(57)【要約】  本発明は、保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率を監視するための方法、およびこのような透過率監視部を有する電気機械に関する。透過率監視用の安価な解決のために、エネルギー伝送素子の第１側で第１電気回路の保護接地線が結合線路を介して第２電気回路のフレームと結合され、エネルギー伝送素子の第２側で保護接地線とフレームとの間に浮動電圧源が接続され、浮動電圧源によってエネルギー伝送素子および結合線路内に電流が生成され、エネルギー伝送素子の第２側で保護接地線とフレームとの間に配置される監視素子によってエネルギー伝送素子の透過率が、浮動電圧源によって生成される電流の流れに基づいて監視される。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電気回路（１）内の保護接地線（１．１）用エネルギー伝送素子（１．５）の透過率を監視するための方法であって、エネルギー伝送素子（１．５）の第１側（３）で保護接地線（１．１）が結合線路（５）を介して第２電気回路（２）のフレーム（２．１）と結合され、エネルギー伝送素子（１．５）の第２側（４）で保護接地線（１．１）とフレーム（２．１）との間に浮動電圧源（６）が接続され、浮動電圧源（６）によってエネルギー伝送素子（１．５）および結合線路（５）内に電流の流れ（７）が生成され、エネルギー伝送素子（１．５）の第２側（４）で保護接地線（１．１）とフレーム（２．１）との間に配置される監視素子（８）によってエネルギー伝送素子（１．５）の透過率が、浮動電圧源（６）によって生成される電流の流れ（７）に基づいて監視される方法。
【請求項２】
エネルギー伝送素子（１．５）の透過率を判定するために監視素子（８）によって保護接地線（１．１）とフレーム（２．１）との間の電圧降下（９）が測定される請求項１記載の方法。
【請求項３】
透過率の第１限界値に達すると警告信号（１０）が出力される請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
透過率の第２限界値に達すると第１電気回路（１）が遮断される請求項１から３の１つに記載の方法。
【請求項５】
第２電気回路（２）から直流電圧変換器（１１）を介して浮動電圧源（６）が生成される請求項１から４の１つに記載の方法。
【請求項６】
透過率監視が２チャネルで実施される請求項１から５の１つに記載の方法。
【請求項７】
透過率監視が強制潜在エラー検出で実施される請求項６記載の方法。
【請求項８】
エネルギー伝送素子（１．５）内で、スリップリングおよび／又は溶融金属（１２）を介してエネルギー伝送が行われる請求項１から７の１つに記載の方法。
【請求項９】
第１電気回路（１）が３相交流電圧（１．３）用に設計される請求項１から８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
第２電気回路（２）がＰＥＬＶ回路として設計される請求項１から９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
固定部品（３）と、この部品（３）に対して回転する部品（４）と、回転部品（４）の少なくとも１つの第１電気負荷（１．２）に給電するための、保護接地線（１．１）を備えた第１電気回路（１）と、回転部品（４）に設けられて第１電気負荷（１．２）用制御信号を発生する少なくとも１つの第２電気負荷（２．２）に給電するための、フレーム（２．１）を備えた第２電気回路（２）と、固定部品（３）と回転部品（４）との間でエネルギーを伝送するためのエネルギー伝送素子（１．４、１．５、２．４、２．５）と、請求項１から１０の１つに記載の方法を実施するための手段とを有する電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率を監視するための方法およびこのような透過率監視部を有する電気機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は、特に回転運動する機械部品上に電動機（好適には多相機）が配置される、例えば多軸自動旋盤、回転割出装置等の工作機械、生産機械において利用される。電動機を作動させるための駆動制御装置およびパワー用電子回路（他励式整流器、自励式整流器又は非制御整流器、単数／複数のインバータ）は、一般に配電盤内に配置されている。電力線路および場合によってはエンコーダ線路（位置および回転数を検出するための電動機内のエンコーダ）は配電盤から引き出して電動機へと案内される。しかしながら線路は永続的曲げ応力、捩り応力によって極めて急速に摩耗し、エラー時の線路交換は機械構造が大抵は複雑なため極めて手間を要する。更に、エネルギー伝送に線路を（即ち特に固定機械部品と回転運動する機械部品との間で）使用する場合、工作物加工時間を更に短縮するための可動機械部品の「エンドレス回転」は不可能である。
【０００３】
「エンドレス回転」機能は現在益々注目されてきており、この機能を備えた機械が既に存在する。その際、可動機械部品上に整流器とインバータが配置されるか、又はインバータのみが配置されるかの何れかである。同様にエネルギーは２相直流電圧又は３相交流電圧（電源電圧）として伝送される。エネルギー伝送は今日好ましくはスリップリングを介して行われる。それは、誘導伝送は、変圧器（回転変圧器）も含めてパワー用電子回路の費用、構造体積および放熱に関して、かなりの超過支出を意味するからである。他の態様が特許文献１により公知であり、そこでは従来の銅スリップリング接点の代わりに溶融金属合金が使用されている。両方の態様において主たる支出要因、費用要因はエネルギー伝送素子の数である。
【０００４】
電気規準によれば、可動機械部品とその上にある電子回路に、電動機を作動させるための保護接地線システムの保護接地線を付加的に接続せねばならない。ＥＮ６０２０４−１（１３．８．２保護接地線回路）によれば、摺動接点を介した保護接地線回路の透過率は好適な措置（例えば集電装置の倍化、透過率監視）で保証せねばならない。即ち透過率監視が必要であるか、保護接地線用に二つのエネルギー伝送素子が必要であるかの何れかである。これらエネルギー伝送素子は動作電流又は規準に相応して設計せねばならない（電流容量２００Ａのエネルギー伝送素子は約２０００ユーロと見積もることができる）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００５／０６２４３２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率を監視するための安価な解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、第１電気回路内の保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率を監視するための方法であって、エネルギー伝送素子の第１側で保護接地線が結合線路を介して第２電気回路のフレームと結合され、エネルギー伝送素子の第２側で保護接地線とフレームとの間に浮動電圧源が接続され、浮動電圧源によってエネルギー伝送素子および結合線路内に電流が生成され、エネルギー伝送素子の第２側で保護接地線とフレームとの間に配置される監視素子によってエネルギー伝送素子の透過率が、浮動電圧源によって生成される電流の流れに基づいて監視される方法によって解決される。
【０００８】
この課題は更に、請求項１１に明示された特徴を有する電気機械により解決される。
【０００９】
本発明に係る解決策が利用するのは、電動機用電流源（保護接地線を備えた電気回路）の他に駆動制御装置、センサ装置、アクチュエータ等の電子回路用にフレームを備えた第２電気回路が設けられている点である。フレームが保護接地線を介して接地されることによって、正にこの保護接地線、即ちフレーム結合部が最少の付加的支出で保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率を監視する可能性を提供する。こうして「試験電流」発生用電圧源と、保護接地線、即ちフレーム結合部に対向するエネルギー伝送素子側の監視素子が必要とされるだけである。この「試験電流」は保護接地線用エネルギー伝送素子と、保護接地線とフレームとの間の結合線路と、フレーム用の、「エンドレス回転」機能にとって不可欠な、但し必ずしも点検せずともよいエネルギー伝送素子とを介して流れて電圧源又は電流源へと戻る。その際試験電流は、規準が前提としているように、保護接地線自体を介して流れるのでなく、単に部分的にエネルギー伝送素子の領域で保護接地線を介して流れる。保護接地線、即ちフレーム結合部およびフレーム用エネルギー伝送素子を介して電流が流れることによって、本発明に係る方法では同時に保護接地線とフレームとの間の正常な結合部も点検できる。透過率又は低抵抗性を点検するために監視素子によって、例えば印加電圧において電流を検出できる。この電子的透過率監視により、規準に合わせて、例えば保護接地線用スリップリング又は接触導体を介してエネルギー伝送時に１つのエネルギー伝送素子が必要となるにすぎない。この解決策は更に、保護接地線、即ちフレーム結合部を利用することで、僅かな支出で、それ故に安価に実現できる。
【００１０】
この構成の有利な１態様では、エネルギー伝送素子の透過率を判定すべく、監視素子によって保護接地線とフレームとの間の電圧降下が測定される。これは、浮動電圧源から給電される電流源によって印加される試験電流によって簡単に達成できる。透過率又は低抵抗性は相応する電圧降下を検出することによって点検できる。
【００１１】
他の有利な１実施形態では、透過率に関する第１限界値に達すると警告信号が出力される。この警告信号は、エラーを表示できる上位のコントローラへの通信を介して出力することもできる。
【００１２】
他の有利な実施形態では、透過率の第２限界値に達すると第１電気回路が遮断される。こうして、例えば保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率がもはや保証されないとき電動機は停止される。第２限界値は先行実施形態の第１限界値に一致させることもできる。
【００１３】
他の有利な１実施形態では、第２電気回路から直流電圧変換器を介して浮動電圧が生成される。こうして導通監視用の、例えば電池等の付加的電流源は不要となる。
【００１４】
他の有利な１実施形態では、透過率の監視は２チャネルで実施される。この冗長性によって方法の信頼性が高まる。
【００１５】
他の有利な１実施形態では、透過率の監視は強制潜在エラー検出で実施される。これにより、冗長分岐内の潜在的エラーも確実に発見される。
【００１６】
他の有利な１実施形態では、エネルギー伝送素子内でスリップリングおよび／又は溶融金属を介してエネルギー伝送が行われる。普通、回転部品への給電はスリップリングを介して行われる。このスリップリングは機械的摩滅、つまり摩耗を受ける。溶融金属を介したエネルギー伝送の場合、固定部品とこれに対して回転する部品とに各々導電面が用意され、両方の導電面がそれらの間に隙間を形成し、該隙間に溶融金属合金が挿入される。こうして電気接点が形成され、同時に固定部品に対して回転部品の回転性は損なわれない。更に、エネルギー伝送素子は信頼性を高めるために、費用削減を犠牲にしてではあるが、冗長に設計することもできる。
【００１７】
他の有利な１実施形態では、第１電気回路は３相交流電圧用に設計される。即ち保護接地線の他に、付属するエネルギー伝送素子を備えた三つの他の導体を第１電気回路用に設け得る。交流電動機用に特別適したこの実施形態は、回転部品上にあるパワー用電子回路に１つのインバータを必要とするだけでもある。
【００１８】
他の有利な１実施形態では、第２電気回路はＰＥＬＶ回路として設計される。ＰＥＬＶ（Protective Extra Low Voltage：保護特別低電圧）、旧称「確実に分離する機能的低電圧」は、機器の能動部品およびハウジングを接地しかつ保護接地線と結合することのできる保護措置である。「確実な分離」とは、二重の絶縁又は強化された絶縁によって変圧器の１次回路と２次回路が分離されていることを意味する。最大許容定格電圧は交流が５０Ｖ、直流が１２０Ｖである。こうしてＰＥＬＶ回路は、例えば駆動制御装置、センサ装置およびアクチュエータ用の電子回路に２４Ｖ（直流）を給電するのに第２電気回路よりも極めて良好に適している。
【００１９】
以下、図示実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る透過率監視方法を説明するための最重要な素子を有する略回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図示の電気機械は、固定部品３とこれに対して回転する部品４とを有し、回転部品４上に第１電気負荷１．２、例えば電動機があり、電動機は電気導体１．３と保護接地線１．１とから成る第１電気回路１を介して給電される。図示した電気導体１．３は、３相交流電源の普通Ｌ１〜Ｌ３と称される導体に一致しており、保護接地線１．１（ＰＥとも称される）と同様に、回転部品４の「エンドレス回転」を可能とするエネルギー伝送素子１．４、１．５を介して固定部品３へと案内される。エネルギー伝送素子１．４、１．５は図示実施例において溶融金属１２付きで実施されているが、例えば従来の摺動接点／スリップリング付きの形態も同様に可能である。電動機１．２の駆動は、駆動制御装置２．２（パワー用電子回路付き）を介して行われる。この駆動制御装置が第２電気負荷となり、２４Ｖ導体２．３とフレーム２．１とから成る第２電気回路２を介して２４Ｖ直流電圧を給電される。通信リンク１３を介して駆動制御装置２．２は上位のコントローラ（例えば図示しないＳＰＳ）と結合されており、機械の回転部品４から固定部品３への通信リンク１３の信号伝送は信号伝送素子１４により実現されており、この信号伝送素子は誘導式又は光学式となし得る。
【００２２】
第２電気回路２はＰＥＬＶ回路として構成され、エネルギー伝送素子１．５の機械固定部品３に一致した第１側３で、フレーム２．１と第１電気回路１の保護接地線１．１との間の結合線路５を介して接地されている。固定部品３と回転部品４との間の結合は、第２電気回路２でもエネルギー伝送素子２．４、２．５を介して実現される。
【００２３】
透過率監視のためにエネルギー伝送素子１．５の第２側４で、即ち機械の回転部品４上に、浮動電圧源６によって電流７が生成される。図示実施例では、第２電気回路２の２４Ｖ電圧から直流電圧変換器（ＤＣ−ＤＣコンバータ）１１を介して浮動電圧が生成され、この電圧が電流源１５に給電され、該電流源はそれ自体、規定された試験電流７を生成する。この試験電流７は電流源１５から保護接地線１．１用エネルギー伝送素子１．５と、保護接地線１．１とフレーム２．１との間の固定側３の結合線路５と、フレーム２．１用エネルギー伝送素子２．５とを介して流れて電圧源又は電流源へと戻る。両方のエネルギー伝送素子１．５、２．５での電圧降下９は監視素子８で監視される。電圧降下９が第１限界値を上まわると、警告信号１０が駆動制御装置２．２に出力される。上位のコントローラとの通信リンク１３を介してエラー（「ＰＥ透過率不備」又は「もはや保証されていない」）をそこに表示できる。第１限界値と同一とすることのできる第２限界値を電圧降下９が上まわると、電動機１．２の駆動が停止される。
【００２４】
総括すれば、本発明は保護接地線用エネルギー伝送素子の透過率を監視するための方法と、このような透過率監視部を有する電気機械とに関する。透過率監視の安価な実現のために、エネルギー伝送素子の第１側で第１電気回路の保護接地線が結合線路を介して第２電気回路のフレームと結合され、エネルギー伝送素子の第２側で保護接地線とフレームとの間に浮動電圧源が接続され、浮動電圧源によってエネルギー伝送素子および結合線路内に電流が生成され、エネルギー伝送素子の第２側で保護接地線とフレームとの間に配置される監視素子によってエネルギー伝送素子の透過率が、浮動電圧源によって生成される電流の流れに基づいて監視される方法を提供する。
【符号の説明】
【００２５】
１  電気回路、１．１  保護接地線、１．２  電気負荷、１．３  交流電圧、１．４、１．５  エネルギー伝送素子、２  電気回路、２．１  フレーム、２．２  電気負荷、２．４、２．５  エネルギー伝送素子、３  固定部品、４  回転部品、５  結合線路、６  電圧源、７  電流の流れ、８  監視素子、９  電圧降下、１０  警告信号、１１  直流電圧変換器
【図１】
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【国際調査報告】
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2010514401.tif 000005
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