WO2016059767A1

WO2016059767A1 - トグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法およびトグル式型締装置

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Publication number: WO2016059767A1
Application number: PCT/JP2015/005049
Authority: WO
Inventors: 康裕天内
Original assignee: 株式会社日本製鋼所
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2016-04-21
Also published as: CN106794612A; JP6635930B2; DE112015004730T5; CN106794612B; JPWO2016059767A1

Abstract

【課題】予測が比較的正確でありながら、予測に要する計算量が少なくて済み、それによって射出成形機のコントローラにおいて簡単に予測ができるボールネジ機構の寿命予測方法を提供する。【解決手段】トグル式型締装置（２）のトグル機構（１４）を駆動する型締用ボールネジ機構（２４）において、型締用ボールネジ機構（２４）の稼働が可能な時間である稼働可能時間（Ｌ_ｔ）を予測する。ボールネジ機構の寿命を表す理論式に基づいて理論式を簡略化し、稼働可能時間（Ｌ_ｔ）は、型締力（ＫＳ）を１変数とする１変数関数で与えるようにする。そして、この１変数関数に基づいて型締用ボールネジ機構（２４）の寿命を予測するようにする。なお、好ましい実施の形態は、１変数関数を次の指数関数から構成する。　Ｌ_ｔ＝α・ＫＳ^β　ただし、α、βは定数である。

Description

トグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法およびトグル式型締装置

　本発明は、トグル式型締装置を備えた射出成形機の、該型締装置を駆動する型締用ボールネジ機構の寿命を予測する寿命予測方法、およびそのような寿命予測方法が実施されるトグル式型締装置に関するものである。

　射出成形機は、従来周知のように樹脂を射出する射出装置と金型を型締めする型締装置とから構成されている。型締装置は、色々な種類があるがトグル機構からなる型締機構を備えたトグル式型締装置が周知である。トグル式型締装置は、固定金型が取付けられるようになっている固定盤と、型締ハウジングと、固定盤と型締ハウジングの間にスライド自在に設けられ可動金型が取付けられるようになっている可動盤と、固定盤と型締ハウジングとを連結する複数本のタイバーと、トグル機構とからなる。トグル機構は型締ハウジングと可動盤とを連結しており、トグル機構を駆動すると可動盤が駆動されて型開閉されるようになっている。トグル機構は色々なタイプのものがあるが、比較的多用されているタイプは、一対の短リンクと、一対の長リンクと、一対のクロスリンクと、クロスヘッドとから構成されている。一対の短リンクはそれぞれ一方の端部が型締ハウジングに枢着され、一対の長リンクはそれぞれ一方の端部が可動盤に枢着され、短リンクと長リンクのそれぞれの他方の端部は互いに回動可能に連結されている。そしてクロスヘッドと一対の短リンクが一対のクロスリンクによって連結されている。クロスヘッドを所定の駆動機構によって軸方向に駆動すると、一対の短リンクと長リンクとが屈伸し、トグル機構が駆動されて型開閉されるようになっている。

　各装置がモータによって駆動される電動射出成形機においては、クロスヘッドはモータとボールネジ機構とによって駆動されるようになっている。ボールネジ機構は、ボールネジとこのボールネジに螺合するボールナットと、ボールネジとボールナットの間を転動する複数個のボールとから構成されている。ボールネジ機構は複数個のボールによってボールネジとボールナットの間の摩擦を軽減して、効率よく回転力を軸力に変換できるので優れているが、負荷が作用する環境で使用するとボールの表面が剥離する等して劣化が進行する。クロスヘッドを駆動するボールネジ機構は型締時に大きな負荷が作用するので、劣化が早く数年で交換が必要になる場合もある。ボールネジ機構の交換は、射出成形機の運転を所定時間停止して実施しなければならない。予期しないタイミングでボールネジ機構の故障が発生すると長期間の生産停止を余儀なくされ、生産計画に支障を来してしまう。ボールネジ機構の寿命を適切に予測できれば、ボールネジ機構の交換を計画することができ生産計画に影響を及ぼさないで済む。ボールネジ機構を製造しているメーカは、ボールネジ機構の寿命を予測する次の式を提供している。

　基本動定格荷重Ｃ_ａは、複数のボールネジ機構を同じ条件下で回転させたときに９０％のボールネジ機構が劣化による金属の剥離等を引き起こすこと無く１００万回転できるような、ボールネジ機構に印可する軸方向の荷重のことである。そして荷重係数ｆ_ｗは、回転時に受ける衝撃の有無によって加味する係数であり衝撃がなければ１．０が採用される。型締用のボールネジ機構においては衝撃は少ないので１．２と考えれば良い。定格疲れ寿命Ｌは、所定の軸方向の荷重である軸方向荷重Ｆ_ａが作用した状態でボールネジ機構を駆動した場合におけるボールネジ機構の寿命を、回転の回数で示すものであり、１－１式によって与えられる。この定格疲れ寿命Ｌと回転数ｎとから、ボールネジ機構の寿命を時間で表した寿命時間Ｌ_ｔが１－２式によって与えられる。ところで１－１式においては、軸方向荷重Ｆ_ａは一定値になっているが、一般的に荷重は変化することが普通であり、型締用のボールネジ機構においても荷重は変化する。ボールネジ機構のメーカは、軸方向の荷重が変化する場合におけるボールネジ機構の寿命を計算するための式も次のように提供している。

　２－１式は、軸方向の荷重が変化するボールネジ機構の寿命を計算するにあたり、平均の軸方向荷重である平均軸方向荷重Ｆ_ｍを計算する式である。ｎ回に渡ってボールネジ機構を駆動するとき、１回目、２回目、…ｎ回目のそれぞれにおいてボールネジ機構に作用する軸方向荷重Ｆ_１、Ｆ_２、…Ｆ_ｎ、そのときの回転数ｎ_１、ｎ_２、…ｎ_ｎ、そのときの駆動時間ｔ_１、ｔ_２、…ｔ_ｎとし、これらから平均軸方向荷重Ｆ_ｍが計算される。実は、１－１式から２－１式は次のように必然的に導くことができる。１－１式の逆数を考えると左辺は１／Ｌになり、これは１回転あたりにボールネジ機構が受けることになるダメージということができ、Ｌ回転分ダメージが蓄積したらボールネジ機構が寿命に達したと判断することができる。一方１－１式の右辺の逆数は、軸方向荷重Ｆ_ａの３乗に比例する。つまり、１回転あたりにボールネジ機構が受けるダメージは軸方向荷重Ｆ_ａの３乗に比例することが分かる。そうすると軸方向荷重Ｆ_１、Ｆ_２、…Ｆ_ｎが変化するとき、ボールネジ機構が受けることになるダメージの累積値は、Ｆ_１ ^３・ｎ_１・ｔ_１＋Ｆ_２ ^３・ｎ_２・ｔ_２＋…Ｆ_ｎ ^３・ｎ_ｎ・ｔ_ｎに比例する。つまり、軸方向荷重Ｆ_１、Ｆ_２、…Ｆ_ｎを３乗すると共にそのときの回転の回数を乗じ、これらを加算したものに比例する。次いでこの式を、回転の全回数であるｎ_１・ｔ_１＋ｎ_２・ｔ_２＋…ｎ_ｎ・ｔ_ｎで除したものが１回転あたりに受けるボールネジ機構の平均のダメージに関係することになり、これを１／３乗したものが２－１式になる。これによって平均軸方向荷重Ｆ_ｍが得られる。このように２－１式に基づいて計算した平均軸方向荷重Ｆ_ｍを１－１式における軸方向荷重Ｆ_ａに代入すると、２－３式のように定格疲れ寿命Ｌが得られることになる。ボールネジ機構の平均の回転数である平均回転数ｎ_ｍの計算式は、２－２式のように得られる。得られた定格疲れ寿命Ｌと、この平均回転数ｎ_ｍとから２－４式のように寿命時間Ｌ_ｔが得られる。従って、型締用のボールネジ機構においても、それぞれのタイミングにおける軸方向荷重を検出すると共にそのときの回転数と駆動時間とを得ることができれば、平均軸方向荷重Ｆ_ｍを計算することができ、寿命を計算することができる。

特開２０００－２３８１０６号公報

　ボールネジ機構の寿命を推定する他の方法が、特許文献１において提案されている。特許文献１に記載の方法では、ボールネジ機構を駆動するときにおけるボールネジの移動速度と、モータに供給する電流とを検出し、これらと所定のトルク係数を乗じてボールネジ機構に作用するそのタイミングにおけるエネルギーを計算する。このボールネジ機構に作用するエネルギーを累積すると、ボールネジ機構に作用した総エネルギーが得られる。総エネルギーが、予め設定されている寿命エネルギーを越えたら寿命に達したものと判断する。

　トグル式型締装置において、型締用のボールネジ機構の寿命を予測することは前記したように重要である。そしてボールネジ機構の寿命は、２－１式～２－４式を使用すれば予測することはできる。また特許文献１に記載の方法によっても寿命を予測することはできる。しかしながらこれらの方法には問題も見受けられる。まず、２－１式～２－４式に基づいて予測する場合であるが、計算が難しいという問題がある。型締用のボールネジ機構に作用する軸方向荷重は複雑に変化しており、それぞれのタイミングにおける軸方向荷重とボールネジの回転数と駆動時間を全て精度よく検出するのは実質的に不可能である。仮にこれらが精度良く検出できたとしても２－１式等によって逐次演算をすると計算量が莫大になってしまい、射出成形機のコントローラにおいて計算することはできない。つまり実質的に２－１式～２－４式に基づいて寿命を計算することはできない。特許文献１に記載の方法においては、ボールネジ機構を駆動するときにおけるボールネジの移動速度と、モータに供給する電流とだけを検出し、これらから演算して累積した総エネルギーから寿命を予測するので、射出成形機のコントローラにおいても十分に計算することができる。しかしながら寿命が正確に予測できるかどうか必ずしも定かではない。ボールネジ機構を製造しているメーカが提供している１－１式によると、前記したように軸方向荷重Ｆ_ａの定格疲寿命Ｌに対する寄与は、３乗の逆数で与えられる。つまり軸方向荷重Ｆ_ａは小さいときには寿命にほとんど影響を与えないが、大きくなると急激に寿命に影響を与えることになる。しかしながら特許文献１に記載の方法においては、検出している電流はモータのトルクに比例しているはずであるので、電流は概ね軸方向荷重Ｆ_ａに比例している物理量であると考えられるが、エネルギーの計算において電流を３乗してはいない。つまり特許文献１に記載の方法においては寿命に対する軸方向荷重Ｆ_ａの寄与の度合いを小さく見積もっていることになり、１－１式とは相違している。そうすると型締用のボールネジ機構の寿命を必ずしも正確に予想できる保証はない。

　したがって本発明は、トグル式型締装置の型締用のボールネジ機構の寿命を予測するとき、予測が比較的正確でありながら、予測に要する計算量が少なくて済み、それによって射出成形機のコントローラにおいて簡単に予測ができるボールネジ機構の寿命予測方法を提供することを目的としている。

　本発明の請求項１は、上記目的を達成するために、トグル式型締装置のトグル機構を駆動する型締用ボールネジ機構において、前記型締用ボールネジ機構を劣化無く稼働することが可能な時間である稼働可能時間を、変数が型締力の１個からなる１変数関数によって与え、該１変数関数に基づいて寿命を予測することを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法として構成される。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記１変数関数は指数関数からなることを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法として構成される。
　請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の方法において、前記１変数関数は多項式からなることを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法として構成される。
　請求項４に記載の発明は請求項３に記載の方法において、前記多項式は２次式からなることを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法として構成される。
　請求項５に記載の発明は、請求項１～４に記載の寿命予測方法によって型締用ボールネジ機構の寿命が予測されるようになっているトグル式型締装置として構成される。

　以上のように、本発明によると、トグル式型締装置のトグル機構を駆動する型締用ボールネジ機構において、前記型締用ボールネジ機構を劣化無く稼働することが可能な時間である稼働可能時間を、変数が型締力の１個からなる１変数関数によって与え、該１変数関数に基づいて寿命を予測するように構成されている。すなわち変数は１個だけの関数によって稼働可能時間を与えるので、寿命の予測に必要な計算量は少なくて済む。従って射出成形機のコントローラによって簡単に予測ができる。そして後で説明するように、稼働可能時間を型締力を１変数とする１変数関数で与えたのは、トグル式型締装置の特性を分析して所定の条件を設定したことによって実現できたからであり、２－１式～２－４式の理論式に基づいてボールネジ機構の寿命を予測しているのと実質的に同じことになる。つまり型締用ボールネジ機構の寿命の予測は十分に正確であると言える。さらに他の発明によると、１変数関数は指数関数からなる。また他の発明によると１変数関数は多項式からなる。さらに他の発明によると多項式は２次式からなる。このように比較的シンプルな１変数関数によって与えられるので、寿命の予測に必要な計算量はわずかで済むという効果が得られる。

本発明の実施の形態に係るトグル式型締装置を備えた射出成形機を示す正面図である。本発明の実施の形態に係るトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構に作用する軸方向荷重を示すグラフで、その（Ａ）は型締力を発生させるときに型締用ボールネジ機構に作用する軸方向荷重を示すグラフで、その（Ｂ）は成形サイクルの各工程において型締用ボールネジ機構に作用する軸方向荷重の変化を示すグラフである。本発明の実施の形態に係るトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命の予測を示すグラフである。

　本実施の形態に係る型締用ボールネジ機構の寿命の予測方法は、トグル式型締装置を備えた一般的な電動式の射出成形機に対して適用できる。最初に、本実施の形態に係る射出成形機１を説明する。射出成形機１は、ベッド４上に設けられているトグル式型締装置２と、同様にベッド４上をスライド自在に設けられている射出装置３とから構成されている。射出装置３は、従来周知のように加熱シリンダ６、この加熱シリンダ６内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている図示されないスクリュ、加熱シリンダ６の先端に設けられている射出ノズル７等から構成されている。

　トグル式型締装置２も従来周知であり、固定側金型Ｋ１が取付けられている固定盤９と、可動側金型Ｋ２が取付けられている可動盤１０と、型締ハウジング１２と、固定盤９と型締ハウジング１２とを連結している４本のタイバー１３、１３、…と、型締ハウジング１２と可動盤１０の間に設けられているトグル機構１４とから構成されている。トグル機構１４も周知であり、型締ハウジング１２にその一方の端部が枢着されている一対の短リンク１６、１６と、この短リンク１６、１６に一方の端部が枢着されると共に可動盤１０にその他方の端部が枢着されている一対の長リンク１７、１７と、トグル機構１４を駆動するクロスヘッド１８と、クロスヘッド１８と短リンク１６、１６とを連結するクロスリンク２０、２０とから構成されている。

　本実施の形態においてクロスヘッド１８を駆動する駆動機構は、型締用モータ２２と、型締用ボールネジ機構２４と、型締用ボールネジ機構２４に型締用モータ２２の回転力を伝達する一対のプーリ２５、２６とベルト２７とから構成されている。型締用ボールネジ機構２４は、ボールネジ２９と、このボールネジ２９に螺合するボールナット３０と、ボールナット３０内で転動する図示されない複数個のボールから構成されており、本実施の形態においてはクロスヘッド１８にボールナット３０が設けられている。

　このように構成されているので、型締用モータ２２を駆動して型締用ボールネジ機構２４を介してクロスヘッド１８を駆動すると、トグル機構１４が屈伸して可動盤１０がスライドし、トグル式型締装置２が型開閉されることになる。

　本実施の形態に係る型締用ボールネジ機構２４について、前述した２－１式～２－４式の理論式を利用して寿命を予測するにあたり、本発明者はトグル式型締装置２の特性を検討することにより、そして所定の条件を設定することにより、理論式を単純化することに成功した。まず本発明者が検討したトグル式型締装置２の特性を説明し、次いで単純化された理論式を導いた手法について説明する。

　トグル式型締装置２は、クロスヘッド１８を所定の軸方向の力で駆動すると、金型Ｋ１、Ｋ２を型締めする型締力ＫＳが所定の倍率で得られる。この倍率はトグル機構１４の構造から理論的に得られるが、一定値ではなくトグル機構１４の屈伸の状態に応じて変化する。得ようとする型締力ＫＳに応じて駆動すべき軸方向の力が変わってくるが、これらの関係が図２の（Ａ）に示されている。なお、クロスヘッド１８を駆動する軸方向の力は、型締用ボールネジ機構に作用する軸方向荷重Ｆと等しいので、色々な型締力ＫＳを得るときにおいて型締用ボールネジ機構に作用する軸方向荷重Ｆも、この図２の（Ａ）のグラフと同じになる。なお、軸方向荷重は型締工程において変化するが、型締工程における最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘがグラフに示されている。トグル式型締装置２は、その機種によって発生可能な型締力ＫＳの範囲が決められており、所定の機種においては図２の（Ａ）のグラフに示されているように、型締力ＫＳはＫＳ_１ｋＮ～ＫＳ_２ｋＮの範囲で発生させることができ、そのときに型締用ボールネジ機構に作用する最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘはＦ_ｍａｘ１ｋＮ～Ｆ_ｍａｘ２ｋＮになっている。

　本発明者は、成形サイクルを構成するそれぞれの工程において、型締用ボールネジ機構に作用する軸方向荷重Ｆ_ｘの一般的な変化の様子について調べた。軸方向荷重Ｆ_ｘは、型締用モータ２２を駆動するトルクから、つまり型締用モータ２２に供給する電流から計算するようにした。各工程における軸方向荷重Ｆ_ｘの変化の様子は、図２の（Ｂ）の符号３５のグラフのように得られた。グラフにおいて型閉（Ａ）は、型開き状態から金型Ｋ１、Ｋ２が当接するまでの型閉工程を、型締（Ｂ）は、金型Ｋ１、Ｋ２が当接した状態から型締力を発生せるまでの型締工程を、保持（Ｚ）は型締めされた金型Ｋ１、Ｋ２に射出する射出工程と保圧をする保圧工程を、型緩（Ｃ）は型締めされた金型Ｋ１、Ｋ２を型締力が発生しない当接状態に移行する型緩工程を、そして型開（Ｄ）は型開き状態に開く型開工程を、それぞれ示している。全ての工程の中で、最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘは型締工程において発生していることが分かる。軸方向荷重Ｆ_ｘの変化をそれぞれの工程において平均化した平均軸方向荷重を考えると、図２の（Ｂ）において符号３６で示されている階段状のグラフのようになる。このような各工程において平均化して得られる平均軸方向荷重の具体的な求め方は後で説明するが、このように各工程毎の平均軸方向荷重が与えられると、型締用ボールネジ機構２４の寿命を計算する上で必要となる平均軸方向荷重Ｆ_ｍを計算することができる。ところで型締用ボールネジ機構２４が停止した状態で保持されている保圧工程は寿命に影響を与えないはずであるので、型閉工程、型締工程、型緩工程、型開工程についてだけ計算すれば、成形サイクルにおける平均の軸方向荷重である平均軸方向荷重Ｆ_ｍが得られる。前述の２－２式に基づいて平均軸方向荷重Ｆ_ｍを計算すると、３－１式のようになる。

　ここで、Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄはそれぞれ型閉工程、型締工程、型緩工程、型開工程における平均の軸方向荷重を、ｎ_Ａ、ｎ_Ｂ、ｎ_Ｃ、ｎ_Ｄはそれぞれ型閉工程、型締工程、型緩工程、型開工程における型締用ボールネジ機構２４の回転数を、ｔ_Ａ、ｔ_Ｂ、ｔ_Ｃ、ｔ_Ｄはそれぞれ型閉工程、型締工程、型緩工程、型開工程における型締用ボールネジ機構２４の駆動時間を示している。同様に、２－２式に基づいて、成形サイクルにおける型締用ボールネジ機構２４の平均の回転数、つまり平均回転数ｎ_ｍが得られる。

　さて、各工程における平均の軸方向荷重Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄを求める方法を説明する。これらは、それぞれの工程において測定された軸方向荷重Ｆ_ｘ、つまり図２の（Ｂ）において符号３５で示される軸方向荷重Ｆ_ｘを、それぞれの工程において平均化したものであり次のようにして得る。まずそれぞれの工程を、複数個の時間幅に等分割する。例えば型閉工程であれば型閉工程を１０個の時間帯に等分割する。次いで分割された時間帯のそれぞれにおける軸方向荷重Ｆ_ｘを符号３５のグラフから読み取って、２－１式を使用して各工程における平均の軸方向荷重Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄを求める。このとき、各時間帯は等間隔なので駆動時間ｔ_１、ｔ_２、…ｔ_ｎは全て同じ値になる。そして、各工程における型締用ボールネジ機構２４の回転数は一定であると仮定すれば回転数ｎ_１、ｎ_２、…ｎ_ｎはいずれの同じ値として計算できる。このようにすれば各工程における平均の軸方向荷重Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄを求めることができる。本発明者が所定の機種のトグル式型締装置において成形サイクルを実施して軸方向荷重の変化を測定し、それを元に各工程における平均の軸方向荷重Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄを計算したところ、図２の（Ｂ）の符号３６のグラフに示されているように、型閉工程、型締工程、型緩工程、型開工程のそれぞれにおける平均の軸方向荷重Ｆ_Ａ、Ｆ_Ｂ、Ｆ_Ｃ、Ｆ_Ｄは、最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘに対してそれぞれ０．３倍、０．７５倍、０．４５倍、０．３倍になった。この結果を３－１式に代入すると、４－１式が得られる。

　ところでトグル式型締装置２では、金型Ｋ１、Ｋ２の種類が変われば型開工程や型開工程における型開閉ストロークが異なる可能性はある。しかしながら一般的な成形サイクルにおいては、型開工程や型開工程における型開閉ストロークは、その機種において可能となる最大の型開閉ストロークの略１／２としている。つまり金型Ｋ１、Ｋ２の種類によらずに型開工程や型開工程における型開閉ストロークは一定となるように運転している。そこで、本発明に係る寿命の予測をする場合においては、型開工程や型開工程における型開閉ストロークは最大の型開閉ストロークの１／２にすることを条件とする。型開閉ストロークが決定されれば、型閉工程と型開工程における型締用ボールネジ機構２４の回転数ｎ_Ａ、ｎ_Ｄは一定で運転するので、それぞれの工程における型締用ボールネジ機構２４の駆動時間ｔ_Ａ、ｔ_Ｄは必然的に計算できる。型締工程や型緩工程における型締用ボールネジ機構２４の回転数ｎ_Ｂ、ｎ_Ｃと、その駆動時間ｔ_Ｂ、ｔ_Ｃも機種により実質的に一定値で与えることができる。これらｎ_Ａ～ｎ_Ｄ、ｔ_Ａ～ｔ_Ｄの数値を４－１式に代入する。そうすると、成形サイクルにおける平均軸方向荷重Ｆ_ｍは、最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘを唯一の変数とする関数として得られることになる。

　このように得られた関数に対し、最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘについて色々な値を代入して計算し、それぞれにおける平均軸方向荷重Ｆ_ｍを具体的な数値として得る。なお代入する最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘが取り得る値については、トグル式型締装置２の機種に応じて決定される。つまり本実施の形態に係るトグル式型締装置２においては、図２の（Ａ）のグラフに示されている範囲、つまりＦ_ｍａｘ１ｋＮ～Ｆ_ｍａｘ２ｋＮが取り得る値になる。これらの範囲から適当な個数、例えば７点を選択してそれぞれの最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘを上で得られた関数に代入して平均軸方向荷重Ｆ_ｍを計算する。このようにして計算された平均軸方向荷重Ｆ_ｍから４－２式、４－３式に基づいてそれぞれにおける寿命時間Ｌ_ｔを計算する。なお、荷重係数ｆ_ｗは１．２として計算する。そうすると、最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘと寿命時間Ｌ_ｔとからなる組合わせが複数組、例えば７組得られる。それぞれの組における最大の軸方向荷重Ｆ_ｍａｘに対応する型締力ＫＳを図２の（Ａ）のグラフから読み取り、寿命時間Ｌ_ｔと組合わせる。そうすると型締力ＫＳと寿命時間Ｌ_ｔとからなる組合わせが複数組、例えば７組得られる。これらの組を、横軸を型締力ＫＳ、縦軸を寿命時間Ｌ_ｔとするグラフにプロットする。例えば、型締力ＫＳと寿命時間Ｌ_ｔとからなる組合わせが７組であれば、図３に示されているように７個の点がグラフにプロットされる。ここで、次式のように寿命時間Ｌ_ｔを型締力ＫＳを１変数とする１変数関数ｆ（）によって表すことにする。
　Ｌ_ｔ＝ｆ（ＫＳ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５－１式
　１変数関数ｆ（）は色々な関数を利用することができ、プロットされた複数個の点を全て近似的に満たすことができればどのような関数であってもよい。このような１変数関数ｆ（）の好ましい例として、次の指数関数をあげることができる。
　Ｌ_ｔ＝α・ＫＳ^β　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５－２式
　　ただし、α、βは定数
　グラフにプロットされた複数個の点を近似するように最小二乗法等によって定数α、βを決定すればよい。
　１変数関数ｆ（）の他の好ましい例として、次の多項式をあげることもできる。
　Ｌ_ｔ＝ａ_ｎ・ＫＳ^ｎ＋ａ_ｎ－１・ＫＳ^ｎ－１＋…ａ_１・ＫＳ^１＋ａ_０・ＫＳ^０　５－３式
　　ただし、ａ_ｎ、ａ_ｎ－１、…は定数
　この多項式においてもグラフにプロットされた複数個の点を近似するように最小二乗法等によって定数ａ_ｎ、ａ_ｎ－１、…を決定すればよい。

　以上のように、本発明者はトグル式型締装置２の特性を検討することにより、そして所定の条件を設定することにより、２－１式～２－４式の理論式を単純化して、５－２式、または５－３式を得ることができた。５－２式は、寿命時間Ｌ_ｔつまり型締用ボールネジ機構２４の稼働可能時間を、型締力ＫＳを１変数とする指数関数で表したものであり、５－３式は多項式で表したものである。５－２式、または５－３式を射出成形機１のコントローラに格納する。コントローラはこの１変数関数に基づいて、型締力ＫＳから型締用ボールネジ機構２４の稼働可能時間を計算することができる。つまり型締用ボールネジ機構２４の寿命を予測することができる。

　なお、５－３式で示される多項式は、次の５－４式のような２次式であっても十分に実用に耐える。
　Ｌ_ｔ＝ａ_２・ＫＳ^２＋ａ_１・ＫＳ＋ａ_０　　　　　　　　　　　　　　　５－４式
　図３に示されている曲線は、このような５－４式の２次式で近似したものである。

　前記したようにトグル式型締装置２は、機種によって発生可能な型締力ＫＳの範囲が異なる。つまり図２の（Ａ）のグラフが機種によって異なる。また、４－１式中のｎ_Ａ～ｎ_Ｄ、ｔ_Ａ～ｔ_Ｄも機種によって異なる。しかしながらいずれの機種においても上で説明した方法で計算すれば、型締用ボールネジ機構の稼働可能時間を、型締力ＫＳを１変数とする１変数関数ｆ（）で表現することができる。

　本発明によって、型締力ＫＳを１変数とする１変数関数ｆ（）によって寿命時間Ｌ_ｔを予測でき、それによって型締用ボールネジ機構２４の寿命を予測できることを説明した。しかしながら予測できる寿命は、成形サイクルの実施可能な回数であってもよい。１回の成形サイクルに要する時間は概ね一定であるので、寿命時間Ｌ_ｔを予測できるということは、成形サイクルの実施可能回数を予測できることと同じであるからである。

　本発明においては、寿命時間Ｌ_ｔは型締力ＫＳを１変数とする１変数関数ｆ（）によって予測するように説明した。つまり変数は１個であるように説明した。しかしながら、気温等の他の要因による補正項を加える等して、より予測精度の高い関数を与えて寿命時間Ｌ_ｔを予測してもよい。このような補正項を含む関数は変数は型締力ＫＳの１個だけでなく、気温も変数として含むはずである。しかしながら、補正項による補正の大きさはかなり小さくなることが予想され、寿命時間Ｌ_ｔは、実質的に型締力ＫＳを１変数とする１変数関数ｆ（）によって予測しているのと大きな違いはないはずである。

　　　１　　　射出成形機　　　　　　　２　　　トグル式型締装置
　　　９　　　固定盤　　　　　　　　１０　　　可動盤
　　１２　　　型締ハウジング　　　　１３　　　タイバー
　　１４　　　トグル機構　　　　　　１８　　　クロスヘッド
　　２２　　　型締用モータ　　　　　２４　　　型締用ボールネジ機構

Claims

トグル式型締装置のトグル機構を駆動する型締用ボールネジ機構において、前記型締用ボールネジ機構を劣化無く稼働することが可能な時間である稼働可能時間を、変数が型締力の１個からなる１変数関数によって与え、該１変数関数に基づいて寿命を予測することを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法。
請求項１に記載の方法において、前記１変数関数は指数関数からなることを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法。
請求項１に記載の方法において、前記１変数関数は多項式からなることを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法。
請求項３に記載の方法において、前記多項式は２次式からなることを特徴とするトグル式型締装置の型締用ボールネジ機構の寿命予測方法。
請求項１～４に記載の寿命予測方法によって型締用ボールネジ機構の寿命が予測されるようになっているトグル式型締装置。