(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置測定システムのスケール本体（１）を加工するための方法であって、前記スケール本体（１）が、第１表面（１１）に測定目盛（３）を有し、前記スケール本体（１）が、第２表面（１２）でキャリア本体（Ｋ）に固定するように適合されていて、前記スケール本体（１）の場合、このスケール本体（１）の側面の外縁部（１５）が、前記第１表面（１１）と前記第２表面（１２）との間に延在し、前記第１表面（１１）及び前記第２表面（１２）が、前記側面の外縁部（１５）の領域内で第１辺部（２１）又は第２辺部（２２）によって限定されていて、前記スケール本体（１）の加工時にこのスケール本体（１）の所定の外輪郭を形成するために、このスケール本体（１）の付随するそれぞれの表面（１１，１２）から張り出すそれぞれ１つの材料突出部（２３，２４）が、このスケール本体（１）の前記第１辺部（２１）と前記第２辺部（２２）とに形成される当該方法において、
前記第１表面（１１）に対して垂直な前記第１辺部（２１）の前記材料突出部（２３）の寸法（ｈ１）が、前記第２表面（１２）に対して垂直な前記第２辺部（２２）の前記材料突出部（２４）の寸法（ｈ２）よりも小さいように、前記スケール本体（１）が、一方では前記第１辺部（２１）で、他方では前記第２辺部（２２）で相違して加工されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記スケール本体（１）は、前記第１辺部（２１）及び／又は前記第２辺部（２２）で機械式に加工されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スケール本体（１）は、前記第１辺部（２１）及び／又は前記第２辺部（２２）でフライス切削加工、研磨又は鋸加工によって加工されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記スケール本体（１）は、前記第１辺部（２１）及び／又は前記第２辺部（２２）でレーザ放射によって加工されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１表面（１１）に対して垂直な前記第１辺部（２１）の材料突出部（２３）の寸法（ｈ１）が、２０ｎｍ以下であるように、前記スケール本体（１）は、前記第１辺部（２１）で加工されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１表面（１１）に対して垂直な前記第１辺部（２１）の材料突出部（２３）の寸法（ｈ１）が、１０ｎｍ未満であるように、前記スケール本体（１）は、前記第１辺部（２１）で加工されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第２表面（１２）に対して垂直な前記第２辺部（２２）の材料突出部（２４）の寸法（ｈ２）が、１０ｎｍ〜５００ｎｍであるように、前記スケール本体（１）は、前記第２辺部（２２）で加工されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第２表面（１２）に対して垂直な前記第２辺部（２２）の材料突出部（２４）の寸法（ｈ２）が、２０ｎｍ〜１００ｎｍであるように、前記スケール本体（１）は、前記第２辺部（２２）で加工されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１辺部（２１）で形成された材料突出部（２３）が、前記第１辺部（２１）から第１表面（１１）の内側の方向に５００μｍ未満だけ、又は２００μｍ未満だけ延在するように、前記スケール本体（１）は、前記第１辺部（２１）で加工されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２辺部（２２）で形成された材料突出部（２４）が、前記第２辺部（２２）から第２表面（１２）の内側の方向に２，０００μｍ未満だけ、又は５００μｍ未満だけ延在するように、前記スケール本体（１）は、前記第２辺部（２２）で加工されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
・測定目盛（３）が形成されている第１表面（１１）と、
・スケール本体（１）をキャリア本体（Ｋ）に固定するために適合されている第２表面（１２）と、
・前記スケール本体（１）の前記第１表面（１１）と前記第２表面（１２）との間に延在する側面の外延部（１５）とを有するエンコーダのスケール本体であって、
前記スケール本体（１）の前記第１表面（１１）と前記第２表面（１２）とが、前記側面の外延部（１５）の領域内で第１辺部（２１）又は第２辺部（２２）によって限定されていて、それぞれ１つの材料突出部（２３，２４）が、前記第１辺部（２１）及び第２辺部（２２）で付随する前記第１表面（１１）又は前記第２表面（１２）から張り出している当該スケール本体において、
前記スケール本体（１）の前記第２辺部（２２）の材料突出部（２４）が、前記第２表面（１２）に対して垂直にこの第２表面（１２）から張り出しているときの寸法（ｈ２）よりも小さい寸法（ｈ１）を有する前記スケール本体（１）の前記第１辺部（２１）の材料突出部（２３）が、前記第１表面（１１）に対して垂直にこの第１表面（１１）から張り出していることを特徴とするスケール本体。
【請求項１２】
前記スケール本体（１）は、ガラスセラミックから成る基体（１０）を有することを特徴とする請求項１１に記載のスケール本体。
【請求項１３】
前記第１表面（１１）に対して垂直な前記スケール本体（１）の前記第１辺部（２１）の前記材料突出部（２３）の寸法（ｈ１）は、２０ｎｍ以下、又は１０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のスケール本体。
【請求項１４】
前記第２表面（１２）に対して垂直な前記スケール本体（１）の前記第２辺部（２２）の前記材料突出部（２４）の寸法（ｈ２）は、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、又は２０ｎｍ〜１００ｎｍであることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１項に記載のスケール本体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載のエンコーダのスケール本体を加工するための方法及び請求項１２に記載のこの方法によって加工されたスケール本体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この場合、当該方法は、エンコーダのスケール本体の加工に関する。当該スケール本体は、付設された走査装置によって操作可能な測定目盛を第１表面に有し、この第１表面に面しない第２表面でキャリアに固定されるように構成されている。当該スケール本体の外縁部が、このスケール本体の第１表面と第２表面との間に延在する。この外縁部は、特に、第１表面と第２表面との間に周設されるように形成され得る。具体的には、例えば、このスケール本体の第１表面と第２表面とが、互いに平行に整合され得、この外縁部が、これらの表面に対して垂直に延在され得る。この場合、この第１表面と第２表面とがそれぞれ、第１辺部又は第２辺部でこのスケール本体の外縁部内に移行している。すなわち、この第１表面が、この第１辺部によって限定され、この第２表面が、この第２辺部によって限定される。このようなスケール本体の加工は、このスケール本体の所定の外輪郭を作製するために実行され、特に、このスケール本体の第１表面又は第２表面がこのスケール本体の第１辺部と第２辺部とで当該（周設されている）外縁部内に移行している、このスケール本体の第１辺部と第２辺部との加工も含む。
【０００３】
例えば、欧州特許第１７６２８２８号明細書に記載されているように、高精度のエンコーダの場合には、スケール本体の辺部の加工が、幾つかの制約の下で実行される。このことは、例えば、半導体産業における精密テーブル及びプラットフォームの高精度の移動及び位置決め時のような、特に動的な用途におけるこのような測定システムの使用時に成立する。この場合、移動すべき物体を最小にすること、及び、位置測定システムのために提供される限定された構造空間が、一般に重要である。スケール本体の重量及び寸法を減少させるため、第１表面の寸法が、走査すべき走査目盛を収容するのに十分であるように、このスケール本体は形成される。このことは、当該測定目盛がこのスケール本体の外縁部まで延在することを意味する。その結果、当該測定目盛の精度が、このスケール本体の縁部の加工によって損傷され得る。
【０００４】
当該スケール本体を例えばフレームとしてのキャリアに固定することを考慮すると、当該スケール本体は、可能な限り位置安定でなければならず、同時にその固定工程が、当該スケール本体に設けられている測定目盛に影響を及ぼしてはならないことが重要である。このため、例えば、欧州特許第１７８３４６３号明細書から、エンコーダのスケールを、このスケールとキャリアとの間にボンディングを施すことによってこのキャリアに固定することが既知である。この場合、当該ボンディングは、このスケールの、２次元格子内に分散して配置され、互いに離間した複数の表面領域で実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第１７６２８２８号明細書
【特許文献２】欧州特許第１７８３４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、スケール本体の第１表面にある測定目盛がこのスケール本体の縁部まで延在する位置測定システムでも使用可能である、冒頭で述べた種類の位置測定システムのスケール本体を加工するための方法を提供することにある。さらに、このスケール本体と敷設されたキャリアとの接合の品質が、当該縁部によって支援され得る。この場合、第２表面が、例えば、欧州特許第１７８３４６３号明細書に記載されているようにボンディングによって又は接着によってキャリアに接合するために適していなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この方法は、請求項１に記載の特徴を有する方法を提供することによって解決される。
【０００８】
当該手段によれば、第１辺部の材料突出部よりも大きい第２辺部の材料突出部が形成されるように、一方ではスケール本体の（測定目盛を有する）第１表面に付設されたこの第１辺部と、他方ではこのスケール本体の（固定面として使用される）第２表面に付設されたこの第２辺部とが異なって加工される。
【０００９】
本発明の解決手段は、スケール本体の辺部の加工時に、材料突出部が規則的に形成されるという認識に基づく。当該材料突出部は、第１辺部の場合はこのスケール本体の第１表面から張り出し、例えば、この第１表面に対して垂直にこの第１表面から張り出し、第２辺部の場合はこのスケール本体の第２表面から張り出し、例えば、この第２表面に対して垂直にこの第２表面から張り出す。
【００１０】
（以下で外縁隆起部とも記される）このような突出部は、スケール本体の加工時にその縁部の領域内に生成されるマイクロクラックの結果として発生する。すなわち、当該スケール本体の加工時の、当該スケール本体の第１表面又は第２表面から張り出している突出部（外縁隆起部）の発生は、同時に、当該加工時に発生したマイクロクラックの数及び大きさの指標である。また、このようなマイクロクラックは、当該スケール本体の縁部の領域内の当該スケール本体に設けられている測定目盛の複数の歪みを伴う。この場合、これらの歪みが強い程、より多くのマイクロクラック及びより大きいマイクロクラックが、当該スケール本体の加工時に、特に第１辺部の領域内に、すなわち（測定目盛を有する）第１表面を限定する辺部の領域内に発生する。また、このことは、当該測定目盛がその縁側で歪む程、（当該マイクロクラックによって引き起こされる）当該スケール本体の加工時に発生する外縁隆起部がより大きいことを意味する。さらに、外縁隆起部の増大と共に、マイクロクラックの大きくなる有効範囲が観察される。すなわち、外縁隆起部の増大と共に、マイクロクラックが、当該スケール本体の辺部のより多くの部分にわたって当該付随する表面の中央の方向に拡大する。
【００１１】
本発明によれば、これによって引き起こされる材料突出部（外縁隆起部）が、スケール本体の第１辺部の領域内で小さく保持される。これにより、第１辺部によって限定された当該スケール本体の第１表面に設けられている測定目盛の縁側の歪みが回避される。当該材料突出部（外縁隆起部）に比べて比較的より大きい材料突出部又は外縁隆起部が、この第１表面に面しないこのスケール本体の第２表面を限定する第２辺部で適切に許容又は調整され得る。（当該辺部の加工時に、基本的に、材料の突出又は縁部を減少させる材料の収縮の逆の効果が発生し得る。）すなわち、例えば（欧州特許第１７８３４６３号明細書に記載されているように）ボンディングによって、スケール本体をその第２表面にわたってキャリアに固定する場合に、特定のプレストレスを保証するため、材料を突出させることが適切に試みられる。また、これにより、当該スケール本体の縁部の領域内の結合力を損ない、それ故に当該結合部分の剥離を促進し得る毛管力が、当該スケール本体と付随するキャリアとの間に発生しないことが達成され得る。すなわち、オイル蒸気又は水分が、当該中間空間内に潜り込み、当該スケール本体を徐々に剪断し得る。
【００１２】
したがって、結果として、本発明によれば、スケール本体の第１辺部とこのスケール本体の第２辺部とが相違して適切に加工される。その結果、可能な限り小さい材料突出部又は外縁隆起部が、この第１辺部で発生する一方で、所定の大きさの材料突出部又は外縁隆起部が、この第２辺部で許容される。
【００１３】
当該スケール本体、特にこのスケール本体の外縁部並びに第１辺部及び第２辺部の加工は、例えば、鋸加工、研磨若しくはフライス切削加工によって又はレーザを用いた加工によって機械式に実行される。
【００１４】
しかし、マイクロクラック及び外縁隆起部の発生に関しては、選択された加工方法だけで左右されるのではなくて、例えば、工具の送り、摺動又は切削速度のような加工パラメータにも左右される。さらに、例えば、工具部分の材料、研磨粒径及び研磨結合剤のような工具の特別な特性も重要になり得る。
【００１５】
最も高くて２０ｎｍの材料突出部又は外縁隆起部、特に好ましくは１０ｎｍ未満の材料突出部又は外縁隆起部が発生するように、スケール本体の加工が、第１辺部の領域内で有益に実行される。
【００１６】
第１辺部から第１表面の内側の方向に測定された外縁隆起部−すなわちマイクロクラック−の有効範囲は、最も高くて５００μｍであり、特に好ましくは最も高くて２００μｍでなければならない。
【００１７】
スケール本体の第２辺部では、すなわちキャリア本体を固定するために使用されるこのスケール本体の表面上では、外縁隆起部が、１０ｎｍと５００ｎｍとの間、特に好ましくは２０ｎｍと１００ｎｍとの間になければならない。そして、外縁隆起部、すなわち加工によって発生するマイクロクラックの有効範囲は、２，０００μｍ、特に好ましくは５００μｍに限定されなければならない。
【００１８】
この場合、第１辺部又は第２辺部を始点とする当該外縁隆起部の有効範囲は、第１表面又は第２表面の内側の方向の（すなわち、この第１辺部又はこの第２辺部の長手延在部分に対して直角で且つ付随するこの第１表面又はこの第２表面に沿った）表面領域の寸法を意味する。当該有効範囲内では、この第１表面又は第２表面の平坦度が、付随するこの第１辺部又は第２辺部と、これによって生成された材料突出部との加工の結果として損なわれている。この場合、この第１辺部又は第２辺部の加工によって損傷されなかったこの第１表面の領域又はこの第２表面の領域内にも、当該表面の凹凸度を示す、理想的に平坦な表面からの（偶然の）偏差が存在することに基づく。しかしながら、この第１辺部若しくは第２辺部又は当該それぞれの辺部の材料突出部と境を接している表面内では、損傷されなかった（内側の）領域内の表面の凹凸度よりも大きい平坦度の偏差が存在する。したがって、当該外縁隆起部の有効範囲は、表面の平坦度の偏差が（対応する辺部の加工に起因して）当該加工によって損傷されなかった表面領域内よりも大きい−この第１辺部又は第２辺部を始点とする−表面領域の有効範囲を示す。
【００１９】
当該平面の凹凸度の対応する減少と同時に、マイクロクラックの数及び大きさが、スケール本体の第１辺部の対応する加工によって減少する。したがって、８０ｎｍ未満の凹凸度（Ｒｑ値）が達成され得る。したがって、当該スケール本体の基体のためにガラスセラミックを使用する場合、この基体の表面が、その加工後も透明である。このことは、当該スケール本体の取り付けの品質を光学式に検査するために利用され得る。さらに、当該辺部の加工時の加工ストレスの減少が、当該スケール本体の直線度を改善する。
【００２０】
この場合、スケール本体の第１表面又は第２表面は、必ず付随する第１辺部又は第２辺部を介して、当該第１表面又は第２表面に対してほぼ垂直に延在する側面の外縁部内に直接に移行する必要はない。詳しく言うと、まず、面取りされた斜面部が、第１辺部及び／又は第２辺部に接続し得る。当該斜面部自体が、側面の外縁部内に移行している。
【００２１】
上記の種類の方法によって加工されたスケール本体は、請求項１２に記載の特徴によって特徴付けられている。
【００２２】
当該スケール本体のその他の構成は、請求項１２に従属する請求項に記載されている。
【００２３】
スケール本体での本発明の方法の使用は、例えば、辺部の品質を確認するために光学顕微鏡を使用する光学的な方法によって（特に、表面の凹凸度及び／又は透過度に基づいて）、又は、例えば白色光顕微鏡を使用して、外縁隆起部を測定することによって、又は、例えば材料の切除によるマイクロクラック分析を用いて、当該マイクロクラックを測定することによって、最終製品に対して様々な方式で検査され得る。
【００２４】
本発明のその他の詳細及び利点は、図面に基づく複数の実施の形態の以下の説明で明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】測定目盛を有する第１表面と、この第１表面に面せず、スケール本体をキャリアに固定するために設けられている第２表面とを有する当該スケール本体の概略的な横断面を示す。この場合、複数の辺部が、この第１表面とこの第２表面とに相違して加工されている。
【図１Ａ】第１辺部の領域内の図１によるスケール本体の拡大された部分を示す。
【図１Ｂ】第２辺部の領域内の図１によるスケール本体の拡大された部分を示す。
【図２】図１によるスケール本体の別の実施の形態の横断面を示す。
【図２Ａ】第１辺部の領域内の図２によるスケール本体の拡大された部分を示す。
【図２Ｂ】第２辺部の領域内の図２によるスケール本体の拡大された部分を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、スケール本体１の横断面を示す。このスケール本体１は、広く延在する第１表面１１に測定目盛３を有し、このスケール本体１は、この第１表面に面しない広い第２表面でキャリア本体Ｋに接合するように適合されている。当該２つの表面１１，１２は、平らに形成されていて、この実施の形態では互いにほぼ平行に延在する。
【００２７】
スケール本体１の基体１０が、好ましくはその熱膨張係数が限りなく零の近くにある材料、例えばガラスセラミック（ＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標））から成る。スケール本体１は、例えば、長さ測定用の長尺スケールとして形成され得るか、又は２次元の位置測定用の測定板として形成され得る。したがって、当該測定目盛は、格子目盛でもよく、２次元の場合は、例えば交差格子でもよい。
【００２８】
測定目盛３が、付設された走査装置によって、例えば、光学式に、磁気式に又は電磁誘導式に走査され得るように、この測定目盛３は形成されている。スケール本体１の重量及び必要スペースを減少させるため、このスケール本体１の測定目盛３が、スケール本体１の（周設されている）外縁部１５に移行する第１表面１１の辺部２１まで延在する。スケール本体１のこの外縁部１５は、このスケール本体１の第１表面１１とこのスケール本体１の第２表面１２との間に延在する。この外縁部１５は、当該表面１１，１２に対してほぼ垂直に配向されている。この外縁部１５は、スケール本体１の側面を包囲する。
【００２９】
所定の外輪郭を作製するため、スケール本体１が、例えば、フライス切削加工、研磨若しくは鋸加工によって又はレーザを用いた材料除去によって機械式に加工される。主に、スケール本体１の第２表面１２が第２辺部２２で外縁部１５内に移行するこのスケール本体１のこの第２辺部２２とは違う加工が、第１表面１１がこのスケール本体１の第１辺部２１でこのスケール本体１の外縁部１５内に移行するこのスケール本体１の第１辺部２１で実行されるように、当該加工は実行される。
【００３０】
第１辺部２１と第２辺部２２との領域内の加工の結果が、図１Ａ及び１Ｂ内に拡大して示されている。
【００３１】
材料突出部又は外縁隆起部２３が、当該加工によって第１辺部２１の領域内に形成されている。この材料突出部又は外縁隆起部２３の（第１表面１１に対して垂直な寸法として規定された）高さｈ１が、最大で２０ｎｍに、好ましくは１０ｎｍ未満に限定されている。この材料突出部又は外縁隆起部２３の（第１辺部２１から第１表面１１の内側の方向のこの材料突出部又は外縁隆起部２３の寸法として規定された）有効範囲ｒ１は、最も高くて５００μｍでなければならず、特に好ましくは２００μｍ未満でなければならない。
【００３２】
第１辺部２１が、測定目盛３を有するスケール本体１の第１表面１１を限定するので、これによって、スケール本体１の外縁部１５まで延在する測定目盛３を歪ませ得るマイクロクラックの数及び大きさが減少される。
【００３３】
スケール本体１を第２表面１２にわたってキャリア本体Ｋに固定する場合にプレストレスを発生させるため、当該辺部２２の領域内の材料突出部又は外縁隆起部２４が、スケール本体１の対向する第２表面１２に必ず要求される。この場合には、材料突出部又は外縁隆起部２４の（第２表面１２に対して垂直な材料突出部又は外縁隆起部２４の寸法として規定された）高さｈ２が、１０ｎｍと５００ｎｍとの間、好ましくは２０ｎｍと１００ｎｍとの間に存在しなければならない。そして、この材料突出部又は外縁隆起部の（第２辺部２２から第２表面１２の内側の方向のこの材料突出部又は外縁隆起部の寸法として規定された）有効範囲ｒ２は、２，０００μｍに、好ましくは５００μｍに限定されなければならない。
【００３４】
図２、２Ａ及び２Ｂには、図１、１Ａ及び１Ｂによる配置の別の実施の形態が示されている。この場合、当該相違点は、図２、２Ａ及び２Ｂによれば、第１表面１１又は第２表面１２が、付随する第１辺部２１又は第２辺部２２で側面の外縁部１５に直接に移行していないことにある。より正確に言うと、まず、面取りされた斜面部１３又は１４がそれぞれ、第１辺部２１又は第２辺部２２に接続している。さらに、当該斜面部１３又は１４自体が、（当該それぞれの辺部２１，２２に接しない当該斜面部１３又は１４の端部によって）側面の外縁部１５内に移行している。すなわち、図２、２Ａ及び２Ｂによるスケール本体１の第１辺部２１又は第２辺部２２はそれぞれ、当該付随する第１表面又は第２表面とそこを始点として斜めに延在する１つの斜面部１３，１４との間に存在する。同様に、この斜面部１３又は１４はそれぞれ、側面の外縁部１５内に移行している。
【００３５】
したがって、ここで示されたスケール本体１の第１表面１１の第１辺部２１は、この第１表面１１を限定する辺部であり、この第１表面１１の加工時に、マイクロクラックが、当該第１表面１１に設けられている測定目盛３の領域内に発生し得る。
【００３６】
また、上記の第２表面１２の領域内の第２辺部２２は、この第２表面１２を限定する辺部であり、この第２表面１２の加工時に、この第２表面１２から（この表面に対してほぼ垂直に）張り出している材料突出部又は外縁隆起部が形成される。その結果、スケール本体１をその第２表面１２によってキャリア本体Ｋ上に装着する場合に、まず、この第２表面１２が、第２辺部２２の材料突出部又は外縁隆起部２４によってこのキャリア本体Ｋの面する表面に接触する。
【００３７】
この場合、スケール本体１のそれぞれの片部２１，２２の加工が、スケール本体１の側面の外縁部１５及び／又は第１表面１１若しくは第２表面１２の境を接する領域の加工と一緒に実行される。さらに、上記の材料突出部又は外縁隆起部を形成するため、スケール本体１のそれぞれの辺部２１，２２が、当該それぞれの辺部２１又は２２に適切に、特別に適合されるようにさらに加工されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１    スケール本体
３    測定目盛
１０  基体
１１  第１表面
１２  第２表面
１３  斜面部
１４  斜面部
１５  外縁部
２１  第１辺部
２２  第２辺部
２３  材料突出部
２４  材料突出部
Ｋ    キャリア本体
【図１】
0006803756.tif 000002
【図１Ａ】
0006803756.tif 000003
【図１Ｂ】
0006803756.tif 000004
【図２】
0006803756.tif 000005
【図２Ａ】
0006803756.tif 000006
【図２Ｂ】
0006803756.tif 000007