JP7065025B2 - エンコーダ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンコーダ装置に関する。例えば、本発明は、封入エンコーダとして一般に知られているもの、また、密封エンコーダとして一般に知られているもの、に関する。
エンコーダは、機械の制御システムに、位置（またはその派生物、例えば、速度および／または加速度）のフィードバック、例えば、機械の他の部分に対する機械の一つの部分の位置／動作のためのフィードバック制御を提供するために多くの産業において、使用されている。理解されるように、典型的には、機械の一部分には目盛り（スケール）が設けられ、スケールを読み取るための読み取りヘッドが機械の他の部分に設けられ、スケールと読み取りヘッドの相対位置、したがって、機械の部分の相対位置が、エンコーダの測定次元に沿って読み取りヘッドによって検出される。
このようなエンコーダによって利用される技術は、それらが使用される環境がクリーンで、且つ、汚染物、例えば、ごみ、埃、湿気（例えば、油および／または水をベースにし得る）のないことを要求する可能性がある。スケールおよび／または読み取りヘッドの汚染は、エンコーダの性能に悪影響を及ぼす可能性がある。多くの産業において、エンコーダを使用するこのような機械は、適切にクリーンな環境で動作し、その場合には、一般に、「露出エンコーダ」（または「開封エンコーダ」）と呼ばれるものを使用することができる。
しかしながら、例えば、作業環境がクリーンでなく、流体および固体のデブリ（破片）が支配的である、工作機械産業のような場合がある。このような場合、そのような有害な環境に対して、保護されるエンコーダが存在する。典型的には、これらの状況においては、密封された（封入されたとしても知られている）エンコーダが使用されている。
密封されたエンコーダモジュール２の一例が、図１ａから図１ｄに概略的に示されている。図示されているように、密封エンコーダモジュール２は、スケール４と、スケール信号レシーバ６を備えている読み取りヘッドアセンブリとを備えている。スケール４およびスケール信号レシーバ６は、保護ハウジング８の内側に配置され、保護ハウジング８は、保護ハウジングの外部の汚染物質からそれらを保護する。スケール４は保護ハウジング８に固定され、一方、読み取りヘッドアセンブリのスケール信号レシーバ６は、保護ハウジング８内のスケール４の長さに沿って移動することができる。使用時には、保護ハウジング８が機械（図示せず）の第１の部分に固定され、読み取りヘッドアセンブリは、機械の第１の部分に対して、ｘ軸に沿って移動可能な第２の部分に固定される。実際には、使用中、機械の第１の部分（したがって、保護ハウジング／スケール）が移動するように構成され、および／または機械の第２の部分（したがって読み取りヘッド）が移動するように構成されてもよい。
読み取りヘッドアセンブリは、機械の第２の部分に直接的に（例えば、取り付け用ブロック１４のボルト孔１５を通るボルトを介して）固定される取り付け用ブロック１４と、ブレード１６と、スケール信号レシーバ６をブレード１６に接続する関節式リンケージ１８とを備えている（詳細は後述する）。
保護ハウジング８は、スケール４およびスケール信号レシーバ６が存在する保護ハウジング８の内部を、外部汚染物質からシールする一対のシール用リップ１２の形態のシールをさらに備えている。ブレード１６は、シール（一対のシール用リップ１２の間）を通過し、シール用リップ１２は、ブレード１６の移動、したがって、保護ハウジング８ ／スケール４の長さに沿うスケール信号レシーバ６の移動を可能にする。
スケールの長さに沿う以外のすべての自由度においてのスケール４に対するスケール信号レシーバ６の位置は、スケール４に係合し支持している、スケール信号レシーバ６内のベアリング２０（例えば、ローラーベアリング）によって、しっかりと制御されている（しかし、理解されるように、保護ハウジングの内側に対して付加的に／代替的に支持し得よう）。ばね（図示せず）が、スケール信号レシーバのベアリング２０をスケール４に対して付勢している。機械の第１および第２の部分の軸線のずれは、関節式リンケージ１８によって調整される。この実施形態では、関節式リンケージ１８は、少なくとも１つの枢動連結部を含む継ぎ手によって提供されている。関節式リンケージによって、取り付け用ブロック１４に対するスケール信号レシーバ６のピッチング、ローリングおよびヨーイング（すなわち、相互に直交する３つの軸の回りの回転運動）、並びに、取り付け用ブロック１４に対するスケール信号レシーバ６の測定次元（スケールの長さ）に直交する方向への横方向の動きを可能にしている。したがって、測定次元に沿う（図示の実施形態ではｘ軸に沿う）以外の、スケール信号レシーバ６の位置および動作は、スケール４によって制約されている。換言すると、スケール信号レシーバ６は、スケール４によって案内される。それ故に、関節式リンケージ１８は、図１に示されている実施形態では、ｘ軸に沿うエンコーダ装置の測定次元（機械の第１および第２の部分の運動方向と一致していなければならない）に沿う以外のすべての自由度において、スケール信号レシーバ６と取り付け用ブロック１４とを切り離している。これは、特許文献１（ＵＳ４５９５９９１）に開示されている種類のエンコーダ装置である。
また、図１ｂに示すように、読み取りヘッドアセンブリが電力を受け、読み取りヘッドアセンブリと外部プロセッサ装置（例えば、機械コントローラ）との間の通信を容易にするべく、電力／通信ケーブル５が設けられてもよい。さらに、保護ハウジング８内に空気を供給するための空気供給ライン９を設けて、保護ハウジング８内に正圧を生成させることができる。したがって、シール用リップ１２が完全なシールを形成しない場合（特に、リップシールがブレード１６によって分離される場合）、正圧のせいで、保護ハウジング８から空気が流出する傾向がある。それにより、正の圧力は、保護ハウジング８内に侵入しようとする物理的汚染物に対して、さらに抵抗を提供する。理解されるように、このような汚染物は、固体および／または流体の汚染物を備えていることができ、それらの例は、削りくず、液体（例えば、冷却剤）および／または空気含有水分を含んでいる。また、図示のように、読み取りヘッドアセンブリを介して（例えば、取り付け用ブロック１４およびブレード１６を通る導管を介して）、保護ハウジングの内部に空気を供給する別の空気供給ライン７が設けられてもよい。
米国特許第４５９５９９１号明細書 米国特許公開第２０１２／０７２１６９号公報 米国特許第８５０５２１０号明細書
本発明は、改良されたエンコーダ装置を提供する。特定の場合には、本発明は密封エンコーダの改良に関する。例えば、本発明によれば、スケール、読み取りヘッド、および保護ハウジング（例えば、一体型保護ハウジング）を備えている密封エンコーダモジュールが提供される。特に、本明細書に記載される本発明の態様は、読み取りヘッドのスケール信号レシーブ部分がシールの第１の側に配置され、読み取りヘッドの取り付け部分がシールの第２の側に配置されるタイプの改良されたエンコーダに関する。
本発明の第１の態様によれば、互いに対して移動可能なスケールおよび読み取りヘッドアセンブリを備えるエンコーダが提供される。読み取りヘッドアセンブリは、スケール信号レシーバを備えることができる。スケールおよびスケール信号レシーバは、保護ハウジング内に配置され、保護ハウジングは、保護ハウジングの外側に位置される汚染物からそれらを保護するように構成される。保護ハウジングはシールを備え、それを通して、スケール信号レシーバが保護ハウジングの外側の部分に接続され得る。保護ハウジングの内部へのスケール信号レシーバの配列は、スケールおよび保護ハウジングとは独立していてもよい。
図１に示された種類の封入エンコーダは、スケールとスケール信号レシーバとの保証された関係（例えば、保証されたライドハイト）を提供するが、回転／滑り要素のベアリングを有する関節式リンケージのこのような配列は、摩擦およびリンケージのコンプライアンスによって引き起こされるヒステリシス位置誤差、および、例えば、ベアリングの振れ誤差またはベアリングの下の汚れによって引き起こされるスケール信号レシーバのピッチング誤差によって引き起こされる位置誤差のような有害な作用を奏し得る。本発明のこの態様は、保護ハウジングの内部のスケール信号レシーバの（物理的な）配列を、スケールおよび保護ハウジングとは独立させる（スケールに対するスケール信号レシーバの物理的な関係が独立している）ことによって、そのようなヒステリシスおよび位置誤差を除去する密封／封入エンコーダに関する。換言すると、保護ハウジングの内部のスケール信号レシーバの配列が、測定自由度以外の少なくとも１つの自由度で、スケールおよび保護ハウジングから独立していることができる。理解されるように、自由度は、回転自由度または線形自由度であってもよい。好ましくは、保護ハウジングの内部のスケール信号レシーバの配列は、すべての線形および回転の自由度でスケールおよび保護ハウジングから独立している。したがって、本発明の封入（ｅｎｃｌｏｓｅｄ）エンコーダは、スケール信号レシーバとスケールおよび／または保護ハウジングとの間に如何なるベアリングもなく、提供することができる。言い換えれば、本発明の封入エンコーダは、スケール信号レシーバをスケールおよび／または保護ハウジングに係合させおよび／または拘束する如何なるベアリングなしに、提供することができる。したがって、保護ハウジング内のスケール信号レシーバの配列は、スケールおよび保護ハウジングとは独立して制約されており、換言すれば、スケールまたは保護ハウジングによっては制約されていない。これにより、関節式リンケージの必要性が回避される。むしろ、本発明は、スケールに対してスケール信号レシーバを案内するのを外部手段に依存している。したがって、理解されるように、スケール信号レシーバは、外部的に制約されている、無案内である、一体的なベアリングがない、またはベアリングレスであると説明され得る。これを見るもう１つの方法は、スケール信号レシーバが保護ハウジング内に懸架保持されている（換言すれば、懸架された状態にある）ことである。
理解されるように、スケール信号レシーバおよび保護ハウジングは、スケールの測定次元に沿って互いに対して移動可能である。したがって、理解されるように、スケール信号レシーバは、保護ハウジング内に配置され（それにより保護され）ているが、保護ハウジングには取り付けられていない。理解されるように、シールは、スケールの測定次元に沿うスケール信号レシーバと保護ハウジングとの相対移動を可能にする。したがって、以下により詳細に説明するように、シールは、測定次元に沿って延在している。シールはまた、スケール信号レシーバと保護ハウジングの他の次元での相対移動を受容することができる。
エンコーダは、一般に密封エンコーダと呼ばれるもの（また、一般に封入エンコーダとしても知られているもの）とすることができる。これらはまた、密封された（封入された）エンコーダモジュールとしても知られている。
保護ハウジングは、エンコーダの一体部分であってもよい。選択肢として、スケールは保護ハウジングに取り付けられてもよい。エンコーダは、スケールが、保護ハウジングを介して機械の一部分（エンコーダによって測定されるべき位置）に取り付けられるように構成されてもよい。すなわち、保護ハウジングは、スケールが、機械の一部分に取り付けられるように構成されている１つ以上の取り付け用特徴部を備えることができる。したがって、選択肢として、保護ハウジングは、スケールと、エンコーダモジュールが取り付けられるように構成されている機械の部分との間に存在することができる。理解されるように、保護ハウジングは、使用時に、単一の固定ユニットであるように構成される（すなわち、それは、例えば、それが取り付けられている機械の相対的に可動な部分の運動を伴って、互いに相対的に移動する部分を備えない）。
理解されるように、スケール信号レシーバは、スケールから信号を受信する保護ハウジングの内部に配置された読み取りヘッドアセンブリの一部分であってもよい。スケール信号レシーバは、例えば、スケール信号を検出し、および／またはその後スケール信号が検出される前に、スケール信号を操作するように、スケール信号と相互作用するための１つ以上の構成要素を備えることができる。例えば、光学式エンコーダの場合、スケール信号レシーバは、回折光学素子および／または屈折光学素子などの１つ以上の光学素子を備えることができる。例えば、スケール信号レシーバは、１つ以上のレンズおよび／または１つ以上の回折格子を備えることができる。スケール信号レシーバは、スケール信号を別の構成要素に案内するための１つ以上の信号ガイドを備えることができる。例えば、光学式エンコーダの場合、スケール信号レシーバは、ウエーブガイド、例えば、光ガイド（例えば、光ファイバ）を備えてもよい。信号ガイドは、例えば、スケール信号を操作するために、スケール信号と相互作用する次の構成要素に、スケール信号を搬送するように構成されてもよい。信号ガイドは、スケール信号を検出するように構成された１つ以上の検出器／センサに、スケール信号を搬送するように構成される、例えば、トランスデューサでもよい。
選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、スケール信号（上述したように、読み取りヘッドアセンブリ内の１つ以上の構成要素によって操作されているか、されていなくてもよい）を感知するための１つ以上のセンサを備える。センサは、複数のセンサ素子、例えば、センサ素子のアレイを備えることができる。スケール信号レシーバは、センサ（複数）を備えることができる。選択肢として、センサは、読み取りヘッドアセンブリ内の他の場所に配置されてもよい。例えば、センサは、保護ハウジングの外側に配置されている読み取りヘッドアセンブリの一部分に配置されてもよい。例えば、読み取りヘッドアセンブリが取り付け用ブロックを備える実施形態（以下により詳細に説明される）では、センサ（および実際には、上述した他の任意の構成要素）は、取り付け用ブロック内に配置されてもよい。
スケール信号レシーバが外部ケーシングを備える実施形態（以下により詳細に記載される）では、スケール信号レシーバは、スケールからの信号をスケール信号レシーバに入力させるのを可能にする１つ以上の特徴部を備えることができる。例えば、光学式エンコーダの場合、スケール信号レシーバは、ウィンドウを備えることができる。
読み取りヘッドアセンブリは、スケールに向かってエネルギーを放出する１つ以上のエミッタを備えることができる。例えば、読み取りヘッドアセンブリは、スケールを照明するように構成された少なくとも１つの光源を備えることができる（例えば、赤外から紫外の領域の光で）。スケール信号レシーバは、前記１つ以上のエミッタを備えることができる。選択肢として、前記１つ以上のエミッタは、（例えば、取り付け用ブロックによって提供されるような保護ハウジングの外側の）読み取りヘッドアセンブリの別の部分によって提供されてもよい。
選択肢として、読み取りヘッド、例えば、スケール信号レシーバ（例えば、そのセンサ（単数または複数））は、スケールから来る光によって生成される信号を検出するように構成される。選択肢として、光はスケールを透過して伝送されている。選択肢として、光はスケールから反射されている。したがって、選択肢として、読み取りヘッド、例えば、スケール信号レシーバは、エミッタ（例えば、光源）およびセンサを備える。エミッタおよびセンサは、スケールの同じ側に配置されてもよい。したがって、エンコーダは、反射式エンコーダ装置とすることができる。
理解されるように、スケールは、変位、位置（または、その派生物、例えば、速度および／または加速度）を測定するために、読み取りヘッドによって読み取られ得る何らかの形態の特徴部／マーキングを有している。そのような特徴部は、パターンを画定することができる。例えば、増分（インクリメンタル）スケールは、周期パターンを画定し、そして読み取りヘッドで周期的な信号を発生させるために使用される（例えば、スケールと読み取りヘッドとの間の相対的な動きが生じるとき）スケールの特徴部／マークを備えることができる。スケールは、細長くてもよい。スケールは、その中および／またはその上に、特徴部／マーキングが形成される基板を備えてもよい。
選択肢として、エンコーダ装置は回折ベースのエンコーダ装置である。選択肢として、スケールは、光を回折するように構成された特徴部を備え、それは次に、読み取りヘッドアセンブリ内のセンサに結果の信号を形成するために使用される。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、読み取りヘッドアセンブリ内のセンサに信号を形成するために、スケールの前および／または後で光と相互作用するように構成された１つ以上の光学素子を備えている。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、１つ以上のレンズおよび／または１つ以上の回折格子を備えている。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、読み取りヘッドアセンブリ内のセンサに干渉縞を形成するために、スケールからの光と相互作用するように構成された回折格子を備えている。選択肢として、センサは、各組が干渉縞の異なる位相を検出するように構成されている、２つ以上の互いに組み合わされた（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）センサの組を備える電気格子（ｅｌｅｃｔｒｏｇｒａｔｉｎｇ）を備えている。
選択肢として、スケールは、スケールの長さに沿う一連の（例えば、連続した）一意的に識別可能な、位置を画定する絶対スケール特徴部を備えている。
選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、スケールの画像を検出するように構成されている。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリ（例えば、スケール信号レシーバ）は、センサにスケールの画像を形成するように構成された少なくとも１つの結像光学素子を備えている。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、画像を取り込むのに適した１つ以上のセンサ、例えば、１つ以上の電荷結合素子（ＣＣＤ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサを備える。
理解されるように、「光学」への言及および「光」への言及は、紫外から赤外（包括的）の範囲の電磁放射（ＥＭＲ）を指すものとする。
理解されるように、読み取りヘッドアセンブリは、スケール信号レシーバとスケールの相対位置に関する情報（本明細書では「位置情報」と呼ぶ）を測定して出力するように構成されてもよい。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、例えば、前記位置情報を形成するために、１つ以上のセンサ／検出器からの出力を処理するように構成された１つ以上のプロセッサ装置を備えている。位置信号は、増分位置情報とされてもよい。例えば、位置信号は直角位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号を備えることができる。選択肢として、位置信号は絶対位置情報を備えている。前記１つ以上のプロセッサ装置は、スケール信号レシーバおよび／または読み取りヘッドアセンブリの別の部分（例えば、読み取りヘッドマウント内）に配置されてもよい。
理解されるように、スケール信号レシーバが接続されるべく構成されている保護ハウジングの外側の部分は、機械の一部分であってもよく、機械の他の部分（スケールが固定される）に対する位置／動きが測定される。
保護ハウジングの内部へのスケール信号レシーバの配列は、スケールおよび保護ハウジングから独立しているので、好ましくは、スケール信号レシーバは、保護ハウジングの外側の前記部分に堅固に接続されるように構成される。スケール信号レシーバは、保護ハウジングの外側に配置される機械の一部分に接続、例えば、マウント部材を介して取り付けられるように構成されてもよい。したがって、マウント部材は、剛性のマウント部材とされてもよい。したがって、前記剛性接続／剛性マウント部材は、保護ハウジング内のスケール信号レシーバの位置および向きが、６つの自由度のすべてにおいて、スケール信号レシーバが取り付けられるべく構成されている保護ハウジングの外側の部分によって指示され得る（および、習得される）。例えば、読み取りヘッドアセンブリが取り付け用特徴部を含む実施形態（以下に説明される）では、保護ハウジング内のスケール信号レシーバの位置および向きは、６自由度のすべてで、取り付け用特徴部によって指示（および、質量ター）され得る（例えば、取り付け用特徴部が設けられている取り付け用ブロックによって指示／習得）される。
例えば、スケール信号レシーバは、シールを通過する剛性の読み取りヘッドマウント部材に堅固に固定されてもよい。したがって、シールの第１の側（保護ハウジングの内部）のスケール信号レシーバの位置および向きは、読み取りヘッドマウントによって指示（および、習得）され得る。
前記マウントは、スケール信号レシーバが取り付けられるべき機械の部分によって提供されてもよい。例えば、機械自体は、保護ハウジング内に挿入され、そしてスケール信号レシーバに接続される（剛性の）取り付けブラケットを備えることができる。選択肢として、読み取りヘッドアセンブリは、読み取りヘッドアセンブリを機械の一部分に固定するために保護ハウジングの外側に配置されている１つ以上の取り付け用特徴部を備える読み取りヘッドマウントを備えることができる。理解されるように、読み取りヘッドアセンブリは、機械の一部分に解放可能に固定されるべく構成されてもよい。１つ以上の取り付け用特徴部は、取り付け用ブロックに設けられてもよい。取り付け用特徴部は、例えば、解放可能な締結具（例えば、ボルト）が中へおよび／またはそこを通って通過する（および、選択肢として、係合する）孔から成ってもよい。理解されるように、読み取りヘッドアセンブリのスケール信号レシーバは、読み取りヘッドマウント（上述のように、スケール信号レシーバと保護ハウジングの外側の部分との間の堅固な接続を保証するべく剛性であることができる）にしっかりと接続されてもよい。理解されるように、スケール信号レシーバ、読み取りヘッドマウントおよびブレードは、単一のモノリシック構造として形成されることができ、または互いに強固に接続される複数の別個に形成されたユニットから成ってもよい。
マウントは、シールを通って延在するように構成された（剛性の）ブレード状部材を備えることができる。読み取りヘッドアセンブリが、上述のような、読み取りヘッドマウントを備える実施形態では、ブレード状部材は、保護ハウジングの内部に配置されているスケール信号レシーバと保護ハウジングの外側に配置されている取り付け用特徴部との間のシールを通って延在することができる。ブレード状部材は、第１および第２の縁部（換言すると、前縁および後縁）を備えることができる。ブレード状部材は、第１および第２の縁部に向かって先細りにされていてもよい。ブレード状部材は、保護ハウジングの内側と外側との間、例えば、スケール信号レシーバと、１つ以上の取り付け用特徴部が設けられている取り付け用ブロックとの間を通過するための、ワイヤおよび／または空気用の内部通路／チャネルを備えてもよい。
保護ハウジングは、保護ハウジングを機械の一部分（例えば、スケール信号レシーバが取り付けられるように構成されている機械の異なる部分、機械の前記部分は互いに対して相対的に移動可能である）に取り付けるための１つ以上の取り付け用特徴部を備えてもよい。前記１つ以上の取り付け用特徴部は、保護ハウジングの取り外し可能な取り付けを容易にするように構成されてもよい。取り付け用特徴部は、解放可能な締結具（例えば、ボルト）が中へおよび／またはそこを通って延在する（および、選択肢として、係合する）ことができる孔であってもよい。
エンコーダ装置は、磁気式、誘導式、容量式、および／または光学式のエンコーダ装置を備えることができる。したがって、スケールは、磁気的、誘導的、容量的、および／または光学的スケールを備えることができる。選択肢として、エンコーダ装置は、光学式エンコーダ装置から成ってもよい。
スケールは、ロータリースケールであってもよい。ロータリースケールは、一般にディスクスケールと呼ばれるもの（スケール特徴部がディスクの面に設けられているもの）であってもよい。ロータリースケールは、一般にリングスケールと呼ばれるもの（スケール特徴部がディスクの周縁部に設けられているもの）であってもよい。選択肢として、スケールは、線形スケールであってもよい。
選択肢として、エンコーダモジュールは、０．１ｍｍ以上、例えば、０．２ｍｍ以上、例えば、０．５ｍｍ以上の公称ライドハイト（ｒｉｄｅ－ｈｅｉｇｈｔ）を有している。選択肢として、エンコーダ装置は、５ｍｍ以下、例えば、２ｍｍ以下、例えば、１ｍｍ以下の公称ライドハイトを有する。選択肢として、エンコーダモジュールの許容されるライドハイト変動（「公差」）は、＋／－５０μｍ（ミクロン）以上、選択肢として、＋／－７５μｍ（ミクロン）以上、例えば、少なくとも＋／－１００μｍ（ミクロン）である。
保護ハウジングは、細長くてもよい。保護ハウジングは実質的に真っ直ぐであってもよい。保護ハウジングは、実質的に管状の形態を備えていることができる。前記管状保護ハウジングの断面形状は、必ずしも円形である必要はなく、例えば、他の規則的または不規則な形状を備えていることもできる。例えば、前記管状保護ハウジングの断面形状は、実質的に長方形であってもよい。
前記シールは、保護ハウジングの第１の側壁に設けられてもよい。選択肢として、前記シールは、保護ハウジングの２つの側壁の間の縁に沿って設けられる。前記シールは実質的に細長くてもよい。シールは、エンコーダ装置の測定次元に沿って延在することができる。選択肢として、シールは、例えば、保護ハウジングのギャップにわたる、および／または例えば、前記保護ハウジングの内部の正の（例えば、空気）圧力を介してのガスの流れによってもたらされる。選択肢として、シールは物理的バリアを備えている。シールは複数の、例えば、一対のシール部材を備えることができる。例えば、シールは、複数の（例えば、１対の）シール用リップ（例えば、細長いまたは環状／リング状であり得る）を備えることができる。スケール信号レシーバを保護ハウジングの外側の部分に接続する部材は、シール、例えば、シール用リップの間を通過することができる。例えば、上述のブレード状部材は、シール、例えば、シール用リップの間を通過することができる。
選択肢として、シール（例えば、シール用リップ）はコンプライアント（従順）である。選択肢として、シール（例えば、シール用リップ）は弾性的である。例えば、シール（例えば、シール用リップ）は、（特に、例えば、ブレード状部材のような部材および保護ハウジング／シールが互いに対して移動するのを可能にすることによって）スケール／保護ハウジングとスケール信号レシーバとの相対的な移動を可能にするように、十分にコンプライアント（従順）である。選択肢として、シール（例えば、シール用リップ）は、シールされた構成に向けて、それらの弾力によって付勢されている。シール（例えば、シール用リップ）は、例えば、熱可塑性ポリウレタンのようなポリウレタン、および／またはフッ素化エラストマーから成ってもよい。
読み取りヘッドアセンブリは、少なくとも１つの振動制御装置を備えることができる。理解されるように、そのような１つ以上の振動制御装置は、読み取りヘッドアセンブリ（例えば、スケール信号レシーバ）の振動に対する感受性を低減するように構成されてもよい。振動制御装置は、外部励起のせいで、システムの少なくとも一部分（例えば、読み取りヘッドアセンブリのスケール信号レシーバ）の応答を低減するように構成された装置とされてもよい。少なくとも１つの振動制御装置は、読み取りヘッドアセンブリとは独立して、例えば、スケール信号レシーバとは独立して振動するように構成された少なくとも１つの部材を備えることができる。理解されるように、振動制御装置は、振動している読み取りヘッドアセンブリ／スケール信号レシーバからエネルギーを取り出すように構成されてもよい。選択肢として、振動制御装置は、読み取りヘッドアセンブリ／スケール信号レシーバの共振拡大係数（増幅係数としても知られている）が５０未満、例えば２０未満、例えば１０未満であるように構成される。
少なくとも１つの振動制御装置は、保護ハウジングの内部に配置される読み取りヘッドアセンブリの部分（例えば、スケール信号レシーバ）とは独立した共振周波数で構成される少なくとも１つの部材を備えることができる。選択肢として、少なくとも１つの振動制御装置は、保護ハウジングの内部に配置される読み取りヘッドアセンブリの部分の共振周波数とは異なる（例えば、スケール信号レシーバのものとは異なる）共振周波数で構成される少なくとも１つの部材を備える。振動制御装置は、単一の一体の／可動の本体（すなわち、独立して可動である２つの本体の間に配置されていない）にのみ関連され（例えば、結合され、または接続され）てもよい。したがって、振動制御装置は、単一の一体の／可動の本体にのみ接触され得る。
少なくとも１つの振動制御装置は、線形振動制御装置から成ってもよい。例えば、線形ばね剛性を備えることができる。少なくとも１つの振動制御装置は、非線形振動制御装置から成ってもよい。例えば、それは、非直線的なばね剛性を備えることができる。
少なくとも１つの振動制御装置は、少なくとも１つの自由度、選択肢として、複数の自由度、例えば、少なくとも１つの線形自由度および少なくとも１つの回転自由度で、振動を制御するように構成されてもよい。少なくとも１つの振動制御装置は、１つ以上の振動モードを制御するように構成されてもよい。例えば、同調質量ダンパの場合、同調質量ダンパは、複数の異なる共振周波数に調整され得る。
少なくとも１つの振動制御装置は、振動を制御するべく構成される読み取りヘッドアセンブリの部分の質量の少なくとも１％、選択肢として、前記部分の質量の少なくとも２％ 、例えば、前記部分の質量の少なくとも３％の質量を有するように構成されてもよい。振動制御装置は、前記部分の質量の３０％以下、選択肢として、前記部分の質量の２５％以下、例えば、前記部分の質量の２０％以下、前記部分の質量の１０％以下の質量を有するように構成されてもよい。理解されるように、前記部分は、源振動を超えて振動する読み取りヘッドアセンブリの部分から成ってもよい。例えば、前記部分は、読み取りヘッドマウントに対して振動する読み取りヘッドアセンブリの一部分であってもよい。例えば、前記部分は、保護ハウジングの内部に配置される読み取りヘッドアセンブリ（単数／複数）の一部分／複数部分であってもよい。例えば、前記部分は、スケール信号レシーバから成ってもよい。
スケール信号レシーバ、および／または、経由してスケール信号レシーバが保護ハウジングの外側の部品に取り付けられる部材（例えば、読み取りヘッドマウント、特に、例えば、ブレード状部材）は、少なくとも１つの振動制御装置を備えることができる。
少なくとも１つの振動制御装置は、保護ハウジングの内部（例えば、スケール信号レシーバおよび／またはブレード状部材のようなシールを通って延在する部分）に配置されてもよい。例えば、スケール信号レシーバは、少なくとも１つの振動制御装置を備えることができる。振動制御装置は、スケール信号レシーバ内に存在することができる。特に、スケール信号レシーバが外部ケースを備える（以下により詳細に説明される）実施形態では、振動制御装置は、（例えば、汚染物から密封されるように）前記外部ケース内に存在することができる。振動制御装置は、スケール信号レシーバによって提供される（例えば、前記外部ケースによって提供される）空洞、例えば、凹部、例えば、孔内に存在することができる。振動制御装置は、スケール信号レシーバ／外部ケースの残りの部分とは独立して、前記空洞／孔内で移動（例えば、振動）することができるように構成されてもよい。選択肢として、振動制御装置は、スケール信号レシーバ／外部ケースの外側に設けられてもよい。
少なくとも１つの振動制御装置は、１つ以上のばね要素を備えることができる。少なくとも１つの振動制御装置は、１つ以上のダンパ要素を備えることができる。したがって、少なくとも１つの振動制御装置は、制振装置を備えることができる。１つ以上のばね要素のうちの少なくとも１つと、１つ以上のダンパ要素のうちの少なくとも１つは、共通／単一／複合要素、例えば、ばねダンパ要素によって提供されてもよい。ばねダンパ要素は、エラストマー（例えばゴム）から成ってもよい。
理解されるように、ダンパ要素は、移動／運動エネルギーを熱などの異なる形態に変換する何ものかから成ってもよい。ダンパ要素の非限定的な例としては、例えば、粘性変形可能な要素（例えば、エラストマー材など）、または例えば、振動にさらされたとき互いに擦れ合うように構成された２つの別個の剛性または弾性要素が挙げられる。
振動制御装置は、質量要素を備えることができる。質量要素は、ばねおよび／またはダンパ要素とは、別個のものであってもよい。上述したように、質量要素は、振動を制御するべく構成される読み取りヘッドアセンブリの部分に対して特定の質量を有するように構成することができる。１つ以上のばね要素のうちの少なくとも１つ、１つ以上の質量要素のうちの少なくとも１つ、および１つ以上のダンパ要素のうちの少なくとも１つが、共通／単一／複合要素、例えば、ばね質量ダンパ要素、例えば、エラストマーブロックによって提供され得る。
振動制御装置は、少なくとも１つのエラストマー要素を備えることができる。 例えば、少なくとも１つのエラストマーリングである。前記エラストマー要素は、エラストマー要素よりも高密度の本体上に搭載することができる。
振動制御装置は、同調質量ダンパを備えることができる。調整された質量ダンパは、それが設置されている読み取りヘッドアセンブリの少なくとも一部分（例えば、少なくともスケール信号レシーバの部分）における振動の振幅を、その部分の共振周波数およびその周辺で低減するように、調整され得る。同調質量ダンパは、少なくとも１つのばね要素を備えることができる。同調質量ダンパは、少なくとも１つのダンパ要素を備えることができる。同調質量ダンパは、少なくとも１つの質量要素を備えることができる。少なくとも１つのばねの剛性「ｋ」、少なくとも１つのダンパの減衰係数「ｃ」および少なくとも１つの質量体の質量「ｍ」は、それが設置されている読み取りヘッドアセンブリの少なくとも一部分（例えば、少なくともスケール信号レシーバ）での振動の振幅を、その部分の共振周波数およびその周辺で低減するように、選択されてもよい。
複数の振動制御装置が設けられてもよい。理解されるように、異なる振動制御装置が、異なる共振周波数の振幅を低減するために、異なって構成されてもよい。例えば、異なるばね剛性および／または異なる質量が使用されてもよい。ダンパ要素も設けられている実施形態では、異なる減衰係数を使用することができる。
エンコーダ装置（例えば、密封エンコーダモジュール）は、診断情報を測定して出力するように構成することができる。理解されるように、エンコーダ装置／モジュール（例えば、読み取りヘッド）はまた、測定次元／自由度（例えば、線形または回転式であり得る）において、スケールと読み取りヘッドの相対位置（したがって、エンコーダ装置が取り付けられる機械の第１および第２の部分の相対位置）に関する情報を測定して出力するように構成されてもよい。診断情報は、特に、エンコーダモジュールの測定次元／自由度以外の少なくとも１つの次元／自由度において、スケールとスケール信号レシーバとの相対的配置を示すものであってもよい。したがって、診断情報は、特に、エンコーダモジュールの測定次元／自由度以外の少なくとも１つの次元／自由度において、スケールとスケール信号レシーバの相対的配列に依存することができる。密封エンコーダモジュールは、読み取りヘッドによって検出されるスケール信号に関する診断情報を測定して出力するように構成されてもよい。スケール信号は、（測定次元／自由度において）機械の第１および第２の部分の相対変位の前記尺度を決定するように、スケールを検出するべく構成された（および、使用中には、使用される）１つ以上の（例えば、読み取りヘッド内の）センサによって検出される信号であってもよい。スケール信号は、機械の第１および第２の部分の相対変位の前記尺度を決定するために使用されるスケールから検出された信号であってもよい。スケール信号は、増分（インクリメンタル）スケール信号であってもよい。したがって、診断情報は、読み取りヘッドの増分（インクリメンタル）信号センサの出力から測定されることができる。増分スケール信号は、干渉縞であり得る。スケール信号は、基準マーク信号であってもよい。したがって、診断情報は、読み取りヘッドの基準マーク信号センサの出力から測定されることができる。スケール信号は、絶対（アブソリュート）スケール信号であってもよい。スケール信号は、スケールの画像（例えば、スケールの１次元または２次元の画像）であってもよい。したがって、診断情報は、読み取りヘッドの画像センサの出力から測定されることができる。言い換えると、診断情報は、スケールの画像（例えば、１次元または２次元の画像）から測定されることができる。
選択肢として、診断情報を決定するために使用されるスケール信号は、前記相対変位の前記尺度を決定するために使用される信号ではない。選択肢として、診断情報が決定されるスケール信号は、出力が機械の第１および第２の部分の相対変位の前記尺度を決定するために使用されるように構成されたセンサ以外の、少なくとも１つのセンサによって検出される。そのようなセンサは、「診断センサ」と呼ぶことができる。したがって、換言すれば、エンコーダモジュールは、診断センサの出力が、機械の第１および第２の部分の相対変位の前記尺度を決定するためには使用されないように構成されることができる。
したがって、以下でより詳細に説明されるように、読み取りヘッドによって検出されるスケール信号は、エンコーダモジュールの測定次元／自由度のもの以外の少なくとも１つの次元／自由度において、スケールとスケール信号レシーバの相対的配列に依存することができる。理解されるように、エンコーダモジュール（例えば、読み取りヘッド）はまた、スケールと読み取りヘッドの相対位置（すなわち、測定次元／自由度における位置情報）に関する情報を、測定して出力するようにも構成される。したがって、エンコーダ装置／モジュールは、位置情報および診断情報の両方を測定して出力するように構成されてもよい。したがって、エンコーダ装置（例えば、密封エンコーダモジュール）は、前記診断情報を測定するように構成された少なくとも１つのプロセッサを備えることができる。
上述したように、診断情報は、特に、エンコーダモジュールの測定次元のもの以外の少なくとも１つの次元／自由度において、スケールとスケール信号レシーバの相対的配列に依存する（したがって、それを示す）。例えば、診断情報は、スケールおよびスケール信号レシーバの横方向の位置、ライドハイト、ピッチ、ロールまたはヨーのうちのいずれか１つ、任意の組み合わせ、または全てに、互いに依存する（したがって、それを示す）。したがって、例えば、診断情報は、スケールおよびスケール信号レシーバが、測定次元のもの以外の少なくとも１つの自由度において、所望の相対的配列にあるか否かのときに依存する（従って、それを示す）。そのような配列情報は、以下により詳細に説明されるような、スケールとは独立して配列されるスケール信号レシーバを有する実施形態について、特に有用である。
理解されるように、エンコーダ装置／モジュールは、測定され、出力される診断情報が、読み取りヘッドによって検出されたスケール信号の品質に関する情報を備えることができるように構成され得る。診断情報は、位置情報を提供するための表現の適合性の尺度を提供することができ、特に、例えば、信頼できるおよび／または正確な位置情報である。
前記診断情報を出力することは、スケール信号の品質を分析するべく構成されたプロセスの結果として測定された少なくとも１つのパラメータに少なくとも部分的に基づく出力を提供することを備えることができる。例えば、視覚出力装置などの出力装置の制御が、前記少なくとも１つのパラメータに基づくことができる。選択肢として、エンコーダ装置／モジュールは、１つ以上の人間が検知可能な信号の形態で、診断情報を出力するように構成される。エンコーダ装置（例えば、密封エンコーダモジュール）は、人間が検知可能な信号として、前記診断情報を出力するための少なくとも１つの出力装置を備えることができる。前記出力装置は、前記診断情報を示す信号を出力することができる。前記出力装置は、視覚的出力装置を備えることができる。前記出力装置は、光信号を放射するように構成することができる。選択肢として、少なくとも１つの出力装置が前記読み取りヘッド上に設けられる。選択肢として、前記少なくとも１つの出力装置が、前記保護ハウジングに設けられる。以下により詳細に説明されるように、読み取りヘッドは、読み取りヘッドを機械の第１および第２の可動部分のうちの１つに取り付けるために、保護ハウジングの外側に取り付け用ブロックを備え、そして、前記出力装置は前記取り付け用ブロックに設けられてもよい。
スケール信号レシーバは、外部ケースを備えることができる。外部ケースは、保護ハウジングの内部に配置されているスケール信号レシーバの構成要素を、たまたま保護ハウジングに進入する汚染物（例えば、切粉や冷却液などの固体または流体、または例えば水分）から保護するべく構成されてもよい。特に、外部ケースは、流体、例えば、液体に対しての保護を提供するように構成されてもよい。これにより、エンコーダ装置の信頼性および寿命を向上させることができる。前記外部ケースは、前記構成要素をカプセル化することができる。前記構成要素は、任意のワイヤおよび／または任意のプリント回路基板を含む電気部品を備えることができる。前記構成要素は、スケール信号と相互作用するように構成された上述の構成要素を備えることができる。外部ケースは、密封された本体、例えば、密閉して密封されたケースとすることができる。
したがって、スケール信号レシーバのセンサ構成要素は、密封された本体／外部ケース内に収容され得る。換言すると、例えばスケール信号の検出に使用される、スケール信号レシーバの電気的構成要素および／または他の構成要素は、密封された本体／外部ケース内に収容され得る。例えば、光学式エンコーダ装置の場合には、レンズ、回折格子、ビームステアリング装置、またはビームディバイダなどの光学部品が、密封された本体／外部ケースに収容され得る。読み取りヘッドのエミッタ（例えば、発光体）が、密封された本体／外部ケース内に収容され得る。密封された本体／外部ケースにウィンドウ（例えば、密封されたウィンドウ）が、スケール信号が密封された本体／外部ケースに入ることを可能にするために設けられてもよい。
外部ケースは、剛性ケースとすることができる。このような剛性のケースは、保護ハウジングに入る固体物体に対して１つ以上の構成要素（ワイヤおよび／またはプリント回路基板を含む）を保護するように構成することができる。外部ケースは、実質的に箱状であってもよい。例えば、それは、概略的に長方形断面の輪郭を有してもよい。外部ケースは、スケール信号レシーバの１つ以上の構成要素が配置される空洞／内部容積を提供することができる。外部ケースは、スケール信号レシーバの１つ以上の構成要素が取り付けられる構造（例えば、耐力構造）を提供することができる。外部ケースは、機械の第１および第２の部分のうちの一方に取り付けられ得る（べく、構成され得る）。これは、保護ハウジングを介して行うことができる。これは、本発明の他の態様に関連して上述されたように、読み取りヘッドマウントを介して行うことができる。例えば、外部ケースは、取り付け用ブロックを介して、機械の第１および第２の部分のうちの一方に取り付けられ得る。保護ハウジングがシールを備え、これを通して、スケール信号レシーバが保護ハウジングの外側の一部分に接続され得る実施形態において、外部ケースは、シールを通って延在する部分を備えることができる。例えば、（上述したように）ブレード状部材が存在する実施形態において、ブレード状部材は、外部ケースの一部分であってもよい。特に、ブレード状部材は、保護ハウジングに入る汚染物からワイヤまたは他の電気／光学部品を含み、且つ保護することができる。
理解されるように、外部ケースは、複数の構成要素、例えば、本体および蓋を備え、これらは共に、読み取りヘッドの１つ以上の構成要素が内部に収容される内部容積を画定している。
外部ケースは、保護ハウジング内に配置されたスケール信号レシーバの少なくともすべての電子部品（ワイヤおよびプリント回路基板を含む）をカプセル化することができる。光学式エンコーダの場合、外部ケースは、スケール信号の検出に使用される光学部品のすべて（例えば、１つ以上のレンズ、回折格子、ビームスプリッタ、光源、およびビームステアラの任意の組み合わせ）を、スケール信号が通ってケーシングに入るおよび／または発光体からの光が通ってスケールに向かって外部ケースから出て行く１つ以上のウィンドウの外側を除いて、カプセル化することができる。したがって、理解されるように、このようなウィンドウはいずれも、外部ケースの一部分を形成することができる。選択肢として、（例えば、電子部品の裸の電子機器を遮蔽する）保護シェルまたは本体を備えている任意の電子部品自体が、外部ケースの一部分を形成することができる。
エンコーダ装置は、反射光学式エンコーダ装置を備えることができる。そのような実施形態では、スケールを照らすための光源と、スケールを検出するための検出器は、スケールの同じ側に配置されてもよい。そのような実施形態では、同じ（例えば、単一の）外部ケースが、光源と検出器とを備えることができる。
好ましくは、外部ケースは、国際保護マーキング（また、進入保護マーキングとして知られている）、国際電子工学委員会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＩＥＣ））の規格６０５２９に従って、少なくともレベル４の固体粒子保護と、少なくともレベル４の液体進入保護とを提供する。言い換えれば、好ましくは、外部ケースは、少なくともＩＰ４４のＩＰ定格を有する。外部ケースは、少なくともレベル５、任意選択的に、少なくともレベル６までの固体粒子保護を提供してもよい。外部ケースは、少なくともレベル５、任意選択的に、少なくともレベル６、例えば少なくともレベル７まで液体進入保護を提供してもよい。換言すると、外部ケースはＩＰｘｙのＩＰ定格を有することができ、ここで、ｘ（固体粒子保護に関連する）は少なくとも４（例えば、４ないし６）であり、且つ。ｙ（液体進入保護に関連する）は少なくとも４（例えば、４ないし７）である。
この出願は、機械の第１および第２の部分の相対変位を測定するために、機械に取り付ける密封エンコーダモジュールを記載している。記載されたように、密封エンコーダモジュールは、スケールと、スケール信号レシーバを含む読み取りヘッドと、少なくともスケールとスケール信号レシーバをカプセル化する保護ハウジングとを備えることができる。記載されたように、スケール信号レシーバは、スケール信号レシーバの構成要素が内部に含まれる外部ケースを備えることができる。本発明の第２の態様によれば、互いに相対的に移動可能なスケールおよび読み取りヘッドアセンブリを備えるエンコーダ装置であって、スケールおよび読み取りヘッドアセンブリの少なくともスケール信号レシーバが保護ハウジング内に配置され、保護ハウジングは、保護ハウジングの外側に配置される汚染物からそれらを保護し、且つ、保護ハウジングの外側の部分にスケール信号レシーバを接続することができるシールを備えるエンコーダ装置が提供される。スケール信号レシーバは、外部ケースを備えることができ、その内部に、読み取りヘッドの構成要素が収容され、そして、保護ハウジングの内部に存在する汚染物から保護される。上で説明したように、外部ケースは密閉して密封されてもよい。スケール信号レシーバに外部ケースを設けることは、スケール信号レシーバの１つ以上の構成要素（すなわち、スケール信号の検出を行うための構成要素、例えば電子構成要素および／または他の構成要素の生成および（例えば、スケールからの信号を感知および／または操作するような、／または相互作用する）が、汚染物が保護ハウジングの内部に入ることができたとしても、保護されることを保証する助けとなる。これにより、エンコーダ装置の信頼性および寿命を向上させることができる。そのような構成要素は、電子的構成要素を備えることができる。そのような構成要素は、センサを備えることができる。そのような構成要素は、スケール信号と相互作用する構成要素（例えば、読み取りヘッドのセンサによって感知される前に、スケールからの信号を操作するために使用される）を備えることができる。そのような構成要素は、発光体、例えば、スケールを照らすための発光体などのエミッタを備えることができる。エンコーダ装置が光学式エンコーダ装置から成る場合、スケール信号レシーバの光学構成要素もまた、前記外部ケースの内部に配置されてもよい。理解されるように、本発明の他の態様に関連して上および下で説明される特徴は、本発明のこの態様に等しく適用可能であり、逆もまた同様である。
本発明の第３の態様によれば、読み取りヘッドアセンブリの少なくとも一部分（例えば、スケール信号レシーブ部分）の振動に対する感受性を低減するように構成された少なくとも１つの振動制御装置を備える、エンコーダ装置用の（例えば、スケール特徴部を検出するための少なくとも１つのセンサを備える）読み取りヘッドアセンブリが提供される。したがって、本出願は、スケール特徴部を検出するための少なくとも１つのセンサと、読み取りヘッドの残りの部分とは独立して振動するように構成された少なくとも１つの振動制御装置とを備えるエンコーダ装置用の読み取りヘッドを記載している。読み取りヘッドに少なくとも１つの振動制御装置を設けることにより、それが取り付けられている機械から伝達される振動を制御することができる。これは、読み取りヘッドが、振動の影響を受け易い構造体を介して（例えば、細長い部材を介して）機械に取り付けられている場合に、特に有用である。選択肢として、エンコーダ装置は密封エンコーダ装置から成る。必ずしもそうである必要はないが、例えば、エンコーダ装置は、開放／露出されたエンコーダ装置から成ってもよい。理解されるように、本発明の他の態様に関連して、上および下で説明される特徴は、本発明のこの態様に等しく適用可能であり、逆もまた同様である。したがって、例えば、読み取りヘッドは、スケール信号レシーバを備えることができる。スケール信号レシーバは、少なくとも１つの振動制御装置を備えることができる。スケール信号レシーバが細長いブレードを介して取り付けられる実施形態では、スケール信号レシーバおよび／または細長いブレードは、少なくとも１つの振動制御装置を備えることができる。
本発明の第４の態様によれば、本明細書に記載されるようなエンコーダ装置および／または読み取りヘッドを備える機械が提供される。本発明の別の態様によれば、実質的に本明細書に記載されるような、および／または、図２ないし図９に準拠する、エンコーダ装置が提供される。
本発明のさらに別の態様によれば、機械の第１および第２の部分の相対変位を測定するために、機械に取り付ける密封エンコーダモジュールが提供される。密封エンコーダモジュールは、スケール、スケール信号レシーバを備える読み取りヘッド、および、少なくともスケールと前記スケール信号レシーバとをカプセル化する一体型の保護ハウジングを備えることができる。密封エンコーダモジュールは、読み取りヘッドによって検出されたスケール信号に関する診断情報を測定して出力するように構成されてもよい。理解されるように、エンコーダモジュール（例えば、読み取りヘッド）はまた、スケールと読み取りヘッドとの相対位置に関する情報を、測定して出力するように構成されてもよい。したがって、エンコーダモジュールは、位置および診断の情報の両方を測定して出力するように構成されてもよい。理解されるように、本発明の他の態様に関連して上および下で説明された特徴は、本発明のこの態様に等しく適用可能であり、逆もまた同様である。
したがって、本出願は、互いに相対的に移動可能なスケールおよび読み取りヘッドを備えるエンコーダ装置を記載しており、スケールおよび読み取りヘッドのスケール信号レシーバは、シールの第２の側に存する汚染からそれらを保護するように、シールの第１の側に配置されており、スケール信号レシーバは、シールを通過する剛性の読み取りヘッドマウントにしっかりと固定されている。したがって、シールの第１の側のスケール信号レシーバの位置および向きは、読み取りヘッドマウントによって指示され（および、習得される）ことができる。
本発明の実施形態が、以下の図面を参照して、一例としてのみ説明される。
図１ａは、先行技術の密封エンコーダを概略的に示している。 図１ｂは、図１ａの先行技術の密封エンコーダを模式的に示しており、保護ハウジングの一部が、保護ハウジングの内部に配置されたスケールおよびスケールセンサアセンブリを示すために切り欠かれている。 図１ａの密封エンコーダの断面図である。 図１ｄは、図１ａの先行技術の密封エンコーダを模式的に示しており、保護ハウジングの一部が、保護ハウジングの内部に配置されたスケールおよびスケールセンサアセンブリを示すために切り欠かれている。 図２ａは、本発明による密封エンコーダの模式図であり、保護ハウジングの一部が、保護ハウジングの内部に配置されたスケールおよびスケール信号レシーバを示すために切り欠かれている。 図２ｂは、本発明による密封エンコーダの模式図であり、保護ハウジングの一部が、保護ハウジングの内部に配置されたスケールおよびスケール信号レシーバを示すために切り欠かれている。 図２ｃは、図２ａおよび図２ｂの密封エンコーダの断面図である。 図２ｄは、密封エンコーダの代替実施形態の断面図である。 図３は、密封エンコーダと共に使用するのに適した読み取りヘッドアッセンブリの代替実施形態を示し、その内部の構成要素を露出させるべく、信号レシーブモジュールの一部が切り欠かれている。 図４は、図３の密封エンコーダ装置の信号レシーブモジュールを示す図である。 図５は、図３および図４の信号レシーブモジュールに使用される、同調質量ダンパを示す図である。 図６ａは、読み取りヘッドアッセンブリに振動制御装置を実装する別の方法を示している。 図６ｂは、読み取りヘッドアッセンブリに振動制御装置を実装する別の方法を示している。 図７ａは、読み取りヘッドアッセンブリに振動制御装置を実装する別の方法を示している。 図７ｂは、読み取りヘッドアッセンブリに振動制御装置を実装する別の方法を示している。 図８ａは、振動制御装置を実装するさらなる方法を概略的に示している。 図８ｂは、振動制御装置を実装するさらなる方法を概略的に示している。 図８ｃは、振動制御装置を実装するさらなる方法を概略的に示している。 図９ａは、本発明の回転式の実施形態を概略的に示す図である。 図９ｂは、本発明の回転式の実施形態を概略的に示す図である。
図２ａないし図２ｄを参照するに、本発明による密封エンコーダモジュール１０２が示されている。密封エンコーダモジュール１０２は、複数の特徴部（図示せず）を有するスケール１０４と、スケールから信号を受信するスケール信号レシーバ１０６を備える読み取りヘッドアセンブリ１０３とを備えている。記載された実施形態では、密封エンコーダモジュール１０２は、読み取りヘッドアセンブリ１０３がスケール１０４を読み取るために、赤外線から紫外線範囲の電磁放射（ＥＭＲ）を利用するという点で、光学式エンコーダである。特に、この記載された実施形態では、位置測定エンコーダ装置は光学式絶対（アブソリュート）エンコーダである。したがって、スケールは、一連の一意に識別可能な特徴部、例えば、読み取りヘッドアセンブリ１０３が読み取って、スケール１０４の長さに沿った固有の位置を測定すべく処理することができるコードを備えている。しかしながら、理解されるように、位置測定エンコーダ装置は、必ずしも絶対（アブソリュート）エンコーダである必要はない。例えば、それは、増分（インクリメンタル）光学式エンコーダであってもよい。さらに、エンコーダ装置は、光学式エンコーダである必要はなく、例えば、エンコーダ装置は、磁気（ｍａｇｎｅｔｉｃ）エンコーダ、または例えば、誘導（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）エンコーダであってもよい。
読み取りヘッドアセンブリ１０３は、外部プロセッサ装置（図示せず）と通信する。例えば、説明される実施形態では、無線（ワイヤレス）接続ではなく物理接続（例えば、ケーブル１０５）から成る通信チャネルを介しての、コントローラである。通信チャネルは、読み取りヘッドアセンブリ１０３が、外部プロセッサ装置からデータ（例えば、インストラクション）を受信するのみならず、外部プロセッサ装置にデータ（例えば、位置情報／信号）を送信することができるような、双方向であってもよい。読み取りヘッドアセンブリ１０３への電力は、物理的接続を介して、例えば、ケーブル１０５を介して供給されてもよい。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。例えば、読み取りヘッドアセンブリ１０３は、電池などの内部電源を備えることができる。
スケール１０４およびスケール信号レシーバ１０６は、保護ハウジング１０８の内部に配置され、保護ハウジング１０８は、保護ハウジング１０８の外部の汚染物質からそれらを保護する。スケール１０４は保護ハウジング１０８に固定されており、一方、スケール信号レシーバ１０６は保護ハウジング１０８内でスケール１０４の長さに沿って移動し得る。使用時には、保護ハウジング１０８は、機械（図示せず）の第１の部分に固定され、スケール信号レシーバ１０６は、機械（図示せず）の第２の部分に固定される。理解されるように、機械の第１および第２の部分は、互いに対して相対的に移動可能である。読み取りヘッドアセンブリは、（例えば、孔１１５を通るねじ付きボルトのような１つ以上の解放可能な締結具を介して）機械の第２の部分に直接的に固定されている取り付け用ブロック１１４と、取り付け用ブロック１１４とスケール信号レシーバ１０６との間に接続され、それらの間に延在しているブレード１１６と、をさらに備えている。光源１１３は、取り付け用ブロック１１４の一端部に設けられ、エンコーダに関する診断情報をオペレータ／インストーラに中継するべく、（本発明の他の実施形態に関連してより詳細に後述されるように）使用される。
保護ハウジング１０８は、スケール１０４とスケール信号レシーバ１０６が存在する保護ハウジング１０８の内部を外部汚染物からシールする、一対のシール用リップ１１２の形態のシール１１１をさらに備えている。ブレード１１６は、一対のシール用リップ１１２の間を通過する。シール用リップ１１２は、ブレード１１６、ひいては、スケール信号レシーバ１０６が、保護ハウジング１０８、ひいては、スケール１０４の長さに沿って動くのを許容するべく、分かれることができるようにコンプライアント（従順）であるが、ブレード１１６の周りでは一緒に閉じるように十分に弾性的であり、それによって、固体および液体（特に、液体および水分）の汚染物質に対する物理的な障壁を形成する。言い換えれば、ブレード１１６は、シール用リップ１１２の間でシールの長さに沿って移動するときに、シール用リップ１１２を分離させ、そして、シール用リップは、ブレードが存在しない場合には一緒に閉じるのに十分な弾性を有している。
図１に関連して上述した実施形態とは異なり、この場合、保護ハウジング内のスケール信号レシーバ１０６の配列は、スケール１０４または保護ハウジング１０８から独立している。スケール信号レシーバ１０６は、取り付け用ブロック１１４にしっかりと接続されている。特に、スケール信号レシーバ１０６は、ブレード１１６にしっかりと接続され、ブレード１１６は、順に、取り付け用ブロック１１４にしっかりと接続されている。したがって、すべての自由度におけるスケール信号レシーバ１０６の位置は、取り付け用ブロック１１４の位置によって決定され、したがって、使用中に、取り付け用ブロック１１４が固定される機械の第２の部分の位置によって決定され、保護ハウジング１０８内のスケール１０４または他の部分によってではない。
したがって、図１に関連して説明された実施形態とは対照的に、説明される実施形態においては、スケール信号レシーバ１０６の位置および動作が、スケール１０４または保護ハウジング１０８によっては何らかの形でも制約または案内されない。スケール信号レシーバ１０６と取り付け用ブロック１１４との間の剛性の取り付けのせいで、スケール信号レシーバ１０６の位置および動作は、６自由度のすべてにおいて、取り付け用ブロック１１４の位置および動き、したがって、取り付け用ブロック１１４が固定されている機械の部分によって制約され、案内される。したがって、スケール信号レシーバ１０６の位置および動きは、「外部から制約される」（読み取りヘッド６の位置および動きが「内部的に制約されている」図１のスケールセンサアセンブリ６とは対照的に）」と説明されてもよい。追加的に／代替的に、密封エンコーダモジュール１０２は、「ベアリングレス」または「一体型ベアリングなし」のエンコーダ（「一体型ベアリング」のエンコーダと呼ぶことができる図１のエンコーダモジュール２とは対照的に）、として説明されてもよい。
理解されるように、所望であれば、取り付け用ブロック１１４に対するスケール信号レシーバ１０６の相対的なセットアップ位置を調整するための調整機構が設けられてもよい（例えば、スケール信号レシーバがブレード１１６に接続され、および／またはブレード１１６が、例えば、マイクロ／グラブスクリューの操作によって、少なくとも１つの線形および／または１つの回転自由度における、それらの相対位置の選択的調整を容易にするジョイントを介して、取り付け用ブロック１１４に取り付けられてもよい）。このような選択的調整機構は、エンコーダ装置のセットアップ／アライメントを補助するために有用であり得る。しかしながら、理解されるように、このような選択的調整機構は、スケール信号レシーバ１０６と読み取りヘッドマウント１１４との間の堅固な接続、したがって、スケール信号レシーバ１０６とそれが取り付けられる機械の部分との間の堅固な接続をもたらす（すなわち、使用／操作中に、スケール信号レシーバ１０６のすべての自由度における位置／向きが、依然として、取り付け用ブロック１１４が取り付けられている機械の第２の部分によって征服／指示される）。
記載された実施形態では、スケール信号レシーバ１０６は、スケール１０４または保護ハウジング１０８に全く接触しない。したがって、スケール信号レシーバ１０６の周りには、それとスケール１０４および保護ハウジング１０８の内部との間に隙間が存在する。記載された実施形態において実際には、図示されているように、（スケール信号レシーバ１０６と読み取りヘッドマウント１１０を備えている）読み取りヘッドアセンブリ１０３と保護ハウジング１０８との間の唯一の接触は、ブレード１１６と一対のシール用リップ１１２との間である。理解されるように、シール用リップ１１２の一対は、ブレード１１６を受容するための挙動および収縮において、可撓性および弾性を有し、それによって、スケール信号レシーバ１０６の位置を制約または制御しない。
さらに、記載された実施形態では、スケール信号レシーバ１０６は、内部にスケール信号レシーバの電気部品が配置される外部ケース１０７を備えている。スケール１０４から来るスケール信号を検出するための、スケール信号レシーバ１０６のセンサ、およびセンサにスケール信号を形成するための任意の関連する構成要素（例えば、レンズ、回折格子および／またはミラーなどの光学素子）もまた、スケール信号レシーバの外部ケース１０７の内部に設けられてもよい。外部ケース１０７は、汚れが不注意にリップシール１１２を通過した場合、外部ケース１０７の内部のスケール信号レシーバ１０６の構成部品（特に、電気的および光学的部品）が保護されるように、構成されている（例えば、密封されている）。
理解されるように、外部ケース１０７が設けられている実施形態では、外部ケース１０７の内部に配置されているセンサにスケール信号が到達することを可能にするべく、ウィンドウ（例えば、図３および図４のウィンドウ２３２）を設けられてもよい。選択肢として、ウィンドウは、スケール信号に影響を与える材料を有さない（例えば、その唯一の目的が、スケールからの信号が読み取りヘッドのセンサで受信される信号の形態に寄与せずに、外部ケース１０７に入ることを単に許容することである）。選択肢として、ウィンドウは、スケールから来る信号を、向きを変えるべく構成されてもよい（例えば、ミラーを備えてもよい）。選択肢として、ウィンドウは、センサで検出される所望の信号を生成するように、スケールからの信号と相互作用するように構成されてもよい。例えば、それは、回折格子および／またはレンズを備えてもよい。いずれにしても、理解されるように、ウィンドウ２３２の外側は、保護ハウジング１０８に入る汚染からシールされない。ウィンドウは外部ケース１０７の一部を形成するが、ウィンドウの内側と、スケール１０４から来る信号を操作するべく構成されている他の構成要素（例えば、光学素子）とは、汚染から保護されているからである。
スケール信号レシーバ１０６を外部ケース１０７に設ける利点は、スケール信号レシーバ１０６がスケール１０４／保護ハウジング１０８に対して独立して配列されている実施形態（例えば、剛性に取り付けられ、「外部的に制約されている」）に対して有益であるだけでなく、「一体型ベアリング」のエンコーダ（例えば、スケール信号レシーバが関節式リンケージを介して読み取りヘッドマウントに取り付けられ、その位置が「内部的に制約されている」実施形態）にも有益であり得る。例えば、外部ケースは、図１に関連して上述したタイプの「一体的ベアリング」／「内部的に制約されている」封入エンコーダにおいても有益であり得る。したがって、理解されるように、この態様に関連して、図１に関連して説明されたような関節式リンケージが提供されてもよい。しかしながら、外部ケース１０７を設けることは、「一体型のベアリング」／「内部的に制約されている」封入エンコーダなどの復元力を改良することはできるが、汚染物がシール用リップ１２を通過し、そしてスケールに上陸した場合には、これは、エンコーダ装置の性能に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、多くの汚染物がスケール特徴部に上陸した場合には、これは、スケールから来る信号に悪影響を及ぼす可能性がある。また、削りくずのような固体汚染物が保護ハウジングに進入し、読み取りヘッドのベアリング２０が走行するトラック上に落ちると、これは、スケール信号レシーバが汚れを乗り越えるとき、スケール信号レシーバとスケールの相対位置／向きに悪影響を及ぼす可能性がある。もちろん、スケールとは独立して配置されたスケール信号レシーバを有する封入エンコーダ（例えば、「外部的に制約された」）は、このような問題に悩まされないというさらなる利点を有している。
本発明の他の実施形態に関連して、以下により詳細に説明されるように、スケール信号レシーバ１０６は、（機械コントローラのような）外部装置に、例えば、位置信号を、ケーブル１０５を介して提供するために処理される信号を、スケールから受け取る。例えば、位置を決定するための処理は、スケール信号レシーバ１０６内の１つ以上のプロセッサ装置によって、および／または取り付け用ブロック１１４などの読み取りヘッドアセンブリの別の部分の１つ以上のプロセッサ装置によって実行されてもよい。選択肢として、ブレード１１６が、スケール信号レシーバ１０６と取り付け用ブロック１１４との間にワイヤを通過させるのを可能にするための１つ以上のチャネルを備えてもよい。あるいは、無線通信が使用されるか、または、ブレード１１６への外部の有線接続が使用されてもよい。ブレード１１６が１つ以上のチャネルを備える場合には、空気（例えば、空気供給ライン１０９を介して供給される）がブレード１１６（例えば、ブレード１１６の孔）を介して、保護ハウジング１０８の内部に通され得る。
理解されるように、図２ａないし図２ｄは概略的であり、典型的には、スケール１０４とスケール信号レシーバ１０６との間の分離（しばしば、ライドハイト（ｒｉｄｅ－ｈｅｉｇｈｔ）と呼ばれる）は図示されたものよりずっと小さい。所望のライドハイトはエンコーダに依存するが、例えば、光学式エンコーダの典型的なライドハイトは、０．２４ｍｍないし２ｍｍの範囲にあることができる。記載された特定の例では、公称ライドハイトは、＋／－０．１５ｍｍの公差で０．８ｍｍである。
図２ａないし図２ｄに示される密封エンコーダモジュール１０２は、任意の向きで使用されてもよい。図２ａないし図２ｄにおいて、取り付け用ブロック１１４は、スケール信号レシーバ１０６および保護ハウジング１０８の真上に位置されるべく示されている。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。例えば、密封エンコーダモジュール１０２は、その側面に、または逆さまにさえ（取り付けブロック１１４がスケール信号レシーバ１０６および保護ハウジング１０８の真下に位置されるように）取り付けられ得る。実際、そのような配列は、外部の汚染が重力のために保護ハウジング１０８のリップシール１１２から落ちる傾向があるため、有利である。
同様に、一対のシール用リップ１１２は、スケールが位置されている保護ハウジング１０８の側の反対である保護ハウジング１０８の側に直接に設けられる必要はない。例えば、図２ｃに示されている向きを参照すると、シール用リップ１１２は、ブレード１１６が垂直に対向して水平に延在するように、保護ハウジングの垂直側面の１つに設けられる。あるいは、それらは、（本実施形態に示されているように、シール１１１が２対のシール用リップ１１２を含んでいる）図２ｄに示されているように、保護ハウジングのコーナー／エッジの１つに沿って２つの側面の間に設けることができる。
さて、図３ないし図５を参照するに、別の読み取りヘッドアセンブリ２０３が示されている。図３ないし図５の読み取りヘッドアセンブリ２０３は、図２の読み取りヘッドアセンブリ１０３と多くの類似点を共有し、例えば、スケール信号レシーバ２０６、取り付け用ブロック２１４、発光体２１３、およびスケール信号レシーバ２０６と取り付けブロック２１４との間に剛性の接続を提供するブレード２１６を備えている。（したがって、スケール信号レシーバ２０６は「外部的に制約されている」）。図３は、読み取りヘッドアセンブリ２０３を単独で示しているが、理解されるように、読み取りヘッドアセンブリ２０３は、図２ａないし図２ｄに示されているような保護ハウジングの内部に配置されているスケールを読み取るために使用されるべく意図されている。したがって、スケール信号レシーバ２０６もまた保護ハウジングの内部に配置され、そしてブレード２１６は、一対のシール用リップなどの保護ハウジング内の細長いシールを通過することも意図されている。図２ａないし図２ｄの実施形態と同様に、スケール信号レシーバ２０６は光学式読み取りヘッドであるが、必ずしもそうである必要はない。
図２のスケール信号レシーバ１０６と同様に、図３および図４のスケール信号レシーバ２０６は、保護外部ケース２０７を備えている。この場合、スケール信号レシーバ２０６内の構成要素は、保護外部ケース２０７と、スケール信号レシーバ２０６に近接したブレード２１６の端部に設けられ、スケール信号レシーバ２０６がブレード２１６に取り付けられる取り付け面２１７とによって保護（例えば、シール）される。外部ケース２０７と取り付け面２１７との間の界面には、シール部材が設けられてもよい（例えば、ガスケットが、外部ケース２０７とブレード２１６の取り付け面２１７との間に挟み込まれてもよい）。
図示されているように、（図２の構成のように）スケール信号レシーバ２０６と取り付け用ブロック２１４との間に垂直に延びるブレード２１６ではなく、この実施形態では、ブレードは、垂直でない角度、例えば、約４５度でスケール信号レシーバ２０６と取り付け用ブロック２１４との間に延在している。これは、密封エンコーダモジュールが垂直または水平に取り付けられているか否かにかかわらず、ブレードの上に落下するあらゆる液体がシール用リップから離れて落下するように、ブレードが向けられることができるようにするためである。
図３および図４に示されているように、スケール信号を検出するためのスケール信号レシーバの構成要素を備えている光学ユニット２３０が示されている。 具体的には、光学ユニットは、スケールを照明する光源２５２と、スケールを画像化するように構成されたレンズ２５４と、前記画像が収まり、前記画像を検出するように構成されたセンサ２５６（例えば、１次元または２次元のＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ）と、光源からの光をスケールに向けるように構成されたビームステアラ（ｓｔｅｅｒｅｒ）２５８とを備えている。図示されているように、センサ２５６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）２４０上に搭載されてもよい。ケーブル（図示せず）が、ＰＣＢ２４０を取り付け用ブロック２１４内のプロセッサ装置に接続している。画像がセンサによって取得されると、画像は、取り付け用ブロック２１４内に配置されたプロセッサ装置に渡され、これは、位置を測定すべく、（既知の方法、例えば、特許文献２（ＵＳ２０１２０７２１６９）に説明されているような方法で）画像を処理する。特許文献２の内容は、この参照によって本明細書に組み込まれている。測定された位置は、例えば、ケーブル２０５に沿って送信される１つ以上の信号を介して、（例えば、機械コントローラなどの）外部装置に伝達される。理解されるように、他の構成（配列）も可能である。例えば、すべての処理は、スケール信号レシーバ２０６に配置されている１つ以上のプロセッサ装置によって実行されてもよい。別の代替実施形態では、センサ装置（例えば、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ）が、取り付け用ブロック内に配置され、そしてブレード２１６を通って延在する光ガイド（例えば、光ファイバ）を介して、スケール信号を受け取ることができる。したがって、この場合、スケール信号レシーバ２０６は、スケールからの信号／光を単に収集し、読み取りヘッドアセンブリの他の場所に配置されているセンサに通過させるだけである。
上述したように、診断情報を中継するための発光体２１３（図２ａないし図２ｄの実施形態では、１１３）が、エンコーダモジュール、例えば、読み取りヘッドアセンブリによって提供されてもよい。そのような発光体は、オペレータ／インストーラへの診断情報を中継するために使用されてもよい。例えば、光源によって放射される光の色および／または明るさが、診断情報を再生するべく制御される。選択肢として、発光体は、診断情報を中継するように、特定の方法で点滅するように構成されてもよい。
例えば、発光体は、読み取りヘッド（例えば、スケール信号レシーバ）とスケールとの相対的なセットアップ（設定）に依存する視覚信号を、放射するように制御されてもよい。これは、エンコーダモジュールの設置中、読み取りヘッドがスケールから良好な信号を受信していることを確認するために、特に有用である。例えば、エンコーダモジュールは、発光体２１３の色が相対的なセットアップ（設定）に依存するように構成されてもよい（例えば、読み取りヘッドが良好／強いスケール信号を受信しているときには緑色光が放射され、且つ読み取りヘッドが乏しい／弱いスケール信号を受信しているときには、赤色光が放射されてもよい）。このような読み取りヘッドとスケールの相対的なセットアップを示すためのこのような視覚的な指示は、「独立して配置されている」および「内部的に制約されている」エンコーダ装置の両方にとって有用である。読み取りヘッドとスケールの相対的なセットアップを示すこのような視覚的指示は、（上述のように）取り付け用ブロックに対するスケール信号レシーバの相対的なセットアップ位置を調整するための調整機構が設けられている場合に、特に有用である。
記載された実施形態では、位置を測定するために使用される取り付け用ブロック２１４内のプロセッサもまた、診断情報を測定するためにセンサ２５６によって検出される画像を処理するように構成されている（しかしながら、理解されるように、これは必ずしもそうである必要はなく、別のプロセッサが使用されてもよい）。記載された実施形態では、プロセッサは、センサによって検出された信号の品質に基づいて、診断情報を測定するように構成されている。この特定の実施形態では、（エンコーダモジュールのセットアップ中に、または画像の解析によって提供され得る）スケールの特徴部の基本空間周波数ωで、センサによって取得された画像をフーリエ変換するように構成されている。フーリエ変換の大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）Ａが、次いで、確立される。理解されるように、フーリエ変換は、実数部Ｒおよび虚数部τを提供し、大きさＡは、以下の式（１）から計算されてもよい。
Ａ＝√［Ｒ（Ｆ（ω）］2＋［τ（Ｆ（ω）］2 または
Ａ2＝［Ｒ（Ｆ（ω）］2＋［τ（Ｆ（ω）］2 （１）
ここで、（Ｆ（ω）は、空間周波数ωにおける表現のフーリエ変換を表す。
平方根を計算することは計算集約であるので、セットアップ指示出力を測定するためには、Ａの代わりにＡ2を使用することが好ましいことが理解されよう。この方法は、次いで、発光体２１３をどのように制御するかを決定するべくＡ（またはＡ2）を閾値と比較することを備えている。例えば、Ａ（またはＡ2）が閾値以下の値を有する場合、発光体は赤色光を出力するように制御され、Ａ（またはＡ2）が閾値を超える値を有する場合には、発光体が緑色の光を出力するように制御されてもよい。
理解されるように、Ａ（またはＡ2）は、表現において得られるような特徴部の大きさに依存する。これは、順に、（測定されるべきものである）スケールに対する読み取りヘッドのセットアップ（設定）によって影響される。Ａ（またはＡ2）はまた、表現における特徴部の数に依存する。したがって、スケールに沿う特徴部の密度に著しい変動がある場合、この方法は、これを補償するためのステップを備えることができる。例えば、この補償は、Ａ（またはＡ2）を表現における特徴部の数で除算することによって達成されてもよい。
記載された実施形態では、この方法は、特徴部の実質的に基本空間周波数での表現をフーリエ変換することを含んでいる。フーリエ変換は、それが使用されているスケールに基づく、特徴部の仮定された基本空間周波数を使用してもよい。仮定された基本周波数が正確に正しくない場合であっても、この方法は依然として表現の質の有用な指標を提供することができる。選択肢として、特徴部の基本空間周波数は、フーリエ変換を実行する前に画像を分析することによって決定されてもよい。これは、画像化されるとき特徴部の実際の基本空間周波数が、ライドハイト／倍率作用のせいで著しく変化する実施形態において、有用であり得る。
さらに、理解されるように、フーリエ変換が特徴部の基本の空間周波数において実質的に実行されるということは、必ずしも、必要はない。例えば、この方法は、何らかの他の周波数、例えば、空間周波数の高調波でフーリエ変換を実行することを含むことができる。選択肢として、この方法は、１つ以上の周波数でフーリエ変換を実行し、異なる空間周波数でフーリエ変換の大きさを比較することを含むことができる。
診断情報を決定するために、絶対スケールの画像がどのように処理されてもよいかについてのさらなる詳細は、特許文献３（米国特許第８５０５２１０号）に記載されており、その内容は、この参考文献によって本明細書に組み込まれている。理解されるように、診断情報が測定され得る他の方法も存在する。例えば、特許文献３に記載されているように、画像化されるとき異なるタイプのスケールの特徴部の相対的な大きさが測定されてもよく、それは検出されたスケール信号の品質を示し得る。
図示されているように、この実施形態においては、スケール信号レシーバ２０６はまた、この特定の実施形態では、同調質量ダンパ２６０から成る（実際には、この実施形態は複数の振動制御装置から成る）振動制御装置を備えている。本発明者らは、少なくとも１つの振動制御装置の使用が、エンコーダ装置の寿命および／または計量性能を改善させ得ることを見出した。これは、特に、スケール信号レシーバがしっかりと取り付けられている細長いアームまたは薄いブレードのような、振動に敏感な部材（例えば、振動を伝達および／または増幅する部材）を介して、スケール信号レシーバが構造体にしっかりと取り付けられている場合である。例えば、上述の実施形態の「外部に制約された」スケール信号レシーバの場合には、振動は、剛性の取り付け配列を経由してスケール信号レシーバへと通過される。振動制御装置は、スケール信号レシーバが曝される、そのような望ましくない振動を制御する方法を提供する。
理解されるように、振動制御装置は、外部励振によるシステム（例えば、スケール信号レシーバ）の応答を低減するように構成された装置とされてもよい。上述したように、この特定の例では、振動制御装置は、それが設置されているシステムの振動の大きさをシステムの共振周波数およびその付近で低減するように、調整されている同調質量ダンパ２６０を備えている。理解されるように、同調質量ダンパは、ばね、ダンパおよび質量を備えている。ばねの剛性「ｋ」、ダンパの減衰係数「ｃ」および質量の質量「ｍ」は、それが取り付けられているシステムの振動の大きさをシステムの共振周波数の周りで減少させるように選択される（換言すれば「調整」される）。この実施形態では、同調質量ダンパは、ばねおよびダンパ要素を提供する一対のエラストマーリング２６２（例えば、ゴムリング）と、質量要素を提供する本体２６４とを備えている。したがって、各エラストマーリング２６２は、エネルギーを吸収し、エネルギーを熱に変換することによって、ばねおよびダンパとして作用する。本体２６４は、適切な高質量を提供しながら本体２６４が十分に小さい大きさを有してもよいように、十分に稠密な材料（例えば黄銅）からなっている。
典型的には、調整された質量ダンパの質量は、減衰させようとするシステムの質量のかなりの割合である必要がある（この場合、保護ハウジングの内側に配置される読み取りヘッドアセンブリの部分、特にスケール信号レシーバ２０６）。 例えば、この場合、同調質量ダンパ２６０の質量は、スケール信号レシーバ２０６の質量の少なくとも１％、選択肢としては、スケール信号レシーバ２０６の質量の少なくとも２％、例えば、スケール信号レシーバ２０６の質量の約５％である。例えば、この場合、同調質量ダンパ２６０の質量は、スケール信号レシーバ２０６の質量の３０％未満、選択肢としては、スケール信号の質量の２５％未満になるように構成されてもよい。
図４に示されているように、同調質量ダンパ２６０は、スケール信号レシーバ２０６によって提供される円筒形の孔の内側に配置されている。上述の特定の実施形態では、図示されていないが、円筒状の孔の側面は複数の細長い軸方向に延びる隆起部（または「スプライン」）を備え、その結果、エラストマーリング２６２の外周が前記隆起部に係合し、それにより、エラストマーリング２６２と孔の内側との間の接触面積を低減させるようにしている。これは、エラストマーリング２６２の剛性を低く維持するのを助け、それは次に、同調質量ダンパ２６０の固有振動数を減少させるのに役立っている。かかる構成が、所望の減衰効果を得るために、より大きな質量２６４またはより柔らかいエラストマーリング２６２を使用する必要性を回避させている。
理解されるように、エラストマーリング２６２および同調質量ダンパ２６０が配置される円筒状の孔は、エラストマーリング２６２が孔内で圧潰／圧縮されるような形状および大きさにされてもよい。理解されるように、このような場合であっても、質量要素２６４は、スケール信号レシーバ２０６とは独立して運動／振動する。あるいは、エラストマーリング２６２、および同調質量ダンパ２６０が配置されている円筒状の孔は、エラストマーリング２６２が孔の中で圧潰／圧縮されないような形状および大きさにされてもよい。したがって、エラストマーリング２６２および同調質量ダンパ２６０が配置されている円筒形の孔は、エラストマーリング２６２が孔内で揺れ動く／跳ね返るような形状および大きさにされてもよい。
図６ａ、図６ｂ、図７ａおよび図７ｂは、適切な振動制御装置のさらなる代替実施形態を示している。図６ａおよび図６ｂに関して、振動制御装置は、ばねおよびダンパ要素３６２を介して、スケール信号レシーバ２０６の外部ケース２０７に接続された質量要素３６４を備えている。この場合、ばねおよびダンパ要素３６２は、ゴムなどのエラストマー材料のブロックである。したがって、質量要素３６４は、ばねおよびダンパ要素３６２の柔軟性のために、スケール信号レシーバ２０６とは独立して振動することが可能である（エネルギーを吸収し、エネルギーを熱に変換することによって、ばねとダンパとして作用する）。
図７ａおよび図７ｂは、同調質量ダンパ４６０を備えている別の代替実施形態を示している。この場合、同調質量ダンパ４６０は、スケール信号レシーバ２０６の外部ケース２０７の一体部分（例えば、単一の成形品を介する）として形成された質量体４６４を備えている。同調質量ダンパはまた、スケール信号レシーバ２０６の外部ケース２０７の一体部分として形成されているばね要素４６６を備えている。図７ｂの断面図に示されているように、外部ケース２０７によって提供されるばね要素４６６の材料は、質量４６４が、スケール信号レシーバ２０６の残りに対して、相対的に移動および振動することを可能にするのに十分なほど柔軟であるように十分に薄い。この実施形態では、一体的に形成されたばね要素４６６の存在の結果として、外部ケース２０７のトラフ（溝）の周りに延在しているエラストマーリング４６２から成る、別個の減衰要素４６２（図７ｂに示されている）が設けられている。
理解されるように、図６ｂおよび図７ｂはまた、ブレード２１６が、ワイヤ（図示せず）および／または空気（上述した通り）の通過のために、如何に中空であり得るかの方法を示している。これらの図はまた、取り付け用ブロック２１４が、少なくとも１つのプロセッサ装置２４２のような構成要素のための空間を、（上により詳細に説明されているように）どのように備えることができるかを示している。
図８ａに概略的に示されているように、同調質量ダンパのばね部分およびダンパ部分は、共通の部品によって提供される必要はない。例えば、同調質量ダンパ５６０の一例は、質量体５６２と、１つ以上の（この場合は４つの）ばね５６６（実質的な減衰作用をほとんどまたは全く有さない）と１つ以上（この場合は４つ）の減衰要素５６４とを備えることができる。
上述の実施形態では、振動制御装置は、同調質量ダンパを備えている。しかしながら、理解されるように、必ずしもそうである必要はない。例えば、振動制御装置は、振動吸収装置６６０を備えることができ、その一例が図８ｂに示されている。概略的に示されているように、振動吸収装置６６０は、質量要素６６２と、質量体６６２が外部ケース２０７および他のスケール信号レシーバブユニット２０６とは独立して運動／振動することを可能にする、１つ以上のばね６６６（この例では４つのばね６６６）とを備えることができる。
図８ａおよび図８ｂに示されている実施形態においては、振動コントローラ５６０、６６０が、スケール信号レシーバ２０６の外部ケース２０７に設けられた凹部内に配置されているが、理解されるように、他の配置も可能である。例えば、図８ｃに示されているように、振動コントローラ７６０（質量要素７６２、ばね７６６、および任意選択的にダンパ要素７６４を備えている）が、スケール信号受信ユニット２０６の外部ケース２０７の側部に接続されてもよい。
上述の実施形態では、エンコーダおよびスケールは線形である。しかしながら、理解されるように、本発明は、例えば、ディスクおよび／またはリングエンコーダのようなロータリエンコーダの非線形エンコーダ／スケールにも等しく適用可能である。図９ａおよび９ｂは、そのような実施形態の例示的な実装例を概略的に示している。図９ａの実施形態では、スケール８０４が、ディスクの面（破線で示されている）上に設けられ、円筒形の保護ハウジング８０８内に収容されている。読み取りヘッドアセンブリのブレード２１６が通過することができる円形のシール８１１が、円筒形の保護ハウジング８０８の端面に設けられている（ただし、理解されるように、必要に応じて、円筒形の保護ハウジング８０８の円筒状の側面に設けられてもよい）。図９ｂの実施形態では、スケール９０４は、リングの周側面（破線で示されている）に設けられ、円筒状の保護ハウジング９０８内に収容されている。読み取りヘッドアセンブリのブレード２１６が通過することができる円形のシール９１１が、円筒形の保護ハウジング９０８の円筒状の側面に設けられている（ただし、理解されるように、必要に応じて、円筒状の保護ハウジング９０８の端面に設けられていてもよい）。これらの実施形態において、（スケール信号レシーバ２０７、取り付け用ブロック２１４、およびブレード２１６を備えている）読み取りヘッドアセンブリは、上述のものと同一のものであってもよい（ただし、図９ａの実施形態では、ブレードがシール８１１の曲率に従うべく湾曲されていることが有益であろう）。これらの実施形態の両方において、発光体２１３が取り付け用ブロック２１４に設けられ、そしてエンコーダは、診断情報を中継するべく発光体を制御するように構成されている。
上述した実施形態では、読み取りヘッドアセンブリは、スケール信号レシーバ１０６と、取り付け用ブロック１１４と、ブレード１１６とを備えている。しかしながら、理解されるように、読み取りヘッドアセンブリは、スケール信号レシーバ１０６のみを備えることができる。例えば、ブレードが、スケール信号レシーバ１０６が取り付けられる機械によって提供されてもよい。例えば、上述の実施形態に関連して、密封エンコーダモジュールが、取り付け用ブロック１１４および／またはブレード１１６なしで供給され得るだけでなく、むしろ、保護ハウジング１０８の内部に配置された（または配置される）スケール信号レシーバだけが供給され得る。セットアップの間、スケール信号レシーバ１０６は、エンコーダ装置が設置されている機械によって提供される、ブレードまたは等価物に接続されてもよい。
上述の実施形態では、エンコーダは、反射型光学式エンコーダ（例えば、読み取りヘッドがスケールから反射された光によってスケールを検出し、読み取りヘッドの光源および検出器／センサがスケールの同じ側に位置されている）である。理解されるように、エンコーダは、透過型光学式エンコーダ（この場合、読み取りヘッドの光源および検出器／センサがスケールの反対側にある）であってもよい。理解されるように、本発明は、非光学式エンコーダ（例えば、磁気式、誘導式および／または容量式エンコーダ）にも適用可能である。
上述したように、スケールは、読み取りヘッドアセンブリのセンサによって検出可能な信号を提供するために使用される特徴部を備えている。上述の実施形態では、エンコーダ／スケールは、絶対エンコーダ／スケールから成る。読み取りヘッドは、得られた画像を解読して絶対位置を測定する。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。例えば、エンコーダ／スケールは増分（インクリメンタル）エンコーダ／スケール（基準マーク有り／無し）とされてもよい。よく知られているように、読み取りヘッドは、スケールおよび読み取りヘッドの相対的な動きおよび／または位置を測定するために使用され得る、直角位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号を出力するように構成されてもよい。この場合、発光体１１３、２１３をどのように制御するかを決定するために使用され得る診断情報を測定するために、代替技術が使用されてもよい。例えば、エンコーダモジュール（例えば、読み取りヘッド）は、発光体１１３、２１３をどのように制御するかを決定するために、直角位相信号レベルが所予の閾値レベルを上回るか下回るかを判定するように構成されてもよい。このような方法（プロセス）のさらなる詳細は、特許文献１（米国特許第５２４１１７３号）に記載されており、その内容は、本明細書中に参考として援用される。
エンコーダは回折ベースであってもよい。例えば、スケールセンサアセンブリのセンサによって検出された信号は、光を回折するスケール（およびスケールセンサアセンブリ内の１つ以上の回折格子）によって形成される（例えば、スケールセンサアセンブリのセンサにおける干渉縞を形成する）。
理解されるように、本出願における光への言及は、紫外線から赤外線の範囲内の電磁放射（ＥＭＲ）を含んでいる。
上述の実施形態では、振動に対するスケール信号レシーバの感受性を低減するために、振動制御装置が使用されている。しかしながら、理解されるように、振動制御装置は任意選択的である。実際、振動制御装置は、エンコーダがさらされるべき振動の周波数およびスケール信号レシーバの共振周波数に依存しており、不必要であるかもしれない。選択肢として、スケール信号レシーバに誘起される振動は、スケール信号レシーバの構造的安定性に影響を及ぼさないように、および／または所望の許容誤差内にある測定誤差を生じないように、十分に小さくされてもよい。
上述の実施形態において、スケール信号レシーバは、スケール信号レシーバの構成要素をカプセル化する外部ケーシングを備えている。しかしながら、これは必ずしもそうである必要はない。例えば、電子的および／または他の（例えば、光学的な）構成要素は露出されていてもよい。例えば、ＰＣＢ２４０は保護ハウジング１０８内に露出されていてもよい。
記載された実施形態において、発光体１１３、２１３が、エンコーダによって測定された診断情報を中継するために、読み取りヘッドに設けられている。しかしながら、理解されるように、これは必ずしもそうである必要はない。例えば、図２ａ、図２ｂ、図９ａ、および図９ｂに示されるように、読み取りヘッドの発光体の代わりに／に加えて、発光体１１３’、２１３’が、保護ハウジング１０８、８０８、９０８に設けられることができる。この場合、保護ハウジングは、発光体に電力を供給するための内部電源（例えば、バッテリ）を備えることができ、および／または外部電源に接続されることができる。さらに、保護ハウジングは、発光体をどのように制御するかを決定するために、読み取りヘッドから診断情報を受け取るように構成され得る。選択肢として、保護ハウジングは、読み取りヘッドによって検出されたスケール信号を受信するように構成され、発光体をどのように制御するかを決定するために、診断情報自体を測定するように構成される。いずれにしても、保護ハウジングは、（例えば、受信された診断に応答して、および／または診断情報自体を測定した後に）発光体をどのように制御するかを決定するべく構成された自体のプロセッサ装置を備えていてもよい。
さらに、他の実施形態においては、かかる、設けられている発光体に加えて、またはその代わりに、エンコーダモジュールは、１つ以上の電子信号の形態の診断情報を測定して、外部装置（例えば、コントローラ）に、例えば、ケーブル１０５、２０５を介して出力するべく、構成されてもよい。例えば、読み取りヘッドによって検出されたスケール信号の品質に関する診断情報が、測定され、エンコーダモジュールによって出力され得る。この情報を受信する外部装置は、この情報をオペレータに、例えば、表示することができる。このような診断情報は、オペレータが、エンコーダモジュールの状態を判断する、例えば、エンコーダモジュールが適切に動作しているかどうかを決定し、そうでない場合に処置を取る（例えば、エンコーダモジュールが取り付けられている機械を停止させる、および／またはエンコーダモジュールを交換する）のを助けるのに有用である。
理解されるように、診断情報を測定して出力する能力は任意選択的である。
理解されるように、ブラケット（例えば、「トランジットブラケット」）などが、読み取りヘッドアセンブリおよび保護ハウジングを所定の物理的関係、例えば、それらが機械に取り付けられていないときなどのように保つために使用されてもよい。

Claims (13)

  1. スケール、および
    スケール信号レシーバを備える読み取りヘッドアセンブリ、を備え、
    当該スケールおよびスケール信号レシーバは、保護ハウジング内に配置され、当該保護ハウジングは、当該保護ハウジングの外側に位置される汚染物からそれらを保護すべく構成されており、
    当該スケール信号レシーバおよび保護ハウジングは互いに対して相対移動可能であり、
    当該保護ハウジングはシールを備え、それを通して、当該スケール信号レシーバが当該保護ハウジングの外側の部分に接続され得、および、
    当該保護ハウジングの内部への当該スケール信号レシーバの配列は、当該スケールおよび保護ハウジングとは独立しており、
    当該スケール信号レシーバは、少なくとも1つの振動制御装置を備え、
    当該少なくとも1つの振動制御装置は、当該スケール信号レシーバの残りの部分とは独立して振動し、当該読み取りヘッドアセンブリの当該スケール信号レシーバの振動に対する感受性を低減するように構成される少なくとも1つの部材を備え、
    当該読み取りヘッドアセンブリは、当該読み取りヘッドアセンブリを機械の一部分に固定するために、当該保護ハウジングの外側に配置されている取り付け用特徴部を備える読み取りヘッドマウントを備え、および、
    当該読み取りヘッドアセンブリのスケール信号レシーバが、当該読み取りヘッドマウントに堅固に接続されていることを特徴とするエンコーダ装置。
  2. 当該少なくとも1つの部材は、当該保護ハウジングの内部に配置される当該読み取りヘッドアセンブリのスケール信号レシーバとは独立した共振周波数で構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
  3. 少なくとも1つの振動制御装置は、1つ以上のばね要素、1つ以上の質量要素、および1つ以上のダンパ要素を備えていることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  4. 1つ以上のばね要素のうちの少なくとも1つ、1つ以上の質量要素のうちの少なくとも1つ、および1つ以上のダンパ要素のうちの少なくとも1つが、単一のばね質量ダンパ要素によって提供されていることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ装置。
  5. 少なくとも1つの振動制御装置は、同調質量ダンパから成ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  6. 少なくとも1つの振動制御装置は、当該スケール信号レシーバによって提供される孔内に存在し、その中で、振動することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  7. 当該読み取りヘッドアセンブリのスケール信号レシーバは、少なくともスケール信号レシーバのセンサ構成要素を保護するための外部ケースを備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  8. 当該シールは、少なくとも1対のシール部材を備え、その間を読み取りヘッドマウントが通過し得ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  9. 当該エンコーダ装置は、リニアエンコーダ装置から成ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  10. 少なくとも当該スケールおよび前記スケール信号レシーバをカプセル化する一体型の保護ハウジングを備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
  11. 請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置および/または読み取りヘッドを備えることを特徴とする機械。
  12. 機械の第1および第2の部分の相対的な変位を測定するように、機械に取り付けるための密封エンコーダモジュールであって、
    スケールと、
    スケール信号レシーバを備える読み取りヘッドと、
    少なくとも当該スケールおよび前記スケール信号レシーバをカプセル化する一体型の保護ハウジングと、を備え、
    当該スケール信号レシーバおよび当該一体型の保護ハウジングとは互いに相対的に移動可能であり、且つ、
    当該一体型保護ハウジングは、シールを備え、それを通して、当該スケール信号レシーバが剛性の読み取りヘッドマウントに堅固に固定され、
    当該スケール信号レシーバは、少なくとも1つの振動制御装置を備え、
    当該少なくとも1つの振動制御装置は、当該スケール信号レシーバの残りの部分とは独立して振動し、当該スケール信号レシーバの振動に対する感受性を低減するように構成される少なくとも1つの部材を備えることを特徴とする密封エンコーダモジュール。
  13. 機械の第1および第2の部分の相対的な変位を測定するように、機械に取り付けるための密封エンコーダモジュールであって、
    スケールと、
    スケール信号レシーバを備える読み取りヘッドと、
    少なくとも当該スケールおよび前記スケール信号レシーバをカプセル化する一体型の保護ハウジングと、を備え、
    当該スケール信号レシーバおよび当該一体型の保護ハウジングとは互いに相対的に移動可能であり、且つ、
    当該一体型保護ハウジングは、シールを備え、それを通して、当該スケール信号レシーバが当該一体型の保護ハウジングの外側の部分に接続され得、
    当該密封エンコーダモジュールは、当該スケール信号レシーバを当該スケールおよび/または一体型の保護ハウジングに対して拘束する一体的なベアリングを備えていなく、
    当該スケール信号レシーバは、少なくとも1つの振動制御装置を備え、
    当該少なくとも1つの振動制御装置は、当該スケール信号レシーバの残りの部分とは独立して振動し、当該スケール信号レシーバの振動に対する感受性を低減するように構成される少なくとも1つの部材を備え、当該読み取りヘッドは、当該読み取りヘッドを機械の一部分に固定するために、当該保護ハウジングの外側に配置されている取り付け用特徴部を備える読み取りヘッドマウントを備え、および、
    当該読み取りヘッドのスケール信号レシーバが、当該読み取りヘッドマウントに堅固に接続されていることを特徴とする密封エンコーダモジュール。
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