ES2567781T3

ES2567781T3 - Dispositivo de medición de la posición así como escala

Info

Publication number: ES2567781T3
Application number: ES12152572.9T
Authority: ES
Inventors: Alexander Frank; Marc Oliver Tiemann; Martin Dr. Heumann
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-01-26
Also published as: JP6298589B2; CN102749023A; EP2515086A2; EP2515086A3; JP2012225912A; DE102011007756A1; CN102749023B; EP2515086B1; US8844152B2; US20120266478A1

Abstract

Escala con una división explorable por inducción, que está constituida por una secuencia dispuesta en la dirección de medición (X) de elementos de división (12) conductores de electricidad, distanciados unos de los otros, que están configurados de tal forma que se pueden configurar, respectivamente, corrientes parásitas en un elemento de división (12), las cuales actúan durante la exploración contra un campo de excitación que parte desde una unidad de exploración (2), en la que la escala (1, 1.1) comprende una pila de capas (10, 10.1), que está constituida por una secuencia de capas metálicas (101, 102, 103, 104), y de tal forma que esta secuencia de capas metálicas (101, 102, 103, 104) presenta al menos una capa de soporte (102) y una capa de división (101) que forma los elementos de división (12), en la que la capa de soporte (102) está dispuesta entre la capa de división (101) y un sustrato metálico (103), en la que el sustrato (103) está dimensionado de tal forma que determina de manera decisiva las propiedades mecánicas de la pila de capas (10, 10.1), siendo el espesor del sustrato (103) un múltiplo del espesor de la capa de soporte (102), y de tal manera que la capa de soporte (102) es un metal ferromagnético.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de medicion de la posicion as^ como escala

La presente invencion de refiere a una escala con una division explorable por induccion asf como a un dispositivo de medicion de la posicion con esta escala.

Los dispositivos de medicion de la posicion, que trabajan de acuerdo con el procedimiento de medicion inductiva, presentan una escala, que posee una division explorable por induccion. La division esta constituida por una secuencia de elementos de division conductores de electricidad, distanciados unos de los otros. La division ex explorada en el modo de medicion por una unidad de exploracion, que presenta un arrollamiento de excitacion y un arrollamiento de exploracion. Estos arrollamientos estan colocados con preferencia planos sobre una placa de circuito impreso. Una corriente de excitacion impresa en el arrollamiento de excitacion genera un campo de excitacion electromagnetico alterno en el tiempo, que esta influenciado a traves de la disposicion de los elementos de division en funcion de la posicion, con lo que se induce en el arrollamiento de exploracion una senal de exploracion dependiente de la posicion.

Las escalas explorables por induccion y los dispositivos de medicion de la posicion que trabajan por induccion tienen la ventaja de que son relativamente insensibles frente a contaminaciones. Son especialmente insensibles frente a lfquidos como agua y aceites en el espacio entre la escala y la unidad de exploracion, por lo que son especialmente adecuados para la medicion de angulos y de longitudes en maquinas herramientas.

En los documentos EP 0 743 506 A2, US 6.545.461 B1 y EP 1 164 358 A1 se describe una escala explorable por induccion y un dispositivo de medicion de la posicion por induccion. Se explica que los elementos de division estan constituidos de un material con alta conductividad electrica y estan colocados sobre un material de placa de circuito impreso, por ejemplo FR4. El material de placa de circuito impreso es adecuado, en virtud de su aislamiento electrico, especialmente como soporte para los elementos de division. En virtud de los inconvenientes mecanicos del material de placa de circuito impreso se propone en el documento EP 0 743 508 A2 aplicar los elementos de vision directamente sobre un sustrato de acero o un sustrato de aleacion de hierro y mquel, es decir, sobre un material conductor de electricidad, para mejorar la estabilidad mecanica.

Como condicion para la utilizacion de un soporte metalico se indica en el documento EP 0 743 508 A2 que la conductividad electrica del material del soporte solamente debe ser mucho menor que la conductividad electrica del material de los elementos de division. Pero en la practica se ha comprobado que en el caso de utilizacion de acero habitual como soporte, las senales de exploracion son relativamente bajas, por lo que en la practica solamente se han impuesto escalas explorables por induccion, en las que los elementos de division estan colocados sobre un soporte aislante electrico, en particular material de placa de circuito impreso. Pero tal escala es diffcil de fabricar en longitudes grandes y en virtud del material de las placas de circuito impreso no es resistente contra influencias del medio ambiente.

Por lo tanto, el cometido de la presente invencion es indicar una escala explorable por induccion, que se puede fabricar facilmente tambien en longitudes relativamente grandes, es insensible frente a las influencias del medio ambiente y se puede evaluar bien durante la exploracion inductiva, es decir, que genera senales de exploracion altas.

Este cometido se soluciona de acuerdo con la invencion por medio de una escala con las caractensticas de la reivindicacion 1.

La escala configurada de acuerdo con la invencion presenta al menos una division explorable por induccion, que se extiende en la direccion de medicion, que esta constituida por una secuencia, dispuesta en la direccion de medicion, de elementos de division conductores de electricidad, distanciados unos de los otros. Los elementos de division estan configurados de tal forma que pueden configurar, respectivamente, en un elemento de division unas corrientes parasitas, que durante la exploracion actuan en contra de un efecto de excitacion que parte desde una unidad de exploracion. La escala comprende una pila de capas, que esta constituida exclusivamente por una secuencia de capas metalicas, de manera que esta secuencia de capas metalicas presenta al menos una capa de soporte y una capa de division que forma los elementos de division. La capa de soporte esta dispuesta entre la capa de division y un sustrato metalico y esta constituida de un metal ferromagnetico, en particular tambien magnetico blando. El sustrato esta dimensionado de tal forma que determina de manera decisiva las propiedades mecanicas de la pila de capas, siendo dl espesor del sustrato un multiplo del espesor de la capa de soporte.

Se conoce a partir del documento US 2006/0232268 A1 una escala, que esta constituida por una pila de capa, que esta constituida por una secuencia de capas metalicas, en la que la pila de capas comprende tambien una capa de material ferromagnetico. Pero los elementos de division de esta escala estan presentes en una capa comun en forma de una magnetizacion, de manera que no es adecuada para exploracion inductiva.

Una estructura similar se encuentra en el documento US 3.685.029, en el que se publica aqrn la utilizacion como

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acumulador magnetico. La capa de registro no es adecuada para la exploracion inductiva.

Con preferencia, de acuerdo con la invencion, el material de la capa es un metal ferromagnetico con una permeabilidad |ir mayor que 100, en particular es ventajosa la utilizacion de un metal con una permeabilidad |ir mayor que 1000. Materiales ferromagneticos adecuados son especialmente metales-Mu, que son aleaciones de hierro y mquel magneticos blandos con una porcion de mquel de aproximadamente 70-80%. Los metales-Mu son distribuidos bajos el nombre comercial Mumetall. En lugar de aleaciones de hierro y mquel pueden encontrar aplicacion tambien otras aleaciones o tambien aceros fernticos con una permeabilidad relativamente alta, en particular mayor que 100.

En la invencion se aprovecha el hecho de que durante la exploracion inductiva se generan campos alternos y para la eficiencia de una escala no solo es significativa la conductividad electrica de la capa de soporte, sobre la que estan colocaos los elementos de division. De la misma manera es significativa la permeabilidad del material utilizado como capa de soporte. En la invencion, se aprovecha la profundidad de penetracion de corrientes parasitas dependiente de la frecuencia de la permeabiliza del material utilizado. Sobre todo en el caso de materiales de alta permeabilidad, la profundidad de penetracion es, en efecto, especialmente pequena. Cuanto menos es la profundidad de penetracion, tanto mas alta es la resistencia efectiva para corrientes parasitas. De esta manera se pueden suprimir las corrientes parasitas perturbadoras, que se configuran desde un elemento de division hacia un elemento de division dispuesto adyacente al mismo. En el caso de utilizacion de metales ferromagneticos de alta permeabilidad, la conductividad electrica del metal juega un papel secundario.

La permeabilidad de la capa de soporte es mas alta que la permeabilidad del sustrato.

Como sustrato se utiliza con preferencia un acero noble. Para que el sustrato determine de manera decisiva las propiedades mecanicas de toda las pila de capas y, por lo tanto, de la escala, el espesor del sustrato es un multiplo del espesor de la capa de soporte, en particular el espesor del sustrato es mas de 5 a 20 veces el espesor de la capa de soporte.

A traves de la prevision de un sustrato relativamente grueso para la secuencia de capas formada por la capa de soporte y la capa de division, se imprime en el compuesto formado por todas las capas la propiedad mecanica del sustrato. A traves de esta medida se pueden emplear para la capa de soporte materiales con permeabilidad muy alta, que pueden ser entonces tambien relativamente blandos y mecanicamente inestables.

Los materiales y las relaciones de espesor se seleccionan con preferencia de tal forma que la pila de capas y, por lo tanto, la escala tienen un coeficiente de dilatacion termica resultante que se desvfa solo de forma no esencial del coeficiente de dilatacion termica del sustrato, en particular solo en torno a un valor de maximo +1x10'6K'1. Con preferencia, el sustrato tiene un coeficiente de dilatacion termica de aproximadamente 10x10'6K'1 y, por lo tanto, la escala tiene un coeficiente de dilatacion termica resultante de aproximadamente 9x10'sK'1 a 11x10'6K'1.

En una configuracion preferida, sobre un lado del sustrato esta prevista la secuencia de capas formada por la capa de soporte y la capa de division y sobre el otro lado del sustrato esta prevista una capa de compensacion, que se opone a una curvatura de la pila de capas provocada por el efecto bimetalico. Esta capa de compensacion esta constituida con preferencia del mismo metal que la capa de soporte, en particular tambien de un metal ferromagnetico, que presenta especialmente una permeabilidad |ir mayor que 100, con preferencia mayor que 1000.

Se obtiene una union especialmente mtima y estable de las capas de la pila de capas cuando estas estan unidas entre sf por medio de plaqueado por laminacion, en particular plaqueado por laminacion en fno.

Una escala de este tipo se puede emplear para dispositivos de medicion de la posicion en forma de dispositivos de medicion de angulos y dispositivos de medicion de la longitud. Puesto que una escala constituida de esta manera se puede fabricar facilmente tambien en forma de cinta, es especialmente adecuada para dispositivos de medicion de longitudes grandes. Una escala constituida de acuerdo con la invencion en forma de cintase puede emplear tambien de manera ventajosa en dispositivos de medicion de angulos, cuando se coloca, por ejemplo, sobre la periferia interior o la periferia exterior de un tambor. Para la aplicacion adhesiva de la escala configurada de acuerdo con la invencion, la pila de capas puede estar completada sobre el lado inferior por un adhesivo, en particular una cinta adhesiva, que puede estar configurada para la buena manipulacion como cinta adhesiva bilateral.

Ademas, con la invencion debe indicarse un dispositivo de medicion de la posicion, que es relativamente insensible contra las influencias del medio ambiente y que genera senales de exploracion bien evaluables.

Tal dispositivo de medicion de la posicion se indica en la reivindicacion 11. De acuerdo con ello, el dispositivo de medicion de la posicion presenta una escala con una division explorable por induccion que se extiende en la direccion de medicion, que esta constituida por una secuencia dispuesta en la direccion de medicion de elementos de division distanciados unos de los otros. Esta escala comprende una pila de capas, que esta constituida exclusivamente por una secuencia de capas metalicas, presentando esta secuencia de capas metalicas al menos una capa de soporte y una capa de division que forma los elementos de division. La capa de soporte esta dispuesta

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entre la capa de division y un sustrato metalico y es un metal ferromagnetico. La permeabilidad de la capa de soporte es mas alta que la permeabilidad del sustrato, el material de la capa de soporte presenta especialmente una permeabilidad |ir mayor que 100, con preferencia mayor que 1000. El sustrato esta dimensionado de tal forma que determina de manera decisiva las propiedades mecanicas de la pila de capas. El dispositivo de medicion de la posicion comprende, ademas, una unidad de exploracion para la exploracion de los elementos de division de la escala, en el que la unidad de exploracion presenta una unidad de excitacion para la generacion de un campo alterno electromagnetico y una unidad de deteccion para la deteccion del campo alterno electromagnetico modulado en funcion de la posicion de los elementos de division.

La unidad de excitacion esta formada con preferencia por al menos un arrollamiento de excitacion plano y la unidad de deteccion esta formada por al menos un arrollamiento de exploracion plano.

En una configuracion especialmente ventajosa, sobre un lado del sustrato esta prevista la secuencia de capas formada por la capa de soporte y la capa de division, sobre el otro lado del sustrato esta prevista al menos una capa de compensacion, que esta constituida con preferencia del mismo material que la capa de soporte y es un metal ferromagnetico. La unidad de exploracion presenta un blindaje, en el que el blindaje esta configurado de tal forma que este configura un circuito magnetico con la capa de compensacion. A tal fin, la permeabilidad |ir del metal de la capa de compensacion es especialmente mayor que 100, con preferencia mayor que 1000.

Todas las indicaciones sobre la permeabilidad se refieren al funcionamiento del dispositivo de medicion de la posicion, es decir, con una frecuencia de la corriente de excitacion mayor que 1MHz.

Las ventajas asf como detalles de la presente invencion se deducen a partir de la descripcion siguiente de ejemplos de realizacion con la ayuda de las figuras adjuntas. En este caso:

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo de medicion de la posicion por induccion.

La figura 2 muestra la escala del dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la figura 1.

La figura 3a muestra una primera etapa del procedimiento para la fabricacion de la escala.

La figura 3b muestra una segunda etapa del procedimiento para la fabricacion de la escala.

La figura 4 muestra otra configuracion de una escala de acuerdo con la invencion, y

La figura 5 muestra un dispositivo de medicion de la posicion con la escala representada en la figura 4.

En la figura 1 se representa en una vista en perspectiva la estructura de principio de un dispositivo de medicion de la posicion con una escala 1 configurada de acuerdo con la invencion. La escala 1 presenta una division, que es explorable por una unidad de exploracion 2 opuesta a ella a poca distancia. Para la medicion de la posicion en la direccion de medicion X, se lleva a cabo un movimiento relativo entre la escala 1 y la unidad de exploracion 2. La division esta constituida por una secuencia periodica de elementos de division 12 conductores de electricidad distanciados unos de los otros en la direccion de medicion X. En el ejemplo de realizacion representado, los elementos de division 12 son planos y estan configurados de forma rectangular, pero los elementos de division pueden presentar tambien otras formas, por ejemplo redondas o de forma triangular. Ademas, la forma superficial completa de los elementos de division 12 no es obligatoria, un elemento de division puede estar configurado tambien como arrollamiento cerrado. Solamente es esencial que en un elemento de division 12 se puedan configurar corrientes parasitas, que actuan contra un campo de excitacion que parte desde la unidad de exploracion 2.

La unidad de exploracion 2 se representa solo esquematicamente en la figura 1, para explicar la funcion de la exploracion inductiva en colaboracion con la escala 1. La unidad de exploracion 2 presenta al menos una unidad de excitacion, en particular en forma de un arrollamiento de excitacion plano 21, que es alimentado por una unidad de activacion 3 con una corriente de excitacion, de tal manera que se genera un campo de excitacion electromagnetico alterno en el tiempo en la zona de los elementos de division 12. Esta corriente de excitacion presenta, por ejemplo, una frecuencia de algunos MHz. La accion de excitacion 21 esta dispuesta en el espacio de tal forma que configura en la secuencia opuesta de los elementos de division 12 un campo electromagnetico lo mas homogeneo posible.

La unidad de exploracion 2 presenta, ademas, al menos una unidad de deteccion, en particular en forma de un arrollamiento de exploracion plano 22. La forma de realizacion y la disposicion espacial del arrollamiento de excitacion 21 son tales que en la zona del arrollamiento de exploracion 22 se genera un desarrollo el campo lo mas homogeneo posible. El arrollamiento de exploracion 22 se encuentra a tal fin dentro del arrollamiento de excitacion 21. El campo de excitacion generado por el arrollamiento de excitacion 21 genera en los elementos de division 12 unas corrientes parasitas, que actuan como campo opuesto contra el campo de excitacion. En el arrollamiento de exploracion 22 se induce en virtud del campo de excitacion asociado al mismo una tension, que depende de la posicion relativa con respecto a los elementos de division 12 conductores de electricidad. Los elementos de division 12 estan dispuestos en el espacio en la direccion de medicion de tal forma que influyen en el campo de excitacion en

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funcion de la posicion. La accion de excitacion 21 esta acoplada inductivamente, por lo tanto, con la accion de exploracion 22 en funcion de la posicion relativa de los elementos de division 12 en la direccion de medicion. El campo alterno electromagnetico es modulado a traves de los elementos de division 12 en la direccion de medicion X en funcion de la posicion, con lo que se vana tambien la tension inducida en el arrollamiento de excitacion 22 en funcion de la posicion. La tension inducida en el al menos un arrollamiento de exploracion 22 es alimentada a una unidad de evaluacion 4, que a partir de ella forma una senal electrica en funcion de la posicion.

Es especialmente ventajosa la disposicion del arrollamiento de excitacion 21 y del arrollamiento de exploracion 22 en forma de bandas de conductores aplicadas sobre un soporte comun 23. Como se representa de forma esquematica en la figura 1, estas bandas de conductores estan dispuestas sobre el lado del soporte 23, que esta opuesta a la secuencia de los elementos de division 12 a poca distancia de exploracion. El soporte 23 puede estar configurado, por ejemplo, como placa de circuito impreso. En este caso, los elementos de division 12 de la escala 1 estan dispuestos con preferencia en un plano, que esta alineado paralelo al plano, en el que se extienden el arrollamiento de excitacion 21 y el arrollamiento de exploracion 22.

De una manera no mostrada, normalmente estan previstos varios arrollamientos de exploracion desfasados entre sf, en la unidad de exploracion 2, para generar varias senales de exploracion desfasadas entre sf, por ejemplo senales de exploracion desfasadas 90° entre sr Por razones de claridad, esta configuracion no se representa en la figura 1.

La escala 1 esta formada por una pila de capa 10, que esta constituida por un compuesto metalico, es decir, por una secuencia de capas metalica 101, 102, como se representa en detalle en la figura 2. Esta configuracion tiene la ventaja especial de que la escala 1 es en la operacion de medicion especialmente insensible frente a medios ambientales. Las capas 101, 102, 103 de la pila de capas 10 estan unidas fijamente entre sf, es decir, que no son desplazables unas con respecto a las otras.

La secuencia de las capas metalicas 101, 102, 103 de la pila de capas 10 presenta al menos una capa de soporte 102, que es un metal ferromagnetico. Esta capa es con preferencia magnetica blanda. Sobre esta capa de soporte continua 102 esta aplicada una capa de division 101, que forma despues de la realizacion de la estructuracion los elementos de division 12 de la escala 1 que estan distanciados unos de los otros en la direccion de medicion X. Como material para estos elementos de division 12 se emplean metales, como por ejemplo cobre, aluminio, plata, oro o aleaciones que contienen estos metales. El material de los elementos de division 12 presenta una conductividad electrica alta, pero no es ferromagnetico. La permeabilidad |ir del material de la capa de division 101 y, por lo tanto, de los elementos de division 12 es aproximadamente 1.

La pila de capas 10 comprende, ademas, un sustrato 103, sobre el que esta prevista la secuencia formada por la capa de soporte 102 y la capa de division 101. Este sustrato 103 esta dimensionado de tal forma que determina de una manera decisiva las propiedades mecanicas de la pila de capas 10. A tal fin, el espesor del sustrato 103 es un multiplo, en particular de 5 a 20 veces, del espesor de la capa de soporte 102 asf como un multiplo del espesor de la capa de division 101. Las relaciones del espesor se seleccionan de tal manera que el coeficiente de dilatacion termica de la escala 1 se determina de manera predominante por el sustrato 103.

La permeabilidad de la capa de soporte 102 es mas alta que la permeabilidad del sustrato 103. La permeabilidad |ir del metal de la capa de soporte 102 es lo mas alta posible, en particular mayor que 100, de manera mas ventajosa mayor que 1000.

Como material para el sustrato 103 se selecciona acero noble inoxidable con alta resistencia a la traccion y alto lfmite de dilatacion Rp0,2, en particular acero noble inoxidable y endurecible. A traves de bonificacion se mejoran las propiedades mecanicas, la estabilidad de forma, la flexibilidad y la tenacidad. Si se utiliza un sustrato 103 en forma de cinta, esta se puede arrollar para el transporte o para el almacenamiento en virtud de la flexibilidad de la cinta, sin que se produzcan deformaciones plasticas. A traves de la creacion de una union fija de las capas 102 y 101 con el sustrato 103 se transmiten estas propiedades mecanicas ventajosas sobre toda la pila de capas 10 y, por lo tanto sobre la escala 1.

La capa de soporte 102 dispuestas y continua directamente debajo de los elementos de division 12 de un material con alta permeabilidad tiene la ventaja de que se suprimen al menos en gran medida las corrientes parasitas perturbadoras, que se configuran desde un elemento de division 12 hacia un elemento de division 12 dispuesto adyacente. Condicion previa para ello es que el espesor de la capa de soporte 102 se selecciona suficientemente grande en funcion del material seleccionado. El espesor debe ser un multiplo, por ejemplo 5 veces, la profundidad de penetracion 8 de las corrientes de interferencia:

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8 =------------------------

V" K • f • |l0 • |lr • 0

con

8 = profundidad de penetracion

(profundidad, a la que cae la corriente sobre aproximadamente el 37 % del valor de la superficie) a = resistencia electrica espedfica del material 5 f = frecuencia

|io = constante de permeabilidad del vado

jir = rndice de permeabilidad relativa del material

Si se emplea, por ejemplo, como capa de soporte 102 un llamado metal-Mu, es decir, por ejemplo una aleacion de NiFe con aproximadamente 80 % de Ni, se aplican las siguientes reglas de dimensionado:

10 Permeabilidad |ir = 5000

Resistencia electrica espedfica: 0,55|iQm

Zona de frecuencia relevante: 1 MHz a 10 MHz (frecuencias ejemplares)

En funcion de la profundidad de penetracion 8 calculada a partir de ello resulta un espesor optimo de la capa de soporte 102:

15 Profundidad de penetracion 8 a 1 MHz = 5,3 |im

=> espesor optimo « 27 |im (5 veces la profundidad de penetracion 8)

Profundidad de penetracion 8 a 10 MHz = 1,7 |im

=> espesor optimo « 9 |im (5 veces la profundidad de penetracion 8)

Con un espesor de la capa de soporte 102 de aproximadamente 15 |im se utiliza un sustrato 103 con un espesor de 20 74 |im a 300 |im.

En una escala 1 en forma de cinta fabricada sencilla - en particular a traves de plaqueado por laminacion -, que es tambien bien manipulable, el espesor de la capa de soporte 102 es como maximo 50 |im. El espesor total de la pila de capas 10 es inferior a 1000 |im.

Puesto que el rndice de permeabilidad relativa |ir del material de la capa de soporte 102 con valores altos es a este 25 respecto la variable determinante, la magnitud de la conductividad electrica de la capa de soporte 102 es de rango secundario. La profundidad de penetracion 8 es especialmente reducida en un material con alta permeabilidad y el material forma una resistencia alta para las corrientes parasitas. La capa de soporte metalica 102 es, por lo tanto, una resistencia activa para las corrientes parasitas entre la capa de division 101 y el sustrato 103. Como consecuencia, las corrientes parasitas permanecen en su mayor parte en los elementos de division 12 de la escala 30 1. No existe ya una conexion conductora de electricidad perturbadora entre los elementos de division 12 dispuestos

en la direccion de medicion X entre sf para las corrientes parasitas de alta frecuencia.

La disposicion de la capa de soporte 102 entre la capa de division 101 y el sustrato 103 tiene la ventaja de que durante la seleccion del material para la capa de soporte 102 se pueden tener en cuenta con prioridad las propiedades magneticas. Las propiedades mecanicas de la capa de soporte 102 son de rango secundario, puesto 35 que las propiedades mecanicas de la pila de capas 10 son determinadas con prioridad por el sustrato 103. Si se utiliza, por ejemplo, un sustrato 103 en forma de cinta, se puede arrollar la escala 1 para el transporte o para el almacenamiento en virtud de la flexibilidad del sustrato 103 en forma de cinta, sin que se produzcan deformaciones plasticas de la escala 1. La utilizacion de un sustrato 103 que determina las propiedades mecanicas de la escala 1 tiene ahora la ventaja de que para la capa de soporte 102 se pueden emplear materiales con permeabilidad muy 40 alta. Estos materiales tienen, en efecto, en general, el inconveniente de que son relativamente blandos y son facilmente deformables plasticamente.

Las capas 101, 102, 103 de la pila de capas 10 estan unidas entre sf mtimamente de firma inamovible a traves de contacto superficial, de manera que la pila de capas 10 es manipulable como escala 1. Un procedimiento especialmente ventajoso para la fabricacion es el plaqueado por laminacion, con el que se unen las capas 101, 102, 45 103 de la pila de capas 10 entre sf de forma inamovible. Como procedimiento de plaqueado por laminacion se puede

utilizar el procedimiento de laminacion en caliente o el procedimiento de laminacion en frio. Como resultado se obtiene una capa de division 101 adherente de forma optima sobre la capa de soporte 102. Ademas, se obtiene una

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union superficial mtima entre el sustrato 103 y la capa de soporte 102. Esta union mtima garantiza que predominen las propiedades mecanicas del sustrato 103 y se transmitan sobre las otras capas 101, 102 de la pila de capas 10, en particular la flexibilidad y las propiedades de dilatacion termica. El plaqueado en fno tiene la ventaja de que se pueden fabricar con facilidad especialmente escalas 1 largas sobre varios metros, fabricando la pila de capas 10 a partir de cintas metalicas.

Para la formacion de la pila de capas 10 es especialmente adecuado el plaqueado por laminacion en fno. Consiste en un proceso de transformacion, en el que la capas 101, 102, 103 limpias y, dado el caso, pretratadas en forma de cintas metalicas son laminadas en comun en el estado fno, es decir, por debajo de la temperatura de recristalizacion. En virtud de las presiones grandes que aparecen en este caso se consiguen, por una parte, reducciones del espesor de 30 a 60 % y, por otra parte, se crea una union fija inseparable entre las capas 101, 102, 103 inseparables. Esta union mtima resulta a partir de fuerzas de adhesion, zunchados mecanicos de las superficies y adhesiones metalicas.

En la figura 3a se representa de forma esquematica el procedimiento de plaqueado por laminacion en fno para la fabricacion de la pila de capas 10. El sustrato 103, la capa de soporte 102 y la capa de division 101 estan presentes en forma de cinta y son conducidos en comun a un dispositivo de laminacion 5, en el que estos son unidos entre sf a alta presion.

Despues del proceso de laminacion propiamente dicho se conecta un tratamiento de recocido, llamado tambien recocido de difusion o recocido de adhesion. Durante este tratamiento termico se lleva a cabo, por una parte, una recristalizacion del material y, por otra parte, en las zonas de union de las capas individuales 101, 102, 103 otra fijacion de la union. En la figura 3b se representa de forma esquematica un tratamiento de recocido de este tipo de la pila de capas laminada 10. La pila de capas 10 se conduce en este caso a traves de un dispositivo de recocido 6, en el que se expone la pila de capas a una alta temperatura T. Con preferencia sigue al menos otro tratamiento de recocido. Si se selecciona acero como sustrato 103, entonces se puede endurecer este acero en otro tratamiento de recocido. Por lo tanto, un tratamiento de recocido puede servir para optimizar las propiedades magneticas, como por ejemplo la permeabilidad de la capa de soporte 102.

En caso necesario, se pueden realizar varios procesos de laminacion y de recocido de manera sucesiva, para alcanzar los parametros deseados de la pila de capas 10.

La pila de capas 10 formada de esta manera se puede procesar a continuacion como compuesto. Cuando es necesario, se puede realizar un tratamiento superficial y se puede llevar el compuesto, por ejemplo, a traves de corte a medida, a las dimensiones necesarias. Los elementos de division 12 se forman por procedimientos de estructuracion conocidos, como por ejemplo un proceso de decapado fotoqmmico, a partir de la capa de division 101.

A continuacion se explica otra configuracion de una escala 1.1. Para la reduccion de flexiones termicas de la escala 1.1 es especialmente ventajosa una estructura simetrica de las capas de la pila de capas 10.1. Un ejemplo de ello se representa en la figura 4. En este caso, sobre el lado trasero del sustrato 103 se aplica una capa de compensacion 104, que debe evitar una flexion del sustrato 103, provocada por el recubrimiento unilateral con la capa de soporte 102 y la capa de division 101. En particular, de esta manera se impide o bien se evita al menos en gran medida una curvatura iniciada a traves de la capa de soporte 102, provocada a traves del efecto bimetalico. De manera ventajosa, con esta finalidad, tambien la capa de compensacion 104 aplicada sobre el lado trasero del sustrato 103 esta constituida del mismo material que la capa de soporte 102. El espesor de la capa de compensacion 104 se selecciona para que se evite una curvatura del sustrato 103. Las relaciones de espesor se seleccionan tambien aqrn con preferencia de tal manera que las propiedades mecanicas y el coeficiente de dilatacion termica de la escala 1.1 son determinados de forma predominante por el sustrato 103.

Es especialmente ventajoso que la pila de capas 10.1, que esta constituida por la capa de division 101, la capa de soporte 102, el sustrato 103 y la capa de compensacion 104, sea unida conjuntamente de nuevo en comun por un procedimiento de laminacion, en particular el procedimiento de laminacion en fno, para formar una union mtima.

Como se representa en la figura 5, la capa de compensacion 104 sobre el lado trasero del sustrato 103 se puede utilizar adicionalmente para blindar el dispositivo de medicion de la posicion frente a campos perturbadores magneticos externos. Alrededor de la unidad de exploracion 2 se dispone a tal fin un blindaje magnetico 7, que esta guiado hasta la proximidad de la capa de compensacion 104. El blindaje 7 esta constituido de un material conductor de flujo, en particular tambien material magnetico blando, de manera que junto con la capa de compensacion 104 se configura un circuito magnetico 8 al menos en gran medida cerrado. El blindaje 7 rodea la unidad de exploracion y la escala 1.1 en forma de U en tres lados. El blindaje 7 se extiende sobre la capa de soporte ferromagnetica 102 y llega al menos en gran medida hasta la capa de compensacion 104.

Si esto fuera necesario para determinadas aplicaciones, entonces se puede proteger la escala 1 o bien 1.1 adicionalmente contra influencias del medio ambiente, siendo provisto al menos el lado superior de la escala 1 o bien 1.1 con una capa de proteccion. Esta capa de proteccion puede ser una capa de laca, un recubrimiento de

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polvo, una capa-DLC o una capa metalica.

La invencion se explica de forma ejemplar con la ayuda de una escala incremental 1 o bien 1.1 de una via. La invencion se puede realizar tambien en escalas incrementales de varias vfas as^ como en escalas absolutas. Una escala absoluta puede estar realizada en este caso de una via en forma de un llamado codigo-PRC o codigo de 5 cadenas, como codigo de varias vfas con varias vfas incrementales dispuestas adyacentes entre sf de diferente periodo de division, por ejemplo en forma de un codigo-Gray o por decirlo asf como sistema-Vernier con varias vfas incrementales dispuestas adyacentes entre sf con periodos de division solo insignificantemente diferentes.

10

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. - Escala con una division explorable por induccion, que esta constituida por una secuencia dispuesta en la direccion de medicion (X) de elementos de division (12) conductores de electricidad, distanciados unos de los otros, que estan configurados de tal forma que se pueden configurar, respectivamente, corrientes parasitas en un elemento de division (12), las cuales actuan durante la exploracion contra un campo de excitacion que parte desde una unidad de exploracion (2), en la que la escala (1, 1.1) comprende una pila de capas (10, 10.1), que esta constituida por una secuencia de capas metalicas (101, 102, 103, 104), y de tal forma que esta secuencia de capas metalicas (101, 102, 103, 104) presenta al menos una capa de soporte (102) y una capa de division (101) que forma los elementos de division (12), en la que la capa de soporte (102) esta dispuesta entre la capa de division (101) y un sustrato metalico (103), en la que el sustrato (103) esta dimensionado de tal forma que determina de manera decisiva las propiedades mecanicas de la pila de capas (10, 10.1), siendo el espesor del sustrato (103) un multiplo del espesor de la capa de soporte (102), y de tal manera que la capa de soporte (102) es un metal ferromagnetico.
2. Escala de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la permeabilidad de la capa de soporte (102) es mayor que la permeabilidad del sustrato (103).
3. - Escala de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que el material de la capa de soporte (102) es un metal magnetico blando.
4. - Escala de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el material de la capa de soporte (102) es un metal con permeabilidad |ir mayor que 100, en particular mayor que 1000.
5. - Escala de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el material de la capa de division (101) presenta una permeabilidad |ir de aproximadamente 1, en particular contiene al menos uno de los metales cobre, aluminio, oro o plata.
6. - Escala de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que el sustrato (103) esta constituido de acero noble.
7. - Escala de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que sobre un lado del sustrato (103) esta prevista la secuencia de capas formada por la capa de soporte (102) y la capa de division (101), y porque sobre el otro lado del sustrato (103) esta prevista al menos una capa de compensacion (104), que contrarresta una flexion de la pila de capas (10, 10.1) provocada a traves del efecto bimetalico.
8. - Escala de acuerdo con la reivindicacion 7, en la que la capa de compensacion (104) esta constituida de un metal ferromagnetico.
9. - Escala de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en la que las capas (101, 102, 103, 104) de la pila de capas (10.1) estan unidas entre sf por medio de plaqueado por laminacion.
10. - Escala de acuerdo con la reivindicacion 9, en la que las capas (101, 102, 103, 104) de la pila de capas (10, 10.1) estan unidas entre sf por medio de plaqueado por laminacion en frio.
11. - Dispositivo de medicion de la posicion con una escala (1, 1.1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores y con una unidad de exploracion (2) para la exploracion de los elementos de division (12) de la escala (1), en el que la unidad de exploracion (2) presenta una unidad de excitacion (21) para la generacion de un campo alterno electromagnetico y una unidad de deteccion (22) para la deteccion del campo alterno electromagnetico modulado en funcion de la posicion de los elementos de division (12).
12. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que la unidad de excitacion esta formada por al menos un arrollamiento de excitacion plano (21) y la unidad de deteccion esta formada por al menos un arrollamiento de exploracion plano (22).
13. - Dispositivo de medicion de la posicion de acuerdo con la reivindicacion 11 o 12, en el que sobre un lado del sustrato (103) esta prevista la secuencia de capas formada por la capa de soporte (102) y la capa de division (101), sobre el otro lado del sustrato (103) esta prevista al menos una capa de compensacion (104) de material ferromagnetico, y la unidad de exploracion (2) presenta un blindaje (7), en el que el blindaje (7) esta configurado de tal forma que este configura un circuito magnetico (8) con la capa de compensacion (104).