CN104843455A - 磁阻链条传感器和测量链条伸长的方法 - Google Patents

Abstract

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。链条传感器包括至少一个第一磁阻传感器，所述第一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，轭腿各设有至少两个齿，轭腿的所述齿适于布置成与链条成紧密间隔开的关系，并且所述第一磁阻传感器包括至少一个永磁体。

Description

磁阻链条传感器和测量链条伸长的方法

技术领域

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。

背景技术

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。

在现代工厂自动化构架内，机器和***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***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***。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***和用于输送产品的替代方案。

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。

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***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。

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 1 464 919 A1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。

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(progression)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。

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***需要具有恒定速度的驱动单元，并且它们对于驱动***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***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。

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

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。此外，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。

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。

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。

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***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***和生产设备的磨损。

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。

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。

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。

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的两个轭腿，每个轭腿设有朝向链条的两个齿，所述齿适于布置成与链条成紧密地间隔开的关系并且朝向第一磁阻传感器。使用也可以被配置成无第二线圈和无永磁体的第二磁阻传感器允许更均匀地形成两个闭合磁路，与链条的设计无关，条件是线圈定位于中央腿上，和通过至少一个线圈流动的磁场的更有规律的变化，使得取决于链条速度，比较均匀、复发的/复现的交流电压将施加到至少一个线圈上。

优选地，第二磁阻传感器上可以布置有第二线圈，并且在第一磁阻传感器和第二磁阻传感器上的感应线圈可以并联或串联安置。在磁阻传感器上的第二线圈不仅放大链条传感器的测量信号而且也能使测量信号更均匀并且减小测量误差。此外，第二磁阻传感器也可以设有两个永磁体，所述永磁体中的每一个布置于两个侧向延伸的轭腿之一上并且增强链条传感器中的磁场。

根据特殊实施例，第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的侧向轭腿各自设有永磁体，永磁体优选地布置于轭腿的相应外齿上，即，在其顶端上，并且在第一磁阻传感器的轭腿上的永磁体具有相同磁极方向，而第二磁阻传感器的轭腿上的永磁体具有相反磁极方向。与优选地在第一磁阻传感器的轭腿外齿上设置两个永磁体的可能性无关，由于第一磁阻传感器的永磁体和第二磁阻传感器的永磁体分别在相同磁极方向上定向这一事实，实现了两个闭合磁路的场线穿过内齿在相同方向上延伸，因此两个闭合磁路对于彼此的相互影响保持较小。此外，在第二磁阻传感器上的可选的第二线圈由相应有源磁路以相同方式流过，但在不同方向上，并且因此能放大在第一磁阻传感器上的至少一个线圈的信号并且使之更均匀。

根据用于在链条铰链之间具有均匀间距的铰接链条的根据本发明的磁阻链条传感器的另一实施例，至少一个第一磁阻传感器垂直于链条铰链的铰链轴线而布置于铰接链条的一侧上，第一磁阻传感器的轭腿的齿朝向铰接链条。由于至少一个第一磁阻传感器的这种布置，两个闭合磁路的场线垂直于铰接轴线延伸。第一磁阻传感器的垂直布置允许在侧向轭腿的齿与铰接链条的链条铰链之间很小的距离，使得在这个距离上的磁性阻力尽可能低。为了允许形成具有最小可能干涉和最大均匀性的两个磁路，在背向所述第一磁阻传感器的铰接链条的相反侧上可以设置具有低磁性阻力的轭，并且两个闭合磁路可以经由所述轭延伸，由此使得它们的形成更与移动的铰接链条的部分的干涉无关。

根据本发明的链条传感器的变型，提供第二磁阻传感器，第二磁阻传感器垂直于链条铰链的铰链轴线而布置于铰接链条的相对侧上，所述第二磁阻传感器的轭腿的齿朝向铰接链条。由于第二磁阻传感器布置于铰接链条的相对侧上，两个闭合磁路的场线垂直于铰接轴线穿过链条铰链并且然后经由第二磁阻传感器的轭腿延伸，从而能最小化两个闭合磁路的磁性阻力或磁阻。在第一磁阻传感器与第二磁阻传感器的相关联的齿之间的距离在此处可能超过铰接链条的链条铰链的外径为最大20%，优选地为最大10%，特别地为最大5%。在第一磁阻传感器与第二磁阻传感器的齿之间的距离和在所述齿与铰接链条的链条铰链之间的距离越小，对于由永磁体所感应的磁路的阻力就越低并且在线圈处所感应的交流电压信号就将越强。

根据一有利实施例，在轭腿之一的外齿与第一磁阻传感器或第二磁阻传感器的内齿之间的距离可以基本上等于铰接链条的间距的整数倍数。使用链条传感器的轭腿的这种结构设计，能在第一磁阻传感器的至少一个线圈处和可选地也在第二线圈处生成均匀的交流电压。关于铰接链条的制造公差和磨损伸长，对于基本上整数倍数将必须考虑间距的± 10%的公差范围。

根据另一方面，本发明涉及一种用于测量链条的链条伸长的装置，其包括：至少两个磁阻链条传感器，所述链条传感器沿着链条布置成彼此间隔开的关系；以及，控制单元，其用于接收并且处理两个链条传感器的信号，设置于每个链条传感器上的至少一个线圈在操作中生成在线圈处所感应的电压的交变信号。经由两个传感器半件，链条传感器能易于布置于链条上，链条通常是滚子链条，而不需要在链条本身上设置标记或者传导链条使得其经过传感器。连接到链条传感器的控制单元除了仅监视链条磨损和链条伸长之外，还允许监视其它操作参数，例如，操作小时，以及，并入了安全功能，例如，在若超过预定磨损值的情况下的警报，在若临界磨损情况下的停止功能，由于继续增加的磨损值而具备有所减小速度的防护模式，以及可靠地检测磨损条件和对于相关部件的链条伸长的补偿。此外，测量值和控制数据能经由控制单元传输到中央处理计算机或传输到生产主管。

根据该装置的一特殊实施例，设置至少三个链条传感器。使用第三链条传感器，链条的移动能总是以可靠的方式确定，与在两个第一磁阻链条传感器之间的距离是否精确地适应链条间距无关。

为了链条伸长测量的可靠评估和精确时间配给/时段配置（temporal allocation），对于每个链条传感器，能设置比较器，比较器用于将交变信号转变为方波信号。使用比较器允许通过求交变信号的微分，即将交变信号转变为方波信号，则精确的时间配给指示了在什么时间所述轭主体的所有齿具有与之同样地相关联的介于链条铰链之间的空间。方波信号的周期此处与链条速度成反比。因此，两个链条传感器的切换脉冲相对于该周期的距离能提供链条长度的明确测量。

当线圈可选地布置于轭主体的中央腿上时，在装置操作期间通过链条沿着链条传感器的移动而在线圈处生成了具有交变正电压和负电压的交变信号，即交流电压，这是因为磁阻传感器的两个磁路以不同方向交替地流动通过中央腿上的线圈。利用比较器，这些交变信号能被转变为周期方波信号，通过交流电压的相变，可能实现链条或链条铰链对方波信号的精确时间分配。

根据用于测量链条的链条伸长和包括两个磁阻链条传感器的装置的特殊实施例，控制单元将交变信号或交流电压用于装置的电源，优选地用于装置的自给自足的电源。由于链条沿着链条传感器的移动并且随后通过传感器的两个磁路（根据链条的链条铰链的变化，磁路单独地或二者都流过至少一个线圈），在链条传感器的线圈处生成能用于操作该装置的电压或交流电压。因此，磁阻链条传感器也充当发电机。控制单元和相关联部件的自给自足的电源用于数据传输和用于使测量数据可视化的可能性允许将这种装置简单地并入到现有机器和设备内，而不干扰这种现有机器和设备的电源的通常复杂的构思。利用这种通用装置，也能在现有设备中在任何时间检测链条的操作条件并且也能以自给自足的方式发出早期警告或者使设备自动同步。本发明的这个方面也可以受到保护，与根据本发明用于测量链条伸长的磁阻链条传感器和装置的细节无关，并且能独立地提出诉讼。将链条传感器用作用于供电的发电机保证了相应测量单元的自给自足的操作模式。

根据该装置的合适实施例，提供一种指示器装置，其用于显示链条的链条伸长。除了易于读取链条磨损长度和驱动链条的操作条件之外，这种指示器单元也可以用于显示另外的重要操作和安全参数，诸如操作小时计数器，警告功能和误差指示。用于显示链条伸长的指示器单元以及控制单元在此处能经由链条传感器被自给自足地供应用于操作所述指示器单元所需的电力。

根据另一实施例，该装置可以额外地包括温度传感器，例如红外温度传感器，用于确定链条和装置的实际温度。因此在计算长度变化时能考虑链条长度的温度相关变化，并且这种装置总体上能甚至更可靠地确定由链条磨损所造成的链条长度变化。

根据另一可能添补，提供一种具有震动传感器，即，加速度传感器的装置。经由当链条进入装置时在所用的震动传感器处形成的震动或加速度谱，在测量值之间的差异可以用于例如提供关于润滑状态和链条的链条铰链的倾斜的信息。利用震动传感器或加速度传感器来监视链条状况/条件特别地由于以下现实是可能的：在未充分润滑或严重磨损的链条的情况下，链条链节将不采取直取向并且当在链条进入装置时可能造成相应链条链节的不同偏转和/或相对加速度。

本发明额外地涉及一种利用至少两个磁阻链条传感器来测量链条的链条伸长的方法，至少两个磁阻链条传感器沿着链条布置成彼此间隔开的关系，每个链条传感器包括至少一个线圈和至少一个永磁体，优选地至少两个永磁体。这种方法包括以下步骤：向经由每个链条传感器的磁场线形成低磁性阻力（磁阻）的两个闭合永磁路，其中，取决于链条相对于链条传感器的位置，两个闭合磁路各自经由链条传感器以短路状态传导，或者其中暂时地一个或交替地两个闭合磁路至少部分地流过至少一个线圈并且闭合磁路的另一个仍经由链条传感器以短路状态传导；使链条在沿着两个链条传感器的方向上移动；周期性地改变至少部分地流过至少一个线圈的磁路；以及，在两个链条传感器的线圈处生成交变电压信号。由于两个闭合磁路在链条传感器中的位置取决于链条相对于传感器的位置，则将根据链条相对于链条传感器的移动而形成磁路，所述磁路响应于链条的位置而改变它们在链条传感器中的位置。由于由永磁体所感应的磁路试图经由具备最低的可能磁性阻力或磁阻的磁路在永磁体的磁极之间闭合磁通量，链条相对于链条传感器的移动也导致两个磁路在链条传感器中的位置变化和因此也导致其相对于至少一个线圈的位置的变化。

磁性阻力或磁阻是在磁性电压与磁通量之间的比例系数并且类似于电阻而表现，其根据欧姆定律表示在电压与电流之间的系数。至少两个永磁体合适地布置于链条传感器中，两个闭合电路可被配置成使得它们中的一者或二者至少部分地流动通过线圈。因为取决于链条链节的位置，链条经由线圈在不同长度上闭合磁路或者经由轭腿仅在短路状态闭合磁路，链条在沿着链条传感器的方向上的移动导致至少部分地流动通过该线圈的磁路的周期性变化。由于以短路状态闭合的相应磁路并未经由该线圈流动，一个或两个闭合磁路的周期性变化将导致在线圈处生成电压变化，即交流电压。此处电压的最大值是链条或链条铰链相对于链条传感器的具***置的复发/重现特征，在此具***置处，经由至少一个线圈传导的磁路必须克服最低磁性阻力，该情形/状况通常是通过链条铰链在磁路中的位置，即在电路的轭腿的齿之间而给出的。

用于测量链条的链条伸长的方法的有利的进一步发展包括以下步骤：求电压信号的微分并且生成针对两个链条传感器的单独方波信号以及确定链条传感器的方波信号的周期。通过求电压信号的微分，例如，利用比较器，能产生特征性方波信号，利用特征性方波信号，根据流过线圈的磁路的变化，能实现电压变化的精确时间分配。比较器的输出在此处提供用于评估链条磨损伸长的方波信号，方波信号的周期与链条速度成反比。

该方法的另一进一步发展额外地包括以下步骤：确定在两个链条传感器的相应方波信号的切换信号之间的时间间隔或者在切换阈值之间的时间间隔；相对于方波信号的周期，基于切换阈值的时间间隔计算切换比；以及，比较所计算的切换比与对于链条的初始条件的所储存的切换比，这个比较值是对于相对链条伸长的量度。所计算的切换比在此处是与初始条件相比在相关时间存在着的链条伸长的直接明确量度。取决于相应所希望的评估算法，在两个链条传感器的方波信号的切换脉冲之间的间隔可以与链条传感器之一的周期或者与两个链条传感器的平均或增添的周期相关。为了登记链条的初始条件，对于特定时段记录了新链条的这个切换比并且其被储存为比较值。具体链条的这个原始比较值然后可以用于计算和说明这个链条的磨损相关的链条伸长。此外，在所计算的切换比与链条的初始条件之间的比较值可以用作一种用于使链条位置相对于利用链条促动的其它元件同步的控制变量，以便允许从动装置的最佳操作。

为了明确地确定链节链条的移动方向，可提供第三磁阻链条传感器。确实，也可以基于仅两个链条传感器的准确定位来识别链条的移动方向，但这两个链条传感器必须然后被布置成使得它们明确地以一半间距移位并且必须不失去这种定位的明确性，即使在链条伸长的情况下也不失去这种定位明确性。利用第三磁阻链条传感器，能总是以可靠的方式检测链条的移动方向。为此目的，第三链条传感器被布置成相对于前两个链条传感器之一，具有仅较小的机械移位，与整数链条间距具有较小差异。由于较小的机械移位，能用来可靠地识别链条移动方向的明确目标信号可以在利用比较器求方波信号微分和形成方波信号之后从第三链条传感器的电压信号获得。

附图说明

在下文中，将更详细地解释本发明的实施例。个别附图示出了

图1为根据本发明具有第一磁阻传感器和铰接链条的链条传感器的透视图；

图1a为图1所示的根据本发明的链条传感器的侧视图；

图1b为根据本发明的链条传感器的替代实施例的侧视图；

图1c为根据本发明的链条传感器的另一实施例的侧视图；

图1d为根据本发明的链条传感器的再一实施例的侧视图；

图2a为根据本发明的链条传感器的侧视图，两个磁阻传感器在铰接链条的相对侧上在第一位置处；

图2b为根据本发明的链条传感器的侧视图，两个磁阻传感器在铰接链条的相对侧上在第二位置处；

图3为利用根据图2A和图2B的两个链条传感器来测量链条的链条伸长的装置；以及

图4为具有信号和电源电路的根据图3的装置。

附图标记列表

1   链条传感器

2, 2’    磁阻传感器

3   轭主体

4   中央腿

5   轭腿

5’   左轭腿

5’’  右轭腿

6, 6’    线圈

7   内齿

8   外齿

9   永磁体

10 铰接链条

11 链条铰链

12 链条链节板

13 磁路

13’ 短路

14 磁路

14’ 短路

15 比较器

16 操作指示器

17 磨损指示器

18 紧急指示器

19 信号和电源电路

20 电源单元

21  控制单元。

具体实施方式

图1以透视图示出了具有第一磁阻传感器2的根据本发明的链条传感器1的示意图表示。磁阻传感器2包括轭主体3，轭主体3包括导磁（即对于磁场而言可渗透的）材料，除了中央腿4之外，所述轭主体3还包括在中央腿4侧向延伸的两个轭腿5。中央腿4上已布置有线圈6，线圈6可以在中央腿4的整个长度上在邻接轭腿5的内齿7之间延伸。除了邻接所述中央腿4的内齿7之外，轭腿5还包括布置于轭腿的相应外端上的外齿8。内齿7和外齿8相对于轭腿5的中央区域在铰接链条10的方向上突出从而使得腔被限定于轭腿5 的内齿7和外齿8与铰接链条10之间，除了导磁轭主体3之外，所述腔还对于磁路的场线表现出高磁性阻力（即，高磁阻）。

两个轭腿5的外齿8上各自设有永磁体9。永磁体9在相同磁极方向上布置于外齿8顶端上，即外齿8的自由外顶端都表现为永磁体9的正极或替代地负极。轭腿5的内齿7和外齿8在铰接链条10的方向上定向，磁阻传感器2和永磁体9的磁路13、14的场线以及轭主体3的侧向表面基本上垂直于铰接链条10的链条铰链11的铰接轴线而定向。轭腿5的内齿7和外齿8的相应顶端仅以较小距离与链条铰链11的外周向表面间隔开使得铰接链条10能沿着磁阻传感器2以基本上无接触方式移动。

在轭腿5的外齿8的顶端处的永磁体9限定了两个磁路13、14，这两个磁路13、14的场线根据霍普金森定律沿着最低磁性阻力或最低磁阻延伸。取决于铰接链条10的位置，线圈6此处交替地被两个闭合磁路13、14之一流过，使得线圈6将生成特征性电压信号。为了在线圈6上在电压信号中，最佳地在交流电压信号中消除由铰接链条10所造成的构造干涉和/或为了在铰接链条10的链条链节板12的高磁性阻力的情况下放大电压信号，额外的导磁主体可以布置于铰接链条10的与磁阻传感器2相对定位的侧部上，所述额外主体优选地是具有与带有或不带有第二线圈6’的第一磁阻传感器2、或者第二磁阻传感器2’的轭主体3的内齿7和外齿8互补地布置的突出部的主体，以便经由具有低磁阻的铰接链条10的链条铰链11而闭合由永磁体9感应的磁路13、14。

被配置为磁阻传感器2并且在图1a中示出的链条传感器1包括了在轭腿5的外齿8的相应顶端处的两个永磁体9，相应磁极方向是相同的。替代地，永磁体9可以定位于离外齿8的顶端一定距离处以便在操作中更有效地保护永磁体9防止磨损和损坏。感应线圈6布置于轭主体3的中央腿4上的侧向轭腿5之间并且交替地被磁路13、14之一流过，磁路取决于铰接链条10的位置并且经由轭主体3闭合，使得线圈6生成特征性电压信号。图1b示出了具有布置于中央腿4上的感应线圈6的磁阻传感器的替代实施例，永磁体9在此处被布置于导磁轭主体3的侧向轭腿5的区域中。而且，在此情况下，相应磁极方向分别在外齿8和感应线圈6的方向上相同地定向。

在图1c和图1d中示出了磁阻传感器2的结构上不同的实施例。在这些实施例中，感应线圈6布置于轭腿5的外齿8之一上。在这些实施例的情况下，预制的线圈能定位于外齿8和/或内齿7上，由此能避免围绕轭主体3的中央腿4比较复杂的线圈绕组。此处，感应线圈6能定位于轭主体3的外齿8之一以及内齿7之一上。为了获得更高效率和/或额外交变信号，若干或全部内齿7和外齿8可以设有感应线圈6。一个或多个感应线圈在轭主体3的内齿7和外齿8上的布置也需要至少一个永磁体9布置于轭主体3的轭腿5或中央腿4上或者在自由内齿7或外齿8中的一个或多个上。如在图1c中所示，在此实施例中，将足以使用一个永磁体9并且将它布置于例如中央腿4上。替代地，而且，两个永磁体9可以布置于轭主体3的轭腿5上或者轭腿5的内齿7或外齿8上。在轭腿5上使用两个永磁体将不仅增强磁场，即磁路13、14的场线，而且也将允许形成具有类似场强度的两个闭合磁路13、14。

图2a示出了根据本发明的磁阻链条传感器1的优选实施例，其包括两个磁阻传感器2、2’，这两个磁阻传感器2、2’垂直于链条铰链11的铰链轴线而布置于铰接链条10的上侧和下侧上。此处，两个磁阻传感器2、2’设有感应线圈6、6’，相应线圈6、6’布置于轭主体3的中央腿4上。铰接链条10能在两个磁阻传感器2、2’之间以基本上无接触的方式通过或者至少使得摩擦阻力较低，在两个磁阻传感器2、2’的相关联的外齿8与内齿7之间的距离仅略大于链条铰链11的外径，从而使得当链条铰链11在相应成对的齿之间通过时，在个别成对的外齿8与内齿7之间的磁阻将尽可能低。

图2a中的链条传感器1的磁阻传感器2、2’在外齿8的相应顶端上设有两个永磁体9，安置于个别磁阻传感器2、2’上并且朝向铰接链条10定向的永磁体9的磁极方向相同但不同于安置在相应另一磁阻传感器2、2’上的永磁体9的那些。因此，在外齿8上的相关联的永磁体9的磁极方向彼此不同，从而使得相应磁路13、14经由彼此相关联的两个永磁体9中每一个形成。由此得出相应磁路13、14在两个磁阻传感器2、2’上延伸。取决于链条铰链11的位置，铰接链条10将使磁阻传感器2、2’的轭主体3之间的磁路也以不同磁阻不同地短路。

在图2a中所示的铰接链条10的位置处，经由磁阻传感器2、2’的左轭腿5’而闭合了磁路13，即，其经由定位于磁阻传感器2、2’的外齿8的顶端处的永磁体9、左轭腿5’和中央腿4之间的铰接链条10的链条铰链11以及经由右轭腿5’’的内齿7和定位于内齿7之间链条铰链11而闭合。磁路13的磁场也在由图2a的实线箭头所示的方向上通过磁阻传感器2、2’的中央腿4上的线圈6、6’流动。尽管磁路13场线的较长路径和在流过感应线圈6、6’期间的阻力，磁路13的场线的主要部分在铰接链条10的这个位置处，经由右轭腿5’’的内齿7并且因此也经由感应线圈6、6’延伸，这是因为当磁路13经由磁阻传感器2、2’的左轭腿5’经由短路13’而短路时磁性阻力更高。在左轭腿5’的内齿7之间，设有链条间隙，即，在图2a中所示的铰接链条10的位置处，在两个链条铰链11之间的空间，使得场线此处仅能经由介于内齿7之间的链条间隙的较大空气间隙并且部分地经由铰接链条10的窄侧向链条链节板12传输，即，它们只能以相对应较高磁性阻力传输。尽管在左轭腿5’的内齿7之间显著更高的磁性阻力，根据霍普金森定律，较低磁通量经由左轭腿5’通过短路磁路13’流动。

尽管通过链条间隙的磁性阻力，在右轭腿5’’的外齿8的顶端处的永磁体9生成了在外齿8上的永磁体9之间的另一磁场，即，第二永磁路14，第二永磁路14经由在右轭腿5’’的内齿7之间的链条铰链11作为短路磁路14’而闭合并且其因此基本上仅经由两个磁阻传感器2、2’的右轭腿5’’延伸。

当铰接链条10在由图2a中的轮廓箭头所示的链条运行方向上移动时，链条铰链11相对于左轭腿5’和右轭腿5’’的内齿7和外齿8对的位置也改变，并且因此，也形成磁路13、14。响应于在右轭腿5’’的内齿7之间的磁阻增加和在左轭腿5’的内齿7之间磁阻的同时减小，磁通量从磁路13通过线圈6、6’朝向短路磁路13’迁移直到基本上整个磁通量经由短路磁路13’流动。

图2b示出了在图2a中已经示出的链条传感器1，所述链条传感器1包括了在铰接链条10上方和下方垂直于链条铰链11的铰链轴线布置的两个磁阻传感器2、2’。与先前对于链条传感器1的表示形成对照，图2b中所示的铰接链条10已在链条运行方向上被前移了链条铰链11间距的一半。由于铰接链条10的新位置，现经由左轭腿5’的内齿7闭合了磁路14，磁路4从右外齿8顶端上的永磁体9（在右外齿8的顶端上的永磁体9之间，最小化对于磁路14场线的磁性阻力的链条铰链11位于铰接链条10的这个位置处）、经由上磁阻传感器2和下磁阻传感器2’的右轭腿5’’、中央腿4和左轭腿5’的内齿7以及定位于左轭腿5’的内齿7之间的铰接链条10的链条铰链11而延伸。此处由永磁体9感应的磁路14在与图2a中所示的磁场方向相反的方向上流过磁阻传感器2、2’的中央腿4上的感应线圈6、6’。而且在此情况下，短路磁路14’经由右轭腿5’’形成，这个短路磁路14’的磁通量与短路磁路14’的经由右轭腿5’’内齿7的磁性阻力成反比。

图2a和图2b中所示的链条传感器1能同样用于单个磁阻传感器2，单个磁阻传感器2的相应磁路13、14经由铰接链条10闭合。此外，可以同样地使用根据图1b至图1b的磁阻传感器2的其它实施例。当仅一个永磁体9用于根据图1c中的磁阻传感器2的实施例的中央腿4上时，经由轭主体3的外齿8和内齿7，获得了两个磁路13、14，这两个磁路13、14具有根据沿着这些磁路13、14的不同磁阻的显著不同的磁通量。

当铰接链条10以连续移动在图2a和图2b中以轮廓箭头所示的链条运行方向的方向上在根据本发明的链条传感器1的两个磁阻传感器2、2’之间传递时，感应线圈6、6’被磁路13、14交替地流过，使得在线圈6、6’处生成交流电压。取决于对于交流信号的需求，磁阻传感器2、2’的线圈6、6’此处可以串联或并联安置。

当铰接链条10的链条铰链11定位于相应磁路13、14的相应内齿7与外齿8之间时（这表示磁路13、14的磁性阻力或磁阻将最低），施加到磁阻传感器2、2’的感应线圈6、6’上的交流电压到达其最大值。因此，由于磨损所造成的链条伸长，施加到感应线圈6、6’上的交流电压信号在铰接链条10操作期间变化，可能通过求交变信号的微分使得能根据铰接链条10的位置，进行信号更精确的时间分配。为了求交变信号的微分，例如，可以使用比较器15，利用比较器15，叠加于交流电压上的噪音能被滤出或者仅能被补偿交流电压较小边沿陡度。此外，比较器15能防止信号电压太频繁并且以无规律方式变化。利用这种比较器15，从最初感应的交流电压获得了用于评估链条磨损伸长的不同方波信号。方波信号的周期此处与铰接链条10的速度成反比。

在图3中示出了根据本发明的装置，其用于测量铰接链条10的链条伸长并且包括两个链条传感器1，这两个链条传感器1布置成彼此间隔开的关系并且在操作条件下，铰接链条10穿过链条传感器1传导。在这种装置中，额外地设置多个指示器装置，操作指示器16、多阶段磨损指示器17以及紧急指示器18。在简单实施例中，这些指示器可以被配置为彩色发光二极管。用于测量铰接链条10的链条伸长的整个装置可以被配置为紧凑结构单元，其能容易地安装在现在已经存在的包括驱动链条的设备上。

在图3中根据本发明的装置的图示还示出了经由两个链条传感器1的磁路13、14。铰接链条10相对于设置到图3中装置左侧上的链条传感器1的位置允许经由线圈6、6’闭合永磁路13以及经由布置于铰接链条10的不同侧上的磁阻传感器2、2’的右轭腿5’’使磁路14’短路。链条传感器1的这个操作条件已经关于图2A详细地描述。关于根据图3的装置的右侧上的链条传感器1，铰接链条10被布置成使得链条间隙设置于相应成对的内齿7与外齿8之间。因为在铰接链条10的这个位置处，在左轭腿5’和右轭腿5’’的内齿7之间的磁性阻力基本上相同，磁通量从永磁体经由短路磁路13’和14’流动，使得线圈6、6’基本上不被磁通量流过。因此，在铰接链条10的这个位置处，在线圈6、6’处并未感应电压。

在图3中示出并且包括至少两个链条传感器1（其各包括至少一个磁阻传感器2）的用于测量链条10的链条伸长的装置可以额外地配备温度传感器，例如，用于测量铰接链条10的温度的红外温度传感器和用于测量该测量装置的温度的额外温度传感器。通过确定铰接链条10和测量装置的温度，当计算链条伸长时能考虑铰接链条10的长度的温度相关的变化，并且能更精确地并且更可靠地确定链条伸长变化。而且，根据图3的测量装置可以额外地配备加速度传感器或替代震动传感器。利用这种传感器，能确定并且在计算链条伸长时考虑当铰接链条10进入测量装置时发生的各种链条条件，例如相对于彼此移位的链条铰链或者由于缺乏润滑而刚性的链条铰链，或者可以中断链条伸长的计算。

图4示出了将根据图3的测量装置并入到信号和电源电路中。当铰接链条10在由轮廓箭头所示的链条运行方向上操作时，铰接链条10经过两个链条传感器1的移动在个别磁阻传感器2、2’的线圈6、6’处生成交流电压，在穿过线圈6、6’的永磁路13、14变化时，交流电压的量值和符号变化。

由能根据对测量装置的要求而串联或并联安置的线圈6、6’所生成的电压被进给到信号和电源电路19。从那里，其直接地传输到电源单元20，由信号和电源电路19将装置的两个链条传感器1所生成的交流电压的相移考虑在内，并且作为测量信号经由相应比较器15传输到控制单元21。在比较器15处，求交流电压信号的微分以便获得方波信号，方波信号在控制单元21中用于确定铰接链条10的链条伸长。在比较器15处交流电压信号的微分不仅允许精确地在时间上分配流过线圈6、6’的磁路13、14的变化，而且也经由方波信号的周期确定铰接链条10的速度。因此可能在控制单元21中分别相对于铰接链条10的速度和方波信号的周期，经由两个链条传感器1的切换脉冲之间的间隔来明确地测量链条伸长。

尽管在具有两个磁阻传感器2、2’的链条传感器1的线圈6、6’处生成的交流电压允许对信号和电源电路19进行简单结构设计，图1b至图1d中所示的磁阻传感器2的其它实施例也将仅一个磁阻传感器2用于链条传感器1来允许通过电压信号提供电压，电压经由信号和电源电路19传递到测量装置的电源单元20并且电压能使测量装置自给自足地操作。

从相关时间的链条伸长与存储在控制单元21中的原始链条伸长之间的比较，能看到在相关时间的铰接链条10的链条伸长。所述链条伸长能在磨损指示器17上连续地指示，并且当超过预定极限时，其能经由紧急指示器18提供警告和/或中断铰接链条10的操作。同时，链条伸长可以用作链条10相对于相关联机器和工业设备的从动部件的同步的控制变量。

通过从两个链条传感器1到电源单元20传输的交流电压，操作该测量装置所需的电力能由测量装置本身（即，链条传感器1本身）生成。因此，根据本发明用于测量链条伸长的装置也可以是通用的并且已经存在的设备能被改造成具有这种装置，而不需要对所述现有设备进行任何复杂的修改。

Claims (18)

1.一种包括至少一个线圈(6)的链条传感器(1)，

其特征在于，提供至少一个第一磁阻传感器（2），所述第一磁阻传感器（2）具有导磁轭主体（3），导磁轭主体（3）包括中央腿（4）和在中央腿（4）侧向延伸的两个轭腿（5），轭腿（5）各设有至少两个齿(7, 8)，轭腿(5)的所述齿(7, 8)适于布置成与链条成紧密间隔开的关系，并且所述第一磁阻传感器(2)包括至少一个永磁体(9)。

2.根据权利要求1所述的链条传感器（1），

其特征在于，提供至少两个永磁体（9），所述两个永磁体（9）各自布置于相应轭腿（5）上。

3.根据权利要求2所述的链条传感器（1），

其特征在于，所述两个永磁体布置成关于所述中央腿（4）对称。

4.根据权利要求2所述的链条传感器（1），

其特征在于，所述至少两个永磁体（9）布置于所述轭腿（5）的所述外齿（8）上。

5.根据权利要求2所述的链条传感器（2），

其特征在于，布置于所述轭腿（5）上的至少两个所述永磁体（9）在朝向所述中央腿（4）的方向上具有相同磁极方向。

6.根据权利要求1所述的链条传感器（1），

其特征在于，所述至少一个线圈（6）布置于所述中央腿（4）上。

7.根据权利要求1所述的链条传感器（1），

其特征在于，所述至少一个永磁体（6）布置于所述轭腿（5）的所述齿（7, 8）之一上。

8.根据权利要求1所述的链条传感器（1），

其特征在于，提供第二磁阻传感器(2’)，所述第二磁阻传感器（2’）具有导磁轭主体（3），导磁轭主体（3）包括中央腿（4）和在中央腿（4）侧向延伸的两个轭腿（5），每个轭腿（5）设有朝向所述链条的两个腿(7, 8)，所述齿(7, 8)适于布置成与所述链条成紧密间隔开的关系并且朝向所述磁阻传感器（2）。

9.根据权利要求8所述的链条传感器（1），

其特征在于，所述第一磁阻传感器和第二磁阻传感器(2, 2’)的侧向轭腿（5）各自设有永磁体（9），并且其中在所述第一磁阻传感器（2）的所述轭腿（5）上的所述永磁体（9）具有在朝向所述中央腿（4）的方向上的相同磁极方向，而在所述第二磁阻传感器(2’)的轭腿（5）上的所述永磁体（9）具有相反磁极方向。

10.根据权利要求9所述的链条传感器（1），

其特征在于，所述永磁体（9）优选地布置于所述轭腿（5）的所述相应外齿（8）上。

11.根据权利要求1用于铰接链条（10）的链条传感器（1），在所述链条铰链（11）之间具有均匀间距，

其特征在于，所述至少一个第一磁阻传感器（2）垂直于所述链条铰链（11）的铰链轴线布置于所述铰接链条（10）的一侧上，所述第一磁阻传感器（2）的所述轭腿（5）的所述齿(7, 8)朝向所述铰接链条（10）。

12.根据权利要求11所述的链条传感器（1），

其特征在于，提供第二磁阻传感器(2’)，所述第二磁阻传感器(2’)垂直于所述链条铰链（11）的铰链轴线布置于所述铰接链条（10）的相对侧上，所述第二磁阻传感器（2’）的所述轭腿（5）的所述齿(7, 8)朝向所述铰接链条（10）。

13.根据权利要求12所述的链条传感器（1），

其特征在于，在所述第一磁阻传感器与所述第二磁阻传感器(2, 2’)的所述相关联齿(7, 8)之间的距离以至多20%大于所述铰接链条（10）的链条铰链（11）的直径。

14.根据权利要求13所述的链条传感器，

其特征在于，在所述第一磁阻传感器与所述第二磁阻传感器(2, 2’)的所述相关联齿(7, 8)之间的距离以至多10%大于所述铰接链条（10）的链条铰链（11）的直径。

15.根据权利要求11所述的链条传感器（1），

其特征在于，在所述第一磁阻传感器或第二磁阻传感器(2, 2’)的所述轭腿(5’, 5’’)之一的所述外齿（8）与另一所述轭腿(5’, 5’’)的所述内齿（7）之间的所述距离基本上等于在所述铰接链条（10）的所述链条铰链（11）之间的间距的整数倍。

16.一种利用根据权利要求1至15中任一项的至少两个链条传感器（1）来测量链条的链条伸长的装置，所述至少两个链条传感器（1）沿着所述链条（10）布置成彼此间隔开的关系并且连接到控制单元（21），所述控制单元（21）用于接收并且处理所述两个链条传感器（1）的信号，

其特征在于，设置于每个链条传感器（1）上的所述至少一个线圈（6）生成交变信号。

17.一种利用沿着链条布置成彼此间隔开的关系的至少两个链条传感器（1）测量链条的链条伸长的方法，每个链条传感器（1）包括导磁轭主体（3），导磁轭主体（3）包括：中央腿（4）和在中央腿（4）侧向延伸的两个轭腿（5），所述轭腿（5）各自设有朝向所述链条的至少两个齿(7, 8)；布置于所述中央腿上的至少一个线圈（6）；和各自布置于相应轭腿（5）上的至少两个永磁体（9），所述方法包括：

-利用所述永磁体（9）经由每个链条传感器（1）形成两个闭合磁路(13, 14)，所述闭合磁路(13, 14)之一交替地通过所述至少一个线圈（6）流动，而所述相应另一闭合磁路(13, 14)以短路状态经由所述链条传感器（1）传导；

-使所述链条（10）在沿着所述链条传感器（1）的方向上移动；

-周期性地改变通过所述至少一个线圈（6）流动的磁路(13, 14);

-在所述链条传感器（1）的所述线圈（6）处生成交流电压。

18.一种利用沿着链条（10）布置成彼此间隔开的关系的至少两个链条传感器（1）测量链条的链条伸长的方法，每个链条传感器（1）包括导磁轭主体（3），导磁轭主体（3）包括中央腿（4）和在中央腿（4）侧向延伸的两个轭腿（5），所述轭腿（5）各自设有朝向所述链条的至少两个齿(7, 8)，布置于齿之一上的至少一个线圈（6）和至少一个永磁体（9），所述方法包括：

-利用所述至少一个永磁体（9）经由每个链条传感器（1）来形成不同磁阻的两个闭合磁路(13’, 14’)，所述至少一个线圈（6）由所述低磁阻闭合磁路(14’)至少暂时流动通过；

-使所述链条（10）在沿着所述链条传感器（1）的方向上移动，

-在穿过所述至少一个线圈（6）流动的所述低磁阻闭合磁路(14’)与高磁阻闭合磁路(14’)之间周期性变化，

-在所述链条传感器（1）的所述线圈（6）处生成电压变化。