JP2012225912A - エンコーダ並びにスケール及びスケールを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、電磁誘導式に走査可能なスケール１を有するエンコーダに関する。当該エンコーダは、スケール１の目盛要素１２を走査するための走査ユニット２を有する。このため、走査ユニット２は、交番電磁場を生成するための励磁ユニット２１と目盛要素１２によって位置に依存して変調された交番電磁場を検出するための検出ユニット２２とを有する。
【解決手段】
スケール１は、特に冷間圧延ボンドによって提供される層スタック１０から構成される。当該層スタックは、スケール１の機械的な特性を主導して決定する基板１０３と、高い透磁率を有する強磁性材料から成るキャリア層１０２と、このキャリア層１０２上に存在して目盛要素１２を形成している、良好な電気伝導性の材料から成る目盛層１０１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の電磁誘導式に走査可能な目盛を有するスケール、請求項１５の上位概念に記載のこのスケールを製造するための方法及び請求項１２に記載のこのスケールを有するエンコーダに関する。

電磁誘導の測定原理にしたがって作動するエンコーダには、電磁誘導式に走査可能な目盛がある。この目盛は、互いに離れて連続する電気伝導性の複数の目盛要素１２から構成される。この目盛は、測定動作中に走査ユニットによって走査される。この走査ユニットは、少なくとも１つの励磁巻線及び１つの走査巻線を有する。当該巻線は、プリント基板上に特に扁平に取り付けられる。当該励磁巻線に通電された励磁電流が、経時変化する電磁的な励磁場を生成する。この励磁場は、当該複数の目盛要素の配置によって位置に応じて影響される。これによって、位置に依存する走査信号が、当該走査巻線中に電磁誘導される。

電磁誘導式に走査可能なスケール及び電磁誘導式に作動するエンコーダには、当該スケール及びエンコーダが、汚れに対して比較的鈍感であるという利点がある。当該スケール及びエンコーダは、特にスケールと走査ユニットとの間の空間内の水及びオイルのような液体に対して特に鈍感である。それ故に、当該スケール及びエンコーダは、特に工作機械に対する角度を測定するため及び長さを測定するために適している。

ヨーロッパ特許出願公開第０ ７４３ ５０８号明細書には、電磁誘導式に走査可能なスケール及び電磁誘導式のエンコーダが記されている。目盛要素が、高い電気伝導性を有する材料から成り且つプリント基板の材料、例えばＦＲ４上に形成されていることが説明されている。当該プリント基板の材料は、その電気絶縁に起因して特に目盛要素用のキャリアとして適している。当該プリント基板の材料の機械的な欠点に起因して、目盛要素を鋼基板又は不変鋼上に、すなわち電気伝導材料上に形成して、機械的な安定性を改良することが提唱されている。

ヨーロッパ特許出願公開第０ ７４３ ５０８号明細書には、キャリアの材料の導電率が、目盛要素の材料の導電率より極めて小さい必要がある点だけであることが、金属のキャリアを使用するための条件として記されている。実際には、一般に使用されている鋼をキャリアとして使用すると、走査信号が比較的小さいことが分かっている。それ故に、実際には、目盛要素が、電気を絶縁するキャリア、特にプリント基板の材料上に形成されている場合の、電磁誘導式に走査可能なスケールだけが使用に適う。しかし、このようなスケールは、長い寸法では苦労を伴ってのみ製造可能であり且つプリント基板の材料に起因して周囲の影響に対して耐性がない。

ヨーロッパ特許出願公開第０ ７４３ ５０８号明細書

本発明の課題は、比較的長い寸法でも簡単に製造可能であり、周囲の影響に対して鈍感であり、良好に評価可能な走査信号、すなわち高い走査信号が、電磁誘導式の走査時に発生する、電磁誘導式に走査可能なスケールを提供することにある。

この課題は、本発明により、請求項１に記載の特徴を有するスケールによって解決される。

本発明にしたがって形成されたスケールは、測定方向に沿って延在する電磁誘導式に走査可能な少なくとも１つの目盛を有する。当該目盛は、測定方向に沿って配置された互いに離れた連続する複数の目盛要素から構成される。当該スケールは、層スタックを有する。この層スタックは専ら、連続する複数の金属層から構成される。この場合、当該連続する複数の金属層は、少なくとも１つのキャリア層及び複数の目盛要素を形成する１つの目盛層を有する。当該キャリア層は、この目盛層と金属基板との間に配置されていて且つ強磁性金属から成り、特に軟磁性金属からも成る。当該金属基板が、層スタックの機械的な特性を主導して決定するように、この金属基板は寸法決めされている。

特に、キャリア層の材料は、１００より大きい透磁率μ_ｒを有する強磁性金属である。１０００より大きい透磁率μ_ｒを有する金属を使用することが特に有益である。適した強磁性金属は、特にミューメタルである。当該ミューメタルは、約７０〜８０％のニッケル成分を含有する軟磁性のニッケル鉄合金である。ミューメタルは、商品名Ｍｕｍｅｔａｌｌと代わりに表記される。ニッケル鉄合金の代わりに、比較的高い透磁率、特に１００より大きい透磁率を有するその他の合金又はフェライト鋼も使用可能である。

本発明の場合、電磁誘導式の走査時に、交番磁場が生成され、スケールの効果に対しては、目盛要素がキャリア層上に形成されている当該キャリア層の導電率だけが重要であるのではないという事実が利用される。同様に、キャリア層として使用された材料の透磁率も重要である。本発明の場合、使用された材料の透磁率に周波数依存する渦電流の浸透深さが利用される。すなわち、特に高透磁性材料の場合は、当該浸透深さが特に小さい。浸透深さが小さいほど、渦電流に対する有効抵抗がより高い。したがって、１つの目盛要素からその隣に配置された１つの目盛要素に向かって発生する邪魔な渦電流が抑制され得る。高い透磁率の強磁性金属を使用する場合、当該金属の導電率は、副次的な役割をする。

キャリア層の透磁率は、基板の透磁率より高い。

特に特殊鋼が、基板として使用される。当該基板が、層スタック全体、すなわちスケールの機械的な特性を主導して決定するように、当該基板の厚さが、キャリア層の厚さの何倍にも達する。特に、当該基板の厚さは、キャリア層の厚さの５〜２０倍より大きい。

比較的厚い基板を層列であるキャリア層及び目盛層に対して設けることによって、当該基板の機械的な特性が、全ての層から構成された結合材に与えられる。非常に高い透磁率を有する材料が、この手段によってキャリア層に対して使用され得る。このとき、当該材料は、比較的軟らかく且つ機械的に不安定でもよい。

層スタック、すなわちスケールから生じる熱膨張係数が、基板の熱膨張係数とほとんど相違しないように、特に最大で±１×１０^―６Ｋ^−１の値だけ相違するように、当該キャリア層の材料及び厚さの比が特に選択される。特に、基板は、約１０×１０^―６Ｋ^−１の熱膨張係数を有する。したがって、スケールは、結果として約９×１０^―６Ｋ^−１〜１１×１０^―６Ｋ^−１の熱膨張係数を有する。

好適な構成では、層列であるキャリア層及び目盛層が、基板の一方の側面上に設けられていて、少なくとも１つの補正層が、基板の他方の側面上に設けられている。当該補正層は、バイメタル効果によって引き起こされる層スタックの反りに逆らって作用する。この補正層は、特にキャリア層と同じ金属から成り特に強磁性金属からも成る。当該金属は、特に１００より大きい、特に１０００より大きい透磁率μ_ｒを有する。

層スタックの複数の層が、圧延ボンド、特に冷間圧延ボンドによって互いに結合されている場合、当該複数の層が、特に密接して且つ安定に結合される。

このようなスケールは、角度測定装置及び長さ測定装置としてのエンコーダに対して使用され得る。こうして構成されたスケールは、テープ形状でも容易に製造可能であるので、当該スケールは、特に長い寸法の長さ測定装置に対して適している。本発明にしたがって構成されたテープ形状のスケールが、例えばドラムの内周又は外周上に取り付けられるならば、当該スケールは、角度測定装置でも有益に使用され得る。本発明にしたがって構成されたスケールを接着して取り付けるため、接着剤、特に接着テープが、層スタックの裏面上に追加され得る。当該接着テープは、両面接着テープとして良好に取り扱うために構成され得る。

さらに、周囲の影響に対して比較的鈍感であり且つ良好に評価可能な走査信号を生成するエンコーダが、本発明によって提供される。

このようなエンコーダは、請求項１２に記載されている。

したがって、当該エンコーダは、測定方向に沿って延在する電磁誘導可能な目盛を有するスケールを備える。当該目盛は、測定方向に沿って連続して互いに離れて配置された複数の目盛要素から構成される。このスケールは、層スタックを有する。この層スタックは専ら、連続する複数の金属層から構成される。この場合、当該連続する複数の金属層は、少なくとも１つのキャリア層及び複数の目盛要素を形成する１つの目盛層を有する。当該キャリア層は、目盛層と金属基板との間に配置されていて且つ強磁性金属である。キャリア層の透磁率は、基板の透磁率より高い。キャリア層の材料は、特に１００より大きい、特に１０００より大きい透磁率μ_ｒを有する。基板が、層スタックの機械的な特性を主導して決定するように、この基板は寸法決めされている。さらに、エンコーダは、スケールの目盛を走査するための走査ユニットを有する。この場合、当該走査ユニットは、交番電磁場を生成するための励磁ユニットと目盛要素によって位置に依存して変調された交番電磁場を検出するための検出ユニットとを有する。

当該励磁ユニットは、特に少なくとも１つの扁平な励磁巻線によって構成される。検出ユニットは、少なくとも１つの扁平な走査巻線によって構成される。

特に好適な構成では、層列であるキャリア層及び目盛層が、基板の一方の側面上に設けられていて、少なくとも１つの補正層が、基板の他方の側面上に設けられている。当該補正層は、特にキャリア層と同じ材料であり且つ強磁性金属である。走査ユニットが、この走査ユニットを包囲する磁気シールドを有する。この場合、この磁気シールドが、補正層と一緒に閉じられている磁気回路を構成するように、この磁気回路は構成されている。このため、当該補正層の金属の透磁率μ_ｒは、特に１００より大きく、好ましくは１０００より大きい。

本発明の別の課題は、周囲の影響に対して鈍感な電磁誘導式に走査可能なスケールを簡単に製造するための方法を提供する点にある。

この課題は、本発明により、請求項１５に記載の特徴を有する方法によって解決される。

したがって、スケールは、連続する複数の金属層を完全に金属の結合材を層スタックとして形成することによって提供される。当該層スタックは、層列：金属基板、キャリア層及び目盛層を有する結合材である。この場合、基板が、当該結合材、すなわち層スタック、したがってスケールの機械的な特性を主導して決定するように、この基板は寸法決めされている。キャリア層の透磁率は、基板の透磁率より高い。特に１００より大きい透磁率μ_ｒ、特に好ましくは１０００より大きい透磁率μ_ｒを有する強磁性金属が、キャリア層として使用される。

長い寸法の長さ測定システム用のスケールを提供するため、層スタックが、複数の金属テープから形成される。これらの金属テープは、圧延ボンドによって、特に冷間圧延ボンドによって互いに結合される。

その後に、こうして形成された層スタックを、結合材としてさらに加工することができる。必要であるならば、表面処理が実施され、当該結合材が、例えば裁断によって必要な寸法にされ得る。複数の目盛要素が、例えば光化学エッチング工程のような公知の構造化方法によって目盛層から形成される。

上記透磁率に関する全ての特徴が、エンコーダの動作に適用される、すなわち励磁電流の１ＭＨｚより大きい周波数の場合にエンコーダの動作に適用される。

電磁誘導式エンコーダの透視図である。 図１のエンコーダのスケールを示す。 スケールを製造するための第１方法ステップを示す。 スケールを製造するための第２方法ステップを示す。 本発明のスケールの別の構成を示す。 図４中に示されたスケールを有するエンコーダを示す。

図１中には、本発明にしたがって構成されたスケール１を有するエンコーダの基本構造が、透視図で示されている。スケール１は、目盛を有する。この目盛は、僅かな間隔をあけてこの目盛に対向している走査ユニット２によって走査可能である。測定方向Ｘに沿って位置を測定するため、スケール１と走査ユニット２との間の相対移動が実施される。当該目盛は、測定方向Ｘに沿って互いに離れている電気伝導性の複数の目盛要素１２から構成される。この図示された実施の形態では、目盛要素１２は、扁平に且つ長方形に形成されている。しかし、当該目盛要素１２は、その他の形、例えば円形又は三角形を有してもよい。さらに、目盛要素１２の完全に扁平な形は条件ではない。１つの目盛要素が、閉ざされているつづら折りとして形成されてもよい。走査ユニット２から出る励磁場に対して作用する渦電流が、１つの目盛要素１２ごとに発生する点だけが重要である。スケール１との協働時の電磁誘導式走査の機能を説明するため、走査ユニット２は、図１では概略的にしか示されていない。走査ユニット２は、特に扁平な励磁巻線２１としての少なくとも１つの励磁ユニットを有する。経時変化する電磁的な励磁場が、目盛要素１２の領域内で発生するように、励磁電流が、制御ユニット３から励磁巻線２１に通電される。この励磁電流の周波数は、例えば数ＭＨｚである。励磁巻線２１が、対向している連続する複数の目盛要素１２に沿って可能な限り均一な電磁場を形成するように、この励磁巻線２１は３次元状に配置されている。

さらに、走査ユニット２は、特に扁平な走査巻線２２としての少なくとも１つの検出ユニットを有する。可能な限り均一な励磁場の変化が、走査巻線２２の領域内で発生するように、励磁巻線２１が構成され且つ３次元状に配置されている。このため、走査巻線２２は、励磁巻線２１の内側に存在する。励磁巻線２１によって生成された励磁場は、目盛要素１２内に渦電流を発生させる。当該渦電流は、逆方向磁場として当該励磁場と逆方向に作用する。電圧が、走査巻線２２に印加された励磁場に基づいて電磁誘導される。当該電圧は、電気伝導するこれらの目盛要素１２に対する相対位置に依存する。これらの目盛要素１２が、当該励磁場に位置に応じて影響するように、これらの目盛要素１２は、測定方向Ｘに沿って３次元状に配置されている。すなわち、測定方向Ｘに沿ったこれらの目盛要素１２の相対位置に依存して、励磁巻線２１が、走査巻線２２と電磁誘導結合されている。当該電磁的な交番磁場は、これらの目盛要素１２によって測定方向Ｘに沿って位置に依存して変調される。これによって、走査巻線２２に誘導された電圧も変化する。少なくとも１つの走査巻線２２に電磁誘導された電圧が、評価ユニット４に供給される。この評価ユニット４は、当該電圧から位置に依存する電気信号を生成する。

共通のキャリア２３上に取り付けられたランドパターンとしての、励磁巻線２１と走査巻線２２との配置が特に有益である。図１中に概略的に示されているように、当該ランドパターンは、連続する複数の目盛要素１２に僅かな走査間隔で対向している、キャリア２３の側面上に配置されている。当該キャリア２３は、例えばプリント基板として形成され得る。スケール１の目盛要素１２は特に、励磁巻線２１及び走査巻線２２が延在している平面に対して平行に指向されている平面内に配置されている。

図示されなかった方式では、互いに移相している複数の走査信号、例えば９０°だけ互いに移相している走査信号を生成するため、通常は複数の、互いに位相シフトした走査巻線が、走査ユニット２内に設けられている。見やすさの理由から、当該構成は、図１中には示されていない。

図２中に詳しく示されているように、スケール１は、層スタック１０から構成されている。この層スタック１０は、金属の組合せから構成される、すなわち連続する複数の金属の層１０１，１０２，１０３から構成される。この構成には、スケール１が、測定動作中に周囲の媒体に対して特に鈍感であるという特別な利点がある。層スタック１０の層１０１，１０２，１０３は、互いに動かないように結合されている、すなわち互いに移動しないように結合されている。

層スタック１０の連続する金属の層１０１，１０２，１０３には、強磁性金属である少なくとも１つのキャリア層１０２がある。この強磁性金属は、特に軟磁性である。目盛層１０１が、連続する当該キャリア層１０２上に形成されている。この目盛層１０１は、構造化後に測定方向Ｘに沿って互いに離れた、スケール１の複数の目盛要素１２を形成する。例えば、銅、アルミニウム、銀、金のような金属又はこれらの金属を含有する合金が、これらの目盛要素１２用の材料として使用される。これらの目盛要素１２の材料は、高い導電率を有するものの強磁性ではない。目盛層１０１、すなわち目盛要素１２の材料の透磁率μ_ｒは、約１である。

さらに、層スタック１０は、基板１０３を有する。連続するキャリア層１０２及び目盛層１０１が、この基板１０上に設けられている。基板１０３が、層スタック１０の機械的な特性を主導して決定するように、この基板１０３は寸法決めされている。このため、基板１０３の厚さは、キャリア層１０２の厚さの何倍にも達し、特に５〜２０倍に達し、目盛層１０１の厚さの何倍にも達する。スケール１の熱膨張係数が、主に基板１０３によって決定されるように、当該厚さの比が選択される。

キャリア層１０２の透磁率は、基板１０３の透磁率より高い。キャリア層１０２の金属の透磁率μ_ｒは、可能な限り高く、特に１００より大きく、好ましくは１０００より大きい。

高い引張り強さと高い０．２％耐力とを有する不銹性の特殊鋼、特に不銹性で且つ熱処理可能な特殊鋼が、基板１０３用の材料として選択されている。焼もどしによって、機械的な特性が改良され、形状安定性、柔軟性及び靱性が向上される。基板１０３が、テープ形状で使用される場合は、基板１０３が可塑変形することなしに、この基板１０３が、搬送するために又は貯蔵するために当該テープの柔軟性に起因して巻かれ得る。層１０２及び層１０１と基板１０３との確実な結合が提供されることによって、当該有益な機械的な特性が、共通の層スタック１０に伝達され、したがってスケール１に伝達される。

目盛要素１２の直ぐ下に配置されて且つ連続する、高い透磁率を有する材料から成るキャリア層１０２には、１つの目盛要素１２からその隣に配置された１つの目盛要素１２に向かって発生する邪魔な渦電流が少なくとも十分に抑制されるという利点がある。キャリア層１０２の厚さが選択された材料に応じて十分大きく選択されることが、当該渦電流の抑制に対する前提条件である。当該厚さは、渦電流の浸透深さの何倍にもしなくてはならない、例えば５倍にしなければならない：

δ＝１／（π・ｆ・μ_０・μ_ｒ・σ）^１／２

δ＝浸透深さ
（電流が表面の値の約３７％に低下している深さ）
σ＝材料に固有の電気抵抗
ｆ＝周波数
μ_０＝真空の透磁率
μ_ｒ＝材料の比透磁率

いわゆるミューメタル、すなわち例えば約８０％のＮｉを含有するＮｉＦｅ合金が、例えばキャリア層１０２として使用される場合、以下の寸法規則が成立する：
透磁率μ_ｒ＝５０００
固有の電気抵抗：０．５５μΩｍ
該当する周波数範囲：１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ（例示周波数）

キャリア層１０２の最適な厚さが、当該寸法規則から計算された浸透深さに応じて得られる：

１ＭＨｚの場合の浸透深さδ＝５．３μｍ
＝＞最適な厚さ≒２７μｍ（浸透深さδの５倍）

１０ＭＨｚの場合の浸透深さδ＝１．７μｍ
＝＞最適な厚さ≒９μｍ（浸透深さδの５倍）

約１５μｍのキャリア層１０２の厚さの場合は、７５μｍ〜３００μｍの厚さを有する基板１０３が使用される。

−特にロールボンドによって−簡単に製造可能な、良好に取り扱い可能でもあるテープ形状のスケール１の場合、キャリア層１０２の厚さは、最大で５０μｍである。層スタック１０の全体の厚さは、１０００μｍ未満である。

キャリア層１０２の材料の比透磁率μ_ｒは、高い値の場合にこれに関連して一定の大きさであるので、当該キャリア層１０２の導電率の大きさは小さい。浸透深さδは、高い透磁率を有する材料では特に僅かであり、当該材料は、渦電流に対して高い抵抗を生じさせる。したがって、金属のキャリア層１０２は、目盛層１０１と基板１０３との間の、渦電流に作用する抵抗である。その結果、渦電流の大部分が、スケール１の複数の目盛要素１２中で保持される。測定方向Ｘに沿って互いに離れて配置された複数の目盛要素１２間の電気伝導性の結合が、高い周波数の渦電流に対してはもはや存在しない。

目盛要素１０１と基板１０との間のキャリア層１０２の当該配置には、キャリア層１０２のための材料の当該選択時に、磁気的な特性が優先して考慮され得るという利点がある。キャリア層１０２の機械的な特性は優先されない。何故なら、層スタック１０の機械的な特性は、主に基板１０３によって決定されるからである。例えば、テープ形状の基板１０３が使用される場合は、当該テープ形状の基板１０３が、スケール１の可塑変形させることなしに、このスケール１が、搬送するために又は貯蔵するために当該テープ形状の基板１０３の柔軟性に起因して巻かれ得る。したがって、スケール１の機械的な特性を決定する基板１０３を使用することには、非常に高い透磁率を有する材料が、キャリア層１０２に対して使用され得るという利点がある。すなわち、一般に、キャリア層１０２の材料には、当該材料が比較的弱く且つ容易に可塑変形可能であるという欠点がある。

層スタック１０の層１０１，１０２，１０３は、面接触によって互いに位置ずれなしに相互に密接して結合されている。その結果、当該層スタック１０は、スケール１として取り扱い可能である。特に好適な当該製造のための方法は、ロールボンドである。層スタック１０の層１０１，１０２，１０３が、このロールボンドによって分離不可能に互いに接合される。熱間圧延法又は冷間圧延法が、ロールボンド法として使用され得る。その結果、目盛層１０１の、キャリア層１０２上の最良の接着が得られる。さらに、基板１０３とキャリア層１０２との間の密接する面結合が得られる。この密接する結合は、基板１０３の機械的な特性、特に柔軟性及び熱的な膨張特性が、大きく作用して層スタック１０のその他の層１０１，１０２に伝達されることを保証する。ロールボンドには、層スタック１０が、複数の金属テープから製造されることによって、特に長いスケール１が、何メートルにもわたって簡単に製造され得るという利点がある。

層スタック１０を形成するためには、冷間圧延ボンドが特に適している。当該冷間圧延ボンドは、成形工程から成る。この成形工程の場合、一体化され、場合によっては前加工された金属テープとしての層１０１，１０２，１０３が、低温状態で、すなわち再結晶温度より下で一緒に圧延される。このときに発生する大きい圧力に起因して、一方では、厚さが３０〜６０％低減され、他方では、重なり合う個々の層１０１，１０２，１０３間の剥離不可能に固着した結合が提供される。当該密接する結合は、接着力、表面の機械的な締め付け及び金属結合から発生する。

図３ａ中には、方法の、層スタック１０を製造するための冷間圧延ボンドが概略的に示されている。基板１０３、キャリア層１０２及び目盛層１０１は、テープ形状で存在し且つローラー装置５に一緒に供給される。このローラー装置内では、当該基板１０３、キャリア層１０２及び目盛層１０１が、高圧下で互いに一体化される。

拡散加熱又はボンディング加熱とも呼ばれる加熱処理が、当該実際の圧延工程後に続く。この加熱処理の場合、一方では、材料の再結晶が起り、他方では、結合部分のさらなる硬化が、個々の層１０１，１０２，１０３間の結合領域内で起る。図３ｂ中には、圧延された層スタック１０のこのような加熱処理が概略的に示されている。この場合、層スタック１０が、加熱装置６を通過する。層スタックが、この加熱装置６内で高温Ｔに曝される。特に、少なくとも１回のさらなる加熱処理が実施される。鋼が、基板１０３として選択される場合、当該鋼が、別の加熱処理時に焼き入れされてもよい。さらに、加熱処理が、例えばキャリア層１０２の透磁率のような磁気的な特性を最適にするために使用できる。

層スタック１０の希望するパラメータを実現するため、必要に応じて、複数の圧延工程及び加熱工程が連続して実施され得る。

こうして形成された層スタック１０を、その後に結合材としてさらに加工することができる。必要であるならば、表面処理が実施され得、当該結合材が、例えば裁断によって必要な寸法にされ得る。目盛要素１２が、例えば光化学エッチング工程のような公知の構造化方法によって目盛層１０１から形成される。

以下に、スケール１．１の別の構成を説明する。スケール１．１の熱ボンドを低減するため、層スタック１０．１の対称な層構造が特に有益である。当該対称な層構造に対する１つの例が、図４中に示されている。この場合、補正層１０４が、基板１０３の裏面上に形成されている。この補正層１０４は、キャリア層１０２と目盛層１０１による片面の被覆を通じて引き起こされる基板１０３の歪みを阻止しなければならない。したがって、特に、バイメタル効果に起因してキャリア層１０２によって誘発された反りが、回避されなければならないか又は少なくとも大幅に回避されなければならない。好適な方法では、この目的のために、基板１０３の裏面上に形成された補正層１０４も、キャリア層１０２と同じ材料から成る。基板１０３の反りが阻止されるように、補正層１０４の厚さが選択される。ここでも特に、スケール１．１の機械的な特性と熱膨張係数とが、主に基板１０３によって決定されるように、当該厚さの比が選択される。

層スタック１０．１が、目盛層１０１、キャリア層１０２、基板１０３及び補正層１０４を圧延方法、特に冷間圧延法によって同様に一緒に接合して、密接する１つの結合材に形成されることが特に有益である。

図５中に示されているように、さらに、基板１０３の裏面上の補正層１０４は、エンコーダを外部の妨害磁場に対して遮蔽するために利用され得る。このため、磁気シールド７が、走査ユニット２の周りに配置される。この磁気シールド７は、補正層１０４の近くまで達している。この磁気シールド７は、磁束を通す材料から成り、特に軟磁性材料からも成る。その結果、少なくとも十分に閉じられている磁気回路８が、補正層１０４と一緒に形成される。当該磁気シールド７の３つの側面が、走査ユニット及びスケール１．１をＵ字状に包囲する。この磁気シールド７は、強磁性のキャリア層１０２にわたって延在し且つ少なくともほぼ補正層１０４まで達する。特定の用途に対して必要であるならば、スケール１又は１．１の少なくとも表面が、保護層で被覆されることによって、当該スケール１又は１．１は、周囲の影響に対してさらに保護され得る。この保護層は、ラッカー層、粉末層、ＤＬＣ層（カーボン硬質膜）又は金属層でもよい。

本発明は、シングルトラックのインクリメンタルスケール１又は１．１に基づいて例示的に説明されている。本発明は、マルチトラックのインクリメンタルスケールでもアブソリュートスケールでも実現可能である。この場合、アブソリュートスケールが、いわゆるＰＲＣコード若しくはチェーンコードとしてシングルトラックに構成され得るか、又は並んで配置された異なる目盛周期の複数のインクリメンタルトラックを有するマルチトラックコードとして、例えばグレーコードとして構成され得るか、又は少しだけ異なる目盛周期を有する複数のインクリメンタルトラックであって並んで配置されたこれらのインクリメンタルトラックを備えたいわゆるバーニヤ系として構成され得る。

１ スケール
１．１ スケール
２ 走査ユニット
３ 制御ユニット
４ 評価ユニット
５ ローラー装置
６ 加熱装置
７ 磁気シールド
８ 磁気回路
１０ 層スタック
１０．１層スタック
１２ 目盛要素
２１ 励磁巻線
２２ 走査巻線
２３ キャリア
１０１ 目盛層
１０２ キャリア層
１０３ 基板
１０４ 補正層
Ｘ 測定方向
Ｔ 高温

Claims (20)

1. 測定方向（Ｘ）に沿って配置された連続する複数の目盛要素（１２）から構成された電磁誘導式に走査可能な目盛を有するスケールであって、このスケール（１，１．１）は、層スタック（１０，１０．１）を有し、この層スタック（１０，１０．１）は、連続する複数の金属層（１０１，１０２，１０３，１０４）から構成され、当該連続する複数の金属層（１０１，１０２，１０３，１０４）は、少なくとも１つのキャリア層（１０２）と前記複数の目盛要素（１２）を形成する１つの目盛層（１０１）とを有する当該スケールにおいて、
   前記キャリア層（１０２）は、前記目盛層（１０１）と１つの金属基板（１０３）との間に配置されていて、前記基板（１０３）が、前記層スタック（１０，１０．１）の機械的な特性を主導して決定するように、この基板（１０３）は寸法決めされていること、及び
   前記キャリア層（１０２）は、強磁性金属であることを特徴とするスケール。
2. 前記キャリア層（１０２）の透磁率は、前記基板（１０３）の透磁率より大きいことを特徴とする請求項１に記載のスケール。
3. 前記キャリア層（１０２）の材料は、軟磁性金属であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスケール。
4. 前記キャリア層（１０２）の材料は、１００より大きい透磁率μ_ｒ、特に１０００より大きい透磁率μ_ｒを有する材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスケール。
5. 前記目盛層（１０１）の材料は、約１の透磁率μ_ｒを有し、特に金属の銅、アルミニウム、金又は銀のうちの少なくとも１つの金属を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスケール。
6. 前記基板（１０３）は、特殊鋼から成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスケール。
7. 前記基板（１０３）の厚さは、前記キャリア層（１０２）の厚さの何倍にも達することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスケール。
8. 層列である前記キャリア層（１０２）及び前記目盛層（１０１）が、前記基板（１０３）の一方の側面上に設けられていて、及び、少なくとも１つの補正層（１０４）が、前記基板（１０３）の他方の側面上に設けられていて、当該補正層（１０４）は、バイメタル効果によって引き起こされる層スタック（１０，１０．１）の反りに逆らって作用することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスケール。
9. 前記補正層（１０４）は、強磁性金属から成ることを特徴とする請求項８に記載のスケール。
10. 前記層スタック（１０．１）の前記複数の金属層（１０１，１０２，１０３，１０４）は、圧延ボンドによって互いに結合されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のスケール。
11. 前記層スタック（１０，１０．１）の前記複数の金属層（１０１，１０２，１０３，１０４）は、冷間圧延ボンドによって互いに結合されていることを特徴とする請求項１０に記載のスケール。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のスケール（１，１．１）と前記スケール（１）の前記目盛要素（１２）を走査するための走査ユニット（２）とを有するエンコーダにおいて、
    前記走査ユニット（２）は、交番電磁場を生成するための励磁ユニット（２１）と前記目盛要素（１２）によって位置に依存して変調された前記交番電磁場を検出するための検出ユニット（２２）とを有するエンコーダ。
13. 前記励磁ユニットは、少なくとも１つの扁平な励磁巻線（２１）によって構成されていて、前記検出ユニットは、少なくとも１つの扁平な走査巻線（２２）によって構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ。
14. 層列である前記キャリア層（１０２）及び前記目盛層（１０１）が、前記基板（１０３）の一方の側面上に設けられていて、
    少なくとも１つの補正層（１０４）が、前記基板（１０３）の他方の側面上に設けられていて、
    前記走査ユニット（２）が、磁気シールド（７）を有し、この磁気シールド（７）が、前記補正層（１０４）と一緒に閉じられている磁気回路（８）を構成するように、この磁気回路（８）は構成されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のエンコーダ。
15. 連続する複数の金属層（１０１，１０２，１０３，１０４）から構成される層スタック（１０，１０．１）を形成することによって、測定方向（Ｘ）に沿って配置された連続する複数の目盛要素（１２）を有するスケール（１，１．１）を製造するための方法であって、前記層スタック（１０１，１０２，１０３，１０４）は、少なくとも１つのキャリア層（１０２）と前記複数の目盛要素（１２）を形成する１つの目盛層（１０１）とを有しする当該方法において、
    当該層列である金属基板（１０３）、キャリア層（１０２）及び目盛層（１０１）を有する結合材が提供され、当該方法では、前記金属基板（１０３）が、前記層スタック（１０，１０．１）の前記結合材の機械的な特性を主導して決定するように、前記金属基板（１０３）が寸法決めされていて、
    強磁性金属が、キャリア層（１０２）として使用されることを特徴とする方法。
16. 軟磁性金属が、キャリア層（１０２）として使用されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. １００より大きい透磁率μ_ｒ、特に１０００より大きい透磁率μ_ｒを有する金属が、キャリア層（１０２）として使用されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 前記層スタック（１０，１０．１）は、圧延ボンドによって互いに結合される複数の金属テープから構成されることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記圧延ボンドは、冷間圧延ボンドであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記目盛層（１０１）が、圧延ボンド後に加工されることによって、前記目盛要素（１２）が形成される特徴とする請求項１８又は１９に記載の方法。

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