WO2023208532A1 - VERFAHREN UND SYSTEM ZUR INDIREKTEN ERKENNUNG VON VERSCHLEIß EINER LEITUNGSFÜHRUNGSEINRICHTUNG BZW. ENERGIEFÜHRUNGSKETTE - Google Patents

VERFAHREN UND SYSTEM ZUR INDIREKTEN ERKENNUNG VON VERSCHLEIß EINER LEITUNGSFÜHRUNGSEINRICHTUNG BZW. ENERGIEFÜHRUNGSKETTE Download PDF

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WO2023208532A1
WO2023208532A1 PCT/EP2023/058699 EP2023058699W WO2023208532A1 WO 2023208532 A1 WO2023208532 A1 WO 2023208532A1 EP 2023058699 W EP2023058699 W EP 2023058699W WO 2023208532 A1 WO2023208532 A1 WO 2023208532A1
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WO
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strand
run
sensor arrangement
sag
upper run
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/058699
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik BARTEN
Andreas Hermey
Richard Habering
Thilo-Alexander Jaeker
Original Assignee
Igus Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G13/00—Chains
    • F16G13/12—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains
    • F16G13/16—Hauling- or hoisting-chains so called ornamental chains with arrangements for holding electric cables, hoses, or the like
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/025—Test-benches with rotational drive means and loading means; Load or drive simulation

Definitions

  • the invention generally relates to a system and a method for monitoring a movable or dynamic cable routing, such as an energy chain, for guiding at least one cable, such as a cable, hose or the like. , between a stationary fixed point and a driver that is relatively movable, typically on a moving system or machine part.
  • the invention relates in particular to a system and a method for detecting wear during operation of the cable routing device or energy chain, so that predictive maintenance is made possible.
  • the cable routing device or energy chain typically forms a stationary lower strand, a movable upper strand and a moving deflection bend in between.
  • cable routing devices with a self-supporting upper strand are known, i.e. designs in which the upper strand does not rest on the lower strand when moving over its entire travel path, or slides off or rolls off.
  • This design is typically used for relatively short travel distances, e.g. ⁇ 10m, and requires the appropriate load-bearing capacity of the upper run over the desired unsupported length.
  • Monitoring systems are already known with a sensor arrangement and an evaluation device, which is connected to the sensor arrangement in terms of signals, the sensor arrangement detecting a position of the cable routing device or energy chain in a non-contact manner and, depending on this, generating an output which the evaluation device evaluates.
  • Different systems of this general type have already been described in WO 2018/115449 Al and in WO 2018/115528 Al. These solutions are fundamentally and primarily designed to monitor the proper movement behavior of the cable routing device or energy chain during operation.
  • a structurally simple solution is desirable Detection of wear in the operation of different cable routing devices or energy chains, which can be used in as many ways as possible and can be implemented with an existing cable routing device or energy chain if possible without structural measures, or modification or change.
  • the solution should also be suitable for cable routing that is not actually an energy chain, with chain links and an internal receiving space for cables.
  • a first object of the invention is therefore to propose such a solution. This is achieved by a method and a system according to claim 1 or 2 and independently thereof, especially in the case of a line routing device for clean room applications, by an arrangement according to claim 13.
  • the sensor arrangement detects a strand sag or is arranged and technically set up accordingly and, depending on this, one or more outputs, e.g.
  • digital or analog signals are generated; or in the case of a sliding upper strand, the sensor arrangement detects a strand slope length (corresponds to the length over which the upper strand hangs freely between the deflection arch and a contact point of the upper strand on the lower strand) and / or the strand sag over the slope length or accordingly arranged and technically set up, and depending on this one or more outputs, e.g. digital or analog signals, are generated.
  • This design of the sensor arrangement which is easy to implement and in particular without any design measures on the cable routing, makes it possible to realize indirect wear detection.
  • the invention is based on the practical knowledge that with increasing wear and aging, the so-called upper strand tension or the load-bearing capacity of the upper strand decreases and the core idea of technically exploiting this change for condition or wear detection.
  • the evaluation device can - for the purpose of indirect wear detection - evaluate the output (s) of the sensor arrangement to check the recorded strand sag or the recorded strand slope length to ensure that a predeterminable critical extent has been reached and output a corresponding message.
  • This can be used in particular as a maintenance message aimed at predictive maintenance, so that if the upper run tension or load capacity of the upper run is recognized as critical, maintenance can be carried out in a timely manner and machine or system failure can be avoided.
  • a critical sag of a self-supporting upper run can be achieved in particular if the sag, corresponding to the vertical extent of the sag of the self-supporting upper run relative to a horizontal stretched position in which the upper run would run in a straight line horizontally from the deflection bend, is significantly larger than the overall height of the cable routing, in particular the chain links have become, and especially if they fall below the intended radius of the deflection bend. Then, among other things, critical vibrations can occur when the upper run moves back and forth and the risk of a break in the cable routing increases significantly.
  • critical wear can be concluded if the strand hanging length has reduced to less than 3/4 or less than 2/3 of the original number of links or length when new, or a correspondingly proportional reduction in the strand hanging length in another way, e.g is determined by means of a length measurement.
  • the horizontal length can also be considered, above which the transition from the deflection bend to the placement point (still) remains freely hanging.
  • a suitable detection or measurement in all of the embodiments considered here can be limited to determining a critical condition, for example to determining or checking whether a certain length or a certain distance has been exceeded or fallen short of.
  • this length as such or a dimension proportional to this and/or also on the strand Sag over this transition area, i.e. refer to the vertical sag in the area of the strand slope length.
  • the sensor arrangement and/or the evaluation device is set up to detect the travel direction and/or travel movement of the cable guide device or energy chain, and the evaluation device is set up accordingly to evaluate the output, in particular from the Direction or movement dependent.
  • the travel movement or direction of travel can be communicated to the evaluation device, for example by signaling from the system or machine control of the system or machine supplied by the cable routing.
  • the current direction of travel and power transmission can influence the strand sag or slope length and can therefore be taken into account in the computational evaluation.
  • the scope of the invention includes, in particular, an automatic, automated detection of strand sag and/or strand hanging length during ongoing operation of the line routing, for example using suitable sensors and information technology.
  • the sensor arrangement has at least one sensor or transmitter, which is arranged stationary, viewed in the longitudinal direction of the travel path, in at least one longitudinal section along the travel path predetermined as a detection area.
  • the detection area can preferably lie in the longitudinal section from the fixed point to the fully extended position of the driver, in particular in the half of the distance between the fixed point and the fully extended position of the cable guide facing the fixed point.
  • the detection area can preferably lie in the longitudinal section from the fixed point to the fully retracted or retracted position of the driver (position in which the upper strand may not rest or only rests over a minimal length), in particular in the range of approximately +/-10% of the path length around the position in which the driver has covered approximately 25% of the travel distance from the fully retracted position to the fully extended position.
  • the sensor arrangement can have at least one in the travel plane and, in particular vertically, on the movable upper run aligned distance sensor.
  • An ultrasonic distance measuring device and/or a laser distance measuring device can be used as the distance sensor, which are available inexpensively as commercially available technology, if necessary. also with a suitable interface for connection to a common bus system for industrial devices, with which the evaluation device is preferably compatible.
  • the distance sensor is aligned vertically upwards in order to detect strand sag.
  • One or more distance sensors can preferably be attached to the support for the lower strand in the direction of the extended position next to the fixed point or at a distance from the fixed point.
  • the sensor arrangement can have several identical or different designed and/or arranged sensors, e.g. distributed in the detection area along the route of the upper run. Multiple sensors increase the reliability of the detection and enable, for example, the direction of travel to be detected.
  • At least one distance sensor can be aligned vertically downwards, in particular in order to detect the slope length of the strand by means of strand sag.
  • a corresponding distance sensor can preferably be arranged on a carrier or frame in the direction of the retracted position at a distance from the fixed point.
  • Such an arrangement is preferably used with another transmitter or sensor, which detects the passing of the deflection arch and triggers a momentary measurement of the strand sag as a function of the position of the deflection arch.
  • the sensor arrangement can have a number of sensors in a longitudinal section along the travel path that is predetermined as a detection area, which are distributed in the travel direction, and are aligned horizontally with the energy chain in order to record the slope length of the strand.
  • the transmitters/sensors can be mounted in the vertical direction, preferably above the lower run and/or attached to a guide trough, in particular at the level of the sliding upper run or in a height range above the sliding upper run and below the top of the deflection arch, in particular below a horizontal travel level the imaginary deflection axis of the deflection bend or approximately at its height.
  • particularly simple proximity sensors such as light barriers, capacitive or inductive proximity switches, can be used, which are arranged, for example, at predetermined distances in the longitudinal direction.
  • the sensor arrangement can comprise at least two encoder groups, each with at least one, preferably several, encoders, the encoder groups being arranged at a horizontal distance apart in such a way that two adjacent encoder groups with a new strand hanging length simultaneously on the one hand the hanging
  • the upper run and the deflection bend can be detected and, if the slope length of the run is critical, the neighboring sensor groups can no longer detect the upper run and the deflection arch at the same time.
  • the sensor arrangement can include several identical sensors or transmitters, with the evaluation device being set up to evaluate several outputs for checking the detected strand sag or the recorded strand slope length to ensure that a critical dimension has been reached. This allows a more robust detection to be achieved, e.g. by excluding false detections or sensor errors.
  • a multiple check and/or a tolerance counter e.g. with adding up recognized critical states, and preferably reducing in the case of re-identified good cases, the counter reading of which is compared with a threshold value, can also be implemented in the evaluation device, e.g. computationally or through suitable programming to avoid a false maintenance message.
  • sensor arrangement and evaluation device preferably configured in such a way that the strand sag or strand hanging length is recorded fully automatically during operation and the evaluation device continuously evaluates the corresponding outputs fully automatically for the purpose of indirect wear detection.
  • This ongoing evaluation can take place at a single selected position along the travel path, ie at the time the upper run passes by or back at this position.
  • the detection can also take place when the line routing device is at a standstill.
  • the evaluation device preferably has at least one programmable processor which can be programmed for the desired evaluation.
  • the evaluation device preferably has at least one memory in which an application-specific predetermined limit value of a critical extent of the strand sag or the strand hanging length is or is stored.
  • the limit value can be predetermined in particular mathematically, empirically (from tests) or through training when a new cable routing device or energy chain is put into operation.
  • the evaluation device also preferably has a communication interface or is connected to an interface which is set up for communication with several different network environments and/or bus systems.
  • the evaluation device can be connected to the sensor arrangement via a common industrial bus and at the same time have a connection to a higher-level cloud system, for example via a LAN or WLAN connection or the like.
  • an arrangement is proposed specifically for monitoring a line routing device for clean room applications.
  • This includes a line routing device for the protected routing of supply lines, such as cables, hoses or the like, between two connection points, at least one of which is movable relative to the other, the line routing device having a longitudinal direction and below Formation of a stationary lower run, a movable upper run and a deflection arch between them can be moved back and forth and a flexible casing, in particular a low-abrasion and dust-tight casing, with at least one receiving channel or a number of receiving channels arranged next to one another and extending in the longitudinal direction for at least one each Supply line or for a support chain, wherein the cable routing device is designed and arranged with a self-supporting upper run.
  • supply lines such as cables, hoses or the like
  • the cable routing device is characterized in that a sensor arrangement is provided with at least one sensor or transmitter which detects a strand sag, corresponding to the vertical extent of the sag of the self-supporting upper strand relative to a horizontal stretched position, and generates an output depending on this.
  • a support chain can be provided optionally or in particular in at least one, in particular in at least two, receiving channels, which defines the deflection bend and is intended to carry the cantilevered upper run.
  • a support chain has been proposed, for example, in WO 2021/116467 Al.
  • the proposed sensor arrangement can also indirectly detect wear of the cable routing device, in particular corresponding to the support chains provided in it.
  • FIG.1A-1B a schematic side view of a conventional energy chain with a self-supporting upper run, in the extended position of the upper run (FIG.1A) and with critical sag of the upper run (FIG.1B), the energy chain being equipped with a system for indirect wear detection according to a first Embodiment of the invention is equipped;
  • FIG.2 a schematic side view of a cable routing device for clean room applications, with a system for indirect wear detection according to a second exemplary embodiment of the invention, in both end positions of the cable routing device (left in FIG.2: fully extended, right in FIG.2: fully retracted); and
  • FIG.3A-3C in a schematic side view, a current position of a conventional energy chain with a sliding (or rolling) upper strand (FIG.3A) for long travel distances, which is equipped with a system for indirect wear detection (in the enlargement from FIG.3B) according to a third Embodiment of the invention is equipped, as well as in a schematic overall side view according to FIG.3C a preferred detection area for arranging the sensor arrangement along the travel path.
  • FIG. 1A-1B show a cable routing device, here an energy chain 10 of a known type, for guiding cables (not shown) between a stationary fixed point 2 and a driver 4 that is relatively movable thereto.
  • the energy chain 10 moves with the here linear and horizontal movement of the Driver 4, in the direction of travel L over the travel path S.
  • the energy chain 10 moves under Formation of a stationary lower strand 11 and a movable upper strand 12.
  • the energy guiding chain 10 is deflected or folded between the strands 11, 12 in a deflection arc 3 with radius R, which travels at half the speed of the driver 4.
  • the energy chain 10 is self-supporting, ie designed with a self-supporting upper strand 12, which is not intended to rest.
  • 1A-1B also show schematically a system 100 for indirect wear monitoring, with a sensor arrangement 110 and an evaluation device 120 connected to it in terms of signaling and evaluation.
  • the sensor arrangement 110 is, as FIG. 1B illustrates, arranged and set up to detect the strand sag TD of the energy chain 10 without contact and to transmit a corresponding output to the evaluation device 120, which evaluates the output as to whether a critical extent of strand Sag TD (approximately as shown in FIG. 1B) has been reached. If this is recognized, the evaluation device 120 outputs a corresponding message via a suitable interface (not shown). This can in particular be a maintenance message or maintenance recommendation aimed at predictive maintenance, which is sent to a higher-level system, e.g. a cloud solution, a comprehensive monitoring or IoT network or the like. is transmitted.
  • the evaluation device 120 can be set up to detect the travel direction and/or travel movement of the energy chain 10 and to evaluate the signals from the sensor arrangement 110, in particular depending on the direction or movement.
  • the evaluation device 120 can be connected to the system control (not shown), for example via a bus system.
  • the sensor arrangement 110 includes a distance sensor 111, for example an ultrasonic distance measuring device and/or a laser distance measuring device, which is oriented vertically downwards in FIG. 1A-1B in order to measure the strand sag TD and to output a recorded measured value measured distance, which displays the strand sag TD to be transmitted to the evaluation device 120.
  • the distance sensor 111 is arranged in the longitudinal section from the fixed point 2 to the fully extended position S of the driver 4, in particular in the half of the distance between the fixed point 2 and the fully extended position S facing the fixed point 2.
  • FIG.2 differs from the exemplary embodiment according to FIG.1A-1B essentially in two aspects.
  • a line routing device 20 for clean room applications such as in WO 2016/042134 Al, or also in WO 2020/148300 Al or WO 2020/148596 Al, is proposed as a line routing in the example from FIG. 2, the teaching of which is referred to by reference for brevity .
  • the line routing device 20 can be designed with or without support chains, e.g. with support chains according to WO 2021/116467 A1, the teaching of which is referred to for brevity by reference.
  • the cable routing device 20 is also designed with a self-supporting upper run 12 as intended.
  • a similar detection principle is used for monitoring the strand sag TD.
  • a sensor arrangement 210 is provided which also in FIG. 2 has at least one distance sensor 111, 211 aligned in the travel plane and, in particular vertically, on the movable upper run 12.
  • the distance sensor 211 can be designed as an ultrasonic distance measuring device and a laser distance measuring device. In FIG.2, however, the distance sensor 211 is aligned vertically upwards in order to detect or measure the current strand sag TD.
  • the distance sensor 211 can be mounted without any special effort on a support on which the lower strand 11 is placed and on which the end connection is attached to the fixed point 2.
  • the distance sensor 211 is attached in the direction of the extended position S near the fixed point 2 or at a distance from it, depending on the length of the cable guide device 20 and the position in which the greatest sag is to be expected, typically approximately half the length of the upper run between the deflection bend 3 and the end position S of the fully extended driver 4 (left in FIG.2).
  • a constructive simple and therefore inexpensive continuous monitoring of the current sag of the energy chain 10 or the cable routing device 20 can be realized.
  • predictive maintenance recommendations can be issued by the evaluation device 120, 220.
  • FIG.3A-3C show the case of an energy chain 30 for long travel distances with a sliding upper strand 32, which, depending on the position of the moving driver 4, is on the lower strand 31 and/or on slide rails 34 in a guide groove 35 which is known per se (FIG.3C). slips or rolls off.
  • FIG. 3A shows an example of a position of the energy chain 30 with the driver 4 at approximately halfway S/2, in which the upper run 32 initially only slides or rolls on the lower run 31 before it passes over to slide rails 34 in the direction of the fully extended position S. Between the deflection bend 3 and the contact point P of the upper run 32 facing it on the lower run 31 there is a transition area 37 with which the upper run 32 hangs freely from the deflection bend 3 to the placement point P.
  • the length, here called the strand slopes, of the transition region 37 is reduced, which is also represented or recorded by the distance TH1 or TH2 (see FIG. 3C) between the setting point P and the deflection bend 3 can. According to the invention, this is used in a sliding energy chain 30 for indirect and preventative wear monitoring, as now explained with reference to FIG. 3B-3C.
  • a sensor arrangement 310 is provided, which is set up to detect a strand slope length TH1, TH2, corresponding to the length of the transition region 37 and, depending on this, to generate outputs or signals which are transmitted to an evaluation device 320 of a suitable configuration become.
  • the sensor arrangement 310 includes simple light barriers or, for example, capacitive proximity switches, which are aligned horizontally and perpendicular to the travel plane of the energy chain 30.
  • the sensor arrangement 310 has several, as shown in FIG. 3C identical sensors or transmitters 311A... 311D and the evaluation device 320 is set up to evaluate several outputs to check the recorded strand slope length TH1, TH2 to ensure that it has reached a critical extent.
  • the sensor arrangement from FIG. 3C has two transmitter groups, each with two transmitters 311A-311B or 311C-311D, which are arranged at a horizontal distance apart. The distance can, for example, be selected so that when the strand hanging length TH1 is as good as new, all sensors 311A-311B or 311C-311D simultaneously detect the hanging upper strand 32 or its transition area 37 on the one hand and at the same time capture the deflection bend 3 on the other hand.
  • the distance is set appropriately, for example, if the strand slope length is critical, only one or the other of the two encoder groups 311A-311B or 311C-311D, upper strand 32 and deflection bend 3 can be detected, but not by all of them 311A-311B or 311C-311D upper run and deflection bend at the same time. In this way, a critical sag or an excessively decreasing strand slope length TH2 can be reliably concluded.
  • Other designs are also possible, with just two encoders or encoder groups so that all or several encoders only respond at the same time in a critical state.
  • a number of sensors 311A... 311D can be arranged distributed in the travel direction (L) along the travel path in the predetermined longitudinal section or detection area EB and can be aligned horizontally with the energy chain 30.
  • the encoders 311A... 311D can preferably be attached to the guide trough 35 above the lower run 31, in particular at the level of the sliding upper run 32, or in a height range above the sliding upper run 32 and below the top of the deflection arch 3, as in FIG. 3C shown.
  • the sensor arrangement 310 is spatially limited in a detection area EB in the longitudinal section from the fixed point 2 to the completely retracted position of the driver 4, here approximately in the range of approximately +/-10% of Path length S around the position in which the driver 4 travels approximately 25% of the travel distance, cf. S/4, from the fully retracted position (right in FIG.3B) to the fully extended position S (left in FIG.3B).
  • FIG.3B also shows schematically a guide inside 35 and the slide rails 34 provided therein, which are arranged in alignment at the level of the top of the lower part 31.
  • TH1, TH2 strand slope length (measured horizontally if necessary)

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Überwachung einer Leitungsführungseinrichtung (10; 20; 30), insbesondere einer Energieführungskette, zum Führen mindestens einer Leitung, wie z.B. eines Kabels, Schlauchs oder dgl., zwischen einem stationären Festpunkt (2) und einem dazu relativbeweglichen Mitnehmer (4). Das System (100; 200; 300) umfasst eine Sensoranordnung (110; 210; 310) und eine Auswerteeinrichtung (120; 220; 320), welche signaltechnisch mit der Sensoranordnung verbunden ist, wobei die Sensoranordnung angeordnet und eingerichtet ist, berührungslos eine Position der Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10; 30) zu erfassen und davon abhängig eine Ausgabe zu erzeugen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Fall eines freitragenden Obertrums (12), die Sensoranordnung (110; 210) angeordnet und eingerichtet ist, einen Trum-Durchhang (TD), entsprechend dem vertikalen Ausmaß des Durchhangs des freitragenden Obertrums (12) relativ zu einer horizontalen Strecklage (LG), zu erfassen und davon abhängig die Ausgabe zu erzeugen; oder dass im Fall eines gleitenden Obertrums (32), die Sensoranordnung (310) angeordnet und eingerichtet ist, eine Trum-Hanglänge (TH1, TH2), entsprechend der Länge über welche sich das Obertrum (32) frei hängend zwischen dem Umlenkbogen (3) und einem Aufsetzpunkt (P) des Obertrums (32) auf dem Untertrum (32) erstreckt, und/oder den Trum-Durchhang (TD) im Bereich der Trum-Hanglänge (TH1, TH2) zu erfassen und davon abhängig die Ausgabe zu erzeugen.

Description

Verfahren und System zur indirekten Erkennung von Verschleiß einer Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette
Die Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zur Überwachung einer verfahrbaren bzw. dynamischen Leitungsführung, wie z.B. einer Energieführungskette, zum Führen mindestens einer Leitung, wie z.B. eines Kabels, Schlauchs oder dgl . , zwischen einem stationären Festpunkt und einem dazu relativbeweglichen Mitnehmer, typisch an einem beweglichen Anlagen- oder Maschinenteil. Die Erfindung betrifft insbesondere ein System und ein Verfahren zur Erkennung von Verschleiß im Betrieb der Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette, sodass vorausschauende Wartung ermöglicht wird.
Die Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette bildet beim Verfahren typisch ein stationäres Untertrum, ein verfahrbares Obertrum und dazwischen einen mitfahrenden Umlenkbogen. Es werden bei solchen dynamischen Leitungsführungen insbesondere zwei grundlegende Anwendungen bzw. Arten der Anordnung unterschieden.
Bekannt sind einerseits Leitungsführungseinrichtungen mit freitragendem Obertrum, d.h. Gestaltungen bei denen das Obertrum beim Verfahren über seinen gesamten Verfahrweg nicht auf dem Untertrum aufliegt, bzw. abgleitet oder abrollt. Diese Bauart findet typisch bei relativ kurzen Verfahrwegen, z.B. < 10m, Anwendung und erfordert entsprechende Tragkraft des Obertrums über die gewünschte freitragende Länge.
Andererseits werden, wenn die freitragende Länge nicht ausreicht und/oder insbesondere bei langen Verfahrwegen, in der Praxis typisch » 10m, von einigen zehn bis hin zu einigen hundert Metern Verfahrweg, meist Energieführungsketten mit gleitendem Obertrum eingesetzt. Unter Anwendungen mit gleitendem Obertrum werden solche verstanden, bei welchen beim Verfahren zumindest entlang eines Teilabschnitts des Verfahrwegs das Obertrum bestimmungsgemäß jeweils abschnittsweise auf dem Untertrum und/oder auf einer Gleitauflage, z.B. sogenannten Gleitschienen an einer Führungsinne, auf liegend verfährt. Das Obertrum kann dabei auf dem Untertrum bzw. der Gleitauflage gleiten, z.B. mittels spezieller Gleitkufen, oder auch abrollen, wenn die Energieführungskette Laufrollen zur Reibungsminderung bzw. Erhöhung der maximalen Strecke aufweist.
Bekannt sind bereits Überwachungssystem mit einer Sensoranordnung und einer Auswerteeinrichtung, welche signaltechnisch mit der Sensoranordnung verbunden ist, wobei die Sensoranordnung berührungslos eine Position der Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette erfasst und davon abhängig eine Ausgabe erzeugt, welche die Auswerteeinrichtung auswertet. Unterschiedliche Systeme dieser allgemeinen Bauart sind bereits in WO 2018/115449 Al und in WO 2018/115528 Al beschrieben worden. Diese Lösungen sind prinzipiell und primär darauf ausgelegt, ein ordnungsgemäßes Bewegungsverhalten der Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette im Betrieb zu überwachen.
Konkret zur Verschleißerkennung sind weiterhin Lösungen bekannt bei welchen besondere Sensormodule in der Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette eingebaut werden, wie etwa in WO 2017/129805 Al oder WO 2019/201482 Al vorgeschlagen. Diese Lösungen erfordern jedoch bauliche Veränderungen an der Energieführungskette und verfügbaren Bauraum im inneren Aufnahmeraum für die Leitungen. Ein weiterer Ansatz zur Verschleißüberwachung wurde in WO 2021/043668 Al vorgeschlagen, auch hier sind jedoch konstruktive Maßnahmen an der Energieführungskette erforderlich, bzw. dieser Ansatz ist nur für gleitende Energieführungsketten mit Gleitschuhen geeignet.
Wünschenswert ist eine konstruktiv einfache Lösung zur Erkennung von Verschleiß im Betrieb unterschiedlicher Leitungsführungseinrichtungen bzw. Energieführungsketten, die möglichst vielseitig einsetzbar und möglichst ohne bauliche Maßnahmen, oder Modifikation bzw. Veränderung mit einer bestehenden Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette realisierbar ist. Die Lösung soll auch für Leitungsführungen geeignet sein, die keine eigentlichen Energieführungsketten, mit Kettengliedern und darin innenliegendem Aufnahmeraum für Leitungen, sind.
Eine erste Aufgabe der Erfindung ist mithin eine solche Lösung vorzuschlagen. Dies wird erzielt durch ein Verfahren und eine System nach Anspruch 1 bzw. 2 und unabhängig hiervon, speziell bei einer Leitungsführungseinrichtung für Reinraumanwendungen durch eine Anordnung nach Anspruch 13.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird somit vorgeschlagen, bei einem Verfahren (Methode) oder System nach dem Oberbegriff aus Anspruch 1 bzw. 2, dass im Fall eines freitragenden Obertrums, die Sensoranordnung einen Trum-Durchhang erfasst bzw. hierzu entsprechend angeordnet und technisch eingerichtet ist und davon abhängig eine oder mehrere Ausgaben, z.B. digitale oder analoge Signale, erzeugt; oder im Fall eines gleitenden Obertrums, die Sensoranordnung eine Trum-Hanglänge (entspricht der Länge über welche das Obertrum frei hängt zwischen dem Umlenkbogen und einem Aufsetzpunkt des Obertrums auf dem Untertrum) und/oder den Trum-Durchhang über die Hanglänge erfasst bzw. hierzu entsprechend angeordnet und technisch eingerichtet ist, und davon abhängig eine oder mehrere Ausgaben, z.B. digitale oder analoge Signale, erzeugt.
Bereits durch diese konstruktiv leicht und insbesondere ohne Gestaltungsmaßnahmen an der Leitungsführung umsetzbare Gestaltung der Sensoranordnung lässt sich ein indirekte Verschleißerkennung realisieren . Die Erfindung beruht nämlich auf der praktischen Erkenntnis, dass mit zunehmendem Verschleiß bzw. zunehmender Alterung die sog. Obertrum-Spannung bzw. die Tragkraft des Obertrums nachlässt und dem Kerngedanken, ebendiese Veränderung zur Zustands- bzw. Verschleißerkennung technisch auszunutzen.
Hierzu kann die Auswerteeinrichtung - zwecks indirekter Verschleißerkennung die Ausgabe (n) der Sensoranordnung auswerten zur Überprüfung des erfassten Trum-Durchhangs bzw. der erfassten Trum-Hanglänge auf Erreichen eines vorbestimmbaren kritischen Ausmaßes und eine entsprechende Meldung ausgeben. Diese kann insbesondere als auf vorausschauende Wartung gerichtete Wartungsmeldung genutzt werden, sodass bei als kritisch erkanntem Nachlassen der Obertrum-Spannung bzw. Tragkraft des Obertrums rechtzeitig eine Wartung erfolgen kann und ein Maschinen- oder Anlagenausfall vermieden werden kann.
Ein kritischer Durchhang eines freitragenden Obertrums kann insbesondere erreicht sein, wenn der Durchhang, entsprechend dem vertikalen Ausmaß des Durchhangs des freitragenden Obertrums relativ zu einer horizontalen Strecklage in welcher das Obertrum geradlinig horizontal vom Umlenkbogen aus verlaufen würde, deutlich grösser als die Bauhöhe der Leitungsführung, insbesondere der Kettenglieder geworden ist, und insbesondere wenn dieser den bestimmungsgemäßen Radius des Umlenkbogens unterschreitet. Dann kann es u.a. zu kritischen Schwingungen beim hin- und herfahren des Obertrums kommen und das Risiko eines Bruchs der Leitungsführung nimmt deutlich zu.
Auch bei einem gleitenden Obertrum führen Verschleißerscheinungen, u.a. z.B. in der Gelenk-Bolzenverbindung typischer Kettenglieder, ganz typisch ebenfalls zu einem Nachlassen der Obertrum-Tragkraf t bzw. Obertrum-Spannung. Dies ist, wie praktische Versuchen zeigen, im Bereich des etwa rückwärtig gekrümmten Übergangs, über welchen das Obertrum frei hängend vom Umlenkbogen in den Aufsetzpunkt des Obertrums auf dem Untertrum übergeht, technisch zuverlässig erkennbar und nachweisbar . Eine kritische Schwelle kann hier je nach Kettentyp empirisch ermittelt werden und z.B. in der Anzahl (noch) frei hängend bleibender Kettenglieder im Übergang ausgedrückt werden. Beispielsweise kann auf kritischen Verschleiß geschlossen werden, wenn sich die Trum-Hanglänge auf weniger als 3/4 bzw. weniger 2/3 der ursprünglichen Anzahl Glieder bzw. Länge im Neuzustand verringert hat, oder eine entsprechend proportionale Reduzierung der Trum-Hanglänge anderweitig, z.B. im Wege einer Längenmessung festgestellt wird. Hierzu kann beispielsweise auch die horizontale Länge betrachtet werden kann, oberhalb welcher der Übergang vom Umlenkbogen zum Auf setzpunkt (noch) frei hängend bleibt.
In einfachster Form kann sich eine geeignete Erfassung oder Messung in allen vorliegend betrachteten Ausführungsformen auf die Feststellung eines kritischen Zustandes beschränken, z.B. auf die Feststellung bzw. Prüfung, ob eine bestimmte Länge oder ein bestimmter Abstand unterschritten bzw. überschritten wurde.
Zur Beurteilung von kritischem Verschleiß bei einem gleitenden Obertrum anhand der Trum-Hanglänge, d.h. der Länge über welche sich das Obertrum frei hängend zwischen Umlenkbogen und Aufsetzpunkt erstreckt, auf diese Länge als solche bzw. einer hierzu proportionalen Abmessung und/oder auch auf den Trum- Durchhang über diesen Übergangsbereich, d.h. den vertikalen Durchhang im Bereich der Trum-Hanglänge beziehen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sensoranordnung und/oder die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, die Verfahr-Richtung und/oder Verfahr-Bewegung der Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette zu erkennen, und die Auswerteeinrichtung entsprechend eingerichtet ist, die Auswertung der Ausgabe insbesondere von der Richtung bzw. Bewegung abhängig vorzunehmen. Die Fahrbewegung bzw. Fahrtrichtung kann der Auswerteeinrichtung z.B. signaltechnisch aus der Anlagen- bzw. Maschinensteuerung der von der Leitungsführung versorgten Anlage bzw. Maschine mitgeteilt werden.
Weiterhin vorteilhaft ist auch eine Verbindung mit einer
Kraftmessung am Mitnehmer, wie z.B. in WO 2013/156607 Al vorschlagen, sodass die Auswertung der Ausgabe (n) betreffend Trum- Durchhang oder Trum-Hanglänge ggf . auch abhängig von der aktuell auf bzw. durch die Leitungsführung übertragenen Zug- oder Schubkraft erfolgen kann.
Die momentane Fahrtrichtung und Kraftübertragung können Trum-Durchhang oder Trum-Hanglänge beeinflussen und somit bei der rechentechnischen Auswertung mitberücksichtigt werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt insbesondere eine selbsttätige, automatisierte Erfassung von Trum-Durchhang und/oder Trum-Hanglänge im laufenden Betrieb der Leitungsführung, z.B. unter Verwendung geeigneter Sensorik und Informationstechnik.
In besonders einfacher Ausführungsform hat die Sensoranordnung mindestens einen Sensor bzw. Geber, welcher stationär, in Längsrichtung des Verfahrwegs gesehen, in mindestens einem als Erfassungsbereich vorbestimmten Längsabschnitt entlang des Verfahrwegs angeordnet ist.
Dabei kann vorzugsweise im Fall eines freitragenden Obertrums, der Erfassungsbereich im Längsabschnitt vom Festpunkt zur vollständig ausgefahrenen Stellung des Mitnehmers liegen, insbesondere in der dem Festpunkt zugewandten Hälfte der Strecke zwischen Festpunkt und vollständig ausgefahrener Stellung der Leitungsführung .
Im Fall eines gleitenden Obertrums, insbesondere bei einer Energieführungskette für lange Verfahrwege, kann der Erfassungsbereich vorzugsweise im Längsabschnitt vom Festpunkt zur vollständig eingefahrenen bzw. zurückgefahrenen Stellung des Mitnehmers liegen (Stellung bei welcher das Obertrum ggf. nicht oder über nur minimale Länge aufliegt) , insbesondere im Bereich von etwa +/-10% Weglänge um die Stellung, bei welcher der Mitnehmer ungefähr 25% des Verfahrwegs von der vollständig zurückgefahrenen Stellung bis zur vollständig ausgefahrenen Stellung zurückgelegt hat.
In vertikaler Richtung kommen unterschiedliche geeignete Anordnungen in Betracht. So kann die Sensoranordnung mindestens einen in der Verfahrebene und, insbesondere vertikal, auf das verfahrbare Obertrum ausgerichteten Abstandssensor umfassen.
Es kann als Abstandssensor vorzugsweise ein Ultraschall- Entfernungsmessgerät und/oder ein Laser-Entfernungsmessgerät eingesetzt werden, welche als handelsübliche Technik preiswert verfügbar sind, ggf . auch mit geeigneter Schnittstelle zum Anschluss an ein übliches Bussystem für Industrie-Geräte, zu dem die Auswerteeinrichtung vorzugsweise kompatibel ist.
Weiterhin kann zur Vereinfachung der Installation vorgesehen sein, insbesondere im Fall eines freitragenden Obertrums, dass der Abstandssensor vertikal nach oben ausgerichtet ist, um Trum- Durchhang zu erfassen. Ein oder mehrere Abstandssensoren können vorzugsweise auf der Auflage für das Untertrum in Richtung ausgefahrene Stellung neben dem Festpunkt oder in Abstand zum Festpunkt angebracht sein.
Die Sensoranordnung kann mehrere baugleiche oder unterschiedliche ausgeführte und/oder angeordnete Sensoren aufweisen, z.B. im Erfassungsbereich entlang der Fahrstrecke des Obertrums verteilt. Mehrere Sensoren erhöhen die Zuverlässigkeit der Erkennung, und ermöglichen z.B. eine Erkennung der Fahrrichtung .
In einer weiteren Ausführungsform, insbesondere im Fall eines gleitenden Obertrums, kann mindestens ein Abstandssensor vertikal nach unten ausgerichtet sein, insbesondere um mittels Trum-Durchhangs die Trum-Hanglänge zu erfassen. Hierzu kann ein entsprechender Abstandssensor vorzugsweise an einem Träger oder Gestellt in Richtung eingefahrene Stellung in Abstand zum Festpunkt angeordnet sein. Vorzugsweise wird eine solche Anordnung mit einem weiteren Geber oder Sensor eingesetzt, welcher das Vorbeifahren des Umlenkbogens erfasst und eine momentane Messung des Trum-Durchhangs auslöst in Funktion der Stellung des Umlenkbogens .
Insbesondere im Fall eines gleitenden Obertrums, kann die Sensoranordnung in einem als Erfassungsbereich vorbestimmten Längsabschnitt entlang des Verfahrwegs eine Anzahl Geber aufweisen, die in Verfahrrichtung verteilt vorgesehen sind, und horizontal auf die Energieführungskette ausgerichtet sind um die Trum-Hanglänge zu erfassen. Hierbei können die Geber/Sensoren in vertikaler Richtung vorzugsweise oberhalb des Untertrums angebracht sind und/oder an einer Führungsrinne angebracht sein, insbesondere auf Höhe des gleitenden Obertrums oder in einem Höhenbereich oberhalb des gleitenden Obertrums und unterhalb der Oberseite des Umlenkbogens, insbesondere unterhalb einer horizontalen Fahrebene der gedachten Umlenkachse des Umlenkbogens oder etwa auf deren Höhe. Hierbei können z.B. besonders einfache Geber Näherungssensoren, z.B. Lichtschranken, kapazitive oder induktive Näherungsschalter, eingesetzt werden, die z.B. in vorbestimmten Abständen in Längsrichtung beanstandet angeordnet sind .
In einer Ausführungsform kann die Sensoranordnung mindestens zwei Geber-Gruppen mit jeweils mindestens einem, vorzugsweise mehreren Gebern umfassen, wobei die Geber-Gruppen in einem horizontalen Abstand derart beanstandet angeordnet sind, dass zwei benachbarte Geber-Gruppen bei neuwertiger Trum-Hanglänge gleichzeitig einerseits das hängende Obertrum und andererseits den Umlenkbogen erfassen und bei kritischer Trum-Hanglänge die benachbarten Geber-Gruppen hingegen nicht mehr Obertrum und Umlenkbogen gleichzeitig erfassen können.
Die Sensoranordnung kann mehrere baugleiche Sensoren bzw. Geber umfasst wobei die Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, entsprechend mehrere Ausgaben zur Überprüfung des erfassten Trum- Durchhangs bzw. der erfassten Trum-Hanglänge auf Erreichen eines kritischen Ausmaßes auszuwerten. Hierdurch kann eine robustere Erkennung realisiert werden, z.B. durch Ausschluss von Fehlerkennungen bzw. Sensorf ehlern . Auch eine Mehrfachprüfung bzw. und/oder ein Toleranz Zähler , z.B. mit Aufaddieren erkannter kritischer Zustände, und vorzugsweise Reduzieren bei erneut erkannten Gutfällen, dessen Zählerstand mit einem Schwellwert verglichen wird können in der Auswerteeinrichtung, z.B. rechentechnisch bzw. durch geeignete Programmierung realisiert sein, um eine falsche Wartungsmeldung zu vermeiden.
Grundsätzlich sind Sensoranordnung und Auswerteeinrichtung bevorzugt so konfiguriert, dass Trum-Durchhang bzw. Trum-Hanglänge vollautomatisch im laufenden Betrieb erfassen und die Auswerteeinrichtung zwecks indirekter Verschleißerkennung die entsprechenden Ausgaben vollautomatisch laufend auswertet. Diese laufende Auswertung kann dabei an einer einzigen ausgewählten Position entlang des Verfahrwegs erfolgen, d.h. jeweils zum Zeitpunkt des Vorbeifahrens des Obertrums hin- oder zurück an dieser Position. Alternativ und/oder ergänzend kann auch bei Stillstand der Leitungsführungseinrichtung die Erfassung erfolgen.
Die Auswerteeinrichtung weist vorzugsweise mindestens einen programmierbaren Prozessor auf der zur gewünschten Auswertung programmierbar ist. Bevorzugt weist die Auswerteeinrichtung mindestens einen Speicher auf, in welchem ein anwendungsspezifisch vorbestimmter Grenzwert eines kritischen Ausmaßes des Trum- Durchhangs bzw. der Trum-Hanglänge gespeichert ist bzw. wird. Der der Grenzwert kann insbesondere rechnerisch, empirisch (aus Versuchen) oder durch Anlernen bei Inbetriebnahme einer neuwertigen Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette vorbestimmt werden.
Die Auswerteeinrichtung hat weiterhin bevorzugt eine Kommunikations-Schnittstelle oder ist mit einer Schnittstelle verbunden, welche zur Kommunikation mit mehreren verschiedenen Netzwerkumgebungen und/oder Bussystemen eingerichtet ist. So kann die Auswerteeinrichtung z.B. über einen gängigen Industriebus mit der Sensoranordnung verbunden sein und zugleich über eine Anbindung für ein übergeordnetes Cloud-System verfügen, z.B. mittels LAN oder WLAN-Anschluss oder dgl .
Gemäß einem weiteren unabhängigen Aspekt wird speziell zur Überwachung einer Leitungsführungseinrichtung für Reinraumanwendungen, eine Anordnung vorgeschlagen.
Dies umfasst eine Leitungsführungseinrichtung zum geschützten Führen von Versorgungsleitungen, wie Kabeln, Schläuchen oder dergleichen, zwischen zwei Anschlussstellen, von denen mindestens eine relativ zur anderen beweglich ist, wobei die Leitungsführungsvorrichtung eine Längsrichtung aufweist und unter Bildung eines stationären Untertrums, eines verfahrbaren Obertrums und dazwischen eines Umlenkbogen hin- und hergehend verfahrbar ist und eine flexible Umhüllung, insbesondere eine abriebarme und staubdicht verschließbare Umhüllung, mit mindestens einem Aufnahmekanal oder einer Anzahl nebeneinander angeordneter und in der Längsrichtung erstreckter Aufnahmekanäle für jeweils mindestens eine Versorgungsleitung oder für eine Stütztkette, aufweist, wobei die Leitungsführungsvorrichtung mit freitragendem Obertrum ausgeführt und angeordnet ist.
Gemäß diesem Aspekt zeichnet sich die Leitungsführungseinrichtung dadurch aus, dass eine Sensoranordnung vorgesehen ist mit mindestens einem Sensor oder Geber welcher einen Trum-Durchhang, entsprechend dem vertikalen Ausmaß des Durchhangs des freitragenden Obertrums relativ zu einer horizontalen Strecklage, erfasst und davon abhängig eine Ausgabe erzeugt .
Derartige Leitungsführungseinrichtung für Reinraumanwendungen sind z.B. in WO 2016/042134 Al, oder auch in WO 2020/148300 Al bzw. WO 2020/148596 Al vorgeschlagen worden.
Hierbei kann bei einer solchen Leitungsführungseinrichtung optional bzw. insbesondere in mindestens einem insbesondere in mindestens zwei Aufnahmekanälen, jeweils eine Stützkette vorgesehen sein, welche den Umlenkbogen vorgibt und zum Tragen des freitragenden Obertrum vorgesehen ist. Eine derartige Stützkette ist z.B. in der WO 2021/116467 Al vorgeschlagen worden. Die vorgeschlagene Sensoranordnung kann dabei gemäß eingangs erwähntem Kerngedanken auch indirekt Verschleiß der Leitungsführungseinrichtung, insbesondere entsprechend in dieser vorgesehener Stützketten, erkennen.
Die vorstehend erläuterten Merkmale zum ersten Aspekt sind ebenfalls mit dem zweiten Aspekt vorteilhaft kombinierbar.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der einzelnen Erfindungsaspekte lassen sich, ohne Beschränkung der Allgemeinheit des Vorstehenden, der nachfolgenden Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen entnehmen. Merkmale mit entsprechender bzw. identischer Struktur oder Funktion haben entsprechende Bezugszeichen und werden ggf . nicht wiederholt beschrieben. Hierbei zeigen:
FIG.1A-1B: in schematischer Seitenansicht eine konventionelle Energieführungskette mit freitragendem Obertrum, in gestreckter Stellung des Obertrums (FIG.1A) und mit kritischem Durchhang des Obertrums (FIG.1B) , wobei die Energieführungskette mit einem System zur indirekten Verschleißerkennung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist;
FIG.2: in schematischer Seitenansicht eine Leitungsführungsvorrichtung für Reinraumanwendungen, mit einem System zur indirekten Verschleißerkennung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in beiden Endstellungen der Leitungsführungsvorrichtung (links in FIG.2: voll ausgefahren, rechts in FIG.2: voll zurückgefahren) ; und
FIG.3A-3C: in schematischer Seitenansicht eine Momentanstellung einer konventionelle Energieführungskette mit gleitendem (bzw. abrollendem) Obertrum (FIG.3A) für lange Verfahrwege, welche mit einem System zur indirekten Verschleißerkennung (in der Vergrößerung aus FIG.3B) gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist, sowie in schematischer Gesamt-Seitenansicht nach FIG.3C einen bevorzugten Erfassungsbereich zur Anordnung der Sensoranordnung entlang des Verfahrwegs .
FIG.1A-1B zeigen eine Leitungsführungseinrichtung, hier eine Energieführungskette 10 an sich bekannter Bauart, zum Führen von Leitungen (nicht gezeigt) zwischen einem stationären Festpunkt 2 und einem dazu relativbeweglichen Mitnehmer 4. Die Energieführungskette 10 verfährt mit der hier linearen und horizontalen Bewegung des Mitnehmers 4, in der Fahrrichtung L über den Verfahrweg S. Die Energieführungskette 10 verfährt dabei unter Bildung eines stationären Untertrums 11 und eines verfahrbaren Obertrums 12. Die Energieführungskette 10 ist zwischen den Trumen 11, 12 in einem Umlenkbogen 3 mit Radius R, welcher mit der halben Geschwindigkeit des Mitnehmers 4 mitfährt, umgelenkt bzw. umgeschlagen. In FIG.1A-1B ist die Energieführungskette 10 freitragend, d.h. mit einem freitragenden Obertrum 12 ausgeführt, welches bestimmungsgemäß nicht aufliegen soll.
FIG.1A-1B zeigen weiterhin schematisch ein System 100 zur indirekten Verschleiß-Überwachung, mit einer Sensoranordnung 110 und einer damit signaltechnisch verbundenen und Auswerteeinrichtung 120.
Die Sensoranordnung 110 ist, wie FIG.1B veranschaulicht, angeordnet und eingerichtet, berührungslos den Trum-Durchhang TD der Energieführungskette 10 zu erfassen und eine entsprechende Ausgabe an die Auswerteeinrichtung 120 zu übermitteln, welche die Ausgabe auswertet, dahingehend ob ein kritisches Ausmaß an Trum- Durchhang TD (etwa wie in FIG.1B dargestellt) erreicht wurde. Wird dies erkannt, gibt die Auswerteeinrichtung 120 eine entsprechende Meldung über eine geeignete Schnittstelle (nicht gezeigt) aus. Dies kann insbesondere eine auf vorausschauende Wartung gerichtete Wartungsmeldung oder Wartungsempfehlung sein, welche an ein übergeordnetes System, z.B. eine Cloud-Lösung einem übergreifenden Montitoring- bzw. IoT-Netzwerk oder dgl . übermittelt wird.
Dabei kann die Auswerteeinrichtung 120 eingerichtet ist, die Verfahr-Richtung und/oder Verfahr-Bewegung der Energieführungskette 10 zu erkennen, und die Auswertung der Signale der Sensoranordnung 110, insbesondere von der Richtung bzw. Bewegung abhängig vornehmen. Hierzu kann die Auswerteeinrichtung 120 z.B. über ein Bus-System mit der Anlagensteuerung (nicht gezeigt) verbunden sein.
Die Sensoranordnung 110 umfasst einen Abstandssensor 111, z.B. ein Ultraschall-Entfernungsmessgerät und/oder ein Laser- Entfernungsmessgerät, welches in FIG.1A-1B vertikal nach unten ausgerichtet ist, um den Trum-Durchhang TD messtechnisch zu messen und als Ausgabe einen erfassten Messwert zum gemessenen Abstand, welcher den Trum-Durchhang TD anzeigt an die Auswerteeinrichtung 120 zu übermitteln. Der Abstandssensor 111 ist im Längsabschnitt vom Festpunkt 2 zur vollständig ausgefahrenen Stellung S des Mitnehmers 4 angeordnet, insbesondere in der dem Festpunkt 2 zugewandten Hälfte der Strecke zwischen Festpunkt 2 und vollständig ausgefahrener Stellung S.
FIG.2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach FIG.1A-1B im Wesentlichen durch zwei Aspekte. Als Leitungsführung ist im Beispiel aus FIG.2 eine Leitungsführungseinrichtung 20 für Reinraumanwendungen, wie z.B. in WO 2016/042134 Al, oder auch in WO 2020/148300 Al bzw. WO 2020/148596 Al vorgeschlagen, auf deren Lehre zur Verkürzung durch Bezugnahme verwiesen sei. Die Leitungsführungseinrichtung 20 kann mit oder ohne Stützketten ausgeführt sein, z.B. mit Stützketten gemäß WO 2021/116467 Al, auf deren Lehre zur Verkürzung durch Bezugnahme verwiesen sei.
Die Leitungsführungseinrichtung 20 ist bestimmungsgemäß ebenfalls mit einem freitragenden Obertrum 12 ausgeführt. In FIG.2 wird ein ähnliches Erfassungsprinzip für die Überwachung des Trum- Durchhangs TD genutzt. Wie in FIG.1A-1B ist eine Sensoranordnung 210 vorgesehen die auch in FIG.2 mindestens einen in der Verfahrebene und, insbesondere vertikal, auf das verfahrbare Obertrum 12 ausgerichteten Abstandssensor 111, 211 aufweist. Auch in FIG.2 kann der Abstandssensor 211 als Ultraschall- Entfernungsmessgerät und ein Laser-Entfernungsmessgerät ausgeführt sein. In FIG.2 ist hingegen der Abstandssensor 211 vertikal nach oben ausgerichtet, um den aktuellen Trum-Durchhang TD zu erfassen oder zu messen. Der Abstandssensor 211 kann dabei ohne besonderen Aufwand einer Auflage montiert sein, auf welcher das Untertrum 11 abgelegt ist und auf welcher der Endanschluss am Festpunkt 2 befestigt ist. Der Abstandssensor 211 ist in Richtung ausgefahrene Stellung S nahe dem Festpunkt 2 oder in Abstand dazu angebracht, je nach der Länge der Leitungsführungseinrichtung 20 und der Lage bei welcher der Durchhang am stärksten zu erwarten ist, typisch etwa auf halber Länge des Obertrums zwischen dem Umlenkbogen 3 und der Endstellung S des voll ausgefahrenen Mitnehmers 4 (links in FIG.2) . Mittels der Anordnung aus FIG.1-2 kann eine konstruktiv einfache und somit preiswerte kontinuierlichen Überwachung des aktuellen Durchhanges der Energieführungskette 10 bzw. der Leitungsführungseinrichtung 20 realisiert werden. Sobald sich ein kritischer Zustand des Energieführungssystems feststellen lässt, können durch die Auswerteeinrichtung 120, 220 vorausschauende Wartungsempfehlungen ausgegeben werden.
FIG.3A-3C zeigen den Fall einer Energieführungskette 30 für lange Verfahrwege mit einem gleitenden Obertrum 32, das je nach Position des fahrenden Mitnehmers 4 auf dem Untertum 31 und/oder auf Gleitschienen 34 in einer an sich bekannten Führungsrinne 35 (FIG.3C) abgleitet oder abrollt. FIG.3A zeigt beispielhaft eine Stellung der Energieführungskette 30 mit dem Mitnehmer 4 auf etwa halbe Strecke S/2, bei welcher das Obertrum 32 zunächst nur auf dem Untertrum 31 abgleitet oder abrollt bevor es in Richtung voll ausgefahrener Stellung S auf Gleitschienen 34 übergeht. Zwischen Umlenkbogen 3 und dem diesen zugewandten Aufsetzpunkt P des Obertrums 32 auf dem Untertum 31 befindet sich ein Übergangsbereich 37 mit welchem das Obertrum 32 vom Umlenkbogen 3 zum Auf setzpunkt P frei hängt. Mit zunehmendem Verschleiß bzw. zunehmender Abnutzung reduziert sich die Länge, hier Trum-Hänge genannt, des Übergangsbereichs 37, welche auch durch den Abstand TH1 bzw. TH2 (vgl . FIG.3C) zwischen Auf setzpunkt P und Umlenkbogen 3 dargestellt bzw. erfasst werden kann. Dies wird erfindungsgemäß bei einer gleitenden Energieführungskette 30 zur indirekten und präventiven Verschleiß-Überwachung ausgenutzt, wie nun anhand von FIG.3B-3C erläutert.
Wie in FIG.3B gezeigt ist eine Sensoranordnung 310 vorgesehen, die eingerichtet ist, eine Trum-Hanglänge TH1, TH2, entsprechend der Länge des Übergangsbereichs 37 zu erfassen und davon abhängig Ausgaben bzw. Signale zu erzeugen, welche an eine Auswerteeinrichtung 320 geeigneter Konfiguration übertragen werden. Die Sensoranordnung 310 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einfache Lichtschranken oder z.B. kapazitive Näherungsschalter, welche horizontal und senkrecht zur Verfahrebene der Energieführungskette 30 ausgerichtet sind.
Die Sensoranordnung 310 hat, wie FIG.3C zeigt, mehrere baugleiche Sensoren bzw. Geber 311A... 311D und die Auswerteeinrichtung 320 ist eingerichtet, entsprechend mehrere Ausgaben zur Überprüfung der erfassten Trum-Hanglänge TH1, TH2 auf Erreichen eines kritischen Ausmaßes auszuwerten. Die Sensoranordnung aus FIG.3C hat zwei Geber-Gruppen mit jeweils zwei Gebern 311A-311B bzw. 311C-311D die in einem horizontalen Abstand beanstandet angeordnet sind. Der Abstand kann dabei z.B. so gewählt sein, dass bei neuwertiger Trum-Hanglänge TH1 alle Geber 311A-311B bzw. 311C-311D gleichzeitig einerseits das hängende Obertrum 32 bzw. dessen Übergangsbereich 37 erfassen und zugleich andererseits den Umlenkbogen 3 erfassen. Wenn der Abstand geeignet eingestellt ist, kann z.B. bei kritischer Trum-Hanglänge, nur noch entweder von einer oder der anderen der beiden Geber-Gruppen 311A- 311B bzw. 311C-311D, Obertrum 32 und Umlenkbogen 3 erfasst werden, hingegen nicht mehr von allen 311A-311B bzw. 311C-311D Obertrum und Umlenkbogen gleichzeitig. So kann zuverlässig auf einen kritischen Durchhang bzw. eine übermäßig nachlassende Trum- Hanglänge TH2 geschlossen werden. Es sind auch andere Gestaltungen möglich, mit lediglich genau zwei Gebern oder Geber-Gruppen so, dass erst im kritischen Zustand alle oder mehrere Geber gleichzeitig ansprechen.
Allgemein können, wie FIG.3C beispielhaft zeigt, im vorbestimmten Längsabschnitt bzw. Erfassungsbereich EB entlang des Verfahrwegs eine Anzahl Geber 311A... 311D in Verfahrrichtung (L) verteilt angeordnet werden und horizontal auf die Energieführungskette 30 ausgerichtet sein. Dies erlaubt eine konstruktiv einfache Umsetzung, um die Trum-Hanglänge TH1, TH2 zu erfassen. Die die Geber 311A... 311D können vorzugsweise an der Führungsrinne 35 oberhalb des Untertrums 31 angebracht sein, insbesondere auf Höhe des gleitenden Obertrums 32, oder in einem Höhenbereich oberhalb des gleitenden Obertrums 32 und unterhalb der Oberseite des Umlenkbogens 3, wie in FIG.3C gezeigt.
Wie in FIG.3B gezeigt, ist die Sensoranordnung 310 räumlich begrenzt in einem Erfassungsbereich EB im Längsabschnitt vom Festpunkt 2 zur vollständig zurückgefahrenen Stellung des Mitnehmers 4 vorgesehen, hier etwa im Bereich von ca. +/-10% der Weglänge S um die Stellung, bei welcher der Mitnehmer 4 etwa 25% des Verfahrwegs, vgl . S/4, von der vollständig zurückgefahrenen Stellung (rechts in FIG.3B) bis zur vollständig ausgefahrenen Stellung S (links in FIG.3B) zurückgelegt hat. FIG.3B zeigt schematisch auch eine Führungsinne 35 und die darin vorgesehene Gleitschienen 34, welche fluchtend auf Höhe der Oberseite des Unterrums 31 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste
10 Energiekette (mit freitragendem Obertrum)
20 Leitungsführungseinrichtung (für Reinraumanwendungen)
30 Energiekette (mit gleitendem Obertrum)
2 Festpunkt
3 Umlenkbogen
4 Mitnehmer
11; 31 Untertrum
12 freitragendes Obertrum
32 gleitendes Obertrum
34 Gleitschiene
35 Führungsrinne
37 Übergangsbereich
100; 200; 300 Überwachungssystem
110; 210; 310 Sensoranordnung
111; 211 Abstandssensor (z.B. Ultraschall-Entfernungsmesser)
120; 220; 320 Auswerteeinrichtung
311A, 311B, 311C, 311D Geber / Näherungsschalter
EB Erfassungsbereich
H Einbauhöhe
L Verfahrrichtung
P Aufsetzpunkt (gleitendes Obertrum)
R Radius
5 Verfahrweg
TD Trum-Durchhang (vertikal)
TH1, TH2 Trum-Hanglänge (ggf. Horizontal gemessen)

Claims

Verfahren und System zur indirekten Erkennung von Verschleiß einer Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Überwachung einer verfahrbaren
Leitungsführungseinrichtung (10; 20; 30) , insbesondere einer Energieführungskette, zum Führen mindestens einer Leitung, wie z.B. eines Kabels, Schlauchs oder dgl . , zwischen einem stationären Festpunkt (2) und einem dazu relativbeweglichen Mitnehmer (4) , wobei die Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10; 30) beim Verfahren ein stationäres Untertrum (11; 31) , ein verfahrbares Obertrum (12;32) und dazwischen einen Umlenkbogen (3) aufweist, und mit freitragendem Obertrum (12) ausgeführt und angeordnet ist; oder mit gleitendem Obertrum (32) ausgeführt und angeordnet ist, mittels eines Überwachungssystems (100; 200; 300) umfassend eine Sensoranordnung (110; 210; 310) und eine Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) , welche signaltechnisch mit der Sensoranordnung verbunden ist, wobei die Sensoranordnung berührungslos eine Position der Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10; 30) erfasst und davon abhängig eine Ausgabe erzeugt, welche die Auswerteeinrichtung auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines freitragenden Obertrums (12) , die Sensoranordnung (110; 210) einen Trum-Durchhang (TD) , entsprechend dem vertikalen Ausmaß des Durchhangs des freitragenden Obertrums (12) relativ zu einer horizontalen Strecklage (LG) , erfasst und davon abhängig die Ausgabe erzeugt; oder dass im Fall eines gleitenden Obertrums (32) , die Sensoranordnung (310) eine Trum-Hanglänge (TH1, TH2) , entsprechend der Länge über welche sich das Obertrum (32) frei hängend zwischen dem Umlenkbogen (33) und einem Aufsetzpunkt (P) des Obertrums (32) auf dem Untertrum (31) erstreckt, und/oder den Trum-Durchhang (TD) im Bereich der Trum-Hanglänge (TH1, TH2 ) erfasst und davon abhängig die Ausgabe erzeugt; und dass die Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) zwecks indirekter Verschleißerkennung die Ausgabe auswertet zur Überprüfung des erfassten Trum-Durchhangs (TD) bzw. der erfassten Trum-Hanglänge (TH1, TH2) auf Erreichen eines kritischen Ausmaßes und eine entsprechende Meldung ausgibt, insbesondere eine auf vorausschauende Wartung gerichtete Wartungsmeldung . System zur Überwachung einer Leitungsführungseinrichtung (10; 20; 30) , insbesondere einer Energieführungskette, zum Führen mindestens einer Leitung, wie z.B. eines Kabels, Schlauchs oder dgl . , zwischen einem stationären Festpunkt
(2) und einem dazu relativbeweglichen Mitnehmer (4) , wobei die Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10; 30) verfahrbar ist unter Bildung eines stationären Untertrums (11; 31) , eines verfahrbaren Obertrums (12; 32) und dazwischen eines Umlenkbogens (3) , und die Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10) mit freitragendem Obertrum (12) ausgeführt und angeordnet ist; oder die Leitungsführungseinrichtung bzw. Energieführungskette (30) mit gleitendem Obertrum (32) ausgeführt und angeordnet ist; das System (100; 200; 300) umfassend eine Sensoranordnung (110; 210; 310) und eine Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) , welche signaltechnisch mit der Sensoranordnung verbunden ist, wobei die Sensoranordnung angeordnet und eingerichtet ist, berührungslos eine Position der Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10; 30) zu erfassen und davon abhängig eine Ausgabe zu erzeugen, und die Auswerteeinrichtung angeordnet und eingerichtet ist, die Ausgabe auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines freitragenden Obertrums (12) , die Sensoranordnung (110; 210) angeordnet und eingerichtet ist, einen Trum-Durchhang (TD) , entsprechend dem vertikalen Ausmaß des Durchhangs des freitragenden Obertrums (12) relativ zu einer horizontalen Strecklage (LG) , zu erfassen und davon abhängig die Ausgabe zu erzeugen; oder dass im Fall eines gleitenden Obertrums (32) , die Sensoranordnung (310) angeordnet und eingerichtet ist, eine Trum-Hanglänge (TH1, TH2 ) , entsprechend der Länge über welche sich das Obertrum (32) frei hängend zwischen dem Umlenkbogen (3) und einem Aufsetzpunkt (P) des Obertrums (32) auf dem Untertrum (32) erstreckt, und/oder den Trum- Durchhang (TD) im Bereich der Trum-Hanglänge (TH1, TH2 ) zu erfassen und davon abhängig die Ausgabe zu erzeugen; und dass die Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) eingerichtet ist, die Ausgabe zur Überprüfung des erfassten Trum-Durchhangs (TD) bzw. der erfassten Trum-Hanglänge (TH1, TH2) auf Erreichen eines kritischen Ausmaßes auszuwerten und vorzugsweise zwecks indirekter Verschleißerkennung eine entsprechende Meldung auszugeben, insbesondere eine auf vorausschauende Wartung gerichtete Wartungsmeldung.
3. Verfahren bzw. System nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (110; 210; 310) und/oder die Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) eingerichtet ist, die Verfahr-Richtung und/oder Verfahr-Bewegung der Leitungsführungseinrichtung (20) bzw. Energieführungskette (10; 30) zu erkennen, und die Auswertung der Ausgabe insbesondere von der Richtung bzw. Bewegung abhängig erfolgt.
4. Verfahren bzw. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (110; 210;
310) mindestens einen Sensor (111; 211; 311A... 311D) bzw. Geber umfasst, welcher stationär in mindestens einem als Erfassungsbereich vorbestimmten Längsabschnitt (ES) entlang des Verfahrwegs angeordnet ist, wobei vorzugsweise im Fall eines freitragenden Obertrums (12) , der Erfassungsbereich im Längsabschnitt vom Festpunkt (2) zur vollständig ausgefahrenen Stellung des Mitnehmers (4) liegt, insbesondere in der dem Festpunkt (2) zugewandten Hälfte der Strecke zwischen Festpunkt (2) und vollständig ausgefahrener Stellung (S) ; im Fall eines gleitenden Obertrums (12) , der Erfassungsbereich (EB) im Längsabschnitt vom Festpunkt (2) zur vollständig zurückgefahrenen Stellung des Mitnehmers (4) liegt, insbesondere im Bereich von etwa +/-10% Weglänge um die Stellung, bei welcher der Mitnehmer etwa 25% des Verfahrwegs (S/4) von der vollständig zurückgefahrenen Stellung bis zur vollständig ausgefahrenen Stellung (S) zurückgelegt hat. Verfahren bzw. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung mindestens einen in der Verfahrebene und, insbesondere vertikal, auf das verfahrbare Obertrum (12) ausgerichteten Abstandssensor (111; 211) umfasst, wobei der Abstandssensor vorzugsweise ein Ultraschall- Entfernungsmessgerät und/oder ein Laser-Entfernungsmessgerät umfasst . Verfahren bzw. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere im Fall eines freitragenden Obertrums (12) , der Abstandssensor (211) vertikal nach oben ausgerichtet ist, um Trum-Durchhang (TD) zu erfassen und vorzugsweise auf der Auflage für das Untertrum in Richtung ausgefahrene Stellung neben dem Festpunkt (2) oder in Abstand zum Festpunkt (2) angebracht ist.
Verfahren bzw. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (111) vertikal nach unten ausgerichtet ist, insbesondere im Fall eines gleitenden Obertrums (12) um mittels Trum-Durchhangs (TD) die Trum- Hanglänge (TH1, TH2) zu erfassen. Verfahren bzw. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere nach Anspruch 4 im Fall eines gleitenden Obertrums (32) , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (310) in einem als Erfassungsbereich (EB) vorbestimmten Längsabschnitt entlang des Verfahrwegs eine Anzahl Geber (311A... 311D) aufweist, die in Verfahrrichtung (L) verteilt vorgesehen sind, und horizontal auf die Energieführungskette (30) ausgerichtet sind um die Trum-Hanglänge (TH1, TH2 ) zu erfassen, wobei die Geber (311A... 311D) vorzugsweise an einer Führungsrinne (35) und/oder oberhalb des Untertrums (31) angebracht sind, insbesondere auf Höhe des gleitenden Obertrums (32) oder in einem Höhenbereich oberhalb des gleitenden Obertrums (32) und unterhalb der Oberseite des Umlenkbogens (3) . Verfahren bzw. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (310) mehrere baugleiche Sensoren bzw. Geber (311A... 311D) umfasst und die Auswerteeinrichtung (320) eingerichtet ist, entsprechend mehrere Ausgaben zur Überprüfung des erfassten Trum-Durchhangs (TD) bzw. der erfassten Trum-Hanglänge (TH1, TH2) auf Erreichen eines kritischen Ausmaßes auszuwerten. Verfahren bzw. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (110; 210; 310) Trum-Durchhang bzw. Trum-Hanglänge vollautomatisch im laufenden Betrieb erfasst und die Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) zwecks indirekter Verschleißerkennung die entsprechenden Ausgaben vollautomatisch laufend auswertet. Verfahren bzw. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) einen Speicher aufweist, in welchem ein anwendungsspezifisch vorbestimmter Grenzwert eines kritischen Ausmaßes des Trum-Durchhangs bzw. der Trum-Hanglänge gespeichert ist bzw. wird. Verfahren bzw. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (120; 220; 320) eine Schnittstelle aufweist oder mit einer Schnittstelle verbunden ist, welche zur Kommunikation mit mehreren verschiedenen Netzwerkumgebungen und/oder Bussystemen eingerichtet ist. Anordnung zur Überwachung einer Leitungsführungseinrichtung (20) für Reinraumanwendungen, umfassend eine Leitungsführungseinrichtung zum geschützten Führen von Versorgungsleitungen, wie Kabeln, Schläuchen oder dergleichen, zwischen zwei Anschlussstellen, von denen mindestens eine relativ zur anderen beweglich ist, wobei die Leitungsführungsvorrichtung eine Längsrichtung (L) aufweist und unter Bildung eines stationären Untertrums (11) , eines verfahrbaren Obertrums (12) und dazwischen eines Umlenkbogen (3) hin- und hergehend verfahrbar ist und eine flexible Umhüllung (22) mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter und in der Längsrichtung erstreckter Aufnahmekanäle für jeweils mindestens eine Versorgungsleitung oder für eine Stütztkette, aufweist wobei die Leitungsführungsvorrichtung mit freitragendem Obertrum (12) ausgeführt und angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoranordnung (220) vorgesehen ist mit mindestens einem Sensor oder Geber (221) , welcher einen Trum-Durchhang des Obertrums (12) relativ zu einer horizontalen Strecklage erfasst und davon abhängig eine Ausgabe erzeugt. Anordnung mit Leitungsführungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das in mindestens einem insbesondere in mindestens zwei Aufnahmekanälen eine Stützkette vorgesehen ist, welche den Umlenkbogen vorgibt und zum Tragen des freitragenden Obertrum (12) vorgesehen ist. Anordnung mit Leitungs führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14 , gekennzeichnet durch die kennzeichnenden Merkmale nach einem der Unteransprüche 3 bis 12 .
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