JPH03500932A - 測定スケール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 測定スケール 技術分野 本発明は、測定スケール、例えば、光電スケール読み取り装置に使用するための スケールに関する。

背景技術 このようなスケールは、公知のように細長い金属スケール部材を有し、このスケ ール部材はその長手方向に交互にマークとスペースとが配備されている。

本出願人の先の出願である国際出願明細書（Ｎｏ、　ＷＯ３８１００３３１）は 、このようなスケール、および、それを輪転（ローリング）でもって製造する方 法について記載している。上記明細書に記載されたスケールは、可撓性帯状をな し、比較的伸びのないばね鋼からなる母材を有している。このばね鋼母材の上面 、および、下面には、より軟らかい銅層が施されている。スケールのマークとス ペースとが、対応形状を有する刻印ローラでもって、銅層の一方に刻印されてい る。そして、帯状体は、この刻印ローラ、および、平坦な円筒表面を有する支持 ローラの間のニップを通過させながら刻印される。

比較的伸びのない母材と、軟らかい刻印層とを備えた帯状体の構造は、刻印を許 容し、同時にローラ圧の下の長手方向伸びに対し、いくらかの安定性をスケール に付与するものではあるが、それにもかかわらず、輪転によって生ずる応力の結 果として、この輪転工程において、わずかではあるが、帯状体に歪みが導入され るのは避けられない。例えば、刻印表面層は他の表面層よりも歪みが大きく、こ の結果、帯状体のたわみ（ｂｏｗｉｎｇ）が生ずる。帯状体がローラ間から出る とき、帯状体中の応力は解放され、結果として、スケールの局部的ピッチにおい て、極めてわずかな変化があり得る。この誤差は累積し得る。

発明の開示 本発明は種々の形態を有し、各形態はこの影響を低減せんとするものである。

本発明の一形態は、細長いスケール部材を有し、該スケール部材は基準面を有す ると共に、周期的表面輪郭を有するようになされ、該輪郭が交互の第１面領域お よび第２面領域からなり、これらの面領域は、前記部材の長手方向を横切る方向 に細長（、また、基準面に対するそれぞれの配置に関して相違するようになされ た測定スケールの製造方法において、２つのニップ部材を有し、両者は周囲に交 互に高部と低部とからなる輪郭を有し、少なくとも１つのニップ部材の輪郭は、 前記スケールの表面輪郭と相補形をなすローリングニップを設ける段階と、前記 ２つのニップ部材の間に圧力を加えながらそのニップ間にスケール部材を通過さ せて、ニップ部材のそれぞれの輪郭に対応してスケール部材の対応面を変形させ る段階と、を含むことを特徴とする。

本発明の第１の形態では、前記２つのニップ部材が、好ましくは、ローラである 。前記２つのニップ部材は、好ましくは、測定スケールの対応面にほぼ等しい長 手方向の変形（ｓｔｒａｍ）を生じさせる輪郭を有している。前記２つのニップ 部材は、必須ではないけれども、例えば、同一輪郭を有していてもよい。前記ニ ップ部材の輪郭は、好ましくは、対称形である。

本発明の第２の形態は、細長いスケール部材を有し、該スケール部材は基準面を 有すると共に周期的表面輪郭を備えるようになされ、該輪郭が交互の第１面領域 および第２面領域からなり、これらの領域は前記部材の長手方向を横切る方向に 細長く、また基準面に対するそれぞれの配置に関して相違するようになされた測 定スケールの製造方法において、少な（とも一方が前記スケールの表面輪郭の相 補形の輪郭を有するローラである２つのニップ部材の間に、前記スケール部材を 通過させる段階と、前記ニップ部材の間に圧力を加えながら、前記輪郭に対応し て前記スケール部材の１つの表面を変形させる段階とを含み、前記ローラが自由 回転可能であることを特徴とする。

本発明の第２の形態では、ニップ部材の他方は他のローラであり、前記スケール 部材を２つのローラのニップを通過させるための駆動力が、前記他のローラを回 転駆動することにより与えられる。

前記他のローラは、平坦な円筒ローラであってもよく、あるいは本発明の第１の 形態で述べたような輪郭を有してもよい。

本発明の他の形態は２側面輪郭を有する測定スケールを含む。

上述した種々の形態では、横方向に延びる第１および第２の表面領域は、通常は 長手方向に対し直角に延びている。しかしながら、長手方向に対し他の角度をも って延びる表面領域が排除されるわけではない。

図面の簡単な説明 本発明の異なる形態の一例を添附図面を参照しつつ、以下説明する。

第１図は輪転装置と輪転されるスケールの側面図、 第２図は第１図の一部の拡大図である。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照するに、図示の実施例は国際出願Ｎｏ、ＷＯ３８１００３３１に示し た実施例の改良であり、さらなる情報は該出願を参照されたい。

輪転装置１００は、上側の刻印または成形ローラ１０１と、下側の支持または刻 印ローラ１０３とを含む。

ローラ１０１，１０３の間の圧力を調整するための、図示されないそれ自体公知 の手段が配設される。スケール１１０はスケール輪郭１０９を有する必要があり 、このスケール輪郭は、基準面１１０Ａに対して、それぞれ角度Ａと角度Ｃとを 成すように配置された第１面４２と第２面５２とが交互に画成されている（第２ 図）。スケール輪郭１０９はピッチＰで周期的に構成され、このピッチは０．０ ２０ｍｍのオーダとすることができる。ローラ１０１はその周囲にローラ輪郭１ ０２を有し、この輪郭はスケール輪郭１０９の相補形である。装置の操作に際し て、スケール１１０の素材１０７が上下のローラの間を通過させられ、ローラの 輪郭がスケール表面に刻印される。このようにして、上ローラ１０１が輪郭１０ ９とピッチＰとを決定する。ローラ輪郭１０２は、円筒形素材を適当精度でダイ ヤモンド切削することによって形成することができる。支持ローラ１０３は、同 様に、その周囲にローラ輪郭１０４を有し、この輪郭１０４は後述する理由によ り刻印ローラの輪郭と一致する。

スケール１１０は細長い可撓性部材、または、帯（ｔａｐｅ）であって、基板１ １１と２つの対向する表面層、または、輪郭層１１２，１２０とを含み、この輪 郭層は基板１１１よりも軟質の物質で構成される。ローラ圧、ローラ輪郭、およ び基板１１１と輪郭層１１２．１２０との相対硬度の間の関係は、輪郭層１１２ ．１２０のみがローラによって塑性的に変形され、基板１１１が塑性変形を受け ないように選定される。従って、輪転によって、スケールがその長さ方向に顕著 な延伸を受けないという意味において、基板１１１はローラ圧に対して安定であ る。これは、スケールが比較的長（、例えば、１メートル、または、これ以上の 場合に、特に有益である。前記の延伸効果は累積的だからである。また、輪郭層 １１２は基板より軟質で、可撓性であることにより、輪郭層１１２はヒステリシ スなしで、精密に形成されるローラ１、０１の輪郭を受容することができ、これ に対して、強靭な基板は製造工程および設置工程における破壊を防止するに必要 な機械強度を与える。

輪転によって生成されるスケールピッチの安定性を向上させるさらなる方法につ き、以下説明する。

この実施例において、基板１１１は厚さ約０．１ｍｍ、幅約６ｍｍのバネ鋼帯か ら成る。輪郭層１１２は基本的に銅から成り、約０．００９ｍｍの厚さを有する 。従って、輪郭層１１２は容易に変形して、前記輪郭１０９を有することが可能 であり、この輪郭の最高点１０９Ａと最低点１０９Ｂは０．００５ｍｍ　、より 好ましくは、０．００３ｍｍの高さ範囲内にある。輪転圧は過大にすべきではな く、輪郭１０９を層１１２の元の厚み内に部分的にのみ進入させ、最下点１０９ Ｂと基板１１１との間に十分な厚さを残すようにする。

この実施例において、層１１２は複合層であって、基板ｉｌｌから順次に、厚さ ０．０００２＋ｎｍのシアン化銅層１１５、厚さ０．００９ｍｍの酸性銅層１１ ６、厚さ約０．０００５ｍｍノニッケル層１１７　、厚さ約０．０００５ｍｍ（ ７）金層１１ｇとを含む。層１１５は、層１１６の酸性銅による拡散に対して、 基板の鋼を保護するために導入される。層１１５は、この機能を果たすことので きる他の任意の金属、例えばニッケルとすることができる。あるいは、層１１６ そのものがシアン化銅で構成されていれば、層１１５を省略することができる。

しかし、層１１６としては、酸性銅が好ましい。なぜならば、酸性銅は少な（と も輪転処理前に明るく、反射する仕上げ面を有するのに対して、シアン化銅は、 光学的スケールにはあまり適さない、にぶい仕上げ面を有するからである。層１ １６がそれ自体で十分な反射性を有しない場合には、反射性を持たせるために金 層１１８を導入することができる。

ニッケル層１１７は金層１１ｇの下層を成し、反射性を低下させるおそれのある 金への銅の拡散に対する防護層として作用する。または、金層が導入されないと きには、層１１６を酸化から保護する。層１１５〜１１８は、基板］、　ｌ　ｌ に対して、任意の公知方法、例えば、電気メッキ、無電解メッキ、または、加圧 接合によって設けることができる。

帯の反対側の輪郭層１２０は、層１１２と実質的に同じ複合層であり、順次、シ アン化銅の層１２１　、酸性鋼の層１２２、および、ニッケルの層１２３を含む 。しかしながら、図示のように、最後の金層は省略してもよい。

何故なら、スケールの下側に対しては高い反射性が要求されないからである。

輪郭層１２０には、層１１２と同一のスケール輪郭パターンが、支持ローラ１０ ３の輪郭１０４によって与えられる。両ローラは歯形を有し、素材１０７が両ロ ーラのニップ間を通して輪転されるとき、両ローラの歯形の頂部は、はとんど同 時に素材１０７に係合するので、素材にもたらされる曲げ力、およびそれに起因 する帯のゆがみは最少となる。

しかしながら、２つのローラの歯形をほとんど同時に係合させることは必須では ない。２つのローラの輪郭を同じにすることも必須ではない。最も重要な特徴は 、２つのローラが実質的に等しい塑性的変形を層１１２、１２０に導入すること である。このような結果が得られるローラ輪郭の他の組合せを用いることも可能 である。

ニップに対する駆動力は、支持ローラ１０３のみを駆動することによって与えら れる。刻印ローラ１０１は自由回転可能に配置されており、ニップを通過する帯 の作用の下に、矢印ｌＯの方向に回転する。帯は、ローラ１０３の矢印１２方向 の回転により駆動される。刻印ローラ１０１は駆動されず、自由回転可能である ということは、スケール輪郭を層１１２に刻印するとき、層１１２に及ぼされる 前向きおよび後向きの力を最少にすることを意味する。か（て、刻印工程中にお いて層１１２に剪断力が導入されることがない。

さらに、対称な輪郭１０２（角度Ａと角度Ｃとが等しい）とすることが好ましい 。かくて、輪郭１０２の歯形が層１１２中に押し込まれるとき、銅層１１６は前 向きおよび後向きに等しく、歯形の輪郭でもって押される。

それゆえ、刻印ローラによって引き起こされる前向き、または、後向きの正味の 力は存在しない。従って、銅層１１２には、このような剪断力が存在しないので 、ニップからの出口において力が除去されたとき、スケール輪郭のゆがみが、こ の解放により引き起こされない。刻印ローラ１０１、および、支持ローラ１０３ の両者とも、都合よく層１１２．１２０に等しい塑性的変形を与える歯形輪郭を 有しているので、矢印１２方向へのローラ１０３の回転により、ニップを介して の帯の適正な駆動に貢献する。もし、ローラ１０３が平坦な円筒表面を有してい る（国際出願明細書Ｎｏ、　ＷＯ３８１００３３１に示されているように）なら ば、帯に伝えられる駆動力は摩擦的なものである。帯の表面状態、および、ロー ラの変化に起因して、摩擦力が変化することが避けられず、これがスティックス リップを引き起こす。これはニップを介しての帯の速さが均一ではないことを意 味し、さらに重要なことは、帯がニップを通過するときの帯に及ぼされる前向き の力が変化することを意味する。これらの影響が刻印されるスケール輪郭１０９ のゆがみを引き起こす（特に、異なる剪断力が解放されるとき、所々に異なるピ ッチＰをもたらす）。

同一のローラ輪郭１０２．１０４の使用は、ポアソン効果（Ｐｏｉｓｓｏｎ　ｅ ｆｆｅｃｔ）　（帯材料のニップ圧による前向き。

後向き、および、横向きへの押しつぶし）が、歯形を有するローラ１０３の噛み 込みによって支配されることを確実とする。それ故に、ポアソン効果は付与され るニップ負荷に対して一定となり、ピッチＰの変化を引き起こさない。

２つのローラ間のニップ負荷は、有利的に調整可能とすることができる。負荷の 調整は、ポアソン効果を変化させ、これはピッチＰを所望の値に調整するために 用いることができる。一旦、正しく調整されたならば、ピッチが一定に保たれる のを確実とするために、この負荷はその後一定に維持されるべきである。

さらに好ましい特徴として、帯１０７、および、得られたスケール１１０には、 輪転工程中に、前向き、および、後向きに等しい引っ張り力Ｆ、、および、　Ｆ ｚを与えてもよい。引張り力付与装置としては、適当な公知装置が用いられる。

等しい、かつ、対向する引張り力は、輪郭１０２の歯形が層１１２に刻印される とき、前向き、あるいは、後向きの正味剪断力が導入されないことを確実とする のに寄与する。

刻印工程の後に、残留応力を除去するために、さらに、応力解放工程が帯に施さ れると好都合である。

上述の実施例では、支持ローラのみが駆動されているけれども、いずれかの、あ るいは、両方のローラを駆動することにより、あるいは、同時に、または、同時 にではなく駆動されてもよいローラを介して、帯を供給することにより、本発明 の効果を得ることももちろん可能である。

国際調査報告 ＳＡ　３１０７６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）細長いスケール部材を有し、該スケール部材は基準面を有すると共に周期的 表面輪郭を有するようになされ、該輪郭が交互の第１および第２面領域からなり 、これらの面領域は前記部材の長手方向を横切る方向に細長く、また、基準面に 対するそれぞれの配置に関して相違するようになされた測定スケールの製造方法 において、 ２つのニップ部材を有し、両者は周囲に交互に高部と低部とからなる輪郭を有し 、少なくとも１つのニップ部材の輪郭は前記スケールの表面輪郭と相補形をなす ローリングニップを設ける段階と、 前記２つのニップ部材の間に圧力を加えながらそのニップ間にスケール部材を通 過させて、ニップ部材のそれぞれの輪郭に対応してスケール部材の対応面を変形 させる段階と、 を含むことを特徴とする測定スケールの製造方法。 ２）前記２つのニップ部材がローラであることを特徴とする請求の範囲第１項記 載の測定スケールの製造方法。 ３）前記２つのニップ部材は、測定スケールの対応面にほぼ等しい長手方向の変 形を生じさせる輪郭を有していることを特徴とする請求の範囲第１項または第２ 項に記載の測定スケールの製造方法。 ４）前記２つのニップ部材は、ほぼ同一輪郭を有していることを特徴とする請求 の範囲第３項に記載の測定スケールの製造方法。 ５）前記ニップ部材の輪郭は、ほぼ対称形であることを特徴とする請求の範囲第 １項ないし第４項のいずれかに記載の測定スケールの製造方法。 ６）細長いスケール部材を有し、該スケール部材は基準面と２つの対向する側部 とを有し、該両側部は交互の第１面領域および第２面領域からなる周期的表面輪 郭を有し、前記第１および第２面領域は前記部材の長手方向に対して横方向に細 長く、かつ前記基準面に対するそれぞれの配置に関して相違するようになされた ことを特徴とする測定スケール。 ７）前記スケール部材は、基板と、該基板より軟質材の２つの層と、前記基板の 各側上の前記１つの層とを有し、前記表面輪郭が前記軟質層に施されていること を特徴とする請求の範囲第６項記載のスケール。 ８）細長いスケール部材を有し、該スケール部材は基準面を有すると共に周期的 表面輪郭を備えるようになされ、該輪郭が交互の第１面領域および第２面領域か らなり、これらの領域は前記部材の長手方向を横切る方向に細長く、また基準面 に対するそれぞれの配置に関して相違するようになされた測定スケールの製造方 法において、少なくとも一方が、前記スケールの表面輪郭の相補形の輪郭を有す るローラである２つのニップ部材の間に、前記スケール部材を通過させる段階と 、前記ニップ部材の間に圧力を加えながら、前記輪郭に対応して前記スケール部 材の１つの表面を変形させる段階とを含み、前記ローラが自由回転可能であるこ とを特徴とする測定スケールの製造方法。 ９）ニップ部材の他方は他のローラであり、前記スケール部材を２つのローラの ニップを通過させるための駆動力が、前記他のローラを回転駆動することにより 与えられることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。 １０）前記他のローラが、平坦な円筒ローラであることを特徴とする請求の範囲 第９項に記載の方法。 １１）前記他のローラもまた周期的表面輪郭を有することを特徴とする請求の範 囲第９項に記載の方法。