JPH11119838A - Ｐｗｍ制御された流体圧駆動装置のノイズ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な構成を付加することなくＰＷＭ制御部
におけるノイズを低減させる。 【解決手段】 ＰＷＭ駆動型制御弁１０に、ＰＷＭ制御
信号を供給するサーボアンプ１４内に正弦波発振回路２
０と加算器１５を組み込み、指令信号１００にノイズリ
ダクションキャリア２００を重畳させる。このノイズリ
ダクションキャリア２００は可聴周波数を超える発振周
波数をもつ。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧駆動装置に所望の流体圧を供給す
   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。