特許 7474253 ライン案内装置、特に、エネルギーチェーンにおいてケーブル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】2024-04-16

(45)【発行日】2024-04-24

(54)【発明の名称】ライン案内装置、特に、エネルギーチェーンにおいてケーブルを監視するためのシステム

(51)【国際特許分類】

   H04L 43/02 20220101AFI20240417BHJP

【ＦＩ】

H04L43/02

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021527037

(86)(22)【出願日】2019-11-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-18

(86)【国際出願番号】 EP2019081859

(87)【国際公開番号】W WO2020104491

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2022-10-28

(31)【優先権主張番号】202018106543.2

(32)【優先日】2018-11-19

(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】リヒャルト ヘイバリング

(72)【発明者】

【氏名】セバスチャン クリスタ

【審査官】宮島 郁美

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１１５５２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／００４３０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２１６７０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ１２／００－１２／６６，１３／００，４１／００－４９／９０５７，６１／００－６５／８０，６９／００－６９／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライン案内装置、特にエネルギー案内チェーンによって案内されるラインの状態を監視するための監視システムであって、
固定接続点とそれに対して可動な接続点との間の前記ラインを案内するための変位可能な前記ライン案内装置であって、第１の接続端を有する少なくとも１つの可動ラン及び第２の接続端を有する更なるランを形成する前記ライン案内装置と、
前記ライン案内装置によって案内される少なくとも１本の前記ラインと、
監視される少なくとも１本の前記ラインの状態についての情報を検出する評価ユニットを有する監視デバイスと
を備え、
前記監視デバイスは、データ通信のためのインターフェースを有する第１のデバイス及びデータ通信のための前記インターフェースを有する第２のデバイスを備え、２つの前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスはデジタルデータ伝送のためのプロトコルによるデータ通信のために構成され、各インターフェースはデータ通信についての固有アドレスを有し、
前記少なくとも１本のラインは、前記ライン案内装置によって案内されるとともに、電気データケーブルを含み、データ通信のための前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの前記インターフェースは、前記電気データケーブルを介して接続され、
前記評価ユニットは、前記第１のデバイスと前記第２のデバイスとの間のデータリンクの情報技術上の品質特徴に基づいて、監視される前記ラインの状態についての情報を検出し、前記品質特徴は、前記第２のデバイスにアドレス指定されたデータ伝送によって情報技術（ＩＴ）を用いて判定可能であるように構成されたことを特徴とする監視システム。

【請求項2】

前記プロトコルは、パケットベースのデジタルデータ伝送のための前記プロトコル、好ましくは、イーサネット、ＰＲＯＦＩＢＵＳなどのＩＥＥＥ８０２．３によるデータネットワークプロトコルであり、及び／又は前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスは、パケット交換によるデータ通信について構成されたことを特徴とする請求項１に記載の監視システム。

【請求項3】

前記プロトコルは、ＣＡＮバス、ＥＩＡ－４８５などのデータバスプロトコル、特に産業分野のバスプロトコルであることを特徴とする請求項１に記載の監視システム。

【請求項4】

前記評価ユニットは、前記品質特徴を継続的に、特に一定間隔で判定するように構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項5】

前記評価ユニットは、プロトコル本来の機能に基づいて、情報技術（ＩＴ）を用いて又はソフトウェアを用いて前記品質特徴を判定するように構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項6】

前記第１のデバイスは、上位プロトコルによる可用性リクエスト（ＰＩＮＧ）を前記第２のデバイスに送信し、前記評価ユニットは、対応するレスポンス（ＰＯＮＧ）がないこと又は基準レスポンスに対するレスポンスの変化に基づいて、前記データリンクの品質を評価する、及び／又は
前記評価ユニットは、前記第１のデバイスから前記第２のデバイスへの可用性リクエスト、前記第２のデバイスから前記第１のデバイスへの受信アクノリッジメント、及び／若しくはパケットベースのデータ伝送におけるパケット損失若しくはパケット損失率、並びに／又はサービス品質（ＱｏＳ）パラメータを評価するための少なくとも１つのプロトコル本来の機能に基づいて、前記品質特徴を判定するように構成されたことを特徴とする請求項５に記載の監視システム。

【請求項7】

前記第１のデバイスは前記評価ユニットを備え、該評価ユニットは、好ましくはマイクロコントローラなどのプログラム可能な集積回路を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項8】

動作中のネットワークデバイス、特にイーサネットスイッチが、前記第１の接続端において前記ラインに接続され、当該ネットワークデバイスに前記第１のデバイスが接続され、及び／又は
動作中のネットワークデバイス、特にイーサネットスイッチが、前記第２の接続端において前記ラインに接続され、当該ネットワークデバイスに前記第２のデバイスが接続されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項9】

前記監視デバイスは、前記第２のデバイスとして、データネットワーク又はデータバスに存在するアドレス指定可能なネットワークデバイス又はフィールドデバイスを用い、当該ネットワークデバイス又はフィールドデバイスは、監視システムのために特化しては設けられないことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項10】

前記監視デバイスは、監視システムのために特別に設けられた前記第２のデバイスを備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項11】

前記ライン案内装置は、前記第１の接続端を有する前記可動ラン、前記第２の接続端を有する固定ラン及び２つの前記ランの間の偏向アークを形成するエネルギー案内チェーンであり、及び／又は
少なくとも１つの更なる前記ラインが前記ライン案内装置によって案内され、各更なる前記ラインは、２つの前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの前記インターフェースがそれを介して接続される前記ラインの通常運用寿命以上の通常運用寿命を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項12】

前記インターフェースは、ＰＯＷＥＲＬＡＮ、ＰＬＣ又はＩＥＥＥ１９０１標準などに対して実現され、２つの前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの前記インターフェースは、前記ライン案内装置によって案内される電力供給ラインを介したシグナリングのために接続されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項13】

前記ライン案内装置によって案内される前記ラインは、イーサネット可能な銅データケーブルであり、又は
２つの前記第１のデバイスおよび前記第２のデバイスの前記インターフェースは、前記ラインガイド装置によって案内される電気データケーブルからなるハイブリッドサーボラインを介してデータ通信のために接続されることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項14】

前記第１のデバイスは、前記ライン案内装置のベース側端部に固定して配置され、前記第２のデバイスは、前記ライン案内装置によってデータ及び／又はエネルギーが供給される可動機械部品に設けられたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の監視システム。

【請求項15】

請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の監視システムを特徴とする産業用ロボットであって、前記ライン案内装置は三次元偏向可能であり、産業用ロボットのエンドエフェクタに設けられたアドレス指定可能なネットワークデバイス又はフィールドデバイスが前記第２のデバイスとして使用される、産業用ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概略として、動作中のライン案内装置内又はそれによって案内されるラインの動作即応性又は摩耗状態を監視するためのシステムに関する。そのようなライン案内装置は、固定接続点又はベースと、それに対して可動な更なる接続点、例えば、主に移動端との間で、例えば、ケーブル、ホースなどの少なくとも１本のラインの動的な案内において作用する。

【0002】

本発明は、特に、例えば、機械又は設備の可動部品にデータを供給し、又はそこから到来するデータを送信するデータラインであってライン案内装置によって保護又は案内されるデータラインを監視するためのシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

対象となる種類のライン案内装置は、移動する機械又は設備の構成要素にエネルギー、データ及び／又は動作媒体を供給する標準的なラインを保護する。対象となる種類のライン案内装置の例は、事実上公知の設計の変位可能なエネルギー案内チェーンである。

【0004】

動作において、単一平面において変位可能なエネルギー案内チェーンは、通常、接続端を有する可動ラン、接続端を有する固定ラン、及び２つのランの間の偏向アークを形成する。出願人は、例えば、特許文献１又は特許文献２において、例えば、水平又は垂直に、一平面を移動することができるエネルギー案内チェーンを提案した。さらに、三次元偏向可能なエネルギー案内チェーンが知られており、それは特に産業用ロボットで用いられる。三次元偏向可能なエネルギー案内チェーンは、例えば、特許文献３において出願人によって提案された。

【0005】

ライン案内装置又はエネルギー案内チェーンの設計にかかわらず、案内されるラインには、動作中には動的に負荷がかかる。ラインは、不可避な摩耗を受けるので、実行される移動サイクル数が増加するにつれて故障のリスクを伴う。

【0006】

ライン案内装置に加えて、システムは、監視されるラインの状態、特に摩耗状態についての情報を検出する少なくとも１つの評価ユニットを有する監視デバイスを備える。

【0007】

請求項１の導入部による、対象となる種類のシステムは、特許文献４から知られている。このシステムは、差し迫ったライン故障の早期識別の目的のため、特に、供給された機械又は設備の予知保全の目的のため又は望まれない故障の回避のために、進行中の動作におけるライン監視を可能とする。この目的のため、特許文献４のシステムは、抵抗値又はコンダクタンスを測定するための測定装置とともに特殊なインジケータ導体及び回路を必要とする。

【0008】

特に、可動に案内されるデータラインは、通常は、とりわけライン品質に関する一層厳しい要件のために、電力供給ラインと比較して摩耗の影響をより受け易く、又は運用寿命はより短い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】欧州特許第０８０３０３２号明細書

【文献】国際公開第０２／０８６３４９号

【文献】国際公開第２００４／０９３２７９号

【文献】国際公開第２０１８／１９６９４９号

【発明の概要】

【0010】

特に、以前から知られている解決手段よりも安価に実施することを目的とする代替の解決手段を提案することが本発明の課題である。この課題は、請求項１によるシステムによって達成される。有利な又は好適な実施形態は、従属請求項によって明らかとなる。更なる課題は、より摩耗の影響を受け易いデータラインに特に適した監視システムを提案することにある。

【0011】

最も簡素でかつ最も上位の形態では、課題は以下により達成される。監視デバイスは、データ通信のためのインターフェースを有する第１のデバイス及びデータ通信のためのインターフェースを有する第２のデバイスを備え、これらのデバイス又はインターフェースはデジタルデータ伝送のためのプロトコルによるデータ通信のために構成される。この場合、２つのデバイスのインターフェースは、ライン案内装置によって又はライン案内装置内でその長さの少なくとも一部にわたって案内されるラインを介して接続される。評価ユニットは、第１のデバイスと第２のデバイスの間のデータリンクの情報技術上の品質特徴に基づいて、監視されるラインの状態、特に摩耗状態についての情報をそれが取得又は検出するように、本発明によって設置又は構成される。情報技術上の（つまり、ＩＴベースの）品質特徴は、特に、情報技術ベースの方法、特に事実上公知の情報技術上の（ＩＴベースの）方法を用いて判定可能なデータリンクの品質に応じた特徴である。品質特徴は、例えば、選択される伝送特性又はそのためのインジケータに対応し得る。

【0012】

この解決手段の２つの顕著に有利な効果は、一方では、例えば、ネットワーク技術又はバス技術などの事実上公知のデータ通信技術が使用可能となることであり、他方では、適切なプログラミングによってソフトウェア判定可能なデータリンク品質特徴を用いることによって、監視されるラインの摩耗状態について又はそれが実際に動作可能な状態にあるか否かについての結論を出すことができることである。監視されるラインは、必ずしもではないが、特に、第１及び第２のデバイスのインターフェース間のデータリンクを生成するラインであり得る。後者のラインは、監視されるべき重要とみなされる異なるラインのためのインジケータとして用いられてもよい。更なる有利な効果は、監視のために特殊なインジケータ導体（いわゆる「犠牲ワイヤ」）は特段必要ではなく、むしろ既に入手可能又は既存のデジタル通信ラインが利用され得ることにある。提案される解決手段はまた、監視されるラインの何らかの修正又は特定の適合化を一般に必要としない。

【0013】

ＩＴ又はデータ処理技術を用いて判定可能なデータリンクの品質特徴によって、データラインの状態についての結論を出すことができる。以前に比較的高かった接続品質の劣化は、動的負荷、例えば、エネルギー案内チェーンの移動サイクルによって、若しくは実際には他の何らかの起こり得る動作不能、例えば、チェーンの破断によって引き起こされる摩耗について、又はデータラインの中断についての有力なインジケータである。監視されるラインの状態について、結論はそこから直接出されてもよいし、間接的に出されてもよく、後者は必ずしもデータラインに対応している必要はない。データリンクの品質特徴は、この場合、事実上公知のソフトウェア機能によって判定又は検出される。したがって、解決手段の実施は、簡素かつ安価なものとなる。

【0014】

データリンクの情報技術上の品質特徴は、この意味では、特に、第１のデバイスと第２のデバイスの間のデータリンクであってライン案内装置において少なくともある程度案内されるラインによって物理的に実現されるデータリンクの、より高い又はより低い品質のＩＴ検出可能な劣化である。

【0015】

評価ユニットは、第１のデバイスの一体化構成要素であってもよいし、分離モジュールの形態をとっていてもよい。評価ユニットは、特定用途向けハードウェアの形態で、又はコンピュータ上の純粋なソフトウェアモジュールとして提供され得る。

【0016】

提案されるシステムは、電気的又は実際には光学的ライン、特に、少なくともデータ伝送にも適するラインを監視するのに原則として適する。本発明は、データライン及び／又はバスラインの、また、例えば、データをデジタル伝送するモータ及び／又はサーボラインなどの制御目的のためのラインの監視、特に、動作即応性の直接の監視を可能とする。

【0017】

適切なプロトコルは、好ましくは、パケットベースのデジタルデータ伝送のためのプロトコルである。一実施形態では、データ伝送のための通信プロトコルが、データネットワークプロトコル、好ましくは、ＩＥＥＥ８０２．３によるプロトコルとなるように構成される。例えば、イーサネット、ＰＲＯＦＩＢＵＳなどの事実上公知の技術が使用可能である。パケット交換でのデータ通信に対して構成されたデバイス又はインターフェースが実施可能である。同様に回路交換も考えられるが、好ましくはない。

【0018】

代替の一実施形態では、データ伝送のためのプロトコルが、データバスプロトコル、特に、産業分野のバスプロトコルとなるように構成される。例えば、ＣＡＮ、ＥＩＡ－４８５などの事実上公知の種類のものが実施可能である。

【0019】

データリンクの情報技術上の品質特徴を判定又は検出することは、好ましくは、デバイス又はインターフェースをアドレス指定する事実上公知の方法を利用することによって、行われる。各インターフェースは、好ましくは、例えば、ＭＡＣアドレスなどの、データネットワーク又はデータバスにおける任意のイベントにおいて固有に指定されたデータ通信のための固有アドレスを有する。

【0020】

特に、品質特徴のアドレスベースの判定の場合には、品質特徴は、好ましくは、第２のデバイスにアドレス指定されたデータ伝送を用いてＩＴ毎に検出される。

【0021】

好適な更なる展開では、評価ユニットが、品質特徴を連続して判定するように構成される。評価ユニットは、監視されるラインの動作即応性に関して「良好」の場合又は「不良」の場合を識別又は区別するために、例えば、現在判定されている品質特徴を、所定の又は経年依存的に適合された参照値と比較することができる。評価ユニットは、例えば、品質特徴を一定時間間隔で検出するように構成され得る。

【0022】

本発明による解決手段のために、評価ユニットは、品質特徴を、特にライン上の電気量のアナログ測定を要することなく、専らＩＴ又はソフトウェアに基づいて判定するように構成され得る。

【0023】

品質特徴のソフトウェアベースの判定は、特に好ましくは、接続品質を評価するプロトコル本来の機能を用いて行われる。これらの機能は、ＯＳＩモデルのいずれかの所望のレイヤにおいて提供され得る。

【0024】

品質特徴の判定又は評価は、例えば、以下に基づいて様々なソフトウェア測定によって実行され得る：
－第１のデバイスから第２のデバイスへの可用性リクエスト、第２のデバイスから第１のデバイスへの受信アクノリッジメント、
及び／又は
－パケットベースのデータ伝送におけるパケット損失若しくはパケット損失率、
及び／又は
－例えば、パケット損失率、パケット往復時間（ＲＴＴ）、待ち時間などのサービス品質（ＱｏＳ）パラメータを評価するための少なくとも１つのプロトコル本来の機能。可用性リクエスト、受信アクノリッジメント又はパケット損失の検出は、この場合、使用されるデータプロトコルの機能として既にプロトコルに本来的に提供されていたものであってもよいし、この目的のために特別にプログラムされてもよい。

【0025】

他の品質特徴も、用途の分野に応じて実施可能である。１つの好適なアプローチは、パケット損失率の現在進行中の監視、及び閾値又はプログラムされ若しくは学習された参照値に対するその比較である。複数の異なる品質特徴が、例えば、ラインを交換する必要について決定する際の重み付けの目的、又は監視パラメータを相互に対してクロスチェックする目的のために、監視及び評価されてもよい。

【0026】

一実施形態では、例えば、第１のデバイスが、例えば、ＥＣＨＯリクエスト又はＰＩＮＧメッセージタイプの可用性リクエストをＯＳＩモデルにおける上位のプロトコルに応じて第２のデバイスに送信するように構成される。ＩＰプロトコルによるＩＣＭＰ ＥＣＨＯリクエスト、ＵＤＰエコーリクエストなどが、好適な例となる。これを基準として、評価ユニットは、例えば、ＥＣＨＯレスポンス、ＰＯＮＧメッセージなど、第２のデバイスからの対応のレスポンスがないことに基づいて、データリンクの品質を評価することができる。評価は、同様に、基準レスポンスに対するレスポンスの変化に基づいて行われてもよい。

【0027】

一実施形態では、第１のデバイスは、評価ユニットを備え、又はそれを構成し得る。評価ユニットは、好ましくは、例えば、プログラミングによってソフトウェア毎に上記実施形態の１つを実施するように構成されたマイクロコントローラなどのプログラム可能な集積回路を有する。

【0028】

既存の技術を利用するために、例えば、イーサネットスイッチ、イーサネットルータなどの動作中のネットワークデバイスがライン案内装置のベース側接続端におけるラインに接続されるように構成され、第１のデバイスはこのネットワークデバイスに接続される。代替的に又は追加的に、動作中のネットワークデバイスは、同様に、移動端側において接続端でラインに接続されてもよく、第２のデバイスはこのネットワークデバイスに接続される。従来的な市販ネットワークデバイスを用いることによって、評価ユニットを設けるのに必要となるハードウェアが最小限まで減少し得る。一方、特別に又は特化して設けられた第２のデバイスが、最小限のハードウェア費用で、可用性リクエストに対するレスポンスを与えるのに使用されてもよい。分散ネットワークデバイスを用いると、さらに、監視システムの目的のための所望の用途についていずれかの態様で設けられたデータラインの利用が可能となる。

【0029】

監視デバイスが、データネットワーク又はデータバスにいずれにしても存在する既知のアドレスを有するネットワークデバイス又はフィールドデバイスを第２のデバイスとして利用することも同様に本発明の範囲内である。使用は、特に、監視システムについて特化して設けられるわけではない既存のデバイスから構成されてもよい。

【0030】

あるいは、ただし、監視システムのために特別に設けられた第２のデバイスがデータラインに接続されてもよい。いずれの場合も、第１のデバイスは、好ましくは、評価ユニットを備え、又はそれからなる。

【0031】

第１のデバイスと第２のデバイスの間のデータリンクに使用されるデータラインは、ライン案内装置によって案内される更なる被監視ラインのための一種のインジケータとして作用し得る。この場合、この更なるライン又は各更なるラインの通常運用寿命は、好ましくは、２つのデバイスのインターフェースを接続してそのまま所定の破壊点又は弱いリンクとして作用するデータラインの通常運用寿命よりも長く、又は少なくともそれに等しい。したがって、例えば、その用途について特に重要な他のラインの間接的な監視が行われてもよい。あるいは、監視されるラインが、インターフェース間のデータラインを備えていてもよいし、それからなるものであってもよい。

【0032】

２つのデバイス間のインターフェースは、好ましくは、ライン案内装置又はエネルギー案内チェーンによって案内される電気データラインを介してデータ通信のために接続される。このデータラインは、監視システム用に特別に設けられてもよいが、本発明はまた、特に有利なことに、監視システムの構成要素としての用途のために既に存在する既存のデータラインの使用を可能とする。

【0033】

さらに、好適な一構成は、従来のデータラインの代わりに、第１のデバイスと第２のデバイスの間のデータ通信のために電力供給ラインの使用を可能とする。この目的のため、インターフェースは、例えば、ＰＯＷＥＲＬＡＮ、ＰＬＣ又は他のＩＥＥＥ１９０１標準について実現され得る。例えば、２つのデバイスのインターフェースは、エネルギー案内チェーンにおいて案内される電力供給ラインを介したシグナリングのために接続され得る。

【0034】

さらに又は代替として、ハイブリッドサーボラインが、２つのデータ通信デバイス又はそれらのインターフェースに接続してもよい。ハイブリッドサーボラインは、電力伝送のためのサーボライン及び統合データライン、特にセンシングデバイスラインを備える。単線ケーブルライン又はワンケーブルテクノロジー（ＯＣＴ）ラインともよくいわれるハイブリッドサーボラインの有利な効果は、省配線であるだけでなく、省スペース及び省コストでもあることである。データ伝送は、通常はデジタルで、ただし、供給される機械の製造者に応じて可能な限り広い範囲のバス技術を用いて行われる。

【0035】

第１のデバイスは、ライン案内装置のベース側端部において、すなわち、静止機械部品上に固定して配置され得る。そして、第２のデバイスは、ライン案内装置によってデータ及び／又はエネルギーが供給される可動機械部品上に配置される。

【0036】

本発明による、２つのデバイス間のデータ通信のＩＴベース又はデータ技術ベースの品質特徴の活用は、産業用ロボット上でライン監視について特に有利に用いられることになる。そして、ライン案内装置は、好ましくは、例えば、特許文献３において説明する設計の三次元偏向可能エネルギー案内チェーンである。そして、産業用ロボットのエンドエフェクタにおいていずれにしても設けられるアドレス指定可能なネットワーク又はフィールドデバイスは、第２のデバイスとして利用され得る。産業用ロボットの場合だけでなく、ただし、特に産業用ロボットの場合、休止時間は自動化ロボット設備では通常は特に望ましくないため、切迫したライン故障の早期識別は特に有利となる。

【0037】

個々のリンクからなるエネルギー案内チェーンに加えて、動作中にラインに動的に負荷がかかる他の全ての種類の動的ライン案内も考慮され得る。純粋に例示として、国際公開第２０１６／０４２１３４号は、例えば、本発明が同様に適用可能なクリーンルームの用途のための柔軟なライン案内路を開示する。

【0038】

ただし、提案される監視システムは、実際のエネルギー案内チェーンの進行中の動作におけるデータ若しくは電力供給ケーブルの状態監視に、及び／又は故障回避のための予測的若しくは予防保全の目的のために、特に適する。

【0039】

本発明の更なる有利な特徴及び効果を、添付図面を参照して好適な実施形態に基づいて、上記の一般的な適応可能性を制限することなく、以下に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】第１の実施形態による、本発明に係る監視システムを有するエネルギー案内チェーンの側面模式図である。

【図2】第２の実施形態による、本発明に係る監視システムを有するエネルギー案内チェーンの側面模式図である。

【図3】第３の実施形態による、本発明に係る監視システムを有する複数のエネルギー案内チェーンの側面模式図である。

【図4】図１、図２又は図３に係る監視システムが設けられ得る三次元偏向可能エネルギー案内チェーンを有する産業用ロボットの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

図１は、動的ライン案内装置の例として、一般に符号１が付されて模式的に示されたエネルギー案内チェーンを示す。エネルギー案内チェーン１は、より詳細には図示されないケーブル、ホース又は類似のラインの保護された案内のために作用する。ここでは上部ランである可動ラン２とここでは下部ランである固定ラン３との間に、エネルギー案内チェーン１は、ともに移動する特定曲率の偏向アーク４を形成する。ライン破断を回避するために、偏向アーク４は、特に、指定された最小曲率半径を有し、このようにして、曲率半径が、案内されるラインに対して許容可能な曲率半径を下回らないことを確実にする。ライン案内装置は、通常は、用途に応じた数及び種類のラインが案内される内側案内チャネルを形成する。エネルギー案内チェーン１の設計は本発明にとって重要ではなく、個々の枢動可能に相互接続されたチェーンリンクからなる全ての事実上公知のエネルギー案内チェーン１が実施可能である。

【0042】

図１乃至図３は、単に例示として、リニアにかつ水平に変位可能なエネルギー案内チェーン１を示す。可動ラン２は第１の接続端２Ａにおいて、例えば、可動機械部品（図示せず）の移動端に固定される端部リンクにおいて終端する。固定ラン３は、第２の接続端３Ａにおいて、例えば、図１乃至図２に模式的に示すような機械又は設備の固定点に固定される端部リンクにおいて終端する。偏向アーク４は、移動する接続端２Ａの移動に対して半分の速度で追従する。

【0043】

図１は、本発明の基本的な態様として、一般に符号１０が付される監視デバイスの模式的表示である。監視デバイス１０は、データ通信のためのインターフェースを有する第１のデバイス１１及びデータ通信のためのインターフェースを有する第２のデバイス１２を備える。デバイス１１及び１２は、それらのインターフェースに基づいて、図１では、例えば、ＰＲＯＦＩＮＥＴなど、例えば、イーサネットプロトコル又はＩＥＥＥ８０２．３と同等の若しくはそれと互換可能なプロトコルに従うデータ通信のために構成され、したがって相互にデジタルデータを交換できる。２つのデバイス１１及び１２のインターフェースは、この目的のため、イーサネットデータライン１３、例えば、データ撚線対を有する汎用のＣＡＴ５データケーブルを介して接続される。データライン１３の長手部分は、ここでは図１に示すように、ライン案内装置すなわちエネルギー案内チェーン１において案内及び保護される。

【0044】

データライン１３を有するイーサネットインターフェースに加えて、第１のデバイス１１は、デバイス１１とデバイス１２の間のデータリンクの情報技術上の（ＩＴベースの）品質特徴に基づいて、監視されるライン、ここでは例えばデータライン１３自体の状態についての情報を検出するように構成された少なくとも１つの評価ユニットを備える。

【0045】

第１のデバイス１１は、例えば、マイクロプロセッサ及びイーサネットインターフェースを含む種々のＩ／Ｏインターフェースを有する従来的な市販のモジュール式コンピュータプラットフォームの形態をとり得る。デバイス１１とデバイス１２の間のデータリンクの品質特徴のＩＴベースの確認のため、従来的な市販のオペレーティングシステムが、ＩＰプロトコルによるパケット交換データ伝送に適したコンピュータプラットフォームに使用されてもよく、例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル又は互換可能なプロトコルファミリによるＩＣＭＰエコーリクエスト又はＰＩＮＧメッセージなどの可用性リクエストについての機能をプロトコルの本来的態様として又はオペレーティングシステムとともに提供する。ここでは第１のデバイス１１における評価ユニットにおいて、可用性リクエストが第２のデバイス１２にアドレス指定されることを可能とするように、第２のデバイス１２の既知の又は所定のネットワークアドレスがこの目的のために記憶される。評価ユニットは、ここでは第１のデバイス１１において、第２のデバイス１２から評価ユニットへの対応のレスポンス、例えば、ＥＣＨＯレスポンス若しくはＰＯＮＧメッセージがないことに基づいて、又は実際には基準レスポンスに対するそれらのレスポンスの特性の変化に基づいて、データリンクの品質を継続的に、例えば、一定時間間隔で確認する。この目的のため、評価ユニットは適切なソフトウェア機能を提供され、さらには、対象となる品質特徴を継続的に確認するソフトウェアベースの診断機能を有する。

【0046】

パケット損失の検出数を品質特徴として用いることができ、これは通常、ＩＣＭＰエコーリクエスト又はＰＩＮＧ機能の出力値を表す。パケット損失数が所定数以上に増加した場合、これは、特に、摩耗によってもたらされるデータライン１３の摩耗及び断裂若しくは中断又は故障を示す。この場合、評価ユニットは、予知保全を可能とするように、例えば、データライン１３を介して又は好ましくは別個のチャネルを介して、警告又はエラーメッセージを上位監視手段に出力する（図３参照）。

【0047】

第２のデバイス１２は、原則として、例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルによる、例えば可用性リクエストなどの選択されたプロトコル機能をサポートし、又は例えばＣＡＮバス、ＥＩＡ－４８５などのフィールドバスプロトコルがイーサネットデータリンクの代わりに使用される場合には、実際には少なくとも第１のデバイス１１への受信アクノリッジメントの送信に適した任意の安価で従来的な市販ネットワークデバイス又は構成要素であり得る。後者の場合、ここでは第１のデバイス１１における評価ユニットは、例えば、第２のデバイス１２からの受信アクノリッジメントが各リクエストについて受信されたか否かを、同様に、所定のエラー閾値に達した場合には警告又はエラーメッセージを出力しているか否かを単に監視することになる。

【0048】

第１のデバイス１１と同様に、第２のデバイス１２も、特化してプログラムされたハードウェアモジュールとして提供され得る。

【0049】

事実上公知の通信技術の利用は、更なる有利な効果をもたらす。図１に示すように、監視デバイス１０の２つのデバイス１１及び１２の各々は、イーサネットスイッチ又は同等に動作中のスイッチング若しくはネットワークデバイスなどのスイッチングデバイス１４に接続される。これは、監視デバイス１０がそのデバイス１１及び１２を既存の又は所望の用途に応じたネットワーク又はバス構造にシームレスに一体化されること、並びに用途に関連するユーザデータについていずれにしても提供されるデータライン１３が監視に使用されることを可能とする。データライン１３は、例えば、データネットワーク又はデータバスの第１の領域１５とデータネットワーク又はデータバスの第２の領域１６との間で交換される、例えば、制御及び／又は測定データなどのユーザデータのために作用し得る。領域１５及び１６は、ここでは、スイッチングデバイス１４によってデータライン１３を介して接続される。

【0050】

スイッチングデバイス１４のために、監視デバイス１０のデバイス１１及び１２は、領域１５と領域１６の間での顕著な通信障害をもたらすことはない。スイッチングデバイス１４は双方とも、確認されるライン部分をライン案内装置内の領域に対して可能な限り遠くに制限するために、エネルギー案内チェーン１の接続端２Ａ及び３Ａの可能な限り近くに配置される。

【0051】

通信トポロジの第１の領域１５は、この場合、機械又は設備の固定部品に配置され、例えば、制御ユニットを備え得る。第２の領域１６は、例えば、相対移動が可能な機械又は設備の部品にセンサ及び／又はアクチュエータを備える。

【0052】

図１による監視デバイス１０のアーキテクチャにおいて、第１のデバイス１１において必要なソフトウェアでプログラムされた特化して構成された評価ユニットに加えて、監視デバイス１０の目的のために特別に構成された第２のデバイス１２が設けられる。ただし、これは、既存の技術の利用のために不要となる。

【0053】

データネットワーク又はデータバスの第２の領域１６に設けられた更なるデバイス１２´の固有のネットワークアドレス又はバスアドレスが事前に知られていることを前提として、この更なるデバイス１２´が上記の目的に使用可能である。共通のネットワークデバイス又はフィールドデバイスは、通常、対象となる品質特徴の適切な選択の場合にいずれにしても必要な技術を既に含んでいる。対応する第２の実施形態を図２に模式的に示す。図２による監視デバイス２０は、例えば、第１のデバイス１１において実装された評価ユニットが第２の領域１６における特定用途向けデバイス１２´と直接通信する点において異なる。そして、更なるデバイス１２´は、例えば、ＥＣＨＯリクエスト又はアドレス指定されたバスデータのアクノリッジメントの受信に対して応答するように本来的に構成されていてもよい。したがって、図１による特定の第２のデバイス１２及びスイッチングデバイス１４は、絶対的に不可欠というわけではない。さらに、図２による監視デバイス２０の構造及び機能は、図１のものに対応する。

【0054】

監視デバイス３０の更なる変形例を図３に示す。ここで、第１のデバイス１１として、評価ユニット１１´が追加のモジュールとして一体化される特定用途向け制御又は監視ユニットが、例えば、適切なハードウェア又はソフトウェアの形態で設けられる。評価ユニット１１´は、この場合、共通の第１のデバイス１１と、幾つかの第２のデバイス１２Ａ、１２Ｂなどの各１つと、の間の複数のデータリンクからの選択されたＩＴベースの品質特徴を並行して検出するように構成される。評価ユニット１１´を有する第１のデバイス１１は、このようにして、異なるエネルギー案内チェーン１において複数のライン１３Ａ、１３Ｂなどを並行して監視し得る。図３は、純粋に例示として、２つの監視されるエネルギー案内チェーン１を示す。第１のデバイス１１は、ここでは、更なる機能のために第１のネットワーク又はデータバスの第１の領域１５と、ライン１３Ａ、１３Ｂなどを介したさらに複雑な設備又は機械の複数の第２のネットワーク又はデータバスの第２の領域１６とも各々接続され得る。

【0055】

図４は、監視デバイス１０、２０又は３０のための例示的用途として、例えば、製造プロセスにおいてワークの完全に自動化されたハンドリングのための多関節ロボット４０を示す。多関節ロボット４０の固定ベース４０Ａから、図１乃至図３にあるような第１のリニアに変位可能なエネルギー案内チェーン１が、そこから（例えば、特許文献３による）三次元偏向可能な第２のエネルギー案内チェーン４１がエンドエフェクタ４２又は末端ロボット工具に続く旋回ジョイントに繋がる。エンドエフェクタ４２には、共通フィールドバスプロトコル又は例えばＰＲＯＦＩＮＥＴプロトコルに既に適している多数のアクチュエータ及びセンサが通常は設けられる。

【0056】

これらのフィールドデバイス又はネットワークデバイスのアドレスは、事前決定可能であり、又はプログラム可能である。図１乃至図３の原理による監視デバイス１０、２０又は３０を用いると、エネルギー案内チェーン１又は４１によって案内される少なくとも１つの又は実際には全部のデータライン１３が、それらの摩耗状態について監視される。この目的のため、例えば、コンピュータ上のソフトウェアモジュールの形態において評価ユニット１１´を有する安価に実施可能な第１のデバイス１１だけが必要となる。既存の制御ユニット又は監視ユニットは、この目的のために使用され得る（図３参照）。

【0057】

したがって、ライン状態を監視するための提案の監視システムは、予知保全を支援し、及び／又は休止時間を短縮若しくは回避するための安価な解決手段を提供する。本発明は、とりわけ、それらの可能な運用寿命に関して、より故障の影響を受け易く、そして選択的に実際には高価なデータライン、特殊ラインなどを最大限利用すること、すなわち、不要に早い交換を回避することを可能とする。

【符号の説明】

【0058】

図１～３
１ ライン案内装置（エネルギー案内チェーン）
２ 可動ラン
２Ａ 第１の接続端
３ 固定ラン
３Ａ 第２の接続端
４ 偏向アーク
１０、２０、３０ 監視デバイス
１１ 第１のデバイス
１２；１２´；１２Ａ、１２Ｂ 第２のデバイス
１３；１３Ａ、１３Ｂ データライン
１４ スイッチングデバイス（イーサネットスイッチ）
１５ 第１の領域（顧客ネットワーク／バス）
１６ 第２の領域（顧客ネットワーク／バス）
図４
１ 第１のエネルギー案内チェーン（リニアに変位可能）
２ 第１のラン
３ 第２のラン
４ 偏向アーク
４０ 多関節ロボット
４０Ａ ベース
４１ 第２のエネルギー案内チェーン（三次元偏向可能）
４２ エンドエフェクタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】