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技術 シーケンシャルインジェクションにより成形品を製造するための成形装置及び成形方法

出願人 イングラスソシエタペルアチオニ
発明者 マウリツィオ・バッツォ
出願日 2015年12月8日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-239053
公開日 2016年8月18日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2016-147480
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 最大開位置 電子アクチュエータ 完全開位置 部分閉 最大精度 回転式電気 シャッタピン 中央領
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

モールドキャビティ内の圧力を、充填工程中、より均一かつ規則的にし、保圧工程の圧力を減らして均一化して、成形品表面品質を向上させる射出成形装置の提供。

解決手段

キャビティSを有するモールドと、このモールドの該キャビティに関して中央位置、中間位置、及び端位置に夫々配置された電気的に作動される複数のインジェクタA,B,C,Dを、中央のインジェクタAをまず開け、続いて、中間のインジェクタB,C、次に、端のインジェクタDを開けるシーケンシャルサイクルに従って作動させて上記インジェクタを制御する電子制御システムとを備える成形装置。該電子制御システムは、開きのシーケンシャルサイクルが、モールド充填工程における圧力をより線形で均一にでき、かつ保圧を低くできる様に行う様に構成されているシーケンシャルインジェクションによって成形品Sを製造する成形装置。

概要

背景

添付図面のうち図1は、シーケンシャルインジェクション成形を介して得られる物を概略的に示している。その物は、例えば、相当大きいボディ(例えば、自動車スポイラーS等)によって構成される。スポイラーSの形状は明らかにモールドキャビティに対応しており、シーケンシャルインジェクションに用いられるインジェクタはそれぞれ、中央のインジェクタすなわちモールドキャビティの中心線に位置するインジェクタについてはAで、中央のインジェクタAからキャビティの両側へと順次進んだところに位置する中間のインジェクタについてはB−Cで、そして、キャビティの両端付近に配置されたインジェクタについてはDで示されている。

図2は物Sを作るための従来のシーケンシャルインジェクション方法を示した図であり、グラフは、時間の関数として、中央のインジェクタA、中間のインジェクタB−C,そして端のインジェクタDのシャッタピンが取る位置を、閉位置「0」から始めて、最大開位置「100」に対するパーセンテージで示している。見て分かるように、これらのインジェクタは、キャビティ充填工程の間、例えば、中央のインジェクタAから初めて、同じ速度で完全開度(100%)になるまで、順次(in a cascade fashion)開かれるが、必ずしも等しい間隔を置いてではない。完全開度に達すると、全てのインジェクタは保圧工程(packing step) の最後まで完全開位置に保持され、その後同時に閉位置に戻される。

図3は、図2に従って行われた従来のシーケンシャルインジェクションに関して、インジェクタA,B,C,Dでのモールドキャビティ内で検知された圧力の進展つまり変化(development)を時間の関数として示したものであり、見て分かるように、開き中は、モールドキャビティの充填に応じて、均一ではない相当の圧力変動が生じる。続く保圧工程において、全てのインジェクタは完全開状態に保持されるのであるが、その工程では、中央のインジェクタAと中央に近い方の中間のインジェクタBに対応する圧力は他の中間のインジェクタC及び端のインジェクタDに対応する圧力よりもかなり高い。

この圧力の進展(development)は、シーケンシャルインジェクションサイクルの最後で、圧力線に応じて、成形品Sへの反審美的な表面欠陥の形成の原因となる。

概要

モールドキャビティ内の圧力を、充填工程中、より均一かつ規則的にし、保圧工程の圧力を減らして均一化して、成形品の表面品質を向上させる射出成形装置の提供。キャビティSを有するモールドと、このモールドの該キャビティに関して中央位置、中間位置、及び端位置に夫々配置された電気的に作動される複数のインジェクタA,B,C,Dを、中央のインジェクタAをまず開け、続いて、中間のインジェクタB,C、次に、端のインジェクタDを開けるシーケンシャルサイクルに従って作動させて上記インジェクタを制御する電子制御システムとを備える成形装置。該電子制御システムは、開きのシーケンシャルサイクルが、モールド充填工程における圧力をより線形で均一にでき、かつ保圧を低くできる様に行う様に構成されているシーケンシャルインジェクションによって成形品Sを製造する成形装置。

目的

効果

実績

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請求項1

キャビティ(S)を有するモールドと、このモールドのキャビティ(以下、「モールドキャビティ」という)(S)に関して中央位置、中間位置、及び端位置にそれぞれ配置された電気的に作動される複数のインジェクタ(A,B,C,D)と、これらのインジェクタを、中央のインジェクタ(A)をまず開け、続いて、中間のインジェクタ(B,C)、そして、端のインジェクタ(D)を開けるシーケンシャルサイクルに従って作動させるように上記インジェクタを制御する電子制御システムとを備えた、シーケンシャルインジェクによって成形品を製造するための成形装置において、上記電子制御システムは、−上記中央のインジェクタ(A)が最大開度値まで比較的急速に開かれた後、その最大開度値に保持され、その後、最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持され、−上記中間のインジェクタ(B,C)及び上記端のインジェクタ(D)が、順次、上記中央のインジェクタ(A)の最大開度値より低く上記中央のインジェクタ(A)の最小開度値より高いそれぞれの最大開度値まで、より小さな速度で開かれ、続いて、それぞれの最大開度値に保持され、その後、上記中央のインジェクタ(A)の最小開度値よりも高いそれぞれの最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持されるように構成されていることを特徴とする成形装置。

請求項2

上記中央のインジェクタ(A)の最大開度値が完全開度よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の成形装置。

請求項3

上記中間のインジェクタ(B,C)及び上記端のインジェクタ(D)は、上記中央のインジェクタ(A)が上記最小開度値へと部分的に閉じられている間及びその後に、それぞれ相次いで開かれることを特徴とする請求項1又は2に記載の成形装置。

請求項4

上記中央のインジェクタ(A)の最大開度値から最小開度値までの部分閉じは、上記中央のインジェクタ(A)の上記最大開度値への開きよりもゆっくりと行われることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の成形装置。

請求項5

上記中間及び端のインジェクタ(B,C,D)のそれぞれの最大開度値までの開きは、上記中間のインジェクタ(B,C)から上記端のインジェクタ(D)へと次第に急速になるように行われることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の成形装置。

請求項6

上記中間及び端のインジェクタ(B,C,D)の最大開度値は、上記中間のインジェクタ(B,C)から上記端のインジェクタ(D)へと、次第に増大することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の成形装置。

請求項7

上記中間及び端のインジェクタ(B,C,D)のそれぞれの最小開度値は、上記中間のインジェクタ(B,C)から上記端のインジェクタ(D)へと、次第に増大することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の成形装置。

請求項8

上記複数のインジェクタ(A,B,C,D)の最小開度値は、上記モールドキャビティ(S)内のプラスチック材料保圧工程に対応しており、この保圧工程において、上記中央のインジェクタ(A)のところでのモールドキャビティの圧力は低く、上記中間のインジェクタ(B,C)及び上記端のインジェクタ(D)のところでの圧力よりも僅かに高いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の成形装置。

請求項9

上記複数のインジェクタ(A,B,C,D)の完全な閉じが同時に起こることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1つに記載の成形装置。

請求項10

モールドキャビティ(S)に関して中央位置、中間位置、及び端位置にそれぞれ配置された電気的に作動される複数のインジェクタ(A,B,C,D)による上記モールドキャビティ(S)におけるシーケンシャルインジェクションによって成形品を製造するための成形方法であって、それらのインジェクタは、中央のインジェクタ(A)をまず開け、続いて、中間のインジェクタ(B,C)、そして、端のインジェクタ(D)を開けるシーケンシャルサイクルに従って作動され、−上記中央のインジェクタ(A)が最大開度値まで比較的急速に開かれた後、その最大開度値に保持され、その後、最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持される工程と、−上記中間のインジェクタ(B,C)及び上記端のインジェクタ(D)が、順次、上記中央のインジェクタ(A)の最大開度値より低く上記中央のインジェクタ(A)の最小開度値より高いそれぞれの最大開度値まで、より小さな速度で開かれ、続いて、それぞれの最大開度値に保持され、その後、上記中央のインジェクタ(A)の最小開度値よりも高いそれぞれの最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持される工程とを備えたことを特徴とする成形方法。

請求項11

上記中央のインジェクタ(A)の最大開度値が完全開度よりも低いことを特徴とする請求項10に記載の成形方法。

請求項12

上記中間のインジェクタ(B,C)及び上記端のインジェクタ(D)は、上記中央のインジェクタ(A)が上記最小開度値へと部分的に閉じられている間及びその後に、それぞれ相次いで開かれることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の成形方法。

請求項13

上記中央のインジェクタ(A)の最大開度値から最小開度値までの部分閉じは、上記中央のインジェクタ(A)の上記最大開度値への開きよりもゆっくりと行われることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1つに記載の成形方法。

請求項14

上記中間及び端のインジェクタ(B,C,D)のそれぞれの最大開度値までの開きは、上記中間のインジェクタ(B,C)から上記端のインジェクタ(D)へと次第に急速になるように行われることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか1つに記載の成形方法。

請求項15

上記中間及び端のインジェクタ(B,C,D)の最大開度値は、上記中間のインジェクタ(B,C)から上記端のインジェクタ(D)へと、次第に増大することを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1つに記載の成形方法。

請求項16

上記中間及び端のインジェクタ(B,C,D)のそれぞれの最小開度値は、上記中間のインジェクタ(B,C)から上記端のインジェクタ(D)へと、次第に増大することを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1つに記載の成形方法。

請求項17

上記複数のインジェクタ(A,B,C,D)の最小開度値は、上記モールドキャビティ(S)内のプラスチック材料の保圧工程に対応しており、この保圧工程において、上記中央のインジェクタ(A)のところでのモールドキャビティの圧力は低く、上記中間のインジェクタ(B,C)及び上記端のインジェクタ(D)のところでの圧力よりも僅かに高いことを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1つに記載の成形方法。

請求項18

上記複数のインジェクタ(A,B,C,D)の完全な閉じが同時に起こることを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1つに記載の成形方法。

技術分野

0001

この発明は、一般的には、インジェクション成形射出成形)されたプラスチック材料からなる製品の製造に関し、より詳しくは、シーケンシャルインジェクション成形装置に関する。
に関する。

0002

このような装置は、キャビティを有するモールドと、このモールドのキャビティ(以下、「モールドキャビティ」とも言う)に関して中央位置、中間位置、及び端位置にそれぞれ配置された複数のインジェクタとを備え、これらのインジェクタの作動はシーケンシャルサイクルに従って起こる。上記シーケンシャルサークルでは、まず、中央のインジェクタが開き、続いて、中間のインジェクタ、そして、端のインジェクタが開く。これらのインジェクタはシャッタタイプのものであり、ノズルによって形成され、その内部で、ディストリビュータから来るプラスチック材料の導入を制御するシャッタピンがモールドキャビティ内を軸方向に移動できる。

0003

インジェクション成形産業において、各インジェクタのシャッタピンの作動(駆動)に関する大きな変化が現在進行中である。事実、通常の流体アクチュエータの代わりに、インジェクタのシャッタピンの位置と移動速度との双方を最大精度で変更することを可能とする電子制御システムを通じて制御される電子アクチュエータの使用が増加し続けている。そのようなインジェクタの例が例えば、この出願人のEP2679374A1に記載され、図示されている。

背景技術

0004

添付図面のうち図1は、シーケンシャルインジェクション成形を介して得られる物を概略的に示している。その物は、例えば、相当大きいボディ(例えば、自動車スポイラーS等)によって構成される。スポイラーSの形状は明らかにモールドキャビティに対応しており、シーケンシャルインジェクションに用いられるインジェクタはそれぞれ、中央のインジェクタすなわちモールドキャビティの中心線に位置するインジェクタについてはAで、中央のインジェクタAからキャビティの両側へと順次進んだところに位置する中間のインジェクタについてはB−Cで、そして、キャビティの両端付近に配置されたインジェクタについてはDで示されている。

0005

図2は物Sを作るための従来のシーケンシャルインジェクション方法を示した図であり、グラフは、時間の関数として、中央のインジェクタA、中間のインジェクタB−C,そして端のインジェクタDのシャッタピンが取る位置を、閉位置「0」から始めて、最大開位置「100」に対するパーセンテージで示している。見て分かるように、これらのインジェクタは、キャビティ充填工程の間、例えば、中央のインジェクタAから初めて、同じ速度で完全開度(100%)になるまで、順次(in a cascade fashion)開かれるが、必ずしも等しい間隔を置いてではない。完全開度に達すると、全てのインジェクタは保圧工程(packing step) の最後まで完全開位置に保持され、その後同時に閉位置に戻される。

0006

図3は、図2に従って行われた従来のシーケンシャルインジェクションに関して、インジェクタA,B,C,Dでのモールドキャビティ内で検知された圧力の進展つまり変化(development)を時間の関数として示したものであり、見て分かるように、開き中は、モールドキャビティの充填に応じて、均一ではない相当の圧力変動が生じる。続く保圧工程において、全てのインジェクタは完全開状態に保持されるのであるが、その工程では、中央のインジェクタAと中央に近い方の中間のインジェクタBに対応する圧力は他の中間のインジェクタC及び端のインジェクタDに対応する圧力よりもかなり高い。

0007

この圧力の進展(development)は、シーケンシャルインジェクションサイクルの最後で、圧力線に応じて、成形品Sへの反審美的な表面欠陥の形成の原因となる。

発明が解決しようとする課題

0008

本発明の目的は、上記の欠点を克服して、モールドキャビティ内の圧力を、充填工程中、より均一かつ規則的にし、保圧工程においてその圧力を減らして均一化して、成形品の表面品質を向上させることである。

課題を解決するための手段

0009

本発明によれば、この目的は、上述したタイプのシーケンシャルインジェクション成形装置であって、インジェクタの電子制御システムが、
− 中央のインジェクタが最大開度値まで比較的急速に開かれた後、その最大開度値に保持され、その後、最小開度値まで部分的に閉じられその最小開度値に保持され、
− 中間及び端のインジェクタが、順次、上記中央のインジェクタの最大開度値より低く上記中央のインジェクタの最小開度値より高いそれぞれの最大開度値まで、より小さな速度で開かれた後、それぞれの最大開度値に保持され、その後、上記中央のインジェクタの最小開度値よりも高いそれぞれの最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持される
ように構成されていることを特徴とする装置によって達成できる。

0010

この解決法アイデアは、モールドキャビティの種々の箇所において、充填工程中のより高い規則性均一性均質性)及び保圧工程中の圧力のかなりの減少と均一性とを得ることを可能とするものである。したがって、これは直接に、圧力線によって引き起こされる成形品の表面欠陥を実用上無くし、したがって、より良好な審美的品質を得ることとなり、さらに、保圧工程中の圧力がより低いことよって、反り(bowing)を生じさせることなく、インジェクションプレストン数したがってモールドを作るのに必要な材料を全体として減らすことができる利点もある。

0011

これらの効果をさらに改善するために、本発明に係る成形装置は、上記インジェクタの電子制御システムが、次の更なる特徴の1または2以上にしたがってシーケンシャルサイクルを行うように構成されてもよい。

0012

− 上記中央のインジェクタAの最大開度値が完全開度よりも低い。

0013

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタは、好ましくは、しかし、必ずではないが、上記中央のインジェクタが上記最小開度値へと部分的に閉じている間及びその後に、それぞれ相次いで開かれる。

0014

− 上記中央のインジェクタの最大開度値から最小開度値までの部分閉じは、上記中央のインジェクタの上記最大開度値への開きよりもゆっくりと行われる。

0015

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタのそれぞれの最大開度値への開きは、好ましくは、しかし、必ずではないが、上記中間のインジェクタから上記端のインジェクタへと、つまり、上記中央のインジェクタからの距離が大きくになるにつれて、次第に急速になるように行われる。

0016

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタの最大開度値は、好ましくは、しかし、必ずではないが、上記中間のインジェクタから上記端のインジェクタへと、つまり、この場合も上記中央のインジェクタからの距離が大きくになるにつれて、次第に増大する。

0017

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタのそれぞれの最小開度値は、上記中間のインジェクタから上記端のインジェクタへと、つまり、この場合も上記中央のインジェクタからの距離が大きくなるにつれて、次第に増大する。

0018

本発明は、上記シーケンシャルインジェクション装置を介して実施される方法にも関する。

図面の簡単な説明

0019

シーケンシャルインジェクションによる成形品とインジェクタの相対配置を概略的に示す。
従来技術によるシーケンシャルインジェクション方法を示す図面である。
図2の従来技術によるシーケンシャルインジェクションに対応するモールドキャビティ内の圧力の進展を示す図である。
図2と同様の図で、本発明によるシーケンシャルインジェクションサイクル方法を示す。
図4によるシーケンシャルサイクルに関する図3と同様の図である。
従来技術によるシーケンシャルインジェクション及び本発明によるシーケンシャルインジェクションにそれぞれ対応する保圧圧力の進展を比較している。

発明を実施するための最良の形態

0020

図1,2,3については、従来技術に従って実施されるシーケンシャルインジェクションサイクルに関して本明細書の冒頭で説明した。

0021

図4チャートは、本発明に係るシーケンシャルインジェクション成形装置により得られるインジェクタA,B,C,Dを開くための独特の方法を示している。先に説明したとおり、各インジェクタは、それぞれのシャッタピンを備えている。それらのシャッタピンは、それぞれの電気アクチュエータ、例えば、上記EP2679374A1に記載され図示されたタイプの回転式電気モータにより、完全閉位置と完全開位置との間を軸方向に移動可能である。そして、この電気モータは本発明の原理に従って働くように構成(設定)された電子制御部を介して作動(駆動)される。

0022

各インジェクタA,B,C,Dについて、図4のチャートは、関連するシャッタピンの位置を、時間の関数として、完全開位置に対するパーセンテージ(0%−100%)で示している。

0023

グラフに見られるように、シーケンシャルインジェクションサイクルの初めにおいて、中央のインジェクタAは比較的急速に、つまり、それぞれのシャッタピンの高移動速度で、完全開度に対応し得る最大値まで、または、図示の例にあるように、全開度の略80%の部分開度まで、開かれる。その後、このインジェクタAはこの開位置に保持され、その間に、中間のインジェクタBが、より遅い開き速度で開き始め、部分最大開度値、例えば、完全開度に対して略30%になるまで開く。あるいは、図4に示すように、中間のインジェクタBの開きは中央のインジェクタAが閉じ始めた後に始まってもよい。中央のインジェクタAは最小開度値、例えば、完全開度に対して約20%になるまで閉じ、充填工程(filling step)及びそれに続くプラスチック材料をモールドSに詰め込む保圧工程の間、その最小開度値に保持される。この工程において、あるいは、すでに中央のインジェクタAが最大開位置に保持されている工程中に、中間のインジェクタCと端のインジェクタDは、中央のインジェクタAのよりも遅く、かつ、おそらくは中間のインジェクタBのよりも僅かに早いそれぞれのシャッタピンの移動速度で、それぞれの部分最大開度値40%またはそれ以下になるまで次々に開けられる。成形されるべき製品の形状によっては、図4に示すように、インジェクタC,Bと中央のインジェクタAとの距離が大きくなるにつれて、これらの値は同様にまたは次第に増加する。

0024

充填工程を完全にするために、インジェクタB,C,Dは上記最大部分開度値に保持され、それから、保圧工程の間中ずっと、それぞれの最小部分開度値に閉じられる。保圧工程中、これらの最小部分開度値は、中央のインジェクタAの最小部分開度値よりも僅かに高く、かつ、インジェクタB,C,Dと中央のインジェクタAとの距離が大きい程、高くなる。

0025

保圧工程が完了すると、全てのインジェクタA,B,C,Dは同時に、完全に閉じられる。

0026

つまり、本発明の特徴的概念は次のようにまとめられる。

0027

− 最初に急速に開けられた後、よりゆっくりと部分的に閉じられる中央のインジェクタAは、モールドキャビティの中央領域における詰め込み(packing)を制限するために、部分的に開いた状態にしておくべきである。

0028

− 中間のインジェクタB,Cと端のインジェクタDとは、成形品の表面品質に悪影響を及ぼす可能性のあるモールドキャビティにおける相当量のプラスチック材料間の衝突、衝撃を避けるべく、中央のインジェクタAの速度よりも遅い速度で開ける。

0029

−充填工程中の中間のインジェクタB,C及び端のインジェクタDの開き速度及び開度は好ましくは、しかし必ずではないが、中央のインジェクタAからの距離が大きくなるに従って、増大する。

0030

−充填工程の終了時に、中間のインジェクタB,C及び端のインジェクタDは、おそらくは中央のインジェクタAからの距離が大きくなるに従って次第に増す閉じ速度で、部分的に閉じる。

0031

−保圧工程において、中央のインジェクタA、中間のインジェクタB,C及び端のインジェクタDの部分開度は、このサイクルの最後まで変化しない状態に保つべきである。そして、開度値は、中央のインジェクタAからの距離が大きくになる程次第に高くなり得る。

0032

図5は種々のインジェクタA,B,C,Dに関してモールドキャビティS中の圧力の進展(変化)を示す。図3と比較して分かるように、圧力の増加は、充填工程中はより規則的で、線形であり、保圧工程中はより均質、一様である。これは、圧力線に起因する成形品の表面欠陥を劇的に減らし、または全体的に無くすことにさえなる。

0033

加えて、本発明の場合に最大保圧圧力が従来技術のものよりも低ければ、成形装置のインジェクションプレスのトン数を減らし、したがって、モールドの作成に使用される材料の観点でかなりの節約ができるという利点がさらに得られる。そのような保圧圧力(packing pressure)の減少は図6に見られる。図6において、線L1は、本発明による装置によって得ることのできる、モールドキャビティS内の保圧圧力の動き定性的に示しており、従来技術の場合の同様な圧力の進展(動き)を示している線L2と対比している。見て分かるように、中央のインジェクタAのところで測定された保圧圧力は、本発明の場合、相当低く、また、従来技術の場合に観測され得る圧力よりも低く、上述の利点がある。そして、中間のインジェクタB,C及び端のインジェクタDのところで測定された保圧圧力に対して僅かに高いだけである。それと同時に、保圧圧力の進展は成形品の全長にわたって一様であるべきでなく、成形品の中央領域に対応する圧力は、上述の通り、成形品の中間領域及び端領域における圧力に対して僅かに高くあるべきである。

0034

明らかに、成形装置及び関連する電子制御システムの操作方法の構成細部は、特許請求の範囲に記載された本発明の保護範囲から逸脱することなく広く変更できるものである。

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