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技術 自動注湯機の制御方法およびその制御システム

出願人 新東工業株式会社
発明者 鈴木薪雄楊艷艷
出願日 2008年12月17日 (12年0ヶ月経過) 出願番号 2008-321217
公開日 2009年11月5日 (11年1ヶ月経過) 公開番号 2009-255162
状態 特許登録済
技術分野 鋳造用とりべ
主要キーワード チェーンホイル 速度変更指令 メカニカルノイズ ロードセルアンプ 上台車 傾動フレーム 流量速度 セクターギア
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(2009年11月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

動注湯装置が、所望のシーケンスによって鋳型注湯することが可能な自動注湯機制御方法を提供する。

解決手段

3個のサーボモータPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋傾動昇降および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法であって、PLCからの指令の下に、サーボモータを連動駆動して取鍋から鋳型に溶湯注入するとともに、3個のサーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、取鍋内の溶湯の重量の変化を、PLCによって演算し、取鍋に加速度が生じている間、重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行することを特徴とする。

概要

背景

従来、取鍋傾動して注湯を行う自動注湯機の1つとして、取鍋を傾動させる駆動手段と、取鍋およびその内部の溶湯を含む取鍋部の総重量を検出する重量検出手段と、この重量検出手段からの出力に基づき流量速度演算しこの流量速度を予め設定した所定値とすべく前記駆動手段をして前記取鍋の傾動角を制御する制御手段とを備えて、溶湯の注湯速度を所定値に維持し、何ら専用の取鍋を使用せずとも、鋳型側の所要鋳込み速度に対応した注湯を可能にしたものがある(特開平4−46665号公報)。
特開平4−46665号公報

概要

自動注湯装置が、所望のシーケンスによって鋳型に注湯することが可能な自動注湯機の制御方法を提供する。3個のサーボモータPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を傾動、昇降および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法であって、PLCからの指令の下に、サーボモータを連動駆動して取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個のサーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、取鍋内の溶湯の重量の変化を、PLCによって演算し、取鍋に加速度が生じている間、重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行することを特徴とする。

目的

そこで、上述の自動注湯機を、注湯動作を遂行するプログラムを予め設定したマイクロコンピュータによって制御して、前記取鍋により所望のシーケンスによって鋳型に注湯すべく、前記駆動手段の制御駆動を試みた。
しかし、上述のような従来の自動注湯機では、取鍋に加速度が生じている間、溶湯を含む取鍋の総重量を計測する重量検出手段に、取鍋に加速度が生じることに伴う力も作用して、重量検出手段は精確な溶湯の注湯量を計測することができず、その結果、自動注湯装置は、所望のシーケンスによって鋳型に注湯することができない問題があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので,その目的は,自動注湯装置が、所望のシーケンスによって鋳型に注湯することが可能な自動注湯機の制御方法およびその制御システムを提供することにある。

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

3個のサーボモータPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋傾動昇降および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法であって、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋に加速度が生じている間、前記重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行することを特徴とする自動注湯機の制御方法

請求項2

3個のサーボモータをPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を傾動、昇降および進退動してシーケンスによって前記鋳型に注湯するに当たり、精確な量の溶湯を前記鋳型に注湯すべく自動注湯機を制御する方法であって、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋が湯切動作を行う前に、注湯動作の遂行を一時停止させることを特徴とする自動注湯機の制御方法。

請求項3

前記取鍋に加速度が生じている間とは、前記取鍋の正転傾動開始時、および、前記重量測定手段の測定値に基づき3個の前記サーボモータに対する駆動指令を変更した時におけるサーボモータが加速度を発生させている時間とロードセルアンプ応答遅れ時間とを合わせた時間であることを特徴とする請求項1に記載の自動注湯機の制御方法。

請求項4

請求項1に記載の自動注湯機の制御方法をPLCによる制御の下に実施するためのシステムであって、鋳型に対して取鍋を傾動、昇降および進退動させる3個のサーボモータと、これら3個のサーボモータの連動駆動により前記取鍋が行うシーケンスを記憶する第1記憶手段と、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を測定する重量測定手段と、この重量測定手段の測定値に基づき3個の前記サーボモータに対する駆動指令を演算して発信する演算手段と、前記第1記憶手段のデータと前記演算手段の演算結果に基づき前記重量測定手段の測定値を無視する時間を記憶する第2記憶手段と、を含むことを特徴とする自動注湯機の制御システム。

請求項5

請求項2に記載の自動注湯機の制御方法をPLCによる制御の下に実施するためのシステムであって、鋳型に対して取鍋を傾動、昇降および進退動させる3個のサーボモータと、これら3個のサーボモータの連動駆動により前記取鍋が注湯動作を行うためのシーケンスを記憶する第1記憶手段と、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を測定する重量測定手段と、この重量測定手段の測定値に基づき3個の前記サーボモータに対する駆動指令を演算して発信する演算手段と、前記取鍋が湯切動作を行う前の注湯動作の遂行を一時停止させる条件である溶湯の重量および取鍋を後傾させる時の溶湯の重量を記憶する第3記憶手段と、を含むことを特徴とする自動注湯機の制御システム。

請求項6

3個のサーボモータをPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を第1傾動、第2傾動および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法であって、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋に加速度が生じている間、前記重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行することを特徴とする自動注湯機の制御方法。

請求項7

3個のサーボモータをPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を第1傾動、第2傾動および進退動して、シーケンスによって前記鋳型に注湯するに当たり、精確な量の溶湯を前記鋳型に注湯すべく自動注湯機を制御する方法であって、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋が湯切動作を行う前に、注湯動作の遂行を一時停止させることを特徴とする自動注湯機の制御方法。

請求項8

前記取鍋に加速度が生じている間とは、前記取鍋の正転傾動開始時、および、前記重量測定手段の測定値に基づき3個の前記サーボモータに対する駆動指令を変更した時におけるサーボモータが加速度を発生させている時間とロードセルアンプの応答遅れ時間とを合わせた時間であることを特徴とする請求項6に記載の自動注湯機の制御方法。

請求項9

請求項6に記載の自動注湯機の制御方法をPLCによる制御の下に実施するためのシステムであって、鋳型に対して取鍋を第1傾動、第2傾動および進退動させる3個のサーボモータと、これら3個のサーボモータの連動駆動により前記取鍋が行うシーケンスを記憶する第1記憶手段と、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を測定する重量測定手段と、この重量測定手段の測定値に基づき3個の前記サーボモータに対する駆動指令を演算して発信する演算手段と、前記第1記憶手段のデータと前記演算手段の演算結果に基づき前記重量測定手段の測定値を無視する時間を記憶する第2記憶手段と、を含むことを特徴とする自動注湯機の制御システム。

請求項10

請求項7に記載の自動注湯機の制御方法をPLCによる制御の下に実施するためのシステムであって、鋳型に対して取鍋を第1傾動、第2傾動および進退動させる3個のサーボモータと、これら3個のサーボモータの連動駆動により前記取鍋が注湯動作を行うためのシーケンスを記憶する第1記憶手段と、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を測定する重量測定手段と、この重量測定手段の測定値に基づき3個の前記サーボモータに対する駆動指令を演算して発信する演算手段と、前記取鍋が湯切動作を行う前の注湯動作の遂行を一時停止させる条件である溶湯の重量および取鍋を後傾させる時の溶湯の重量を記憶する第3記憶手段と、を含むことを特徴とする自動注湯機の制御システム。

技術分野

0001

本発明は、自動注湯機制御方法およびその制御システム係り、より詳しくは、3個のサーボモータPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋傾動昇降および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法およびその制御システムに関する。

背景技術

0002

従来、取鍋を傾動して注湯を行う自動注湯機の1つとして、取鍋を傾動させる駆動手段と、取鍋およびその内部の溶湯を含む取鍋部の総重量を検出する重量検出手段と、この重量検出手段からの出力に基づき流量速度演算しこの流量速度を予め設定した所定値とすべく前記駆動手段をして前記取鍋の傾動角を制御する制御手段とを備えて、溶湯の注湯速度を所定値に維持し、何ら専用の取鍋を使用せずとも、鋳型側の所要鋳込み速度に対応した注湯を可能にしたものがある(特開平4−46665号公報)。
特開平4−46665号公報

発明が解決しようとする課題

0003

そこで、上述の自動注湯機を、注湯動作を遂行するプログラムを予め設定したマイクロコンピュータによって制御して、前記取鍋により所望のシーケンスによって鋳型に注湯すべく、前記駆動手段の制御駆動を試みた。
しかし、上述のような従来の自動注湯機では、取鍋に加速度が生じている間、溶湯を含む取鍋の総重量を計測する重量検出手段に、取鍋に加速度が生じることに伴う力も作用して、重量検出手段は精確な溶湯の注湯量を計測することができず、その結果、自動注湯装置は、所望のシーケンスによって鋳型に注湯することができない問題があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので,その目的は,自動注湯装置が、所望のシーケンスによって鋳型に注湯することが可能な自動注湯機の制御方法およびその制御システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0004

上記の目的を達成するため本発明の自動注湯機の制御方法は、3個のサーボモータをPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を傾動、昇降および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法であって、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋に加速度が生じている間、前記重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行することを特徴とする。
さらに、上記の目的を達成するため本発明の自動注湯機の制御方法は、3個のサーボモータをPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を第1傾動、第2傾動および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行う自動注湯機を制御する方法であって、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋に加速度が生じている間、前記重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行することを特徴とする。

発明の効果

0005

上記の説明から明らかなように本発明は、前記PLCからの指令の下に、前記サーボモータを連動駆動して前記取鍋から鋳型に溶湯を注入するとともに、3個の前記サーボモータを含む自動注湯機の重量を重量測定手段により測定して、前記取鍋内の溶湯の重量の変化を、前記PLCによって演算し、前記取鍋に加速度が生じている間、前記重量測定手段の測定値を無視して、注湯動作を遂行するから、取鍋に加速度が生じることに伴う力の影響を受けることなく、注湯動作を続けることができるため、自動注湯装置は、所望のシーケンスによって鋳型に注湯することが可能になるなどの優れた実用的効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態

0006

なお、本発明において、取鍋に加速度が生じている間とは、取鍋の正転傾動開始時、および、重量測定手段の測定値に基づき3個のサーボモータに対する駆動指令を変更した時におけるサーボモータが加速度を発生させている時間とロードセルアンプ応答遅れ時間とを合わせた時間である。

0007

実施の形態1
以下、本発明を適用した自動注湯装置の一実施の形態について図面に基づき詳細に説明する。図1に示すように、自動注湯装置Aは、取鍋1と、この取鍋1をこれの重心位置で支持した支持軸2と、この支持軸2にチェーンホイルおよびローラチェーンを介して連結されて回転力を付与する減速機付き第1サーボモータ(図示せず)と、前記支持軸2を先端に装着した横向きT字形状昇降フレーム3と、この昇降フレーム3を支柱4を介し昇降可能にして搭載した台車5と、前記昇降フレーム3に装着されてこれを昇降させるボールネジ機構(図示せず)と、ボールネジ機構のネジ棒に、2個のベルトプーリおよびベルトから成る伝動手段を介して連結された第2サーボモータ(図示せず)と、前記台車5および床面上に装着されピニオン正逆回転により前記台車5を往復動されるラック・ピニオン機構(図示せず)と、前記ピニオンを正逆回転させる減速機付き第3サーボモータ(図示せず)と、PLCによる制御の下に前記第1〜第3サーボモータの連動駆動により前記取鍋1が行うシーケンスを記憶する第1記憶手段と、PLCによる制御の下に前記第1〜第3サーボモータを含む自動注湯機の重量を測定する重量測定手段としてのロードセル(図示せず)と、PLCによる制御の下に、このロードセルの測定値に基づき3個の前記第1〜第3サーボモータに対する駆動指令を演算して発信する演算手段と、PLCによる制御の下に、前記第1記憶手段の記憶データと前記演算手段の演算結果に基づき前記ロードセルの測定値を無視する時間を記憶する第2記憶手段と、で構成してある。

0008

そして、前記第1記憶手段と、前記演算手段と、前記第2記憶手段は、PLC (Programmable Logic Controller)6の内部に設けてある。
なお、前記ロードセルの値は、予め取鍋1と傾動装置全体の重さとを除去して取鍋1内の溶湯の重さだけを示すようになっている。

0009

このように構成したものを用いて自動注湯の実験を行った。すなわち、3個のサーボモータをPLCによってそれぞれ制御しながら駆動して、鋳型に対して取鍋を傾動、昇降および進退動して、シーケンスによって注湯動作を行った。そして、その実験結果を図2グラフで示す。
上のグラフは取鍋1の傾動角度を示し、下のグラフは溶湯の重さを測定しているロードセルの値を示している。

0010

図2のグラフにおいて、出湯する前のa区間は、取鍋1内の重量の変化がなく、取鍋1内の溶湯重量54.05[kg]を示している。出湯検知後のb区間では、取鍋1の傾動の角速度が小さくなり、重量変化も穏やかになっている。既定重量に達し、速度がbからcに切り替わるが、速度差があまりないため、ロードセルに大きな影響がない。

0011

しかし、c区間の途中で、大きな重量変化がある。この重量変化の前までは、高注ぎ防止のため昇降方向のZ軸の移動を抑制していたが、ノズルの先端の高さが十分低くなったため、昇降方向の補正を開始した。そのため、昇降動作による加速度が、ロードセルに加わったためと考えられる。c区間の終わり、およびd区間の終わりで減速し、速度を切り替えている。昇降動作が減速するときは、ロードセルで計測する重量が一時的に軽く計測されるため、重量を基準とした判定で誤動作をする可能性がある。これを防ぐため、本発明で提案する方法では、速度変更指令後、一定時間、ロードセルで計測した重量を無視している。この無視する時間をこの実験では0.7[s]にしている。

0012

e区間では取鍋1の傾動を停止し、機械的なノイズがロードセルに載ることを防止している。そして既定重量になったところで、後傾動作を開始し、湯切りをする。このとき、急激に後傾したためロードセルで大きな加速度が検出されている。その後、g区間では傾動が停止しているが、重量に多少の変化が見られる。これは、グラフに表示していないが、鋳型に対する取鍋1の進退動方向であるY軸に注湯機を動作させたための振動である。振動が落ち着いた後の重量は、48.59[kg]を示しており、注湯した重量は5.46[kg]となる。

0013

この実験では、目標注湯重量を5.48[kg]としたため、誤差率は0.36[%]となった。この実験以外の条件で注湯したときも概ね3[%]を超える誤差率になることはなかった。

0014

なお、PLCによる制御の下に、前記取鍋1が湯切動作を行う前の注湯動作の遂行を一時停止させる条件である溶湯の重量および取鍋1を後傾させる時の溶湯の重量を記憶する第3記憶手段を、上記のPLC6の内部に設けることにより、湯切り動作の前に注湯機を一時停止させて、モータの加速度やメカニカルノイズがロードセルに影響しないようにする。これにより、取鍋1に加速度が生じることに伴う力や、メカニカルノイズの影響を受けることなく、注湯動作を続けることができるため、精確な量の溶湯を鋳型に注入することが可能になる。

0015

実施の形態2
また、本発明を適用した自動注湯装置の他の実施の形態について図3〜6に基づき詳細に説明する。

0016

第1の回転軸θ1(実施の形態2では取鍋の注湯口先端近く)、第2の回転軸θ2(実施の形態2では取鍋の重心付近)、Y軸に沿って動作する取鍋102から鋳型に、注湯する自動注湯装置Bである。

0017

鋳型ラインLには、鋳型101が直列に並べられており、鋳型101は間歇的に移動する。取鍋102は、これらの鋳型1に注湯する。前記自動注湯装置Bは、この注湯のために使用される。

0018

この自動注湯装置Bは、鋳型ラインLに沿って配設される一対のレール104aに車輪104bを介して移動可能な下台車104と、この下台車104上で前記鋳型ラインLに直行する方向(Y軸)で前後にローラ105aを介して移動可能な上台車105と、この上台車105に立設された固定フレームFと、この固定フレームFに軸支された傾動フレームSと、この傾動フレームSに軸支された、取鍋102の支持手段と、を備えている。

0019

ここで、上台車105の移動(Y軸方向)、傾動フレームS及び取鍋102の傾動は、前後移動用サーボモータM105、傾動フレーム用傾動サーボモータMS、取鍋用傾動サーボモータM102によるサーボモータ駆動になっている。

0020

なお、傾動フレームSに軸支された、取鍋102の支持手段である扇形状セクターフレームG1、該セクターフレームG1の側面に設けられるL字状のアーム107及び前記サーボモータM102の駆動ギア106と螺合するセクターギアG2を介して、該アーム107の水平部107aに載置される取鍋102は、サーボモータM102によって第1の回転軸θ1回りにセクターフレームG1およびアーム107とともに傾動するように構成されている。また、アーム107は、該アーム107の下部に軸支される車輪108を前記傾動フレームSの側面に設けられるライナ109に傾動支持させている。このライナ109は、少なくともセクターフレームG1が傾動する範囲に設けられている。また、この傾動フレームSの背面にも、傾動フレームSが少なくとも傾動する範囲のライナ110が設けられており、傾動フレームSは固定フレームFに軸支される車輪111により支持されている。

0021

この固定フレームFに軸支された前記傾動フレームS自体が、駆動モータMSによって第2の回転軸θ2回りに傾動するように構成されている。これにより、取鍋102は、第1の回転軸θ1回りに傾動するだけでなく、第1の回転軸θ1とは異なる第2の回転軸θ2回りに更に傾動可能となる。この結果、注湯時に、Y軸上の移動、第1の回転軸θ1及び第2の回転軸θ2回りの傾動によって、第1の回転軸θ1回りの傾動角度と、第2の回転軸θ2回りの傾動角度と、相対的に鋳型ラインLに対して水平面で直行するY軸に沿って移動する位置とを、最適に調整される。

0022

ここで、前記前後移動用サーボモータM105、前記傾動フレーム用傾動サーボモータMS、前記取鍋用傾動サーボモータM102のこれら3つのサーボモータは、取鍋を鋳型に対して動作させており、実施の形態1で示した第1〜第3サーボモータに対応している。また、第1記憶手段、重量測定手段、演算手段、第2記憶手段、第3記憶手段や、PLCによる制御は、実施の形態1と同様である。

図面の簡単な説明

0023

本発明を適用した自動注湯機の一実施の形態の模式図である。
図1の自動注湯装置を用いて注湯実験を行ったときの結果を示す。
本発明を適用した自動注湯機の他の実施の形態を示す概略正面図である。
図3の自動注湯装置の側面図である。
図4のE1—E1線の断面図である。
図4のE2—E2線の断面図である。

符号の説明

0024

1、102取鍋
6PLC
A、B 自動注湯装置
θ1 第1の回転軸
θ2 第2の回転軸

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