JP2013019899A - エンコーダ用の目盛キャリア及びこの目盛キャリアを製造するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、少なくとも一部が電気絶縁材料から成るキャリア本体１と金属基板３とを有するエンコーダ用の目盛キャリアに関する。測定目盛１５が、キャリア本体１の第１表面１０ａ上に設けられている。キャリア本体１の第１表面１０ａに対向している第２表面１０ｂが、金属基板３に密接し、且つ、このキャリア本体１が、この金属基板３に不動に接合されている。
【解決手段】
補助本体２が、キャリア本体１に面さなかった基板３の表面３２に接して、このキャリア本体１に対して平行に延在している。この補助本体２は、金属基板３の厚さＤだけキャリア本体１から離れていて且つこの金属基板３に不動に接合されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載のエンコーダ用の目盛キャリア及び請求項１４の上位概念に記載のこの目盛キャリアを製造するための方法に関する。

例えば、リニアエンコーダ用の（リニア）スケールとして又はロータリーエンコーダ用の目盛盤として構成され得るこのような目盛キャリアは、電磁誘導式の測定系で使用するために電気絶縁材料から製造されたキャリア本体を有する。割り当てられた走査ユニットによって電磁誘導式に走査すべき測定目盛が、当該キャリア本体の（第１）表面上に被覆されている。この測定目盛の少なくとも一部が、金属コーティング（銅層）として形成されている。

このような目盛キャリアを有する電磁誘導式回転角度センサが、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０１７８５７号明細書から公知である。

相対移動可能な２つの機械部品の位置を、他方の機械部品に対して固定された走査ユニットを用いて目盛キャリアの測定目盛を走査することによって測定できるようにするため、電磁誘導式エンコーダの目盛キャリアが、例えば工作機械に対して固定される。このため、目盛キャリアが、目盛キャリアを固定する機械部品の熱膨張係数又は機械によって加工すべき加工品の熱膨張係数に一致する熱膨張係数を有することが重要であり得る。当該部品（機械部品、加工品等）は、通常は金属、特に鋼から成る。その結果、目盛キャリアの熱膨張係数は、該当する金属（鋼）の熱膨張係数に可能な限り一致させなければならない。

このため、スケールの、プリント回路基板から構成されるキャリア本体を金属基板に不動に接合させることが、米国特許出願公開第２００４／０２１１０７８号明細書から公知である。金属基板の熱膨張係数が、生じる目盛キャリアの熱膨張係数に対して決定されている。この場合、金属基板の熱膨張係数が、所定の設定値をとるように、この金属基板が選択される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０１７８５７号明細書 米国特許出願公開第２００４／０２１１０７８号明細書

本発明の課題は、冒頭で述べた種類のエンコーダ用の目盛キャリアをさらに改良することにある。

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目盛キャリアを提供することによって解決される。

当該目盛キャリアによれば、キャリア本体の、第１表面に対向する第２表面が、金属基板に密接し、前記キャリア本体（の第２表面）が、前記金属基板に不動に接合されていて、（例えば、絶縁材料から成る）補助本体が、前記金属基板の、前記キャリア本体に面さない側面に対してさらに形成されていて、前記補助本体は、前記金属基板の、前記キャリア本体に面さない側面の前方で、このキャリア本体に対して平行に延在し、同様に前記金属基板に対して密接し、この金属基板に接合されていることが提唱されている。すなわち、測定目盛のキャリア本体と追加の補助本体とが、（目盛キャリアの金属要部としての）金属基板の両側に配置されていて、このときにこの金属基板の厚さだけ互いに離れている。これによって、生じる目盛キャリアの対称な横断面構造が実現され得る。

補助本体が、キャリア本体と同じ機械特性に少なくとも近い機械特性を有するように、この補助本体の材料及びその厚さが選択され得る。−バイメタル効果によって引き起こされる−キャリア本体の歪みが、当該補助本体を設けることによって矯正される。この補助本体から生じる当該利点は、プレス工程時の入熱にもかかわらず、反りが発生しないことによって、既に目盛キャリアの製造時に認識可能に発生する。目盛キャリアを位置を測定するために使用する場合でも、本発明は、高い測定精度及び良好な再現性を達成する点で優れている。何故なら、周囲条件、特に温度又は湿度が変化しても、当該目盛キャリアは、その形を維持するからである。

この場合、金属基板とキャリア本体と補助本体とによって形成された目盛キャリアの熱膨張係数が、主にこの金属基板の熱膨張係数によって決定されるように、この金属基板の厚さが選択されていて、且つ、測定目盛のキャリア本体と対向して配置された補助本体とによる（不動の）接合の種類が選択されている。すなわち、生じる目盛キャリアの熱膨張係数は、金属基板の熱膨張係数から最大で１０％だけ相違しなければならない。

当該両熱膨張係数の違いを補正するため、一方では金属基板のばね定数と他方ではキャリア本体及び補助本体のばね定数との十分に大きい比が得られるように、特に金属基板の厚さを選択する必要がある。式にしたがえば、ばね定数Ｄが、測定方向の目盛キャリアの長さＬに対するヤング率Ｅと横断面積Ａとの積によって決定される。すなわち、Ｄ＝Ｅ×Ａ／Ｌ；Ａ＝Ｂ×ｄである。この場合、Ｂ及びｄはそれぞれ、目盛キャリアのそれぞれの構成要素の幅及び厚さである。基板とキャリア本体と補助本体とに対する幅及び測定方向の長さが等しい場合、金属基板のばね定数は、この金属基板のヤング率とこの金属基板の厚さとからの積になる。その一方で、キャリア本体及び補助本体のばね定数は、使用された絶縁材料（プリント回路基板用材料）のヤング率と当該両本体から生じる厚さとからの積になる。

当該金属基板の厚さは、例えば０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ、特に０．３ｍｍ〜０．６ｍｍである。また、キャリア本体（及び、同時に好ましくは補助本体も）の厚さは、例えば０．１０ｍｍ〜０．２０ｍｍ、特に約０．１２５ｍｍである。

目盛キャリアの対称な構成に対しては、特に
−補助本体が、キャリア本体と同じ材料から成り、及び／又は
−補助本体が、キャリア本体と同じ厚さ（基板の延在面に対して垂直方向の長さ）を有し、及び／又は
−補助本体が、キャリア本体と同じ面積を金属基板に沿って有することが提唱され得る。

この場合、当該両本体が、金属基板によって形成された平面に対する鏡像構造に起因して互いに上下に積層可能であるように、特に補助本体が、金属基板の延在平面に対して垂直方向にキャリア本体に対向しているように、この補助本体が、好ましくはこのキャリア本体に対向して配置されている。

キャリア本体用の（同時に、好ましくは、さらに補助本体用の）材料としては、プリント回路基板用材料が適している。このプリント回路基板用材料は、例えばキャリア用材料（例えば、ガラス繊維）と例えばＤＵＲＡＶＥＲ（登録商標）、ＩＳＯＬＡ社のＥ級１０４のような樹脂（例えば、エポキシ樹脂）とから成る。このＤＵＲＡＶＥＲ（登録商標）は、より少ない脆性の樹脂マトリックスを有し、それ故にプレス工程後に金属基板に対して確実に付着され得る。可能な代替材料は、ＩＳＯＬＡ社のプリント基板材料のＩＳ４１０である。

当該金属基板は、好ましくは、例えば磁性鋼のような強磁性材料、特に軟磁性材料から成り、例えば板材として形成され得る。位置測定系内で生じる磁気回路の磁気抵抗が、当該金属基板の透磁率によって低減される。このことは、測定目盛に割り当てられた走査ユニットの受信巻線中の電磁誘導を増大させる。完全に絶縁材料から成る目盛キャリアと比べると、信号が、約３５％だけ増大され得る。

本発明のその他の構成によれば、キャリア本体は（及び、同時に、好ましくは、補助本体も）、少なくとも２層に構成されている。この場合、キャリア本体の一方の層が、金属基板に面さない当該一方の層の表面に測定目盛を有する。さらに、このキャリア本体の、この金属基板に面する他方の層が、この金属基板に密接し且つ適切な方法でこの金属基板に不動に接合されている。これによって、金属基板とキャリア本体との間の付着を強くすることができ、確実な不動の接合を抵抗する。特に、金属基板に面さないキャリア本体の表面に対する測定目盛の（エッチングによる）製造時に、キャリア本体の少なくとも一部が金属基板から剥離しうるといった危険が低減される。

金属基板とキャリア本体との間（及び、同時に、好ましくは、金属基板と補助基板との間）が、プレス工程によって接合され得る、つまり好ましくはプレス工程だけによって、すなわち特に例えば接着剤のような追加の独立した接合剤を使用することなしに接合され得る、すなわち一方ではキャリア本体（及び、好ましくは、さらに補助本体）と他方では金属基板との間に追加の接着層を挿入するなしに接合され得る。例えば、金属基板との不動の付着接合をプレス工程時に引き起こす材料、特にプリント回路基板用材料が、キャリア本体（及び補助本体）に対して使用されることによって、当該接合を実現することができる。プリント回路基板用材料としては、特にいわゆるプレプレグ材（「予め含浸された繊維(preimpregnated fibres)」、ドイツ語では、vorimpraegnierte Fasern）、すなわちキャリア材と樹脂とから成る材料が適している。キャリア材は、繊維、特にガラス繊維である。樹脂は、デュロプラスチック製の合成樹脂、特にエポキシ樹脂である。

本発明のその他の構成によれば、目盛キャリアが、この目盛キャリアの金属基板を介して支持構造体に対して固定されている。この場合、支持構造体の熱膨張係数と金属基板の熱膨張係数とが少なくとも一致するように、当該支持構造体及び金属基板が選択されている。このとき、支持構造体に固定された目盛キャリアを有するこの支持構造体を、この目盛キャリアを有するエンコーダが装着されなければならない機械に取り付けることができる。

金属基板を介した目盛キャリアと支持構造体との間の接合が、特に溶接によって実施され得る、つまり別々に互いに離れた複数の溶接位置（溶接点）で実施され得る。

このため、キャリア本体又は補助本体は、当該金属基板の、溶接点が位置決めされなければならない局所的な位置に沿って除去されていて、溶接工程時に、金属基板と支持構造体との間を電気伝導性に接合させる。

本発明にしたがって形成されたスケールを有するエンコーダが、請求項１３に記載されている。この場合、測定目盛を電磁誘導式に走査するための走査ユニットが、本発明のスケールに付加される。この場合、当該走査ユニットは、好ましくは交番電磁場を生成するための励磁ユニットと測定目盛によって位置に応じ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。特に、この励磁ユニットは、少なくとも１つの扁平な励磁巻線によって形成され、検出ユニットは、少なくとも１つの扁平な走査ユニットによって形成される。

目盛キャリアを製造する方法、つまりキャリア本体（及び、同時に、好ましくは、補助本体）を金属基板と一緒にプレスすることによって目盛キャリアを製造する方法が、請求項１４に記載の特徴によって特徴付けられている。本発明の方法の好適なその他の構成は、請求項１４に従属する請求項に記載されている。

エンコーダの目盛キャリアの横断面図である。 支持構造体上に配置され且つ固定されているエンコーダの目盛キャリアの平面図である。 図２の配置の横断面図である。 図２及び３による配置用の目盛キャリアの製造時の断面図である。 測定目盛とこの測定目盛を走査するための走査ユニットとを有する目盛キャリアを備えたエンコーダの概略図である。

本発明のその他の詳細及び利点を、以下の実施の形態の説明で図面に基づいて説明する。

図５は、ここでは例示的にリニアエンコーダとしての電磁誘導式エンコーダの投影図である。

このエンコーダは、ここでは長手方向に延在したスケールとしての目盛キャリアＴと走査ユニットＥとを有する。電磁誘導式に走査可能な測定目盛１５が、当該スケール上に設けられている。位置を測定できるようにするため、測定目盛１５が、走査ユニットＥによって電磁誘導式に走査可能である。目盛キャリアＴが、基板３を有する。キャリア本体１が、この基板３の一方の表面上に配置されていて、補助本体２が、この基板３に対向する表面上に配置されている。測定目盛１５、キャリア本体１上に被覆されている。この測定目盛１５は、実施された構造化にしたがって（目盛キャリアの延在方向Ｒに対応する）測定方向に沿って互いに間隔をあけた複数の目盛要素１５０を形成する。例えば、銅、アルミニウム、銀、金又はこれらの金属を含有する合金のような、高い電気伝導性を呈する金属が、測定目盛１５用の金属として使用される。この測定目盛１５のために使用された金属は、好ましくは強磁性でない。この場合、オプションにより、当該測定系は、相対移動可能な２つの部材の位置の変化が検出可能であるインクリメンタル式の測定系として構成され得るか又は相対移動可能な２つの部材の位置が絶対位置情報によって特徴付け可能であるアブソリュート式の位置測定系として構成され得る。

図５中に示された種類のエンコーダの使用では、一方では測定目盛１５を有する目盛キャリアＴと他方では走査ユニットＥとがそれぞれ、相対移動可能な２つの部材、例えば工作機械の機械部品ごとに対して固定される。その結果、当該相対移動可能な両部材の位置が、目盛キャリアＴの測定目盛１５に対する走査ユニットＥの位置を測定することによって検出可能である。

測定目盛１５は、この例では互いに間隔をあけて測定方向（延在方向Ｒ）に周期的に連続する電気伝導性の複数の目盛要素１５０から構成される。この示された例では、これらの目盛要素１５０が扁平であり且つ長方形に形成されている。しかし、これらの目盛要素は、その他の形、例えば円形又は三角形でもよい。さらに、目盛要素１５０の完全な形は必要でない。１つの目盛要素が、閉じられている巻線として形成されてもよい。走査ユニットＥによって形成される励磁場に対して作用する渦電流が、１つの目盛要素１５０内ごとに発生し得ることが重要である。

目盛キャリアＴとの協働時の当該電磁誘導式の走査の機能を説明するため、走査ユニットＥは、図５中では概略的に示されている。走査ユニットＥは、少なくとも１つの励磁ユニットを特に扁平な励磁巻線４として有する。交番励磁場が、目盛要素１５０の領域内で発生されるように、励磁電流が、制御ユニット４１からこの励磁巻線４に供給される。この励磁電流は、例えば数ＭＨｚの周波数である。励磁巻線４が、連続して（対向している）目盛要素１５０内に可能な限り均質な電磁場を形成するように、この励磁巻線４が３次元的に配置されている。

さらに、走査ユニットＥは、少なくとも１つの検出ユニットを特に扁平な走査巻線５として有する。可能な限り均質な電磁場の変化が、走査巻線５の領域内で発生されるように、励磁巻線４が構成されて３次元的に配置されている。このため、走査巻線５は、励磁巻線４内に存在する。励磁巻線４によって発生した励磁場が、目盛要素１５０内に渦電流を発生させる。当該渦電流は、当該励磁場に対抗する逆磁場として作用する。電気伝導性の目盛要素１５０に対する当該相対位置に応じて電磁誘導される電圧が、走査巻線５に割り当てられた励磁場に基づいてこの走査巻線５中に電磁誘導される。目盛要素１５０が、励磁場に位置に応じて影響するように、この目盛要素１５０が、測定方向に、すなわち目盛キャリアＴの延在方向Ｒに３次元的に配置されている。すなわち、励磁巻線４が、測定方向（延在方向Ｒ）に沿った目盛要素１５０の相対位置に応じて走査巻線５に電磁誘導式に結合されている。交番電磁場が、目盛要素１５０によって測定方向の位置に応じて変調される。これによって、走査巻線５中で電磁誘導された電圧も、位置に応じて変化する。少なくとも１つの走査巻線５中で電磁誘導された電圧が、評価ユニット５１に印加される。この評価ユニット５１は、当該印加から位置に応じた電気信号を生成する。

１つの共通のキャリア６上に被覆されたランドパターンとしての励磁巻線４及び走査巻線５の配置が特に有益である。図５中に概略的に示されたように、これらのランドパターンは、キャリア６の側面上に配置されている。この側面は、測定目盛１５に、すなわち連続する目盛要素１５０に僅かな走査間隔で対向している（すなわち、測定目盛に面している）。キャリア６は、例えばプリント回路基板として形成され得る。この場合、目盛キャリアＴの目盛要素１５０は特に、励磁巻線４及び走査巻線５が延在す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。

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、互いに移相させた複数の走査巻線が、走査ユニットＥ内に設けられている。見やすさの理由から、この構成は、図５中に示されていない。

以下に、目盛キャリアＴの可能な構成を図１〜３に基づいて説明し、さらに、このような目盛キャリアの製造時の方法ステップを図４に基づいて説明する。

図１は、図５中に示された種類の目盛キャリアＴの実施の形態の横断面図である。目盛キャリアＴは、キャリア本体１を有する。測定目盛１５が、金属コーティング（銅層）としてこのキャリア本体１上に設けられている。適切な目盛構造体が、この銅層で形成されている。

キャリア本体１は、例えばＤＵＲＡＶＥＲ（登録商標）、ＩＳＯＬＡ社のＥ級１０４のような、絶縁材料、特にプリント配線基板から構成される。

キャリア本体１は、−図１の紙面に対して垂直に−測定方向と記された方向Ｒに沿って（直線状に）延在する。その結果、図５中に示されたように、付設された走査ユニットを用いて同様にこの測定方向に延在するキャリア本体１上の測定目盛１５を走査することによって、リニア測定が実施され得る。この代わりに、図１中に示された横断面は、角度測定系の目盛円盤の断面でもよい。この角度測定系の場合、角度測定を可能にするため、キャリア本体１とこのキャリア本体１上に配置された測定目盛１５とが一緒に、１つの円軌道に沿って延在する。ロータリーエンコーダとしての電磁誘導式エンコーダの構成に対しては、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０１７８５７号明細書を参照のこと。

既に図５に基づいて説明したように、エンコーダを稼働させるための測定目盛１５を有するキャリア本体１を相対移動する２つの部材のうちの一方の部材、特に工作機械の機械部品に固定することが必要である。この場合、目盛キャリアＴの熱膨張係数を対応する機械部品又は加工品の熱膨張係数に可能な限り一致させることが常に好ましい。特に機械部品は、通常は金属材料、特に鋼から構成されるので、目盛キャリアＴが、専ら絶縁材料、特にプリント回路基板用材料から成るキャリア本体１によって構成された場合は、当該要求の一部が充足しがたい。

むしろ、キャリア本体１は、金属材料、特に鋼から成る基板３上に配置されている。当該金属は、所定の望ましい熱膨張係数を有する、すなわち目盛キャリアＴを配置しなければならない機械部品又は加工すべき加工品の熱膨張係数に対して有益な熱膨張係数を有する。

このため、測定目盛１５が延在するキャリア本体１の１つの表面１０ａに面さないで対向している１つの表面１０ｂが、基板３の表面３１上に配置されている。この表面３１は、キャリア本体１及び測定目盛１５と一緒に（図１の紙面に対して垂直に）測定方向に延在する。キャリア本体１と基板３との間を不動に接合するため（その結果、基板３の熱膨張係数が、測定目盛１５を有するキャリア本体１の熱膨張も同時に決定する）、キャリア本体１が、基板３と一緒に熱プレスされている。その結果、付着接合が、目盛キャリアＴのこれらの両構成要素１，３間に存在する。

当該接合部分の十分に大きい付着強度を得るため、好ましくは樹脂成分を含有する材料が使用されて、樹脂成分を介した熱プレス時に、基板３に不動に付着接合させる。これによって、キャリア本体１と基板３との間の接合時に、追加の接着剤、特にキャリア本体１と基板３との間に提供される追加の接着剤層が省略され得る。

適切な樹脂は、例えば上述したプリント回路基板用材料、つまりデュロプラスチック製の合成樹脂マトリックスとしてのＤＵＲＡＶＥＲ（登録商標）、ＩＳＯＬＡ社のＥ級１０４である。

キャリア本体１と基板３との間の付着接合をさらに改良するため、この実施の形態では、キャリア本体１が、多層に、特に２層に構成されている。この場合、キャリア本体１の第１層１１が、測定目盛１５を有する表面１０ａを決定し、キャリア本体１の第２層１２が、この表面１０ａに面さないで対向している表面１０ｂを決定する。キャリア本体１が、この表面１０ｂを介して基板３に隣接している（また、この実施の形態では、基板３に接合されている）。

キャリア本体１の少なくとも２層の構成によって、（エッチングによる）測定目盛１５の製造時に、キャリア本体１と基板３との間の接合部分の一部が剥離することを阻止することができる。

（特に基板３に対する）目盛キャリアＴの可能な限り対称な構成を得るため、好ましくは１つの補助本体２が、基板３の延在面に対して垂直方向にキャリア本体１に対向しているように、この補助本体２が、キャリア本体１及び測定目盛１５に面さない基板３の表面３２に対して配置されている。

補助本体２は、好ましくはキャリア本体１と同じ材料から成る。さらに、補助本体２は、キャリア本体１と同じ厚さ２*ｄ（目盛キャリアＴの延在面に対して垂直方向の長さ）を有し得、好ましくはキャリア本体１と同じ面積を目盛キャリアＴ又は基板３の延在面に沿って有し得る。

さらに、補助本体２は、好ましくは−キャリア本体１と同様に−特に基板３から離れた層２１とこの基板３に隣接する層２２とによって多層に構成されている。層２１は、基板３に面さない表面２０ａを決定する。層２２は、表面２０ｂを介して基板３に面した表面３２に接触している（また、表面３２を介して基板３に接合されている）。

基板３との補助本体２の当該接合は、同様に付着接合部分として製造され得、（好ましくは追加の接着剤を使用することなしに）特にプレス工程によって構成され得る。

例えば、目盛キャリアＴを配置して固定しなければならない機械部品としての部品の熱膨張係数又は加工品の熱膨張係数に可能な限り一致する目盛キャリアＴの熱膨張係数を保証するため、基板３の材料が選択されている。好ましくは、基板３の材料は、強磁性材料である。これによって、測定信号が増幅され得る。この場合、基板３は、金属板として形成され得る。

位置測定用の目盛キャリアＴを固定しなければならない当該部材は、特に機械部品としては通常は鋼から成るので、したがって、基板３も、鋼から製造され得る、つまり上述したように好ましくは磁性鋼から製造され得る。

当該両熱膨張係数の違いを補正するため、一方では基板３のばね定数と他方ではキャリア本体１及び補助本体２のばね定数との十分に大きい比が得られるように、特に基板３の厚さＤを選択する必要がある。このため、目盛キャリアＴの希望通りの熱膨張係数が得られるように、一方では基板３の熱膨張係数と他方ではキャリア本体１及び補助本体２の熱膨張係数との差に応じて、当該両ばね定数の比が調整され得る。換言すれば、例えば、キャリア本体（及び補助本体）の原材料の熱膨張係数を基板の熱膨張係数の近くに保持するためには、当該原材料の、基板と比較してより大きい熱膨張係数が、基板の、キャリア本体（及び補助本体）と比較して相当により大きいばね定数を必要とする。このため、基板のヤング率及び／又は厚さを相当に大きくする必要がある。

したがって、結果として、−キャリア本体１、基板３及び補助本体２を有する−完成した目盛キャリアＴが、基板３の熱膨張係数によってほぼ決定される熱膨張係数を有するように、−一方では基板３並びに他方ではキャリア本体１及び補助本体２用に使用された材料及び当該材料のヤング率を考慮して−基板３の厚さＤを選択する必要がある。

この場合、目盛キャリアＴのそれぞれの構成要素１，２，３のばね定数が、測定方向（延在方向Ｒ）の長さに対するヤング率Ｅと横断面積Ａとの積によって決定されることに留意する必要がある。したがって、一般に、Ｄ＝Ｅ×Ａ／Ｌ；Ａ＝Ｂ×ｄである。この場合、Ｂ及びｄはそれぞれ、目盛キャリアＴのそれぞれの構成要素の幅及び厚さである。基板３、キャリア本体１及び補助本体２に対する幅Ｂ及び測定方向の長さＬは等しいので、金属層３のばね定数は、この金属層３のヤング率とこの金属層３の厚さＤとからの積になる。その一方で、キャリア本体１及び補助本体２のばね定数は、使用された絶縁材料（プリント回路基板用材料）のヤング率と当該両本体１，２から生じる厚さとからの積になる。その結果、基板３の熱膨張係数が、目盛キャリアＴの当該複数の熱膨張係数の全体に対して決定されている点が重要である。それ故に、一方では基板３の弾性係数と他方ではキャリア本体１及び補助本体２との比が重要である。

同じ幅と測定方向（目盛キャリアＴの延在方向Ｒ）の同じ長さとを有する複数の個別層から成る結合体から発生する熱膨張係数αが得られる：

Ｅ_ｉ＝層ｉのヤング率［Ｎ／ｍｍ^２］、ｄ_ｉ＝層ｉの厚さ［ｍｍ］及びα_ｉ＝層ｉの熱膨張係数［１／Ｋ］

基板のヤング率と厚さＤとの積並びにキャリア本体１及び補助本体２のヤング率と生じる厚さ４*ｄとの積から成る係数として表された、当該複数の個別層の同じ幅で且つ測定方向の同じ長さのときの、当該複数のばね定数の比が大きい値の場合は、目盛キャリアＴの熱膨張係数が、主に基板３の熱膨張係数によって決定される。

上記のばね定数の除算式は、好ましくは５より大きく、特に１０より大きい。この除算式は、例えばキャリア本体１用のプレプレグ材を、１３μ／Ｋの熱膨張係数を呈する上記のＤＵＲＡＶＥＲ（登録商標）、ＩＳＯＬＡ社のＥ級１０４として使用した場合に成立可能である。

キャリア本体１及び補助本体２つまり詳しくは当該複数の層１１，１２；２１，２２が、ＤＵＲＡＶＥＲ（登録商標）、ＩＳＯＬＡ社のＥ級１０４から成る。この場合、これらの個別層１１，１２，２１，２２はそれぞれ、例えば最初の状態では０．０７５ｍｍの厚さｄを有し、プレスされた状態では０．０６３ｍｍの厚さｄを有する。したがって、キャリア本体１の厚さ２*ｄ及び補助本体２の厚さ２*ｄはそれぞれ、約０．１２６ｍｍになり、その結果として生じる当該両本体１，２の厚さ４*ｄ（全体の厚さ）は、約０．２５２ｍｍである。

キャリア本体１用の上記の材料（及び補助本体２）のヤング率は、約２３ｋＮ／ｍｍ^２である。その結果、５．８ｋＮ／ｍｍの値が、ヤング率と生じる厚さ４*ｄとから成る積に対して得られる。そして、熱膨張係数は、１３μ／Ｋである。

さらに、基板３に対しては、通常は、例えば組成Ｘ６Ｃｒ１７、すなわちクロムを含有するフェライト系特殊鋼による材料番号１．４０１６の磁性鋼の板が、合金成分として使用される。当該フェライト系特殊鋼は、２２０ｋＮ／ｍｍ^２のヤング率を有し、したがって当該ヤング率と厚さＤとから成る積に対して約０．４４ｍｍの（表面処理後の）基板の厚さＤの場合に、９６．８ｋＮ／ｍｍの値をとる。さらに、基板３の上記の材料の熱膨張係数は、約１０μ／Ｋである。

この構成の場合、厚さＤ／４*ｄの比（除算式）は、１．７５であり、対応するヤング率の比（除算式）は、９．５７である。当該両比から、キャリア本体１及び補助本体２から生じる（全体の）ばね定数に対する基板３のばね定数の比（除算式）に対して、値１６．７が、（同じ幅及び測定方向の同じ長さの前提条件の下で）得られる。

この場合、目盛キャリアＴから生じる熱膨張係数は、１０．１７μ／Ｋである。したがって、当該目盛キャリアＴの熱膨張係数は、基板３の熱膨張係数と２％未満だけ相違する。同時に、当該目盛キャリアＴの熱膨張係数は、キャリア本体１（及び補助本体２）の熱膨張係数より実質的に小さい。当該キャリア本体１（及び補助本体２）の熱膨張係数は、基板３の熱膨張係数より約３０％だけ大きい。

以上により、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの基板の厚さＤの場合の当該例によれば、目盛キャリアＴから生じる熱膨張係数が、２．５％〜１．３％だけ基板３単体の熱膨張係数と相違する。この場合、基板３のばね定数とキャリア本体１及び補助本体２のばね定数とからの除算式として定義された上記のばね定数の所定の比は、１１〜２３の範囲内にある。

基板３の厚さＤをさらに増大させると、基本的には、生じる熱膨張係数は、基板３の熱膨張係数にさらに近似され得る。確かに、基板３の規定した厚さを超えると、複数の目盛キャリアＴの製造工程時の取り扱い及びそれに続く分割工程時の取り扱いが著しく困難になる程度に、これらの目盛キャリアを分割工程によって１つのブランク（半製品）から製造するこのブランクの重量が重くなる。

既に説明したように、キャリア本体１が−及び好ましくは同様に補助本体２も−、プレス工程によって基板３に対して固定される。その結果、当該それぞれの本体１，２と基板３とが付着接合される。このとき、結果として、この基板３は、目盛キャリアＴの要部を形成する。このとき、特に、当該それぞれの本体１，２を基板３に接合させるための例えば追加の接着剤のような追加の接合剤の使用が省略され得る。

当該プレス工程又は被覆工程が、熱間工程として実施される。すなわち、当該それぞれの本体１，２が、加圧及び上昇した温度の下で基板３と一緒にプレスされる。この場合、当該温度は、好ましくはキャリア本体１（及び補助本体２）用に使用された材料のガラス転移温度の上にある。この例では、例えば１９０℃の温度が好ましい。当該プレス工程の場合、当該本体１，２のプリント回路基板用材料中で固化される樹脂が液化され、この樹脂が、当該それぞれの１，２と基板３との間を付着接合させるために使用される。この付着接合を改良するため、基板３の表面がざらざらにされ得る、特にエッチングされ得る。

キャリア本体１（及び補助本体２）を基板３に接合させることは、１つのブランクで実施され得る、すなわち最初に一緒に製造された複数のキャリア本体Ｔの分割工程前に実施され得る。この場合、測定目盛１５を形成するために使用された金属層（銅層）の目盛付け、露光及びエッチングが、このブランクで同様に実施され得る。これらの工程の実施に引き続いて初めて、分割工程が実施される。この場合、この分割工程は、通常の公知の製造工程である。

図２及び３は、図１中に示された種類の、測定目盛１５付きのキャリア本体１と基板３とこのキャリア本体１に面さない基板３の側面上に設けられている補助本体２とを有する 目盛キャリアＴを平面図及び横断面図で示す。

目盛キャリアＴを支持構造体Ｓに対して取り付けることは、例えば位置を測定するための目盛キャリアＴが配置されなければならない工作機械の外側で実施され得る。引き続き、支持構造体Ｓが、例えばねじ止めによって対応する機械部品又はその他の部品に対して固定されることによって、目盛キャリアＴが、当該対応する機械部品又はその他の部品に対して配置される。

この場合、支持構造体Ｓの熱膨張係数が、目盛キャリアＴの基板３の熱膨張係数つまり目盛キャリアＴの全体から生じる熱膨張係数に可能な限り一致するように、当該支持構造体Ｓの熱膨張係数を選択する必要がある。支持構造体Ｓは、特に鋼製でもよく、対応する鋼が、基板３用の材料として使用され得る。

この場合、目盛キャリアＴが、工作機械等に対して固定される時に、支持構造体Ｓが、当該工作機械等内に既に組み込まれていることも可能である。

支持構造体Ｓは、工作機械自体の直接の構成要素でもよい、例えば１つの機械の一構成要素として形成されてもよい。

支持構造体Ｓが、目盛キャリアＴ及び測定目盛１５の延在方向Ｒに沿って延在していて、収容体Ａを目盛キャリアＴの外側の輪郭に適合されている凹部として有することが、図２及び３に基づいて明らかである。その結果、この実施の形態では、目盛キャリアＴのうちの補助キャリア２と基板３の一部とが、支持構造体Ｓの収容体Ａ内に配置され得る。

当該目盛キャリアＴは、支持構造体Ｓの互いに間隔をあけた複数の固定位置Ｂで固定される。これらの固定位置Ｂは、目盛キャリアＴの延在方向Ｒに対して垂直方向に測定目盛１５の両側に（対になって）設けられている。すなわち、これらの固定位置Ｂは、目盛キャリアＴの延在方向Ｒに沿って互いに間隔をあけた複数の点に対して設けられている。

特にこれらの固定位置Ｂはそれぞれ、目盛キャリアＴの両端部側に対して設けられ得る。さらに、これらの固定位置Ｂはそれぞれ、延在方向Ｒ、すなわち測定方向の目盛キャリアＴの長さに応じてこの目盛キャリアＴの当該両端部側間の適切な位置に対して設けられ得る。図２中では当該両端部側のうちの片方の端部側（左の端部側）だけが認識可能である。

目盛キャリアＴは、主に溶接によって支持構造体Ｓに対して固定される。つまり、具体的には、この実施の形態では、互いに離れた固定位置Ｂがそれぞれ、溶接位置として形成されていることによって、目盛キャリアＴは、支持構造体Ｓに対して固定される。目盛キャリアＴが、これらの固定位置Ｂで支持構造体Ｓに接合されている。目盛キャリアＴ，詳しくはこの目盛キャリアＴの基板３と支持構造体Ｓとの間の溶接接合が、これらの溶接位置に存在する。この場合、溶接位置である固定位置Ｂは、ここでは溶接点として形成されている。すなわち、一方では目盛キャリアＴ又は基板３と他方では支持構造体Ｓとの間の当該接合は、上記のそれぞれの固定位置Ｂで点溶接によって実施される。この場合、これらの溶接点の直径は、例えば約１ｍｍの範囲内にある。

目盛キャリアＴと支持構造体Ｓとが、基板３を介して溶接接合され得るように、電気伝導性の接合部分が、基板３と支持構造体Ｓとの間に作製されなければならない。このため、支持構造体Ｓに接触可能である基板３の一部が、少なくとも固定位置Ｂにおいてキャリア本体１又は補助本体２の材料で覆われていないように、目盛キャリアＴが構成されている。このため、例えば、（所定の位置の）キャリア本体１及び補助本体２の材料を基板３から除去することが提唱され得る。以下に、当該除去を図４に基づいてさらに詳しく説明する。

図２及び３中に示された支持構造体Ｓに対する目盛キャリアＴの配置には、接合時の実質的な加温なしの固定位置Ｂに対する接合部分が局所的に特定されて作製され得、このときに、非常に安定した接合が提供されるという利点がある。

（溶接による接合部分を予め準備するため、）キャリア本体１及び補助本体２の材料は、様々な方法で、例えば研磨切断によって基板３から除去され得る。

図４は、キャリア本体１と補助本体２との双方の材料を基板３から局所的に除去して、図３中に示されたように、基板３の当該除去によって露出された位置で、支持構造体Ｓとの直接の接合を可能にするための配置を示す。

図４によれば、キャリア本体１及び補助本体２の材料は、対応する１つの大きい基板上に一緒に製造された複数の目盛キャリアＴの分割工程時に除去されなければならない。

この場合、第１ステーション１００が設けられている。補助本体２の材料が、この第１ステーション１００で研磨要素１０２によって除去される。

別の（第２）ステーション２００が、目盛キャリアＴを分割して（同時に）目盛キャリア１の材料を除去するための分割要素２０１（例えば研磨切断機としての分離要素）を有する。

明らかに、図４中に示された配置と違って、キャリア本体１の材料が、任意の独立したフライスによって除去され、補助本体２の材料が、分割工程時に除去されることが提唱され得る。さらに、目盛本体１及び補助本体２のそれぞれの材料の除去は、目盛キャリアＴの分割工程と完全に独立して実施してもよい。

１ キャリア本体
２ 補助本体
３ 基板
４ 励磁巻線
５ 走査巻線
６ キャリア
１０ａ 第１表面
１０ｂ 第２表面
２０ａ 表面
２０ｂ 表面
１１ 第１層
１２ 第２層
１５ 測定目盛
２１ 層
２２ 層
３１ 表面
３２ 表面
４１ 制御ユニット
５１ 評価ユニット
１００ 第１ステーション
１０２ 研磨要素
１５０ 目盛要素
２００ 第２ステーション
２０１ 分割要素
Ｔ 目盛キャリア
Ｂ 固定位置
Ｓ 支持構造体
Ｒ 延在方向
Ａ 収容体
Ｅ 走査ユニット
Ｄ 厚さ

Claims (17)

1. 電気絶縁材料から形成されたキャリア本体（１）と、
   電磁誘導式に走査可能な測定目盛（１５）が設けられている前記キャリア本体（１）の第１表面（１０ａ）と、
   前記キャリア本体（１）の、前記第１表面（１０ａ）に対向している第２表面（１０ｂ）が隣接し、且つ前記キャリア本体（１）に不動に接合されている金属基板（３）とを有するエンコーダ用の目盛キャリアにおいて、
   前記金属基板（３）に密接している補助本体（２）が、前記キャリア本体（１）に面さなかった前記金属基板（３）の表面に接して、前記金属基板（３）に不動に接合されている前記キャリア本体（１）に対して平行に延在することを特徴とする目盛キャリア。
2. 前記補助本体（２）は、前記キャリア本体（１）と同じ材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の目盛キャリア。
3. 前記補助本体（２）は、前記キャリア本体（１）と同じ厚さ（２*ｄ）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の目盛キャリア。
4. 前記目盛キャリア（１）は、プリント回路基板用材料から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
5. 前記金属基板（３）は、前記目盛キャリア（Ｔ）の熱膨張係数が主に前記金属基板（３）の熱膨張係数によって決定され、特に前記目盛キャリア（Ｔ）の熱膨張係数が前記金属基板（３）の熱膨張係数から１０％未満だけ相違する厚さ（Ｄ）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
6. 前記金属基板（３）の厚さ（Ｄ）は、０．２ｍｍ〜１ｍｍ、特に０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
7. 前記金属基板（３）は、強磁性材料から成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
8. 前記金属基板（３）は、特に合金の成分としてのクロムを含有する強磁性の特殊鋼によって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
9. 前記キャリア本体（１）は、少なくとも２層に形成されていて、一方の層（１１）が、前記測定目盛（１５）を有し、他方の層（１２）が、前記金属基板（３）に密接していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
10. 前記キャリア本体（１）及び前記補助本体（２）が、樹脂を含有するプリント回路基板用材料によって形成されていること、及び、このキャリア本体（１）及びこの補助本体（２）が、前記金属基板（３）と一緒にプレスされる結果、このキャリア本体（１）及びこの補助本体（２）が、前記樹脂によって前記金属基板（３）に対して付着することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
11. 前記目盛キャリア（Ｔ）は、前記金属基板（３）を介して支持構造体（Ｓ）に対して固定されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の目盛キャリア。
12. 前記目盛キャリア（Ｔ）は、前記金属基板（３）を介して互いに間隔をあけた複数の溶接位置（Ｂ）で前記支持構造体（Ｓ）に接合されている特徴とする請求項１１に記載の目盛キャリア。
13. 電磁誘導式に走査可能な測定目盛（１５）を有する目盛キャリア（Ｔ）と、
    前記目盛キャリアを電磁誘導式に走査するための走査ユニット（Ｅ）とを備える、相対移動可能な２つの物体の位置を測定するためのエンコーダにおいて、
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の目盛キャリア（Ｔ）が設けられていることを特徴とするエンコーダ。
14. エンコーダ用の目盛キャリアを製造するための方法であって、
    ａ）エンコーダの電磁誘導式に走査可能な測定目盛（１５）のキャリアとして使用される絶縁材料から成るキャリア本体（１）が、金属基板（３）上に被覆され、
    ｂ）前記キャリア本体（１）が、前記金属基板（３）に不動に接合される当該方法において、
    前記キャリア本体（１）が、前記金属基板（３）と一緒にプレスされる結果、このキャリア本体（１）が、この金属基板（３）に付着し、
    補助本体（２）が、前記金属基板（３）と一緒にプレスされることによって、この補助本体（２）が、前記キャリア本体（１）に対向していて且つこのキャリア本体（１）に面さなかった前記金属基板（３）の表面（３２）に対して固定される結果、前記補助本体（２）が、前記金属基板（３）に付着することを特徴とする方法。
15. 前記キャリア本体（１）及び前記補助本体（２）は、前記金属基板（３）と一緒に直接プレスされる樹脂を含有するプリント回路基板用材料であり、独立した接着剤が、前記キャリア本体（１）と前記金属基板（３）との間に又は前記金属基板（３）と前記補助本体（２）との間に注入されていることなしに、付着接合が、前記樹脂によって得られることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記目盛キャリア（Ｔ）は、互いに離れた複数の固定位置（Ｂ）で金属製の支持構造体（Ｓ）に対して固定されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 前記目盛キャリア（Ｔ）の前記金属基板（３）は、前記固定位置（Ｂ）で前記支持構造体（Ｓ）に局所的に溶接されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。

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