DE3640700A1

DE3640700A1 - Gripper for a robot

Info

Publication number: DE3640700A1
Application number: DE19863640700
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ackermann; Hans Jost Heimueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-09

Abstract

The gripper (1) is equipped with a pressure cylinder (2) arranged coaxially to the gripper. Gripping fingers (13) are fixed to sliding pieces (11) capable of moving radially relative to one another. The transmission of the movements is effected by means of angle levers (9) which are provided, at their ends, with sliding slots (8) into which the drive pins (6) of the pressure piston (2) and of the sliding pieces (11) engage. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Dicke änderung von Verschleißteilen, wie z.B. Gleitringdichtungen oder Bremsbeläge.The invention relates to a device for measuring the thickness Change of wear parts, e.g. Mechanical seals or brake pads.

Das Problem, die Änderung der Dicke von Verschleißteilen zu Messen, um die Verschleißteile nach Abnutzung auszutauschen, tritt in vielen Bereichen der Technik auf. Der Austausch der Verschleißteile ist in der Regel sehr arbeitsaufwendig und des halb mit erheblichen Kosten verbunden. Es ist deshalb wün schenswert, insbesondere bei schwer zugänglichen Verschleiß teilen deren Verschleißzustand zuverlässig zu kennen, so daß ein Austausch nur dann durchgeführt zu werden braucht, wenn das Verschleißteil tatsächlich abgenutzt ist.The problem of changing the thickness of wearing parts too Measure to replace the wear parts after wear, occurs in many areas of technology. The exchange of the Wear parts are usually very labor intensive and of half associated with considerable costs. It is therefore wonderful worthwhile, especially when wear is difficult to access share their wear condition to know reliably, so that an exchange only needs to be carried out if that Wear part is actually worn.

Es sind bereits Verfahren zum Messen der Dickeänderung von Verschleißteilen bekannt, die allerdings keine kontinuierliche Messung der Dickeänderung des Verschleißteiles ermöglichen, sondern nur feststellen, ob das Verschleißteil über einen be stimmten Grenzwert abgenutzt ist oder nicht.There are already methods for measuring the change in thickness of Known wear parts, but not continuous Enable measurement of the change in thickness of the wearing part, but only determine whether the wearing part has a be agreed limit value is worn or not.

Bekannte Verfahren zur Messung der Dickeänderung von Ver schleißteilen, wie Gleitringdichtungen, beruhen z.T. auf Wider standsmessungen. In die Gleitringdichtung wird ein elektrisch leitfähiges Teil eingesetzt, das entweder beim Abrieb des Ver schleißteiles seinen Widerstand ändert oder einen elektrischen Kontakt bei Berührung herbeiführt. Known methods of measuring the change in thickness of Ver wear parts, such as mechanical seals, are partly based on on contra level measurements. An electrical becomes in the mechanical seal conductive part used either when abrasion of Ver wear part changes its resistance or an electrical one Establishes contact when touched.

Derartige bekannte Verfahren zum Messen der Dickeänderung von Verschleißteilen liefern nicht nur kein kontinuierliches Meßer gebnis, sondern haben auch den Nachteil, daß sie nicht in che misch aggressiven Medien oder für den explosionssicheren Einbau eingesetzt werden können.Such known methods for measuring the change in thickness of Wear parts not only do not provide a continuous knife result, but also have the disadvantage that they are not in che mixed aggressive media or for explosion-proof installation can be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen der Dickeänderung von Verschleißteilen, wie z.B. Gleit ringdichtungen oder Bremsbeläge, zu schaffen, die zuverlässig kontinuierlich die Dicke des Verschleißteiles anzeigt und auch bei chemisch aggressiven Medien und zum explosionssicheren Ein bau geeignet ist.The invention has for its object a device for Measuring the change in thickness of wearing parts, e.g. Sliding ring seals or brake pads, to create the most reliable continuously shows the thickness of the wearing part and also with chemically aggressive media and for explosion-proof on construction is suitable.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe beruht auf dem Grundgedanken, daß die beim Abrieb des Verschleißteiles auftre tende Abstandsänderung zwischen dem Verschleißteil und einem gegenüberliegenden, ortsfesten Bauteil ausgenutzt werden kann, um unterschiedliche elektromagnetische Induktionen in einer Meßspule zu erzeugen.The achievement of this task is based on the Basic idea that occurs when the wearing part is abraded distance change between the wearing part and a opposite, stationary component can be used, to different electromagnetic induction in one Generate measuring coil.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung sind ein elektrischer Leiter und ein Magnet vorgesehen, die bei der Dickeänderung des Verschleißteiles periodisch relativ zueinander bewegt wer den, wobei sich ihr Abstand verschleißabhängig ändert und die bei der periodischen Bewegung vom Magneten im Leiter induzierte elektrische Spannung ein Maß für die Dickeänderung des Ver schleißteiles ist.According to a first variant of the invention, an electrical Conductor and a magnet are provided when changing the thickness of the wearing part periodically moved relative to each other the, their distance changes depending on wear and the during periodic movement induced by the magnet in the conductor electrical voltage a measure of the change in thickness of the ver is wear part.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist ein magneti scher Kreis vorgesehen, von dem ein Teil bei der Dickeänderung des Verschleißteiles periodisch relativ zum Rest des magneti schen Kreises bewegt wird und dabei den magnetischen Fluß in Abhängigkeit von der Dickeänderung des Verschleißteiles perio disch ändert, so daß mittels einer Meßspule die magnetische Flußänderung abgegriffen werden kann, wobei die in der Meßspule induzierte elektrische Spannung ein Maß für die Dickeänderung des Verschleißteiles ist. According to a further variant of the invention, a magneti shear circle is provided, part of which changes in thickness the wear part periodically relative to the rest of the magneti cal circle is moved while the magnetic flux in Depends on the thickness change of the wearing part perio Disch changes so that the magnetic Flow change can be tapped, the one in the measuring coil induced electrical voltage a measure of the change in thickness of the wearing part.

Der periodisch bewegte Teil des magnetischen Kreises kann ent weder auf dem Verschleißteil oder auf einem nicht verschleißen den Bauteil befestigt sein, also bei einer Gleitringdichtung entweder auf derselben oder auf dem gegenüberliegenden Gegen ring. Der Rest des magnetischen Kreises ist dann jeweils auf dem anderen Bauteil angeordnet.The periodically moving part of the magnetic circuit can ent do not wear either on the wearing part or on one be attached to the component, i.e. with a mechanical seal either on the same or on the opposite side ring. The rest of the magnetic circuit is then open arranged the other component.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, daß ein Magnet auf dem rotierenden Verschleißteil (also z.B. der Gleitringdichtung) befestigt ist, während benachbart dem Verschleißteil eine Spule ortsfest angeordnet ist, in wel cher der Magnet beim Rotieren des Verschleißteiles bei jedem Durchgang eine Spannung induziert, die ein Maß für die Dicke änderung des Verschleißteiles ist.In a preferred embodiment of the invention is pre see that a magnet on the rotating wear part (i.e. e.g. the mechanical seal) is attached while adjacent the wear part is arranged in a stationary coil, in which cher the magnet when rotating the wearing part for everyone Continuity induces a voltage which is a measure of the thickness change of the wearing part.

Besonders starke und gut verarbeitbare Meßsignale ergeben sich dann, wenn ein offener magnetischer Kreis benachbart dem rotie renden Verschleißteil angeordnet ist, welcher beim Rotieren des Verschleißteiles bei jedem Durchgang durch ein am Verschleiß teil angeordnetes Teil mit geringem magnetischen Widerstand jeweils kurzzeitig geschlossen wird, wobei eine Änderung des magnetischen Flusses am magnetischen Kreis eintritt. Die Ände rung des magnetischen Flusses erzeugt in einer am magnetischen Kreis angeordneten Meßspule ein induziertes Spannungssignal, welches als Maß für die Dickeänderung des Verschleißteiles dient.Particularly strong and easily processable measurement signals result then when an open magnetic circle is adjacent to the rotie rating wear part is arranged, which when rotating the Wear part with every pass through a wear Partly arranged part with low magnetic resistance is closed briefly in each case, with a change of magnetic flux occurs at the magnetic circuit. The change tion of the magnetic flux generated in a magnetic Measuring coil arranged in a circle an induced voltage signal, which is a measure of the change in thickness of the wearing part serves.

In der Regel wird das elektromagnetisch in der Meßspule indu zierte Spannungssignal der Dickeänderung des Verschleißteiles direkt proportional sein, da mit zunehmender Annäherung des den magnetischen Kreis kurzzeitig schließenden Teiles an den magne tischen Kreis die Änderung des magnetischen Flusses pro Zeit einheit anwachsen wird.As a rule, the electromagnetic in the measuring coil indu graced voltage signal of the change in thickness of the wearing part be directly proportional, as the approach of the magnetic circuit of the part closing the magne for a short time table circle the change in magnetic flux per time unity will grow.

Eine Eichung des in der Meßspule elektromagnetisch induzierten Spannungssignales in Abhängigkeit von der Dicke des Verschleiß teiles ist ohne weiteres möglich. A calibration of the electromagnetic induced in the measuring coil Voltage signals depending on the thickness of the wear part is easily possible.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are in the Subclaims described.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Exemplary embodiments of the invention are described below the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 schematisch eine Gleitringrichtung mit einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zum Messen der Dickeände rung der Gleitringdichtung; Fig. 1 shows schematically a mechanical seal direction with an inventive device for measuring the thickness change tion of the mechanical seal;

Fig. 2 die für die Messung der Dickeänderung wesentlichen Bauteile der Vorrichtung gemäß Fig. 1; FIG. 2 shows the elements essential for the measurement of the thickness change components of the device of FIG. 1;

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Messen der Dickeänderung von Verschleißteilen, bei dem die Meßspule in einem Topfkern angeordnet ist; Fig. 3 shows another embodiment of an apparatus for measuring the thickness change of wearing parts, in which the measuring coil is arranged in a pot core;

Fig. 4 eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 3, bei dem neben der Meßspule eine Erregerspule für den magnetischen Kreis vorgesehen ist; FIG. 4 shows a modification of the exemplary embodiment according to FIG. 3, in which an excitation coil is provided for the magnetic circuit in addition to the measuring coil;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Dauer magnet auf der Niederdruckseite der Gleitringdichtung angeordnet ist und Fig. 5 shows another embodiment in which a permanent magnet is arranged on the low pressure side of the mechanical seal and

Fig. 6 ein der Vorrichtung gemäß Fig. 5 entsprechendes Aus führungsbeispiel mit einer zusätzlichen Erregerspule. Fig. 6 is a device corresponding to the device of FIG. 5 from example with an additional excitation coil.

Gemäß Fig. 1 ist auf einer Welle 10, die um die Achse A dreht, eine Gleitringdichtung 12 montiert. Die Gleitringdichtung 12 weist einen Kragen 14 auf, der in bekannter Weise gegen einen Gegenring 16 gedrückt ist. In Fig. 1 herrscht links der Trenn linie T Hochdruck, während rechts der Trennlinie T Niederdruck vorliegt. According to Fig. 1 is mounted on a shaft 10 which rotates about the axis A, a mechanical face seal mounted 12th The mechanical seal 12 has a collar 14 which is pressed against a counter ring 16 in a known manner. In Fig. 1 there is the dividing line T high pressure on the left, while the right of the dividing line T is low pressure.

Die Gleitringdichtung 12 wird also mit ihrem Kragen 14 gegen den Gegenring 16 gedrückt, wobei die Verschleißfläche 22 der Gleitringdichtung 12 durch Reibung am Gegenring 16 abgetragen wird. Die damit einhergehende Verkürzung des Kragens 14 in axialer Richtung (Achse A) soll gemessen werden.The mechanical seal 12 is thus pressed with its collar 14 against the counter ring 16 , the wear surface 22 of the mechanical seal 12 being worn away by friction on the counter ring 16 . The associated shortening of the collar 14 in the axial direction (axis A ) is to be measured.

Zur Messung der Dickeänderung des Kragens 14 der Gleitring dichtung 12 dient beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein Dauermagnet 24, der beim Abrieb der Verschleißfläche 22 des Kragens 14 in Fig. 1 kontinuierlich nach rechts wandert und sich dabei dem ortsfesten Gleitring 16 nähert. Bei der Dicke änderung der Gleitringdichtung verringert sich also die Rest dicke c der Dichtung (Fig. 1).To measure the change in thickness of the collar 14 of the mechanical seal 12 , a permanent magnet 24 is used in the exemplary embodiment according to FIG. 1, which continuously moves to the right when the wear surface 22 of the collar 14 in FIG. 1 abrades and approaches the stationary sliding ring 16 . When the thickness of the mechanical seal changes, the remaining thickness c of the seal is reduced ( FIG. 1).

Beim Abrieb der Verschleißfläche 22 der Gleitringdichtung 12 nähert sich der Dauermagnet 24 des in Fig. 1 gezeigten Ausfüh rungsbeispieles einem magnetischen Kreis 26, der in Fig. 2 schematisch näher dargestellt ist. Der magnetische Kreis 26 weist gemäß Fig. 2 einen U-förmigen Teil mit einem offenen Abschnitt 28 auf. Auf einem Schenkel des U-förmigen magneti schen Kreises 26 ist eine Meßspule 30 gewickelt.When abrasion of the wear surface 22 of the mechanical seal 12 , the permanent magnet 24 of the embodiment shown in FIG. 1 approximates a magnetic circuit 26 , which is shown schematically in FIG. 2. The magnetic circuit 26 has, according to Fig. 2 a U-shaped member having an open section 28. On one leg of the U-shaped magnetic circuit 26's , a measuring coil 30 is wound.

Sobald bei der Drehung des Kragens 14 der Gleitringdichtung 12 der Dauermagnet 24 den offenen Abschnitt 28 des magnetischen Kreises 26 passiert, wird kurzzeitig der magnetische Kreis ge schlossen und es wird eine starke elektromagnetische Spannung in der Spule 30 induziert. Die in der Spule 30 induzierte elek tromagnetische Spannung wird abgegriffen und zu einem Meßsignal verarbeitet, das die Restdicke c des Kragens 14 der Gleitring dichtung 12 wiedergibt.As soon as the collar 14 of the mechanical seal 12 of the permanent magnet 24 passes the open section 28 of the magnetic circuit 26 , the magnetic circuit is briefly closed and a strong electromagnetic voltage is induced in the coil 30 . The induced in the coil 30 elec tromagnetic voltage is tapped and processed into a measurement signal that reflects the remaining thickness c of the collar 14 of the mechanical seal 12 .

Mit zunehmendem Abtrag des Kragens 14 der Gleitringdichtung 12 nähert sich der Dauermagnet 24 dem offenen Abschnitt des magne tischen Kreises 26, d.h. die in der Meßspule 30 induzierte Spannung wächst und ist ein Maß für die Restdicke c des Kragens 14 der Gleitringdichtung 12. With increasing removal of the collar 14 of the mechanical seal 12 , the permanent magnet 24 approaches the open section of the magnetic circuit 26 , ie the voltage induced in the measuring coil 30 increases and is a measure of the residual thickness c of the collar 14 of the mechanical seal 12 .

Das an der Spule 30 abgegriffene Spannungssignal ist proportio nal der Meßstrecke, der Winkelgeschwindigkeit der Gleitring dichtung und einer Gerätekonstanten. In die Gerätekonstante geht auch der konstante Abstand b zwischen dem ortsfesten magnetischen Kreis 26 und der Verschleißfläche 22 des Kragens 14 der Gleitringdichtung 12 ein. Direkt gemessen wird mit der Anordnung gemäß Fig. 2 die Meßstrecke a. Die Restdicke d ergibt sich aus der Differenz aus a und b. Die Meßanordnung läßt sich offensichtlich ohne weiteres eichen.The tapped on the coil 30 voltage signal is proportional to the measuring section, the angular velocity of the mechanical seal and a device constant. The constant distance b between the stationary magnetic circuit 26 and the wear surface 22 of the collar 14 of the mechanical seal 12 also goes into the device constant. The measuring section a is measured directly with the arrangement according to FIG. 2. The residual thickness d results from the difference between a and b. The measuring arrangement can obviously be easily calibrated.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Variante, bei der das in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel hinsichtlich des magneti schen Kreises 26 abgewandelt ist. Der Dauermagnet 36 (welcher wie beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 an der Gleitringdichtung 12 befestigt ist) passiert einen Topfkern 34, in dem die Meßspule 30 zentrisch um einen mittleren Schenkel 34′ gewickelt ist. Bei dieser Anordnung ist der magnetische Streufluß sehr gering und somit das elektromagnetisch induzier te Meßsignal relativ groß. Fig. 3 shows schematically a variant in which the embodiment shown in FIGS . 1 and 2 is modified with respect to the magnetic circuit 26's . The permanent magnet 36 (which is attached to the mechanical seal 12 as in the embodiment according to FIGS. 1 and 2) passes through a pot core 34 in which the measuring coil 30 is wound centrally around a central leg 34 '. With this arrangement, the magnetic leakage flux is very low and thus the electromagnetically induced measurement signal is relatively large.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 entspricht dem gemäß Fig. 3, doch ist der Dauermagnet 36 durch ein einfaches magne tisches Joch 40 ersetzt und im Topfkern 34 ist neben der Meß spule 30 eine Erregerspule 38 für den Magnetkreis angeordnet. Mit der Erregerspule 38 kann der magnetische Fluß im aus dem Topfkern 34 und dem Joch 40 gebildeten magnetischen Kreis wahl weise eingestellt werden. Sobald das Joch 40 bei einer Drehung der Gleitringdichtung 12 die offenen Schenkel des Topfkernes 34 passiert, erfolgt eine Änderung des die Meßspule 30 durch setzenden magnetischen Flusses. Der Strom der Erregerspule 38 wird so eingestellt, daß die relative Änderung des magnetischen Flusses in der Magnetspule 30 beim Passieren des Joches 40 ein optimal auswertbares Meßsignal liefert.The embodiment of Fig. 4 corresponds to FIG. 3, but the permanent magnet 36 is replaced by a simple magnetic yoke 40 and the table in the pot core 34 an excitation coil is next to the measuring coil 30 is located 38 for the magnetic circuit. With the excitation coil 38 , the magnetic flux can be optionally set in the magnetic circuit formed from the pot core 34 and the yoke 40 . As soon as the yoke 40 passes the open legs of the pot core 34 during a rotation of the mechanical seal 12 , the measuring coil 30 changes due to the setting magnetic flux. The current of the excitation coil 38 is set in such a way that the relative change in the magnetic flux in the magnetic coil 30 as it passes the yoke 40 provides an optimally evaluable measurement signal.

Beim in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1-4 der Dauermagnet auf der Niederdruckseite 20 angeordnet, während ein Joch 42 an der Gleitringdichtung 12 befestigt ist. Das in der Fig. 5 ge zeigte Ausführungsbeispiel ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es beim Verschleiß der Gleitringdichtung zu hohen Tempe raturen kommen kann, welche einen Ferromagneten zerstören können (Curie-Temperatur). Gemäß Fig. 5 ist der empfindliche Dauermagnet auf der weniger erhitzten Niederdruckseite der Dichtung angeordnet. Auch hier wird beim Passieren des Joches 42 des offenen Abschnittes 28 es U-förmigen Dauermagneten 44 der magnetische Fluß in der Meßspule 30 geändert, so daß ein der Dickeänderung der Gleitringdichtung proportionales Signal an der Meßspule 30 abgegriffen werden kann.In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, in contrast to the exemplary embodiments according to FIGS. 1-4, the permanent magnet is arranged on the low-pressure side 20 , while a yoke 42 is fastened to the mechanical seal 12 . The ge shown in Fig. 5 embodiment is particularly advantageous if it can come to high temperatures when wearing the mechanical seal, which can destroy a ferromagnet (Curie temperature). According to Fig. 5 of the sensitive permanent magnet is arranged on the less heated low pressure side of the seal. Here too, when passing the yoke 42 of the open section 28 of the U-shaped permanent magnet 44, the magnetic flux in the measuring coil 30 is changed, so that a signal proportional to the change in thickness of the mechanical seal can be tapped at the measuring coil 30 .

Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht der Vor richtung gemäß Fig. 5, doch ist zusätzlich noch eine Erreger spule 38 vorgesehen, mit der die gleichen Vorteile zu erzielen sind, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4.The embodiment shown in FIG. 6 corresponds to the device according to FIG. 5, but an excitation coil 38 is additionally provided, with which the same advantages can be achieved as in the embodiment according to FIG. 4.

Claims

1. Device for measuring the change in thickness of wear parts, such as mechanical seals or brake pads, characterized by an electrical conductor (coil 30 ) and a magnet (permanent magnet 24 ), which are periodically moved relative to each other in the change in thickness of the wearing part ( 12 ), wherein their distance changes depending on wear and the electrical voltage induced during the periodic movement of the magnet in the conductor is a measure of the change in thickness of the wear part.

2. Device for measuring the change in thickness of Ver wear parts, such as mechanical seals or brake pads, characterized by a magnetic circuit ( 26 , 34 , 44 , 46 ), of which a part (permanent magnet 24, 26 or yoke 40, 42 ) when the thickness changes Wearing part ( 12 ) is periodically moved relative to the magnetic circuit and the magnetic flux Φ in dependence on the change in thickness of the wearing part ( 12 ) changes periodically, and a magnetic flux change inductively tapping measuring coil ( 30 ) in which an electrical voltage is induced , which is a measure of the change in thickness of the wearing part.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that on the rotating wear part ( 12 ), the magnet ( 24 ), in particular a permanent magnet, is attached, and that adjacent to the wear part ( 12 ) is a component, such as a coil ( 30 ), in place is fixedly arranged, in which the magnet ( 24 ) induces a voltage when the wearing part ( 12 ) rotates.

4. The device according to claim 2, characterized in that an open magnetic circuit ( 26 , 34 , 44 , 46 ) is arranged adjacent to the rotating wear part ( 12 ) and that the open magnetic circuit by a wear part ( 12 ) be fastened part ( Permanent magnet 24, 36 or yoke 40, 42, 46 ) is periodically closed when the wearing part ( 12 ) rotates.

5. Device according to one of claims 2 or 4, characterized in that the magnetic circuit is gebil det by a ferromagnet ( 46 ), on which a measuring coil ( 30 ) is arranged, in which a voltage dependent on the change in magnetic flux is induced.

6. The device according to claim 5, characterized in that the magnetic circuit has a pot core leg ( 34 ) in which the measuring coil ( 30 ) is wound.

7. Device according to one of claims 6, 5, 4 or 2, characterized in that the periodically moving part is a permanent magnet ( 24 ).

8. Device according to one of claims 6, 5, 4 or 2, characterized, that the periodically moving part is a ferromagnet or paramagnet is.

9. Device according to one of claims 8 or 2, characterized in that the magnetic circuit has an excitation coil ( 38 ).