JP6501785B2 - インクリメンタルエンコーダ用のスケール本体及びこのスケール本体を製造するための方法 - Google Patents
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Description
インクリメンタルエンコーダ用のスケール本体(10)であって、
前記スケール本体(10)は、長手方向(X)に交互に配置された複数の散乱領域(23)と複数のミラー領域(24)とを有する1つのインクリメンタルトラック(20)を備え、
前記散乱領域(23)は、直線状のそれぞれ少なくとも2つの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)を有し、これらの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)は、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に対してほぼ直角に延在し、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に連続して列を成して配置されていて、入射光を拡散反射させるように形成されていて、
前記インクリメンタルトラック(20)の前記ミラー領域(24)は、入射光をミラー反射させるように形成されているほぼ滑らかな表面を有し、
前記インクリメンタルトラック(20)は、前記複数の散乱領域(23)のうちの1つの散乱領域(23)の幅(B 23 )と、前記複数のミラー領域(24)のうちの1つのミラー領域(24)の幅(B 24 )との和から得られる1つのピッチ(P)をさらに有する当該スケール本体(10)において、
各散乱領域(23)が、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に、前記ピッチ(P)の半分よりも小さい1つの幅(B 23 )を有し、
1つの散乱領域(23)の当該直線状の複数の凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)のうちのそれぞれ2つの凹部が、当該1つの散乱領域(23)の互いに対向している複数の外側部分(As1,As2)に配置されていて、前記1つの散乱領域(23)の前記幅(B 23 )を前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に限定すること、及び
複数の前記凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)間のそれぞれの領域が、入射光をミラー反射させるように形成されているほぼ滑らかな表面を有することによって解決される。
P=B23+B24
が成立する。
K=(Smax−Smin)/(Smax+Smin)
として計算される。
2 インクリメンタルトラック
3 散乱領域
4 ミラー領域
5 凹部
5′ 水平線
10 スケール本体
11 金属表面
13 ほぼ無指向性の放射光、拡散反射光、拡散する反射光、矢印
13a 曲線
14 指向性の放射光
20 インクリメンタルトラック、第1インクリメンタルトラック
23 散乱領域
24 ミラー領域
25 窪み部
26−1 凹部
26−2 凹部
26−3 凹部
26−4 凹部
26−5 凹部
26−1′ 水平線
26−2′ 水平線
26−3′ 水平線
27 自由空間
30 基準トラック
33 基準散乱領域
34 ミラー領域
36−1 凹部
36−2 凹部
36−3 凹部
36−4 凹部
36−5 凹部
36−6 凹部
36−7 凹部
36−8 凹部
40 ビーム束、レーザビーム
50 パルスレーザ、レーザ
51 ミラー
60 撮像装置
62 撮像装置
64 マスキング要素
66−1 開口部
66−2 開口部
66−3 開口部
101 センサ装置
102 センサ、センサ面
103 光センサ
104 撮像装置
105−1 光源
105−2 光源
110 第1光ビーム
111 照射領域
120 第2光ビーム
130 スケール本体
131 縦長の透過性領域
132 非透過性領域
200 矩形波光信号、矩形波信号
201 正弦波状のセンサ信号
X 長手方向、インクリメンタルトラックの長手方向
Y 横方向、凹部の長手方向
Z 垂直方向
As1 外側部分
As2 外側部分
P ピッチ
A 間隔
B23 散乱領域の幅
B24 ミラー領域の幅
S センサ信号
K コントラスト
O1 基板の表面
HR1 半空間
E1 面
K1 棍棒形放射光
K2 棍棒形放射光
BL 幅
I 強度分布
L1−1 第1長さ
L1−2 第1長さ
L2 第2長さ
S 軸
α 角度
β1 角度
β2 角度
Claims (22)
- インクリメンタルエンコーダ用のスケール本体(10)であって、
前記スケール本体(10)は、長手方向(X)に交互に配置された複数の散乱領域(23)と複数のミラー領域(24)とを有する1つのインクリメンタルトラック(20)を備え、
前記散乱領域(23)は、直線状のそれぞれ少なくとも2つの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)を有し、これらの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)は、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に対してほぼ直角に延在し、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に連続して列を成して配置されていて、入射光を拡散反射させるように形成されていて、
前記インクリメンタルトラック(20)の前記ミラー領域(24)は、入射光をミラー反射させるように形成されているほぼ滑らかな表面を有し、
前記インクリメンタルトラック(20)は、前記複数の散乱領域(23)のうちの1つの散乱領域(23)の幅(B23)と、前記複数のミラー領域(24)のうちの1つのミラー領域(24)の幅(B24)との和から得られる1つのピッチ(P)をさらに有する当該スケール本体(10)において、
各散乱領域(23)が、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に、前記ピッチ(P)の半分よりも小さい1つの幅(B23)を有し、
1つの散乱領域(23)の当該直線状の複数の凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)のうちのそれぞれ2つの凹部が、当該1つの散乱領域(23)の互いに対向している複数の外側部分(As1,As2)に配置されていて、前記1つの散乱領域(23)の前記幅(B23)を前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に限定すること、及び
複数の前記凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)間のそれぞれの領域が、入射光をミラー反射させるように形成されているほぼ滑らかな表面を有することを特徴とするスケール本体(10)。 - 前記散乱領域(23)の当該直線状の少なくとも2つの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)がそれぞれ、互いに重なり合って配置されている、ほぼ円い複数の窪み部(25)から形成されている請求項1に記載のスケール本体(10)。
- 前記散乱領域(23)の前記幅(B23)は、前記ピッチ(P)の幅の10%よりも大きい請求項1又は2に記載のスケール本体(10)。
- 前記散乱領域(23)は、前記ピッチ(P)の30%〜45%、特に前記ピッチ(P)の35%〜40%、特に前記ピッチ(P)の約38%に相当する1つの幅(B23)を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のスケール本体(10)。
- 平行に隣接した直線状の2つの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)間の間隔(A)は、零よりも大きく、且つ前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)における当該直線状の複数の凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)の1つの幅の2倍を除いた前記ピッチ(P)の半分よりも小さい請求項1〜4のいずれか1項に記載のスケール本体。(10)。
- 前記複数の散乱領域(23)は、平行で直線状のそれぞれ少なくとも3つの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)を有し、これらの凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)は、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に対して直角に整列されていて、6〜9μm、特に約7.5μmの間隔(A)で互いに離間されている請求項1〜5のいずれか1項に記載のスケール本体(10)。
- 当該それぞれの直線状の凹部(26−1,26−2,26−3,26−4,26−5)は、−前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に−3.5μm〜12μm、特に6μm〜9μm、特に約7μmの1つの幅(BL)を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のスケール本体(10)。
- 前記複数の散乱領域(23)は、短くされた直線状のそれぞれ少なくとも1つの、前記インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に対して直角に第1長さ(L1−1,L2−1)を有する凹部(26−2,26−3,26−4)を備え、当該凹部(26−2,26−3,26−4)は、直線状の少なくとも1つの別の凹部(26−1,26−5)の第2長さ(L2)よりも短く、拡散反射光の均一な強度分布が、前記散乱領域(23)に沿って発生するように、当該短くされた直線状の少なくとも1つの凹部(26−2,26−3,26−4)は形成されている請求項1〜7のいずれか1項に記載のスケール本体(10)。
- 前記短くされた直線状の少なくとも1つの凹部(6−2,26−3,26−4)は、前記別の直線状の少なくとも1つの凹部(26−1,26−5)に比べて短くされた1つの開始領域及び1つの終了領域を有する請求項8に記載のスケール本体(10)。
- 前記別の直線状の少なくとも1つの凹部(26−1,26−5)に対して短くされた前記直線状の少なくとも1つの凹部(6−2,26−3,26−4)は、特に中央の1つの自由空間(27)を有し、当該中央の自由空間(27)は、当該短くされた直線状の凹部(26−2,26−3,26−4)の1つの開始領域と1つの終了領域との間の遮断部分を形成する請求項8に記載のスケール本体(10)。
- 前記スケール本体(10)は、1つの基準トラック(30)をさらに有し、この基準トラック(30)は、前記インクリメンタルトラック(20)と並んで平行に配置されていて、前記スケール本体(10)に沿った1つの測定ヘッドの絶対位置を特定するように形成されている請求項1〜10のいずれか1項に記載のスケール本体(10)。
- 前記基準トラック(30)は、長手方向(X)に交互に配置された複数の基準散乱領域(33)と複数のミラー領域(34)とを有し、
前記基準トラック(30)の前記複数の基準散乱領域(33)はそれぞれ、直線状の複数の凹部(36−1,36−2,36−3,36−4,36−5,36−6)を有し、これらの凹部(36−1,36−2,36−3,36−4,36−5,36−6)は、入射光を拡散反射させるように形成されていて、
前記基準トラック(30)の前記複数のミラー領域(34)は、ほぼ滑らかな表面を有する請求項11に記載のスケール本体(10)。 - 以下の:
・請求項1〜12のいずれか1項に記載の1つのスケール本体(10)と、
・前記スケール本体(10)の前記インクリメンタルトラック(20)を光学式に走査するように構成されている少なくとも1つのセンサ装置(101)とを有するインクリメンタルエンコーダ。 - 前記少なくとも1つのセンサ装置(101)は、前記スケール本体(10)に対して移動可能な1つの、前記インクリメンタルトラック(20)の像を生成するための光学式の1つの撮像装置(104)と当該像を検出するための複数の光センサ(103)とを有する測定ヘッドを備え、
前記光センサ(103)が、当該像の検出時に正弦波状の出力信号を生成するように、前記センサ装置(101)は構成されている請求項13に記載のインクリメンタルエンコーダ。 - 前記センサ装置の前記撮像装置は、正弦波状の出力信号を生成するために、ほぼ楕円の走査窓を有する請求項14に記載のインクリメンタルエンコーダ。
- 前記センサ装置の前記光センサ(103)は、正弦波状の出力信号を生成するために、ほぼ楕円のセンサ面を有する請求項14に記載のインクリメンタルエンコーダ。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載のスケール本体を金属表面上に形成するための方法において、
前記方法は、以下の:
・レーザビームを生成するためのパルスレーザを設けるステップと、
・−インクリメンタルトラック(20)の長手方向(X)に−スケール本体のピッチ(P)の半分よりも小さい幅(B23)を有する散乱領域(23)が、直線状の少なくとも2つの凹部から形成されるように、金属表面をレーザのレーザビームで照射するステップとを有する当該方法。 - 前記方法は、以下の:
・ほぼ円い第1番目の1つの窪み部が形成されるように、前記金属表面を第1番目の1つのレーザパルスの期間中に前記レーザビームで照射するステップと、
・ほぼ円い別の1つの窪み部が、新しい1つの移動位置で形成されるように、前記レーザビームを前記長手方向に対して直角に移動させ、前記金属表面を第2番目の1つのレーザパルスで照射するステップをさらに有し、
直線状の少なくとも2つの凹部のうちの1つの、前記インクリメンタルトラックの長手方向に対してほぼ直角に配向されている凹部が形成されるように、当該ほぼ円い複数の窪み部が重なり合うように、前記レーザビームが、当該個々のパルス間ごとに前記インクリメンタルトラックの長手方向に対して直角に移動される請求項17に記載の方法。 - 前記レーザビームは、ほぼ円い1つのビーム束を有し、当該ほぼ円い複数の窪み部が、3.5μm〜12μm、特に6μm〜9μm、特に約7μmの直径を有するように選択される請求項18に記載の方法。
- 前記レーザビームは、当該金属表面の照射前に、直線状の少なくとも2つの開口部を有する1つのマスキング要素を経由して誘導され、
少なくとも1つの散乱領域が、直線状の少なくとも2つの凹部から形成されるように、当該直線状の開口部の像が、前記レーザビームによって前記金属表面上に結像される請求項17に記載の方法。 - 当該レーザは、当該直線状の複数の凹部が約0.5μmの深さを有するような出力で稼働される請求項17〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 当該レーザは、約60kHzのパルス周波数で稼働される請求項17〜21のいずれか1項に記載の方法。
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