ES2878578T3

ES2878578T3 - Sistema para la monitorización de cables en una cadena portacables

Info

Publication number: ES2878578T3
Application number: ES17728450T
Authority: ES
Inventors: Sebastian Krista
Original assignee: Igus GmbH
Current assignee: Igus GmbH
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2037-04-24
Also published as: BR112019022034B1; KR20190141717A; CA3060087C; US11698313B2; CN110869642B; BR112019022034A2; WO2018196949A1; JP2020517942A; EP3615842B1; JP7053666B2; CN110869642A; KR102458086B1; US20210116317A1; CA3060087A1; EP3615842A1

Abstract

Sistema de monitorización para la monitorización de estado de un cable (70) que está guiado en una cadena portacables (1) entre una base y un elemento de arrastre móvil con respecto a la misma, que comprende: - una cadena portacables (1) que se puede desplazar a lo largo de un recorrido y a este respecto forma un ramal móvil (1B) con un extremo de conexión para el elemento de arrastre (4), un ramal fijo (1A) con un extremo de conexión para la base (2) y entre ambos ramales una curva de deflexión (1C); y - un dispositivo de monitorización (60) con al menos un transmisor (62) dispuesto en la cadena portacables (1) que evalúa una señal (61) generada por medio del transmisor para monitorizar si se produce un estado de fallo durante el funcionamiento de la cadena portacables; caracterizado porque - el transmisor (62) presenta dos conductores indicadores (62A, 62B) eléctricos guiados por la cadena portacables, que discurren al menos a lo largo de una longitud predominante del ramal móvil (1B); y - el dispositivo de monitorización (60) comprende un circuito con un equipo de medición (64) para la medición del valor de resistencia o de conductancia; y - porque en cada caso un punto final de cada uno de los dos conductores indicadores (62A, 62B) está conectado al equipo de medición (64) en un extremo de conexión (2) de la cadena portacables (1) y cada uno de los otros puntos finales de los conductores indicadores, en particular en el otro extremo de conexión (4) de la cadena portacables (1), está cortocircuitado (23), de modo que los conductores (62A, 62B) forman un bucle de medición, cuyo valor de resistencia o de conductancia se puede medir por el equipo de medición (64).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema para la monitorización de cables en una cadena portacables

La invención se refiere en general a un sistema para la monitorización de posición y/o de cables en una cadena portacables. La invención se refiere en especial a un sistema de monitorización para una cadena portacables, que sirve para guiar dinámicamente al menos una línea, tal como, por ejemplo, un cable, manguera o similar, entre una base y un elemento de arrastre que es móvil con respecto a la misma. Un sistema genérico comprende a este respecto, por un lado, una cadena portacables que se puede desplazar a lo largo de un recorrido y, a este respecto, de manera variable, en función de la posición del elemento de arrastre, forma un ramal móvil con un extremo de conexión para el elemento de arrastre, un ramal fijo con un extremo de conexión para la base y una curva de deflexión entre los dos ramales. Por otro lado, el sistema comprende un dispositivo de monitorización con al menos un transmisor dispuesto en la cadena portacables, evaluando el dispositivo de monitorización una señal generada por medio del transmisor para monitorizar si se produce un estado de error durante el funcionamiento de la cadena portacables.

Ya se conocen diferentes sistemas de este tipo. Por ejemplo, las solicitudes de patente WO 2004/090375 A1 y WO 2013/156607 A1 divulgan sistemas con un transductor de fuerza entre el elemento de arrastre y la cadena portacables para monitorizar si las fuerzas que se producen están dentro de un intervalo de tolerancia.

La solicitud de patente WO 2015/118143 A1 divulga un sistema con un transmisor de acción mecánica que por medio de un cordón de activación detecta un daño en la cadena portacables. Un sistema similar se conoce por el documento JP 2009 052 714 A, en el que, en este caso, se propone un sistema de detección de roturas con una fibra óptica, es decir, se puede detectar una rotura en función de la cantidad de luz.

Los sistemas antes mencionados tienen la desventaja de que en principio solo reconocen un daño que ya se ha producido. Por lo tanto, no permiten en particular una conservación prospectiva o mantenimiento predictivo (en inglés: predictive maintenance).

En la solicitud de patente EP 1521 015 A2 se ha descrito un sistema de monitorización que puede permitir el mantenimiento orientado al estado. En este sentido, por ejemplo, el grado de desgaste de la cadena portacables se determina de manera limitada localmente por medio de elementos de desgaste de acción electromecánica, por ejemplo, deterioro relacionado con el desgaste en el lado estrecho de un eslabón de la cadena. Sin embargo, este sistema no proporciona ninguna información sobre la posición actual de la cadena portacables o sobre el estado de una línea guiada.

En el documento DE 20 2016 000 501 U1, el solicitante ha propuesto un sistema perfeccionado para la monitorización de estado de una cadena portacables, que se puede desplazar a lo largo de un recorrido y a este respecto forma un ramal móvil con un extremo de conexión para el elemento de arrastre, un ramal fijo con un extremo de conexión para la base y entre los dos hilos forma una curva de deflexión. Este sistema tiene un dispositivo de monitorización con uno o más transmisores dispuestos en la cadena portacables, en concreto, con módulos de radio para la detección de desgaste, y evalúa su señal para monitorizar si se produce un estado de fallo durante el funcionamiento de la cadena portacables.

También se conoce ya determinar la vida útil esperada de los cables en cadena portacables por medio de ensayos de laboratorio debido a un aumento característico en la resistencia del conductor, que normalmente solo ocurre después de muchos cientos de miles o millones de ciclos de prueba.

Por último, por la patente US 7.023.217 B1, ya se conoce en este contexto un sistema de monitorización que permite realizar una detección del estado de desgaste de conductores eléctricos, en particular de cables planos, por ejemplo en un arrastre de cables. En este sentido, varios conductores del cable plano se miden por medio de una disposición de circuito compleja con un multiplexor de relé y un voltímetro de precisión. Sin embargo, debido a la compleja disposición del circuito y la tecnología de conexión propuesta en ambos extremos de conexión de la cadena portacables, esta solución no es muy adecuada para un uso en el funcionamiento práctico o activo de una cadena portacables.

Por lo tanto, un primer objetivo de la presente invención consiste en proponer un sistema de monitorización adecuado para el funcionamiento continuo, que permita una detección precoz del desgaste, en particular antes de una rotura de línea. El sistema de monitorización permitirá, en particular, el mantenimiento prospectivo o predictivo para reducir los tiempos de inactividad o evitarlos por completo. Será lo más sencillo posible estructuralmente y afectará notablemente al funcionamiento. Este primer objetivo se consigue mediante un sistema según la reivindicación 1.

De acuerdo con un primer aspecto, se propone un sistema de monitorización para la monitorización de estado de un cable en una cadena portacables.

Para solucionar el problema mencionado al principio, en un sistema según el preámbulo de la reivindicación 1, se propone que el transmisor presente dos conductores indicadores eléctricos guiados por la cadena portacables, que discurren a lo largo de una longitud predominante del ramal móvil o, por ejemplo, en toda la longitud, y que el dispositivo de monitorización comprenda un circuito con un equipo de medición para medir la resistencia o la conductancia. Además, el primer aspecto prevé que, en cada caso, un punto final proximal de cada uno de los dos conductores indicadores, es decir, los puntos finales en uno de los dos extremos de conexión de la cadena portacables, estén conectados al equipo de medición y el otro o los otros puntos finales distales respectivos de los dos conductores indicadores están en cortocircuito. Estos puntos finales de los dos conductores indicadores pueden terminar en una posición longitudinal determinada de la cadena portacables o preferentemente en el otro extremo de conexión distal de la cadena portacables. Debido al cortocircuito, los conductores forman un bucle de medición, cuyo valor de resistencia o conductancia puede medirse por el equipo de medición. Por ejemplo, es concebible un bucle de medición continuo sin interrupción por un componente de cortocircuito separado, es decir, un conductor indicador representa la ruta hacia o desde proximal a distal y el otro conductor indicador representa la ruta de regreso o viceversa. Sin embargo, un componente de cortocircuito separado es más práctico, ya que permite el uso de cables de varios hilos existentes y no requiere un bucle de medición continuo.

La idea central consiste en que el circuito comprende un equipo de medición para medir un valor de resistencia o conductancia del conductor indicador y que el conductor indicador está realizado en forma de bucle de modo que se puede medir en un lado en el mismo extremo de conexión de la cadena portacables. Además, el valor de resistencia medido aumenta con la curva hacia adelante y hacia atrás y el efecto relacionado con el desgaste casi se duplica, lo que simplifica la detección temprana confiable de una rotura de hilo o hebra.

En un perfeccionamiento preferido del primer aspecto, está previsto que el dispositivo de monitorización comprenda una unidad de evaluación que presente un circuito lógico integrado y una memoria de valores de referencia. A este respecto, el circuito lógico puede recibir una señal de salida del equipo de medición y usarla para la comparación con al menos un valor de referencia almacenado previamente de la memoria de valores de referencia.

La unidad de evaluación permite a este respecto la adaptación modular específica de la aplicación del dispositivo de monitorización, incluso con la misma topología del circuito de detección, por ejemplo mediante programación adecuada de las funciones de evaluación y/o el almacenamiento variable de los parámetros operativos en la unidad de evaluación. La unidad de evaluación permite, a este respecto, entre otras cosas, también un sistema modular con varios módulos de circuito que, según el aspecto de monitorización deseado, están realizados en cada caso estructuralmente idénticos e independientemente del conductor indicador usado, por ejemplo, un tipo de circuito para la monitorización de posición y un tipo de circuito para la monitorización de cables. Además, se facilita la consideración flexible de diversas variables, tales como parámetros de aplicación y dependientes del tiempo de ejecución, así como de parámetros ambientales, por ejemplo, la longitud de la cadena portacables, el radio de curvatura, el número de ciclos, la temperatura, etc. El circuito de detección y la unidad de evaluación pueden estar integrados como módulos en un grupo constructivo común, dado el caso también en una placa de circuito impreso, o se pueden realizar separados espacialmente.

En particular para realizar una medición real o detección metrológica de la magnitud eléctrica, es ventajoso cuando el circuito comprende un equipo de medición conectado en el lado de entrada al conductor indicador para detectar por medición cuantitativa la magnitud eléctrica, en particular un parámetro eléctrico del indicador conductor, y en el lado de salida uno de ellos proporciona una señal dependiente para la unidad de evaluación. El término medición puede entenderse a este respecto en el sentido de la definición de la norma DIN, DIN 1319.

En particular, pero no solo en el caso de detección metrológica, la unidad de evaluación puede presentar un circuito lógico integrado, tal como, por ejemplo, un microcontrolador o similar, con una memoria de valores de referencia para evaluar las magnitudes adquiridas o medidas en relación con uno o varios valores de referencia, por ejemplo, un intervalo de tolerancia. A este respecto, el equipo de medición puede estar realizado de cualquier forma, opcionalmente de manera completamente analógica, parcialmente analógica o parcialmente digital o puramente digital. Debido al circuito lógico preferentemente programable, la unidad de evaluación se puede adaptar modular y opcionalmente al circuito de medición. La memoria de valores de referencia también puede diseñarse por separado de la unidad de evaluación real, por ejemplo, cuando esta última consulta a la primera según sea necesario, pero preferentemente forma parte del circuito lógico.

El diseño modular permite, por ejemplo, una medición de impedancia o resistencia adaptada a la aplicación, independientemente del conductor indicador utilizado. Dado que el valor absoluto depende, entre otras cosas, de la longitud total del conductor indicador, que discurrirá al menos a lo largo de una longitud predominante del ramal móvil, es decir, los valores de medición que se esperan dependen en gran medida de la aplicación en la que se utiliza la cadena portacables. Mediante medición continua de resistencia o impedancia, por ejemplo, se puede predecir de manera relativamente fiable un fallo inminente de hilos debido a una rotura por fatiga en un cable eléctrico, como se muestra a continuación en el primer aspecto. A diferencia de lo que se propone en el documento US 7.023.217 B1, por ejemplo, no es necesario con la unidad de evaluación propuesta proporcionar una cadena portacables o línea inactiva redundante solo con fines de referencia.

El al menos un conductor indicador se extiende preferentemente al menos sobre la mayor parte de la longitud de la cadena portacables, en particular sobre toda la parte de la longitud de la cadena portacables que se puede mover durante el funcionamiento. Preferentemente el conductor indicador se extiende a este respecto al menos a lo largo de la mitad de la longitud de la cadena portacables que se encuentra cerca del elemento de arrastre o colinda con este, ya que la solicitación debida a la fuerza de tracción y empuje suele ser mayor aquí y el comportamiento atípico ocurre con mayor frecuencia allí. El conductor indicador se extenderá a este respecto al menos a lo largo de la sección longitudinal crítica de la cadena portacables, normalmente el primer tercio visto desde el elemento de arrastre.

El conductor indicador eléctrico puede estar realizado por separado, como línea adicional, o preferentemente como componente de un cable usado en la aplicación. En ambos casos, el conductor indicador se guía preferentemente de la misma manera que una línea activa y en la cadena portacables, en particular de forma continua desde un extremo de la cadena portacables al otro y, dado el caso, también en forma de bucle hacia atrás hacia un extremo.

El circuito o equipo de medición para esto puede estar realizado en particular para la medición de voltaje en tecnología de cuatro cables, similar al principio de un puente Thomson (también denominado puente Kelvin), con una resistencia de referencia incorporada utilizando tecnología de cuatro cables, un amplificador diferencial y un convertidor analógico-digital para registrar con precisión valores de resistencia aún más pequeños de una línea indicadora. Un perfeccionamiento de este tipo prevé, por ejemplo, que para el o cada bucle de medición esté previsto un amplificador de instrumento separado, que está conectado en el lado de entrada a ambos puntos finales de los conductores indicadores y, en el lado de salida, a un convertidor analógico-digital, en particular, a un convertidor analógico-digital integrado en el circuito lógico. Preferentemente, una resistencia de referencia está conectada en serie con el o los bucles de medición, alimentando una fuente de corriente constante una corriente de medición a través del/de los bucle(s) de medición y, dado el caso, una resistencia de referencia. Por medio de la resistencia de referencia, la medición de voltaje en tecnología de cuatro cables, similar al principio de un puente Thomson, también puede detectar una resistencia muy pequeña del bucle de medición de los dos conductores indicadores con suficiente precisión.

El bucle de medición formado por el conductor indicador de dos partes que va hacia adelante y hacia atrás está formado preferentemente por medio de dos hilos de medición adicionales especialmente dedicados o asignados en un cable de suministro de múltiples hilos activo, cuyos hilos restantes sirven para el propósito de suministro real, por ejemplo, transmisión de datos o suministro de corriente.

Los hilos de medición dedicados se cortocircuitan preferentemente por medio de un componente de cortocircuito en el extremo del lado del elemento de arrastre y se conectan al equipo de medición del circuito en el extremo del lado de la base, es decir, el circuito y dado el caso la unidad de evaluación pueden simplemente estar dispuestos en la parte estacionaria de la instalación. El circuito también se puede realizar opcionalmente a la inversa cuando el circuito está previsto en el lado del elemento de arrastre, lo que es particularmente útil para una unidad de evaluación dispuesta en la parte de máquina desplazable.

Para la monitorización de estado de un cable, es especialmente ventajoso cuando los hilos de medición, que forman la parte esencial de los conductores indicadores, están trenzados o, dado el caso, trenzados junto con otros hilos activos en un cable de alimentación utilizado apropiadamente durante el funcionamiento. De esta manera, el valor informativo de la detección se adapta de la manera más realista posible al desgaste de los núcleos activos que realmente se van a monitorizar. A este respecto, los hilos de medición pueden en particular ser de construcción idéntica al menos a un hilo que está activo durante el funcionamiento y pueden estar trenzados o entrelazados de manera análoga a este. En particular, los hilos de medición pueden estar realizados para que sean idénticos al hilo más susceptible al desgaste. En el caso de líneas con una gran sección transversal, también es concebible diseñar los hilos de medición con una sección transversal de conductor más pequeña e interpolar al estado de un hilo principal más fuerte, en particular por medio de la unidad de evaluación.

Preferentemente, el circuito lógico integrado o, de manera especialmente preferente, la unidad de evaluación tiene una entrada de operador para almacenar como valor de referencia un valor de resistencia o conductancia medido por el equipo de medición durante la puesta en servicio. De este modo, el valor normal para el estado original o sin desgaste del bucle de medición o del conductor indicador también puede ser definido de manera sencilla por el propio usuario final. Con ello, el dispositivo de monitorización se programa inherentemente de una manera específica de la aplicación sin que, por ejemplo, se tenga que conocer la longitud de la cadena portacables o datos similares. En particular, en relación con la última característica mencionada, es ventajoso cuando la unidad de evaluación está programada para activar un mensaje de advertencia cuando el valor de resistencia o conductancia del conductor indicador se desvía del valor de referencia en una cantidad predeterminada, en particular una cantidad en el intervalo del 15-25 % del valor de referencia. Mediante una cantidad determinada empíricamente como valor umbral, la monitorización del cable puede tener lugar solamente con el conocimiento del valor normal original para el valor de resistencia o conductancia.

Para todos los aspectos anteriores, es decir, también para la monitorización de posición y/o monitorización de estado de línea, son ventajosos los siguientes perfeccionamientos.

La unidad de evaluación presenta preferentemente una memoria para datos de aplicación y comprende una lógica que evalúa la señal emitida por el circuito en función de los datos de aplicación almacenados. Este modo de construcción permite, por ejemplo, memorizar valores nominales o un campo de tolerancia. Por ejemplo, los datos de referencia pueden registrarse con el circuito en un proceso de inicialización en el procedimiento previsto normal de una nueva cadena portacables y almacenarse en la unidad de evaluación. Los datos de referencia específicos de la aplicación y/o específicos de la ubicación, por ejemplo, también pueden obtenerse de un laboratorio de pruebas y almacenarse previamente en la unidad de evaluación o transmitirse a la misma.

En particular, en el último caso mencionado, la unidad de evaluación puede presentar una entrada a través de la cual se registra la posición actual del elemento de arrastre. Esto permite leer de la memoria un valor de referencia que es válido actualmente en función de la posición, lo que es particularmente importante para las magnitudes sensibles a la geometría.

La unidad de evaluación puede comprender una interfaz de comunicación, por ejemplo una interfaz WLAN, para la conexión con un sistema de nivel superior para leer o enviar datos, por ejemplo, para la inicialización, para fines de mantenimiento o para la recopilación de datos del fabricante.

En particular, para una detección metrológica precisa, es ventajoso cuando el dispositivo de monitorización presenta un sensor de temperatura para la normalización de la temperatura. Esto se puede proporcionar, por ejemplo, como componente de una unidad de evaluación modular.

Para aumentar la modularidad, el dispositivo, como parte del circuito o la unidad de evaluación, puede presentar un circuito lógico, en particular un microcontrolador, ASIC, DSP o similar, que procesa digitalmente la magnitud eléctrica detectada, en particular para su comparación con un valor de referencia de una memoria de valores de referencia. Esto es en particular ventajoso cuando el circuito detecta la magnitud eléctrica de manera analógica.

El circuito puede detectar la magnitud eléctrica de manera continua o en tiempo discreto a intervalos de tiempo regulares o aleatorios mientras la cadena energética está en funcionamiento. En este sentido, un filtro, en particular un filtro de valor medio o de pico, está previsto preferentemente en el circuito o en la unidad de evaluación para filtrar fluctuaciones irrelevantes, por ejemplo debido a interferencias electromagnéticas y similares.

El dispositivo puede, en particular como módulo, estar dispuesto de forma estacionaria en la base, estando conectado el conductor indicador al circuito por un lado en el extremo de conexión para la base.

El principio fundamental del sistema de monitorización propuesto en este caso es adecuado para el funcionamiento continuo, tanto para monitorizar el curso espacial de la cadena portacables durante el funcionamiento como para monitorizar el estado de un cable de alimentación o de datos de una cadena portacables durante el funcionamiento continuo. Los sistemas sirven en particular para mantenimiento preventivo y/o parada de seguridad.

Otras características y efectos ventajosos de la invención se explican con más detalle a continuación por medio de algunos ejemplos de realización preferidos con referencia a los dibujos adjuntos. A este respecto, muestran:

las figuras 1A-1B: como diagrama esquemático en vista lateral (Figura 1A) y sección transversal esquemática (Figura 1B) un sistema de monitorización;

las figuras 2A-2B: como diagrama esquemático en vista lateral (Figura 2A) y sección transversal esquemática (Figura 2B) un sistema de monitorización de acuerdo con una variante;

la figura 3: un esquema de un campo de tolerancia dentro del cual se encontrará una magnitud eléctrica en el conductor indicador;

la figura 4: como diagrama esquemático en vista lateral un tercer ejemplo de realización de un sistema de monitorización;

la figura 5: como diagrama esquemático en vista lateral un cuarto ejemplo de un sistema de monitorización de acuerdo con otra variante, con una interfaz de comunicación inalámbrica a un módulo de comunicación;

las figuras 6A-6B: como diagrama esquemático en vista lateral (Figura 6A) un ejemplo de realización de acuerdo con la invención de un sistema de monitorización de acuerdo con un aspecto adicional, con interfaz de comunicación inalámbrica a un módulo de comunicación, y como módulo de circuito separado (Figura 6B) para la monitorización de estado de un cable en una cadena portacables; y

la figura 7: una foto de un cable de alimentación eléctrico parcialmente expuesto con hilos trenzados.

En todos los dibujos, los mismos símbolos de referencia denotan características con una naturaleza o efecto equivalente. Para facilitar las cosas, se evitan repeticiones.

En las figuras 1-7 se muestra una cadena portacables, generalmente designada con 1, con un ramal horizontal estacionario 1A, también llamado ramal inferior en el caso de una disposición horizontal, un ramal móvil 1B, también llamado ramal superior en la disposición horizontal, así como con - como transición de posición variable entre ellos -una curva de desviación 1C desplazable, aproximadamente en forma de U, que garantiza un radio de curvatura predefinido. En este caso se muestra una denominada cadena portacables 1 denominada "deslizante", es decir, no autoportante para distancias de viaje largas, típicamente > 3 m. En el caso de cadena portacables 1 de este tipo, el ramal móvil 1B puede deslizarse o rodar fuera del ramal estacionario 1A. No se muestran los patines o rodillos conocidos per se. A este respecto, el radio de curvatura predefinido del arco de deflexión 1C, para proteger las líneas guiadas (no mostradas), es claramente mayor que la distancia de contacto entre los ramales 1A, 1B. En principio, sin embargo, la invención también es adecuada para cadena portacables autoportantes o aplicaciones verticales (no mostradas).

La zona de extremo del ramal estacionario 1A forma un primer punto de conexión de la cadena portacables 1 y está unida a una base que está fijada en el espacio al entorno y que forma el punto fijo 2 de la cadena portacables 10. La zona final del ramal móvil 1B forma un segundo punto de conexión de la cadena portacables 1 y está unida a un elemento de arrastre 4 que es móvil con respecto al punto fijo 2, es decir, conectado a la parte móvil a suministrar, por ejemplo de una máquina o planta industrial.

De una manera en sí conocida, el elemento de arrastre 4 se mueve de acuerdo con las flechas representadas en las figuras 1-7 en una dirección hacia delante y hacia atrás y tira o empuja a este respecto la cadena portacables 1. En las figuras 1-7, el elemento de arrastre 4 y, por lo tanto, la posición de la cadena portacables 10 se muestra puramente a modo de ejemplo, solo a modo de ilustración como una instantánea o posiciones intermedias instantáneas. La cadena portacables 1 está diseñada para un movimiento cuasiplanar a lo largo de la dirección hacia delante y hacia atrás, es decir, con ramales 1A, 1B que permanecen paralelos, y se compone esencialmente de eslabones de cadena (no mostrados con más detalle) que, por ejemplo, se pueden angular perpendicularmente a ejes de pivote paralelos al plano de las figuras 1-7. La cadena portacables 1 puede estar guiada lateralmente en todas las formas de realización en un canal de guía 5 mostrado esquemáticamente con más detalle en la figura 1B. Un estado de fallo raro pero particularmente posible (indicado como "relámpago") en cadena portacables 1 largas o de movimiento rápido se muestra en este caso de forma puramente esquemática y en una representación exagerada solo en la figura 1A y figura 2A, ascendiendo una parte del ramal móvil 1B de manera indeseable. La figura 6A muestra a modo de ejemplo un curso normal de la cadena portacables 1.

En el ejemplo de realización según las figuras 1A-1B se muestra un sistema de monitorización 10 con un conductor indicador eléctrico 12 guiado a lo largo de los dos ramales 1A, 1B y a través de la curva de deflexión 1C de la cadena portacables 1 como elementos centrales del transmisor. El único conductor indicador 12 está dispuesto como un radiador dipolo o antena dipolo y únicamente está conectado a un circuito 14 en el nodo final en la base 2. El circuito 14 comprende un generador de señales que alimenta una señal de excitación de alta frecuencia, por ejemplo una señal sinusoidal de CA con una frecuencia de unos pocos MHz, al conductor indicador 12. Asimismo, el circuito 14 tiene un medidor de ROE (no mostrado) que por medio del conductor indicador 12 detecta la relación de ondas estacionarias (ROE) como una magnitud eléctrica. La ROE depende de la posición espacial del conductor indicador 12 y, por tanto, de la cadena portacables 1, en particular del ramal móvil 1B. La detección de la ROE permite detectar un estado de fallo (indicado como "relámpago") mediante comparación con un curso teórico de la ROE aprendido durante la puesta en servicio (véase 30 en la figura 3). En lugar del medidor de ROE, por ejemplo, un analizador de red o un circuito más simple pueden ser adecuados para medir la onda reflejada con una frecuencia de excitación constante. El circuito 14 está conectado en el lado de salida a una unidad de evaluación 6 que, por ejemplo, evalúa una señal de salida del circuito 14 que indica la ROE y activa una parada de emergencia anticipada en caso de un estado de fallo.

En la variante según las figuras 2A-2B, el conductor indicador 22 forma un bucle de medición o antena de bucle y está dispuesto en el circuito 24 como parte inductiva de un circuito resonante RLC. Los dos puntos finales de dos hilos de medición 22A, 22B en la base 2 están conectados directamente con los componentes restantes del circuito resonante del circuito 24. Los puntos finales distales, por ejemplo en el elemento de arrastre 4, se cortocircuitan usando un componente de cortocircuito 23 de baja resistencia, tal como se muestra en la figura 2B. Dado que la inducción también depende de la geometría en este caso, el circuito 24 puede detectarse un cambio de la inducción de la bobina del bucle de medición como valor de medición 30 en comparación con un curso normal entre dos curvas de tolerancia 31, 32, tal como se indica esquemáticamente en la figura 3. Esto puede tener lugar mediante un microcontrolador 25 como parte del circuito 24 o en la unidad de evaluación 6, por ejemplo, mediante reconocimiento de un salto anómalo en la magnitud eléctrica detectada del conductor indicador de dos partes 22.

La figura 4 muestra una variante del sistema de monitorización 40 para detectar un cambio inesperado en la frecuencia de batido superponiendo dos circuitos oscilantes. En este caso, también, el conductor indicador 42 forma un bucle o bobina de dos hilos de medición 42A, 42B, que se llevan desde la base 2 al elemento de arrastre 4 en la cadena portacables y están puenteados en el elemento de arrastre por el componente de cortocircuito 43.

El circuito forma un primer circuito resonante de medición 46, con un condensador (C2) y el bucle de medición 42 como inductancia, sobre el que actúa un generador de señales 48 con una señal sinusoidal. Un circuito oscilante de referencia 47 simula el comportamiento normal del circuito de medición oscilante 46 cuando la cadena de guiado de energía 1 funciona según lo previsto, en función de un recorrido de medición o aprendizaje durante la puesta en marcha, dependiendo su comportamiento de la posición del elemento de arrastre 4. La simulación se puede implementar, por ejemplo, mediante una secuencia de valores de medición almacenada o un oscilador ajustable en un microcontrolador 45. Por medio de un paso mezclador 49, se genera entonces una frecuencia de batido partiendo de la oscilación detectada en el circuito resonante de medición 46 y la oscilación simulada dependiente de la posición del circuito resonante de referencia 47. La frecuencia de batido generada o simulada por el paso mezclador 49 se compara, por ejemplo, con un campo de tolerancia 31, 32 que depende de la posición X del elemento de arrastre 4, como se muestra esquemáticamente en la figura 3. Esta variante se basa, por ejemplo, en el principio de un detector de metales y se puede utilizar en particular con un canal de guía 5 de chapa de acero ferromagnética o similar.

En una variante no mostrada en detalle, también se puede proporcionar una bobina de excitación o transmisión separada además del bucle de medición formado por los hilos de medición 42A, 42B, por ejemplo según el principio de otros tipos de detectores de metales.

La figura 5 muestra un sistema de monitorización 50 adicional de detección inductiva, actuando el canal de guía 5 como un "núcleo de ferrita". El conductor indicador 52 en forma de bucle es excitado y medido por un oscilador 55 como generador de señales. Un desmodulador 56 conduce la señal detectada a un discriminador o comparador de histéresis 57, y esto además a una etapa de salida, que proporciona una señal de salida 51 para la unidad de evaluación 6. Los valores normales aprendidos o las curvas de tolerancia 31, 32 se pueden almacenar en este sentido en la unidad de evaluación 6 durante la puesta en marcha o mediante una conexión de datos como WLAN con un módulo de comunicación 7.

Los sistemas de monitorización 10, 30, 40, 50 descritos anteriormente permiten, en particular por medio de la interacción electromagnética, la detección de una desviación de posición de la cadena portacables 1 de su curso nominal objetivo.

Otro aspecto independiente se describe a continuación, concretamente, un sistema 60 para monitorizar el desgaste de conductores o hilos eléctricos en un cable de alimentación de una cadena portacables activa con el fin de dar una advertencia temprana de una rotura de cable pendiente.

El módulo de circuito 64 dispone de dos visualizaciones de estado, por ejemplo (ACTIVO, ERROR: figura 6B) y un botón (SET: figura 6B) para programar un valor de resistencia nominal en un registro de memoria en un microcontrolador 65 del módulo de circuito 64.

Un amplificador de instrumento o amplificador diferencial (OpAmp) 66 está conectado directamente a los nodos finales de dos hilos de medición 62A, 62B, que forman un conductor indicador 62 en forma de bucle en la cadena portacables 1, que está en cortocircuito en el elemento de arrastre 4 a través de un componente 23. La salida del amplificador de instrumento 66 está conectada a la entrada de un bloque convertidor A/D 67 en el microcontrolador 65, que toma un voltaje de una resistencia de referencia 69 en dos entradas adicionales. Los hilos de medición 62A, 62B conectados en serie están conectados en serie con la resistencia de referencia 69 (Rref) y se alimentan con una corriente constante (I0) por una fuente de corriente continua de referencia 68 (constant current source) del módulo de circuito 64. Las entradas de la ADU 67 registran, por un lado, la caída de voltaje de medición a través del bucle de medición 62A, 62B para determinar la resistencia en serie óhmica relativamente pequeña Rx en función de la corriente (I0) y, por otro lado, de acuerdo con el principio de medición de cuatro cables, la tensión en la resistencia de referencia 69 (Rref) a partir de cuya relación se determina con precisión la resistencia Rx que se va a medir con el microcontrolador 65.

Para aumentar la seguridad de detección, se pueden también medir varios bucles de medición 62A, 62B en cada caso a través de un amplificador diferencial 66 propio y una entrada correspondiente de la ADU 67. Como alternativa al valor de resistencia, naturalmente también se puede determinar una conductancia. En los terminales M1 y M2 (figura 6B) del módulo de circuito 64, se conecta la línea de medición, es decir, un nodo de extremo proximal de cada uno de los hilos de medición 62A, 62B cerca de la base 2. Los dos nodos finales distales de los hilos de medición 62A, 62B están en cortocircuito o conectados entre sí con baja resistencia. Para fines de normalización, un sensor de temperatura 63 está conectado al módulo de circuito 64 (terminales T2 y T3).

El microcontrolador 65 permite que el LED ACTIVO se ilumine en verde tan pronto como el módulo de circuito 64 (a través de los terminales y -) esté conectado a una fuente de voltaje (por ejemplo, 24 V CC) y el valor de referencia esté programado. El valor de referencia se programa una vez en el microcontrolador 65 durante el arranque accionando el botón SET, por medio de una medición inicial a través del amplificador de instrumento 66 como se indicó anteriormente.

Los LED de error de color verde y rojo se encienden tan pronto como el valor de resistencia Rx de la línea medido por el microcontrolador 65 ha superado un valor de umbral de advertencia predeterminado (por ejemplo, 1,25 x Rx). El valor del umbral de advertencia se puede determinar empíricamente a partir de ensayos de vida útil y, dado el caso, también se puede modificar o actualizar posteriormente, por ejemplo, a través del módulo de comunicación 7. Además, el microcontrolador 65 puede cerrar un contacto de señalización de advertencia (O1) a través de una salida a través de un relé (no mostrado).

Si se ha producido una rotura de cable (Rx hacia el infinito), por ejemplo, el LED verde se apaga y solo se enciende el LED rojo de error. Adicionalmente, el microcontrolador 65 cierra entonces otro contacto de fallo libre de potencial (O2).

El mensaje de advertencia se transmite preferentemente a través de una interfaz de comunicación, por ejemplo, un bus industrial, RS-232 o similar (3,3V, TX, MASA) a la unidad de evaluación 6, opcional en este caso, o directamente a un módulo de comunicación 7 habilitado para internet.

A través de la interfaz de comunicación (3,3 V, TX, MASA) del módulo de circuito 64, el microcontrolador 65 puede transmitir datos de medición registrados (valor de resistencia, corriente constante, caída de voltaje, temperatura, etc.) a la unidad de evaluación opcional 6 o directamente al módulo de comunicación 7. El módulo de circuito 64 puede tener alternativa o adicionalmente un registrador de datos (por ejemplo, para una tarjeta micro SD) para almacenar datos de medición. Asimismo, pueden estar previstas entradas de sensor como contadores de ciclos o para la detección de posición (por ejemplo, según la figura 1-5). Se puede implementar un filtro de software en la programación del microcontrolador 65 para filtrar influencias interferentes, por ejemplo debido a la interacción electromagnética con otras líneas activas. La medición de la resistencia de los hilos de medición 62A, 62B puede tener lugar periódicamente, por ejemplo a intervalos de unos pocos minutos o en intervalos de tiempo cuasialeatorios, para evitar artefactos, por ejemplo debidos a armónicos y similares.

La figura 7 muestra, puramente a modo de ejemplo, cómo los hilos de medición 62A, 62B están trenzados junto con los cables de alimentación activos en un cable de alimentación 70, siendo los hilos de medición 62A, 62B estructuralmente idénticos a al menos otros cables de alimentación que están activos durante el funcionamiento.

Lista de referencias

Figuras 1-6

1 cadena portacables

1A ramal estacionario

1B ramal móvil

1C curva de deflexión

2 punto fijo

4 elemento de arrastre

5 canal de guía

6 unidad de evaluación

7 módulo de comunicación

Figuras 1A-1B

10 sistema de monitorización

11 señal

12 conductor indicador

14 circuito

Figura 2A-2B

20 sistema de monitorización

22 conductor indicador

22A, 22B hilo de medición

23 componente de cortocircuito

24 circuito

25 microcontrolador

26 circuito resonante

Figura 3

X posición del elemento de arrastre

Y cantidad (de la magnitud eléctrica)

30 valor de medición (de la magnitud eléctrica)

31 curva de tolerancia inferior

32 curva de tolerancia superior

Figura 4

40 sistema de monitorización

42 conductor indicador

42A, 42B hilo de medición

43 componente de cortocircuito

44 circuito

45 microcontrolador

46 circuito resonante de medición

47 circuito resonante de referencia (simulado)

48 generador de señales

49 paso mezclador

Figura 5

50 sistema de monitorización

51 señal

52 conductor indicador

54 circuito

55 oscilador (generador de señales) 56 desmodulador

57 comparador

59 paso final

Figura 6

60 sistema de monitorización

61 señal

62 conductor indicador (Rx) 62A, 62B hilos de medición

63 sensor de temperatura

64 módulo de circuito

65 microcontrolador

66 amplificador diferencial

67 convertidor A/D

68 fuente de corriente

69 resistor de referencia (Rref)

Figura 7

70 cable de suministro eléctrico 72 hilos activos

62A, 62B hilos de medición

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de monitorización para la monitorización de estado de un cable (70) que está guiado en una cadena portacables (1) entre una base y un elemento de arrastre móvil con respecto a la misma, que comprende:

- una cadena portacables (1) que se puede desplazar a lo largo de un recorrido y a este respecto forma un ramal móvil (1B) con un extremo de conexión para el elemento de arrastre (4), un ramal fijo (1A) con un extremo de conexión para la base (2) y entre ambos ramales una curva de deflexión (1C); y

- un dispositivo de monitorización (60) con al menos un transmisor (62) dispuesto en la cadena portacables (1) que evalúa una señal (61) generada por medio del transmisor para monitorizar si se produce un estado de fallo durante el funcionamiento de la cadena portacables; caracterizado porque

- el transmisor (62) presenta dos conductores indicadores (62A, 62B) eléctricos guiados por la cadena portacables, que discurren al menos a lo largo de una longitud predominante del ramal móvil (1B); y

- el dispositivo de monitorización (60) comprende un circuito con un equipo de medición (64) para la medición del valor de resistencia o de conductancia; y

- porque en cada caso un punto final de cada uno de los dos conductores indicadores (62A, 62B) está conectado al equipo de medición (64) en un extremo de conexión (2) de la cadena portacables (1) y cada uno de los otros puntos finales de los conductores indicadores, en particular en el otro extremo de conexión (4) de la cadena portacables (1), está cortocircuitado (23), de modo que los conductores (62A, 62B) forman un bucle de medición, cuyo valor de resistencia o de conductancia se puede medir por el equipo de medición (64).

2. Sistema de monitorización según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de monitorización (60) comprende una unidad de evaluación (6) que presenta un circuito lógico integrado y una memoria de valores de referencia, en donde el circuito lógico (65) recibe una señal de salida del equipo de medición (64) y la usa para la comparación con al menos un valor de referencia almacenado previamente de la memoria de valores de referencia.

3. Sistema de monitorización según las reivindicaciones 1 o 2, en particular según la reivindicación 2, caracterizado porque para el o cada bucle de medición está previsto un amplificador de instrumento (66) separado propio, que está conectado en el lado de entrada a los puntos finales de los conductores indicadores (62A, 62B), y en el lado de salida a un convertidor analógico-digital (67), en particular a un convertidor analógico-digital integrado en el circuito lógico (65), y porque preferentemente en serie con respecto al bucle de medición está conectada una resistencia de referencia (69), y una fuente de corriente constante (68) alimenta una corriente de medición a través del bucle de medición y, dado el caso, de la resistencia de referencia.

4. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los conductores indicadores están realizados como dos hilos de medición adicionales (62A, 62B) en un cable de alimentación de varios hilos (70) con hilos de alimentación activos (72), en donde los hilos de medición están preferentemente en cortocircuito por medio de un componente de cortocircuito (23) en el extremo de conexión del lado del elemento de arrastre (4) y en el extremo del lado de la base (2) están conectados al equipo de medición (64).

5. Sistema de monitorización según la reivindicación 4, caracterizado porque los hilos de medición (62A, 62B) están trenzados o entrelazados junto con los hilos de alimentación activos (72) en el cable de alimentación (70), en donde los hilos de medición (62A, 62B) están realizados preferentemente de manera idéntica estructuralmente con respecto a al menos un hilo de alimentación activo y están trenzados o entrelazados de manera correspondiente.

6. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el circuito lógico integrado (65) presenta una entrada de operador para almacenar como valor de referencia un valor de resistencia o de conductancia medido por el equipo de medición (64) durante la puesta en servicio y/o activa un mensaje de advertencia cuando el valor de resistencia o conductancia del conductor indicador se desvía del valor de referencia una cantidad predeterminada, en particular una cantidad en el intervalo del 15 a 25 % del valor de referencia.

7. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la unidad de evaluación (6) presenta una memoria para datos de aplicación y comprende una lógica que evalúa la señal emitida por el circuito en función de datos de aplicación almacenados.

8. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad de evaluación (6) comprende una interfaz de comunicación para la conexión a un sistema de nivel superior (7).

9. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo de monitorización (60) presenta un sensor de temperatura (63) para la normalización de la temperatura.

10. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque está previsto un circuito lógico (65), en particular un microcontrolador, ASIC, DSP o similar, que procesa digitalmente la magnitud eléctrica detectada, en particular para la comparación con un valor de referencia de una memoria de valores de referencia.

11. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el circuito (64) detecta la magnitud eléctrica de forma continua o discreta en el tiempo durante el funcionamiento de la cadena portacables y en el circuito (64) o en la unidad de evaluación (6) está previsto un filtro, en particular un filtro de valor medio o de pico.

12. Sistema de monitorización según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el dispositivo de monitorización (60) está dispuesto como módulo de manera estacionaria en la base (2) y el o los conductores indicadores (62A, 62B) está o están conectados al circuito (64) en un lado en el extremo de conexión para la base.

13. Uso de un sistema de monitorización (60) según una de las reivindicaciones 1 a 12 para la monitorización de estado de un cable de alimentación de datos o de corriente (70) de una cadena portacables (1) durante el funcionamiento, en particular para el mantenimiento preventivo.