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技術 射出成形機を用いた成形品の製造方法

出願人 キヤノン株式会社
発明者 西野浩介阿部健四郎
出願日 2009年6月12日 (11年6ヶ月経過) 出願番号 2009-140789
公開日 2009年9月3日 (11年3ヶ月経過) 公開番号 2009-196377
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 通常サイクル 成形品数 消化量 ペレット樹脂 取出温度 シリンダ先端 組立処理 低圧型
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(2009年9月3日)のものです。
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図面 (6)

課題

成形サイクル伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形でき、成形品品質低下を抑制することが可能な射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供する。

解決手段

低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂を射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクルで成形された成形品を、ストッカ蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、 成形サイクルは、成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、 成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、 ストッカにおける成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、 樹脂の計量工程の開始時間と、低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、遅延時間遅らせる工程と、を含んでいる構成とする。

概要

背景

射出成形機と後工程を直結した生産システムでは、成形数を後工程の処理数に合わせる必要がある。従って従来は後工程の異常時には過剰供給を防ぐために、成形品破棄しており非常に不経済であった。このような状況下でオペレータ、もしくは後工程からの異常信号により、射出成形機を自動停止させることは可能であるが、射出成形機を一旦停止させると金型温度が低下し、シリンダ内樹脂の温度等が変化する。そのため、射出成形機の再起動時には金型温度、樹脂温度が安定するまでに長時間を要し、作業能率の低下を招く。

このようなことから、特許文献1のように射出成形機とそれと直結した後工程と、それらとは別の成形品を蓄積するストッカを設け、後工程の異常時に発信された信号を射出成形機で受信し、成形品をストッカに搬送すると同時に、成形サイクル延長させる方法が提案されている。この方法によると、ストッカを設けることで、後工程の異常時に成形機を止めることなく成形でき、また成形サイクルを延長することによって、ストッカの増加を抑えることができる。
また、別の方法として、特許文献2のように射出成形機と後工程を直結せずに、それらの間に成形品を蓄積するストッカを設け、成形数、後工程の処理数、ストッカの蓄積数センサで検出し、成形サイクルを伸縮させることによって生産システムを制御する方法が提案されている。

これらのいずれの発明も、成形サイクルの伸縮は、冷却時間または型閉動作前の中間時間をタイマ制御することにより行われるものであるが、ここで図2を用いて、これらの従来例での通常の成形サイクル時における動作の1サイクルと、成形サイクル伸縮時における動作の1サイクルの関係について、説明しておく。図2は、成形サイクルにおける射出成形工程の動作を示す図である。図2の動作Cは通常成形時の動作を示している。
図2において、11は型閉工程、12は低圧型締工程、13は高圧型締工程、14は射出工程、15は保圧工程、16冷却工程である。また、17は計量工程、18は型開工程、19はエジェクタ工程、20は待機工程、21は中間時間延長工程である。

動作Cにおいて、まず型閉11から始まり低圧型締12、高圧型締13ののちにシリンダ内の樹脂が金型内に射出14される。次いで保圧工程15の後に冷却工程16に入ると同時に、次の射出のための樹脂をシリンダ先端に送る計量動作17を行う。冷却工程16の後、型開18しエジェクタ19して成形品を取出す。成形品の取出し中における成形機の待機20から次の成形サイクルの型閉11までが、通常成形時の動作Cの1サイクルである。

以上に対して、動作Dはストッカ数カウントしたセンサから射出成形機が信号を受信した際の、成形サイクル伸縮時の動作を示す。
なお、この図2では、成形サイクルの伸縮を、成形品の取出し中における成形機の待機20から次の成形サイクルの型閉11までの中間時間を延長して調整する場合の例である。上記従来例ではこのような中間時間の調整(延長)以外に、冷却時間の調整(延長)して成形サイクルの伸縮を行うことが開示されている。
成形サイクル伸縮時にも型閉11からエジェクタ19後の待機20までは通常成形時の動作Cと同様であるが、その後の中間時間21をタイマにより制御する。タイマはストッカ数が多ければ長く、少なければ短くセットされる。タイマにセットされた中間時間21の経過後から型閉を行うまでが、成形サイクル伸縮時の動作Dの1サイクルである。なお、従来例では上記のような中間時間の調整(延長)以外に、冷却時間の調整(延長)により成形サイクルの伸縮を行うことについても開示されている。

概要

成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形でき、成形品の品質低下を抑制することが可能な射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供する。低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂を射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクルで成形された成形品を、ストッカに蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、 成形サイクルは、成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、 成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、 ストッカにおける成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、 樹脂の計量工程の開始時間と、低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、遅延時間遅らせる工程と、を含んでいる構成とする。

目的

本発明は、上記課題に鑑み、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することができ、成形品の品質低下を抑制することが可能となる射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクル成形された成形品を、ストッカ蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、前記成形サイクルは、前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、前記ストッカにおける前記成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、前記樹脂の計量工程の開始時間と、前記低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、前記遅延時間遅らせる工程と、を含んでいることを特徴とする射出成形機を用いた成形品の製造方法。

請求項2

前記計量工程の開始時間は、前記冷却工程開始時に、タイマに前記遅延時間をセットすることで遅らせることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機を用いた成形品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、射出成形機を用いた成形品の製造方法に関する。

背景技術

0002

射出成形機と後工程を直結した生産システムでは、成形数を後工程の処理数に合わせる必要がある。従って従来は後工程の異常時には過剰供給を防ぐために、成形品を破棄しており非常に不経済であった。このような状況下でオペレータ、もしくは後工程からの異常信号により、射出成形機を自動停止させることは可能であるが、射出成形機を一旦停止させると金型温度が低下し、シリンダ内樹脂の温度等が変化する。そのため、射出成形機の再起動時には金型温度、樹脂温度が安定するまでに長時間を要し、作業能率の低下を招く。

0003

このようなことから、特許文献1のように射出成形機とそれと直結した後工程と、それらとは別の成形品を蓄積するストッカを設け、後工程の異常時に発信された信号を射出成形機で受信し、成形品をストッカに搬送すると同時に、成形サイクル延長させる方法が提案されている。この方法によると、ストッカを設けることで、後工程の異常時に成形機を止めることなく成形でき、また成形サイクルを延長することによって、ストッカの増加を抑えることができる。
また、別の方法として、特許文献2のように射出成形機と後工程を直結せずに、それらの間に成形品を蓄積するストッカを設け、成形数、後工程の処理数、ストッカの蓄積数センサで検出し、成形サイクルを伸縮させることによって生産システムを制御する方法が提案されている。

0004

これらのいずれの発明も、成形サイクルの伸縮は、冷却時間または型閉動作前の中間時間をタイマ制御することにより行われるものであるが、ここで図2を用いて、これらの従来例での通常の成形サイクル時における動作の1サイクルと、成形サイクル伸縮時における動作の1サイクルの関係について、説明しておく。図2は、成形サイクルにおける射出成形工程の動作を示す図である。図2の動作Cは通常成形時の動作を示している。
図2において、11は型閉工程、12は低圧型締工程、13は高圧型締工程、14は射出工程、15は保圧工程、16冷却工程である。また、17は計量工程、18は型開工程、19はエジェクタ工程、20は待機工程、21は中間時間延長工程である。

0005

動作Cにおいて、まず型閉11から始まり低圧型締12、高圧型締13ののちにシリンダ内の樹脂が金型内に射出14される。次いで保圧工程15の後に冷却工程16に入ると同時に、次の射出のための樹脂をシリンダ先端に送る計量動作17を行う。冷却工程16の後、型開18しエジェクタ19して成形品を取出す。成形品の取出し中における成形機の待機20から次の成形サイクルの型閉11までが、通常成形時の動作Cの1サイクルである。

0006

以上に対して、動作Dはストッカ数カウントしたセンサから射出成形機が信号を受信した際の、成形サイクル伸縮時の動作を示す。
なお、この図2では、成形サイクルの伸縮を、成形品の取出し中における成形機の待機20から次の成形サイクルの型閉11までの中間時間を延長して調整する場合の例である。上記従来例ではこのような中間時間の調整(延長)以外に、冷却時間の調整(延長)して成形サイクルの伸縮を行うことが開示されている。
成形サイクル伸縮時にも型閉11からエジェクタ19後の待機20までは通常成形時の動作Cと同様であるが、その後の中間時間21をタイマにより制御する。タイマはストッカ数が多ければ長く、少なければ短くセットされる。タイマにセットされた中間時間21の経過後から型閉を行うまでが、成形サイクル伸縮時の動作Dの1サイクルである。なお、従来例では上記のような中間時間の調整(延長)以外に、冷却時間の調整(延長)により成形サイクルの伸縮を行うことについても開示されている。

先行技術

0007

特開2001−129863号公報
特公平7−121547号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、上記特許文献1の方法では、ストッカに搬送された成形品の後処理のために別途工程を設けなければならないことから、生産効率の点で問題を有している。これに対して、上記特許文献2の方法では、ストッカに搬送された成形品の後処理のために別途工程を設ける点の問題点は解消し得るとしても、これらの従来例では、成形サイクルを伸縮させる方法として、上記したように冷却時間、あるいは中間時間を調整するようにしている点で、つぎのような問題を有している。

0009

すなわち、通常の成形では、金型温度は樹脂の射出時に高くなり、冷却、型開閉工程を経て徐々に低下する。また樹脂は計量時のスクリュ回転によってせん断発熱し、シリンダ温度よりも樹脂温度が高くなる。計量完了から次の成形サイクルの射出開始までの間、シリンダから外気への放熱によって、樹脂温度は時間とともに低下する。
したがって、成形サイクルが一定であれば、射出時の金型温度、樹脂温度はほぼ一定であると見なせる。しかし成形サイクルが一定でない場合は射出から次の射出までの時間、計量完了から射出開始までの時間が異なることにより、射出時の金型温度、樹脂温度に差が生じてしまうこととなる。

0010

特に、上記従来例のように、成形サイクルの伸縮を冷却時間、あるいは中間時間の調整によって行うものにおいては、成形品の品質に及ぼす影響がきわめて大きくなる。
すなわち、冷却時間の調整による場合には、成形品の取出温度を変化させ、後収縮による寸法差を生じさせ、また中間時間の調整による場合には上記したように計量完了から次の成形サイクルの射出開始までの時間が異なることにより、射出時の金型温度、樹脂温度に著しく差を生じさせてしまうこととなる。
これらは樹脂の充填性を変化させ、金型内の樹脂圧力に影響を及ぼし、成形品の寸法差を生じさせる原因となる。したがって、上記冷却時間、中間時間の調整による成形サイクルの伸縮は、良品条件範囲がきわめて限定されたものとなる。

0011

本発明は、上記課題に鑑み、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することができ、成形品の品質低下を抑制することが可能となる射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0012

本発明は、以下のように構成した射出成形機を用いた成形品の製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明の射出成形機を用いた成形品の製造方法は、低圧型締工程、高圧型締工程、計量工程にて計量された樹脂を射出する射出工程および前記射出した樹脂を冷却する冷却工程を含む成形サイクルで成形された成形品を、ストッカに蓄積した後、後工程に供給する、射出成形機を用いた成形品の製造方法であって、
前記成形サイクルは、前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程を有し、
前記成形サイクルの時間を伸縮させる工程は、
前記ストッカにおける前記成形品の蓄積量に応じて遅延時間を決定する工程と、
前記樹脂の計量工程の開始時間と、前記低圧型締工程後の高圧型締工程開始時間または高圧型締工程後の射出工程開始時間とを、前記遅延時間遅らせる工程と、
を含んでいることを特徴としている。
また、本発明の射出成形機を用いた成形品の製造方法は、前記計量工程の開始時間は、前記冷却工程開始時に、タイマに前記遅延時間をセットすることで遅らせることを特徴としている。

発明の効果

0013

本発明によれば、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することができ、成形品の品質低下を抑制することが可能となる射出成形機を用いた成形品の製造方法を実現することができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の実施例1における成形サイクル伸縮時の射出成形工程の動作図
従来例における成形サイクル伸縮時の射出成形工程の動作図。
本発明の実施例2における生産システムの構成を示す図。
本発明の実施例2におけるストッカの蓄積数、信号と射出成形機の動作の説明図。
本発明の実施例2を説明する射出成形機の動作のフローチャート

0015

本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。

0016

[実施例1]
実施例1は、上記した本発明の構成を、射出成形方法に適用したものであり、これらを図を用いて説明する。
図1は、本実施例における成形サイクル伸縮時の射出成形工程の動作を示す図である。
図1の動作Aでは、高圧型締を開始する時間、あるいは計量を開始する時間を調整する場合の構成例について説明する。
また、図1の動作Bでは、射出を開始する時間を調整する場合の構成例について説明する。なお、図1に示す射出成形工程において、従来例と同一の構成については同一符号が付されていることから、重複する構成についてはその説明を省略する。
図1において、22は高圧型締遅延工程、23は計量遅延工程、24は射出遅延工程である。
本実施例では、図1の動作Aにおいて、低圧型締工程12完了後、高圧型締13に入るまでの高圧型締遅延工程22において、高圧型締遅延時間をタイマ制御するように構成されている。ここで、タイマはストッカ数が多ければ長く、少なければ短くセットされる。タイマにセットされた高圧型締遅延時間の経過後に、高圧型締13を開始する。
また、本実施例では、高圧型締工程13の後、射出工程14を経て、保圧工程15で保圧を行う。保圧工程15の後、冷却工程16に入ると同時に、計量開始までの計量遅延工程23において、計量遅延時間をタイマ制御するように構成されている。

0017

本実施例では、冷却16後に型開18し、エジェクタ19後の待機20から次の成形サイクルの型閉11までが、成形サイクル伸縮時の1サイクルである。
本実施例では、成形サイクルを伸縮させるための時間調整が、金型温度の変化の少ない型閉工程後の高圧型締め開始前でなされているため、上記従来例のように金型温度が低下する型開工程後の中間時間延長工程で行われているものに比して、金型温度の低下を著しく抑制することが可能となる。
また、本実施例では、高圧型締遅延工程22においてタイマ制御によって遅延させた時間分と同じ時間分、計量遅延工程においてタイマ制御によって計量開始時間を遅延させることができるため、計量完了から次の成形サイクルの射出開始までの間に、シリンダから外気への放熱によって、樹脂温度を時間とともに低下させるものに比して、樹脂温度の低下を著しく抑制することが可能となる。

0018

本実施例においては、図1の動作Bに示されているように、成形サイクルを伸縮させるための時間調整を、射出遅延工程あるいは上記動作Aと同様に計量遅延工程で行うようにしても、上記動作Aの場合と同様に、金型温度あるいは樹脂温度の低下を著しく抑制することが可能となる。

0019

以上のことから、本実施例によると、成形サイクルを伸縮して射出成形するに際し、樹脂射出工程における射出時の樹脂温度と金型温度との温度差を可及的に生じさせないで射出成形することが可能となる。
なお、上記した本実施例の説明では、成形サイクルを伸縮させるための時間調整を行う工程を個別に説明したが、本実施例における成形サイクルの伸縮は、高圧型締工程の高圧型締開始時間及び/又は射出工程の射出開始時間の調整によっても行うことができ、また、前記高圧型締工程の高圧型締開始時間及び/又は射出工程の射出開始時間における調整時間に相当する時間分、前記計量工程の計量開始時間を調整することによっても実施することが可能である。

0020

[実施例2]
実施例2は、上記した実施例1の射出成形方法を、生産システムに適用したものであり、これらを図を用いて説明する。
図3は、本実施例における生産システムの構成を示したものである。
図3において、30は射出成形機、31は後工程、32は搬送手段、33はストッカ、34はセンサである。
射出成形機30は、公知の工程によってペレット樹脂からプラスチック成形品を得る装置であり、1台でも複数台あってもよい。
また、後工程31は、例えば射出成形機30で成形された成形品と他の部品、または複数の射出成形機30によって成形された成形品同士の組立処理を行う。
搬送手段32は射出成形機30で成形された成形品を金型から取り出し後、後工程31に搬送すると同時に、射出成形機30から後工程31までの間に成形品を冷却する役割も持ち、射出成形機30から後工程31まで所定の冷却時間になるよう一定の速度で動作する。
ストッカ33は、射出成形機30で成形され搬送手段32で搬送された成形品を一時的に蓄積し、例えば図に示したような下から積み上げられる形のものが用いられ、成形品がストッカ33に到達した順に後工程31に渡される。
センサ34は、ストッカ33に設置され、ストッカ33に蓄積された成形品数を任意の蓄積数N1、N2、N3の3段階に検出し、段階に応じた信号42を射出成形機30に発信することができる。

0021

図4は、本実施例におけるストッカの蓄積数、信号と射出成形機の動作の説明図である。
図4において、41はストッカ33の蓄積数、42は蓄積数41を検出したセンサ34が発信する蓄積数41に応じた信号、43は信号42、そしてそれを受信した射出成形機30の動作を示している。
センサ34はストッカ33の任意の蓄積数41を3段階N1、N2、N3(N1<N2<N3)に検出し、ストッカ33の蓄積数41がN1のときは信号42はS1を、蓄積数41がN2のときは信号42はS2を、蓄積数41がN3のときは信号42はS3を射出成形機30に発信する。
射出成形機30は信号42のS1を受信した場合は、保圧完了後から計量開始までの遅延時間、およびまたは型閉完了後から型締開始までの遅延時間T1を、信号42のS2を受信した場合は、保圧完了後から計量開始までの遅延時間、およびまたは型閉完了後から型締開始までの遅延時間T2を、信号42のS3を受信した場合は成形を停止し待機する。

0022

図5は射出成形機30の成形動作フローチャートを示したものである。ここでは高圧型締を開始する時間を調整して成形サイクルを伸縮させる場合について述べるが、射出を開始する時間を調整する場合も同様である。
1サイクルの成形工程は、まず型閉51することから始まる。型閉後、低圧型締52に入り、ここでストッカ33の蓄積数41に応じた信号42によって動作を決定する。
信号42のS1を受信した場合は低圧型締52から高圧型締53までの遅延時間T1のタイマを、信号42のS2を受信した場合は低圧型締52から高圧型締53までの遅延時間T2のタイマをセットしカウントする。

0023

信号42のS3を受信した場合は成形を停止し待機61する。低圧型締後52から高圧型締53までの遅延時間T1、T2経過後60に高圧型締53を行い、シリンダ内の樹脂を射出54する。その後、保圧55に移り保圧完了後に冷却56に入ると同時にストッカ33の蓄積数41に応じた信号42によって保圧完了55から計量開始63までの遅延時間の設定を行う。
この計量開始63までの遅延時間の設定に際し、信号42のS1を受信した場合は、保圧完了後55から計量開始63までの遅延時間T1、信号S2を受信した場合は保圧完了後55から計量開始63までの遅延時間T2のタイマをセットする。保圧完了55から計量開始63までの遅延時間T1,T2経過後62に計量を開始63する。
遅延時間のセットと平行して冷却56、型開57、エジェクタ58、成形品の取出し等のための待機59を行い、1サイクルを終了する。

0024

つぎに、本実施例の生産システムを、図1図3を参照して説明する。
射出成形機30で成形された成形品は金型から取出された後、搬送手段32にのせられ、所定の時間冷却後にストッカ33に到達する。後工程31はストッカ33に到達した順に成形品を受け取り、後処理を行う。
ストッカ33の蓄積数41がN1以下のときはセンサ34から信号42はS1が発信されている。
射出成形機30は型閉51、低圧型締52の完了後に信号42のS1に応じて、低圧型締52から高圧型締53まで遅延時間T1のタイマが設定される。遅延時間T1経過後60に高圧型締53を行い射出54する。
次いで、保圧後55、冷却56に入ると同時に保圧完了55から計量開始63まで遅延時間T1のタイマが設定される。遅延時間T2経過後62、計量63を開始する。同時に冷却56、型開57、エジェクタ58、成形品の取出し中の待機59を行う。このときの成形サイクルは通常サイクルであり、後工程31のタクトと一致しているため、ストッカ33の蓄積数41は増加しない。

実施例

0025

後工程31で異常が発生して成形品を処理できなくなった場合、成形品はストッカ33に蓄積されていく。やがて蓄積数41がN2に達したときセンサ34により信号42のS2が発信される。射出成形機30は型閉51、低圧型締52の完了後に信号42のS1に応じて、低圧型締52から高圧型締53まで遅延時間T1のタイマが設定される。遅延時間T1経過後60に高圧型締53を行い射出54する。次いで保圧後55、冷却に入ると同時に保圧完了55から計量開始63まで遅延時間T1のタイマが設定される。遅延時間T2経過後62、計量63を開始する。同時に冷却56、型開57、エジェクタ58、成形品の取出し中の待機59を行う。この動作により型閉状態で待機することにより金型温度の低下を防ぎ、また計量完了64から射出開始51までの時間を通常サイクルと同等に保つことにより樹脂温度低下を防ぎながら、成形サイクルを伸縮する。後工程31が復帰すると、射出成形機30の延長時のサイクルに対し後工程31のタクトが短くなるため、成形品の供給量に対し後工程31の消化量が上回り、ストッカ33に蓄積された成形品は徐々に減少していく。ストッカ33の蓄積数41が再びN1以下に戻った時にセンサ34より信号S1が発信される。射出成形機30は型閉51、低圧型締52の完了後に信号42のS1に応じて、低圧型締52から高圧型締53までの遅延時間T1、および保圧完了55から計量開始63まで遅延時間T1が設定され通常サイクルに戻る。一方、後工程31に異常が発生し、復帰までの時間が長くなった場合、ストッカ33に蓄積される成形品は蓄積数41はN2を超えて増加し続け、やがて蓄積数41がN3に達したときセンサ34から信号S3が発信される。射出成形機30は信号42のS3に応じて、型閉51、低圧型締52後に型閉状態のまま停止し待機61する。

0026

11:型閉工程
12:低圧型締工程
13:高圧型締工程
14:射出工程
15:保圧工程
16:冷却工程
17:計量工程
18:型開工程
19:エジェクタ工程
20:待機工程
22:高圧型締遅延工程
23:計量遅延工程
24:射出遅延工程

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