JP2003532095A - 縦方向に移動するアクチュエータの位置を検出するための強化された方法 - Google Patents

縦方向に移動するアクチュエータの位置を検出するための強化された方法

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Abstract

(57)【要約】 アクチュエータの位置を検出するシステムおよび方法が考察されている。本発明の一態様は、アクチュエータの位置を検出するためのシステムを備えている。アクチュエータの位置を検出するためのシステムは、アクチュエータに結合された、磁界を放射する磁気源と、磁界の角度に基づいた応答を生成する少なくとも２つのセンサと、センサの応答を受け取り、磁気源の強化された位置を生成するためのアナライザとを備えている。このような分析は、少なくとも２つのセンサの調整不良に起因する望ましくない影響が存在する中で実行される。本発明の他の態様には、アクチュエータの位置を検出するための方法が含まれている。アクチュエータの位置を検出するための方法には、量を形成するために少なくとも２つのセンサの応答を補間するステップが含まれている。量は、アクチュエータに結合された磁気源の位置を表している。アクチュエータの位置を検出するための方法には、さらに、２つの補償技法のうちの１つを選択することによって磁気源の位置を表す量を調整するステップが含まれている。補償技法の１つは、応答曲線の最大勾配に基づいている。もう１つの補償技法は、応答曲線に対する立方適合の最小分離に基づいている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願 本出願は、１９９８年４月１４日出願の、「位置検出装置および補償非線形セ
ンサ領域の方法（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｐｐａｒａｔｕｓ
ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｎｏｎｌｉｎｅａ
ｒ Ｓｅｎｓｏｒ Ｒｅｇｉｏｎｓ）」という名称の米国第＿号と共に他の出願
に関連するものである。
【０００２】 技術分野 本発明は、一般にアクチュエータの位置検出に関し、より詳細には、アクチュ
エータの位置を示す磁界角度の検出に関する。
【０００３】 背景 アクチュエータは、他の装置を移動させ、あるいは制御するための機械装置で
ある。アクチュエータを使用してバルブを制御し、１つまたは複数の通路を開閉
し、あるいは一部を遮ることによって、流体、気体、あるいはルーズ材の大量の
流れを開始させ、停止させ、あるいは調整することができる。バルブの状態（開
、閉、あるいは部分遮断）は、アクチュエータの位置から推定することができる
。
【０００４】 アクチュエータの位置を決定するための技法の１つには、電磁源が使用されて
いる。この電磁源は、アクチュエータの側部に結合されており、バルブを制御す
るためにアクチュエータが縦方向に移動すると、電磁源によって電磁界が放射さ
れる。１組のセンサが電磁源に対して対向する位置に置くことができ、センサの
サブセットが電磁界を検出している。１組のセンサの位置は予め決まっているた
め、電磁界を検出するセンサのサブセットの位置からアクチュエータの位置を計
算することができる。
【０００５】 １組のセンサを製造するプロセスは必ずしも理想的ではなく、そのため、これ
らのセンサが調整不良になり、この調整不良によって電磁界の検出に望ましくな
い影響が生じている。この望ましくない影響によってアクチュエータの位置の計
算が影響され、そのために計算された位置が不正確になり、このアクチュエータ
の計算位置の不正確さにより、延いてはバルブの推定状態が不正確になっている
。原子核発生器の冷却あるいは食物処理のような特定の状況においては、このよ
うな不正確性が壊滅的な結果を招くことになる。
【０００６】 したがって、アクチュエータの位置の検出を強化するためのシステムおよび方
法が必要である。 概要 アクチュエータの位置を検出するためのシステムおよび方法を考察する。例示
する態様は、アクチュエータの位置を検出するためのシステムを備えている。ア
クチュエータの位置を検出するためのシステムは、アクチュエータに結合された
、磁界を放射する磁気源と、磁界の角度に基づいた応答を生成する少なくとも２
つのセンサと、その応答を受け取り、少なくとも２つのセンサの調整不良に起因
する望ましくない影響が存在する中で、磁気源の強化された位置を生成するため
のアナライザとを備えている。
【０００７】 例示する他の態様には、アクチュエータの位置を検出するための方法が含まれ
ている。アクチュエータの位置を検出するための方法には、アクチュエータに結
合された磁気源の位置を表す量を形成するために、少なくとも２つのセンサの応
答を補間するステップが含まれている。アクチュエータの位置を検出するための
方法には、さらに、２つの補償技法のうちの１つを選択することによって磁気源
の位置を表す量を調整するステップが含まれている。２つの補償技法には、それ
ぞれ少なくとも１つの調整を形成するステップが含まれている。少なくとも１つ
の調整を形成するステップには、振幅成分を形成するステップが含まれている。
選択するステップには、複数の最大応答勾配を、磁気源と少なくとも２つのセン
サの間の複数の振幅成分に相関させることに基づく補償技法を選択するステップ
が含まれている。また、選択するステップには、複数の最小応答分離を、磁気源
と少なくとも２つのセンサの間の複数の振幅成分に相関させることに基づく補償
技法を選択するステップが含まれている。最小分離は、複数の分離の最小になる
ように画定される。各分離は、応答に対する立方適合の最大と最小の間が特定の
距離になるように画定される。
【０００８】 詳細な説明 以下、本明細書の一部をなす、説明用として本発明を実践することができる特
定の例示的実施形態を示した添付の図面を参照して、本発明の例示的実施形態に
ついて詳細に説明する。図面の中の同一番号は、全図面を通して実質的に同様の
コンポーネントを表している。これらの実施形態は、当分野の技術者が本発明を
実践することができるよう、十分詳細に説明されている。本発明の精神あるいは
範囲を逸脱することなく他の実施形態を利用することができ、また、構造的、論
理的、電気的およびその他の変更を加えることができる。したがって以下の詳細
説明を、本発明を制限するものとして捕らえてはならない。本発明の範囲は、特
許請求の範囲の各請求項によってのみ定義されるものとする。
【０００９】 図１は、本発明の一態様によるシステム線図とグラフを重ね合わせたものであ
る。分かり易くするために、システム１００とグラフ１０２が重ねられている。
システム１００はアクチュエータ１０４を備えている。アクチュエータ１０４は
、矢印１０１0および１０１1で示す方向を縦方向に移動し、バルブなどの他の装
置を制御することができる。システム１００は磁気源１０６を備えている。磁気
源１０６はアクチュエータ１０４に結合されている。磁気源１０６は、複数の磁
力線１０８0、１０８1、１０８2、１０８3、１０８4、１０８5、１０８6、１０
８7、１０８9、１０８10、１０８11、および１０８12で示す磁界を放射している
。１組のセンサ１１０によって複数の磁力線が検出される。１組のセンサ１１０
は、磁気源１０６に対して対向する位置に配置されている。１組のセンサ１１０
は、８つのセンサ１１２0、１１２1、１１２2、１１２3、１１２4、１１２5、１
１２6、および１１２7を備えている。一実施形態では、少なくとも２つのセンサ
が使用されている。他の実施形態では、少なくとも３つのセンサが使用されてい
る。さらに他の実施形態では、少なくとも４つのセンサが使用されている。
【００１０】 １組のセンサ１１０は、複数の磁力線の入射磁力線角度を検出するように動作
している。１組のセンサ１１０の位置は予め決まっている。アクチュエータ１０
４が新しい位置に移動すると、磁気源１０６もアクチュエータ１０４と共に移動
する。磁気源１０６は、新しい位置で磁界を放射し、１組のセンサ１１０のサブ
セットが、新しい位置で検出した放射磁力線から応答を生成する。
【００１１】 グラフ１０２は、１組のセンサ１１０のサブセットの応答を示したものである
。グラフ１０２には、グラフ１０２を目に見える形でシステム１００に結合する
ために、複数の線１１４0、１１４1、１１４2、１１４3、１１４5、１１４6、お
よび１１４7が含まれている。この複数の線は、データ・ポイント１１６0、１１
６1、１１６2、１１６3、１１６4、１１６5、１１６6、および１１６7が１組の
センサ１１０のサブセットによって生成されたことを目に見える形で示唆する役
割を果たしている。これらのデータ・ポイントは、１組のセンサ１１０の応答１
１７を形成している。この応答が、位置を表す縦座標軸１１８および電圧などの
応答値を表す横座標軸１２０にグラフ化されている。
【００１２】 磁気源１０６の位置を近似する技法の１つには、磁気源１０６の位置を形成す
るために、２つのデータ・ポイントを補間するステップが含まれている。正弦波
項を使用して位置を調整し、特定の誤差を補償することができる。本発明の実施
形態は、より正確な位置を得るために、追加調整を使用して位置を調整すること
によってこのような技法をさらに強化している。
【００１３】 特定の状況においては、１組のセンサ１１０のいずれか１つに、製造に起因す
るセンサ調整不良が生じており、このような調整不良によって、応答１１７の補
償に誤差をもたらす望ましくない影響が生じている。本発明の実施形態は、応答
１１７を受け取り、１組のセンサ１１０の少なくとも１つのセンサの調整不良に
起因する望ましくない影響が存在するにもかかわらず磁気源１０６の強化された
位置を生成するアナライザ（図示せず）を提供している。一実施形態では、強化
された位置は、１つの量と３つの調整の合計になっている。３つの調整の各々は
、正弦波調整である。
【００１４】 以上、本発明の様々な実施形態によってもたらされる調整により、磁気源１０
７の計算位置の精度が向上するばかりでなく、センサの調整不良に起因する望ま
しくない影響が補償されることについて考察した。このような調整については、
以下でさらに考察する。
【００１５】 図２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄは、それぞれ本発明の一態様によるシステムの
正面図、近接図、他の正面図、および側面図を示したものである。これらの図に
は、上で考察したエレメントと類似のエレメントが含まれている。以上の考察は
、これらの図にすべて組み込まれている。分かり易くするために、特定の参照番
号については、後に続く図から削除され、対象部分に焦点が絞られている。
【００１６】 図２Ａは、本発明の一態様によるシステムの正面図である。システム２００は
、アクチュエータ（図示せず）に取り付けられた磁石２０６を備えている。磁石
２０６は、矢印２０１0および２０１1で示す方向に沿って縦方向に移動する。磁
石２０６が放射する磁界を１組のセンサ２１０が検出している。１組のセンサ２
１０には、センサ２１２0、２１２1、２１２2、２１２3、２１２4、２１２5、２
１２6、および２１２7が含まれている。１組のセンサ２１０の少なくとも１つは
調整不良である。本発明による少なくとも１つの実施形態なくしては、このよう
な調整不良によって、磁石２０６の位置の計算に誤差が生じる。システム２００
は、本発明による少なくとも１つの実施形態の恩恵を受けているため、磁石２０
６の位置の計算が強化され、調整不良に起因する誤差が補償されている。
【００１７】 図２Ｂは、本発明の一態様による１組のセンサ２１０の近接図である。図２Ｂ
は、１組のセンサ２１０の製造中に生じ得る様々なタイプの調整不良を示してい
る。１組のセンサ２１０は、センサ２１２0を備えている。センサ２１２0は、所
望の正規の水平位置１２４0、および所望の正規の垂直位置１２２に位置してい
るため、調整不良ではない。また、１組のセンサ２１０は、センサ２１２1を備
えている。センサ２１２1は、所望の正規の水平位置１２４1、および所望の正規
の垂直位置１２２の両方に対して調整不良である。また、１組のセンサ２１０は
、センサ２１２2を備えている。センサ２１２2は、回転方向に対して調整不良で
ある。本発明の実施形態により、図２Ｂに示すタイプの調整不良に起因する誤差
が補償される。
【００１８】 図２Ｃは、本発明の一態様による正面図である。図２Ｃは、磁石２０６の計算
に誤差をもたらすランナウト調整不良を示している。磁石２０６は、線２０１0
および２０１1で示す方向を、磁石２０６と１組のセンサ２１０の間の間隙が、
位置から位置へ非等距離になるように移動する。本発明の実施形態により、図２
Ｃに示すランナウトに起因する誤差が補償される。
【００１９】 図２Ｄは、本発明の一態様によるシステムの側面図である。図２Ｄは、磁石２
０６の計算に誤差をもたらすスキュー調整不良を示している。磁石２０６は、線
２２５0および２２５1で示す方向を移動する。所望の方向は、センサ２１２を含
む１組のセンサ２１０（前のページおよびこのページ）に対して縦の方向である
。本発明の実施形態により、図２Ｄに示すスキューに起因する誤差が補償される
。
【００２０】 図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄおよび３Ｅは、本発明の一態様によるグラフを示し
たものである。図３Ａは、磁界の角度を検出するセンサの応答曲線３１０のグラ
フ３００を示したものである。この応答曲線３１０は、センサによって生成され
た複数のデータ・ポイントから引き出されたものである。応答曲線３１０は、応
答の値を表す縦座標軸３１２、およびセンサの位置を表す横座標軸３１４上にグ
ラフ化されている。
【００２１】 磁気源の位置を計算するために、応答曲線３１０の値３１６および値３１８な
ど、少なくとも２つのセンサの値が補間される。計算された位置には、望ましく
ない影響による誤差が含まれており、したがって計算位置は、磁気源の実際の位
置を正確に表していない。本発明の実施形態により、望ましくない影響が補償さ
れ、計算された位置は、実質的に磁気源の実際の位置を表している。
【００２２】 図３Ｂは、センサの調整不良、望ましくない間隙距離、ランナウト、およびス
キューなど、様々な製造欠陥に起因する望ましくない影響を特性化した誤差曲線
３２０のグラフ３０２を示したものである。この誤差曲線３２０は、誤差の大き
さを表す縦座標軸３２２、および計算位置の端数値を表す横座標軸３２４上にグ
ラフ化されている。したがって誤差曲線３２０が正弦波状の実施形態では、計算
位置は、誤差曲線３２０の周期を画定している。
【００２３】 本発明による実施形態は、誤差曲線３２０の周期と同じ周期を有する正弦曲線
３２８を使用して誤差曲線３２０を近似している。正弦曲線３２８では、誤差曲
線を所望する正確さで近似することができないため、本発明による実施形態は、
誤差曲線３２０の周期の半分の周期を有する正弦曲線３２６を追加することによ
って、誤差曲線３２０をさらに近似している。また、本発明による実施形態は、
誤差曲線３２０の周期の２倍の周期を有する正弦曲線３３０によって、誤差曲線
３２０をさらに近似している。正弦曲線３２６、３２８および３３０の各正弦曲
線は大きさを有している。以下、正弦曲線３２６、３２８および３３０の大きさ
の計算について考察する。
【００２４】 ３つの正弦曲線３２６、３２８および３３０を使用した誤差曲線３２０の近似
は、数学的には、α＝β＋Ａｓｉｎ（（１／２）β・２π）＋Ｂｓｉｎ（β・２
π）＋Ｃｓｉｎ（２β・２π）で表すことができる。αは強化された位置を表し
、βは、０と１の間の値を有する量を表している。このような量は、応答曲線３
１０上の２つのデータ・ポイント間の正規化補間を表している。Ａ、ＢおよびＣ
は、３つの正弦波項の大きさを表している。
【００２５】 真の間隙は容易に観察が可能であるため、製造時に、工場での様々な較正手順
から、磁気源とセンサの間の特定の間隙に対する正弦曲線３２６、３２８および
３３０の大きさＡ、ＢおよびＣを経験的に引き出すことができる。磁気源とセン
サの間の間隙は、実際に現場で設置されると、工場での様々な較正手順における
間隙とは異なった間隙になる可能性がある。このような相異があるため、工場で
引き出される大きさＡ、ＢおよびＣは、誤差曲線３２０を近似するには不十分で
ある。現場では磁気源の真の間隙を知ることができないため、大きさＡ、Ｂおよ
びＣを引き出すための別の技法が使用されている。
【００２６】 図３Ｃは、応答曲線３１０の勾配と、２つのセンサ間の磁気源の位置との間の
関係を表すグラフ３０４を示したものである。これらの２つのセンサには、３３
８に配置されたセンサおよび３４０に配置された別のセンサが含まれている。グ
ラフ３０４には、磁気源の位置を表す横座標軸３３４が含まれている。縦座標軸
３３２は、応答曲線３１０の勾配を表している。
【００２７】 グラフ３０４には曲線３３４が含まれている。曲線３３４は、磁気源と２つの
センサの間の第１の所定間隙において、２つのセンサの間で測定した応答曲線３
１０の勾配を表している。曲線３３４には最大３４４が含まれている。また、グ
ラフ３０４には、磁気源と２つのセンサの間の第２の所定間隙において、２つの
センサの間で測定した応答曲線３１０の勾配を表す曲線３３６が含まれている。
曲線３３６には最大３４６が含まれている。したがって曲線３３４および３３６
から、間隙と応答曲線３１０の最大勾配の間には相関がある、という１つの観察
を引き出すことができる。上で考察したように、現場では磁気源の真の間隙を知
ることができないため、現場で容易に測定することができる応答曲線３１０の最
大勾配を使用して、大きさＡ、ＢおよびＣが引き出されている。
【００２８】 グラフ３０４には曲線３３２が含まれている。曲線３３２は、第２の所定間隙
において、２つのセンサの間で測定した応答曲線３１０の勾配を表している。応
答曲線３１０は、望ましくない影響が存在する中で測定された曲線である。これ
らの望ましくない影響は、少なくとも１つのセンサの調整不良、ランナウト、あ
るいはスキューに起因している。曲線３３２、３３４および３３６から、望まし
くない影響と応答曲線３１０の最大勾配の間には相関がある、という１つの観察
を引き出すことができる。したがって現場で容易に計算することができる応答曲
線３１０の最大勾配を使用して大きさＡ、ＢおよびＣを引き出し、望ましくない
影響を補償することができる。
【００２９】 以上、応答曲線３１０の最大勾配を使用して、いくつかの情報を特性化するこ
とができることを考察した。第１に、最大勾配を使用して、磁気源と１組のセン
サの間の間隙の変動を特性化することができた。第２に、最大勾配を使用して、
調整不良、ランナウト、あるいはスキューに起因する望ましくない影響を特性化
することができた。最大勾配は現場で容易に測定することができるため、最大勾
配を使用して大きさＡ、ＢおよびＣを決定することができた。磁気源の位置の初
期推定値を調整するために、これらの３つの大きさが少なくとも３つの正弦波項
に使用されていることを思い出されたい。
【００３０】 図３Ｄは、応答曲線３１０の立方適合と、２つのセンサ間の磁気源の位置との
間の関係を表すグラフ３０６を示したものである。これら２つのセンサには、３
３８に配置されたセンサ、および３４０に配置された別のセンサが含まれている
。グラフ３０６には、磁気源の位置を表す横座標軸３６８が含まれている。縦座
標軸３７０は、応答曲線３１０の立方適合の最大および最小の距離を表している
。
【００３１】 グラフ３０６には、３つの曲線３５２、３５４および３５６が含まれている。
これらの曲線は、応答曲線３１０の立方適合を取るプロセス、立方適合の最大を
決定するプロセス、立方適合の最小を決定するプロセス、および最大と最小の間
の距離を決定するプロセスから引き出される曲線である。曲線３５２、３５４お
よび３５６の各データ・ポイントは、最大と最小の間の距離から引き出されてい
る。以下、この距離を「分離」として定義する。
【００３２】 グラフ３０６には曲線３５４が含まれている。曲線３５４は、磁気源と１組の
センサの間の第１の所定間隙から引き出された曲線である。曲線３５４には、最
小分離３６４が含まれている。また、グラフ３０４には、第２の所定間隙から引
き出された曲線３５６が含まれている。曲線３５６には、最小分離３６６が含ま
れている。したがって曲線３５４および３５６から、間隙と応答曲線３１０の最
小分離の間には相関がある、という１つの観察を引き出すことができる。上で考
察したように、現場では磁気源の真の間隙を知ることができないため、現場で容
易に測定することができる応答曲線３１０の最小分離を使用して、大きさＡ、Ｂ
およびＣが引き出されている。
【００３３】 グラフ３０４には曲線３５２が含まれている。曲線３５２には、最小分離３６
２が含まれている。応答曲線３１０は、望ましくない影響が存在する中で測定さ
れた曲線である。これらの望ましくない影響は、少なくとも１つのセンサの調整
不良、ランナウト、あるいはスキューに起因している。曲線３５２、３５４およ
び３５６から、望ましくない影響と応答曲線３１０の最小分離の間には相関があ
る、という１つの観察を引き出すことができる。したがって現場で容易に測定す
ることができる応答曲線３１０の最小分離を使用して大きさＡ、ＢおよびＣを引
き出し、望ましくない影響を補償することができる。
【００３４】 以上、応答曲線３１０の最小分離が、最大勾配に関連して考察した情報特性化
に使用することができる、もう１つの技法であることを考察した。このような考
察は、すべて本発明に組み込まれている。
【００３５】 図３Ｅは、応答曲線の最大勾配に対する大きさの値（Ａ、ＢおよびＣ）の間の
関係を表すグラフ３０８を示したものである。縦座標軸３７６は大きさの値を表
している。横座標軸３７４は、応答曲線の最大勾配を表している。グラフ３０８
には曲線３７２が含まれている。したがって最大勾配が分かっている場合、曲線
３７２を使用して対応する大きさを計算することができる。
【００３６】 一実施形態では、曲線３７２は、少なくとも２つのセンサの複数の間隙に対し
て、工場で予め決定されている。現場では最大勾配を測定し、測定した勾配をこ
の曲線に、例えば放物線適合技法などの適切な技法を用いて当てはめることがで
きる。以上の考察は、最大勾配に関連したものであるが、このような考察は、適
切に変更を加えることによって最小分離にも等しく適用することができる。
【００３７】 図４は、本発明の一態様による方法のプロセス線図を示したものである。プロ
セス４００は、アクチュエータの位置を検出するための方法である。プロセス４
００には、アクチュエータに結合された磁気源の位置を形成するためのステップ
４０２が含まれている。磁気源の位置を形成するステップ４０２のステップには
、磁気源の位置を表す量を形成するステップが含まれている。磁気源の位置を表
す量は、磁気源から放射される磁界の角度に基づく、少なくとも２つのセンサの
応答から形成される。量を形成するステップには、応答の２つのデータ・ポイン
トを補間するステップが含まれている。一実施形態では、磁気源の位置を表す量
は、０と１の間の値を有する正規化された量である。
【００３８】 プロセス４００には、さらに、１組の調整を使用して磁気源の位置を調整する
ためのステップ４０４が含まれている。各調整には、振幅成分および正弦波成分
が含まれている。一実施形態では、正弦波成分の周期は、磁気源の位置を表す量
に関連している。他の実施形態では、正弦波成分の周期は、磁気源の位置を表す
量の半分、磁気源の位置を表す量、およびその２倍からなるグループから選択さ
れる数に関連している。調整ステップ４０４のステップには、磁気源の位置を表
す量に１組の調整の各調整を合計するステップが含まれている。
【００３９】 一実施形態では、１組の調整には３つの調整が含まれている。調整ステップ４
０４のステップには、３つの調整の各振幅成分を調整するステップが含まれてい
る。各振幅成分を調整するステップには、最大勾配を所定の曲線に当てはめるス
テップが含まれている。所定の曲線には、振幅成分の大きさの範囲に対する最大
勾配の範囲が画定されている。また、所定の曲線には、磁気源と少なくとも１つ
のセンサの間の複数の所定間隙が画定されている。
【００４０】 他の実施形態では、磁石の計算位置を強化するための方法がプロセス４００に
含まれている。プロセス４００には、計算位置を計算するステップ、計算位置の
誤差関数を形成するステップ、および強化計算位置を生成するための計算位置を
調整するステップが含まれている。このように強化された計算位置は、実質的に
真の位置である。このような調整は、磁石を検出するためのセンサの調整不良に
起因する望ましくない影響が存在する中で実行される。計算ステップには、セン
サの応答から補間を形成するステップが含まれている。形成するステップには、
誤差関数を少なくとも３つの補償関数の合計に分解するステップが含まれている
。分解するステップには、磁石とセンサの間の間隙の関数として、少なくとも３
つの補償関数の各補償関数の大きさを決定するステップが含まれている。決定す
るステップには、応答の最大勾配に関連する間隙の関数を決定するステップが含
まれている。各補償関数の大きさは、複数の所定の最大勾配に対する各補償関数
の複数の所定の大きさに適合するようになされている。
【００４１】 他の実施形態では、プロセス４００に、アクチュエータに結合された磁気源の
位置を表す量を形成するために、少なくとも２つのセンサの応答を補間するステ
ップが含まれている。プロセス４００には、さらに、２つの補償技法のうちのい
ずれか１つを選択することによって磁気源の位置を表す量を調整するステップが
含まれている。各補償技法には、少なくとも１つの調整を形成するステップが含
まれている。少なくとも１つの調整には振幅成分が含まれている。
【００４２】 選択するステップには、複数の最大応答勾配を、磁気源と少なくとも２つのセ
ンサの間の複数の所定の間隙に対する複数の振幅成分に相関させることに基づく
補償技法を選択するステップが含まれている。また、選択するステップには、複
数の最小応答分離を、磁気源と少なくとも２つのセンサの間の複数の所定の間隙
に対する複数の振幅成分に相関させることに基づく補償技法を選択するステップ
が含まれている。最小分離は、複数の分離の最小になるように画定される。各分
離は、応答に対する立方適合の最大と最小の間の距離になるように画定される。
【００４３】 結論 以上、アクチュエータの位置を検出するシステムおよび方法について考察した
。本発明による様々な実施形態により、望ましくない間隙距離、センサの調整不
良、ランナウトおよびスキューに起因する望ましくない影響が補償される。本発
明による様々な実施形態は、センサ応答の最大勾配または最小分離など、現場で
使用することができる技法を使用することによって望ましくない影響を除去して
いる。本発明による様々な実施形態は、１つまたは２つ、あるいは３つの項を使
用して誤差関数を近似しているが、項を追加してさらに正確な位置を得ることも
できる。
【００４４】 本明細書においては、特定の実施形態を示し、かつ、説明したが、同じ目的を
達成するために計算されるあらゆる構造が、本明細書において示した特定の実施
形態の代替であることについては、当分野の技術者には理解されよう。本出願は
、本発明のあらゆる適応構造あるいは変形形態を包含することを意図している。
以上の説明が単に本発明の説明を意図したものであり、本発明を制限するもので
はないことを理解すべきである。上に示した実施形態およびその他の実施形態の
組合せについては、以上の説明から当分野の技術者には明らかであろう。本発明
の範囲には、上に示した構造および製造方法が使用される他のあらゆるアプリケ
ーションが包含されている。したがって本発明の範囲は、特許請求の権利が付与
される等価物の全範囲と共に、特許請求の範囲の各請求項によって唯一決定され
るべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一態様によるシステム線図とグラフを重ね合わせた図である。
【図２】 図２Ａは、本発明の一態様によるシステムの正面図である。 図２Ｂは、本発明の一態様によるシステムの近接図である。 図２Ｃは、本発明の一態様によるシステムの他の正面図である。 図２Ｄは、本発明の一態様によるシステムの側面図である。
【図３】 図３Ａは、本発明の一態様によるグラフである。 図３Ｂは、本発明の一態様による他のグラフである。 図３Ｃは、本発明の一態様による他のグラフである。 図３Ｄは、本発明の一態様による他のグラフである。 図３Ｅは、本発明の一態様による他のグラフである。
【図４】 本発明の一態様による方法のプロセス線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 フレンチ，ハワード・ビー アメリカ合衆国ミネソタ州55113，ファル コン・ハイツ，ガーデン・アヴェニュー 1597 Ｆターム(参考） 2F077 AA11 AA20 CC02 JJ23 UU00 【要約の続き】 に基づいている。もう１つの補償技法は、応答曲線に対 する立方適合の最小分離に基づいている。

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前記アクチュエータに結合された、磁界を放射する磁気源と
    、 前記磁界の角度に基づく応答を生成する、少なくとも２つのセンサと、 前記応答を受け取り、前記少なくとも２つのセンサの調整不良に起因する望ま
    しくない影響が存在する中で、前記磁気源の強化された位置を生成するアナライ
    ザと、 を備えるアクチュエータの位置を検出するシステム。
  2. 【請求項２】 前記調整不良は、水平方向調整不良、垂直方向調整不良、お
    よび回転方向調整不良からなるグループから選択される、請求項１に記載のシス
    テム。
  3. 【請求項３】 前記磁気源は前記アクチュエータに、前記少なくとも２つの
    センサが前記磁気源に対して対向する位置に配置されるように結合される、請求
    項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記少なくとも２つのセンサが８つのセンサを備える、請求
    項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記強化された位置は、１つの量と３つの調整の合計であり
    、前記３つの調整の各々が正弦波調整である、請求項１に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 アクチュエータの位置を検出するための方法であって、 前記アクチュエータに結合された磁気源の位置を形成するステップと、 １組の調整を使用して前記磁気源の前記位置を調整するステップとを含む方法
    。
  7. 【請求項７】 形成するステップは、前記磁気源の前記位置を表す量を形成
    するステップを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 形成するステップが、前記磁気源から放射される磁界の角度
    に基づく少なくとも２つのセンサの応答から、前記量を形成するステップを含む
    、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記形成するステップは、前記応答の２つのデータ・ポイン
    トを補間するステップを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記調整するステップは、１組の調整を使用するステップ
    を含み、前記１組の調整の各調整が、振幅成分および正弦波成分を含む、請求項
    ７に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記アクチュエータに結合された磁気源の位置を形成する
    ステップと、 １組の調整を使用して前記磁気源の前記位置を調整するステップとを含み、前
    記１組の調整の各調整が、振幅成分および正弦波成分を含む、 アクチュエータの位置を検出するための方法。
  12. 【請求項１２】 前記形成するステップは、前記磁気源の前記位置を表す量
    を形成するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記調整するステップは、前記量と前記１組の調整の各調
    整とを合計するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記調整するステップは、１組の調整を使用するステップ
    を含み、前記１組の調整の各正弦波成分の周期は前記量に関連する、請求項１２
    に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記調整するステップは、１組の調整を使用するステップ
    を含み、前記１組の調整の各正弦波成分の周期が、前記量の半分、前記量、およ
    び前記量の２倍からなるグループから選択される数に関連する、請求項１２に記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記アクチュエータに結合された磁気源の位置を形成する
    ステップと、 ３つの調整を使用して前記磁気源の前記位置を調整するステップとを含み、前
    記３つの調整の各調整が、振幅成分および正弦波成分を含む、 アクチュエータの位置を検出するための方法。
  17. 【請求項１７】 前記形成するステップは、前記磁気源の前記位置を表す量
    を形成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記調整するステップは、前記３つの調整の各振幅成分を
    調整するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 各振幅成分を調整するステップは、所定の曲線に最大勾配
    を当てはめるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記調整するステップは適合ステップを含み、前記所定の
    曲線は、振幅成分の大きさの範囲に対する最大勾配の範囲を画定している、請求
    項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記調整するステップは適合ステップを含み、前記所定の
    曲線は、前記磁気源と少なくとも１つのセンサの間の複数の所定間隙を画定して
    いる、請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 計算位置を計算するステップと、 前記計算位置の誤差関数を形成するステップと、 前記磁石を検出するためのセンサの調整不良に起因する望ましくない影響が存
    在する中で、実質的に真の位置である強化計算位置を生成するために、前記計算
    位置を調整するステップと、 を含む磁石の計算位置を強化するための方法。
  23. 【請求項２３】 前記計算するステップは、前記センサの応答から補間を形
    成するステップを含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記形成するステップは、前記誤差関数を少なくとも３つ
    の補償関数の合計に分解するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記分解ステップは、前記磁石と前記センサの間の間隙の
    関数として、前記少なくとも３つの補償関数の各補償関数の大きさを決定するス
    テップを含む、請求項２４に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 決定ステップは、前記応答の最大勾配に関連する間隙の関
    数を決定するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記決定ステップは、大きさを決定するステップを含み、
    各補償関数の前記大きさは、複数の所定最大勾配に対する各補償関数の複数の所
    定の大きさに適合するようになされる、請求項２５に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 アクチュエータに結合された磁気源の位置を表す量を形成
    するために、少なくとも２つのセンサの応答を補間するステップと、 ２つの補償技法のうちの１つを選択するステップによって前記量を調整するス
    テップとを含み、前記２つの補償技法の各々が、少なくとも１つの調整を形成す
    るステップを含み、前記少なくとも１つの調整を形成するステップが、振幅成分
    を形成するステップとを含む、 アクチュエータの位置を検出するための方法。
  29. 【請求項２９】 前記選択するステップは、前記応答の複数の最大勾配を、
    前記磁気源と前記少なくとも２つのセンサの間の複数の所定間隙に対する複数の
    振幅成分に相関させることに基づく補償技法を選択するステップを含む、請求項
    ２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記選択ステップは、前記応答の複数の最小分離を、前記
    磁気源と前記少なくとも２つのセンサの間の複数の所定間隙に対する複数の振幅
    成分に相関するステップに基づく補償技法を選択するステップを含む、請求項２
    ８に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記相関するステップは、最小分離を形成するステップを
    含み、前記最小分離は、複数の分離の最小になるように画定され、各分離は、前
    記応答に対する立方適合の最大と最小の間の距離になるように画定される、請求
    項３０に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 形成するステップは、最小分離を形成するステップを含み
    、前記最小分離が望ましくない影響を表す、請求項３０に記載の方法。
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