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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及び請求項11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。
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μrを有する強磁性金属である。1000より大きい透磁率μr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μr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11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μr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μrは、特に100より大きく、好ましくは1000より大きい。
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μr、特に好ましくは1000より大きい透磁率μr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。
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μr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μr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・μ0・μr・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
μ0=真空の透磁率
μr=材料の比透磁率
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μr=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μr=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)
透磁率μr=5000
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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)
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μr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
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 (13)
- 測定方向(X)に沿って配置された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、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)内ごとに発生できるように、これらの目盛要素(12)が形成されていて、
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)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によって、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。 - 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。
- 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。
- 前記キャリア層(102)の材料は、100より大きい透磁率μr、特に1000より大きい透磁率μrを有する金属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。
- 前記目盛層(101)の材料は、約1の透磁率μrを有し、特に銅、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。
- 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。
- 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1〜6のいずれか1項に記載のスケール。
- 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7に記載のスケール。
- 前記層スタック(10.1)の前記複数の層(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1〜8のいずれか1項に記載のスケール。
- 前記層スタック(10,10.1)の前記複数の層(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9に記載のスケール。
- 請求項1〜10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。 - 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11に記載のエンコーダ。
- 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、
強磁性材料から成る少なくとも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、この磁気シールド(7)は構成されていることを特徴とする請求項11又は12に記載のエンコーダ。
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