DE102011078956A1

DE102011078956A1 - Teilungsträger für eine Positionsmesseinrichtung und Verfahren zur Herstellung des Teilungsträgers

Info

Publication number: DE102011078956A1
Application number: DE102011078956A
Authority: DE
Inventors: Alexander Frank; Josef Müller; Marcus Affa; Dr. Heumann Martin; Robert Görsch
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-17
Also published as: JP6172898B2; JP2013019899A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Teilungsträger für eine Positionsmesseinrichtung, mit einem zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden Trägerkörper (1), auf dessen erster Oberfläche (10a) eine Messteilung (15) vorgesehen ist, und mit einem metallischen Substrat (3), an dem der Trägerkörper (1) mit einer der ersten Oberfläche (10a) gegenüber liegenden zweiten Oberfläche (10b) anliegt und mit dem der Trägerkörper (1) fest verbunden ist. Dabei erstreckt sich an einer dem Trägerkörper (1) abgewandten Oberfläche (32) des Substrats (3) ein Ergänzungskörper (2) parallel zu dem Trägerkörper (1), der um die Dicke (D) des Substrates (3) von dem Trägerkörper (1) beabstandet ist und der fest mit dem Substrat (3) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Teilungsträger für eine Positionsmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.
Ein derartiger Teilungsträger, der z.B. als ein (linearer) Maßstab für eine Längenmesseinrichtung oder als Teilscheibe für eine Winkelmesseinrichtung ausgebildet sein kann, umfasst zur Anwendung bei induktiven Messsystemen einen aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigten Trägerkörper, auf dessen einer (erster) Oberfläche eine mittels einer zugeordneten Abtasteinheit induktiv abzutastende Messteilung aufgebracht ist, die zumindest teilweise in Form einer strukturierten Metallbeschichtung (Kupferschicht) ausgeführt ist.
Ein induktiver Drehwinkelsensor mit einem solchen Teilungsträger ist beispielsweise aus der DE 10 2008 017 857 A1 bekannt.
Der Teilungsträger einer induktiven Positionsmesseinrichtung wird z.B. an einer Werkzeugmaschine befestigt, um durch Abtastung von dessen Messteilung mittels einer an einem anderen Maschinenteil befestigten Abtasteinheit die Lage zweier zueinander bewegbarer Maschinenteile bestimmen zu können. Hierfür kann es von Bedeutung sein, dass der Teilungsträger einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Wärmeausdehnungskoeffizienten) aufweist, der dem Ausdehnungskoeffizienten des Maschinenteiles, an dem der Teilungsträger festgelegt wird, oder eines durch die Maschine zu bearbeitenden Werkstückes entspricht. Die relevanten Bauteile (Maschinenteile, Werkstücke oder dergl.) bestehen regelmäßig aus Metall, insbesondere Stahl, sodass vorteilhaft der Wärmeausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers möglichst in Übereinstimmung mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der betreffenden Metalle (Stähle) gebracht werden soll.
Hierzu ist es aus der US 2004/0211078 A1 bekannt, den aus einem Leiterplattenmaterial bestehenden Trägerkörper eines Maßstabs fest mit einem metallischen Substrat zu verbinden, dessen Ausdehnungskoeffizient bestimmend ist für den Ausdehnungskoeffizienten des resultierenden Teilungsträgers, wobei das metallische Substrat so ausgewählt wird, dass der Ausdehnungskoeffizient einen bestimmten, vorgegebenen Wert annimmt.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Teilungsträger für eine Positionsmesseinrichtung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines Teilungsträgers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Hiernach ist vorgesehen, dass ein metallisches Substrat, an dem der Trägerkörper mit einer seiner ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche anliegt und mit dem der Trägerkörper (an seiner zweiten Oberfläche) fest verbunden ist, zusätzlich an einer dem Trägerkörper abgewandten Seite mit einem Ergänzungskörper (z.B. aus einem isolierenden Material bestehend) versehen ist, der sich vor der dem Trägerkörper abgewandten Seite des Substrates parallel zu jenem Trägerkörper erstreckt und dabei ebenfalls an dem Substrat anliegt und mit diesem verbunden ist. Das heißt, der Trägerkörper der Messteilung und der zusätzliche Ergänzungskörper sind beidseits des metallischen Substrates (als einem metallischen Kern des Teilungsträgers) angeordnet und dabei um die Dicke des Substrates voneinander beabstandet, wodurch ein symmetrischer Querschnittsaufbau des resultierenden Teilungsträgers erreicht werden kann.
Das Material des Ergänzungskörpers und die Dicke können derart gewählt werden, dass der Ergänzungskörper zumindest annähernd die gleichen mechanischen Eigenschaften aufweist wie der Trägerkörper. Durch das Vorsehen des Ergänzungskörpers wird einer Verbiegung des Teilungsträgers – hervorgerufen durch den Bimetalleffekt – entgegengewirkt. Die daraus resultierenden Vorteile machen sich bereits bei der Herstellung des Teilungsträgers bemerkbar, indem trotz des Wärmeeintrags beim Verpressen keine Wölbung auftritt. Auch bei der Verwendung des Teilungsträgers zur Positionsmessung wirkt sich die Erfindung durch Erreichen einer hohen Messgenauigkeit und guter Reproduzierbarkeit aus, da der Teilungsträger auch bei sich ändernden Umgebungsbedingungen, insbesondere Temperatur oder Feuchtigkeit, seine Form beibehält.
Die Dicke des metallischen Substrates sowie die Art der (festen) Verbindung mit dem Trägerkörper der Messteilung und dem gegenüberliegend angeordneten Ergänzungskörper sind dabei so gewählt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des durch das Substrat sowie den Trägerkörper und den Ergänzungskörper gebildeten Teilungsträgers im Wesentlichen durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates bestimmt wird. Das heißt, der Wärmeausdehnungskoeffizient des resultierenden Teilungsträgers soll um höchstens 10 % von dem Wärmeausdehnungskoeffizient des metallischen Substrates abweichen.
Die Dicke des Substrates ist insbesondere so zu wählen, dass ein zur Kompensation des Unterschieds der thermischen Ausdehnungskoeffizienten hinreichend großes Verhältnis der Federkonstanten des Substrates einerseits sowie des Träger- und Ergänzungskörpers andererseits erreicht wird. Formelmäßig wird die Federkonstante D bestimmt durch das Produkt aus Elastizitätsmodul E und Querschnittsfläche A bezogen auf die Ausdehnung L des Teilungsträgers in Messrichtung. Es gilt also D = E × A / L; mit A = B × d, wobei B die Breite und d die Dicke der jeweiligen Komponente des Teilungsträgers ist. Wenn die Breite B und die Ausdehnung L in Messrichtung für das Substrat, den Trägerkörper und den Ergänzungskörper gleich sind, kommt es bei dem metallischen Substrat auf das Produkt aus dessen Elastizitätsmodul und dessen Dicke an, während bei dem Träger- und Ergänzungskörper das Produkt aus dem Elastizitätsmodul des verwendeten isolierenden (Leiterplatten-)Materials und der resultierenden Dicke beider Körper heranzuziehen ist.
Die Substratdicke liegt beispielsweise zwischen 0.2 mm und 1.0 mm, insbesondere zwischen 0.3 mm und 0.6 mm. Und die Dicke des Trägerkörpers (und damit vorteilhaft auch des Ergänzungskörpers) liegt beispielsweise zwischen 0.10 mm und 0.20 mm, insbesondere bei etwa 0.125 mm.
Für eine symmetrische Ausgestaltung des Teilungsträgers kann insbesondere vorgesehen sein, dass

– der Ergänzungskörper aus dem gleichen Material besteht wie der Trägerkörper und/oder
– der Ergänzungskörper die gleiche Dicke (Ausdehnung senkrecht zur Erstreckungsebene des Substrates) aufweist wie der Trägerkörper und/oder
– der Ergänzungskörper die gleiche Ausdehnung entlang des Substrates aufweist wie der Trägerkörper.

Dabei ist der Ergänzungskörper vorteilhaft dem Trägerkörper derart gegenüberliegend angeordnet, dass die beiden Körper durch Spiegelung an einer durch das Substrat aufgespannten Ebene ineinander überführbar sind, insbesondere der Ergänzungskörper dem Trägerkörper senkrecht zur Erstreckungsebene des Substrates gegenüber liegt.
Als Material für den Trägerkörper (und damit vorteilhaft auch für den Ergänzungskörper) ist Leiterplattenmaterial geeignet, das beispielsweise aus einem Trägermaterial (z.B. Glasgewebe) und einem Harz (z.B. Epoxydharz) besteht, wie zum Beispiel DURAVER^® E-Qualität 104 der Firma ISOLA, das eine Harzmatrix geringer Sprödigkeit aufweist und daher nach einem Verpressen zuverlässig an dem Substrat haften kann. Eine mögliche Alternative ist das Leiterplattenmaterial IS 410 der Firma ISOLA.
Das Substrat besteht vorteilhaft aus einem ferromagnetischen, insbesondere weichmagnetischen Material, wie zum Beispiel ferromagnetischem Stahl, und kann zum Beispiel als ein Blechteil ausgeführt sein. Durch die Permeabilität des Substrates wird der magnetische Widerstand des in dem Positionsmeßsystem resultierenden Magnetkreises reduziert, was zu einer erhöhten Induktion in den Empfängerwicklungen einer der Messteilung zugeordneten Abtasteinheit führt. Gegenüber einem Teilungsträger, der vollständig aus einem isolierenden Material besteht, kann das Signal um etwa 35% gesteigert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Trägerkörper (und damit vorteilhaft auch der Ergänzungskörper) mindestens zweilagig ausgeführt, wobei eine Lage des Trägerkörpers an ihrer dem Substrat abgewandten Oberfläche die Messteilung aufweist und eine andere Lage des Trägerkörpers mit ihrer dem Substrat zugewandten Oberfläche an dem Substrat anliegt und zudem in geeigneter Weise fest mit dem Substrat verbunden ist. Hierdurch lässt sich die Haftung zwischen dem Substrat und dem Trägerkörper erhöhen, um eine zuverlässige, feste Verbindung zu schaffen. Insbesondere wird das Risiko reduziert, dass es bei der Herstellung der Messteilung an der dem Substrat abgewandten Oberfläche des Trägerkörpers (durch Ätzen) zu einem zumindest teilweisen Ablösen des Trägerkörpers von dem Substrat kommen könnte.
Die Verbindung zwischen dem Substrat und dem Trägerkörper (und damit vorteilhaft zwischen dem Substrat und dem Ergänzungskörper) kann durch Verpressen erfolgen, und zwar vorteilhaft allein durch Verpressen, also insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher, separater Verbindungsmittel, wie zum Beispiel eines Klebemittels; d.h., ohne Einbringen einer zusätzlichen Klebstoffschicht zwischen dem Trägerkörper (und vorteilhaft auch dem Ergänzungskörper) einerseits und dem Substrat andererseits. Dies lässt sich z.B. erreichen, indem für den Trägerkörper (und den Ergänzungskörper) ein Material, insbesondere ein Leiterplattenmaterial, verwendet wird, welches beim Verpressen eine fest haftende Verbindung mit dem Substrat eingeht. Als Leiterplattenmaterial eignet sich insbesondere ein sogenanntes Prepreg („preimpregnated fibres“; zu deutsch: vorimprägnierte Fasern), also ein Material, das aus einem Trägermaterial und einem Harz besteht. Das Trägermaterial ist ein Gewebe, insbesondere Glasgewebe und das Harz ein duroplastischer Kunststoff, insbesondere Epoxydharz.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Teilungsträger über sein Substrat an einer Tragstruktur festgelegt, wobei in diesem Fall die Tragstruktur und das Substrat vorteilhaft so ausgewählt sind, dass deren Ausdehnungskoeffizienten zumindest weitgehend übereinstimmen. Die Tragstruktur mit dem hieran festgelegten Teilungsträger lässt sich dann in diejenige Maschine einbauen, in welcher eine den Teilungsträger enthaltene Positionsmesseinrichtung eingesetzt werden soll.
Die Verbindung zwischen dem Teilungsträger und der Tragstruktur über das Substrat kann insbesondere durch Schweißen erfolgen, und zwar vorteilhaft an einer Mehrzahl einzelner, voneinander beabstandeter Schweißstellen (Schweißpunkte).
Hierfür ist das Substrat lokal an denjenigen Stellen, an denen Schweißpunkte gesetzt werden sollen, von dem Trägerkörper bzw. Ergänzungskörper zu befreien, um beim Schweißvorgang eine leitende Verbindung zwischen dem Substrat und der Tragstruktur herstellen zu können.
Eine Positionsmesseinrichtung mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Maßstab ist im Anspruch 13 angegeben. Der erfindungsgemäße Maßstab wird dabei durch eine Abtasteinheit zur induktiven Abtastung der Messteilung ergänzt, wobei die Abtasteinheit in vorteilhafter Weise zumindest eine Erregereinheit zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes und eine Detektoreinheit zur Detektion des von der Messteilung positionsabhängig modulierten elektromagnetischen Wechselfeldes aufweist. Die Erregereinheit wird vorzugsweise von zumindest einer flächigen Erregerwindung und die Detektoreinheit von zumindest einer flächigen Abtastwindung gebildet.
Ein Verfahren zur Herstellung des Teilungsträgers, und zwar durch Verpressen des Trägerkörpers (und damit vorteilhaft auch des Ergänzungskörpers) mit dem Substrat ist durch die Merkmale des Anspruchs 14 charakterisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren erläutert werden.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Teilungsträger eines Positionsmesssystems;
2 eine Draufsicht auf einen Teilungsträger eines Positionsmesssystems, der auf einer Tragstruktur angeordnet und festgelegt ist;
3 einen Querschnitt durch eine Anordnung gemäß 2;
4 einen Schritt bei der Herstellung eines Teilungsträgers für eine Anordnung gemäß 2 und 3;
5 eine schematische Darstellung eines Positionsmesssystems, umfassend einen Teilungsträger mit einer Messteilung und eine Abtasteinheit zum Abtasten der Messteilung.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines induktiven Positionsmesssystems, hier beispielhaft in Form eines Längenmesssystems.
Das Positionsmesssystem umfasst einen Teilungsträger T, hier in Form eines längserstreckten Maßstabes, auf dem eine induktiv abtastbare Messteilung 15 vorgesehen ist, und eine Abtasteinheit E, mittels der die Messteilung 15 induktiv abtastbar ist, um eine Positionsbestimmung vornehmen zu können. Der Teilungsträger T weist ein Substrat 3 auf, auf dessen einen Oberfläche ein Trägerkörper 1 und auf dessen gegenüberliegender Oberfläche ein Ergänzungskörper 2 angeordnet sind. Auf dem Trägerkörper 1 ist die Messteilung 15 aufgebracht, welche nach erfolgter Strukturierung in Messrichtung (entspricht der Erstreckungsrichtung R des Teilungsträgers) voneinander beabstandete Teilungselemente 150 bildet. Als Material für die Messteilung 15 werden Metalle mit hoher elektrischer Leitfähigkeit verwendet, wie beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold oder diese Metalle enthaltende Legierungen. Das für die Messteilung 15 verwendete Material ist vorteilhaft nicht ferromagnetisch. Das Messsystem kann dabei wahlweise als ein inkrementales Messsystem ausgeführt sein, mit dem Positionsänderungen zweier zueinander bewegbarer Teile erfassbar sind, oder als ein absolutes Positionsmesssystem, mit dem die Lage zweier zueinander bewegbarer Teile durch absolute Positionsinformationen charakterisierbar ist.
Im Einsatz eines Positionsmesssystems der in 5 gezeigten Art werden der Teilungsträger T mit der Messteilung 15 einerseits sowie die Abtasteinheit E andererseits an jeweils einem von zwei zueinander bewegbaren Teilen, zum Beispiel Maschinenteilen einer Werkzeugmaschine, befestigt, so dass durch Bestimmung der Position der Abtasteinheit E bezüglich der Messteilung 15 des Teilungsträgers T die Position der beiden genannten zueinander bewegbaren Teile ermittelbar ist.
Die Messteilung 15 besteht in diesem Beispiel aus einer periodischen Abfolge von in Messrichtung (Erstreckungsrichtung R) voneinander beabstandeten elektrisch leitfähigen Teilungselementen 150. Im dargestellten Beispiel sind die Teilungselemente 150 flächig und rechteckförmig ausgebildet; die Teilungselemente können aber auch andere Formen aufweisen, beispielsweise rund oder dreieckförmig sein. Weiterhin ist die vollflächige Form der Teilungselemente 150 nicht Bedingung; ein Teilungselement kann auch als geschlossene Windung ausgebildet sein. Von Bedeutung ist, dass sich jeweils in einem Teilungselement 150 Wirbelströme ausbilden können, die gegen ein von der Abtasteinheit E ausgehendes Erregerfeld wirken.
Die Abtasteinheit E ist in 5 nur schematisch dargestellt, um die Funktion der induktiven Abtastung beim Zusammenwirken mit dem Teilungsträger T zu erläutern. Die Abtasteinheit E weist zumindest eine Erregereinheit insbesondere in Form einer flächigen Erregerwindung 4 auf, die von einer Ansteuereinheit 41 mit einem Erregerstrom derart gespeist wird, dass ein zeitlich wechselndes elektromagnetisches Erregerfeld im Bereich der Teilungselemente 150 erzeugt wird. Dieser Erregerstrom weist beispielsweise eine Frequenz von einigen MHz auf. Die Erregerwindung 4 ist derart räumlich angeordnet, dass sie in der Abfolge der (gegenüberliegenden) Teilungselemente 150 ein möglichst homogenes elektromagnetisches Feld ausbildet.
Die Abtasteinheit E weist darüber hinaus zumindest eine Detektoreinheit, insbesondere in Form einer flächigen Abtastwindung 5, auf. Die Ausführung und räumliche Anordnung der Erregerwindung 4 ist derart, dass in dem Bereich der Abtastwindung 5 ein möglichst homogener Feldverlauf erzeugt wird. Die Abtastwindung 5 befindet sich hierzu vorliegend innerhalb der Erregerwindung 4. Das von der Erregerwindung 4 generierte Erregerfeld generiert in den Teilungselementen 150 Wirbelströme, die als Gegenfeld gegen das Erregerfeld wirken. In der Abtastwindung 5 wird aufgrund des ihr zugeordneten Erregerfeldes eine Spannung induziert, die von der relativen Lage zu den elektrisch leitenden Teilungselementen 150 abhängig ist. Die Teilungselemente 150 sind in Messrichtung, also in Erstreckungsrichtung R des Teilungsträgers T, räumlich derart angeordnet, dass sie das Erregerfeld positionsabhängig beeinflussen. Die Erregerwindung 4 ist also mit der Abtastwindung 5 in Abhängigkeit von der relativen Lage der Teilungselemente 150 in Messrichtung (Erstreckungsrichtung R) induktiv gekoppelt. Das elektromagnetische Wechselfeld wird durch die Teilungselemente 150 in Messrichtung positionsabhängig moduliert. Dadurch variiert auch die in der Abtastwindung 5 induzierte Spannung positionsabhängig. Die in der zumindest einen Abtastwindung 5 induzierte Spannung wird einer Auswerteeinheit 51 zugeführt, die daraus ein elektrisches positionsabhängiges Signal bildet.
Besonders vorteilhaft ist die Anordnung von Erregerwindung 4 und Abtastwindung 5 in Form von auf einem gemeinsamen Träger 6 aufgebrachten Leiterbahnen. Wie in 5 schematisch dargestellt, sind diese Leiterbahnen auf der Seite des Trägers 6 angeordnet, die der Messteilung 15 und somit der Abfolge der Teilungselemente 150 in geringem Abtastabstand gegenüberliegt (also der Messteilung zugewandt ist). Der Träger 6 kann beispielsweise als Leiterplatte ausgebildet sein. Dabei sind die Teilungselemente 150 des Teilungsträgers T vorzugsweise in einer Ebene angeordnet, die parallel zu der Ebene ausgerichtet ist, in welcher die Erregerwindung 4 und die Abtastwindung 5 verlaufen.
Üblicherweise sind mehrere gegeneinander phasenversetzte Abtastwindungen in der Abtasteinheit E vorgesehen, um mehrere gegeneinander phasenverschobene Abtastsignale zu erzeugen, beispielsweise um 90° gegeneinander phasenverschobene Abtastsignale. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Ausgestaltung in 5 nicht dargestellt.
Nachfolgend werden anhand der 1 bis 3 mögliche Ausgestaltungen des Teilungsträgers T beschrieben und anhand 4 zudem ein Verfahrensschritt bei der Herstellung eines solchen Teilungsträgers erläutert werden.
1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Teilungsträgers T der in 5 gezeigten Art. Der Teilungsträger T umfasst einen Trägerkörper 1, auf dem die Messteilung 15 vorgesehen ist, hier in Form einer metallischen Beschichtung (Kupferschicht) auf dem Trägerkörper 1, in der eine geeignete Teilungsstruktur ausgebildet ist.
Der Trägerkörper 1 besteht aus einem isolierenden Material, insbesondere einem Leiterplattenmaterial, wie zum Beispiel DURAVER^® E-Qualität 104 der Firma ISOLA.
Der Trägerkörper 1 erstreckt sich – senkrecht zur Blattebene der 1 – (linear) entlang einer als Messrichtung bezeichneten Richtung R, so dass durch Abtastung der ebenfalls in dieser Richtung erstreckten Messteilung 15 auf dem Trägerkörper 1 mittels einer zugeordneten Abtasteinheit, wie in 5 dargestellt, eine Längenmessung durchgeführt werden kann. Alternativ kann es sich bei dem in 1 gezeigten Querschnitt auch um einen Schnitt durch eine Teilscheibe eines Winkelmesssystems handeln, bei dem sich der Trägerkörper 1 und die hierauf angeordnete Messteilung 15 gemeinsam entlang einer Kreisbahn erstrecken, um eine Winkelmessung zu ermöglichen. Zur Ausgestaltung eines induktiven Positionsmesssystems in Form einer Winkelmesseinrichtung sei beispielhaft auf die DE 10 2008 017 857 A1 verwiesen.
Wie bereits anhand 5 erläutert, ist der Trägerkörper 1 mit der Messteilung 15 für einen Betrieb einer Positionsmesseinrichtung an einem von zwei zueinander beweglichen Teilen zu befestigen, insbesondere an einem Maschinenteil einer Werkzeugmaschine. Hierbei ist es regelmäßig wünschenswert, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers T möglichst weitgehend mit dem Ausdehnungskoeffizienten des entsprechenden Maschinenteiles bzw. Werkstückes übereinstimmen. Da insbesondere Maschinenteile regelmäßig aus einem metallischen Material, vor allem aus Stahl, bestehen, ist jene Anforderung teilweise schwer erfüllbar, wenn der Teilungsträger T ausschließlich durch den aus einem isolierenden Material, insbesondere einem Leiterplattenmaterial, bestehenden Trägerkörper 1 gebildet würde.
Vielmehr ist der Trägerkörper 1 vorliegend auf einem Substrat 3 angeordnet, welches aus einem metallischen Material, insbesondere aus Stahl, besteht, das einen bestimmten, gewünschten Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, also vorteilhaft an den Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Maschinenteiles, an welchem der Teilungsträger T anzuordnen und zu befestigen ist, oder eines zu bearbeitenden Werkstückes angepasst ist.
Hierzu ist der Trägerkörper 1, an dessen einer Oberfläche 10a sich die Messteilung 15 erstreckt, mit einer hiervon abgewandten, gegenüberliegenden Oberfläche 10b auf einer Oberfläche 31 des Substrates 3 angeordnet, welche sich gemeinsam mit dem Trägerkörper 1 und der Messteilung 15 (senkrecht zur Blattebene der 1) in Messrichtung erstreckt. Zur Herstellung einer festen Verbindung zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Substrat 3, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrates 3 zugleich auch die thermische Ausdehnung des Trägerkörpers 1 mit der Messteilung 15 bestimmt, ist der Trägerkörper 1 mit dem Substrat 3 warmverpresst, so dass eine Haftverbindung zwischen diesen beiden Komponenten 1, 3 des Teilungsträgers T besteht.
Zum Erreichen einer hinreichend großen Haftfestigkeit der Verbindung wird als Material für den Trägerkörper 1 vorteilhaft ein Material verwendet, das eine Harzkomponente umfasst, um bei dem Warmverpressen über die Harzkomponente eine feste Haftverbindung mit dem Substrat 3 herzustellen. Hierdurch kann bei der Herstellung der Verbindung zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Substrat 3 auf zusätzliche Verbindungsmittel, insbesondere auf eine zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Substrat 3 vorgesehne zusätzliche Klebstoffschicht, verzichtet werden.
Ein geeignetes Harz ist beispielsweise bei dem bereits erwähnten Leiterplattenmaterial DURAVER^® E-Qualität 104 der Firma ISOLA vorhanden, und zwar in Form einer duroplastischen Kunststoffmatrix.
Zur weiteren Verbesserung der Haftverbindung zwischen dem Trägerkörper 1 und dem Substrat 3 ist der Trägerkörper 1 im Ausführungsbeispiel mehrlagig, vorliegend speziell zweilagig, ausgeführt, wobei eine erste Lage 11 des Trägerkörpers 1 die Oberfläche 10a definiert, die mit der Messteilung 15 versehen ist, und eine zweite Lage 12 des Trägerkörpers 1 die hiervon abgewandte, gegenüberliegende Oberfläche 10b definiert, über die der Trägerkörper 1 an dem Substrat 3 anliegt (und im Ausführungsbeispiel mit diesem verbunden ist).
Durch die mindestens zweilagige Ausbildung des Trägerkörpers 1 lässt sich verhindern, dass bei Herstellung der Messteilung 15 (durch Ätzen) ein teilweises Ablösen der Verbindung zwischen Trägerkörper 1 und Substrat 3 auftritt.
Um eine möglichst symmetrische Ausgestaltung des Teilungsträgers T (insbesondere bezüglich des Substrates 3) zu erreichen, ist an einer dem Trägerkörper 1 und der Messteilung 15 abgewandten Oberfläche 32 des Substrates 3 ein Ergänzungskörper 2 angeordnet, und zwar vorteilhaft so, dass dieser dem Trägerkörper 1 quer zur Erstreckungsebene des Substrates 3 gegenüberliegt.
Der Ergänzungskörper 2 besteht vorteilhaft aus demselben Material wie der Trägerkörper 1. Weiterhin kann er dieselbe Dicke 2·d (Ausdehnung quer zur Erstreckungsebene des Teilungsträgers T) aufweisen wie der Trägerkörper 1 und vorteilhafterweise die gleiche Ausdehnung entlang der Erstreckungsebene des Teilungsträgers T bzw. des Substrates 3.
Weiterhin ist der Ergänzungskörper 2 vorteilhaft – ebenso wie der Trägerkörper 1 – mehrlagig ausgebildet, unter anderem mit einer von dem Substrat 3 beabstandeten Lage 21, die eine dem Substrat 3 abgewandte Oberfläche 20a definiert, und mit einer an dem Substrat 3 anliegenden Lage 22, die über eine Oberfläche 20b mit einer zugewandten Oberfläche 32 des Substrates 3 in berührendem Kontakt steht (und hierüber mit dem Substrat 3 verbunden ist).
Die Verbindung des Ergänzungskörpers 2 mit dem Substrat 3 kann wiederum als eine Haftverbindung, hergestellt vorzugsweise durch Pressen (vorteilhaft ohne Verwendung eines zusätzlichen Klebemittels) ausgeführt sein.
Das Material des Substrates 3 ist ausgewählt, um einen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Teilungsträgers T zu gewährleisten, der möglichst mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten desjenigen Bauteiles, zum Beispiel in Form eines Maschinenteiles, an dem der Teilungsträger T anzuordnen und zu befestigen ist oder eines Werkstückes, übereinstimmt. Vorteilhaft handelt es sich bei dem Material des Substrates 3 um ein ferromagnetisches Material, wodurch eine Verstärkung des Messsignals erzielt werden kann. Dabei kann das Substrat 3 als ein metallisches Blech ausgeführt sein.
Da diejenigen Bauteile, an denen der Teilungsträger T für eine Positionsmessung zu befestigen ist, insbesondere in Form von Maschinenteilen, regelmäßig aus Stahl bestehen, kann somit auch das Substrat 3 aus Stahl hergestellt sein, und zwar, wie vorstehend dargelegt, vorteilhaft aus einem magnetischen Stahl.
Die Dicke D des Substrates 3 ist insbesondere so zu wählen, dass ein zur Kompensation des Unterschieds der thermischen Ausdehnungskoeffizienten hinreichend großes Verhältnis der Federkonstanten des Substrates 3 einerseits sowie des Träger- und Ergänzungskörpers 1, 2 andererseits erreicht wird. Das Verhältnis der Federkonstanten kann hierzu abhängig von der Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrates 3 einerseits und des Träger- sowie des Ergänzungskörpers 1, 2 andererseits so eingestellt werden, dass der gewünschte resultierende Ausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers T erhalten wird. Mit anderen Worten ausgedrückt, erfordert z.B. ein größerer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Werkstoffes des Trägerkörpers (und des Ergänzungskörpers) verglichen mit dem Substrat eine entsprechend größere Federkostante des Substrates gegenüber dem Trägerkörper (und Ergänzungskörper), um einen resultierenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten nahe dem des Substrates zu erhalten. Hierzu müssten das Elastizitätsmodul und/oder die Dicke des Substrates entsprechend groß sein.
Im Ergebnis ist also die Dicke D des Substrates 3 so zu wählen, dass – unter Berücksichtung der für das Substrat 3 einerseits sowie den Trägerkörper 1 und den Ergänzungskörper 2 andererseits verwendeten Materialien sowie deren Elastizitätsmoduln – erreicht wird, dass der resultierende Teilungsträger T – umfassend den Trägerkörper 1, das Substrat 3 sowie den Ergänzungskörper 2 – einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der wesentlich durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates 3 bestimmt wird.
Hierbei ist die Federkonstante einer jeweiligen Komponente 1, 2, 3 des Teilungsträgers T zu beachten, die bestimmt wird durch das Produkt aus Elastizitätsmodul E und Querschnittsfläche A bezogen auf die Ausdehnung L in Messrichtung (Erstreckungsrichtung R). Es gilt also allgemein D = E × A / L; mit A = B × d, wobei B die Breite und d die Dicke der jeweiligen Komponente des Teilungsträgers T ist. Da die Breite B und die Ausdehnung L in Messrichtung für das Substrat 3, den Trägerkörper 1 und den Ergänzungskörper 2 gleich sind, kommt es bei dem metallischen Substrat 3 auf das Produkt aus dessen Elastizitätsmodul und dessen Dicke D an, während bei dem Trägerkörper T und Ergänzungskörper 2 das Produkt aus dem Elatizitätsmodul des verwendeten isolierenden (Leiterplatten-)Materials und der resultierenden Dicke beider Körper 1, 2 heranzuziehen ist. Relevant dafür, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrates 3 im Ergebnis bestimmend ist für den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Teilungsträgers T insgesamt, ist daher das Verhältnis der Federkonstanten des Substrates 3 einerseits sowie des Trägerkörpers 1 und Ergänzungskörpers 2 andererseits.
Es gilt, dass der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient α eines Verbundes aus mehreren Einzellagen mit gleicher Breite und gleicher Ausdehnung in Messrichtung (Erstreckungsrichtung R des Teilungsträgers T) sich ergibt aus:
mit
E_i = E-Modul der Lage i [N/mm²], d_i = Dicke der Lage i [mm] und α_i = thermischer Ausdehnungskoeffzient der Lage i [1/K]
Bei einem großen Wert des Verhältnisses der Federkonstanten bei gleicher Breite und gleicher Ausdehnung in Messrichtung der Einzellagen, ausgedrückt als Koeffizient aus dem Produkt des Elastizitätsmoduls (E-Modul) und der Dicke D des Substrates sowie dem Produkt des Elastizitätsmoduls (E-Modul) und der resultierenden Dicke 4·d des Trägerkörpers 1 und Ergänzungskörpers 2, führt dazu, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers T im Wesentlichen durch den Ausdehnungskoeffizienten des Substrates 3 bestimmt wird.
Der besagte Quotient der Federkonstanten ist vorteilhaft größer als 5, insbesondere größer als 10. Dieser Quotient ist beispielsweise bei Verwendung eines Prepregs für den Trägerkörper 1 in Form des genannten DURAVER^® E-Qualität 104 der Firma ISOLA erreichbar, das einen Ausdehnungskoeffizient von 13 µ/K besitzt.
Als ein Beispiel sei angenommen, dass der Trägerkörper 1 und der Ergänzungskörper 2 beziehungsweise genauer deren Lagen 11, 12; 21, 22 aus DURAVER^® E-Qualität 104 der Firma ISOLA bestehen, wobei die einzelnen Lagen 11, 12, 21, 22 beispielsweise eine Dicke d von jeweils 0.075 mm im Ausgangszustand und 0.063 mm im verpressten Zustand aufweisen, also die Dicke 2·d des Trägerkörpers 1 und des Ergänzungskörpers 2 jeweils etwa 0.126 mm beträgt, und die resultierende Dicke 4·d (Gesamtdicke) beider Körper 1, 2 ca. 0.252 mm.
Der Elastizitätsmodul des besagten Materials für den Trägerkörper 1 (und des Ergänzungskörpers 2) liegt bei etwa 23 kN/mm², sodass für das Produkt aus E-Modul und resultierender Dicke 4·d ein Wert von 5.8 kN/mm resultiert; und der Wärmeausdehnungskoeffizient beträgt 13 µ/K.
Weiterhin sei für das Substrat 3 beispielhaft ein ferromagnetisches Stahlblech, beispielsweise mit der Werkstoffnummer 1.4016 mit der Zusammensetzung X6Cr17, also ein ferritischer Edelstahl mit Chrom als Legierungskomponente verwendet, welches ein Elastizitätsmodul von 220 kN/mm² aufweist und somit bei einer Substratdicke D (nach Oberflächenbehandlung) von ca. 0.44 mm für das Produkt aus E-Modul und Dicke D einen Wert von 96.8 kN/mm hat. Weiterhin beträgt der thermische Ausdehnungskoeffizient des besagten Materials des Substrates 3 in etwa 10 µ/K.
Bei dieser Konfiguration liegt das Verhältnis (der Quotient) der Dicken D/4·d bei 1.75 und das entsprechende Verhältnis (der Quotient) der Elastizitätsmoduln bei 9.57. Daraus ergibt sich für das Verhältnis (den Quotienten) der Federkonstante des Substrates 3 bezogen auf die resultierende (gesamte) Federkonstante des Trägerkörpers 1 und des Ergänzungskörpers 2 der Wert 16.7 (unter der Voraussetzung gleicher Breite sowie gleicher Ausdehnung in Messrichtung).
In diesem Fall liegt der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers 1 bei 10.17 µ/K. Er unterscheidet sich also um weniger als 2% von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrates 3. Gleichzeitig ist er substantiell kleiner als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Trägerkörpers 1 (sowie des Ergänzungskörpers 2), welcher um etwa 30% größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrates 3.
Allgemein weicht gemäß dem vorliegenden Beispiel bei einer Substratdicke D zwischen 0.3 mm und 0.6 mm der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers T um 2.5% bis 1.3% von dem Ausdehnungskoeffizienten des Substrates 3 alleine ab. Das vorstehend definierte Verhältnis der Federkonstanten, definiert als Quotient aus der Federkonstanten des Substrates 3 und der Federkonstanten von Trägerkörper 1 und Ergänzungskörper 2, liegt dabei in einem Bereich zwischen 11 und 23.
Grundsätzlich könnte bei weiterer Erhöhung der Dicke D des Substrates 3 der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient noch weiter an den Ausdehnungskoeffizienten des Substrates 3 angenähert werden. Allerdings würde ab einer bestimmten Dicke des Substrates 3 das Gewicht eines Nutzens, aus dem die Teilungsträger T durch Vereinzeln hergestellt werden, so groß, dass die Handhabung beim Fertigungsprozess sowie beim anschließenden Vereinzeln der Teilungsträger erheblich erschwert würde.
Wie bereits beschrieben, wird der Trägerkörper 1 – und vorteilhaft in gleicher Weise auch der Ergänzungskörper 2 – durch Verpressen an dem Substrat 3 befestigt, sodass eine Haftverbindung zwischen dem jeweiligen Körper 1, 2 und dem Substrat 3 resultiert. Das Substrat 3 bildet dann im Ergebnis einen Kern des Teilungsträgers T. Es kann dann insbesondere auf die Verwendung zusätzlicher Verbindungsmittel wie zum Beispiel eines zusätzlichen Klebemittels, zur Verbindung des jeweiligen Körpers 1, 2 mit dem Substrat 3 verzichtet werden.
Das Verpressen beziehungsweise Plattieren wird als warmer Prozess ausgeführt. Das heißt, der jeweilige Körper 1, 2 wird unter Druck und erhöhter Temperatur mit dem Substrat 3 verpresst. Die Temperatur liegt dabei bevorzugt oberhalb der Glasübergangstemperatur des für den Trägerkörper 1 (sowie den Ergänzungskörper 2) verwendeten Materials; im vorliegenden Beispiel ist etwa eine Temperatur von 190°C zweckmäßig. Bei diesem Verpressen wird das im Leiterplattenmaterial der Körper 1, 2 gebundene Harz verflüssigt und dieses Harz dient zur Haftverbindung zwischen dem jeweiligen Körper 1, 2 und dem Substrat 3. Zur Verbesserung dieser Haftverbindung kann die Oberfläche des Substrats 3 aufgerauht sein, insbesondere angeätzt.
Das Verbinden des Trägerkörpers 1 (sowie des Ergänzungskörpers 2) mit dem Substrat 3 kann an einem Nutzen erfolgen, also vor einer Vereinzelung einer Mehrzahl zunächst gemeinsam hergestellter Trägerkörper T. In diesem Fall können eine Teilung der zur Bildung der Messteilung 15 verwendeten Metallschicht (Kupferschicht) sowie das Belichten und Ätzen ebenfalls am Nutzen vorgenommen werden; und erst im Anschluss daran wird eine Vereinzelung durchgeführt. Hierbei handelt es sich um übliche, bekannte Herstellungsprozesse.
Die 2 und 3 zeigen in einer Draufsicht und einer Querschnittsdarstellung einen Teilungsträger T der in 1 dargestellten Art, umfassend einen Trägerkörper 1 mit Messteilung 15, ein Substrat 3 und einen auf der dem Trägerkörper 1 abgewandten Seite des Substrates 3 vorgesehenen Ergänzungskörper 2, der an einer Tragstruktur S angebracht ist.
Das Anbringen des Teilungsträgers T an der Tragstruktur S kann beispielsweise außerhalb der Werkzeugmaschine erfolgen, an der der Teilungsträger T zur Positionsmessung angeordnet werden soll. Anschließend erfolgt die Anordnung des Teilungsträgers T an dem entsprechenden Maschinenteil oder sonstigem Bauteil dadurch, dass die Tragstruktur S hieran befestigt wird, beispielsweise durch Verschrauben.
In diesem Fall ist der Wärmeausdehnungskoeffizient der Tragstruktur S so zu wählen dass dieser mit dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrates 3 des Teilungsträgers T beziehungsweise dem resultierenden Ausdehnungskoeffizienten des Teilungsträgers T insgesamt möglichst weitgehend übereinstimmt. Die Tragstruktur S kann insbesondere aus Stahl bestehen und als Material für das Substrat 3 ein entsprechender Stahl verwendet werden.
Es ist dabei auch möglich, dass die Tragstruktur S bereits in eine Werkzeugmaschine oder dergleichen integriert ist, wenn der Teilungsträger T hieran befestigt wird.
Die Tragstruktur S kann auch unmittelbarer Bestandteil der Werkzeugmaschine selbst sein, beispielsweise in Form einer Komponente einer Maschinenführung.
Anhand der 2 und 3 ist deutlich, dass die Tragstruktur S entlang der Erstreckungsrichtung R des Teilungsträgers T und der Messteilung 15 erstreckt ist und eine Aufnahme A in Form einer Vertiefung aufweist, die an die äußere Kontur des Teilungsträgers T angepasst ist, sodass der Teilungsträger T im Ausführungsbeispiel mit seinem Ergänzungskörper 2 und einem Teil des Substrates 3 in der Aufnahme A der Tragstruktur S angeordnet werden kann.
Die Befestigung des Teilungsträgers T an der Tragstruktur S erfolgt vorliegend an einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Befestigungsstellen B. Diese sind, quer zur Erstreckungsrichtung R des Teilungsträgers T, beidseits der Messteilung 15 (paarweise) vorgesehen; und dies an mehreren entlang der Erstreckungsrichtung R des Teilungsträgers T voneinander beabstandeten Punkten.
Insbesondere können Befestigungsstellen B jeweils an den Stirnseiten des Teilungsträgers T vorgesehen sein, von denen in 2 lediglich eine (linke) Stirnseite erkennbar ist, sowie weiterhin an geeigneten Stellen zwischen den beiden Stirnseiten des Teilungsträgers T, abhängig von dessen Länge in Erstreckungsrichtung R, also Messrichtung.
Die Befestigung des Teilungsträgers T an der Tragstruktur S erfolgt vorliegend durch Schweißen, und zwar im Ausführungsbeispiel konkret dadurch, dass die voneinander beabstandeten Befestigungsstellen B, an denen der Teilungsträger T mit der Tragstruktur S verbunden ist, jeweils als Schweißstellen ausgeführt sind, an denen eine Schweißverbindung zwischen dem Teilungsträger T, genauer dessen Substrat 3, und der Tragstruktur S besteht. Die Befestigungsstellen B in Form von Schweißstellen sind dabei hier als Schweißpunkte ausgeführt; das heißt, die Verbindung zwischen Teilungsträger T bzw. dem Substrat 3 einerseits und der Tragstruktur S andererseits erfolgt an den besagten Befestigungsstellen B jeweils durch Punktschweißen. Der Durchmesser der Schweißpunkte kann dabei beispielsweise in einer Größenordnung von etwa 1 mm liegen.
Damit die Schweißverbindung zwischen dem Teilungsträger T und der Tragstruktur S über das Substrat 3 erfolgen kann, ist zwischen dem Substrat 3 und der Tragstruktur S eine elektrisch leitfähige Verbindung herzustellen. Dazu ist der Teilungsträger T so ausgeführt, dass zumindest an den Befestigungsstellen B Teile des Substrates 3, die mit der Tragstruktur S in Kontakt zu bringen sind, nicht mit Material des Trägerkörpers 1 oder Ergänzungskörpers 2 bedeckt sind. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, Material des Trägerkörpers 1 und des Ergänzungskörpers 2 (an bestimmten Stellen) von dem Substrat 3 abzutragen. Dies wird nachfolgend anhand 4 noch näher erläutert werden.
Die in den 2 und 3 gezeigte Anordnung eines Teilungsträgers T an einer Tragstrutur S mittels Schweißens hat den Vorteil, dass die Verbindung an den Befestigungsstellen B ohne substantiellen Temperatureintrag beim Fügen lokal definiert hergestellt werden kann, und dass hierbei eine hochbeständige Verbindung geschaffen wird.
Das Abtragen von Material des Trägerkörpers 1 und des Ergänzungskörpers 2 von dem Substrat 3 kann (zur Vorbereitung einer Verbindung durch Schweißen) auf unterschiedliche Weise erfolgen, zum Beispiel durch Trennschleifen.
4 zeigt eine Anordnung zum lokalen Entfernen von Material sowohl des Trägerkörpers 1 als auch des Ergänzungskörpers 2 von dem Substrat 3, um an den hierdurch freigelegten Stellen des Substrates 3 eine direkte Verbindung mit der Tragstruktur S zu ermöglichen, wie in 3 gezeigt.
Gemäß 4 soll das Abtragen von Material des Trägerkörpers 1 und des Ergänzungskörpers 2 beim Vereinzeln einer Mehrzahl Teilungsträger T erfolgen, die gemeinsam auf einem entsprechend großen Substrat hergestellt worden sind.
Dabei ist eine erste Station 100 vorgesehen, an der mittels Schleifelementen 102 Material des Ergänzungskörpers 2 abgetragen wird.
Eine weitere (zweite) Station 200 weist Vereinzelungselemente 201 (Trennelemente, z.B. in Form von Trennscheiben) zum Vereinzeln der Teilungsträger T und zum (gleichzeitigen) Entfernen von Material des Trägerkörpers 1 auf.
Selbstverständlich kann abweichend von der in 4 gezeigten Anordnung vorgesehen sein, dass das Material des Trägerkörpers 1 selektiv mittels einer separaten Fräse abgetragen wird und Material des Ergänzungskörpers 2 beim Vereinzeln entfernt wird. Weiterhin kann das Abtragen von Material des Trägerkörpers 1 und des Ergänzungskörpers 2 jeweils auch völlig unabhängig von der Vereinzelung der Teilungsträger T erfolgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008017857 A1 [0003, 0042]
US 2004/0211078 A1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IS 410 [0015]

Claims

Teilungsträger für eine Positionsmesseinrichtung, mit – einem aus einem elektrisch isolierenden Material gebildeten Trägerkörper (1), – einer ersten Oberfläche (10a) des Trägerkörpers (1), auf der eine induktiv abtastbare Messteilung (15) vorgesehen ist, und – einem metallischen Substrat (3), an dem der Trägerkörper (1) mit einer der ersten Oberfläche (10a) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (10b) anliegt und mit dem der Trägerkörper (1) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einer dem Trägerkörper (1) abgewandten Oberfläche (32) des Substrats (3) ein an dem Substrat (3) anliegender Ergänzungskörper (2) parallel zu dem Trägerkörper (1) erstreckt, der fest mit dem Substrat (3) verbunden ist.
Teilungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ergänzungskörper (2) aus dem gleichen Material besteht wie der Trägerkörper (1).
Teilungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ergänzungskörper (2) die gleiche Dicke (2·d) aufweist wie der Trägerkörper (1).
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) aus einem Leiterplattenmaterial besteht.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) eine solche Dicke (D) aufweist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers (T) im Wesentlichen durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Substrates (3) bestimmt wird, insbesondere der Wärmeausdehnungskoeffizient des Teilungsträgers (T) um weniger als 10 % von dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Substrates (3) abweicht.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) des Substrates (3) zwischen 0.2 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0.3 mm und 0.6 mm, liegt.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) aus einem ferromagnetischen Metall besteht.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (3) durch einen ferromagnetischen Edelstahl, insbesondere mit Chrom als Legierungskomponente, gebildet ist.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) mindestens zweilagig ausgeführt ist, wobei eine Lage (11) mit der Messteilung (15) versehen ist und eine andere Lage (12) an dem Substrat (3) anliegt.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) und der Ergänzungskörper (2) durch ein Harz beinhaltendes Leiterplattenmaterial gebildet sind und dass der Trägerkörper (1) und der Ergänzungskörper (2) mit dem Substrat (3) verpresst sind, so dass sie mittels des Harzes an dem Substrat (3) haften.
Teilungsträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsträger (T) über das Substrat (3) an einer Tragstruktur (S) festgelegt ist.
Teilungsträger nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsträger (T) über das Substrat (3) an einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Schweißstellen (B) mit der Tragstruktur (S) verbunden ist.
Positionsmesseinrichtung zur Bestimmung der Position zweier zueinander bewegbarer Objekte, mit – einem Teilungsträger (T), der eine induktiv abtastbare Messteilung (15) aufweist, und – einer Abtasteinheit (E) zum induktiven Abtasten des Teilungsträgers, gekennzeichnet durch einen Teilungsträger (T) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren zur Herstellung eines Teilungsträgers für eine Positionsmesseinrichtung, bei dem a) auf ein metallisches Substrat (3) ein Trägerkörper (1) aus einem isolierenden Material aufgebracht wird, der als Träger einer induktiv abtastbaren Messteilung (15) der Positionsmesseinrichtung dient, und b) der Trägerkörper (1) mit dem Substrat (3) fest verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) mit dem Substrat (3) verpresst wird, so dass er an dem Substrat (3) haftet, und dass an einer dem Trägerkörper (1) gegenüber liegenden und diesem abgewandten Oberfläche (32) des Substrates (3) ein Ergänzungskörper (2) festgelegt wird, indem er mit dem Substrat (3) verpresst wird, so dass er hieran haftet.
Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) und der Ergänzungskörper (2) Harz aufweisende Leiterplattenmaterialien sind, die mit dem Substrat (3) direkt verpresst werden, wobei durch das Harz eine Haftverbindung resultiert, ohne dass zwischen dem Trägerkörper (1) und dem Substrat (3) oder zwischen dem Substrat (3) und dem Ergänzungskörper (2) ein separates Klebemittel eingefügt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilungsträger (T) an einer Mehrzahl voneinander beabstandeter Befestigungsstellen (B) an einer metallischen Tragstruktur (S) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass an den Befestigungsstellen (B) das Substrat (3) des Teilungsträgers (T) mit der Tragstruktur (S) lokal verschweißt wird.