DE19860106A1 - Taktlineal oder Taktscheibe und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Taktlineal oder Taktscheibe und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Taktlineal oder eine Taktscheibe für die genaue Positionierung von Arbeitsmaschinen, Servomotoren, Encoder o. dgl., bestehend aus einem transparenten Material, auf dem Codierungen zur Abtastung über optische Sensoren angeordnet sind, wobei das transparente Material aus einem Film besteht, der auf einer Seite eine lichtempfindliche Schicht trägt, die lichtempfindliche Schicht über Masken oder Photoplotter mit Codierungen zur Herstellung von Fenstern versehen ist und die lichtempfindliche Schicht mit einem transparenten, temperatur- und feuchtigkeitsbeständigen Material abgedeckt ist. DOLLAR A Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Taktlineals oder einer solchen Taktscheibe.
Description
Die Erfindung betrifft ein Taktlineal oder eine Taktscheibe für
die genaue Positionierung von Arbeitsmaschinen, Servomotoren,
Encoder o. dgl., bestehend aus einem transparenten Material auf
dem Codierungen zur Abtastung über optische Sensoren angeordnet
sind sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Taktlineale oder Taktscheiben der eingangs genannten Art sind
aus der DE 295 04 883 U1 bekannt. Die Taktscheiben werden in der
Regel auf einer rotierenden Achse, z. B. eines Encoders be
festigt. Ein Lichtstrahl erzeugt im Durchlichtverfahren bei der
Rotation der Scheibe Impulse. Dabei liegt die Lichtquelle pa
rallel zur Rotationsachse und sendet einen Lichtstrahl recht
winklig auf die Scheibe.
Durch die auf der codierten Taktscheibe vorgegebene Reihenfolge:
lichtdurchlässig/lichtundurchlässig entstehen auf der rotieren den Scheibe "Fenster"-Öffnungen bestimmter Breite und Länge, die zur Erzeugung von Impulsen benutzt werden. Der aus einer Licht quelle (Sender) austretende Lichtstrahl wird von einem in der optischen Achse des Lichtstrahls liegenden Empfänger (optischer Sensor) in einen Impuls umgewandelt, wobei die Genauigkeit des Impulses von der Beschaffenheit der Fenster abhängt.
lichtdurchlässig/lichtundurchlässig entstehen auf der rotieren den Scheibe "Fenster"-Öffnungen bestimmter Breite und Länge, die zur Erzeugung von Impulsen benutzt werden. Der aus einer Licht quelle (Sender) austretende Lichtstrahl wird von einem in der optischen Achse des Lichtstrahls liegenden Empfänger (optischer Sensor) in einen Impuls umgewandelt, wobei die Genauigkeit des Impulses von der Beschaffenheit der Fenster abhängt.
Die eingangs genannten Taktscheiben oder Taktlineale haben sich
in der Praxis bewährt. In bestimmten Anwendungsfällen, z. B. in
feuchter Atmosphäre oder bei Temperaturen oberhalb 100°C sind
jedoch bisweilen Probleme aufgetreten. Unter diesen Bedingungen
kann nämlich der Film delaminieren und/oder erweichen, so daß
die Genauigkeit der Messung leidet.
Andererseits sind Taktscheiben oder Taktlineale aus Glas, Metall
oder temperaturbeständigem Kunststoff hergestellt worden. Der
artige Taktscheiben sind jedoch von der Materialseite und vom
Herstellungsverfahren teuer und bieten auch nicht die erforder
liche Genauigkeit, die beispielsweise im Anwendungsbereich von
Encodern zu den Standardvoraussetzungen gehören.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Taktschei
be oder ein Taktlineal der eingangs genannten Art derart weiter
zubilden, daß sie auch in feuchter Atmosphäre und insbesonder
bei Temperaturen über 100°C ohne Einschränkungen eingesetzt
werden können. Dabei soll auf den Einsatz teurer Materialien
verzichtet werden und das Herstellungsverfahren für Massenpro
dukte mit Stückzahlen über 100.000 pro Tag geeignet sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentan
sprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt, daß
durch die Abdeckung des belichteten und entwickelten Filmmateri-
als mit einer Folie und wahlweisen Versiegelung der Ränder ein
unter den genannten Bedingungen temperatur- und feuchtigkeits
stabiles Taktlineal/Taktscheibe hergestellt werden kann. Bei dem
als Basis des Taktlineals/Taktscheibe dienenden Filmmaterial
handelt es sich um Standardfilmmaterial mit einer Photoschicht,
die vorzugsweise einseitig eine reflektierende Beschichtung
aufweist. Wenn Sender und Empfänger - also Lichtquelle und opti
scher Sensor - zu einem Chip vereinigt sind, können sie als
Baugruppe auf einer Seite des Taktlineals oder der Taktscheibe
angeordnet werden. Durch die geringen Schichtdicken kann eine
Streuung und Beugung der Lichtstrahlen verringert und Interfe
renzerscheinigungen vermieden werden.
Sowohl die Metallschicht als auch die transparente, lichtemp
findliche Schicht wird vorzugsweise mit einer Schutzschicht
überzogen. Die Schutzschicht kann aus einer auf laminierten Folie
bestehen, die aus Kunststoff beispielsweise Polypropylen oder
Polyethylen besteht. Dadurch verbessert sich die Stabilität der
Taktscheibe erheblich.
Vorteilhafterweise sind die Ränder des Taktlineals oder der
Taktscheibe versiegelt. Dies wird im folgenden anhand mehrerer
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 prinzipieller Aufbau eines erfindungsgemäßen Taktline-
als/Taktscheibe,
Fig. 2 Versiegelung bei einer Taktscheibe gemäß vorliegender
Erfindung,
Fig. 3 erfindungsgemäßes Taktlineal mit seitlicher Versiege
lung,
Fig. 4 erfindungsgemäße Taktscheibe mit einem Sender/Em
pfänger in Draufsicht.
In Fig. 1 ist die Taktscheibe mit 1 bezeichnet. Sie besteht aus
einem Filmmaterial 1a, einer Photoemulsionsschicht 1b und einer
auflaminierten Folie 1c.
Nach der Belichtung und Entwicklung sind die Codemarkierungen 1d
als Schwarzfärbung erkennbar.
In Fig. 2 ist eine aus dem Taktscheibenmaterial gemäß Fig. 1
vereinzelte, bzw. ausgestanzte Taktscheibe als Ringkörper dar
gestellt. Sie trägt am äußeren Umfang 1e eine Versiegelung und
vorzugsweise auch eine Versiegelung zur Abdeckung der Wandung 1f
der Ringbohrung. Die Versiegelung kann auch mit einem Heißlack
allein oder zusammen mit einem anderen Kleber auf die Schnitt
stellen aufgebracht werden.
In Fig. 3 ist ein Taktlinealabschnitt dargestellt, wobei die
Schnittkanten 1g, 1h mit einer Versiegelung gegen Feuchtigkeit
abgedichtet sind. Ziel dieser Versiegelung ist es, die licht
empfindliche Schicht gegen Feuchtigkeitseinflüsse zu schützen.
Selbstverständlich können auch metallische Schichten gegen einen
Korrosionsangriff durch die Versiegelung geschützt werden.
Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Taktscheibe als
Bauteil eines Encoders. Die Taktscheibe 1 trägt einen Durch
messer D (optischer Durchmesser) und dreht sich um eine Rota
tionsachse 2. An ihrem äußeren Umfang sind Schlitze, bzw. Code
markierungen 3 angeordnet, die eine Schlitzlänge 1 und eine
Schlitzbreite b aufweisen.
Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das
als Trägermaterial eingesetzte Filmmaterial 1a mit der Photo-
oder Gelatineschicht Ib direkt verbunden. Auf zusätzliche Klebe
materialien wird ausdrücklich verzichtet.
Am äußeren Rand der Taktscheibe 1 sitzen jeweils ein Sender 4
und ein Empfänger 5, die auf einer gemeinsamen Baueinheit 6
angeordnet sind. Über Leitungen 7 sind Sender und Empfänger mit
einem Regelkreis (nicht dargestellt) verbunden.
Wenn auf dem Filmmaterial 1a eine reflektierende Schicht zusätz
lich angeordnet ist, werden die aus dem Sender 4 emittierten
Lichtstrahlen nur an den Durchlaßspalten der Photoschicht - also
zwischen den Schlitzen der Maske - reflektiert und vom Empfänger
5 registriert, der einen Impuls über die Leitung 7 an den Regel
kreis abgibt.
Zur Vermeidung von kleinsten Signaldifferenzen ist es erforder
lich, daß eine Ungleichmäßigkeit der Taktscheibe oder des Takt
lineals vermieden wird. Dies kann auch bei Beugungserscheinungen
des vom Sender 6 emittierten Lichtstrahls auftreten. Deshalb ist
es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen den vom Lichtstrahl
nach der Reflektion durchquerten Schichten minimiert wird. Somit
ist die Dicke der Folie 1c vorzugsweise geringer als das Filmma
terial 1a. Zum Auftragen von metallisch hochreflektierenden
Schichten mit einem Reflektionsgrad von < 90° können sogenannte
"Dünnschichtverfahren" verwendet werden, die beispielsweise
durch die Sputtertechnik realisierbar sind. Anhand von Versuchen
wurde festgestellt, daß bei einer Lichtquelle die Lichtquellen
mit ca. 700 nm Lichtwellenlänge aussendet, Metallschichten aus
Kupfer, Aluminium, Chrom und Silber mit Vorteil angewendet wer
den können. Die Anordnung der reflektierenden Schicht ist in DE 44 29 892 A1
beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von
Massenprodukten mit hoher Auflösung. Es weist ferner den Vorteil
einer hohen Prozeßsicherheit auf, da bei der Herstellung der
Taktscheiben Filmmaterial mit gleichbleibenden Eigenschaften
verwendet wird.
Claims (10)
1. Taktlineal oder Taktscheibe für die genaue Positionierung
von Arbeitsmaschinen, Servomotoren, Encoder o. dgl., beste
hend aus einem transparenten Material, auf dem Codierungen
zur Abtastung über optische Sensoren angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das transparente Material (1a) aus einem Film besteht, der auf einer Seite eine lichtempfindliche Schicht (1b) trägt,
daß die lichtempfindliche Schicht (1b) über Masken oder Photoplotter mit Codierungen zur Herstellung von Fenstern versehen ist und
daß die lichtempfindliche Schicht (1b) mit einem trans parenten, temperatur- und feuchtigkeitsbeständigen Material (1c) abgedeckt ist.
daß das transparente Material (1a) aus einem Film besteht, der auf einer Seite eine lichtempfindliche Schicht (1b) trägt,
daß die lichtempfindliche Schicht (1b) über Masken oder Photoplotter mit Codierungen zur Herstellung von Fenstern versehen ist und
daß die lichtempfindliche Schicht (1b) mit einem trans parenten, temperatur- und feuchtigkeitsbeständigen Material (1c) abgedeckt ist.
2. Taktlineal oder Taktscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine reflektierende Schicht auf der dem Sender (6)
abgewandten Seite des Taktlineals angeordnet ist.
3. Taktlineal oder Taktscheibe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die reflektierende Schicht als Metallschicht im Dünn
schichtverfahren aufgetragen ist.
4. Taktlineal oder Taktscheibe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschicht aus Kupfer, Aluminium, Chrom oder
Silber besteht.
5. Taktlineal oder Taktscheibe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallschicht eine weitere Schutzschicht gegen
mechanische Beschädigung trägt.
6. Taktlineal oder Taktscheibe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das temperatur- und feuchtigkeitsbeständige Material
aus einer Kunststoffolie besteht.
7. Taktlineal oder Taktscheibe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ränder des Taktlineals oder der Taktscheibe versie
gelt sind.
8. Verfahren zur Herstellung eines Taktlineals oder einer
Taktscheibegemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die lichtempfindliche Schicht (9) über Masken, Photo plotter oder andere abbildende Verfahren mit Codierungen belichtet und anschließend entwickelt wird,
daß auf die entwickelte Schicht eine Folie auflaminiert wird und
daß die Taktscheiben oder Taktlineale aus dem belichteten und beschichteten Filmmaterial vereinzelt werden.
daß die lichtempfindliche Schicht (9) über Masken, Photo plotter oder andere abbildende Verfahren mit Codierungen belichtet und anschließend entwickelt wird,
daß auf die entwickelte Schicht eine Folie auflaminiert wird und
daß die Taktscheiben oder Taktlineale aus dem belichteten und beschichteten Filmmaterial vereinzelt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der belichtete und entwickelte Film im Dünnschicht
verfahren mit einer reflektierenden Schicht versehen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ränder der vereinzelten Taktscheiben oder Taktli
neale versiegelt werden.
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2002
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