JP7053666B2 - エネルギー案内チェーンにおけるライン監視用のシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般に、エネルギー案内チェーンにおける位置および／またはライン監視用のシステムに関する。本発明は、詳しくは、ベースとそれに対して可動の移動端との間の、例えばケーブルまたはホースなどの、少なくとも１つのラインの動的誘導において役目を果たすエネルギー案内チェーン用の監視システムに関する。当該種類のシステムが、一方では、移動経路に沿って変位可能であり、そうする際に、移動端の位置に応じて、移動端用の接続端を有する可動ラン、ベース用の接続端を有する固定ランおよびたわみ円弧を様々なやり方で形成するエネルギー案内チェーンを備える。他方では、システムは、エネルギー案内チェーン上に配置された少なくとも１つのセンサ・ユニットを有する監視デバイスを備え、監視デバイスは、エネルギー案内チェーンの動作中の故障状態の発生を監視するためにセンサ・ユニットを使用して、発生された信号を評価する。

この種類の様々なシステムが、すでに周知である。例えば、生じる力が許容範囲内にあるかどうかを監視するために、移動端とエネルギー案内チェーンとの間に力センサを有するシステムが開示されている（特許文献１および２参照）。

トリガ・コードを使用してエネルギー案内チェーンの損傷を検出する、機械的に作用するセンサ・ユニットを有するシステムが開示されている（特許文献３参照）。同様のシステムが周知であり（特許文献４参照）、光ファイバを有する断線検出システムが提案されており、すなわち、断線を光の量に基づいて検出することができる。

上記のシステムは、原理上はすでに発生した損傷を検出するだけという欠点を有する。したがって、それらは、特に先取的または予測的な保全を可能にしない。

特許文献５には、条件指向の保全を可能にすることができる監視システムが記載されている。ここで、エネルギー案内チェーンの磨滅の程度、例えばチェーン・リンクの細面上の磨滅に関連した摩耗が、例えば電気機械的に作用する磨滅要素を使用して局所的に定義されたやり方で決定される。しかし、このシステムは、エネルギー案内チェーンの現在の位置に関する、または誘導されるラインの状態に関する情報は何も提供しない。

典型的には何十万ものまたは何百万もの試験サイクルの後でのみ発生する導体抵抗の特徴的な増加に基づいて、検査室試験を使用してエネルギー案内チェーンにおけるケーブルの予想耐用年数を決定することもすでに周知である。

最後に、これに関連して、例えば垂下ケーブルの設備における導電体、特にリボン・ケーブルの磨滅状態の検出を可能にする監視システムが、すでに周知である（特許文献６参照）。ここで、リボン・ケーブルの複数の導体が、リレー式マルチプレクサと精密電圧計とを有する複合回路に基づいて試験される。しかし、エネルギー案内チェーンの２つの接続端における複合回路および提案された接続技術の結果として、この解決策は、エネルギー案内チェーンの実際のまたはアクティブな動作における使用にそれほど適してはいない。

国際公開第２００４／０９０３７５号パンフレット 国際公開第２０１３／１５６６０７号パンフレット 国際公開第２０１５／１１８１４３号パンフレット 特開２００９－０５２７１４公報 欧州特許出願公開第１５２１０１５号明細書 米国特許第７，０２３，２１７号明細書

したがって、本発明の第１の目的は、特にラインの断線の前に磨滅の早期発見を可能にする進行中の動作に適切な監視システムを提案することにある。監視システムは、特に、休止時間を低減または完全に回避するために先取的または予測的な保全を可能にすることが意図されている。可能な限り簡単な構造を有し、かなりの程度まで動作を損なわないことが意図されている。この第１の目的は、請求項１に記載のシステムによって実現される。

第１の態様によれば、エネルギー案内チェーンにおけるケーブルの状態監視用の監視システムが提案される。

上記の目的を実現するために、請求項１の前段によるシステムにおいて、センサ・ユニットが、エネルギー案内チェーンによって誘導される２つのインジケータ導体であって、可動ランの長さの大部分に沿って、または例えば、全体の長さに沿って延びるインジケータ導体を含むこと、および監視デバイスが、抵抗またはコンダクタンスを測定するための測定デバイスを有する回路を備えることが、本発明により提案される。第１の態様は、各場合において、２つのインジケータ導体のそれぞれの近位終点、すなわち、エネルギー案内チェーンの２つの接続端のうちの一方における終点が測定デバイスに接続され、２つのインジケータ導体のそれぞれの他方のまたは遠位終点が短絡されることをさらに提供する。２つのインジケータ導体のこれらの終点は、エネルギー案内チェーンの特定の前後位置において、または好ましくはエネルギー案内チェーンの他方の遠位接続端において終了することができる。短絡の結果として、導体は測定ループを形成し、その抵抗またはコンダクタンスは測定デバイスによって測定可能である。１つの実現可能な例は、別個の短絡構成部品によって中断されない連続測定ループであり、すなわち、一方のインジケータ導体は外向きの距離または近位から遠位の距離を表し、他方のインジケータ導体は戻り距離を表し、またはその逆である。しかし、別個の短絡構成部品が既存の多芯ケーブルの使用を可能にし、連続測定ループを必要としないので、より実際的である。

中心概念は、いわば回路がインジケータ導体の抵抗またはコンダクタンスを測定するための測定デバイスを備えること、および測定をエネルギー案内チェーンの同じ接続端においてシングルエンド方式で実施することができるようにインジケータ導体がループの形をとることである。さらに、外向きおよび戻りコースは測定される抵抗値を増加させ、磨滅関連効果をほぼ倍増し、それによって芯線または撚り線の破損の前の確実な早期発見が簡略化される。

第１の態様の好ましいさらなる進展において、監視デバイスが統合論理回路および基準値メモリを含む評価ユニットを備えるように用意される。

論理回路は、この場合測定デバイスから出力信号を受け取り、それを基準値メモリからの少なくとも１つの事前に記憶された基準値との比較に使用する。

この点において評価ユニットは、不変の検出回路トポロジーの場合でも、例えば評価関数の適切なプログラミングおよび／または評価ユニットにおける動作パラメータの変数記憶によって監視デバイスの適用例特有のモジュラー適合を可能にする。この点において評価ユニットは、とりわけ複数の回路モジュールを有するモジュラー構造のシステムも可能にし、それは所望の監視態様により、各場合において同様の構造であり、使用されるインジケータ導体から独立しており、例えば位置監視に１つの回路の種類およびライン監視に１つの回路の種類である。さらに、適用例および動作時間依存パラメータならびに環境パラメータ、例えば、エネルギー案内チェーンの長さ、曲率半径、サイクル数、温度など、様々な変数の柔軟な検討が簡略化される。検出回路および評価ユニットは、共通組立体にまた任意選択で印刷回路基板上にもモジュールとして統合することができ、または空間的に別々に構築することができる。

具体的には、電気量の真の測定または計器による検出を実行するために、回路が電気量、特にインジケータ導体の電気パラメータを定量的測定によって検出するように入力側ではインジケータ導体に接続され、出力側では信号をそれに依存する評価ユニットに提供するように接続される測定デバイスを備えることが有利である。ここで、測定という用語はＤＩＮ規格ＤＩＮ１３１９における定義の意味で理解することができる。

しかし、具体的には、評価ユニットが１つまたは複数の基準値、例えば許容範囲に関連して検出されたまたは測定された量を評価するための基準値メモリを有し、例えばマイクロコントローラなどの統合論理回路を含むことができることは、計器による検出の場合だけではない。測定デバイスは、任意の所望の実施形態、任意選択で全面的にアナログ、部分的にアナログおよび部分的にデジタルまたは完全にデジタルでもよい。好ましくは、プログラム可能論理回路により、評価ユニットはモジュラーであってもよく、任意選択で測定回路に適合されてもよい。基準値メモリは、例えば、実際の評価ユニットが必要に応じて基準値メモリに問合せを行う場合、実際の評価ユニットとは別個であってもよいが、好ましくは論理回路の一部である。

例えばモジュラー構造は、使用されるインジケータ導体から独立して適用例に適合された抵抗またはインピーダンス測定を可能にする。絶対値がとりわけインジケータ導体の全長に依存するので、インジケータ導体は少なくとも可動ランの長さの大部分に沿って延びることが意図されており、予想測定値はエネルギー案内チェーンが使用されている適用例に大きく依存する。第１の態様に関連して、さらに以下に示すように、進行中の抵抗またはインピーダンス測定を通じて、例えば電気ケーブルの疲労破壊によるワイヤの差し迫った故障を相対的に確実に予測することができる。しかし、例えば、特許文献６の提案と異なり、提案された評価ユニットに関しては、余剰のアクティブでないエネルギー案内チェーンまたはラインを参照のためだけに提供することは不要である。

少なくとも１つのインジケータ導体は、好ましくは、少なくともエネルギー案内チェーンの長さの大部分にわたって、特に、動作中に変位可能である、エネルギー案内チェーンの長さの全体にわたって延びる。この場合、インジケータ導体は、好ましくは移動端に近接してまたはそれに隣接して配置された少なくともエネルギー案内チェーンの長さの半分にわたって延びる。これは、張力およびせん断力によって引き起こされた応力の結果として磨滅が一般に最大であるところであり、非定型的挙動がそこで最も頻繁に発生するところであるからである。この場合、インジケータ導体は、少なくともエネルギー案内チェーンの長さの重要部分にわたって、典型的には移動端から見える３分の１だけ延びることが意図されている。

インジケータ導体は、追加のラインとして、または好ましくは適用例に使用されるケーブルの構成部分として、別個に具現化することができる。インジケータ導体は、両方の場合において、好ましくはアクティブなラインと同じやり方で、およびエネルギー案内チェーンにおいて、特に、エネルギー案内チェーンの一端からすぐに他端におよび任意選択で一端へ再度戻るループの形でも誘導される。

回路またはその測定デバイスは、インジケータ・ラインの相対的に小さな抵抗値でも、その精密な検出を可能にするために、４線式システム、差分増幅器およびアナログ－デジタル変換器に組み込まれた基準抵抗器を有するトムソン・ブリッジ（別名ケルビン・ブリッジ）の原理と同様の、特に電圧測定のために４線式システムとして構成することができる。例えばそのようなさらなる進展は、そのまたは各測定ループに、入力側ではインジケータ導体の両方の終点に接続され、出力側ではアナログ－デジタル変換器に、特に、論理回路に統合されたアナログ－デジタル変換器に接続される、それ自体の別個の計装用増幅器を提供する。基準抵抗器が、好ましくは測定ループに直列に接続され、定電流源が測定ループおよび任意選択で基準抵抗器を通じて測定電流を供給する。基準抵抗器を用いて、電圧測定はトムソン・ブリッジの原理と同様の４線式システムを使用して、２つのインジケータ導体から十分に精密に非常に小さな測定ループ抵抗でも検出することができる。

好ましくは、二部からなる外向きおよび戻りインジケータ導体によって形成される測定ループは、アクティブな多芯供給ケーブルにおける２つの追加の、専用のまたは割り当てられた測定芯線に基づいて形成され、その残りの芯線は、実際の供給目的、例えばデータ伝送または電力供給の役目を果たす。

専用測定芯線は、好ましくは、移動端において短絡構成部品を用いて短絡され、ベース端において回路の測定デバイスに接続される。すなわち、回路および任意選択で評価ユニットは、単純に設備の固定部分上に配置することができる。配線の構成は、回路が移動端において設けられた場合、任意選択で逆にすることもできる。それは特に、変位可能な機械部品上に配置された評価ユニットに適当である。

ケーブルの状態を監視するために、インジケータ導体の実質的な部分を形成する測定芯線が、その意図する目的のために動作に使用される供給ケーブルにおいて他のアクティブな芯線とともに撚られまたは任意選択で編み組みされることが特に有利である。これは、検出を有意義なものとし、実際に監視されるアクティブな芯線の磨滅に関して可能な限り現実に近づける。この場合、測定芯線は、特に少なくとも１つの動作的にアクティブな芯線と同様の構造であり、それと同様のやり方で撚られ、または編み組みされてもよい。測定芯線は、特に、最も磨滅する傾向がある芯線と同様の構造であってもよい。大きな断面のラインの場合、より小さな導体断面を有する測定芯線を具現化し、より太い主要芯線の状態を、特に評価ユニットを用いて補間することも考えられる。

統合論理回路、または特に好ましくは、評価ユニットは、好ましくは、基準値として測定デバイスによって起動時に測定された抵抗またはコンダクタンスを入力するためのオペレータ入力を有する。これは、エンド・ユーザ自身が測定ループまたはインジケータ導体の元のまたは磨滅なしの状態の正常値を定義することでも簡単にする。このようにして、監視デバイスは、例えば、エネルギー案内チェーンの長さまたは同様のデータを知る必要なく、本質的に適用例特有のやり方でプログラムされる。

インジケータ導体の抵抗またはコンダクタンスが所定の量、特に、基準値の１５～２５％の範囲の量だけ基準値と異なるとき、特に、後者の特徴と併せて、評価ユニットが警告信号をもたらすようにプログラムされることが有利である。経験的に決定された量を閾値として受け入れ、ケーブル監視を抵抗またはコンダクタンスの元の正常値だけが分かっている場合、実行することができる。

以下のさらなる進展は、すべての上記の態様に、すなわち、位置監視および／またはライン状態監視にも、有利である。

評価ユニットは、好ましくは、適用例のデータ用のメモリを含み、記憶された適用例のデータに依存する回路によって出力された信号を評価する論理回路を備える。この構造により、例えば、公称値または許容フィールドを得ることが可能になる。したがって、基準データは、例えば、回路を有する新たなエネルギー案内チェーンの正常な動きの間、意図されたとおりに、初期化プロセスに記録し、評価ユニットに記憶することができる。適用例特有および／または位置特有の基準データは、例えば、試験機関から取得し、評価ユニットに事前に記憶し、またはそれに伝送することができる。

特に後者の場合、評価ユニットは、入力を含むことができ、入力を介して、移動端の現在の位置が検出される。これにより、現在有効な位置依存基準値をメモリから読み出すことが可能になり、それは、特に、幾何形状に敏感な量に重要である。

評価ユニットは、高位レベルのシステムとの接続のために、データを読み込みまたは伝送するために、例えば初期化のために、保全目的のためにまたは製造業者の敷地上でのデータ収集のために、通信インターフェース、例えばＷＬＡＮインターフェースを備えることができる。

監視デバイスが温度正常化のための温度センサを含むことが、特に、精密な計器による検出に有利である。これは、例えば、モジュラー構造の評価ユニットの構成部分として設けることができる。

モジュール性を高めるために、デバイスは、回路のまたは評価ユニットの一部として論理回路、特に、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、またはＤＳＰなどを含むことができ、それは、特に、基準値メモリからの基準値との比較のために、検出された電気量をデジタルで処理する。これは、特に、回路が電気量のアナログ検出を実施する場合に有利である。

エネルギー案内チェーンの進行中の動作において、回路は、均一なまたはランダムな間隔で連続してまたは時間離散方式で電気量を検出することができる。この点において、フィルタ、特に、平均化またはピーク・フィルタは、例えば、電磁妨害などによる不適切な変動を除去するために、好ましくは、回路または評価ユニットに設けられる。

デバイスは、特に、モジュールの形で、ベース上に固定して配置することができ、インジケータ導体は、シングルエンド方式でベース用の接続端において回路に接続される。

ここで提案された監視システムの基本原理は、進行中の動作におけるエネルギー案内チェーンの空間コースを監視するための、および連続動作におけるエネルギー案内チェーンのデータまたは電力供給ケーブルの状態を監視するための両方に対する進行中の動作に適切である。システムは、特に、予防保全および／または安全遮断において役目を果たす。

本発明の他の有利な特徴および効果は、いくつかの好ましい例示的な実施形態に基づいて、および添付の図面を参照して、以下により詳細に説明する。

監視システムの側面図（図１Ａ）および概略的断面図（図１Ｂ）で示す回路図である。 １つの変形による監視システムの側面図（図２Ａ）および概略的断面図（図２Ｂ）で示す回路図である。 インジケータ導体における電気量が存在するべき許容フィールドのグラフである。 監視システムの第３の例示的な実施形態の側面図で示す回路図である。 通信モジュールへのワイヤレス通信インターフェースを有する、他の変形による監視システムの第４の例の側面図で示す回路図である。 通信モジュールへのワイヤレス通信インターフェースを有し、およびエネルギー案内チェーンにおけるケーブルの状態を監視するための別個の回路モジュール（図６Ｂ）として、他の態様による監視システムの本発明による例示的な実施形態の側面図（図６Ａ）で示す回路図である。 撚り芯線を有する、部分的に外被がはぎとられた電気供給ケーブルの写真である。

すべての図面において、同一の参照番号は、同等の性質のまたは同等の効果を有する特徴を示す。繰り返しは簡略化のために回避される。

図１～７は、エネルギー案内チェーンを示し、全体を１として示し、水平に配置されたとき、平らな固定ラン１Ａ、別名下部ラン、水平に配置されたとき可動ラン１Ｂ、別名上部ランを有し、および変位可能な、ほぼＵ字形のたわみ円弧１Ｃをその間の可動遷移として有し、それにより、事前に定義された曲率半径が確実になる。長い移動経路の、典型的には＞３ｍの「滑動」、すなわち、非自立のエネルギー案内チェーン１をここで示す。そのようなエネルギー案内チェーン１の場合、可動ラン１Ｂは、固定ラン１Ａ上を滑動または回転することができる。それ自体周知の横滑りまたはキャスタは示していない。誘導されるライン（図示せず）を保護するために、たわみ円弧１Ｃの事前に定義された曲率半径は、ラン１Ａ、１Ｂの間の接点間隔よりも著しく大きい。しかし、本発明は、原理上は、自立のエネルギー案内チェーン１または垂直の適用例（図示せず）にも適切である。

固定ラン１Ａの末端領域は、エネルギー案内チェーン１の第１の接続点を形成し、周囲環境に対して固定されたベース２に締結され、それはエネルギー案内チェーン１の固定点を形成する。可動ラン１Ｂの末端領域は、エネルギー案内チェーン１の第２の接続点を形成し、移動端４に締結され、それは固定点に対して、すなわち、例えば、産業機械または設備の、供給される移動部分に対して可動である。

それ自体周知のやり方において、移動端４は、図１～７の両矢印に従って前後方向に移動し、そうする際に、それぞれ、エネルギー案内チェーン１を引きおよび押す。図１～７において、移動端４、そして、エネルギー案内チェーン１の位置は、例示的なスナップショットまたは瞬時の中間位置として、単に例として示す。エネルギー案内チェーン１は、前後方向に実質的には平面移動するように構成され、すなわち、平行のままであり、例えば、図１～７の平面に対して垂直の旋回可能な平行旋回軸を中心として相互に対して屈曲することができる、実質的にチェーン・リンクからなる（より詳細には図示せず）ラン１Ａ、１Ｂを有するように構成される。すべての実施形態において、エネルギー案内チェーン１は、図１Ｂにより詳細に概略的に示されるようにガイド・チャネル５の両側において誘導することができる。

望ましくないやり方で立ち上がる可動ラン１Ｂの小領域が関与する故障状態（「稲妻」として示す）は、特に、長いまたは動きの速いエネルギー案内チェーン１の場合、まれではあるが可能であり、ここで、図１Ａおよび図２Ａだけによって単に概略的におよび誇張して示す。図６Ａは、エネルギー案内チェーン１の通常コースを例として示す。

図１Ａ～１Ｂによる例示的な実施形態は、センサ・ユニットの核心要素として、エネルギー案内チェーン１の２つのラン１Ａ、１Ｂに沿って、およびたわみ円弧１Ｃを中心として誘導されるインジケータ導体１２を有する監視システム１０を示す。単一のインジケータ導体１２は、ダイポールまたはダブレット・アンテナとして配置され、回路１４に対するベース２上の最終ノードにおいてのみ接続される。回路１４は、高周波励起信号、例えば、数Ｍｈｚの周波数を有する交流正弦波信号をインジケータ導体１２に供給する信号発生器を備える。回路１４は、ＳＷＲ計（図示せず）をさらに有し、ＳＷＲ計は、インジケータ導体１２を用いて定在波比（ＳＷＲ）を電気量として検出する。ＳＷＲは、インジケータ導体１２の、したがって、エネルギー案内チェーン１の、特に、可動ラン１Ｂの空間位置に依存する。ＳＷＲの検出は、起動時に得られたセットポイントＳＷＲ特性（図３の３０参照）との比較によって、故障状態（図１Ａ及び図２Ａに「稲妻」として示す）を識別することを可能にする。ＳＷＲ計の代わりに、ネットワーク・アナライザまたはより簡単な回路が、例えば、不変の励起周波数の場合、反射波を測定するのに適切である場合もある。回路１４は、出力側では評価ユニット６に接続され、評価ユニット６は、例えば、回路１４の、ＳＷＲを示す出力信号を評価し、故障状態の場合には、適時に緊急停止をもたらす。

図２Ａ～２Ｂによる変形において、インジケータ導体２２は、測定ループまたはループ・アンテナを形成し、ＲＬＣ発振回路の誘導部分として回路２４に配置される。ベース２における２つの測定芯線２２Ａ、２２Ｂの２つの終点は、回路２４の発振回路の残りの構成部品に直接接続される。例えば移動端４において、遠位終点は、図２Ｂに示すように、低抵抗短絡の構成部品２３を用いて短絡される。ここで、誘導は幾何形状依存でもあるので、回路２４は、図３に概略的に示すように、２つの許容曲線３１、３２の間の正常特性との比較において、測定ループのコイル誘導の変化を測定値３０として識別することができる。これは、回路２４の一部として図２Ｂに示されるマイクロコントローラ２５を用いて、または図２Ａに示される評価ユニット６において、例えば、２つの部分からなるインジケータ導体２２の検出された電気量の異常な急上昇を識別することによって、進めることができる。

図４は、重畳によるうなり周波数の予期せぬ変化を検出するための２つの発振回路からなる変形としての監視システム４０を示す。ここで、インジケータ導体４２は、２つ測定芯線４２Ａ、４２Ｂのループまたはコイルも形成し、２つの測定芯線４２Ａ、４２Ｂは、エネルギー案内チェーン１におけるベース２から移動端４にも誘導され、移動端４において短絡構成部品４３によって橋絡される。

回路は、インダクタとしてコンデンサ（Ｃ２）およびインジケータ導体４２の測定ループを有する、第１の測定発振回路４６を形成し、それに対して、正弦波信号が信号発生器４８によって供給される。測定ランの関数または起動時の教示として、基準発振回路４７は、エネルギー案内チェーン１が意図されたとおりに動作しているとき、測定発振回路４６の正常挙動を模擬し、その挙動は移動端４の位置に依存する。模擬は、例えば、入力測定値シーケンスまたはマイクロコントローラ４５における調整可能発振器によって実現することができる。次いで、混合器段４９を用いて、うなり周波数が、測定発振回路４６において検出された発振および基準発振回路４７の位置依存模擬発振に基づいて発生される。次いで、混合器段４９によって発生されたまたは模擬されたうなり周波数は、図３に概略的に示すように、例えば、移動端４の位置Ｘに依存する許容曲線３１、３２で示される許容フィールドと比較される。この変形は、例えば、金属探知機の原理に従い、特に、強磁性鋼板などのガイド・チャネル５を用いて使用することができる。

より詳細には少しも示していない変形において、別個の励起または送信コイルを、例えば、他の金属探知機の種類の原理により、測定芯線４２Ａ、４２Ｂからなる測定ループとともに設けることもできる。

図５は、他の誘導的に検出する監視システム５０を示し、ガイド・チャネル５は、「フェライト磁芯」と同様のやり方で動作する。ループ形状のインジケータ導体５２は、信号発生器としての発振器５５によって励起され、測定される。復調器５６が、検出された信号を弁別器またはヒステリシス比較器５７に、およびその先の出力段に導き、それにより、評価ユニット６に出力信号５１が提供される。ここで、得られた正常値または許容曲線３１、３２は、起動時に、または、例えば、通信モジュール７を有するＷＬＡＮなどのデータ・リンクを介して評価ユニット６に入力することができる。

上記の監視システム１０、２０、４０、５０は、特に、電磁相互作用に基づいて、エネルギー案内チェーン１の位置のその公称セットポイント・コースからのずれの識別を可能にする。

図６に示される他の独立した態様、すなわち、差し迫ったケーブル断線の初期警告をもたらす、アクティブなエネルギー案内チェーン１の供給ケーブルにおける導電体または芯線の磨滅監視用のシステム６０を以下に説明する。

回路モジュール６４は、２つの状態インジケータ（例えば図６ＢのＡＣＴＩＶＥ、ＥＲＲＯＲ）および公称抵抗値を回路モジュール６４のマイクロコントローラ６５におけるメモリ・レジスタに入力するためのボタン（図６ＢのＳＥＴ）を有する。

図６Ａに示される計装用または差分増幅器（ＯｐＡｍｐ）６６が、２つの測定芯線６２Ａ、６２Ｂの最終ノードに直接接続され、２つの測定芯線６２Ａ、６２Ｂは、エネルギー案内チェーン１においてループ形状のインジケータ導体６２を形成し、インジケータ導体６２は、移動端４において構成部品２３を介して短絡される。計装用増幅器６６の出力は、マイクロコントローラ６５の変換器におけるＡ／Ｄ変換器６７の入力に接続され、Ａ／Ｄ変換器６７は、２つの他の入力における基準抵抗器６９の電圧を取り出す。直列接続した測定芯線６２Ａ、６２Ｂは、基準抵抗器６９（Ｒｒｅｆ）に直列に接続され、回路モジュール６４（Ｉ０）の基準直流源６８（定電流源）によって定電流が供給される。Ａ／Ｄ変換器６７の入力は、一方では、電流（Ｉ０）を用いて、相対的に低いそのオーム直列の抵抗Ｒｘを決定するために、測定芯線６２Ａ、６２Ｂの両端間で降下する測定電圧を検出し、他方では、４線式測定原理により、基準抵抗器６９（Ｒｒｅｆ）における電圧を検出し、その比率から、測定される抵抗Ｒｘが、マイクロコントローラ６５を用いて精密に決定される。

検出信頼性を高めるために、複数の測定芯線６２Ａ、６２Ｂを各場合においてそれら自体の計装用増幅器６６およびＡ／Ｄ変換器６７の対応する入力を介して測定することもできる。抵抗の代替として、コンダクタンスを当然、同様に良好にも決定することができる。図６Ｂに示されるように、測定ライン、すなわち、各場合において、ベース２に近接した測定芯線６２Ａ、６２Ｂの近位最終ノードが、回路モジュール６４の端子Ｍ１およびＭ２に接続される。測定芯線６２Ａ、６２Ｂの２つの遠位最終ノードは、短絡され、または低抵抗とともに接続される。正常化のために、温度センサ６３が、回路モジュール６４（端子Ｔ２およびＴ３）に接続される。

回路モジュール６４が電圧源（例えばＤＣ２４Ｖ）に接続され（＋および－端子を介して）、基準値が入力され次第、マイクロコントローラ６５は、「ＡＣＴＩＶＥ」のＬＥＤを緑色に点灯させる。起動時に、基準値は、上記のように計装用増幅器６６を介した初期測定によって、ＳＥＴボタンを作動させることによって１回限り、マイクロコントローラ６５にプログラムされる。

マイクロコントローラ６５によって測定されたラインの抵抗Ｒｘが所定の警告閾値（例えば１．２５×Ｒｘ）を超え次第、緑色および赤色の「ＥＲＲＯＲ」のＬＥＤが点灯する。警告閾値は、寿命試験から経験的に決定し、任意選択で、例えば、通信モジュール７を介して後で変更または更新することもできる。さらに、マイクロコントローラ６５は、出力を介して継電器（図示せず）によって警告信号接点（Ｏ１）を閉じることができる。

ケーブル断線が発生した場合（抵抗Ｒｘが無限大に向かう）、緑色のＬＥＤが消灯し、例えば、赤色の「ＥＲＲＯＲ」のＬＥＤだけが点灯したままになる。さらに、マイクロコントローラ６５が、次いで、他のポテンシャル・フリー故障接点（Ｏ２）を閉じる。

警告信号は、好ましくは、通信インターフェース、例えば工業用バス、またはＲＳ－２３２など（３．３Ｖ、ＴＸ、ＧＮＤ）を介して、ここでは任意選択の評価ユニット６にまたは直接インターネット対応の通信モジュール７に伝送される。

回路モジュール６４の通信インターフェース（３．３Ｖ、ＴＸ、ＧＮＤ）を介して、マイクロコントローラ６５は、検出された測定データ（抵抗、定電流、電圧降下、温度など）を任意選択の評価ユニット６に、または直接通信モジュール７に伝送することができる。回路モジュール６４は、代替案として、またはさらに、測定データを記憶するためのデータ・ロガー（例えば、マイクロＳＤカード）を含むことができる。さらに、センサ入力をサイクル・カウンタとして、または位置検出（例えば、図１～５による）のために設けることができる。マイクロコントローラ６５をプログラミングするとき、例えば、他のアクティブなラインとの電磁相互作用によって引き起こされる破壊的な影響をフィルタリング除去するために、ソフトウェア・フィルタを設けることができる。測定芯線６２Ａ、６２Ｂの抵抗は、例えば、高調波などによって引き起こされるアーチファクトを回避するために、周期的に、例えば、数分の間隔で、または疑似ランダム時間間隔で測定することができる。

図７は、測定芯線６２Ａ、６２Ｂがどのように供給ケーブル７０におけるアクティブな供給芯線とともに撚られるかを単に例としておよび例示的な目的のために示し、測定芯線６２Ａ、６２Ｂは、少なくとも他の動作的にアクティブな供給芯線と同様の構造である。

１ エネルギー案内チェーン
１Ａ 固定ラン
１Ｂ 可動ラン
１Ｃ たわみ円弧
２ 固定点
４ 移動端
５ ガイド・チャネル
６ 評価ユニット
７ 通信モジュール
１０ 監視システム
１１ 信号
１２ インジケータ導体
１４ 回路
２０ 監視システム
２２ インジケータ導体
２２Ａ、２２Ｂ 測定芯線
２３ 短絡構成部品
２４ 回路
２５ マイクロコントローラ
２６ 発振回路
Ｘ 移動端の位置
Ｙ 量（電気量の）
３０ 測定値（電気量の）
３１ 下部許容曲線
３２ 上部許容曲線
４０ 監視システム
４２ インジケータ導体
４２Ａ、４２Ｂ 測定芯線
４３ 短絡構成部品
４４ 回路
４５ マイクロコントローラ
４６ 測定発振回路
４７ 基準発振回路（模擬された）
４８ 信号発生器
４９ 混合器段
５０ 監視システム
５１ 信号
５２ インジケータ導体
５４ 回路
５５ 発振器（信号発生器）
５６ 復調器
５７ 比較器
５９ 出力段
６０ 監視システム
６１ 信号
６２ インジケータ導体（Ｒｘ）
６２Ａ、６２Ｂ 測定芯線
６３ 温度センサ
６４ 回路モジュール
６５ マイクロコントローラ
６６ 差分増幅器
６７ Ａ／Ｄ変換器
６８ 電流源
６９ 基準抵抗器（Ｒｒｅｆ）
７０ 電気供給ケーブル
７２ アクティブな芯線
６２Ａ、６２Ｂ 測定芯線

Claims (15)

1. 少なくとも１つのケーブルの状態を監視するための監視システムであって、前記ケーブルが、ベースとそれに対して可動の移動端との間のエネルギー案内チェーンにおいて誘導され、
   移動経路に沿って変位可能であり、そうする際に、前記移動端用の接続端を有する可動ラン、前記ベース用の接続端を有する固定ランおよび前記２つのランの間のたわみ円弧を形成するエネルギー案内チェーンと、
   該エネルギー案内チェーン上に配置された少なくとも１つのセンサ・ユニットを有する監視デバイスであって、前記エネルギー案内チェーンの動作中の故障状態の発生を監視するために前記センサ・ユニットを使用して、発生された信号を評価する監視デバイスと、を備え、
   前記センサ・ユニットが、前記エネルギー案内チェーンによって誘導される２つのインジケータ導体であって、少なくとも前記可動ランの長さの大部分に沿って延びるインジケータ導体を含み、
   前記監視デバイスが、抵抗またはコンダクタンスを測定するための測定デバイスを有する回路を備え、
   各場合において、前記２つのインジケータ導体のそれぞれの一方の終点が、前記エネルギー案内チェーンの一方の接続端において前記測定デバイスに接続され、前記インジケータ導体が測定ループを形成するように、前記インジケータ導体のそれぞれの他方の終点が、特定の前後位置で前記エネルギー案内チェーンの内部で短絡している、または、前記エネルギー案内チェーンの他方の接続端において短絡しており、
   前記測定デバイスは、少なくとも１つの前記ケーブルの状態を監視するために、前記インジケータ導体によって形成された前記測定ループの前記抵抗または前記コンダクタンスを測定する監視システム。
2. 前記監視デバイスが、論理回路および基準値メモリを含む評価ユニットを備え、前記論理回路が、前記測定デバイスから出力信号を受け取り、前記出力信号を前記基準値メモリからの少なくとも１つの事前に記憶された基準値との比較のために使用する請求項１に記載の監視システム。
3. 少なくとも１つの前記測定ループに、それ自体の別個の計装用増幅器が提供され、該計装用増幅器が、入力側では前記インジケータ導体の両方の終点に、出力側ではアナログ－デジタル変換器に接続される、
   および／または、基準抵抗器が前記測定ループに直列に接続され、定電流源が、測定電流を前記測定ループおよび前記基準抵抗器を通じて供給する請求項２に記載の監視システム。
4. 前記インジケータ導体が、２つの追加の測定芯線として多芯供給ケーブルにおいてアクティブな供給芯線とともに具現化され、前記測定芯線が前記移動端において短絡構成部品を使用して短絡され、ベース端において前記測定デバイスに接続される、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。
5. 前記測定芯線が、前記多芯供給ケーブルにおける前記アクティブな供給芯線とともに撚られまたは編み組みされ、前記測定芯線が少なくとも１つの前記アクティブな供給芯線と同様の構造であり、それと同様のやり方で撚られまたは編み組みされる、請求項４に記載の監視システム。
6. 論理回路が、起動時に前記測定デバイスによって基準値として測定された前記抵抗または前記コンダクタンスを入力するためのオペレータ入力を有し、および／または前記インジケータ導体によって形成された前記測定ループの前記抵抗または前記コンダクタンスが所定の量だけ前記基準値と異なるとき、警告信号をもたらす、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の監視システム。
7. 前記論理回路は、前記インジケータ導体によって形成された前記測定ループの前記抵抗または前記コンダクタンスが前記基準値の１５～２５％の範囲の量だけ前記基準値と異なるとき、前記警告信号をもたらす、請求項６に記載の監視システム。
8. 前記評価ユニットが、適用例のデータのメモリを含み、記憶された適用例のデータに依存する前記回路によって出力された前記信号を評価する前記論理回路を備える、請求項２に記載の監視システム。
9. 評価ユニットが、高位レベルのシステムとの接続のために通信インターフェースを備える、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。
10. 前記監視デバイスが、温度正常化のための温度センサを含む、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の監視システム。
11. 基準値メモリからの基準値との比較のために、検出された電気量をデジタルで処理する、論理回路が提供される、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。
12. 前記エネルギー案内チェーンの進行中の動作において、前記回路が、電気量を連続してまたは時間離散方式で検出し、フィルタが、前記回路または評価ユニットに設けられる、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。
13. 前記フィルタは、平均化フィルタまたはピーク・フィルタである請求項１２に記載の監視システム。
14. 前記監視デバイスが、モジュールとして前記ベース上に固定して配置され、前記インジケータ導体が、シングルエンド方式で前記ベース用の前記接続端において前記回路に接続される、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。
15. 進行中の動作におけるエネルギー案内チェーンで案内されるデータケーブルまたは電力供給ケーブルの状態を予防保全のために監視するための、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による監視システムの使用。

Images