CN109540177A - 用于确定链条的磨损状态的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种链条传感器，其具有第一磁路、用于测量所述第一磁路(6)中的磁通量密度的装置以及线圈。所述磁路大体上由导磁轭体形成。所述轭体具有横向支腿，所述横向支腿的端部可设置在链条(10)附近。用于测量所述磁通量密度的所述装置连接到分析单元(40)。本发明进一步涉及一种用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，其具有以下方法步骤：形成部分闭合的磁路；向设置在所述磁路中的线圈施加电压；通过所述链条穿过所述部分闭合的磁路的移动而在所述磁路中生成交变磁通量密度；将所述磁路中的所述交变磁通量密度检测为多个测量值；以及依据所述测量值确定所述链条的长度值。

Description

用于确定链条的磨损状态的装置和方法
本发明涉及一种用于确定链条驱动器中的链条段的伸长的方法、一种用于确定链条段的伸长的传感器装置、一种链条、一种链条/传感器装置***以及一种用于执行所述方法的计算机程序。
链条驱动器用于各种工业应用中以用于驱动或处置目的。通常，使用若干股链条。除了通常无限旋转的链条之外，完整的链条驱动器包含若干链轮，所述链轮用于使链条返回，且驱动或处置连接到链条的元件，所述元件由链条致动。由于链条接头中可相对于彼此移动的部件之间发生磨损，链条在操作期间易于磨损。其它因素，例如链条入口处的伸长、拉伸、轴承间隙和轴承磨损，也可能导致链条伸长并最终导致驱动单元失效。影响链条磨损的其它因素有作用在链条上的力和负载，或甚至是由周围环境限定的外部影响。由于这些条件的复杂性，无法预测链条的磨损，且由此无法预测操作过程中的可能故障或甚至驱动单元的失效。
鉴于全自动化机器和***的数量不断增加，复杂的链条驱动器越来越广泛地使用，因为其是现代工厂自动化所必需的。由于如此高度自动化和全球价格压力所带来的高投资成本，有必要将这种机器和***的停机时间降到最低，并完全防止意外停机时间。
除了直接的经济损失之外，这种意外停机时间还会导致间接问题，例如物流链中断或甚至交付期限无法满足，且因此进一步造成财务损失。然而，即使较低的磨损程度也可能导致通过链条驱动器同步的过程造成生产缺陷且必须手动重新调整。由于驱动链条的磨损或其伸长既无法预先避免也无法预先确定，链条驱动器的连续监测对于能够及时执行检查以调整同步过程并更换有缺陷的链条是必不可少的。
相关技术
US 5,291,131描述了一种用于监测旋转驱动链条的伸长的合适方法。在所述方法中，驱动链条具有在链条的纵向方向上间隔开的两个分度器，其位置在操作期间由两个也设置在距彼此一定距离处的电感或光学传感器检测。链条的旋转速度和间隔开的分度器之间的链条段中的链条伸长可依据由两个传感器经由连接的数据采集件测量的值确定。用所述方法无法得出关于链条的其它部分或链条的较小段的结论。
在文献EP 1 464 919 A1中描述了一种用于监测驱动链条磨损的类似方法。同样，由磁性材料制成的两个分度器附接到链条的相对侧。邻近于链条提供的两个电感传感器在通过磁性传感器时生成电信号。传感器设置在驱动链条的相对侧上，彼此隔开一定距离，使得所述传感器最初被同时触发。一旦由于链条的磨损诱发的伸长而在触发传感器之间产生时间延迟，则可基于传感器的位置偏移来确定链条的磨损诱发的伸长。如在上述情况中那样，链条的旋转速度和间隔开的分度器之间的链条段中的链条伸长可再次依据由两个传感器测量的值确定。用所述方法也无法得出关于链条的其它部分或链条的较小段的结论。
US 7,540,374 B2描述了另一种用于使用两个光学传感器测量驱动链条的磨损诱发的伸长的装置。此处，第一传感器检测链节的第一链条接头，且第二传感器确定第二链条接头的位置和距离。此外，还可确定在两个间隔开的测量位置处的多个链节之间的距离。
此外，如所属领域中所已知，驱动链条的磨损可基于紧链器或驱动链轮和负载链轮处的两个旋转角度传感器的力、距离或旋转角度的测量来加以确定。然而，并不始终需要紧链器，且旋转角度传感器也无法在任何地方都适用。此外，它们受到磨损或链条伸长的影响。然而，这些方法必须精确地调整以适应特定方法，因为在这些情况下，测量取决于整个链条长度以及链轮的磨损。调整非常复杂，且容易出错。因此，这些方法无法通用。
取决于所使用的传感器和测量原理，所述现有技术的装置和方法存在若干不同缺点。传感器之间具有固定距离的常规测量***需要恒速驱动以精确测量链条伸长，并以测量误差来响应驱动***内的不规则性，例如驱动链轮与驱动链条之间的相对滑动或链轮的磨损。相比之下，光学传感器不适用于许多应用的驱动和处置***的实际使用，因为工业环境条件，特别是由于灰尘和污垢，可能导致光学传感器的失效或不正确的测量。相比之下，电感式传感器不仅在测量方向上表现出切换敏感度，还在与其垂直的方向上具有固有切换敏感度，从而使得电感式传感器除了对振动的敏感性之外还易于发生不正确的测量。
实际上，所有已知的装置和方法特别共同的是，链条的伸长不可仅归因于个别链条段的伸长。在检测到伸长的情况下，导致链条始终必须整体更换，这会导致明显更高的成本。另一结果是，先前为链条更换指定的极限值也必须考虑链条伸长中的奇点，因此与个别链条段或甚至链节的伸长已知的情况相比，需要相当低的极限值。虽然个别装置和方法已经准许测量虑及链条段伸长的值，但是这些值不能归因于在测量期间考虑的个别链条段，因此也导致链条的完全更换。
因此，本发明的目的是提供一种方法，所述方法可用于确定多个链条段的伸长并将个别长度值归因于相应的链条段。本发明的另一目的是提供对应的传感器装置、链条、链条/传感器装置***和用于执行所述方法的计算机程序。
根据独立权利要求1，根据本发明的链条传感器包括大体上由导磁轭体形成的第一磁路。所述导磁轭体具有横向支腿，所述横向支腿的端部可设置在距链条小距离处，所述链条大体上垂直于待监测链条的链节。所述布置有利于在导磁轭体和链条内形成大体闭合的磁路。所述链条传感器还具有用于测量第一磁路内的磁通量密度的装置，所述装置连接到分析单元。本发明的链条传感器构造成使得除了用于测量磁通量密度的装置之外，其还具有导电线圈。所述导电线圈在第一磁路内生成波动的磁场。所述链条相对于链条传感器的移动随着链条的链条接头的厚度变化而改变第一磁路的具有最低磁阻的路径。此类变化取决于链条的链节长度和链条的速度。由导电线圈生成的波动的磁场的频率可比由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化高得多(大约10倍)。通过用于测量磁通量密度的装置测量所述变化，并通过分析单元分析并且输出和/或显示。以此方式，链条的操作者可精确地更换链节或精确地更换超过预定伸长且因此磨损的链节。用于评估链条磨损状态的现有技术解决方案仅建立整个链条的伸长。因此，需要更换整个链条。利用本发明的链条传感器，用户不仅可使用稳健、结构简单且因此低廉的链条传感器，此外还可不再需要更换整个链条而仅需要更换受磨损影响的链节。与现有解决方案相比，链条的维护更省时、成本更低、停机时间或生产损失的风险大大降低。本发明的链条传感器可集成到新的链条***中且可容易地改装到现有***中。
所属领域已知的用于测量磁通量密度的装置是霍尔效应传感器、磁通门或二次谐波检测器、固定和旋转线圈(电感)，例如，振动试样磁力计；光学泵磁力计，例如碱蒸汽磁力计(例如原子铷或铯蒸气)；SQUID；质子磁力计，例如欧弗豪塞(Overhauser)磁力计、基于玻色-爱因斯坦凝聚(Bose–Einstein condensate)的磁力计(BEC磁力计)，其敏感度为10-9k，空间分辨率为3μm；以及克尔磁力计(Kerr magnetometer)。
在从属权利要求2至13中描述了根据本发明的链条传感器的其它实施例。
在本发明的一个特别有利的实施例中，本发明的链条传感器的线圈被设计成具有端子，通过所述端子可将电压施加到线圈。导电线圈在第一磁路内生成波动的磁场。由导电线圈生成的波动的磁场的频率比由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化高得多(大约10倍)。使用永磁体的现有技术链条传感器需要待监测链条的最小速度以获得可计算的信号强度。当保持低于所述最小速度时，链条传感器无法检测到链节，且因此无法确定其伸长。波动的磁场确保即使在待监测链条的最低速度下也为每个链节生成足以用于分析的信号强度。
在本发明的另一实施方案中，根据本发明的链条传感器的导磁轭体具有一中央支腿和两个横向支腿。
在本发明的另一实施例中，根据本发明的链条传感器的导磁轭体构造成使得其具有大体上平行于链条延伸的支腿和朝向链条成角度的两个横向支腿。横向支腿的端部位于距链条小距离处。
在本发明的有利实施方案中，导磁轭体的横向支腿成角度，使得其彼此之间展现如此大的距离，使得其面向位于较小距离处的链条的不同链节。每个横向支腿朝向链节的相同部分，例如，相同的突起、间隙等。因此，横向支腿的距离是新的未磨损链条的链节的整数倍。在本发明的另一实施例中，第一磁路具有第二磁轭体，所述第二磁轭体在链条的相对侧设置在第一磁轭体之外。基于所述布置，第一磁路包括第一和第二磁轭体以及链条。
在本发明的另一实施例中，第二导磁轭体被设计成使得用于测量磁通量密度的装置和/或线圈设置在其上。为了正确地操作链条传感器，线圈与测量装置附接在两个轭体中的哪一个上是无关紧要的。通常，第一导磁轭体设置在待监测链条上方，第二导磁轭***于其下方。例如在待监测的链条区域中的电源线的结构和空间环境可能需要在下部第二轭体或上部第一轭体处对链条传感器进行电力连接。
在本发明的另一特别有利的实施例中，链条传感器具有第二磁路。使用所述第二磁路，除了个别链节的伸长之外，还可建立待监测链条的移动方向和速度。因此，用户可在任何时间监视链条是否以所需速度移动到所需方向。
在本发明的另一实施方案中，第二磁路具有与第一磁路相同的结构：导磁轭体具有横向支腿，横向支腿的端部可设置在链条附近。链条和导磁轭体形成磁路。
在本发明的另一设计中，第二磁路具有用于测量磁通量密度的装置和导电线圈。所述导电线圈具有端子，通过所述端子可将电压施加到导电线圈。导电线圈在第二磁路内生成波动的磁场。由导电线圈生成的波动的磁场的频率比由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化高得多(大约10倍)。使用永磁体的现有技术链条传感器需要待监测链条的最小速度以获得可计算的信号强度。当保持低于所述最小速度时，链条传感器无法检测到由链节引起的磁场强度的变化，且因此无法确定链节的伸长。波动的磁场确保即使在待监测链条的最低速度下也为每个链节生成足以用于分析的信号强度。
在本发明的另一实施方案中，链条传感器的两个磁路彼此隔开一定距离而设置。所述距离的大小使得第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部与第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部朝向不同的链节和链节的不同部分。例如，如果第一磁路的导磁轭的端部指向链节的孔，则第二磁路的导磁轭的端部指向链节的孔旁边的区域。
在本发明的进一步发展中，第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部距第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部具有距离d，所述距离d为
d＝n*g+Δ (1)
其中n为整数，g为链节的长度，且Δ>0.1*g，优选地Δ>0.2*g，且更优选地Δ>0.3*g。
这些布置为两个磁路提供了由待监测链条引起的磁场强度变化的不同信号。所述信号彼此在所定义时间间隔内，其间的偏差用于分析。因此，除了监测链节的伸长之外，还可以监测移动的速度和方向。
在本发明的另一实施例中，在链条传感器的第二磁路的导磁轭的横向支腿处设置有第二导电线圈。所述导电线圈具有端子，通过所述端子可将电压施加到导电线圈。类似于第一磁路，导电线圈在第二磁路内生成波动的磁场。由导电线圈产生的波动的磁场的频率比由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化高得多(大约10倍)。
在本发明的一个特别有利的实施方案中，第一磁路的导磁轭体的横向支腿与第二磁路的导磁轭体的横向支腿设置在同一轭体上。基于所述布置，本发明的链条传感器具有非常紧凑的结构和极低的制造成本。此外，在本实施例中，其可容易地集成或改装到现有的输送***中。
在本发明的另一形式中，链条传感器的第一磁路与第二磁路被实施为使得其具有共同的回路区段。
在本发明的另一设计中，导电线圈和/或用于测量磁通量密度的装置设置在第一磁路与第二磁路的共同回路区段处。
在本发明的一个特别有利的实施例中，链条传感器具有第三磁路。使用所述第三磁路，可监测个别链节的伸长，可建立待监测链条的移动速度和方向，且另外，可确定待监测链条的加速度。用户还可确定待监测链条是加速还是减速。
在本发明的另一实施方案中，第三磁路具有与第一磁路和第二磁路相同的结构：导磁轭体具有横向支腿，横向支腿的端部可设置在链条附近。链条和导磁轭体形成磁路。
在本发明的另一设计中，第三磁路具有用于测量磁通量密度的装置。所述装置连接到分析单元并测量由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化。这些变化由分析单元分析，并输出和/或显示。基于所述布置，用户可始终被告知链节的伸长、待监测链条的移动速度和方向以及加速度。
在本发明的另一实施方案中，第三磁路具有用于测量磁通量密度的装置和导电线圈。所述导电线圈具有端子，通过所述端子可将电压施加到导电线圈。导电线圈在第三磁路内生成波动的磁场。由导电线圈产生的波动的磁场的频率远高于由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化。已知的链条传感器需要待监测链条的最小速度以获得可计算的信号强度。当保持低于所述最小速度时，链条传感器无法检测到由链节引起的磁场强度的变化。波动的磁场确保即使在待监测的链条的最低速度下也为每个链节生成足以用于分析的信号强度。
在本发明的另一实施例中，链条传感器的三个磁路彼此隔开一定距离而设置。所述距离的大小使得第三磁路的导磁轭的横向支腿的端部与第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部朝向不同的链节和链节的不同部分。第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部也与第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部朝向不同的链节和链节的不同部分。三个磁路的磁轭的所有三个横向支腿朝向待监测链条的不同链节，且同时朝向链节的不同区域。
在本发明的进一步发展中，第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部距第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部距离d1，所述距离d1为
d1＝n1*g+Δ1 (2)
其中n1为整数，g为链节的长度，且Δ1>0.1*g，优选地Δ1>0.2*g，且更优选地Δ1>0.3*g。第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部距第三磁路的导磁轭的横向支腿的端部距离d2，所述距离d2为
d2＝n2*g+Δ2 (3)
其中n2为整数，g为链节的长度，且Δ2>0.1*g，优选地Δ2>0.2*g，且更优选地Δ2>0.3*g，且Δ1≠Δ2。
所述布置为两个磁路提供了由待监测链条引起的磁场强度变化的不同时间序列的信号。因此，除了监测链节的伸长之外，还可以监测加速度、速度和移动方向。
在本发明的另一设计中，在链条传感器的第三磁路的导磁轭的横向支腿处设置有第三导电线圈。所述导电线圈具有端子，通过所述端子可将电压施加到导电线圈。类似于第一和第二磁路，导电线圈在第三磁路内生成波动的磁场。由导电线圈生成的波动的磁场的频率再次显著高于由链条相对于链条传感器的移动生成的磁场的变化。
在本发明的一个特别有利的实施方案中，三个磁路的导磁轭体的所有横向支腿设置在同一轭体上。基于所述布置，本发明的链条传感器具有非常紧凑的结构和极低的制造成本。此外，在所述实施例中，其可容易地集成或改装到现有的输送***中。
在本发明的另一形式中，链条传感器的第一磁路、第二磁路和第三磁路被实施为使得其具有共同回路区段。
在本发明的另一设计中，导电线圈和/或用于测量磁通量密度的装置设置在第一、第二和第三磁路的共同回路区段处。
在本发明的另一实施例中，根据本发明的链条传感器具有两个链条传感器，每个链条传感器具有两个磁路。第二链条传感器提高待监测的链节伸长、链条移动速度和方向的测量准确度，且可任选地在第一链条传感器失效时用作备用件。
在本发明的另一实施方案中，两个链条传感器彼此隔开一定距离而设置。第一链条传感器的第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部与第一链条传感器的第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部朝向不同的链节和链节的不同部分。同样，第二链条传感器的第二磁路的导磁轭的横向支腿的端部与第二链条传感器的第一磁路的导磁轭的横向支腿的端部朝向不同的链节和链节的不同部分。两个链条传感器之间的距离的大小使得第一链条传感器的导磁轭的横向支腿的端部与第二链条传感器的导磁轭的横向支腿的端部朝向不同的链节和链节的不同部分。两个链条传感器的磁轭的所有横向支腿朝向待监测链条的不同链节，且同时朝向链节的不同区域。此布置为两个链条传感器提供由待监测链条引起的磁场强度变化的不同信号。
通过根据独立权利要求14的方法进一步实现所述目的。根据本发明，借以确定链条在操作期间的伸长的方法包括五个方法步骤：在第一步骤中，形成部分闭合的磁路。所述磁路包括导磁轭体和待监测链条。如果根据本发明的链条传感器具有第二导磁轭体，则磁路由两个轭体形成，且待监测链条在其间延伸。导磁轭体的横向支腿距待监测链条具有小的距离。在第二步骤中，向位于磁路内的导电线圈施加电压，由此在磁路内产生波动的磁场。在第三步骤中，通过穿过磁路移动的待监测链条在磁路内生成交变磁场。链条沿链条传感器的移动也随着从链节到间隙(磁路的具有最低磁阻的路径)的过渡而变化，因此生成具有交替幅度的磁场。在用于检测磁通量密度的装置中，磁场相应地交替，使得取决于待监测链条的位置和速度而生成交变磁通量密度。所述交替磁通量密度由用于在第四步骤中以测量值的形式检测磁通量密度的装置检测。在第五步骤中，依据由用于检测磁通量密度的装置检测的测量值确定待监测链条的长度值。本发明用于确定链条在操作期间的伸长的方法需要监测链条的恒定速度。待监测链条的驱动***中的不规则性(例如，驱动器与链条之间的滑动)导致不准确的测量，且因此导致待监测链条的假伸长值。
在从属权利要求15至20中描述了根据本发明的方法的其它实施例。
在本发明的一种设计中，用于确定链条在操作期间的伸长的方法除第一磁路之外还包括第二磁路。第二磁路包括导磁轭体和待监测链条。如果根据本发明的链条传感器具有第二导磁轭体，则第二磁路由两个轭体形成，且待监测链条在其间延伸。与第一磁路一样，所述第二磁路由被施加电压的导电线圈生成。检测由沿着本发明的链条传感器移动的待监测链条生成的磁通量密度。通过所述方法使用两个磁路确定待监测链条的伸长，所述两个磁路独立于待监测链条的移动方向和速度。
为了清楚地分离两个磁路，在本发明的另一实施例中，用于确定链条在操作期间的伸长的方法被设计成使得第二导电线圈存在于第二磁路中，向其施加电压，从而产生第二磁路。另外，用于检测交变磁通量密度的第二装置可设置在第二磁路中，其用于检测由待监测链条生成的交变磁通量密度。两个磁路的所述结构分离使得两个磁路的磁场线能够安全地传递到链节上。此外，所述布置可防止待监测链条与轭体之间的短路。
在本发明的另一实施方案中，用于确定链条在操作期间的伸长的方法被实施为使得链条传感器的两个磁路彼此隔开一定距离而设置。所述距离可任选地根据等式(1)来实现。所述距离的大小使得两个磁路都朝向待监测链条的不同链节，且同时朝向链节的不同区域。所述布置为两个磁路提供了由待监测链条引起的磁场强度变化的不同信号。除了监测链节的伸长之外，还可以监测移动的速度和方向。
在本发明的另一有利方面，设计用于确定链条在操作期间的伸长的方法，使得除了第一和第二磁路之外，其还包括第三磁路。第三磁路包括导磁轭体和待监测链条。如果根据本发明的链条传感器具有第二导磁轭体，则第三磁路由两个轭体形成，且待监测链条在其间延伸。与第一和第二磁路类似，所述第三磁路由被施加电压的导电线圈生成。检测由沿着本发明的链条传感器移动的待监测链条生成的交变磁通量密度。确定待监测链条的伸长、速度和移动方向以及加速度或减速度。
在本发明的另一设计中，调适用于确定链条在操作期间的伸长的方法，使得在第三磁路中存在第三导电线圈，向其施加电压，从而产生第三磁路。另外，用于检测交变磁通量密度的第三装置可设置在第三磁路中，其检测由待监测链条生成的磁通量密度。三个磁路的所述分离使得三个磁路的磁场线能够安全地传递到链节上。此外，所述布置可防止待监测链条与轭体之间的短路。
在本发明的另一实施例中，设计用于确定链条在操作期间的伸长的方法，使得链条传感器的三个磁路彼此隔开一定距离而设置。所述距离的大小使得三个磁路朝向待监测链条的不同链节，且同时朝向链节的不同区域。第一和第二或第一和第三磁路之间的距离可任选地根据等式(2)和(3)确定大小。所述布置为三个磁路提供了由待监测链条引起的磁场强度变化的不同信号。通过具有三个磁路的此布置，能够监测链节的伸长、移动速度和方向以及待监测链条的加速度。
根据本发明的传感器装置和根据本发明的方法的示范性实施例在附图中示出为简化的示意图，且在下面的描述中更详细地论述。
在附图中：
图1示出了带有部分闭合的磁路的链条传感器；
图2示出了图1的链条传感器的信号，其中链条经过所述链条传感器；
图3示出了具有两个部分闭合的磁路和四个轭体的链条传感器；
图4示出了具有两个部分闭合的磁路和两个轭体的链条传感器；
图5示出了图4的链条传感器的信号，其中链条经过所述链条传感器；
图6示出了图5的链条传感器，在通过比较器进行比较之后链条经过所述链条传感器。
图7示出了具有三个部分闭合的磁路和六个轭体的链条传感器；
图8示出了图5的链条传感器的信号，其中链条经过所述链条传感器；以及
图9示出了具有四个部分闭合的磁路和四个轭体的链条传感器。
根据本发明(图1)，链条传感器1包括由第一导磁轭体3形成的磁路2，第一导磁轭体3由导磁或透磁材料制成，例如软铁。在本示范性实施例中，导磁轭体3具有两个横向支腿4、5。用于测量磁通量密度的装置6位于轭体3的中央横向支腿处。通常，所述装置是电感线圈。在横向支腿的端部，存在另一个用于向磁路2施加电压的线圈7。轭体3的端部在与链条10的距离较小处大体上垂直于中心部分设置。横向支腿4、5距彼此的距离对应于链节长度的倍数，所述链节长度是基于两个相邻销的中心的距离而确定的，在本实例中，恰好是待监测链条10的两个链节。待监测链条10可通过链条传感器1无接触地引导和移动。第二导磁轭体8附接到链条10的相对侧以进行监测，在链条10的高磁阻的情况下放大测量信号。此处，第二轭体8的横向支腿的端部9与第一轭体3的横向支腿4、5的端部面向链条10的相同位置。为了确定链条10的伸长，向线圈7施加电压(理想情况下为高频率交流电压)。通过链条传感器1以恒定速度引导的链条10取决于链条10的位置而生成不同的交变磁场，所述交变磁场的频率低于施加到线圈7的交流电压达十倍。例如，如果链条销11位于横向支腿4、5、9之间，则链条10的磁阻(magnetic resistance或reluctance)低且在装置6中生成高电压以测量磁通量密度。如果在横向支腿4、5、9之间存在链条间隙，则链条10的磁阻高，且在装置6中生成用于测量磁通量密度的低电压。以此方式，已知链条10的速度，可确定链条10的每个链节12的长度。在根据本发明的链条传感器的一个变型中，导磁轭体3仅具有一个间隙，所述间隙的宽度略大于链节12的厚度，链节12的端部设置在距链条10小距离处。在此情况下，轭体3垂直于链条的移动方向。链条传感器1的所述结构特别紧凑，且还可在有限的空间中进行改装。
图2示出了曲线图40，其可例如由链条传感器1依据由用于测量磁通量密度的装置6确定的数据生成。曲线图40的x轴示出时间，曲线图40的y轴示出磁通量密度。此处，曲线41示出了由用于测量磁通量密度的装置6记录的测量值。可看到具有波动的最大振幅的正弦振荡。曲线41的最大振幅的波动由包络42示出。当例如链条销11的导磁物***于轭体3的横向支腿4、5的端部之间的间隙内时，最大振幅42增大。当在轭体3的横向支腿4、5的端部之间的间隙内当前没有导磁物体时，例如在链条10前进时两个相邻链条螺栓11之间存在空气，最大振幅减小。在恒定速度下，链节12的长度(两个相邻链条销11之间的距离)可依据最大幅度的最大值的距离来确定。如果链节12(例如处于交付状态)具有相同长度的链节12，则链条10的速度可依据最大幅度的最大值的距离来确定。
为了检测每个链节的伸长，即使在待监测链条10的不同速度下，链条传感器1也用两个磁路2.1、2.2(图3)操作。与第一示范性实施例(图1)类似，每个导磁轭体3.1、3.2的横向支腿4.1、4.2、5.1、5.2之间的距离是两个链节12的长度。两个磁路2.1、2.1的轭体3.1、3.2彼此隔开一定距离而设置。所述距离的大小使得第二磁路2.2的导磁轭3.2的横向支腿4.2、5.2的端部与第一磁路2.1的导磁轭3.1的横向支腿4.1、5.1的端部朝向不同的链节12和链节12的不同部分。在本示范性实施例中，第二导磁轭体3.2自第一导磁轭体3.1的偏移量为链节12长度的0.33倍。将相同的交流电压(相同的频率和幅度，相移为0)施加到用于向磁路2.1、2.2施加电压的线圈7.1、7.2上。如果链条销11位于第一磁路2.1的横向支腿4.1、5.1之间，则链条10的磁阻低，且在装置6.1中生成高电压以测量第一磁路的磁通量密度。同时，第二磁路2.2的横向支腿4.2、5.2之间的磁阻低于第一磁路2.1中的磁阻。在通过链条传感器1监测链条的移动期间，在装置6.1、6.2两者中皆生成特征性电压信号，用于测量磁通量密度。
图4示出了根据本发明的具有两个磁路的链条传感器220的简单结构。链条传感器220包括两部分式导磁轭体，其具有设置在垂直于链节12的待监测链条10的上方和下方的上部部分3.4和下部部分8.4。第一磁路由轭体3.4、8.4两者的横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6和两个中心支腿形成，第二磁路由轭体3.4、8.4两者的横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7和中央支腿形成。通过线圈7.4将交流电施加到两个磁路。在附接在链条10上方的轭体3.4处，用于测量磁通量密度的装置6.4、6.5位于横向支腿5.4、5.5处。其各自通过二极管连接到比较器30。所述比较器用于将交流电压信号转换为方波信号。在本实例中，第一磁路的横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6与第二磁路的横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7的距离d为d＝1*l+0,5*l，即为待监测链条10的链节长度的1.5倍。为了确定链条10的伸长，将高频交流电压施加到线圈7.4。当待监测链条10的链条销11位于第一磁路的四个横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6或第二磁路的四个横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7之间时，轭体3.4、8.4的横向支腿4.4、4.5、5.4、5.5、9.4、9.5、9.6、9.7的距离的大小使得在轭体3.4中生成具有最低磁阻的磁路。相应的其它横向支腿定位在链节的间隙上方，且大体上没有或相当低的磁通量通过。待监测链条10的移动在用于测量磁通量密度的装置6.4、6.5中生成波动的交变磁场，所述磁通量密度被馈送到比较器。比较器30比较来自用于测量磁通量密度的装置6.4、6.5的电压与输出，例如，如果来自线圈6.4的电压量大于来自线圈6.5的电压量，则为1，或者否则为0。
图5示出了曲线图40，其可例如由根据图4的链条传感器220依据由用于测量磁通量密度的装置6确定的数据生成。曲线图40的x轴示出时间，曲线图40的y轴示出磁通量密度。此处，曲线41.1示出了由用于测量磁通量密度的装置6.4记录的测量值，曲线41.2示出了由用于测量磁通量密度的装置6.5记录的测量值。曲线41.1、41.2两者皆示出波动的最大振幅的正弦振荡。曲线41.1、41.2表示曲线41.1、41.2的最大振幅的波动。当导电物体(例如，链条销11)位于轭体3.4、8.4的横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6的端部之间的间隙内或横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7的端部之间时，最大振幅42.1、42.2增大。当在轭体3.4、4.4的横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6的端部之间的间隙内或横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7的端部之间当前没有导磁物体时，例如当链条10前进时，两个相邻的链条螺栓11之间存在空气时，最大振幅减小。包络42.1、42.2的最大值彼此偏移包络42.1、42.2的半个波长。
图6示出了曲线图40，其可例如由根据图4的链条传感器220依据由用于测量磁通量密度的装置6确定的数据生成。曲线图40的x轴示出时间，曲线图40的y轴示出磁通量密度。此处，曲线43.1示出了由用于测量磁通量密度的装置6.4记录的测量值的量，曲线43.2示出了由用于测量磁通量密度的装置6.5记录的测量值的量。曲线43.1、43.2两者皆示出波动的最大振幅的正弦振荡。当导电物体(例如，链条销11)位于轭体3.4、8.4的横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6的端部之间的间隙内或横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7的端部之间时，曲线43.1、43.2的最大振幅增大。当在轭体3.4、4.4的横向支腿4.4、5.4、9.4、9.6的端部之间的间隙内或横向支腿4.5、5.5、9.5、9.7的端部之间当前没有导磁物体时，例如当链条10前进时，在两个相邻的链条螺栓11之间为空气时，最大振幅减小。比较器30计算由用于测量磁通量密度的装置6.4、6.5记录的测量值的量的差值，其结果在曲线图40的曲线44中示出。
具有三个磁路2.1、2.2、2.3(图7)的根据本发明的链条传感器300的结构不仅允许确定每个链节12的伸长、待监测的链条10的移动速度和方向，还允许确定其加速度，例如在链条10启动或减慢时。每个导磁轭体3.1、3.2、3.3的横向支腿4.1、5.1、4.2、5.2、4.3、5.3之间的距离是两个链节12的长度。三个磁路2.1、2.2、2.3的轭体3.1、3.2、3.3彼此隔开一定距离d而设置。所述距离的大小使得三个磁路2.1、2.2、2.3的个别导磁轭3.1、3.2、3.3的横向支腿4.1、5.1、4.2、5.2、4.3、5.3的相应端部朝向不同链节12和链节12的不同部分。在本示范性实施例中，第二导磁轭体3.2自第一导磁轭体3.1偏移量为链节12长度的0.25倍。第三导磁轭体3.3自第一导磁轭体3.1偏移量为链节12长度的0.33倍。当向三个线圈7.1、7.2、7.3施加相同的交流电以将电压施加到磁路2.1、2.2、2.3时，三个磁路2.1、2.2、2.3的磁阻在相同频率下具有不同的值，这取决于链条12的移动。
图8示出了曲线图40，其可例如由根据图7的链条传感器300根据由用于测量磁通量密度的装置6.1、6.2、6.3确定的数据生成。曲线图40的x轴示出时间，曲线图40的y轴示出磁通量密度。此处，曲线41.1表示由用于测量磁通量密度的装置6.1记录的测量值的量，曲线41.2表示由用于测量磁通量密度的装置6.2记录的测量值的量，曲线41.3表示由用于测量磁通量密度的装置6.3记录的测量值的量。所有曲线41.1、41.2、41.3示出波动的最大振幅的正弦振荡。包络42.1、42.2、42.3示出曲线的最大振幅。当导电物体(例如链条销11)位于相应轭体3.1、8.1或3.2、8.2或3.3、8.3的横向支腿4.1、5.1、9.1的端部之间的间隙内，从而形成第一磁路2.1，或在横向支腿4.2、5.2、9.2的端部之间，从而形成第二磁路2.2，或在横向支腿4.3、5.3、9.3之间，从而形成第三磁路2.3时，最大振幅增大。当轭体3.1、3.2、3.3、8.1、8.2、8.3的横向支腿4.1、4.2、4.3、5.1、5.2、5.3、9.1、9.2、9.3的端部之间的间隙内目前没有导磁物体时，例如在链条10前进时两个相邻链条螺栓11之间为空气时，最大振幅减小。由用于测量磁通量密度的装置6.1、6.2、6.3记录的测量值的最大幅度由曲线42.1、42.3、42.3示出。其最大值在时间上偏移，其对应于形成磁路2.1、2.2、2.3的个别轭体3.1、3.2、3.3的距离。
图9示出了根据本发明的链条传感器400的另一结构，其具有四个磁路和四个导磁轭体3.1.1、3.1.2、8.4.1、8.4.2，基本上由两个链条传感器组成且对应于如图4所示的示范性实施例的加倍。此处，根据图4的示范性实施例的单个链条传感器各自包括：连接到用于将交流电施加到磁路的电压源20.1、20.2的线圈7.1.1、7.1.2；用于测量单个磁路中的磁通量密度的装置6.1.1、6.1.2、6.2.1、6.2.2；以及两个轭体3.1.1、3.1.2、8.4.1、8.4.2，各自由导磁材料制成。根据图4的示范性实施例的用于测量两个链条传感器的磁通量密度的装置6.1.1、6.1.2、6.2.1、6.2.2各自通过二极管连接到比较器30.1、30.2。轭体3.1.1、3.1.2、8.4.1、8.4.2彼此隔开一定距离而设置，使得第一链条传感器的导磁轭3.1.1的横向支腿4.3.1、5.3.1、4.4.1、4.4.2的相应端部朝向链条销或孔，第二链条传感器的导磁轭3.1.2的横向支腿4.3.2、4.4.2、5.3.2、5.4.2的相应端部朝向另一区域。与使用具有两个磁路的单个链条传感器相比，所述布置产生了更大的信号强度和更高的准确度。另外，第二链条传感器可用作基于所实现的冗余来检查个别测量结果的可能性。
元件符号列表

Claims (20)

1.一种链条传感器(1)，其具有
磁路(2、2.1)的第一段
其中所述第一磁路(2、2.1)的所述第一段是由导磁轭体(3、3.1)形成；
其中所述导磁轭体(3、3.1)具有横向支腿(4、4.1、5、5.1)，所述横向支腿的端部可设置在链条(10)附近，
用于测量所述第一磁路(2、2.1)中的磁通量密度的装置(6、6.1)，
其中用于测量所述磁通量密度的所述装置(6、6.1)连接到分析单元(40)，
其特征在于
除了用于测量所述磁通量密度的所述装置(6、6.1)之外，所述链条传感器(1)还具有线圈(7、7.1)。
2.根据权利要求1所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述线圈(7、7.1)具有被提供用于向所述线圈(7、7.1)施加电压的端子。
3.根据权利要求1或2所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述导磁轭体(3、3.1)具有一中央支腿和两个横向支腿(4、4.1、5、5.1)。
4.根据权利要求1至3中任一项或多项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述链条传感器(1)具有第二磁路(2.2)。
5.根据权利要求4所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述第二磁路(2.2)具有用于测量所述磁通量密度的装置(6.2)和线圈(7、7.1、7.2)，
其中所述线圈(7、7.1、7.2)具有被提供用于向所述线圈(7、7.1、7.2)施加电压的端子。
6.根据权利要求4或5中任一项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述第一磁路(2、2.1)的所述导磁轭体(3、3.1)的横向支腿(4、4.1、5、5.1)的端部设置在距所述第二磁路(2.2)的所述导磁轭体(3.2)的横向支腿(5.2)的端部距离d处，
所述距离d为
d＝n*g+Δ
其中n为整数，g为链节12的长度，且Δ>0.1*g，优选地Δ>0.2*g，且更优选地Δ>0.3*g。
7.根据权利要求4到6中任一项或多项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
在所述第二磁路(2.2)的所述导磁轭(3.2)的所述横向支腿(5.2)处设置有第二线圈(7.2)，
其中所述第二线圈(7.2)具有被提供用于向所述第二线圈(7.2)施加电压的端子。
8.根据权利要求4至7中任一项或多项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述链条传感器(1)具有第三磁路(2.3)。
9.根据权利要求8所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述第三磁路(2.3)具有用于测量所述磁通量密度的装置(6.3、6.1.3)和线圈(7.3、7.1、2)，
其中所述线圈(7.3、7.1、2)具有被提供用于向所述线圈(7.3、7.1、2)提供电压的端子。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述第一磁路(2、2.1)的所述导磁轭(3、3.1、3.1.1)的所述横向支腿(5、5.1、5.1.1)的所述端部设置在距所述第二磁路(2.2)的所述导磁轭(3.2)的所述横向支腿(5.2)的所述端部距离d1处，
所述距离d1为
d1＝n1*g+Δ1
其中n1为整数，g为链节12的长度，且Δ1>0.1*g，优选地Δ1>0.2*g，且更优选地Δ1>0.3*g；
且
所述第一磁路(2、2.1)的所述导磁轭(3、3.1)的所述横向支腿(5、5.1、5.3)的所述端部设置在距所述第三磁路(2.3)的所述导磁轭(3.3、3.1.2)的横向支腿(4.3、5.3、5.3.2、5.4.2、4.3.2、4.4.2)的端部距离d2处，
所述距离d2为
d2＝n2*g+Δ2
其中n2为整数，g为链节12的长度，且Δ2>0.1*g，优选地Δ2>0.2*g，且更优选地Δ2>0.3*g，
且Δ1≠Δ2。
11.根据权利要求8至10中任一项或多项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
在所述第三磁路(2.3)的所述导磁轭(3.3、3.1.2)处设置有线圈(7.3)，
其中所述线圈(7.3)具有被提供用于向所述线圈(7.3)提供电压的端子。
12.根据权利要求4至6中任一项或多项所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述链条传感器装置(1)具有两个根据权利要求4至6中任一项所述的链条传感器(1)。
13.根据权利要求12所述的链条传感器装置(1)，
其特征在于
所述第一链条传感器(1.1.1)的所述第一磁路的所述导磁轭体(3.1.1)的横向支腿(4.3.1、4.4.1)的端部设置在距所述第一链条传感器(1.1.1)的所述第二磁路的所述导磁轭体(3.1.2)的所述横向支腿(5.3.1、5.4.1)的所述端部距离d1处，
所述距离d1为
d1＝n1*g+Δ1
其中n1为整数，g为链节12的长度，且Δ1>0.1*g，优选地Δ1>0.2*g，且更优选地Δ1>0.3*g，
且
所述第一链条传感器(1.1.1)的所述导磁轭(3、3.1)的所述横向支腿(4.3.1、4.4.1、5.3.1、5.4.1)的所述端部设置在距所述第二链条传感器(1.1.2)的所述导磁轭体(3.3、3.1.2)的所述横向支腿(4.3.1、4.4.1、5.3.1、5.4.1)的所述端部距离dk处，
所述距离dk为
dk＝nk*g+Δk
其中nk为整数，g为链节12的长度，且Δk>0.1*g，优选地Δk>0.2*g，且更优选地Δk>0.3*g，
且Δ1≠Δk。
14.一种用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，其具有以下方法步骤：
形成部分闭合的磁路(2、2.1、2.2、2.3)；
向线圈(7、7.1、7.2、7.3、7.1.1、7.1.2)施加电压，
其中所述线圈(7、7.1、7.2、7.3、7.1.1、7.1.2)设置在所述磁路(2、2.1、2.2、2.3)中；
通过所述链条(10)穿过所述部分闭合的磁路(2、2.1、2.2、2.3)的移动而在所述磁路(2、2.1、2.2、2.3)中生成交变磁通量密度；
通过用于检测所述磁通量密度的装置(6、6.1、6.2、6.3、6.1.1、6.1.2)将所述磁路(2、2.1、2.2、2.3)中的所述交变磁通量密度检测为多个测量值；
依据所述测量值确定所述链条(10)的长度值。
15.根据权利要求14所述的用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，
其特征在于
形成第二部分闭合的磁路(2.2)，
其中通过线圈(7、7.1、7.2、7.1.1、7.1.2)向所述第二磁路(2.2)施加电压，
其中检测通过所述链条(10)在所述第二磁路(2.2)中的移动而生成的所述交变磁通量密度。
16.根据权利要求15所述的用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，
其特征在于
通过设置在所述第二磁路(2.2)中的第二线圈(7.2、7.1.2)施加电压和/或通过用于检测设置在所述第二磁路(2.2)中的所述交变磁通量密度的第二装置(6.2、6.1.2)检测所述交变磁通量密度是在所述第二磁路(2.2)中完成。
17.根据权利要求15或16所述的用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，
其特征在于
所述第一磁路(2.1)距所述第二磁路(2.2)的距离为d，其中d＝n*g+Δ
其中n为整数，g为链节12的长度，且Δ>0.1*l，优选地Δ>0.2*l，且更优选地Δ>0.3*l。
18.根据权利要求15至17中任一项或多项所述的用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，
其特征在于
形成第三部分闭合的磁路(2.3)，
其中通过线圈(7.3、7.1.2)向所述第三磁路(2.3)施加电压，
其中检测通过所述链条(10)在所述第三磁路(2.3)中的移动而生成的所述交变磁通量密度。
19.根据权利要求18所述的用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，
其特征在于
通过设置在所述第三磁路(2.3)中的线圈(7.3、7.1.2)施加电压和/或通过用于检测设置在所述第三磁路(2.3)中的所述交变磁通量密度的装置(6.3、6.1.3)检测所述交变磁通量密度是在所述第三磁路(2.3)中完成。
20.根据权利要求18或19所述的用于确定链条(10)在操作期间的伸长的方法，
其特征在于
所述第一磁路(2.1)距所述第二磁路(2.2)的距离为d1，其中d1＝n1*g+Δ1，
且
所述第一磁路(2.1)距所述第三磁路(2.3)的距离为d2，其中d2＝n2*g+Δ2，
其中n1、n2为整数，g为链节12的长度，且Δ1、Δ2>0.1*g，优选地Δ1、Δ2>0.2*g，且更优选地Δ1、Δ2>0.3*g，且Δ1≠Δ2。
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