磁阻鏈條傳感器和測量鏈條伸長的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括至少一個線圈的鏈條傳感器和用于測量鏈條伸長的裝置，用于測量鏈條伸長的裝置包括兩個鏈條傳感器和控制單元。此外，本發(fā)明還涉及利用兩個鏈條傳感器測量鏈條的鏈條伸長的方法，兩個鏈條傳感器沿著鏈條布置成彼此間隔開的關(guān)系O
【背景技術(shù)】
[0002]鏈條驅(qū)動，特別是基于滾子鏈條的那些，用于工業(yè)應(yīng)用中的驅(qū)動和輸送目的，其中多個鏈條股用于各個應(yīng)用領(lǐng)域。鏈條驅(qū)動單元通常包括圍繞多個間隔開的鏈輪而偏轉(zhuǎn)的無限地或環(huán)形地循環(huán)鏈條和由鏈條促動或者連接到鏈條的多個驅(qū)動或輸送元件。驅(qū)動鏈條在操作中通過鏈條鉸鏈中個別部件的相對移動而經(jīng)受磨損并且經(jīng)受其它各種鏈條伸長因素，諸如初始伸長、拉伸、軸承間隙/游隙(slackness)和軸承磨耗。這些磨損和伸長因素導(dǎo)致鏈條的伸長和最終，導(dǎo)致驅(qū)動單元的損毀。鏈條磨損也取決于其中使用鏈條的驅(qū)動單元，作用于鏈條上的負(fù)荷、和其所操作的環(huán)境。因此，鏈條磨損和因此驅(qū)動單元的損毀不能被確定地預(yù)測。
[0003]在現(xiàn)代工廠自動化構(gòu)架內(nèi)，機(jī)器和系統(tǒng)越來越多地被配置為全自動器件并且因此以增加的程度使用復(fù)雜的鏈條驅(qū)動。這種全自動機(jī)器和系統(tǒng)的高投資成本必需以最小可能次數(shù)的意外停機(jī)時間而恒定地使用全自動機(jī)器和系統(tǒng)。這種意外的停機(jī)時間不僅導(dǎo)致直接的經(jīng)濟(jì)損失而且也導(dǎo)致間接問題，諸如中斷物流鏈和甚至不能遵守交貨時間，和因此進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)損失。然而，在可預(yù)見的未來并未能免除使用傾向于磨損的鏈條驅(qū)動，因?yàn)檫€沒有可用于驅(qū)動這種工業(yè)系統(tǒng)和用于輸送產(chǎn)品的替代方案。
[0004]此外，在自動化機(jī)器和工業(yè)設(shè)備中甚至所述驅(qū)動鏈條的微小磨損需要手動再調(diào)整與鏈條位置同步的操作順序。
[0005]因?yàn)榧炔荒苊獬褂抿?qū)動鏈條也不能避免或精確地確定驅(qū)動鏈條的磨損和鏈條伸長，驅(qū)動鏈條的條件必須被定期監(jiān)視以便允許系統(tǒng)再調(diào)整同步操作順序并且以便能及時地規(guī)劃和執(zhí)行受磨損的驅(qū)動鏈條的檢查和替換。
[0006]從US 5，291，131已知監(jiān)視循環(huán)驅(qū)動鏈條的伸長的合適方法。此處，驅(qū)動鏈條上已設(shè)有兩個標(biāo)記，這兩個標(biāo)記在鏈條的縱向方向上間隔開并且在操作期間，由兩個感應(yīng)或光學(xué)傳感器來檢測這兩個標(biāo)記的位置，兩個感應(yīng)或光學(xué)傳感器也布置成彼此間隔開的關(guān)系。鏈條的循環(huán)速度以及鏈條伸長可以經(jīng)由與兩個傳感器連接的數(shù)據(jù)采集器件從兩個傳感器的測量值確定。已參考EP I 464 919 Al描述了用于監(jiān)視驅(qū)動鏈條磨損的類似方法。為此目的，鏈條的相對側(cè)上設(shè)有兩個磁性材料標(biāo)記，這兩個磁性材料標(biāo)記當(dāng)經(jīng)過兩個感應(yīng)傳感器時造成電信號生成。傳感器被布置成在驅(qū)動鏈條的相對側(cè)上彼此成間隔開關(guān)系使得最初，傳感器被同時觸發(fā)。一旦由于鏈條的磨損伸長而在傳感器的觸發(fā)之間存在時間延遲，所述鏈條的磨損伸長能通過傳感器的位置移位來確定。利用兩個光學(xué)傳感器來測量驅(qū)動鏈條的磨損伸長的另一裝置描述于US 7, 540, 374 B2中。此處，第一傳感器檢測鏈條鏈節(jié)的第一鏈條鉸鏈，并且第二傳感器確定第二鏈條鉸鏈的位置和距離。此外，也可以確定在兩個間隔開的測量位置處的多個鏈條鏈節(jié)的距離。
[0007]還已知經(jīng)由鏈條張緊器的或者在驅(qū)動輪和在負(fù)載輪上的兩個旋轉(zhuǎn)位置傳感器的力、路徑或旋轉(zhuǎn)角的測量來確定驅(qū)動鏈條的磨損。然而，這樣做的前提是一方面實(shí)際上需要鏈條張緊器或者可實(shí)際上使用旋轉(zhuǎn)位置傳感器，并且另一方面，這些元件然后分別受到磨損和鏈條伸長影響。此外，這些測量取決于在兩種情況下鏈條的總長度，因?yàn)樵谳^長鏈條的情況下，路徑和力級數(shù)(progress1n)的絕對值更大。因此，這些方法必須針對相應(yīng)使用情況和針對測量結(jié)果的效果來計算和調(diào)整，并且因此，這些方法不能被通常應(yīng)用。此外，兩種所述方法不僅測量直接磨損相關(guān)的鏈條伸長而且也測量鏈輪的磨損。
[0008]取決于所用的相應(yīng)傳感器和測量原理，從現(xiàn)有技術(shù)已知的這些裝置和方法具有多種不同缺陷。為了精確測量鏈條伸長，在傳感器之間具有固定距離的常規(guī)測量系統(tǒng)需要具有恒定速度的驅(qū)動單元，并且它們對于驅(qū)動系統(tǒng)中的不規(guī)則性(例如在驅(qū)動輪與驅(qū)動鏈條之間的相對滑移)的測量誤差做出反應(yīng)。此外，光學(xué)傳感器，在許多應(yīng)用情況下，不適合于實(shí)際用于驅(qū)動和輸送系統(tǒng)中，因?yàn)楣I(yè)周圍條件(由于灰塵和污垢)而促成光學(xué)傳感器可能損毀或不正確測量。除了在測量方向上的切換敏感性之外，感應(yīng)傳感器也具有垂直于它的固有切換敏感性，使得感應(yīng)傳感器不僅對于振動敏感而且它們也傾向于執(zhí)行不正確測量。
[0009]因此，本發(fā)明的目的在于排除或減少用于監(jiān)視由于磨損造成的鏈條伸長的現(xiàn)有技術(shù)裝置和方法的缺陷，并且為此目的提供一種合適的傳感器和測量裝置以及測量驅(qū)動鏈條的鏈條伸長的有所改進(jìn)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在根據(jù)本發(fā)明的鏈條傳感器的情況下，提供至少一個第一磁阻傳感器，所述磁阻傳感器具有導(dǎo)磁軛主體，導(dǎo)磁軛主體包括中央腿和在中央腿側(cè)向延伸的兩個軛腿，至少一個感應(yīng)線圈優(yōu)選地布置于中央腿上，軛腿各自設(shè)有至少兩個齒，軛腿的所述齒適于布置成與所述鏈條成緊密間隔開的關(guān)系，并且所述磁阻傳感器還包括至少一個永磁體，優(yōu)選地至少兩個永磁體，每個永磁體布置于相應(yīng)軛腿上和/或在所述至少一個線圈的不同側(cè)上。此夕卜，當(dāng)使用至少兩個永磁體時，將所述永磁體相對于中央腿而對稱地定位可能是有意義的。磁阻傳感器與鏈條的一側(cè)成布置成比較緊密地間隔開的關(guān)系(軛主體此處可以被布置成與鏈條的鏈條鏈節(jié)板平行并且側(cè)向延伸的軛腿的突出部或齒優(yōu)選地延伸直到介于鏈條鏈節(jié)板之間的點(diǎn))允許經(jīng)由磁阻傳感器和鏈條形成具有比較低磁阻(即，低磁性阻力)的閉合磁路。
[0011]為了改進(jìn)磁阻傳感器的導(dǎo)磁率，大致新月形的軛主體可以被配置成使得它們對于正形成的磁路的磁場而言是易于滲透的。它們可以例如包括具有低磁性阻力或最小磁阻的磁性軟鐵芯。經(jīng)由至少一個永磁體沿著側(cè)向軛腿而感應(yīng)的磁路在線圈處，例如在軛主體的中央腿上生成電壓，閉合磁路中僅一個基本上經(jīng)由線圈傳導(dǎo)，而另一閉合磁路經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的軛腿和鏈條而超過線圈發(fā)生短路。
[0012]鏈條傳感器特別適用于測量鏈條的相對伸長和/或速度。在確定鏈條的長度變化時，可以額外地考慮溫度以便在計算時考慮不同溫度水平。
[0013]當(dāng)鏈條，特別是鏈節(jié)鏈條，沿著磁阻傳感器移動時，從鏈條鉸鏈到介于個別鏈條鉸鏈之間的空間的變化也導(dǎo)致通向由側(cè)向軛腿上的至少一個永磁體所感應(yīng)的閉合磁路的具有最低磁性阻力的路徑的變化。因此，經(jīng)由相應(yīng)線圈所施加的磁場也將改變從而使得取決于鏈條的位置和速度，將在鏈條傳感器的線圈處生成交變電壓。盡管其簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)本發(fā)明的磁阻鏈條傳感器可能易于整合/集成到新生產(chǎn)設(shè)備和輸送器系統(tǒng)中并且其也能用于改造現(xiàn)有設(shè)備，而無需任何努力。由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，鏈條傳感器無需維護(hù)以及耐受水、油、污垢、高溫以及驅(qū)動鏈條本身也耐受的侵蝕性環(huán)境條件。此外，磁阻鏈條傳感器與鏈條類型以及鏈條上的標(biāo)記無關(guān)。在操作期間，鏈條傳感器能獨(dú)立地識別驅(qū)動鏈條并且確定鏈條伸長，與驅(qū)動鏈條速度無關(guān)。使用根據(jù)本發(fā)明的鏈條傳感器提供一種用于測量鏈條伸長的磁阻傳感器，其因此是相對成本高效的，并且額外地允許容易地以低成本監(jiān)視由鏈條驅(qū)動的輸送器系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備的磨損。
[0014]為了清楚地分離兩個閉合磁路的形成，可以設(shè)置至少兩個永磁體，所述永磁體優(yōu)選地布置于第一磁阻傳感器的軛腿的外齒上。兩個永磁體布置于軛腿的外齒上，優(yōu)選地在外齒的頂端上，不僅允許將永磁體簡單地安裝在導(dǎo)磁軛主體(其包括例如軟磁性材料)上，而且也允許閉合磁路的場線可靠地轉(zhuǎn)移到鏈條鉸鏈上。此外，至少兩個永磁體的這種布置防止磁路經(jīng)由承載著相應(yīng)永磁體的軛腿而發(fā)生非故意的/不經(jīng)意的短路。盡管至少兩個永磁體在外齒頂端上的布置在磁路形成方面具有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，出于操作目的，將永磁體布置成與頂端成間隔開的關(guān)系或者提供某些外部防護(hù)以便在若鏈條操作期間應(yīng)發(fā)生搖晃的情況下防止損壞永磁體可以是更有意義的。替代地，兩個磁體也可以定位于側(cè)向軛腿區(qū)域中。
[0015]為了允許具有清楚地彼此分離開的場線的閉合磁路，布置于軛腿上的永磁體可以具有在中央腿方向上的相同磁極方向。兩個閉合磁路的不同形成允許在至少一個線圈處的不同信號。當(dāng)至少一個線圈布置于中央腿上時，在線圈處能夠感應(yīng)交流電壓，這是因?yàn)殚]合磁路經(jīng)由線圈而交替地并且在不同方向上傳導(dǎo)。
[0016]替代地，至少一個線圈可以布置于軛腿的齒之一上。當(dāng)至少一個線圈或多個線圈布置于軛腿的齒上時，能更易于產(chǎn)生磁阻傳感器，這是因?yàn)榫€圈能被預(yù)制并且因?yàn)槿缓螽?dāng)執(zhí)行組裝操作時將僅需要布置它們(即，推動它們)到軛腿的齒上。通過將多個線圈布置于軛腿的齒的相應(yīng)一個齒上，磁阻鏈條傳感器的信號能被擴(kuò)大并且求微分，由此提供用于計算鏈條的長度和/或速度的相對變化的額外可能性。
[0017]根據(jù)一有利實(shí)施例，提供第二磁阻傳感器，而且所述第二磁阻傳感器具有導(dǎo)磁軛主體，導(dǎo)磁軛主體包括中央腿和在中央腿側(cè)向延伸