特許 7063901 エネルギー・チェーンの動作を監視するためのシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-25

(45)【発行日】2022-05-09

(54)【発明の名称】エネルギー・チェーンの動作を監視するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/023 20190101AFI20220426BHJP

   F16G 13/16 20060101ALI20220426BHJP

   H02G 11/00 20060101ALI20220426BHJP

   G01P 15/18 20130101ALI20220426BHJP

【ＦＩ】

G01M13/023

F16G13/16

H02G11/00 060

G01P15/18

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2019532034

(86)(22)【出願日】2017-12-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-21

(86)【国際出願番号】 EP2017084570

(87)【国際公開番号】W WO2018115528

(87)【国際公開日】2018-06-28

【審査請求日】2020-11-20

(31)【優先権主張番号】202016107317.0

(32)【優先日】2016-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】507336499

【氏名又は名称】イグス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクター ハフトゥング

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100196117

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 利恵

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス ヘルメイ

(72)【発明者】

【氏名】チロアレクサンダー ジャイケル

(72)【発明者】

【氏名】ドミニク バルテン

(72)【発明者】

【氏名】リチャード ヘーブリング

(72)【発明者】

【氏名】コンスタンチン シュメル

【審査官】瓦井 秀憲

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０５２７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－１０９６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７８３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／１０２０１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００９－５０５０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１６５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１８６７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３３０４７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １３／００－１３／０４５

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｆ１６Ｇ １３／１６

Ｈ０２Ｇ １１／００

Ｇ０１Ｐ １５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース（２）への接続のための第１の接続点と、ドライバ（４）への接続のために、該第１の接続点に対して相対的に移動可能な第２の接続点との間の、例えば、ケーブル、ホースなどの少なくとも１つのラインの誘導のためのエネルギー・チェーンの動作のための監視システム（１０、・・・、５０）であって、
可動ストランド（１２）、静止ストランド（１１）、およびこれらの間の偏向アーク（１３）を形成しながら、変位経路に沿って変位可能なエネルギー・チェーン（１）と、
前記エネルギー・チェーンの状態に依存して、それぞれが少なくとも１つの出力を生成する、少なくとも１つまたは複数のセンサと、
前記エネルギー・チェーンの前記動作において、エラー状態が発生するかどうかを監視するために、前記センサの前記少なくとも１つの出力を評価する評価ユニット（６）と、
を含み、
前記少なくとも１つまたは複数のセンサ（１５－ｉ；・・・４５－ｉ；５５）は、静止的に配置され、前記エネルギー・チェーン（１）の前記変位経路に沿って検出経路を形成し、それぞれが、該エネルギー・チェーン（１）の前記センサへの接近、および／または、該エネルギー・チェーンによる該センサの接触に反応し、前記センサ（１５－ｉ；・・・４５－ｉ）は、好ましくは非接触様式で前記エネルギー・チェーンと相互作用する、
監視システム（１０、・・・、５０）。

【請求項2】

前記センサ（１５－ｉ；・・・４５－ｉ）は、非接触近接スイッチとして、好ましくは光学近接スイッチとして構成され、前記エネルギー・チェーンと非接触様式で相互作用する、請求項１に記載の監視システム。

【請求項3】

前記センサ（１５－ｉ）は、前記可動ストランド（１２）の名目上のコースより上の高さに配置される、請求項１または２に記載の監視システム。

【請求項4】

前記センサ（１５－ｉ；・・・３５－ｉ）は、一定の間隔で配置され、該間隔は、好ましくは前記エネルギー・チェーン（１）のリンク・セパレータよりも大きく、および／または、好ましくは前記偏向アーク半径の大きさの６倍よりも小さいかまたは等しく、特に、該偏向アーク半径の大きさの２倍である、請求項１から３のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項5】

前記評価ユニット（６）は、動作中、前記センサ（１５－ｉ；・・・４５－ｉ）の出力を、名目上の基準センサ出力と連続的に比較するために、該名目上の基準センサ出力を記憶することが可能なストレージを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項6】

複数のセンサ（１５－ｉ；・・・４５－ｉ）が提供され、
好ましくは線形バス・トポロジを伴うフィールドバス（１６）、例えばＡＳＩバス、ＣＡＮバスなどを介した通信のために、前記評価ユニット（６）と有線接続され、または、
ワイヤレス・インターフェース（６８）を介して該評価ユニットと通信する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項7】

少なくとも１つのインターフェース・モジュール、特にバス・インターフェース・モジュール（１８）または無線インターフェース・モジュール（６８）が、前記評価ユニット（６）と接続され、前記センサ（１５－ｉ；４５－ｉ）は、前記インターフェース・モジュールを介して該評価ユニットと通信する、請求項６に記載の監視システム。

【請求項8】

前記センサ（１５－ｉ；・・・４５－ｉ）は、前記エネルギー・チェーンの一方の側面に沿って一方向に分配され、特にガイド溝の一方の側面に一方向に取り付けられ、該エネルギー・チェーン（１）は横方向に誘導される、請求項１から７のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項9】

前記センサ（５５）は、細長いトリガ要素（５７）、特に、前記可動ストランドの名目上のコースの上の該可動ストランドの反対側に前記検出経路を形成し、前記エネルギー・チェーン（１）による前記トリガ要素の接触の際にトリガするトリガ・コードを備える、請求項１に記載の監視システム。

【請求項10】

ベース（２）への接続のための第１の接続点と、該第１の接続点に対して相対的に移動可能な第２の接続点との間の、ドライバ（４）への接続のために、例えば、ケーブル、ホースなどの少なくとも１つのラインを誘導するためのエネルギー・チェーン（１）の動作のための監視システム（６０；７０）であって、
可動ストランド（１２）、静止ストランド（１１）、およびこれらの間の偏向アーク（１３）を形成しながら、変位経路に沿って変位可能なエネルギー・チェーン（１）と、
測定によってパラメータを検出するために、測定量検出器を含む、前記エネルギー・チェーン上の複数のセンサを伴う配置と、
前記エネルギー・チェーンの動作において、エラー状態が発生するかどうかを監視するために、前記センサと相互作用する、評価ユニット（６）と、
を含み、
－ 複数のセンサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）は、前記エネルギー・チェーンの長さに沿ったセンサとして分配され、前記エネルギー・チェーンまたは前記エネルギー・チェーン内部に取り付けられ、
－ 各センサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）は、測定によって検出される前記パラメータに対応する、前記評価ユニット（６）への出力の伝送のための通信ユニット（６５Ｂ）を備え、
前記センサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）の各々が、運動学的パラメータの定量的検出のための、前記測定量検出器（６５Ａ）としての加速度センサ（６５Ａ）を備え、対応する出力を前記評価ユニット（６）に伝送する、少なくとも１つの集積回路（６５１；６５２）を含む監視システム（６０；７０）。

【請求項11】

前記加速度センサ（６５Ａ）は、３軸加速度センサである請求項１０に記載の監視システム。

【請求項12】

前記通信ユニット（６５Ｂ）は、好ましくは、エラー訂正を伴う通信プロトコルを介した、無線を介したワイヤレス・データ通信のため、または、データ・バス（７６）を介した有線データ通信のために構成される、請求項１０または１１に記載の監視システム。

【請求項13】

前記集積回路（６５１；６５２）は、
－ 空間的向きの前記定量的検出のための位置センサを含み、および／または、
－ 前記空間内の絶対高さの前記定量的検出のための高さセンサを含み、
対応する出力を前記評価ユニットに伝送する、
請求項１０または１２に記載の監視システム。

【請求項14】

各センサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）はエネルギー・ストレージを備える、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項15】

各センサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）は、特に、近接場結合のための受信コイルを伴う、非接触誘導エネルギー伝達のための回路を備える、請求項１０から１３のうちのいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項16】

前記通信ユニット（６５Ｂ）は、特に前記センサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）の一体部分として、集積回路（６５１；６５２）内に実装される、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項17】

前記センサ・モジュールは、
－ 前記エネルギー・チェーンのチェーンリンクに解放可能なように取り付けられたクロス・ウェブ内に一体化され、または、
－ 前記エネルギー・チェーンのチェーンリンクに解放可能なように取り付けられた別のウェブ内に一体化される、
請求項１０から１６のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項18】

前記センサ・モジュール（６５－ｉ；７５－ｉ）は、前記エネルギー・チェーン（１）の縦方向に沿って一定の間隔で配置され、距離は、好ましくは前記偏向アーク（１３）のアーク長さ以下であり、特に、前記偏向アークの半径の１．６倍以下である、請求項１０から１７のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項19】

ベース（２）への接続のための第１の接続点と、該第１の接続点に対して相対的に移動可能な第２の接続点との間の、ドライバ（４）への接続のために、例えば、ケーブル、ホースなどの少なくとも１つのラインを誘導するためのエネルギー・チェーン（１）のための監視システム（８０）であって、
可動ストランド（１２）、静止ストランド（１１）、およびこれらの間に配置された偏向アーク（１３）を形成しながら、変位経路に沿って変位可能なエネルギー・チェーン（１）、
前記第２の接続点を有する前記可動ストランド（１２）の端部領域に配置され、または、前記ドライバに配置される、少なくとも１つのセンサ・モジュール（６５；８６５；９６５）、および、
－ 運動学的パラメータの、特に、前記端部領域の加速度、速度、および／または位置の定量的検出のためのセンサ（６５Ａ）、ならびに、
－ 検出された運動学的パラメータに依存する出力データの、インターフェースまたは評価ユニット（８６）への伝送のための通信ユニット（６５Ｂ）、
を含む、
監視システム（８０）。

【請求項20】

運動学的パラメータの検出のための前記センサ（６５Ａ）は、加速度センサ、特に３軸加速度センサである、請求項１９に記載の監視システム。

【請求項21】

前記センサ・モジュール（６５；８６５；９６５）、特に前記通信ユニット（６５Ｂ）は、前記センサ・モジュールの識別に使用可能な一意の識別子を備える、請求項１９または２０に記載の監視システム。

【請求項22】

前記センサ・モジュール（６５；８６５；９６５）は、動作パラメータおよび／または環境パラメータの前記定量的検出のための少なくとも１つのさらなるセンサ（６５Ｅ）を含む、請求項１９に記載の監視システム。

【請求項23】

前記さらなるセンサ（６５Ｅ）は温度センサである、請求項２２に記載の監視システム。

【請求項24】

前記通信ユニット（６５Ｂ）は、ワイヤレス通信用の集積回路として構成される、請求項１９から２３のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項25】

前記通信ユニット（６５Ｂ）は、ワイヤード・バス（７６）を介した有線通信用の集積回路として構成される、請求項１９から２３のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項26】

前記センサ・モジュール（６５；８６５；９６５）は、前記エネルギー・チェーンのチェーンリンクに、特にクロス・ウェブに、解放可能なように取り付けられる、請求項１９から２５のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項27】

前記センサ・モジュール（６５；８６５；９６５）は、
－ 前記エネルギー・チェーンのチェーンリンクに解放可能なように取り付けられたクロス・ウェブ内に一体化され、または、
－ 前記エネルギー・チェーンのチェーンリンクに解放可能なように取り付けられた別のウェブ内に一体化される、
請求項２６に記載の監視システム。

【請求項28】

前記エネルギー・チェーン（１）は、特に長い変位経路のために、上部ストランド（１２）をスライドオフまたはロールオフするように構成される、請求項１から２７のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項29】

前記エネルギー・チェーンの動作における機能監視の目的で位置を決定するための、請求項１０から１８のいずれか一項に記載の監視システムの使用。

【請求項30】

耐用年数の予測および／または前記エネルギー・チェーンの監視の目的で、進行した変位経路を決定するための、請求項１９から２７のいずれか一項に記載の監視システムの使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、少なくとも１つのエネルギー・チェーンの動作の監視、あるいは、同様のアクティブなまたは動的なライン・ガイド・デバイスの動作の監視に関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギー・チェーンは、ベースまたは固定点と、相対的にベースへの移動が可能なドライバとの間の少なくとも１つの供給ラインを誘導するために用いられる。典型的には、エネルギー・チェーンは、本明細書において、可動ストランド、静止ストランド、およびこれらの間に配置される偏向アークを形成し、偏向アークは、ドライバの半分の速さで移動する。典型的には、エネルギー・チェーンは、電力および／または信号供給のためのケーブル、ならびに、液体または気体の動作流体を供給するためのホースなどの、複数の供給ラインを誘導する。

【0003】

エネルギー・チェーンの通常の動作において、または意図された動作において、可動ストランドは、ドライバによって変位方向に引かれ、または押される。チェーンは、摩擦および慣性に起因する動きに対向する力を生じさせ、部分的に、長さおよび重さに応じて、相当な張力または圧力を受け得る。

【0004】

動作の間に、特に圧力に起因して、とりわけ、高速のおよび／または長い変位経路を伴うエネルギー・チェーンにおいて、エラー状態が発生し得る。エネルギー・チェーンの通常の動作は、摩耗に起因して中断され得るが、外部エラーまたは欠陥という理由でも、例えば、最大変位経路の超過につながる制御エラー、あるいは干渉物または障害物によっても、中断され得る。チェーンのエラー状態は、結果として、例えば、偏向アーク前方のプッシュ方向での可動ストランドの離脱、適切なコースからのアークコースの逸脱、ガイドからの突出などの、チェーンの断裂に至るまでのケースを生じさせる可能性がある。

【0005】

この背景に対して、本発明は、特に、初期段階におけるこうしたエラー状態の認識のための監視システムに関し、本システムには、エネルギー・チェーンの状態に依存する少なくとも１つの出力を発生させる少なくとも１つのセンサと、評価ユニットとが装備される。評価ユニットは、センサの出力を評価して、特に、ラインが内部で誘導されているエネルギー供給チェーンが損傷する前に、エネルギー・チェーンの動作において危機的な状態が発生しているかどうかを監視する。

【0006】

こうしたシステムは、すでに知られており（例えば、特許文献１参照。）、本出願人によって市場に成功裡に投入されている。本明細書において、どの力がエネルギー・チェーンに作用しているかは、力センサとして構成された１つまたは複数のセンサによって検出される。評価ユニットは、誤動作が生じていないかどうかを認識するために、検出された力を所定の許容範囲と比較する。

【0007】

力センサのさらなる展開が特許文献２において提案されている。ここで、この文書は、信頼できる測定のために、ドライバと対応する接続点またはエネルギー・チェーンの端部取り付け部分との間での力の伝達において、複数の力変換器をセンサとして配置することを提案している。力変換器は、この端部側においてエネルギー・チェーンに加えられる力を測定し、この力は状態依存パラメータとして監視される。

【0008】

同様に、特許文献３または特許文献４は、安全な運転停止のための力測定を開示している。これらの特許文献において、エネルギー・チェーンは、作用している力に応じて、供給されるプラント、機械などから切断される。

【0009】

これらのすでに知られている手法は、必要であれば、損傷する前、特にエネルギー・チェーンの断裂の前に介入するために、許容できないほど高い力が発生しないかどうかを監視する。初期段階において、力の測定、すなわち、度量衡的な定量パラメータ検出に基づいて、多くの誤作動を認識することができる。

【0010】

変位経路に沿って、エネルギー・チェーンと接触可能な多数の接触手段を提供することが、さらに提案されている（例えば、特許文献３、１１頁参照）。これらの接触手段は、信号を生成し、この信号の評価によって、動作を変更すること、特に、前述した機械からのエネルギー・チェーンの切断が可能である。

【0011】

しかしながら、以前から知られたシステムでは、エネルギー・チェーンの現在の位置に関して、特に、全体としてエネルギー・チェーンが通常のコースを示しているかどうかに関して、確実な言及を行うことができない。

【0012】

測定技術の意味において実際の測定に基づかないさらなる手法が、特許文献５の出願人によって提案されてきた。この場合、エネルギー・チェーンのいくつかのチェーン・リンクを選択すると、単純なスイッチ状のセンサが、それぞれチェーン・リンクでまたはチェーン・リンク内に配置され、このセンサを用いて、ある角度範囲を超えたチェーン・リンクの旋回を検知することができる。そのために、それぞれのチェーン・リンクの空間的向きを検出する、例えば水銀スイッチとして具体化される重力スイッチが提供可能である。エネルギー・チェーン内の複数のこのような様式のセンサに基づいて、現在の位置を、特に、偏向アークが名目上のコースを示しているかどうかに関して、単に相対的に概略で監視することが可能である。この解決策は、エネルギー・チェーン上またはエネルギー・チェーン内に多数の追加のデバイスと共にかなりのケーブルを配線するため、複雑でもある。

【0013】

さらに、すでに発生しているチェーン断裂を認識するのみの非汎用システムも知られている。しかしながら、これは、例えば予防保全のための早期認識ができず、望ましくない誤動作を防止するものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】国際公開第２００４／０９０３７５ パンフレット

【文献】国際公開第２０１３／１５６６０７ パンフレット

【文献】国際公開第２００９／０９５４７０ パンフレット

【文献】欧州特許出願公開第２ ２３５ ３９６ 明細書

【文献】独国実用新案第２０ ２００４ ００５ ８５８

【発明の概要】

【0015】

したがって、本発明の第１の目的は、ロバストであるにもかかわらず単純な、特に、わずかな製造作業のみに関連する、エネルギー・チェーンの動作を監視するための解決策を提案することである。ここで、システムは、エラー状態の早期検出も可能とするべきである。

【0016】

したがって、本発明の独立した第２の目的は、エネルギー・チェーンの現在の状態に関して、特にコースに関して、配線作業を著しく増加させることなく、より正確な言及を可能にする監視システムを提案することである。

【0017】

前述の第１の目的の解決策として、本発明は、請求項１の特徴を有する監視システムを提案する。この監視システムの有利な実施形態は、従属請求項２から９の主題である。

【0018】

これらとは無関係に、本発明は、第２の目的を達成するために請求項１０の特徴を有する監視システムを提案する。この監視システムの有利な実施形態は、従属請求項１１から１９の主題である。

【0019】

本発明の第３の独立した目的は、例えば予防保全の目的で、耐用年数、特にエネルギー・チェーンの残りの耐用年数に関する言及を可能にするシステムを提案することにある。そのため、独立した第３の態様によれば、請求項２０の特徴を有するシステムが提案される。この監視システムの有利な実施形態は、従属請求項２１から２８の主題である。

【0020】

エネルギー・チェーンは、一般に、ベースへの接続のための第１の接続点と、ドライバ（エントレインメント部材とも呼ばれる）への接続のために、第１の接続点に対して相対的に移動可能な第２の接続点との間の少なくとも１つのラインの誘導のためのアクティブで動的なライン・ガイド・デバイスである。典型的には、ベースは静止しており、ドライバは相対的に移動可能であって、例えば、供給される機械またはプラントの可動部分に配置される。エネルギー・チェーンは、変位経路に沿って変位可能であり、本明細書において、それ自体が知られた様式で、可動ストランド、静止ストランド、およびこれらの間で両方のストランドを接続する偏向アークを含む。典型的には、エネルギー・チェーンの移動は一平面内で行われる。しかしながら、例えばロボットにおける横移動または３次元移動に伴うコースも、本発明の範囲内である。

【0021】

汎用監視システムは、任意のエネルギー・チェーン、および、エネルギー・チェーンの状態に依存して少なくとも１つの出力を生成する、一般に少なくとも１つのセンサ、または具体的には少なくとも１つの測定量検出器を含む。さらに汎用システムは、この少なくとも１つの出力を、好ましくは別の評価ユニットに基づいて評価する。「出力」という用語は、本明細書では一般に情報の意味で理解される。この情報は、典型的には、評価すべき１つまたは複数のデジタルまたはアナログの電気信号によって伝送される。空間的にセンサ内またはセンサ上に、あるいはセンサ・モジュール内またはセンサ・モジュール上に、測定量検出器と一体化される、評価ユニットは、本発明の範囲内に存在する。

【0022】

評価ユニットは、それぞれの出力時に出力として生成される状態値を処理することができる。評価ユニットは、全体として状態値のセットを予測されるセットと比較することができる。評価ユニットは、例えば各値を個別に、所定のターゲット値あるいは許容範囲または許容フィールドと比較することもできる。評価ユニットは、いずれの場合でも、エネルギー・チェーンの動作において、初期の段階で、エラー状態、例えば望ましくない位置または誤ったコースが発生しているかどうかを認識するために、出力を処理する。危機的であると判断された矛盾がある場合、評価ユニットは、エネルギー・チェーンの断裂を回避するために、ドライバが接続された機械の移動部分を停止するための信号を出力することができる。本明細書において、処理は、特に、評価ユニットのティーチイン・モードで事前に指定された、ターゲット値および比較値に基づき得る。例えば、これは、通常の動作が段階的に実行される場合に発生し、評価ユニットは、評価に必要な、正常値または基準値と見なされる動作パラメータを記録する。

【0023】

本発明の第１の態様
本発明の第１の態様によれば（請求項１によれば）、第１の前述の目的は、少なくとも１つまたは複数のセンサが静止状態で配置され、エネルギー・チェーンの変位経路に沿って実質的に延在する検出経路を形成するという点で、すでに達成されている。本明細書において、検出経路は、変位経路のサブセクションを介して、または同様の障害傾向部分全体を介して延在する。検出経路は、特に変位経路に平行に、直接変位経路において、および／または、空間的にこの経路の近隣に、延在可能である。センサまたは複数のセンサは、固定位置に、または静止状態で配置され、結果として、通常の変位経路からのチェーンの逸脱、障害のない通常動作の変位経路を、可動エネルギー・チェーンからそれ自体を変位させることなく、検出することができる。

【0024】

本発明によれば、少なくとも１つまたは複数の静止センサはそれぞれ、エネルギー・チェーンがセンサに接近すること、および／または、エネルギー・チェーンがセンサに接触することに反応可能である。言い換えれば、それぞれのセンサは、それら自体に直近のエネルギー・チェーンの存在を認識または検出できる位置にあるように構成される。センサは、エネルギー・チェーンとの接触を、例えば機械的に検出することができる。しかしながら、摩耗を避けるために、センサの領域に依存して事前に定義された区域内にあるエネルギー・チェーンの存在を接触せずに検知するセンサが、特に好ましい。センサは、通常動作中のチェーンと相互作用するように、および／または、エラー状態にあるチェーンと相互作用するように、配置可能である。

【0025】

本発明による監視システムは、知られている監視システムに比べて多くの実装可能性および多数の利点を提供する。１つには、検出システム自体がエネルギー・チェーン以外の可動部分を含む必要がないため、システムは特にロバストであり、すなわち障害の傾向が少ない。したがって、１つまたは複数の静止センサを、潜在的にエラー状態になる傾向がある、縦断面またはチェーン・リンク上にあるいは縦断面内またはチェーン・リンク内に直接配置する代わりに、エネルギー・チェーン自体から離して配置することが可能であり、それでもなお、重要な区域を監視する働きをする。結果として、センサ自体がエラー状態の影響を受けないように本質的に保護される。

【0026】

したがって、従来技術で知られているシステムとは異なり、本発明の第１の態様のセンサは、チェーンの外側、または外部に配置可能である。したがって、エネルギー・チェーン自体の構造には変更が必要なく、またはせいぜい非常にわずかな変更でよい。

【0027】

検出経路は、単一のセンサと相互作用し、機械的作動を例えば信号に変換する、１つまたは複数のトリガ要素、感知要素などによって形成可能である。

【0028】

特に好ましいことに、本発明による第１の態様による監視システムは、好ましくは変位方向に平行な分配に基づいて検出経路を形成するために、変位経路に沿って静止状態で分配された、複数の個別センサを含む。これにより、システムは、本質的に、検出経路に対するエネルギー・チェーンの現在の位置に関する状態情報を検出することができる。

【0029】

エネルギー・チェーンの位置の検出の望ましい精度は、選択された数のセンサを介して、または個別センサの互いの距離を介して適合可能である。複数の局所的に離散して配置されたセンサを有する実施形態は、個別センサの故障が全体的な検出信頼性に与え得る影響はわずかであり、いかなる場合にもシステム故障につながるとは限らないため、特にロバストである。本明細書において、複数という用語は、特に、十分に大きな数として理解されるため、常に、少なくとも１つのセンサが、少なくとも障害傾向にあるエネルギー・チェーンの縦断面において変位する偏向アークと相互作用することになる。

【0030】

さらに値離散出力信号を生成する当業者に知られた実績のあるスイッチを、センサとして採用することができる。これによって、評価ユニットにおける計算作業が簡略化される。

【0031】

好ましくは、非接触様式でエネルギー・チェーンと相互作用するこうしたセンサは、特に非接触近接スイッチである。特に好ましくは、光学近接スイッチ、好ましくは光センサが、すなわち、光学送信器および受信器が１つのユニットに一体化され、好ましくは反射器が必要のない光学センサが、この目的で用いられる。別々の受信器を伴う一方向光バリア、または、追加の反射器を伴う反射光バリアが、光学近接スイッチとして用いられ得る。好ましい代替は容量性であり、非接触様式でエネルギー・チェーンと相互作用可能な、近接スイッチである。場合によってはエネルギー・チェーンの構造に対する変更に関連するが、技術的には、誘導性近接スイッチ、リード・スイッチ接点、ホール効果センサなどの、他の非接触近接スイッチでもあることが可能である。非接触実施形態は、摩耗がなく、例えば、特定のチェーンに接続される構造およびサイズとは無関係に、様々なモデル・シリーズのエネルギー・チェーンと共に柔軟に使用可能であるため、特に長い耐用年数を有する。

【0032】

監視システムの好ましい実施形態において、センサは、可動ストランドの名目上のコースよりも高く、エネルギー・チェーンの横方向に配置される。この実施形態において、各センサは、閾値として事前に定義された高さの超過を、チェーンのエラー状態として認識することが可能である。この実施形態の一利点は、自立型エネルギー・チェーンならびにスライド式エネルギー・チェーンに適用可能なことである。この実施形態は、ガイド溝に一体化可能であり、製造中に発生する追加の作業はわずかである。

【0033】

さらに、センサは、可動ストランドの名目上のコースの高さに、エネルギー・チェーンの横方向に配置可能である。この場合、センサは、通常動作において、エネルギー・チェーンとの接触または接近を検知し、接近が発生しないかまたは欠如はエラー状態を意味する。代替として、センサは静止ストランドの名目上のコースの高さに、エネルギー・チェーンの横方向に配置可能であり、ドライバの現在の位置または速度に関する情報と共に評価することが可能である。静止ストランドの位置それ自体を、静止ストランドの反対側に、すなわち、リンク・プレートまたはクロス・ウェブの狭い側面に面して、配置されたセンサによって検出することも可能である。この実施形態において、センサは、通常の動作において、ならびにエラー状態において、例えば、近似様式で偏向アークの位置または変位速度を検出するために、エネルギー・チェーンと相互作用する。この位置は、例えばドライバの知られた現在位置に依存する、ターゲット位置と直接比較することが可能である。例えば、通常の動作における偏向アークの速さはドライバの速さの半分となり、典型的にはエラー状態においてより遅くなる。いずれにしろ、前述の実施形態はガイド溝内に遡及的に容易に設置可能であるか、または、それらと共に製造可能である。

【0034】

特に好ましくは、センサは、偏向アークが検出経路を介して進むにつれて、次々に偏向アークと相互作用する。したがって、偏向アークの現在の位置は単純な様式で少なくとも大まかに決定可能であり、ターゲット位置と比較可能であるか、または、その速さは近似様式で決定可能である。この効果は、センサが可動ストランドの名目上のコースと静止ストランドの名目上のコースとの間の高さに配置される場合、自立型エネルギー・チェーンにおいて達成可能である。スライド式エネルギー・チェーンにおいて、可動ストランドの名目上のコースの高さにある検出経路も可能である。

【0035】

好ましくは、センサは一定の間隔で配置され、距離の最小量は、リンク・チェーンの場合（縦方向における）リンク・セパレータであるか、または、いずれの場合も、（横断面における）エネルギー・チェーンの構造高さである。最大量の場合、距離は所定の偏向アーク半径、すなわち、偏向アークによってアンダーカットされることのない半径よりも、小さいかまたは等しいはずである。したがって、エネルギー・チェーンは、２つの近隣センサの間の自由空間を介して認識されずに移動することはできないため、障害のあるコースを常に確実に検出することができる。しかしながら、多くの場合、半径の倍数、例えば半径の４倍または６倍に対応する距離が十分である。

【0036】

センサは、エネルギー・チェーンが側面に沿ったガイドである、ガイド溝上またはガイド溝内に取り付け可能である。利点は、センサがガイド溝と共に製造および送達可能であり、オンサイト設置作業が削減される点である。さらに作業を削減するために、エネルギー・チェーンの接近および／または接触に反応するように、エネルギー・チェーンまたはガイド溝の片側のみに配置する必要があるセンサが好ましい。

【0037】

評価ユニットは、動作中にセンサの出力を連続して評価することができる。連続評価は、十分な頻度で時間離散的に、または時間連続的に、実行可能である。評価ユニットは、動作中に、センサの出力と事前に記憶された名目基準センサ出力とを連続的に比較するために、名目基準センサ出力を、ティーチイン・プロセスを介して記憶することが可能であるかまたは事前に記憶している、ストレージを備えることができる。基準センサ出力は、チェーンを作動させるときにチェーンの基準ランを介して生成可能であるか、または、コンピュータ・モデルの前の作業を介して生成可能である。したがって、評価ユニットは、エラー状態が発生するかどうかを監視するために、比較すること、特に各進行方向について所定の名目シーケンスと比較することができる。監視システムを作動させるときのティーチイン・モードでの名目動作について、名目シーケンスを決定および設定することができる。偏向アークの位置の検出に伴う単純な原理は、例えば常に直近のセンサが、シーケンスの次のセンサとしてトリガすることのみを必要とする。予期せぬセンサがトリガされた場合、エラー状態であると結論付けることができる。

【0038】

複数のセンサにおいて、各センサは、通信のために、評価ユニット、あるいは１つまたは複数の介挿されたバス・インターフェース・モジュール、バス結合器などと、フィールドバス、好ましくは線形バス・トポロジを介して（順次に）、および、特にＡＳＩバス、ＣＡＮバスなどの２線式技術において、接続可能である。例えばＩＥＣ ６１１５８規格に従ったＩｎｔｅｒｂｕｓまたはＰｒｏｆｉｂｕｓなどの他のタイプのバスも、考慮に入れることができる。特に、直列２線式技術において、配線作業はできる限り少なく維持される。静止センサには、好ましくはバスを介して電気エネルギーが供給される。センサが評価ユニットと通信する際に介するワイヤレス・インターフェース、例えばＷｉ－Ｆｉ（登録商標）も想定される。ワイヤレス変形態は、監視システムのオンサイト設置を大幅に簡略化することができる。

【0039】

センサは、好ましくはエネルギー・チェーンの片側のみに沿って、または両側上に、例えば交互に分配することができる。

【0040】

１つのセンサのみまたは数個のセンサのみを含む代替実施形態において、センサは、このストランドに対向する可動ストランドの名目上のコースの上に検出経路を形成し、トリガ要素の接触時にエネルギー・チェーンによってトリガする、細長いトリガ要素、特にトリガ・コードを含む。

【0041】

この場合、センサは、チェーンの障害コースにおいてのみ発生する可能性のあるチェーンによる接触に反応する。これは、１つのセンサのみが必要であり、特定の評価は必要でないため、特にコスト効率の高い実施形態である。しかしながらこの場合、ある閾値を超えた場合のみ検出可能である。

【0042】

本発明の第２の態様
本発明の第２の態様によれば（請求項１０によれば）、第２の前述の目的は、複数のセンサ・モジュールは静止状態で取り付けられないが、このチェーン上またはチェーン内のエネルギー・チェーンの長さに沿って分配されるという点で、容易に達成される。このようにして、たとえこれがエネルギー・チェーンの局所的に制約されたサブセクションのみと関係する場合であっても、センサ・モジュールはそれぞれ、特に固定点の領域内で直接、エネルギー・チェーンの局所的な状態変化に反応することが可能である。

【0043】

モジュール設計のセンサ、すなわち、別個の測定量検出器を備える交換可能な閉機能ユニットの利点は、一方では、たとえエネルギー・チェーン内に多数のセンサ・ユニットがある場合でも、コストの削減にあり、複数の既存のチェーン・タイプ・シリーズにふさわしい設計は、改修目的のためにも可能である。本明細書で使用される場合、「複数」という用語は特に十分に多くの数に関し、エネルギー・チェーンの少なくとも障害傾向のある縦方向部分において、少なくとも１つのセンサ・モジュールが常に変位可能な偏向アーク内にあるように選択される。したがって、センサ・モジュールは、偏向アークがｎ個よりも多くのチェーン・リンクを含んでいないという条件で、あらゆるｎ番目のチェーン・リンクに取り付けることができる。

【0044】

センサ・モジュールは、好ましくは、エネルギー・チェーン内のラインのためのレセプタクル空間に設置可能であり、空間のわずかな部分、例えば１０％より非常に小さい部分のみを占有するようにコンパクトに構成される。リンク・プレート上の陥凹内に受け取られる、例えばスナップ留めされるセンサ・モジュールも想定される。

【0045】

本発明の第２の態様によれば、各センサ・モジュールは、本発明に従って評価ユニットに出力を送信するように働く通信ユニットを備え、出力は計量的に測定されたパラメータに依存する。別個の通信ユニットを各センサ・モジュール内に直接提供することができるか、または、複数のセンサ・モジュールは、エネルギー・チェーン内またはエネルギー・チェーン上で共通の通信ユニットを共有することができる。通信ユニットの技術を適切に選択することによって、たとえ相対的に多数のセンサ・モジュールの場合であっても、製造および設置作業を管理可能なレベルに維持することができる。加えて、好適な均一の通信プロトコルを使用して、最も様々な出力値を、同様に、エネルギー・チェーンの状態についての様々な定量的測定量も、送信することができる。

【0046】

本明細書における通信ユニットは、無線通信を介するワイヤレス・データ通信のために、または、データ・バスを介する有線データ通信のために、構成可能である。無線通信は、配線作業を大幅に最小化する。しかしながら、それにもかかわらずセンサ・モジュールのワイヤード電源が望ましい場合、ワイヤード・データ・バス、特に工業オートメーションのためのフィールドバスも、同様に使用可能である。どちらの場合でも、センサ・モジュールは、好ましくは通信プロトコルを介して、データ伝送に関するエラー訂正を通信する。このようにして通信ユニットは、本質的に、たとえ強力な電磁干渉場にあっても、確実な伝送または監視を可能にする。

【0047】

測定量検出器は、測定量を定量的に検出すること、すなわち、測定技法によってこの測定量を測定することが可能である。

【0048】

特にこのために、好ましい実施形態は、各センサ・モジュールが、測定量検出器を備える少なくとも１つの集積回路を有することを条件とする。最も多様なタイプのセンサは、すでに集積回路の形で入手可能であり、特に半導体技術においては低価格である。結果として、特に小さい構成サイズのモジュールが可能になっている。

【0049】

集積回路を備えるセンサ・モジュールは、測定量検出器として、好ましくは少なくとも、
－運動学的量、特に加速度、速さ、および／または位置の定量的検出のための、加速度センサ、特に３軸加速度センサ、
－空間的向きの定量的検出のための、位置センサ、例えばＭＥＭＳ回転速度センサ、および／または、
－空間における絶対高さの定量的検出のための、高さセンサ、
を備え得、それぞれが、対応する出力を評価ユニットに送信する。分散センサ・モジュールの、運動学的パラメータ、空間的位置、および／または絶対高さは、個々に、またはこれらの量のうちの少なくとも２つを組み合わせて、それぞれ、エネルギー・チェーンの現在の動作状態、特に、この状態が所定の名目上のパラメータの範囲内にあるかどうかに関する確実な監視に関して、相対的に正確に言及することができる。特に、加速度センサは、エネルギー・チェーンが望ましい名目上の挙動を示すかどうかを相対的に正確に決定することができ、また、断裂または停止を避けるために、初期段階での重大な逸脱も認識できる。

【0050】

デジタルＩＣを伴うより複雑なセンサ・モジュールの代替として、センサ・モジュールは、特に、定量的にエネルギー・チェーンの２つの隣り合うチェーン・リンクの間の相対旋回軸角度を検出するため、および、対応する定量的出力を評価ユニットに送信するために、測定量検出器として、実績のあるアナログ位置センサ、例えば、電位差計などを備えることも想定される。したがって、例えば、偏向アーク内に現在位置していない一部セクション内で望ましくない屈曲が発現しているかどうかを、容易に認識することができる。

【0051】

エネルギー供給のために、各センサ・モジュールは、好ましくはエネルギー・ストレージを、特に別個のエネルギー・ストレージを有する。したがって、例えばワイヤード電源は完全に省くことができる。各センサ・モジュールが、特に、近接場結合のための受信コイルを伴う、非接触誘導エネルギー伝達のための回路を備える場合、配線作業も削減される。加えて、これにより、エネルギー・チェーンの改修または交換が簡略化される。したがって例えば、それぞれ個別に接触を行う必要なしに、同じ供給ラインを用いて、すべてのセンサ・モジュールに供給することができる。

【0052】

通信ユニットが、特にＩＥＥＥ ８０２．１１に従ったＷｉ－Ｆｉ（登録商標）を介したワイヤレス通信用に構成されるとき、および、評価ユニットが対応する無線またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）インターフェースを備えるか、あるいは無線またはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）インターフェース・モジュールと接続されるとき、エネルギー・チェーン内の追加のケーブルを回避することが有利である。

【0053】

代替として、通信ユニットは、特に、ＡＳＩバス、ＣＡＮバスなどの２線式技術において、線形トポロジを伴うフィールドバスを介したワイヤード通信用に構成可能である。次いで評価ユニットは、対応するバス・インターフェースを備えるか、またはバス・インターフェース・モジュールに接続されるはずである。

【0054】

線形トポロジを伴う工業フィールドバスにおいても、すべてのセンサ・モジュールを共通のバス・ラインに接続できるため、配線作業が削減される。

【0055】

好ましい実施形態において、通信ユニットは、集積回路の形で、好ましくは、測定量検出器を備える同じ回路内の、特にセンサ・モジュールの一体部分として、または、後者に接続される別の集積回路として、実装され、すなわち、各センサ・モジュールにおいて、例えばＩ２Ｃを介して接続された別のＩＣも使用することが可能である。

【0056】

エネルギー・チェーンの構造を変更することなく、センサ・モジュールを容易に取り付けるために、各センサ・モジュールを、エネルギー・チェーンのチェーン・リンク内に解放可能なように取り付けられたクロス・ウェブ内に、または、エネルギー・チェーンのチェーン・リンクに解放可能なように取り付けられた別のウェブ内に、一体化することが可能である。これによって、既存のエネルギー・チェーンの容易な改修が可能である。

【0057】

エネルギー・チェーン上またはエネルギー・チェーン内のセンサ・モジュールにおいても、センサ・モジュールは、好ましくは、エネルギー・チェーンの縦方向に沿って一定の間隔で配置される。距離は、好ましくは偏向アークのアーク長さ以下であり、特に、十分に良好な精度の位置検出を達成するために、偏向アークの半径の１．６倍以下である。

【0058】

第１および第２の態様について別々に指定された様々な上記の好ましい特徴は、データ通信によって示されるように、それぞれ他の態様と組み合わせることも可能であるが、しかしながら、それぞれ独立に、本発明にとって不可欠であると見なされる。

【0059】

すべての実施形態は、上部ストランドをスライドオフまたはロールオフするエネルギー・チェーンにとって、特に、典型的には５ｍを超え、特に１０ｍを超える、長い変位経路のために設計されたおよそ水平のコースを備えるエネルギー・チェーンにとって、特に有利である。

【0060】

さらに、ほとんどの提案される監視システムまたは提案される配置は、特に、変位経路に関して特に偏向アークの、エネルギー・チェーンの監視のために、十分正確な連続的な位置決定を可能にする。偏向アークの位置における予期せぬ変化から、単純な様式で複数の故障を検出することができる。

【0061】

第１および第２の態様に従ったシステムは、特に、安全な運転停止の目的で、機能監視を可能にする。

【0062】

本発明の第３の態様
とりわけ、第３の態様は、エネルギー・チェーンおよびこれらのチェーンにおいて誘導されるラインの、残りの耐用年数の使用依存予測を可能にする。

【0063】

本発明の独立した第３の態様によれば（請求項２０によれば）、第３の前述の目的は、少なくとも１つのセンサ・モジュールが、第２の接続点を備える、可動ストランドの端部領域に配置されるか、またはドライバにも配置されるという点で、請求項２０の前文に従ったシステムにおいて、すでに達成される。この場合、提案されるセンサ・モジュールは、運動学的パラメータの、例えば、可動ストランドのドライバ側端部領域の加速度、速さ、および／または位置の、定量的検出のための、少なくとも１つのセンサ、ならびに、センサの出力データの、すなわち、さらなるデータ処理のためのインターフェースおよび／または評価ユニットへの、検出された運動学的パラメータに依存するセンサ出力に基づくデータの、伝送のための通信ユニットを有する。

【0064】

残りの有効年数または耐用年数の予測は、例えば、場合によっては事実上の、予測される有効年数の計算からの経験的データとの比較による、例えば、往復進行サイクルの回数、または実際に変位した進行経路に関するより正確なデータなどの、エネルギー・チェーンの動的挙動に関するデータの、連続的な検出による計算を介して、すでに決定可能である。上記で提案したセンサ・モジュールは、それ自体が、運動学的動作挙動の記録のためのデータ・ロガーを、エネルギー・チェーンに装備または改修することが可能である。通信ユニットを用いて上位コンピューティング・ユニットまたは評価ユニットにデータを伝送できるため、センサ・モジュール内に必ずしもストレージを実装する必要はない。

【0065】

特に好ましくは、移動したチェーン端部の運動学的パラメータを検出するためのセンサとして、加速度センサ、特に３軸加速度センサが提供される。これにより、多重積分によるドライバ側チェーン端部の動作中にカバーされる進行経路全体（進行した距離）の正確な決定が可能になる。したがって、所期の使用状態の知識において、摩耗状態に関する正確な結論が可能である。加速度センサは、発生する力の比（引く力／押す力）または実行動作からの振動データなどの、さらなる摩耗関連データも送達可能である。加えて、多くの応用例において、エネルギー・チェーンは２つの端部位置間を完全に往復進行するだけとは限らないため、加速度センサは本質的にサブ経路の確実な検出が可能である。

【0066】

加速度センサの代替として、例えば、進行経路または現在位置の連続的な検出が可能な、増分センサなどの経路センサ、または、ＧＰＳ測位デバイスなどの位置センサなど、他のセンサも想定可能である。

【0067】

センサ出力の処理のために、加速度センサ内に、例えばマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣなどの、取り扱ったかまたはすでに処理した測定データを通信ユニットに送達する、コンピューティング・ユニットが提供可能である。

【0068】

検出したデータを特定の顧客アプリケーションまたは当該のエネルギー・チェーンに割り当てるために、センサ・モジュール、特に通信ユニットは、事前に定義された、例えば確実に事前プログラミングした一意の識別子を備えることが可能であり、これを、センサ・モジュールの明確な識別（「センサ番号」）に使用することができる。このため、単純な実装では、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＣＡＮバスなどの、通信をアドレス指定するためのほとんどのプロトコルですでに使用されている既存の一意のＭＡＣアドレスが使用可能である。したがって、有効年数に影響を与える、チェーン・タイプ、寸法（幅、長さなど）、積載重量などの、特定用途向け情報を備えるリンクは、例えば好適なデータベースを用いて、またはコンピューティング・ユニットまたは評価ユニット内で、実行可能である。

【0069】

耐用年数の有用な予測を最適化するために、センサ・モジュールが、動作パラメータおよび／または環境パラメータの定量的検出のために、少なくとも１つのさらなるセンサを備えることが有利である。特に、温度センサは、経年モデルが考慮されるため、改良可能である。検出可能なさらなる動作および／または環境パラメータは、例えば、発生する振動、構造伝播音、埃などであり、本明細書では、振動は提供される加速度センサによって、または同様に追加の圧電型センサによって、検出可能である。

【0070】

通信ユニットは、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などによる、さらにまた第３の態様による、無線通信インターフェースを備える、ワイヤレス通信用の集積回路として構成可能であるか、あるいは、ＣＡＮバスまたは別の好適な工業用バスまたはフィールドバスなどの、有線バスを介し、さらにまた第３の態様に従った、通信用に構成可能である。

【0071】

既存のエネルギー・チェーンの初期設置のため、またはすでに設置されたエネルギー・チェーンの改修のためにも、センサ・モジュールが別個のハウジング内に一体化されており、特に、クロス・ウェブ上のエネルギー・チェーンのチェーン・リンク上の好適な接続を用いて、解放可能なように取り付け可能であることが有利である。さらに、第２の態様に従って上記でより詳細に説明したセンサ・モジュールの他の特徴も、第３の態様において採用可能である。

【0072】

開発において、通信ユニットへのインターフェースを有する評価ユニットまたはコンピューティング・ユニットが提供され、すべての既存のセンサ・モジュールから送信されるデータを収集し、独立解決策として、有効年数の計算を実行するか、または、この目的のために、例えばクラウド・解決策にデータを転送する。

【0073】

第３の態様は、典型的にはスライドオフまたはロールオフする上部ストランドを用いて構成される長い変位経路のためのエネルギー・チェーン内に、特別な利点も提供する。

【0074】

第３の態様に従ったシステムは、エネルギー・チェーンの耐用年数を予測するための、進行した変位経路の決定に特に好適であるため、このチェーンは、例えば故障する前にすでに交換することが可能である。さらにシステムは、予測モデルの最適化のために、適用データを収集することができる。センサ・モジュールを用いた連続的検出から計算される、事前に定義された耐用年数に達すると、コンピューティング・ユニットまたは評価ユニットは通知を出力することができる。

【0075】

下記で、本発明のさらなる有利な特徴および効果を、添付の図面を参照しながらいくつかの好ましい例示的実施形態を用いてより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0076】

【図1A】通信バスを伴う変位経路に沿った静止センサを備える監視システムの第１の例示的実施形態を示す回路ブロック図である。

【図1B】通信バスを伴う変位経路に沿った静止センサを備える監視システムの第１の例示的実施形態を示す回路ブロック図である。

【図2】変位経路に沿った静止センサを備える監視システムの第２の例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図3】変位経路に沿った静止センサを備える監視システムの第３の例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図4】変位経路に沿った静止センサを備える監視システムの第４の例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図5】変位経路に沿った静止センサおよびトリガ要素を備える監視システムの第５の例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図6A】無線通信用に構成された、エネルギー・チェーン内で縦方向に分配された複数のセンサ・モジュールを備える監視システムの第１の例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図6B】センサ・モジュールの可能な構造設計を示す概略ブロック図である。

【図6C】センサ・モジュールの可能な構造設計を示す概略ブロック図である。

【図7】有線バスを介した通信用に構成された、エネルギー・チェーン内で縦方向に分配された複数のセンサ・モジュールを備える監視システムの第２の例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図8】評価ユニットと通信する１つのドライバ側センサ・モジュールをそれぞれが備える複数のエネルギー・チェーンを伴う、第３の態様によるシステムの例示的実施形態を示す概略側面図である。

【図9】センサ・モジュールのさらなる構造設計を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0077】

図面全体を通じて、同様の参照文字は、均等な設計または効果の特徴を示す。明瞭にするために、反復は省略してある。

【0078】

図１から図７は、概して１で示されるエネルギー・チェーンを示し、水平配置では下部ストランドとも呼ばれる横たわる静止ストランド１１、水平配置では上部ストランドとも呼ばれる可動ストランド１２、ならびに、これらの間の局所的な可変遷移として、事前に定義された曲率半径を保証する、変位可能なおよそＵ型の偏向アーク１３を伴う。本明細書では、いわゆる「スライド式」、すなわち、典型的には３ｍを超える長い変位経路のための非自立型エネルギー・チェーン１が示されている。こうしたエネルギー・チェーン１において、可動ストランド１２は静止ストランド１１上でスライドオフまたはロールオフすることができる。それ自体が知られているスキッドまたはローラは示されていない。ガイドライン（図示せず）を保護するための、偏向アーク１３の事前に定義された曲率半径は、ストランド１１、１２の間の接触距離よりも大幅に大きい。しかしながら本発明は、一般に、自立型エネルギー・チェーンまたは垂直適用例（図示せず）にも好適である。

【0079】

静止ストランド１１の端部領域は、エネルギー・チェーン１の第１の接続点を形成し、周囲に関して空間内に固定されたベースに取り付けられ、ベースはエネルギー・チェーン１の固定点２を形成する。可動ストランド１２の端部領域は、エネルギー・チェーン１の第２の接続点を形成し、固定点２に対して相対的に移動可能なドライバ４に取り付けられ、すなわち、例えば工業用機械またはプラントの、供給される移動部分に接続される。

【0080】

それ自体が知られた様式では、ドライバ４は、図１から図７に示された両方向矢印に従って前後方向に移動し、これによってエネルギー・チェーン１を引くかまたは押す。図１から図７において、ドライバ４およびしたがってエネルギー・チェーン１の位置は、単なる例示であり、スナップショットまたは現在の中間位置として、例示の目的のみで示されている。エネルギー・チェーン１は、前後の方向に沿った事実上平面運動のために構成され、すなわち、ストランド１１、１２は平行を維持しており、基本的に、互いに対して、例えば図１から図７の面に対して垂直に旋回可能な平行旋回軸を中心に、角度を成すことが可能なチェーン・リンクからなる（より詳細には図示せず）。エネルギー・チェーン１は、すべての実施形態においてガイド溝５内で横方向に誘導可能であり、より詳細には図１Ｂに概略的に示されている。

【0081】

特に長いかまたは高速で移動するエネルギー・チェーン１において、稀であるが起こり得るエラー状態（「稲妻」として示される）が、図１Ａおよび図５のみに、単に概略的な誇張された形で示されており、可動ストランド１２のサブセクションが望ましくない様式で持ち上がっている。残りの図面はエネルギー・チェーン１の通常のコースを示している。

【0082】

図１Ａ～図１Ｂに従った例示的実施形態において、ガイド溝５上に静止的に固定された複数のセンサ１５－１から１５－ｎを備える監視システム１０が提供されている。センサ１５－１から１５－ｎは、フィールドバス１６を介してバス・インターフェース１８に有線接続されている。バス・インターフェース１８のアドレス空間を増加させるために、複数のセンサのうちの１つのグループ１５－ｉが、それぞれ、好適なバス結合器１７を介してフィールドバス１６に接続される。バス・インターフェース１８は、データ通信のために、評価ユニット６と接続される。エネルギー・チェーン１の障害挙動の場合、評価ユニット６は、対応する信号を、エネルギー・チェーン１によって供給される機械またはプラントの制御７に出力する。

【0083】

図１Ａおよび図１Ｂの監視システム１０において、非接触光学センサ１５－ｉ、例えば光フィーラが提供される。この場合、図１Ｂからわかるように、センサ１５－ｉは、ビーム経路１９が可動ストランド１２の名目上のコースよりもわずかな距離だけ上に位置するように配置される。ビーム経路１９は、変位方向に対しておおよそ垂直な面内を通る。この場合、センサ１５－ｉはそれぞれ、偏向アーク１３の一部が対応するビーム経路１９を介して移動する事象において、応答する。ドライバ４における接続端部の位置も検出可能である。さらに、対応するセンサ１５－ｉは、可動ストランド１２のサブセクションが名目上のコースを上方に離れた場合、反応する。

【0084】

したがって、図１Ａおよび図１Ｂの例示的実施形態において、評価ユニット６は、偏向アーク１３が現在どこに位置しているかを認識すること、これを予測されるターゲット位置と比較すること、および／または、可動ストランド１２がターゲット・コースを外れていないかどうかを認識することが可能である。偏向アーク１３は、常に一定の位置変化を有するはずであり、偏向アーク１３とドライバ４との間のセンサ１５－ｉはトリガしてはならない。

【0085】

検出経路として、複数のセンサ１５－ｉから１５－ｎは、エネルギー・チェーン１の変位経路に沿ってガイド溝５に分散様式で取り付けられる。センサ１５－ｉは、フィールドバス接続を含むガイド溝５と共に、場合によっては、例えば、バス結合器１７およびバス・インターフェース１８と共に、製造および送達可能である。エネルギー・チェーン１の交換は、監視システム１０への変更なしに可能である。センサ１５－ｉとしての光フィーラの代替として、他の非接触近接スイッチが使用可能である。変位経路に沿ったセンサ１５－ｉ間の均一な間隔は、好ましくは、偏向アーク１３内の事前に定義された半径に合うように選択されるため、その現在の位置は十分正確に決定可能である。

【0086】

工業規格に従った実績のあるフィールドバス１６、例えば、線形トポロジを伴う、好ましくは消費者の電源を伴うＡＳＩバスが、好適なフィールドバス１６として使用可能である。同様に、バス・インターフェース１８の代わりに好適なインターフェース・モジュールを使用する、センサ１５－ｉと評価ユニット６との間のワイヤレス通信を伴う設計が想定可能である。

【0087】

図２の例は、本来、先行例に対応している。監視システム２０は主に、可動ストランド１２が静止ストランド１１上でスライドオフまたはロールオフするときに、複数の静止センサ２５が可動ストランド１２の名目上のコースの高さに配置されているという点が異なっている。結果として、評価ユニット６は、可動ストランド１２の名目上のコースを監視し、これを、例えば以前に教えられたターゲット・コースと比較することが可能である。偏向アーク１３の現在の位置は、この例示的実施形態においても同様に、偏向アーク１３内の自由空間に起因して、検出および監視可能である。

【0088】

図３の例示的実施形態は、監視システム３０のセンサ３５－ｉが、例えば、ガイド溝５の下側に取り付けることによって、反対側の静止ストランド１１のクロス・ウェブに配置される点が異なる（図１Ｂを参照）。例えばプラント制御７からのドライバ４の現在位置に関する情報と共に、監視システム６は、センサ３５－ｉの出力に基づいて、可動ストランド１２および／または偏向アーク１３の望ましいコースをチェックすることができる。

【0089】

図４のさらなる例示的実施形態において、より少ない数のセンサ４５－ｉから４５－ｎが、変位経路に沿って偏向アーク１３の上により離れた距離で配置される。センサ４５－１から４５－ｎは、例えば、金属検出器、容量近接検出器などとして構成可能である。ここで評価ユニット６は、センサ４５－１から４５－ｎのアナログ信号値のベクトルを、ターゲット・ベクトルと比較することができる。ベクトル成分における予期せぬ急増が閾値を超える場合、評価ユニット６はエネルギー・チェーン１の障害挙動であると結論付けることが可能である。

【0090】

上記の例示的な実施形態において、変位経路に沿ったセンサ１５－ｉ・・・４５－ｉの分配が検出経路を形成する。センサ１５－ｉ・・・４５－ｉの各々が、個々におよび局所的に、エネルギー・チェーン１の接近に反応する。接触、例えばスイッチ接触による機械的作動も想定可能であるが、より摩擦しやすい。

【0091】

もう１つの監視システム５０の簡略化された例示的実施形態が図５に示される。このシステムは単に、細長いトリガ要素５７を有する１つの電気機械センサ５５を有する。トリガ要素５７は、可動ストランド１２の変位経路に沿って延在する。トリガ要素５７は、トリップ・ワイヤと同様に、トリガ・コードとして構成可能である。トリガ要素５７は、同様に反対の可動ストランド１２の名目上のコースの上に配置され、検出経路自体を形成する。可動ストランド１２の一部セクションがトリガ要素５７に接触する場合、センサ５５はトリガされ、これについて評価ユニット６に信号送信し、評価ユニット６は障害挙動であると結論付ける。図５に類似して、移動方向に平行に向きづけられた光バリア（図示せず）が検出経路を形成し、非接触様式で反応することができる。

【0092】

下記で、本発明の第２の態様に従った例示的実施形態を、図６～図７に基づいて例示的に説明する。図６に従った監視システム６０において、複数のセンサ・モジュール６５－１から６５－ｎが、エネルギー・チェーン１内で縦方向全体に分配される。センサ・モジュール６５－１から６５－ｎは、エネルギー・チェーン１に同行して存在する。したがって、センサ・モジュール６５－１から６５－ｎは、エネルギー・チェーン１の縦方向部分に関して、および、一体化された測定量検出器を使用して、エネルギー・チェーン１の状態変数、特に運動学的パラメータを局所的に検出すること、および、当該値を評価ユニット６に連続的に通信することが可能である。そのため、図６Ｂ～図６Ｃに従った各センサ・モジュール６５－１から６５－ｎは、好ましくは各センサ・モジュール６５－ｉに組み込まれる、好適な通信ユニット６５Ｂを備える。

【0093】

図６に従った例において、通信ユニット６５ＢはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）を介したワイヤレス・データ伝送用に構成される。それ自体が知られた３軸加速度センサは、特に、測定量検出器６５Ａと見なされる。これらは、局所領域、例えば、それぞれのセンサ・モジュール６５－Ｉが固定されるエネルギー・チェーン１のチェーン・リンクに関する、運動学的パラメータの定量的検出が可能である。代替または追加として、空間的向きの検出のための位置センサおよび／または高さセンサも、測定量検出器６５Ａと見なされる。すべてのセンサ・モジュール６５－ｉは、出力値を、例えばクロック制御された十分高いクロック周波数で、評価ユニット６に連続的に送信する。評価ユニット６は、データ伝送の目的で、好適な無線インターフェース６８を介して通信ユニット６５Ｂに接続される。エラーの誤った記録を回避するために、時間平均、すなわち移動平均などは、この例でも、急激な変化をチェックするために、各センサ・モジュール６５－ｉの出力値を介して形成可能である。

【0094】

状態変数の度量衡的検出のための測定量検出器６５Ａを備える複数のセンサ・モジュール６５－ｉは、進行する動作中に、エネルギー・チェーン１の現在の状態に関する正確な知識を得ることができる。当該変数は、危機的な矛盾の際に初期の段階でエラー状態を識別するために、評価ユニット６によって、事前に定義された名目値と連続的に比較することができる。

【0095】

図６Ｂおよび図６Ｃは、センサ・モジュール６５－ｉのための２つの可能な例示的実施形態を示す。この場合、集積回路またはＩＣ ６５１は、機能ユニットとして測定量検出器６５Ａならびに通信ユニット６５Ｂを備えることができる。適切であれば、さらなる補助回路６５Ｃを、例えば、エネルギー・ストア（図示せず）からのエネルギー供給、信号処理などのために、このＩＣ ６５１内に実装することができる。図６Ｃによれば、集積回路６５２は、通信ユニット６５Ｂを形成するＩＣとは別に、測定量検出器６５Ａおよび場合によっては補助回路６５Ｃと共に、構成される。

【0096】

無線を介する通信の代替として、例えば、より高いデータレートに適合された工業用バスまたはフィールドバスを介した、より高レベルなワイヤード通信も想定可能である。図７は、対応する監視システム７０を示し、センサ・モジュール７５－１から７５－ｎはワイヤード・フィールドバス７６を介してバス・インターフェース７８に接続される。フィールドバス７６は、好ましくは、直列２線式技術において線形トポロジを有するように実装され、エネルギー・チェーン１内での配線作業を最小限にする。データ伝送に加えて、本明細書では、例えば、図１と同様に、センサ・モジュール７５－１の電力供給もフィールドバス７６のラインを介して行うことができる。

【0097】

ここで、個々のセンサ・モジュール７５－ｉから評価ユニット６への定量的測定量のデータ伝送は、例えば図１と同様に、バス・インターフェース７８を使用する。

【0098】

以下で、図８は、例示的に、本発明の第３の態様に従った例示的実施形態を説明する。

【0099】

図８によれば、それぞれの場合に、単に１つのセンサ・モジュール８６５、例えば、図６に従った構造を備えるモジュールが、エネルギー・チェーン１上のドライバ４の近くに配置される。センサ・モジュール８６５は、例えば、可動ストランド１２の端部固定要素に、解放可能なように固定される。

【0100】

意図されるように、スライド式上部ストランド１２を有するエネルギー・チェーン１が構成される。エネルギー・チェーン１の他の特徴は、上記で説明した特徴に対応する。

【0101】

センサ・モジュール８６５の特徴は、例えば、上記で図６を参照しながら開示した特徴に対応する。各センサ・モジュール８６５は、ドライバ４によって駆動される可動ストランド１２の端部領域の現在の運動パラメータを連続的に検出する、少なくとも１つのセンサ６５Ａ（図６）を有する。特に、３軸加速度センサは、センサ６５Ａとして使用可能である。エネルギー・チェーン１のドライバ側端部に関する潜在的な運動学的パラメータとして、経路距離、速さ、および／または加速度、あるいはそれらの組み合わせを検出するための、他のセンサも可能である。

【0102】

加えて、各センサ・モジュール８６５は、収集した出力データ、および必要であれば、検出された運動学的パラメータに依存して処理した出力データを、評価ユニット８６のインターフェースに伝送するための、好適な通信ユニット６５Ｂ（図６）を有する。コンピュータ評価ユニット８６へのデータの通信は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、または別の好適なプロトコルに従い、無線チャネル８２を介して、例えば周期的な間隔で実行可能である。ここで、各通信ユニット６５Ｂは、固有の事前に定義されたアドレスを有し、このアドレスは、センサ・モジュール８６５の識別子として使用可能である。これにより、評価ユニット８６は、例えば適切なテーブルまたはデータベースを使用して、取り込んだデータを或るエネルギー・チェーン１に割り当てる。

【0103】

代替として、センサ・モジュール８６５にエネルギーを供給すると同時に、例えばアドレス可能ＣＡＮバス８３などを介して、ワイヤード様式で通信を実行することも可能である。

【0104】

センサ・モジュール８６５のデータ出力により、評価ユニット８６は、エネルギー・チェーン１の運動挙動を自動的に検出することができる。代替として、システム８０は、必要に応じて、より高レベルのソフトウェア、例えば、評価ユニット８６が例えばインターネットを介して接続されているクラウド・アプリケーション８５が、耐用年数を予測する目的で、実際にカバーしている変位経路を決定できるようにする。クラウド・アプリケーション８５を使用することによって、例えばモデルの最適化のためのデータの収集も可能である。

【0105】

したがって、システム８０は、とりわけ、個々のエネルギー・チェーン１の利用可能な残りの耐用年数を、それぞれのエネルギー・チェーン１のこれまでの使用依存、適用例、および動作特有の運動挙動に起因して、的を絞って連続的に予測できるようにする。

【0106】

図９は、例えば図６に従った、加速度センサ６５Ａおよび通信ユニット６５Ｂを備えるセンサ・モジュール９６５のさらなる展開を示す。加えて、動作パラメータおよび／または環境パラメータの定量的検出のために、例えば温度センサなどのセンサ６５Ｅが提供される。センサ６５Ａ、６５Ｅの出力信号を処理するために、出力を連続的にデジタル形式で処理および取り扱う、例えばとりわけ、加速度測定を平滑化し、温度値を平均化する、例えばマイクロプロセッサまたはＤＳＰなどのコンピューティング・ユニット６５Ｄが提供される。コンピューティング・ユニット６５Ｄは、これらのデータから出力データを生成し、これらを、転送のために通信ユニット６５Ｂに供給する。同様に、センサ・モジュール９６５において、すべての構成要素６５Ａ・・・６５Ｅは、部分的に別々に、または、例えば集積回路の形に一体化して、例えば、完全に一体化されたＡＳＩＣソリューションとして、実装可能である。第２のセンサ６５Ｅのさらなる測定データは、評価ユニット８６またはクラウド・アプリケーション８５が、残りの耐用年数に関する予測または広範なモデル最適化を、より良好に実行できるようにする。

【符号の説明】

【0107】

１ エネルギー・チェーン
２ 固定点
４ ドライバ
５ ガイド溝
６ 評価ユニット
７ 制御
１０ 監視システム
１１ 静止ストランド
１２ 可動ストランド
１３ 偏向アーク
１５－１・・・１５－ｎ センサ
１６ フィールドバス
１７ バス結合器
１８ バス・インターフェース
１９ ビーム経路
２０；３０；４０ 監視システム
２５－１・・・２５－ｎ；３５－１・・・３５－ｎ；４５－１・・・４５－ｎ センサ
５０ 監視システム
５５ センサ
５７ トリガ要素
６０ 監視システム
６５－１から６５－ｎ センサ・モジュール
６５Ａ 測定量検出器
６５Ｂ 通信ユニット
６５Ｃ 補助回路
６５Ｄ コンピューティング・ユニット
６５Ｅ 温度センサ
６５１；６５２ 集積回路
６８ 無線通信インターフェース
７０ 監視システム
７５－１から７５－ｎ センサ・モジュール
７６ フィールドバス
７８ バス・インターフェース
８０ 監視システム
８２ 無線チャネル
８３ ＣＡＮバス
８５ クラウド・アプリケーション
８６ 評価ユニット
８６５ センサ・モジュール
９６５ センサ・モジュール

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】

【図9】