KR20230169287A

KR20230169287A - 에너지 체인에서 라인의 상태를 모니터링하기 위한 시스템

Info

Publication number: KR20230169287A
Application number: KR1020237038824A
Authority: KR
Inventors: 리처드 하베링
Original assignee: 이구스 게엠베하
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2022-04-07
Publication date: 2023-12-15
Also published as: CA3216370A1; WO2022218828A1; EP4324103A1; MX2023011944A; US20240192260A1; JP2024513382A

Abstract

본 발명은 이동 가능한 섹션과 라인 가이드 장치(1; 41)에 의해 가이드되는 모니터링될 라인 섹션(130)을 갖는 적어도 하나의 라인(13)을 갖는 라인 가이드 장치(1; 41) 및 각각의 경우에 모니터링될 라인 섹션의 양 사이드에 제공되는 제1 및 제2 모듈(200A, 200B)을 갖는 모니터링 장치(10)를 포함하는 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 모듈(200A, 200B)은 작동 중에 미리 정해진 무선 주파수(RF) 신호에 대한 라인 섹션(13A, 13B)의 전기 전송 특성을 결정하기 위해 함께 작동하도록 설계된다. 제1 모듈(200A)은 테스트 신호로서 라인 섹션(130)에 미리 정해진 RF 신호를 커플링하기 위해 모니터링될 라인(13)에 커플링되는 RF 제너레이터를 포함한다. 제2 모듈(200B)은 RF 신호를 라인 섹션(130) 밖으로 커플링하기 위해 모니터링될 라인에 커플링되는 RF 리시버를 갖고 라인 섹션(130)을 통한 전송 품질과 관련된 적어도 하나의 값을 결정하기 위해 수신된 RF 신호의 특성을 평가하도록 설정된다.

Description

에너지 체인에서 라인의 상태를 모니터링하기 위한 시스템

본 발명은 전체적으로 이동 가능한 컨슈머에 전력을 공급하기 위한 전기 라인, 특히 예를 들어 에너지 체인 등과 같은 동적 라인 가이드 장치에 의해 가이드되는 라인의 상태를 모니터링하기 위한 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 이동하는 라인의 모니터링에 관한 것이다.

제한된 서비스 수명과 가능하게는 이러한 라인, 예를 들어 데이터 및/또는 전력 공급을 위한 공급 라인의 결과적인 고장은 적용 분야에 따른 이동으로 인해 불가피하며 심각한 상황과 높은 비용을 유발할 수 있다.

본 발명은 특히 모니터링될 라인 섹션의 양 사이드에 각각 제공되는, 예를 들어 연결되거나 커플링되는 제1 모듈과 제2 모듈을 갖는 모니터링 장치를 포함하는 라인의 실제 작동 중에 라인 상태를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이는 전형적으로 적어도 모니터링되는 라인의 보호된 가이드를 위한 이동 가능한 라인 가이드 장치에 배열되는데, 라인 가이드 장치는 제1 연결 지점과 그에 대해 이동 가능한 제2 연결 지점 사이에 적어도 하나의 이동 가능한 섹션을 가지며, 이를 통해 운동으로 인해 응력을 받기 때문에 모니터링되어야 하는 라인 섹션이 가이드된다.

이러한 일반적인 시스템이 예를 들어 출원인의 WO 2020/104491 A1에서 제안되었다. 여기서 모니터링할 라인 섹션의 단부에 두 모듈이 제공된다. 이들 모듈은 각각 상태 모니터링을 수행하기 위해 디지털 데이터 전송 프로토콜의 프로토콜 레이어의 속성을 사용한다. 여기서 단점은 이 개념의 경우 그러한 디지털 데이터 프로토콜, 예를 들어 ETHERNET을 위해 의도된 또는 적어도 충분히 적합한 라인만 모니터링될 수 있다는 것이다. 또한 시스템에 의해, 가능하게는 실제 데이터 전송은 그 프로토콜 속성이 사용되기 때문에 오직 라인의 상태를 테스트하거나 모니터링하기 위해 전송되는 추가 데이터에 의해 적어도 약간 영향을 받는다.

실제 유용한 데이터 전송에 영향을 주지 않고 작동 중 라인 상태의 실시간 모니터링을 위한 방안이 DE10112844A1에서 제안되었다. 여기서 테스트 방법은 전송 프로토콜을 중단하지 않고 테스트 장치를 통해 비활성 단계 동안 테스트 신호를 전송하기 위해 예를 들어 필드버스 라인을 통해 데이터 전송 프로토콜의 비활성 단계를 감지한다. 전송 라인을 따른 테스트 신호의 반사가 감지되고 평가된다.

WO 2020/104491 A1과 달리, 현재까지 제안된 대부분의 방안은 예를 들어 또한 DE10112844A1에서와 같이, 반사된 파형을 관찰하여 전기 라인의 특성을 결정하기 위해 일반적으로 시간 영역 반사 측정법(TDR)의 원리에 따라 반사 측정을 사용한다. 여기서 장점은 결함을 찾을 수 있다는 것이다. 그러나 이러한 방법은 기술적으로 매우 복잡하며 대부분 작동 중 (실시간) 적용에는 적합하지 않다.

따라서 본 발명의 제1 목적은 작동 중에 전기 라인의 상태가 모니터링될 수 있는 방안을 제안하는 것으로, 본 방안은 의도된 작동에 가능한 한 적은 영향을 주거나 영향을 주지 않고 및/또는 비교적 적은 노력으로 구현될 수 있다. 이 목적은 청구항 1에 따른 모니터링 시스템, 청구항 2에 따른 어댑터 시스템, 또는 또한 청구항 15에 따른 사용 또는 방법에 의해 서로 독립적으로 달성된다.

청구항 1의 전제부에 따른 일반 모니터링 시스템의 경우, 두 모듈이 함께 작동하여 작동 중에 미리 정해진 무선 주파수 신호, 특히 모니터링될 라인의 의도된 사용과 독립적이거나 유용한 신호로 사용되도록 의도되지 않고 바람직하게는 무엇보다도 가능한 간섭에 대하여 사용에 대해 가능한 한 간섭이 없도록 선택된 RF 신호와 관련하여 모니터링될 라인 섹션의 적어도 하나의 전기 전송 특성을 결정하는 것이 목적의 달성을 위해 제안된다. 여기서 본 발명의 기본 아이디어에 따르면 특히 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠와 관련하여 라인 섹션을 통한 의도되지 않은 RF 신호의 전송 품질과 관련된 값이 결정되어 평가에 사용된다.

이를 위해 무엇보다도 특히 제1 모니터링 모듈은 예를 들어 라인의 적어도 하나의 컨덕터에 전기적으로 적용 또는 커플링(공급, 삽입, 인가 등)하기 위해, 테스트 신호의 방식으로 지정된 사용과 무관한 별도의 신호로 테스트될 라인 섹션에 미리 정해진 RF 신호를 보내기 위해 모니터링될 라인에 커플링되는 RF 제너레이터 또는 RF 소스를 포함하는 것이 제공된다.

다른 한편으로 제2 모듈은 라인 섹션으로부터 RF 신호를 수신하기 위해 모니터링될 라인에 커플링되는 RF 신호 또는 RF 신호 싱크에 적합한 RF 리시버를 갖는데, 그 모듈 또는 RF 리시버는 특히 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠와 관련하여 라인 섹션을 통한 전송 품질과 관련된 적어도 하나의 값을 결정하기 위해 수신된 RF 신호의 특성을 평가하도록 설정된다. 제2 모듈은 바람직하게는 상위 유닛에 대한 추가 연결부, 특히 유선 또는 무선 연결부를 통해 이 값을 출력하도록 설정된다.

모니터링될 라인에 대한 커플링은 전도식 또는 비전도식, 예를 들어 적용 사례에 따라 용량성 및/또는 유도성으로 이루어질 수 있으며; 가능하게는 데이터 라인의 경우 전도성으로, 예를 들어 보호 절연의 목적으로 공급 전압을 전달하는 라인의 경우 비전도성으로 이루어질 수 있다.

본 경우에 일반적으로 무선 주파수(RF)를 사용한 전기 공학의 경우와 같이, 먼저 약 10 kHz 내지 THz 수준의 주파수 범위가 일반적으로 무선 주파수(RF)라고 불린다(즉 단파 또는 MF 라디오와 VHF 라디오 사이의 범위에 대한 무선 공학에서의 더 제한된 HF 정의일 뿐만이 아님). 본 경우에 무선 주파수라 함은 적어도 1 MHz 내지 10 GHz의 범위의 특정 주파수, 특히 전형적인 무선 주파수를 의미한다. 특히 바람직하게는 ITU 무선 규정(Art. 5, ed. 2012)에 따라 허가가 필요 없고 자격이 필요 없는 ISM 대역(산업, 과학 및 의료 대역) 중 하나가 사용될 수 있다.

또한, 두 해당 모듈을 갖는 작동 중 라인의 상태를 모니터링하기 위한 어댑터 시스템이 제안되는데, 모듈들은 각각 모니터링될 라인 섹션의 제1 단부와 제2 단부에 어댑터와 같은 방식으로 각각 연결될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이에 대응하여

- 모듈은 작동 중에 미리 정해진 RF 신호와 관련하여 라인 섹션의 적어도 하나의 전기 RF(무선 주파수) 전송 특성을 결정하기 위해 함께 작동하도록 설계되되, 이 신호는 바람직하게는 모니터링될 라인의 의도된 사용과 무관한 것, 및

- 제1 모듈은 테스트 신호로서 미리 정해진 RF 신호를 적용하기 위해 모니터링될 라인에 커플링될 수 있는 RF 제너레이터를 포함하는 것; 및

- 제2 모듈은 라인 섹션으로부터 적용된 RF 신호를 수신하기 위해 모니터링될 라인에 커플링되고 특히 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠와 관련하여 라인 섹션을 통한 전송 품질과 관련된 적어도 하나의 값을 결정하기 위해 수신된 RF 신호의 특성을 평가하도록 설정되는 RF 리시버를 포함하는 것이 제공된다.

또한 적어도 제2 모듈은 추가 연결, 특히 유선 연결을 통해 상위 유닛에 대해 이 값을 출력하도록 설정될 수 있다.

본 발명은 무엇보다도 의도되지 않은 RF 신호를 위해 의도된 것 이외의 라인을 사용하는 반직관적인 접근 방식에 기초하고 있는데, 이는 특히 무선 전송을 위해 의도된 마찬가지로 반직관적인 무선 신호의 형태를 가질 수 있다. 본 발명은 유선 컨덕터를 테스트하기 위해 무선 신호, 특히 무선 데이터 통신을 위해 의도된 무선 신호를 제공할 수 있다. 예를 들면 가능하게는 모듈레이션에 의해 정보가 나타날 수 있는 무선 주파수 캐리어 주파수를 갖는 무선 신호일 수 있으나, 그 사용은 라인의 의도된 사용에 중요하지 않다.

더욱이 본 발명은 실제 신호 기능, 예를 들어 정보 전송을 위한 RF 신호의 사용이 의도되지 않는 경우 라인과 RF 신호 사이의 불리한 정렬이 중요하지 않다는 것에 기초한다. 테스트 신호의 절대적인 전송 품질은 본 발명에 있어서 중요하지 않다.

반대로 이론에 얽매이지 않고, 결함을 갖는 라인, 특히 1 또는 2 와이어 라인의 방출 손실은 신호 주파수에 따라 대략 2차식으로 증가한다. 따라서 고주파수 신호는 일반적으로 이동하는 유연한 라인, 특히 에너지 체인에서 마모의 전형적인 징후, 예를 들어 지속적인 굽힘 응력, 꼬임, 가닥 파손 또는 기타 결함으로 인한 단면 변화를 감지하는 데 적합하다. 그러나 신호 감쇠는 예를들어 이상적인 1 와이어 또는 2 와이어 컨덕터의 경우 비교적 낮을 수 있다.

이론적으로 테스트 신호의 전송 품질의 상대적인 변화가 모니터링되어 라인의 마모 또는 노후 관련 열화의 지표로 활용된다.

실시예에서 모니터링을 위해 사용되는 미리 정해진 RF 신호는 무선 데이터 전송 신호인 것이 제공된다.

여기서 RF 유닛(RF 제너레이터 및/또는 RF 리시버)은 각각의 경우에 각각의 무선 트랜시버의 구성요소로서 설계될 수 있다. 결과적으로 예를 들어 상업적으로 이용 가능한 저렴한 무선 트랜시버가 사용될 수 있다.

유리한 실시예는 RF 제너레이터 및 RF 리시버가 집적 회로, 특히 무선 IC(IC = 집적 회로)의 구성요소로 설계되는 것을 제공한다. RF 유닛은 바람직하게는 양 모듈에서 구조적으로 동일한 무선 IC의 구성요소로서 존재할 수 있는데, 이는 무엇보다도 구조를 표준화하고 비용을 낮춘다.

이러한 실시예에서 바람직하게는 양 RF 제너레이터 및 RF 리시버는 각각의 경우에 수신된 신호 강도를 추정하기 위한 기능을 본연적으로 구현하는 상용 무선 프로토콜 또는 무선 표준에 따른 데이터 전송을 위한 무선 IC의 구성요소로서 설계되는 것이 제공된다. 이러한 무선 IC의 예는 예를 들어 WLAN, LoRaWAN, LTE 또는 무선 데이터 전송을 위한 유사한 프로토콜/표준을 위한 IC 또는 칩셋이다. 데이터 전송을 위한 실제 기능은 사용되어서는 안 되며, 오히려 주로 신호 품질을 결정하기 위한, 특히 모니터링된 섹션을 통해 수신된 RF 신호 또는 무선 신호의 상대적 품질을 추정하기 위한 통합 기능이 사용된다. 따라서 예를 들어 2.4 GHz 주파수 대역(IEEE 802.11b/g/n) 또는 5 GHz 주파수 대역(IEEE 802.11a/h 및 IEEE 802.11n)의 WLAN/Wi-Fi가 RSSI 측정 또는 RCPI 측정을 제공한다. RSSI는 수신된 전력 수준을 나타낸다. LoRaWAN의 경우, 예를 들어 유럽의 경우 대략 433 내지 435 MHz(ISM 대역 영역 1) 및 863 내지 870 MHz(SRD 대역)의 주파수 대역 또는 북미의 경우 902 내지 928의 주파수 대역(기본 주파수 915 MHz)으로, RSSI 측정 등은 또한 일반적으로 상업 LoRa-IC의 포함된 기능으로 제공된다. 모니터링되는 라인을 통해 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠를 평가하기 위한 다른 비교 가능한 접근 방식도 본 발명의 범위 내에 있다.

이를 위해 상업 무선 IC의 프로토콜 또는 표준 고유 방식으로 구현된 기능이 상업 무선 프로토콜 또는 무선 표준에 따른 데이터 전송을 위해 사용되는 것이 바람직하다. 이는 무엇보다도 현재 TDR 접근 방식의 경우 일반적으로 발생하는 복잡한 측정 기술의 비용을 방지한다.

사용되는 RF 신호는 바람직하게는 모니터링될 라인의 실제 유용한 적용의 의도된 사용과 가능한 한 독립적인 주파수 스펙트럼을, 특히 훨씬 더 높은 주파수 대역, 예를 들어 특히 대략 1 MHz 내지 10 GHz의 범위, 특히 100 MHz < f < 7 GHz 범위의 기본 주파수(f)의 주파수 대역의 주파수 스펙트럼을 갖는다. 이 경우 프로토콜 또는 표준 고유 모듈레이션을 위한 캐리어 주파수가 또한/대안적으로 이 범위에 있을 수 있다. RF 신호가 라인의 유용한 신호와 가능한 한 적은 간섭을 생성하도록 선택되어야 한다.

예시적인 프로토타입을 사용한 첫 번째 실험은 ETHERNET 라인에 LoRa 무선 신호의 적용 또는 삽입이 ETHERNET 전송의 과도한 간섭 없이 RSSI 값을 사용하여 마모 또는 노후에 민감한 모니터링을 허용한다는 것을 보여 주었다.

따라서 바람직하게는 수신된 RF 신호의 RF 감쇠 측정, 특히 RSSI 측정을 위해 적어도 제2 모듈이 설정되고, 특히 RF 리시버 또는 무선 IC(들)가 미리 구성되는 것이 제공될 수 있다. 구조적으로 동일한 IC의 경우 양 모듈에 적합성이 있으므로 그 결과 적합한 설계의 경우 상호 교환 가능한 사용도 가능하다.

특히 기존 무선 IC를 사용할 때 이들은 적용 가능한 경우 적절한 커플링 유닛 또는 커플링 회로가 제공되는 의도된 안테나 연결부를 통해 모니터링될 라인 섹션에 커플링될 수 있거나 커플링되는 것이 가능하다.

실시예에서 양 모듈은 모니터링될 라인 섹션에 대한 RF 제너레이터 또는 RF 리시버의 갈바니 커플링을 위한 커플링 회로를 포함한다. 이는 유리하게는 추가 기능 유닛, 특히

- 특히 RF 신호에 튜닝된 필터 특성을 갖는 제1 필터 요소;

- 멀티 컨덕터 라인의 서로 다른 컨덕터에 대한 선택 가능한 커플링을 위한 스위칭 요소; 및/또는

- 임피던스 매칭 요소를 포함할 수 있다.

시스템 또는 모듈의 추가적인 유리한 개발은 종속항 8-14로부터 이루어진다.

모듈을 사용한 모니터링은 바람직하게는 공칭 작동 중에 연속적으로, 가능하게는 미리 정해진 정기적 또는 비정기적 시점에 시간 분산적으로 수행된다.

여기서 특히 모니터링되는 라인 섹션에 대한 전송 품질을 나타내는 테스트 신호의 품질 값의 바람직한 외부 추가 처리가 강조된다. 이를 위해 리시버로서 역할을 하는 모듈은 해당하는 경우 적절한 형식의 디지털 값으로의 변환 후에, 결정된 값, 예를 들어 RSSI 값을 별도의 평가 유닛으로 전송할 수 있다.

실시예에서 시스템은 전송 품질과 관련된 값에 기초하여 모니터링될 라인의 상태에 대한 정보를 결정하며, 이를 위해 예를 들어 그 값을 미리 저장된 정보와 비교하는 별도의 평가 유닛을 갖는 것이 제공된다.

이에 추가로 또는 대안적으로 제2 모듈은 추가 연결부, 특히 유선 또는 무선 연결부를 통해 상위 유닛 또는 평가 유닛에 연결되거나 연결 가능할 수 있다.

이를 위해 평가 유닛은 특히 전송 품질 값, 예를 들어 RSSI 값을 미리 저장된 허용 오차 범위와 비교할 수 있다. 허용 오차 범위는 일반적으로 적용 분야에 따라 다르며, 특히 예를 들어 라인 유형, 라인 길이, 사용된 커넥터 및 추가 매개변수에 따라 달라진다. 시동 중에 허용 오차 범위는 초기화에 의해 및/또는 오류가 없는 것으로 간주되고 예를 들어 평가 유닛에 저장되는 초기 작동 기간에 걸쳐 결정될 수 있다. 순전히 예를 들어 RSSI 값이 에너지 체인의 몇 번의 이동 스트로크 후 시동 중에 -52 dBm 내지 -56 dBm(데시벨-밀리와트)에서 변동하는 경우 허용 오차 범위로 이들 값에 대해 +/- 2 dBm의 값, 즉 -50 dBm 내지 -58 dBm이 명목상 허용 가능한 것으로 간주될 수 있다. 미리 정해진 허용 오차 범위를 벗어날 때마다 잠재적인 불량 사례로 평가될 수 있다. 위음성(false-negative) 결과를 방지하기 위해 불량 사례에 대한 결정은 가능하게는 예를 들어 동시 타임 윈도우에 걸친 각각의 적분에 대해 결정 허용 오차를 갖는 응답을 트리거링해야 한다. 응답은 예를 들어 예측 유지 보수를 위한 유지 보수 메시지이거나 안전을 위해 시스템 정지를 트리거링하는 제어 신호일 수도 있다.

현재, 예를 들어 수신된 신호 강도나 신호 감쇠에 대한 정보를 제공하는 RSSI 값 또는 이와 유사한 값을 모니터링하고 미리 저장된 허용 오차 범위와 비교하는 것이 바람직한 접근 방식으로 간주된다. 미리 저장된 허용 오차 범위는 예를 들어 경험적 값으로부터 프로그래밍되거나 매개변수화되거나, 적용 분야에 매칭된 초기화 프로세스를 통해 학습될 수 있는데 다른 접근 방식도 가능하다.

일반적으로 라인 가이드 장치의 작동 중 지속적인 모니터링이 바람직하다.

제안된 모듈은 모니터링되는 라인에 대한 전도 커플링의 경우, 분리 가능한 플러그 연결부를 위해 적절하게 선택된 소켓을 가질 수 있다. 특히 이동 가능한 컨슈머에서 두 모듈 중 하나가 에너지 체인 또는 동적 라인 가이드의 외부에 배열되기 때문에 제안된 시스템은 이동 가능한 연결부에서 커넥터에 드물게 발생하는 사례의 오류를 본연적으로 인식할 수 있다. 운동 응력으로 인해 실제로는 실제 라인에서 마모에 의해서가 아니라 기계적 부하, 예를 들어 와이어 중 하나의 인장력로 인해 결함이 정기적으로 발생하는데, 이는 이동 가능한 연결부에서 커넥터가 파손되도록 야기한다. 이 경우 전송의 저하도 본연적으로 수반될 수 있다.

나아가 본 발명은 또한 독립 청구항 15에 따른 방법 특징을 사용하여 작동 중(실시간) 라인의 상태를 모니터링하기 위한 시스템의 방법 또는 사용에 관한 것이다.

개별 링크로 이루어진 에너지 체인 외에도 작동 중에 라인이 동적으로 응력을 받는 다른 유형의 동적 라인 가이드도 고려된다. 순전히 예를 들면 예컨대 WO 2016/042134 A1은 본 발명이 또한 적용 가능한 클린 룸 적용을 위한 유연한 라인 가이드를 개시한다.

제안된 방안은 데이터 라인, 예를 들어 작동 중 전원 공급 라인을 위한 버스 라인 외에도 다양한 라인의 상태를 모니터링하는 데 적합하다. 이 경우 라인은 특히 동적 라인 가이드에서 가이드될 수 있다. 이 개념은 다양한 데이터 라인, 예를 들어 ETHERNET(IEEE 802.3), PROFIBUS 또는 예를 들어 CAN 버스, EIA-485 등과 같은 기타 산업 필드버스 유형 또는 기타 제어 라인에 적용 가능하다. 그러나 제안된 개념은 WO 2020/104491 A1과 달리 순수 전력 공급을 위한 공급 라인에도 쉽게 적용 가능하다.

특히 제안된 방안은 고장을 예방하기 위한 예측 또는 예방 유지 보수를 허용한다.

본 발명의 추가적인 유리한 특징 및 효과는 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 참조하여 상기 내용의 일반성을 제한하지 않고 아래에서 설명된다.

도 1: 제1 실시예에 따른 본 발명에 따른 모니터링 시스템을 갖는 에너지 체인의 측면도의 개략도
도 2: RF 신호를 라인에 적용하기 위한 모듈의 개략도
도 3a: 특히 도 1에 따른 모니터링 시스템을 위한 본 발명에 따른 모듈의 실시예의 개략도
도 3b: 특히 도 1에 따른 모니터링 시스템을 위한 도 3a로부터의 개념에 따른 두 모듈을 갖는 시스템의 개략도
도 4: 적용 예로서, 도 1에 따른 모니터링 시스템이 구비될 수 있는 공간적으로 굴곡 가능한 에너지 체인을 갖는 산업 로봇의 측면도
도 5: 유도 커플링을 이용한 제2 실시예에 따른 본 발명에 따른 모니터링 시스템을 갖는 에너지 체인의 측면도의 개략도

도 1에서 동적 라인 가이드 장치의 예로서 개략적으로 도시된 에너지 체인이 전체적으로 1로 표시되어 있다. 에너지 체인(1)은 이동 가능한 컨슈머에 대한 전기 라인(자세히 도시되어 있지 않음)의 보호된 가이드를 위해 사용된다. 이동하는 연장부(2)(여기서는 상부 연장부)와 고정적인 연장부(3)(여기서는 하부 연장부) 사이에서 에너지 체인(1)은 미리 정의된 곡률을 갖는 동반하는 굴곡 커브(4)를 형성한다. 굴곡 커브(4)는 라인 파손을 방지하기 위해 미리 정의된 최소 곡률 반경을 갖습는다. 따라서 에너지 체인(1)은 가이드되는 라인이 허용 가능한 곡률 반경 아래로 떨어지지 않도록 보장한다. 에너지 체인(1)은 일반적으로 용도에 따른 개수와 유형의 라인이 가이드되는 내부 가이드 채널을 형성한다. 에너지 체인(1)의 설계는 본 발명에 결정적이지 않으며, 예를 들어 그 자체로 알려진 모든 동적 라인 가이드가 고려되며, 해당하는 경우 개별 체인 링크가 없는 것, 예를 들어 밴드형 라인 패킷 또는 유연한 호스에서 가이드되는 것이 또한 고려된다.

도 1은 선형으로 그리고 한 평면에서, 예를 들어 수평으로 이동 가능한 에너지 체인(1)을 갖는 전형적인 배열을 순전히 예로서 도시한다. 도 1에서 이동하는 연장부(2)는 제1 연결 단부(2A)에서, 예를 들어 이동하는 기계 부품(미도시)의 드라이버에 고정되는 단부 링크에서 끝난다. 고정적인 연장부(3)는 제2 연결 단부(3A)에서, 예를 들어 도 1에 개략적으로 표시된 바와 같이 기계 또는 시스템의 고정 지점에 고정된 단부 링크에서 끝난다. 도 4는 공간적으로 굴곡 가능한 링크, 즉 3차원으로 이동 가능한 에너지 체인을 갖는 산업 로봇에 자주 사용되는 다른 유형의 에너지 체인을 도시한다.

도 1은 전체적으로 10으로 표시된 모니터링 장치를 본 발명의 일 양상으로서 개략적으로 도시한다. 모니터링 장치(10)는 더 자세히 설명될 바와 같이, 본 발명에 따른 RF(무선 주파수) 유닛을 포함하는 제1 모듈(200A) 및 제2 모듈(200B)을 포함한다.

모듈(200A, 200B)은 라인(13) 또는 그에 의해 구동되는 기계 또는 시스템의 작동 중에, 특히 이 목적을 위한 테스트 신호로서 라인 섹션(130)에 커플링되는 미리 정해진 RF 신호에 대해 라인의, 에너지 체인(1)에서 가이드되는(도 3b), 라인 섹션(130)의 적어도 하나의 전기 RF(무선 주파수) 전송 특성을 결정하기 위해 함께 작동한다.

도 2는 여기서 모니터링되는 단일 와이어(13A)에, 도 2에 점선으로 개략적으로 표시된 미리 정해진 RF 신호(20)를 배치하거나 커플링하는 RF 제너레이터(RF = 무선 주파수)를 갖는 제1 모듈(200A)을 매우 개략적으로 도시한다. 신호는 단일 와이어(13A)에 점선으로 개략적으로 표시된 라인(13)의 의도된 사용에 사용되는 신호(23)와 무관하며, 바람직하게는 여기서 언급할 가치가 있는 간섭을 최소화하거나 전혀 생성하지 않는다. 실제 작동 신호(23)는 예를 들어 순전히 예로서 이더넷 신호, 임의의 원하는 산업 버스에 따른 신호, 또는 비패킷 기반 버스 시스템의 신호, 또는 예를 들어 액추에이터(드라이브, 모터 등) 또는 임의의 원하는 센서, 예를 들어 로터리 엔코더를 위한 임의의 원하는 디지털 또는 아날로그 제어 라인 또는 측정 라인일 수 있다.

본 발명은 원칙적으로 전력 공급 라인에도 적용 가능하다. 도 2가 개략적으로 도시하는 바와 같이 제1 모듈(200A)은 단일 와이어(13A)에 테스트 신호의 일종으로서 미리 정해진 RF 신호를 추가로 인가하기 위해 모니터링될 라인(13), 여기서는 예를 들어 단일 와이어(13A)에 커플링되는 RF 제너레이터(210)를 갖는다. 이론적으로 특히 데이터 라인의 경우 모든 적합한 전도, 특히 전력 활선의 경우 비접촉 커플링, 특히 유도 커플링도 고려된다.

도 3b가 더 자세히 도시하는 바와 같이 제2 모듈(200B)은 예를 들어 커넥터-소켓 연결부를 통해, 모니터링될 라인 섹션(130)의 다른 단부에 연결된다. 모듈은 모니터링되는 라인에 적합한 입력 및 출력 소켓, 예를 들어 CAT7-ETHERNET 라인을 위한 RJ45 소켓 또는 기타 적합한 소켓을 사용하여 어댑터처럼 이루어질 수 있다. 도 3b는 여러 단일 와이어(13A, 13B 등)를 개략적으로 도시하는데, 이는 여기서는 예를 들어 4쌍의 트위스트 페어 라인으로 존재하지만 특정 용도에 따라, 즉 모니터링될 라인(13)에 따라 달라진다.

제2 모듈(200B)은 예를 들어 모니터링될 라인에 커플링되는 RF 트랜시버(210)(도 3a 참조)의 형태의 RF 리시버를 갖고, 라인 섹션(130)으로부터 테스트 신호 또는 RF 신호(20)를 태핑하거나 수신한다. 특히 제2 모듈(200B)은 테스트 신호의 수신 품질, 특히 모듈(200)과 라인(13)의 이동 가능한 연결부에서 수신된 RF 신호(20)의 신호 강도 또는 신호 감쇠를 나타내는 값을 결정하도록 설정 또는 구성된다. 이를 위해 예를 들어 RF 트랜시버(210)는 수신된 RF 신호의 특성을 평가하고 라인 섹션(130)을 통한 전송 품질에 대해 신호 강도 또는 신호 감쇠에 대한 표시 값을 생성하도록 제2 모듈(200B)에 설정된다.

도 1이 도시하는 바와 같이 제2 모듈(200B)은 바람직하게는 상위 모니터링 유닛(100)에, 예를 들어 igus GmbH, 51147 Cologne으로부터 상표명 "i.Cee:plus" 또는 "iCom"으로 이용 가능한 모듈에 추가 연결부, 예를 들어 동시에 전기적으로 모듈(200B)에 공급하는 유선 USB 연결부를 통해 적어도 이 값을 출력하도록 설정된다. 모니터링 유닛(100)은 특히 원하는 적용 분야에서 엔지니어링하는 시스템과 통신하도록 설정되거나 클라우드 솔루션으로 구성될 수 있다.

일 실시예에서 무선 데이터 전송을 위한 구조적으로 동일한 집적 회로, 즉 무선 IC(210)가 양 모듈(200A, 200B)에 사용되며 트랜스미터(Tx) 또는 RF 제너레이터 및 리시버(Rx)로 사용 가능하다. 따라서 RF 제너레이터 및 RF 리시버는 바람직하게는 이러한 무선 IC(210)의 트랜시버(Trx)에 의해 구현된다.

바람직하게는 ISM 대역에서 상용 무선 표준을 위한 무선 IC(210), 예를 들어 LoRaWAN(Long Range Wide Area Network: https://lora-alliance.org/ 참조)이 RSSI 측정 등과 함께 사용된다. 특히 Wi-Fi 또는 IEEE 802.11 군의 표준에 따른 WLAN IC 또는 칩셋도 고려된다. RSSI(Received Signal Strength Indicator) 또는 RSSI와 유사한 기능을 갖는 임의의 무선 IC(210), 예를 들어 IEEE 802.11에 따른 RCPI(Received Channel Power Indicator)가 바람직하게는 고려된다. 따라서 리시버 측 무선 IC(210)는 본연적으로 제2 모듈(200B)에서, 낮은 비용으로, 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠에 대해 원하는 값을 특히 무선 IC(210)의 제조자의 사양에 따른 디지털 출력 값으로서 제공하는 데 적합하다. RF 리시버는 원하는 형식으로, 예를 들어 연결부에서 아날로그 전압으로도 값을 출력할 수 있다.

일부 상업 무선 IC(210)의 경우 RSSI는 예를 들어 IF 증폭기 앞에서 중간 주파수 스테이지(IF)에서 우회된다. RSSI 출력은 IC에 의해 아날로그 DC 레벨로 제공될 수 있으며 예를 들어 외부에서 디지털 값으로 변환된다. 적합한 무선 IC(210)가 통합된 수신 필드 강도 측정의 결과로서 전달하는 임의의 비교 가능한 아날로그 값은 RSSI 값으로서 또는 dBm 또는 ASU(Arbitrary Strength Unit) 등의 단위의 무차원 전력 레벨로서 표현되고 활용되며, 예를 들어 장치에 따라 스케일링 및 변환될 수 있다. 무선 IC(210)의 IF 스테이지로부터의 이러한 아날로그 값은 무선 IC(210)의 내부 아날로그 디지털 변환기(ADC)에 의해 샘플링될 수도 있는데, 이는 결과 값을 인터페이스, 예를 들어 주변 프로세서 버스를 통해 디지털식으로 이용 가능하게 만든다. 제공의 구체적인 유형과 값은 중요하지 않다.

본 발명은 이론적으로 유리하게는 특히 수신된 테스트 신호의 품질, 예를 들어 신호 강도, 신호 감쇠 또는 수신된 필드 강도와 관련하여 충분히 확실한 결정, 추정 또는 측정의 임의의 적합한 유형을 사용할 수 있다. 이미 통합된 기능을 갖는 상업 무선 IC(210)의 사용은 예를 들어 LoRaWAN IC의 경우 RSSI 결정 또는 Wi-Fi IC의 RCPI 결정과 같이 이를 위해 특히 비용 효율적이다. 일반적으로 값은 대수 단위로 <0 dBm(무손실 전송의 이상적인 값) 내지 -100 dBm(신호 수신이 [거의] 없음)의 범위에 있다. 다른 무선 표준도 이러한 기능, 예를 들어 LTE를 제공한다.

도 3a는 트랜스미터 측의 제1 모듈(200A) 및 리시버 측의 제2 모듈(200B)로서 모두 사용 가능한 하드웨어 구현을 예시한다. 여기서 모듈(200A, 200B)은 특히 하드웨어의 측면에서 구조적으로 동일하도록 설계되었지만 소프트웨어의 측면에서 특히 수신된 신호의 품질 또는 평가 기능을 갖는 리시버(Rx) 및 트랜스미터(Tx)로 다르게 구성되거나 프로그래밍될 수 있다.

따라서 사용된 무선 IC(210), 예를 들어 LoRaWAN IC는 안테나 연결부(212)를 통해 모니터링될 라인 섹션(130)에 커플링된다. 커플링을 위해, 여기서는 모니터링될 라인 섹션(130), 특히 하나 또는 여러 단일 와이어(13A, 13B 등) 중 하나 등에 안테나 연결부(212)의 갈바니 커플링을 위해, 커플링 회로(220)가 모듈(200A, 200B)에 제공된다.

특히 RF 신호(20)에 튜닝된 필터 특성을 갖는 제1 필터 또는 제1 필터 요소가 커플링 회로(220)에 제공될 수 있으며, 그 결과 의도된 신호(23) 중 가능한 한 가장 적은 부분이 안테나 연결부(212)에 도달하거나 전혀 도달하지 않게 된다. 필터 요소는 예를 들어 RF 신호(20)의 무선 주파수 대역에 대한 스티프 에지 π 필터 또는 밴드패스 필터로 설정될 수 있으며 바람직하게는 개별 구성요소를 갖는 아날로그 기술로 구현될 수 있다. 커플링 회로(220)는 적용 가능한 경우 특히 모든 라인의 기능이 모니터링되어야 하는 경우 라인 섹션(130)의 다른 컨덕터 또는 와이어(13A, 13B 등)(도 3B 참조)에 선택 가능하거나 조정 가능한 커플링을 위한 스위칭 유닛 또는 스위칭 요소를 가질 수 있다. 필요한 경우, 와이어(13A, 13B 등)와 안테나 연결부(212) 사이의 적어도 향상된 매칭을 위해 적어도 하나의 임피던스 매칭 요소가 추가로 제공될 수 있다.

일반적으로 바람직하게는 사용되는 커플링의 유형에 관계없이, 즉 예를 들어 유도 커플링의 경우 테스트 신호 또는 RF 신호(20)의 모든 기생, 특히 라인 기반 또는 원치 않는 전파 경로를 억제하고 모니터링되는 라인 섹션(130)에 대해 테스트 신호를 제한하는 적합한 디커플링 필터 회로가 제공된다.

또한 도 3a는 모니터링 중에 모니터링될 라인의 의도된 사용을 위해 라인(13) 또는 개별 컨덕터(13A, 13B)를 통해 루핑하기 위한 회로 구성요소 또는 장치(230)를 도시한다. 실질적으로 모니터링될 라인 섹션(130)에서 라인(13)을 위한 두 연결부(201, 202) 중 하나로의 RF 신호의 전송을 제한하는 필터 요소(232)는 바람직하게는 이 회로 구성요소(230)에 포함된다. 이를 위해 필터 요소(232)는 예를 들어 의사 무선 신호 또는 테스트 신호(20)의 주파수 대역이 커스터머 시스템의 부분(15, 16)으로 최대한 이동하는 것을 허용하지 않는 밴드 리젝션 필터 또는 밴드 스톱 필터로 설계될 수 있다.

모듈은 바람직하게는 무선 IC(210)에 의한 무선 방출의 가능한 한 완전한 감소를 위해 하우징(204)에 또는 그와 함께 구현된 가능한 한 포괄적인 실딩을 가지며, 그 결과 모듈(200A, 200B) 사이의 원치 않는 공기 연결이 가능한 한 배제된다. 하우징(204)의 실딩은 또한 예를 들어 외부 무선 신호가 진단 결과를 일시적 또는 영구적으로 간섭 및 왜곡하는 것을 방지한다.

무선 IC(210)로부터의 값의 제어 및/또는 신호 평가 또는 추가 처리를 위해, 모듈은 제어 유닛, 특히 마이크로프로세서(240) 등과 같은 프로그래밍 가능한 집적 회로를 더 가질 수 있다. 이는 데이터 연결부를 위해 추가로 적합한 연결부(203)를 통해, 평가 유닛(100)에, 예를 들어 무선 IC(210)의 RF 제너레이터 또는 RF 리시버를 제어하기 위한 USB 연결부를 통해 연결될 수 있다. 마이크로프로세서(240) 및 연결부(203)를 통해 선택적 설정이 예를 들어 제1 모듈(200A)로 사용하기 위한 트랜스미터 거동, 또는 제2 모듈(200B)로 사용하기 위한 리시버 거동 및 평가에 영향을 받을 수 있다. 도 3a의 아키텍처가 보이는 바와 같이 도시된 모듈(200A/200B)은 연결부(교환 시스템 측/에너지 체인 측)의 역방향 사용 및 해당 프로그래밍만 요구되는 트랜스미터 또는 리시버로서 선택적으로 사용 가능하다.

전력 공급 장치(도시되지 않음)는 리시버 모듈(200B)이 바람직하게는 연결부(203)를 통해 별도의 상위 평가 유닛(100)에 연결되어, 예를 들어 제어 캐비닛에 함께 장착될 수 있기 때문에, 모듈이 트랜스미터 모듈(200A) 또는 리시버 모듈(200B)로 사용되는지 여부에 따라, 모니터링되는 라인(13)을 통해 또는 예를 들어 USB 연결부(203)를 통해 영향을 받을 수 있다.

평가 유닛(100)은 가능하게는 제어 유닛(20) 및 연결부(203)를 통해 또는 대안적으로 도시되지 않은 외부 무선 연결부를 통해 모듈(200B) 또는 무선 IC(210)로부터 지속적으로 전송 품질, 예를 들어 RSSI 값과 관련된 현재 값을 수신하고 저장된 참조 정보와, 바람직하게는 허용 오차 범위와 이를 비교하고/비교하거나 값을 평가하는 추가 상위 컴퓨터 제어부로 이 값을 전달하며, 가능한 경우 시스템에 개입, 예를 들어 비상 정지를 트리거링할 수 있다.

평가 유닛(100) 또는 바람직하게는 콤팩트한 비용 효율적인 모듈(200A, 200B)로부터 분리된 다른 유닛은 모듈(200B)에서의 수신 품질과 관련하여 수신된 값에 기초하여 모니터링될 라인의 상태에 대한 상태 정보를 결정하는데, 이는 모니터링되는 라인 섹션(130)의 바람직하지 않은 물리적 변화뿐만 아니라 가능하게는 연결부(201, 202)와의 플러그 연결부에 대한 정보를 제공한다.

실시예에서 평가 유닛(100)은 이전에 저장된 허용 범위와 비교하여 RSSI 값을 평가한다. 값이 허용 범위 아래로 떨어지거나 초과하는 경우, 평가 유닛(100)은 바람직하게는 별도의 채널을 통해 상위 모니터에 경고 또는 에러 메시지를 발생시킨다. 리시버 모듈(200B)에서의 수신의 품질의 열화는 일반적으로 라인(13)이 완전히 실패하기 전에 발생하기 때문에 예측적 유지 관리가 가능해진다.

모니터링 장치(10)에 대한 예시적인 적용으로서 도 4는 예를 들어 제조 공정에서 워크피스의 완전한 자동 핸들링을 위한 조인트 암 로봇(40)을 도시한다. 조인트 암 로봇의 고정 베이스(40A)로부터, 예를 들어 도 1-3과 유사한 제1 선형으로 이동 가능한 에너지 체인(1)이 여기서 스위블 조인트로 이어지는데 이로부터 (예를 들어 WO 2004/093279 A1에 따른) 공간적으로 굴곡 가능한 제2 에너지 체인(41)이 엔드 이펙터(42) 또는 엔드 측 로봇 툴로 더 이어진다. 엔드 이펙터(42)에서 공통 필드버스 프로토콜 또는 예를 들어 PROFINET 프로토콜에 적합한 다수의 액추에이터 및 센서가 전형적으로 제공된다.

이들 액추에이터 및 센서는 또한 제2 에너지 체인(41)의 섹션(130)(도 3B)으로 가이드되는 라인(13)을 통해 전력을 공급받을 수 있다. 따라서 도 1-2 및 도. 도 3a-3b로부터의 개념에 따른 모니터링 장치(10)는 적어도 하나, 적용 가능한 경우 모든 데이터 및/또는 에너지 체인(1, 41), 특히 에너지 체인(41)에 의해 가이드되는 신호 라인의 마모 상태를 모니터링할 수 있다. 이를 위해 오직 저렴하게 구현 가능한 모듈(200A, 200B) 및 가능하게는 이미 이용 가능한 컴퓨터에서 소프트웨어 모듈의 형태로 구현될 수도 있는 평가 유닛(100)이 요구된다. 이미 이용 가능한 제어 유닛 또는 모니터링 유닛이 평가 유닛(100)으로 사용될 수도 있다.

트랜시버가 사용되는 경우 테스트 신호의 관련 품질 값은 가능하게는 전송 모드에서 리시버 모듈(200B)로부터 트랜스미터 모듈(200A)로 다시 전송될 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 것과 반대로, 리시버 모듈(200B)은 이동하는 기계 또는 시스템 부분에 배열될 수도 있고, 예를 들어 RSSI 값을 지속적으로, 가능하게는 테스트 신호(20)를 통해, 트랜스미터 모듈(200A)에 지속적으로 전송할 수 있으며, 이는 평가 유닛(100)에 연결된다.

따라서 라인 상태를 모니터링하기 위해 제안된 시스템은 예측 유지 관리를 지원하고 다운타임을 줄이거나 방지하기 위한 저렴한 방안을 제공한다. 본 발명은 가능한 서비스 수명과 관련하여 특히 더 취약하고 가능한 경우 비용 집약적인 데이터 라인, 특수 라인 등의 최대 사용을 가능하게 하며, 즉 불필요한 조기 교체를 방지한다.

본 방안은 또한 전력 공급 라인에도 적용 가능하다.

도 5는 에너지 체인(1)(도 1 참조)에서 가이드되는 라인(13)의 모니터링될 라인 섹션(130)에서 테스트 신호(20)(도 2)의 유도 커플링 인 또는 커플링 아웃을 위한 두 모듈(500A, 500B)을 갖는 바람직한 실시예를 도시한다.

이를 위해 도 5에 따르면 각각의 모듈(500A, 500B)에서 유도 코일(520)은 라인 섹션(130)의 각각의 단부 영역 주변에 감겨져 원하는 테스트 신호(20)를 유도식으로 커플링 인 또는 아웃한다. 각각의 모듈(500A, 500B)은 모듈(500A, 500B) 사이에서 원치 않는 공기 연결 또는 무선 링크를 통해 무선 방출의 가능한 한 완전한 감소를 위한 가능한 한 포괄적인 실딩을 제공하는 두 형합되는 또는 상호 매칭되는 하프 쉘(504A, 504B)을 갖는다. 이는 또한 예를 들어 외부 무선 신호가 간섭되는 것을 방지한다.

하프 쉘(504A)에서 각각의 경우에 회로는 테스트 신호(20)의 커플링 인 또는 커플링 아웃을 위해 도 3a에 대응되는 설계로 제공된다. 회로(더 자세히 도시되어 있지 않음)는 또한 예를 들어 유도 코일(520)의 길이가 매칭되는 주파수 대역에 적합한 무선 IC(210)(도 3A 참조)를 갖는다. 유도 코일(520)은 무선 IC(210)에 전도식으로 연결된다. 다만 도 3a와 달리, 도 5에서 라인(13)으로의 테스트 신호(20)의 커플링 인 및 아웃은 순전히 유도식으로, 즉 테스트될 라인(13)에서의 변화 없이 이루어진다.

두 하프 쉘(504A, 504B)은 미리 정해진 권선 구조, 특히 일정한 권선 피치 길이 및 유도 코일(520)과 라인(13) 사이의 동일한 반경 방향 거리를 보장하기 위해 홈을 더 형성한다. 도 5에서 테스트 신호(20)의 커플링 인 및 아웃은 또한 바람직하게는 구조적으로 동일한 유닛 또는 모듈(500A, 500B)을 통해 수행된다.

라인 섹션(130)과의 유도 커플링은 임의의 적절한 설계로 구현될 수 있다. 도 5에 도시된 설계에 대한 대안으로, 이는 또한 예를 들어 전류 트랜스포머 또는 단일 권선 트랜스포머의 방식으로 구현될 수 있다. 여기서 각각의 경우에 자화 가능한 환형 코어, 예를 들어 두 코어 부분으로 구성된 페라이트 코어, 예를 들어 링 하프(미도시)가 라인 섹션(130)의 단부 영역 주위에서 각각의 모듈(500A, 500B)에 배열될 수 있다. 환형 코어로, 유도 코일(520)은 2차 코일로서 코어 밸런스 트랜스포머 또는 유도 전류 트랜스포머의 방식으로 함께 작동할 수 있는데, 라인 섹션(130)은 이상적인 회로도에서 (단일) 1차 권선을 나타낸다. 라인 섹션(130)의 상태를 모니터링하는 것을 가능하게 만드는 유도 코일(520) 사이의 테스트 신호의 전송도 이러한 방식으로 이루어질 수 있다.

예를 들어 도 5에 따른 유도 커플링이 기본적으로 바람직하다. 유도 커플링의 중요한 장점은 모듈(500A, 500B)이 에너지 체인(1)의 양 사이드에서 원하는 위치에 간단히 감거나 둘러싸는 것만으로 모니터링될 라인에 어떠한 변경이나 개입 없이 부착될 수 있다는 것이다. 예를 들어 도 5에 따른 유도 커플링은 특히 안전상의 이유로 개입이 바람직하지 않은 전력 활선에 적합하다.

무선 IC(210)를 적절한 선택의 경우, 본 발명은 라인(13), 예를 들어 전송된 데이터의 의도된 사용을 방해하지 않고 작동 중에 사용 가능한 복잡한 기술 없이 저렴한 방안을 가능하게 한다. 테스트 신호(20)는 전송 품질을 테스트하는 데에만 사용될 수 있으며, 즉 특히 메시지나 정보의 실제 전송에 사용되어서는 안 된다.

다른 한편으로, 실제 적용을 위해 의도된 모니터링되는 라인(13)의 신호는 특히 모니터링 목적을 위해 사용되지 않는다. 또한 비교적 낮은 성능으로도 라인의 상태의 지속적 또는 연속적인 체크/모니터링이 가능해진다.

라인 섹션의 현재 상태에 대한 정보를 제공할 수 있는 한 다양한 메트릭이 리시버 모듈의 수신의 품질을 테스트하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템 또는 방법은 RF 기술을 사용하여 작동 중에 라인의 데이터 전송 특성을 결정한다. 따라서 더 이상 추가 컨덕터나 측정 와이어 또는 희생 와이어가 필요하지 않다. 모듈(200A, 200B 또는 500A, 500B)은 특히 라인 가이드 장치(1, 42)를 통해 모니터링될 영역의 시작과 끝에서 각각 삽입 어댑터를 형성한다. 모듈(200A, 200B 또는 500A, 500B)의 콤팩트한 설계는 각각 용이한 소급 설치를 가능하게 한다. 추후에, 감지된 값은 작동 중에 추가로 처리된다. 전송 특성이 열화되기 시작하면 이는 적시의 라인 교체에 대한 표시로 즉시 간주될 수 있다. 플러그 커넥터를 포함한 전체 이동하는 라인의 이러한 지능형 상태 모니터링을 통해 시스템 다운타임도 방지될 수 있다.

도 1
1: 라인 가이드 장치(에너지 체인)(line guiding device (energy chain))
2: 이동하는 연장부(moving run)
2A: 제1 연결 단부(first connection end)
3: 고정적인 연장부(stationary run)
3A: 제2 연결 단부(second connection end)
4: 굴곡 커브(deflection curve)
10: 모니터링 장치(monitoring device)
100: 모니터링 유닛(monitoring unit)
13: 버스 라인/공급 라인(bus line/supply line)
15: 제1 영역(커스터머 네트워크/버스)(first area (customer network/bus))
16: 제2 영역(커스터머 네트워크/버스)(second area (customer network/bus))
200A: 제1 모듈(first module)
200B: 제2 모듈(second module)
도 2 및 도 3a-3b
13: 라인(line)
13A, 13B: 단일 와이어(예를 들어 트위스트 페어)(single wires (e.g. twisted pair))
20: 무선 신호(radio signal)
23: 유용한 신호(useful signal)
130: 모니터링되는 라인 섹션(monitored line section)
200A: 제1 모듈(first module)
200B: 제2 모듈(second module)
201, 202, 203: 연결부(소켓, 예를 들어 RJ45)(connections (sockets, e.g. RJ45))
204: (실딩을 갖는) 하우징(housing (with shielding))
210: 무선 IC(예를 들어 LoRaWAN)(radio IC (e.g. LoRaWAN))
212: 안테나 연결부(antenna connection)
220: 커플링 회로(coupling circuit)
230: 통과 대역 회로(pass band circuit)
232: 필터(filter)
240: 제어 유닛(마이크로프로세서)(control unit (microprocessor))
도 4
1: (선형으로 이동 가능한) 제1 에너지 체인(first energy chain (linearly movable))
2: 제1 연장부(first run)
3: 제2 연장부(second run)
4: 굴곡 커브(deflection curve)
40: 조인트 암 로봇(jointed-arm robot)
40A: 베이스(base)
41: (공간적으로 굴곡 가능한) 제2 에너지 체인(second energy chain (spatially deflectable))
42: 엔드 이펙터(end effector)
도 5
13: 라인(line)
130: 모니터링되는 라인 섹션(monitored line section)
500A: 제1 모듈(first module)
500B: 제2 모듈(second module)
504A: 제1 하프 쉘(first half-shell)
504B: 제2 하프 쉘(second half-shell)
520: 유도 코일/안테나(induction coil / antenna)

Claims

라인 가이드 장치, 특히 에너지 체인에 의해 가이드되는 라인의 상태를 모니터링하기 위한 모니터링 시스템으로서,
제1 연결 지점과 그에 대해 이동 가능한 제2 연결 지점 사이에서 라인을 가이드하기 위한 것으로, 적어도 하나의 이동 가능한 섹션 및 모니터링될 라인 섹션과 함께 라인 가이드 장치(1; 41)에 의해 가이드되는 적어도 하나의 라인을 갖는 라인 가이드 장치(1; 41); 및
각각의 경우에 모니터링될 라인 섹션의 양 사이드에 제공되는 제1 모듈(200A)과 제2 모듈(200B)을 갖는 모니터링 장치(10)를 포함하되,
모듈(200A, 200B)은 작동 중에, 미리 정해진 무선 주파수(RF) 신호에 대한 라인 섹션(13A, 13B)의 적어도 하나의 전기 전송 특성을 결정하기 위해 함께 작동하도록 설계되고,
제1 모듈(200A)은 테스트 신호로서 미리 정해진 RF 신호를 라인 섹션(130)에 커플링하거나 가져오기 위해 모니터링될 라인(13)에 커플링되는 RF 제너레이터를 포함하며, 상기 신호는 바람직하게는 모니터링될 라인의 의도된 사용과 독립적이고;
제2 모듈(200B)은 라인 섹션(130)으로부터 RF 신호를 커플링 아웃하거나 수신하기 위해 모니터링될 라인에 커플링되는 RF 리시버를 가지며, 특히 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠와 관련하여 라인 섹션(130)을 통한 전송 품질과 관련된 적어도 하나의 값을 결정하기 위해 수신된 RF 신호의 특성을 평가하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
작동 중 라인의 상태를 모니터링하기 위한 어댑터 시스템으로서, 각각 모니터링될 라인 섹션(130)의 제1 단부 또는 제2 단부에 어댑터와 같은 방식으로 각각 연결되거나 커플링될 수 있는 제1 모듈(200A)과 제2 모듈(200B)을 포함하되,
모듈(200A, 200B)은 작동 중에, 미리 정해진 RF 신호에 대한 라인 섹션(130)의 적어도 하나의 전기 RF(무선 주파수) 전송 특성을 결정하기 위해 함께 작동하도록 설계되며, 상기 신호는 바람직하게는 모니터링될 라인(13)의 의도된 사용과 독립적이고,
제1 모듈(200A)은 테스트 신호로서 미리 정해진 RF 신호를 인가하기 위해 모니터링될 라인(13)에 커플링될 수 있는 RF 제너레이터(210)를 포함하며;
제2 모듈(200B)은 라인 섹션(130)으로부터 인가된 RF 신호를 수신하기 위해 모니터링될 라인에 커플링되는 RF 리시버(210)를 갖고, 특히 수신된 신호 강도 또는 신호 감쇠와 관련하여 라인 섹션을 통한 전송 품질과 관련된 적어도 하나의 값을 결정하기 위해 수신된 RF 신호의 특성을 평가하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
미리 정해진 RF 신호(20)는 무선 데이터 전송 신호인 것, 및/또는
RF 제너레이터 및 RF 리시버는 각각의 경우에 해당 무선 트랜시버(210)의 구성요소로 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제3항에 있어서,
RF 제너레이터 및 RF 리시버는 각각의 경우에 집적 회로, 특히 무선 IC(210)의 구성요소로서, 바람직하게는 양 모듈(200A, 200B)에서 동일한 무선 IC(210)의 구성요소로서 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
수신된 RF 신호(20)의 강도의 측정을 위해, 특히 RSSI 측정을 위해, 적어도 제2 모듈(200B)이 설정되는, 특히 RF 리시버 또는 무선 IC(들)(210)가 미리 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
RF 제너레이터 및 RF 리시버, 특히 양 무선 IC(210)는 의도된 안테나 연결부(212)에 의해 모니터링될 라인 섹션에 커플링되거나 커플링될 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 제6항에 있어서,
양 모듈(500A, 500B)은 모니터링될 라인 섹션에 대한 유도 커플링을 위한 커플링 회로를 포함하고, 커플링 회로는 특히 각각의 경우에 커플링 코일(520)을 가지며, 이는
모니터링될 라인 섹션(130)의 단부 영역 주위에 감길 수 있거나 감기거나;
각각 RF 제너레이터 또는 RF 리시버에 전도식으로 연결되고 모니터링될 라인 섹션의 테스트 신호를 유도식으로 커플링 인 또는 아웃하기 위해 모니터링될 라인 섹션의 단부 영역 주위에 배열되거나 배열될 수 있는 자화 가능한 환형 코어 주변에 코일링되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 제6항에 있어서,
양 모듈(200A, 200B)은 각자 모니터링될 라인 섹션에 대한 RF 제너레이터 또는 RF 리시버의 갈바니 커플링을 위한 커플링 회로(220)를 포함하고, 커플링 회로는 특히
특히 RF 신호에 튜닝된 필터 특성을 갖는 제1 필터 요소;
라인의 서로 다른 컨덕터에 대한 선택 가능한 커플링을 위한 스위칭 요소; 및/또는
임피던스 매칭 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 제7항 또는 제8항에 있어서,
각각의 모듈(200A, 200B)은 각각의 경우에 모니터링될 라인 섹션에 대한 RF 신호의 전송을 실질적으로 제한하는 적어도 하나의 필터 요소(232)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
시스템은 전송 품질과 관련된 값을 기반으로 모니터링될 라인(13)의 상태에 대한 정보를 결정하는, 특히 미리 저장된 기준 정보, 바람직하게는 허용 오차 범위와 값을 비교하는 별도의 평가 유닛(100)을 갖는 것; 및/또는
적어도 제2 모듈(200B)은 상위 유닛 또는 평가 유닛(100)에 추가 연결부를 통해, 특히 유선 연결을 통해 연결될 수 있거나 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 제7항에 있어서,
각각의 모듈(200A, 200B)은 무선 방출의 감소, 바람직하게는 방지를 위한 실딩(204)을 갖고, 실딩은 특히 모니터링될 라인 섹션의 단부 영역 주위에서 실링 가능한 두 하프 쉘에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 모듈(200A, 200B; 500A, 500B)은 모니터링될 라인에 커플링하기 위한 장치(520) 및/또는 모니터링 중에 모니터링될 라인(13)의 의도된 사용의 목적을 위해 라인 또는 개별 컨덕터(13A, 13B…)를 통해 루핑하기 위한 하나의 장치(230)를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
모니터링될 라인 섹션에 대한 모듈의 커플링(220)은 전도 커플링 또는 비접촉 커플링, 특히 유도 커플링으로 설계되는 것을 특징으로 하는 시스템.
선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 모듈은 RF 제너레이터 또는 RF 리시버(210)의 제어를 위한 제어 유닛(240), 특히 프로그래밍 가능한 집적 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
작동 중 라인의 상태를 모니터링하기 위한 시스템의 사용 방법으로서, 각각의 경우에 각각 모니터링될 라인 섹션의 제1 단부 또는 제2 단부에 어댑터와 같은 방식으로 제공되는 제1 모듈과 제2 모듈를 포함하고,
모듈들은 작동 중에, 모니터링될 라인의 의도된 사용과 독립적인 미리 정해진 RF 신호에 대한 라인 섹션의 적어도 하나의 전기 전송 특성을 결정하기 위해 함께 작동하고,
제1 모듈은 테스트 신호로서 미리 정해진 무선 신호를 라인 섹션에 가져오거나 커플링하며;
제2 모듈은 라인 섹션으로부터 무선 신호를 수신하고 수신된 무선 신호의 전송 품질, 특히 신호 감쇠와 관련된 표시 값을 결정하기 위해 수신된 무선 신호의 특성을 평가하되, 바람직하게는 별도의 모니터링 유닛로 전달되는 이 표시 값은 모니터링되는 라인 상태의 평가에 사용되는 것을 특징으로 하는 사용 방법.