特開 2023-118470 寿命予測方法、寿命予測装置及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023118470

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】寿命予測方法、寿命予測装置及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20230818BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021435

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】大谷 愛

(72)【発明者】

【氏名】下中 保知

(72)【発明者】

【氏名】竹堂 公貴

(72)【発明者】

【氏名】大川内 亮

(72)【発明者】

【氏名】江上 卓也

(72)【発明者】

【氏名】酒井 崇幸

(72)【発明者】

【氏名】樋口 和也

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AM14

4F206AM19

4F206AM23

4F206AP05

4F206AP15

4F206AP18

4F206JA07

4F206JL02

4F206JL09

4F206JP13

4F206JT33

(57)【要約】

【課題】成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を精度良く予測することができる寿命予測方法を提供する。
【解決手段】成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する寿命予測方法であって、サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、１回の工程におけるサーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、検出された物理量に応じたサーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、サーボアンプの寿命を予測する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する寿命予測方法であって、
前記サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、
１回の工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、
検出された前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する
寿命予測方法。

【請求項2】

前記物理量は前記サーボアンプに流れる電流又は温度であり、
検出された電流又は温度に基づいて、前記工程における前記サーボアンプの温度変化量を算出し、
前記サーボアンプの温度変化量と、前記サーボアンプの単位消耗量に係る情報とを対応付けた熱疲労寿命データを参照することによって、前記温度変化量に応じた単位消耗量を特定し、
特定された単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する
請求項１に記載の寿命予測方法。

【請求項3】

前記熱疲労寿命データは、
前記サーボアンプの温度変化量と、前記サーボアンプの単位消耗量に係る情報との関係を、周囲温度毎に複数記憶しており、
周囲温度を検出し、
検出された周囲温度と、算出された温度変化量とに基づいて前記熱疲労寿命データを参照することによって、前記温度変化量に応じた単位消耗量を特定する
請求項２に記載の寿命予測方法。

【請求項4】

前記サーボアンプは放熱板に設置された半導体素子を備え、
前記半導体素子のパッケージの温度と、前記放熱板の温度とを検出し、
前記工程における前記パッケージの温度変化量と、前記放熱板の温度変化量とに基づいて、前記半導体素子のジャンクションの温度変化量を算出し、
前記ジャンクションの前記温度変化量に応じた単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する
請求項２又は請求項３に記載の寿命予測方法。

【請求項5】

成形工程サイクルは、少なくとも前記サーボモータの駆動を要する第１工程及び第２工程を含み、
前記第１工程の工程数と、前記第２工程の工程数とをそれぞれ積算し、
前記第１工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、
前記第２工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、
検出された前記第１工程に係る前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された前記第１工程の工程数とを乗算して得た乗算値と、検出された前記第２工程に係る前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された前記第２工程の工程数とを乗算して得た乗算値とを加算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の寿命予測方法。

【請求項6】

前記成形機は複数のサーボモータを備え、
複数のサーボモータ毎に工程数及び物理量を検出して各サーボモータの寿命を予測する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の寿命予測方法。

【請求項7】

成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する寿命予測装置であって、
１回の工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出する検出部と、
演算部と
を備え、
前記演算部は、
前記サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、
検出された前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する
寿命予測装置。

【請求項8】

成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、
１回の工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、
検出された前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する
処理を前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、寿命予測方法、寿命予測装置及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

射出成形機の部品情報を管理する射出成形用情報管理装置がある。射出成形用情報管理装置は、１回のショットで射出成形機の部品にかかる負荷を表す物理量の値と、ショット回数との積を消耗量として算出し、部品使用開始時からの消耗量を積算することによって、部品の劣化度を検知する（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－０８７５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ショット単位で計算される消耗量に基づく寿命予測方法においては、成形機に搭載されたサーボアンプの寿命の予測精度が低いという問題があった。

【0005】

サーボアンプを構成する半導体素子のジャンクション温度は、半導体素子に流れる電流によって変化する。この温度変化の繰り返しにより半導体素子のチップ部分が膨張・伸縮を繰り返すことによって、サーボアンプが破損する。半導体素子の消耗量は成形機の使い方によって変わり、ショット単位で計算される消耗量に基づく寿命予測では、精度良くサーボアンプの寿命を予測することが困難である。

【0006】

本開示の目的は、成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を精度良く予測することができる寿命予測方法、寿命予測装置及びコンピュータプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る寿命予測方法は、成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する寿命予測方法であって、前記サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、１回の工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、検出された前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する。

【0008】

本開示の一態様に係る寿命予測装置は、成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する寿命予測装置であって、１回の工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出する検出部と、演算部とを備え、前記演算部は、前記サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、検出された前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する。

【0009】

本開示の一態様に係るコンピュータプログラムは、成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を予測する処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、前記サーボモータの駆動を要した工程数を積算し、１回の工程における前記サーボアンプに生ずる負荷に係る物理量を検出し、検出された前記物理量に応じた前記サーボアンプの単位消耗量と、積算された工程数とを乗算することにより、前記サーボアンプの寿命を予測する処理を前記コンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、成形機の構成部材に設けられているサーボモータを駆動するサーボアンプの寿命を精度良く予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態１に係る射出成形機の構成例を示す模式図である。

【図2】実施形態１に係る射出成形機が備える制御装置及びサーボアンプ等の構成例を示す模式図である。

【図3】サーボアンプの熱疲労寿命データを示す説明図である。

【図4】実施形態１に係るプロセッサの処理手順を示すフローチャートである。

【図5】実施形態１に係る工程ＤＢの構成を示す説明図である。

【図6】実施形態２に係るプロセッサの処理手順を示すフローチャートである。

【図7】実施形態２に係る工程ＤＢの構成を示す説明図である。

【図8】実施形態３に係る射出成形機が備える制御装置及びサーボモータ等の構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施形態に係る射出成形機（寿命予測装置）、寿命予測方法及びコンピュータプログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0013】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る射出成形機１の構成例を示す模式図、図２は、実施形態１に係る射出成形機１が備える制御装置４及びサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…等の構成例を示す模式図である。本実施形態１に係る射出成形機１は、金型２１を型締めする型締装置２と、成形材料を溶融して射出する射出装置３と、制御装置４とを備える。制御装置４は、本実施形態１に係る寿命予測装置として機能する。

【0014】

型締装置２はベッド２０上に固定された固定盤２２と、ベッド２０上をスライド可能に設けられた型締ハウジング２３と、ベッド２０上を同様にスライドする可動盤２４とを備える。固定盤２２と型締ハウジング２３は複数本、例えば４本のタイバー２５、２５、…によって連結されている。可動盤２４は、固定盤２２と型締ハウジング２３の間でスライド自在に構成されている。型締ハウジング２３と可動盤２４の間には型締機構２６が設けられている。

【0015】

型締機構２６は、例えばトグル機構から構成されている。型締装置２は型開閉用サーボモータ１３を備え、型締機構２６は、型開閉用サーボモータ１３が出力するトルクによって動作する。型開閉用サーボモータ１３はサーボアンプ１３ａから供給される電力によって駆動する。固定盤２２と可動盤２４にはそれぞれ固定金型２１ａと、可動金型２１ｂが設けられ、型締機構２６を駆動すると金型２１が型開閉されるようになっている。

【0016】

型締装置２は金型２１から成形品を突き出して取り出すための突き出しピン、ボールねじ機構、及びエジェクタ用サーボモータ１４を備える。突き出しピンは、エジェクタ用サーボモータ１４が出力するトルクによって動作する。具体的には、エジェクタ用サーボモータ１４はボールねじ機構等を介して突き出しピンを進退させる。エジェクタ用サーボモータ１４はサーボアンプ１４ａから供給される電力によって駆動する。

【0017】

射出装置３は、基台３０上に設けられている。射出装置３は、先端部にノズル３１ａを有する加熱シリンダ３１と、当該加熱シリンダ３１内に周方向と軸方向とに回転可能に配されたスクリュ３２とを備える。加熱シリンダ３１の内部又は外周には、成形材料を溶融させるためのヒータが設けられている。スクリュ３２は駆動装置３３によって回転方向と軸方向とに駆動する。

【0018】

駆動装置３３は、スクリュ３２を軸方向に駆動するための射出用サーボモータ１１及びボールねじ機構を備える。また、駆動装置３３は、スクリュ３２を回転駆動させるためのスクリュ回転用サーボモータ１２を備える。射出用サーボモータ１１及びスクリュ回転用サーボモータ１２は、それぞれサーボアンプ１１ａ，１２ａから供給される電力によって駆動する。

【0019】

加熱シリンダ３１の後端部近傍には、成形材料が投入されるホッパ３４が設けられている。また、射出成形機１は、射出装置３のユニットを前後方向（図１中左右方向）に移動させるノズルタッチ装置３５を備える。ノズルタッチ装置３５はユニット進退用サーボモータ１５が出力するトルクによって動作する。ユニット進退用サーボモータ１５はサーボアンプ１５ａから供給される電力によって駆動する。ノズルタッチ装置３５を駆動すると、射出装置３が前進して加熱シリンダ３１のノズル３１ａが固定盤２２の密着部にタッチするように構成されている。

【0020】

上記したサーボアンプ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａは、例えば、インバータ回路を含む。サーボアンプ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）又はパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のパワースイッチング素子で構成され、整流回路で生成された直流電力を再び交流電力に変換し、所要の電力を射出用サーボモータ１１、スクリュ回転用サーボモータ１２、型開閉用サーボモータ１３、エジェクタ用サーボモータ１４、ユニット進退用サーボモータ１５に供給する。サーボアンプ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａの動作は制御装置４によって制御される。

【0021】

制御装置４は、型締装置２及び射出装置３の動作を制御するコンピュータであり、ハードウェア構成としてプロセッサ（演算部）４１、記憶部４２、信号入出力部４３及び操作パネル４０を備える。制御装置４は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を予測する寿命予測方法を実行する装置でもある。なお、制御装置４は、ネットワークに接続されたサーバ装置であっても良い。また、制御装置４は、複数台のコンピュータで構成し分散処理する構成でもよいし、１台のサーバ内に設けられた複数の仮想マシンによって実現されていてもよいし、クラウドサーバを用いて実現されていてもよい。

【0022】

プロセッサ４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＧＰＧＰＵ（General-purpose computing on graphics processing units）、ＴＰＵ（Tensor Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＮＰＵ（Neural Processing Unit）等の演算回路、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の内部記憶装置、Ｉ／Ｏ端子、計時部等を有する。プロセッサ４１は、後述の記憶部４２が記憶するコンピュータプログラム（プログラム製品）４２ａを実行することにより、本実施形態１に係る寿命予測方法を実施する。なお、制御装置４の各機能部は、ソフトウェア的に実現しても良いし、一部又は全部をハードウェア的に実現しても良い。

【0023】

記憶部４２は、ハードディスク、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。記憶部４２は、寿命予測処理をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム５を記憶している。また、記憶部４２は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を予測するための熱疲労寿命データ６を記憶する。更に、記憶部４２は、成形工程サイクルの工程毎にサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の消耗量に関する情報を格納する工程ＤＢ７を記憶する。熱疲労寿命データ６及び工程ＤＢ７の詳細は後述する。

【0024】

本実施形態１に係るコンピュータプログラム５は、記録媒体５０にコンピュータ読み取り可能に記録されている態様でも良い。記憶部４２は、読出装置によって記録媒体５０から読み出されたコンピュータプログラム５を記憶する。記録媒体５０はフラッシュメモリ等の半導体メモリである。また、記録媒体５０はＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray(登録商標)Disc）等の光ディスクでも良い。更に、記録媒体５０は、フレキシブルディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、磁気光ディスク等であっても良い。

【0025】

更にまた、通信網に接続されている外部サーバから本実施形態１に係るコンピュータプログラム５をダウンロードし、記憶部４２に記憶させても良い。

【0026】

信号入出力部４３は、成形条件に基づくプロセッサ４１の制御に従って射出成形機１の動作を制御するための制御信号を射出成形機１へ出力する。例えば、信号入出力部４３は、射出用サーボモータ１１、スクリュ回転用サーボモータ１２、型開閉用サーボモータ１３、エジェクタ用サーボモータ１４、ユニット進退用サーボモータ１５の動作を制御するための駆動制御信号をサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…へ出力する。

【0027】

射出成形機１は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａに流れる電流を検出する電流センサ１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂを備える。電流センサ１１ｂ，１２ｂ，…は、信号入出力部４３に接続されており、各電流センサ１１ｂ，１２ｂ，…によって検出された電流値を示す電流値信号が入力される。

【0028】

また、射出成形機１は、周囲温度を検出する周囲温度センサ１６を備える。周囲温度センサ１６は、信号入出力部４３に接続されており、周囲温度センサ１６によって検出された温度を示す温度信号が入力される。
信号入出力部４３は、入力した電流値信号及び温度信号を、電流値データ及び周囲温度データにＡＤ変換し、プロセッサ４１に与える。

【0029】

操作パネル４０は、射出成形機１の成形条件などを設定し、射出成形機１の動作を操作するためのインタフェースである。操作パネル４０は、表示パネル４０ａと、操作部４０ｂとを備える。

【0030】

表示パネル４０ａは、液晶表示パネル、有機ＥＬ表示パネルなどの表示装置であり、プロセッサ４１の制御に従って、射出成形機１の成形条件の設定を受け付ける。また、表示パネル４０ａは、本実施形態１に係る寿命予測方法にて予測したサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を表示する。

【0031】

操作部４０ｂは、射出成形機１の成形条件を入力及び調整するための入力装置であり、操作ボタン、タッチパネルなどを有する。操作部４０ｂは受け付けた成形条件を示すデータをプロセッサ４１に与える。

【0032】

射出成形機１には、成形条件として、射出開始時点、金型内樹脂温度、ノズル温度、シリンダ温度（ヒータ温度）、ホッパ温度、型締力、射出速度、射出加速度、射出ピーク圧力（射出圧力）、射出ストローク等の成形条件を定める設定値が設定される。

【0033】

また射出成形機１には、成形条件として、シリンダ先端樹脂圧、逆防リング着座状態、保圧圧力、保圧切替速度、保圧切替位置、保圧完了位置、クッション位置、計量背圧、計量トルク等の成形条件を定める設定値が設定される。

【0034】

更に射出成形機１には、成形条件として、計量完了位置、スクリュ後退速度、サイクル時間、型閉時間、射出時間、保圧時間、計量時間、型開時間等の成形条件を定める設定値が設定される。そして、これらの設定値が設定された射出成形機１は、当該設定値に従って動作する。

【0035】

成形工程サイクルの概要は以下の通りである。射出成形に際しては、周知の型閉工程、型締工程、射出ユニット前進工程、射出工程、計量工程、型開工程及びエジェクト工程が順次に行われる。制御装置４は、工程毎に各サーボアンプに流れる電流及び周囲温度を検出し、検出された電流値データ及び周囲温度データを工程ＤＢ７に記憶させる。そして、制御装置４は各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命予測を行う。

【0036】

型閉工程及び型締工程においては、制御装置４は型開閉用サーボモータ１３を駆動させる。型開閉用サーボモータ１３の駆動により、金型２１が閉じ、可動金型２１ｂは固定金型２１ａに密着する。

【0037】

射出ユニット前進工程においては、制御装置４はユニット進退用サーボモータ１５を駆動させる。ユニット進退用サーボモータ１５の駆動により、射出ユニットである射出装置３は金型２１側へ前進し、射出装置３のノズル３１ａが金型２１の密着部に密着する。

【0038】

射出工程においては、制御装置４は射出用サーボモータ１１を駆動させる。射出用サーボモータ１１の駆動により、スクリュ３２が前進方向へ移動し、加熱シリンダ３１の先端領域に溜められた溶融成形材料がノズル３１ａから金型２１へ射出及び充填される。スクリュ３２は、設定された保圧切替位置まで移動することによって、一定量の成形材料が金型２１に射出される。

【0039】

計量工程においては、制御装置４は射出用サーボモータ１１及びスクリュ回転用サーボモータ１２を駆動させる。ホッパ３４から加熱シリンダ３１に供給された成形材料は、ヒータによって加熱され、スクリュ回転用サーボモータ１２の駆動により回転したスクリュ３２の剪断作用により可塑化され、加熱シリンダ３１の先端領域に送り込まれる。射出用サーボモータ１１の駆動により、スクリュ３２はスクリュ３２の先端領域に可塑化した成形材料が溜まるにつれて、徐々に後退方向へ移動する。スクリュ３２は設定された計量完了位置まで移動し、一定量の成形材料が計量される。

【0040】

型開工程においては、制御装置４は型開閉用サーボモータ１３を駆動させる。型開閉用サーボモータ１３の駆動により、金型２１が開く。

【0041】

エジェクト工程においては、制御装置４はエジェクタ用サーボモータ１４を駆動させる。エジェクタ用サーボモータ１４の駆動により、突き出しピンが動作し、金型２１から成形品が取り出される。

【0042】

図３は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の熱疲労寿命データ６を示す説明図である。横軸は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…を構成する半導体素子のジャンクションの温度変化量ｄＴを示し、縦軸は破損繰り返し数を示している。熱疲労寿命データ６は、半導体素子の温度変化量ｄＴと、破損繰り返し数との関係を示すデータである。破損繰り返し数は、ある温度変化量ｄＴが繰り返し生じた際に半導体素子が破損すると推定される回数である。破損繰り返し数の逆数は、半導体素子に加わる負荷、又は半導体素子の消耗量に相当する。

【0043】

半導体素子の温度変化量ｄＴと、破損繰り返し数との関係は、半導体素子又はサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の周囲温度にも依存するため、記憶部４２は、複数の周囲温度における温度変化量ｄＴと、破損繰り返し数との関係を記憶している。例えば、記憶部４２は、２５℃、７５℃、１５０℃における温度変化量ｄＴと、破損繰り返し数との関係を記憶している。

【0044】

図４は、実施形態１に係るプロセッサ４１の処理手順を示すフローチャートである。プロセッサ４１は、成形工程サイクルの各工程の内容に応じて、射出用サーボモータ１１、スクリュ回転用サーボモータ１２、型開閉用サーボモータ１３、エジェクタ用サーボモータ１４、又はユニット進退用サーボモータ１５を駆動する（ステップＳ１１１）。

【0045】

そして、プロセッサ４１は、駆動したさせたサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に流れる電流を工程単位で検出する（ステップＳ１１２）。プロセッサ４１は、周囲温度も合わせて検出する（ステップＳ１１３）。

【0046】

次いで、プロセッサ４１は、工程単位で、駆動したサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…を識別するためのアンプＩＤと、当該アンプＩＤが示すサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に流れた電流値を示す電流値データと、このときの周囲温度を示す周囲温度データとを、データＩＤに対応付けて、工程ＤＢ７に記憶させる（ステップＳ１１４）。

【0047】

図５は、実施形態１に係る工程ＤＢ７の構成を示す説明図である。工程ＤＢ７は、データＩＤと、アンプＩＤと、電流値データと、周囲温度データとを対応付けたデータベースである。データＩＤは、各レコードを識別するための一連の番号等である。アンプＩＤは、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａを識別するＩＤである。電流値データは、アンプＩＤが示すサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に流れた電流値を示す電流値データである。周囲温度データは、当該電流値が検出されたときの周囲温度を示すデータである。これらのデータを含むレコードは、成形工程サイクルの各工程及びサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…毎に登録される。

【0048】

プロセッサ４１は、工程ＤＢ７に登録されているレコードを読み出し、各工程でサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に生ずる温度変化量を算出する（ステップＳ１１５）。具体的には、プロセッサ４１は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ毎に、電流値データを読み出し、読み出された電流値データに基づいて、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に生ずる温度変化量を算出する。例えば、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に生ずる温度変化量は、下記式（１）で表される。サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に生ずる温度変化量は、例えば、半導体素子のジャンクションの温度変化量である。

【0049】

ΔＴ＝（ａ－ｂ×ｅ^-t/τ）×Ｉ…（１）
但し、
ΔＴ：サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…を構成する半導体素子のジャンクションに生ずる温度変化量
ａ，ｂ：サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…及び放熱部材の特性によって定まる係数
τ：サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…及び放熱部材の特性によって定まる時定数
ｔ：時間
Ｉ：サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に流れる電流値

【0050】

なお、電流値データに基づいて、温度変化量を算出する例を説明したが、電流値の平均値、最大値など、他の統計量を用いて各工程の電流値を算出し、温度変化量を求めてもよい。
また、電流データと、温度変化量とを対応付けたテーブルを記憶部４２に記憶させておき、プロセッサ４１は、テーブルを参照することによって、電流を温度変化量に換算するように構成してもよい。

【0051】

次いで、プロセッサ４１は、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の単位消耗量を算出する（ステップＳ１１６）。具体的には、プロセッサ４１は、温度変化量をキーにして、熱疲労寿命データ６から対応する破損繰り返し数を読み出す。読み出された破損繰り返し数の逆数が単位消耗量である。

【0052】

ステップＳ１１６の処理により、射出用サーボモータ１１のサーボアンプ１１ａの単位消耗量、スクリュ回転用サーボモータ１２のサーボアンプ１２ａの単位消耗量が算出される。また、ステップＳ１１６の処理により、型開閉用サーボモータ１３のサーボアンプ１３ａの単位消耗量、エジェクタ用サーボモータ１４のサーボアンプ１４ａの単位消耗量が算出される。更に、ステップＳ１１６の処理により、ユニット進退用サーボモータ１５のサーボアンプ１５ａの単位消耗量が算出される。

【0053】

そして、プロセッサ４１は、工程ＤＢ７に登録されているレコードを読み出し、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の延べ工程数を算出する（ステップＳ１１７）。つまり、プロセッサ４１は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の動作回数をサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…毎に積算する。

【0054】

次いで、プロセッサ４１は、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７で算出した単位消耗量と延べ工程数とを乗算することによって、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の消耗量を算出する（ステップＳ１１８）。なお、プロセッサ４１は、延べ工程数を上記破損繰り返し数で除算することによって、消耗量を算出してもよい。消耗量は、例えば下記式（２）で表される。

【0055】

消耗量＝延べ工程数×単位消耗度＝延べ工程数／破損繰り返し数…（２）

【0056】

次いで、プロセッサ４１は、算出された消耗量に基づいて、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を算出し（ステップＳ１１９）、処理を終える。例えば、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の平均寿命に相当する消耗量から、ステップＳ１１８で算出された消耗量を減算することによって、残存耐用時間等を求めることができる。
プロセッサ４１は、算出した各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命予測結果を表示パネル４０ａに表示する。

【0057】

以上の通り、本実施形態１に係る制御装置４によれば、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の単位消耗量を工程単位で算出する構成であるため、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を精度良く予測することができる。

【0058】

また、制御装置４は、周囲温度も考慮してサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を予測することができる。

【0059】

なお、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に電流が流れる時間ｔは、成形工程サイクルによって定まる既知のものとして記憶部４２が記憶している。なお、各工程で電流が流れた時間ｔを計測し、計測された時間ｔを工程ＩＤに対応付けて工程ＤＢ７に記憶させるようにしてもよい。

【0060】

なお、本実施形態１では、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に流れる電流から、温度変化量を算出する例を説明したが、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の温度を検出する温度センサを設けてもよい。具体的には、プロセッサ４１は各工程の開始時及び終了時のサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の温度を示す温度データを工程ＤＢ７に記憶させる。プロセッサ４１は温度センサを用いて検出された各工程の開始時及び終了時の温度データに基づいて、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に生ずる温度変化量を算出することができる。

【0061】

（実施形態２）
実施形態２に係る射出成形機１は、寿命予測方法の算出処理方法及び工程ＤＢ７の内容が実施形態１と異なる。射出成形機１のその他の構成は、実施形態１に係る射出成形機１と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0062】

図６は、実施形態２に係るプロセッサ４１の処理手順を示すフローチャートである。実施形態２に係るプロセッサ４１は、実施形態１と同様、各種サーボモータを駆動し（ステップＳ２１１）、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に流れる電流を工程単位で検出し（ステップＳ２１２）、周囲温度を検出する（ステップＳ２１３）。

【0063】

次いで、プロセッサ４１は、工程単位で、アンプＩＤと、工程の種類と、電流値データと、周囲温度データとを、データＩＤに対応付けて、工程ＤＢ７に記憶させる（ステップＳ２１４）。

【0064】

図７は、実施形態２に係る工程ＤＢ７の構成を示す説明図である。実施形態２に係る工程ＤＢ７は、データＩＤ、アンプＩＤ、電流値データ、及び周囲温度データに加え、工程の種類を対応付けたデータベースである。工程の種類には、例えば、型閉工程、型締工程、射出ユニット前進工程、１次射出工程、２次射出工程、計量工程、スクリュ後退工程、型開き工程、突き出し工程、突き戻し工程などがある。

【0065】

そしてプロセッサ４１は、工程ＤＢ７に登録されているレコードを読み出し、各工程でサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…に生ずる温度変化量を工程の種類毎に算出する（ステップＳ２１５）。

【0066】

次いで、プロセッサ４１は、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の単位消耗量を工程の種類毎に算出する（ステップＳ２１６）。

【0067】

そして、プロセッサ４１は、工程ＤＢ７に登録されているレコードを読み出し、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の延べ工程数を工程の種類毎に算出する（ステップＳ２１７）。つまり、プロセッサ４１は、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の動作回数をサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…毎及び工程の種類毎に積算する。

【0068】

次いで、プロセッサ４１は、ステップＳ２１６及びステップＳ２１７で算出した単位消耗量と延べ工程数とを工程の種類毎に乗算し、乗算値の和を算出することによって、各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の消耗量を算出する（ステップＳ２１８）。消耗量は、例えば下記式（３）で表される。

【0069】

消耗量＝Σ（第ｎ工程の延べ工程数×第ｎ工程の単位消耗度）
＝Σ（第ｎ工程の延べ工程数／第ｎ工程の破損繰り返し数）…（３）

【0070】

なお、Σは、工程の種類毎に算出される消耗量の和を算出することを意味する。例えば、工程の種類がＮ種類ある場合、消耗量は、第１工程の延べ工程数×第１工程の単位消耗度＋第２工程の延べ工程数×第２工程の単位消耗度＋…第Ｎ工程の延べ工程数×第Ｎ工程の単位消耗度のように表される。

【0071】

なお、プロセッサ４１は、消耗量を下記式（４）で算出することもできる。Σは、単位工程毎に算出される消耗量の和を算出することを意味する。
消耗量＝Σ単位消耗度＝Σ（１／破損繰り返し数）…（４）

【0072】

次いで、プロセッサ４１は、実施形態１と同様にして各サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を算出し（ステップＳ２１９）、処理を終える。

【0073】

本実施形態２に係る射出成形機１によれば、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の単位消耗量を工程の種類毎に工程単位で算出する構成であるため、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を、より精度良く予測することができる。

【0074】

（実施形態３）
実施形態３に係る射出成形機１は、寿命予測方法の算出処理方法と、寿命予測に用いる物理量が実施形態１及び２と異なる。射出成形機１のその他の構成は、実施形態１及び２に係る射出成形機１と同様であるため、同様の箇所には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0075】

図８は、実施形態３に係る射出成形機１が備える制御装置４及びサーボモータ等の構成例を示す模式図である。なお、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…のうち、射出用サーボモータ１１を駆動するサーボアンプ１１ａのみを図示しているが、他のサーボアンプ１２ａ，…の構成も同様である。

【0076】

サーボアンプ１１ａは、パッケージ１１ｃに包含された半導体素子１１ｄを備える。サーボアンプ１１ａのパッケージ１１ｃは、当該パッケージ１１ｃの熱を外部へ放出するための放熱板１１ｅに配されている。パッケージ１１ｃと、放熱板１１ｅとは熱的に接続されており、パッケージ１１ｃの熱は放熱板１１ｅへ伝導する。

【0077】

実施形態３に係る射出成形機１は、パッケージ１１ｃの温度を検出する第１温度センサ１１ｆと、放熱板１１ｅの温度を検出する第２温度センサ１１ｇとを備える。プロセッサ４１は、信号入出力部４３を介して第１温度センサ１１ｆ及び第２温度センサ１１ｇから温度データを取得する。

【0078】

プロセッサ４１の処理内容は実施形態１又は実施形態２と同様である。但し、プロセッサ４１は、ステップＳ１１２又はステップＳ２１２において、各工程の開始時及び終了時におけるサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の温度を検出する。

【0079】

プロセッサ４１は、ステップＳ１１４又はステップＳ２１４において、電流値データに代えて、温度データを記憶する。

【0080】

プロセッサ４１は、ステップＳ１１５又はステップＳ２１５において、工程ＤＢ７に登録されているレコードを読み出し、各工程の開始時及び終了時のサーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の温度データに基づいて、半導体素子１１ｄのジャンクションの温度変化量を算出する。例えば、半導体素子１１ｄのジャンクションの温度変化量は、下記式（５）で表される。

【0081】

ΔＴ＝ΔＴ１＋ΔＴ２…（５）
但し、
ΔＴ１：一の工程において生ずるパッケージ１１ｃの温度変化量
ΔＴ２：一の工程において生ずる放熱板１１ｅの温度変化量

【0082】

なお、上記式（５）は一例であり、温度変化量ΔＴ１及びΔＴ２の関数であれば、半導体素子１１ｄのジャンクションの温度変化量の算出方法は特に限定されるものでは無い。
その他の処理は実施形態１及び実施形態２と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0083】

実施形態３に係る射出成形機１によれば、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…のパッケージ１１ｃ及び放熱板１１ｅの温度を加味して半導体素子１１ｄのジャンクションの温度を推定することにより、サーボアンプ１１ａ，１２ａ，…の寿命を、より精度良く予測することができる。

【符号の説明】

【0084】

１ 射出成形機
２ 型締装置
３ 射出装置
４ 制御装置（寿命予測装置）
５ コンピュータプログラム
６ 熱疲労寿命データ
７ 工程ＤＢ
１１ 射出用サーボモータ
１２ スクリュ回転用サーボモータ
１３ 型開閉用サーボモータ
１４ エジェクタ用サーボモータ
１５ ユニット進退用サーボモータ
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ サーボアンプ
１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ 電流センサ
１１ｃ パッケージ
１１ｄ 半導体素子
１１ｅ 放熱板
４１ プロセッサ
５０ 記録媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】