JP2010038872A - Vibration tester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動試験装置に関わり、特に、鉄道構造物や土木構造物等の耐震評価試験等に用いる振動試験装置に関する。 The present invention relates to a vibration test apparatus, and more particularly to a vibration test apparatus used for an earthquake resistance evaluation test of a railway structure or a civil engineering structure.
鉄道構造物や土木構造物等の被試験体の耐震評価試験に用いられる振動試験装置は、仕様上2次元、3次元の同時振動試験を可能とするものが多い。しかし、被試験体の特性把握等を目的とする場合には、1方向のみの加振試験(1次元の振動試験)で十分な場合も多い。
一方、振動試験装置の構成について言えば、振動テーブルに設置される油圧加振機の台数の増加は、材料及びデジタル制御装置等の増加に繋がり、その結果としてコスト高となる。このため、必要最低数の油圧加振機による装置構成が望まれる。従って、ある振動試験方向のみ油圧加振機1台とする装置構成となることもある。この時、継手等による振動テーブルの重心位置の偏心と被試験体のアンバランスの影響を受けて、油圧加振機が振動テーブルをモーメント加振し、回転振動が発生することがある。
Many vibration test apparatuses used for seismic evaluation tests of test objects such as railway structures and civil engineering structures enable two-dimensional and three-dimensional simultaneous vibration tests in accordance with specifications. However, when the purpose is to grasp the characteristics of the device under test, an excitation test in only one direction (one-dimensional vibration test) is often sufficient.
On the other hand, with regard to the configuration of the vibration test apparatus, an increase in the number of hydraulic shakers installed on the vibration table leads to an increase in materials and digital control devices, resulting in high costs. For this reason, the apparatus structure by the minimum required number of hydraulic shakers is desired. Accordingly, there may be a device configuration in which only one hydraulic vibration exciter is provided in a certain vibration test direction. At this time, under the influence of the eccentricity of the position of the center of gravity of the vibration table due to the joint or the like and the unbalance of the DUT, the hydraulic shaker may momentarily vibrate the vibration table, and rotational vibration may occur.
発生する回転振動による外力に対して、非振動試験方向の油圧加振機は現在位置を保持するように制御ループが組込まれているが、油圧加振機特有の油柱共振特性の影響を受けてこの回転振動が励起されることがある。従って、モーメント加振による外力によって発生する回転振動に対するロバスト性に限界があり、ある1方向の振動試験の信頼性を低下させることになる。 The hydraulic vibration exciter in the non-vibration test direction has a built-in control loop to maintain the current position against the external force generated by rotational vibration, but it is affected by the oil column resonance characteristics unique to the hydraulic vibration exciter. The rotational vibration of the lever may be excited. Therefore, there is a limit to robustness against rotational vibration generated by an external force caused by moment excitation, and the reliability of a certain one-way vibration test is lowered.
これに対して、従来の振動試験装置について、特許文献1に記載された振動試験台のヨーイング制御装置は、振動テーブルに2基1対のアクチュエータを設置し、それぞれのアクチュエータの変位量の差分信号と加速度の差分信号を制御変数としてフィードバック制御することで、試験テーブルのヨーイング回転運動を抑制していることが記載されている。
しかし、この前記特許文献1に記載された振動試験台のヨーイング制御装置では、必ずしも油圧加振機自身の共振特性の影響を考慮しておらず、回転振動を十分に抑制できない可能性がある。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、油圧加振機自身の油柱共振特性を制御的に見かけ上変化させることで、回転振動を抑制し、1方向の振動試験を高精度に実施することが可能な振動試験装置を提供することにある。
On the other hand, with respect to a conventional vibration test apparatus, the yaw control apparatus for a vibration test stand described in
However, the yawing control device for a vibration test bench described in
In view of the above problems, an object of the present invention is to control the rotational vibration of the hydraulic exciter itself in a controlled manner, thereby suppressing rotational vibration and performing a one-way vibration test with high accuracy. An object of the present invention is to provide a vibration test apparatus that can perform the above-described operation.
上記の目的を達成するために、本発明の振動試験装置は、被試験体を搭載する振動テーブルと、前記振動テーブルを加振する油圧加振機と、前記油圧加振機のピストン変位信号と差圧信号を用いて任意の目標波形通りにサーボ制御する制御回路とを備え、前記油圧加振機のピストン加速度信号と、前記ピストン加速度信号を用いて油圧シリンダの作動油圧縮性に起因する共振特性を制御する補償回路とを備えたものである。
また、上記本発明の振動試験装置は、前記振動テーブルの少なくとも1方向の加振方向に少なくとも2台の前記油圧加振機を備えたものである。
また、上記本発明の振動試験装置の前記補償回路は前記ピストン加速度信号に乗じる補償ゲインと、前記油圧加振機のサーボ弁逆特性と、安定化ローパスフィルタとを備えたものである。
また、上記本発明の振動試験装置は、前記ピストン加速度信号の代わりに前記ピストン変位信号を用いて、前記補償回路に前記ピストン変位信号を前記ピストン加速度信号に変換する微分フィルタ回路とを備えたものである。
また、上記本発明の振動試験装置は、前記ピストン加速度信号の代わりに前記ピストン変位信号と、前記差圧信号と、前記油圧加振機の荷重信号とを用いて、前記補償回路に加速度信号変換フィルタ回路とを備えたものである。
また、上記本発明の振動試験装置は、前記振動テーブルの少なくとも1方向の加振方向に少なくとも2台設置された前記油圧加振機のそれぞれの前記ピストン加速度信号の差分信号を用いたものである。
In order to achieve the above object, a vibration test apparatus of the present invention includes a vibration table on which a device under test is mounted, a hydraulic shaker that vibrates the vibration table, and a piston displacement signal of the hydraulic shaker. A control circuit that servo-controls according to an arbitrary target waveform using a differential pressure signal, and a resonance caused by the hydraulic acceleration of the hydraulic cylinder using the piston acceleration signal of the hydraulic exciter and the piston acceleration signal And a compensation circuit for controlling the characteristics.
The vibration test apparatus of the present invention includes at least two hydraulic exciters in at least one excitation direction of the vibration table.
Further, the compensation circuit of the vibration test apparatus of the present invention includes a compensation gain multiplied by the piston acceleration signal, a servo valve inverse characteristic of the hydraulic exciter, and a stabilizing low-pass filter.
The vibration test apparatus of the present invention includes a differential filter circuit that converts the piston displacement signal into the piston acceleration signal in the compensation circuit using the piston displacement signal instead of the piston acceleration signal. It is.
Further, the vibration test apparatus according to the present invention uses the piston displacement signal, the differential pressure signal, and the load signal of the hydraulic exciter instead of the piston acceleration signal to convert the acceleration signal into the compensation circuit. And a filter circuit.
Moreover, the vibration test apparatus according to the present invention uses a differential signal of the piston acceleration signals of each of the hydraulic exciters installed in at least two vibration directions of the vibration table. .
上記の目的を達成するために、本発明の振動試験装置は、被試験体を搭載する振動テーブルと、ピストンの往復運動によって前記振動テーブルを加振する油圧加振機と、前記振動テーブル若しくは油圧加振機の駆動状態を計測してセンサ信号を出力する制御用センサと、前記センサ信号を用いて目標波形信号通りに前記油圧加振機を制御する制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路に前記目標波形信号を出力する波形発生装置と,前記制御信号に応じて前記油圧加振機のピストンを往復させるサーボ弁とを備え,前記油圧加振機のピストンの加速度を検出しピストン加速度信号として出力するピストン加速度センサと、前記ピストン加速度信号に基づいて、前記油圧シリンダの作動油圧縮性に起因する共振特性を制御するための補償信号を出力する補償回路とを備え、前記制御回路は、加算処理部を備え、前記補償信号を前記制御信号に足し合わせて前記サーボ弁に出力する。
また,上記本発明の振動試験装置の前記補償回路は、前記ピストン加速度信号に補償ゲインを乗じる補償ゲイン乗算部と、前記油圧加振機のサーボ弁逆特性を乗じるサーボ弁逆特性乗算部と、ローパスフィルタと、を備えたものである。
また,上記本発明の振動試験装置は、前記ピストン加速度信号の代わりに前記ピストン変位信号を用いて、前記補償回路に前記ピストン変位信号を前記ピストン加速度信号に変換する微分フィルタ回路と、を備えたものである。
また,上記本発明の振動試験装置は、前記ピストン加速度信号の代わりに前記ピストン変位信号と、前記差圧信号と、前記油圧加振機の荷重信号とを用いて、前記補償回路に加速度信号変換フィルタ回路とを備えたものである。
また,上記本発明の振動試験装置は、前記振動テーブルの少なくとも1方向の加振方向に少なくとも2台設置された前記油圧加振機のそれぞれの前記ピストン加速度信号の差分信号を用いたものである。
また,上記本発明の振動試験装置は、前記振動テーブルの少なくとも1方向の加振方向に少なくとも2台の前記油圧加振機と、を備えたものである。
In order to achieve the above object, a vibration test apparatus according to the present invention includes a vibration table on which a device under test is mounted, a hydraulic shaker that vibrates the vibration table by a reciprocating motion of a piston, and the vibration table or hydraulic pressure. A control sensor for measuring a driving state of the shaker and outputting a sensor signal; a control circuit for outputting a control signal for controlling the hydraulic shaker according to a target waveform signal using the sensor signal; and the control A waveform generator for outputting the target waveform signal to a circuit; and a servo valve for reciprocating a piston of the hydraulic shaker in response to the control signal, and detecting acceleration of the piston of the hydraulic shaker to detect piston acceleration A piston acceleration sensor output as a signal, and a compensation signal for controlling resonance characteristics due to hydraulic oil compressibility of the hydraulic cylinder based on the piston acceleration signal. And a compensation circuit for outputting, the control circuit includes an adding unit, and outputs the compensation signal to the servo valve are summed to the control signal.
The compensation circuit of the vibration test apparatus of the present invention includes a compensation gain multiplier that multiplies the piston acceleration signal by a compensation gain, a servo valve reverse characteristic multiplier that multiplies a servo valve reverse characteristic of the hydraulic shaker, And a low-pass filter.
The vibration testing apparatus of the present invention further includes a differential filter circuit that converts the piston displacement signal into the piston acceleration signal in the compensation circuit using the piston displacement signal instead of the piston acceleration signal. Is.
The vibration test apparatus of the present invention uses the piston displacement signal, the differential pressure signal, and the load signal of the hydraulic shaker instead of the piston acceleration signal to convert the acceleration signal into the compensation circuit. And a filter circuit.
Moreover, the vibration test apparatus of the present invention uses a differential signal of the piston acceleration signals of each of the hydraulic exciters installed in at least two vibration directions of the vibration table. .
The vibration test apparatus of the present invention includes at least two hydraulic shakers in at least one excitation direction of the vibration table.
本発明によれば、振動試験装置の油圧加振機自身の油柱共振特性を制御的に見かけ上減衰させることで、振動テーブルの回転振動を抑制し、所定の1方向の振動試験を高精度に実施することができる。 According to the present invention, the rotational vibration of the vibration table is suppressed by controlling and apparently damping the oil column resonance characteristics of the hydraulic shaker itself of the vibration test apparatus, and a predetermined one-way vibration test is performed with high accuracy. Can be implemented.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複を避け、できるだけ説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, components having common functions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is avoided as much as possible to avoid duplication.
図1aと図1bによって、本発明の振動試験装置の一実施例の構成について説明する。図1aは振動試験装置の上面図、図1bは振動試験装置の側面図である。
図1において、波形発生装置14は、振動試験装置に所定のX方向の振動を加えるための目標信号25−1をX油圧加振機50−1の制御回路12−1に出力し、所定のY方向の振動を加えるための目標信号25−2をY1油圧加振機50−2の制御回路12−2及びY2油圧加振機50−3の制御回路12−3にそれぞれ出力する。
被試験体99を搭載する振動テーブル1は、上記目標信号25−1及び25−2で変位するように、X−Y水平面内で往復運動する。
そのため、振動テーブル1のX方向の側面中央部に、X方向に加振するX油圧加振機50−1が1台設けられており、振動テーブル1のY方向の側面中央にY方向に加振するY1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3が並んでそれぞれ1台ずつ設けられている。更に、振動テーブル1のZ方向の底面中央に、転倒防止装置51が2台並んで設けられている。この2台の転倒防止装置51は、防振床100Z上に据付けられている。
The configuration of an embodiment of the vibration test apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1a and 1b. FIG. 1a is a top view of the vibration test apparatus, and FIG. 1b is a side view of the vibration test apparatus.
In FIG. 1, the
The vibration table 1 on which the device under
For this reason, one X hydraulic vibration exciter 50-1 that vibrates in the X direction is provided at the center of the side surface in the X direction of the vibration table 1, and the vibration table 1 is applied in the Y direction at the center of the side surface in the Y direction. One Y1 hydraulic shaker 50-2 and one Y2 hydraulic shaker 50-3 are provided side by side. Further, two fall prevention devices 51 are provided side by side at the center of the bottom surface in the Z direction of the vibration table 1. The two fall prevention devices 51 are installed on the vibration-proof floor 100Z.
X油圧加振機50−1は、ピストン5−1、シリンダ6−1、サーボ弁7−1、荷重検出器4−1、ロの字型静圧継手3−1、コの字型静圧継手2−1、シリンダ圧力検出器9−1と10−1、及びピストン変位検出器11−1から構成される。
コの字型静圧継手2−1は、振動テーブル1のX方向の側面中央部に設置され、コの字型静圧継手2−1の摺動部を介してロの字型静圧継手3−1が設置される。
ロの字型静圧継手3−1とピストン5−1の間には、X油圧加振機50−1の加振力を検出するための荷重検出器4−1が設置されている。
ピストン5−1は、シリンダ6−1内に組込まれ、サーボ弁7−1を介した作動油により、X方向に前後加振運動する。ピストン5−1がX方向に往復運動することにより、コの字型静圧継手2−1に固定された振動テーブル1がX方向に所定のストロークで往復して、前後加振運動する。
振動テーブル1と反対側(ピストン5−1の後位)の、シリンダ6−1の他端は、振動テーブル1に対して十分な加振力を与えられるように、防振床100Xに固定される。
The X hydraulic shaker 50-1 includes a piston 5-1, a cylinder 6-1, a servo valve 7-1, a load detector 4-1, a square-shaped hydrostatic joint 3-1, and a U-shaped static pressure. It comprises a joint 2-1, cylinder pressure detectors 9-1 and 10-1, and a piston displacement detector 11-1.
The U-shaped hydrostatic joint 2-1 is installed at the center of the side surface in the X direction of the vibration table 1, and the U-shaped hydrostatic joint is connected through the sliding portion of the U-shaped hydrostatic joint 2-1. 3-1.
A load detector 4-1 for detecting the excitation force of the X hydraulic exciter 50-1 is installed between the square-shaped hydrostatic joint 3-1 and the piston 5-1.
The piston 5-1 is incorporated in the cylinder 6-1 and vibrates back and forth in the X direction by hydraulic oil via the servo valve 7-1. As the piston 5-1 reciprocates in the X direction, the vibration table 1 fixed to the U-shaped hydrostatic joint 2-1 reciprocates with a predetermined stroke in the X direction and performs longitudinal vibration motion.
The other end of the cylinder 6-1 on the side opposite to the vibration table 1 (the rear side of the piston 5-1) is fixed to the
サーボ弁7−1は、制御回路12−1内に組込まれたフィードバック制御回路13−1から出力されるサーボ指令信号24−1によって駆動する。フィードバック制御回路13−1は、目標信号25−1、ピストン変位センサ信号23−1、シリンダ圧力センサ信号21−1、シリンダ圧力センサ信号22−1、及び、荷重センサ信号26−1に基づいてサーボ指令信号24−1を算出し、算出されたサーボ指令信号24−1をサーボ弁7−1に出力する。 The servo valve 7-1 is driven by a servo command signal 24-1 output from a feedback control circuit 13-1 incorporated in the control circuit 12-1. The feedback control circuit 13-1 servos based on the target signal 25-1, piston displacement sensor signal 23-1, cylinder pressure sensor signal 21-1, cylinder pressure sensor signal 22-1 and load sensor signal 26-1. The command signal 24-1 is calculated, and the calculated servo command signal 24-1 is output to the servo valve 7-1.
なお、ピストン変位センサ信号23−1は、ピストン変位検出器11−1から出力される。このピストン変位検出器11−1は、ピストン5−1の後位とシリンダ6−1に設置され、その相対変位量を検出し、検出された相対変位量に基づいてピストン変位センサ信号23−1を出力する。
また、荷重センサ信号26−1は、荷重検出器4−1が検出したX方向の荷重である。
The piston displacement sensor signal 23-1 is output from the piston displacement detector 11-1. This piston displacement detector 11-1 is installed in the rear end of the piston 5-1 and the cylinder 6-1, detects the relative displacement amount, and based on the detected relative displacement amount, the piston displacement sensor signal 23-1 is detected. Is output.
The load sensor signal 26-1 is a load in the X direction detected by the load detector 4-1.
また、シリンダ圧力センサ信号21−1は、シリンダ圧力検出器9−1から出力される。このシリンダ圧力検出器9−1は、シリンダ6−1内の振動テーブル1側の部屋19−X1の圧力を検出し、検出された圧力に対応するシリンダ圧力センサ信号21−1を出力するものである。同様に、シリンダ圧力センサ信号22−1は、シリンダ圧力検出器10−1から出力される。このシリンダ圧力検出器10−1は、シリンダ6−1内の防振床100X側の部屋19−X2の圧力を検出し、検出された圧力に対応するシリンダ圧力センサ信号22−1を出力する。
The cylinder pressure sensor signal 21-1 is output from the cylinder pressure detector 9-1. The cylinder pressure detector 9-1 detects the pressure in the chamber 19-X1 on the vibration table 1 side in the cylinder 6-1 and outputs a cylinder pressure sensor signal 21-1 corresponding to the detected pressure. is there. Similarly, the cylinder pressure sensor signal 22-1 is output from the cylinder pressure detector 10-1. The cylinder pressure detector 10-1 detects the pressure in the room 19-X2 on the
Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3についても、上述したX油圧加振機50−1と同様である。即ち、Y1油圧加振機50−2は、ピストン5−2、シリンダ6−2、サーボ弁7−2、荷重検出器4−2、ロの字型静圧継手3−2、コの字型静圧継手2−2、シリンダ圧力検出器9−2と10−2、及びピストン変位検出器11−2から構成される。また、Y2油圧加振機50−3は、ピストン5−3、シリンダ6−3、サーボ弁7−3、荷重検出器4−3、ロの字型静圧継手3−3、コの字型静圧継手2−3、シリンダ圧力検出器9−3と10−3、及びピストン変位検出器11−3から構成される。
コの字型静圧継手2−2と2−3は、振動テーブル1のY方向の側面中央部に並んで設置され、コの字型静圧継手2−2と2−3のそれぞれの摺動部を介してロの字型静圧継手3−2と3−3がそれぞれ設置される。
ロの字型静圧継手3−2とピストン5−2の間、及び、ロの字型静圧継手3−3とピストン5−3の間には、荷重検出器4−2及び4−3がそれぞれ設置され、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3との加振力を検出する。
ピストン5−2は、シリンダ6−2内に組込まれ、サーボ弁7−2を介した作動油により、Y方向に加振運動する。ピストン5−2がY方向に往復運動することにより、コの字型静圧継手2−2に固定された振動テーブル1がY方向に所定のストロークで往復して、前後加振運動する。同様に、ピストン5−3は、シリンダ6−3内に組込まれ、サーボ弁7−3を介した作動油により、Y方向に前後加振運動する。ピストン5−3がY方向に往復運動することにより、コの字型静圧継手2−3に固定された振動テーブル1がY方向に所定のストロークで往復して、前後加振運動する。
シリンダ6−2の振動テーブル1と反対側の他端、及び、シリンダ6−3の振動テーブル1と反対側の他端は、それぞれ、振動テーブル1に対して十分な加振力を与えられるように、防振床100Yに固定される。
The Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3 are the same as the X hydraulic shaker 50-1 described above. That is, the Y1 hydraulic shaker 50-2 includes a piston 5-2, a cylinder 6-2, a servo valve 7-2, a load detector 4-2, a U-shaped hydrostatic joint 3-2, and a U-shape. It comprises a static pressure joint 2-2, cylinder pressure detectors 9-2 and 10-2, and a piston displacement detector 11-2. The Y2 hydraulic shaker 50-3 includes a piston 5-3, a cylinder 6-3, a servo valve 7-3, a load detector 4-3, a U-shaped hydrostatic joint 3-3, and a U-shape. It consists of a static pressure joint 2-3, cylinder pressure detectors 9-3 and 10-3, and a piston displacement detector 11-3.
The U-shaped hydrostatic joints 2-2 and 2-3 are installed side by side in the center of the side surface in the Y direction of the vibration table 1, and the U-shaped hydrostatic joints 2-2 and 2-3 are respectively slid. The U-shaped hydrostatic joints 3-2 and 3-3 are respectively installed through the moving part.
Between the square-shaped static pressure joint 3-2 and the piston 5-2 and between the square-shaped static pressure joint 3-3 and the piston 5-3, load detectors 4-2 and 4-3 are provided. Are installed to detect the excitation force of the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3.
The piston 5-2 is incorporated in the cylinder 6-2 and vibrates in the Y direction by the hydraulic oil via the servo valve 7-2. When the piston 5-2 reciprocates in the Y direction, the vibration table 1 fixed to the U-shaped hydrostatic joint 2-2 reciprocates with a predetermined stroke in the Y direction, and performs a back-and-forth excitation motion. Similarly, the piston 5-3 is incorporated in the cylinder 6-3, and is vibrated back and forth in the Y direction by the hydraulic oil via the servo valve 7-3. As the piston 5-3 reciprocates in the Y direction, the vibration table 1 fixed to the U-shaped hydrostatic joint 2-3 reciprocates with a predetermined stroke in the Y direction and performs a back-and-forth excitation motion.
The other end of the cylinder 6-2 opposite to the vibration table 1 and the other end of the cylinder 6-3 opposite to the vibration table 1 are each given a sufficient excitation force to the vibration table 1. And fixed to the vibration-
サーボ弁7−2は、制御回路12−2内に組込まれたフィードバック制御回路13−2から出力されるサーボ指令信号24−2によって駆動する。フィードバック制御回路13−2は、目標信号25−2、ピストン変位センサ信号23−2、シリンダ圧力センサ信号21−2、及び、シリンダ圧力センサ信号22−2、及び、荷重センサ信号26−2に基づいてサーボ指令信号24−2を算出し、算出されたサーボ指令信号24−2をサーボ弁7−2に出力する。同様に、サーボ弁7−3は、制御回路12−3内に組込まれたフィードバック制御回路13−3から出力されるサーボ指令信号24−3によって駆動する。フィードバック制御回路13−3は、目標信号25−3、ピストン変位センサ信号23−3、シリンダ圧力センサ信号21−3、シリンダ圧力センサ信号22−3、及び、荷重センサ信号26−3に基づいてサーボ指令信号24−3を算出し、算出されたサーボ指令信号24−3をサーボ弁7−3に出力する。 The servo valve 7-2 is driven by a servo command signal 24-2 output from a feedback control circuit 13-2 incorporated in the control circuit 12-2. The feedback control circuit 13-2 is based on the target signal 25-2, the piston displacement sensor signal 23-2, the cylinder pressure sensor signal 21-2, the cylinder pressure sensor signal 22-2, and the load sensor signal 26-2. The servo command signal 24-2 is calculated, and the calculated servo command signal 24-2 is output to the servo valve 7-2. Similarly, the servo valve 7-3 is driven by a servo command signal 24-3 output from a feedback control circuit 13-3 incorporated in the control circuit 12-3. The feedback control circuit 13-3 servos based on the target signal 25-3, the piston displacement sensor signal 23-3, the cylinder pressure sensor signal 21-3, the cylinder pressure sensor signal 22-3, and the load sensor signal 26-3. The command signal 24-3 is calculated, and the calculated servo command signal 24-3 is output to the servo valve 7-3.
なお、ピストン変位センサ信号23−2は、ピストン変位検出器11−2から出力される。このピストン変位検出器11−2は、ピストン5−2の後位とシリンダ6−2に設置され、その相対変位量を検出し、検出された相対変位量に基づいてピストン変位センサ信号23−2を出力する。同様に、ピストン変位センサ信号23−3は、ピストン変位検出器11−3から出力される。このピストン変位検出器11−3は、ピストン5−3の後位とシリンダ6−3に設置され、その相対変位量を検出し、検出された相対変位量に基づいてピストン変位センサ信号23−3を出力する。
また、荷重センサ信号26−2は、荷重検出器4−2が検出した荷重であり、荷重センサ信号26−3は、荷重検出器4−3が検出した荷重である。
The piston displacement sensor signal 23-2 is output from the piston displacement detector 11-2. The piston displacement detector 11-2 is installed in the rear of the piston 5-2 and the cylinder 6-2, detects the relative displacement amount, and based on the detected relative displacement amount, the piston displacement sensor signal 23-2. Is output. Similarly, the piston displacement sensor signal 23-3 is output from the piston displacement detector 11-3. This piston displacement detector 11-3 is installed in the rear of the piston 5-3 and the cylinder 6-3, detects the relative displacement amount, and based on the detected relative displacement amount, the piston displacement sensor signal 23-3. Is output.
The load sensor signal 26-2 is a load detected by the load detector 4-2, and the load sensor signal 26-3 is a load detected by the load detector 4-3.
また、シリンダ圧力センサ信号21−2は、シリンダ圧力検出器9−2から出力される。このシリンダ圧力検出器9−2は、シリンダ6−2内の振動テーブル1側の部屋の圧力を検出し、検出された圧力に対応するシリンダ圧力センサ信号21−2を出力するものである。また、シリンダ圧力センサ信号22−2は、シリンダ圧力検出器10−2から出力される。このシリンダ圧力検出器10−2は、シリンダ6−2内の防振床100Y側の部屋の圧力を検出し、検出された圧力に対応するシリンダ圧力センサ信号22−2を出力するものである。同様に、シリンダ圧力センサ信号21−3は、シリンダ圧力検出器9−3から出力される。このシリンダ圧力検出器9−3は、シリンダ6−3内の振動テーブル1側の部屋の圧力を検出し、検出された圧力に対応するシリンダ圧力センサ信号21−3を出力するものである。また、シリンダ圧力センサ信号22−3は、シリンダ圧力検出器10−3から出力される。このシリンダ圧力検出器10−3は、シリンダ6−3内の防振床100Y側の部屋の圧力を検出し、検出された圧力に対応するシリンダ圧力センサ信号22−3を出力するものである。
Further, the cylinder pressure sensor signal 21-2 is output from the cylinder pressure detector 9-2. The cylinder pressure detector 9-2 detects the pressure in the room on the vibration table 1 side in the cylinder 6-2, and outputs a cylinder pressure sensor signal 21-2 corresponding to the detected pressure. The cylinder pressure sensor signal 22-2 is output from the cylinder pressure detector 10-2. The cylinder pressure detector 10-2 detects the pressure of the room on the
また、図1aと図1bにおいて、転倒防止装置51は、コの字型静圧継手2−4及び2−5とから構成され、振動テーブル1のZ方向(底面中央)に2台並んで設置され、それらのコの字型静圧継手2−5が、それぞれ防振床100Zに設置されている。 In FIGS. 1 a and 1 b, the overturn prevention device 51 is composed of U-shaped static pressure joints 2-4 and 2-5, and two of them are installed side by side in the Z direction (center of the bottom surface) of the vibration table 1. These U-shaped hydrostatic joints 2-5 are respectively installed on the vibration-proof floor 100Z.
次に、図2と図3を用いて、振動テーブルの回転振動が発生するメカニズムについて説明する。図2は、振動テーブル1、X油圧加振機50−1の一部であるコの字型静圧継手2−1、Y1油圧加振機50−2の一部であるコの字型静圧継手2−2、及びY2油圧加振機50−3の一部であるコの字型静圧継手2−3の部分だけを図示した平面図で、図3はY1油圧加振機50−2及びY2油圧加振機50−3で発生する振動の共振周波数特性を示す図である。実線がY1油圧加振機50−2の共振周波数特性で破線がY2油圧加振機50−3の共振周波数特性である。
まず、振動試験の種類としては、加振方向で分類すると、(1)X方向のみの振動試験、(2)Y方向のみの振動試験、(3)X方向とY方向同時振動試験が考えられる。また、図1aと図1bに示した振動試験装置では不可能であるが、更にZ方向の振動試験を加えると、組合わせが増える。
(1)のケースでは、X方向の目標信号25−1を任意の地震波等の振動波形信号として入力し、Y方向の目標信号25−2をゼロ目標とした試験を実施する。
(2)のケースでは、Y方向の目標信号25−2を任意の地震波等の振動波形信号として入力し、X方向の目標信号25−1をゼロ目標とした試験を実施する。
(3)のケースでは、X方向の目標信号25−1と、Y方向の目標信号25−2をそれぞれ任意の地震波等の振動波形信号とした試験を実施する。
Next, a mechanism for generating rotational vibration of the vibration table will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the U-shaped static pressure joint 2-1 which is a part of the vibration table 1, the X hydraulic shaker 50-1, and the U-shaped static pressure which is a part of the Y1 hydraulic shaker 50-2. FIG. 3 is a plan view showing only the portion of the U-shaped hydrostatic joint 2-3 which is a part of the pressure joint 2-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3. FIG. 3 shows the Y1 hydraulic shaker 50- It is a figure which shows the resonant frequency characteristic of the vibration which generate | occur | produces in 2 and Y2 hydraulic shaker 50-3. The solid line represents the resonance frequency characteristic of the Y1 hydraulic shaker 50-2, and the broken line represents the resonance frequency characteristic of the Y2 hydraulic shaker 50-3.
First, as the types of vibration tests, when classified by the excitation direction, (1) vibration test only in the X direction, (2) vibration test only in the Y direction, and (3) simultaneous vibration test in the X direction and the Y direction can be considered. . Further, although it is impossible with the vibration test apparatus shown in FIGS. 1a and 1b, the number of combinations increases when a vibration test in the Z direction is further applied.
In the case of (1), the target signal 25-1 in the X direction is input as a vibration waveform signal such as an arbitrary seismic wave, and a test is performed with the target signal 25-2 in the Y direction as a zero target.
In the case (2), the target signal 25-2 in the Y direction is input as a vibration waveform signal such as an arbitrary seismic wave, and a test is performed with the target signal 25-1 in the X direction as a zero target.
In the case of (3), a test is performed in which the target signal 25-1 in the X direction and the target signal 25-2 in the Y direction are used as vibration waveform signals such as arbitrary seismic waves.
図2に示すように、(1)のケースの場合には、X油圧加振機50−1の加振軸方向(矢印81)と、振動テーブル重心位置80とがずれているために、振動テーブル1にモーメント加振力84が発生する。
モーメント加振力84により、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3には、加振軸方向と振動テーブル重心位置80で定まる外力(Y1油圧加振機外力82及びY2油圧加振機外力83)が加わる。
なお、矢印の長さは、力を大きさを相対的に表すものではない。また、矢印の方向も参考である。
また、振動テーブル1の重心位置80は、コの字型静圧継手2−1、2−2、及び2−3の影響や、被試験体99のアンバランスの影響により、振動テーブル1の形状的な中心位置からずれているのが普通である。
As shown in FIG. 2, in the case of (1), the vibration axis direction (arrow 81) of the X hydraulic vibration exciter 50-1 and the vibration table center of
The
The length of the arrow does not represent the force relative to the magnitude. The direction of the arrow is also a reference.
The center of
上述の理由から、Y1油圧加振機の外力82とY2油圧加振機の外力83は、図3に示すような油柱共振特性を励起する。このように、Y1油圧加振機50−2の油柱共振特性のピーク周波数とY2油圧加振機50−3の油柱共振特性のピーク周波数がずれているため、振動テーブル1に回転振動が発生することになる。
For the reasons described above, the
次に、図4と図5を用いて、本発明の油柱共振特性のピークを減衰させる原理について説明する。図4と図5は、サーボ弁の作動油の流量を入力としてシリンダのピストン可動部の移動速度を出力としたブロック図である。 Next, the principle of attenuating the peak of the oil column resonance characteristics of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 are block diagrams in which the flow rate of the hydraulic fluid of the servo valve is input and the moving speed of the piston movable part of the cylinder is output.
図4において、加算処理部401には、サーボ弁の作動油の流量と、ピストン可動部質量の運動によるシリンダの単位時間あたりの体積増加量96(ピストン受圧面積と可動部速度の積)と、シリンダ間の差圧によって生じるシリンダ間の漏れ流量97(差圧とシリンダ間の漏れ流量係数の積)が入力され、サーボ弁の作動油の流量から、抵抗流量である体積増加量96とシリンダ間の漏れ流量97が減算された値が剛性定数算出部402に出力される。
剛性定数算出部402は、加算部401の出力値に、駆動系の剛性を表す定数を乗算し、積分処理部403に出力する。積分処理部403は、積分要素を乗算することで、ピストン受圧面積91に作用する圧力(差圧)を算出して、駆動力算出部404と漏れ流量算出部409に出力する。
駆動力算出部404は入力された差圧にピストン受圧面積91を乗算して、駆動力として加算処理部405に出力する。
また上述したように、漏れ流量算出部409は、入力された差圧にシリンダ間の漏れ流量係数を乗算した漏れ流量97を算出して、加算処理部401に出力することになる。
In FIG. 4, the
The stiffness
The driving
As described above, the leakage flow
次に、加算部405では、入力された駆動力から、可動部質量を運動させる際の抵抗力(可動部質量の粘性抵抗係数と可動部質量の速度の積)を減算して、加速度算出部406に出力する。
加速度算出部406は、入力された駆動力に速度可動部質量の逆数を乗算し加速度を算出して、積分処理部407に出力する。積分処理部407は、更に積分要素を乗算することで、シリンダのピストン可動部の移動速度を算出し、ピストンの可動部速度を出力する。この移動速度(ピストンの可動部速度)は、また、増加量算出部410と粘性抵抗算出部408とにフィードバックされる。
粘性抵抗算出部408は、入力された移動速度に可動部質量の粘性抵抗係数を乗算して可動部質量の粘性抵抗を算出して、加算器405に出力する。また増加量算出部410は、ピストン受圧面積を乗算することによって体積増加量96を算出し、加算処理部401に出力する。
Next, the adding
The
The viscous
図4のブロック構成図においては、ピストンの可動部質量と作動油の圧縮性に起因するばね要素とが作用して油柱共振特性が現れる。振動系の共振時の応答は、減衰を付加することにより低減することが可能である。
この油柱共振特性に、見かけ上の減衰を付加するために、図5のブロック構成図を提案する。図5のブロック構成図は、図4のブロック構成に対して、補償ゲイン算出部411と加算処理部412を追加したものである。
即ち、図5において、加速度算出部406の出力(ピストンの可動部質量の加速度)を、補償ゲイン算出部411に出力し、補償ゲイン算出部411を通過させて生成した補償流量を加算処理部412において、増加量算出部410の出力である体積増加量96と加算して、加算処理部401に出力して、油圧シリンダにフィードバックするものである。
図5に示した補償ゲインを適切に設定することで、図6に示すようにY1油圧加振機の油柱共振特性(実線)とY2油圧加振機の油柱共振特性(破線)を見かけ上制御することが可能となり,振動テーブル1に発生する回転振動を抑制することができる。
In the block diagram of FIG. 4, the oil column resonance characteristic appears due to the action of the mass of the movable part of the piston and the spring element resulting from the compressibility of the hydraulic oil. The response at the time of resonance of the vibration system can be reduced by adding damping.
In order to add an apparent attenuation to the oil column resonance characteristic, the block configuration diagram of FIG. 5 is proposed. The block configuration diagram of FIG. 5 is obtained by adding a compensation
That is, in FIG. 5, the output of the acceleration calculation unit 406 (acceleration of the moving part mass of the piston) is output to the compensation
By appropriately setting the compensation gain shown in FIG. 5, the oil column resonance characteristic (solid line) of the Y1 hydraulic shaker and the oil column resonance characteristic (dashed line) of the Y2 hydraulic shaker are seen as shown in FIG. It becomes possible to perform the upper control, and the rotational vibration generated in the vibration table 1 can be suppressed.
次に、図7を用いて、本発明の振動試験装置における具体的な回転抑止手段について説明する。図5に示した補償方法では、ピストン可動部質量の加速度に対して補償ゲインに比例した作動油を供給する変換器が必要となるため、図7に示すような構成を設けることによって、制御回路に変換機能を持たせる。
図7の実施例は、図1aと図1bの振動試験装置のY1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3のピストン5−2、5−3それぞれに、ピストン加速度センサ8−2と8−3を設け、ピストン加速度センサ8−2と8−3からピストン加速度センサ信号20−2、20−3をそれぞれ出力し、出力されたピストン加速度センサ信号20−2、20−3に基づいてピストン5−3、5−3をそれぞれ補償制御する補償回路40を設け、かつ、補償回路40から補償制御するための補償信号を出力し、制御回路15−2、15−3にそれぞれ設けた加算処理部16−2、16−3によって足し合わせて、サーボ弁7−2、7−3にそれぞれ出力するようにしたものである。なお、図7では、被試験体99の他、X油圧加振機50−1の制御系、及び波形発生装置14とその信号線25−1、25−2は省略し、図示していない。
Next, specific rotation suppression means in the vibration test apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The compensation method shown in FIG. 5 requires a converter that supplies hydraulic oil proportional to the compensation gain with respect to the acceleration of the piston moving part mass. Therefore, by providing a configuration as shown in FIG. Have a conversion function.
The embodiment of FIG. 7 includes a piston acceleration sensor 8 for each of the pistons 5-2 and 5-3 of the Y1 hydraulic shaker 50-2 and Y2 hydraulic shaker 50-3 of the vibration test apparatus of FIGS. 1a and 1b. -2 and 8-3, piston acceleration sensor signals 20-2 and 20-3 are output from the piston acceleration sensors 8-2 and 8-3, respectively, and the output piston acceleration sensor signals 20-2 and 20-3 are output. The compensation circuit 40 for compensating and controlling the pistons 5-3 and 5-3 based on the compensation circuit 40 is provided, and a compensation signal for compensation control is output from the compensation circuit 40 to the control circuits 15-2 and 15-3. The addition processing units 16-2 and 16-3 provided are added together and output to the servo valves 7-2 and 7-3, respectively. In FIG. 7, in addition to the device under
図7において、Y1油圧加振機50−2のピストン加速度センサ8−2は、ピストン5−2の加速度を検出して、検出した加速度をピストン加速度センサ信号20−2として補償回路40に出力する。同様に、Y2油圧加振機50−3のピストン加速度センサ8−3は、ピストン5−3の加速度を検出して、検出した加速度をピストン加速度センサ信号20−3として補償回路40に出力する。
補償回路40では、油柱共振特性のピークを減衰させるために、以下の処理を行う。先ず、入力されたピストン加速度センサ信号20−2と20−3それぞれに対して、補償ゲイン乗算部41−2と41−3において補償ゲインをそれぞれ乗じる。次に、サーボ弁逆特性乗算部42−2、42−3において、サーボ弁7−2と7−3の電圧−流量特性に関するサーボ弁逆特性をそれぞれ乗じる。
次に、システムを安定化させるための安定化ローパスフィルタ43−2、43−3を通過させ、不要な周波数成分を除去する。
こうして生成された補償信号47−2及び47−3は、それぞれ、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3のサーボ指令信号に足し合わされて、新たな出力信号24−2としてサーボ弁7−2に入力され、かつ、新たな出力信号24−2としてサーボ弁7−3に入力される。
In FIG. 7, the piston acceleration sensor 8-2 of the Y1 hydraulic shaker 50-2 detects the acceleration of the piston 5-2, and outputs the detected acceleration to the compensation circuit 40 as a piston acceleration sensor signal 20-2. . Similarly, the piston acceleration sensor 8-3 of the Y2 hydraulic shaker 50-3 detects the acceleration of the piston 5-3, and outputs the detected acceleration to the compensation circuit 40 as a piston acceleration sensor signal 20-3.
In the compensation circuit 40, the following processing is performed in order to attenuate the peak of the oil column resonance characteristic. First, the compensation gain multipliers 41-2 and 41-3 respectively multiply the input piston acceleration sensor signals 20-2 and 20-3 by compensation gains. Next, the servo valve reverse characteristic multiplying units 42-2 and 42-3 respectively multiply the servo valve reverse characteristics relating to the voltage-flow rate characteristics of the servo valves 7-2 and 7-3.
Next, it passes through the stabilization low-pass filters 43-2 and 43-3 for stabilizing the system and removes unnecessary frequency components.
The compensation signals 47-2 and 47-3 thus generated are added to the servo command signals of the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3, respectively, and a new output signal 24-2. Is input to the servo valve 7-2, and is input to the servo valve 7-3 as a new output signal 24-2.
図7の実施例によれば、補償ゲイン41−2及び41−3、サーボ弁逆特性42−2及び42−3、並びに、安定化ローパスフィルタ43−2及び43−3とからなる補償回路40は、ピストン加速度センサ信号20−2に対して補償信号47−2をフィードバック制御回路13−2に出力し、フィードバック制御回路13−2から出力されるY1油圧加振機50−2のサーボ指令信号24−2に対して補償を加える。同様に、補償回路40は、ピストン加速度センサ信号20−3に対して補償信号47−3をフィードバック制御回路13−3に出力し、フィードバック制御回路13−3から出力されるY2油圧加振機50−3のサーボ指令信号24−3に対して補償を加える。
これによって、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3の油柱共振特性のピークを減衰させることで、振動テーブル1の回転振動を抑制し、1方向の振動試験の信頼性を低下させることなく高精度に実施できる。
なお、図7の実施例の補償回路40では、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3両方を補償する構成であった。しかし、補償回路を複数用意し、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3とを別々に補償するようにしても良い。
According to the embodiment of FIG. 7, a compensation circuit 40 comprising compensation gains 41-2 and 41-3, servo valve inverse characteristics 42-2 and 42-3, and stabilizing low-pass filters 43-2 and 43-3. Outputs a compensation signal 47-2 to the feedback control circuit 13-2 in response to the piston acceleration sensor signal 20-2, and a servo command signal for the Y1 hydraulic shaker 50-2 output from the feedback control circuit 13-2. Add compensation to 24-2. Similarly, the compensation circuit 40 outputs a compensation signal 47-3 to the feedback control circuit 13-3 in response to the piston acceleration sensor signal 20-3, and the Y2 hydraulic shaker 50 output from the feedback control circuit 13-3. -3 servo command signal 24-3 is compensated.
This attenuates the peak of the oil column resonance characteristics of the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3, thereby suppressing the rotational vibration of the vibration table 1 and the reliability of the vibration test in one direction. It can be carried out with high accuracy without reducing the performance.
Note that the compensation circuit 40 of the embodiment of FIG. 7 is configured to compensate both the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3. However, a plurality of compensation circuits may be prepared to compensate for the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3 separately.
次に、本発明の別の実施例について説明する。図8は、本発明の振動試験装置の補償回路の一実施例の概要について示したものである。
図7の実施例では、ピストン加速度センサ8−2と8−3を設け、このピストン加速度センサ8−2と8−3から出力されるピストン加速度センサ信号20−2、20−3を補償回路40に入力した。これに対して、図8の実施例では、ピストン変位センサ信号23−2、23−3それぞれを補償回路401に入力する。
補償回路401に入力されたピストン変位センサ信号23−2と23−3に対して二階微分フィルタ44−2と44−3をそれぞれに実行し、ピストン加速度センサ信号に変換する。
ピストン加速度センサ信号に対して、補償ゲイン41−2、41−3をそれぞれ乗じ、次にサーボ弁逆特性42−2、42−3をそれぞれ乗じ、安定化ローパスフィルタ43−2、43−3にそれぞれ通過させる。こうして生成された補償信号471−2及び471−3は、それぞれY1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3のサーボ指令信号にそれぞれ足し合わされて、新たなサーボ指令信号24−2と24−3としてサーボ弁7−2と7−3にそれぞれ入力される(図7参照)。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows an outline of an embodiment of the compensation circuit of the vibration test apparatus of the present invention.
In the embodiment of FIG. 7, piston acceleration sensors 8-2 and 8-3 are provided, and piston acceleration sensor signals 20-2 and 20-3 output from the piston acceleration sensors 8-2 and 8-3 are compensated by the compensation circuit 40. Entered in. On the other hand, in the embodiment of FIG. 8, the piston displacement sensor signals 23-2 and 23-3 are input to the
Second-order differential filters 44-2 and 44-3 are respectively executed on the piston displacement sensor signals 23-2 and 23-3 input to the
The piston acceleration sensor signal is multiplied by compensation gains 41-2 and 41-3, respectively, and then multiplied by servo valve reverse characteristics 42-2 and 42-3, respectively. Pass each one. The compensation signals 471-2 and 471-3 thus generated are added to the servo command signals of the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3, respectively, and a new servo command signal 24- 2 and 24-3 are input to the servo valves 7-2 and 7-3, respectively (see FIG. 7).
図8の実施例によれば、ピストン加速度検出器を必要としないため、コスト低下でき、振動テーブル1の回転振動を抑制し、1方向の振動試験の信頼性を低下させることなく高精度に実施できる。 According to the embodiment of FIG. 8, since the piston acceleration detector is not required, the cost can be reduced, the rotational vibration of the vibration table 1 can be suppressed, and the reliability of the vibration test in one direction can be performed with high accuracy. it can.
次に本発明の別の実施例について説明する。図9は、本発明の振動試験装置の補償回路の別の実施例の概要について示したものである。
本実施例では、図7の実施例に対して、ピストン変位センサ信号23−2及び23−3、シリンダ圧力センサ信号21−2及び21−3、シリンダ圧力センサ信号22−2及び22−3、並びにロードセル荷重信号(荷重センサ信号)26−2及び26−3を補償回路402に入力する。
補償回路402に入力されたピストン変位センサ信号23−2及び23−3、シリンダ圧力センサ信号21−2及び21−3、シリンダ圧力センサ信号22−2及び22−3、並びに、ロードセル荷重信号26−2及び26−3に対して、加速度信号変換フィルタ45−2、45−3をそれぞれ通過させ、ピストン加速度センサ信号に変換する。
加速度信号変換フィルタ45−2、45−3では、それぞれ、シリンダ圧力センサ信号21−2及び21−3、シリンダ圧力センサ信号22−2及び22−3をそれぞれ差分する。これによって、シリンダ6−2及び6−3のそれぞれの差圧信号を生成し、ピストン受圧面積を乗じることで加振力信号に変換する。そして、この加振力信号から荷重センサ信号26−2及び26−3とピストン変位センサ信号23−2及び23−3それぞれの一階微分フィルタに、可動部質量の粘性抵抗係数95を乗じた信号を、抵抗信号として差し引いた力の次元の信号に対して、各ピストン可動部質量の逆数92を乗じてピストン加速度センサ信号に変換する。
このピストン加速度センサ信号に対して補償ゲイン41−2及び41−3をそれぞれ乗じ、次に、サーボ弁逆特性42−2及び42−3をそれぞれ乗じ、更に安定化ローパスフィルタ43−2及び43−3をそれぞれ通過させる。
こうして生成された補償信号472−2及び472−3は、それぞれ、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3のサーボ指令信号に足し合わされて、新たなサーボ指令信号24−2及び24−3としてサーボ弁7−2及び7−3にそれぞれ入力される(図7参照)。
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 shows an outline of another embodiment of the compensation circuit of the vibration test apparatus of the present invention.
In the present embodiment, piston displacement sensor signals 23-2 and 23-3, cylinder pressure sensor signals 21-2 and 21-3, cylinder pressure sensor signals 22-2 and 22-3, In addition, load cell load signals (load sensor signals) 26-2 and 26-3 are input to the
Piston displacement sensor signals 23-2 and 23-3, cylinder pressure sensor signals 21-2 and 21-3, cylinder pressure sensor signals 22-2 and 22-3, and load cell load signal 26- input to the
In the acceleration signal conversion filters 45-2 and 45-3, the cylinder pressure sensor signals 21-2 and 21-3 and the cylinder pressure sensor signals 22-2 and 22-3 are respectively subtracted. Thus, the cylinder 6-2 and 6 - to generate respective differential pressure signal of 3 is converted to vibration force signal by multiplying a piston pressure receiving space. A signal obtained by multiplying the first-order differential filters of the load sensor signals 26-2 and 26-3 and the piston displacement sensor signals 23-2 and 23-3 by the viscous resistance coefficient 95 of the movable part mass from the excitation force signal. Is multiplied by the reciprocal number 92 of each piston movable part mass to the signal of the force dimension subtracted as a resistance signal, and converted into a piston acceleration sensor signal.
The piston acceleration sensor signal is multiplied by the compensation gains 41-2 and 41-3, respectively, and then the servo valve reverse characteristics 42-2 and 42-3 are respectively multiplied, and the stabilized low-pass filters 43-2 and 43- are further multiplied.
The compensation signals 472-2 and 472-3 thus generated are added to the servo command signals of the Y1 hydraulic shaker 50-2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3, respectively, and a new servo command signal 24- 2 and 24-3 are input to the servo valves 7-2 and 7-3, respectively (see FIG. 7).
図9の実施例によれば、ピストン加速度検出器を必要としないため、コスト低下でき、振動テーブル1の回転振動を抑制し、1方向の振動試験の信頼性を低下させることなく高精度に実施できる。 According to the embodiment of FIG. 9, since a piston acceleration detector is not required, the cost can be reduced, the rotational vibration of the vibration table 1 can be suppressed, and the reliability of the vibration test in one direction can be carried out with high accuracy. it can.
次に本発明の別の実施例について図10、図11、図12を用いて説明する。図10〜図12は、本発明の振動試験装置の補償回路の別の実施例の概要について示したものである。
まず、図10の実施例では、図7の実施例に対して、補償回路403に入力されるピストン変位センサ信号23−2及び23−3を、比較器46−2及び46−3に共に入力して、ピストン加速度差分信号を生成するものである。
図10の実施例の補償回路403は、生成されたピストン加速度差分信号それぞれを、図7で説明した補償回路40に入力した実施例と同等である。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 10 to 12 show an outline of another embodiment of the compensation circuit of the vibration test apparatus of the present invention.
First, in the embodiment of FIG. 10, the piston displacement sensor signals 23-2 and 23-3 input to the
The
また、図11の実施例の補償回路404は、図8で説明した補償回路401と同様に、ピストン変位センサ信号23−2、23−3それぞれを入力した後、変換された加速度センサ信号を、比較器46−2及び46−3に共に入力して、ピストン加速度差分信号生成するものであり、以降の処理は、図8の実施例と同等である。
In addition, the
次に図12の実施例の補償回路405は、図9の実施例の補償回路402と同様に、ピストン変位センサ信号23−2及び23−3、シリンダ圧力センサ信号21−2及び21−3、シリンダ圧力センサ信号22−2及び22−3、並びにロードセル荷重信号(荷重センサ信号)26−2及び26−3を補償回路405に入力する。その後も図9の実施例と同様に、加速度信号変換フィルタ45−2、45−3をそれぞれ通過させ、ピストン加速度センサ信号に変換する。
変換された各ピストン加速度センサ信号に対して、比較器46−2または46−3により生成されたピストン加速度差分信号に対して、補償ゲイン41−2及び41−3をそれぞれ乗じ、次にサーボ弁逆特性42−2及び42−3をそれぞれ乗じ、更に安定化ローパスフィルタ43−2及び43−3をそれぞれ通過させるものである。
Next, the
Each converted piston acceleration sensor signal is multiplied by a compensation gain 41-2 and 41-3, respectively, for the piston acceleration difference signal generated by the comparator 46-2 or 46-3, and then the servo valve. The inverse characteristics 42-2 and 42-3 are multiplied, respectively, and further the stabilized low-pass filters 43-2 and 43-3 are respectively passed.
図10〜図12において、上述のように生成された補償信号473−2及び473−3、474−2及び474−3、並びに475−2及び475−3は、それぞれ、Y1油圧加振機50−2とY2油圧加振機50−3のサーボ指令信号にそれぞれ足し合わされて、新たなサーボ指令信号24−2及び24−3として、サーボ弁7−2及び7−3にそれぞれ入力される(図7参照)。 10 to 12, the compensation signals 473-2 and 473-3, 474-2 and 474-3, and 475-2 and 475-3 generated as described above are respectively represented by the Y1 hydraulic exciter 50. -2 and the Y2 hydraulic shaker 50-3 are added to the servo command signals, respectively, and input to the servo valves 7-2 and 7-3 as new servo command signals 24-2 and 24-3, respectively ( (See FIG. 7).
上記図10〜図12の実施例によれば、ピストン加速度差分信号を用いることでピストン加速度センサ信号を直接フィードバックする補償方法よりも振動テーブル1の回転振動をより小さく抑制することが可能となり、1方向の振動試験の信頼性を低下させることなく高精度に実施できる。 10 to 12, the rotational acceleration of the vibration table 1 can be further suppressed by using the piston acceleration difference signal as compared with the compensation method in which the piston acceleration sensor signal is directly fed back. It can be carried out with high accuracy without reducing the reliability of the vibration test in the direction.
上記実施例の如く、本発明は、被試験体を搭載する振動テーブルと、ピストンの往復運動によって前記振動テーブルを加振する油圧加振機と、前記振動テーブル若しくは油圧加振機の駆動状態を計測してセンサ信号を出力する制御用センサと、前記センサ信号を用いて目標波形信号通りに前記油圧加振機を制御する制御信号を出力する制御回路と、前記制御回路に前記目標波形信号を出力する波形発生装置と、前記制御信号に応じて前記油圧加振機のピストンを往復させるサーボ弁と、を備えた振動試験装置において、前記油圧加振機のピストンの加速度を検出しピストン加速度信号として出力するピストン加速度センサと、前記ピストン加速度信号に基づいて、前記油圧シリンダの作動油圧縮性に起因する共振特性を制御するための補償信号を出力する補償回路とを備え、前記制御回路は、加算処理部を備え、前記補償信号を前記制御信号に足し合わせて前記サーボ弁に出力する振動試験装置である。 As in the above embodiment, the present invention relates to a vibration table on which a device under test is mounted, a hydraulic shaker that vibrates the vibration table by a reciprocating motion of a piston, and a driving state of the vibration table or the hydraulic shaker. A control sensor for measuring and outputting a sensor signal, a control circuit for outputting a control signal for controlling the hydraulic exciter according to a target waveform signal using the sensor signal, and the target waveform signal for the control circuit In a vibration test apparatus comprising: a waveform generator for outputting; and a servo valve for reciprocating a piston of the hydraulic exciter in accordance with the control signal, the piston acceleration signal is detected by detecting an acceleration of the piston of the hydraulic exciter. And a compensation signal for controlling resonance characteristics due to hydraulic oil compressibility of the hydraulic cylinder based on the piston acceleration signal. And a compensation circuit for outputting, the control circuit includes an adding unit, a vibration test apparatus to be outputted to the servo valve are summed to the compensation signal to the control signal.
なお、上述の実施例では、(1)のケースについて説明した。しかし、(2)及び(3)のケースの場合には、目標信号に加えて、補償信号を追加すれば同様の補償が可能である。
また、上述の実施例では、Y方向の油圧加振機を2台としているが、X方向の油圧加振機を2台としても良く、どちらかが2台以上具備すれば、他方は何台あっても良いことは自明である。
In the above-described embodiment, the case (1) has been described. However, in the cases of (2) and (3), the same compensation is possible by adding a compensation signal in addition to the target signal.
In the above-described embodiment, two Y-direction hydraulic shakers are used. However, two X-direction hydraulic shakers may be provided. If one or more of the two is provided, how many are the other. It is obvious that there may be.
1:振動テーブル、 2−1、2−2、2−3:コの字型静圧継手、 3−1、3−2、3−3:ロの字型静圧継手、 4−1、4−2、4−3:荷重検出器、 5−1、5−2、5−3:ピストン、 6−1、6−2、6−3:シリンダ、 7−1、7−2、7−3:サーボ弁、 8−2、8−3:ピストン加速度センサ、 9−1、9−2、9−3、10−1、10−2、10−3:シリンダ圧力検出器、 11−1、11−2、11−3:ピストン変位検出器、 12−1、12−2、12−3:制御回路、 13−1、13−2、13−3:フィードバック制御回路、14:波形発生装置、 15−2、15−3:制御回路、 16−2、16−3:加算処理部、 20−2、20−3:ピストン加速度センサ信号、 21−1、22−1:シリンダ圧力センサ信号、 23−1:ピストン変位センサ信号、 24−1、24−2、24−3:サーボ指令信号、 25−1、25−2:目標信号、 26−1、26−2、26−3:荷重センサ信号、 40:補償回路、 41−2、41−3:補償ゲイン乗算部、 42−2、42−3:サーボ弁逆特性乗算部、 43−2、43−3:安定化ローパスフィルタ、 44−2、44−3:二階微分フィルタ、 45−2、45−3:加速度信号変換フィルタ、 46−2、46−3:比較器、 47−2、47−3:補償信号、 50−1、50−2、50−3:油圧加振機、 51:転倒防止装置、 80:振動テーブル重心位置、 81:X油圧加振機加振力、 82:Y1油圧加振機外力、 83:Y2油圧加振機外力、 84:モーメント加振力、 90:駆動系の剛性を表す定数、 91:ピストン受圧面積、 92:可動部質量の逆数、 93:積分要素、 94:シリンダ間の漏れ流量係数、 95:可動部質量の粘性抵抗係数、 96:単位時間あたりの体積増加量、 97:シリンダ間の漏れ流量、 98:補償ゲインブロック、 99:被試験体、 100X、100Y、100Z:防振床、 401:加算処理部、 402:剛性定数算出部、403:積分処理部、 404:駆動力算出部、 405:加算処理部、 406:速度算出部、 407:積分処理部、 408:粘性抵抗算出部。 409:漏れ流量算出部、410:増加量算出部、 411:補償ゲイン算出部、 412:加算処理部、 471−2、471−3、472−2、472−3、471−3、473−3、474−2、474−3、475−2、475−3:補償信号。 1: Vibration table 2-1, 2-2, 2-3: U-shaped hydrostatic joint, 3-1, 3-2, 3-3: B-shaped hydrostatic joint, 4-1, 4 -2, 4-3: Load detector, 5-1, 5-2, 5-3: Piston, 6-1, 6-2, 6-3: Cylinder, 7-1, 7-2, 7-3 : Servo valve, 8-2, 8-3: Piston acceleration sensor, 9-1, 9-2, 9-3, 10-1, 10-2, 10-3: Cylinder pressure detector, 11-1, 11 -2, 11-3: piston displacement detector, 12-1, 12-2, 12-3: control circuit, 13-1, 13-2, 13-3: feedback control circuit, 14: waveform generator, 15 -2, 15-3: Control circuit, 16-2, 16-3: Addition processing unit, 20-2, 20-3: Piston acceleration sensor signal, 21-1, 22-1: S Pressure sensor signal, 23-1: piston displacement sensor signal, 24-1, 24-2, 24-3: servo command signal, 25-1, 25-2: target signal, 26-1, 26-2, 26 -3: Load sensor signal, 40: Compensation circuit, 41-2, 41-3: Compensation gain multiplication unit, 42-2, 42-3: Servo valve reverse characteristic multiplication unit, 43-2, 43-3: Stabilization Low-pass filter, 44-2, 44-3: Second order differential filter, 45-2, 45-3: Acceleration signal conversion filter, 46-2, 46-3: Comparator, 47-2, 47-3: Compensation signal, 50-1, 50-2, 50-3: Hydraulic shaker, 51: Overturn prevention device, 80: Center position of vibration table, 81: X hydraulic shaker excitation force, 82: Y1 hydraulic shaker external force, 83: Y2 hydraulic shaker external force, 84: Moment Excitation force, 90: Constant representing drive system rigidity, 91: Piston pressure receiving area, 92: Reciprocal of mass of moving part, 93: Integration element, 94: Coefficient of leakage flow between cylinders, 95: Viscosity resistance of mass of moving part Coefficient 96: Volume increase per unit time 97: Leakage flow between cylinders 98: Compensation gain block 99: Test object 100X, 100Y, 100Z: Anti-vibration floor 401: Addition processing unit 402: Rigidity constant calculation unit, 403: integration processing unit, 404: driving force calculation unit, 405: addition processing unit, 406: speed calculation unit, 407: integration processing unit, 408: viscous resistance calculation unit. 409: Leakage flow rate calculation unit, 410: Increase amount calculation unit, 411: Compensation gain calculation unit, 412: Addition processing unit, 471-2, 471-3, 472-2, 472-3, 471-3, 473-3 474-2, 474-3, 475-2, 475-3: compensation signals.
Claims (6)
前記油圧加振機のピストンの加速度を検出しピストン加速度信号として出力するピストン加速度センサと、
前記ピストン加速度信号に基づいて、前記油圧シリンダの作動油圧縮性に起因する共振特性を制御するための補償信号を出力する補償回路とを備え、
前記制御回路は、加算処理部を備え、前記補償信号を前記制御信号に足し合わせて前記サーボ弁に出力することを特徴とする振動試験装置。 A vibration table that mounts a device under test, a hydraulic shaker that vibrates the vibration table by a reciprocating motion of a piston, a waveform generator that outputs a target waveform signal to a control circuit, and the vibration table or the hydraulic shaker A control sensor that measures a driving state of the hydraulic pressure sensor and outputs a sensor signal; the control circuit that outputs a control signal that controls the hydraulic exciter according to a target waveform signal using the sensor signal; and the control circuit In a vibration test apparatus comprising: a waveform generator that outputs the target waveform signal; and a servo valve that reciprocates a piston of the hydraulic exciter according to the control signal;
A piston acceleration sensor that detects the acceleration of the piston of the hydraulic shaker and outputs a piston acceleration signal;
A compensation circuit that outputs a compensation signal for controlling resonance characteristics resulting from hydraulic oil compressibility of the hydraulic cylinder based on the piston acceleration signal;
The control circuit includes an addition processing unit, and adds the compensation signal to the control signal and outputs the added signal to the servo valve.
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