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技術 ロボットのハンド接続構造

出願人 株式会社デンソーウェーブ
発明者 齋藤渉
出願日 2015年11月13日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-223315
公開日 2017年5月25日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-087374
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ
主要キーワード 内周フランジ 外周フランジ 締め付けトルク 回転軸線方向 回転軸線 接続構造 多関節ロボット ハンド
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(2017年5月25日)のものです。
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図面 (6)

課題

安全性を高めることのできるロボットハンド接続構造を提供する。

解決手段

ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部10に、ハンド20を接続する接続構造であって、回転部10及びハンド20の本体21は、回転軸線に垂直な断面が円形であり、ハンド20の本体21に、回転軸線に垂直な断面が円形の第1部材30が固定されており、ハンド20の本体21と第1部材30との間に、回転軸線に垂直な断面が円形の第2部材40が回転可能に取り付けられており、回転部10及び第2部材40の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部10に第1部材30が固定されている。

概要

背景

従来、ロボットアームの先端に設けたフランジと、フランジに対向して設けたプレートと、プレートに固定した工具ハンドに相当)とを備え、フランジとプレートとをボルト及びナットで固定したものがある(特許文献1参照)。

概要

安全性を高めることのできるロボットのハンド接続構造を提供する。ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部10に、ハンド20を接続する接続構造であって、回転部10及びハンド20の本体21は、回転軸線に垂直な断面が円形であり、ハンド20の本体21に、回転軸線に垂直な断面が円形の第1部材30が固定されており、ハンド20の本体21と第1部材30との間に、回転軸線に垂直な断面が円形の第2部材40が回転可能に取り付けられており、回転部10及び第2部材40の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部10に第1部材30が固定されている。

目的

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、安全性を高めることのできるロボットのハンド接続構造を提供する

効果

実績

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請求項1

ロボットアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、前記ハンドの本体に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第1部材が固定されており、前記ハンドの本体と前記第1部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第2部材が回転可能に取り付けられており、前記回転部及び前記第2部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記回転部に前記第1部材が固定されていることを特徴とするロボットのハンド接続構造。

請求項2

前記回転部の外周面に雄ねじが切られ、前記第2部材の内周面に雌ねじが切られており、前記第1部材は、前記第2部材の内側に配置されており、前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第2部材の外径が等しくなっている請求項1に記載のロボットのハンド接続構造。

請求項3

前記第1部材は、円筒状に形成された第1円筒部と、前記第1円筒部の前記回転軸線の方向の端部から外周方向に環状に張り出した外周フランジとを備え、前記第2部材は、円筒状に形成された第2円筒部と、前記第2円筒部の前記回転軸線の方向の端部から内周方向に環状に張り出した内周フランジとを備え、前記第1円筒部の前記回転軸線の方向における長さが、前記内周フランジの前記回転軸線の方向における長さよりも長くなっており、前記ハンドの本体と前記外周フランジとの間に、前記内周フランジが配置されている請求項2に記載のロボットのハンド接続構造。

請求項4

ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、前記回転部に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第1部材が固定されており、前記回転部と前記第1部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第2部材が回転可能に取り付けられており、前記ハンドの本体及び前記第2部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記第1部材に前記ハンドの本体が固定されていることを特徴とするロボットのハンド接続構造。

請求項5

前記ハンドの本体の外周面に雄ねじが切られ、前記第2部材の内周面に雌ねじが切られており、前記第1部材は、前記第2部材の内側に配置されており、前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第2部材の外径が等しくなっている請求項4に記載のロボットのハンド接続構造。

請求項6

前記第2部材の外周面において、前記第2部材の外径の両端となる位置にそれぞれ凹部が形成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載のロボットのハンド接続構造。

請求項7

前記第1部材及び前記第2部材は、それぞれ円環状に形成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載のロボットのハンド接続構造。

技術分野

0001

本発明は、ロボットアームハンドを接続する構造に関する。

背景技術

0002

従来、ロボットのアームの先端に設けたフランジと、フランジに対向して設けたプレートと、プレートに固定した工具(ハンドに相当)とを備え、フランジとプレートとをボルト及びナットで固定したものがある(特許文献1参照)。

先行技術

0003

特許第3738370号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、近年、ロボットと人間との共存が求められており、そのために人間の安全確保が重要となっている。特許文献1に記載のハンド接続構造では、段差部が多く存在し、ボルトやナットなどもむき出しとなっている。このため、ロボットと人間との接触時の安全を確保する上で、特許文献1に記載のものは未だ改善の余地を有している。

0005

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、安全性を高めることのできるロボットのハンド接続構造を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

0007

第1の手段は、ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、前記ハンドの本体に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第1部材が固定されており、前記ハンドの本体と前記第1部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第2部材が回転可能に取り付けられており、前記回転部及び前記第2部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記回転部に前記第1部材が固定されていることを特徴とする。

0008

上記構成によれば、ロボットのアームにおいて、回転軸線を中心として回転部が回転させられる。ハンドの本体に第1部材が固定されているため、第1部材を回転部に固定することにより、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

0009

ここで、回転部及び第2部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られている。第2部材は、ハンドの本体と第1部材との間に回転可能に取り付けられている。このため、第2部材を回転させることにより、回転部及び第2部材の雄ねじと雌ねじとを締め付けることができる。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部に第1部材が固定されている。したがって、アームの回転部にハンドを接続して、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

0010

さらに、回転部及び第2部材の一方に切られた雄ねじと他方に切られた雌ねじとを締め付けることにより、回転部に第1部材が固定されている。このため、回転部と第1部材との固定部において、ボルトやナットがむき出しになることを避けることができる。しかも、回転部、ハンドの本体、第1部材、及び第2部材は、回転軸線に垂直な断面が円形となっている。したがって、ロボットのハンド接続構造において、突起が生じることを抑制することができ、安全性を高めることができる。

0011

第2の手段では、前記回転部の外周面に雄ねじが切られ、前記第2部材の内周面に雌ねじが切られており、前記第1部材は、前記第2部材の内側に配置されており、前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第2部材の外径が等しくなっている。

0012

上記構成によれば、回転部の外周面に雄ねじが切られ、第2部材の内周面に雌ねじが切られている。第1部材は、第2部材の内側に配置されている。そして、回転部、ハンドの本体、及び第2部材の外径が等しくなっているため、ロボットのハンド接続構造において段差が生じることを抑制することができる。さらに、回転部の雄ねじと第2部材の雌ねじとは、回転軸線の方向の位置が重なり合っている。このため、ロボットのハンド接続構造において、回転軸線の方向の長さを短縮することができ、慣性モーメントを減少させることができる。

0013

ハンドの本体と第1部材との間に第2部材を回転可能に取り付ける構成として、第3の手段のように、前記第1部材は、円筒状に形成された第1円筒部と、前記第1円筒部の前記回転軸線の方向の端部から外周方向に環状に張り出した外周フランジとを備え、前記第2部材は、円筒状に形成された第2円筒部と、前記第2円筒部の前記回転軸線の方向の端部から内周方向に環状に張り出した内周フランジとを備え、前記第1円筒部の前記回転軸線の方向における長さが、前記内周フランジの前記回転軸線の方向における長さよりも長くなっており、前記ハンドの本体と前記外周フランジとの間に、前記内周フランジが配置されているといった構成を採用することができる。

0014

第4の手段は、ロボットのアームにおいて回転軸線を中心として回転させられる回転部に、ハンドを接続する接続構造であって、前記回転部及び前記ハンドの本体は、前記回転軸線に垂直な断面が円形であり、前記回転部に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第1部材が固定されており、前記回転部と前記第1部材との間に、前記回転軸線に垂直な断面が円形の第2部材が回転可能に取り付けられており、前記ハンドの本体及び前記第2部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られており、前記雄ねじと前記雌ねじとが締め付けられて、前記第1部材に前記ハンドの本体が固定されていることを特徴とする。

0015

上記構成によれば、ロボットのアームにおいて、回転軸線を中心として回転部が回転させられる。回転部に第1部材が固定されているため、ハンドの本体を第1部材に固定することにより、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

0016

ここで、ハンドの本体及び第2部材の一方に雄ねじが切られ、他方に雌ねじが切られている。第2部材は、回転部と第1部材との間に回転可能に取り付けられている。このため、第2部材を回転させることにより、ハンドの本体及び第2部材の雄ねじと雌ねじとを締め付けることができる。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、第1部材にハンドの本体が固定されている。したがって、アームの回転部にハンドを接続して、回転部の回転に伴ってハンドを回転させることができる。

0017

さらに、ハンドの本体及び第2部材の一方に切られた雄ねじと他方に切られた雌ねじとを締め付けることにより、第1部材にハンドの本体が固定されている。このため、第1部材とハンドの本体との固定部において、ボルトやナットがむき出しになることを避けることができる。しかも、回転部、ハンドの本体、第1部材、及び第2部材は、回転軸線に垂直な断面が円形となっている。したがって、ロボットのハンド接続構造において、突起が生じることを抑制することができ、安全性を高めることができる。

0018

第5の手段では、前記ハンドの本体の外周面に雄ねじが切られ、前記第2部材の内周面に雌ねじが切られており、前記第1部材は、前記第2部材の内側に配置されており、前記回転部、前記ハンドの本体、及び前記第2部材の外径が等しくなっている。

0019

上記構成によれば、ハンドの本体の外周面に雄ねじが切られ、第2部材の内周面に雌ねじが切られている。第1部材は、第2部材の内側に配置されている。そして、回転部、ハンドの本体、及び第2部材の外径が等しくなっているため、ロボットのハンド接続構造において段差が生じることを抑制することができる。さらに、ハンドの本体の雄ねじと第2部材の雌ねじとは、回転軸線の方向の位置が重なり合っている。このため、ロボットのハンド接続構造において、回転軸線の方向の長さを短縮することができ、慣性モーメントを減少させることができる。

0020

第6の手段では、前記第2部材の外周面において、前記第2部材の外径の両端となる位置にそれぞれ凹部が形成されている。

0021

上記構成によれば、第2部材の外周面において、第2部材の外径の両端となる位置にそれぞれ凹部が形成されている。このため、これらの凹部に工具を嵌合させることができ、工具により第2部材を締め付けることが容易となる。

0022

第7の手段では、前記第1部材及び前記第2部材は、それぞれ円環状に形成されている。

0023

上記構成によれば、第1部材及び第2部材は、それぞれ円環状に形成されている。このため、第1部材及び第2部材の孔を通じて、回転部からハンドへとケーブル等を通すことができる。

図面の簡単な説明

0024

ロボットのアームの回転部とハンドとを示す斜視図。
ハンド接続構造の分解斜視図。
ハンド接続構造の断面図。
ハンド接続構造の変更例を示す断面図。
ハンド接続構造の他の変更例を示す断面図。

実施例

0025

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、多関節ロボットのアームの回転部とハンドとを接続するハンド接続構造に具体化している。

0026

図1に示すように、ロボットのアームは、回転部10とハンド20とを備えている。回転部10は、モータ減速機出力軸に固定される。回転部10には、ハンド20が接続されている。そして、回転部10が回転軸線を中心として回転させられるのに伴って、ハンド20が回転させられる。ハンド20は、本体21と一対の把持部22とを備えている。一対の把持部22がアクチュエータにより駆動されて互いの間隔が変更されることで、一対の把持部22によりワーク等が把持される。

0027

図2は、回転部10とハンド20の本体21との接続構造を示す分解斜視図である。

0028

回転部10は、円筒状に形成されている。回転部10の中心軸線が、上記回転軸線となっている。回転部10において、回転軸線の方向の端部には、回転軸線の方向に突出する環状の突出部11が設けられている。回転部10の回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。突出部11の外径は、回転部10の他の部分の外径よりも小さくなっている。突出部11の外周面11aには、雄ねじが切られている。突出部11において、回転軸線の方向のハンド20側の端面には、2つの穴11bが形成されている。

0029

ハンド20の本体21は、円筒状に形成されている。本体21の中心軸線が、上記回転軸線となっている。本体21の回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。本体21において、回転軸線の方向の把持部22と反対側の端面には、4つのねじ穴21aが形成されている(図3参照)。なお、本体21の内部には、把持部22を駆動するアクチュエータが収納される。

0030

第1部材30は、第1円筒部31と外周フランジ32とを備えている。第1円筒部31は、円筒状に形成されている。第1円筒部31の中心軸線が、上記回転軸線となっている。外周フランジ32は、第1円筒部31の回転軸線の方向の端部から外周方向に環状に張り出している。第1部材30は、円環状に形成されており、回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。第1部材30には、回転軸線の方向に貫通する貫通孔31aと座繰り31bとが、それぞれ4つ形成されている。第1部材30において、回転軸線の方向のハンド20と反対側の端面には、2つの穴31cが形成されている。

0031

第2部材40は、第2円筒部41と内周フランジ42とを備えている。第2円筒部41は、円筒状に形成されている。第2円筒部41の中心軸線が、上記回転軸線となっている。内周フランジ42は、第2円筒部41の回転軸線の方向の端部から内周方向に環状に張り出している。第2部材40は、円環状に形成されており、回転軸線に垂直な方向の断面は円形となっている。第2部材40の内周面40aには、雌ねじが切られている(図3参照)。第2部材40の外周面において、第2部材40の外径の両端となる位置にそれぞれ溝40b(凹部に相当)が形成されている。溝40bは、第2部材40の回転軸線の方向に延びている。溝40bの断面は矩形となっている。なお、図3では、溝40bを省略して示している。

0032

回転部10、ハンド20の本体21、及び第2部材40の外径が等しくなっている(図1,3参照)。このため、ハンド20の接続構造では、外形円柱状になっており、外周面に段差がほとんど形成されていない。

0033

第1部材30の第1円筒部31の回転軸線の方向における長さが、第2部材40の内周フランジ42の回転軸線方向における長さよりも長くなっている。第1部材30は、第2部材40の内側に配置されている(図3参照)。そして、ハンド20の本体21と第1部材30の外周フランジ32との間に、第2部材40の内周フランジ42が配置されている。この状態で、第1部材30の貫通孔31aにねじ51がそれぞれ挿通されて、本体21のねじ穴21aに締め付けられることで、本体21に第1部材30が固定されている。これにより、本体21と第1部材30との間に、第2部材40が回転可能に取り付けられている(図3参照)。なお、ねじ51の頭部は、座繰り31b内に収まっている。

0034

回転部10の突出部11における穴11bの位置と第1部材30の穴31cの位置とが合わせられ、穴11b,31cにそれぞれピン52が挿入されている。これにより、回転部10に対する第1部材30の位置が決められている。そして、突出部11の外周面11aに切られた雄ねじと、第2部材40の内周面40aに切られた雌ねじとが締め付けられて、回転部10に第2部材40、ひいては第1部材30が固定されている。この際に、作業者は、第2部材40の溝40bに工具を嵌合させて、工具により第2部材40を締め付けることができる。

0035

第1部材30及び第2部材40は、それぞれ円環状に形成されている。そして、第1部材30及び第2部材40の孔を通じて、回転部10の内部からハンド20の内部へとケーブル等が通される。

0036

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

0037

・回転部10に雄ねじが切られ、第2部材40に雌ねじが切られている。第2部材40は、ハンド20の本体21と第1部材30との間に回転可能に取り付けられている。このため、第2部材40を回転させることにより、回転部10の雄ねじと第2部材40の雌ねじとを締め付けることができる。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部10に第1部材30が固定されている。したがって、アームの回転部10にハンド20を接続して、回転部10の回転に伴ってハンド20を回転させることができる。

0038

・回転部10に切られた雄ねじと第2部材40に切られた雌ねじとを締め付けることにより、回転部10に第1部材30が固定されている。このため、回転部10と第1部材30との固定部において、ボルトやナットがむき出しになることを避けることができる。しかも、回転部10、ハンド20の本体21、第1部材30、及び第2部材40は、回転軸線に垂直な断面が円形となっている。したがって、ロボットのハンド20の接続構造において、突起が生じることを抑制することができ、安全性を高めることができる。

0039

・回転部10突出部11の外周面11aに雄ねじが切られ、第2部材40の内周面40aに雌ねじが切られている。第1部材30は、第2部材40の内側に配置されている。そして、回転部10、ハンド20の本体21、及び第2部材40の外径が等しくなっているため、ロボットのハンド20の接続構造において段差が生じることを抑制することができる。さらに、回転部10の雄ねじと第2部材40の雌ねじとは、回転軸線の方向の位置が重なり合っている。このため、ロボットのハンド20の接続構造において、回転軸線の方向の長さを短縮することができ、慣性モーメントを減少させることができる。

0040

・第2部材40の外周面において、第2部材40の外径の両端となる位置にそれぞれ溝40bが形成されている。このため、これらの40bに工具を嵌合させることができ、工具により第2部材40を締め付けることが容易となる。その結果、確実に締め付けを行うことができるとともに、工具のトルク調節機能により締め付けトルクを管理することができる。

0041

・第1部材30及び第2部材40は、それぞれ円環状に形成されている。このため、第1部材30及び第2部材40の孔を通じて、回転部10からハンド20へとケーブル等を通すことができる。

0042

・ねじ51の頭部が座繰り31b内に収まっているため、ハンド20の接続構造において回転軸線の方向の長さを短縮することができる。

0043

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

0044

・溝40bに代えて、貫通孔や、非貫通の穴を形成することもできる。要するに、工具等を嵌合させることのできる凹部であればよい。また、凹部を省略することもできる。

0045

・回転部10からハンド20へとケーブル等を通す必要がなければ、第1部材30を円板状に形成してもよい。

0046

・第2部材40の外径が、回転部10の外径及びハンド20の本体21の外径よりも、若干大きかったり、若干小さかったりしてもよい。ただし、ハンド20の接続構造において、段差が形成されないようにする上では、これらの外径が等しいことが望ましい。

0047

図4は、ハンド20の接続構造の変更例を示す断面図である。この変更例では、回転部10の突出部111の内周面111aに雌ねじが切られ、第2部材40の外周面140aに雄ねじが切られている。そして、雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、回転部10に第2部材40、ひいては第1部材30が固定されている。その他の構造は、上記実施形態に準じている。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

0048

・ハンド20の本体21と第1部材30との固定を、接着剤や、溶接圧入等により行うこともできる。

0049

図5は、ハンド20の接続構造の他の変更例を示す断面図である。この変更例では、回転部10に第1部材30が固定されており、回転部10と第1部材30との間に、第2部材40が回転可能に取り付けられている。そして、ハンド20の本体21の外周面21bに雄ねじが切られ、第2部材40の内周面40aに雌ねじが切られている。これらの雄ねじと雌ねじとが締め付けられて、第1部材30にハンド20の本体21が固定されている。その他の構造は、上記実施形態に準じている。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

0050

・ロボットのハンド20として、把持部22を備えるものに限らず、工具等を備えるものを採用することもできる。

0051

10…回転部、11a…外周面、20…ハンド、21…本体、21b…外周面、30…第1部材、31…第1円筒部、32…外周フランジ、40…第2部材、40a…内周面、40b…溝(凹部)、41…第2円筒部、42…内周フランジ、111a…内周面、140a…外周面。

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