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技術 レール削正装置

出願人 東日本旅客鉄道株式会社
発明者 中根静男益子昭吉後藤道弘小田勉鈴木和郎大河内翔太平林秀樹本多昌雄
出願日 2011年10月25日 (9年1ヶ月経過) 出願番号 2011-234004
公開日 2013年5月16日 (7年7ヶ月経過) 公開番号 2013-091958
状態 特許登録済
技術分野 軌道敷設、保線機械
主要キーワード 支持基端 針金形状 先端材 レール延 レール上方 レール区間 コーナー側 サイドガイドローラ
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(2013年5月16日)のものです。
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図面 (6)

課題

削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となるうえ、削正作業中における騒音粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができる。

解決手段

レール2に沿って走行可能な走行架台3と、走行架台3に設けられるとともに照射口を下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置されるプラズマ切断用の照射トーチ4と、照射トーチ4をレール2に沿って案内させるためのガイドローラ5と、ガイドローラ5および照射トーチ4を備えたレール削正部10を、片側のレール2における所定の削正位置に対して設置可能な支持アーム6とを備え、レール2に沿って移動させながら、レールフローを削正するレール削正装置1を提供する。

概要

背景

従来、列車レール上を走行すると、列車荷重及び駆動力等が車輪を通じてレールへ作用する。これにより、レール表面組織金属疲労により変化したり、レール自体偏磨耗し、レール頭頂面表層部がレールの軌間側(ゲージコーナー側)に押し出されてレールフローが発生する。このような金属疲労をそのまま放置すると、レール傷が発生したり、その傷により車輪・レール間転動騒音激しくなったり、最終的にはレール折損に至る場合がある。そのため、レールフローの張り出し長が所定の削正基準よりも大きくなった場合などに、レール表面をグラインダー等の研磨装置を用いて削正する保守作業が行われている(例えば、特許文献1参照)。

特許文献1には、車輌遊動可能に連結され、前後左右に設けた脚部材先端の鍔付車輪位置決めされる面型取り装置に、レールの頭部を整形す砥石を搭載した研削ユニットを設け、レール上を走行しながらレールフローを削正する構成のレール削正車について開示されている。

概要

削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減をることが可能となるうえ、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上をることができる。レール2に沿って走行可能な走行架台3と、走行架台3に設けられるとともに照射口を下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置されるプラズマ切断用の照射トーチ4と、照射トーチ4をレール2に沿って案内させるためのガイドローラ5と、ガイドローラ5および照射トーチ4を備えたレール削正部10を、片側のレール2における所定の削正位置に対して設置可能な支持アーム6とを備え、レール2に沿って移動させながら、レールフローを削正するレール削正装置1を提供する。

目的

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となるレール削正装置を提供する

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

レールに沿って移動させながら、レールフローを削正するためのレール削正装置であって、レールに沿って走行可能な走行部と、該走行部に設けられるとともに、照射口を下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置されるプラズマ切断用の照射トーチと、該照射トーチを前記レールに沿って案内させるためのガイド手段と、を備えていることを特徴とするレール削正装置。

請求項2

該ガイド手段および前記照射トーチを、少なくとも片側のレールにおける所定の削正位置に対して設置可能な位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のレール削正装置。

請求項3

前記位置決め手段は、レール軌間方向の中心を通る鉛直軸まわりに回転可能に支持され、かつその支持基端を通る水平軸まわりに回動する支持アームであり、該支持アームの先端に前記照射トーチと前記ガイド手段を備えたレール削正部が設けられ、該レール削正部がレール軌間方向で左右両側のそれぞれのレールに対して選択的に位置決めされることを特徴とする請求項2に記載のレール削正装置。

請求項4

前記照射トーチのレール頭部からの離間を調整するためのトーチ位置調整手段が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレール削正装置。

請求項5

前記ガイド手段をレールに対して押し付け押圧手段が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のレール削正装置。

技術分野

0001

本発明は、鉄道レール上を走行しながらレールフローを削正するためのレール削正装置に関する。

背景技術

0002

従来、列車レール上を走行すると、列車荷重及び駆動力等が車輪を通じてレールへ作用する。これにより、レール表面組織金属疲労により変化したり、レール自体偏磨耗し、レール頭頂面表層部がレールの軌間側(ゲージコーナー側)に押し出されてレールフローが発生する。このような金属疲労をそのまま放置すると、レール傷が発生したり、その傷により車輪・レール間転動騒音激しくなったり、最終的にはレール折損に至る場合がある。そのため、レールフローの張り出し長が所定の削正基準よりも大きくなった場合などに、レール表面をグラインダー等の研磨装置を用いて削正する保守作業が行われている(例えば、特許文献1参照)。

0003

特許文献1には、車輌遊動可能に連結され、前後左右に設けた脚部材先端の鍔付車輪位置決めされる面型取り装置に、レールの頭部を整形す砥石を搭載した研削ユニットを設け、レール上を走行しながらレールフローを削正する構成のレール削正車について開示されている。

先行技術

0004

特開平8−13404号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、従来のレールの削正方法では、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献1など従来のレール削正では、砥石を有するグラインダー等を使用して研削によってレールフローを除去する方法であり、手間と時間がかかり、作業効率が低下していた。しかも、耗部品となる砥石が高価であり、その交換頻度も多く、ランニングコストが増大するという問題があった。
さらに、砥石で削る場合には、鉄粉塵埃が多量に発生するが、削正後にその鉄粉や塵埃を回収する処理に時間や手間がかかるうえ、削正時に生じる騒音も大きいことから、その点で改良の余地があった。

0006

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となるレール削正装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができるレール削正装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するため、本発明に係るレール削正装置では、レールに沿って移動させながら、レールフローを削正するためのレール削正装置であって、レールに沿って走行可能な走行部と、走行部に設けられるとともに、照射口を下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置されるプラズマ切断用の照射トーチと、照射トーチをレールに沿って案内させるためのガイド手段と、を備えていることを特徴としている。

0008

本発明では、照射トーチの照射口からレールフローに向けてプラズマ照射した状態のまま走行部をレールに沿って走行させるとき、ガイド手段によって照射トーチがレールに沿って案内され、レールと照射トーチとの間隔を一定に保ったまま非接触でレールフローを切断することができる。この場合、レール削正装置をレールに沿って一定の速度で移動させるだけの簡単な操作で行える作業となり、特別な技術を有する作業が不要となることから、従来のような砥石を使用した削正方法に比べて、同じ時間でより長い距離の削正を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

0009

また、本レール正装置では、プラズマ切断を用いてレールに沿って走行させることで、レールフローを連続的に切断することができるため、切断されたフロー針金状に連続して繋がった形状の切屑となる。そのため、針金形状のフローを手間なく容易にかつ確実に回収することができ、切断に伴う鉄粉や塵埃の発生も抑えられ、それら鉄粉等の切屑が作業現場に放置されるという回収残しをなくすことが可能となる。

0010

また、消耗部品が照射トーチであり、従来のような高価な砥石を用いる場合に比べて、使用頻度が少なく、また単価も小さいことから、ランニングコストの低減を図ることができる。
さらに、プラズマにより非接触で切断する方法となるので、砥石で研削する場合のような削正作業時の切削音も小さく、騒音を抑えることができる。したがって、近隣に住宅がある場合や、夜間での削正作業が行い易くなるという効果を奏する。
さらにまた、照射トーチをレール頭部の上方に配置させることで、プラズマをレール上方から照射することができるため、踏切内などでレール周りが狭隘な箇所であっても、通常のレール区間と同様に削正することが可能となる。

0011

また、本発明に係るレール削正装置では、ガイド手段および照射トーチを、少なくとも片側のレールにおける所定の削正位置に対して設置可能な位置決め手段を備えていることが好ましい。

0012

本発明では、削正作業を開始するときに、位置決め手段によって照射トーチおよびガイド手段を少なくとも片側のレールにおける所定の削正位置に対して容易に位置決めすることができる。そして、削正作業以外のときには、照射トーチやガイド手段を例えば走行部内に収容させておき、削正位置より退避させておくことができる。

0013

また、本発明に係るレール削正装置では、位置決め手段は、レール軌間方向の中心を通る鉛直軸まわりに回転可能に支持され、かつその支持基端を通る水平軸まわりに回動する支持アームであり、支持アームの先端に照射トーチとガイド手段を備えたレール削正部が設けられ、レール削正部がレール軌間方向で左右両側のそれぞれのレールに対して選択的に位置決めされることが好ましい。

0014

本発明では、レール削正部がレール軌間方向で左右両側のそれぞれのレールに対して選択的に移動させて位置決めすることができる。つまり、レール上に設置したレール削正部で片側のレールの削正を行った後に、他方側のレールを削正する場合には、支持アームを前記鉛直軸まわりに回転させるとともに、前記水平軸まわりに回動させてレール削正部を片側のレールから他方側のレールへ移動させることができる。そのため、レール削正装置の向きをレールの進行方向の反対側に変更する必要がなく、例えば一方向に前進させながら片側のレールを削正し、支持アームの回転とともに照射トーチの位置を変更し、後退させながら他方側のレールを削正することができる。したがって、装置の左右両側にレール削正部を設ける必要がなく、装置にかかるコストを抑えることができるという利点がある。

0015

また、本発明に係るレール削正装置では、照射トーチのレール頭部からの離間を調整するためのトーチ位置調整手段が設けられていることが好ましい。

0016

これにより、例えば照射トーチとレールとの幅方向(レール軌間方向)や上下方向の距離を調整することができる。そのため、レールの種類や、あるいは照射トーチの種類に応じて適宜照射トーチの照射口の位置を変更することができ、条件に応じて最適な切断を行うことができる。

0017

また、本発明に係るレール削正装置では、ガイド手段をレールに対して押し付け押圧手段が設けられていることが好ましい。

0018

この場合、ガイド手段が押圧手段によってレールに押し付けられ、ガイド手段とレールとの距離が一定に保持されるので、走行時にガイド手段がレールから離れることがなく、ガイド手段によって照射トーチを確実にレールに案内させることができる。

発明の効果

0019

本発明のレール削正装置によれば、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
また、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができるという利点がある。

図面の簡単な説明

0020

本発明の実施の形態によるレール削正装置の全体構成を示す斜視図である。
レールフロー削正前のレールを示す上面図である。
レール削正装置のレール削正部を削正位置に配置した状態において、レール軌間内側から見た側面図である。
図3に示すレール削正部をレール断面方向から見た図である。
図3に示すレール削正部を下面側からみた図である。

実施例

0021

以下、本発明によるレール削正装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

0022

図1に示すように、本実施の形態によるレール削正装置1は、レール2に沿って走行させながら、図2に示すレール頭部内側面2b(二点鎖線で示すライン)に発生しているレールフローWを削正するためものであり、レール2に沿って走行可能な走行架台3(走行部)にプラズマ切断用の照射トーチ4を有するレール削正部10を備えている。

0023

走行架台3は、鋼材枠組みされるとともに車輪31を備えた架台であり、中央載置部3aと、レール軸方向Xで中央載置部3aを挟んだ前後両側に第1載置部3bおよび第2載置部3cとを有している。中央載置部3aには上述したレール削正部10が設けられ、第1載置部3b(図1紙面左側)には、図示しない発電機が載置されている。第2載置部3c(図1で紙面右側)には、車輪31を駆動するための駆動装置32と、プラズマ切断に使用するプラズマ切断機40およびエアコンプレッサ41と、車輪31やレール削正部10を制御するための制御部7とを備えている。

0024

制御部7は、走行架台3の走行速度や、照射トーチ4によるプラズマの噴射量などを制御するものであり、例えばレールの曲線区間、レールフローWの張り出し量などの条件に基づいて、走行速度を低速、または高速に設定される。そして、制御部7では、走行開始時に噴射トーチ4によるプラズマの噴射も開始し、走行を停止した時に前記噴射を停止するように制御されている。

0025

レール削正部10は、レール削正部10を、片側のレール2における所定の削正位置Pに対して設置可能な支持アーム6(位置決め手段)の先端6aに設けられている。そして、支持アーム6の先端6aには、レール削正部10と前後方向(レール軸方向X)に並列に配置された状態となるようにアース部8が支持されている。

0026

支持アーム6は、中央載置部3aにおいて水平軸まわりに矢印E方向に沿って回動可能に設けられた一対の主材61と、それら主材61の先端同士を連結する先端材62と、主材61の基端同士を連結する基端材63とからなる。この支持アーム6は、複数(図1では3本)の伸縮シリンダ64の伸縮動作によって回動され、基端材63が走行架台3の中央載置部3aでレール軌間方向Yの中心を通る鉛直軸Oまわりに回転可能に支持された旋回板65に固定されている。

0027

先端材62の先端には、レール削正部10とアース部8が固定されている。
伸縮シリンダ64は、複数(3本)が平行に配列されており、それぞれの一端が先端材62に固定され、他端が基端材63に固定されている。つまり、支持アーム6は、各伸縮シリンダ64を伸縮させることで、基端材63を中心にして矢印E方向に回動する。支持アーム6の鉛直軸Oまわりの回転は、レール削正部10がレール軌間方向Yで左右両側のそれぞれのレール2に対して選択的に位置決めすることができる回転範囲となっている。

0028

つまり、レール削正部10は、支持アーム6によって左右のレール2のいずれかに対して所定の削正位置P(図3図5参照)に位置決めされることになる。そして、この削正位置Pにおいて、アース部8もアース先端8aがレール2に接触した状態となる。

0029

図3乃至図5に示すように、レール削正部10は、照射口4aを下方に向けた状態でレール頭部の上方に配置される前記照射トーチ4と、照射トーチ4をレール2に沿って案内させるためのガイドローラ5(ガイド手段)と、を備えている。具体的にレール削正部10は、支持アーム6の先端部6bに固定される固定板11に第1ばね部材51(後述する)を介して基台12が設けられ、その基台12に照射トーチ4やガイドローラ5(5A、5B)が固定されている。

0030

照射トーチ4は、図1に示すプラズマ切断機40とエアコンプレッサ41に連結されており、照射口4aを下方に向けて基台12のレール軸方向Xの中央部に固定されている。このプラズマ切断部は、照射トーチ4内において電極プラズマチップとを備え、プラズマ切断機40のプラズマとエアコンプレッサ41からのエアが供給されることにより噴射口4aからプラズマ(図3図4に示すM)が噴射される。噴射口4aは、切断作業時には常にレール頭部内側面2bの上方に位置しており、レール頭部角部から上方に向けて図4に示す所定間隔D(例えば、2〜3mm)の位置となるように設定されている。

0031

また、基台12には、照射トーチ4の照射口4aにおける前記所定間隔D、すなわち照射トーチ4の上下方向Zの位置を調整するための図3に示す高さ調整ねじ42(トーチ位置調整手段)と、照射トーチ4のレール軌間方向Y(左右方向)の位置を調整するための図5に示す左右調整ねじ43(トーチ位置調整手段)とが設けられている。照射トーチ4は、高さ調整ねじ42を回転させることにより基台12に対して上下方向に移動し、また左右調整ねじ43を回転させることによりレール軌間方向Yに移動し、照射口4aの位置が調整されるようになっている。

0032

ガイドローラ5は、レール頭頂部2aに沿ってレール軸方向Xに転動する一対の上部ガイドローラ5Aと、レール軌間方向Yで内側のレール頭部内側面2bに沿ってレール軸方向Xに転動する一対のサイドガイドローラ5Bとからなる。上部ガイドローラ5Aは、削正位置Pにおいて、レール頭頂部2aに接触した状態で回転可能に載置されている。一対のサイドガイドローラ5Bは、削正位置Pにおいて、レール頭部内側面2bに対して回転可能に接触している。

0033

また、図4に示すように、上部ガイドローラ5Aおよびサイドガイドローラ5Bは、それぞれ前記第1ばね部材51(押圧手段)、第2ばね部材52(押圧手段)によってレール2に対して適宜な押圧力をもって押し付けられている。第1ばね部材51は、固定板11と基台12との間に介在され、第1ばね部材51と同軸線上に設けられる第1押圧ジャッキ53によって削正位置Pにおいて上下方向Zに付勢力が作用する。これにより上部ガイドローラ5Aがレール頭頂部2aを押圧する。また、第2ばね部材52は、この第2ばね部材52と同軸線上に設けられる第2押圧ジャッキ54によってレール軌間方向Yに付勢力が作用し、これによりサイドガイドローラ5Bがレール頭部内側面2bを押圧する。

0034

次に、上述した実施の形態によるレール削正装置の作用について以下説明する。
図3乃至図4に示すように、照射トーチ4の照射口4aからレールフローW(図2参照)に向けてプラズマMを照射した状態のまま走行架台3をレール2に沿って走行させるとき、上部ガイドローラ5Aおよびサイドガイドローラ5Bによって照射トーチ4がレール2に沿って案内され、レール2と照射トーチ4との間隔を一定に保ったまま非接触でレールフローWを切断することができる。
この場合、レール削正装置1をレール2に沿って一定の速度で移動させるだけの簡単な操作で行える作業となり、特別な技術を有する作業が不要となることから、従来のような砥石を使用した削正方法に比べて、同じ時間でより長い距離の削正を行うことができ、作業効率を向上させることができる。

0035

また、プラズマ切断を用いてレール2に沿って走行させることで、レールフローWを連続的に切断することができるため、切断されたフローも針金状に連続して繋がった形状の切屑となる。そのため、針金形状のフローを手間なく容易にかつ確実に回収することができ、切断に伴う鉄粉や塵埃の発生も抑えられ、それら鉄粉等の切屑が作業現場に放置されるという回収残しをなくすことが可能となる。

0036

また、消耗部品が照射トーチ4であり、従来のような高価な砥石を用いる場合に比べて、使用頻度が少なく、また単価も小さいことから、ランニングコストの低減を図ることができる。
さらに、プラズマにより非接触で切断する方法となるので、砥石で研削する場合のような削正作業時の切削音も小さく、騒音を抑えることができる。したがって、近隣に住宅がある場合や、夜間での削正作業が行い易くなるという効果を奏する。
さらにまた、照射トーチ4をレール頭部2aの上方に配置させることで、プラズマをレール上方から照射することができるため、踏切内などのレール周りが狭隘な箇所であっても、通常のレール区間と同様に削正することが可能となる。

0037

また、ガイドローラ5および照射トーチ4を、片側のレール2における所定の削正位置Pに対して設置可能な支持アーム6を備えているので、削正作業を開始するときに、支持アーム8によって照射トーチ4およびガイドローラ5を片側のレール2における所定の削正位置Pに対して容易に位置決めすることができる。そして、削正作業以外のときには、照射トーチ4やガイドローラ5を走行架台3の中央載置部3a内に収容させておき、削正位置Pより退避させておくことができる。

0038

さらに、この支持アーム6を設けることによって、レール削正部10がレール軌間方向Yで左右両側のそれぞれのレール2に対して選択的に移動させて位置決めすることができる。つまり、レール2上に設置したレール削正部10で片側のレール2の削正を行った後に、他方側のレール2を削正する場合には、支持アーム6を前記鉛直軸Oまわりに回転させるとともに、前記水平軸まわりに回動させてレール削正部10を片側のレール2から他方側のレール2へ移動させることができる。そのため、レール削正装置10の向きをレール2の進行方向の反対側に変更する必要がなく、一方向に前進させながら片側のレール2を削正し、支持アーム6の回転とともに照射トーチ4の位置を変更し、後退させながら他方側のレール2を削正することができる。したがって、装置(走行架台3の中央部3a)の左右両側にレール削正部を設ける必要がなく、装置にかかるコストを抑えることができるという利点がある。

0039

さらにまた、高さ調整ねじ42と左右調整ねじ43によって照射トーチ4とレール2の上下方向Zおよびレール軌間方向Yの距離を調整することができる。そのため、レール2の種類や、あるいは照射トーチ4の種類に応じて適宜照射トーチ4の照射口4aの位置を変更することができ、条件に応じて最適な切断を行うことができる。

0040

また、本レール削正装置1では、上部ガイドローラ5Aとサイドガイドローラ5Bがそれぞれ第1ばね部材51と第2ばね部材52によってレール2に対して押し付けられ、各ガイドローラ5A、5Bとレール頭頂との距離が一定に保持されるので、走行時にガイドローラ5A、5Bがレール2から離れることがなく、ガイドローラ5A、5Bによって照射トーチ4を確実にレール2に案内させることができる。

0041

上述した実施の形態によるレール削正装置では、削正にかかる作業効率を向上させることで削正できるレール延長を長くすることができ、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。
また、削正作業中における騒音や粉塵の発生を抑制することができ、さらなる作業効率の向上を図ることができるという利点がある。

0042

以上、本発明によるレール削正装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態ではレール軌間方向Yの中心を通る鉛直軸Oまわりに回転可能に支持された支持アーム6を設け、レール削正部10がレール軌間方向Yで左右両側のそれぞれのレール2に対して選択的に位置決めされる構成としているが、これに限定されることはなく、左右両側にレール削正部10を備えた構成のレール削正装置としても良い。そして、レール削正部10の位置決め手段として、支持アーム6であることに限定されることはなく、他の構造を採用することも可能である。

0043

また、本実施の形態ではトーチ位置調整手段として、高さ方向と左右方向の位置を調整することができる調整ねじ42、43を設けているが、これらを省略することも可能であるし、また調整手段としてねじであることに限定されることはない。
さらに、本実施の形態ではガイドローラ5の押圧手段として、ばね部材51、52を設けているが、これらを省略することも可能であるし、また調整手段としてねじであることに限定されることはない。

0044

さらにまた、走行架台3の大きさ、レール削正部10の位置、取り付け構造など、適宜設定することが可能である。

0045

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

0046

1レール削正装置
2レール
3走行架台(走行部)
4照射トーチ
4a照射口
5ガイドローラ(ガイド手段)
5A 上部ガイドローラ(ガイド手段)
5Bサイドガイドローラ(ガイド手段)
6支持アーム(位置決め手段)
10 レール削正部
42 高さ調整ねじ(トーチ位置調整手段)
43左右調整ねじ(トーチ位置調整手段)
51 第1ばね部材(押圧手段)
52 第2ばね部材(押圧手段)
65旋回板
O鉛直軸
P 削正位置
Xレール軸方向
Y レール軌間方向
Z 上下方向
W レールフロー

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