説明

建設作業機械

【課題】密閉されたオペレータキャビンに収容されている作業オペレータが対象加工機構の作業状態を良好に確認することができる建設作業機械を提供する。
【解決手段】油圧クローラドリル1は、作業オペレータWOがオペレータキャビン6に密閉された状態で削岩ドリルユニット4により削孔するので、その削孔音がオペレータキャビン6により多分に遮蔽される。しかし、この削孔音をオペレータキャビン6の外部に位置するマイクロフォン11が入力し、オペレータキャビン6の内部に位置するスピーカユニット13が再生する。このとき、削孔の状態確認に適正な周波数帯域のみ削孔音を再生することで、密閉されたオペレータキャビン6に収容されている作業オペレータWOが削岩ドリルユニット4の作業状態を良好に確認することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業オペレータが搭乗して所定の対象物に加工作業を実行する建設作業機械に関し、特に、作業オペレータがオペレータキャビンに収容されて密閉される建設作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
砕石場等で使用する油圧クローラドリルは、地中深く削孔を行うために岩盤の状態の変化や繰粉詰まりによって削孔異常が発生しやすい。削孔異常が発生すると削孔の穴曲がりが生じたり、ロッドが岩盤に捕られて回収不能になる等作業に大きな支障をきたすことになる。
【0003】
そこで、油圧クローラドリルでは従来より、削孔の状態をモニタしながら削孔異常を未然に防ぐという試みが行われていた。例えば、衝撃装置の動作のモニタ方法として、衝撃ピストンと、衝撃ピストンを移動させるために衝撃装置に圧力媒体を供給する圧力流路で構成される衝撃装置において、圧力流路で作用する圧力媒体の圧力の脈動を測定し、圧力の脈動を圧力曲線としてディスプレイで表示し、かつ、圧力の脈動から衝撃装置の動作状態を示すパラメータを決定し、このパラメータに基づいて衝撃装置の動作状態を判断する。さらに、この動作状態に基づいて衝撃装置の動作を制御するという技術がある(例えば、特許文献1参照)。
【特許文献1】特表2005−505433号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1の衝撃装置の動作のモニタ方法では、動作状態をモニタするだけでも、圧力経路内の圧力センサで圧力を検出し、圧力センサからの検出信号をA/D変換し、A/D変換した信号を波形処理するという信号処理フローが必須であり、信号処理に時間が掛かる。仮に動作状態に基づいて動作を制御するとなると、さらに処理フローは長くなり制御遅れはさけられない。
【0005】
そもそも、油圧クローラドリルに搭載される削岩機は毎分2000打撃を発生させるので、一種面滅するような脈動波形をオペレータが視認しても有効な情報を得ることが困難であると予想される。
【0006】
さらには、削孔作業中常にディスプレイと睨めっこするということは、オペレータに多大な負担を強いることになりかねない。また、このようなシステム構成は複雑でコストが嵩むという問題がある。
【0007】
従って、特許文献1のような削孔モニタ方法やそれに基づく削孔制御方法は普及が遅れているというのが現状で、オペレータの目と耳によって削孔状態を感知して、迅速に操作するという昔ながらの方法が現在も主流である。
【0008】
一方、油圧クローラドリルの作業環境自体は急速に改善されている。すなわち、油圧クローラドリルには密閉性が高く、空調装置が装備されたオペレータキャビンが搭載され、オペレータはこのようなオペレータキャビン内で気候の変動に影響されず、削孔で生じる粉塵、そして削孔に伴う騒音から隔離された快適な状態の中で削孔作業を行うことができる。
【0009】
削孔に伴う騒音は、主に削孔音とエンジン騒音の2つである。しかし、削孔音が必要以上に遮断されると、削孔状態を感知する上で重要な要素が失われることになるために、適切な判断ができなくなり迅速な操作も不可能となるという問題がある。
【0010】
特に、オペレータキャビンのガラスは視認性向上のために大面積化が進みその分厚みが増しているので、削孔状態を感知する上で重要となる2000Hz以上の周波数帯域での遮音性が高い。
【0011】
近年厳しさを増す排ガス規制によりエンジンの騒音は大きくなっており、削孔音を聴覚するために快適さを犠牲にしてオペレータキャビンの窓やドアを開けて削孔したとしても、エンジン騒音によって肝心の削孔音が聞き取り難いという問題がある。このエンジン騒音は2000Hz未満の低周波数帯域の雑音であり音圧レベルも高く、オペレータには不快感を与えるものである。
【0012】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、密閉されたオペレータキャビンに収容されている作業オペレータが対象加工機構の作業状態を良好に確認することができる建設作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の建設作業機械は、作業オペレータが搭乗して所定の対象物に加工作業を実行する建設作業機械であって、対象物に加工作業を実行する対象加工機構と、作業オペレータを収容して密閉するオペレータキャビンと、オペレータキャビンの外部に位置して対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音を入力するマイクロフォンと、オペレータキャビンの内部に位置して入力される加工音を再生するスピーカユニットと、再生される加工音を特定の周波数帯域に制限する帯域制限手段と、を有する。
【0014】
従って、本発明の建設作業機械では、作業オペレータがオペレータキャビンに収容されて密閉された状態で、対象加工機構により対象物に加工作業が実行される。このため、対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音がオペレータキャビンにより多分に遮蔽される。しかし、この対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音をオペレータキャビンの外部に位置するマイクロフォンが入力し、この入力される加工音をオペレータキャビンの内部に位置するスピーカユニットが再生する。このとき、再生される加工音を帯域制限手段が特定の周波数帯域に制限するので、加工作業の状態確認に適正な周波数帯域のみ加工音を作業オペレータに再生するようなことができる。
【0015】
また、上述のような建設作業機械において、帯域制限手段は、加工音を加工作業の状態確認に適正な周波数帯域に制限してもよい。
【0016】
また、上述のような建設作業機械において、帯域制限手段は、加工音をオペレータキャビンの密閉により低減される周波数帯域に制限してもよい。
【0017】
また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構の駆動源となる内燃機関を、さらに有し、帯域制限手段は、内燃機関が発生する外乱音の再生が低減される周波数帯域に加工音を制限してもよい。
【0018】
また、上述のような建設作業機械において、内燃機関は、オペレータキャビンの外部後方に位置しており、対象加工機構は、オペレータキャビンの外部前方で加工作業を実行し、マイクロフォンは、オペレータキャビンの外部前方に配置されていてもよい。
【0019】
また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構は、オペレータキャビンの外部前方で加工作業を実行し、スピーカユニットは、オペレータキャビンの内部前方に配置されていてもよい。
【0020】
また、上述のような建設作業機械において、オペレータキャビンは、作業オペレータが着座するオペレータシートを有し、スピーカユニットは、オペレータキャビンに着座した作業オペレータと対象加工機構の加工作業の実行位置とを結ぶ線上に配置されていてもよい。
【0021】
また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構の作動に連動してマイクロフォンとスピーカユニットと帯域制限手段とを作動させる作動連動手段を、さらに有してもよい。
【0022】
また、上述のような建設作業機械において、対象加工機構は、回転と衝撃とで対象物である地面に加工作業として削孔を実行する削孔機構からなり、帯域制限手段は、加工音を2000Hz以上の周波数帯域に制限してもよい。
【0023】
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【0024】
本発明の建設作業機械では、作業オペレータがオペレータキャビンに収容されて密閉された状態で、対象加工機構により対象物に加工作業が実行される。このため、対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音がオペレータキャビンにより多分に遮蔽される。しかし、この対象加工機構が対象物を加工作業するときに発生する加工音をオペレータキャビンの外部に位置するマイクロフォンが入力し、この入力される加工音をオペレータキャビンの内部に位置するスピーカユニットが再生する。このとき、再生される加工音を帯域制限手段が特定の周波数帯域に制限するので、加工作業の状態確認に適正な周波数帯域のみ加工音を再生することで、密閉されたオペレータキャビンに収容されている作業オペレータが対象加工機構の作業状態を良好に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。本実施の形態の建設作業機械である油圧クローラドリル1は、作業オペレータWOが搭乗して所定の対象物である地面に加工作業として削孔を実行する。
【0026】
このため、本実施の形態の油圧クローラドリル1は、図1および図2に示すように、地面に削孔を実行する対象加工機構である削岩ドリルユニット4と、作業オペレータWOを収容して密閉するオペレータキャビン6と、オペレータキャビン6の外部に位置して削岩ドリルユニット4が地面を削孔するときに発生する加工音である削孔音を入力するマイクロフォン11と、オペレータキャビン6の内部に位置して入力される削孔音を再生するスピーカユニット13と、再生される削孔音を特定の周波数帯域に制限する帯域制限手段であるハイパスフィルタ(ローカットフィルタ)と(図示せず)、を有する。
【0027】
詳細には後述するが、削岩ドリルユニット4は、回転と衝撃とで対象物である地面に加工作業として削孔を実行する削孔機構からなり、ハイパスフィルタは、削孔音から2000Hz未満の周波数帯域を排除することにより、再生される削孔音を2000Hz以上の周波数帯域に制限する。
【0028】
このため、ハイパスフィルタは、削孔音を削孔の状態確認に適正な周波数帯域に制限するとともに、削孔音をオペレータキャビン6の密閉により低減される周波数帯域に制限する。
【0029】
また、削岩ドリルユニット4の駆動源となる内燃機関であるディーゼルエンジン(図示せず)も有し、ハイパスフィルタは、ディーゼルエンジンが発生する外乱音であるエンジン騒音の再生が低減される周波数帯域に削孔音を制限する。
【0030】
ディーゼルエンジンは、オペレータキャビン6の外部後方に位置しており、削岩ドリルユニット4は、オペレータキャビン6の外部前方で削孔を実行し、マイクロフォン11は、オペレータキャビン6の外部前方に配置されている。
【0031】
図3および図4に示すように、削岩ドリルユニット4は、オペレータキャビン6の外部前方で削孔を実行し、スピーカユニット13は、オペレータキャビン6の内部前方に配置されている。
【0032】
図2ないし図4に示すように、オペレータキャビン6は、作業オペレータWOが着座するオペレータシート7を有し、スピーカユニット13は、オペレータキャビン6に着座した作業オペレータWOと削岩ドリルユニット4の削孔の実行位置とを結ぶ線上に配置されている。
【0033】
より具体的には、図1に示すように、油圧クローラドリル1は、従来と同様に、台車2に、ブーム装置3、削岩ドリルユニット4、オペレータキャビン6、等が搭載された構造からなる。削岩ドリルユニット4は、ドリルロッド(図示せず)、このドリルロッドを着脱自在に保持して回転駆動するとともに衝撃を作用させる削岩機5、等からなる。台車2の後部には、前述のディーゼルエンジン、油圧パック、コンプレッサという機器(いずれも図示略)が搭載されている。
【0034】
オペレータキャビン6には、図2に示すように、オペレータシート7、削孔操作レバー8、計器盤9が備えられている。削孔モニタ装置は、マイクロフォン11、スピーカユニット13、ハイパスフィルタ、モニタボックス12、等で形成されている。
【0035】
マイクロフォン11は、台車2の後方に搭載されたディーゼルエンジンの騒音が遮蔽されるように、オペレータキャビン6の前方に配置されている。モニタボックス12は、削孔中の作業オペレータWOと実削孔箇所とを結ぶ線上、すなわち、計器盤9に隣接する形で配置されている。
【0036】
モニタボックス12は、スピーカユニット13、メインスイッチを兼ねたボリューム14、等が筐体外部に搭載されており、筐体内部には、増幅器や前述のハイパスフィルタからなる信号処理回路(図示せず)が搭載されている。
【0037】
上述のような構成において、本実施の形態の油圧クローラドリル1では、作業オペレータWOがオペレータキャビン6に収容されて密閉された状態で、削岩ドリルユニット4により地面に削孔が実行される。
【0038】
このため、削岩ドリルユニット4が地面を削孔するときに発生する削孔音がオペレータキャビン6により多分に遮蔽される。しかし、この削岩ドリルユニット4が地面を削孔するときに発生する削孔音をオペレータキャビン6の外部に位置するマイクロフォン11が入力し、この入力される削孔音をオペレータキャビン6の内部に位置するスピーカユニット13が再生する。
【0039】
このとき、再生される削孔音をハイパスフィルタが特定の周波数帯域である2000Hz以上に制限するので、削孔の状態確認に適正な周波数帯域のみ削孔音を再生することで、密閉されたオペレータキャビン6に収容されている作業オペレータWOが削岩ドリルユニット4の作業状態を良好に確認することができる。
【0040】
以下、より具体的に油圧クローラドリル1で削孔作業を行う場合を説明する。まず、油圧クローラドリル1は、図2に示すように、オペレータシート7が前方に正対された状態で走行される。
【0041】
つぎに、ブーム装置3で削岩ドリルユニット4を削孔位置に位置決めする。本実施の形態の油圧クローラドリル1では、削岩ドリルユニット4の削孔の実行位置は、図3に示すように、オペレータキャビン6に着座した作業オペレータWOの前側下方、かつ、図4に示すように、右側前方となる。
【0042】
このとき、オペレータシート7も回動して削岩ドリルユニット4の削孔位置に正対させることができるので、作業オペレータWOは削岩ドリルユニット4の削孔位置を正面として確認することができる。
【0043】
さらに、このように作業オペレータWOが削岩ドリルユニット4の削孔位置に正対した状態で、図3および図4に示すように、スピーカユニット13は、作業オペレータWOと削岩ドリルユニット4の削孔位置とを結ぶ線上に位置することになる。
【0044】
なお、上述のような位置決めの工程では、削孔モニタ装置のメインスイッチを切った状態で行っても良いが、メインスイッチが入った状態でも削岩機5の打撃機構(図示略)を作動させない限りはスピーカユニット13から音が再生されることはないので、作業オペレータWOはオペレータキャビン6内で静かに作業を行うことが可能である。
【0045】
次に、削孔モニタ装置のメインスイッチが入っていない場合はボリューム14を捻りメインスイッチを入れ、削岩機5の打撃・回転・送り機構を作動させて岩盤に削孔する。
【0046】
このとき、削孔に伴い油圧クローラドリル1は騒音に包まれることになるが、削孔モニタ装置を作動させ密閉した状態でオペレータキャビン6内で計測した音の周波数特性は図5に示すとおりである。
【0047】
なお、この音圧レベルは作業オペレータWOがボリューム14の設定を削孔状態の感知に適切と判断した状態のものであり、作業オペレータWOの感性によってボリュームの設定、すなわち全体的な音圧レベルは変化する。
【0048】
図6に示すように、オペレータキャビン6を密閉して削孔モニタ装置を作動させないと、削孔状態の感知に有効な2000Hz以上の周波数帯域の音圧レベルが低下し、変わりに作業オペレータWOが最も不快と感じるディーゼルエンジン由来の2000Hz未満の音圧レベルが相対的に高い(右肩下がり)。従って、作業オペレータWOは削孔の状態が把握できず、不快な音に包まれるという最も好ましくない状況に置かれることになる。
【0049】
図5に示すように、これに対してオペレータキャビン6を密閉して削孔モニタ装置を作動させると、削孔状態の感知に有効な2000Hz以上の周波数帯域の音圧レベルが上昇する。
【0050】
かわりに作業オペレータWOが最も不快と感じるディーゼルエンジン由来の2000Hz未満の音圧レベルが相対的に低く(右肩上がり)なっている。従って、作業オペレータWOは削孔の状態が把握でき不快な音の影響を感じない。
【0051】
なお、図7に示すように、オペレータキャビン6のドアを開放して削孔モニタ装置を作動させないと、全体的な音圧レベルが上昇する。特に、オペレータキャビン6を密閉した場合と比較して作業オペレータWOが不快と感じる2000Hz未満の音圧レベルが上記の2つのグラフよりも高くなる。従って、作業オペレータWOは削孔状態の感知はできるものの、気候の影響を受けるばかりではなく不快な騒音にさらされることになるので作業環境は最も苛酷といえる。
【0052】
作業オペレータWOは、削孔作業中に削孔モニタのスピーカで再生される音と削岩機の目視に何らかの異常を感知したら即座に削孔操作レバー8を操作して削孔を制御する。
【0053】
特に、本実施の形態の油圧クローラドリル1では、密閉式のオペレータキャビン6の外部でマイクロフォン11で入力する削孔音を内部のスピーカユニット13で再生するとき、その削孔音をハイパスフィルタで2000Hz以上の周波数帯域に制限する。
【0054】
このため、その構造が簡単であるとともに信号処理が単純である。従って、削孔音の入力と再生とに問題となるレベルのタイムラグが発生せず、作業オペレータWOはリアルタイムに必要な操作を実行することができる。
【0055】
しかも、上述のハイパスフィルタは、削孔音を削孔の状態確認に適正な周波数帯域に制限するとともに、削孔音をオペレータキャビン6の密閉により低減される周波数帯域に制限する。
【0056】
さらに、ハイパスフィルタは、ディーゼルエンジンが発生するエンジン騒音の再生が低減される周波数帯域に削孔音を制限する。このため、簡単な構造で必要な削孔音のみを的確に再生することができる。
【0057】
しかも、本実施の形態の油圧クローラドリル1では、ディーゼルエンジンは、オペレータキャビン6の外部後方に位置しており、削岩ドリルユニット4は、オペレータキャビン6の外部前方で削孔を実行し、マイクロフォン11は、オペレータキャビン6の外部前方に配置されている。このため、マイクロフォン11は、削岩ドリルユニット4の削孔音を良好に入力することができ、ディーゼルエンジンのエンジン騒音の入力を抑制することができる。
【0058】
なお、本実施の形態の油圧クローラドリル1では、オペレータシート7は走行状態と削孔状態とに対応して回動させることができるので、作業オペレータWOは走行操作と削孔操作とを的確に実行することができる。
【0059】
ただし、上述のような削孔状態では、オペレータキャビン6に着座した作業オペレータWOと削岩ドリルユニット4の削孔の実行位置とを結ぶ線上にスピーカユニット13が位置する。このため、作業オペレータWOはスピーカユニット13の再生音により削岩ドリルユニット4の削孔状態を直感的に確認することができる。
【0060】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では削孔モニタ装置を手動操作でオンオフすることを例示した。
【0061】
しかし、削岩ドリルユニット4の作動に連動してマイクロフォン11とスピーカユニット13とハイパスフィルタとを制御回路などの作動連動手段(図示せず)で作動させてもよい。
【0062】
また、例えば、マイクロフォン11を指向性の高いものとして削孔軸に向けて設置してもよく、ディーゼルエンジン音やキャビン由来の定常波(こもり音)の低減方法として、ANC(Active Noise Control)制御を付加してもよい。
【0063】
さらに、上記形態ではスピーカユニット13がオペレータキャビン6に固定されていることを例示した。しかし、スピーカユニット13がオペレータシート7に装着されていてもよい。
【0064】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】本発明の実施の形態の建設作業機械である油圧クローラドリルの外観を示す斜視図である。
【図2】油圧クローラドリルのオペレータキャビンの内部レイアウトを示す模式的な平面図である。
【図3】油圧クローラドリルが加工作業である削孔作業を実行している状態を示す模式的な側面図である。
【図4】油圧クローラドリルが加工作業である削孔作業を実行している状態を示す模式的な平面図である。
【図5】油圧クローラドリルのオペレータキャビンを密閉して削孔モニタ装置を作動させた状態の削孔音を示す特性図である。
【図6】削孔モニタ装置を作動させることなくオペレータキャビンを密閉した状態の削孔音を示す特性図である。
【図7】削孔モニタ装置を作動させることなくオペレータキャビンを開放した状態の削孔音を示す特性図である。
【符号の説明】
【0066】
1 油圧クローラドリル
2 台車
3 ブーム装置
4 削岩ドリルユニット
5 削岩機
6 オペレータキャビン
7 オペレータシート
8 削孔操作レバー
9 計器盤
11 マイクロフォン
12 モニタボックス
13 スピーカユニット
14 ボリューム
WO 作業オペレータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業オペレータが搭乗して所定の対象物に加工作業を実行する建設作業機械であって、
前記対象物に前記加工作業を実行する対象加工機構と、
前記作業オペレータを収容して密閉するオペレータキャビンと、
前記オペレータキャビンの外部に位置して前記対象加工機構が前記対象物を加工作業するときに発生する加工音を入力するマイクロフォンと、
前記オペレータキャビンの内部に位置して入力される前記加工音を再生するスピーカユニットと、
再生される前記加工音を特定の周波数帯域に制限する帯域制限手段と、
を有する建設作業機械。
【請求項2】
前記帯域制限手段は、前記加工音を前記加工作業の状態確認に適正な前記周波数帯域に制限する請求項1に記載の建設作業機械。
【請求項3】
前記帯域制限手段は、前記加工音を前記オペレータキャビンの密閉により低減される前記周波数帯域に制限する請求項1または2に記載の建設作業機械。
【請求項4】
前記対象加工機構の駆動源となる内燃機関を、さらに有し、
前記帯域制限手段は、前記内燃機関が発生する外乱音の再生が低減される前記周波数帯域に前記加工音を制限する請求項1ないし3の何れか一項に記載の建設作業機械。
【請求項5】
前記内燃機関は、前記オペレータキャビンの外部後方に位置しており、
前記対象加工機構は、前記オペレータキャビンの外部前方で前記加工作業を実行し、
前記マイクロフォンは、前記オペレータキャビンの外部前方に配置されている請求項4に記載の建設作業機械。
【請求項6】
前記対象加工機構は、前記オペレータキャビンの外部前方で前記加工作業を実行し、
前記スピーカユニットは、前記オペレータキャビンの内部前方に配置されている請求項1ないし5の何れか一項に記載の建設作業機械。
【請求項7】
前記オペレータキャビンは、前記作業オペレータが着座するオペレータシートを有し、
前記スピーカユニットは、前記オペレータキャビンに着座した前記作業オペレータと前記対象加工機構の前記加工作業の実行位置とを結ぶ線上に配置されている請求項6に記載の建設作業機械。
【請求項8】
前記対象加工機構の作動に連動して前記マイクロフォンと前記スピーカユニットと前記帯域制限手段とを作動させる作動連動手段を、さらに有する請求項1ないし7の何れか一項に記載の建設作業機械。
【請求項9】
前記対象加工機構は、回転と衝撃とで前記対象物である地面に前記加工作業として削孔を実行する削孔機構からなり、
前記帯域制限手段は、前記加工音を2000Hz以上の前記周波数帯域に制限する請求項1ないし8の何れか一項に記載の建設作業機械。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−7233(P2010−7233A)
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−164027(P2008−164027)
【出願日】平成20年6月24日(2008.6.24)
【出願人】(000165974)古河機械金属株式会社 (211)
【Fターム(参考)】