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技術 組付ヘッド及び組付装置

出願人 株式会社FUJI
発明者 三浦慎也森一明
出願日 2016年7月7日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-135012
公開日 2018年1月11日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2018-001379
状態 特許登録済
技術分野 自動組立
主要キーワード 上下動駆動 ピンセット状 多軸ロボットアーム 字部材 組付装置 保持姿勢 開放力 軸レール
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(2018年1月11日)のものです。
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図面 (6)

課題

ボルトへのワッシャ組付をより確実に行う。

解決手段

組付ヘッド42は、ボルトBにワッシャWを組み付けるものである。この組付ヘッド42は、ワッシャWの穴に挿入され外側に開くことによりワッシャを保持し内側に閉じることによりワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、把持部材に保持されたワッシャを押圧するスライド部材(押圧部)と、ボルトBへのワッシャWの組付時において、押圧部によりワッシャWを押圧すると共に把持部材によるワッシャWの保持を解除させる組付制御部44と、を備えている。

概要

背景

従来、ボルトワッシャを組み付ける組付装置としては、例えば、傾斜したガイドレールにボルトを吊り下げて支持したのち、係止爪の作動によりボルトを落下させ、軸部をワッシャの穴に挿通させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この発明では、構造が簡単なボルトとワッシャの組付装置を提供することができるとしている。

概要

ボルトへのワッシャの組付をより確実に行う。組付ヘッド42は、ボルトBにワッシャWを組み付けるものである。この組付ヘッド42は、ワッシャWの穴に挿入され外側に開くことによりワッシャを保持し内側に閉じることによりワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、把持部材に保持されたワッシャを押圧するスライド部材(押圧部)と、ボルトBへのワッシャWの組付時において、押圧部によりワッシャWを押圧すると共に把持部材によるワッシャWの保持を解除させる組付制御部44と、を備えている。

目的

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる組付ヘッド及び組付装置を提供する

効果

実績

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請求項1

ボルトワッシャを組み付ける組付ヘッドであって、前記ワッシャの穴に挿入され外側に開くことにより前記ワッシャを保持し内側に閉じることにより前記ワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、前記把持部材に保持されたワッシャを押圧する押圧部と、前記ボルトへの前記ワッシャの組付時において、前記押圧部により前記ワッシャを押圧すると共に前記把持部材によるワッシャの保持を解除させる制御部と、を備えた組付ヘッド。

請求項2

前記押圧部は、上下にスライドし前記ワッシャに当接して押圧する複数のスライド部材である、請求項1に記載の組付ヘッド。

請求項3

前記スライド部材は、前記把持部材の外側に上下にスライド可能に配設されている、請求項2に記載の組付ヘッド。

請求項4

前記押圧部は、前記把持部材の外側に配設され前記ワッシャに気体を吹き掛けて押圧する押圧ノズルである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組付ヘッド。

請求項5

前記押圧部は、前記把持部材の近接離間に伴い近接離間する複数の押圧ノズルである、請求項4に記載の組付ヘッド。

請求項6

請求項1〜5のいずれか1項に記載の組付ヘッドであって、前記把持部材に開放力を付与して該把持部材同士を開く開放状態と、該把持部材に閉鎖力を付与して前記把持部材同士を閉じる閉鎖状態と、該把持部材に力を付与しない中立状態とに駆動する把持部材駆動部を備え、前記制御部は、前記組付時において、前記中立状態に前記把持部材駆動部を駆動して前記ワッシャの保持を解除させる、組付ヘッド。

請求項7

請求項1〜6のいずれか1項に記載の組付ヘッドであって、前記把持部材の外側に配設され、前記組付時において、前記ボルトを外側から挟み込んで位置決めする複数の位置決め部材、を備えた組付ヘッド。

請求項8

請求項1〜7のいずれか1項に記載の組付ヘッドと、前記ボルト上と前記ワッシャを供給する供給装置との間で前記組付ヘッドを移動する移動部と、を備えた組付装置

技術分野

0001

本発明は、組付ヘッド及び組付装置に関する。

背景技術

0002

従来、ボルトワッシャを組み付ける組付装置としては、例えば、傾斜したガイドレールにボルトを吊り下げて支持したのち、係止爪の作動によりボルトを落下させ、軸部をワッシャの穴に挿通させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この発明では、構造が簡単なボルトとワッシャの組付装置を提供することができるとしている。

先行技術

0003

特開平8−71870号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、この特許文献1に記載された組付装置では、ガイドによりボルトを案内するものとしているが、ボルトが落下するため、ボルトの軸がワッシャの穴に位置決めされにくく、組付確実性担保するのが比較的困難であった。

0005

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる組付ヘッド及び組付装置を提供することを主目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

0007

本明細書で開示する組付ヘッドは、
ボルトにワッシャを組み付ける組付ヘッドであって、
前記ワッシャの穴に挿入され外側に開くことにより前記ワッシャを保持し内側に閉じることにより前記ワッシャの保持を解除する複数の把持部材と、
前記把持部材に保持されたワッシャを押圧する押圧部と、
前記ボルトへの前記ワッシャの組付時において、前記押圧部により前記ワッシャを押圧すると共に前記把持部材によるワッシャの保持を解除させる制御部と、
を備えたものである。

0008

この組付ヘッドでは、複数の把持部材をワッシャの穴に挿入して外側に開くことによりワッシャを保持し、ボルト上において押圧部によりワッシャを押圧すると共に、把持部材によるワッシャの保持を解除させることにより、ボルトへワッシャを押圧して組み付ける。例えば、ボルト上でワッシャの保持を解除してワッシャを落とし込む場合は、部材との摩擦保持姿勢などに影響され、ワッシャの姿勢が安定せず、場合によってはワッシャがボルトの軸以外の場所へ落下することがあった。この組付ヘッドでは、ボルトへワッシャを押圧して組み込むため、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる。

0009

この組付ヘッドにおいて、前記押圧部は、上下にスライドし前記ワッシャに当接して押圧する複数のスライド部材であるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、当接して押圧するスライド部材によって、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる。スライド部材を備える態様の組付ヘッドにおいて、前記スライド部材は、前記把持部材の外側に上下にスライド可能に配設されているものとしてもよい。この組付ヘッドでは、スライド部材が把持部材に配設されているため、ワッシャの保持解除と押圧とを行いやすい。

0010

この組付ヘッドにおいて、前記押圧部は、前記把持部材の外側に配設され前記ワッシャに気体を吹き掛けて押圧する押圧ノズルであるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、気体により押圧する押圧ノズルによって、ボルトへのワッシャの組付をより確実に行うことができる。押圧ノズルを備える態様の組付ヘッドにおいて、前記押圧部は、前記把持部材の近接離間に伴い近接離間する複数の押圧ノズルであるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、把持部材と共に近接離間する複数の押圧ノズルによりワッシャの保持解除と押圧とを行うことができる。

0011

この組付ヘッドは、前記把持部材に開放力を付与して該把持部材同士を開く開放状態と、該把持部材に閉鎖力を付与して前記把持部材同士を閉じる閉鎖状態と、該把持部材に力を付与しない中立状態とに駆動する把持部材駆動部を備え、前記制御部は、前記組付時において、前記中立状態に前記把持部材駆動部を駆動して前記ワッシャの保持を解除させるものとしてもよい。この組付ヘッドでは、把持部材を中立状態とすることにより、姿勢が不安定になりやすいワッシャの即時落下を抑制しつつ、押圧部による押圧でワッシャをボルトへ移動させることから、ボルトへのワッシャの組付を更に確実に行うことができる。

0012

この組付ヘッドは、前記把持部材の外側に配設され、前記組付時において、前記ボルトを外側から挟み込んで位置決めする複数の位置決め部材、を備えたものとしてもよい。この組付ヘッドでは、ボルトを位置決めするため、ボルトへのワッシャの組付を更に確実に行うことができる。

0013

本明細書で開示する組付装置は、上述したいずれかに記載の組付ヘッドと、前記ボルト上と前記ワッシャを供給する供給装置との間で前記組付ヘッドを移動する移動部と、を備えたものである。この組付装置は、上述した組付ヘッドのいずれかを備えるため、採用した態様の組付ヘッドの効果を得ることができる。

図面の簡単な説明

0014

組付システム10の一例を表す概略説明図。
組付装置40の一例を表す概略説明図。
把持部材54によるワッシャWの組付の説明図。
組付処理の一例を示すフローチャート
別の組付ヘッド42Bの一例を表す概略説明図。

実施例

0015

次に、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、組付システム10の一例を表す概略説明図である。図2は、組付装置40の一例を表す概略説明図である。図3は、把持部材54によるワッシャWの組付の説明図である。なお、説明の便宜のため、組付装置40における、左右方向(X軸)、前後方向(Y軸)及び上下方向(Z軸)は、図2に示した通りとして以下説明する。

0016

組付システム10は、図1に示すように、システム制御部11と、搬送部14と、ワッシャ供給装置20と、組付装置40とを備えている。システム制御部11は、システム全体を制御するものであり、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。このシステム制御部11は、搬送部14、ワッシャ供給装置20及び組付装置40と電気的に接続されており、これらの装置へ信号を出力し、これらの装置から信号を入力する。搬送部14は、ボルトBが配列された作業用プレート12を搬送するベルトコンベアである。

0017

ワッシャ供給装置20は、組付装置40が採取可能な状態でワッシャWを供給する装置である。このワッシャ供給装置20は、供給部21と、シュート部22と、位置決め部23とを備えている。供給部21は、ドラムを回転することにより、その内部に収容したワッシャWを1枚ずつの状態でシュート部22へ供給するものである。シュート部22は、ワッシャWが一枚通過可能な厚さ及び幅を有する空間が形成された平板状の部材であり、先端側が低い位置で固定されることにより、ワッシャWを1枚ずつ先端側へ移動させる。位置決め部23は、ワッシャWを1枚収容した状態で位置決めする部材であり、ワッシャWが1枚入る凹部が形成されている。

0018

組付装置40は、多軸ロボットアーム41と、組付ヘッド42と、撮像ユニット43と、組付制御部44とを備えている。多軸ロボットアーム41は、作業用プレート12のボルトB上とワッシャWを供給するワッシャ供給装置20との間で組付ヘッド42を移動する移動部として構成されている。この多軸ロボットアーム41は、各軸において図1に示す太線矢印方向に旋回上下動が可能となっている。組付ヘッド42は、作業用プレート12に配列されたボルトBにワッシャWを組み付けるものである。この組付ヘッド42は、ワッシャ供給装置20の位置決め部23に位置決めされたワッシャWを把持するものであり、多軸ロボットアーム41のアーム先端に取り付けられている。撮像ユニット43は、画像を撮像するユニットであり、組付ヘッド42の先端に固定されている。撮像ユニット43は、採取対象物であるワッシャWなどを照明する照明部45と、ワッシャWなどを撮像する撮像素子46とを備えている(図2参照)。組付制御部44は、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成され、組付装置40の動作を制御する。

0019

組付ヘッド42は、図2に示すように、L字部材51に支持軸52を介して取り付けられたブラケット53を有している。このL字部材51は多軸ロボットアーム41のアーム先端に取り付けられている。ブラケット53には、下部側にワッシャWを把持する複数(2つ)の把持部材54,54が取り付けられ、中央付近にボルトBを外側から挟み込んで位置決めする複数(2つ)の位置決め部材55,55が取り付けられ、上部側に把持部材54を昇降させる昇降駆動部56が取り付けられている。

0020

把持部材54は、ワッシャWの穴に挿入され外側に開くことによりワッシャWを保持し内側に閉じることによりワッシャWの保持を解除する部材である。この把持部材54は、先端が細い柱状に形成されたピンセット状の部材であり、その先端を除く後方には背面板54aが形成されている(図3参照)。把持部材54は、ブラケット53の下端側に固定された第1X軸駆動部57に配設されている。第1X軸駆動部57は、X軸レール上をスライド可能なX軸スライダ58,58を備えている。X軸スライダ58,58は、ソレノイドバルブ59から供給されるエア圧によって、X軸方向に互いに接近したり離間したりする。ソレノイドバルブ59は、図2吹出し図に示すように、供給されたエアにより、把持部材54,54に開放力を付与してこれを開く開放状態と(吹出し図右側)、把持部材54,54に閉鎖力を付与してこれを閉じる閉鎖状態と(吹出し図左側)、エアを排出して把持部材54,54に力を付与しない中立状態と(吹出し図中央)に駆動する把持部材駆動部である。

0021

位置決め部材55は、L字形状の部材であり、ブラケット53の中央に固定された第2X軸駆動部60に接続されている。第2X軸駆動部60は、X軸レール上をスライド可能なX軸スライダ61,61を備えている。X軸スライダ61,61は、供給されるエア圧によって、X軸方向に互いに接近したり離間したりする。X軸スライダ61,61は、上下方向(Z軸方向)に延びるスプライン軸としてのシャフト62,62を、それぞれボールスプラインを介して上下動可能に貫通している。また、X軸スライダ61,61は、昇降駆動部56により昇降され、X軸方向に長穴63,63が設けられた水平板64に接続されている。シャフト62,62の上端は、長穴63,63にそれぞれ挿通された状態で、水平板64の上面側と下面側に設けられた円板状の固定具65,65により、長穴63,63から抜けないように且つ長穴63,63内をX軸方向にスライド可能に取り付けられている。このため、シャフト62,62は、水平板64と一体的に上下動する。シャフト62,62の下端には、位置決め部材55,55がそれぞれ設けられている。位置決め部材55,55は、水平板64およびシャフト62,62の上下動に伴って上下動し、X軸スライダ61,61が接近・離間するのに伴って開閉する。位置決め部材55,55は、その先端にV字状の凹部が形成され、その先端が向かい合うように水平板64に支持されている。この位置決め部材55,55は、開閉する際に所定の中心線(閉鎖した把持部材54の中心)に対して左右対称となるように動作する。このため、位置決め部材55,55は、作業用プレート12に配列されたボルトBの軸部を左右両側から挟んで、センタリングしながら把持するものとなる。昇降駆動部56は、ロッド66を介して水平板64に接続されており、ロッド66を上下動させる。昇降駆動部56は、例えば、リニアモータとしてもよいし、エアシリンダなどとしてもよい。位置決め部材55,55は、把持部材54,54がワッシャWを採取する際には、第1X軸駆動部57により左右に開いた状態で、昇降駆動部56により第1X軸駆動部57の正面の位置まで上昇、待避される。

0022

把持部材54の外側の側面には、把持部材54,54に保持されたワッシャWを押圧する押圧部としてのスライド部材70,70が配設されている(図3参照)。スライド部材70は、上下にスライドしワッシャWの上面に当接して押圧する複数(2つ)の板状部材である。このスライド部材70にはその側面に長穴71が形成され、この71に挿入されたピン72により把持部材54の側面に配設されている。また、スライド部材70の前面には、前面板73が形成されている。前面板73の上端には、水平方向に突出した鍔部74が形成されている(図2参照)。スライド部材70は、上下動駆動部75によって上下動する。上下動駆動部75は、第1X軸駆動部57と第2X軸駆動部60との間でブラケット53に固定された支持板76の前端の下面に固定されている。上下動駆動部75は、供給されたエアにより、その下部に支持した駆動部材77を上下動させる。駆動部材77には、水平方向に溝部が形成されており、この溝部に鍔部74が緩く挿入されている。したがって、スライド部材70は、把持部材54の開閉に伴って溝部に鍔部74が導かれて左右に動き、駆動部材77の上下動に伴って鍔部74がこれに導かれて上下動する。なお、位置決め部材55は、把持部材54の背面板54aとスライド部材70の前面板73との間に形成される空間に入り込むように左右に動く。

0023

次に、こうして構成された本実施形態の組付システム10の動作、特に、組付装置40によるワッシャWのボルトBへの組付処理について説明する。なお、組付処理に先立ち、ワッシャ供給装置20は、供給部21を駆動し、シュート部22上にワッシャWを整列させ、1つのワッシャWを位置決め部23へ入れる供給処理を行う。図4は、組付装置40の組付制御部44が実行する組付処理の一例を示すフローチャートである。組付制御部44は、組付処理を開始すると、まず、予め定められたワッシャWの採取位置へ組付ヘッド42を移動させる(ステップS100)。次に、組付制御部44は、把持部材54,54が閉じた閉鎖状態になるようソレノイドバルブ59を制御し、把持部材54,54の先端を位置決め部23に位置決めされたワッシャWの穴へ挿入させる(ステップS110)。次に、組付制御部44は、把持部材54,54を開いた開放状態になるようソレノイドバルブ59を制御しワッシャWを採取させる(ステップS120)。次に、組付制御部44は、作業用プレート12上に配列されたボルトBの直上に把持部材54,54の先端が位置するよう組付ヘッド42を移動させる(ステップS130)。次に、組付制御部44は、位置決め部材55,55を下降させ、これによりボルトBを挟み込んで固定させる(ステップS140)。続いて、組付制御部44は、把持部材54,54が中立状態になるようソレノイドバルブ59を制御すると共に、スライド部材70を下降させスライド部材70によりワッシャWの上面を押圧させ、ワッシャWをボルトBへ挿入させる(ステップS150)。把持部材54,54が中立状態になると、ワッシャWが落下せず且つ押圧されると移動できる適度に保持された状態となる。この状態では、ワッシャWは、傾いたりせずにスライド部材70に押圧される。そして、組付制御部44は、位置決め部材55,55を上方へ待避させ(ステップS160)、ステップS100以降の処理を行う。

0024

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の把持部材54が本発明の把持部材に相当し、スライド部材70が押圧部及びスライド部材に相当し、組付制御部44が制御部に相当し、ソレノイドバルブ59が把持部材駆動部に相当し、位置決め部材55が位置決め部材に相当し、多軸ロボットアーム41が移動部に相当する。

0025

以上説明した実施形態の組付装置40では、複数の把持部材54をワッシャWの穴に挿入して外側に開くことによりワッシャWを保持し、ボルトB上においてスライド部材70によりワッシャWを押圧すると共に、把持部材54によるワッシャWの保持を解除させることにより、ボルトBへワッシャWを組み付ける。例えば、ボルトB上でワッシャWの保持を解除してワッシャWを落とし込む場合は、部材との摩擦や保持姿勢などに影響され、ワッシャWの姿勢が安定せず、場合によってはワッシャWがボルトBの軸以外の場所へ落下することがあった。この組付ヘッド42では、ワッシャWの保持解除と押圧とが時間差なく行われるため、ワッシャWの姿勢が変化しにくく、ボルトBへのワッシャWの組付をより確実に行うことができる。

0026

また、ワッシャWを押圧するのが上下にスライドしワッシャWに当接して押圧する複数のスライド部材70であるため、当接して押圧するスライド部材70によって、ボルトBへのワッシャWの組付をより確実に行うことができる。更に、スライド部材70は、把持部材54の外側に上下にスライド可能に配設されているため、ワッシャWの保持解除と押圧とを行いやすい。更に、組付ヘッド42は、把持部材54をソレノイドバルブ59により中立状態とすることにより、姿勢が不安定になりやすいワッシャWの即時落下を抑制しつつ、スライド部材70による押圧でワッシャWをボルトBへ移動させることから、ボルトBへのワッシャWの組付を更に確実に行うことができる。更にまた、組付ヘッド42は、ボルトBを位置決め部材55により位置決めするため、ボルトBへのワッシャWの組付を更に確実に行うことができる。

0027

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

0028

例えば、上述した実施形態では、ワッシャWを押圧するのは、把持部材54の側面に配設されたスライド部材70としたが、ワッシャWを押圧できれば、スライド部材70は、把持部材54の側面に配設されていなくてもよく、例えば、独立した支持部材に支持されていてもよい。この組付ヘッドにおいても、ワッシャWを押圧することによりボルトBへのワッシャWの組付をより確実に行うことができる。

0029

上述した実施形態では、把持部材54は、開放状態、閉鎖状態及び中立状態に駆動するソレノイドバルブ59により開閉するものとしたが、ソレノイドバルブは、中立状態への駆動を省略したものとしてもよい。なお、より確実にワッシャWをボルトBへ挿入するには、ソレノイドバルブは、把持部材54を中立状態にした方が望ましい。

0030

上述した実施形態では、位置決め部材55によりボルトBを固定するものとしたが、特にこれに限定されず、位置決め部材55を省略してもよい。なお、より確実にワッシャWをボルトBへ挿入するには、ボルトBは、位置決め部材55により固定された方が望ましい。

0031

上述した実施形態では、ワッシャWを押圧するのは、把持部材54の側面に配設されたスライド部材70としたが、ワッシャWを押圧するものとすれば、スライド部材70ではないものとしてもよい。図5は、別の組付ヘッド42Bの一例を表す概略説明図である。この組付ヘッド42Bは、把持部材54の外側に配設されワッシャWに気体を吹き掛けて押圧する押圧ノズル70Bを備えている。押圧ノズル70Bには、配管75Bが接続され、この配管を通して図示しない気体供給装置から加圧された気体が供給される。供給される気体としては、例えば、エアなどが挙げられる。組付ヘッド42Bでは、例えば、ワッシャWが十分に押圧され、且つ飛び出さない程度の好適な圧力範囲を経験的に求め、その範囲に圧力調整された気体が押圧ノズル70Bに供給される。この押圧ノズル70Bは、複数(ここでは2つ)配設されており、把持部材54,54の近接離間に伴いこれらが近接離間する。この組付ヘッド42Bでは、気体により押圧することによって、ボルトBへのワッシャWの組付をより確実に行うことができる。また、この組付ヘッド42Bでは、把持部材54,54と共に近接離間する複数の押圧ノズル70BによりワッシャWを押圧することができる。

0032

上述した実施形態では、把持部材54、位置決め部材55、スライド部材70は、それぞれ2つずつ備えた組付ヘッド42としたが、それぞれの部材は、複数あるものとすればよく、3つ以上あってもよい。例えば、対象物(ワッシャWやボルトB)を保持、支持する部材は3つ以上あれば、安定して保持、支持できる。また、押圧部は、3つ以上あれば、偏りを抑制した状態でワッシャWを押圧できる。

0033

上述した実施形態では、ワッシャWを上方から押圧して下方のボルトBへ組み付けるものとしたが、特にこれに限定されず、組付ヘッド42を横倒して、ワッシャWを左右前後のいずれかから押圧してボルトBへ組み付けるものとしてもよいし、ワッシャWを下方から押圧して情報のボルトBへ組み付けるものとしてもよい。

0034

上述した実施形態では、組付ヘッド42を備えた組付装置40として説明したが、組付ヘッド42としてもよい。

0035

本発明は、ワッシャをボルトに組み付ける装置に利用可能である。

0036

10組付システム、11システム制御部、12作業用プレート、14 搬送部、20ワッシャ供給装置、21 供給部、22シュート部、23位置決め部、40組付装置、41多軸ロボットアーム、42,42B組付ヘッド、43撮像ユニット、44 組付制御部、51 L字部材、52支持軸、53ブラケット、54把持部材、54a背面板、55位置決め部材、56昇降駆動部、57 第1X軸駆動部、58 X軸スライダ、59ソレノイドバルブ、60 第2X軸駆動部、61 X軸スライダ、62シャフト、63長穴、64水平板、65固定具、66ロッド、70スライド部材、70B押圧ノズル、71 長穴、72ピン、73前面板、74 鍔部、75上下動駆動部、75B配管、76 支持板、77駆動部材、Bボルト、W ワッシャ。

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