(57)【要約】【課題】駆動チェーンのチェーン伸長を測定する好適なセンサ及び測定装置並びに改善された測定方法を提供すること。【解決手段】本発明は、少なくとも１つのコイルを備えたチェーンセンサに関し、更に、２つのチェーンセンサ及び制御ユニットを備えたチェーン伸長測定装置に関する。加えて、本発明は、チェーンに沿って互いに離間した関係で配列された２つのチェーンセンサを用いてチェーンの伸長を測定する方法に関する。チェーンセンサは、第１のリラクタンスセンサを備え、該第１のリラクタンスセンサが、中央脚部と、該中央脚部に対して側方に延びる２つのヨーク脚部とを含む磁気伝導性のヨーク本体を有し、ヨーク脚部が各々、少なくとも２つの歯を備えており、ヨーク脚部の歯が、チェーンと狭間隔で配置された関係で配列されるよう適合されており、第１のリラクタンスセンサは少なくとも１つの永久磁石を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコイル（６）を備えたチェーンセンサ（１）であって、
少なくとも１つの第１のリラクタンスセンサ（２）が設けられ、該第１のリラクタンスセンサ（２）が、中央脚部（４）と、該中央脚部（４）に対して側方に延びる２つのヨーク脚部（５）とを含む磁気伝導性のヨーク本体（３）を有し、前記ヨーク脚部（５）が各々少なくとも２つの歯（７、８）を備えており、前記ヨーク脚部（５）の歯（７、８）がチェーンと狭間隔で配置された関係で配列されるよう適合されており、前記第１のリラクタンスセンサ（２）が少なくとも１つの永久磁石（９）を含む、ことを特徴とする、チェーンセンサ（１）。
【請求項２】
少なくとも２つの永久磁石（９）が設けられ、前記２つの永久磁石（９）が各々、好ましくは中央脚部（４）に対して対称であるようにそれぞれのヨーク脚部（５）上に配列される、ことを特徴とする請求項１に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項３】
前記少なくとも２つの永久磁石（９）が、前記ヨーク脚部（５）の外歯（８）上に配列される、ことを特徴とする請求項２に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項４】
前記ヨーク脚部（５）上に配列された永久磁石（９）が、前記中央脚部（４）に向かう方向で同じ磁極方向を有する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのコイル（６）が、前記中央脚部（４）上に配列されている、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのコイル（６）が、前記ヨーク脚部（５）の歯（７、８）のうちの１つに配列される、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項７】
第２のリラクタンスセンサ（２’）が設けられ、該第２のリラクタンスセンサ（２’）がまた、中央脚部（４）と、該中央脚部（４）に対して側方に延びる２つのヨーク脚部（５）とを含む磁気伝導性のヨーク本体（３）を有し、前記ヨーク脚部（５）が各々、前記チェーンに面する２つの歯（７、８）を備えており、前記歯（７、８）が、チェーンと狭間隔で配置された関係で配列され且つ前記第１のリラクタンスセンサ（２）に面するよう適合されている、ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項８】
前記第１及び第２のリラクタンスセンサ（２，２’）の横方向ヨーク脚部（５）が各々永久磁石（９）を備えており、該永久磁石（９）が、好ましくは前記ヨーク脚部（５）のそれぞれの外歯（８）上に配列され、前記第１のリラクタンスセンサ（２）のヨーク脚部（５）上の永久磁石（９）が、前記中央脚部（４）に向かう方向で同じ磁極方向を有し、前記第２のリラクタンスセンサ（２’）ヨーク脚部（５）上の永久磁石（９）が、反対の磁極方向を有する、ことを特徴とする請求項７に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項９】
チェーンヒンジ（１１）間に均一なピッチを有する連接チェーン（１０）用の請求項１〜８の何れか一項に記載のチェーンセンサ（１）であって、前記少なくとも１つの第１のリラクタンスセンサ（２）が、前記連接チェーン（１０）の片側上で前記チェーンヒンジ（１１）のヒンジ軸に垂直に配列され、前記第１のリラクタンスセンサ（２）のヨーク脚部（５）の歯（７、８）が前記連接チェーン（１０）に面する、ことを特徴とするチェーンセンサ（１）。
【請求項１０】
前記連接チェーン（１０）の反対側上で前記チェーンヒンジ（１１）のヒンジ軸に垂直に配列された第２のリラクタンスセンサ（２’）が設けられ、前記第２のリラクタンスセンサ（２’）のヨーク脚部（５）の歯（７、８）が前記連接チェーン（１０）に面する、ことを特徴とする請求項９に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項１１】
前記第１及び第２のリラクタンスセンサ（２，２’）の関連する歯（７、８）の間の距離が、前記連接チェーン（１０）のチェーンヒンジ（１１）の直径よりも最大でも２０％、好ましくは最大で１０％大きい、ことを特徴とする請求項１０に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項１２】
前記第１又は第２のリラクタンスセンサ（２，２’）のヨーク脚部（５’、５’’）の一方の外歯（８）と前記ヨーク脚部（５’、５’’）の他方の内歯（７）との間の距離が、前記連接チェーン（１０）のチェーンヒンジ（１１）間のピッチの実質的に整数倍に達する、ことを特徴とする請求項９〜１１の何れか一項に記載のチェーンセンサ（１）。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の少なくとも２つのチェーンセンサ（１）を備えた、チェーンのチェーン伸長を測定する装置であって、前記チェーンセンサ（１）が、前記チェーン（１０）に沿って互いに離間した関係で配列され、前記２つのチェーンセンサ（１）の信号を受信し処理する制御ユニット（２１）に接続されており、かつ、前記チェーンセンサ（１）の各々に設けられた少なくとも１つのコイル（６）が交流信号を発生する、ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
チェーンに沿って互いに離間した関係で配列された少なくとも２つのチェーンセンサ（１）を用いて前記チェーンのチェーン伸長を測定する方法であって、前記チェーンセンサ（１）が各々、中央脚部（４）と、該中央脚部（４）に対して側方に延びる２つのヨーク脚部（５）とを含む磁気伝導性のヨーク本体（３）を備え、前記ヨーク脚部（５）が各々、前記チェーンに面する少なくとも２つの歯（７、８）と、前記中央脚部上に配列された少なくとも１つのコイル（６）と、前記ヨーク脚部（５）それぞれの上に各々が配列された少なくとも２つの永久磁石（９）と、を備えており、
前記方法が、
前記永久磁石（９）を用いて前記各チェーンセンサ（１）を介して２つの閉磁気回路（１３、１４）を形成し、前記閉磁気回路（１３、１４）のうちの一方が交互に前記少なくとも１つのコイル（６）を通過し、前記閉磁気回路（１３、１４）のうちのそれぞれ他方が、短絡状態で前記チェーンセンサ（１）を介して導通するようにするステップと、
前記チェーンセンサ（１）に沿った方向で前記チェーン（１０）を移動させるステップと、
前記少なくとも１つのコイル（６）を通過する前記磁気回路（１３、１４）を周期的に変更するステップと、
前記チェーンセンサ（１）のコイル（６）においてＡＣ電圧を発生させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
チェーン（１０）に沿って互いに離間した関係で配列された少なくとも２つのチェーンセンサ（１）を用いて前記チェーンのチェーン伸長を測定する方法であって、前記チェーンセンサ（１）が各々、中央脚部（４）と、該中央脚部（４）に対して側方に延びる２つのヨーク脚部（５）とを含む磁気伝導性のヨーク本体（３）を備え、前記ヨーク脚部（５）が各々、前記チェーンに面する少なくとも２つの歯（７、８）と、前記歯のうちの１つの上に配列された少なくとも１つのコイル（６）と、少なくとも１つの永久磁石（９）と、を備えており、
前記方法が、
前記永久磁石（９）を用いて前記各チェーンセンサ（１）を介して異なるリラクタンスの２つの閉磁気回路（１３’、１４’）を形成し、前記少なくとも１つのコイル（６）が、低リラクタンスの閉磁気回路（１４’）が少なくとも一時的に通過するようにするステップと、
前記チェーンセンサ（１）に沿った方向で前記チェーン（１０）を移動させるステップと、
前記少なくとも１つのコイルを通過する低リラクタンスの閉磁気回路（１４’）と高リランクタンスの閉磁気回路（１４’）とを周期的に変更するステップと、
前記チェーンセンサ（１）のコイル（６）において電圧変化を発生させるステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのコイルを備えたチェーンセンサに関し、更に、２つのチェーンセンサ及び制御ユニットを備えたチェーン伸長測定装置に関する。加えて、本発明は、チェーンに沿って互いに離間した関係で配列された２つのチェーンセンサを用いてチェーンの伸長を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チェーン駆動装置、特にローラーチェーンベースのものは、工業用途において駆動及び搬送の目的で使用され、複数のチェーンストランドが様々な応用分野で使用されている。チェーン駆動ユニットは通常、複数の離間したチェーンホイールの周りに撓んだ無端循環チェーンと、チェーンによって作動され又はチェーンに接続された複数の駆動又は搬送要素とを備える。作動中、駆動チェーンは、チェーンヒンジにおける個々の構成要素の相対移動による摩耗を生じ、また、初期伸長、伸張、軸受緩み、及び軸受摩損などの様々な他のチェーン伸長要因に曝される。これらの摩耗及び伸長要因によりチェーンの伸長が生じ、最終的には駆動ユニットの故障につながる。チェーンの摩耗はまた、チェーンを使用する駆動ユニット、チェーンに作用する負荷、及び作動する周囲の構成要素によって決まる。このため、チェーン摩耗及びその結果としての駆動ユニットの故障を確実に予測することはできない。
【０００３】
現代のファクトリーオートメーションの枠内では、機械及びシステムは、次第に全自動的手段として構成されてきており、その結果、複雑なチェーン駆動装置が相当程度まで使用されている。このような完全自動化機械及びシステムの投資コストが高額であることにより、意図しない停止時間を最小限にして常時使用することが必要とされる。こうした意図しない停止時間は、金銭的な損失を招くだけでなく、物流チェーンの中断及び更には配送日の遵守不能などの間接的な問題につながり、ひいては更なる金銭的な損失を生じることになる。しかしながら、このような産業システムの駆動及び製品の搬送に利用できる代替手段は存在しないので、摩耗の傾向があるチェーン駆動装置の使用を排除することはできない。
【０００４】
加えて、自動化機械及び産業用プラントにおける駆動チェーンの軽微な摩耗であっても、チェーン位置と同期した作業順序の手作業による再調整が必要となる。
【０００５】
駆動チェーンの使用を排除すること又は駆動チェーンの摩耗及びチェーン伸長を回避又は正確に判定することもできないので、駆動チェーンの状態を定期的に監視して、同期した作業順序の計画的な再調整を可能にし、また、検査及び摩耗した駆動チェーンの交換を適切なタイミングで計画及び実行できるようにしなければならない。
【０００６】
循環駆動チェーンの伸長を監視する好適な方法は、米国特許第５，２９１，１３１号から周知である。ここでは、駆動チェーンにチェーンの長手方向に離間した２つのマークが設けられ、作動中、同様に互いに離間した関係で配列された２つの誘導センサ又は光学センサによりチェーンの位置が検出される。チェーンの循環速度並びにチェーン伸長は、センサに接続されたデータ収集手段を介した２つのセンサの測定値から決定することができる。引用文献欧州特許第１  ４６４  ９１９  Ａ１号公報では、駆動チェーンの摩耗を監視する類似の方向が記載されている。この目的のため、チェーンの両側には、２つの誘導センサが通過したときに電気信号を発生するようになる磁性物質の２つのマーカが設けられている。センサは、駆動チェーンの対向する側部上に互いに離間した関係で配列され、最初にセンサが同時に起動されるようにする。チェーンの摩耗伸長に起因したセンサの起動間の時間遅延が存在すると直ぐに、センサの位置変位により上記チェーンの摩耗伸長を判定することができる。米国特許第７，５４０，３７４  Ｂ２号には、２つの光学センサを用いて駆動チェーンの摩耗伸長を測定する別の装置が記載されている。ここでは、第１のセンサが、チェーンリンクの第１のチェーンヒンジを検出し、第２のセンサが、第２のチェーンヒンジの位置と距離を決定する。加えて、２つの離間した測定位置における複数のチェーンリンクの距離も決定することができる。
【０００７】
また、駆動ホイール上及び負荷ホイール上のチェーンテンショナーの力、経路、又は回転角度の測定、或いは２つの回転位置センサの測定により駆動チェーンの摩耗を決定することも周知である。しかしながら、このことの前提条件は、一方では、チェーンテンショナーが実際に必要であるか、又は回転位置センサを実際に使用できることであり、他方では、これらの要素が摩耗及びチェーン伸長それぞれに影響されることである。加えて、より長いチェーンの場合には、経路及び力の漸次的推移の絶対値がより大きくなるので、測定は何れの場合もチェーンの全長に依存する。よって、このような方法は、それぞれの使用例に関して、及び測定結果の作用に関して計算及び調整しなければならず、その結果、これらの方法を包括的に適用することはできない。加えて、上記の双方の方法は、直接的な摩耗依存のチェーン伸長だけでなく、チェーンホイールの摩耗も測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，２９１，１３１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１  ４６４  ９１９  Ａ１号公報
【特許文献３】米国特許第７，５４０，３７４  Ｂ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それぞれのセンサ及び使用する測定原理に応じて、従来技術から公知のこれらの装置及び方法には複数の欠点がある。センサ間の固定距離を有する従来の測定システムは、チェーン伸長を正確に測定するために、一定速度の駆動ユニットを必要とし、例えば、駆動ホイールと駆動チェーンとの間の相対スリップなど、駆動システムにおける異常に対する測定誤差に対応している。加えて、光学センサは、産業上の周囲条件は、塵埃及び汚れに起因して光学センサの起こり得る故障又は不正確な測定値の一因となるので、多くの応用事例において、駆動及び搬送システムで実際に使用するには好適ではない。誘導センサは、測定方向のスイッチング感度に加えて、測定方向に対して直角の固有のスイッチング感度を示し、その結果、誘導センサは、振動に対する影響を受け易いだけでなく、不正確な測定を実施する傾向があることになる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、摩耗によって引き起こされるチェーン伸長を監視する従来技術の装置及び方法の欠点を排除又は軽減し、このために、駆動チェーンのチェーン伸長を測定する好適なセンサ及び測定装置並びに改善された測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるチェーンセンサについて、少なくとも１つの第１のリラクタンスセンサが設けられ、上記リラクタンスセンサは、中央脚部と、これに対して側方に延びる２つのヨーク脚部とを含む磁気伝導性ヨーク本体を有し、好ましくは、中央脚部上に少なくとも１つの誘導コイルが配列され、ヨーク脚部は各々少なくとも２つの歯を備え、ヨーク脚部の上記歯は、上記チェーンと狭間隔で配列されるよう適合され、上記リラクタンスセンサは更に、少なくとも１つの永久磁石、好ましくは少なくとも２つの永久磁石を含み、各々がそれぞれのヨーク脚部上及び／又は少なくとも１つのコイルの異なる側部上に配列される。加えて、少なくとも２つの永久磁石が使用される場合には、上記永久磁石を中央脚部に対して対称的に位置付けることが理にかなっている。チェーンの片側と比較的狭間隔で配置された関係でリラクタンスセンサを配列し、すなわち、ヨーク本体は、この場合、チェーンのチェーンリンクプレートに平行に配列することができ、側方に延びるヨーク脚部の突出部又は歯は、好ましくはチェーンリンクプレート間の点まで延びており、すなわち、比較的低いリラクタンスすなわち低磁気抵抗でリラクタンスセンサ及びチェーンを介した閉磁気回路の形成が可能となる。
【００１２】
リラクタンスセンサの磁気伝導性を改善するため、ほとんどの三日月形ヨーク本体は、構築する磁気回路の磁界を容易に透過するように構成することができる。これらヨーク本体は、例えば、低磁気抵抗又は最小リラクタンスを有する磁気軟鉄コアからなることができる。側方ヨーク脚部に沿って少なくとも１つの永久磁石を介して誘起される磁気回路は、例えば、ヨーク本体の中央脚部上のコイルに電圧を発生させ、閉磁気回路のうちの１つのみが実質的にコイルを介して導通され、他の閉磁気回路は、関連のヨーク脚部の歯及びチェーンを介してコイルを超えて短絡される。
【００１３】
チェーンセンサは、チェーンの相対伸長及び／又は速度を測定するのに特に好適である。チェーンの長さの変化を決定する際には、追加として温度を折り込んで、計算に様々な温度レベルを考慮に入れるようにすることができる。
【００１４】
チェーン、特にリンクチェーンがリラクタンスセンサに沿って移動すると、個々のチェーンヒンジ間のスペースに対するチェーンヒンジによる変化はまた、側方ヨーク脚部上の少なくとも１つの永久磁石によって誘起される閉磁気回路に対して最も低い磁気抵抗を示す経路に変化をもたらす。そのため、それぞれのコイルを介して加わる磁界もまた変化し、チェーンの位置及び速度に応じて、チェーンセンサのコイルに交流電圧が発生するようになる。構造設計が簡単であるにもかかわらず、本発明によるリラクタンスチェーンセンサは、新しい製造プラント及びコンベアに容易に一体化することができ、また、既存のプラントに難なく後付けするよう使用することができる。特殊な構造設計により、チェーンセンサは、保守不要で、水、オイル、土砂、高温、並びに駆動チェーン自体が耐え得る厳しい環境条件に耐性がある。加えて、リラクタンスチェーンセンサは、チェーンのタイプ並びにチェーン上のマークとは無関係である。作動中、チェーンセンサは、駆動チェーンを独立して認識し、駆動チェーンの速度と関係なくチェーン伸長を決定することができる。本発明によるチェーンセンサの使用は、チェーン伸長を測定するためのリラクタンスセンサを提供し、比較的コスト効果があり、加えて、チェーン駆動コンベアシステム及び製造プラントの監視を容易且つ低コストで可能にする。
【００１５】
２つの閉磁気回路の形成を明確に分離するために、少なくとも２つの永久磁石を設けることができ、該永久磁石は、好ましくは、第１のリラクタンスセンサのヨーク脚部の外歯上に配列される。ヨーク脚部の外歯上、好ましくは外歯の先端上での２つの永久磁石の配列により、例えば磁性軟質材料からなる磁気伝導性ヨーク本体上に永久磁石を簡単に装着できるようになるだけでなく、閉磁気回路の力線をチェーンヒンジに確実に伝達するのが可能になる。加えて、少なくとも２つの永久磁石のこの配列により、それぞれの永久磁石を保持するヨーク脚部を介した磁気回路の意図しない短絡を防ぐことができる。外歯の先端上での少なくとも２つの永久磁石の配列は、磁気回路の形成に関して技術上の利点があるが、実用上の目的では、先端と離間した関係で永久磁石を配列すること、又はチェーンが作動中に揺動した場合に永久磁石が損傷を受けるのを防ぐために何らかの外的保護を設けることに理に適っている。或いは、２つの磁石はまた、側方ヨーク脚部の領域に位置付けてもよい。
【００１６】
互いに明確に分離された力線を有する閉磁気回路を可能にするために、ヨーク脚部上に配列された永久磁石は、中央脚部の方向で同じ磁極方向を有することができる。２つの閉磁気回路の別個の形成は、少なくとも１つのコイルにて別個の信号を可能にする。少なくとも１つのコイルが中央脚部上に配列されたときには、閉磁気回路がコイルを介して交互に異なる方向で導通されることに起因して、コイルにＡＣ電圧を誘起することができる。
【００１７】
或いは、少なくとも１つのコイルは、ヨーク脚部の歯のうちの１つに配列することができる。少なくとも１つ又は複数のコイルがヨーク脚部の歯に配列される場合には、コイルを既製とすることができ、そのため、組み立て工程を実施するときにヨーク脚部の歯の上にコイルを配置すなわち押し上げる必要がないので、リラクタンスセンサをより容易に製造することができる。ヨーク脚部の歯のうちのそれぞれに複数のコイルを配列することにより、リラクタンスチェーンセンサの信号を拡大し区別化することができ、これによりチェーンの長さ及び／又は速度の相対変化を計算する追加の可能性が提供されるようになる。
【００１８】
好適な実施形態によれば、第２のリラクタンスセンサが設けられ、該第２のリラクタンスセンサがまた、中央脚部と、該中央脚部に対して側方に延びる２つのヨーク脚部とを含む磁気伝導性のヨーク本体を有し、ヨーク脚部が各々、チェーンに面する２つの歯を備えており、上記歯が、チェーンと狭間隔で配置された関係で配列され且つ第１のリラクタンスセンサに面するよう適合されている。第２のコイル無しで及び永久磁石無しで構成することもできる第２のリラクタンスセンサの使用により、チェーンの設計とは関係なく、コイルが中央脚部上に位置付けられた場合には２つの閉磁気回路のより均一な形成が可能となり、また、少なくとも１つのコイルを通過する磁界のより規則的な変化が可能となり、その結果、チェーンの速度に応じて、少なくとも１つのコイルに比較的均一な繰り返し起こるＡＣ電圧が印加されることになる。
【００１９】
好ましくは、第２のリラクタンスセンサは、第２のコイル状に配列することができ、第１及び第２のリラクタンスセンサ上の誘導コイルは、並列又は直列に配置することができる。リラクタンスセンサ上の第２のコイルは、チェーンセンサの測定信号を増幅するだけでなく、測定信号をより均一にし、測定誤差を低減することも可能にする。加えて、第２のリラクタンスセンサはまた、２つの永久磁石を備えることができ、上記永久磁石の各々は、２つの側方に延びるヨーク脚部のうちの１つに配列され、チェーンセンサにおける磁界を増大させる。
【００２０】
特定の実施形態によれば、第１及び第２のリラクタンスセンサの側方ヨーク脚部は各々、永久磁石を備え、永久磁石は、好ましくは、ヨーク脚部のそれぞれの外歯上、すなわち、外歯の先端上に配列され、第１のリラクタンスセンサのヨーク脚部上の永久磁石は、同じ磁極方向を有し、第２のリラクタンスセンサのヨーク脚部上の永久磁石は、反対の磁極方向を有する。好ましくは第１のリラクタンスセンサのヨーク脚部の外歯上に２つの永久磁石を設ける可能性とは関係なく、これは、第１のリラクタンスセンサの永久磁石と第２のリラクタンスセンサの永久磁石がそれぞれ同じ磁極方向に配向されることに起因して、２つの閉磁気回路の力線が内歯を通って同じ方向に延びることが達成され、従って、互いに対する２つの閉磁気回路の相互作用は小さいまま保持される。加えて、第２のリラクタンスセンサ上の任意選択の第２のコイルには、それぞれの作動磁気回路が異なる方向で同様に通過し、従って、第１のリラクタンスセンサ上の少なくとも１つのコイルの信号を増幅し、より均一にすることが可能となる。
【００２１】
本発明による、チェーンヒンジ間の均一なピッチを有した連接チェーンに使用されるリラクタンスチェーンセンサの別の実施形態によれば、少なくとも１つの第１のリラクタンスセンサは、連接チェーンの片側上でチェーンヒンジのヒンジ軸に垂直に配列され、第１のリラクタンスセンサのヨーク脚部の歯は、連接チェーンに面している。少なくとも１つの第１のリラクタンスセンサのこの配列に起因して、２つの閉磁気回路の力線は、ヒンジ軸に垂直に延びる。第１のリラクタンスセンサの垂直方向の配列は、側方ヨーク脚部の歯と連接チェーンのチェーンヒンジとの間の距離を極めて小さくすることができ、その結果、この距離にわたる磁気抵抗が可能な限り小さくなる。２つの磁気回路が最小限の干渉且つ最大の均一性で形成できるようにするために、低磁気抵抗を示すヨークを第１のリラクタンスセンサから離れて面する連接チェーンの対向する側部上に設けることができ、２つの閉磁気回路が上記ヨークを介して延びることができ、これにより磁気回路の形成が、移動する連接チェーンの一部での干渉とは無関係で行われる。
【００２２】
本発明による、チェーンセンサの変形形態によれば、連接チェーンの対向する側部上でチェーンヒンジのヒンジ軸に垂直に配列された第２のリラクタンスセンサが設けられ、上記第２のリラクタンスセンサのヨーク脚部の歯は、連接チェーンに面している。連接チェーンの対向する側部上での第２のリラクタンスセンサの配列に起因して、２つの閉磁気回路の力線は、チェーンヒンジを通ってヒンジ軸に垂直に、次いで第２のリラクタンスセンサのヨーク脚部を介して延び、その結果、２つの閉磁気回路の磁気抵抗又はリラクタンスを最小にすることができる。この場合、第１及び第２のリラクタンスセンサの関連する歯の間の距離は、連接チェーンのチェーンヒンジの外径を最大で２０％、好ましくは最大で１０％、特に最大で５％超えることができる。第１及び第２のリラクタンスセンサの歯の間の距離及び上記歯と連接チェーンのチェーンヒンジとの間の距離が小さくなるほど、永久磁石によって誘起される磁気回路に対する抵抗が小さくなり、コイルに誘起されるＡＣ電圧がより大きくなる。
【００２３】
好適な実施形態によれば、第１又は第２のリラクタンスセンサのヨーク脚部のうちの１つの外歯と他のヨーク脚部の内歯との間の距離は、連接チェーンのピッチの整数倍に達することができる。チェーンセンサのヨーク脚部のこうした構造的設計を利用して、第１のリラクタンスセンサの少なくとも１つのコイルにおいて、及び任意選択的に更に第２のコイルにおいて均一なＡＣ電圧を発生させることができる。連接チェーンの製造公差及び摩耗伸長に関して、ピッチの±１０％の公差範囲を実質的な整数倍に考慮に入れることができる。
【００２４】
別の態様によれば、本発明は、互いに離間した関係でチェーンに沿って配列された少なくとも２つのリラクタンスチェーンセンサと、２つのチェーンセンサの信号を受信し処理する制御ユニットと、を備え、各チェーンセンサ上に設けられた少なくとも１つのコイルが、作動時にコイルにて誘起される電圧の交流信号を発生させるようにする、チェーンのチェーン伸長を測定する装置に関する。２つのセンサ半部分を介して、チェーンセンサは、チェーン自体上にマークを設けるか又はセンサを通過するようにチェーンを導通させる必要もなく、通常はローラチェーンであるチェーン上に容易に配列することができる。チェーンセンサに接続された制御ユニットは、チェーン伸長及びチェーン摩耗を単に関しすることに加えて、他の動作パラメータ（例えば、動作時間）の検出、並びに安全機能（例えば、摩耗の所定値を上回った場合のアラーム）の導入、限界摩耗状態の場合の停止機能、今後の増大した摩耗値から低速の保護モード、並びに摩耗状態の確実な検出、及び関連構成要素についてのチェーン伸長の比較を可能にする。加えて、測定値及び制御データは、制御ユニットを介して中央処理コンピュータ又は製造管理者に送信することができる。
【００２５】
本装置の特定の実施形態によれば、少なくとも３つのチェーンセンサが設けられる。第３のチェーンセンサを利用して、２つの第１のリラクタンスチェーンセンサの間の距離がチェーンピッチを正確に適合させるかどうかに関係なく、チェーンの移動を常に確実に決定することができる。
【００２６】
チェーン伸長測定の確実な評価及び正確な一時的割り当てのために、交流信号を方形波信号に変換するコンパレータを各チェーンセンサに設けることができる。コンパレータを使用することにより、交流信号の区別化、すなわち、交流信号の方形波信号への変換を通じて、ヨーク本体の歯全てがチェーンヒンジ間のスペースと何時等しく関連付けられたかを示す正確な時間割り当てが可能になる。方形波信号の時間期間は、この場合、チェーンの速度に反比例する。そのため、時間期間に関連した２つのチェーンセンサのスイッチングパルスの距離は、チェーン長さの明快な基準を提供することができる。
【００２７】
任意選択的にヨーク本体の中央脚部上にコイルが配列されたときには、リラクタンスセンサの２つの磁気回路が異なる方向に交互に中央脚部上のコイルを通過するので、チェーンセンサに沿ったチェーンの移動により、交互する正及び負電圧、すなわちＡＣ電圧を有する交流信号が装置の作動中にコイルに発生する。コンパレータを用いることにより、これらの交流信号は、周期的方形波信号に変換することができ、ＡＣ電圧の位相変化を用いることで、方形波信号へのチェーン又はチェーンヒンジの正確な時間的割り当てが実施可能となる。
【００２８】
２つのリラクタンスチェーンセンサを備えた、チェーンのチェーン伸長を測定するのに使用される装置の特定の実施形態によれば、制御ユニットは、電源として、好ましくは装置の自立的電源として交流信号すなわちＡＣ電圧を利用する。チェーンセンサに沿った、その結果としてセンサの２つの磁気回路（この磁気回路は、チェーンのチェーンヒンジの変化に応じて、個々にコイルを通過するか、又は少なくとも１つのコイルを両方通過する）を通るチェーンの移動に起因して、装置を作動させるのに利用できる電圧又はＡＣ電圧がチェーンセンサのコイルに発生する。よって、リラクタンスチェーンセンサはまた、発電機としても機能する。制御ユニットの自立的電源、及びデータ伝送のため及び測定データの視覚化のための関連する構成要素の自立的電源が実施可能であることにより、既存の機械及びプラントの電源に関しての通常は複雑な構想を妨げることなく、このような既存の機械及びプラントにこうした装置を容易に組み込むことが可能となる。このような汎用の装置を用いて、どのようなときにも既存のプラントにおいてチェーンの作動状態も検出することができ、プラントの早期ワーニング又は自動同期が自立的手法で実施可能にすることができる。本発明のこの態様はまた、リラクタンスチェーンセンサの詳細事項及び本発明によるチェーン伸長を測定する装置とは無関係に保護され、独立して実施することができる。電源用の発電機としてチェーンセンサを使用することで、それぞれの測定ユニットの自立的な動作モードが保証される。
【００２９】
本装置の好適な実施形態によれば、チェーンのチェーン伸長を表示するためのインジケータ装置が設けられる。チェーン摩耗長さ及び駆動チェーンの動作状態の容易な可読性に加えて、このようなインジケータユニットはまた、作動時間カウンター、ワーニング機能及びエラー表示などの更に重要な動作及び安全パラメータを表示するのに用いることもできる。チェーン伸長を表示するためのインジケータユニット並びに制御ユニットは、この場合、インジケータユニットを作動させるのに必要な電力をチェーンセンサを介して自立的に供給することができる。
【００３０】
別の実施形態によれば、本装置は、チェーン又は装置の実際の温度を決定するための温度センサ（例えば、赤外線温度センサ）を更に備えることができる。従って、チェーンの長さの温度依存の変化は、長さの変化の計算に考慮に入れることができ、本装置は、全体として、チェーン摩耗により生じるチェーン長さの変化をより確実に決定することができる。
【００３１】
別の実施可能な追加事項によれば、本装置は、衝撃センサ、すなわち加速度センサを備える。チェーンが装置に入ったときに、使用される衝撃センサで発生する衝撃又は加速度スペクトルを介して、測定値の間の差違を、例えば、チェーンの潤滑状態及びチェーンヒンジのカントに関する情報を提供するために用いることができる。衝撃センサ又は加速度センサを用いたチェーン状態の監視は、潤滑が不十分な又は摩耗が著しいチェーンの場合、チェーンリンクがチェーンが装置に入ったときに直線方向を示さず、それぞれのチェーンリンクの様々な偏向及び／又は相対加速度を生じる可能性があるということに起因して、特に実施可能である。
【００３２】
本発明は、更に、チェーンに沿って互いに離間した関係で配列された少なくとも２つのリラクタンスチェーンセンサを用いて、チェーンのチェーン伸長を測定する方法に関し、チェーンセンサは各々、少なくとも１つのコイルと、少なくとも１つの永久磁石、好ましくは少なくとも２つの永久磁石を備える。本方法は、各チェーンセンサを介して磁力線に対して低磁気抵抗（リラクタンス）の２つの閉磁気回路を形成し、チェーンセンサに対するチェーンの位置に応じて、２つの閉磁気回路が各々、短絡状態でチェーンセンサを介して導通され、或いは、閉磁気回路が時間的に１つ、或いは両方の閉磁気回路が少なくとも１つのコイルを少なくとも部分的に通過し、閉磁気回路の他方は、依然として短絡状態でチェーンセンサを介して導通されるようにするステップと、２つのチェーンセンサに沿った方向でチェーンを移動させるステップと、少なくとも１つのコイルを少なくとも部分的に通過する磁気回路を周期的に変更するステップと、２つのチェーンセンサのコイルに交互する電圧信号を発生させるステップと、を含む。チェーンセンサにおける２つの閉磁気回路の位置は、センサに対するチェーンの位置に依存するので、磁気回路は、チェーンセンサに対するチェーンの移動に応じて形成されることになり、上記磁気回路は、チェーンの位置に応答してチェーンセンサの位置を変化させる。永久磁石により誘起される磁気回路は、可能な限り小さい磁気抵抗又はリラクタンスを有して磁気回路を介した永久磁石の磁極間の磁束を閉じるようにするので、チェーンセンサに対するチェーンの移動はまた、チェーンセンサの２つの磁気回路の位置の変化をもたらし、結果として、少なくとも１つのコイルに対する磁気回路の位置の変化をもたらすことにもなる。
【００３３】
磁気抵抗又はリラクタンスは、磁気電圧と磁束の間の比例因子であり、オームの法則に従って電圧と電流との間の因子を表す電気抵抗と同様の挙動を示す。チェーンセンサにおいて少なくとも２つの永久磁石を好適に配列すると、２つの閉磁気回路は、その一方又は両方がコイルを少なくとも部分的に通過するように構成することができる。チェーンリンクの位置に応じて、チェーンは、コイルを介して、又はヨーク脚部を介して短絡状態でのみ異なる長さにわたって磁気回路を閉じるので、チェーンセンサに沿った方向でのチェーンの移動は、コイルを少なくとも部分的に通過する磁気回路の周期的変化をもたらす。短絡状態で閉じられたそれぞれの磁気回路は、コイルを介して通過しないので、１つ又は２つの閉磁気回路の周期的変化は、コイルに電圧の変化すなわちＡＣ電圧を発生させることになる。最大電圧は、この場合、チェーンセンサに対するチェーン又はチェーンヒンジの特定の位置に対して繰り返し起こる特性であり、この位置で、少なくとも１つのコイルを介して導通される磁気回路は、最も小さな磁気抵抗、すなわち、磁気回路においてチェーンヒンジの位置（すなわち、回路のヨーク脚部の歯の間）により通常与えられる条件を克服しなければならない。
【００３４】
チェーンのチェーン伸長を測定するための方法に関する更に好適な発展形態は、電圧信号を区別化するステップと、両方のチェーンセンサに対して別個の方形波信号を発生させるステップと、チェーンセンサの方形波信号の時間期間を決定するステップとを含む。例えば、コンパレータを用いて電圧信号を区別化することにより、特性方形波信号を生成することができ、これにより、コイルを通過する磁気回路の変化に応じて、電圧変化の正確な時間的割り当てを達成することができる。コンパレータの出力は、この場合、チェーン摩耗伸長を評価するための方形波信号を提供し、その時間期間は、チェーンの速度に反比例する。
【００３５】
方法の別の更なる発展形態は、更に、以下のステップ、すなわち、両方のチェーンセンサのそれぞれの方形波信号のスイッチング信号間の時間間隔、又はスイッチング閾値間の時間間隔を決定するステップと、方形波信号の時間期間に関してスイッチング閾値の時間間隔に基づいてスイッチング比を計算するステップと、計算したスイッチング比をチェーンの初期条件の保存されたスイッチング比と比較するステップと、を含み、この比較値は、相対チェーン伸長の基準である。計算したスイッチング比は、この場合、初期状態と比較して対象時点で存在するチェーン伸長の直接的で明快な基準である。それぞれの所要の評価アルゴリズムに応じて、両方のチェーンセンサの方形波信号のスイッチングパルス間の間隔は、チェーンセンサのうちの１つの期間、又は両方のチェーンセンサの平均又は加重期間と相関付けることができる。チェーンの初期状態を記録するために、このスイッチング比は、特定の時間期間の新しいチェーンについて記録され、比較値として保存される。次いで、特定のチェーンに関するこの当初の比較値は、このチェーンの摩耗に依存するチェーン伸長を計算し明らかにするために使用することができる。加えて、計算したスイッチング比とチェーンの初期状態との間の比較値は、駆動装置の最適動作を可能にするように、チェーンを用いて作動する他の要素に対してチェーン位置を同期させるための制御変数として用いることができる。
【００３６】
リンクチェーンの移動方向を明快に決定するために、第３のリラクタンスチェーンセンサを設けることができる。確かに、チェーンの移動方向は、２つだけのチェーンセンサの正確な位置決めに基づいて認識することができ、そのため、これら２つのチェーンセンサは、ピッチ半分だけ正確に変位するように配列される必要があり、この位置決めの絶対性は、例えチェーン伸長が生じた場合でも失われてはならないことは事実である。第３のリラクタンスチェーンセンサを用いることで、チェーンの移動方向を常に確実に検出することができる。このため、第３のチェーンセンサは、第１の２つのチェーンセンサのうちの１つに対して僅かな機械的変位、すなわち、整数のチェーンピッチに対して僅かな差違で配列される。僅かな機械的変位に起因して、チェーンの移動方向を確実に認識できる明快な目標信号は、コンパレータを用いた方形波信号の区別化及び形成の後に第３のチェーンセンサの電圧信号から得ることができる。
【００３７】
以下において、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１のリラクタンスセンサ及び連接チェーンを備えた、本発明によるチェーンセンサの斜視図である。
【図１ａ】図１に示す本発明によるチェーンセンサの側面図である。
【図１ｂ】本発明によるチェーンセンサの代替の実施形態の側面図である。
【図１ｃ】本発明によるチェーンセンサの別の実施形態の側面図である。
【図１ｄ】本発明によるチェーンセンサの更に別の実施形態の側面図である。
【図２ａ】第１の位置における連接チェーンの対向する側部上に２つのリラクタンスセンサを備えた、本発明によるチェーンセンサの側面図である。
【図２ｂ】第２の位置における連接チェーンの対向する側部上に２つのリラクタンスセンサを備えた、本発明によるチェーンセンサの側面図である。
【図３】図２Ａ及び図２Ｂによる２つのチェーンセンサを備えたチェーンのチェーン伸長を測定する装置である。
【図４】信号及び電源回路を備えた図３による装置である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、第１のリラクタンスセンサ２を備えた本発明によるチェーンセンサ１の斜視図を示す。リラクタンスセンサ２は、磁気伝導性すなわち磁界を通すことができる物質からなるヨーク本体３を備え、該ヨーク本体３は、中央脚部４と、該中央脚部４の側方に延びる２つのヨーク脚部５とを含む。中央脚部４は、隣接するヨーク脚部５の内歯７間で中央脚部４の全長にわたって延びることができるコイル６を配置している。ヨーク脚部５は、中央脚部４に隣接する内歯７に加えて、ヨーク脚部のそれぞれの外側端部上に配列された外歯８を有する。内歯７及び外歯８は、ヨーク脚部５の中央区域に対して連接チェーン１０の方向で突出して、ヨーク脚部５の内歯７及び外歯８と連接チェーン１０との間にキャビティが定められるようになり、該キャビティは、磁気回路の力線に対して磁気伝導性のヨーク本体３以外で高い磁気抵抗すなわち高いリランクタンスを示す。
【００４０】
２つのヨーク脚部５の外歯８には各々、永久磁石９が設けられている。永久磁石９は、外歯８の先端上に同じ磁極方向で配列され、すなわち、外歯８の外側自由先端は共に、永久磁石９の正磁極又は負磁極を示す。ヨーク脚部５の内歯７及び外歯８は、連接チェーン１０の方向に配向され、リラクタンスセンサ２及び永久磁石９の磁気回路１３，１４の力線並びにヨーク本体３の外側面は、連接チェーン１０のチェーンヒンジ１１のヒンジ軸に実質的に垂直に配向される。ヨーク脚部５の内歯７及び外歯８のそれぞれの先端は、チェーンヒンジ１１の外側円周面から僅かに短い距離で離間され、連接チェーン１０がリラクタンスセンサ２に沿って実質的に非接触の状態で移動できるようにする。
【００４１】
ヨーク脚部５の外歯８の先端にある永久磁石９は、２つの磁気回路１３、１４を定め、その力線が、Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎの法則に従って、最も低い磁気抵抗又は最低リラクタンスに沿って延びる。この場合、連接チェーン１０の位置に応じて、コイル６には、２つの閉磁気回路１３、１４のうちの一方が交互に通過する。コイル６上の電圧信号、好適にはＡＣ電圧信号において連接チェーン１０によって引き起こされる構造的干渉を排除するため、及び／又は連接チェーン１０のチェーンリンクプレート１２の磁気抵抗が高い場合に電圧信号を増幅させるために、リラクタンスセンサ２の反対側に位置する連接チェーン１０の側部上に追加の磁気伝導性本体を配列することができ、上記追加の本体は、好ましくは、低リランクタンスの連接チェーン１０のチェーンヒンジ１１を介して永久磁石９によって誘起される磁気回路１３、１４を閉じるようにするために、第２のコイル６’の有無はあるが第１のリラクタンスセンサ２又は第２のリラクタンスセンサ２’のヨーク本体３の内歯７及び外歯８に対して相補的に配列した突出部を有する本体である。
【００４２】
図１に示されたリラクタンスセンサ２として構成されるチェーンセンサ１は、ヨーク脚部５の外歯８のそれぞれの先端において２つの永久磁石９を備え、それぞれの磁極方向は同じである。或いは、永久磁石９は、作動時に永久磁石９を摩耗及び損傷からより効果的に保護するために、外歯８の先端から所定距離に位置付けることができる。誘導コイル６は、ヨーク本体３の中央脚部４上で側方ヨーク脚部５間に配列され、該コイルには、連接チェーン１０の位置に応じて磁気回路１３、１４のうちの一方が交互に通過し、該磁気回路は、ヨーク本体３を介して閉じられて、コイル６が特性電圧信号を発生するようになる。図１ｂは、中央脚部４上に配列された誘導コイル６を有するリラクタンスセンサの代替の実施形態を示し、ここでは、永久磁石９は、磁気伝導性のヨーク本体３の側方ヨーク脚部５の領域に配列されている。また、この場合、それぞれの磁極方向は、外歯８及び誘導コイル６それぞれの方向で同一に配向される。
【００４３】
リラクタンスセンサ２の構造的に異なる実施形態が、図１ｃ及び１ｂに示される。これらの実施形態において、誘導コイル６は、ヨーク脚部５の外歯８のうちの１つに配列される。これらの実施形態の場合、既製コイルを外歯８及び／又は内歯７上に位置付けることができ、これによりヨーク本体３の中央脚部４の周りに比較的複雑な巻線となるのを回避することができる。この場合、誘導コイル６は、ヨーク本体３の外歯８のうちの１つ並びに内歯７のうちの１つに位置付けることができる。より高効率の及び／又は追加の交流信号を得るために、内歯７及び外歯８の幾つか又は全てが誘導コイル６を備えてもよい。また、ヨーク本体３の内歯７及び外歯８上に１又はそれ以上の誘導コイルを配列するには、ヨーク本体３のヨーク脚部５又は中央脚部４上、或いは空いている内歯７又は外歯８のうちの１又はそれ以上に少なくとも１つの永久磁石９を配列することが必要とされる。図１ｃに示すように、この実施形態では、１つの永久磁石９を使用して、例えば、中央脚部４上に配列することで十分である。或いはまた、２つの永久磁石９をヨーク本体３のヨーク脚部５上又はヨーク脚部５の内歯７もしくは外歯８上に配列することもできる。ヨーク脚部５上での２つの永久磁石の使用は、磁界、すなわち磁気回路１３、１４の力線を増大させるだけでなく、同じ磁界強度を有する閉磁気回路１３、１４の形成を可能にすることになる。
【００４４】
図２ａは、チェーンヒンジ１１のヒンジ軸に対して垂直に連接チェーン１０の上側及び下側側部上に配列された２つのリラクタンスセンサ２、２’を備えた、本発明によるチェーンセンサ１の好ましい実施形態を示す。この場合、両方のリラクタンスセンサ２、２’が誘導コイル６、６’を備え、それぞれの６、６’がヨーク本体３の中央脚部４上に配列されている。連接チェーン１０は、実質的に非接触状態で、又は少なくとも摩擦抵抗が小さくなるようにして２つのリラクタンスセンサ２、２’の間を通ることができ、リラクタンスセンサ２、２’の関連する外歯８と内歯７との間の距離は、チェーンヒンジ１１の外径よりも僅かに大きく、その結果、外歯８及び内歯７の個々のペア間のリラクタンスは、チェーンヒンジ１１が歯のそれぞれのペア間を通過したときに可能な限り小さくなるようにする。
【００４５】
図２ａにおけるチェーンセンサ１のリラクタンスセンサ２、２’は、外歯８のそれぞれの先端上に２つの永久磁石９を備え、個々のリラクタンスセンサ２、２’上に配置され且つ連接チェーン１０に向かって配向されたこれらの永久磁石９の磁極方向は、同じであるが、別のそれぞれのリラクタンスセンサ２、２’上に配置されている永久磁石９の磁極方向とは異なっている。このため、外歯８上の関連する永久磁石９の磁極方向は互いに異なり、それぞれの磁気回路１３、１４は、互いに関連する２つの永久磁石９の各々を介して形成されるようになる。その結果として、それぞれの磁気回路１３、１４は、両方のリラクタンスセンサ２、２’を覆って延びることになる。チェーンヒンジ１１の位置に応じて、連接チェーン１０は、リラクタンスセンサ２、２’のヨーク本体３間の磁気回路１３、１４を異なるリラクタンスを有して異なるように短絡することになる。
【００４６】
図２ａに示される連接チェーン１０の位置において、磁気回路１３は、リラクタンスセンサ２、２’の左側ヨーク脚部５’を介して閉じられ、すなわち、リラクタンスセンサ２、２’の外歯８の先端に位置する永久磁石９、左側ヨーク脚部５’、及び中央脚部４間に位置する連接チェーン１０のチェーンヒンジ１１を介して、並びに右側ヨーク脚部５’’の内歯７及び内歯７の間に位置するチェーンヒンジ１１を介して閉じられる。磁気回路１３の磁界はまた、図２ａの実線矢印により示される方向にリラクタンスセンサ２、２’の中央脚部４上のコイル６，６’を通って流れる。磁気回路１３の力線のより長い経路及び流れている間の誘導コイル６，６’の抵抗があるにも関わらず、磁気回路１３の力線の主要部分は、連接チェーン１０のこの位置において、右側ヨーク脚部５’’の内歯７を介して及び結果として誘導コイル６，６’を介して延びており、これは、磁気回路１３が短絡回路１３’を介したリラクタンスセンサ２、２’の左側ヨーク脚部５’を介して短絡されたときに、磁気抵抗がより大きくなることに起因する。左側ヨーク脚部５’の内歯７間には、図２ａに示す連接チェーン１０の位置においてチェーンギャップ、すなわち２つのチェーンヒンジ１１間にスペースが存在し、その結果、この場合の力線は、内歯７間のチェーンギャップの大きなエアギャップを介して及び部分的には連接チェーン１０の狭い横方向チェーンリンクプレート１２を介してのみ伝達することができ、すなわち、これに応じた磁気抵抗を有して伝達することができるようになる。左側ヨーク脚部５’の内歯７間に遙かに大きな磁気抵抗があるにもかかわらず、Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎの法則に従ってより小さな磁束が左側ヨーク脚部５’を介して短絡した磁気回路１３’を通って流れる。
【００４７】
右側ヨーク脚部５’’の外歯８の先端にある永久磁石９は、チェーンギャップを通る磁気抵抗にもかかわらず、外歯８上の永久磁石９の間に更なる磁界、すなわち、第２の永久磁気回路１４を発生し、該永久磁気回路１４は、短絡した磁気回路１４’として右側ヨーク脚部５’’の内歯７間にチェーンヒンジ１１を介して閉じられ、従って、実質的に２つのリラクタンスセンサ２、２’の右側ヨーク脚部５’’を介してのみ延びる。
【００４８】
連接チェーン１０が、図２ａの白抜き矢印で示されるチェーン駆動方向で移動するときには、左側ヨーク脚部５’及び右側ヨーク脚部５’’の内歯７及び外歯８のペアに対するチェーンヒンジ１１の位置もまた変化し、その結果として磁気回路１３、１４の形成もまた変化する。右側ヨーク脚部５’’の内歯７間のリラクタンスの増加及びこれと同時の左側ヨーク脚部５’の内歯７間のリラクタンスの減少に応答して、磁束は、実質的に磁束全体が短絡磁気回路１３’を介して流れるまで、磁気回路１３からコイル６，６’を通って短絡磁気回路１３’に向かって移動する。
【００４９】
図２ｂは、図２ａにて既に示されており、連接チェーン１０の上方及び下方にチェーンヒンジ１１のヒンジ軸に垂直に配列された２つのリラクタンスセンサ２、２’を備えたチェーンセンサ１を示している。チェーンセンサ１の上述の図とは対照的に、図２ｂに示す連接チェーン１０は、チェーン駆動方向でチェーンヒンジ１１のピッチの半分だけ進んでいる。連接チェーン１０のこの新しい位置に起因して、磁気回路１４は、ここでは左側ヨーク脚部５’の内歯７を介して閉じられ、磁気回路１４は、右側外歯８の先端上の永久磁石９（この間に、磁気回路１４の力線に対する磁気抵抗を最小にするチェーンヒンジ１１が連接チェーン１０のこの位置に配置されている）から、上側及び下側リラクタンスセンサ２、２’の右側ヨーク脚部５’’、中央脚部４、及び左側ヨーク脚部５’の内歯７、並びに左側ヨーク脚部５’の内歯７間に位置する連接チェーン１０のチェーンヒンジ１１を介して延びている。この場合、永久磁石９によって誘起される磁気回路１４は、図２ａに示す磁界方向と反対の方向でリラクタンスセンサ２、２’の中央脚部４上の誘導コイル６，６’を通過する。この場合もまた、短絡磁気回路１４’は、右側ヨーク脚部５’’を介して形成され、この短絡磁気回路１４’の磁束は、右側ヨーク脚部５’’の内歯７を介して短絡磁気回路１４’の磁気抵抗に反比例している。
【００５０】
図２ａ及び図２ｂに示すチェーンセンサ１は、それぞれの磁気回路１３、１４が連接チェーン１０を介して閉じている単一のリラクタンスセンサ２と共に同様に使用できる。加えて、図１ｂ〜１ｄによるリラクタンスセンサ２の他の実施形態も同様に用いることができる。図１ｃにおけるリラクタンスセンサ２の実施形態に従って中央脚部４上で単一の永久磁石９のみを使用する場合には、ヨーク本体３の外歯８及び内歯７を介して、２つの磁気回路１３、１４が、これら磁気回路１３、１４に沿った異なるリラクタンスによる極めて異なる磁束を有して得られる。
【００５１】
本発明によるチェーンセンサ１の２つのリラクタンスセンサ２、２’間で図２ａ及び図２ｂにおいて白抜き矢印で示されるチェーン駆動方向での連続的移動により連接チェーン１０が通過すると、誘導コイル６，６’には、磁気回路１３、１４が交互に通過し、その結果、コイル６，６’にＡＣ電圧が発生するようになる。交流信号に対する要求に応じて、リラクタンスセンサ２、２’のコイル６，６’は、この場合、直列又は並列に配置することができる。
【００５２】
リラクタンスセンサ２、２’の誘導コイル６，６’に加わるＡＣ電圧は、連接チェーン１０のチェーンヒンジ１１がそれぞれの磁気回路１３、１４のそれぞれの内歯７と外歯８との間に位置付けられたときに最大に達し、これは、磁気回路１３、１４の磁気抵抗又はリラクタンスが最も小さくなることを意味している。交流信号を識別するために、例えば、コンパレータ１５を用いることができ、これにより、ＡＣ電圧に重畳されるノイズをフィルタ除去することができ、或いは、ＡＣ電圧の僅かなエッジ急峻部だけを補正することができる。加えて、コンパレータ１５は、信号電圧が高頻度で又は不規則に変化するのを防ぐことができる。このようなコンパレータ１５を用いることにより、チェーン摩耗伸長を評価する明確な方形波信号が、元の誘起されたＡＣ電圧から得られる。この場合、方形波信号の期間は、連接チェーン１０の速度に反比例する。
【００５３】
図３には、互いに離間した関係で配列され且つ動作状態において連接チェーン１０を動作させる２つのチェーンセンサ１を備えた、連接チェーン１０のチェーン伸長を測定するのに使用される本発明による装置が示される。この装置において、複数のインジケータ装置、すなわち、作動インジケータ１６、多段摩耗インジケータ１７、並びに緊急インジケータ１８が更に設けられている。簡単な実施形態において、これらのインジケータは、色つきの発光ダイオードとして構成することができる。この場合、連接チェーン１０のチェーン伸長を測定する装置全体は、駆動チェーンを備えた既存のプラントにも容易に設置することができる小型構造ユニットとして構成することができる。
【００５４】
図３の本発明による装置の図はまた、２つのチェーンセンサ１を介した磁気回路１３、１４を示している。図３における装置の左側に設けられたチェーンセンサ１に対する連接チェーン１０の位置により、コイル６，６’を介して永久磁気回路１３を閉じ、並びに連接チェーン１０の異なる側に配列されたリラクタンスセンサ２、２’の右側ヨーク脚部５’’を介して磁気回路１４’を短絡することが可能となる。チェーンセンサ１のこの作動状態は、図２Ａに関連して既に詳細に説明されている。図３による装置の右側にあるチェーンセンサ１に関して、連接チェーン１０は、内歯７及び外歯８のそれぞれのペア間にチェーンギャップが設けられるように配列される。連接チェーン１０のこの位置において、左側ヨーク脚部５’及び右側ヨーク脚部５’’の内歯７間の磁気抵抗が実質的に同じであるので、磁束は、永久磁石から短絡した磁気回路１３’、１４’を介して流れ、その結果、コイル６，６’には、磁束が実質的に流れないようになる。このため、連接チェーン１０のこの位置においてコイル６，６’には電圧が誘起されない。
【００５５】
各々が少なくとも１つのリラクタンスセンサ２を含む少なくとも２つのチェーンセンサ１を備えた、図３に示されたチェーン１０のチェーン伸長を測定する装置は、更に、連接チェーン１０の温度を測定するための温度センサ（例えば、赤外線温度センサ）及び測定装置の温度を測定するための追加の温度センサを備えることができる。連接チェーン１０及び測定装置の温度を測定することにより、チェーン伸長を計算する際に連接チェーン１０の長さの温度依存の変化を考慮に入れることができ、チェーン伸長の変化をより正確且つより確実に決定することができる。更に、図３による測定装置は、更に、加速度センサ又は代替の衝撃センサを備えることができる。このようなセンサを利用することにより、例えば、互いに対して変位したチェーンヒンジ又は潤滑が無いことによるチェーンヒンジの剛直化など、連接チェーン１０が測定装置に入ったときに起こる様々なチェーン状態をチェーン伸長を計算するときに決定し考慮することができ、或いは、チェーン伸長の計算を中断することができる。
【００５６】
図４は、信号及び電源回路に図３に測定装置を組み込んだ図である。連接チェーン１０が、白抜き矢印で示されるチェーン駆動方向で作動しているときに、２つのチェーンセンサ１を通る連接チェーン１０の移動により、個々のリラクタンスセンサ２、２’のコイル６，６’にてＡＣ電圧が発生し、このＡＣ電圧の振幅及び符号は、コイル６，６’を通る永久磁気回路１３、１４が変化するときに変わる。
【００５７】
測定装置に対する要求に応じて直列又は並列に配置できるコイル６，６’によって生じる電圧は、信号及び電源回路１９に供給される。ここから電圧が電源ユニット２０に直接送られ、装置の２つのチェーンセンサ１によって生じるＡＣ電圧の位相シフトは、信号及び電源回路１９により考慮され、また、測定信号としてそれぞれのコンパレータ１５を介して制御ユニット２１に送られる。コンパレータ１５において、ＡＣ電圧信号が識別されて、連接チェーン１０のチェーン伸長を決定するために制御ユニット２１において利用される方形波信号を得るようにする。コンパレータ１５におけるＡＣ電圧信号の識別は、コイル６，６’を通過する磁気回路１３、１４の変化の正確な時間的割り当てを可能にするだけでなく、方形波信号の時間期間を介した連接チェーン１０の速度の決定をも可能にする。従って、制御ユニット２１において、連接チェーン１０の速度及び方形波信号の時間期間それぞれに対して２つのチェーンセンサ１のスイッチングパルス間の間隔を介してチェーン伸長の明快な基準を計算することができる。
【００５８】
２つのリラクタンスセンサ２、２’を用いたチェーンセンサ１のコイル６，６’にて発生したＡＣ電圧により、信号及び電源回路１９の簡単な構造的設計が可能となっても、図１ｂ〜図１ｄに示すリラクタンスセンサ２の他の実施形態及びチェーンセンサ１に対して１つだけのリラクタンスセンサ２を使用することにより、電圧信号を通じて、信号及び電源回路１９を介して測定装置の電源ユニット２０に送られ且つ測定装置を自立的に動作可能にする電圧を提供できるようになる。
【００５９】
制御ユニット２１に記憶される対象の時点でのチェーン伸長と元のチェーン伸長との間で比較を行うことにより、対象の時点での連接チェーン１０のチェーン伸長が分かる。上記チェーン伸長は、摩耗インジケータ１７上で連続的に示すことができ、所定限度を超えたときには、緊急インジケータ１８を介してワーニングを出力し、及び／又は連接チェーン１０の作動を中断させることができる。同時に、チェーン伸長は、関連の機械及び産業用プラントの従動構成要素に対してチェーン１０を同期させる制御変数として用いることができる。
【００６０】
２つのチェーンセンサ１から電源ユニット２０に送られるＡＣ電圧により、測定装置を作動させるのに必要とされる電力は、測定装置自体、すなわち、チェーンセンサ１自体により生成することができる。このため、本発明によるチェーン伸長を測定する装置はまた、包括的に用いることができ、既存のプラントの何らかの複雑な修正を必要とせずに、このような装置を既存のプラントに後付けすることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  チェーンセンサ
２，２’  リラクタンスセンサ
３  ヨーク本体
４  中央脚部
５  ヨーク脚部
５’  左側ヨーク脚部
５’’  右側ヨーク脚部
６，６’  コイル
７  内歯
８  外歯
９  永久磁石
１０  連接チェーン
１１  チェーンヒンジ
１２  チェーンリンクプレート
１３  磁気回路
１３’  短絡回路
１４  磁気回路
１４’  短絡回路
１５  コンパレータ
１６  作動インジケータ
１７  摩耗インジケータ
１８  緊急インジケータ
１９  信号及び電源回路
２０  電源ユニット
２１  制御ユニット
【図１】
2015152600.tif 000003
【図１ａ】
2015152600.tif 000004
【図１ｂ】
2015152600.tif 000005
【図１ｃ】
2015152600.tif 000006
【図１ｄ】
2015152600.tif 000007
【図２ａ】
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【図２ｂ】
2015152600.tif 000009
【図３】
2015152600.tif 000010
【図４】
2015152600.tif 000011
【外国語明細書】
2015152600000001.pdf