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技術 形鋼フランジ変形矯正治具

出願人 日本建設工業株式会社
発明者 今田勝治
出願日 2017年10月5日 (2年8ヶ月経過) 出願番号 2017-194785
公開日 2019年4月25日 (1年2ヶ月経過) 公開番号 2019-063849
状態 未査定
技術分野 棒・菅の矯正
主要キーワード 部分的変形 再塗装作業 反力受部材 矯正対象 変形矯正 固定場所 矯正作業 鋼フランジ
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(2019年4月25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 (8)

課題

矯正のための荷重により生じる反力対処し、周囲のフランジに変形を生じさせず、スプリングバックも考慮され、簡単な構成で小型の形鋼フランジ部分的変形を冷間で矯正する治具と、部分的変形を矯正する方法を提供する。

解決手段

ジャッキ11と、矯正対象のフランジ2aにあてがわれる充分な剛性を有する固定部材12と、形鋼フランジの部分的変形部分2bを挟む位置で固定部材を形鋼フランジに取り付ける2個の固定装置13と、部分的変形部分2bを挟む位置で固定部材12に取り付けられた2本の脚14と、その脚の間に設けられたジャッキの反力受部材15からなり、固定部材12の部分的な変形部分2bに対応する部分12aが凹んでおり、2個の固定装置13が変形部分2bの近傍で、固定部材12と平行する面で形鋼フランジ2aを挟み込む形鋼フランジ変形矯正治具1と、それを用いて形鋼フランジの部分的変形部分2bを矯正する方法。

概要

背景

工事現場において、形鋼フランジに誤って過大な荷重をかけて部分的に変形させてしまうことがある。例えば、架台梁を構成するH型鋼のフランジに想定外の荷重がかかって、図7のE部のように部分的に変形が生じた場合などである。このような場合、通常は変形部分ガスバーナーで加熱したうえでF方向に荷重をかけて矯正するが、火気の使用を禁じられている現場、例えば、対象設備LNG気化器のような現場では、加熱せずに荷重をかける、すなわち、変形したフランジに冷間で材料の降伏点を超える応力が発生するまで荷重をかけて矯正することが要求される。

冷間で材料の降伏点を超える応力を発生させるには、変形部分にジャッキを押し当てて必要な大きさの荷重をかけるのが一般的な方法である。ジャッキを用いて、冷間で材料の降伏点を超える応力が発生するだけの荷重をかけるには、そのジャッキの反力を受ける充分な強度を有するジャッキの固定材が必要になる。一方、形鋼の方は、架台梁に使われているH形鋼の場合にはそれ自身が充分な強度を有して固定されているから問題は無いが、形鋼自体が強固に固定されていない場合には、形鋼自体をしっかりと固定する必要がある。すなわち、一般的には、ジャッキと変形したフランジを有する形鋼の、両方に反力を受ける場所が必要になる。

また、変形した部分を矯正するためにかけた荷重により、変形部分Fは当初の状態に戻ったものの、変形部分Fの周囲のフランジ部分に変形が生じては、その部分に対してさらなる矯正作業が必要になるので、変形部分に荷重をかける際には、周囲のフランジ部分の変形は避けなければいけない。また、塑性変形に伴うスプリングバックも考慮して、荷重をかける必要がある。

なお、変形部分を加熱して矯正した場合には、加熱された部分の塗装落ち広範囲に渡る再塗装が必要になる。冷間で矯正した場合には、荷重をかけた箇所の局部的なタッチアップ塗装が必要になることがあっても、広範囲な再塗装が必要になることはない。したがって、冷間での変形部分の矯正は、広範囲な再塗装が不要になることによる作業時間と人工の減少をもたらすというメリットがあるので、火気の使用を禁ぜられている現場に限らず、多くの現場で活用する価値がある。

特許情報プラットホームの特許・実用新案テキスト検索を使って、形鋼のフランジの変形の矯正に係る先願・先公開特許、あるいは、先願・先公開実用新案を探してみたが、ヒットしたものの多くは、特許文献1のように、溶接で形鋼を製作する際に生じるフランジとウエブの角度の誤差を矯正する装置や方法に関するものであり、本件が対象とするフランジの部分的な変形に対応するものは見当たらなかった。また、この検索でヒットした発明や考案に係る装置は それ自体が形鋼の生産設備に組み込まれる大型なものであり、本願が目的とする工事現場で生じる想定外のフランジの部分的な変形を矯正すると言う用途には適していない。

概要

矯正のための荷重により生じる反力に対処し、周囲のフランジに変形を生じさせず、スプリングバックも考慮され、簡単な構成で小型の形鋼フランジ部分的変形を冷間で矯正する治具と、部分的変形を矯正する方法を提供する。ジャッキ11と、矯正対象のフランジ2aにあてがわれる充分な剛性を有する固定部材12と、形鋼フランジの部分的変形部分2bを挟む位置で固定部材を形鋼フランジに取り付ける2個の固定装置13と、部分的変形部分2bを挟む位置で固定部材12に取り付けられた2本の脚14と、その脚の間に設けられたジャッキの反力受部材15からなり、固定部材12の部分的な変形部分2bに対応する部分12aが凹んでおり、2個の固定装置13が変形部分2bの近傍で、固定部材12と平行する面で形鋼フランジ2aを挟み込む形鋼フランジ変形矯正治具1と、それを用いて形鋼フランジの部分的変形部分2bを矯正する方法。

目的

また、この検索でヒットした発明や考案に係る装置は それ自体が形鋼の生産設備に組み込まれる大型なものであり、本願が目的とする

効果

実績

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請求項1

ジャッキを用いて形鋼フランジの部分的な変形を矯正する治具であって、該ジャッキと、矯正対象である形鋼フランジにあてがわれる固定部材と、該形鋼フランジの部分的な変形部分をその間に挟む位置で該固定部材を該形鋼フランジに取り付ける2個の固定装置と、該形鋼フランジの部分的な変形部分をその間に挟む位置で該固定部材に取り付けられた2本の脚と、該2本の脚の間に設けられた該ジャッキの反力受部材とからなり、該固定部材は充分な剛性を有し、その該形鋼フランジにあてがわれる面の該形鋼フランジの部分的な変形部分に対応する部分が凹んでおり、該2個の固定装置が、該形鋼フランジの部分的な変形部分の両側に近接して設けられ、該固定部材と平行する面で該形鋼フランジを挟み込むことにより固定をする構造を有し、該形鋼フランジの変形部分と該反力受部材の間に該ジャッキを設置することができる形鋼フランジ変形矯正治具。

請求項2

請求項1記載の形鋼フランジ変形矯正治具を用いて、前記形鋼フランジの部分的変形部分を矯正する方法。

技術分野

0001

本発明は、H形鋼等のフランジの部分的な変形を矯正する治具に関するものである。

背景技術

0002

工事現場において、形鋼のフランジに誤って過大な荷重をかけて部分的に変形させてしまうことがある。例えば、架台梁を構成するH型鋼のフランジに想定外の荷重がかかって、図7のE部のように部分的に変形が生じた場合などである。このような場合、通常は変形部分ガスバーナーで加熱したうえでF方向に荷重をかけて矯正するが、火気の使用を禁じられている現場、例えば、対象設備LNG気化器のような現場では、加熱せずに荷重をかける、すなわち、変形したフランジに冷間で材料の降伏点を超える応力が発生するまで荷重をかけて矯正することが要求される。

0003

冷間で材料の降伏点を超える応力を発生させるには、変形部分にジャッキを押し当てて必要な大きさの荷重をかけるのが一般的な方法である。ジャッキを用いて、冷間で材料の降伏点を超える応力が発生するだけの荷重をかけるには、そのジャッキの反力を受ける充分な強度を有するジャッキの固定材が必要になる。一方、形鋼の方は、架台梁に使われているH形鋼の場合にはそれ自身が充分な強度を有して固定されているから問題は無いが、形鋼自体が強固に固定されていない場合には、形鋼自体をしっかりと固定する必要がある。すなわち、一般的には、ジャッキと変形したフランジを有する形鋼の、両方に反力を受ける場所が必要になる。

0004

また、変形した部分を矯正するためにかけた荷重により、変形部分Fは当初の状態に戻ったものの、変形部分Fの周囲のフランジ部分に変形が生じては、その部分に対してさらなる矯正作業が必要になるので、変形部分に荷重をかける際には、周囲のフランジ部分の変形は避けなければいけない。また、塑性変形に伴うスプリングバックも考慮して、荷重をかける必要がある。

0005

なお、変形部分を加熱して矯正した場合には、加熱された部分の塗装落ち広範囲に渡る再塗装が必要になる。冷間で矯正した場合には、荷重をかけた箇所の局部的なタッチアップ塗装が必要になることがあっても、広範囲な再塗装が必要になることはない。したがって、冷間での変形部分の矯正は、広範囲な再塗装が不要になることによる作業時間と人工の減少をもたらすというメリットがあるので、火気の使用を禁ぜられている現場に限らず、多くの現場で活用する価値がある。

0006

特許情報プラットホームの特許・実用新案テキスト検索を使って、形鋼のフランジの変形の矯正に係る先願・先公開特許、あるいは、先願・先公開実用新案を探してみたが、ヒットしたものの多くは、特許文献1のように、溶接で形鋼を製作する際に生じるフランジとウエブの角度の誤差を矯正する装置や方法に関するものであり、本件が対象とするフランジの部分的な変形に対応するものは見当たらなかった。また、この検索でヒットした発明や考案に係る装置は それ自体が形鋼の生産設備に組み込まれる大型なものであり、本願が目的とする工事現場で生じる想定外のフランジの部分的な変形を矯正すると言う用途には適していない。

0007

特開2014−87815号公報

先行技術

0008

無し

発明が解決しようとする課題

0009

そこで本発明が解決しようとする課題は、矯正に用いるジャッキと変形したフランジを有する形鋼の両方に生じる反力に容易に対処でき、変形した部分を矯正するためにかけた荷重により変形部分の周囲のフランジ部分に変形を生じさせず、また、塑性変形に伴うスプリングバックも考慮して荷重をかけることができ、かつ、簡単な構成で、小型の、形鋼のフランジの部分的な変形を冷間で矯正する治具、及び、それを用いて形鋼フランジの部分的な変形を冷間で矯正する方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

そこで上記課題を解決する本発明は、ジャッキを用いて形鋼フランジの部分的な変形を矯正する治具であって、
該ジャッキと、矯正対象である形鋼フランジにあてがわれる固定部材と、該形鋼フランジの部分的な変形部分をその間に挟む位置で該固定部材を該形鋼フランジに取り付ける2個の固定装置と、該形鋼フランジの部分的な変形部分をその間に挟む位置で該固定部材に取り付けられた2本の脚と、該2本の脚の間に設けられた該ジャッキの反力受部材とからなり、
該固定部材は充分な剛性を有し、その該形鋼フランジにあてがわれる面の該形鋼フランジの部分的な変形部分に対応する部分が凹んでおり、
該2個の固定装置が、該形鋼フランジの部分的な変形部分の両側に近接して設けられ、かつ、該固定部材と平行する面で該形鋼フランジを挟み込むことにより固定をする構造を有し、
該形鋼フランジの変形部分と該反力受部材の間に該ジャッキを設置することができる形鋼フランジ変形矯正治具、及び、その形鋼フランジ変形矯正治具を用いて、前記形鋼フランジの部分的変形部分を矯正する方法である。

0011

矯正対象である形鋼フランジにあてがわれる充分な剛性を有する固定部材と、その形鋼フランジの部分的な変形部分をその間に挟む位置で固定部材に取り付けられた2本の脚と、その2本の脚の間に設けられた該ジャッキの反力受部材とを一体化し、その形鋼フランジの変形部分と反力受部材の間にジャッキを設置することにより、変形部分に荷重をかけた際のジャッキの反力は、反力受部材から2本の脚と固定部材を介して形鋼フランジに伝えられ、ジャッキにより形鋼フランジに加えられた荷重と相殺される。したがって、本発明の形鋼フランジ変形矯正治具の中で反力の処理が行われ、別に反力を受ける固定材や固定場所を必要としない。たとえ、形鋼がしっかり固定されていない状態であっても、容易に冷間で矯正作業を行うことができる。

0012

形鋼フランジの部分的な変形部分をその間に挟む位置で、かつ、その変形部分の両側に近接した位置に設けられる2個の固定装置により、固定部材を形鋼フランジに取り付ける。その固定装置は、固定部材と平行する面で鋼フランジを挟み込むことにより固定をする構造を有しているので、部分的な変形部分に隣接した正常なフランジ部分を、充分な剛性を有する固定部材と共にしっかりと保持する。フランジの部分的な変形部分の奥はウエブと一体となって充分な剛性を有しているから、部分的な変形部分の周囲のフランジ部分は矯正作業の間、本発明の形鋼フランジ変形矯正治具により平面に保たれ、変形した部分を矯正するためにかけた荷重により、変形部分の周囲のフランジ部分が変形することがない。

0013

固定部材の該形鋼フランジにあてがわれる面の、形鋼フランジの部分的な変形部分に対応する部分が凹んでいる。この凹みの深さを塑性変形に伴うスプリングバックを考慮して決めることにより、繰り返し荷重をかける操作を減らし、容易に矯正作業を行うことができる。

0014

本発明の形鋼フランジ変形矯正治具は、汎用の材料を組み合わせた簡単な構成で、かつ、小型であるので、形鋼のフランジに誤って過大な荷重をかけて部分的に変形させてしまった工事現場で、容易に製作し使用することができる。

発明の効果

0015

本発明の形鋼フランジ変形矯正治具は、その治具の中で矯正に用いるジャッキと変形したフランジを有する形鋼の両方に生じる反力の処理を行うことができ、部分的な変形部分を矯正するためにかけた荷重により周囲のフランジ部分に変形を生じさせず、また、塑性変形に伴うスプリングバックも考慮して荷重をかけることができ、かつ、汎用の材料を組み合わせた簡単な構成で、かつ、小型であるため、工事現場で、容易に製作し使用することができる。

0016

また、本発明の形鋼フランジ変形矯正治具を用いることにより、冷間で材料の降伏点を超える応力を発生させる荷重を容易にかけることができるので、火気の使用を禁じられている現場でも矯正作業が可能になり、加熱して矯正作業を行った後に必要となる広範囲に渡る再塗装作業が不要になる。

0017

さらに、汎用の材料を組み合わせた簡単な構成で、かつ、小型であるため、工事現場で状況に応じて容易に、かつ、短時間で製作することができ、ジャッキの反力を受ける固定材や固定場所を別途設ける必要が無いので準備作業が容易になり、部分的な変形部分を矯正するためにかけた荷重により周囲のフランジ部分に変形を生じさせることが無いので追加の矯正作業が生じることがなく、また、塑性変形に伴うスプリングバックも考慮して荷重をかけることができるので、繰り返し荷重をかける操作を減らし、矯正作業の全体が容易になる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の形鋼フランジ変形矯正治具の実施例1の全体説明図である。
その正面図である。
その側面図である。
そのB−B断面図である。
その固定装置の固定板の平面図とC−C断面図である。
本発明の形鋼フランジの部分的変形部分を矯正する方法を用いて矯正するフランジの矯正前の姿を示す説明図である。
H型鋼のフランジに想定外の荷重がかかって生じた部分的な変形の説明図である。

0019

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明をする。なお、本発明はかかる実施の形態には限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて良いことは言うまでもない。

0020

図1は本発明の実施例1の形鋼フランジ変形矯正治具1の全体説明図、図2はその正面図、図3はその側面図である。図4図3のB−B断面図、そして、図5はその固定装置の固定板の平面図とC−C断面図である。なお、図2のA部には固定装置の断面図を示している。

0021

形鋼フランジ変形矯正治具1は、ジャッキ11と、矯正対象である形鋼2のフランジ2aの部分的変形部分2bにあてがわれる固定部材12と、その部分的な変形部分2bをその間に挟む位置で固定部材12を形鋼フランジ2に取り付ける2個の固定装置13と、形鋼フランジの部分的な変形部分2bをその間に挟む位置で固定部材に取り付けられた2本の脚14と、その2本の脚の間に設けられたジャッキの反力受部材15とからなる。

0022

形鋼フランジの部分的な変形部分2bの両側に近接して設けられた2個の固定装置13は、固定部材12と、それに平行する面、すなわち、固定装置の押当板13cの上面13ca、で形鋼2のフランジを挟み込むことにより固定をする構造を有している。また、ジャッキ11の高さに応じて反力受部材15の位置が決められ、形鋼フランジの変形部分2bと反力受部材15の間にジャッキ11が設置することができる寸法となっている。

0023

固定部材12と、2本の脚14と、2本の脚14の間に設けられたジャッキの反力受部材15とを一体化し、その形鋼フランジの変形部分2bと反力受部材15の間にジャッキ11を設置することにより、変形部分に荷重をかけた際のジャッキ11の反力は、反力受部材15から2本の脚14と固定部材12を介して形鋼フランジ2aに伝えられ、ジャッキ11により形鋼フランジ2aに加えられた荷重と相殺される。したがって、本発明の形鋼フランジ変形矯正治具1の中で反力の処理が行われ、別に反力を受ける固定材や固定場所を必要としない。たとえ、形鋼がしっかり固定されていない状態であっても、必要充分な大きさの荷重をかけることができ、冷間で容易に矯正作業を行うことができる。

0024

本実施例の固定装置13は、脚14の突出部14aに溶接で取り付けられた高ナット13aと、それに契合するボルト13b、および、押当板13cから成っている。押当板13cは、その上面13caが平面に形成されており、ボルト13bの先端がはまり込む穴13cbを有する。

0025

形鋼フランジ変形矯正治具1を形鋼のフランジ2aに取り付けるに当たっては、固定部材12の凹んだ形に成形された部分12aが形鋼フランジの部分的な変形部分2bを跨ぐようにあてがい、ボルト13bの先端を穴13cbに挿入した状態で、ボルト13b締めて押当板13cをフランジ2aの下面に押し当てて、しっかりと固定する。ボルト13bの先端を挿入する穴13caを設けておくことにより、形鋼フランジ変形矯正治具1のフランジ2aへの固定が容易に、かつ、迅速に行える。

0026

2個の固定装置13は、形鋼フランジの部分的な変形部分2bをその間に挟む位置で、かつ、その変形部分の両側にそれぞれ近接して位置するように設けられているから、押当板13cは形鋼フランジの部分的な変形部分2bに隣接した正常なフランジ部分を充分な剛性を持つ固定部材12と共にしっかりと保持する。フランジの部分的な変形部分2bの奥はウエブ2cと一体となって充分な剛性を有しているから、部分的な変形部分2bの周囲のフランジ部分は矯正作業の間、平面に保たれ、変形した部分を矯正するためにかけた荷重により、変形部分の周囲のフランジ部分が変形することがない。

0027

なお、実施例1の固定装置13は、脚14の突出部14aに溶接で取り付ける構成を取っているが、必ずしも脚14に取り付けられている必要は無い。すなわち、脚は脚で独立して固定部材12に取付け、固定装置は別に固定部材から伸ばした部材に取り付けても良い。また、固定装置の構成も、高ナット13aと、それに契合するボルト13b、および、押当板13cの組み合わせに限るものではなく、押当板13cに相当する上面を平面に形成した板材をフランジを挟んで固定部材12に対向して配置し、万力等でその板材と固定部材を締め上げると言った、各種の構成が考えられる。

0028

また、固定部材12は充分な剛性を有し、その形鋼フランジにあてがわれる面の形鋼フランジの部分的な変形部分2bに対応する部分12aが、想定されるスプリングバック量に応じて凹んだ形に成形されている。したがって、ジャッキ11を作動させるときに、あらかじめ想定されるスプリングバック量を考慮してジャッキで押し込むことにより、繰り返し荷重をかける操作を減らすことができる。

0029

以上の説明でわかるように、本実施例の形鋼フランジ変形矯正治具1は、構成が簡単で小型であり、市販のジャッキと、板材、形鋼、ボルト、ナット等の汎用の材料を組み合わせで製作できるから、例えば、架台梁を構成するH型鋼のフランジに想定外の荷重がかかって、部分的に変形を生じさせてしまった工事現場において容易に製作し使用することができる。

0030

次に、本発明の形鋼フランジ変形矯正治具を用いて、形鋼フランジの部分的変形部分を矯正する方法を説明する。説明は、実施例1の形鋼フランジ変形矯正治具1を用いた場合について行うが、本発明の範囲内で具体的構造に種々の変更を加えた形鋼フランジ変形矯正治具を用いた場合にも、基本的に変わりは無い。

0031

前述の通り、市販のジャッキと、板材、形鋼、ボルト、ナット等の汎用の材料を組み合わせて形鋼フランジ変形矯正治具1を製作する。その際に、図7の部分的に生じてしまったフランジの変形部分Eのサイズに合わせて、固定部材12の長さとその凹んだ部分12aの寸法を決める。また、フランジ2の材料や寸法から、冷間で材料の降伏点を超える応力を求め、それに対応する荷重に耐える剛性を有するように固定部材12のと高さを決める。同様に、その荷重に耐えるように固定装置13、脚14、反力受部材15を設計する。

0032

本治具は、構成が簡単で小型であり、市販のジャッキと、板材、形鋼、ボルト、ナット等の汎用の材料を組み合わせで製作できるから、例えば、架台梁を構成するH型鋼のフランジに想定外の荷重がかかって、部分的に変形を生じさせてしまった工事現場において容易に製作し使用することができる。

0033

図1に示すように、形鋼フランジ変形矯正治具1をフランジの変形部分Eに設置し、準備作業は完了する。あとは、ジャッキ11を起動し、荷重をかけていく。ジャッキのピストンストロークは、想定されるスプリングバック量に応じて決定する。

0034

図6は、本発明の形鋼フランジの部分的変形部分を矯正する方法を用いて、矯正するフランジの矯正前の姿を示す説明図である。

0035

このH形鋼の寸法は、H=250mm、W=125mm、ウエブの厚さw=6mm、フランジの厚さh=9mmである。想定外の荷重を受けて変形した部分の寸法は、長さa=130mm、奥行きb=40mm、変形の中心部の変位量c=5.5mmであった。

0036

本発明の形鋼フランジの部分的変形部分を矯正する方法を用いて矯正をした結果、変位量cの値は0.5mm以内に収まり、充分な矯正が行われた。

0037

本発明の形鋼フランジの部分的な変形を冷間で矯正する方法を採用することにより、火気の使用を禁じられている現場でも矯正作業が可能になり、矯正作業後の広範囲に渡る再塗装作業が不要になる。

実施例

0038

また、ジャッキの反力を受ける固定材や固定場所を別途設ける必要が無いので準備作業が容易になり、部分的な変形部分を矯正するためにかけた荷重により周囲のフランジ部分に変形を生じさせることが無いので追加の矯正作業が生じることがなく、また、塑性変形に伴うスプリングバックも考慮して荷重をかけることができるので、繰り返し荷重をかける操作を減らし、矯正作業が容易になる。

0039

1 実施例1の本発明の形鋼フランジ変形矯正治具
2形鋼
2a 形鋼のフランジ
2b その部分的変形部分
2c 形鋼のウエブ
11ジャッキ
12固定部材
12a 固定部材の凹んだ形に形成された部分
13固定装置
13a高ナット
13bボルト
13c 押当板
13ca その上面
14 脚
14a 脚の突出部
15反力受部材
E フランジの部分的な変形部分
a その長さ
b 同 奥行き
c 同 中心部の変位量
HH形鋼の高さ
W 同巾
h 同 フランジの厚さ
w 同 ウエブの厚さ

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