本数 寸法規制 切断管 接触ローラー
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(2003年11月18日)のものです。
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課題

連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目溶接して電縫管成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、製品管は一定長さであっても引き抜き加工後の2次加工管の長さにおいてバラツキが発生する現象があり、後処理において歩留まりが良くないという問題があった。

解決手段

ロール成形機2・2・・・により帯板状の材料11を湾曲する前、若しくは湾曲中に材料11の板厚板厚計測装置7で計測しておき、この計測値主制御装置9に出力して、該計測値に基づき製品管11aの重量が一定となるように切断長さを演算しておき、該切断長さに基づいて走間切断機6を動作させ、原管11Cを切断する。

概要

背景

従来より、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目溶接して電縫管成形し、該電縫管を切断して製品管を製造する技術が知られている。この電縫管製造ラインは、例えば、図3のように構成され、回転軸1aに巻回されている帯板状の材料11を巻き戻して下流側に供給するアンコイラー1と、該帯板状の材料11を連続的に平らな板から徐々に円弧状の断面に湾曲していき、最終的には円筒状の断面に曲成するロール成形機2・2・・・と、円筒状に突き合わせた材料11Aの継ぎ目を誘導加熱溶融点以上に加熱し、アップセットロール圧接して溶接していく溶接機3と、溶接により成形された電縫管11Bの加熱された溶接部空冷並びに水冷常温まで冷却する冷却装置4と、冷却後、電縫管11Bを絞りロール外径を絞って外形寸法を決めるロール整形機5・5・・・と、この整形された原管11Cを下流側に搬送するローラテーブル15・15・・・と、該原管11Cを一定長さに走管切断する走間切断機6と、該原管11Cの走行長さ及び走行速度を連続的に計測する接触ローラー方式の計測装置8と、該計測装置8から得られた測定値に基づき走間切断機6を制御するサーボ制御装置10等を備えている。

前記サーボ制御装置10にオペレータにより原管11Cの切断長さが入力されると、該サーボ制御装置10は管走行長さ及び走行速度の計測値監視しながら、該切断長さとなる切断点が近づいた時点で走間切断機6を原管11Cと同一速度に同調走行させて、目的の切断点を同調走行しながら切断するようにサーボ制御されている。該原管11Cの切断を完了すると、サーボ制御装置10は走間切断機6を減速・停止させた後、逆方向に走行させて元位置のホームポジション14に復帰させ、次の切断点が到着するまで待機させる。これを繰り返すことで、オペレータから入力された切断長さで次々と原管11Cが切断されて、一定長さの製品管11b・11b・・・が製造されていた。

概要

連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、製品管は一定長さであっても引き抜き加工後の2次加工管の長さにおいてバラツキが発生する現象があり、後処理において歩留まりが良くないという問題があった。

ロール成形機2・2・・・により帯板状の材料11を湾曲する前、若しくは湾曲中に材料11の板厚板厚計測装置7で計測しておき、この計測値を主制御装置9に出力して、該計測値に基づき製品管11aの重量が一定となるように切断長さを演算しておき、該切断長さに基づいて走間切断機6を動作させ、原管11Cを切断する。

目的

具体的な実績例として、外径45.0mm、肉厚3.5mm、長さ6000mmの鋼管は、理論重量は21.49kgであるが、製品管の実績重量は20.95〜22.03kgの範囲にばらついている。製品管の板厚3.5mmの冷間圧延鋼板の場合のJIS規格の厚さ許容差は±0.09mmであり、比率にすると呼称厚さの±2.5%となり上記の重量ばらつきの比率と一致することになる。この製品管を引き抜き加工により外径42.0mm、肉厚3.2mmの2次加工管にすると、理論長さは7036mmとなるが、実績例では6859〜7213mmの範囲にばらつき、最小長さの管と最大長さの管では354mmの差が生じる。このため、引き抜き加工後の2次加工管の長さが一定となるような製品管の製造が要請され、そこで、本発明では、この点を課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
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請求項1

連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成していく曲成手段と、円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目溶接する溶接手段と、溶接により成形された電縫管所定長さの製品管に切断する切断手段と、を備えた電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管の切断長さを調整する制御手段を備えたことを特徴とする電縫管製造ライン。

請求項2

前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚計測する板厚計測手段と、この板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、この切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電縫管製造ライン。

請求項3

連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管を切断することを特徴とする電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法

請求項4

前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法において、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断することを特徴とする請求項3に記載の電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法。

技術分野

0001

本発明は、電縫管製造ラインにおける製品管の製造技術に関する。

背景技術

0002

従来より、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目溶接して電縫管成形し、該電縫管を切断して製品管を製造する技術が知られている。この電縫管製造ラインは、例えば、図3のように構成され、回転軸1aに巻回されている帯板状の材料11を巻き戻して下流側に供給するアンコイラー1と、該帯板状の材料11を連続的に平らな板から徐々に円弧状の断面に湾曲していき、最終的には円筒状の断面に曲成するロール成形機2・2・・・と、円筒状に突き合わせた材料11Aの継ぎ目を誘導加熱溶融点以上に加熱し、アップセットロール圧接して溶接していく溶接機3と、溶接により成形された電縫管11Bの加熱された溶接部空冷並びに水冷常温まで冷却する冷却装置4と、冷却後、電縫管11Bを絞りロール外径を絞って外形寸法を決めるロール整形機5・5・・・と、この整形された原管11Cを下流側に搬送するローラテーブル15・15・・・と、該原管11Cを一定長さに走管切断する走間切断機6と、該原管11Cの走行長さ及び走行速度を連続的に計測する接触ローラー方式の計測装置8と、該計測装置8から得られた測定値に基づき走間切断機6を制御するサーボ制御装置10等を備えている。

0003

前記サーボ制御装置10にオペレータにより原管11Cの切断長さが入力されると、該サーボ制御装置10は管走行長さ及び走行速度の計測値監視しながら、該切断長さとなる切断点が近づいた時点で走間切断機6を原管11Cと同一速度に同調走行させて、目的の切断点を同調走行しながら切断するようにサーボ制御されている。該原管11Cの切断を完了すると、サーボ制御装置10は走間切断機6を減速・停止させた後、逆方向に走行させて元位置のホームポジション14に復帰させ、次の切断点が到着するまで待機させる。これを繰り返すことで、オペレータから入力された切断長さで次々と原管11Cが切断されて、一定長さの製品管11b・11b・・・が製造されていた。

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、近年、この製品管11b・11b・・・をさらに2次加工としてプラグ及びダイスの中を通して引き抜き加工することで内径及び外径寸法精度をより高めて精密加工部品材料に用いる用途が増加してきた。

0005

この場合、製品管11b・11b・・・は一定長さであっても引き抜き加工後の2次加工管の長さにおいてバラツキが大きく発生する現象があり、後処理において歩留まりが良くないという問題があった。引き抜き加工では、外径をダイスで、内径をプラグで精密に寸法規制しながら塑性加工するために、加工後の管断面積が極めて精度が高く、従って、一定長さの2次加工管はその重量が一定となっていた。一方、電縫管製造ラインで製造されただけの製品管は、外径は成形ロール規制されているので寸法精度は高いが、内径側は規制しているものが無く精度は必ずしも外径程にはよくない結果、管断面積は計測個所によってある程度バラツキがあり、一定長さの製品管でもその重量には管断面積のバラツキに比例したバラツキが存在する。

0006

具体的な実績例として、外径45.0mm、肉厚3.5mm、長さ6000mmの鋼管は、理論重量は21.49kgであるが、製品管の実績重量は20.95〜22.03kgの範囲にばらついている。製品管の板厚3.5mmの冷間圧延鋼板の場合のJIS規格の厚さ許容差は±0.09mmであり、比率にすると呼称厚さの±2.5%となり上記の重量ばらつきの比率と一致することになる。この製品管を引き抜き加工により外径42.0mm、肉厚3.2mmの2次加工管にすると、理論長さは7036mmとなるが、実績例では6859〜7213mmの範囲にばらつき、最小長さの管と最大長さの管では354mmの差が生じる。このため、引き抜き加工後の2次加工管の長さが一定となるような製品管の製造が要請され、そこで、本発明では、この点を課題とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。まず、請求項1に記載のように、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成していく曲成手段と、円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接する溶接手段と、溶接により成形された電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段と、を備えた電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管の切断長さを調整する制御手段を設ける。

0008

また、請求項2に記載のように、前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、この板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、この切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段と、を備える。

0009

そして、請求項3に記載のように、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管を切断する。

0010

また、請求項4に記載のように、前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法において、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断する。

発明を実施するための最良の形態

0011

これより、本発明の実施の一形態を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明に係る電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図であり、図2は本発明に係る電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御を示すフローチャートであり、図3は従来における電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図である。

0012

図1に示すように、電縫管製造ラインは、回転軸1aに巻回されている帯板状の材料11を巻き戻して下流側に供給するアンコイラー1と、該帯板状の材料11を連続的に平らな板から徐々に円弧状の断面に湾曲していき、最終的には円筒状の断面に曲成するロール成形機(通称フォーミング・ロール・スタンド)2・2・・・と、ロール成形機2・2間に配置されて帯板状の材料11の厚さを連続的に計測する板厚計測装置7と、円筒状に突き合わせた材料11Aの継ぎ目を誘導加熱で溶融点以上に加熱し、アップセット・ロールで圧接して溶接していく溶接機3と、溶接により成形された電縫管11Bの加熱された溶接部を空冷並びに水冷で常温まで冷却する冷却装置4と、冷却後、電縫管11Bを絞りロールで外径を絞って外形寸法を決めるロール整形機5・5・・・(通称、サイジング・ロール・スタンド)と、この整形された原管11Cを下流側に搬送するローラテーブル15・15・・・と、該原管11Cを一定長さに走管切断する走間切断機6と、該原管11Cの走行長さ及び走行速度を連続的に計測する接触ローラー方式の計測装置8と、プログラマブルコントローラーを用いた主制御装置9と、走間切断機6を走行している原管11Cと同一速度に同調走行させて、所定の長さで切断するための制御をするサーボ制御装置10とを備えている。

0013

さらに、ローラテーブル15の下流側には、切断された製品管11a・11a・・・の端部を面取り加工したり、該製品管11a・11a・・・を一定本数束ね結束したりする精整設備が配置されていることがあるが、本図では省略している。なお、前記板厚計測装置7については、ロール成形機2・2・・・の上流側に配置してもよい。

0014

ここで、曲成手段は、前記ロール成形機2・2・・・と前記ロール整形機5・5・・・とであり、溶接手段は前記溶接機3であり、切断手段は前記走間切断機6であり、制御手段は前記主制御装置9と前記板厚計測装置7と前記計測装置8と前記サーボ制御装置10とである。演算手段は主制御装置9に内蔵されており、板厚計測手段は板厚計測装置7であり、サーボ制御手段はサーボ制御装置10である。なお、各手段は上記記載の機材や機器に特に限定するものではなく、それ以外のものでもよい。また、前記計測装置7としてはガンマ線を用いた非接触計測装置、超音波を用いた非接触計測装置、接触ローラーを用いた機械的接触式計測装置などがあるが、これについても特に限定はしないものとする。

0015

次に、本発明の電縫管製造ラインによる製品管11a・11a・・・の製造までの流れを図2を参照しながら説明する。アンコイラー1から連続的に供給される帯板状の材料11は、ロール成形機2・2・・・に送入され(ステップS1)、この送入直後に、板厚計測装置7によって材料11の板厚が計測され(ステップS2)、この計測値は主制御装置9へ出力される(ステップS3)。主制御装置9では、この板厚の計測値に基づいて、製品管11a・11a・・・の重量が一定目標値となるように切断長さが演算され(ステップS4)、演算された切断長さはサーボ制御装置10へ出力される(ステップS5)。この演算については後述することとする。

0016

そうして材料11は、ロール成形機2・2・・・により徐々に円弧状に湾曲されていき、最終的には円筒状の曲成されて、円筒状に突き合わせた材料11Aの継ぎ目は溶接機3で溶接され、電縫管11Bが成形される(ステップS6)。この電縫管11Bの加熱された溶接部を冷却装置4で冷却した後、該電縫管11Bの外径がロール整形機5・5・・・で絞られて外形寸法が決められ、整形されていく(ステップS7)。こうして整形された原管11Cはローラテーブル15・15・・・によりさらに下流側に搬送され、このとき、計測装置8により原管11Cの走行長さ及び走行速度が計測されており(ステップS8)、前記サーボ制御装置10では該原管11Cの走行長さ及び走行速度の計測値を監視しながら、前記演算された切断長さとなる切断点が近づいた時点で走間切断機6を原管11Cと同一速度に同調走行させて、目的の切断点を同調走行しながら切断する(ステップS9)。

0017

こうして原管11Cの切断を完了すると、サーボ制御装置10は走間切断機6を減速・停止させた後、逆方向に走行させて元位置のホームポジション14に復帰させ、次の切断点が到着するまで待機させる。このようにして原管11Cが次々と切断され、一定重量の製品管11a・11a・・・が製造されるのである。

0018

次に、前記原管11Cの切断長さの演算について説明する。前記主制御装置9は板厚計測装置7からの計測データと管走行長さ・走行速度計測装置7からの計測データとを連続的に取り込みながら、この管の公称予定)切断長さLごとに板厚データ平均値を算出する。例えば、長さL=6000mmの材料の板厚を100mmピッチサンプリング計測すると60個の計測データT1、T2、・・・、T60が得られ、これらの平均値Taveは以下のようになる。
Tave=(T1+T2+・・・+T60)/60 ・・・
このTaveがこの材料の公称板厚Tに対する実際板厚Tactとなる。
Tact=Tave ・・・・・

0019

この実際板厚Tactのデータを用いてさらに、主制御装置9は実際切断長さLactを次の計算式により演算する。ここで、Lは公称(予定)切断長さであり、Tは公称板厚さであり、Dは公称製品管外径であり、Wは理論(目標)切断管重量である。また、Lactは実際切断長さであり、Tactは上式、から得られた実際板厚である。
W=0.02466×L×(D−T)×T ・・・
Lact=L×(D−T)/(D−Tact)×T/Tact ・・・
この演算式で得られたLactの長さで切断すれば、この切断管の重量は理論(目標)切断管重量Wに常に一致する。

0020

主制御装置9はこのLactの値を毎回の切断ごとに演算してはサーボ制御装置10へデータを出力し、サーボ制御装置10は毎回与えられる切断長さ指令値Lactに従って、切断機6の切断動作を制御している。なお、板厚計測装置7と切断機6との間の設置間隔に距離があって、材料の実際板厚を計測した時点と、実際にその材料部分が切断機位置に到達するまでの間にタイムラグがある点に関しては、主制御装置9がその間のデータをメモリーに記憶していて、計算してあった個所が切断機に到着した時点でそこに該当する実切断長さ指令を出力するように制御している。

0021

以上のように、本発明の電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法は、電縫管製造ラインにおいて帯板状の材料11を連続的にロール成形するロール成形機2・2・・・の上流側、若しくはロール成形機2・2間に帯板11の板厚を連続的に計測する板厚計測装置7を設置して、その板厚の計測値から製品管11a・11a・・・の重量が一定目標値となるように切断長さを演算し、その演算値のとおりの切断長さに原管11Cを切断するように切断機6を制御するようにようにしている。

0022

このような構成で、原管11Cの切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管11a・11a・・・の重量が一定となるように切断されるために、該製品管11a・11a・・・を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後、2次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。

発明の効果

0023

以上のように構成した本発明では、次のような効果を奏する。まず、請求項1のように、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成していく曲成手段と、円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接する溶接手段と、溶接により成形された電縫管を所定長さの製品管に切断する切断手段と、を備えた電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管の切断長さを調整する制御手段を備えたことで、電縫管の切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管の重量が一定となるように切断されるために、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の2次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。

0024

また、請求項2のように、前記制御手段は、前記曲成手段の上流側、若しくは曲成手段中に設けた、帯板の板厚を計測する板厚計測手段と、この板厚の計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算する演算手段と、この切断長さに基づき前記切断手段を動作させるサーボ制御手段と、を備えたことで、電縫管の切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管の重量が一定となるように切断されるために、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の2次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。

0025

そして、請求項3のように、連続的に供給される帯板状の材料を徐々に湾曲して円筒状に曲成し、この円筒状に突き合わせた材料の継ぎ目を溶接して電縫管に成形し、該電縫管を所定長さに切断して製品管を製造する電縫管製造ラインにおいて、前記製品管の重量が一定となるように前記電縫管を切断することで、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の2次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。

0026

また、請求項4のように、前記電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御方法において、帯板状の材料を湾曲する前、若しくは湾曲中に板厚を計測しておき、この計測値に基づき製品管の重量が一定となるように切断長さを演算し、該切断長さに基づき前記電縫管を切断することで、電縫管の切断ラインにおける管切断長さは、常に切断された製品管の重量が一定となるように切断されるために、該製品管を後工程の引き抜き工程で、引き抜き加工した後の2次加工管の長さは一定となり、歩留まりが向上する。

図面の簡単な説明

0027

図1本発明に係る電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図。
図2本発明に係る電縫管製造ラインにおける管切断長さ制御を示すフローチャート。
図3従来における電縫管製造ラインの概略構成を示す側面図。

--

0028

1アンコイラー
2ロール成形機
3溶接機
4冷却装置
5ロール整形機
6 走間切断機
7板厚計測装置
8計測装置
9主制御装置
10サーボ制御装置
11帯板状の材料
11A円筒状の材料
11B電縫管
11C原管
11a製品管
14ホームポジション
15 ローラテーブル

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