JPH11119838A - Noise elimination device for pwm-controlled fluid pressure driver - Google Patents
Noise elimination device for pwm-controlled fluid pressure driverInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はPWM制御された流
体圧駆動装置のノイズ除去装置、特に油圧あるいは空気
圧を用いて各種の駆動装置を制御する直動弁等における
高周波ノイズの発生を低減させる改良されたノイズ除去
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved noise reduction apparatus for a PWM-controlled fluid pressure driving apparatus, and more particularly to an improvement for reducing the occurrence of high-frequency noise in a direct-acting valve for controlling various driving apparatuses using hydraulic pressure or air pressure. Related to a noise removing device.
【0002】[0002]
【従来の技術】油圧あるいは空気圧等の流体圧を用いて
各種大荷重を駆動する装置が実用化されており、近年の
流体圧駆動装置においては、制御弁として、比例制御
弁、直動型サーボ弁等が用いられ、これらの制御弁をP
WM制御することによって高速かつ応答性の高い駆動制
御を実現することができる。2. Description of the Related Art A device for driving various large loads by using fluid pressure such as hydraulic pressure or air pressure has been put into practical use. In recent fluid pressure drive devices, a proportional control valve, a direct-acting type servo, and the like are used as control valves. Valves are used, and these control valves are set to P
By performing WM control, high-speed and highly responsive drive control can be realized.
【0003】この種の流体圧駆動装置においては、PW
M制御時の制御弁等において高周波ノイズが発生し易
く、静粛性を要求される各種用途において大きな問題と
なっていた。例えば、この種の流体圧駆動装置を劇場あ
るいはコンサートホール等の可動床、回転床あるいは吊
り幕の駆動に用いる場合、前記ノイズの発生は大きな障
害をもたらすこととなる。In this type of fluid pressure driving device, a PW
High-frequency noise is likely to occur in a control valve or the like at the time of M control, which has been a serious problem in various applications requiring quietness. For example, when this type of fluid pressure driving device is used for driving a movable floor, a rotating floor, or a hanging curtain such as a theater or a concert hall, the generation of the noise causes a great obstacle.
【0004】従来、このようなノイズ対策として、ノイ
ズ発生源となる制御弁自体を防音遮蔽体によってシール
することが行われていたが、このようなノイズ遮蔽装置
は全体の構造を大きくしてしまい、また、完全なノイズ
遮蔽を行うことが不可能であり、根本的な解決にはなら
なかった。Conventionally, as a countermeasure against such noise, the control valve itself, which is a noise generating source, has been sealed with a soundproof shield. However, such a noise shield device increases the overall structure. Also, it was impossible to provide complete noise shielding, and this was not a fundamental solution.
【0005】従来における他のノイズ除去方法として、
PWM制御周波数を可聴周波数を超える高周波領域に設
定することによってノイズの問題を実質的に解決する方
法がとられていた。As another conventional noise removing method,
There has been a method of substantially solving the noise problem by setting the PWM control frequency in a high frequency region exceeding the audible frequency.
【0006】通常、20KHz以上の高周波領域に対し
ては人間の可聴範囲を超え、通常の場合13〜15KH
z以上であれば、ほとんどの場合、ノイズが認識され
ず、これによって実質的なノイズ対策が行われていた。Normally, a high frequency range of 20 KHz or more exceeds a human audible range.
If z is greater than or equal to z, in most cases, noise is not recognized, and substantial noise countermeasures have been taken.
【0007】しかしながら、このようにPWM周波数を
高周波領域にするためには高速かつ大容量のトランジス
タ(FET)が必要となり、装置が高価格となるという
問題があった。また、一般的なPWM駆動型制御弁にお
いては、LVDT(線型可変差動変圧器)等によって制
御位置が検出され、これをサーボアンプへフィードバッ
クして正確な位置制御が行われる。そして、この時のL
VDTの励磁周波数も一方のノイズ源となり、前記PV
M周波数とLVDT周波数とが互いにビートを発生さ
せ、このビート周波数及びこれに対する整数倍の周波数
ノイズが発生してしまうという問題があった。However, in order to make the PWM frequency in the high frequency region, a high-speed and large-capacity transistor (FET) is required, and there is a problem that the device becomes expensive. In a general PWM drive type control valve, a control position is detected by an LVDT (Linear Variable Differential Transformer) or the like, and this is fed back to a servo amplifier to perform accurate position control. And L at this time
The excitation frequency of VDT is also one of noise sources,
There is a problem that the M frequency and the LVDT frequency generate beats with each other, and this beat frequency and frequency noise that is an integral multiple of the beat frequency are generated.
【0008】このため、従来装置においては、個別の駆
動装置ごとに、実際の騒音源の周波数に対してそれぞれ
ノッチフィルタを設け、このノッチフィルタによってノ
イズ周波数の音圧レベルを低減することが行われてい
た。For this reason, in the conventional device, a notch filter is provided for each frequency of the actual noise source for each individual driving device, and the sound pressure level of the noise frequency is reduced by the notch filter. I was
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなノッチフィルタは騒音源ごとに必要となり、またそ
のフィルタ周波数を各騒音源の周波数に合わせる調整が
必要となり、装置が大型化し、またそのメンテナンスが
面倒であるという各種の欠点があった。However, such a notch filter is required for each noise source, and it is necessary to adjust the filter frequency to match the frequency of each noise source. There were various drawbacks that it was troublesome.
【0010】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、簡単な構成によって流体圧駆動
装置の発生ノイズを著しく低減することのできる改良さ
れたノイズ除去装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an improved noise elimination device capable of remarkably reducing noise generated by a fluid pressure driving device with a simple structure. It is in.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、PWM駆動型制御弁にPWM制御信号を
供給するサーボアンプ内にノイズリダクションキャリア
混合器を設け、このノイズリダクションキャリア混合器
から、可聴周波数を超える発振周波数をもったノイズリ
ダクションキャリアを指令信号に与えてこれを重畳させ
てPWM駆動型制御弁を駆動することによって効果的に
可聴周波数領域のノイズを除去することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a noise reduction carrier mixer provided in a servo amplifier for supplying a PWM control signal to a PWM drive control valve. A noise reduction carrier having an oscillating frequency exceeding the audible frequency is given to the command signal from the device, and the command signal is superimposed to drive the PWM drive type control valve, thereby effectively removing noise in the audible frequency range. And
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1には、本発明に係る流体圧駆
動装置の好適な実施形態が示されている。図において、
被制御対象である舞台装置等の回転床駆動装置はそれ自
体図示されていないが、このような駆動装置に供給され
る流体圧を制御するPWM駆動型制御弁が符号10で示
されている。この制御弁10は汎用型直動弁からなり、
シリンダ内を左右方向に移動するプランジャ弁11によ
って流体源から流路12aを通って供給される流体圧を
2個の流路12b及び12cのいずれかへ導き駆動装置
に所定の流体圧を供給することができる。なお、流路1
2dは大気の開口流路を形成している。プランジャ弁1
1を左右方向へ移動するためにプランジャ弁11の左端
には励磁コイル13が設けられており、この励磁コイル
13にサーボアンプ14から所望のPWM制御されたP
WM制御信号が供給される。FIG. 1 shows a preferred embodiment of a fluid pressure driving device according to the present invention. In the figure,
Although a rotary floor drive device such as a stage device to be controlled is not shown in itself, a PWM drive type control valve for controlling a fluid pressure supplied to such a drive device is indicated by reference numeral 10. The control valve 10 is a general-purpose direct-acting valve,
The fluid pressure supplied from the fluid source through the flow path 12a is guided to one of the two flow paths 12b and 12c by the plunger valve 11 which moves in the cylinder in the left-right direction, and a predetermined fluid pressure is supplied to the driving device. be able to. The flow path 1
2d forms an open channel of the atmosphere. Plunger valve 1
An exciter coil 13 is provided at the left end of the plunger valve 11 for moving the plunger 1 in the left-right direction.
A WM control signal is provided.
【0013】サーボアンプ14の入力端14aには指令
信号100が供給され、この指令信号100は加算器1
5及び減算器16を経てPWMアンプ17に送られ、P
WMアンプ17からPWM制御信号が前記励磁コイル1
3へ供給される。前記制御弁10にはプランジャ弁11
の位置を検出するためにLVDT18が備えられ、LV
DT位置検出信号がサーボアンプ14のLVDTアンプ
19へフィードバックされ、この位置信号が減算器16
において指令信号100と比較され、駆動装置の駆動位
置を正確にフィードバック制御することができる。A command signal 100 is supplied to an input terminal 14a of the servo amplifier 14, and the command signal 100 is
5 and to the PWM amplifier 17 via the subtractor 16,
The PWM control signal is output from the WM amplifier 17 to the exciting coil 1.
3. The control valve 10 includes a plunger valve 11.
LVDT 18 is provided to detect the position of
The DT position detection signal is fed back to the LVDT amplifier 19 of the servo amplifier 14, and this position signal is
In this case, the driving position of the driving device can be accurately feedback-controlled by comparison with the command signal 100.
【0014】本発明で特徴的なことは、前記指令信号1
00にノイズリダクションキャリアが重畳されることで
あり、このために実施形態においては正弦波発振回路2
0が設けられ、この正弦波発振回路20と前述した加算
器15とによってノイズリダクションキャリア混合器が
形成されている。発振回路20の発振出力は可聴周波数
を超える発振周波数をもった正弦波信号を出力し、この
ノイズリダクションキャリア200が前記指令信号10
0と加算器15によって重畳される。このノイズリダク
ションキャリア200は発振周波数が可聴周波数を超え
る通常20KHz以上の周波数であることが好ましい
が、実施形態においては13KHz以上であれば有効な
ノイズ除去作用が得られる。A feature of the present invention is that the command signal 1
The noise reduction carrier is superimposed on the sine wave oscillation circuit 2 in the embodiment.
0 is provided, and the sine wave oscillation circuit 20 and the adder 15 form a noise reduction carrier mixer. The oscillation output of the oscillation circuit 20 outputs a sine wave signal having an oscillation frequency exceeding the audible frequency.
0 is superimposed by the adder 15. It is preferable that the noise reduction carrier 200 has an oscillation frequency higher than the audible frequency, which is usually 20 kHz or higher, but in the embodiment, an effective noise removing effect can be obtained if the frequency is 13 kHz or higher.
【0015】図2には、前述したPWMアンプ17の具
体的な回路構成が示されている。図において、励磁コイ
ル13に対して4個のトランジスタTR1、TR2、T
R3、TR4がブリッジ接続されている。したがって、
PWM制御信号を各トランジスタのベースに対して順次
TR1、TR4そしてTR2、TR3の組み合わせで供
給することにより、励磁コイル13に正逆の電流を印加
することができる。PWMの制御信号が高周波数帯域で
駆動されている場合、励磁コイル13には小さい幅のパ
ルス電流が印加されることとなるが、実際上は励磁コイ
ル13のインダクタンスにより積分されて滑らかな電流
がコイルの励磁電流となる。しかしながら、高周波成分
の一部は残存し、これが駆動部における制御弁等のノイ
ズを生じる。理論的に、各トランジスタが同一の特性で
同時にオンオフ動作すればこのようなノイズは著しく低
減されるが、実際上は各トランジスタの0点デッドバン
ドがばらついていたり、あるいはオン動作時の立ち上が
りに差があるような時にはノイズ的な信号が発生し、こ
れが制御弁等のノイズとして知覚される。FIG. 2 shows a specific circuit configuration of the PWM amplifier 17 described above. In the figure, four transistors TR1, TR2, T
R3 and TR4 are bridge-connected. Therefore,
By supplying the PWM control signal sequentially to the base of each transistor in a combination of TR1, TR4 and TR2, TR3, forward and reverse currents can be applied to the exciting coil 13. When the PWM control signal is driven in a high frequency band, a pulse current having a small width is applied to the excitation coil 13, but in reality, a smooth current is integrated by the inductance of the excitation coil 13 and a smooth current is applied. It becomes the exciting current of the coil. However, a part of the high-frequency component remains, and this causes noise such as a control valve in the drive unit. Theoretically, such noise can be significantly reduced if each transistor is simultaneously turned on and off with the same characteristics. However, in practice, the zero-point dead band of each transistor varies, or there is a difference in the rise at the time of ON operation. In some cases, a noise-like signal is generated, which is perceived as noise of a control valve or the like.
【0016】本発明においては、前述したようにノイズ
リダクションキャリア200が指令信号100に重畳さ
れているので、各トランジスタTR1、TR2、TR
3、TR4はその0点動作付近において常に動作状態と
され、前述した特性のばらつきによる非線形要素が解消
され、ノイズ的なPWM制御信号が生じ難く、これによ
って制御弁等におけるノイズも著しく低減することとな
る。In the present invention, since the noise reduction carrier 200 is superimposed on the command signal 100 as described above, each of the transistors TR1, TR2, TR
3. TR4 is always in an operating state near its zero-point operation, eliminating the non-linear elements due to the above-mentioned characteristic variations, making it difficult to generate a noise-like PWM control signal, and thereby significantly reducing noise in control valves and the like. Becomes
【0017】図3、4は本発明に基づく流体圧駆動装置
のノイズ除去効果が示されている。図3はノイズリダク
ションキャリア混合器がない従来の流体駆動装置におけ
るノイズ周波数特性であり、横軸に周波数、縦軸にノイ
ズレベルが示されている。FIGS. 3 and 4 show the noise reduction effect of the fluid pressure driving device according to the present invention. FIG. 3 shows a noise frequency characteristic in a conventional fluid drive device without a noise reduction carrier mixer. The horizontal axis indicates frequency, and the vertical axis indicates noise level.
【0018】図3から明らかなように、15KHz近辺
の周波数でPWMノイズが発生しており、また、6.5
KHz周辺の周波数においてLVDTノイズが大きく発
生している。As apparent from FIG. 3, PWM noise is generated at a frequency around 15 KHz, and 6.5.
At a frequency around KHz, large LVDT noise occurs.
【0019】図4は前述した本発明の実施形態において
ノイズリダクションキャリア混合器を設けた状態で測定
したノイズ周波数特性であり、ノイズリダクションキャ
リアの周波数である20KHzにおいて大きな騒音が発
生しているが、図3で現れたPWMノイズ及びLVDT
ノイズについてはほとんど解消していることが理解され
る。また、全体のノイズレベルが図3と図4を比較する
ことによって数デシベル低下していることが理解され、
本発明によって可聴周波数領域でのノイズ低減の効果が
著しいことが理解される。FIG. 4 shows the noise frequency characteristics measured with the noise reduction carrier mixer provided in the above-described embodiment of the present invention. A large noise is generated at 20 KHz which is the frequency of the noise reduction carrier. PWM noise and LVDT appearing in FIG.
It is understood that noise is almost completely eliminated. Also, by comparing FIG. 3 and FIG. 4, it is understood that the overall noise level is reduced by several decibels,
It is understood that the effect of noise reduction in the audible frequency range is remarkable according to the present invention.
【0020】本発明において、ノイズリダクションキャ
リアは実施形態において正弦波信号で実施されている
が、キャリアの波形はこれ以外に三角波あるいはステッ
プ波とすることも可能である。In the present invention, the noise reduction carrier is implemented by a sine wave signal in the embodiment, but the carrier waveform may be a triangular wave or a step wave.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
PWM制御された流体圧駆動装置のサーボアンプにノイ
ズリダクションキャリア混合器を設け、指令信号に可聴
周波数を超える発振周波数をもったノイズリダクション
キャリアを重畳させることによって簡単に可聴周波数領
域でのノイズを低減することが可能となり、静粛性を要
求される用途に対して極めて有効なノイズ除去装置を提
供することができる。As described above, according to the present invention,
A noise reduction carrier mixer is provided in the servo amplifier of the fluid pressure drive device under PWM control, and noise in the audio frequency range is easily reduced by superimposing a noise reduction carrier having an oscillation frequency exceeding the audio frequency on the command signal. This makes it possible to provide an extremely effective noise elimination device for applications requiring quietness.
【0022】また、本発明におけるノイズリダクション
キャリアは、流体圧駆動装置あるいはPWM駆動型制御
弁のノイズ周波数に依存することなく一定の周波数とす
ることができ、複雑な調整その他を必要とすることがな
い利点がある。Further, the noise reduction carrier in the present invention can have a constant frequency without depending on the noise frequency of the fluid pressure drive device or the PWM drive type control valve, and requires complicated adjustment and the like. There are no benefits.
【0023】そして、本発明によれば、ノイズ除去のた
めの追加フィルタ等を必要としない極めて簡単な構成の
ノイズ除去装置が提供可能である。According to the present invention, it is possible to provide a noise eliminator having a very simple structure which does not require an additional filter or the like for noise elimination.
【図1】 本発明に係るノイズ除去装置に組み込まれた
PWM制御された流体圧駆動装置の制御弁とサーボアン
プの構造を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a structure of a control valve and a servo amplifier of a PWM-controlled fluid pressure driving device incorporated in a noise elimination device according to the present invention.
【図2】 本発明を実施したサーボアンプのPWMアン
プの具体的な構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration of a PWM amplifier of a servo amplifier embodying the present invention.
【図3】 従来の流体圧駆動装置におけるノイズ周波数
特性図である。FIG. 3 is a noise frequency characteristic diagram in a conventional fluid pressure driving device.
【図4】 本発明を実施した流体圧駆動装置におけるノ
イズ周波数特性図である。FIG. 4 is a noise frequency characteristic diagram in the fluid pressure driving device embodying the present invention.
10 PWM駆動型制御弁、13 励磁コイル、14
サーボアンプ、15加算器、17 PWMアンプ、18
LVDT、19 LVDTアンプ、20正弦波発振回
路、100 指令信号、200 ノイズリダクションキ
ャリア。10 PWM drive type control valve, 13 Excitation coil, 14
Servo amplifier, 15 adder, 17 PWM amplifier, 18
LVDT, 19 LVDT amplifier, 20 sine wave oscillation circuit, 100 command signal, 200 noise reduction carrier.
Claims (1)
るPWM駆動型制御弁と、 前記制御弁に所望の指令信号に基づいてPWM制御信号
を供給するサーボアンプと、 を含むPWM制御された流体圧駆動装置において、 前記サーボアンプに、指令信号に可聴周波数を超える発
振周波数を持ったノイズリダクションキャリアを重畳さ
せるノイズリダクションキャリア混合器を設けたことを
特徴とするPWM制御された流体圧駆動装置のノイズ除
去装置。1. A PWM controlled control valve for supplying a desired fluid pressure to a fluid pressure driving device, and a servo amplifier for supplying a PWM control signal to the control valve based on a desired command signal. A fluid pressure drive device, comprising: a noise reduction carrier mixer for superimposing a noise reduction carrier having an oscillation frequency exceeding an audible frequency on a command signal in the servo amplifier. Equipment noise removal device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28833697A JPH11119838A (en) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | Noise elimination device for pwm-controlled fluid pressure driver |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28833697A JPH11119838A (en) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | Noise elimination device for pwm-controlled fluid pressure driver |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11119838A true JPH11119838A (en) | 1999-04-30 |
Family
ID=17728883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28833697A Pending JPH11119838A (en) | 1997-10-21 | 1997-10-21 | Noise elimination device for pwm-controlled fluid pressure driver |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11119838A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100747968B1 (en) * | 2001-11-15 | 2007-08-08 | 유영태 | Hydraulic Vibration Flow Generator |
| JP2015218466A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 三井金属アクト株式会社 | Door opening and closing device and door opening and closing method |
-
1997
- 1997-10-21 JP JP28833697A patent/JPH11119838A/en active Pending
Cited By (3)
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| KR100747968B1 (en) * | 2001-11-15 | 2007-08-08 | 유영태 | Hydraulic Vibration Flow Generator |
| JP2015218466A (en) * | 2014-05-15 | 2015-12-07 | 三井金属アクト株式会社 | Door opening and closing device and door opening and closing method |
| US10135371B2 (en) | 2014-05-15 | 2018-11-20 | Mitsui Kinzoku Act Corporation | Door opening/closing device and door opening/closing method |
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