JP3437146B2 - 互いに相対運動可能な2つの物体の相対位置を検出する装置の製造方法 - Google Patents
互いに相対運動可能な2つの物体の相対位置を検出する装置の製造方法Info
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Description
能な2つの物体の相対位置を検出する検出装置にして、
両物体のうち第1の物体がマーク領域に配分されたメジ
ャーマークを担持し、両物体のうち第2の物体がメジャ
ーマークに応答するセンサ装置を担持し、センサ装置が
両物体の相対運動に伴ってマーク領域を走行するように
した前記検出装置を製造する方法であって、メジャーマ
ークを第1の物体とは別個のカバーベルトにより覆い、
カバーベルトを、その第1の物体側の平面によって第1
の物体の載置面に載置し、且つベルト縦方向に延びてい
る両縦縁に沿ってそれぞれ少なくとも1つの縦溶接継ぎ
目により第1の物体に固定するようにした前記方法に関
するものである。
り測定精度が損なわれないように、また第2の物体の運
動が(第2の物体はメジャーテープ上方を通過する)メ
ジャーテープの起伏により阻止されないようにするた
め、メジャーテープに折り目や反りが生じないように努
力が払われている。比較的大きな温度変動がある作業環
境においては位置検出装置が使用されることがある。こ
の温度変動は同時に位置検出装置全体にも発生すること
があるが、位置検出装置の個々の個所に局所的に発生す
ることもある。作業環境の温度が降下すると、第1の物
体とメジャーテープとの熱伝導挙動および(または)熱
膨張挙動が異なっているために、たとえば第1の物体が
熱伝導率の大きな金属から成り、メジャーテープが熱に
対して実質的に伝導能がより小さな材料からなっている
場合には、第1の物体のほうがメジャーテープよりも速
くおよび(または)強く熱収縮する。このような温度降
下の結果、メジャーテープが第1の物体の熱収縮にすば
やく十分に追従しないならば、メジャーテープに反りが
発生する。
に相対運動可能な2つの物体の相対位置を検出する装置
の製造方法において、作業環境に温度変動が生じてもメ
ジャーテープの反りが回避され、或いは少なくとも低減
できるようにすること、特に溶接時の熱の発生により生
じるカバーベルトの変形を少なくすることである。
決するため、カバーベルトの異なる2つの縦縁に隣接す
る溶接継ぎ目を実質的に同時に形成させることを特徴と
するものである。
行なう場合には、カバーベルトがそのベルト面で比較的
強く変形することを考慮せねばならない。その結果生じ
るカバーベルトの湾曲は、特にカバーベルトの長さが長
い場合は、たとえばメートルのオーダーであると、カバ
ーベルトがもはや正確に第1の物体に溶接されなくな
る。これを解消するため、本発明によれば、カバーベル
トの両縦縁に沿って同時に溶接が行なわれる。この場
合、一方の縦縁での溶接により生じる、カバーベルトの
ベルト端部での湾曲傾向は、他の縦縁での溶接により生
じる湾曲傾向により実質的に相殺され、その結果カバー
ベルトは実質的に直線になり、湾曲がない。
ぎ目を同じ溶接装置で形成させるのが好ましい。この場
合、実質的に同時に形成される縦溶接継ぎ目を、カバー
ベルトの縦方向の同じ端部から同時に形成させるのが合
目的である。実質的に同時に形成される縦溶接継ぎ目
を、二重焦点光学系を備えたレーザー溶接機を用いて形
成させることができる。この種のレーザー溶接機は入手
可能であり、たとえばHaas-Laser GmbH社により種々の
高出力レーザー機が提供されており、たとえば"HL 3006
D"と呼ばれる型式のものがある。
を詳細に説明する。図1はリニアガイド装置を示すもの
であり、このリニアガイド装置は、担持ベース1上に固
定されているガイドレール3と、ガイドレール3上をレ
ール縦軸線5に沿って可動に案内される走行体7とを備
えている。ガイドレール3は、担持ベース1上に載置す
るための固定面9と、固定面9に対向しているヘッド面
11と、固定面9とヘッド面11とを結合させている2
つの側面13とを有している。ガイドレール3の側面1
3はそれぞれ1つの台形状の戻し部15を備えている。
図示していないボルト(レール縦軸線5に沿って規則的
な間隔で配分して配置され、ガイドレール3をヘッド面
3側から貫通している)により、ガイドレール3は担持
ベース1に螺着されている。
取り囲んでおり、この場合走行体7はヘッド面11の細
条領域17によりガイドレール3に隣接し、且つ細条領
域17により結合されている2つの脚領域19によりガ
イドレール3の側面13に隣接している。走行体7は、
該走行体で支持されている無端の転動体ループ21によ
りガイドレール3上をころがり案内されている。転動体
ループ21は走行体7の脚領域19に配置されている。
その転動体はガイドレール3の走行軌道23において転
動する。走行軌道23は台形状の戻し部15の傾斜側面
25に形成されている。走行体7の両脚領域19はそれ
ぞれ2つの転動体ループ21を担持しており、より厳密
には、これら転動体ループ21が縦軸線5を含むガイド
レール3の縦中心面に関し対象に位置するように担持し
ている。転動体ループ21の転動体はたとえばボール、
ころ、円筒体または針である。
る。たとえば工作機械において工具または工作物を可動
に案内するために使用でき、或いは操作装置または測定
システムにも使用できる。これらの使用例においてはい
ずれの場合も、ガイドレール3に沿った走行体7の正確
な位置を検出する必要がある。これはたとえば工作物に
おける個々の加工工程を精密に制御できるようにするた
めである。このためリニアガイド装置は、全体を27で
示した位置測定装置を有している。位置測定装置27
は、基本的な構成要素として、ガイドレール3で保持さ
れるメジャーテープ29と、走行体7により担持される
センサヘッド31とを有している。メジャーテープ29
は実質的にガイドレール3の全長にわたって敷設されて
おり、いかなる場合も、走行体7がガイドレール3の軸
線方向に該ガイドレール3に対して相対的に有している
運動遊び空間全体にわたって敷設されている。走行体7
がガイドレール3に対して相対運動すると、センサヘッ
ド31はメジャーテープ29を走査し、測定信号導線3
3を介して対応するセンサ信号を特にマイクロプロセッ
サで処理される評価回路35へ送る。評価回路35は、
送られてきたセンサ信号を用いてガイドレール3に沿っ
た走行体7の位置を求める。センサヘッド31を直接メ
ジャーテープ29に対向するように走行体7に配置し
て、センサヘッド31によるメジャーテープ29の走査
に対する外部の影響、たとえば外部の電磁場による影響
をできるだけ少なくするのが有利である。この場合、特
殊なシールド要素によりセンサヘッド31を外部の放射
場から遮蔽するようにしてもよい。
た。メジャーテープ29は多数の等間隔のスリット37
を有している。スリット37はメジャーテープ29の長
手方向に連続するように該メジャーテープ29に穿設さ
れており、細条部39により互いに切り離されている。
連続する2つのスリット37の間隔はメジャーテープ2
9のスケールの目幅に対応している。この間隔は図3に
おいてdで示されており、たとえば1mmである。bは
スリット37の幅で、たとえば0.5mmである。細条
部39も同様に0.5mm幅である。
おり、たとえばニッケルを比較的多く含んだ鋼から製造
されている。この場合細条部39は透磁率の高いゾーン
を形成する。これに対してスリット37は透磁率の小さ
いゾーンを形成する。メジャーテープ29を走査するた
め、たとえば、永久磁石により予め磁気付勢された磁気
抵抗部を持つフィールドプレートを使用することができ
る。或いは、たとえばホールプローブを使用してもよい。
格子状に構造化されたメジャーテープ29の交互的な透
磁率は、フィールドプレートまたはホールプローブがメ
ジャーテープ29に沿って移動したときに磁束密度を周
期的に変動させる。磁束密度が変動すると、センサヘッ
ド31の検知部材(これはフィールドプレートまたはホ
ールプローブ或いは他の部材である)において電圧また
は電流を変化させ、この変化はセンサ信号として評価回
路35へ送られる。センサ信号は高周波数の正弦状の基
本振動を有することがあり、その振幅は変動する磁束密
度に応じて変調される。評価回路35はこの振幅の変動
を一連のパルスに置換する。このパルスは任意の形状を
有していてよく、たとえばパルス列は正弦状、長方形ま
たは三角形の形状を有していてよい。また、ほぼ理想的
なパルスのパルス列も考えられる。スケールの目幅、す
なわち目盛りとして用いられる2つのスリット37の間
隔は既知であり、センサ信号に含まれているそれぞれの
パルスはセンサヘッド31により走査されるスリット3
7(または細条部39)に対応しているので、センサヘ
ッド31から送られてくるパルス数から、走行体7がガ
イドレール3に沿って走行した距離を決定することがで
きる。走行体7の初期位置が既知であれば、走行した距
離から現時点での走行体7の位置を決定することができ
る。リニアガイド装置の作業を記録する前に位置測定装
置27の参照化を行なって、たとえばガイドレール3上
での走行体7の終端位置に対する参照測定値および(ま
たは)走行体7の他の際立った位置に対する参照測定値
を得るようにするのが合目的である。これらの参照測定
値は、リニアガイド装置の作業中に、ガイドレール3上
での走行体7の現時点の相対位置を決定するためのベー
スとして用いられる。
給が不足した場合には、上記の参照測定値が失われるこ
とが考えられる。この場合に新たに測定システムの参照
化をしなくて済むようにするため、メジャーテープ29
は、スケールマークの第1のトラックを形成しているス
リット37以外に、他の平行なトラックに間隔を持って
コード化された参照スリット41を担持している。参照
スリット41は走行体7の迅速な位置決定を可能にす
る。これらの参照スリット41のうち対を成して隣接し
あっている参照スリットはそれぞれ異なった間隔を有し
ている。たとえば図3において左側の参照スリット41
と中央の参照スリット41は間隔X1を有し、これに対
し中央の参照スリット41と右側の参照スリット41の
間隔はX2である。また左側の参照スリット41と、こ
のスリットのすぐ左側のスリットとの間隔はX3であ
る。
うち、参照スリット41のオーバーランに関わる信号パ
ルスと、スリット37のオーバーランに関わる信号パル
スとを区別することができる。このためセンサヘッド3
1は、たとえば2つの別個のセンサ要素を有することが
でき、そのうち一方のセンサ要素がスリット37のトラ
ックを走査し、他方のセンサ要素が参照スリット41の
トラックを走査する。この場合評価回路35は、連続す
る2つの参照スリット41の間の距離を走破する際にス
リット37により生じる信号パルスの数量から、連続す
る2つの参照スリット41の間隔を算出する。それぞれ
隣接する参照スリット41間の対ごとに異なっている間
隔は評価回路35に作表して記憶されている。したがっ
てガイドレール3に沿った走行体7の実際の位置は、走
行体7および走行体7とともにセンサヘッド31が連続
する2つの参照スリット41上を通過し、両参照スリッ
ト41間の間隔が算出され、予め記憶されている表にお
いて、参照スリット41のどの対がこの算出された間隔
を有しているか、そしてこの対の参照スリット41がメ
ジャーテープ29に沿ってどこにあるかを調べることに
より決定することができる。
関する情報を得るため、センサヘッド31は長手方向に
互いにずらして配置される2つのセンサ要素を有するこ
とができる。これらセンサ要素は両方ともスリット37
のトラックを走査する。これら2つのセンサ要素により
提供される位相がずれた信号から走行体の運動方向を決
定することができる。基本的には、メジャーテープ29
に、スケール目幅が同じ2つの平行なスリット37のト
ラックを設け、両トラックのスリット37を互いにずら
して配置してもよい。この場合、両トラックの走査はず
れていない2つのセンサ要素を用いて行なう。
び(または)角度位置を検出してもよい。この場合に
は、1個または複数個のトラックのメジャーマークを備
えたメジャーテープを円弧に沿って或いは螺旋に沿って
回転体に取り付けることができる。トラックを適当に増
やせば、たとえばそれぞれのトラックを角度メジャーと
して利用することができる。それぞれのトラックの個々
のメジャーマークは長手方向における位置を検出するた
めに使用される。この原理は、センサヘッドが平面に対
し相対的に互いに直交する2つの運動方向に運動できる
ようなケースに対しても適用できる。
分よりも高解像度が要求される場合、センサ装置とその
下流側の演算段とを適当に構成すれば、スリット37を
周期的に配置する代わりに、スリット37の非周期的な
パターンも可能である。基本的には、当業者により場合
に応じて決定できるような任意のマーク列またはマーク
プロフィールが可能である。
の耐用期間中できるだけ交換しないようにする必要はな
いが、特に工作機械においては作業条件が非常に過酷で
あるので、メジャーテープ29をガイドレール3に格納
して保護するのが望ましく、衝突或いは衝撃のような機
械的な作用、冷媒および潤滑剤の作用、その他のアグレ
ッシブな化学薬品の作用、およびたとえばリニアモータ
により生じる磁場のような外側の場の作用に対して保護
するのが望ましい。さらに、リニアガイド装置が揺動荷
重或いは振動荷重を受けた場合にメジャーテープ29が
スリップしたり剥離したりする恐れがないようにメジャ
ーテープ29をガイドレール3に取り付けるのが望まし
い。
メジャーテープ29は縦軸線5の方向に延びる縦溝43
内に収納されている。縦溝43はメジャーテープ29の
ための受容ダクトを形成しており、ガイドレールの外面
45に形成されている。縦溝43は両側面13の一方
に、その走行軌道23に設けるのが有利であり、特にこ
の側面13の台形状の戻り部15の底部に設けるのが有
利である。或いは、この種の縦溝43をガイドレール3
のヘッド11または担持ベース1に穿設して、そのなか
にメジャーテープ29を埋め込んでもよい。
全に埋設されている。メジャーテープ29を保護するた
め、メジャーテープ29を縦溝43内に完全にカプセリ
ングしているカバーベルト47が設けられている。カバ
ーベルト47は前述した可能な外的影響からメジャーテ
ープ29を保護している。センサヘッド31によるメジ
ャーテープ29の走査はカバーベルト47により阻害さ
れない。カバーベルト47は金属からなっているのが有
利で、たとえばほぼ0.1mm厚の金属箔から形成され
ている。金属製のカバーベルト47の透磁率が全体的に
一様であれば、メジャーテープ29の交互性の透磁率の
走査はカバーベルト47により阻害されない。
は平坦な状態で縦溝43の溝底に載置されている。メジ
ャーテープ29は、後述するように、そのテープ端部だ
けがガイドレール3に固定されており、すなわち溶接に
より固定されている。場合によってはメジャーテープ4
3を縦溝43のなかに圧入して、テープ端部の間を摩擦
保持により縦溝43の側面に固定し、ガイドレール3か
ら離間しないようにしてもよい。これは、特に、カバー
ベルト47が直接メジャーテープ29に載置されるので
はなく、カバーベルトとメジャーテープの間にわずかな
間隔がある場合に行なわれる。
て横方向に見ると、両側がメジャーテープ29から突出
しており、メジャーテープ29から突出している両縁部
分によりそれぞれ支持段部49に載置されている。支持
段部49は縦溝43のそれぞれの側面に形成されてい
る。したがって支持段部49はカバーベルト47のため
の載置面を形成している。支持段部49と縦溝43と
は、境界を接しているガイドレール3の表面領域へ少な
くともほぼ面一に移行するように構成され、サイズを選
定されている。ここで、少なくともほぼ面一に移行する
とは、カバーベルト47の幅狭側の縦縁と縦溝43の側
面との間に間々小さな隙間は避けられないことを考慮し
たものである。この隙間は、図2においてカバーベルト
47の両側縁に符号51で示されている。隙間51は、
縦溝43が製造上鋭稜な段差移行部を有するものではな
く、たとえば縦溝43を研削ディスクによりガイドレー
ル3に穿設した場合のように、丸い段差移行部を有して
いることから生じるものである。隙間51は通常は、ガ
イドレール3に対する走行体7の密封にほとんどの場合
無視できる程度に影響するにすぎないが、以下に述べる
ように他の観点では支障をきたすこともある。メジャー
テープ29を外部に対して密封するため、カバーベルト
47はその両側縁に沿ってガイドレール3と溶接され
る。これに対応する溶接継ぎ目を図2において53で示
す。溶接方法としてはレーザー溶接を適用するのが有利
である。基本的には、電子溶接またはプラズマ溶接を適
用してもよい。いま、カバーベルト47とガイドレール
3との突合せ溶接を試みようとすると、すなわちカバー
ベルト47の幅狭側が縦溝43の側面に対し鈍角で突合
せになっている個所で溶接を行なうと、隙間51が溶接
結果に悪影響することがある。これに加えて、カバーベ
ルト47と縦溝43との製造公差のために、ガイドレー
ル3に沿った隙間51の大きさがまちまちになることが
ある。その結果、ガイドレール3に沿ってかなり異なる
溶接結果が得られることになる。このため、カバーベル
ト47の側縁に直接溶接するのではなく、いくぶんベル
ト中心部のほうへずらして溶接するのが有利である。こ
れによれば溶接は、支持段部49によって形成されるカ
バーベルト47用載置面の領域においてカバーベルト4
7とガイドレール3との材料溶融が行なわれるように実
施される。すなわちカバーベルト47を貫通するように
溶接される。このような溶接方法の結果を図2に示す。溶
接継ぎ目53は隣接するカバーベルト47の側縁から間
隔を持って延びている。カバーベルト47の材料溶融は
その側縁においては認められず、特にカバーベルト47
とガイドレール3の材料溶融も認められない。数値例と
しては、カバーベルト47のベルト幅はほぼ6.9mm
であり、溶接継ぎ目53の幅はそれぞれほぼ0.3m
m、溶接継ぎ目53の中心から隣接するカバーベルト4
7の側縁までの間隔はほぼ0.4mmである。
というのは、レーザー溶接は非常に小さな溶融ゾーンを
可能にし、したがって精密な溶接継ぎ目53をもたらす
ことができるからである。カバーベルト47の中心に対
する溶接継ぎ目53のずれはメジャーテープ29および
そのメジャーマークに対してほとんど影響しない。なぜ
なら特にレーザー溶接の場合熱の影響は小さく、溶接の
際に生じる加熱によるメジャーマークの精度への影響の
恐れを考慮する必要がないからである。
し図3に図示した構成要素と同じ構成要素または同じ作
用をする構成要素であれば、図1ないし図3で使用した
符号に100をプラスして記すことにする。以下で特に
説明しない限りは、これらの構成要素の説明は図1ない
し図3の実施形態を参照するにとどめる。
は、通常その都度の適用例に適した長さのレールトラッ
クに短縮される。このレールトラックは標準的な長さで
はたとえばほぼ6mである。或いはレールトラックは無
端トラックとして圧延、鋳造または押出し成形により製
造される。この種のレールトラックを図4に示す。103
がレールトラックである。このレールトラック103に
は、個々のレール片に分割する前にほぼその全長にわた
ってメジャーテープ129を備えさせる。メジャーテー
プ129はテープ一端においてレールトラック103に
固定され、有利には抵抗点溶接により固定される。図4
において155が溶接点である。レールトラック103
の縦溝143に挿入されるメジャーテープ129は縦溝
143内に実質的に平坦に位置するように単に緊張せし
められるのではなく、テープ他端をもレールトラック1
03に固定する前に伸張装置157により弾性伸張せし
められる。図ではかなり概略的に示した伸張装置157
は、レールトラック103に締め付け固定可能な締め付
け部分159と、この締め付け部分159に対し相対的
に変位可能な能動部分161とを有することができる。
能動部分161はグリップ163によりメジャーテープ
129に作用することができる。たとえばグリップ16
3はメジャーテープ129のメジャーマークとして用い
られるスリット137に係合することができる。能動部
分161を締め付け部分159に対して変位させるた
め、たとえば微動ねじ165を設けてよい。変位量はた
とえばスケール装置167で読み取ることができる。微
動ねじ165の操作によりメジャーテープ129の所望
の伸張、たとえば1mあたりほぼ70−100μmが達
成されると、メジャーテープ129は溶接点155とは
逆の側のテープ端部においてもレールトラック103に
固定され、この場合も点溶接によって固定するのが有利
である。次にメジャーテープ129は、その両テープ端
部の間において弾性的に伸張付勢して保持され、この伸
張付勢によりメジャーテープ129の起伏が解消され
る。起伏は、メジャーテープ129に対して、備蓄ロー
ラから巻き戻されるテープ材料を使用する場合に発生す
ることがある。端部側の点溶接部の間においてメジャー
テープ129をレールトラック103にさらに固定する
ことはさしあたり行なわない。
ト147により覆う。カバーベルト147はレールトラ
ック103のほぼ全長にわたって縦溝143内に挿入さ
れ、レールトラック103と溶接される。この状況を図
5に示す。カバーベルト147をレールトラック103
と溶接するため、長手方向に延びるカバーベルト147
の両側縁に沿って且つ両側縁からわずかに間隔を持っ
て、それぞれ1つの縦溶接継ぎ目153を図に示唆した
溶接装置169を用いて形成させる。これらの縦溶接継
ぎ目153は時間的に同時にカバーベルト147のベル
ト一端から形成される。これは、溶接時にカバーベルト
147が最小限の変形しかしないことを保証する。縦溶
接継ぎ目153は中断することなくほぼカバーベルト1
47の全長にわたって延びている。さらにカバーベルト
147のベルト端部には横溶接継ぎ目171が形成さ
れ、カバーベルト147の下方にメジャーテープ129
を完全にカプセリングするようになっている。
ーザー光線173を放出する二重焦点型レーザー溶接機
であるのが有利である。しかしこの場合も他の溶接方
法、たとえば電子線溶接を採用してもよい。図6は、カ
バーベルト147が完全にレールトラック103に取り
付けられた状態を示している。この場合メジャーテープ
129は不動状態で縦溝143内にある。このように準
備を完了したレールトラック103から、メジャーテー
プをカバーしたままで、顧客の要望に応じて個々のレー
ル片が切り取られる。分離予定の個所を図6では破線1
75で示唆した。この分離個所により、たとえば図1の
リニアガイド装置において使用されるレール片3がレー
ルトラック103から切り取られる。レールトラック1
03を分離個所175で切断する前に、メジャーテープ
129は分離個所175の両側で局部的にレールトラッ
ク103に固定される。このため、レールトラック10
3の長手方向において分離個所175の左右に溶接点1
77が設定される。これらの溶接点177をカバーベル
ト147が貫通し、溶接点177はメジャーテープ12
9をレールトラック103と点状に溶接させる。したが
って、このように分離個所に近い位置でメジャーテープ
129とレールトラック103とを溶接することによ
り、メジャーテープの弾性伸張が失われることなくレー
ル片3の切り取りが行なわれる。むしろ溶接点177
は、レール片3を切り取った後、短くされたレールトラ
ック103に残っているメジャーテープ129の残余部
分或いは切り取られたレール片3に付属しているメジャ
ーテープ129の部分のための端部側の固定個所を形成
する。切り取られたレール片3にも、短くされたレール
トラック103にも、メジャーテープ129の付属部分
が弾性的に伸張付勢された状態で残っている。レール片
3を切り取った後、溶接点177においては、横溶接継
ぎ目171の場合と同様に横溶接によりそれぞれのメジ
ャーテープ部分の完全な密封が得られる。
03に弾性伸張状態で取り付けられると、メジャーマー
ク、たとえば図3のスリット37および参照スリット4
1は、この時点ですでにメジャーテープ129に存在し
ている。しかし、メジャーテープ129をレールトラッ
ク103に取り付けた後にメジャーマークをメジャーテ
ープ129に形成させるようにしてもよい。
03に取り付ける前に該メジャーテープ129にメジャ
ーマークを備えさせる場合には、メジャーテープ129
を弾性伸張させた状態で適当な締め付け装置で締め付
け、メジャーマークを最終取り付け状態での目標ピッチ
でメジャーテープ129に形成させてよい。或いは、伸
張されていないメジャーテープにメジャーマークを形成
してもよい。この場合には、いわゆるマイナスピッチで
メジャーテープにメジャーマークが設けられる。ここで
マイナスピッチとは、メジャーテープの最終取り付け状
態、すなわち伸張状態での所望の目標間隔よりも狭い相
互間隔でメジャーマークをメジャーテープに設けること
である。
イナスピッチの大きさは、メジャーマークを設ける際に
通常避けがたい製造公差を考慮しても、ピッチの所望の
真正寸法を得るためにいかなる場合もメジャーテープの
伸張が必要であるように選定される。しかしながら、メ
ジャーマークを比較的高精度でメジャーテープに設ける
方法が提供されても、メジャーマーク間に間隔公差が生
じることがある。いくつかの連続するメジャーマークだ
けを考えてみると、この間隔公差は問題にならない程度
のオーダーであることも考えられる。しかし全長に数千
個のメジャーマークを備えた数メートルの長さのメジャ
ーテープを考えると、理論的に最も不都合な場合には、
それぞれ2つの連続するメジャーマーク間の間隔公差が
すべて加算される。その結果、メジャーテープ上の最初
のメジャーマークはほぼ正確に所望の位置に配置されて
いるが、数メートルの間隔で配置される最後のメジャー
マークは所望の目標位置に対してずれており、そのずれ
の大きさは、測定作動時にかなりの測定誤差が生じる恐
れがあるほどの大きさである。これに対して、メジャー
マークを意図的にマイナスピッチでメジャーテープに設
けて、このマイナスピッチを後でメジャーテープの弾性
伸張により補償すれば、最終生産物においては、メジャ
ーマークを表わすスケールの精度は非常に高いものにな
る。数値例を挙げると、図3のスリット37を所望のピ
ッチである1mmの間隔で設ける代わりに0.999m
mのピッチ間隔で非伸張状態のメジャーテープに設ける
ことができる。したがってピッチ間隔は意図的に1μm
だけ短く選定される。この場合70−100μmの範囲
の伸張があれば、対を成して連続しているスリット間に
平均して1mmの所望のピッチ間隔が得られ、さらにメ
ジャーテープの第1のメジャーマークがほぼ正確に最後
のスリットの目標間隔を有していることが明らかとなっ
た。
ける際にメジャーテープをどの程度回転させねばならな
いかを、実験的に求めた伸張決定量の形で予め設定する
ことができる。また、メジャーテープを伸張させるため
にメジャーテープに作用させねばならない力の値を予め
設定するようにしてもよい。しかし、個々のケースに依
存した量だけメジャーテープを回転させるのが有利であ
る。このため、メジャーテープの伸張を測定作業台で行
なうことができる。測定作業台は構成された参照測定シ
ステムを有し、この測定システムのデータを、メジャー
テープをレールトラックに取り付けて伸張させる際に得
られる測定値と比較することができる。この測定作業台
の上にレールトラックを張設してよい。図4のように一
端をレールトラックに固定したメジャーテープは、他端
である自由端を測定作業台の伸張装置により把持され、
当初は「止められて」張設されているので、張った状態で
あり、まだ弾性範囲内で伸張していない。
ャーバーと、参照メジャーバーを走行することができる
参照測定ヘッドとを有している。参照測定ヘッドには、
レールトラックに取り付けられるメジャーテープを走行
する第2の測定ヘッドが組み合わされる。参照測定ヘッ
ドはその都度レールトラックに沿って所定の距離を走行
する。参照測定システムは実際の距離に相当している走
行距離の値を提供する。同時に第2の測定ヘッドは、レ
ールトラックに保持されているメジャーテープのメジャ
ーマークを走査する。その際発生するパルスはカウント
される。このようにして求めた実際カウント値を、メジ
ャーマークが適正なピッチ間隔を持っている場合に得ら
れる目標カウント値と比較する。この目標カウント値
は、参照測定ヘッドが走行した距離と、レールトラック
に取り付けられるメジャーテープのメジャーマークのピ
ッチ間隔の所望の真正量から得られる。
ず、そのメジャーマークがマイナスピッチで設けられて
いる場合は、検出された実際カウント値は目標カウント
値よりも大きい。これは、メジャーマークのピッチが小
さすぎるために、メジャーマークが目標ピッチ間隔を持
っている場合以上のメジャーマークが参照測定ヘッドの
走行距離で得られるからである。メジャーテープが再三
一定量だけより強く伸張し、この伸張の結果がすぐに参
照測定システムにより検討されることにより、メジャー
テープに対する目標状態に反復的に接近することができ
る。
精度は、事前に分離個所の両側でメジャーテープがレー
ルトラックに固定されているので、後の時点でレールト
ラックから個々のレール片を切り離しても維持される。
したがって、多数のレール片を準備し、それぞれのレー
ル片に高精度で敷設されたメジャーテープを担持させる
には、前述した伸張・測定処理を、短縮されていないレ
ールトラックにおいて1回実施すれば十分である。これ
は時間コストと処理コストをかなり低減させる。
テープはその全長にわたって連続的にレールトラックに
固定することができ、一般的には担持体に固定すること
ができる。図3のスリット37,41をメジャーテープ2
9に設けるため、フォトレジスト技術を適用するのが有
利である。この場合、たとえばほぼ0.3m厚の無端金
属テープが備蓄ローラから巻き戻され、所望の場合には
くせとり部または平滑部を通過させた後、フォト処理部
へ搬送させる。このフォト処理部においては、金属テー
プの比較的短い部分だけを、スリットを形成させる目的
で処理する。この短い部分はたとえばほぼ10cmの長
さである。したがって金属テープは歩進的にフォト処理
部を通過するよう搬送され、場合によっては前後に設け
られる他の処理部へ搬送される。金属テープをさらに搬
送し、制動し、緊張を維持させるため、テープ材の加工
分野で知られているような適当な把持・制動機構が設け
られる。
れる金属テープ部分に、徹底的なクリーニングおよび乾
燥を行なった後、フォトレジストの層が被着され、フォ
トレジスト層はフォトマスクを通じて露光される。フォ
トマスクは、図3のスリット37,41のパターンに相
当するスリットパターンを有している。露光されたフォ
トレジストを適当に中間処理した後、特に現像した後、
金属テープの被処理部分には、スリット37,41を生
じさせる露出個所を備えた塗料パターンが残る。次に金
属テープの被処理部分をエッチング浴に浸漬する。エッ
チング浴のエッチング溶液は、塗料のない個所にスリッ
ト37,41を金属テープの材料に腐食生成させる。金属
テープはエッチング浴を通過した後再び徹底的にクリー
ニングされ、他の処理部へ供給される。スリット37,4
1を具備させた金属テープはたとえば再び備蓄ローラに
巻き取ってよい。
合、参照スリット41はスリット37に平行なトラック
に位置するようにメジャーテープ29に形成されてい
る。特にガイドレールが非常に小型の場合には、参照ス
リット41をスリット37から十分な間隔で設けるには
メジャーテープの幅が狭すぎるケースが生じる。スリッ
ト37と参照スリット41がメジャーテープの幅方向に
おいて互いに密接して位置するような場合には、スリッ
ト37から発生するセンサ信号を参照スリット41から
発生するセンサ信号に重畳することがあり、その結果評
価回路35が、スリット37の走査による信号パルスな
のか参照スリット41による信号パルスなのか判別でき
なくなる。これにより位置測定装置の機能が阻害される。
このように、スリットのトラックを2個以上並設するた
めにメジャーテープ上に十分なスペースが提供されない
ケースに対しては、図7のガイドレールが適している。
このガイドレールでは、縦溝43の支持段部49の1つ
が拡幅されている。この拡幅部は、ガイドレール3に直
接穿設される参照穴41’のためのスペースを提供す
る。参照穴41’は、スリット37,41と同様にして、
センサ機構から放出された磁場の磁束密度を変動させ
る。したがって参照穴41’はスリット37,41と同じ
ように検出を行なう。たとえば0.6mmの径で穿設さ
れる参照穴41’は、参照スリット41の代わりのもの
である。この場合メジャーテープ29はスリット37だ
けを担持し、したがって幅狭にすることができる。参照
穴41’はカバーベルト47により覆われているので、
汚染および損傷から保護されている。
空間ができないよう配慮されることがある。カバーベル
トは、メジャーテープとの間にしっかりした結合部が存
在しないようにメジャーテープ上に載置されねばならな
い。この場合次のような問題が生じる。溶接の最、溶接ミ
スを回避するには、カバーベルトをガイドレールの縦溝
に圧入する必要がある。このため、使用される溶接装置
は、実際の溶接位置よりもいくぶん先行して位置する押
さえつけ装置を有している。この押さえつけ装置は、カ
バーベルトを押さえつけることにより、該カバーベルト
の下に中間空間なしに存在しているメジャーテープをも
機械的な押圧作用に曝すので、この押さえつけ装置メジ
ャーテープに対して不具合な作用を持っていることが明
らかになった。この押圧作用のためにメジャーテープが
変形するが、この変形はいかなる場合も二度と消滅する
ことはない。したがって最終的には、カバーベルトを押
さえつけることによりメジャーテープの精度に狂いが生
じる恐れがある。
3の支持段部49をわずかに傾斜させる。これを図8に
示す。図8からわかるように、支持段部49によって形
成される載置面は溝の外面のほうへわずかに加工してお
り、その角度αはたとえば約2゜である。カバーベルト
をこのように傾斜した支持段部に対し押し付けると、カ
バーベルトがわずかに湾曲するので、その下にあるメジ
ャーベルトからわずかに離間するこのようにしてメジャ
ーベルトは機械的な過圧作用から保護される。よって上
述のような変形の問題は生じない。
の一部分を示す図で、段状溝に挿入され、カバーベルト
により覆われるメジャーテープをも併せて示した図であ
る。
示す図である。
示す図である。
示す図である。
ドレールの詳細図である。
Claims (4)
- 【請求項1】互いに相対運動可能な2つの物体(3,
7)の相対位置を検出する検出装置にして、両物体
(3,7)のうち第1の物体(3)がマーク領域に配分
されたメジャーマーク(37,41)を担持し、両物体
(3,7)のうち第2の物体(7)がメジャーマーク
(37,41)に応答するセンサ装置(31)を担持
し、センサ装置(31)が両物体(3,7)の相対運動
に伴ってマーク領域を走行するようにした前記検出装置
を製造する方法であって、メジャーマーク(37,4
1)を第1の物体(3)とは別個のカバーベルト(4
7)により覆い、カバーベルト(47)を、その第1の
物体(3)側の平面によって第1の物体の載置面(4
9)に載置し、且つベルト縦方向に延びている両縦縁に
沿ってそれぞれ少なくとも1つの縦溶接継ぎ目(53)
により第1の物体(3)に固定するようにした前記方法
において、 カバーベルト(47)の異なる2つの縦縁に隣接する溶
接継ぎ目(53)を実質的に同時に形成させることを特
徴とする方法。 - 【請求項2】実質的に同時に形成される縦溶接継ぎ目
(53)を同じ溶接装置で形成させることを特徴とす
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】実質的に同時に形成される縦溶接継ぎ目
(53)を、カバーベルト(47)の縦方向の一端部か
ら同時に形成させることを特徴とする、請求項2に記載
の方法。 - 【請求項4】実質的に同時に形成される縦溶接継ぎ目
(153)を、二重焦点光学系を備えたレーザー溶接機
(169)を用いて形成させることを特徴とする、請求
項1から3までのいずれか一つに記載の方法。
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