JP4571768B2 - 光学スケールを製造するための方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、光電スケール読み取り装置にて使用するためのスケールを製造することに関する。
【０００２】
２つの部材の相対的な変位を測定するための光電スケール読み取り装置に関する周知の形態は、部材の一方に周期的なパターンを画成するスケール指標を有するスケールと、他方の部材に設けられた読み取りヘッドと、スケールを照明するための手段と、読み取りヘッドに対して移動する干渉縞を生じさせるためにスケール指標からの光と相互作用するための周期的回折手段と、変位の測定を引き起こすために干渉縞に応答する読み取りヘッド内の検出手段とを具えている。
【０００３】
このような装置の一例は、欧州特許出願第０２０７１２１号ならびに米国特許出願第４９７４９６２号に開示されており、それぞれ照明のための手段と読み取りヘッド内の周期的回折手段とを示している。米国特許出願第４９２６５６６号は、スケール指標のピッチが例えば２０μｍまたは４０μｍであって、転造によって作られる可撓性テープの形態のスケールを製造する方法を開示している。照明手段，回折手段および干渉縞に応答する検出手段は、米国特許出願第５３０２８２０号に記述された方法にて読み取りヘッドに一体化されることができる。このようなスケールは、国際公開第９４／２５８３０号に開示されているように、その長さに沿って基準指標を有することができ、円筒状のローラを用いて適切な間隔でスケールを型押加工することにより、くぼみがスケールに設けられている。
【０００４】
１本のスケールの生産において、例えば米国特許出願第４９２６５６６号に記述されているように、スケールのエンボス加工された凹凸輪郭の斜面は良好に画成されるものの、頂部は多少不規則である傾向がある。これは、スケールが一端から照明されるスケール読み取り装置において問題ではないけれども、これは、頂部が読み取られないので、スケールが一側面から照明され、頂部が読み取られる装置において問題である可能性がある。
【０００５】
本発明の第１の形態によると、光電スケール読み取り装置にて用いるための１本のスケールを製造する方法が提供され、この１本のスケールに谷部および頂部の連続である凹凸輪郭を形成するためのエンボス加工処理を施すことを具え、このエンボス加工処理の後、当該エンボス加工処理からのじょう乱を排除するように頂部に作用してそれらの形状をより規則正しくするための追加処理が１本のスケールに施される。
【０００６】
この追加処理は、頂部をそれらの形状に関してより規則正しくするため、エンボス加工される１本のスケールを第１および第２のローラの間を通過させることを具えることができる。この場合、ローラの一方は１本のスケールをローラ間に通すための駆動ローラであってよい。あるいは、１本のスケールはローラを介して引き抜かれることができる。ローラのそれぞれは、平滑なローラであってよい。
【０００７】
本発明の第２の形態において、エンボス加工処理またはそれらの形状をより規則正しくするためにスケールに作用する処理中に、このスケールに基準指標または識別指標をもたらす方法が提供される。
【０００８】
基準指標または識別指標は、適当な指標を持った適切なローラを与えることにより、何れかの処理においてスケールに刻印されることができる。
【０００９】
さて、本発明が一例として添付図面を参照しつつ記述されよう。
【００１０】
まず、光電スケール読み取り装置にて用いるための１本のスケール１が、例えば米国特許出願第４９２６５６６号で記述されているような方法により製造され、このスケールは、図１に示されるように上部および下部ローラ１０，１２の間を通過し、上部ローラ１０はスケールの望ましい凹凸輪郭に対応した凹凸輪郭１４を有する。下部ローラ１２は平坦であってよく、または米国特許第５０８８２０９号に記述されるように、これもまた、凹凸輪郭を有することができる。このエンボス加工処理は、結果として谷部１８および頂部１６の連続であるスケールの凹凸輪郭になる。一般に、スケールは銅の層で被覆されたばね鋼であってよい。これは、米国特許出願第４９２６５６６号に記述されているように、ニッケルおよび／または金でめっきされることができる。谷部および頂部の連続は、このような装置において光学的に読み取ることができる指標をもたらす。
【００１１】
次に、図２に示されるように、エンボス加工された１本のスケール１は、上部円筒状ローラ２と下部の支持円筒状ローラ２２との間を通過され、後者は、例えば駆動ローラである。一例として、ローラ２０は平滑な無電解ニッケル被覆を持つ鋼コアで形成されることができる。ローラ２２の駆動によってローラ２０および２２の間を通過させる代わりに、１本のスケール１はローラを介して引き抜かれることができる。
【００１２】
前述の処理の効果は、それらの形状に関して１本のスケール１の凹凸輪郭の頂部の形状をより規則正しくすることであり、１本のスケールの使用中に頂部からの反射によって獲得される信号を増大およびより予測可能にし、先のエンボス加工処理からのめっきの欠陥およびじょう乱を大幅に排除する。例えば、頂部１６は図５中の３０で示されるように平坦にされることができる。このように平坦にされた頂部は、側方から照明される場合であっても、改善された光の反射をもたらす。
【００１３】
一般に、上部円筒状ローラ２０は、平坦なローラである。下部円筒状ローラ２２は、平坦なローラか、またはローラ１２と同じような凹凸輪郭付きローラの何れかである。あるいは、この操作はスケールの頂部に適切な指標を残す適切な刻印付きトップローラと共に行われることができる。これらは、単なる部品番号または他の識別であってよいが、同時に基準指標を付与したり、絶対位置のコード化を付与したり、または自動読み取りヘッドの構成をもたらすような、何らかの機能を実行するために用いられることができる。
【００１４】
この追加処理がスケールの精度を乱さないようにスケールのピッチに対して本質的に恒久的な効果を有するべきではないことは注意されるべきである。
【００１５】
指標は、望ましい指標２４と逆に図３のように上部ローラに対してレーザーエッチング加工することにより、スケールの頂部に付されることができる。エンボス加工されるスケールがローラを通過すると、指標がスケールの頂部に刻設され、ローラの回転毎にスケールに対して指標の繰り返しを生じさせる。この方法は、スケールに識別番号などを付すことに対して特に都合がよい。
【００１６】
基準指標もまた、図４に示されるような平坦な先端のチゼル２６の如きエンボス加工装置を上部ローラと合体することにより、スケールに付されることができる。チゼルがスケールに衝突するため、これは頂部の一部を平坦にし、スケールに光沢のある平面反射鏡の如き反射形状２８を作る。
【００１７】
スケールに指標を製造する他の方法は、化学的エッチングによって行われる。例えば最初に銅、次に金で被覆されたばね鋼のスケールを使用し、金の外側層の一部が銅の下層を露出させるために機械的に除去される。露出した銅は、これを黒化するために例えば硫酸ナトリウムを用いて化学的に処理される。４０μｍ周期の増分スケールにおいて、この方法により作り出される２００μｍの幅の黒線は、増分信号が参照指標を通過するような寸法においてこれが２０％の低下を受けるだけであるという結果を生ずる。これは、欧州特許第２０７１２１号に記述されているような読み取りヘッドのフィルタ効果の結果である。
【００１８】
指標は、スケール製造工程に関する次のステップの如き他のステップ、または最初のエンボス加工ステップにて同様な方法でスケールに付すことができる。次のステップにて基準指標を付すことは、ローラ以外の型押装置が用いられることができ、基準指標が不規則なパターンで付けられることを可能にするという利点を有する。最初のエンボス加工ステップにて指標を付されるスケールは、このスケールに対して極めて僅かな作用を持つ平坦なローラを通過させられることができる。
【００１９】
指標が識別番号である場合、これはスケールの全幅か、あるいはスケールの幅のごく一部（すなわち、一方の端縁の辺り）に刻設されることができる。
【００２０】
スケール上の基準指標は、単一か、周期的か、または特定な順序であってよい。幅の異なる明暗線の疑似乱数パターンは、対応する検出パターンにて検出されることができる自己相関参照指標をもたらすように、スケールの長手方向に形成されることができる。スケールにおける一連の明暗線は、レンズとして作用する帯域板を形成するように配されることができ、対応する検出器に参照パターンを映し出すために用いられることができる。指標のパターンもまた、（前述の方法によって）与えられることができ、スケールに沿った絶対位置に関する情報をコード化する。
【００２１】
スケールに指標を付ける前述の方法の何れも、より規則正しく頂部１６を作るための追加処理をたとえ行わずとも、独立して用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 １本のスケールに対するエンボス加工処理の概略図である。
【図２】 １本のスケールに作用する２つのローラの概略図である。
【図３】 上部ローラにレーザーエッチング加工を加えた図２のローラを示す。
【図４】 上部ローラにエンボス加工手段を付けた図２のローラを示す。
【図５】 完成したスケールの凹凸輪郭を示す。
本発明は、光電スケール読み取り装置にて使用するためのスケールを製造することに関する。
【０００２】
２つの部材の相対的な変位を測定するための光電スケール読み取り装置に関する周知の形態は、部材の一方に周期的なパターンを画成するスケール指標を有するスケールと、他方の部材に設けられた読み取りヘッドと、スケールを照明するための手段と、読み取りヘッドに対して移動する干渉縞を生じさせるためにスケール指標からの光と相互作用するための周期的回折手段と、変位の測定を引き起こすために干渉縞に応答する読み取りヘッド内の検出手段とを具えている。
【０００３】
このような装置の一例は、欧州特許出願第０２０７１２１号ならびに米国特許出願第４９７４９６２号に開示されており、それぞれ照明のための手段と読み取りヘッド内の周期的回折手段とを示している。米国特許出願第４９２６５６６号は、スケール指標のピッチが例えば２０μｍまたは４０μｍであって、転造によって作られる可撓性テープの形態のスケールを製造する方法を開示している。照明手段，回折手段および干渉縞に応答する検出手段は、米国特許出願第５３０２８２０号に記述された方法にて読み取りヘッドに一体化されることができる。このようなスケールは、国際公開第９４／２５８３０号に開示されているように、その長さに沿って基準指標を有することができ、円筒状のローラを用いて適切な間隔でスケールを型押加工することにより、くぼみがスケールに設けられている。
【０００４】
１本のスケールの生産において、例えば米国特許出願第４９２６５６６号に記述されているように、スケールのエンボス加工された凹凸輪郭の斜面は良好に画成されるものの、頂部は多少不規則である傾向がある。これは、スケールが一端から照明されるスケール読み取り装置において問題ではないけれども、これは、頂部が読み取られないので、スケールが一側面から照明され、頂部が読み取られる装置において問題である可能性がある。
【０００５】
本発明の第１の形態によると、光電スケール読み取り装置にて用いるための１本のスケールを製造する方法が提供され、この１本のスケールに谷部および頂部の連続である凹凸輪郭を形成するためのエンボス加工処理を施すことを具え、このエンボス加工処理の後、当該エンボス加工処理からのじょう乱を排除するように頂部に作用してそれらの形状をより規則正しくするための追加処理が１本のスケールに施される。
【０００６】
この追加処理は、頂部をそれらの形状に関してより規則正しくするため、エンボス加工される１本のスケールを第１および第２のローラの間を通過させることを具えることができる。この場合、ローラの一方は１本のスケールをローラ間に通すための駆動ローラであってよい。あるいは、１本のスケールはローラを介して引き抜かれることができる。ローラのそれぞれは、平滑なローラであってよい。
【０００７】
本発明の第２の形態において、エンボス加工処理またはそれらの形状をより規則正しくするためにスケールに作用する処理中に、このスケールに基準指標または識別指標をもたらす方法が提供される。
【０００８】
基準指標または識別指標は、適当な指標を持った適切なローラを与えることにより、何れかの処理においてスケールに刻印されることができる。
【０００９】
さて、本発明が一例として添付図面を参照しつつ記述されよう。
【００１０】
まず、光電スケール読み取り装置にて用いるための１本のスケール１が、例えば米国特許出願第４９２６５６６号で記述されているような方法により製造され、このスケールは、図１に示されるように上部および下部ローラ１０，１２の間を通過し、上部ローラ１０はスケールの望ましい凹凸輪郭に対応した凹凸輪郭１４を有する。下部ローラ１２は平坦であってよく、または米国特許第５０８８２０９号に記述されるように、これもまた、凹凸輪郭を有することができる。このエンボス加工処理は、結果として谷部１８および頂部１６の連続であるスケールの凹凸輪郭になる。一般に、スケールは銅の層で被覆されたばね鋼であってよい。これは、米国特許出願第４９２６５６６号に記述されているように、ニッケルおよび／または金でめっきされることができる。谷部および頂部の連続は、このような装置において光学的に読み取ることができる指標をもたらす。
【００１１】
次に、図２に示されるように、エンボス加工された１本のスケール１は、上部円筒状ローラ２と下部の支持円筒状ローラ２２との間を通過され、後者は、例えば駆動ローラである。一例として、ローラ２０は平滑な無電解ニッケル被覆を持つ鋼コアで形成されることができる。ローラ２２の駆動によってローラ２０および２２の間を通過させる代わりに、１本のスケール１はローラを介して引き抜かれることができる。
【００１２】
前述の処理の効果は、それらの形状に関して１本のスケール１の凹凸輪郭の頂部の形状をより規則正しくすることであり、１本のスケールの使用中に頂部からの反射によって獲得される信号を増大およびより予測可能にし、先のエンボス加工処理からのめっきの欠陥およびじょう乱を大幅に排除する。例えば、頂部１６は図５中の３０で示されるように平坦にされることができる。このように平坦にされた頂部は、側方から照明される場合であっても、改善された光の反射をもたらす。
【００１３】
一般に、上部円筒状ローラ２０は、平坦なローラである。下部円筒状ローラ２２は、平坦なローラか、またはローラ１２と同じような凹凸輪郭付きローラの何れかである。あるいは、この操作はスケールの頂部に適切な指標を残す適切な刻印付きトップローラと共に行われることができる。これらは、単なる部品番号または他の識別であってよいが、同時に基準指標を付与したり、絶対位置のコード化を付与したり、または自動読み取りヘッドの構成をもたらすような、何らかの機能を実行するために用いられることができる。
【００１４】
この追加処理がスケールの精度を乱さないようにスケールのピッチに対して本質的に恒久的な効果を有するべきではないことは注意されるべきである。
【００１５】
指標は、望ましい指標２４と逆に図３のように上部ローラに対してレーザーエッチング加工することにより、スケールの頂部に付されることができる。エンボス加工されるスケールがローラを通過すると、指標がスケールの頂部に刻設され、ローラの回転毎にスケールに対して指標の繰り返しを生じさせる。この方法は、スケールに識別番号などを付すことに対して特に都合がよい。
【００１６】
基準指標もまた、図４に示されるような平坦な先端のチゼル２６の如きエンボス加工装置を上部ローラと合体することにより、スケールに付されることができる。チゼルがスケールに衝突するため、これは頂部の一部を平坦にし、スケールに光沢のある平面反射鏡の如き反射形状２８を作る。
【００１７】
スケールに指標を製造する他の方法は、化学的エッチングによって行われる。例えば最初に銅、次に金で被覆されたばね鋼のスケールを使用し、金の外側層の一部が銅の下層を露出させるために機械的に除去される。露出した銅は、これを黒化するために例えば硫酸ナトリウムを用いて化学的に処理される。４０μｍ周期の増分スケールにおいて、この方法により作り出される２００μｍの幅の黒線は、増分信号が参照指標を通過するような寸法においてこれが２０％の低下を受けるだけであるという結果を生ずる。これは、欧州特許第２０７１２１号に記述されているような読み取りヘッドのフィルタ効果の結果である。
【００１８】
指標は、スケール製造工程に関する次のステップの如き他のステップ、または最初のエンボス加工ステップにて同様な方法でスケールに付すことができる。次のステップにて基準指標を付すことは、ローラ以外の型押装置が用いられることができ、基準指標が不規則なパターンで付けられることを可能にするという利点を有する。最初のエンボス加工ステップにて指標を付されるスケールは、このスケールに対して極めて僅かな作用を持つ平坦なローラを通過させられることができる。
【００１９】
指標が識別番号である場合、これはスケールの全幅か、あるいはスケールの幅のごく一部（すなわち、一方の端縁の辺り）に刻設されることができる。
【００２０】
スケール上の基準指標は、単一か、周期的か、または特定な順序であってよい。幅の異なる明暗線の疑似乱数パターンは、対応する検出パターンにて検出されることができる自己相関参照指標をもたらすように、スケールの長手方向に形成されることができる。スケールにおける一連の明暗線は、レンズとして作用する帯域板を形成するように配されることができ、対応する検出器に参照パターンを映し出すために用いられることができる。指標のパターンもまた、（前述の方法によって）与えられることができ、スケールに沿った絶対位置に関する情報をコード化する。
【００２１】
スケールに指標を付ける前述の方法の何れも、より規則正しく頂部１６を作るための追加処理をたとえ行わずとも、独立して用いられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 １本のスケールに対するエンボス加工処理の概略図である。
【図２】 １本のスケールに作用する２つのローラの概略図である。
【図３】 上部ローラにレーザーエッチング加工を加えた図２のローラを示す。
【図４】 上部ローラにエンボス加工手段を付けた図２のローラを示す。
【図５】 完成したスケールの凹凸輪郭を示す。
Claims (12)
- １本のスケール(１)に谷部(１８)および頂部(１６)の連続である凹凸輪郭を形成するエンボス加工処理を施すこと
を具え、前記エンボス加工処理の後に、前記１本のスケールは前記エンボス加工処理からのじょう乱を排除するように前記頂部に作用してそれらの形状をより規則正しくするための追加処理が施されること
を特徴とする光電スケール読み取り装置のためのスケールを製造するための方法。 - 前記追加処理は、前記１本のスケール(１)を、上部円筒状ローラ(２０)と下部の支持円筒状ローラ(２２)との間に通すことを含む請求項１に記載のスケールを製造するための方法。
- 前記下部の支持円筒状ローラ(２２)が駆動ローラである請求項２に記載のスケールを製造するための方法。
- 前記１本のスケール(１)は、前記ローラ(２０，２２)を介して引き抜かれる請求項２に記載のスケールを製造するための方法。
- 前記上部ローラ(２０)は、平滑な無電解被覆を持った鋼コアで作られている請求項２から請求項４の何れかに記載のスケールを製造するための方法。
- 前記上部ローラ(２０)は、前記スケールに適切な指標を残すために適切に刻印されている請求項２から請求項５の何れかに記載のスケールを製造するための方法。
- 指標が前記エンボス加工処理中に前記スケールに付され、前記エンボス加工処理は前記スケールが上部エンボス加工ローラ(１０)および下部エンボス加工ローラ(１２)を通過することを具え、前記上部エンボス加工ローラ(１０)は前記指標を作るために適切に刻印されている請求項１から請求項５の何れかに記載のスケールを製造するための方法。
- 指標は、前記エンボス加工処理からのじょう乱を排除してそれらの頂部をより規則正しくするために前記スケールに作用する追加処理の後に続く次のステップにて前記スケールに付される請求項１から請求項５の何れかに記載のスケールを製造するための方法。
- 前記上部ローラ(２０)または前記上部エンボス加工ローラ(１０)は、レーザーエッチング加工により刻印されている請求項６または請求項７に記載のスケールを製造するための方法。
- 適切に刻印された上部ローラ(２０)か、適切に刻印された上部エンボス加工ローラ(１０)か、あるいは次のステップにより前記スケールの外側層が選択的に除去され、前記スケールは前記指標を黒くするために化学的に処理される請求項６から請求項８の何れかに記載のスケールを製造する方法。
- 前記上部ローラ(２０)または前記上部エンボス加工ローラ(１０)は、エンボス加工手段またはこのエンボス加工手段を用いることを含む前記次のステップにて刻印されている請求項６から請求項８の何れかに記載のスケールを製造するための方法。
- 前記エンボス加工手段は、少なくとも１つの平坦な先端のチゼル(２６)を具えている請求項９に記載のスケールを製造するための方法。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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| GB9924332.1 | 1999-10-15 | ||
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Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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