JP2017509893A - 振動試験システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は振動試験装置を含む振動試験システムに関する。振動試験装置は、動電型加振器に作動的に結合された電力増幅器を含み、ここで加振器がペイロード支持構造に機械的に結合された振動可能なアーマチュアを含んでいる。データロガーが、ペイロードの機械的励起中、経時的に動電型加振器の１つ以上の動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するように構成されている。振動試験システムのプロセッサまたはコントローラが、１つ以上の動作パラメータのロギングされた値を読取り処理し、かつ１つ以上の動作パラメータの記録された値に基づいて、アーマチュア力サイクル累積数を決定するように構成されている。プロセッサはさらに、アーマチュア力サイクル累積数および振動試験装置の既定の寿命に基づいて、動電型加振器の残存寿命または消費寿命を計算するように構成されている。プロセッサは、振動試験システムのディスプレー上で、振動試験装置の残存寿命または消費寿命を標示するように構成されている。

Description

本発明は振動試験装置を含む振動試験システムに関する。振動試験装置は、動電型加振器に作動的に結合された電力増幅器を含み、ここで加振器がペイロード支持構造に機械的に結合された振動可能なアーマチュアを含んでいる。データロガーが、ペイロードの機械的励起中、経時的に動電型加振器の１つ以上の動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するように構成されている。振動試験システムのプロセッサまたはコントローラが、１つ以上の動作パラメータのロギングされた値を読取り処理し、かつ１つ以上の動作パラメータの経時的な記録された値に基づいて、アーマチュア力サイクルの累積数を決定するように構成されている。プロセッサはさらに、アーマチュア力サイクル累積数および振動試験装置の既定の寿命に基づいて、動電型加振器の残存寿命または消費寿命を計算するように構成されている。プロセッサは、振動試験システムのディスプレー上で、振動試験装置の残存寿命または消費寿命を標示するように構成されている。

本発明は、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を標示するためのディスプレーを含む振動試験システムに関する。本発明の別の態様は、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を決定し表示する対応する方法に関する。

振動試験システムは典型的に、産業機器、要素および構成部品などの産業的製品の振動試験のために業界で利用される、加振器と呼ばれることもある振動試験装置を含んでいる。このような振動試験の目的は、産業機器が通常の使用において曝露され得る周波数および振幅の明確な機械的振動に、このような産業機器または構成部品を曝露することにある。これは、機械的振動に対する機器の反応を試験し、機能不良無く機械的振動に耐えることのできるこの機器の能力および信頼性を検出するために実施される。産業機器または構成部品は、広範囲の寸法および重量のものがある。大規模振動試験システムは、人工衛星のような非常に重く大きい物体の振動試験を行なうことができるものであり得る。

振動試験装置は、典型的に、電気力学式振動器または加振器、電力増幅器、制御システム、冷却システムおよびこれらの構成部品間を相互接続する適切な電力および信号ケーブルを含む。

アーマチュアコイルならびにそのフレームおよび軸受などの振動試験装置の可動要素、ならびにローラー（誘導システム）は、動電型加振器が作動させられるにつれて、摩耗、引裂および疲労を受ける。しかしながら、摩耗および引裂の量は、動電型加振器上のペイロードにより生成される力に大きく左右され、そのため、ペイロードの僅かな増加さえ、加振器の摩耗および引裂の劇的な増加および振動試験装置の残存寿命の対応する短縮を導くことになる。振動試験装置の動電型加振器は、修理可能に／オーバーホールされるように設計されており、一定の保守間隔で予めプログラミングされた計画的保守システムを通して作動的状態に保たれている。この保守間隔の長さは、典型的に、振動試験装置のタイプ／型式および該当する顧客の予想される使用パターンから推定される。

このような振動試験システム（ＶＴＳ）の残存寿命および利用可能性の決定は、これまで、該当する振動試験システムの挙動を反応的に観察することに基づく保守体制により達成されてきた。この反応性観察体制は、計画的保守間隔の間に発生する振動試験システムの機能不良またはエラーが、動電型加振器の機能における可聴的、触覚的または可視的な異常などの明らかなエラーが顕著にならない限り、オペレータまたはユーザーにより検出も報告もされていなかったことを意味している。

固定されたまたは予めプログラミングされた保守間隔は、既存の振動試験装置およびシステムの最適な使用および運用について複数の問題を導く。これらの問題の１つは、振動試験装置の使用パターンが変化して、保守間隔の長さを決定するために利用される使用パターンから逸脱することである。顧客は、例えば、新規のまたは改良された機器を振動試験する必要性から、予想されていたものよりも高いペイロードを振動試験装置の動電型加振器に対して適用する場合がある。顧客は同様に、機器生産の増大またはより綿密な振動試験プロトコルの導入に起因して予想されたものよりもはるかに長い時間的期間にわたり動電型加振器を作動させる場合もある。振動試験装置の可動構成部品、特に動電型加振器上の摩耗および引裂の量はアーマチュアの力に非常に大きく左右されることから、予想された使用パターンからのこれらのタイプの逸脱は、一方では、予想されたものよりはるかに短い寿命、ひいては使用中の保守間隔の間における振動試験装置の故障を導く可能性がある。他方では、加振器の荷重および随伴するアーマチュア力が予想されたものよりも小さい場合、計画的保守間隔間の時間は不必要に短い状態となり、振動試験システムおよび振動試験装置の動作に関連するユーザー資源およびコストを浪費することになる。

したがって振動試験システムおよび振動試験装置のユーザーに対して、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を推定しさまざまなタイプの関係要員にそれを知らせることのできるメカニズムを提供することが、極めて望ましいと思われる。ユーザーには、保守要員およびシステムオペレータが含まれ得る。

振動試験システムおよび振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命についての情報の利用可能性は、予想外の摩耗および引裂誘発型の故障を防止することによって生産計画を改善し、不必要でかつ無駄の多い保守またはメンテナンス活動を取り除くと考えられる。

残存寿命および／または消費寿命の情報は、有利にも、保守要員、オペレータなどの関係者にとって容易にアクセス可能なディスプレー／スクリーン上に表示され得る。このディスプレーは、当然のことながら、振動試験装置のハウジングに取付けられるかまたは、例えばスマートホンまたはタブレット内に内蔵された別個の携帯デバイス上に位置設定され得、したがって、振動試験装置から遠隔読取り可能であり得る。

残存寿命および／または消費寿命情報を、例えばディスプレーのグラフィカルユーザーインターフェースの自動車燃料メーター／燃料計といったメーターまたは棒グラフなどの直接的で容易に理解可能なフォーマットで標示することも同様に有利であると思われる。

本発明の第一の態様は、振動試験装置を含む振動試験システムに関する。振動試験装置は、動電型加振器に作動的に結合された電力増幅器を含み、ここで加振器がペイロード支持構造に機械的に結合された振動可能なアーマチュアを含んでいる。データロガーが、ペイロードの機械的励起中、経時的に動電型加振器の１つ以上の動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するように構成されている。振動試験システムのプロセッサまたはコントローラが、１つ以上の動作パラメータのロギングされた値を読取り処理し、かつ１つ以上の動作パラメータの記録された値に基づいて、アーマチュア力サイクルの累積数を決定するように構成されている。プロセッサはさらに、アーマチュア力サイクル累積数および振動試験装置の既定の寿命に基づいて、動電型加振器の残存寿命または消費寿命を計算するように構成されている。プロセッサは、振動試験システムのディスプレー上で、振動試験装置の残存寿命または消費寿命を標示するように構成されている。

本振動試験システムの残存寿命および／または消費寿命のディスプレーは、関係要員に、保守を実施すべき時期を正確に査定または評価するための有益なメカニズムを提供する。この寿命情報の利用可能性は、計画的保守間隔の間の振動試験装置の予想外の摩耗および引裂誘導型故障を防止することによって、生産計画を改善することができる。寿命情報のディスプレーは同様に、加振器の荷重ひいてはアーマチュア力サイクル数が、保守間隔の計画時点で予想されていたものよりも小さかった状況において、振動試験装置に対する不必要で無駄の多い保守またはメンテナンス活動を取り除くこともできる。

当業者であれば、プロセッサおよびディスプレーが、ディスプレーのサイズ、配向および配設ならびにその周囲環境などの要因に応じて多くの異なるフォーマットで残存寿命および／または消費寿命を示すように構成され得ることを理解するものである。本発明の好ましい実施形態によると、残存寿命または消費寿命は、測定目盛によってかまたは数値として標示される。測定目盛には、例えば０〜１００％などの消費寿命を示す曲線目盛または棒グラフが含まれ得る。数値は、消費寿命の百分率もしくは残存寿命の百分率またはその両方の直接読取り数値であり得る。したがって、残存寿命または消費寿命の標示は、自動車のガソリンメーターまたは油面計などの標示に似ている可能性がある。この特徴により寿命標示は、広範囲の関係要員にとって直観的に理解可能なものとなっている。

加振器の作動中の振動可能なアーマチュア上の時間的に変動する力は、アーマチュア力サイクル累積数を正確に決定するため適切な時間的間隔でサンプリングされなければならない。振動可能なアーマチュア上の時間的に変動する力をどれほどの頻度でサンプリングしなければならないかは、その力がいかに急速に変化するかにより左右される。振動可能なアーマチュア上の力は、振動試験装置の一部の動作パラメータおよび一部の予め記憶されたシステムパラメータの一定の測定値から間接的に決定可能である。このような実施形態の１つにおいて、アーマチュア力は、アーマチュアコイルが振動または揺動するエアギャップ内の磁場強度の知識と併せて、振動可能なアーマチュアの可動コイルすなわちアーマチュアコイル内の測定された交流電流から、間接的に決定される。アーマチュアコイル内の交流電流は、好適な電流センサーを介して加振器を駆動する電力増幅器内で測定され得る。したがって、これらの実施形態において、動電型加振器の１つ以上の動作パラメータには、好ましくは、以下のものの１つが含まれる。
− 動電型加振器の作動時間および日付、
− 振動可能なアーマチュアの可動コイルの交流電流、
− 加振器の界磁コイルの直流電流または直流電圧。

振動試験装置の予め記憶されたシステムパラメータは、プロセッサがアクセスできかつ、
− 振動試験装置の既定の寿命、
− アーマチュアエアギャップ内の磁束密度または磁場強度と界磁コイル電流の関係、
− 振動可能なアーマチュアの可動コイルの導体長、
のうちの１つ以上を標示する技術的装置データを保持するシステム基準データベースまたはテーブル中に記憶され得る。

測定された動作パラメータおよび予め記憶されたシステムパラメータに基づくこの間接的なアーマチュア力決定は、以下で添付図面を参照しながらさらに詳細に説明される。

代替的には、振動可能なアーマチュア上の時間的に変動する力の直接的測定は、振動可能なアーマチュア構造の好適な場所（単複）上に１つ以上の加速度計を設置することによって実施され得る。したがって、この実施形態においては、動電型加振器の動作パラメータの少なくとも１つに、加振器上に組付けられた加速度計（単複）により測定されるアーマチュアの加速度が含まれる。

振動試験システムのディスプレーは、振動試験装置の場所にもしくは振動試験装置上に、または振動試験装置から遠隔の場所、例えば同じ建物の別の部屋の中もしくは別の建物の中のいずれかにある異なる場所に物理的に配設され得る。一実施形態において、ディスプレーは、例えば電力増幅器のハウジングまたはフレーム構造の上など、振動試験装置のハウジングまたはフレーム構造に対して組付けられる。システムの他の実施形態において、ディスプレーは、振動試験装置から遠隔に配設され、動電型加振器の残存寿命、消費寿命またはその両方を標示するデータの受信のため、有線または無線データ通信リンクを介してプロセッサまたはコントローラに接続される。データ通信リンクは、｛Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＲＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）｝からなる群の中から選択され得る。後者の実施形態において、ディスプレーは、振動試験装置のプロセッサから残存寿命または消費寿命を標示するデータを無線で受信するスマートホン、タブレットまたはラップトップコンピュータなどの携帯型計算デバイス上またはその中に組付けられ得る。

振動試験装置のプロセッサまたはコントローラは、好ましくは、外部計算資源へのアクセス無く作動することのできる内蔵型装置を提供するため振動試験装置のハウジングの内部に配設される。プロセッサまたはコントローラは、好ましくは、ソフトウェアプログラマブルマイクロプロセッサ、例えばプログラマブルデジタル信号プロセッサを含み、後者のデバイスは、振動試験装置のハウジングの内部またはこのハウジングに組付けられた埋込み型計算システムの一部を成すことができる。

しかしながら、振動試験システムの代替実施形態において、プロセッサまたはコントローラは、振動試験装置から遠隔に、例えばインターネット接続されたコンピュータサーバー内に配設される。このような実施形態において、振動試験装置のデータロガーは、例えば１つ以上の動作パラメータをサーバーコンピュータに伝送するためのＴＣＰ／ＩＰ通信チャンネルを含む有線または無線のデータ通信リンクを通してコンピュータサーバーに接続され得る。インターネット接続されたコンピュータサーバーは、クラウド計算センター内に設置され得る。コンピュータサーバーのプロセッサ（単複）は、好適なプログラムルーティンの実行により、１つ以上の動作パラメータのロギングされた値の読取りおよび処理を実施して、アーマチュア力サイクル累積数を決定するように構成されている。サーバープロセッサは同様に、動電型加振器の残存寿命および／または消費寿命を計算するようにも構成されている。コンピュータサーバーのプロセッサ（単複）は、最終的に、ＴＣＰ／ＩＰ通信チャンネルまたは任意の他の好適なデータ通信チャンネルを介してディスプレーに残存寿命および／または消費寿命を伝送することができる。

振動試験システムのプロセッサはさらに、１つ以上の動作パラメータの記録値に基づいて加振器の基準挙動を定期的に計算するように構成され得、この基準挙動には、基本共振周波数などの加振器の周波数応答特性が含まれる。プロセッサは、規則的な時間的間隔でディスプレー上に計算された基準挙動を標示するように適応され得る。この実施形態は、保守間隔の間の加振器の性能を監視し、場合によって基準挙動内の振動を検出することによって加振器の来たるべき摩耗および引裂故障について早期警告を発するための追加のツールとして使用され得る。

アーマチュアコイル内の交流電流または交流電圧などの１つ以上の動作パラメータのロギングされた値を用いて、経時的に加振器の一部の周波数応答特性の変化を決定することができる。周波数応答特性には例えば、基本共振周波数または振動可能なアーマチュアの懸架装置のコンプライアンスまたは抵抗が含まれ得る。加振器の周波数応答、アーマチュアの基本共振周波数および懸架装置のコンプライアンスのうちの１つ以上の異常なまたは予想せぬ変化は、加振器がメンテナンスまたは修理を必要としていることを標示している可能性がある。

本発明の第２の態様は、振動試験装置の残存寿命または消費寿命を決定し表示する方法に関する。当該方法は、
ａ） ペイロードの振動励起中に動電型加振器の経時的な１つ以上の動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するステップと、
ｂ） １つ以上の動作パラメータの記録された値に基づいて、動電型加振器の振動可能なアーマチュア上のアーマチュア力サイクルの累積数を決定するステップと、
ｃ） アーマチュア力サイクル累積数および振動試験装置の既定の寿命に基づいて、動電型加振器の残存寿命または消費寿命を計算するステップと、
ｄ） オペレータ可読ディスプレー上で、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を標示するステップと、
を含む。

振動試験装置の既定の寿命は、好ましくは、例えば日数、月数または時間数単位の期間として表現されて、上述のシステム基準データベースまたはテーブル中に記憶される。この既定の寿命に対応する加振器上の最大または合計アーマチュア力サイクル数も同様に、システム基準データベースまたはテーブル中に記憶される。こうして、動電型加振器の残存寿命は、最大アーマチュア力サイクル数からアーマチュア力サイクル累積数を減算してまずは残存力サイクル数を決定し次にこの数を対応する残存寿命に変換することによって計算され得る。

計算された残存寿命または計算された消費寿命は、好ましくは上述の通りディスプレー上に好適な目盛または数値により時間的間隔または百分率として標示される。

本発明の好ましい実施形態について、添付図面を関連づけてより詳細に説明する。

本発明の第１の実施形態に係る振動試験装置および振動試験システムの簡略化された概略図である。 振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を推定し表示するためのアプリケーションプログラムのプログラムステップのフローチャートである。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る振動試験システム１００の一部を形成する振動試験装置の簡略化された概略図を示す。振動試験装置は、信号および電力ケーブル１２１を介して動電型加振器１０４に対し作動的に結合された、別個のハウジングまたはケーシング内に組付けられた電力増幅器１０８を含む。動電型加振器１０４は、ペイロード支持構造１０７に対して機械的に結合された振動可能なアーマチュア１０５を含む。ペイロード支持構造は、振動試験下にある機器または構成部品であるペイロード１０６を保持する。振動試験装置は、本発明のこの実施形態において、電力増幅器１０８の据置型ハウジングまたはフレームに組付けられているディスプレー１１３を含む。ディスプレー１１３は、システム１００の他の実施形態における別個のまたは遠隔配設のディスプレー、または電力増幅器１０８の据置型ハウジングまたはフレーム上に組付けられたディスプレーと遠隔ディスプレーの組合せを含み得る。データロガー（図示せず）が電力増幅器１０８のハウジングの内部に組付けられ、加振器の作動中、すなわちペイロード１０６の機械的励起の間、経時的に動電型加振器１０４の複数ある動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するように構成されている。動作パラメータには、好ましくは、最後の保守／オーバーホール以降の累積作動時間の計算を可能にするため、動電型加振器１０４の作動時間および日付が含まれる。さらに、振動可能なアーマチュア１０５の可動コイル（図示せず）内を流れる電流のＲＭＳ電流値およびピーク電流値も同様に、作動期間中記録／ロギングされる。さらに、動電型加振器１０４が界磁コイルを含んでいることを条件として、動電型加振器１０４の界磁コイル（図示せず）の直流電流値および／または直流電圧値も同様に、測定され記録される。これらのＲＭＳおよびピーク電流値は、電力増幅器１０８の内部に組付けられた好適な電流センサーかまたは動電型加振器１０４内に組付けられた電流センサーにより直接的または間接的に測定され得る。この目的で、ホール効果素子および誘導交流電流センサーなどのさまざまな周知のタイプの電流センサーを利用することができる。

当業者であれば、アーマチュアコイルおよび界磁コイル内の電流の経時的なそれぞれの測定およびロギングにより、振動可能なアーマチュア１０５上のアーマチュア力を計算することが可能になるということを認識するだろう。界磁コイル内の電流は、内部でアーマチュアが可動な形で懸架されている磁場の磁場強度を決定する。したがって、動電型加振器１０４のアーマチュア１０５により生成される力は、アーマチュアコイル内部を流れる電流、アーマチュアコイル導体の長さおよびアーマチュアコイルが中で運動している磁場の強度に正比例している。

経時的なアーマチュア力の計算は好ましくは、振動試験装置のソフトウェアプログラマブルマイクロプロセッサ、例えばデジタル信号プロセッサによって行なわれる。マイクロプロセッサは、電力増幅器１０８のハウジングの内部に組付けられた埋込み型計算ボードまたはサブシステムの一部を成すことができる。マイクロプロセッサは、前述の動作パラメータのロギングされた値を読取り処理するアプリケーションプログラムまたはソフトウェアコンポーネントを実行するように構成され得る。アプリケーションプログラムまたはソフトウェアコンポーネントは、一組のマイクロプロセッサ実行可能プログラム命令を含む。アプリケーションプログラムは、可動コイル電流の記録されたＲＭＳ電流値およびピーク電流値、ならびに界磁コイル電流の記録された直流電流値に基づいて経時的に振動可能なアーマチュア１０５上のアーマチュア力を決定するように構成されている。アプリケーションプログラムはさらに、アーマチュアの対応する振動周波数を記録またはロギングし、その後、図２に関連して以下で説明されている通り、ロギングされた動作パラメータに基づいてアーマチュア力サイクル累積数を決定する。アーマチュア力サイクル累積数は、以下で図２に関連して説明される振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を計算するための基礎として使用される。

アプリケーションプログラムがひとたび振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を計算したならば、マイクロプロセッサは、電力増幅器１０８のハウジングに取付けられているかまたはその中に組込まれているディスプレー１１３上に、数値フォーマットか図形フォーマット、例えば円グラフ、棒グラフなどのいずれかで、これらの値を表示させることができる。残存寿命および／または消費寿命は付加的または代替的に、別個のスクリーンまたはディスプレー、例えば現場の保守ＰＣ１１２のディスプレーまたは、例えばスマートホンやタブレット内に内蔵された携帯式端末またはデバイスのディスプレー上に表示され得る。

別の実施形態において、振動試験装置の計算された残存寿命および／または計算された消費寿命は、データ通信リンク１１９を介して、インターネット接続されたコンピュータサーバー１１６に伝送される。このサーバーは、クラウドベースの計算センター内に存在し得る。データ通信リンク１１９は、通信チャンネル内でＴＣＰ／ＩＰプロトコルを利用し得る。このようにして、振動試験装置およびシステムの残存寿命および／または消費寿命を含めた寿命データに、好適に構成されたインターネットベースのデータ通信保守およびチャンネル１１７を介して多くの地理的場所からアクセスすることができる。残存寿命および／または消費寿命は、当然のことながら、例えば１秒と１０分の間の時間的間隔などの規則的な時間的間隔で、例えば１０秒毎に更新され得る。したがって、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を遠隔監視することが可能である。同様に、残存寿命の変化率を観察することも可能である。残存寿命および／または消費寿命は、例えばインターネット接続されたコンピュータサーバー１１６により、顧客または保守技術員のＥメールアドレスおよびコンピュータ１１４に対して伝送され得る。残存寿命および／または消費寿命は、代替的または付加的に、（テキストまたはＳＭＳメッセージとして）既定の携帯電話番号に伝送され得る。この実施形態には、振動試験システム１００の作動に関連するさまざまなタイプの要員に、効率のよい便利な方法で振動試験装置の寿命および／または消費寿命に関する情報を提供できるという利点がある。

本振動試験装置およびシステムのさらに別の実施形態において、システム１００の上述のマイクロプロセッサ／ＤＳＰは、例えばインターネット接続されたコンピュータサーバー１１６内など振動試験装置から遠隔に配設されている。この実施形態において、振動試験装置のデータロガーは、動作パラメータの上述の記録値をコンピュータサーバー１１６に伝送するため、例えばＴＣＰ／ＩＰ通信チャンネルを含むデータ通信リンク１１９を通して、コンピュータサーバーに接続されている。コンピュータサーバー１１６は、以下で概要を説明する通り、動電型加振器１０４の振動可能なアーマチュア１０５上の力に関連する動作パラメータの記録された値に基づいて、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を計算するように構成された好適なアプリケーションプログラムまたはソフトウェアコンポーネントを実行する。

インターネット接続されたコンピュータサーバー１１６は代替的には、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命の上述の計算を行なうことなく、動作パラメータの上述の記録値を記憶するだけのために構成され得る。動作パラメータの記録値は、例えば、インターネット接続されたコンピュータサーバー１１６上で動作する好適なデータベース内に記憶され得る。動作パラメータの記録値は、インターネットベースのデータ通信保守およびチャンネル１２７を介して、保守コンピュータ１２２からアクセス可能である。保守コンピュータは、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命の上述の計算を行なうマイクロプロセッサを含むことができる。残存寿命および／または消費寿命は、保守コンピュータ１２２上で動作する好適なソフトウェアコンポーネント１２０により、保守コンピュータ１２２のディスプレー上で表示され得る。

当業者であれば、本振動試験システム１００内に任意のインターネット接続されたコンピュータサーバー１１６が存在することによって、振動試験装置およびシステムの残存寿命および／または消費寿命および／または動作パラメータの記録値に対する地理的に融通性のあるほぼ瞬間的なアクセスの観点から見た多くの利点が提供され得るということを認識するものである。インターネット接続されたコンピュータサーバー１１６のもう１つの利点は、このサーバーが、例えば好適なデータベース内で、複数の振動試験システムの動作パラメータの記録値を記憶することができ、このため、装置の残存寿命および／または消費寿命を推定するための通常の手段を改善または有効化するために異なる振動試験装置からの動作パラメータ間のさまざまな形態の相関分析を運用することができる、という点にある。

図２は、振動試験装置の残存寿命および／または消費寿命を推定し表示するためにマイクロプロセッサ上で実行される、上述のアプリケーションプログラムまたはソフトウェアルーチンのプログラムステップのフローチャート２００を示す。アプリケーションプログラムは、振動試験装置の既定の寿命を含めた振動試験装置の特性に関するさまざまなタイプの有用な技術的データを保持するシステム基準データベース２２０にアクセスすることができる。システム基準データベース２２０は、振動試験装置のハウジング内部のメモリー内または上述のインターネット接続されたコンピュータサーバー１１６のメモリー内などの物理的に異なる場所に位置設定され得る。

技術的データは同様に、消費寿命に対してアーマチュア力サイクル累積数をマッピングするシステム寿命テーブルをも含んでいる。このシステム寿命テーブル内に保持されるデータは、アーマチュア力がアーマチュア力サイクルの累積にどのように影響を及ぼすか、ひいては現実のアーマチュア力レベルおよび振動周波数の広い範囲にわたる寿命の消費を決定するため、問題の振動試験装置の一つと同一または類似の加振器の実験的作動に由来している可能性がある。

技術的データは、付加的に、例えばルックアップテーブルとして、アーマチュアエアギャップ内の磁束密度対界磁コイル電流の関係についての情報を含むことができる。技術的データは、さらにアーマチュアコイルの導体長についての情報を含み得る。

ステップ２０２において、データロガーは、アーマチュアコイル電流および作動中の動電型加振器１０４のアーマチュアの振動周波数などの上述の動作パラメータのそれぞれの値を経時的に測定し記録する。

ステップ２０４では、アーマチュア上の力は、
Ｆ（ｔ）＝Ｂ*Ｌ*ｉ（ｔ）
という周知の方程式と組合せて、測定されたアーマチュア電流、システム基準データベース２２０からの上述の技術的データに基づいて、規則的または可変的な時間的間隔で計算される。式中、
Ｂ＝アーマチュアエアギャップ内の磁束密度
Ｌ＝アーマチュア導体長
ｉ＝アーマチュアコイル内部の電流、
である。

アーマチュアの振動周波数は好ましくは同様に、例えば周波数スペクトルを明らかにするためのアーマチュアコイル電流を解析するフーリエ解析によってアーマチュア電流の測定値と共に決定される。したがって、経時的なアーマチュア力およびアーマチュア振動周波数の整合するデータ対が、加振器の作動中にデータロガー内にロギングされる。

ステップ２０６では、特定のアーマチュア力および振動周波数がどのようにアーマチュア力サイクルを消費するかを記述するシステム寿命テーブルのデータを参照してアーマチュア力とアーマチュア振動周波数とのロギングされた整合する対を経時的に合計することにより、アーマチュア力サイクル累積数が計算される。したがって、アーマチュア力サイクル累積数の計算では、テーブルを参照することにより、比較的短い時間的間隔または僅かなアーマチュアサイクルではあっても、いつになく高いアーマチュア力により誘発される加速された寿命消費が考慮に入れられる。したがって、計算されたアーマチュア力サイクル累積数は、最後の保守または修理作業以降の、加振器の作動により加振器上に誘発される摩耗および引裂の量の正確な評価測度を表わす。

ステップ２０８では、システム基準データベース２２０の上述のシステム寿命テーブル中に保持された既定の寿命に対応するアーマチュア力サイクルの最大数に対しアーマチュア力サイクル累積数を比較することによって、動電型加振器の消費寿命が計算される。

ステップ２１０では、最初に残存力サイクル数を計算するため、アーマチュア力サイクル最大数からアーマチュア力サイクル累積数を減算することによって、動電型加振器の残存寿命が計算される。次に残存力サイクル数を既定の保守の公知の値に基づいて時間的期間に変換することによって、残存寿命を決定することができる。例えば既定の寿命が１２ヵ月に設定され、これが１００００回のアーマチュア力サイクルに対応する場合、７５００という累積アーマチュア力サイクル計数が、９ヵ月の消費寿命および３ヵ月の残存寿命に対応すると考えられる。

ステップ２１２では、以下にさらに詳細に説明する通りさまざまな分析目的で使用可能である任意の結果データベース中に、残存寿命の計算値が記憶される。残存寿命はさらに、振動試験システムのディスプレーまたは多数の別個のディスプレーに伝送される。

ステップ２１４では、残存寿命は、数値的にまたは図形的に、例えば絶対的な時間的期間で、例えば上述の例では３ヵ月として、または既定の寿命値の百分率で、例えば上述の通り２５％として、表示され得る。後者の状況では、加振器オペレータは、既定の寿命（例えば１２ヵ月）を知ることによって、百分率値を対応する残存寿命に変換することができる。任意の結果データベース２１２は、振動試験装置中に存在し得るか、または、上述の多くの地理的場所からの振動試験装置の消費寿命および残存寿命データへの認可された者のアクセスを可能にする上述の遠隔クラウドベースの計算センター（図１の項目１１６）の内部に存在し得る。同様に上述の通り、インターネット接続されたコンピュータサーバー上で動作するソフトウェアコンポーネントは、多くの振動試験システムの動作パラメータのそれぞれの値を記憶している可能性がある。ステップ２１６により概略的に例示されている通り、ソフトウェアコンポーネントは、アーマチュア力サイクル累積数を推定し装置の残存寿命および／または消費寿命を計算するための式およびテーブルデータを改良または有効化するため、多くの振動試験システムからの記録された動作パラメータ間のさまざまなタイプの有用な相関分析を行なうことができる。これらの相関査定の結果は、ステップ２１８でインターネット接続されたコンピュータサーバー上で動作する上述のデータベースの中に記憶され得る。

Claims (14)

1. 振動試験システムであって、
   動電型加振器に作動的に結合された電力増幅器を含み、前記加振器がペイロード支持構造に機械的に結合された振動可能なアーマチュアを含んでいる、振動試験装置と、
   ペイロードの機械的励起中、経時的に前記動電型加振器の１つ以上の動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するように構成されたデータロガーと、
   前記１つ以上の動作パラメータのロギングされた値を読取り処理するように構成されているプロセッサまたはコントローラと、
   を備え、前記プロセッサが、
   前記１つ以上の動作パラメータの前記記録された値に基づいて、アーマチュア力サイクル累積数を決定し、
   前記アーマチュア力サイクル累積数および前記振動試験装置の既定の寿命に基づいて、動電型加振器の残存寿命または消費寿命を計算し、
   前記振動試験システムのディスプレー上で、前記振動試験装置の前記残存寿命または前記消費寿命を標示する、
   ように構成されている、振動試験システム。
2. 前記ディスプレーが、測定目盛によりもしくは数値として前記残存寿命を示すか、または測定目盛によりもしくは数値として前記消費寿命を示すように構成されている、請求項１に記載の振動試験システム。
3. 前記ディスプレーが、前記振動試験装置のハウジングまたはフレーム構造に対して、例えば前記電力増幅器のハウジングまたはフレーム構造上で組付けられている、請求項１または２に記載の振動試験システム。
4. 前記ディスプレーが、前記振動試験装置に対し遠隔に配設され、前記動電型加振器の前記残存寿命または消費寿命を標示するデータを受信するためデータ通信リンクを介して前記プロセッサまたはコントローラに接続されている、請求項１または２に記載の振動試験システム。
5. 前記ディスプレーが、スマートホン、タブレット、ラップトップコンピュータなどの携帯式計算デバイス上または内部に組付けられている、請求項４に記載の振動試験システム。 前記データ通信リンクが｛Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、ＬＡＮ、ＷＬＡＮ、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＲＰＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）｝から選択されるデータ通信チャンネルを含む、請求項４に記載の振動試験システム。
6. 前記プロセッサまたはコントローラが、例えばソフトウェアプログラマブルマイクロプロセッサを含む埋込み型計算システムの一部を形成するため、振動試験装置のハウジングの内部に配設されている、請求項１〜５のいずれかに記載の振動試験システム。
7. 前記プロセッサまたはコントローラが、例えばインターネット接続されたコンピュータサーバー内など前記振動試験装置から遠隔に配設されており、前記振動試験装置の前記データロガーが、前記サーバーコンピュータに前記１つ以上の動作パラメータを伝送する目的でＴＣＰ／ＩＰ通信チャンネルを通して前記コンピュータサーバーに接続されている、請求項１〜６のいずれかに記載の振動試験システム。
8. 前記動電型加振器の前記１つ以上の動作パラメータが、
   前記動電型加振器の作動時間および日付、
   前記振動可能なアーマチュアの可動コイルの交流電流、
   前記加振器の界磁コイルの直流電流または直流電圧、
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の振動試験システム。
9. 前記動電型加振器の前記１つ以上の動作パラメータが、
   前記振動可能なアーマチュア上に組付けられた加速度計によって測定される前記動電型加振器の加速度、
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の振動試験システム。
10. 前記プロセッサがさらに、
    前記１つ以上の動作パラメータの前記記録された値に基づいて前記加振器の基準挙動を定期的に計算する、
    ように構成されており、
    前記基準挙動には、基本共振周波数などの前記加振器の周波数応答特性が含まれる、
    請求項１〜９のいずれかに記載の振動試験システム。
11. 前記プロセッサがさらに、
    前記ディスプレー上に前記計算された基準挙動を定期的に標示する、
    ように構成されている、請求項１０に記載の振動試験システム。
12. 前記振動試験装置の前記既定の寿命、
    アーマチュアエアギャップ内の磁束密度と界磁コイル電流との関係、
    前記振動可能なアーマチュアの可動コイルの導体長、
    のうちの１つ以上を標示する振動装置データを保持するプロセッサアクセス可能データベースを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の振動試験システム。
13. 振動試験装置の残存寿命または消費寿命を決定し表示する方法において、
    ａ）ペイロードの振動励起中に動電型加振器の経時的な１つ以上の動作パラメータのそれぞれの値を測定し記録するステップと、
    ｂ）前記１つ以上の動作パラメータの前記記録された値に基づいて、前記動電型加振器の振動可能なアーマチュア上のアーマチュア力サイクル累積数を決定するステップと、
    ｃ）前記アーマチュア力サイクル累積数および前記振動試験装置の既定の寿命に基づいて、前記動電型加振器の残存寿命または消費寿命を計算するステップと、
    ｄ）オペレータ可読ディスプレー上で、前記振動試験装置の前記残存寿命および／または前記消費寿命を標示するステップと、
    を含む方法。
14. 前記残存寿命または前記消費寿命が前記ディスプレー上で目盛または数値により標示される、請求項１３に記載の振動試験装置の残存寿命または消費寿命を決定し表示する方法。

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