KR102671230B1 - 마모 감지 기능을 갖는 에너지 가이딩 체인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 체인 링크의 마모를 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛(10, 20, 30, 40, 50, 120)을 포함하는 에너지 가이드 체인(1)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 감지 유닛(10, 20, 30, 40, 50, 120)은 제1 체인 링크에 제1 전기 구성요소(11, 41, 51, 121)를, 그리고 관절 방식으로 제1 체인 링크에 연결된 이웃한 제2 체인 링크에 제공되는 제2 전기 구성요소(12, 42, 52, 122)를 포함한다. 구성요소는 마모로 인한 체인 링크 사이의 조인트 연결의 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 경우에 결합을 변화시키기 위해, 비접촉 방식으로, 특히 유도, 자기 또는 정전 방식으로 상호 작용한다.

Description

마모 감지 기능을 갖는 에너지 가이딩 체인

본 발명은 전체적으로 에너지 가이드 체인에서 마모 감지의 문제에 대한, 예컨대 에너지 가이드 체인의, 그리고 따라서 공급된 기계나 설비의 실패를 방지하기 위한 방안에 관한 것이다.

일반적인 에너지 가이드 체인은 제1 연결 종단과 제2 연결 종단 사이에서 케이블, 호스 등과 같은 라인의 보호된 동적인 가이드를 위한 역할을 하는데, 적어도 한 연결 종단은 이동 가능하게, 예컨대 수평으로 변위 가능하다. 에너지 가이드 체인은 다수의 적절하게 구성된 체인 링크로부터 구성되는데, 각각의 체인 링크는 적어도 하나의 링크 플레이트를, 그리고 대부분의 경우에 두 마주하는 "사이드 플레이트"를 갖는다. 이웃한 체인 링크의 링크 플레이트는 일반적으로 공칭 스위블 축을 갖는 관절식 조인트에 의해 로터리 조인트의 방식으로 길이 방향으로 함께 각각 연결된다. 관절식 조인트는 특히 각각의 경우에 한 링크 플레이트의 한 종단 영역에서 조인트 핀 및 이웃한 링크 플레이트의 겹쳐진 종단 영역에서 해당 조인트 리셉터클에 의해 형성될 수 있다. 이러한 타입의 관절식 연결부는 체인 링크가 굴절 아크를 형성하기 위해 서로에 대해 이상적으로 벤딩 가능하거나 스위블링 가능한 의도된 또는 공칭 스위블 축을 갖는다.

본 발명은 특히 전기공학적인 마모 감지 기능이 추가적으로 마련되는 에너지 가이드 체인에 관한 것이다.

EP 1 521 015 A2는 링크 플레이트의 좁은 측에서 중요한 마모의 전자공학적인 식별을 위해 다양한 방안을 제안했다(예컨대 도 2 또는 도 8 참조).

추가적인 개선이 WO 2017/129805 A1에 제안되어 있다. 마모 관련 마멸이 예컨대 좁은 측에서, 본래 요소로서 또는 실제로 에너지 가이드 체인의 신규 장착된 요소로서, 예컨대 체인 링크에 모듈식 마멸 센서로 장착될 수 있는 라디오 모듈을 이용해 무선으로 감지될 수 있다.

위 두 특허의 개시는 긴 사용 수명에 걸쳐 체인 링크의 외측에서 슬라이딩 마찰을 통해 일어나는 마모의 감지에 기반한다. 다만, 이러한 방안은 모든 에너지 가이드 체인을 위해 동등하게 적합한 것이 아니다.

특히, 하부 연장부에서 이동하기 위해 상부 연장부를 위한 롤러가 마련되는 긴 이동 경로를 위한 에너지 가이드 체인은 전형적으로 좁은 측에서 마모를 거의 보이지 않거나 보이지 않는다.

본 발명의 목적은 따라서 선택적으로 특히 또한 롤러를 갖는 에너지 가이드 체인을 위해 적합한 마모 감지를 위한 대안적인 방안을 제안하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 청구된 바와 같은 에너지 가이드 체인, 그리고 그와 독립적으로 청구항 18에 청구된 바와 같은 링크 플레이트, 청구항 19에 청구된 바와 같은 크로스피스 및 청구항 20에 청구된 바와 같은 내부 부품에 의해 이루어진다.

우선 적어도 하나의 체인 링크의 마모를 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛을 갖는 일반적인 에너지 가이드 체인을 제공하는 것이 제안된다.

한 양상에 따르면, 적어도 하나의 감지 유닛이 제1 체인 링크에 부착되는 제1 전기 구성요소 및 제1 체인 링크에 관절식으로 연결된 이웃한 제2 체인 링크에 부착되는 제2 전기 구성요소를 포함하도록 본 발명에 따라 제공된다. 본 발명에 따르면, 구성요소는 특히 적절한 장 결합(field coupling)을 이용해 비접촉식으로 상호 작용하는데, 예컨대 이들은 유도식으로, 자기식으로 및/또는 정전식으로 상호 작용한다. 전기 구성요소는 특히 유도식 또는 정전식 결합에 의해 결합될 수 있으며, 바람직하게는 신호 전달을 갖는다. 결합은 또한 주로 자기식으로 진행될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 체인 링크 사이의 관절식 조인트의 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 마모 관련 발생의 경우에 결합의 변화가 감지될 수 있으며, 특히 측정 기구에 의해 또는 다른 신호 처리에 의해 감지될 수 있다.

결합된 구성요소는 특히 장 결합과 관련하여 서로에 대해 공칭적으로 미리 정해진 배향을 갖는다. 이들은 관절식 조인트에, 예컨대 공칭 스위블 조인트에 대해 미리 정해진 배향으로 개개의 체인 링크에 부착될 수 있다.

본 발명의 핵심 개념은 선행기술과 같이 예컨대 체인 링크의 좁은 측의 마모가 아니라, 링크 플레이트나 체인 링크 사이의 관절식 조인트의 마모를 감지하는 데 기반한다.

가장 단순한 실시예에서, 함께 관절식으로 연결된 한 쌍의 체인 링크에 두 비접촉식으로 결합된 전기 구성요소를 포함하는 감지 유닛이 마련된다. 적절한 전기 구성요소는 종래 회로 구성요소, 특히 신호가 공급되는 코일이나 커패시터 전극 또는 실제로 회로의 외부의 순전히 수동적인 구성요소, 예컨대 영구 자석 등과 같이 자기적으로 능동적인 부분이다.

전기 구성요소는 본 경우에 특히 전기장에서 및/또는 자기장에서 영향과 관련하여(정적 또는 동적), 전자공학적인 영향을 갖는 임의의 구성요소일 수 있다.

주로 유도식 또는 자기식 장 결합 또는 실제로 주로 정전식 장 결합을 위한 구성요소가 이를 위해 사용될 수 있다. 두 구성요소 중 각각의 하나는 미리 정해진 공간적인 배열 및 배향으로, 예컨대 개개의 체인 링크와 관련하여 고정적으로, 두 체인 링크 중 하나에, 예컨대 체인 링크 위에 또는 체인 링크 내에서 부착부 또는 링크 플레이트에 부착된다. 특히, 개개의 장 효과의 미리 정의된 배향이 이 경우에 이루어진다.

체인 링크 사이에서, 특히 체너지 가이드 체인의 길이 방향으로 상대적인 움직임이 따라서 전기 구성요소 사이의 해당 상대적인 움직임을 유발한다. 구성요소의 공간적인 배향은 특히 관절식 조인트의 공칭 스위블 축과 관련하여, 선택된 체인 링크 사이의 관절식 조인트의 원치 않는 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 경우, 공칭 결합(특히 새롭고 마모 없을 때 결합)의 변화가 구해질 수 있도록 선택될 수 있다. 다른 구성요소 및 배향이 가능하다. 결합은 전기장, 예컨대 전자기장 또는 정전기장을 통해 비접촉직으로 진행된다. 장 결합은 이 경우에 특히 선택된 체인 링크 사이에서 관절식 조인트의 공간적인 영역에서 주로 진행될 수 있다.

일 실시예에서, 감지 유닛은 예컨대 홀 센서 원리에 따라 구성될 수 있다. 이 경우, 자석, 바람직하게는 영구 자석 및 자석과 상호 작용하는 홀 요소가 전기식으로 상호 작용하는 메인 구성요소로 제공될 수 있다.

다른 실시예에서, 감지 유닛은 유도식 결합에 주로 맞춰질 수 있으며, 이를 위해 구성요소로 제1 코일과 제2 코일을 포함한다. 코일은 예컨대 플랫 코일로 구현되어, 콤팩트한 구성을 가능하게 할 수 있다.

배향과 관련하여, 코일은 그와 무관하게, 특히 관절식 조인트의 공칭 스위블 축(이하, 공칭 축)과 동축으로 마주하게 배열될 수 있다. 공칭 축은 불가피한 제조 관련 여유 공간을 제외하고, (조인트 부분의 마멸/마모 없이) 새로울 때 의도된 스위블 축에 해당한다. 동축 배열의 경우, 마모 관련 조인트 여유 공간의 영향은 감지 가능한 또는 측정 가능한 동축 공칭 위치로부터 그 다음 정렬 편차이다.

자기 결합을 보강하기 위해, 두 코일이 각자 연관된 자기 코어, 예컨대 납작한 구성의 컵 코어 절반을 갖는 것이 유리하다. 코일은 또한 공통의 코어를 공유한다. 자기 코어는 또한 선택적으로 관절식 조인트의 공칭 스위블 축과 동축으로 배열될 수 있다. 이론적으로, 자기 코어는 또한 EMC 호환성 또는 간섭 신호와 관련하여 민감도를 개선한다.

한 다른 실시예에서, 제1 및 제2 코어는 원통형 코어로 구현된다. 이들은 선택적으로 관절식 조인트의 공칭 축과 동축으로 또는 실제로 직각으로 배향될 수 있다. 직각 배향의 경우, 공통의 원통형 자기 코어, 특히 페라이트 코어는 작동 위치에서 자기 코어가 원통형 코일 사이에 배열되도록, 공칭 축과 동축으로 제1 및 제2 체인 링크에 부착될 수 있다. 후자의 실시예에서, 반경 방향 여유 공간은 자기 코어와 그에 직각인 코일 사이의 필요한 에어 갭을 직접적으로 변경한다.

유도식 결합을 위한 구성에 대안적으로 또는 선택적으로 또한 추가적으로, 하나의 또는 각각의 감지 유닛이 구성요소로, 커패시터를 형성하기 위해, 제1 전극(또는 커패시터 전극) 및 제2 전극을 포함할 수 있는데, 전극은 각각의 경우에 공칭 축과 동축으로 배열되는 대칭축을 가질 수 있다. 전극은 특히 조인트 핀이나 조인트 리셉터클을 둘러싸기 위해, 원형 디스크의 형태를 취할 수 있다. 정전식 또는 유도식 결합의 사용은 활용에 따라 달라진다. 만약 상대적으로 긴 길이 방향 부분이 모니터링된다면, 유도식 결합이 캐스케이드 회로의 형태로 저가로 설치될 수 있다.

전체 에너지 가이드 체인에 걸쳐, 매 n번째 또는 모든 관절식 조인트에 걸쳐 캐스케이드 회로는 또한 마모 감지에 추가적으로 또는 대안적으로, 파단 감지, 즉 체인 파단의 모니터링을 허용한다. 이 경우에도 축 방향 오프셋이 일반적으로 매우 현저하게 달라진다.

전형적인 에너지 가이드 체인에서, 이웃한 체인 링크 사이에 관절식 조인트를 형성하기 위해, 각각의 링크 플레이트는 각각의 경우에 핀/홀 타입의 로터리 조인트를 형성하기 위해, 제1 종단 영역에 핀을, 그리고 제2 종단 영역에 핀에 대응되는 리셉터클을 갖는다. 이러한 체인에서, 적어도 두 관절식으로 연결된 링크 플레이트의 경우, 제1 전기 구성요소는 한 링크 플레이트의 핀에 배열될 수 있고, 제2 전기 구성요소는 다른 링크 플레이트의 리셉터클에 배열될 수 있다. 구성요소는 따라서 관절식 조인트에 직접적으로 또는 관절식 조인트 내에 선택적으로 위치한다.

특히 복수의 유도식으로 결합한 감지 유닛과 관련하여, 에너지 가이드 체인의 전체 길이 또는 에너지 가이드 체인의 적어도 한 주요한 길이 방향 부분이 조인트 마모와 관련하여 모니터링될 수 있다. 한 길이 방향 부분에서, 다수의 연속적인 체인 링크가 이를 위해 각각의 경우에 다수의 감지 유닛으로부터 직렬 캐스케이드를 형성하기 위해, 제1 전기 구성요소와 제2 전기 구성요소를 가질 수 있다. 이를 위해, 다수의 연속적인 링크 플레이트가 예컨대 길이 방향 부분에 제공될 수 있는데, 그 각각은 각각의 경우에 핀에 제1 전기 구성요소를, 그리고 리셉터클에 제2 전기 구성요소를 갖는다. 링크 플레이트는 회로에 두 구성요소를 연결하는 전기 컨덕터를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 캐스케이드가 다수의 "직렬" 결합된 감지 유닛으로부터 형성될 수 있다. 복수의 감지 유닛을 갖는 캐스케이드 회로는 개별적인 관절식 조인트의 증가하는 마모가 출력 신호에 대해 추가적인 영향을 갖는다는 이점을 갖는다.

가급적 감지 유닛의 개수와 무관한 신호 전달을 이루기 위해, 구성요소는 코일로 구현될 수 있는데, 예컨대 한 링크 플레이트 내에서 코일은 동등하지 않은 턴 수를 갖는다. 이 경우, 턴 비율은 특히 캐스케이드에서 옴 전압 손실이 적어도 부분적으로 보상될 수 있도록 선택될 수 있다.

본 발명은 특히 긴 이동 경로를 위한 롤러 체인의 형태를 취하는 에너지 가이드 체인을 위해 적합하다. 이 경우, 적어도 일부 링크 플레이트, 특히 매 n번째 링크 플레이트가 롤러를 가져 체인 연장부가 서로에 대해 구를 수 있다.

감지 유닛 또는 그 구성요소는 적어도 하나의 일련의 플레이트로부터 또는 두 마주하는 일련의 플레이트로부터 링크 플레이트에 통합될 수 있다. 이를 위해, 적어도 일부 링크 플레이트가 제1 구성요소를 위한 핀에 동축으로 제1 리세스를, 그리고 제2 구성요소를 위한 리셉터클에 동축으로 리세스를 갖도록 제공될 수 있다.

다만 감지 유닛이나 그 구성요소가 체인 링크에 선택적으로 장착될 수 있는 추가적인 구성요소 위에 또는 그 내에 적어도 부분적으로 통합된다면, 기존 에너지 체인의 신규 장착이 더 단순하게 이루어질 수 있다. 이는 에너지 체인의 본래 마련하는 또는 새로운 제조에 또한 적용된다.

일련의 플레이트 및 그 사이에 라인을 위한 수용 공간을 형성하는 마주하는 링크 플레이트로 구성된 전형적인 체인 링크 설계의 경우, 일련의 플레이트는 링크 플레이트를 연결하는 크로스피스에 의해 적어도 일부 체인 링크에서, 예컨대 매 두 번째에서 평행하게 유지된다.

크로스피스는 내부 공간을 구획하기 위한 분리 웹의 경우와 같이, 모듈식 감지 유닛을 신규 장착하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 적어도 두 관절식으로 연결된 링크 플레이트의 경우, 각각의 경우에 하나의 내부 부품이 크로스피스 사이의 수용 공간에서 분리 웹의 방식으로 부착되도록 제공될 수 있다.

나아가, 감지 유닛이나 그 구성요소는 또한 체인 링크의 크로스피스에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 감지 유닛의 제1 구성요소는 특히 공칭 스위블 축과 동축으로 제1 체인링크의 링크 플레이트 중 하나에 부착될 수 있고, 적어도 하나의 감지 유닛의 제2 구성요소는 새로울 때 둘 사이에서 미리 정해진 배향이 이루어지도록 제2 체인 링크의 크로스피스에 부착될 수 있다. 제1 구성요소는 특히 관절식 조인트의 리셉터클에 배열될 수 있는데, 이는 안정성을 해함 없이 제조 노력을 줄인다.

적절한 크로스피스는 바람직하게는 감지 유닛의 제2 구성요소를 수용하고 부착하기 위한 홀더를 갖는다. 홀더는 특히 에너지 가이드 체인의 길이 방향으로, 그리고 플레이트 높이(링크 플레이트의 상부 및 하부 좁은 측 사이의 거리)의 방향으로, 특히 크로스피스에 직각으로 연장된 리테이닝 암을 포함할 수 있다. 감지 유닛의 제2 구성요소는 이 경우에 리테이닝 암의 종단에 부착될 수 있으며, 내재적으로 리테이닝 암의 기하의 결과로서 미리 정해진 공간적인 배열이나 배향을 이룬다. 리테이닝 암은 따라서 두 구성요소가 비접촉식으로 상호 작용하여 관절식 조인트의 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 마모 관련 발생을 감지하는 방식으로 제1 구성요소에 대해 미리 정해진 배향으로 제2 구성요소를 배치하는 역할을 할 수 있다.

두 구성요소 중 적어도 하나는 관절식 조인트의 공칭 스위블 축에 대해 동축으로 배열될 수 있다. 감지 유닛의 두 구성요소는 또한 관절식 조인트의 공칭 스위블 축과 동축으로 정렬될 수 있다.

특히, 홀 원리에 따른 비접촉식 결합의 적용 시, 한 구성요소는 또한 동축으로 배열될 수 있으며, 다른 구성요소는 공칭 스위블 축에 대한 편심 오프셋 또는 반경 방향 거리를 가지며 배열될 수 있다. 감지 유닛은 홀 센서(홀 효과 센서)를 포함하거나 홀 센서의 방식으로 구성될 수 있다. 홀 센서의 또는 감지 유닛의 두 구성요소 중 하나는 자석, 특히 영구 자석을 포함하거나 자석일 수 있다. 홀 센서의 감지 유닛의 다른 구성요소는 홀 요소를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 홀 요소의 작동 전류는 특히 홀 요소와 전기적으로 연결되며 바람직하게는 크로스피스에서 홀더에 고정되는 전기 회로에 의해 구동될 수 있다.

공칭 작동 상태에서, 홀 요소는 자석에 대하여 비접촉식 결합의 목적을 위해 자석의 자기장에 배치되거나 그에 의한 흐름을 받는 방식으로 배열될 수 있다. 자기장은 홀 요소의 홀 전압을 야기하는데, 그 전압은 홀 요소와 관련하여 자석의 상대적인 위치에 대한 변화의 경우에 변한다. 홀 전압에 대한 이러한 변화는 홀 센서의 전자 회로에 의해 모니터링되거나 기록될 수 있으며, 예컨대 신호 평가를 위해 평가 유닛으로 전달된다. 이 경우, 자석은 바람직하게는 축 위치가 달라짐에 따라 홀 전압이 측정 가능하게 변하도록, 관절식 조인트의 공칭 스위블 축과 동축으로 배열되는 공칭 장에 대한 대칭축을 갖는다.

자석은 특히 두 스위블링 가능하게 상호 연결된 체인 링크의 제1 체인 링크의 링크 플레이트 중 하나에, 바람직하게는 조인트 리셉터클에 부착될 수 있다. 홀 요소와 홀 센서의 전자 회로는 바람직하게는 제2 체인 링크의 크로스피스에 부착될 수 있다. 전자 회로 및/또는 홀 요소는 에너지 가이드 체인의 길이 방향으로, 그리고 링크 플레이트의 플레이트 높이의 방향으로 연장된 리테이닝 암을 포함하는 적절한 홀더에 의해 크로스피스에 부착될 수 있다. 리테이닝 암은 크로스피스의 한 길이 방향 종단에서 크로스피스에 연결될 수 있으며, 하나의 자유 종단을 갖는다. 홀 요소는 바람직하게는 그 활성 표면이나 넓은 측이 자석이 배열되는 링크 플레이트에 실질적으로 평행하도록 리테이닝 암의 자유 종단에 배열될 수 있다. 리테이닝 암은 한 방향성 구성요소가 에너지 가이드 체인의 길이 방향이며 크로스피스의 길이 방향 범위에 직각이도록, 그리고 제2 방향성 구성요소가 에너지 가이드 체인의 길이 방향에 직각이며 크로스피스의 길이 방향 범위에 직각이거나 플레이트 높이의 방향이도록 연장될 수 있다. 홀 요소는 활성 표면이 특히 관절식 조인트의 공칭 스위블 축에 직각이도록, 바람직하게는 공칭 스위블 축과 홀 요소의 활성 표면의 중심 사이에 오프셋 또는 반경 방향 거리가 있도록 배열될 수 있다. 나아가, 홀더는 크로스피스에 홀 센서의 전자 회로를 고정할 수 있으며, 전자 회로 및 홀 요소를 위한 라인을 위한 보호 가이드웨이를 제공한다. 회로와 평가 유닛 사이의 연결 라인은 따라서 또한 에너지 체인에 마련될 수 있다.

본 발명은 또한 특히 신규 장착된 요소로 또는 본래 요소로 적절한 크로스피스 자체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 크로스피스는 적어도 특히 예컨대 홀 요소를 위한 전자 회로를 갖는 마모 감지를 위한 감지 유닛의 구성요소를 수용하기 위해 이용 가능한 홀더를 갖는다. 홀더는 에너지 가이드 체인의 수용 공간에서 미리 정해진 공간적인 위치에 감지 유닛의 구성요소, 예컨대 홀 요소를 부착하기 위해, 바람직하게는 크로스피스의 한 길이 방향 종단으로부터 시작하여, 크로스피스의 길이 방향 범위에 직각으로 연장되는 리테이닝 암을 가질 수 있다. 특히, 리테이닝 암은 관절식 조인트의 마모를 감지하기 위해 감지 유닛의 다른 구성요소와 작용할 수 있도록, 이웃한 관절식 조인트의 공칭 스위블 축에 대해 미리 정해진 위치에 감지 유닛의 두 구성요소 중 하나를 부착하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는 리테이닝 암은 일련의 플레이트의 링크 플레이트를 함께 연결하는 이웃한 관절식 조인트의 공징 축에 대해 오프셋 또는 반경 방향 거리를 갖도록 감지 유닛의 구성요소를 장착하는 역할을 한다. 크로스피스는 크로스피스와 장착하는 모듈식 어댑터형 홀더 및 그 부착부를 갖는 멀티파트 구성을 가질 수 있다.

본 발명은 또한 추가적인 구성요소로서, 특히 본래 요소로서 또는 신규 장착된 요소로서 모듈식 내부 부품에 관한 것이다. 이는 길이 방향으로 두 쌍을 이루게 배열된 종단 영역을 갖는데, 그 각각은 동일한 구성의 다른 내부 부품의 해당 종단 영역에 반대되게, 상호 연결된 체인 링크의 관절식 조인트의 공칭 스위블 축과 관련하여 축 방향으로 위치하게 된다. 이와 관련하여 각각의 종단 영역은 제1 구성요소가 한 내부 부품의 종단 영역에 부착되고, 상호작용하는 제2 구성요소가 다른 내부 부품의 마주하는 종단 영역에 부착되도록, 원하는 장 결합을 위한 두 전기 구성요소 중 하나를 갖는다. 배열은 이들이 각각의 경우에 동일한 구성의 내부 부품의 해당 구성요소와 정전식으로 또는 유도식으로 결합 가능하도록 선택된다. 나아가, 내부 부품은 공지된 방식으로, 크로스피스에 부착하기 위해 상단과 하단에 두 부착 영역을 갖는다. 내부 부품의 마주하는 종단 영역은 선택적으로 공칭 스위블 축과 동축으로 다른 관절식 조인트를 형성할 수 있는데, 이는 필수적인 것은 아니다.

또한 본 발명은 특히 적어도 하나의 감지 유닛을 갖는 위 실시예 중 하나에 따라 마련된 에너지 가이드 체인을 갖는 관절식 조인트의 주요한 마모의 조기 감지를 위한 감지 시스템이 제안된다. 이와 관련하여, 신호 평가를 위한 평가 유닛이 적어도 하나의 감지 유닛, 특히 캐스케이드의 감지 유닛과 연결된다. 이는 와이어 방식으로, 또는 예컨대 무선 모듈을 통해 일어날 수 있다. 평가 유닛은 신호 평가를 거쳐 제1 및 제2 구성요소(들) 사이의 결합 변화를 식별할 수 있어, 고려 중인 관절식 조인트(들)의 마모 또는 마멸 상태에 대한 양적인 표현을 가능하게 한다. 출력 측에서, 평가 유닛은 참조 전압, 특히 AC 전압을 감지 유닛(들)에 공급할 수 있다. 출력 측에서, 평가 유닛은 출력 신호를 픽 오프할 수 있다. 평가 목적을 위해, 예컨대 공칭 작동을 위해 저장된 설정갑 범위를 갖는 메모리를 가질 수 있으며, 바람직하게는 신호 필터링 후에 설정값 범위와 캐스케이드식 감지 유닛 또는 감지 유닛으로부터 픽 오프되거나 얻은 전기 신호를 비교한다. 만약 선택적으로 불가피한 오차를 고려한 후에, 과도하게 벗어나 있다면, 이는 과도한 마모의 표시이다.

감지 유닛은 예컨대 홀 요소의 사용의 경우에, 결합된 메인 구성요소에 더하여 전자 회로를 포함할 수 있는데, 그 전자 회로에 구성요소 중 적어도 하나가 연결된다.

본 발명은 마지막으로 또한 마모 감지 기능을 갖는 개별적인 링크 플레이트에 관한 것이다. 연속적인 체인 링크 사이에 공칭 스위블 축을 갖는 관절식 조인트를 형성하기 위한 핀과 해당 리셉터클을 갖는 링크 플레이트의 경우, 본 발명에 따라 적어도 하나의 전기 구성요소가 적절한 다른 전기 구성요소와 비접촉식으로 결합 가능한 관절식 조인트의 영역에 제공되도록 제공된다. 이를 위해, 특히 제1 전기 구성요소는 공칭 스위블 축에 대해 미리 정해진 배향으로, 특히 핀과 동축으로 핀의 영역에 부착될 수 있고, 제2 전기 구성요소는 공칭 스위블 축에 대해 미리 정해진 배향으로, 특히 리셉터클과 동축으로 리셉터클의 영역에 부착될 수 있다.

특히 감지 유닛을 구성하거나 구성요소를 배열하기 위해 바람직한 것으로 앞서 설명된 특징은 링크 플레이트와 크로스피스 모두에, 그리고 또한 내부 부품에 적용 가능하다.

본 발명의 다른 세부 사항, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 아래 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의해 제한 없이 개시된다.

도 1은 에너지 가이드 체인의 측면도이다.
도 2a-2b는 평면도로 링크 플레이트(도 2a)의, 그리고 WO 2007/121713 A1에 따른 에너지 가이드 체인의 공지된 구성과 관련된 일련의 복수의 링크 플레이트의 하위 부분(도 2b)의 모습을 나타낸다.
도 3은 에너지 가이드 체인의 일련의 플레이트의 길이 방향 부분에서 평면도로, 유도식 감지 기능을 갖는 본 발명의 제1 예시적인 실시예의 개요도이다.
도 4는 유도식 감지 기능을 갖는 본 발명의 제2 예시적인 실시예의 평면도의 개요도이다.
도 5는 유도식 감지 기능을 갖는 본 발명의 제3 예시적인 실시예의 평면도의 개요도이다.
도 6은 유도식 감지 기능을 갖는 본 발명의 제4 예시적인 실시예의 평면도의 개요도이다.
도 7은 도 3-5에 나타난 발명의 예 중 하나에 따른 직렬 캐스케이드의 복수의 감지 유닛을 나타낸 회로도이다.
도 8은 도 4에 따른 컵 코어를 갖는 감지 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 9는 감지 유닛과 그에 연결된 평가 유닛을 갖는 에너지 가이드 체인을 갖는 시스템의 개략적인 측면도이다.
도 10은 유도식 감지 기능을 갖는 본 발명의 제5 예시적인 실시예를 나타내는데, 감지 유닛은 에너지 가이드 체인의 수용 공간에서 분리 웹의 방식으로 배열될 수 있는 내부 부품에 제공된다.
도 11은 도 2a-2b에 따라 구성된 에너지 가이드 체인을 위해 두 크로스피스와 두 링크 플레이트로 구성된 체인 링크의 사시도를 나타낸다.
도 12a-12c는 사시도(도 12a), 평면도(12b) 및 측면도(12c)로 예시적인 실시예를 나타내는데, 감지 유닛의 한 구성요소는 링크 플레이트에 부착되고, 제2 구성요소는 이웃한 링크 플레이트의 크로스피스에 부착된다.
도 12d는 (평면도로) 도 12a-12c의 변경을 나타낸다.
도 12e는 (내부 측면도로) 홀 센서 타입의 감지 유닛을 갖는 본 발명의 예시적인 실시예를 나타낸다.

도 1이 나타내는 바와 같이, 변위 시 에너지 가이드 체인(1)은 상부 연장부(2), 하부 연장부(3) 및 두 연장부(2, 3)를 가변적으로 연결하는 굴절 아크(4)를 형성한다. 상부 연장부(2)는 이동 종단(M), 예컨대 수평으로 이동하는 기계에 종단에서 부착된다. 하부 연장부(3)는 고정 지점(F)에 종단에서 고정된다. 에너지 가이드 체인(1)은 고정 지점(F)으로부터 이동 종단(M)으로 더 상세하게 나타나 있지 않은 공급 라인, 예컨대 전력 및/또는 신호를 위한 케이블을 가이드하고 보호한다. 도 1에 나타난 에너지 가이드 체인(1)은 긴 이동 경로를 위해 설계되는데, 상부 연장부(2)는 하부 연장부(3)에서 슬라이딩하거나 구를 수 있다.

긴 이동 경로를 위해, 구체적으로 하부 연장부(3)에서 상부 연장부(2)의 구름을 위해 설계된 에너지 가이드 체인(1)이 예컨대 WO 2007/121713 A1으로부터 공지되어 있으며, 도 2a 및 도 2b에 순전히 예로서 도시되어 있다. 이러한 에너지 가이드 체인(1)에서 각각의 체인 링크(도 11 참조)는 평면도(도 2a 참조)에서 바라보았을 때 오프셋 구성의 두 거울 대칭적인 사이드 플레이트 또는 링크 플레이트(5)를 갖는다. 각각의 링크 플레이트(5)는 한 종단 영역에서 원통형 핀(6A)을 갖는다. 마주하는 종단 영역에서 핀(6A)의 회전 가능한 장착을 위해 형성된 실린더형 리셉터클(6B)이 링크 플레이트(5)의 바디에 제공된다. 상호 작용하는 쌍의 핀(6A)과 리셉터클(6B)은 각각의 경우에 공칭 축(A)으로 표시된 공칭 회전축을 갖는 로터리 조인트를 형성한다. 공칭 축(A)은 기술적인 이유로 필요한 임의의 간극 수치를 제외하고, 새로울 때 조인트를 형성하는 쌍의 핀(6A)과 리셉터클(6B)의 중심축에, 또는 새로울 때 그 회전축에 대응된다. 공칭 축(a)에 대한 회전 또는 스위블 각도는 링크 플레이트(5)에서 각도 멈춤부(도 2B 참조)에 의해 정의된다. 개별적인 체인 링크는 링크 플레이트(5) 및 길이 방향(L)(도 11 참조)에 직각으로 이들을 연결하는 크로스피스(7)로 구성되며, 미리 정해진 반경의 굴절 아크(4)(도 1)를 형성할 수 있다.

체인 링크의 구성과 관련하여 WO 2007/121713 A1의 개시가 참조된다. 적어도 몇몇 링크 플레이트(5)는 이 경우에 마찰을 줄이기 위해 마주하는 연장부(2 또는 3)의 연장 표면(9)에서 구르기 위해 링크 플레이트(5)의 좁은 측 너머로 돌출되는 롤러(8)를 갖는다. 도 2a-2b는 단지 예로서 롤러 체인의 가능한 설계를 나타낸다. 도 2b는 단지 일련의 플레이트의 길이 방향 부분을 나타낸다. 에너지 가이드 체인(1)의 각각의 측에서 일련의 관절식으로 연결된 링크 플레이트(5)가 제공된다. 두 일련의 마주하는 링크 플레이트(5)는 전형적으로 거울 대칭적이다(도 11 참조).

다만, 본 발명은 이론적으로 예컨대 EP 1 616 376 B1에 따른 실제로 공간적으로 전환 가능한 라인 가이드 또는 유연한 조인트 커넥터(WO 02/086349 A1 참조)를 갖는 (오프셋되지 않은) 내부 및 외부 플레이트를 갖는 링크 체인을 포함하는 임의의 원하는 에너지 가이드 체인(1)에 대해 적합하다. 본 발명은 또한 예컨대 수직으로 매달린 연장부를 포함하는 임의의 원하는 공간적인 배열에 대해 적합하다. 특히 롤러(8)를 갖는 저마모 에너지 가이드 체인(1)에 대해 적합하다.

도 3은 제1 예시적인 실시예의 평면도의 개요도이다. 적어도 하나의 일련의 링크 플레이트(5)는 복수의 전자공학적인 감지 유닛(10)을 갖는다. 감지 유닛(10)은 실질적으로 제1 전기 구성요소, 도 3에서 제1 코일(11) 및 제2 전기 구성요소, 도 3에서 제2 코일(12)로부터 각각 구성된다. 제1 코일(11)은 예컨대 외부 종단 영역에 배치되고, 제2 코일(12)은 두 관절식으로 연결된 오프셋된 링크 플레이트(5)의 마주하는 내부 종단 영역에 배치된다. 다수의 감지 유닛(10)이 도 9에 도시된 바와 같이, 적어도 에너지 가이드 체인(1)의 한 길이 방향 부분에 걸쳐 제공된다. 경험적으로 핀(6A)과 리셉터클(6B)로 구성된 관절식 조인트의 마모를 가장 받기 쉬운 길이 방향 부분은 바람직하게는 예컨대 이동 종단(M)으로부터 처음 세 번째 스타팅 내에 있다.

코일(11, 12)은 두 연결된 링크 플레이트(5) 사이에서 의도된 스위블 축 또는 공칭 축(A)에 대해 미리 정해진 배향을 갖는다. 도 3에 따르면, 코일(11, 12)은 공칭 축(A)에 동축인 턴(turn)을 가지며 배향된다. 코일(11, 12)은 각각의 경우에 예컨대 인터로킹식으로(interlockingly) 및/또는 논인터로킹식으로(non-interlockingly) 또는 접착 본딩(adhesive bonding) 또는 캐스팅 인(casting in)에 의해 개개의 링크 플레이트(5)에 리셉터클(6B)의 또는 핀(6A)의 영역에서 링크 플레이트의 해당 종단 영역에서 고정적으로 적절하게 영구적으로 부착된다. 별개의 와이어 턴 구성요소 대신, 코일에 프린트 온(print on)하는 것이 또한 가능하다. 개략적으로만 나타난 코일(11, 12)은 예컨대 플랫 코일의 형태를 취할 수 있으며, 링크 플레이트(5)에서 핀(6A)이나 리셉터클(6B)을 둘레 방향으로 둘러싸는 리세스(상세하게 나타나 있지 않음)에 별개의 구성요소로 통합된다.

한 감지 유닛(10)의 코일(11, 12)은 원하는 또는 의도된 유도식 결합(상호 유도)이 이루어지도록 배열된다. 코일(11, 12)은 특히 적절한 코일 기하에 의해, 그리고 공칭 축(A)과 동축으로 배열되어 있는 공칭 축(A)에 대해 고정적으로 미리 정해진 배향으로 인해, 상대적으로 높은 결합 팩터(k)가 예컨대 크기 관점에서 절대값 ABS(k)≥0.5를 가지며 존재하는 방식으로 유도식으로 함께 결합된다. 결합 팩터(k)는 특히 코일(11, 12)의 축 방향으로 정렬된 상대적인 위치에 의존한다. 각각의 감지 유닛(10)은 측정 기구를 이용해 감지될 공칭 신호 전달 또는 공칭 결합 팩터(k)에 대한 유도식 신호 전달의 질 또는 결합 팩터(k)의 변화를 가능하게 한다. 이를 위한 참조 값은 예컨대 조정될 수 있거나 새로울 때 입력될 수 있거나, 필요시 (예컨대 그래프, 스케일링, 기능 파라미터 등의 형태인) 현재 파라미터의 맞춤에 의해 변경될 수 있다.

본 발명에 따르면, 마모 관련 반경 방향 또는 축 방향 여유 공간(play)이 두 연결된 링크 플레이트(5) (그리고 따라서 체인 링크) 사이에서 핀(6A) 및/또는 리셉터클(6B)로 구성된 개개의 관절식 조인트에서 발생하면, 관련 감지 유닛(10)의 비접촉식 결합의 질, 도 3에서 두 결합된 코일(11, 12) 사이의 유도식 결합 또는 결합 팩터(k)가 변한다.

반경 방향 여유 공간은 예컨대 핀(6A)이나 리셉터클(6B)의 상호 작용하는 슬라이딩 표면의 계속적인 마모나 마멸로 발생하고 증가한다. 따라서, 장기간 작동으로 증가하는 정렬 에러는 일반적으로 스위블 조인트에서, 그리고 따라서 각각의 경우에 두 연결된 링크 플레이트 중 하나에 결합되는 감지 유닛(10)의 두 코일(11, 12) 사이에서 발생한다. 새로울 때 공칭 위치에 대한 이러한 편차는 결합 팩터(k)를 변화시킨다. 이러한 방식으로, 결합의 변화는 조인트 마모의 발생의 함수로 발생하는데, 상기 변화는 설정값 신호 범위에 대한 출력 신호의 변화로 측정 기구에 의해 감지될 수 있다. 에너지 가이드 체인(1)이 앞뒤로 변위될 때, 급격하게 변하는 정렬 편차가 또한 발생하는데, 이는 스러스트 또는 인장력이 가해지는지에 따라, 마모가 증가함에 따라 더 현저해지고; (예컨대 새로운 관절식 조인트의 제작 오차로 인한) 이들 편차는 설정값 신호 및 신호 변화에 대해 적절한 전자 필터로, 예컨대 DSP를 사용하여 신뢰성 있게 구별될 수 있다.

축 방향 간극 치수가 또한 결합 팩터(k)에 영향을 주기 때문에, 코일(11, 12) 사이에서 축 방향 거리의 원치 않는 증가가 또한 용이하게 식별 가능하다. 원치 않는 축 방향 여유 공간은 예컨대 (예컨대 에너지 가이드 체인(1)에서 이동 경로에 간섭되는 물체 또는 가이드 그루브에서 외측 간섭 등에 의해) 링크 플레이트(5)에 대한 손상이나 일련의 플레이트에서 과도한 힘의 경우에 일어날 수 있다. 연관된 감지 유닛(10)은 또한 핀(6A)과 리셉터클(6B)로 구성된 조인트의 원치 않는 분리를 감지할 수 있다.

도 3에 따른 유도식으로 결합된 코일(11, 12)을 갖는 감지 유닛(10)은 입력부(도 7에서 IN 참조)로부터 출력부(도 7에서 OUT 참조)로 입력 신호를 전달하기 위해, 복수의 링크 플레이트(5)에 걸쳐 직렬로 또는 캐스케이드로 열결될 수 있다. 이를 위해, 동일한 링크 플레이트(5)에서 제1 코일(11)과 제2 코일(12)은 도 3에 나타난 바와 같이, 링크 플레이트(5)에 통합된 전기 컨덕터(13)를 통해 회로로 연결된다. 유도식 캐스케이드의 다중 감지 유닛(10)의 한 이점은 다중 상호 작용하는 쌍의 코일(11, 12)의 공칭 축(A)으로부터 마모 관련 반경 방향 편차가 출력 신호에 대해 추가적인 영향을 갖는다는 것이다. 경험적으로 적어도 가장 무거운 스터스트 및/또는 견인력 부하를 갖는 길이 방향 부분에서 다중 연속적인 체인 링크(5)에 걸쳐 조인트 마모는 개별적인 조인트(6A, 6B)에서 고립된 방식으로 거의 일어나지 않으며, 다만 오히려 일반적으로 다중 조인트(6A, 6B)에 걸쳐 유사한 정도로 일어난다. 따라서 흔히 하나의 관절식 조인트(6A, 6B)의 문제가 아니며, 즉 마모 관련 과도한 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 경우에 결합된 코일(11, 12) 사이의 결합 팩터(k)의 변화가 또한 캐스케이드의 감지 유닛(10)을 갖는 다중 조인트에 걸쳐 더 신뢰성 있게 평가된다. 한 감지 유닛(10)의 (또는 마련된 체인 링크(5)의) 두 코일(11, 12)은 동일한 또는 반대되는 방향(도 7 참조)으로 감긴 에어 코어 코일이며, 에어 트랜스포머를 형성할 수 있다.

도 4는 도 4에 개략적으로 표시된 바와 같이, 코일(11, 12) 각각을 위한 각자 연관된 얕은 자기 컵 코어 절반(14A, 14B)을 갖는 감지 유닛(20)의 다른 예시적인 실시예를 나타낸다. 각각의 컵 코어 절반(14A, 14B)은 연관된 코일(11, 12)을 위한 원통형 리셉터클(미도시)을 가지며, 자기적으로 연한 소재로 이루어진다. 자기 컵 코어 절반(14A, 14B)은 중심축을 가지며, 마찬가지로 공칭 축(A)에 대해 링크 플레이트(5)에 부착된다. 컵 코어 절반(14A, 14B)은 최소의 기술적으로 구현 가능한 에어 갭을 가지며 동축 방식으로 서로 반대되게 배치되는데, 에어 갭은 링크 플레이트(5)의 겹쳐지는 종단 영역 사이에서 스위블링을 위해 필요한 여유 공간에 해당한다. 개개의 컵 코어 절반(14A, 14B)에서 코일(11, 12)을 갖는 감지 유닛(20)의 확대도가 도 8에 개략적으로 나타나 있다. 자기 코어에 대해, 작은 편차가 더 용이하게 감지되도록(상대적인 측정 오차 참조), 자기 플럭스와 공칭 결합 팩터가 증가할 수 있다. 또한, 코일(11, 12)의 치수가 줄어들 수 있다. 작은 컵 코어 절반(14A, 14B)을 갖는 콤팩트한 감지 유닛(20)은 예컨대 핀(6A)의 마주하는 종단 면 또는 리셉터클(6B)의 바닥에서 중앙에 있는 돌기에 통합될 수 있다(도 2b 참조).

도 5에 따른 감지 유닛(30)의 다른 실시예에서, 하나의 원통형 자기 코어(15)rk 예컨대 리셉터클(6B)에서 중앙에 돌출되어, 공칭 축(A)과 동축으로 부착된다. 도 5에 따른 감지 유닛(30)의 코일(51, 52)은 공칭 축(A)에 대해 반경 방향인 코일 축을 가지며, 그리고 코어(15)에 공간적으로 가능한 가까이 배열된다. 이러한 배열은 코어(15)와 코일(51, 52) 중 적어도 하나 사이에서 반경 방향 에어 갭의 수반되는 변화로 인해 핀(6A)과 리셉터클(6B)로 구성된 관절식 조인트의 증가하는 반경 방향 여유 공간을 감지할 수 있게 한다. 이러한 배열에 대해서도 캐스케이드의 다중 감지 유닛(30)이 바람직하게는 제공된다. 링크 플레이트(5)의 측면도의 평면에서 바라볼 때, 코일(51, 52)의 축은 바람직하게는 연장된 위치에서 거의 평행하거나, 굴절 아크(4)에서 눈에 띄게 강한 자기 결합이 일어나지 않는 방식으로 배치된다.

도 5와 유사한 다른 변경으로서, 콤팩트한 영구 자석(15)이 한 링크 플레이트(5)의 핀(6A)에서 공칭 축과 동축으로 배열될 수 있는데, 그 위치는 위치 변위를 식별하기 위해, 다른 링크 플레이트(5)의 리셉터클(6B)에서 또는 그 주변에서 홀 센서(미도시)를 이용해 모니터링된다.

도 6은 배열의 측면에서 도 3-5와 비교할 만한 방안을 예로서 나타낸다. 도 6에서, 예로서, 두 정전식으로 작동하는 감지 유닛(40)이 제공되는데, 이는 두 개의 예컨대 원형 디스크형 결합 전극(41, 42)을 각각 갖는다. 제1 전극(41)은 또한 공칭 축(A)과 동축으로 링크 플레이트(5)에 부착된다. 제2 전극(42)은 마찬가지로 공칭 축(A)과 동축으로 이웃한 링크 플레이트(5)에 부착된다. 전극(41, 42)은 신호 전송을 위해 정전식으로 결합된다. 정전식 결합의 변화가 또한 마모 관련 반경 방향 여유 공간에 의한 또는 실제로 핀(6A)과 리셉터클(6B)로 구성된 관절식 조인트에서 축 방향 여유 공간에 의한 감지 유닛(40)의 경우에 야기된다. 정전식 결합을 갖는 감지 유닛(40)은 다중 체인 링크 또는 링크 플레이트(5)에 걸쳐 캐스케이드가 바람직하지 않거나 필요하지 않으면 고려된다. 예를 들어, 각각의 경우에 두 정전식으로 연결된 제1 전극(41)은 두 정전식으로 연결된 제2 전극(42)과 함께, 커패시턴스가 측정되는 커패시터를 형성한다. 정전식 원리로 작동하는 감지 유닛(40)은 더 가벼운 구성을 가지며 전체적으로 체적이 더 작다. 더욱이 애디디브 방법(additive method)를 이용한 또는 프린팅에 의한 응용은 더 단순하다.

에너지 가이드 체인(1)의 하나의 체인 링크 또는 각각의 경우에 선택된 이격된 체인 링크의 하나의 정전식 감지 유닛(40) 또는 각각의 경우에 하나의 유도식 감지 유닛(10; 20; 30)을 갖는 배열이 본 발명의 범위에 속한다.

도 7은 예컨대 도 3-5 및 도 10에서, 제1 코일(11 또는 51) 및 제2 코일(12 또는 52)에 대해 다른 턴 수(n, n+x)를 나타낸다. 코일(11, 12; 51, 52) 사이의 턴 비율(n+x/n)은 캐스케이드에서 옴 전압 손실이 적어도 부분적으로 보상됨으로써, 심지어 상대적으로 큰 개수의 체인 링크(도 11)에 걸쳐 감지 장치(10; 20; 30; 50)의 캐스케이드 회로를 가능하게 하도록 선택될 수 있다. 또한, 도 7은 미리 정해진 AC 전압, 예컨대 사인파 전압이 참조 신호로 인가되는 캐스케이드식 감지 장치(10; 20; 30; 50)의 회로 배열의 입력부(IN)를 도시한다. 코일(11, 12 또는 51, 52) 사이의 유도식 전달 또는 자기식 결합에 의해, 출력 신호가 출력부(OUT)에서 픽 오프(pick off)될 수 있다. 출력부(OUT)에서 전압 크기는 특히 연결된 또는 캐스케이드식 감지 장치(10; 20; 30; 50)의 개수의 개개의 결합 계수(k(n))에, 그리고 따라서 또한 핀(6A)과 리셉터클(6B)로 구성된 관절식 조인트에서 원치 않는 마모 관련 여유 공간에 의존한다. 출력 신호는 평가 유닛(도 9 참조)으로 선택적으로 필터링되며, 예컨대 커미셔닝으로 학습된 미리 정해진 공칭 범위와 적절하게 비교된다. 관절식 조인트(6A-6B)의 증가하는 마모는 이러한 방식으로 특히 출력부(OUT)에서 출력 신호의 전압 크기의 감소로, 평가 유닛(90)에 대해 전자공학적으로 측정 가능하다.

도 9는 이동 종단(M)에서 에너지 가이드 체인(1)의 처음 세 번째의 선택된 체인 링크(5)에서 다수의 감지 유닛(10)으로 구성된 캐스케이드와 신호 라인(93)을 통한 평가 유닛(90)의 와이어식 연결을 도시하는 블록 다이어그램을 나타낸다. 신호 라인(93)은 또한 에너지 가이드 체인(1)에서 가이드된다. 무선 연결이 또한 예컨대 적절한 라디오 모듈을 통해 가능하다.

도 10은 기존 에너지 가이드 체인(1)의 신규 장착을 허용하거나, 링크 플레이트(5)에 대한 변경을 요하지 않는 감지 장치(50)를 위한 실시예를 나타낸다. 이 경우, 특별한 내부 부품(123)이 제공되는데, 이는 마주하는 종단 영역(124, 125)를 가지며, 도 3 또는 도 4에서 이론적으로 나타난 바와 같이 각각의 경우 하나의 연관된 코일(11, 12)을 위한 리셉터클을 갖는다. 내부 부품(123)은 코일(11, 12)의 높은 결합도(degree of coupling) 또는 높은 결합 팩터(k)를 이루기 위해, 종단 영역(124, 125)이 공칭 축(A)에서 최소의 축 방향 간격으로 서로 마주하며 이웃하도록, 평면도에서 약간 오프셋된다. 이를 제외하고, 내부 부품(123)은 내부를 수평으로 구획하거나 체인 링크에서 공간을 수용하기 위해(도 11 참조) 공지된 분리 웹과 유사하게 구성되는데, 특히 크로스피스(7) 사이에서 안정적인 고정적인 래칭을 허용하고(도 11 참조) 따라서 에너지 가이드 체인(1)에서 길이 방향(L)으로 고정적으로 안정적인 위치 고정을 허용하는 각각의 경우에 내부 부품(123)의 헤드와 풋에서 마주하는 부착 영역(126)을 갖는다. 이러한 설계는 기존 구성요소의 구성이 변경되어야 함 없이, 복수의 기존 에너지 가이드 체인(1)에서 신규 장착을 허용한다.

도 11은 순전히 예로서 두 평행한 크로스피스(7)를 통해 함께 견고하게 연결되는 두 거울 대칭적인 사이드 플레이트(5A, 5B)로 구성된 개별적인 체인 링크를 나타낸다. 본 발명은 또한 예컨대 하나의 일련의 플레이트를 갖는 다른 타입의 라인 가이드에 적용 가능하다(EP1340299B1 참조).

도 12a-d는 크로스피스를 이용해 사이드 플레이트나 체인 링크에 감지 유닛(120)을 부착하기 위한 개념을 나타낸다. 도 12a-d에 도시된 개념은 특히 도 12e에 따른 감지 유닛(120)을 위한 것이지만, 마찬가지로 또한 도 1-9에 따른 감지 유닛(10; 20; 30; 40; 50)을 위해 적합하다.

도 12a-12c는 특별한 크로스피스(127)를 나타내는데, 이는 감지 유닛(120)의 두 본질적인 전기 센서 구성요소 중 하나의 미리 정해진 배향 및 부착을 위해 사용될 수 있다. 크로스피스(127)는 한 길이 방향 종단에 홀더(129)를 갖는데, 그 홀더는 감지 유닛(120)의 구성요소를 수용한다. 홀더(129)는 구성요소(121)가 연결되는 전기 회로(133)를 위한 리셉터클(132) 및 구성요소(121)(도 12e 참조)를 위한 리테이닝 암(131)을 포함한다. 리테이닝 암(131)은 크로스피스의 길이 방향 범위에 직각으로 연장되며, 구성요소(121)가 장착되는 한 자유 종단을 갖는다. 크로스피스(127)는 링크 플레이트(5A, 5B)의 종래 래칭 러그(141)에 부착하기 위해 두 길이 방향 종단에 래칭 리세스(139)를 갖는다(도 11 참조).

홀더(129)는 도 12a-12c에 나타난 바와 같이, 크로스피스(127)와 한 피스로 제조될 수 있다. 대안적으로, 홀더(129)는 또한 크로스피스(7)에 부착되기 위해, 특히 라인을 위한 수용 공간(미도시)에 대해 내측에 인터로킹식으로 및/또는 논인터로킹식으로 장착되기 위해, 종래 크로스피스(7)를 마련하거나 신규 장착하기 위한 별개의 구성요소의 형태를 취할 수 있다(도 11 참조).

도 12d는 기존 크로스피스(7)를 위한 홀더(129D)의 예의 변경을 나타낸다. 홀더(129D)는 사이드 플레이트(5)의 종래 래칭 러그(141)와 동일한 구성의 래칭 러그(141D)를 한 길이 방향 종단에서 갖는다. 래칭 러그(141D)는 해당 래칭 리세스(139)와 종래 크로스피스(7)의 부착을 가능하게 한다. 홀더(129D)의 다른 길이 방향 종단에서 종래 래칭 리세스(139)와 동일한 구성의 래칭 리세스(139D)가 크로스피스(7)에 제공된다. 이러한 방식으로, 홀더(129D)는 링크 플레이트(5)의 래칭 러그(141)와 크로스피스(7)를 연결하기 위한 어댑터 또는 중간 피스로 사용될 수 있다. 크로스피스의 길이 방향의 홀더(129)의 치수는 이 경우 홀더(129D)를 갖는 더 짧은 크로스피스(7)가 그 다음 더 큰 크로스피스의 표준 길이에 대응되도록, 종래 크로스피스(7)의 모듈식 치수(연속적인 크로스피스 구조적인 사이즈 사이의 길이 차이)에 대응될 수 있다.

도 12a-12d에서 이론적으로 나타난 바와 같은 홀더(129; 129D)는 제시된 모든 감지 유닛(10; 20; 30; 40; 50)을 위해 사용될 수 있다. 도 12e는 내부 측면도로 두 관절식으로 상호 연결된 링크 플레이트(5) 중 하나에 부착된 홀더(129 또는 129D)를 나타낸다(숨은 요소는 파선으로 나타나 있음). 리테이닝 암(131)은 두 방향성 구성요소가 크로스피스(127)의 길이 방향 범위에 직각으로, 그리고 링크 플레이트의 좁은 측(56) 사이에서 중앙 높이 영역으로 내측으로, 즉 링크 플레이트의 넓은 측(54)과 거의 평행하게 연장된다. 리테이닝 암(131)의 자유 종단 영역은 공칭 축(A)이 링크 플레이트(5)의 넓은 측(54)에 (그리고 도 12e의 도면의 평면에 거의) 직각으로, 공칭 축(A)에 대해 편심으로 오프셋되거나 약간 길이 방향 거리를 두어 배열되거나 배향된다.

도 12e는 홀 센서 원리에 따라 구성되는 감지 유닛(120)을 더 나타낸다. 이는 홀 센서의 두 메인 구성요소 중 하나로 홀 요소(121) 및 홀 센서(120)의 제2 메인 구성요소로 영구 자석(122)을 포함한다. 영구 자석(122)은 예컨대 원형 디스크의 형태로 구성되며, (두 자극에 걸쳐) 자기장의 대칭축을 갖는다. 영구 자석(122)은 예컨대 인터로킹식으로 및/또는 논인터로킹식으로 또는 접착 본딩이나 캐스팅 인에 의해, (도 12e에서 왼쪽에 있는) 한 링크 플레이트(5)의 리셉터클(6B)에 부착되며, 자기장이 관절식 조인트의 공칭 축(A)에 동축으로 그리고 대칭적으로 배향되도록 배향된다.

영구 자석(122)과 상호 작용하는 홀 요소(121)는 제2 체인 링크에, 즉 리테이닝 암(131)의 자유 종단에 부착된다. 배열 및 배향은 에너지 가이드 체인(1)이 새로울 때 적어도 공칭 위치에서, 홀 요소(121)가 영구 자석(122)의 자기장에 대한 활성 표면을 가지며 적절하게 배향되도록 한다. 홀 요소(121)의 활성 표면은 예컨대 자기장의 대칭축에 직각으로 배향될 수 있다. 나아가, 배열은 관절식 조인트의 공칭축(A)이 홀 요소(121)의 활성 표면의 중심에 대해 약간 오프셋 또는 반경 방향 거리를 갖도록 연장된다. 홀 센서의 전자 회로(133)는 크로스피스(127)의 홀더(129)의 리셉터클(132)에 부착된다. 홀더(129)는 평가 유닛(90)에 전자 회로(133)를 연결하는 라인을 위한 가이드웨이(135)를 추가적으로 갖는다. 홀 요소에 대한 연결 라인은 리테이닝 암(131)에서 가이드된다. 작동 시, 작동 전류가 홀 요소(131)를 통해 흐르는데, 전류 흐름은 적어도 공칭 위치에서, 예컨대 자석(122)의 역선에 직각으로 이어진다. 자기장에 의해 야기된 홀 요소(121)의 홀 전압은 측정 기구를 이용해 홀 센서의 전자 회로(133)에 의해 감지되며 평가되거나 예컨대 평가 유닛(90)으로 전달된다. 핀(6A)이나 리셉터클(6B)의 슬라이딩 표면에 대한 마모가 진행됨에 따라, 스위블 조인트에서 앞서 설명된 바와 같이 정렬 에러가 점차 발생하여, 예컨대 자기장에 대한 홀 요소의 배향 및/또는 자석으로부터 홀 요소의 반경 방향 및/또는 축 방향 거리의 변화를 통해, 홀 요소(121)에 대한 자석(122)의 위치나 공칭 축(A)의 위치가 새로울 때 공칭 위치로부터 벗어난다. 이는 홀 요소(121)의 홀 전압의 변화를 야기하는데, 이는 평가 유닛(90)으로 전달되거나 전자 회로(133)에 의해 식별된다.

링크 플레이트(5)의 구성은 이에 대해 참조되는 EP2010800B1의 개시에 상당할 수 있다. 감지 유닛(들)(120)은 바람직하게는 롤러 없이 링크 플레이트(5)에 제공된다.

에너지 가이드 체인(1)의 복수의 관절식 조인트는 감지 유닛(120)으로서 홀 센서가 마련될 수 있는데, 다른 체인 링크의 홀 센서는 더 우수한 신호 구별이나 마모 감지를 위해 평가 유닛(90)과 연결된다.

1: 에너지 가이드 체인(Energy Guide Chain)
2: 상부 연장부(Upper Run)
3: 하부 연장부(Lower Run)
4: 굴절 아크(Deflection Arc)
5: 링크 플레이트(Link Plate)
5A, 5B: 사이드 플레이트(Side Plates)(체인 링크(Chain Link))
54: 링크 플레이트의 넓은 측(Broad Sides of the Link Plates)
56: 링크 플레이트의 좁은 측(Narrow Sides of the Link Plates)
6A: 핀(Pin)
6B: 리셉터클(Receptacle)
7, 127: 크로스피스(Crosspiece)
8: 롤러(Roller)
9: 연장 표면(Running Surface)
10; 20; 30; 40; 50; 120: 감지 유닛(Detection Unit)
11, 51: 제1 코일(First Coil)
12, 52: 제2 코일(Second Coil)
13: 컨덕터(Conductor)
14A, 14B: 컵 코어 절반(Cup Core Half)
15: 자기 코어(Magnetic Core)
41: 제1 결합 전극(First Coupling Electrode)
42: 제2 결합 전극(Second Coupling Electrode)
90: 평가 유닛(Evaluation Unit)
93: 신호 라인(Signal Line)
121: 홀 요소(Hall Element)
122: 자석(Magnet)
123: 내부 부품(Internal Part)
124, 125: 종단 영역(End Region)
126: 부착 영역(Attachment Region)
129; 129D: 홀더(Holder)
131: 리테이닝 암(Retaining Arm)
132: 리셉터클(Receptacle)
133: 전자 회로(Electronic Circuit)
135: 가이드웨이(Guideway)
137: 포지셔닝 마킹(Positioning Marking)
139: 래칭 리세스(Latching Recess)
141: 래칭 러그(Latching Lug)
A: 공칭 축(Nominal Axis)
F: 고정 지점(Fixed Point)
IN: 신호 입력부(Signal Input)
OUT: 신호 출력부(Signal Output)
M: 이동 종단(Moving End)(기계(Machine))
L: 길이 방향(Longitudinal Direction)

Claims (21)

1. 마모 감지 기능을 갖는 에너지 가이드 체인(1)으로서,
   제1 연결 종단(F) 및 그에 대해 이동 가능한 제2 연결 종단(M) 사이에서 라인의 보호된 가이드를 위해 구성되는 다수의 체인 링크 및 적어도 하나의 체인 링크에서 마모를 감지하기 위한 적어도 하나의 감지 유닛(10, 20, 30, 40, 50, 120)을 포함하고,
   각각의 체인 링크는 적어도 하나의 링크 플레이트(5)를 가지며, 이웃한 체인 링크의 링크 플레이트(5)는 관절식 조인트에 의해 길이 방향(L)으로 함께 각각 연결되되,
   적어도 하나의 감지 유닛(10, 20, 30, 40, 50, 120)은 제1 체인 링크에 미리 정해진 배향으로 부착되는 제1 전기 구성요소(11, 41, 51, 121) 및 제1 체인 링크에 관절식으로 연결되는 이웃한 제2 체인 링크에 미리 정해진 배향으로 부착되는 제2 전기 구성요소(12, 42, 52, 122)를 포함하고,
   구성요소는 비접촉식으로 결합된 방식으로 상호 작용하여, 제1 및 제2 체인 링크 사이의 관절식 조인트에서 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 마모 관련 발생의 경우에 결합의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
2. 제1항에 있어서,
   구성요소는 유도식으로, 자기식으로 또는 정전식으로 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
3. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 감지 유닛(120)은 구성요소로 자석(122) 및 자석(122)과 상호 작용하는 홀 요소(Hall element)(121)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
4. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 감지 유닛(10, 20, 30, 50)은 제1 구성요소로서 제1 코일(11, 51) 및 제2 구성요소로서 제2 코일(12, 52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
5. 제4항에 있어서,
   제1 및 제2 코일(11, 51, 12, 52)은 관절식 조인트의 공칭 스위블 축(A)과 동축으로 서로 반대되게 배열되는 것 또는 제1 및 제2 코일(11, 51, 12, 52)은 관절식 조인트의 공칭 스위블 축(A)에 직각으로 배향되는 원통형 코일로 구현되는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   두 코일(11, 51, 12, 52)은 공칭 스위블 축(A)에 대해 동축으로 제1 또는 제2 체인 링크에 부착되는 적어도 하나의 연관된 자기 코어(15)를 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
7. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 감지 유닛(40)은 제1 구성요소로서 제1 전극(41) 및 제2 구성요소로서 제2 전극(42)을 포함하고,
   전극(41, 42)은 관절식 조인트의 공칭 스위블 축(A)과 동축으로 배열되는 대칭축을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
8. 제1항에 있어서,
   이웃한 체인 링크 사이에 관절식 조인트를 형성하기 위해, 각각의 링크 플레이트(5)는 제1 종단 영역에 핀(6A)을, 그리고 제2 종단 영역에 해당 리셉터클(6B)을 갖되,
   적어도 두 관절식으로 연결된 링크 플레이트(5)의 경우, 제1 전기 구성요소는 한 링크 플레이트(5)의 핀(6A)에 배열되는 것 및/또는 제2 전기 구성요소는 다른 링크 플레이트(5)의 리셉터클(6B)에 배열되는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
9. 제1항에 있어서,
   각각의 체인 링크는 라인을 위한 수용 공간을 정의하는 두 마주하는 링크 플레이트(5A, 5B)를 포함하고, 마주하는 링크 플레이트(5A, 5B) 중 적어도 일부는 크로스피스(7)에 의해 연결되되,
   적어도 하나의 감지 유닛(120)의 제1 구성요소는 제1 체인 링크의 링크 플레이트(5) 중 하나에 부착되고, 적어도 하나의 감지 유닛(120)의 제2 구성요소는 제1 체인 링크에 관절식으로 연결된 제2 체인 링크의 크로스피스(127)에 부착되는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
10. 제9항에 있어서,
    크로스피스(127)는 감지 유닛(120)의 제2 구성요소가 장착되는 리테이닝 암(131)을 갖는 홀더(129)를 갖고,
    리테이닝 암(131)은 두 구성요소가 관절식 조인트의 마모 관련 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간을 감지하도록 상호 작용할 수 있는 방식으로 제1 구성요소에 대해 제2 구성요소를 배치하기 위해, 크로스피스(127)를 가로질러 연장되는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
11. 제1항에 있어서,
    링크 플레이트(5)는 핀(6A)과 해당 리셉터클(6B)을 갖는 오프셋 링크 플레이트로 구현되되,
    적어도 일부 링크 플레이트(5)는 에너지 가이드 체인(1)이 구르도록 허용하기 위한 롤러(8)를 갖는 것 및/또는 적어도 일부 링크 플레이트(5)는 제1 구성요소를 위한 핀(6A)과 동축인 제1 리세스를 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
12. 제1항에 있어서,
    각각의 체인 링크는 두 링크 플레이트(5A, 5B)를 포함하고, 링크 플레이트(5A, 5B)는 수용 공간을 정의하는 마주하는 일련의 플레이트를 형성하며, 일련의 플레이트는 링크 플레이트(5A, 5B)를 연결하는 크로스피스(7)에 의해 적어도 매 두 번째 체인 링크마다 평행하게 유지되되,
    적어도 두 관절식으로 연결된 링크 플레이트(5)의 경우, 내부 부품(123)이 각각의 경우에 크로스피스(7) 사이에서 수용 공간에 부착되고,
    내부 부품(123)은 링크 플레이트(5)의 관절식 조인트의 공칭 스위블 축(A)에서 두 축 방향으로 마주하는 종단 영역(124, 125)를 가지며, 한 내부 부품(123)의 종단 영역(124, 125)에 제1 구성요소가 부착되고, 다른 내부 부품(123)의 종단 영역(124, 125)에 제2 구성요소가 부착되는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
13. 제1항에 있어서,
    길이 방향 부분에서, 다수의 연속적인 체인 링크가 각각의 경우에 제1 전기 구성요소와 제2 전기 구성요소를 갖는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
14. 제13항에 있어서,
    구성요소는 코일(11, 12)로 구현되고, 링크 플레이트(5)의 코일은 동등하지 않은 개수의 턴을 가지며, 캐스케이드에서 전압 손실을 적어도 부분적으로 보상하는 턴 비율을 갖는 에너지 가이드 체인(1).
15. 제3항에 있어서,
    감지 유닛(120)은 전자 회로(133)를 갖고, 자석(122)은 전자 회로(133)가 홀 요소(121)와 관련하여 자석(122)의 상대적인 위치의 마모 관련 변화를 감지하기 위해, 전자 회로(133)에 의해 측정 가능한 홀 요소(121)의 홀 전압을 야기하는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
16. 제15항에 있어서,
    자석(122)은 제1 체인 링크의 링크 플레이트(5) 중 하나에 부착되고, 홀 요소(121)는 제2 체인 링크의 크로스피스(127)에 부착되는 것을 특징으로 하는 에너지 가이드 체인(1).
17. 제1항에 따른 에너지 가이드 체인을 갖는 감지 시스템으로서,
    평가 유닛(90)이 각각의 감지 유닛(10; 20; 30; 40; 50; 120)과 신호 평가를 위해 연결되고, 공칭 작동을 위해 저장된 설정값 범위를 갖는 메모리를 가지며, 설정값 범위와 감지 유닛으로부터 픽 오프된 전기 신호를 비교하는 것을 특징으로 하는 감지 시스템.
18. 마모 감지 기능을 갖는 에너지 가이드 체인(1)을 위한 링크 플레이트(5, 5A, 5B)로서,
    연속적인 체인 링크 사이에서 공칭 스위블 축(A)을 각각 갖는 관절식 조인트를 형성하기 위한 핀(6A)과 해당 리셉터클(6B)을 갖되,
    제1 전기 구성요소가 공칭 스위블 축(A)에 대해 미리 정해진 배향으로 핀(6A)의 영역에 부착되고, 제2 전기 구성요소가 공칭 스위블 축(A)에 대해 미리 정해진 배향으로 리셉터클(6B)의 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 링크 플레이트(5, 5A, 5B).
19. 마모 감지 기능을 갖는 에너지 가이드 체인을 위한 크로스피스(127)로서,
    크로스피스(127)는 마모 감지를 위한 전자 회로를 포함하는 감지 유닛(120)을 위한 홀더(129)를 갖고,
    홀더(129)는 에너지 가이드 체인의 수용 공간에서 미리 정해진 공간적인 위치에 감지 유닛의 구성요소의 부착을 위해, 크로스피스(127)의 길이 방향 범위에 직각으로 연장되며 종단에서 감지 유닛(120)의 전기 구성요소(11, 41, 51, 121)를 갖는 리테이닝 암(131)을 포함하는 것을 특징으로 하는 크로스피스(127).
20. 마모 감지 기능을 갖는 에너지 가이드 체인(1)을 위한 장치로서,
    관절식 조인트에 의해 함께 연결된 에너지 가이드 체인(1)의 한 쌍의 체인 링크를 포함하고, 체인 링크 각각은 링크 플레이트를 연결하는 크로스피스들에 의해 평행하게 고정되는 두 링크 플레이트 및 크로스피스들(7) 사이에 부착된 하나의 내부 부품을 갖되,
    두 내부 부품(123)은 두 상호 연결된 체인 링크의 관절식 조인트의 공칭 스위블 축에 대해 축 방향으로 서로 반대되게 배열되는 상호 작용하는 쌍을 이루는 종단 영역(124, 125)을 갖고,
    제1 구성요소가 한 내부 부품(123)의 한 종단 영역(124, 125)에 부착되며, 제2 구성요소가 다른 내부 부품(123)의 종단 영역(124, 125)에 부착되고,
    구성요소들은 두 체인 링크 사이의 관절식 조인트의 반경 방향 및/또는 축 방향 여유 공간의 마모 관련 발생의 경우에 결합의 변화를 식별할 수 있기 위해 정전식으로 또는 유도식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제20항에 있어서,
    한 및/또는 다른 내부 부품은 각각의 경우에 크로스피스에 대한 상단 및 하단 부착을 위한 두 부착 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.