(57)【要約】  ライドハイト検出デバイスは、エンコーダの読み取りヘッド部（４０）およびスケール（１０）の間の間隔の測定を行うために記述される。該ライドハイト検出デバイスは、エンコーダの読み取りヘッド部（４０）に設けられたあるいは取り付けられるライドハイトセンサ（４１；４２；４６；５０）を含む。そのようなデバイスの、エンコーダの読み取りヘッド部（４０）への一時的あるいは永続的な取付は、また、記述される。好ましい実施形態において、回転式エンコーダは記述され、ライドハイト検出デバイスはその偏心度を測定するために用いられる。
2008539409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンコーダの読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔の測定を行うためのライドハイト検出デバイスであって、
前記デバイスは、エンコーダの読み取りヘッド部に設置され、あるいは取り付けられるライドハイトセンサを含むことを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記ライドハイトセンサは、非接触式センサを含むことを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記非接触式センサは、光学式、誘導形、静電容量形、磁気形、およびガス圧力センサの内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ライドハイトセンサは、読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔を示す電気信号を発することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
ライドハイトセンサは、取り外し可能な取付手段を備え、該取り外し可能な取付手段は、前記センサに、エンコーダの読み取りヘッド部に取り外し可能に取り付けられることを許容することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記ライドハイトセンサは、エンコーダの読み取りヘッド部に固定して取り付けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のライドハイト検出デバイスとスケールリーダーとを含むエンコーダ用の読み取りヘッド。
【請求項８】
スケールリーダーと前記ライドハイトセンサとを組み入れた複合センサを含むことを特徴とする請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項９】
前記複合センサは、光源と、少なくとも２つの光検出器とを含み、光が、前記光源から、関連したエンコーダ・スケールを経て、前記２つの光検出器の各々に通過させられ得るように、前記読み取りヘッドは配置されていることを特徴とする請求項８に記載の読み取りヘッド。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの光検出器は空間的に引き離され、前記ライドハイトセンサは、前記光検出器によって受けられる光の相対強度から、前記スケールと前記読み取りヘッドとの間の間隔の測定を行うことを特徴とする請求項９に記載の読み取りヘッド。
【請求項１１】
前記スケールリーダーは、前記ライドハイト検出デバイスに隣接して設置されていることを特徴とする請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１２】
読み取りヘッド部を含むエンコーダ器具であって、
該読み取りヘッド部は、請求項７から１１のいずれかに記載の読み取りヘッドを含むことを特徴とする器具。
【請求項１３】
読み取りヘッド部と、請求項１から５のいずれかに記載のライドハイト検出デバイスとを含むエンコーダ器具であって、
前記ライドハイト検出デバイスのライドハイトセンサは、前記読み取りヘッド部に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする器具。
【請求項１４】
前記読み取りヘッド部は、読み取りヘッド支持構造体を含み、前記ライドハイトセンサおよび読み取りヘッドの各々は、前記読み取りヘッド支持構造体に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする請求項１３に記載の器具。
【請求項１５】
前記読み取りヘッド部は、読み取りヘッドを含み、前記ライドハイトセンサは、前記読み取りヘッドに取り外し可能に取り付けられることを特徴とする請求項１３に記載の器具。
【請求項１６】
スケールを備え、前記読み取りヘッド部が該スケールに対して可動であることを特徴とする請求項１２から１５のいずれかに記載の器具。
【請求項１７】
前記スケールは、前記読み取りヘッド部に対して回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１６に記載の器具。
【請求項１８】
前記スケールは、一連の周囲のスケールの印を含むリングを含むことを特徴とする請求項１７に記載の器具。
【請求項１９】
前記スケールの印は、前記リングの縁部に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の器具。
【請求項２０】
偏心測定手段を含み、
該偏心測定手段は、前記読み取りヘッド部に対する前記スケールの角度方向に応じて、前記スケールと前記読み取りヘッド部との間の測定された間隔から偏心度を決定するように配置されていることを特徴とする請求項１７から１９のいずれかに記載の器具。
【請求項２１】
読み取りヘッドに対して可動であるエンコーダ・スケールを含むエンコーダ器具であって、
前記読み取りヘッドは、前記読み取りヘッドが前記エンコーダ・スケールに沿って進むとき、前記読み取りヘッドのライドハイトにおけるあらゆる変化を測定するための統合ライドハイトセンサを含むことを特徴とする器具。
【請求項２２】
前記エンコーダ器具は、回転式エンコーダ器具であり、前記ライドハイトセンサは、前記読み取りヘッドが前記エンコーダ・スケールに対して回転させられるとき、前記読み取りヘッドのライドハイトにおけるあらゆる変化を測定するように配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の器具。
【請求項２３】
偏心測定手段は、前記読み取りヘッド部に対しての前記エンコーダ・スケールの角度方向に応じたライドハイトにおける変化から偏心度を決定するように提供されることを特徴とする請求項２２に記載の器具。
【請求項２４】
読み取りヘッド部に対して回転可能に取り付けられたエンコーダ・スケールを含む回転式エンコーダ器具であって、
ライドハイトセンサは、前記読み取りヘッド部に取り外し可能に取り付けられ、
前記ライドハイトセンサは、前記読み取りヘッド部に取り付けられたとき、前記読み取りヘッド部と前記エンコーダ・スケールとの間の間隔におけるあらゆる変化を測定するように配置されていることを特徴とする回転式エンコーダ器具。
【請求項２５】
単一の読み取りヘッドに対して回転可能に取り付けられたエンコーダ・スケールを含む回転式エンコーダ器具であって、
該器具は、前記エンコーダ・スケールの偏心度を測定するための統合手段を含むことを特徴とする回転式エンコーダ器具。
【請求項２６】
エンコーダの読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔を評価するステップ（ｉ）を含むライドハイト測定方法であって、
該ステップ（ｉ）は、前記エンコーダの前記読み取りヘッド部に設けられたライドハイトセンサを用いることを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記読み取りヘッド部が前記スケールに沿って進むとき、前記読み取りヘッド部と前記スケールとの間の間隔におけるあらゆる変化を測定するステップを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
回転式エンコーダに適用された請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記読み取りヘッド部と前記スケールとの間の測定された間隔から前記回転式エンコーダの偏心度を決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
エンコーダの読み取りヘッド部にライドハイトセンサを取り付けるステップを含むことを特徴とする請求項２６から２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
図１から７を参照して実質的に記述された器具。
【請求項３２】
図１から７を参照して実質的に記述された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置測定エンコーダにおけるライドハイトの測定に関する。具体的には、本発明は、回転式エンコーダ・デバイスおよび同様のものにおける如何なる偏心エラーをも判断するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転式エンコーダは、知られていて、一般的には１つ以上の読み取りヘッドに対して回転可能であるリングを含む。典型的には、リングは、その周縁の周りに印を付けられたスケールを有し、それは関連した読み取りヘッドによって読まれることができる。このような回転式エンコーダ・デバイスにおける偏心によって引き起こされるエラーは、エンコーダの１回転と等しい期間を有する正弦波パターンを有する角度測定において、エラーとして、明らかにされる。従来、このエンコーダは、エンコーダの回転の軸と、可能な限り同軸であるように取り付けられる。
【０００３】
偏心の度合いは、ダイアルテストインジケーター（ ＤＴＩ ）を使って測定され得ることが知られている。エンコーダおよびＤＴＩは両方共に固定された基準面（例えば、作業台）に取り付けられ、ＤＴＩは、エンコーダのリングの外面の変位を、それが回転されているとき、計測するべく用いられる。エンコーダは、エンコーダの表面の変位が検出されない（あるいはほんの少し検出される）まで、調節される。そのような手動調節方法は、支持体上へのＤＴＩのセットアップや、エンコーダが回転されるときのＤＴＩの手動読み取りに消費する時間を必要とする。さらに、エンコーダへのアクセスはしばしば制限され、ＤＴＩを用いることを実行不可能にする。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、エンコーダの読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔の測定を行うためのライドハイト検出デバイスが提供され、前記デバイスは、エンコーダの読み取りヘッド部に設置され、あるいは取り付けられるライドハイトセンサを含むことを特徴とする。
【０００５】
しかして、本発明は、エンコーダの読み取りヘッド部に常設されあるいは一時的に設置され得る読み取りヘッドセンサを有するライドハイト検出デバイスを提供する。エンコーダの読み取りヘッド部に設置されるとき、そのデバイスは、スケールと読み取りヘッド部との間の間隔あるいはすき間（すなわちライドハイト）の示度を提供する。しかして、読み取りヘッド部がスケールに沿って通るときに生じる、ライドハイトにおける如何なる変化をも計測するために、そのような装置を用いることが可能である。
【０００６】
以下により詳細に記述されるように、本発明の ライドハイトセンサが多くのエンコーダ関連のアプリケーションに有利である。例えば、回転式エンコーダの読み取りヘッド部にライドハイトセンサを設けることは、スケールが読み取りヘッド部に対して回転されるとき、そのような回転式エンコーダのスケールと読み取りヘッド部との間の間隔に測定されることを可能にする。複数の異なる角度方向においてスケールと読み取りヘッド部との間の間隔の尺度を有することで、そのような回転式エンコーダ・デバイスの偏心度が決定されることを可能にする。
【０００７】
さらに、エンコーダに対して外部にある測定デバイスを提供するよりもむしろ読み取りヘッド部に直接的にライドハイト検出デバイスを設けるほうが、エンコーダ・デバイスにおいてライドハイトを測定することに対して、より早く、よりコンパクトな、そしてより安い解決法を可能にする。特に、本発明は、エンコーダ・デバイスの構成を構築するときあるいは調べるとき、外部のダイヤルテストインジケータ（ＤＴＩ）あるいは同様のものを提供することに対する要求を克服する。
【０００８】
本発明は偏心度が測定されることを可能にすることが留意されるべきである。あらゆるそのような偏心度を調整するための別の技術は、この出願と同日に出願された、（出願人ケース整理番号６５０ＧＢを有する英国特許出願第０５０８３２５．８号に基づく）我々の同時係属の国際特許出願に開示されている。英国特許出願第０５０８３２５．８号に開示された技術は、行われる測定に対してエンコーダのあらゆる偏心の除去を必要としない。しかしながら、偏心エラーを考慮するようにエンコーダの角度測定の補正が可能になるように、エンコーダの偏心度の測定を必要とする。
【０００９】
有利に、ライドハイトセンサは、非接触式センサを含む。好ましくは、非接触式センサは、光学式、誘導形、静電容量形、磁気形、およびガス圧力センサの内の少なくとも１つを含む。非接触式センサが好まれるが、代わりに、接触式センサが提供され得ることに留意されるべきである。
【００１０】
好都合なことに、ライドハイトセンサは、読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔を示す電気信号を生み出す。該信号は継続的に生み出され得、これにより、読み取りヘッド部がスケールに沿って進むとき、ライドハイトの連続測定をもたらし得る。代わりに、電気信号は、要求あり次第、あるいは、読み取りヘッド部がスケールに対していずれか１つあるいは複数の位置に位置付けられたときなどの、必要とされるときのみ生み出されてもよい。
【００１１】
有利に、ライドハイトセンサは、該センサに、エンコーダの読み取りヘッド部に取り外し可能に取り付けられることを可能にする取り外し可能な取付手段を含む。このように、ライドハイトセンサは、ライドハイトが測定されるべきときはいつでも（例えば、エンコーダを設置しあるいは正しく調整するとき）、読み取りヘッド部に取り付けられ得る。必要な測定が一旦なされると、そのセンサは、読み取りヘッド部から取り外され得る。
【００１２】
より詳細に概説されるように、エンコーダの読み取りヘッド部は、読み取りヘッド（すなわち、エンコーダのスケールを読むためのスケールリーダーを含むヘッド）、および／または、読み取りヘッドを保持するために適した読み取りヘッド取付ブラケットあるいは類似するタイプの支持体を備え得る。換言すれば、取り外し可能な取付手段は、読み取りヘッドに対してあるいは読み取りヘッドがまた取り付けられ得る支持体に対して、直接的にライドハイトセンサを取り付けるべく配置され得る。
【００１３】
好ましくは、取り外し可能な取付手段は、読み取りヘッド部に対してライドハイトセンサの素早い取り付けや取り外しを可能にする、クリップや、類似の器具を含む。これは、ライドハイトセンサに、ＤＴＩｓや他の類似の外部デバイスを用いるときに必要とされるセットアップ手順を消費する時間なしに、より早くより簡単に取り付けられることを可能にする。
【００１４】
好都合なことに、ライドハイトセンサは、エンコーダの読み取りヘッド部に固定して取り付けられる。換言すると、該センサは、読み取りヘッド部に永続的に取り付けられ得、あるいは、読み取りヘッド部の切り離せない部分であり得る。こういうふうに、ライドハイトは、如何なる付加的な器具の使用なしに、必要なときは何時でも、測定され得る。しかして、エンコーダ器具は、ライドハイトの測定が継続的に行われ得るとき、あるいは必要とされるときは何時でも提供され得る。
【００１５】
有利に、エンコーダ用の読み取りヘッドは提供され、それは上記したタイプのライドハイト検出デバイスおよびスケールリーダーを含む。該スケールリーダーは、関連したスケールを読むために適合し、読み取りヘッドとスケールとの間の相対的側方運動あるいは角運動の測定を行う。スケールリーダーは、インクレメンタルスケールリーダーあるいは絶対的スケールリーダーを含み得る。こういうふうに、スケールリーダーは、スケールが読み取りヘッドを通過した程度および／またはスケールに対しての読み取りヘッドの絶対的（側方）位置の測定を行う。
【００１６】
好都合なことに、読み取りヘッドは、スケールリーダーとライドハイトセンサとを組み入れた複合センサを含む。しかして、そのようなセンサは、読み取りヘッドとスケールとの間の相対的側方運動あるいは角運動についての情報を提供し、またスケールが読み取りヘッドを通過するときに生じるライドハイトにおけるあらゆる変化についての情報を提供する。そのような複合センサを提供することは、コンパクトな読み取りヘッドが提供されることを許容する。
【００１７】
有利に、複合センサは、光源と、少なくとも２つの光検出器とを含み、光が、光源から、関連したエンコーダ・スケールを経て、２つの光検出器の各々に通過させられ得るように、読み取りヘッドは配置されている。例えば、光源は、光のビームでエンコーダ・スケールを照らすように配置され得る。そして、光検出器は、スケールから反射された光、あるいはスケールによって送られた光のどんなものでも受けるように配置され得る。
【００１８】
好ましくは、前記少なくとも２つの光検出器は空間的に引き離され、ライドハイトセンサは、光検出器によって受けられる光の相対強度から、スケールと読み取りヘッドとの間の間隔の測定を行う。
【００１９】
複合されたスケールリーダーとライドハイトセンサとを有する読み取りヘッドを提供する代わりに、読み取りヘッドは、ライドハイト検出デバイスに対して離れたスケールリーダーを組み込むことができる。そのような場合、スケールリーダーは、好ましくは、ライドハイト検出デバイスに隣接して設けられる。
【００２０】
エンコーダ器具は、また、有利に提供され、それは上記読み取りヘッドを組み込む。しかして、エンコーダ器具は、不可欠なライドハイト検出デバイスが提供された状態の読み取りヘッドを含み、それは必要とされるときには何時でもライドハイトの測定を生じさせ得る。
【００２１】
エンコーダ器具は、また、読み取りヘッド部と、該読み取りヘッド部に取り外し可能に取り付けられるライドハイト検出デバイスとを含んで提供され得る。換言すると、エンコーダ器具は、ライドハイトの測定が必要とされるときは何時でも、読み取りヘッド部に取り付けられ得るライドハイト検出デバイスを含み得る。
【００２２】
有利に、エンコーダの読み取りヘッド部は、読み取りヘッド支持構造体（例えば、ブラケットあるいは類似の支持体）を含み、ライドハイト検出デバイスおよび読み取りヘッドの各々は、読み取りヘッド支持構造体に取り外し可能に取り付けられる。読み取りヘッド支持構造体は、常に、読み取りヘッドとライドハイト測定デバイスとの内のいずれか一方あるいは両方を保持するために配置され得る。好ましい実施形態において、読み取りヘッドは、読み取りヘッド支持構造体から取り外され得、ライドハイトが測定されるべきときには何時でも、ライドハイト検出デバイスによって取り替えられ得る。
【００２３】
有利に、エンコーダの読み取りヘッド部は、都合よく、読み取りヘッドと、読み取りヘッドに取り外し可能に取り付けられるライドハイトセンサとを含む。換言すると、ライドハイト検出デバイスは、ライドハイト測定が必要とされるときには何時でも、エンコーダの読み取りヘッドに（例えばしっかりつかまれて）取り付けられ得る。
【００２４】
エンコーダは、また、スケールと、スケールに対して可動である読み取りヘッド部とを含み得る。例えば、リニア・エンコーダは、都合よく設けられ得、そのエンコーダ・スケールは読み取りヘッド部に対して直線的に運動可能である。
【００２５】
スケールが読み取りヘッド部に対して回転可能に取り付けられる回転式エンコーダは、また提供され得る。有利に、そのスケールは、一連の周囲のスケールの印を含むリングを含む。そのような印は、リングの縁部に好ましくは設けられる。
【００２６】
有利に、器具は、偏心測定手段を含み、該偏心測定手段は、読み取りヘッド部に対するスケールの角度方向に応じて、スケールと読み取りヘッド部との間の測定された間隔から偏心度を決定するように配置される。
【００２７】
本発明の第２の態様にしたがって、エンコーダ器具は、読み取りヘッドに対して可動であるエンコーダ・スケールを含み、前記読み取りヘッドは、前記読み取りヘッドが前記エンコーダ・スケールに沿って進むとき、読み取りヘッドのライドハイトにおけるあらゆる変化を測定するための統合ライドハイトセンサを含むことを特徴とする。
【００２８】
有利に、エンコーダ器具は、回転式エンコーダ器具であり、ライドハイトセンサは、前記読み取りヘッドがエンコーダ・スケールに対して回転されるとき、読み取りヘッドのライドハイトにおけるあらゆる変化を測定するように配置されている。好都合なことに、偏心測定手段は、読み取りヘッド部に対してのエンコーダ・スケールの角度方向に応じたライドハイトにおける変化から偏心度を決定するように提供される。
【００２９】
本発明の第３の態様にしたがって、回転式エンコーダ器具は、読み取りヘッド部に対して回転可能に取り付けられたエンコーダ・スケールを含み、ライドハイトセンサは、読み取りヘッド部に取り外し可能に取り付けられ、前記ライドハイトセンサは、読み取りヘッド部に取り付けられたとき、読み取りヘッド部とエンコーダ・スケールとの間の間隔におけるあらゆる変化をも測定するように配置される。
【００３０】
本発明の第４の態様にしたがって、回転式エンコーダ器具は、単一の読み取りヘッドに対して回転可能に取り付けられたエンコーダ・スケールを含み、該器具は、エンコーダ・スケールの偏心度を測定するための統合手段を含む。
【００３１】
本発明の第５の態様にしたがって、ライドハイト測定方法は、エンコーダの読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔を評価するステップ（ｉ）を含み、該ステップ（ｉ）は、前記エンコーダの読み取りヘッド部に設けられたライドハイトセンサを用いることを含む。有利に、該方法は、読み取りヘッド部がスケールに沿って進むとき、読み取りヘッド部とスケールとの間の間隔におけるあらゆる変化を測定するステップを含む。都合よく、そのようなステップは、非接触式センサの使用を含む。
【００３２】
有利に、該方法は、回転式エンコーダに適用される。好ましくは、該方法は、読み取りヘッド部とスケールとの間の測定された間隔から前記回転式エンコーダの偏心度を決定するステップをさらに含む。該方法は、また、有利に、エンコーダの読み取りヘッド部にライドハイトセンサを取り付けるステップを含み得る。
【００３３】
しかして、本発明は、エンコーダ・スケール部材（例えば、エンコーダ・スケール）の偏心度を測定するための手段と、エンコーダ・リーダーとスケール部材との間の角運動を測定するための手段とを有する回転式エンコーダ・リーダーを提供するように理解され得る。好ましくは、エンコーダ・リーダーは、偏心度を測定するための前記手段を永続的に有する。代わりに、エンコーダ・リーダーは、偏心度を測定するための前記手段を一時的に有する。好ましくは、偏心度を測定するための手段は、リーダーとエンコーダ・スケール部材との間のすき間を測定するための手段を含む。
【００３４】
角運動を測定する手段は、角度測定（例えば、インクレメンタル測定）用に用いられるリーダーの要素（例えば、光学要素）を含み得、これらの要素はまた偏心度を測定するための手段を含む。好ましくは、エンコーダ・リーダーは、実質的にここに記されるように、偏心度を測定するための統合手段を有する。
【００３５】
上で概説されたが、本発明は、また、偏心決定デバイス、エンコーダ・リーダー、そして、該デバイスや該リーダーが取り替え可能なように該デバイスと該リーダーとの両方に対応する取付にまで及ぶ。本発明は、エンコーダの偏心度を決定する様々な方法、そして、従来のエンコーダ・リーダーと共に偏心度を決定するために用いられるデバイスを交換する様々な方法にも及ぶ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明は、添付図面を参照して、例のみを通じて、これから記述されるだろう。
【００３７】
図１は、エンコーダ・スケール１０および固定された（読み取りヘッドとしても知られている）エンコーダ・リーダー４０を示し、エンコーダ・リーダー４０は、エンコーダ・スケールの回転中心３周りの回転度合いを測定するための従来のやり方で、エンコーダ・スケール１０上の印を読むことができる。この例において、回転中心３は、エンコーダの幾何学的中心１と一致しない。だから、回転されるとき、すき間ｈは、エンコーダ・スケールの明らかな偏心のために変化するだろう。この偏心は、読み取りヘッド４０によって決定される角度測定において、エラーをもたらすだろう。すき間ｈが測定され得る場合、偏心によってもたらされるエラーは確定され得る。そして、そのエラーは（例えば目盛り量を調節することによって）取り除かれ得、あるいは適当な補正が適用され得る。補正の適切な方法は、英国特許出願第０５０８３２５．８号（代理人整理番号６５０ＧＢ）から優先権を主張した我々の同時係属の国際（ＰＣＴ）特許出願に開示されている。
【００３８】
図１に示された実施形態において、加圧ガスＰは、一定の供給圧力で、導管４２に供給される。すき間ｈを介してのそのガスの漏れは、そのすき間が変わるにつれて、変化するだろう。圧力変化は、圧力センサ４４、この場合Ｕ字管圧力計によって測定され得る。しかして、ｈにおける如何なる変化も、そのような変化が対応する圧力変化をセンサ４４にもたらすので、測定され得ることが理解され得る。その圧力変化は、ｈに対しての絶対値を与えるべく較正され得る。
【００３９】
図２に示された実施形態において、すき間ｈは、すき間ｈが変化するにつれて静電容量を変える静電容量形要素４６によって決定される。静電容量センサ回路４８は、静電容量を測定するために、それ故にすき間ｈを測定するために用いられる。
【００４０】
図３に示された実施形態において、すき間ｈは、コイル５０のインダクタンスを変える。同調回路５２はすき間ｈを決定するために用いられる。この実施形態において、エンコーダ・スケール１０は、好ましくは、金属製であるかあるいは磁性を帯びている。コイルのインダクタンスの変化、例えばそれの損失係数を検出するための他の技術は、既知であり、用いられ得る。
【００４１】
図４に示された実施形態は、すき間ｈを決定するために用いられる幅決定デバイス４１を示す。この実施形態において、幅決定デバイスは用いられ、それは例えば赤外線のビームである光のビームを発する。光がデバイス４１に戻るためにかかる時間は、すき間ｈの計算がなされ得るように、測定される。その代わりに、幅決定デバイスは焦点調整デバイスであり得、例えばＣＣＤ受動的焦点調整システムが採用され得、それは画像処理によってすき間ｈを決定するだろう。寸法ｈの決定は、ＣＣＤを横切る、エンコーダ・スケールの印の光度の違いを比べることによってなされ得る。焦点を合わせられたイメージが光度の突然の差異を有して構築されると、焦点を合わせられたイメージを生み出すために必要とされたデバイス４１の調節度合いがすき間ｈの尺度として用いられ得る。
【００４２】
もう１つの代案は、ピンホールを利用するオートフォーカスデバイスを用いることである。ピンホールを通してエンコーダ・スケールのイメージに焦点を合わせるのに必要とされる調節度合いが、すき間ｈを決定するために用いられる。光検出器は、ピンホールを通過する光の量を測定するために用いられ、これは、焦点の測定をもたらし、したがってすき間ｈの測定をもたらす。
【００４３】
図１〜４に示された実施形態において、偏心決定デバイス４２、４４；４６、４８；５０、５２；および４１は、読み取りヘッドの不可欠な部分として表されていて、しかしてそこに永続的に取り付けられる。しかしながら、これらすき間検出要素が、例えば、クリップや、他のタイプの外すことができる留め具を用いて、一時的に、読み取りヘッド４０に取り付けられることは可能である。取り付けられたとき、偏心決定デバイスは、そのデバイスとエンコーダ・スケールとの相対的動きの間、偏心エラーを決定するために用いられ得る。偏心決定デバイスが一時的にのみ取り付けられる場合、それらはもはや必要とされないとき空間を省くように、取り外され得る。
【００４４】
読み取りヘッド４０および偏心決定デバイスは、別個の互換性のあるユニットであり得ることがまた可能である。そのような例において、その２つのユニットは、交代で両方のユニットを受け入れる共通の取付ブラケットあるいはエリア１００を有することができる。偏心度は、初めに上記したような偏心決定デバイスを用いて測定され、次にそのデバイスは取り外されて読み取りヘッドによって交代される。この変更は簡単な空間省略機構を提供し、これは、ほとんど付加的なコストなしに、複数のエンコーダ／読み取りヘッドの設置のために用いられ得る。
【００４５】
説明図を簡略化するために、図１〜４における偏心測定デバイスは、角度測定デバイス２０、２２から離れて示されている。実際のところは、角度測定デバイスでの偏心度のよりよい表現が成し遂げられるように、偏心測定デバイスは、典型的には、角度測定デバイス２０、２２により近いだろう。
【００４６】
図５ａは、すき間ｈを測定するように適合された角度測定手段を有する読み取りヘッドの実施形態を示す。使用時に、光源２０からの光は、エンコーダ・スケールで反射し、光検出器２２に向かう。エンコーダ・スケールは、反射された光が関連した光検出器２２に明暗パターン（干渉縞）の形成をもたらすように、配置される。エンコーダが方向Ｒに動くとき、このフリンジパターンは変化し、強さにおけるその変化は角度回転Ｒの度合いを決定するために用いられ得る。光度の結果として光検出器によって生み出される信号は、エンコーダ・スケール１０と読み取りヘッド４０との間のすき間ｈに左右されるほぼベル型の曲線をなして変化するだろう。この信号の信号処理の仕組みは、光検出器からの信号の振幅がすき間ｈを決定するために、故にｈが変化するときの偏心度を決定するために用いられ得るように、適合され得る。
【００４７】
図５ｂは、すき間あるいはライドハイトｈに対して、検出された信号強度（電圧）Ｖを示す線２２´を有するグラフを含む。エンコーダの回転Ｒの間ライドハイトｈにおける変化ｄｈによってもたらされる信号強度ｄＶにおける変化は、測定され得る。ｄｈが釣鐘曲線の最も急勾配の部分に見出されるように取り決められている場合、ｄＶは、示されているように、小さなｄｈに対してとても顕著であろう。だから、ｄＶは、局所で、ｄｈに比例する。
【００４８】
図６ａは、図５ａに示された実施形態の修正である実施形態を示す。この実施形態において、２つの光検出器２２および２６があり、その内の１つはもう一方に対してずらされている。結果として、信号強度は、これらの光検出器の各々で異なるだろう。
【００４９】
図６ｂは、ｈが値ｈ１およびｈ２をとるときの（ｄｈがｈ１−ｈ２に等しい）、光検出器２２および２６からの２つの信号２２´および２６´のボルト（Ｖ）での振幅を示す。ｈがｈ１と等しいとき、信号２２´および２６´は、それぞれ値Ｖ１およびＶ２をとる。ｈがｈ２と等しいとき、信号２２´および２６´は、それぞれ値Ｖ３およびＶ４をとる。ｄｈの分だけすき間を変えることは（すなわち、ｈ１からｈ２まですき間を変えることは）、２つの信号２２´および２６´の比に、Ｖ１−Ｖ２からＶ３−Ｖ４までの変化をもたらすことが理解され得る。
【００５０】
単一の信号の絶対振幅よりもむしろ、２つの信号の比をモニターすることは、外部雑音の影響に対して、より大きな抵抗を与える。外部からの影響のせいで、例えば感知される、混合、迷光、あるいは、目盛りの特性におけるばらつきのせいで、信号２２´および２６´が増減する（増加が点線２７および２９によって示されている）場合、示されているように、２つの信号２２´および２６´は同じ比率で共にそうなるだろう。結果として、上記した比は、２つの信号２２´および２６´が一緒に振幅において変化するので、ほぼ同じままであるだろう。だから、図６ａに示された実施形態において、ｄｈの決定は、読み取りヘッドでの、例えば一般的な光度における変化によって引き起こされる信号強度２２´および２６´における変化によって影響を受けない。しかして、ｈが、図６ｂに示されたグラフにおける如何なる位置にあることも、可能である。しかしながら、信号２２´および２６´の勾配が対象のすき間ｈのあたりで異なり、それによってすき間が変化するときの信号２２´および２６´の比の変化を最大にするように、デバイスは、好ましくは配置される。
【００５１】
図７ａは、本発明の別の実施形態を示し、そこにおいて、従来、角度測定用に用いられた読み取りヘッド４０の光学上の機構が偏心度をまた測定するように適合されている。この実施形態において、２つの対立する光検出器格子２８および３０が、光源２０の片側において用いられる。インクレメンタル測定の間、これら２つの格子は、上記したように、光度に関しての正弦波の変化を測定する。各光検出器格子は、すき間ｈが変化しないという条件で、読み取りヘッドに対してのエンコーダの回転が生じるとき、同じ増分変化を測定するだろう。すき間ｈが、例えば点線によって示されたようなｄｈまで変化する場合、各光検出器での光のフェーズは、反対の量−ｄｘと＋ｄｘの分だけシフトするだろう。そして、そのようなシフトが生ずる場合、光検出器２８および３０で取り去られた信号の振幅は、すき間ｈが変化するにしたがって、変化するだろう。しかして、ｈにおける変化は、引かれる信号における変化の関数として、測定され得る。
【００５２】
図７ｂは、エンコーダ・スケールが回転するときの、すき間ｈでの、光検出器２８および３０からの２つのインクレメンタル信号２８´および３０´を示す。図７ｃは、そのすき間がｄｈまで変化したときの、２つの信号２８´および３０´を示す。この場合、信号のフェーズ関係は、距離ｈが変化したので、変えられている。図７ｄは、信号３０´から引かれた信号２８´を示す。線７ｂは、図７ｂの信号３０´から引かれた図７ｂの信号２８´を示す。線７ｃは、図７ｃの信号３０´から引かれた図７ｃの信号２８´を示す。これらの信号７ｂおよび７ｃの振幅は、信号２８´および３０´間のフェーズ関係に依存し、しかして寸法ｈに依存している。それらの大きさに関係なく、信号の相対的なフェーズを抜き出す他の技術は、知られていて、高さ変化ｄｈを導き出すために使われ得る。
【００５３】
各光検出器２８および３０に対しての明らかな角度位置を決定することができる、カウンターあるいは類似の回路（不図示）に対して、直接的に信号２８´および３０´を出力することも可能である。これらの明らかな位置は、上記した効果の結果としてｄｈが変化するとき変化するので、信号２８´および３０´から導き出される明らかな角度位置の違いがｄｈを決定するために用いられ得る。
【００５４】
上記した実施形態の各々において、角度回転のインクレメンタル測定は、エンコーダ・スケール１０の外周面で行うものとして示されている。しかしながら、径方向の印が用いられ得、偏心度が、回転軸に平行に延びるいずれかの面から測定され得る、あるいはその軸に直角に交わる面の特徴を参照することにより測定され得ることが可能である。また、エンコーダ・スケール１０は、読み取りヘッド４０が動く間、静止状態であることは可能であり、あるいは両方が回転することができる。代案として、あるいは、上記されたインクレメンタル測定のみならず、絶対角度測定は用いられ得る。光学式角度測定が示されたが、そのような測定は光学式以外のもの、例えば磁気的なあるいは容量性のものであり得る。さらに、ここで記述されたライドハイト検出デバイスは、非回転式のエンコーダ・デバイスにおいてライドハイトを測定するためにも用いられ得る。例えば、そのようなデバイスは、リニア・エンコーダ・システムにおいて、読み取りヘッドのライドハイトあるいは同等のものを測定するために用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は本発明の第１実施形態を示す。
【図２】図２は本発明の第２実施形態を示す。
【図３】図３は本発明の第３実施形態を示す。
【図４】図４は本発明の第４実施形態を示す。
【図５】図５ａおよびｂは本発明の第５実施形態を示す。
【図６】図６は本発明の第６実施形態を示す。
【図７】図７ａ、ｂ、ｃおよびｄは本発明の第７実施形態を示す。
【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】
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【図７】
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【国際調査報告】
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