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特表2024-513382エネルギーチェーンにおけるラインの状態を監視するシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-03-25
(54)【発明の名称】エネルギーチェーンにおけるラインの状態を監視するシステム
(51)【国際特許分類】
G01R 31/58 20200101AFI20240315BHJP
G01R 31/66 20200101ALI20240315BHJP
G01R 31/08 20200101ALI20240315BHJP
H02H 3/00 20060101ALI20240315BHJP
【ＦＩ】
G01R31/58
G01R31/66
G01R31/08
H02H3/00 L
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023560259
(86)(22)【出願日】2022-04-07
(85)【翻訳文提出日】2023-11-24
(86)【国際出願番号】 EP2022059342
(87)【国際公開番号】W WO2022218828
(87)【国際公開日】2022-10-20
(31)【優先権主張番号】202021101964.6
(32)【優先日】2021-04-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(31)【優先権主張番号】202021106364.5
(32)【優先日】2021-11-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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
【テーマコード（参考）】
2G014
2G033
5G142
【Ｆターム（参考）】
2G014AA23
2G014AB33
2G014AB43
2G014AC18
2G033AA05
2G033AC00
2G033AD21
2G033AD22
2G033AE05
2G033AF01
2G033AG12
2G033AG14
5G142AA03
5G142AA12
(57)【要約】
本発明は、可動部分を有するラインガイドデバイス（１；４１）及びラインガイドデバイス（１；４１）にガイドされる監視対象のライン部分（１３０）を有する少なくとも１本のライン（１３）並びにそれぞれ監視対象のライン部分の両側に設けられた第１のモジュール（２００Ａ）及び第２のモジュール（２００Ｂ）を有する監視デバイス（１０）を備える監視システムに関する。本発明によると、モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、所定の無線周波数（ＲＦ）信号に関するライン部分（１３Ａ；１３Ｂ）の電気的な伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計される。第１のモジュール（２００Ａ）は、テスト信号としてライン部分（１３０）に所定のＲＦ信号を結合するために監視対象のライン（１３）に結合されるＲＦ発生器を備える。第２のモジュール（２００Ｂ）は、ライン部分（１３０）からＲＦ信号を結合解除するために監視対象のラインに結合されたＲＦ受信機を有し、ライン部分（１３０）上の伝送品質に関する少なくとも１つの値を判定するために受信ＲＦ信号の特性を評価するように設定される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラインガイドデバイス、特にエネルギーチェーンによってガイドされるラインの状態を監視する監視システムであって、第１の接続点とそれに対して可動の第２の接続点との間でラインをガイドするための可動ラインガイドデバイス（１；４１）であって、少なくとも１つの可動部分、及び監視対象のライン部分（１３０）とともに前記ラインガイドデバイス（１；４１）によってガイドされる少なくとも１本のライン（１３）を有するラインガイドデバイス（１；４１）と、
前記監視対象のライン部分の両側にそれぞれ設けられた第１のモジュール（２００Ａ）及び第２のモジュール（２００Ｂ）を有する監視デバイス（１０）と、
を備え、
前記モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は所定の無線周波数（ＲＦ）信号に関して前記ライン部分（１３Ａ；１３Ｂ）の少なくとも１つの電気的な伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計され、
前記第１のモジュール（２００Ａ）は、好ましくは前記監視対象のラインの意図する使用から独立したテスト信号として所定のＲＦ信号を前記ライン部分（１３０）に結合又は投入するために前記監視対象のライン（１３）に結合されるＲＦ発生器を備え、
前記第２のモジュール（２００Ｂ）は、前記ライン部分（１３０）からの前記ＲＦ信号を結合解除又は受信するために前記監視対象のラインに結合されるＲＦ受信機を有し、前記ライン部分（１３０）上の伝送品質に関する、特に受信信号強度又は信号減衰に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信された前記ＲＦ信号の特性を評価するように設定された、監視システム。
【請求項2】
ラインの状態を運用中に監視するアダプタシステムであって、監視対象のライン部分（１３０）のそれぞれ第１の端部又は第２の端部にアダプタ的態様で各々接続又は結合可能な第１のモジュール（２００Ａ）及び第２のモジュール（２００Ｂ）を備え、前記モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、好ましくは前記監視対象のライン（１３）の意図する使用から独立した所定のＲＦ信号に関して前記ライン部分（１３０）の少なくとも１つの電気的なＲＦ（無線周波数）伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計され、
前記第１のモジュール（２００Ａ）は、所定のＲＦ信号をテスト信号として印加するために前記監視対象のライン（１３）に結合可能なＲＦ発生器（２１０）を備え、
前記第２のモジュール（２００Ｂ）は、前記ライン部分（１３０）からの印加された前記ＲＦ信号を受信するために前記監視対象のラインに結合されるＲＦ受信機（２１０）を有し、前記ライン部分を介した伝送品質に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信された前記ＲＦ信号の特性、特に受信信号強度又は信号減衰を評価するように設定された、アダプタシステム。
【請求項3】
前記所定のＲＦ信号（２０）は、無線データ伝送信号であり、前記ＲＦ発生器及びＲＦ受信機が、いずれもそれぞれの無線送受信機（２１０）の構成要素として設計された、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項4】
ＲＦ発生器及びＲＦ受信機が、いずれも集積回路、特に無線ＩＣ（２１０）の構成要素として、好ましくは両モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）における同一の無線ＩＣ（２１０）の構成要素として設計された、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記受信されたＲＦ信号（２０）の強度の測定のために、特にＲＳＳＩ測定のために、少なくとも前記第２のモジュール（２００Ｂ）が設定され、特に前記ＲＦ受信機又は前記無線ＩＣ（２１０）が予め構成されている、請求項３から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項6】
ＲＦ発生器及びＲＦ受信機、特に両無線ＩＣ（２１０）は、意図するアンテナ接続部（２１２）によって前記監視対象のライン部分に結合されている、又は結合可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
両モジュール（５００Ａ、５００Ｂ）は前記監視対象のライン部分への誘導結合のための結合回路を備え、該結合回路は、特にいずれも結合コイル（５２０）を有し、該結合コイルは、前記テスト信号を前記監視対象のライン部分に誘導的に結合又は結合解除するために、
前記監視対象のライン部分（１３０）の端部領域に巻回可能であり若しくは巻回され、又は
前記監視対象のライン部分の端部領域の周囲に配置された若しくは配置可能な磁化可能なトロイダルコアにおいて巻き付けられ、
前記ＲＦ発生器又はＲＦ受信機にそれぞれ導電接続される、請求項１から６のいずれか一項、特に請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
両モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、前記監視対象のライン部分へのＲＦ発生器又はＲＦ受信機のそれぞれのガルバニック結合のための結合回路（２２０）を備え、該結合回路は、特に、特に前記ＲＦ信号に対して調整されたフィルタ特性の第１のフィルタ要素、
前記ラインのうちの異なる導体への選択可能な結合のための切換要素、及び／又は
インピーダンス整合要素
を備える、請求項１から６のいずれか一項、特に請求項６に記載のシステム。
【請求項9】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）はいずれも、前記監視対象のライン部分への前記ＲＦ信号の伝送を実質的に制限する少なくとも１つのフィルタ要素（２３２）を備える、請求項１から８のいずれか一項、特に請求項７に記載又は請求項８に記載のシステム。
【請求項10】
前記システムは、前記伝送品質に関する値に基づいて前記監視対象のライン（１３）の状態の情報を判定し、特に前記値を、予め記憶された基準情報、好ましくは許容範囲と比較する別個の評価装置（１００）を有し、かつ／又は少なくとも前記第２のモジュール（２００Ｂ）は、更なる接続、特に有線接続を介して上位装置若しくは前記評価装置（１００）に接続可能であり若しくは接続されている、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項11】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、無線放射の低減、好ましくは防止のためのシールド（２０４）を有し、該シールドは、特に、前記監視対象のライン部分の端部領域の周囲を封止可能な２つの半シェルによって実装される、請求項１から１０のいずれか一項、特に請求項７に記載のシステム。
【請求項12】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ；５００Ａ、５００Ｂ）は、前記監視対象のラインに結合するためのデバイス（５２０）及び／又は監視中に前記監視対象のライン（１３）の意図する使用の目的のための前記ライン若しくは該ラインの個々の導体（１３Ａ、１３Ｂ・・・）を通じたルーピングのための１つのデバイス（２３０）を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項13】
前記監視対象のライン部分に対する前記モジュールの前記結合（２２０）が、導電結合又は非接触結合、特に誘導結合として設計された、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項14】
各モジュールは、前記ＲＦ発生器又はＲＦ受信機（２１０）の制御のための制御装置（２４０）、特にプログラム可能な集積回路を有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項15】
監視対象のライン部分のそれぞれ第１の端部又は第２の端部にアダプタ的態様でいずれも設けられた第１のモジュール及び第２のモジュールを備える、ラインの状態を運用中に監視するシステムの使用であって、前記モジュールは、前記監視対象のラインの意図する使用から独立した所定のＲＦ信号に関して前記ライン部分の少なくとも１つの電気的な伝送特性を運用中に判定するために協働し、
前記第１のモジュールは、所定の無線信号をテスト信号として前記ライン部分に投入又は結合し、
前記第２のモジュールは、前記ライン部分から前記無線信号を受信し、受信された前記無線信号の伝送品質、特に信号減衰に関するインジケータ値を判定するために前記受信された無線信号の特性を評価し、好ましくは別個の監視装置に伝達された前記インジケータ値は、監視される前記ラインの状態の評価に用いられる、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概略として、可動消費機器に給電するために、電気ライン、特に、例えば、エネルギーチェーンなどのような動的ラインガイドデバイスによってガイドされるラインの状態を監視することの分野に関する。本発明は、特に、移動ラインの監視に関する。
【0002】
上記ライン、例えば、データ及び／又は電源のための供給ラインの限られた耐用年数及び場合によっては結果として起こる故障は、アプリケーションに特有の動作に起因して不可避であり、重大な状況及び高いコストをもたらすことになる。
【0003】
本発明は、特に、ラインの実際の運用中にライン状態を監視するシステム及び方法に関し、各々が監視対象のライン部分の両側に設けられ、例えば、接続又は結合される第１のモジュール及び第２のモジュールを有する監視デバイスを備える。これは、通常は、少なくとも監視ラインの保護されたガイドのための可動ラインガイドデバイスに配置され、ラインガイドデバイスは、第１の接続点と、それに対して可動の第２の接続点との間に少なくとも１つの可動部分を有し、それを通じて、動作によって負荷がかかるために監視されるべきライン部分がガイドされる。
【背景技術】
【0004】
そのような一般的なシステムは、例えば、本出願人の特許文献１において提案されている。ここでは、２つのモジュールが、監視対象のライン部分の端部に設けられる。これらのモジュールの各々は、状態監視を実行するためにデジタルデータ伝送プロトコルのプロトコルレイヤの特性を用いる。ここでの不利な点は、このコンセプトによると、そのようなデジタルデータプロトコル、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔに対して意図されたライン又は少なくとも充分に適合するラインしか監視可能とならないことである。さらに、システムによって、場合によっては実際のデータ伝送は、－そのプロトコル特性が使用されるべきであるため－、ラインの状態を試験又は監視するために伝送されるだけの追加的データによって少なくとも若干影響を受ける。
【0005】
実際の有用なデータ伝送に影響を与えることなくライン状態を運用中にオンライン監視するための手段が、特許文献２に提案されている。ここでは、試験方法は、伝送プロトコルを中断することなく試験デバイスによって非アクティブフェーズ時にテスト信号を送信するために、例えば、フィールドバスラインを介して、データ伝送プロトコルの非アクティブフェーズを検出する。伝送ラインに沿うテスト信号の反射が、検出及び評価される。
【0006】
特許文献１とは異なり、例えば、特許文献２など、これまでに提案されたほとんどの手段は、反射波形を観測することによって電気ラインの特性を判定するために、通常は時間領域反射（ＴＤＲ）の原理によって反射測定値を用いる。ここでの有利な効果は、それによって障害が位置特定可能となることである。しかし、これらの方法は、技術的に非常に複雑であり、運用中の（オンラインでの）アプリケーションにほとんど適さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第２０２０／１０４４９１号
【特許文献2】独国特許出願公開第１０１１２８４４号明細書
【発明の概要】
【0008】
したがって、本発明の第１の課題は、電気ラインの状態が運用中に監視されることを可能とする手段を提案することであり、同手段は、意図する運用に対して可能な限り少ない影響で若しくは影響なく及び／又は比較的少ない労力で実施可能となる。この課題は、請求項１に記載の監視システム、請求項２に記載のアダプタシステム又は請求項１５に記載の使用若しくは方法によって相互に独立して達成される。
【0009】
請求項１の前段部に記載の包括的な監視システムの場合、課題の達成のために、所定の無線周波信号、特にＲＦ信号に関して監視対象のライン部分の少なくとも１つの電気的な伝送特性を運用中に判定するために、２つのモジュールが協働するように設計され、そのＲＦ信号は、監視対象のラインの意図する使用から独立しており、又は有用な信号として使用されることが意図されずに、かつ、とりわけ可能な干渉に関して、好ましくは、使用のために可能な限り干渉がなくなるように選択されることが提案される。ここで、本発明の基本的着想によると、ライン部分を介した意図されないＲＦ信号の伝送品質に関する値が、特に受信信号強度又は信号減衰に関して判定され、評価のために使用される。
【0010】
このために、まず、特に、第１の監視モジュールはＲＦ発生器又はＲＦ発生源を備え、ＲＦ発生器又はＲＦ発生源は、テスト信号の態様で指定される使用から独立した別個の信号として試験対象のライン部分に所定のＲＦ信号を印加するために、例えば、それを電気的に印加し、又はそれをラインの少なくとも１つの導体に結合（供給、挿入、電圧印加など）するために監視対象のラインに結合されることが規定される。
【0011】
一方、第２のモジュールは、ライン部分からＲＦ信号を受信するために監視対象のラインに結合されるＲＦ信号又はＲＦ信号シンクに適したＲＦ受信機を有し、モジュール又はＲＦ受信機は、特に受信信号強度又は信号減衰に関してライン部分を介した伝送品質に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信ＲＦ信号の特性を評価するように設定される。第２のモジュールは、好ましくは、この値を上位装置に、更なる接続、特に有線又は他の無線接続を介して出力するように設定される。
【0012】
監視対象のラインへの結合は、アプリケーションの場合に応じて、導電的に又は非導電的に、例えば、容量的及び／又は誘導的に、データラインの場合にはおそらくは導電的に、供給電圧を搬送するラインの場合には、例えば、保護的絶縁の目的のために、好ましくは非導電的に実行可能である。
【0013】
本場合において、無線周波数（ＲＦ）での電気工学設計の場合では一般的であるように、まず、約１０ｋＨｚ～ＴＨｚ範囲の周波数範囲を一般に無線周波数（ＲＦ）という（すなわち、単に短波又はＭＦ無線とＶＨＦ無線との間の範囲についての無線工学設計からの、より限定的なＨＦの定義ではない）。本場合において、無線周波数によって、特に少なくとも１ＭＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数、特に標準的な無線周波数も意味する。特に好ましくは、ＩＴＵ無線通信規則（２０１２年版、第５条）による許可不要及び免許不要のＩＳＭバンド（産業科学医療用バンド）の１つが使用可能である。
【0014】
さらに、監視対象のライン部分のそれぞれ第１の端部及び第２の端部に対してアダプタ的態様で各々接続可能な２つの対応するモジュールを有する、ラインの状態を運用中に監視するためのアダプタシステムが提案される。本発明によると、ここでは、以下が、対応して規定される。
－それらのモジュールは、所定のＲＦ信号に関してライン部分の少なくとも１つの電気的なＲＦ（無線周波数）伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計され、その信号は、好ましくは監視対象のラインの意図する使用から独立し、
－第１のモジュールは、所定のＲＦ信号をテスト信号として印加するために、監視対象のラインに結合可能なＲＦ発生器を備え、
－第２のモジュールは、ライン部分から印加ＲＦ信号を受信するために監視対象のラインに結合されるＲＦ受信機を有し、特に受信信号強度又は信号減衰に関して、ライン部分を介した伝送品質に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信ＲＦ信号の特性を評価するように設定される。
－それらのモジュールは、所定のＲＦ信号に関してライン部分の少なくとも１つの電気的なＲＦ（無線周波数）伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計され、その信号は、好ましくは監視対象のラインの意図する使用から独立し、
－第１のモジュールは、所定のＲＦ信号をテスト信号として印加するために、監視対象のラインに結合可能なＲＦ発生器を備え、
－第２のモジュールは、ライン部分から印加ＲＦ信号を受信するために監視対象のラインに結合されるＲＦ受信機を有し、特に受信信号強度又は信号減衰に関して、ライン部分を介した伝送品質に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信ＲＦ信号の特性を評価するように設定される。
【0015】
さらに、少なくとも第２のモジュールは、この値を上位装置に、更なる接続、特に有線接続を介して出力するように設定可能である。
【0016】
本発明は、まず、意図しないＲＦ信号に対して意図されるもの以外のラインを用いるという常識に反するアプローチに基づき、その意図されないＲＦ信号は、特に、無線伝送に対して意図された同様に常識に反する無線信号の形態を有し得る。本発明は、無線信号、特に、無線データ通信に対して意図された無線信号を提供して有線導体を試験することができる。それは、例えば、情報が、場合によっては変調によって影響を受ける無線周波キャリア周波数を有する無線信号であってもよいが、その使用はラインの意図する使用には重要ではない。
【0017】
さらに、本発明は、その実際の信号機能、例えば、情報伝送のためのＲＦ信号の使用が意図されていない場合、ラインとＲＦ信号の間の好適でないアライメントは重要でないという知見に基づく。テスト信号の絶対的な伝送品質は、本発明には重要でない。
【0018】
これに対して、理論に拘泥することなく、障害を有するライン、特に１本又は２本の有線ライン上での放射損失は、信号周波数に対して概ね二次関数的に増加する。したがって、より高い周波数の信号は、移動する柔軟なライン、特に、エネルギーチェーンにおける通常の摩滅の兆候、例えば、連続曲げ応力、拠れ、ストランド破断又は他の障害によってもたらされる断面変化などを検出するのに一般に適する。ただし、信号減衰は、例えば、理想化された単線又は２線導体の場合に、比較的低くなり得る。
【0019】
原則として、テスト信号の伝送品質の相対的変化は、ラインの摩滅又は摩耗に関連する劣化のインジケータとして監視及び利用される。
【0020】
したがって、実施形態では、監視用に使用される所定のＲＦ信号が無線データ伝送信号であることが規定される。
【0021】
ここでは、ＲＦ装置（ＲＦ発生器及び／又はＲＦ受信機）はいずれも、それぞれの無線送受信機の構成要素として設計され得る。結果として、例えば、市販の安価な無線送受信機が使用可能となる。
【0022】
好適な実施形態は、ＲＦ発生器及びＲＦ受信機は、集積回路、特に無線ＩＣ（ＩＣ＝集積回路）の構成要素として設計されることを規定する。ＲＦ装置は、好ましくは、両モジュールにおいて構造的に同一の無線ＩＣの構成要素として存在し得る。これにより、とりわけ、構造が標準化されてコストが低減される。
このような実施形態では、好ましくは、ＲＦ発生器及びＲＦ受信機の双方はいずれも、受信信号強度を推定する機能を既に内在的に実装している商用無線プロトコル又は無線規格に従うデータ伝送のための無線ＩＣの構成要素として設計されることが規定される。そのような無線ＩＣの例は、例えば、ＷＬＡＮ、ＬｏＲａＷＡＮ、ＬＴＥ又は無線データ伝送のための同様のプロトコル／規格のためのＩＣ又はチップセットである。データ伝送のための実際の機能は使用されてはならず又は使用されるべきではないが、信号品質を判定するための、特に、監視部分上で受信されたＲＦ信号又は無線信号の相対的品質を推定するための集積された機能が主に使用される。したがって、例えば、２．４ＧＨｚ周波数帯（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ）又は５ＧＨｚ周波数帯（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｈ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｎ）におけるＷＬＡＮ／Ｗｉ－Ｆｉは、ＲＳＳＩ測定値又はＲＣＰＩ測定値を提供する。ＲＳＳＩは、受信される電力レベルを示す。ＬｏＲａＷＡＮの場合、例えば、欧州での約４３３～４３５ＭＨｚ（ＩＳＭバンド領域１）及び８６３～８７０ＭＨｚ（ＳＲＤバンド ｈｔｔｐｓ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｓｈｏｒｔ＿Ｒａｎｇｅ＿Ｄｅｖｉｃｅｓ）の周波数帯、又は北米での周波数帯９０２～９２８（基本周波数９１５ＭＨｚ）では、ＲＳＳＩ測定値などは、商用ＬｏＲａ－ＩＣの予め含まれた機能としても通常は既に提供されている。監視ライン上の受信信号強度又は信号減衰を評価するための他の同等のアプローチも、本発明の範囲内のものである。
このような実施形態では、好ましくは、ＲＦ発生器及びＲＦ受信機の双方はいずれも、受信信号強度を推定する機能を既に内在的に実装している商用無線プロトコル又は無線規格に従うデータ伝送のための無線ＩＣの構成要素として設計されることが規定される。そのような無線ＩＣの例は、例えば、ＷＬＡＮ、ＬｏＲａＷＡＮ、ＬＴＥ又は無線データ伝送のための同様のプロトコル／規格のためのＩＣ又はチップセットである。データ伝送のための実際の機能は使用されてはならず又は使用されるべきではないが、信号品質を判定するための、特に、監視部分上で受信されたＲＦ信号又は無線信号の相対的品質を推定するための集積された機能が主に使用される。したがって、例えば、２．４ＧＨｚ周波数帯（ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ）又は５ＧＨｚ周波数帯（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｈ及びＩＥＥＥ８０２．１１ｎ）におけるＷＬＡＮ／Ｗｉ－Ｆｉは、ＲＳＳＩ測定値又はＲＣＰＩ測定値を提供する。ＲＳＳＩは、受信される電力レベルを示す。ＬｏＲａＷＡＮの場合、例えば、欧州での約４３３～４３５ＭＨｚ（ＩＳＭバンド領域１）及び８６３～８７０ＭＨｚ（ＳＲＤバンド ｈｔｔｐｓ：／／ｄｅ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｓｈｏｒｔ＿Ｒａｎｇｅ＿Ｄｅｖｉｃｅｓ）の周波数帯、又は北米での周波数帯９０２～９２８（基本周波数９１５ＭＨｚ）では、ＲＳＳＩ測定値などは、商用ＬｏＲａ－ＩＣの予め含まれた機能としても通常は既に提供されている。監視ライン上の受信信号強度又は信号減衰を評価するための他の同等のアプローチも、本発明の範囲内のものである。
【0023】
そのために、商用無線ＩＣのプロトコル内在的又は規格内在的な態様で実施される機能は、好ましくは、商用無線プロトコル又は無線規格に従うデータ伝送のために使用される。これは、とりわけ、現在のＴＤＲアプローチの場合に通常あるような複雑な測定技術のコストを回避する。
【0024】
使用されるＲＦ信号は、好ましくは、監視対象のラインの実際の有用なアプリケーションの意図する使用から可能な限り独立した周波数スペクトルを、特に大幅に高い周波数帯に、例えば、特に１ＭＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内、特に１００ＭＨｚ＜ｆ＜７ＧＨｚの範囲内の基本周波数ｆ周辺の周波数帯に有する。この場合、プロトコル内在的又は規格内在的な変調のためのキャリア周波数は、同様に／代替的にこの範囲内となり得る。選択は、ラインの有用な信号と可能な限り少ない干渉しか生成しないように行われるべきである。
【0025】
例示的プロトタイプを用いる最初の実験は、ＥｔｈｅｒｎｅｔラインへのＬｏＲａ無線信号の印加又は挿入によって、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ伝送の過度の干渉なしに、ＲＳＳＩ値を用いて摩耗又は摩滅に対して感度を有する監視が可能となることを示した。
【0026】
したがって、好ましくは、受信ＲＦ信号のＲＦ減衰測定、特にＲＳＳＩ測定のために、少なくとも第２のモジュールが設定され、特にＲＦ受信機又は無線ＩＣが予め構成されることが規定され得る。構造的に同一のＩＣの場合には、両モジュールに適合性があり、結果として、適切な設計の場合には互換可能な使用も可能となる。
【0027】
特に、従来の無線ＩＣを用いる場合、これらは、意図するアンテナ接続部によって監視対象のライン部分に結合可能であり又は結合されることができ、それのために、適用可能であれば適切な結合装置又は結合回路が設けられる。
【0028】
実施形態では、両モジュールは、監視対象のライン部分へのＲＦ発生器又はＲＦ受信機のガルバニック結合のための結合回路を備える。これは、更なる基本的装置、特に、
－特にＲＦ信号に対して調整されたフィルタ特性の第１のフィルタ要素、
－複数導体ラインのうちの異なる導体への選択可能な結合のための切換要素、及び／又は
－インピーダンス整合要素
を有利に備え得る。
－特にＲＦ信号に対して調整されたフィルタ特性の第１のフィルタ要素、
－複数導体ラインのうちの異なる導体への選択可能な結合のための切換要素、及び／又は
－インピーダンス整合要素
を有利に備え得る。
【0029】
システム又はモジュールのさらに有利な展開が、従属請求項８～１４から得られる。
【0030】
モジュールを用いる監視は、好ましくは、おそらくは、例えば、所定の規則的な又は不規則な時点において時間離散的に基準運転中に連続的に実施される。
【0031】
ここで、特に、監視ライン部分上の伝送品質を示すテスト信号の品質値の、好ましくは外部的な更なる処理が、強調されることになる。そのために、受信機として作用するモジュールは、判定値、例えば、ＲＳＳＩ値を、適用可能な場合には、任意の適切な形式でデジタル値に変換した後に別個の評価装置に送信してもよい。
【0032】
したがって、実施形態では、システムが別個の評価装置を有し、その評価装置が伝送品質に関する値に基づいて監視対象のラインの状態の情報を判定し、そのために、例えば、その値を、予め記憶された情報と比較することが規定される。
【0033】
これに対して追加的又は代替的に、第２のモジュールは、更なる接続、特に有線又は他の無線接続を介して上位装置又は評価装置に接続可能であり又は接続され得る。
【0034】
そのために、評価装置は、特に、伝送品質値、例えば、ＲＳＳＩ値を、予め記憶された許容範囲と比較することができる。許容範囲は、通常は、アプリケーションに応じたものであり、とりわけ、例えば、ライン種、ライン長、使用されるコネクタ及び他のパラメータに応じる。始動時に、許容範囲は、初期化によって及び／又は障害なしとみなされる初期運用期間にわたって決定可能であり、例えば、評価装置に記憶され得る。単なる例示として、ＲＳＳＩ値がエネルギーチェーンの数動作ストローク後の始動時に－５２ｄＢｍ～－５６ｄＢｍ（デシベル－ミリワット）の間で変動した場合には、許容範囲として、これらの値の±２ｄＢｍの値、すなわち、－５０ｄＢｍ～－５８ｄＢｍが名目上許容可能とみなされ得る。所定の許容範囲からの各逸脱事象が、潜在的な不良の場合として評価され得る。偽陰性の結果を防止するために、不良の場合に対する決定は、場合によっては、例えば、同時間帯ウインドウにわたる各積分に対する決定許容度での応答をトリガすべきである。応答は、例えば、予知保全のための保守メッセージであってもよいし、安全目的のためにシステム停止をトリガするための制御信号であってもよい。
【0035】
現在のところ、例えば、受信信号強度又は信号減衰の情報及びその情報と予め記憶された許容範囲との比較を与えるＲＳＳＩ値又は同等の値を監視することは、好適なアプローチとみなされている。予め記憶された許容範囲は、例えば、経験値においてプログラムされ又はそこからパラメータ化されてもよいし、アプリケーションを整合させる初期化工程を通じて学習されてもよいし、他のアプローチも可能である。
【0036】
ラインガイドデバイスの運用中の連続的監視が、一般に好適である。
【0037】
提案されるモジュールは、監視ラインへの導電結合の場合、取外し可能なプラグ接続部に対して適宜選択されたソケットを有し得る。２つのモジュールのうちの、特に可動消費機器における一方がエネルギーチェーン又は動的ラインガイドの外部に配置されるので、提案されるシステムは、可動接続部におけるコネクタでの、稀に生じるわけではない障害の場合を内在的に認識し得る。実際には、動作応力に起因して、実際のラインにおいて摩耗による障害ではなく機械的負荷、例えば、ワイヤのうちの１本にかかる張力による障害が定期的に起こり、これにより、可動接続部におけるコネクタが故障する。この場合、伝送の劣化も、内在的に伴い得る。
【0038】
さらに、本発明は、独立請求項１５に記載の方法の特徴を有する、ラインの状態を運用中に（オンラインで）監視するシステムの方法又は使用にも関する。
【0039】
個々のリンクで構成されるエネルギーチェーンに加えて、運用中にラインに動的に負荷がかかる他の種類の動的ラインガイドも考えられる。単に例示として、例えば、国際公開第２０１６／０４２１３４号は、本発明も適用可能な、クリーンルーム用途のための柔軟なラインガイドを開示する。
【0040】
提案される手段は、運用中に、データラインに加えて、様々なライン、例えば、電源ラインのためのバスラインの状態を監視するのにも適する。この場合、ラインは、特に動的ラインガイドにおいてガイド可能である。そのコンセプトは、多種多様なデータライン、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（ＩＥＥＥ８０２．３）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ又は例えば、ＣＡＮバス、ＥＩＡ－４８５などの他の産業用フィールドバスタイプ若しくは他の制御ラインなどに適用可能である。しかし、提案されるコンセプトは、国際公開第２０２０／１０４４９１号（特許文献１）とは異なり、純粋な電源用の供給ラインにも容易に適用可能である。
【0041】
特に、提案される手段によって、予知保全又は予防的保守が故障を防止することが可能となる。
【0042】
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例を参照して、上記の一般性を限定することなく、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】第１の実施形態例による本発明に係る監視システムを有するエネルギーチェーンの側面模式図である。
【図2】ＲＦ信号をラインに印加するためのモジュールの模式図である。
【図5】誘導結合を用いる第２の実施形態例による本発明に係る監視システムを有するエネルギーチェーンの側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0044】
図１では、動的ラインガイドデバイスの一例として模式的に示すエネルギーチェーンは、全体として符号１で指定される。エネルギーチェーン１は、可動消費機器への電気ライン（より詳細には図示されない）の保護されたガイドに使用される。エネルギーチェーン１は、移動ラン２、ここでは上側ランと、静止ラン３、ここでは下側ランとの間に、所定の曲率の付随的な偏向カーブ４を形成する。偏向カーブ４は、所定の最小曲率半径を有してラインの破断を回避する。したがって、エネルギーチェーン１は、ガイドされるラインが許容可能な曲率半径未満とならないことを保証する。エネルギーチェーン１は、通常は、アプリケーションに応じた本数及び種類のラインがガイドされる内側ガイドチャネルを形成する。エネルギーチェーン１の設計は、本発明に対して決定的なものではなく、例えば、それ自体周知の全ての動的ラインガイドが考慮され、適用可能であれば、個々のチェーンリンクなしのもの、例えば、帯状ラインパケット又は柔軟なホース内にガイドされるものも考慮される。
【0045】
図１は、直線的にかつ一平面内で、例えば、水平に可動のエネルギーチェーン１による標準的な構成を単なる例示として示す。図１では、移動ラン２は、例えば、可動機械部品（不図示）のドライバに締結された端部リンクの第１の接続端２Ａで終端する。静止ラン３は、図１に模式的に示すように、例えば、機械又はシステムの固定点に締結された端部リンクの第２の接続端３Ａで終端する。図４は、空間的に偏向可能なリンクを有する産業用ロボットにおいて多く使用される他の種類のエネルギーチェーン、すなわち、３次元可動エネルギーチェーンを示す。
【0046】
図１は、本発明の一態様として、全体として符号１０で示される監視デバイスを模式的に示す。監視デバイス１０は、より詳細にここに説明するように、本発明に係るＲＦ（無線周波数）装置を備える第１のモジュール２００Ａ及び第２のモジュール２００Ｂを備える。
【0047】
モジュール２００Ａ、２００Ｂは、ライン１３又はそれによって給電される機械若しくはシステムの運用中に、特にこの目的のためにテスト信号としてライン部分１３０に結合される所定のＲＦ信号に関してラインの、エネルギーチェーン１にガイドされるライン部分１３０（図３Ｂ）の少なくとも１つの電気的なＲＦ（無線周波数）伝送特性を判定するために、協働する。
【0048】
図２は、ＲＦ発生器（ＲＦ＝無線周波数）を有する第１のモジュール２００Ａを非常に模式的に示し、ＲＦ発生器は、図２では点線で模式的に表す所定のＲＦ信号２０を、ここでは監視される単線１３Ａに投入又は結合する。その信号は、単線１３Ａに対して一点鎖線で模式的に表したライン１３の意図する使用において使用される信号２３から独立しており、好ましくは、ここでは監視する価値のある干渉を最小限しか又は全く生成しない。実際の動作信号２３は、例えば、単なる例示として、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ信号、任意の所望の産業用バスによる信号、又は非パケットベースのバスシステム若しくは例えばアクチュエータ（ドライブ、モータなど）若しくは任意の所望のセンサ、例えば、ロータリエンコーダのための、任意の所望のデジタル若しくはアナログ制御ライン若しくは測定ラインの信号であり得る。
【0049】
本発明は、原則として電源ラインにも適用可能である。図２が模式的に示すように、第１のモジュール２００Ａは、テスト信号の一種として所定のＲＦ信号を単線１３Ａに追加的に印加するために、監視対象のライン１３、ここでは、例えば、単線１３Ａに結合されるＲＦ発生器２１０を有する。原則として、特にデータラインの場合には各適宜の導電性のもの、又は特に活線の場合には非接触結合のもの、特に誘導結合のものも考慮される。
【0050】
図３Ｂがより詳細に示すように、第２のモジュール２００Ｂは、例えば、コネクタ－ソケット接続によって監視対象のライン部分１３０の他端に接続される。モジュールは、監視ラインに適した入出力ソケット、例えば、ＣＡＴ７－Ｅｔｈｅｒｎｅｔライン用のＲＪ４５ソケット又は他の適宜のソケットによってアダプタ状に構成され得る。図３Ｂは、複数の単線１３Ａ、１３Ｂなどを模式的に示し、それらは、ここでは例示として４対の撚り対ラインとして存在するが、アプリケーションに特有のものであり、すなわち、監視対象のライン１３に応じる。
【0051】
第２のモジュール２００Ｂは、例えば、監視対象のラインに結合されるＲＦ送受信機２１０（図３Ａ参照）の形態のＲＦ受信機を有し、ライン部分１３０からテスト信号又はＲＦ信号２０をタップ又は受信する。第２のモジュール２００Ｂは、特に、テスト信号の受信品質、特に、モジュール２００とのライン１３の可動接続部における受信ＲＦ信号２０の信号強度又は信号減衰を表す値を判定するように設定又は構成される。このために、例えば、ＲＦ送受信機２１０は、第２のモジュール２００Ｂにおいて受信ＲＦ信号の特性を評価するように設定され、それにより、ライン部分１３０上の伝送品質について、信号強度又は信号減衰を示す値を生成する。
【0052】
図１が示すように、第２のモジュール２００Ｂは、好ましくは、少なくともこの値を更なる接続、例えば、同時にモジュール２００Ｂに給電する有線ＵＳＢ接続を介して、上位監視装置１００に、例えば、ｉｇｕｓ社（５１１４７、Ｃｏｌｏｇｎｅ）から商品名「ｉ．Ｃｅｅ：ｐｌｕｓ」又は「ｉＣｏｍ」で入手可能なモジュールに出力するように設定される。監視装置１００は、特に、所望のアプリケーションにおいて工学設計するシステムと通信するように設定され、又はクラウド手段によって構成され得る。
【0053】
実施形態では、無線データ伝送のための構造的に同一の集積回路、要するに無線ＩＣ２１０が両モジュール２００Ａ、２００Ｂにおいて使用され、送信機（Ｔｘ）又はＲＦ発生器として及び受信機（Ｒｘ）として使用可能である。したがって、ＲＦ発生器及びＲＦ受信機は、好ましくは、そのような無線ＩＣ２１０の送受信機（Ｔｒｘ）によって実施される。
【0054】
好ましくは、ＩＳＭバンド、例えば、ＬｏＲａＷＡＮ（Ｌｏｎｇ Ｒａｎｇｅ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ｈｔｔｐｓ：／／ｌｏｒａ－ａｌｌｉａｎｃｅ．ｏｒｇ／参照）における商用無線規格に対する無線ＩＣ２１０が、ＲＳＳＩ測定又はその同様の測定において使用される。特にＷｉ－Ｆｉ又はＩＥＥＥ８０２．１１ファミリの規格によるＷＬＡＮのＩＣ又はチップセットも考慮される。
【0055】
ＲＳＳＩ（受信信号強度インジケータ）又はＲＳＳＩ同等の機能、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１によるＲＣＰＩ（受信チャネル電力インジケータ）を有する任意の無線ＩＣ２１０が、好ましくは考慮される。したがって、受信機側無線ＩＣ２１０は、受信信号強度又は信号減衰についての所望の値を、特に無線ＩＣ２１０の製造者の仕様に従うデジタル出力値として、第２のモジュール２００Ｂにおいて内在的にかつ低コストで提供するのに適する。ＲＦ受信機は、任意の所望の形式の値を、例えば、接続部におけるアナログ電圧としても出力することができる。
【0056】
一部の商用無線ＩＣ２１０の場合では、ＲＳＳＩは、例えば、ＩＦ増幅器の前段で中間周波数段（ＩＦ）において転用される。ＲＳＳＩ出力は、その後に、そのＩＣによってアナログＤＣレベルとして提供され、例えば、外部でデジタル値に変換され得る。統合された受信電界強度測定の結果として適宜の無線ＩＣ２１０が送出する任意の同等のアナログ値は、ＲＳＳＩ値として、又は単位ｄＢｍ若しくはＡＳＵ（任意強度単位）などの無次元の電力レベルとして表現及び利用可能であり、例えば、デバイスに応じてスケーリング及び変換可能である。そのような無線ＩＣ２１０内のＩＦ段からのアナログ値も、無線ＩＣ２１０の内部アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）によってサンプリング可能であり、それにより、結果として得られる値がインターフェース、例えば、周辺プロセッサバスを介してデジタル的に利用可能となる。具体的な条件の種類及び値は、重要ではない。
【0057】
本発明は、原則として、特に受信テスト信号の品質、例えば、信号強度若しくは信号減衰又は受信電界強度に関して、任意の適宜の種類の充分に決定的な判定、推定又は測定を有利に用いることができる。例えば、ＬｏＲａＷＡＮ用ＩＣの場合におけるＲＳＳＩ判定又はＷｉ－Ｆｉ ＩＣのＲＣＰＩ判定など、既に統合された機能を有する商用無線ＩＣ２１０の使用は、そのために特にコスト効率が高い。通常、値は、対数スケールにおいて、＜０ｄＢｍ（損失なしの伝送の理想値）～－１００ｄＢｍ（［ほとんど］信号受信がない）の範囲にある。他の無線規格、例えば、ＬＴＥも、このような機能を提供する。
【0058】
図３Ａは、送信機側の第１のモジュール２００Ａ及び受信機側の第２のモジュール２００Ｂの両方として使用可能なハードウエア実施例を示す。ここでは、モジュール２００Ａ及び２００Ｂは、特に、ハードウエアの観点では構造的に同一に設計されるが、ソフトウエアの観点では、特に送信機（Ｔｘ）及び評価機能を有する受信機（Ｒｘ）又は受信信号の品質として、おそらくは異なる態様で構成又はプログラムされる。
【0059】
これにより、使用される無線ＩＣ２１０、例えば、ＬｏＲａＷＡＮ用ＩＣは、そのアンテナ接続部２１２によって監視対象のライン部分１３０に結合される。その結合のために、ここでは、例えば、監視対象のライン部分１３０への、特に複数の単線１３Ａ、１３Ｂなどのうちの１つ又は任意選択的に１つへのアンテナ接続部２１２のガルバニック結合のために、結合回路２２０がモジュール２００Ａ、２００Ｂ内に設けられる。
【0060】
特にＲＦ信号２０に対して調整されたフィルタ特性を有する第１のフィルタ又は第１のフィルタ要素が結合回路２２０内に設けられてもよく、その結果、意図する信号２３の最小の可能な部分がアンテナ接続部２１２に到達し、又は意図する信号２３は全くアンテナ接続部２１２に到達しない。フィルタ要素は、例えば、急峻なエッジのπ型フィルタ又はＲＦ信号２０の無線周波数帯に対するバンドパスフィルタとして設定可能であり、好ましくは、別個の構成要素によるアナログ技術において実施可能である。結合回路２２０は、適用可能であれば、特に全てのラインの機能が監視される必要がある場合、ライン部分１３０の異なる導体又は配線１３Ａ、１３Ｂなど（図３Ｂ参照）への選択可能な又は調整可能な結合のための切換装置又は切換要素を有し得る。必要であれば、少なくとも１つのインピーダンス整合要素が、少なくとも配線１３Ａ、１３Ｂなどとアンテナ接続部２１２との間の整合の向上のためにさらに設けられてもよい。
【0061】
一般に好ましくは、使用される結合の種類にかかわらず、すなわち、例えば、誘導結合の場合にも、適宜のデカップリングフィルタ回路が設けられ、それは、テスト信号又はＲＦ信号２０の全ての寄生の、特にライン搬送による、又は望ましくない伝搬経路を抑制し、監視ライン部分１３０へのテスト信号を制限する。
【0062】
図３Ａは、さらに、監視中の監視対象のラインの意図する使用の目的のためのライン１３又はその個々の導体１３Ａ、１３Ｂを通じたルーピングのための回路構成要素又はデバイス２３０を示す。この回路構成要素２３０には、好ましくは、ライン１３に対して、実質的に監視対象のライン部分１３０に対して２つの接続部２０１、２０２の一方へのＲＦ信号の伝送を制限するフィルタ要素２３２が含まれる。そのために、フィルタ要素２３２は、例えば、疑似無線信号又はテスト信号２０の周波数帯が顧客システムの部品１５、１６に通過することを可能な限り許容しない帯域阻止フィルタ又はバンドストップフィルタとして設計され得る。
【0063】
モジュールは、好ましくは、無線ＩＣ２１０による無線放射を可能な限り完全に低減するためにハウジング２０４内で又はそれにより実施される可能な限り包括的なシールドを有し、結果として、モジュール２００Ａ、２００Ｂ間の望まれない空中接続が、可能な限り排除される。ハウジング２０４のシールドはまた、例えば、外部無線信号が診断結果を一時的又は永続的に干渉して歪ませることを防止する。
【0064】
制御及び／若しくは信号評価又は無線ＩＣ２１０からの値の更なる処理のために、モジュールは、制御装置、特にマイクロプロセッサ２４０などのプログラム可能な集積回路をさらに有し得る。これは、評価装置１００に、データ接続の目的のために更なる適宜の接続部２０３を介して、例えば、無線ＩＣ２１０内のＲＦ発生器又はＲＦ受信機を制御するためのＵＳＢ接続を介して接続可能である。マイクロプロセッサ２４０及び接続部２０３を介して、任意選択的な設定が、例えば、第１のモジュール２００Ａとしての用途のために送信機の挙動に対して施されてもよいし、第２のモジュール２００Ｂとしての用途のために受信機の挙動及び評価に対して施されてもよい。図３Ａのアーキテクチャが明らかとするように、図示するモジュール２００Ａ／２００Ｂは、任意選択的に送信機又は受信機として使用可能であり、そのためには、接続部の反転用途（交換システム側／エネルギーチェーン側）及び対応のプログラミングしか必要とならない。
【0065】
受信機モジュール２００Ｂが好ましくは接続部２０３を介して別個の上位評価装置１００に接続可能であり、例えば、制御キャビネット内にそれとともに搭載可能であるので、電源供給（不図示）は、モジュールが送信機モジュール２００Ａとして使用されるのか、それとも受信機モジュール２００Ｂとして使用されるのかに応じて、監視ライン１３を介して又は例えばＵＳＢ接続部２０３を介して実施され得る。
【0066】
評価装置１００は、伝送品質、例えば、ＲＳＳＩ値に関する現在値を、モジュール２００Ｂから又は無線ＩＣ２１０から連続的に、おそらくは制御装置２４０及び接続部２０３を介して、あるいは不図示の更なる外部無線接続を介して受信し、それを、例えば、予め記憶された基準情報と、好ましくは許容範囲と比較し、かつ／又はこの値を、値を評価する更に上位のコンピュータ制御に伝達し、適用可能であれば、システムに介入することができ、例えば、緊急停止をトリガする。
【0067】
評価装置１００、又は小型でコスト効率の高いモジュール２００Ａ、２００Ｂから好ましくは独立した他の装置は、モジュール２００Ｂにおける受信品質に関して受信した値であって監視ライン部分１３０における及び場合によっては接続部２０１又は２０２とのそのプラグ接続における望ましくない物理的変化について有益な値に基づいて、監視対象のラインの状態に関する状態情報を判定する。
【0068】
実施形態例では、評価装置１００自体が、以前に記憶された許容範囲との比較によってＲＳＳＩ値を評価する。値が許容範囲未満となり又は許容範囲を超える場合、評価装置１００は警告又はエラーメッセージを上位モニタに、好ましくは別個のチャネルを介して発出する。これにより、受信機モジュール２００Ｂにおける受信品質の劣化は、通常はライン１３が完全に故障する前に起こるため、予知保全が可能となる。
【0069】
監視デバイス１０に対する例示のアプリケーションとして、図４は、例えば、製造工程におけるワークの完全自動ハンドリングのための関節アームロボット４０を示す。関節アームロボットの固定ベース４０Ａから、ここでは、例えば、図１～３と同様の直線的に可動の第１のエネルギーチェーン１が旋回ジョイントに続き、そこから（例えば、国際公開第２００４／０９３２７９号による）空間的に偏向可能な第２のエネルギーチェーン４１がエンドエフェクタ４２又は端部側ロボット工具に続く。エンドエフェクタ４２には、通常は、一般的な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合している多数のアクチュエータ及びセンサが設けられる。
【0070】
これらのアクチュエータ及びセンサも、第２のエネルギーチェーン４１における部分１３０（図３Ｂ）によってガイドされるライン１３を介して給電され得る。したがって、図１～２及び図３Ａ～３Ｂによるコンセプトに係る監視デバイス１０は、エネルギーチェーン１、４１、特にエネルギーチェーン４１によってガイドされる少なくとも１本の又は適用可能な場合には全てのデータ及び／又は信号ラインの摩耗状態を監視できる。そのためには、安価に実施可能なモジュール２００Ａ、２００Ｂ、及び場合によっては既に利用可能なコンピュータ上のソフトウエアモジュールの形態でも実施可能な評価装置１００しか必要とならない。既に利用可能な制御装置又は監視装置が、評価装置１００として使用されてもよい。
【0071】
送受信機が使用される場合、テスト信号の関連する品質値は、場合によっては、送信モードにおいて、受信機モジュール２００Ｂから送信機モジュール２００Ａに返送され得る。したがって、図１に示すものとは逆では、受信機モジュール２００Ｂは、移動機械又はシステム部品上に配置されてもよく、例えば、ＲＳＳＩ値を送信機モジュール２００Ａに場合によってはテスト信号２０を介して連続的に返送することができ、それはその後に評価装置１００に同様に接続される。
【0072】
したがって、ライン状態を監視するための提案されるシステムは、予知保全を支援するため及び／又は休止時間を短縮若しくは回避するための安価な手段を提供する。本発明は、とりわけ、より脆弱な、可能な場合には、コスト集約的なデータライン、空間的ラインなどの、それらの可能な耐用年数に対する最大使用を可能とし、すなわち、不要な早期交換を回避する。
【0073】
この手段は、さらに電源ラインにも適用可能である。
【0074】
図５は、エネルギーチェーン１（図１参照）においてガイドされるライン１３の監視対象のライン部分１３０に対するテスト信号２０（図２）の誘導結合又は結合解除のための２つのモジュール５００Ａ、５００Ｂを有する好適な実施形態例を示す。
【0075】
そのために、図５によると、各モジュール５００Ａ、５００Ｂでは、誘導コイル５２０がライン部分１３０のそれぞれの端部領域に巻回され、所望のテスト信号２０を誘導的に結合又は結合解除する。各モジュール５００Ａ、５００Ｂは、２つの共役的又は相互に整合する半シェル５０４Ａ、５０４Ｂを有し、これらは、モジュール５００Ａ、５００Ｂの間の望まれない空中接続又は無線リンクを介した無線放射の可能な限り完全な低減のための可能な限り包括的なシールドを与える。これは、例えば、外部無線信号が干渉することも防止する。
【0076】
半シェル５０４Ａでは、いずれも、回路が、テスト信号２０の結合又は結合解除のために、図３Ａに対応する設計で設けられる。その回路（より詳細には不図示）も、適宜の無線ＩＣ２１０（図３Ａ参照）を有し、その周波数帯に対して、例えば、誘導コイル５２０の長さが整合される。誘導コイル５２０は、無線ＩＣ２１０に導電接続される。一方、図３Ａとは対照的に、図５では、ライン１３へのテスト信号２０の結合及び結合解除は純粋に誘導的に、すなわち、試験対象のライン１３での変更なしに実施される。
【0077】
２つの半シェル５０４Ａ、５０４Ｂは、所定の巻回幾何形状、特に一定の巻回ピッチ長及び誘導コイル５２０とライン１３の間の同じ径方向距離を保証するために、形成溝をさらに有する。図５では、テスト信号２０の結合及び結合解除も、好ましくは、構造的に同一の装置又はモジュール５００Ａ、５００Ｂを介して実行される。
【0078】
ライン部分１３０との誘導結合は、任意の適宜の設計で実施可能である。これは、図５に示す設計に対して代替的に、例えば、電流トランス又は単巻トランスの態様で実施されてもよい。ここで、いずれも、磁化可能なトロイダルコア、例えば、２つのコア部品からなるフェライトコア、例えば、リング２分割体（不図示）が、ライン部分１３０の端部領域の周囲で各モジュール５００Ａ、５００Ｂに配置されてもよい。トロイダルコアであれば、誘導コイル５２０は、二次コイルとして誘導電流トランス又はコアバランストランスの態様で協働し得る。ライン部分１３０は、理想的な回路図における（単一の）一次巻線を表す。ライン部分１３０の状態を監視することを可能とする誘導コイル５２０間のテスト信号の伝送は、このようにしても実現可能である。
【0079】
例えば、図５による誘導結合が、基本的に好適である。誘導結合の重要な有利な効果は、モジュール５００Ａ、５００Ｂが、エネルギーチェーン１の両側の所望の箇所での単なる巻回又は包囲によって、監視対象のラインにおける変化又は介入なしに取付け可能であることである。例えば、図５による誘導結合は、特に、安全上の理由により介入がむしろ望ましくない活線にも適する。
【0080】
無線ＩＣ２１０の適宜の選択の場合、本発明は、ライン１３の意図する使用、例えば、伝送データと干渉することなく、運用中に使用可能な、複雑な技術を要さない安価な手段を可能とする。テスト信号２０は、場合によっては、その伝送品質を試験するためのみに使用可能であり、すなわち、特に、メッセージ又は情報の実際の伝送のために使用されてはならない。
【0081】
一方、実際のアプリケーションに意図された監視ライン１３の信号自体は、特に監視目的には使用されない。さらに、ラインの状態の継続的又は連続的な確認／監視が、比較的低い性能で可能となる。
【0082】
種々の測定基準が、それらがライン部分の現況についての情報を提供可能であれば、受信機モジュールでの受信品質を試験するのに使用されてもよい。
【0083】
本発明に係るシステム又は方法は、ＲＦ技術によってラインのデータ伝送特性を運用中に判定する。したがって、追加の導体又は測定配線若しくは犠牲配線が不要となる。モジュール２００Ａ、２００Ｂ又は５００Ａ、５００Ｂは、特にラインガイドデバイス１、４２を通じて監視対象の領域の開始及び終端において挿入アダプタをそれぞれ構成する。モジュール２００Ａ、２００Ｂ又は５００Ａ、５００Ｂの小型の設計は、それぞれ容易な遡及的設置を可能とする。その後、検出値は、運用中にさらに処理される。伝送特性が劣化し始めると、これは、適時のライン交換のためのインジケータとして直ちに考慮可能となる。システム休止時間も、このプラグコネクタを含む移動ライン全体のインテリジェントな状態監視を通じて防止可能となる。
【符号の説明】
【0084】
図１
１ ラインガイドデバイス（エネルギーチェーン）
２ 移動ラン
２Ａ 第１の接続端
３ 静止ラン
３Ａ 第２の接続端
４ 偏向カーブ
１０ 監視デバイス
１００ 監視装置
１３ バスライン／供給ライン
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）
２００Ａ 第１のモジュール
２００Ｂ 第２のモジュール
図２及び図３Ａ～３Ｂ
１３ ライン
１３Ａ、１３Ｂ 単線（例えば、撚り対）
２０ 無線信号
２３ 有用な信号
１３０ 監視ライン部分
２００Ａ 第１のモジュール
２００Ｂ 第２のモジュール
２０１、２０２、２０３ 接続部（ソケット、例えば、ＲＪ４５）
２０４ ハウジング（シールドあり）
２１０ 無線ＩＣ（例えば、ＬｏＲａＷＡＮ）
２１２ アンテナ接続部
２２０ 結合回路
２３０ 通過帯域回路
２３２ フィルタ
２４０ 制御装置（マイクロプロセッサ）
図４
１ 第１のエネルギーチェーン（直線的に可動）
２ 第１のラン
３ 第２のラン
４ 偏向カーブ
４０ 関節アームロボット
４０Ａ ベース
４１ 第２のエネルギーチェーン（空間的に偏向可能）
４２ エンドエフェクタ
図５
１３ ライン
１３０ 監視ライン部分
５００Ａ 第１のモジュール
５００Ｂ 第２のモジュール
５０４Ａ 第１の半シェル
５０４Ｂ 第２の半シェル
５２０ 誘導コイル／アンテナ
１ ラインガイドデバイス（エネルギーチェーン）
２ 移動ラン
２Ａ 第１の接続端
３ 静止ラン
３Ａ 第２の接続端
４ 偏向カーブ
１０ 監視デバイス
１００ 監視装置
１３ バスライン／供給ライン
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）
２００Ａ 第１のモジュール
２００Ｂ 第２のモジュール
図２及び図３Ａ～３Ｂ
１３ ライン
１３Ａ、１３Ｂ 単線（例えば、撚り対）
２０ 無線信号
２３ 有用な信号
１３０ 監視ライン部分
２００Ａ 第１のモジュール
２００Ｂ 第２のモジュール
２０１、２０２、２０３ 接続部（ソケット、例えば、ＲＪ４５）
２０４ ハウジング（シールドあり）
２１０ 無線ＩＣ（例えば、ＬｏＲａＷＡＮ）
２１２ アンテナ接続部
２２０ 結合回路
２３０ 通過帯域回路
２３２ フィルタ
２４０ 制御装置（マイクロプロセッサ）
図４
１ 第１のエネルギーチェーン（直線的に可動）
２ 第１のラン
３ 第２のラン
４ 偏向カーブ
４０ 関節アームロボット
４０Ａ ベース
４１ 第２のエネルギーチェーン（空間的に偏向可能）
４２ エンドエフェクタ
図５
１３ ライン
１３０ 監視ライン部分
５００Ａ 第１のモジュール
５００Ｂ 第２のモジュール
５０４Ａ 第１の半シェル
５０４Ｂ 第２の半シェル
５２０ 誘導コイル／アンテナ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラインガイドデバイス、特にエネルギーチェーンによってガイドされるラインの状態を監視する監視システムであって、第１の接続点とそれに対して可動の第２の接続点との間でラインをガイドするための可動ラインガイドデバイス（１；４１）であって、少なくとも１つの可動部分、及び監視対象のライン部分（１３０）とともに前記ラインガイドデバイス（１；４１）によってガイドされる少なくとも１本のライン（１３）を有するラインガイドデバイス（１；４１）と、
前記監視対象のライン部分の両側にそれぞれ設けられた第１のモジュール（２００Ａ）及び第２のモジュール（２００Ｂ）を有する監視デバイス（１０）と、
を備え、
前記モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は所定の無線周波数（ＲＦ）信号に関して前記ライン部分（１３Ａ；１３Ｂ）の少なくとも１つの電気的な伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計され、
前記第１のモジュール（２００Ａ）は、所定のＲＦ信号をテスト信号として生成するためのＲＦ発生器を備え、前記テスト信号は前記監視対象のライン（１３）の意図する使用とは独立したものであり、ペイロード信号としては使用されず、前記ＲＦ発生器は、前記所定のＲＦ信号をテスト信号として前記ライン部分（１３０）に結合又は投入するために前記監視対象のライン（１３）に結合され、
前記第２のモジュール（２００Ｂ）は、前記ライン部分（１３０）からの前記ＲＦ信号を結合解除又は受信するために前記監視対象のラインに結合されるＲＦ受信機を有し、前記ライン部分（１３０）上の伝送品質に関する、特に受信信号強度又は信号減衰に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信された前記ＲＦ信号の特性を評価するように設定された、監視システム。
【請求項2】
ラインの状態を運用中に監視するアダプタシステムであって、監視対象のライン部分（１３０）のそれぞれ第１の端部又は第２の端部にアダプタ的態様で各々接続又は結合可能な第１のモジュール（２００Ａ）及び第２のモジュール（２００Ｂ）を備え、前記モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、所定のＲＦ信号に関して前記ライン部分（１３０）の少なくとも１つの電気的なＲＦ（無線周波数）伝送特性を運用中に判定するために協働するように設計され、
前記第１のモジュール（２００Ａ）は、所定のＲＦ信号をテスト信号として生成するためのＲＦ発生器（２１０）を備え、前記テスト信号は前記監視対象のライン（１３）の意図する使用とは独立したものであり、ペイロード信号としては使用されず、前記ＲＦ発生器は、前記所定のＲＦ信号をテスト信号として印加するために前記監視対象のライン（１３）に結合可能であり、
前記第２のモジュール（２００Ｂ）は、前記ライン部分（１３０）からの印加された前記ＲＦ信号を受信するために前記監視対象のラインに結合されるＲＦ受信機（２１０）を有し、前記ライン部分を介した伝送品質に関する少なくとも１つの値を判定するために、受信された前記ＲＦ信号の特性、特に受信信号強度又は信号減衰を評価するように設定された、アダプタシステム。
【請求項3】
前記所定のＲＦ信号（２０）は、無線データ伝送信号であり、前記ＲＦ発生器及びＲＦ受信機が、いずれもそれぞれの無線送受信機（２１０）の構成要素として設計された、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項4】
ＲＦ発生器及びＲＦ受信機が、いずれも集積回路、特に無線ＩＣ（２１０）の構成要素として設計され、又は
ＲＦ発生器及びＲＦ受信機が、いずれも両モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）における同一の無線ＩＣ（２１０）の構成要素として設計された、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記受信されたＲＦ信号（２０）の強度の測定のために、特にＲＳＳＩ測定のために、少なくとも前記第２のモジュール（２００Ｂ）が設定され、特に前記ＲＦ受信機又は無線ＩＣ（２１０）が予め構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項6】
ＲＦ発生器及びＲＦ受信機、特に両無線ＩＣ（２１０）は、意図するアンテナ接続部（２１２）によって前記監視対象のライン部分に結合されている、又は結合可能である、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項7】
両モジュール（５００Ａ、５００Ｂ）は前記監視対象のライン部分への誘導結合のための結合回路を備え、該結合回路は、特にいずれも結合コイル（５２０）を有し、該結合コイルは、前記テスト信号を前記監視対象のライン部分に誘導的に結合又は結合解除するために、
前記監視対象のライン部分（１３０）の端部領域に巻回可能であり若しくは巻回され、又は
前記監視対象のライン部分の端部領域の周囲に配置された若しくは配置可能な磁化可能なトロイダルコアにおいて巻き付けられ、
前記ＲＦ発生器又はＲＦ受信機にそれぞれ導電接続される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項8】
両モジュール（５００Ａ、５００Ｂ）は前記監視対象のライン部分への誘導結合のための結合回路を備え、該結合回路は、特にいずれも結合コイル（５２０）を有し、該結合コイルは、
前記テスト信号を前記監視対象のライン部分に誘導的に結合又は結合解除するために、
前記監視対象のライン部分（１３０）の端部領域に巻回可能であり若しくは巻回され、又は
前記監視対象のライン部分の端部領域の周囲に配置された若しくは配置可能な磁化可能なトロイダルコアにおいて巻き付けられ、
前記ＲＦ発生器又はＲＦ受信機にそれぞれ導電接続される、請求項６に記載のシステム。
【請求項9】
両モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、前記監視対象のライン部分へのＲＦ発生器又はＲＦ受信機のそれぞれのガルバニック結合のための結合回路（２２０）を備え、該結合回路は、特に、特に前記ＲＦ信号に対して調整されたフィルタ特性の第１のフィルタ要素、
前記ラインのうちの異なる導体への選択可能な結合のための切換要素、及び／又は
インピーダンス整合要素
を備える、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項10】
両モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、前記監視対象のライン部分へのＲＦ発生器又はＲＦ受信機のそれぞれのガルバニック結合のための結合回路（２２０）を備え、該結合回路は、特に、
特に前記ＲＦ信号に対して調整されたフィルタ特性の第１のフィルタ要素、
前記ラインのうちの異なる導体への選択可能な結合のための切換要素、及び／又は
インピーダンス整合要素
を備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項11】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）はいずれも、前記監視対象のライン部分への前記ＲＦ信号の伝送を実質的に制限する少なくとも１つのフィルタ要素（２３２）を備える、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項12】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）はいずれも、前記監視対象のライン部分への前記ＲＦ信号の伝送を実質的に制限する少なくとも１つのフィルタ要素（２３２）を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項13】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）はいずれも、前記監視対象のライン部分への前記ＲＦ信号の伝送を実質的に制限する少なくとも１つのフィルタ要素（２３２）を備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項14】
前記システムは、前記伝送品質に関する値に基づいて前記監視対象のライン（１３）の状態の情報を判定し、特に前記値を、予め記憶された基準情報と比較する別個の評価装置（１００）を有し、かつ／又は少なくとも前記第２のモジュール（２００Ｂ）は、更なる接続、特に有線接続を介して上位装置若しくは前記評価装置（１００）に接続可能であり若しくは接続されている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項15】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、無線放射の低減のためのシールド（２０４）を有し、該シールドは、特に、前記監視対象のライン部分の端部領域の周囲を封止可能な２つの半シェルによって実装される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項16】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ）は、無線放射の低減のためのシールド（２０４）を有し、該シールドは、特に、前記監視対象のライン部分の端部領域の周囲を封止可能な２つの半シェルによって実装される、請求項７に記載のシステム。
【請求項17】
各モジュール（２００Ａ、２００Ｂ；５００Ａ、５００Ｂ）は、前記監視対象のラインに結合するためのデバイス（５２０）及び／又は監視中に前記監視対象のライン（１３）の意図する使用の目的のための前記ライン若しくは該ラインの個々の導体（１３Ａ、１３Ｂ・・・）を通じたルーピングのための１つのデバイス（２３０）を有する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項18】
前記監視対象のライン部分に対する前記モジュールの前記結合（２２０）が、導電結合又は非接触結合、特に誘導結合として設計された、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項19】
各モジュールは、前記ＲＦ発生器又はＲＦ受信機（２１０）の制御のための制御装置（２４０）、特にプログラム可能な集積回路を有する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項20】
監視対象のライン部分のそれぞれ第１の端部又は第２の端部にアダプタ的態様でいずれも設けられた第１のモジュール及び第２のモジュールを備えるシステムを用いてラインの状態を運用中に監視する方法であって、前記モジュールは、前記監視対象のラインの意図する使用から独立した所定のＲＦ信号に関して前記ライン部分の少なくとも１つの電気的な伝送特性を運用中に判定するために協働し、
前記第１のモジュールは、前記所定のＲＦ信号をテスト信号として生成するために設計され、該テスト信号は前記監視対象のライン（１３）の意図する使用とは独立したものであり、ペイロード信号としては使用されず、前記所定のＲＦ信号をテスト信号として前記ライン部分に投入又は結合し、
前記第２のモジュールは、前記ライン部分から前記ＲＦ信号を受信し、受信された前記ＲＦ信号の伝送品質、特に信号減衰に関するインジケータ値を判定するために前記受信されたＲＦ信号の特性を評価し、前記インジケータ値は、監視される前記ラインの状態の評価に用いられる、方法。
【国際調査報告】