(57)【要約】【課題】本発明は、測定方向Ｘに沿って電磁誘導式に位置を測定するためのスケール本体１及びこのスケール本体１を有するエンコーダに関する。【解決手段】前記スケール本体１は、前記測定方向Ｘに対して平行に互いに離間して延在し、互いに結合されていて、１つの中間空間を包囲している２つの側壁３，４を有する導電性材料から成る支持形材から構成されている。導電性材料から成る連続する複数の第１目盛要素６が、この支持形材に配置され、前記中間空間内で前記２つの側壁のうちの一方の側壁３に対向して配置されるように設けられている。連続する複数の第２目盛要素７が、前記支持形材に配置され、前記中間空間内で前記２つの側壁のうちの他方の側壁４に対向するように配置されている。当該連続する複数の第１目盛要素６と、当該連続する複数の第２目盛要素７とは、これらの第１目盛要素６をこれらの第２目盛要素７と一緒に電磁誘導式に走査するための１つの走査装置用の間隙を形成している。【選択図】  図１
2017219547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定方向Ｘに沿って電磁誘導式に位置を測定するためのスケール本体において、当該スケール本体は、
前記測定方向Ｘに対して平行に互いに離間して延在し、互いに結合されていて、１つの中間空間を包囲している２つの側壁（３，１０３，１０３．１，４，１０４，１０４．１）を有する導電性材料から成る１つの支持形材と、
前記支持形材に配置され、前記中間空間内で前記２つの側壁のうちの一方の側壁（３，１０３，１０３．１）に対向していて、この側壁（３，１０３，１０３．１）に対して離間して配置され、前記測定方向Ｘに対して平行に延在し、導電性材料から成る連続する複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）と、
前記支持形材に配置され、前記中間空間内で前記２つの側壁のうちの他方の側壁（４，１０４，１０４．１）に対向していて、この側壁（４，１０４，１０４．１）に対して離間して配置され、前記測定方向Ｘに対して平行に延在し、導電性材料から成る連続する複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）とを有し、
当該連続する複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）と、当該連続する複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）とは、これらの第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）をこれらの第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）と一緒に電磁誘導式に走査するための１つの走査装置（１０）用の間隙を形成している当該スケール本体。
【請求項２】
当該複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）と、当該複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）とはそれぞれ、測定方向Ｘに互いに離間した櫛形の要素である請求項１に記載のスケール本体。
【請求項３】
当該複数の目盛要素（６，７）の基礎部と、前記測定方向Ｘに対して直角に前記基礎部に対して離間しているこれらの目盛要素（６，７）の終端部とが、これらの目盛要素（６，７）に対向している前記側壁（３，４）に結合されている請求項１に記載のスケール本体。
【請求項４】
当該複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）の基礎部が、当該複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）に結合されていて、これらの第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）の前記基礎部に対して離間して配置された終端部がそれぞれ、対向している前記側壁（３，１０３，１０３．１）に結合されていて、これらの第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）の前記基礎部に対して離間して配置された終端部がそれぞれ、対向している前記側壁（４，１０４，１０４．１）に結合されている請求項１に記載のスケール本体。
【請求項５】
当該複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）と当該対向している側壁（３，１０３，１０３．１）との結合部分と、当該複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）と当該対向している側壁（４，１０４，１０４．１）との結合部分の両地点のうちの少なくとも１つの地点の基礎部又は終端部がそれぞれ、結合すべき前記目盛要素（６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１）の幅（Ｂ１）の一部である幅（Ｂ２）を有する１つの隘路を備えている請求項３に記載のスケール本体。
【請求項６】
当該複数の目盛要素（６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１）の終端部と当該離間して対向している側壁（３，１０３，１０３．１，４，１０４，１０４．１）との結合部分がそれぞれ、結合すべき前記目盛要素（６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１）の幅（Ｂ１）の一部であり、測定方向Ｘに幅（Ｂ２）を有する１つのブリッジ（８，１０８，１０８．１）によって形成されている請求項５に記載のスケール本体。
【請求項７】
当該複数のブリッジ（８，１０８，１０８．１）はそれぞれ、前記目盛要素（６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１）の中央に配置されている請求項６に記載のスケール本体。
【請求項８】
前記スケール本体は、成形によって生成された導電性材料から成る自己支持形の形材である請求項１に記載のスケール本体。
【請求項９】
前記スケール本体は、押出成形形材である請求項８に記載のスケール本体。
【請求項１０】
前記押出成形形材は、アルミニウム材料から成る請求項９に記載のスケール本体。
【請求項１１】
前記形材は、金属板を成形することによって製造されている請求項８に記載のスケール本体。
【請求項１２】
当該連続する複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）と、当該連続する複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）とは、絶対位置測定のために、複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）を有する１つの経路にわたって形成されている請求項１に記載のスケール本体。
【請求項１３】
当該連続する複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）が、第１目盛周期（Ｐ１）を有する周期的なインクリメンタル目盛であり、当該連続する複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）が、前記第１目盛周期（Ｐ１）とは相違する第２目盛周期（Ｐ２）を有する周期的なインクリメンタル目盛であることによって、前記スケール本体は、当該絶対位置測定のためにノギス原理にしたがって形成されている請求項１２に記載のスケール本体。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の１つのスケール本体（１，１０１，１０１．１）を備え、且つ複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）を走査するための１つの第１センサ（１１）と複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）を走査するための１つの第２センサ（１２）とを有し、間隙内に配置された１つの走査装置（１０）を備えるエンコーダにおいて、
前記第１センサ（１１）が、電磁的な交番磁場を生成するための１つの励磁巻線（１１１）と、前記複数の第１目盛要素（６，１０６，１０６．１）内の、位置に依存して変調された電磁的な交番磁場を検出するための１つの走査巻線（１１２，１１３）とを有し、
前記第２センサ（１２）が、電磁的な交番磁場を生成するための１つの励磁巻線（１２１）と、前記複数の第２目盛要素（７，１０７，１０７．１）内の、位置に依存して変調された電磁的な交番磁場を検出するための１つの走査巻線（１２２，１２３）とを有する当該エンコーダ。
【請求項１５】
軟磁性材料から成る少なくとも１つの中間層（１６）が、前記第１センサ（１１）の前記走査巻線（１１２，１１３）と前記第２センサ（１２）の前記走査巻線（１２２，１２３）との間に配置されている請求項１４に記載のエンコーダ。
【請求項１６】
前記中間層（１６）は、軟磁性の１つのコア（１７）と、その両側でその上に配置された非導電性で軟磁性の複数の層（１８，１９）とから構成されている請求項１５に記載のエンコーダ。
【請求項１７】
前記コア（１７）は、軟磁性で導電性の金属から成り、前記複数の層（１８，１９）はそれぞれ、軟磁性粒子が封入されている非導電性のマトリックス材料から成る請求項１６に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導式に位置を測定するためのスケール本体及びこのスケール本体を有するエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導の測定原理にしたがって稼働するエンコーダは、電磁誘導式に走査可能な目盛を有するスケール本体を備える。この目盛は、互いに離間して連続する導電性の複数の目盛要素から構成されている。この目盛は、測定動作中に少なくとも１つの励磁巻線と１つの走査巻線とを有する１つの走査装置によって走査される。当該励磁巻線に通電された励磁電流が、時間的に交番する電磁的な励磁磁場を生成する。当該励磁磁場は、これらの目盛要素の配置によって位置に依存して影響される。これによって、位置に依存する走査信号が、当該敷設された走査巻線に誘導される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、簡単に製造可能であり、周囲の影響に対して非常に安定で且つ鈍感な電磁誘導式に走査可能なスケール本体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴を有するスケール本体によって解決される。
【０００５】
測定方向Ｘに沿って電磁誘導式に位置を測定するためのスケール本体は、
前記測定方向Ｘに対して平行に互いに離間して延在し、互いに結合されていて、１つの中間空間を包囲している２つの側壁を有する導電性材料から成る１つの支持形材と、
前記支持形材に配置され、前記中間空間内で前記２つの側壁のうちの一方の側壁に対向していて、この側壁に対して離間して配置され、前記測定方向Ｘに対して平行に延在し、導電性材料から成る連続する複数の第１目盛要素と、
前記支持形材に配置され、前記中間空間内で前記２つの側壁のうちの他方の側壁に対向していて、この側壁に対して離間して配置され、前記測定方向Ｘに対して平行に延在し、導電性材料から成る連続する複数の第２目盛要素とを有する。
【０００６】
当該連続する複数の第１目盛要素と、当該連続する複数の第２目盛要素とは、これらの第１目盛要素をこれらの第２目盛要素と一緒に電磁誘導式に走査するための１つの走査装置用の間隙を形成している。
【０００７】
このため、当該複数の第１目盛要素と、当該複数の第２目盛要素とは、前記測定方向に対して直角に互いに離間して配置されている。
【０００８】
当該複数の第１目盛要素と、当該複数の第２目盛要素とはそれぞれ、測定方向Ｘに互いに離間した櫛形の要素である。これらの要素は、前記走査装置に対向している渦電流を発生させるための平面を形成している。
【０００９】
当該それぞれの第１目盛要素と当該それぞれの第２目盛要素との基礎部と前記測定方向に対して直角に当該基礎部に対して離間している終端部とがそれぞれ、これらの目盛要素に対向している前記側壁に結合されていると、非常に安定な構造が得られる。
【００１０】
この代わりに、当該複数の第１目盛要素の基礎部が、当該複数の第２目盛要素の基礎部に結合されていてもよく、さらに、当該複数の第１目盛要素と当該複数の第２目盛要素との前記測定方向に対して直角に当該基礎部に対して離間している終端部がそれぞれ、これらの目盛要素に対向している前記側壁に結合されていてもよい。オプションとして、ここでも、当該複数の第１目盛要素と当該複数の第２目盛要素との基礎部が、これらの目盛要素に対向している側壁にさらに結合されていてもよい。
【００１１】
当該２つの側壁のうちの１つの側壁を経由した当該目盛要素の短絡を回避するため、当該複数の第１目盛要素と当該複数の第２目盛要素との結合部分が、少なくとも１つの地点で１つの隘路を有することが有益である。この隘路の幅は、この隘路に結合すべき１つの目盛要素の幅の一部である。当該複数の隘路がそれぞれ、これらの目盛要素の２つの地点のうちの１つの地点の基礎部又は終端部だけに設けられているだけで十分である。
【００１２】
当該複数の目盛要素の終端部と離間して対向している当該側壁との結合部分はそれぞれ、好ましくは、測定方向において結合すべき１つの目盛要素の幅の一部である幅を有するブリッジとして形成されている。
【００１３】
上記の複数の目盛要素と複数の側壁との相互の接続部分は、導電性材料から成り、特に成形によって、これらの側壁及び／又は目盛要素に一体成形されている。
【００１４】
当該スケール本体が、成形によって生成された自己支持形の導電性材料から成る形材である場合、このスケール本体は有益に製造され得る。
【００１５】
２つの側壁と、これらの２つの側壁の結合部分と、連続する複数の第１目盛要素と、連続する複数の第２目盛要素と、これらの目盛要素とこれらの側壁との接続部分とから成る支持形材から構成されているスケール本体が、成形によって生成された導電性材料から成る形材から形成されていることが、特に有益である。この場合、当該形材は、特に押出成形形材である。このため、特にアルミニウム材、銅材又は導電性合成樹脂が、材料として適している。
【００１６】
この代わりに、当該スケール本体は、金属板を成形することによって製造されてもよい。
【００１７】
特に、当該連続する複数の第１目盛要素と当該連続する複数の第２目盛要素とは、絶対位置測定のために複数の第１目盛要素を有する１つの経路にわたって形成されている。
【００１８】
特に、ノギス原理が、当該絶対位置測定のために利用される。ノギス原理は、当該複数の第１目盛要素の周期的な繰り返しの数と、当該複数の第２目盛要素の周期的な繰り返しの数とが、互いに非整数の比率になっていることを意味する。特に、当該連続する複数の第１目盛要素は、第１目盛周期を有する周期的なインクリメンタル目盛であり、第２目盛要素は、当該第１目盛周期と少しだけ相違する第２目盛周期を有する周期的なインクリメンタル目盛である。
【００１９】
本発明の別の課題は、簡単に製造可能であり、周囲の影響に対して非常に鈍感な電磁誘導式のエンコーダを提供することにある。
【００２０】
この課題は、請求項１４に記載の特徴を有するエンコーダによって解決される。
【００２１】
本発明のスケール本体を備えたこのエンコーダは、間隙内に配置され、複数の第１目盛要素を走査するための１つの第１センサと複数の第２目盛要素を走査するための１つの第２センサとを有し、前記スケール本体に対して測定方向に移動可能な１つの走査装置を備える。この場合、前記第１センサが、電磁的な交番磁場を生成するための１つの励磁巻線と、前記複数の第１目盛要素内の、位置に依存して変調された電磁的な交番磁場を検出するための１つの走査巻線とを有する。この場合、前記第２センサが、電磁的な交番磁場を生成するための１つの励磁巻線と、前記複数の第１目盛要素内の、位置に依存して変調された電磁的な交番磁場を検出するための１つの走査巻線とを有する。
【００２２】
この場合、当該励磁巻線及び走査巻線は、特に平面状の巻線として形成されている。
【００２３】
本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。
【００２４】
本発明の利点及び詳細は、添付図面に基づく実施の形態の以下の説明に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明にしたがって構成された電磁誘導式に走査可能なスケール本体の投影図である。
【図２】図１によるスケール本体のＡ−Ａに沿った横断面図である。
【図３】走査装置を有する図１及び２によるスケール本体の横断面図である。
【図４】走査装置の基本構成を示す。
【図５】本発明にしたがって構成された電磁誘導式に走査可能なスケール本体の第２の例の横断面図である。
【図６】図５によるスケール本体の目盛要素を示す。
【図７】本発明にしたがって構成された電磁誘導式に走査可能なスケール本体の第３の例の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の第１の実施の形態を図１〜４に基づいて詳しく説明する。図１は、測定方向Ｘに延在する２つの測定目盛を有する第１の実施の形態を示す。これらの測定目盛は、互いに対向して配置されていて、これらの測定目盛間に間隙を形成する。第１測定目盛が、第１目盛周期Ｐ１を有する第１目盛要素６によって形成され、第２測定目盛が、第２目盛周期Ｐ２を有する第２目盛要素７によって形成される。当該両測定目盛の当該周期的に配置された目盛要素６及び７は、電磁誘導式に走査可能に構成されている。それ故に、測定方向Ｘに互いに互いに離間した目盛要素６，７の周期的なシーケンスが、導電性材料から成る。当該図示された実施の形態では、これらの目盛要素６，７はそれぞれ、長方形の外輪郭を有する複数の扁平舌状部材である。これらの目盛要素６，７は、電磁誘導式の複数の結合要素を形成する。励磁磁場に対して作用する渦電流が、目盛要素６，７ごとに発生することによって、これらの結合要素は、１つの励磁巻線１１１，１２１と１つの走査巻線１１２，１１３；１２２，１２３との間の電磁誘導結合の強さを位置に応じて変調する。それ故に、当該目盛要素６，７は、多くの場合に結合要素又は減衰要素とも称される。
【００２７】
スケール本体１は、自己支持形であり、導電性材料から成る支持形材から構成される。当該支持形材は、測定方向Ｘに対して平行に互いに離間して延在し、中間空間を包囲する２つの側壁３，４と、当該両側壁を一緒に保持する、例えば結合ウェブ５として形成される結合部とによって構成されている。これらの側壁３，４が包囲している当該中間空間内で、この側壁３に対向し、この側壁３に対して離間し、測定方向Ｘに対して平行に延在するように、導電性材料から成る連続する複数の第１目盛要素６が配置されている。さらに、これらの側壁３，４が包囲している当該中間空間内で、この側壁４に対向し、この側壁４に対して離間し、測定方向Ｘに対して平行に延在するように、導電性材料から成る連続する複数の第２目盛要素７が配置されている。
【００２８】
連続する複数の第１目盛要素６は、第１測定目盛を形成し、連続する複数の第２目盛要素７は、第２測定目盛を形成する。また、連続する複数の第１目盛要素６と、連続する複数の第２目盛要素７とは、測定方向Ｘに対して直角に互いに離間して配置されていて、したがって、複数の第１目盛要素６を複数の第２目盛要素７と一緒に電磁誘導式に走査するための走査装置１０用の間隙を形成する。
【００２９】
複数の第１目盛要素６と複数の第２目盛要素７とはそれぞれ、当該支持形材に配置され、測定方向Ｘに互いに離間した複数の舌状部材である。それぞれの目盛要素６，７の基礎部が、側壁３，４を結合している結合ウェブ５に配置されていて、当該目盛要素６，７の終端部が、導電性材料から成る結合部を介して対向するそれぞれの側壁３又は４に結合されている。この例では、この結合部は、ブリッジ８として形成されている。この場合、それぞれの第１目盛要素６とそれぞれの第２目盛要素７とが、独立した１つのブリッジ８を介して結合されている。個々のブリッジ８は、測定方向Ｘに互いに離間して配置されている。
【００３０】
結合ウェブ５及びブリッジ８は、位置を測定するための渦電流が発生する目盛要素６，７の平面に対して横、−特に直角−に延在する結合部分である。換言すれば、結合ウェブ５及びブリッジ８は、目盛要素６，７の平面に対して屈曲されて、特に目盛要素６，７に対して直角に延在する。
【００３１】
渦電流を目盛要素６，７から側壁３，４に拡散させるための抵抗が、非常に大きいように、それぞれの目盛要素６，７と側壁３，４との間の少なくとも一カ所の結合部分が、隘路を有する。それぞれの側壁３，４との結合部分のこの隘路は、当該両地点のうちの少なくとも１つの地点の基礎部又は終端部に設けられていて、当該支持形材に結合すべき目盛要素６，７の幅Ｂ１の一部である幅Ｂ２を有する。この実施の形態では、当該隘路は、ブリッジ８に形成されていて、−測定方向Ｘに見た−複数のブリッジ８の幅Ｂ２はそれぞれ、結合すべき目盛要素６，７の幅Ｂ１の一部である。これらのブリッジ８はそれぞれ、特に１つの目盛要素６，７の中央に配置されている。当該両地点のうちの少なくとも１つの地点の基礎部又は終端部にこうして形成された当該隘路によって、それぞれの側壁３，４を経由した渦電流の短絡が回避され、それにもかかわらず、目盛要素６，７の耐振動性の安定した位置決めが保証されている。
【００３２】
この第１の実施の形態では、スケール本体１は、圧縮成形によって生成された導電性材料から成る形材である。当該圧縮成形は、特に押出成形である。したがって、当該スケール本体は、押出成形形材である。押出成形可能なあらゆる導電性材料、特にアルミニウム又はアルミニウム合金が、材料として適する。外側の側壁３とブリッジ８と連続する第１目盛要素６と結合ウェブ５とによって包囲されている中空空間と、外側の側壁７とブリッジ８と連続する第２目盛要素７と結合ウェブ５とによって包囲されている中空空間とが、当該押出成形によって非常に容易に製造され得る。複数の目盛要素６，７の−図１，２及び３による下の位置の−基礎部がそれぞれ、両側壁３，４を結合している結合ウェブ５に一体成形されていて、当該複数の目盛要素６，７の−図１，２及び３による上の位置の−終端部がそれぞれ、ブリッジ８として測定方向Ｘに対して直角に指向された結合部分を介して一体成形されている。したがって、スケール本体１が、押出成形形材である場合、側壁３，４と結合ウェブ５と連続する第１目盛要素６と連続する第２目盛要素７とブリッジ８とが、押出成形によって１つの導電性材料から一緒に成形されている。
【００３３】
測定方向Ｘに連続するそれぞれ２つの第１目盛要素６間のギャップと、測定方向Ｘに連続するそれぞれ２つの第２目盛要素７間のギャップとが、材料除去加工−特にフライス加工−によって押出成形形材から切削加工されている。同様に、連続する複数のブリッジ８間のギャップが、材料除去加工−特にフライス加工−によって形成されている。
【００３４】
好ましくは、スケール本体１は、取り付け要素９を有する。スケール本体１が、この取り付け要素９、特にねじ止めによって、測定すべき物体２０に取り付けられ得る。当該取り付け要素９は、例えば、測定方向Ｘに連続するか又は部分的に形成された側壁３，４のストリップ状の延在部分として特に一体成形されている。
【００３５】
第１測定目盛の目盛要素６の目盛周期Ｐ１と、第２測定目盛の目盛要素７の目盛周期Ｐ２とは、互いに少しだけ相違する。したがって、これらの複数の目盛周期Ｐ１，Ｐ２上の１つの絶対位置ＡＰが、当該相違から導き出され得る。すなわち、この絶対位置測定は、ノギス原理に基づく。
【００３６】
本発明のスケール本体１を有する電磁誘導式のエンコーダは、２つの測定目盛を走査するために１つの走査装置１０を有する。このため、この走査装置１０は、当該第１測定目盛と当該第２測定目盛との間の間隙に配置されている。この走査装置１０は、その位置測定のためにスケール本体１に対して測定方向Ｘに移動可能である。図３に概略的に示されているように、走査装置１０が、連続する第１目盛要素６を走査し、位置に依存する少なくとも１つの走査信号Ｓ１，Ｓ１１を生成するために第１センサ１１を有する。さらに、この走査装置１０は、連続する第２目盛要素７を走査し、位置に依存する少なくとも１つの走査信号Ｓ２，Ｓ２１を生成するために第２センサ１２を有する。
【００３７】
センサ１１及び１２の構成を図４に基づいて詳しく説明する。第１センサ１１が、１つの第１励磁巻線１１１と、互いに位相シフトされている周期的な複数の第１走査巻線１１２，１１３とを有する。同様に、第２センサ１２が、１つの第２励磁巻線１２１と、互いに位相シフトされている周期的な複数の第２走査巻線１２２，１２３とを有する。これらの第１走査巻線１１２，１１３はそれぞれ、測定方向Ｘに配置された当該第１測定目盛の複数の目盛要素６を同時に走査し、互いに位相シフトされている信号周期Ｐ１を呈する正弦波形状の複数の第１走査信号Ｓ１，Ｓ１１を生成するために、測定方向Ｘに延在する周期的な正弦波形状の複数の巻線を有する。これらの第２走査巻線１２２，１２３はそれぞれ、測定方向Ｘに配置された当該第２測定目盛の複数の目盛要素７を同時に走査し、互いに位相シフトされている信号周期Ｐ２を呈する正弦波形状の複数の第２走査信号Ｓ２，Ｓ２１を生成するために、測定方向Ｘに延在する周期的な正弦波形状の複数の巻線を有する。
【００３８】
時間的に交番する電磁的な励磁磁場が、当該第１測定目盛の複数の目盛要素６の領域内に生成されるように、第１センサ１１の平面状の１つの励磁巻線１１１が、励磁電流によって給電される。この励磁電流は、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数を有する。
【００３９】
第１センサ１１の走査巻線１１２，１１３は、励磁巻線１１１の内側に存在する。この励磁巻線１１１によって生成された励磁磁場が、複数の目盛要素６内に対抗磁場として当該励磁磁場に作用する渦電流を発生させる。当該導電性の複数の目盛要素６に対する相対位置に依存する電圧が、これらの走査巻線１１２，１１３に割り当てられた励磁磁場に起因して、これらの走査巻線１１２，１１３内に誘導される。すなわち、この励磁巻線１１１は、測定方向Ｘのこれらの走査巻線１１２，１１３に対する目盛要素６の相対位置に依存して、これらの走査巻線１１２，１１３に電磁誘導式に結合されている。当該電磁的な交番磁場が、これらの目盛要素６によって測定方向Ｘに位置に依存して変調される。これによって、これらの走査巻線１１２，１１３内に誘導された電圧も、位置に依存して変化する。これらの走査巻線１１２，１１３内にそれぞれ誘導された電圧は、走査信号Ｓ１，Ｓ１１として評価装置１３に供給される。
【００４０】
同様に、時間的に交番する電磁的な励磁磁場が、複数の目盛要素７の領域内に生成されるように、第２センサ１２の平面内の励磁巻線１２１が、励磁電流によって給電される。この励磁電流は、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数を有する。
【００４１】
第２センサ１２の走査巻線１２２，１２３は、励磁巻線１２１の内側に存在する。この励磁巻線１２１によって生成された励磁磁場が、複数の目盛要素７内に対抗磁場として当該励磁磁場に作用する渦電流を発生させる。当該導電性の複数の目盛要素７に対する相対位置に依存する電圧が、これらの走査巻線１２２，１２３に割り当てられた励磁磁場に起因して、これらの走査巻線１２２，１２３内に誘導される。すなわち、この励磁巻線１２１は、測定方向Ｘのこれらの走査巻線１２２，１２３に対する目盛要素７の相対位置に依存して、これらの走査巻線１２２，１２３に電磁誘導式に結合されている。当該電磁的な交番磁場が、これらの目盛要素７によって測定方向Ｘに位置に依存して変調される。これによって、これらの走査巻線１２２，１２３内に誘導された電圧も、位置に依存して変化する。これらの走査巻線１１２，１１３内にそれぞれ誘導された電圧は、走査信号Ｓ２，Ｓ２１として評価装置１３に供給される。
【００４２】
当該走査信号Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２，Ｓ２１は、走査装置１０の評価装置１３に入力される。この評価装置１３は、スケール本体１に対する走査装置１０の一義的な絶対位置ＡＰを、複数の第１目盛要素６を有する測定領域にわたって、公知の方法で、当該走査信号Ｓ１，Ｓ１１，Ｓ２，Ｓ２１から生成するように構成されている。
【００４３】
当該評価装置１３は、一義的な絶対位置ＡＰを示すビート信号を、走査信号Ｓ１，Ｓ１１の位相位置を走査信号Ｓ２，Ｓ２１の位相位置と比較することから生成するように構成されてもよい。この代わりに、当該評価装置１３は、補間によって走査信号Ｓ１，Ｓ１１から第１位置を生成し、補間によって走査信号Ｓ２，Ｓ２１から第２位置を生成し、当該２つの位置から一義的な絶対位置ＡＰを算出するように構成されてもよい。
【００４４】
絶対コードにすべき測定領域が、公知のように、２つの目盛周期Ｐ１，Ｐ２の選択された差に依存する。特に、当該絶対コードにすべき測定領域の全体にわたって、目盛周期Ｐ１の個数と目盛周期Ｐ２の個数とが、１だけ違うことが好ましい。絶対位置ＡＰが、特にデジタルデータ語として走査装置１０の出力部に出力される。この場合、当該出力は、シリアル式に実行される。
【００４５】
走査装置１０の構成を図３の断面に基づいてさらに詳しく説明する。励磁巻線１１１と走査巻線１１２，１１３とを有する第１センサ１１が、第１目盛要素６に対して僅かな走査間隔をあけて第１回路基板１４上に配置されている。励磁巻線１２１と走査巻線１２２，１２３とを有する第２センサ１２が、第２目盛要素７に対して僅かな走査間隔をあけて第２回路基板１５上に配置されている。軟磁性材料から成る中間層１６が、第１センサ１１と第２センサ１２との間に配置されている。
【００４６】
軟磁性材料を有する中間層１６には、第１センサ１１から出る交番磁場の磁力線をこの中間層１６中に通し、したがって閉じられていて且つ空間的に限定された磁気回路を形成する機能がある。さらに、この中間層１６には、第２センサ１２から出る交番磁場の磁力線をこの中間層１６中に通し、したがって閉じられていて且つ空間的に限定された磁気回路を形成する機能がある。これによって、この中間層１６は、第１センサ１１から出る磁力線を第２センサ１２から出る磁力線から分離する。
【００４７】
この実施の形態では、中間層１６が、軟磁性のコア１７から構成される。当該コア１７は、その両面にそれぞれ非導電性又は非常に難導電性の、軟磁性材料から成る層１８，１９を有する。当該それぞれのセンサ１１，１２の励磁磁場を減衰させる渦電流が、当該層１８，１９中で発生し得ない。励磁磁場が、当該層１８，１９の比較的高い（１よりも非常に大きい）透磁率に起因して当該層１８，１９中に通され、したがって増幅される。これによって、非常に多くの磁束が、当該コア１７まで達することが回避される。その結果、励磁磁場を減衰させ得る渦電流が、当該コア１７で発生し得ない。当該層１８，１９の厚さはそれぞれ、特に１００μｍ〜１０００μｍである。
【００４８】
好ましくは、コア１７は、軟磁性の導電金属から成る。特に軟磁性鋼が、コア１７用の材料として適している。コア１７の厚さは、数ｍｍである。
【００４９】
コア１７の透磁率は、特に、両層１８，１９の透磁率よりも大きい。したがって、コア１７中の磁束密度が、層１８，１９中の磁束密度よりも大きいことが達成される。それ故に、外部磁場（干渉磁場）が、コア１７中の大部分に印加され、層１８，１９が容易に飽和しない。
【００５０】
軟磁性粒子が封入されている、特にそれぞれ電気的に非伝導性のマトリックス材料が、層１８，１９のために適している。それ故に、層１８，１９は、Ｆｌｕｘ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌから成るフィルムによって形成されてもよい。合成樹脂、特にエポキシ樹脂が、マトリックス材料として適している。粉末状の軟磁性粒子が、当該合成樹脂中に混入されている。
【００５１】
中央に配置されたコア１７と、その両側に配置された層１８，１９と、その上に取り付けられた回路基板１４，１５と、その上に取り付けられた平面状の励磁巻線１１１，１２１及び走査巻線１１２，１１３，１２２，１２３とが、サンドイッチ状の積層体を形成する。コンパクトな構造が得られ、機械的に安定な構造も、当該金属製のコア１７によって達成される。
【００５２】
別の構造の場合、軟磁性の中間層が、ミューメタルから成り得る。この実施の形態では、層１８，１９が必ずしも必要としないので、平面状の励磁巻線１１１，１２１と走査巻線１１２，１１３，１２２，１２３を配置された回路基板１４，１５が、当該ミューメタル上に直接に取り付けられ得る。ミューメタルとしての中間層は、導電性である。しかし、２ＭＨｚ程度の交番磁場の場合の極めて高い透磁率に起因して、当該交番磁場の侵入深さは、非常に小さく、数μｍの深さにしか達しない。その結果、有効な電気抵抗は非常に大きく、それ故に、同様に、それぞれの励磁巻線１１１，１２１の励磁磁場に対抗し、当該励磁磁場を減衰し得る渦電流が発生しないか又は無視できる程度にしか発生しない。
【００５３】
図示されていない方式では、走査装置１０の第１センサ１１と第２センサ１２とが、電気絶縁材料を用いたコーティングによって保護され得る。このコーティングは、フィルム又は外側被覆でもよい。
【００５４】
本発明にしたがって形成されたスケール本体１０１の第２の実施の形態を図５及び６に基づいて説明する。同様に、スケール本体１０１は、導電性材料から成り、自己支持形である。このスケール本体１０１は、外側の２つの側壁１０３，１０４と、これらの側壁１０３及び１０４を結合する１つの結合ウェブ１０５とによって形成されている支持形材から構成される。この支持形材は、特に１つの取り付け要素１０９を有する。このスケール本体１０１が、この取り付け要素１０９によって測定すべき物体に取り付けられ得る。
【００５５】
同様に、連続する複数の第１目盛要素１０６と、連続する複数の第２目盛要素１０７とが、当該両側壁１０３，１０４を包囲している中間空間内に配置されている。測定方向Ｘに互いに離間して配置されたこれらの第１目盛要素１０６の終端部と、測定方向Ｘに互いに離間して配置されたこれらの第２目盛要素１０７の終端部とがそれぞれ、複数のブリッジ１０８を介してそれぞれの側壁１０３，１０４に結合されている。結合ウェブ１０５が、これらの第１目盛要素１０６のそれぞれの基礎部をこれらの第２目盛要素のそれぞれの基礎部に結合させている。この例では、スケール本体１０１が、２つの部材、すなわちブリッジ１０８と目盛要素１０６，１０７とから成る第１部材と、側壁１０３，１０４と結合ウェブ１０５とオプションで取り付け要素１０９とから成る第２部材とから構成されている。両部材はそれぞれ、押出加工された形材であり得るか又は曲げ部材であり得る形材を形成している。この例では、両部材がそれぞれ、金属板を成形することによって形成されていて、当該両部材が、これらのブリッジ１０８の領域内で互いに固定結合、例えば溶接されている。図６は、当該成形前の、目盛要素１０６，１０７とブリッジ１０８とが形成されている板金部品を示す。測定方向Ｘに連続する複数の目盛要素１０６又は１０７間のギャップと、複数のブリッジ１０８間のギャップとが、材料除去加工、レーザー切断加工、ウォータージェット切断加工又は打ち抜き加工によって生成され得る。
【００５６】
図７には、本発明の別の実施の形態のスケール本体１０１．１が示されている。この実施の形態は、この実施の形態が１つの金属板を成形することによって製造されている相違点以外は、先の例に一致する。同様に、このスケール本体１０１．１は、結合ウェブ１０５．１によって互いに結合されている２つの側壁１０３．１，１０４．１を有する。ブリッジ１０８．１が、９０°だけの曲げ加工によって側壁１０３．１，１０４．１に成形されていて、第１目盛要素１０６．１と第２目盛要素１０７．１とが、９０°だけの別の曲げ加工によって当該ブリッジ１０８．１に成形されている。オプションとして、取り付け要素１０９．１も、当該側壁１０３．１と当該結合ウェブ１０５．１とに一体成形されている。
【００５７】
全ての例の場合、当該第１測定目盛の複数の目盛要素６，１０６，１０６．１の目盛周期Ｐ１と、当該第２測定目盛の複数の目盛周期Ｐ２とが、互いに少しだけ相違することが特に有益である。したがって、これらの複数の目盛周期Ｐ１，Ｐ２上の１つの絶対位置ＡＰが、当該相違から導き出され得る。すなわち、この絶対位置測定は、ノギス原理に基づく。
【００５８】
この代わりに、図示されていない方式における電磁誘導式の絶対位置測定のために、当該スケール本体の第１測定目盛が、チェーンコードでもよい。このチェーンコードは、連続する複数のビットから既知の方式で構成されている。これらのビットのうちの複数のビットが、測定方向に連続して同時に走査され、その絶対位置を一義的に特定する１つのコード語を粗い絶対位置として生成する。この場合には、第２測定目盛が、周期的なインクリメンタル目盛でもよい。この周期的なインクリメンタル目盛が、このチェーンコードによって測定されるその絶対位置を、補間によってさらに分割し、１つの微細位置を生成する。当該評価装置が、このチェーンコードのその絶対位置とこのインクリメンタル目盛のその微細位置とを合成された１つの絶対位置に結合する。
【００５９】
スケール本体１，１０１，１０１．１が、図示されていない方式で当該位置測定のために、測定方向に互いに離間した複数の走査装置に割り当てられてもよい。このことは、冗長な位置測定のために又は測定範囲の拡張のために使用され得る。連続して配置された隣接する複数のスケール本体１，１０１，１０１．１を走査する場合に、互いに離間した複数の走査装置が、つなぎ目を超えて中断しない位置測定を保証するために使用されてもよい。この場合、そのつなぎ目で、一方の走査装置から他方の走査装置に切り替えられ得る。
【００６０】
全ての実施の形態には、安定で且つ耐歪み性に非常に優れたスケール本体１，１０１，１０１．１が、簡単な手段によって提供されているという利点がある。再現可能な絶対位置測定が、当該スケール本体１，１０１，１０１．１によって可能になる。両側壁３，１０３，１０３．１，４，１０４，１０４．１と結合ウェブ５，１０５，１０５．１によって形成された支持形材の外面が、滑らかな表面を成し、櫛形の目盛要素６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１を機械的に保護する。当該支持形材は、当該目盛要素６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１の最適な機械結合と、渦電流が当該目盛要素６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１中で最適に発生し得るような結合とを可能にする。さらに、当該支持形材は、外部の邪魔な干渉磁場を電磁遮蔽する機能を有する。
【００６１】
側壁３，１０３，１０３．１，４，１０４，１０４．１と対向している連続するそれぞれの目盛要素６，１０６，１０６．１，７，１０７，１０７．１との間の中空空間が、異物から保護するためにオプションとして非導電性の材料によって、例えば発泡材料によって又は樹脂成形によって充填されてもよい。
【００６２】
最小な必要空間での干渉されることのない絶対位置測定が、本発明によって可能である。当該構造は、機械的に非常に安定であり、例えばリニア駆動装置に起因する電磁場又は交番磁場の影響下でも、ほとんど干渉されない。それ故に、本発明のスケール本体又はエンコーダは、リニア駆動装置にも直接に取り付けられ得る。したがって、本発明のエンコーダは、特に、輸送システムのために適していて、リニア駆動装置に関連する自動化技術において適している。
【符号の説明】
【００６３】
１          スケール本体
３          側壁
４          側壁
５          結合ウェブ
６          第１目盛要素
７          第２目盛要素
８          ブリッジ
９          取り付け要素
１０        測定装置
１１        第１センサ
１２        第２センサ
１３        評価装置
１４        第１回路基板
１５        第２回路基板
１６        中間層
１７        軟磁性のコア
１８        非導電性又は非常に難導電性の層
１９        非導電性又は非常に難導電性の層
２０        物体
１０１      スケール本体
１０３      側壁
１０４      側壁
１０５      結合ウェブ
１０６      第１目盛要素
１０７      第２目盛要素
１０８      ブリッジ
１０９      取り付け要素
１１１      第１励磁巻線
１１２      第１走査巻線
１１３      第１走査巻線
１０１．１  スケール本体
１０３．１  側壁
１０４．１  側壁
１０５．１  結合ウェブ
１０６．１  第１目盛要素
１０７．１  第２目盛要素
１０８．１  ブリッジ
１０９．１  取り付け要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017219547.tif 000008
【図７】
2017219547.tif 000009
【外国語明細書】
2017219547000001.pdf