(57)【要約】【課題】リング型ネットワークによってサーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御する電動射出成形機において、ネットワークが故障したときに、故障箇所を容易に推定することができる故障箇所検出方法を提供する。【解決手段】  電動射出成形機（１）のコントローラ（５）を親局（Ｃ）、サーボモータ（ｍ１、ｍ２、…）、ＰＷＭコンバータ（２）を制御するドライブ基板を子局（ｃ１、ｃ２、…）とし、これらをパケットが一方向にのみ流れるリング型ネットワーク（４）で接続する。各子局（ｃ１、ｃ２、…）は所定のしきい時間を超えてパケットの受信がないとき、予め設定された所定の待ち時間だけ待って、自局のＩＤを付した異常発生通知パケットを送信する。親局（Ｃ）は受信した異常発生通知パケットから、故障箇所を推定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラに設けられている通信モジュールを親局とし、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板のそれぞれに設けられている通信モジュールを子局とし、パケットが一方向にのみ流れるリング型ネットワークによって前記親局と前記子局が接続され、前記コントローラからの指令によって前記サーボモータ、前記ＰＷＭコンバータが制御されるようになっている電動射出成形機において、
前記子局は、所定のしきい時間を超えてパケットの受信がないとき、自局のＩＤを付した異常発生通知パケットを送信することを特徴とするネットワークの故障箇所検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記子局のそれぞれには互いに異なる待ち時間が設定されており、前記異常発生通知パケットを送信する前に前記待ち時間だけ待つことを特徴とするネットワークの故障箇所検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントローラに設けられている通信モジュールを親局とし、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板のそれぞれに設けられている通信モジュールを子局とし、パケットが一方向にのみ流れるリング型ネットワークによって親局と子局が接続され、コントローラからの指令によってサーボモータ、ＰＷＭコンバータが制御されるようになっている電動射出成形機において、ネットワークの故障箇所を検出する故障箇所検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動射出成形機は、型締装置、射出装置、エジェクタ装置等から構成され、これらの各装置には１個あるいは複数個のサーボモータが設けられている。電動射出成形機には三相交流電圧の電力が供給されるが、ＰＷＭコンバータによってこれを直流電圧に変換し、これを各サーボアンプに供給して各サーボモータを駆動するようになっている。ＰＷＭコンバータと、各サーボモータにはそれぞれドライブ基板が設けられ、ドライブ基板によって制御されるようになっているが、これらのドライブ基板には通信モジュールが設けられている。そして電動射出成形機のコントローラにも通信モジュールが設けられ、各通信モジュールがネットワーク接続されている。従ってコントローラからの指令によって各ドライブ基板を制御して、ＰＷＭコンバータを制御して安定した所望の直流電圧に変換し、サーボモータを制御して各装置を駆動することができる。また可動盤のような慣性部材を有する装置においては、慣性部材の減速時に運動エネルギーを電力エネルギーに回生することもしている。すなわちサーボモータにおいて直流電流を取り出し、必要に応じてＰＷＭコンバータを制御して三相交流電圧に戻している。この場合もコントローラから各ドライブ基板への指令に従ってサーボアンプ、ＰＷＭコンバータを制御している。
【０００３】
コントローラと、各ドライブ基板のそれぞれの通信モジュールを接続するネットワークには色々なトポロジのネットワークを採用することができ、例えばバス型、スター型等を採用することができる。バス型ネットワークは、典型的な形態においては１本の幹線とこの幹線から分岐した複数の支線とからなる通信線によって接続されたネットワークであり、各ノードつまり各通信モジュールが各支線に接続されている。スター型ネットワークはハブ装置から放射状に各ノードに通信線が接続されたネットワークである。また、これらのネットワークにおいて実施される通信方式も色々な方式を採用することができ、例えばＣＳＭＡ／ＣＤ方式、トークン・パッシング方式等が考えられる。ＣＳＭＡ／ＣＤ方式は各ノードが任意のタイミングでパケットを送信する方式であり、トークン・パッシング方式は、ネットワーク上をトークンが循環しており、このトークンを捕まえたノードだけが送信権を得てパケットを送信する方式である。バス型、スター型のようなネットワークトポロジも優れているし、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式、トークン・パッシング方式のような通信方式も優れている。しかしながらバス型においては通信機器が高価になってしまうし、スター型においてはハブ装置に通信が集中して信頼性のネックになる。サーボモータ、ＰＷＭコンバータのドライブ基板の通信用には安価でシンプルで信頼性が高いネットワークトポロジが好ましいが、バス型やスター型のネットワークが必ずしも最適なネットワークトポロジとは言えない。また通信方式では、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式は他のノードと送信のタイミングが重なるいわゆるコリジョンが発生すると一時的に送信できなくなってしまうし、トークン・パッシング方式もトークンが紛失すると一時的にどのノードも通信ができなくなってしまう欠点がある。サーボモータ、ＰＷＭコンバータは高い応答性が要求され、リアルタイムで制御する必要があるので遅延が発生する恐れのない通信方式が要求される。
【０００４】
そこで本出願人は、電動射出成形機におけるコントローラと、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板との通信においては、リング型ネットワークを採用し、通信方式は特許文献１に記載の独自の方式を採用している。詳しく説明すると、リング型ネットワークは、隣り合うノード同士が通信線で接続され、全体としてリング状あるいはループ状を呈するように環状に接続されたネットワークトポロジからなる。そうすると通信パケットは常に隣のノードに対して送信するだけなので、コリジョン等を考慮する必要がなく、安価な機器によってネットワークを構築することができる。また特許文献１に記載の通信方式は、次のようになっている。すなわち隣り合うノード同士においては、常に一方のノードから他方のノードへとパケットを送信するようにし、リング型ネットワーク全体で、パケットの送信方向が一方向になるようにしている。またコントローラの通信モジュールを親局とし、各ドライブ基板の通信モジュールは全て子局として通信する。親局から隣のドライブ基板である第１の子局に向かって送り出されるパケットは、他の全ての子局に対する指令を含んだパケットになっている。このようなパケットを第１の子局が受信したら、第１の子局は自局宛の指令だけを読み取ってドライブ基板内部のメモリに保存し、自局宛の指令の部分を親局に対する応答のメッセージで上書きし、他の子局に対する指令はそのままにしてパケットにし、次の隣のドライブ基板すなわち第２の子局に送信する。以下同様にして第ｍの子局は受信したパケットのうち、自局宛の指令だけを読み取ってドライブ基板内部のメモリに保存し、指令の部分を親局に対する応答のメッセージで上書きし、他の子局に対する指令や他の子局から親局宛のメッセージはそのままにしてパケットにして、次の第ｍ＋１の子局に送る。最後に親局は、全ての子局からの応答が含まれているパケットを受信することになる。従ってパケットがリング型ネットワークを１周する毎にコントローラは全てのドライブ基板に指令を送り、かつ全てのドライブ基板からの応答を受信できることになるので、応答性が早く、リアルタイムに制御できることが保障される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１３９７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動射出成形機におけるコントローラと、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板との通信において、リング型ネットワークを採用し、特許文献１に記載の通信方式を採用すれば、コストが小さくて済み、信頼性が高く、遅延のない通信が可能でリアルタイムの制御ができることになる。従って通信については格別に問題はない。しかしながら故障が発生したときに工夫の余地が見受けられる。リング型ネットワークを使用して、特許文献１に記載の通信方法を実施する場合に、通信線が断線したり、通信モジュールが故障するとネットワーク全体の通信が停止することになる。このような場合、ネットワークを復旧させるために、断線箇所や、故障した通信モジュールを特定する必要があるが、どの箇所において通信線が断線したのか、あるいは通信モジュールが故障したのかを判断することができず、全ての通信線と全ての通信モジュールについて正常であるか否かを確認しなければならない。そうするとネットワークの復旧に手間取ってしまう。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点を解決した、故障箇所検出方法を提供することを目的としており、具体的には、コントローラに設けられている通信モジュールを親局とし、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するそれぞれのドライブ基板に設けられている通信モジュールを子局とし、これらの親局と子局がリング型のネットワークによって接続され、コントローラからの指令によって各サーボモータ、ＰＷＭコンバータが駆動されるようになっている電動射出成形機において、ネットワークが故障したときに、故障箇所を容易に推定することができる故障箇所検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、所定のネットワークによって、コントローラからの指令によってサーボモータとＰＷＭコンバータが制御される電動射出成形機を対象として、ネットワークの故障箇所を検出する故障箇所検出方法として構成される。所定のネットワークは次のようになっている。すなわちコントローラに設けられている通信モジュールを親局、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板のそれぞれに設けられている通信モジュールを子局とし、これらがリング型ネットワークで接続される。このリング型ネットワークはパケットが一方向にのみ流れるようにする。このようなネットワークを備えた電動射出成形機において、子局が所定のしきい時間を超えてパケットの受信がないとき、自局のＩＤを付した異常発生通知パケットを送信するようにする。なお、子局のそれぞれには、他の子局と異なる待ち時間が設定されており、異常発生通知パケットを送信する前に、待ち時間だけ待つように構成する。
【０００９】
かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、コントローラに設けられている通信モジュールを親局とし、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板のそれぞれに設けられている通信モジュールを子局とし、パケットが一方向にのみ流れるリング型ネットワークによって前記親局と前記子局が接続され、前記コントローラからの指令によって前記サーボモータ、前記ＰＷＭコンバータが制御されるようになっている電動射出成形機において、前記子局は、所定のしきい時間を超えてパケットの受信がないとき、自局のＩＤを付した異常発生通知パケットを送信することを特徴とするネットワークの故障箇所検出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、前記子局のそれぞれには互いに異なる待ち時間が設定されており、前記異常発生通知パケットを送信する前に前記待ち時間だけ待つことを特徴とするネットワークの故障箇所検出方法として構成される。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明は、コントローラに設けられている通信モジュールを親局とし、サーボモータ、ＰＷＭコンバータを制御するドライブ基板のそれぞれに設けられている通信モジュールを子局とし、パケットが一方向にのみ流れるリング型ネットワークによって親局と子局が接続され、コントローラからの指令によってサーボモータ、ＰＷＭコンバータが制御されるようになっている電動射出成形機におけるネットワークの故障箇所検出方法として構成されている。このようなリング型ネットワークにおいては、通信線の断線が発生したり、子局の通信モジュールが故障したら、故障箇所から下流にはパケットが流れないことになり、親局はパケットを受信できない。そうすると親局から見てどの位置で通信線が断線しているのか、あるいはどの子局の通信モジュールが故障しているのか分からない。本発明においては、子局は、所定のしきい時間を超えてパケットの受信がないとき、自局のＩＤを付した異常発生通知パケットを送信するように構成されている。つまりパケットを所定時間受信できないことを検出した子局は、自ら異常発生通知パケットを送信し、このパケットには自局のＩＤが付されている。親局は１個のあるいは複数の子局から異常発生通知パケットを受信することになるが、異常発生通知パケットを送信した複数の子局のうち、最上流の子局の隣で異常が発生していると推定することができる。すなわち最上流の子局の隣でネットワークが断線しているか、あるいは最上流の子局の隣の子局の通信モジュールが故障していると推定することができる。従って早期にネットワークを復旧することができる。また他の発明によると、子局のそれぞれには互いに異なる待ち時間が設定されており、異常発生通知パケットを送信する前に待ち時間だけ待つように構成されている。そうすると各子局が異常発生通知パケットを送信するタイミングは、確実にずれることになる。通信タイミングが一致してしまうことによってパケットの消失が起こる可能性を確実に防止でき、信頼性が増す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電動射出成形機における、コントローラと、ＰＷＭコンバータと、各サーボモータを接続するネットワーク図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電動射出成形機における、コントローラと、ＰＷＭコンバータと、各サーボモータ間で通信されるパケットを示す図で、その（ア）はネットワーク正常時のパケットを、その（イ）はネットワーク異常時のパケットを示す通信テキスト図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電動射出成形機１も、射出装置、型締装置、エジェクタ装置、等から構成されている。これらの装置には、サーボモータが設けられており、例えば射出装置には、図１に示されているようにスクリュを軸方向に駆動する射出用プライマリサーボモータｍ１と、射出用セカンダリサーボモータｍ２、スクリュを回転方向に駆動する計量用サーボモータｍ３の、合計３個のサーボモータが設けられている。また型締装置、エジェクタ装置にも型締用サーボモータｍ４、エジェクタ用サーボモータｍ５が設けられている。電動射出成形機１にはＰＷＭコンバータ２が設けられ、外部から供給される三相交流電圧３が所定の直流電圧に変換されている。この変換された直流電圧が、各サーボモータｍ１、ｍ２、…を駆動するサーボアンプに供給され、各サーボモータｍ１、ｍ２、…に対応して設けられているドライブ基板ｄ１、ｄ２、…によってサーボアンプが作動して、サーボモータｍ１、ｍ２、…が制御されるようになっている。サーボアンプは複数個のＩＧＢＴとダイオードとから構成されているので、図１においてサーボアンプは模式的に「ＩＧＢＴ」と表記されている。なお、ＰＷＭコンバータ２にもドライブ基板ｄ６が設けられ、ＰＷＭコンバータ２が制御されるようになっている。
【００１３】
本実施の形態に係る電動射出成形機１においては、各装置を制御するコントローラ５と、ＰＷＭコンバータ２と、各サーボモータｍ１、ｍ２、…のそれぞれには通信モジュールＣ、ｃ１、ｃ２、…が設けられている。これらの通信モジュールＣ、ｃ１、ｃ２、…は、リング型ネットワーク４によって接続されている。リング型ネットワーク４はループ型ネットワークとも呼ばれ、本実施の形態においては次のようになっている。すなわち各通信モジュールＣ、ｃ１、ｃ２、…のそれぞれには、送信用の端子と受信用の端子の２つの端子が設けられ、任意の隣り合う２個の通信モジュールにおいては、一方の通信モジュールの送信用の端子から他方の通信モジュールの受信用の端子に通信線が接続されている。これによって全体としてリング状に接続されている。従って本実施の形態に係るリング型ネットワーク４においてはパケットは一方向にのみ流れることになる。通信モジュールＣ、ｃ１、ｃ２、…のうち、コントローラ５に設けられている通信モジュールＣは親局Ｃあるいは一次局になっており、サーボモータｍ１、ｍ２、…やＰＷＭコンバータ２に設けられている通信モジュールｃ１、ｃ２、…は子局ｃ１、ｃ２、…あるいは二次局になっており、親局Ｃから子局ｃ１、ｃ２、…に対して指令等のデータを送信し、子局ｃ１、ｃ２、…からの応答等のデータを親局Ｃが受信するようになっている。なお、サーボモータｍ１、ｍ２、…に設けられているエンコーダＥＣ、ＥＣ、…の信号は子局ｃ１、ｃ２、…に入力されており、サーボモータｍ１、ｍ２、…の位相についてのデータも、このパケットによって子局ｃ１、ｃ２、…から親局Ｃに送られるようになっている。
【００１４】
本実施の形態に係る電動射出成形機１における、コントローラ５と、ＰＷＭコンバータ２と、サーボモータｍ１、ｍ２、…の通信について説明する。正常時においてリング型ネットワーク４を流れるパケットは、図２の（ア）に示されているように、全ての子局ｃ１、ｃ２、…に対するデータを含んでいる。すなわち第１の子局通信データ、第２の子局通信データ、…第ｎの子局通信データを含んでいる。各子局ｃ１、ｃ２、…の通信データの前後は、特定のビットパターンからなるフラグＦ、Ｆが付加されており、フラグＦによって各子局ｃ１、ｃ２、…の通信データを区別できるようになっている。フラグＦのビットパターンは本実施の形態においては「０１１１１１１０」である。各子局ｃ１、ｃ２、…の通信データは、いずれも同じ構造からなり、例えば第ｍの子局通信データは、次の情報から構成されている。
・第ｍの子局のアドレスＡ
リング型ネットワーク４において子局を識別する番号であり、ＩＤということもできる。
・コントロールビットＣＢ
送信データＤが、親局Ｃから子局ｃ１、ｃ２、…に対して送ったデータであるのか、子局ｃ１、ｃ２、…から親局Ｃに対して送ったデータであるのかを判断するためのビットである。送信データＤが親局Ｃから子局ｃ１、ｃ２、…に送ったものである場合「０」が、子局ｃ１、ｃ２、…から親局Ｃへ送ったものである場合「１」がセットされる。
・送信データＤ
親局Ｃから子局ｃ１、ｃ２、…に対して送られるデータ、あるいは子局ｃ１、ｃ２、…から親局Ｃへ送られるデータである。
・チェックコードＣＣ
アドレスＡとコントロールビットＣＢと送信データＤとからなるビット列が、誤り無く伝送されていることを確認するためのコードであり、このビット列に対してチェックサムで処理したコードが格納されている。受信側の通信モジュール側において、このビット列に対してチェックサムで処理し、チェックコードＣＣと比較することによって、伝送の誤りの発生の有無を判断できる。
【００１５】
このようなパケットは次のように送られている。まず親局Ｃから送られるパケットは、全ての子局ｃ１、ｃ２、…に対するデータであるので、第１〜ｎの子局通信データにおいて全てのコントロールビットＣＢは「０」にセットされ、各子局ｃ１、ｃ２、…に対する指令等のデータが該当する送信データＤに格納されている。最初の子局ｃ１すなわち第１の子局ｃ１では、第１の子局通信データだけを読み取って、送信データＤを通信モジュールｃ１内のメモリに格納する。そして第１の子局ｃ１から親局Ｃに対して送るデータを送信データＤに上書きし、コントロールビットＣＢを「１」に書き換える。第２〜ｎの子局通信データについてはそのままとして、これら第１〜ｎの子局通信データからなるパケットを第２の子局ｃ２に送信する。第２の子局ｃ２では、第２の子局通信データだけを読み取って、送信データＤを通信モジュールｃ２内のメモリに格納し、第２の子局ｃ２から親局Ｃに対して送るデータを送信データＤに上書きし、コントロールビットＣＢを「１」に書き換える。他の子局の通信データはそのままとしてこれら第１〜ｎの子局通信データからなるパケットを第３の子局ｃ３に送信する。以下同様にして各子局ｃ３、ｃ４、…において処理すると、親局Ｃが受信するパケットは、親局Ｃに対する各子局ｃ１、ｃ２、…からのデータになり、第１〜ｎの子局通信データの全てのコントロールビットＣＢは「１」になっている。本実施の形態に係るリング型ネットワーク４においては、パケットがネットワークを１周する毎に、親局Ｃから全ての子局ｃ１、ｃ２、…に対してデータを送り、かつ全ての子局ｃ１、ｃ２、…から親局Ｃがデータを受信できることになる。本実施の形態においては、このようなパケットが定周期、例えば５０μ秒毎にリング型ネットワーク４上を流れるようになっている。
【００１６】
このようなリング型ネットワーク４において、いずれかの子局ｃ１、ｃ２、…が故障した場合、あるいはいずれかの通信線が断線した場合、それより下流のネットワークにはパケットが流れない。例えば第３の子局ｃ３が故障した場合、あるいは第３の子局ｃ３と第４の子局ｃ４の間の通信線が断線した場合、第４の子局ｃ４以降のネットワークにはパケットが流れない。そうすると親局Ｃはパケットを受信することができず、どの箇所において故障が発生しているのかを判断できない。本実施の形態においては各子局ｃ１、ｃ２、…が能動的に異常発生通知パケットを送信することによって、親局Ｃが故障箇所を推定できるようにしている。
【００１７】
具体的には各子局ｃ１、ｃ２、…は次のように処理する。子局ｃ１、ｃ２、…は、常時パケットの受信状態を確認する。子局ｃ１、ｃ２、…が所定のしきい時間、例えば１ミリ秒を超えてパケットの受信が無かったとき、故障が発生しているものと判断し、図２の（イ）で示されている異常発生通知パケットを送信する。異常発生通知パケットには、自局のアドレスＡすなわちＩＤの他、特定のビットパターンからなるエラーフラグＥが含まれている。例えば第３の子局ｃ３が故障した場合、あるいは第３の子局ｃ３と第４の子局ｃ４の間の通信線が断線した場合には、これより下流の全ての子局ｃ４、ｃ５、…、すなわち第４の子局ｃ４、第５の子局ｃ５、…第ｎの子局ｃｎから異常発生通知パケットが送信されることになる。親局Ｃにおいては複数個の異常発生通知パケットを受信することになる。そうすると親局Ｃは、これらのパケットを送信した複数の子局ｃ４、ｃ５、…のうち、最上流の子局ｃ４の上流側において故障が発生したと推定することができる。
【００１８】
なお、複数の子局ｃ４、ｃ５、…から同時に異常発生通知パケットを送信すると、パケットの紛失が発生する可能性がある。そこで本実施の形態においてはそれぞれの子局ｃ１、ｃ２、…に、予め異なる待ち時間が設定されており、各子局ｃ１、ｃ２、…は異常発生通知パケットを送信する前に、待ち時間だけ待つようにする。これによって各子局ｃ１、ｃ２、…が異常発生通知パケットを送信するタイミングを互いにずらすことができ、パケットの紛失を防止できるようになっている。
【符号の説明】
【００１９】
１      電動射出成形機          ２      ＰＷＭコンバータ
４      リング型ネットワーク    ５      コントローラ
ｍ１、ｍ２、…      サーボモータ
Ｃ                  親局
ｃ１、ｃ２、…      子局
ｄ１、ｄ２、…      ドライブ基板
【図１】
2013229705.tif 000003
【図２】
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