磁阻链条传感器和测量链条伸长的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括至少一个线圈的链条传感器和用于测量链条伸长的装置，用于测量链条伸长的装置包括两个链条传感器和控制单元。此外，本发明还涉及利用两个链条传感器测量链条的链条伸长的方法，两个链条传感器沿着链条布置成彼此间隔开的关系O
【背景技术】
[0002]链条驱动，特别是基于滚子链条的那些，用于工业应用中的驱动和输送目的，其中多个链条股用于各个应用领域。链条驱动单元通常包括围绕多个间隔开的链轮而偏转的无限地或环形地循环链条和由链条促动或者连接到链条的多个驱动或输送元件。驱动链条在操作中通过链条铰链中个别部件的相对移动而经受磨损并且经受其它各种链条伸长因素，诸如初始伸长、拉伸、轴承间隙/游隙(slackness)和轴承磨耗。这些磨损和伸长因素导致链条的伸长和最终，导致驱动单元的损毁。链条磨损也取决于其中使用链条的驱动单元，作用于链条上的负荷、和其所操作的环境。因此，链条磨损和因此驱动单元的损毁不能被确定地预测。
[0003]在现代工厂自动化构架内，机器和系统越来越多地被配置为全自动器件并且因此以增加的程度使用复杂的链条驱动。这种全自动机器和系统的高投资成本必需以最小可能次数的意外停机时间而恒定地使用全自动机器和系统。这种意外的停机时间不仅导致直接的经济损失而且也导致间接问题，诸如中断物流链和甚至不能遵守交货时间，和因此进一步的经济损失。然而，在可预见的未来并未能免除使用倾向于磨损的链条驱动，因为还没有可用于驱动这种工业系统和用于输送产品的替代方案。
[0004]此外，在自动化机器和工业设备中甚至所述驱动链条的微小磨损需要手动再调整与链条位置同步的操作顺序。
[0005]因为既不能免除使用驱动链条也不能避免或精确地确定驱动链条的磨损和链条伸长，驱动链条的条件必须被定期监视以便允许系统再调整同步操作顺序并且以便能及时地规划和执行受磨损的驱动链条的检查和替换。
[0006]从US 5，291，131已知监视循环驱动链条的伸长的合适方法。此处，驱动链条上已设有两个标记，这两个标记在链条的纵向方向上间隔开并且在操作期间，由两个感应或光学传感器来检测这两个标记的位置，两个感应或光学传感器也布置成彼此间隔开的关系。链条的循环速度以及链条伸长可以经由与两个传感器连接的数据采集器件从两个传感器的测量值确定。已参考EP I 464 919 Al描述了用于监视驱动链条磨损的类似方法。为此目的，链条的相对侧上设有两个磁性材料标记，这两个磁性材料标记当经过两个感应传感器时造成电信号生成。传感器被布置成在驱动链条的相对侧上彼此成间隔开关系使得最初，传感器被同时触发。一旦由于链条的磨损伸长而在传感器的触发之间存在时间延迟，所述链条的磨损伸长能通过传感器的位置移位来确定。利用两个光学传感器来测量驱动链条的磨损伸长的另一装置描述于US 7, 540, 374 B2中。此处，第一传感器检测链条链节的第一链条铰链，并且第二传感器确定第二链条铰链的位置和距离。此外，也可以确定在两个间隔开的测量位置处的多个链条链节的距离。
[0007]还已知经由链条张紧器的或者在驱动轮和在负载轮上的两个旋转位置传感器的力、路径或旋转角的测量来确定驱动链条的磨损。然而，这样做的前提是一方面实际上需要链条张紧器或者可实际上使用旋转位置传感器，并且另一方面，这些元件然后分别受到磨损和链条伸长影响。此外，这些测量取决于在两种情况下链条的总长度，因为在较长链条的情况下，路径和力级数(progress1n)的绝对值更大。因此，这些方法必须针对相应使用情况和针对测量结果的效果来计算和调整，并且因此，这些方法不能被通常应用。此外，两种所述方法不仅测量直接磨损相关的链条伸长而且也测量链轮的磨损。
[0008]取决于所用的相应传感器和测量原理，从现有技术已知的这些装置和方法具有多种不同缺陷。为了精确测量链条伸长，在传感器之间具有固定距离的常规测量系统需要具有恒定速度的驱动单元，并且它们对于驱动系统中的不规则性(例如在驱动轮与驱动链条之间的相对滑移)的测量误差做出反应。此外，光学传感器，在许多应用情况下，不适合于实际用于驱动和输送系统中，因为工业周围条件(由于灰尘和污垢)而促成光学传感器可能损毁或不正确测量。除了在测量方向上的切换敏感性之外，感应传感器也具有垂直于它的固有切换敏感性，使得感应传感器不仅对于振动敏感而且它们也倾向于执行不正确测量。
[0009]因此，本发明的目的在于排除或减少用于监视由于磨损造成的链条伸长的现有技术装置和方法的缺陷，并且为此目的提供一种合适的传感器和测量装置以及测量驱动链条的链条伸长的有所改进的方法。
【发明内容】
[0010]在根据本发明的链条传感器的情况下，提供至少一个第一磁阻传感器，所述磁阻传感器具有导磁轭主体，导磁轭主体包括中央腿和在中央腿侧向延伸的两个轭腿，至少一个感应线圈优选地布置于中央腿上，轭腿各自设有至少两个齿，轭腿的所述齿适于布置成与所述链条成紧密间隔开的关系，并且所述磁阻传感器还包括至少一个永磁体，优选地至少两个永磁体，每个永磁体布置于相应轭腿上和/或在所述至少一个线圈的不同侧上。此夕卜，当使用至少两个永磁体时，将所述永磁体相对于中央腿而对称地定位可能是有意义的。磁阻传感器与链条的一侧成布置成比较紧密地间隔开的关系(轭主体此处可以被布置成与链条的链条链节板平行并且侧向延伸的轭腿的突出部或齿优选地延伸直到介于链条链节板之间的点)允许经由磁阻传感器和链条形成具有比较低磁阻(即，低磁性阻力)的闭合磁路。
[0011]为了改进磁阻传感器的导磁率，大致新月形的轭主体可以被配置成使得它们对于正形成的磁路的磁场而言是易于渗透的。它们可以例如包括具有低磁性阻力或最小磁阻的磁性软铁芯。经由至少一个永磁体沿着侧向轭腿而感应的磁路在线圈处，例如在轭主体的中央腿上生成电压，闭合磁路中仅一个基本上经由线圈传导，而另一闭合磁路经由相关联的轭腿和链条而超过线圈发生短路。
[0012]链条传感器特别适用于测量链条的相对伸长和/或速度。在确定链条的长度变化时，可以额外地考虑温度以便在计算时考虑不同温度水平。
[0013]当链条，特别是链节链条，沿着磁阻传感器移动时，从链条铰链到介于个别链条铰链之间的空间的变化也导致通向由侧向轭腿上的至少一个永磁体所感应的闭合磁路的具有最低磁性阻力的路径的变化。因此，经由相应线圈所施加的磁场也将改变从而使得取决于链条的位置和速度，将在链条传感器的线圈处生成交变电压。尽管其简单的结构设计，根据本发明的磁阻链条传感器可能易于整合/集成到新生产设备和输送器系统中并且其也能用于改造现有设备，而无需任何努力。由于其特殊的结构设计，链条传感器无需维护以及耐受水、油、污垢、高温以及驱动链条本身也耐受的侵蚀性环境条件。此外，磁阻链条传感器与链条类型以及链条上的标记无关。在操作期间，链条传感器能独立地识别驱动链条并且确定链条伸长，与驱动链条速度无关。使用根据本发明的链条传感器提供一种用于测量链条伸长的磁阻传感器，其因此是相对成本高效的，并且额外地允许容易地以低成本监视由链条驱动的输送器系统和生产设备的磨损。
[0014]为了清楚地分离两个闭合磁路的形成，可以设置至少两个永磁体，所述永磁体优选地布置于第一磁阻传感器的轭腿的外齿上。两个永磁体布置于轭腿的外齿上，优选地在外齿的顶端上，不仅允许将永磁体简单地安装在导磁轭主体(其包括例如软磁性材料)上，而且也允许闭合磁路的场线可靠地转移到链条铰链上。此外，至少两个永磁体的这种布置防止磁路经由承载着相应永磁体的轭腿而发生非故意的/不经意的短路。尽管至少两个永磁体在外齿顶端上的布置在磁路形成方面具有技术优点，出于操作目的，将永磁体布置成与顶端成间隔开的关系或者提供某些外部防护以便在若链条操作期间应发生摇晃的情况下防止损坏永磁体可以是更有意义的。替代地，两个磁体也可以定位于侧向轭腿区域中。
[0015]为了允许具有清楚地彼此分离开的场线的闭合磁路，布置于轭腿上的永磁体可以具有在中央腿方向上的相同磁极方向。两个闭合磁路的不同形成允许在至少一个线圈处的不同信号。当至少一个线圈布置于中央腿上时，在线圈处能够感应交流电压，这是因为闭合磁路经由线圈而交替地并且在不同方向上传导。
[0016]替代地，至少一个线圈可以布置于轭腿的齿之一上。当至少一个线圈或多个线圈布置于轭腿的齿上时，能更易于产生磁阻传感器，这是因为线圈能被预制并且因为然后当执行组装操作时将仅需要布置它们(即，推动它们)到轭腿的齿上。通过将多个线圈布置于轭腿的齿的相应一个齿上，磁阻链条传感器的信号能被扩大并且求微分，由此提供用于计算链条的长度和/或速度的相对变化的额外可能性。
[0017]根据一有利实施例，提供第二磁阻传感器，而且所述第二磁阻传感器具有导磁轭主体，导磁轭主体包括中央腿和在中央腿侧向延伸