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技術 切断装置

出願人 ニチアス株式会社
発明者 山岸英信丹羽隆弘吉原正貴
出願日 2011年4月14日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2011-089766
公開日 2012年11月12日 (8年11ヶ月経過) 公開番号 2012-218135
状態 特許登録済
技術分野 非金属の切断装置1 プラスチック等のブロー成形,熱成形
主要キーワード 中間組立体 外周側突起 ピストンシリンダー 歯合状態 接触強度 蛇腹部分 樹脂製成形体 接触検知センサ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

簡易装置構成でありながら、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、切断面の平面性が高い切断装置を提供すること。

解決手段

被加工物1を支持し、回転駆動手段3の稼働により回転し、被加工物1を固定しつつ回転させる被加工物固定治具2と、被加工物固定治具2を駆動回転させる回転駆動手段3と、被加工物固定治具2の回転と共に、回転しつつ被加工物1を支持する支持手段4a〜4cと、回転する被加工物1を、被加工物1の軸方向における少なくとも両端部で切断するカッターナイフ5a〜5cと、カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段6と、を備える切断装置10。

概要

背景

近年、自動車の各種センサー及び配線部等には、これらを覆うコルゲートチューブが使用されている。図10に示すように、例えば酸素センサーを覆うコルゲートチューブ100は、中径の円筒部101と大径の円筒部102と、中径の円筒部101と大径の円筒部102の間に位置する蛇腹部103とからなり、軽量で屈曲性耐熱性が高いため、長期間に亘って、酸素センサーを保護することができる。

コルゲートチューブの製造に際しては、図11に示すように、ストレート状チューブを加熱手段により溶融し、内部に高圧空気送り込むことで成形金型の形状に転写させているため、両端部には高圧空気を密封するためのシール部201、202を備える。このような、シール部201、202部分は不要であるため、切り捨てることになる。すなわち、コルゲートチューブ1は、軸方向における両端の2箇所a、bを軸方向203に対して直角に切断する必要がある。

従来、ゴム成形体を切断する方法としては、弾性ワークである切断対象物を載せて回転させる機能を有し、前記切断対象物の中心を回転中心に合わせて載置する固定装置本体と、この固定装置本体上に設置された2本以上の固定アームと、この固定アームに設けられ、該固定アームに接触したことを検知する接触検知センサーと、前記固定装置本体とは独立して設けられた可動式切断機とを備えた切断装置が知られている(特開2006−159326号公報)。

概要

簡易装置構成でありながら、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、切断面の平面性が高い切断装置を提供すること。被加工物1を支持し、回転駆動手段3の稼働により回転し、被加工物1を固定しつつ回転させる被加工物固定治具2と、被加工物固定治具2を駆動回転させる回転駆動手段3と、被加工物固定治具2の回転と共に、回転しつつ被加工物1を支持する支持手段4a〜4cと、回転する被加工物1を、被加工物1の軸方向における少なくとも両端部で切断するカッターナイフ5a〜5cと、カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段6と、を備える切断装置10。

目的

従って、樹脂成形体であるコルゲートチューブの軸方向の両端部を、切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面となるように切断できる切断装置が望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

被加工物を支持し、回転駆動手段の稼働により回転し、該被加工物を固定しつつ回転させる被加工物固定治具と、該被加工物固定治具を駆動回転させる回転駆動手段と、該被加工物固定治具の回転と共に、回転しつつ該被加工物を支持する支持手段と、回転する被加工物を、該被加工物の軸方向における少なくとも両端部で切断するカッターナイフと、該カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段と、を備えることを特徴とする切断装置

請求項2

該被加工物固定治具は、被加工物の外周面を両側から2つの半割円筒部材で挟持するものであることを特徴とする請求項1記載の切断装置。

請求項3

該回転駆動手段と該被加工物固定治具の接続は、該回転駆動手段の歯車と該被加工物固定治具の歯車の噛み合いによるものであることを特徴とする請求項1又は2記載の切断装置。

請求項4

該支持手段と該被加工物固定治具の接続は、該支持手段の歯車と該被加工物固定治具の歯車の噛み合いによるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の切断装置。

請求項5

該被加工物は、長尺中空樹脂製成形体であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の切断装置。

請求項6

該被加工物は、PTFE製であることを特徴とする請求項5記載の切断装置。

技術分野

0001

本発明は、ブロー成形後樹脂成形体切り捨て部等を切断する切断装置に関するものである。

背景技術

0002

近年、自動車の各種センサー及び配線部等には、これらを覆うコルゲートチューブが使用されている。図10に示すように、例えば酸素センサーを覆うコルゲートチューブ100は、中径の円筒部101と大径の円筒部102と、中径の円筒部101と大径の円筒部102の間に位置する蛇腹部103とからなり、軽量で屈曲性耐熱性が高いため、長期間に亘って、酸素センサーを保護することができる。

0003

コルゲートチューブの製造に際しては、図11に示すように、ストレート状チューブを加熱手段により溶融し、内部に高圧空気送り込むことで成形金型の形状に転写させているため、両端部には高圧空気を密封するためのシール部201、202を備える。このような、シール部201、202部分は不要であるため、切り捨てることになる。すなわち、コルゲートチューブ1は、軸方向における両端の2箇所a、bを軸方向203に対して直角に切断する必要がある。

0004

従来、ゴム成形体を切断する方法としては、弾性ワークである切断対象物を載せて回転させる機能を有し、前記切断対象物の中心を回転中心に合わせて載置する固定装置本体と、この固定装置本体上に設置された2本以上の固定アームと、この固定アームに設けられ、該固定アームに接触したことを検知する接触検知センサーと、前記固定装置本体とは独立して設けられた可動式切断機とを備えた切断装置が知られている(特開2006−159326号公報)。

先行技術

0005

特開2006−159326号公報(請求項1)

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、特開2006−159326号公報記載の切断装置は、固定アームに接触検知センサーを設置して弾性ワークを把持する装置構造と、可動アーム距離センサーを設置して切断刃伸縮する装置構造が共に複雑であるという問題がある。また、切断刃が鋸刃状であるため、切断により切削粉が生じ、切削粉除去工程を要するという問題がある。また、コルゲートチューブの場合、軸方向の両端で切断した後の切断面は、該コルゲートチューブを装着する相手材との嵌合性が、該コルゲートチューブの役割である酸素センサーの保護性能を大きく左右するという理由で、寸法のばらつきが小さく、且つ平面性の高いものが要求される。従って、樹脂成形体であるコルゲートチューブの軸方向の両端部を、切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面となるように切断できる切断装置が望まれている。

0007

従って、本発明の目的は、簡易装置構成でありながら、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面が得られる切断装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、被加工物を支持し、回転駆動手段の稼働により回転し、該被加工物を固定しつつ回転させる被加工物固定治具と、該被加工物固定治具を駆動回転させる回転駆動手段と、該被加工物固定治具の回転と共に、回転しつつ該被加工物を支持する支持手段と、回転する被加工物を、少なくとも該被加工物の軸方向における両端部で切断するカッターナイフと、該カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段とを備える切断装置であれば、簡易な装置構成でありながら、長尺中空樹脂製成形体の切断の際、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、平面性に優れた切断面が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

0009

すなわち、本発明は、被加工物を支持し、回転駆動手段の稼働により回転し、該被加工物を固定しつつ回転させる被加工物固定治具と、該被加工物固定治具を駆動回転させる回転駆動手段と、該被加工物固定治具の回転と共に、回転しつつ該被加工物を支持する支持手段と、回転する被加工物を、該被加工物の軸方向における少なくとも両端部で切断するカッターナイフと、該カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段と、を備える切断装置を提供するものである。

発明の効果

0010

本発明によれば、簡易な装置構成でありながら、長尺中空の樹脂製成形体の切断の際、切断による切削粉が発生せず、平面性に優れた切断面のものが得られる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の実施の形態における切断装置の左側面概略図である。
本発明の実施の形態における切断装置の正面概略図である。
図1の切断装置において、被加工物のセット方法を説明する図である。
図3の右側面図である。
図3のX−X線に沿って見た断面図である。
図1の切断装置において支持手段のセット方法を説明する図である。
図6の切断装置において、支持手段がセットされた状態を示す図である。
図7の切断装置の正面図である。
切断が完了し、支持手段及び被加工物固定治具を取り外し、加工物製品)を得る状態を示す図である。
コルゲートチューブ(製品)の断面図である。
コルゲートチューブ(被加工物)の断面図である。

実施例

0012

次に、本発明の実施の形態における切断装置を図1図11を参照して説明する。切断装置10は、被加工物1を支持し、回転駆動手段3の稼働により回転し、被加工物1を固定しつつ回転させる被加工物固定治具2と、被加工物固定治具2を駆動回転させる回転駆動手段3と、被加工物固定治具2の回転と共に、回転しつつ被加工物1を支持する支持手段4a〜4cと、回転する被加工物1を、被加工物1の軸方向における両端部a及びbで切断するカッターナイフ5a、5bと、カッターナイフをスライド移動させるスライド移動手段6と、を備える。

0013

被加工物1から切断される加工物(製品)の一例を図10に示す。図10は、自動車部品である酸素センサーを覆うコルゲートチューブであり、中径の円筒部101と大径の円筒部102と、中径の円筒部101と大径の円筒部102の間に位置する蛇腹部103とからなり、全長が45mm程度の中空状で軽量で屈曲性が高く、耐熱性、耐久性に優れたものである。

0014

本発明において、図10の製品の中間部材である被加工物1は、長尺中空の樹脂製成形体であり、特にPTFE(ポリテトラフロロエチレン)製である。被加工物1は、図11に示すように、ストレート状のチューブを加熱手段により溶融し、内部に高圧空気を送り込むことで成形金型の形状に転写させているため、その両端部には高圧空気を密封するためのシール部201、202が形成される。このような、シール部201、202部分は不要であるため、切り捨てることになる。本発明においては、被加工物であるコルゲートチューブ1は、軸方向における両端の2箇所a、bでほぼ同時に切断されて、加工物100(製品)を得ることになる。

0015

被加工物固定治具2は、回転駆動手段3の稼働により回転し、被加工物1を固定しつつ回転させるものであれば、特に制限されず、本例では、被加工物であるコルゲートチューブ1の軸方向における両端a、bを除く箇所の外周面を両側から2つの半割円筒部材2a、2bで挟持するものである(図3及び図4参照)。図5に示すように、半割円筒部材2a、2bは、それぞれ内部に被加工物1の径方向の1/2を収納する空間24a、24bを有し、外周面は周方向に噛み合い歯23a、23bが所定のピッチで多数形成されている。内部の空間24a、24bを形成する内壁の構造は、組み込んだ後、被加工物1の中径の円筒部101の外周面に当接する第1当接部21a、21bと、大径の円筒部102の外周面に当接する第2当接部22a、22bを有する。すなわち、2つの半割円筒部材2a、2bで被加工物1を挟持した際、被加工物1と、第1当接部21a、21b及び被加工物1と第2当接部22a、22bの接触は、被加工物1が変形しない程度の弱い接触強度である。このように、挟持力が小さくとも、被加工物1は軽量であり、カッターナイフによる切断抵抗も小さいことから、被加工物1は、被加工物固定治具2の回転に連れて停止することなく回転し、切断があっても同様に回転を維持することができる。

0016

2つの半割円筒部材2a、2b同士は、互いの接触面に位置決め用ピンを設置するか、あるいはインロー構造にすることで、ずれることなく接続され、両者は被加工物1を挟持により固定し、且つ互いに固定されている。

0017

回転駆動手段3は、被加工物固定治具2を駆動回転させるものであれば、特に制限されず、本例では、外周面に被加工物固定治具2の外周歯と噛み合う噛み合い歯32を有する一対の歯車である。回転軸歯車軸)31は不図示のモータ軸に連結されている。一対の歯車は、被加工物固定治具2に対応する位置にそれぞれ形成されている。すなわち、モータの駆動により、歯車32が回転し、この歯車32の歯に噛み合う被加工物固定治具2が回転する。

0018

支持手段4a〜4cは、被加工物固定治具2の回転と共に、回転しつつ被加工物1を支持するものであれば、特に制限されず、本例では、外周面に被加工物固定治具2の外周歯と噛み合う噛み合い歯を有する一対の歯車の3本物である。すなわち、3本の回転軸と回転駆動手段3の1本の回転軸の都合4本の回転軸は、被加工物固定治具2に対して、周方向の4方向から挟持するような位置にある。具体的には、4本の軸は、隣接する回転軸と被加工物固定治具2の回転軸で形成される角度(側面視)が、概ね90度前後となっている。なお、カッターナイフ5が挿入される空間を確保することになる隣接する2本の回転軸と、被加工物固定治具2の回転軸で形成される角度(側面視)は、90度より大となっている。支持手段4a〜4cの回転軸(歯車軸)及び回転駆動手段3の回転軸(歯車軸)を上記のように配置することで、被加工物固定治具2を安定に支持すると共に、被加工物固定治具2を確実に回転させることができる。

0019

カッターナイフ5(5a、5b)は、回転する被加工物1を、被加工物1の軸方向における両端部で切断するものである。従って、カッターナイフ5は、被加工物1の軸方向における一方の端部を切断する第1カッターナイフ5aと、被加工物1の軸方向における他方の端部を切断する第2カッターナイフ5bと、を備える。第1カッターナイフ5a及び第2カッターナイフ5bは、各ナイフ基端側が一体化しており、一体的にスライド移動する。すなわち、第1カッターナイフ5a及び第2カッターナイフ5bは、ほぼ共に同時に被加工物1の切断ができるように基端部51からの長さが予め調節されている。

0020

カッターナイフ5は、直線刃を有する公知のカッターを使用することができる。被加工物1に対するカッターナイフ5の切り込み角度は10〜25度が好ましく、特に15度が好ましい。また、カッターナイフ5の刃の厚さは、0.1〜0.4mmが好ましく、特に0.1〜0.35mm、更に0.2〜0.33mmが好ましい。刃の厚みが大き過ぎると、寸法のバラツキが大きくなる傾向となる。また、直線刃の高さは20〜30mm、幅は35〜45mmが好ましい。材質としては、鋼板またはステンレス鋼板が挙げられる。

0021

スライド移動手段6は、カッターナイフ5をスライド移動させるものであれば、特に制限されず、例えばエアシリンダーが挙げられる。エアシリンダーとカッターナイフとの接続は、第1カッターナイフ5a及び第2カッターナイフ5bの基端部51と、エアシリンダーのピストンシリンダー又はピストンロッドの端部とを接続することにより行われる。これにより、エアシリンダーを稼働させれば、カッターナイフ5を被加工物1に対して前進又は後退させることができる。

0022

次に、切断装置10の使用方法の一例について図3図9を参照して説明する。切断装置10は、先ず、1つの回転軸31と、回転軸31の軸方向の所定の箇所に付設する歯車32を有する回転駆動手段3と、1つの回転軸41aと、回転軸41aの軸方向の所定の箇所に付設する歯車42aを有する支持手段4aと、を所定間隔離して配置し固定する。この際、回転駆動手段3の歯車32と支持手段4aの歯車42aとは対峙する位置にある。次に、被加工物固定治具2を構成する半割状の固定治具2a(図では下方側の固定治具)を、回転駆動手段3の歯車32と支持手段4aの歯車42aの間であって、半割状の固定治具2aの歯車の歯23aと、両側に位置する歯車32と歯車42aの歯とがそれぞれ噛み合うようにセットする。

0023

次に、被加工物1を、半割状の固定治具2aにセットする。この際、被加工物1の中径の円筒部101の外周面が、半割状の固定治具2aの第1当接部21aに、大径の円筒部102の外周面が、半割状の固定治具2aの第2当接部22aに、それぞれ当接するようにする(図3及び図4)。

0024

次に、半割状の固定治具2aに載置された被加工物1の上方から、上側の半割状の固定治具2bをセットする。この際、被加工物1の中径の円筒部101の外周面が、半割状の固定治具2bの第1当接部21bに、大径の円筒部102の外周面が、半割状の固定治具2bの第2当接部22bに、それぞれ当接するようにする(図5)。そして、下側の半割状の固定治具2aと上側の半割状の固定治具2bは、互いの接触面に配置した位置決め用のピンによりずれることなく固定される。下側の半割状の固定治具2aと上側の半割状の固定治具2bが固定されることにより、両者の歯車の歯は、周方向において所定のピッチで連続した歯形状となり、外観ひとつの歯車を構成する(図6)。

0025

次いで、支持手段4を構成する2つ支持手段4b、4cを、被加工物固定治具2の上方から被加工物固定治具2の噛み合い歯23bと歯合するようにセットする。すなわち、2つ支持手段4b、4cは、他の1つの支持手段4aと同様のものであり、1つの回転軸と、回転軸の軸方向の所定の箇所に付設する歯車を有する。そして、回転軸の軸方向の所定の箇所に付設する歯車の歯と被加工物固定治具2の歯23bを噛み合わせる。なお、支持手段4を構成する2つ支持手段4b、4cはエアシリンダー7の駆動により上方から下方(符号Qに示す方向)に降りるようになっている(図6図8)。また、エアシリンダーにより下方に降りた2つ支持手段4b、4cが上側の半割状の固定治具2bを下側の半割状の固定治具2aの方向に押すため、上側の半割状の固定治具2aと下側の半割状の固定治具2bは、回転駆動時もずれない強固な力で接合される。このように、被加工物1は被加工物固定治具2に弱い挟持力で固定され、被加工物固定治具2は、1つの回転駆動手段3と3つの支持手段4a〜4cの都合4つの歯車で支持されると共に、歯合状態で連結されている。

0026

このような組付体において、先ず、回転駆動手段3を駆動させる。すると、被加工物固定治具2が1つの回転駆動手段3とは逆の方向に回転し、被加工物固定治具2の回転に連動して、3つの支持手段4a〜4cが被加工物固定治具2とは逆の方向に回転する。被加工物固定治具2の回転により、被加工物1も被加工物固定治具2と同じ回転方向で且つ同じ回転速度で回転する。被加工物1は中空の樹脂成形体であり軽量であるため、被加工物固定治具2の弱い支持力であっても、回転し、また変形することはない。被加工物1の切断時における回転速度は、概ね100〜1,000rpmである。

0027

次に、切断装置10において、被加工物1を回転させた状態において、カッターナイフ5に連結された例えばエアシリンダー6(スライド移動手段)を稼働させ、カッターナイフ5を被加工物1に向かう方向(符号P)にスライド移動させる。被加工物1にカッターナイフ5の先端が当たり、更にスライド移動させることで、被加工物1は容易に切断できる(図1及び図2)。すなわち、第1カッターナイフ5aは、被加工物1の一端部11(ブーツキャップ)を切断し、第2カッターナイフ5bは、被加工物1の他端部13(ランナー部)を切断する。カッターナイフ5を構成する第1カッターナイフ5a及び第2カッターナイフ5bは、ほぼ同時に被加工物1をカットするが、これに限定されず、少しの時間差はあってもよい。カッターナイフの切断速度スライド速度)は、0.1〜1.0mm/秒が好ましく、特に、0.2〜0.6mm/秒が好ましい。

0028

被加工物1の切断完了後、回転駆動手段3の回転を停止する。次いで、エアシリンダー7の駆動により、上方側に位置する2つ支持手段4b、4cを下方から上方に後退させる。そして、上側の半割状の固定治具2bを、下側の半割状の固定治具2aから分離し、取り外す。その後、2箇所で切断された加工物(製品)を取り出す。本発明の切断装置は、被加工物1を回転しながら、カッターナイフ5で切断しているため、加工物の切断面は、切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、切断面の平面性が顕著に高い。

0029

本発明の切断装置において、被加工物固定治具2の内部構造及び挟持方法は、上記実施の形態例に限定されず、蛇腹部分を支持する構造であってもよく、当接部21a、21bが、図5に示すものより更に幅の狭いリブ構造の部材であってもよい。また、被加工物固定治具2の外周面は、上記実施の形態例に限定されず、歯合する部分のみ歯形状であり、他の部分が円筒外周面であってもよい。また、被加工物固定治具2の回転速度、カッターナイフの切断速度等の切断条件は、適宜決定される。さらに、被加工物の切断箇所は2箇所に限らず、被加工物の切断箇所数に合わせて変更してよい。

0030

次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
(実施例1)
図11に示すコルゲートチューブを、図1及び図2に示す切断装置及び下記仕様の切断条件により切断し、20回(20サンプル)の切断における切断面及び切断粉の発生の有無を観察した。なお、コルゲートチューブの切断箇所は、図11に示す符号a及びbの2箇所である。

0031

<切断条件>
(コルゲートチューブ)
PTFE製中空チューブである。長さ58mm、大径部の外径13.8mm、中径部の外径9.3mm、チューブの肉厚0.6mm
(切断位置)
コルゲートチューブの中央から端方向へ47.8mmの2箇所
(切断条件)
被加工物固定治具2の回転速度300rpm、カッターナイフの切断速度(スライド速度)0.4mm/秒
(カッターナイフ)
直線刃の高さ25mm、刃先の角度15度、刃の厚み0.3mm
<評価結果>
切断粉は発生せず、切断部と切断部から長さ方向5mmずれた位置にある外周側突起部との長さ寸法の標準偏差σは0.02mmであり、また切断部を定盤の上に乗せ目視で確認しても隙間がないことから、寸法のバラツキが非常に小さく、高い平面性を示していた。

0032

比較例1
実施例1と同じコルゲートチューブを公知の固定装置で固定し、回転刃を回転させながら移動させることにより20回の切断を実施した。その結果、「長さσ」は0.10mmであり、寸法精度が劣った。

0033

比較例2
実施例1と同じコルゲートチューブを一次カットし、その後、特殊刃物で所定寸法まで削りとった。その結果、削りとった場所の内外周にバリが発生した。また、製品の内径を削り取ってしまうこともあった。

0034

比較例3
実施例1と同じコルゲートチューブをレーザーで焼き落とした。その結果、焼き落とし面に白い粉(PTFEの低分子化物)が付着した。この白い粉は容易に除去できないものであった。

0035

本発明によれば、装置構成は簡易であるため、装置メーカーにとっては故障の少ない安全なものが提供できる。また、使用者にとっては、切断による切削粉が発生せず、寸法のばらつきが小さく、切断面の平面性が高いため、切削粉除去工程が不要であり、品質の高いものを提供できる。

0036

1被加工物(コルゲートチューブ)
2被加工物固定治具
3回転駆動手段
4a〜4c支持手段
5a〜5cカッターナイフ
6スライド移動手段
10切断装置
10a 中間組立体

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