JP5871379B2

JP5871379B2 - 振動試験機

Info

Publication number: JP5871379B2
Application number: JP2012031498A
Authority: JP
Inventors: 正吉原島
Original assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Current assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-02-16
Also published as: JP2013167557A

Description

本発明は、振動試験機に関する。

従来、振動試験機としては、たとえば、車両等の車軸にＸＹＺ軸方向の振動を与えて試験することができるものがある。このような振動試験機は、具体的には、試験体に四輪自動車を対象として、四輪の車軸を保持するハウジングと、ハウジングに対してＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の振動を与える各アクチュエータを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

このような振動試験機で振動試験を行う際、たとえば、試験体である車両に実走行で入力される振動を再現して与えたい場合、振動試験機のアクチュエータに与える加振信号に対してハウジングがどのように加振されるかを予め分かっていないと、振動を再現することができない。

そこで、このような振動試験機では、試験体を装着した後に、各アクチュエータにランダムノイズ信号を与え、ハウジングの近傍に設けた３軸センサでハウジングに作用する加速度を検出することで、各アクチュエータへ与える信号とセンサ出力との関係を伝達関数マトリクスとして得ておき、この伝達関数マトリクスの逆マトリクスを用いて実走行時に得られた加速度データを各アクチュエータへ入力すべき加振信号に変換することが行われる（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００５−９１１４４号公報特開平０５−９３６７１号公報

従来の振動試験機で伝達関数マトリクスを求める場合、各アクチュエータへ一つずつランダムノイズを与えて駆動してセンサ出力を得る必要があるが、このように一つずつアクチュエータを駆動すると試験体に過大な曲げ応力が作用する場合があり、試験体が破壊してしまう恐れがあって伝達関数マトリクスを求めることが困難な場合がある。

そこで、本発明は、上記不具合を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、試験体に曲げ応力等の負荷をかけずに伝達関数マトリクスを求めることが可能な振動試験機および伝達関数マトリクス取得方法を提供することである。

上記した目的を達成するため、本発明の課題解決手段は、試験体に振動を入力する複数の加振部と、上記加振部毎に設けられてそれぞれ対応する加振部を駆動する複数のアクチュエータと、各加振部の各アクチュエータの駆動方向に沿う変位、速度および加速度の少なくとも一つを検出する複数のセンサとを備えた振動試験機において、上記各加振部を同一方向へ駆動可能なアクチュエータを群とし、各アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部を同一方向へ同期させて駆動するノイズ信号と、当該ノイズ信号を上記各アクチュエータへ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする。

また、上記した目的を達成するため、本発明の他の課題解決手段は、試験体に振動を入力する複数の加振部と、上記加振部毎に設けられてそれぞれ対応する加振部を駆動する複数のアクチュエータと、各加振部の各アクチュエータの駆動方向に沿う変位、速度および加速度の少なくとも一つを検出する複数のセンサとを備えた振動試験機における伝達関数マトリクス取得方法において、上記各加振部を同一方向へ駆動可能なアクチュエータを群とし、各アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部を同一方向へ同期させて駆動するノイズ信号を与え、当該ノイズ信号と、上記ノイズ信号を上記各アクチュエータへ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする。

各加振部を同一方向へ駆動するアクチュエータを群として、同一のアクチュエータ群に属するアクチュエータで各加振部を同一方向へ同期して駆動しつつ、伝達関数を求めることができる。

本発明の振動試験機によれば、試験体に曲げ応力等の負荷を作用させずに良好な伝達関数マトリクスを得ることができる。

一実施の形態における振動試験機の側面図である。一実施の形態における振動試験機で求めた伝達関数マトリクスを説明する図である。他の実施の形態における振動試験機の平面図である。他の実施の形態における振動試験機で求めた伝達関数マトリクスを説明する図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における振動試験機Ｔは、図１に示すように、ベース１と、試験体ＴＰに振動を入力する二つの加振部Ｓ１，Ｓ２と、加振部毎に設けられてそれぞれ対応する加振部Ｓ１，Ｓ２を図１中上下方向である鉛直なＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３と、各加振部Ｓ１，Ｓ２を図１中左右方向である水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４と、各加振部Ｓ１，Ｓ２のＺ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ１，Ｘｄ３および各加振部Ｓ１，Ｓ２のＸ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ２，Ｘｄ４とを備えて構成されている。

また、この振動試験機Ｔの加振部Ｓ１，Ｓ２には、試験体ＴＰが固定されていて、振動試験機Ｔは、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３で各加振部Ｓ１，Ｓ２を図１中で上下方向（Ｚ軸方向）へ駆動することができ、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４で各加振部Ｓ１，Ｓ２を図１中で水平横方向（Ｘ軸方向）へ駆動することができるようになっていて、各アクチュエータＡｃ１，Ａｃ２，Ａｃ３，Ａｃ４を駆動することで試験体ＴＰに振動を与えることができるようになっている。

以下、一実施の形態の振動試験機Ｔの各部について詳細に説明する。各加振部Ｓ１，Ｓ２は、この場合、図１に示すように、図１中左右方向に一致する水平横方向、つまりＸ軸方向であって同一線上に二つの加振部Ｓ１，Ｓ２が配置されている。そして、加振部Ｓ１，Ｓ２は、図１に示すように、二つとも同様の構成を備えており、試験体ＴＰが連結或いは載置される入力部２と、当該入力部２のＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４の駆動方向に一致する方向への移動を可能としつつ当該入力部２を保持するテーブル３とを備えている。

入力部２は、この実施の形態の場合、台状とされていて、試験体や試験体を連結するための部品を固定できるように、上端に開口するボルト孔（符示せず）が多数設けられている。したがって、たとえば、この入力部２に試験体を固定したい場合、ボルト止め可能であれば直接に試験体を固定してもよいし、たとえば、試験体が車両であればブラケットに連結可能な部品を介し入力部２と車両とを連結するようにしてもよい。なお、入力部３の形状や構造は、試験体に応じて適するように適宜設計変更することが可能である。

入力部２とテーブル３との間には、テーブル３に対する入力部２のＸ軸方向への移動を許容するスライド機構４が介装されている。

Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３は、加振部毎に一つずつ設けられていて、この例では、テレスコピック型のサーボシリンダとされており電動であっても流体圧で駆動されるものであってもよく、一端が上記した加振部Ｓ１，Ｓ２のテーブル３に連結され他端がベース１に固定される。

また、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３は、ベース１に対して鉛直方向に起立されていて、このＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３を伸縮作動することで、対応する加振部Ｓ１，Ｓ２を上下方向へ駆動させることができる。

各Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４は、ベース１に立てた支柱５と入力部２との間に介装されており、往復運動することで加振部Ｓ１，Ｓ２をＸ軸方向へ駆動することができる。

そして、これらアクチュエータＡｃ１，Ａｃ２，Ａｃ３，Ａｃ４は、コントローラＣからの加振信号によって駆動され、加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２，Ｘｄ３、Ｘｄ４で検出した加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４は、コントローラＣに入力されるようになっていて、コントローラＣで加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４をモニタすることができるようになっている。この実施の形態では、加振部Ｓ１，Ｓ２のＺ軸方向およびＸ軸方向の加速度を加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２，Ｘｄ３、Ｘｄ４で検出するようにしているが、加速度の代わりに、加振部Ｓ１，Ｓ２の変位或いは速度を検出するようにしてもよい。

なお、振動試験機Ｔの構成は、上記に限定されるものではなく、たとえば、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３がそれぞれベース１上にスライド自在に設けた架台上に設置され、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４が架台を駆動することで、加振部Ｓ１，Ｓ２をＸ軸方向へ駆動するような構成を採用することもできる。つまり、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３とＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４とで、加振部Ｓ１，Ｓ２を独立してＺ軸方向およびＸ軸方向へ駆動することができるようになっていればよい。

つづいて、この振動試験機Ｔにおける伝達関数マトリクス〔Ｇ〕の求め方について説明する。まず、上記各加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向へ駆動可能なアクチュエータを群とする。つまり、上記各加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向であるＺ軸方向へ駆動可能なＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３を一つのアクチュエータ群と看做し、また、上記各加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向であるＸ軸方向へ駆動可能なＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４で一つのアクチュエータ群と看做す。

そして、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３で形成したアクチュエータ群に、上記各加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向に同期させて駆動させるＺ軸のノイズ信号Ｘ１，Ｘ３を入力する。このノイズ信号Ｘ１，Ｘ３は、加振部Ｓ１，Ｓ２を同期して同じ方向へ駆動するように各Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３をランダムに伸縮させる信号であり、これによって加振部Ｓ１，Ｓ２は上下方向へ並進振動するため試験体ＴＰには曲げ応力等が作用しない。

このようにコントローラＣは、ノイズ信号Ｘ１，Ｘ３をＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３へ入力して加振部Ｓ１，Ｓ２を加振し、加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２，Ｘｄ３、Ｘｄ４の応答、つまりセンサ出力である加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４を収集する。

ノイズ信号Ｘ１，Ｘ３の入力に対してセンサ出力である加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が応答であるから、両者は、入力と出力の関係にあるので、両者から伝達関数を求めることができる。具体的には、ノイズ信号Ｘ１，Ｘ３と得られた加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４とから両者のフーリエ変換の比である伝達関数Ｇ_ｍｎを求める。伝達関数Ｇ_ｍｎ中の添え字ｍは、アクチュエータの番号であり、アクチュエータＡｃ１であればｍ＝１となる。伝達関数Ｇ_ｍｎ中の添え字ｎは、加速度センサの番号であり、加速度センサＸｄ１であればｎ＝１となる。つまり、伝達関数Ｇ１１は、入力であるアクチュエータＡｃ１を駆動するノイズ信号Ｘ１と出力である加速度Ｙ１との伝達関数となる。ここで、この伝達関数Ｇ_ｍｎを求めるに際して、加振部Ｓ１を駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ１或いはＸ軸アクチュエータＡｃ２で加振部Ｓ１を駆動しても、他の加振部Ｓ２のＺ軸方向およびＸ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ３，Ｘｄ４のセンサ出力である加速度Ｙ３，Ｙ４に影響を与えないと看做し、加振部Ｓ２を駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ３或いはＸ軸アクチュエータＡｃ４で加振部Ｓ２を駆動しても、他の加振部Ｓ１のＺ軸方向およびＸ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２の加速度Ｙ１，Ｙ３に影響を与えないと看做して伝達関数Ｇ_ｍｎを求める。

すなわち、加振部Ｓ１，Ｓ２の一方を加振しても加振部Ｓ１，Ｓ２の他方への振動が伝達されない、要するに、加振部Ｓ１，Ｓ２間で振動伝達が無いとして伝達関数Ｇ_ｍｎを求める。

そして、加振部Ｓ１をＺ軸アクチュエータＡｃ１で加振しても加振部Ｓ２に設置される加速度センサＸｄ３，Ｘｄ４の加速度Ｙ３，Ｙ４に影響を与えず、加振部Ｓ２をＺ軸アクチュエータＡｃ３で加振しても加振部Ｓ１に設置される加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２の加速度Ｙ１，Ｙ２に影響を与えないと看做すと、図２に示した伝達関数マトリクス〔Ｇ〕のうち、Ｇ_１１，Ｇ_１２，Ｇ_３３，Ｇ_３４が求まり、Ｇ_１３，Ｇ_１４，Ｇ_３１，Ｇ_３２に相当する伝達関数は全て０となる。よって、以上までの手順で、伝達関数Ｇ_１１，Ｇ_１２，Ｇ_１３，Ｇ_１４，Ｇ_３１，Ｇ_３２，Ｇ_３３，Ｇ_３４が求まる。

つづいて、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３へ入力するＺ軸のノイズ信号Ｘ１，Ｘ３と出力である加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４との関係である伝達関数が得られたので、今度は、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４へ入力するノイズ信号Ｘ２，Ｘ４とその出力である加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４との関係である伝達関数を以下の手順によって求める。

Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４で形成したアクチュエータ群に、上記各加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向に同期させて駆動させるＸ軸のノイズ信号Ｘ２，Ｘ４を入力する。このノイズ信号Ｘ２，Ｘ４は、加振部Ｓ１，Ｓ２を同期して同じ方向へ駆動するように各Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４をランダムに伸縮させる信号であり、これによって加振部Ｓ１，Ｓ２は図１中左右方向となるＸ軸方向へ並進振動するため試験体ＴＰには曲げ応力等が作用しない。なお、この実施の形態の振動試験装置Ｔにあっては、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４が加振部Ｓ１，Ｓ２に対して同じ側に配置されていない、つまり、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２は加振部Ｓ１に対して図１中左側に、Ｘ軸アクチュエータＡｃ４は加振部Ｓ２に対して図１中右側に配置されているため、これら二つのＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４で加振部Ｓ１，Ｓ２を併進させる場合、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２とＸ軸アクチュエータＡｃ４で伸縮方向が異なるため、ノイズ信号Ｘ２の符号を反転した信号、つまり、ノイズ信号Ｘ２に−１を乗じた信号をノイズ信号Ｘ４とすればよい。Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４が加振部Ｓ１，Ｓ２間に設置される場合も各Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４が加振部Ｓ１，Ｓ２に対して同じ側に配置されていないので同様に扱えばよく、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４が加振部Ｓ１，Ｓ２に対して同じ側である図１中右側或いは左側に配置されるレイアウトであれば、ノイズ信号Ｘ２に対してノイズ信号Ｘ４の符号を反転させる必要はない。

このようにコントローラＣは、ノイズ信号Ｘ２，Ｘ４をＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４へ入力して加振部Ｓ１，Ｓ２加振し、加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２，Ｘｄ３、Ｘｄ４の応答、つまりセンサ出力である加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４を収集する。

ノイズ信号Ｘ２，Ｘ４の入力に対してセンサ出力である加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４が応答であるから、両者は、入力と出力の関係にあるので、両者から伝達関数を求めることができる。具体的には、ノイズ信号Ｘ１，Ｘ３と加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４との伝達関数を求めた際と同様に、ノイズ信号Ｘ２，Ｘ４と得られた加速度Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４とから両者のフーリエ変換の比である伝達関数Ｇ_２１，Ｇ_２２，Ｇ_２３，Ｇ_２４，Ｇ_４１，Ｇ_４２，Ｇ_４３，Ｇ_４４を求める。

この伝達関数Ｇ_２１，Ｇ_２２，Ｇ_２３，Ｇ_２４，Ｇ_４１，Ｇ_４２，Ｇ_４３，Ｇ_４４を求めるに際しても、上記したところと同様に、加振部Ｓ１，Ｓ２の一方を加振しても加振部Ｓ１，Ｓ２の他方への振動が伝達されない、要するに、加振部Ｓ１，Ｓ２間で振動伝達が無いと看做している。

そして、加振部Ｓ１をＸ軸アクチュエータＡｃ２で加振しても加振部Ｓ２に設置される加速度センサＸｄ３，Ｘｄ４の加速度Ｙ３，Ｙ４に影響を与えず、加振部Ｓ２をＸ軸アクチュエータＡｃ４で加振しても加振部Ｓ１に設置される加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２の加速度Ｙ１，Ｙ２に影響を与えないと看做すと、図２に示した伝達関数マトリクス〔Ｇ〕のうち、Ｇ_２１，Ｇ_２２，Ｇ_４３，Ｇ_４４が求まり、Ｇ_２３，Ｇ_２４，Ｇ_４１，Ｇ_４２に相当する伝達関数は全て０となる。このように、伝達関数Ｇ_２１，Ｇ_２２，Ｇ_２３，Ｇ_２４，Ｇ_４１，Ｇ_４２，Ｇ_４３，Ｇ_４４が求まるので、以上までの手順で、図２に示した伝達関数マトリクス〔Ｇ〕の全ての伝達関数Ｇ_ｍｎが求められたことになる。なお、上記したところでは、伝達関数Ｇ_１１，Ｇ_１２，Ｇ_１３，Ｇ_１４，Ｇ_３１，Ｇ_３２，Ｇ_３３，Ｇ_３４を求めてから、伝達関数Ｇ_２１，Ｇ_２２，Ｇ_２３，Ｇ_２４，Ｇ_４１，Ｇ_４２，Ｇ_４３，Ｇ_４４を求めているが、求める順番を逆にしてもよい。

次に、上記手順で得た伝達関数マトリクス〔Ｇ〕の逆マトリクス〔Ｇ〕^−１を求める。そして、試験体ＴＰへ与えたい振動を加振部Ｓ１，Ｓ２のＺ軸方向およびＸ軸方向の加速度で表現した目標振動Ａ１（ｔ），Ａ２（ｔ），Ａ３（ｔ），Ａ４（ｔ）をフーリエ変換する。フーリエ変換された目標振動Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に逆マトリクス〔Ｇ〕^−１を乗じて加振信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を得て、この加振信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を逆フーリエ変換すると、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３およびＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４へ入力すべき加振信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ），Ｂ３（ｔ），Ｂ４（ｔ）が得られる。

この加振信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ），Ｂ３（ｔ），Ｂ４（ｔ）をＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３およびＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４へ入力すると、目標振動Ａ１（ｔ），Ａ２（ｔ），Ａ３（ｔ），Ａ４（ｔ）が出力され、試験体ＴＰへ与えたい振動を再現することができる。なお、加振信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ），Ｂ３（ｔ），Ｂ４（ｔ）を入力しても目標振動Ａ１（ｔ），Ａ２（ｔ），Ａ３（ｔ），Ａ４（ｔ）と誤差が生じ、当該誤差が認容することができない場合には、加振信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を誤差に応じて修正して加振し、誤差が認容できるまでこれを繰り返して、試験用の加振信号Ｂ１（ｔ），Ｂ２（ｔ），Ｂ３（ｔ），Ｂ４（ｔ）を得るようにすればよい。

上記したところから、本発明の振動試験機Ｔによれば、加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向へ駆動するアクチュエータを群として、同一のアクチュエータ群に属するＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３とＸ軸アクチュエータＡｃ２,Ａｃ４とで加振部Ｓ１，Ｓ２を同一方向へ同期して駆動しつつ、伝達関数Ｇ_ｍｎを求めることができるから、試験体ＴＰに曲げ応力等を作用させずに良好な伝達関数マトリクス〔Ｇ〕を得ることができる。

また、加振部Ｓ１側のＺ軸アクチュエータＡｃ１或いはＸ軸アクチュエータＡｃ３を駆動しても、他の加振部Ｓ２のＺ軸方向およびＸ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ２，Ｘｄ４のセンサ出力である加速度Ｙ２，Ｙ４に影響を与えないと看做すことで、伝達関数Ｇ_１３，Ｇ_１４，Ｇ_２３，Ｇ_２４，Ｇ_３１，Ｇ_３２，Ｇ_４１，Ｇ_４２に相当する伝達関数は全て０となるが、加速度センサＸｄｍで検出する加速度の内訳は、アクチュエータＡｃｍの加振によるものが支配的であるから、試験用の加振信号を得る際に、加振信号を反復修正することで収斂するので、実質的に問題がない。

なお、上記したところでは、二つの加振部Ｓ１，Ｓ２をもち、各加振部Ｓ１，Ｓ２につき、二つのアクチュエータＡｃ１，Ａｃ３で駆動する二軸の振動試験機Ｔとされているが、たとえば、図３に示すように、加振部を四つにし、さらに各加振部を三軸方向へ駆動可能な振動試験機Ｔ１としてもよい。

具体的には、図３に示すように、四つの加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４と、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４をそれぞれ図３中紙面を貫く方向である鉛直なＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ１１，Ａｃ１４，Ａｃ１７，Ａｃ２０と、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を図３中左右方向である水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータＡｃ１２，Ａｃ１５，Ａｃ１８，Ａｃ２１と、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を図３中上下方向である水平なＹ軸方向へ駆動するＹ軸アクチュエータＡｃ１３，Ａｃ１６，Ａｃ１９，Ａｃ２２と、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４のＺ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ１１，Ｘｄ１４，Ｘｄ１７，Ｘｄ２０と、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を図３中左右方向である水平なＸ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ１２，Ｘｄ１５，Ｘｄ１８，Ｘｄ２１と、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を図３中上下方向である水平なＹ軸方向の加速度を検出する加速度センサＸｄ１３，Ｘｄ１６，Ｘｄ１９，Ｘｄ２２と、図示しないコントローラとを備えて構成されている。

そして、この図３の振動試験機Ｔ１にあっては、伝達関数マトリクス〔Ｇ〕を求める際に、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４をＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ１１，Ａｃ１４，Ａｃ１７，Ａｃ２０で一つのアクチュエータ群を、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４をＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータＡｃ１２，Ａｃ１５，Ａｃ１８，Ａｃ２１で他のアクチュエータ群を、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４をＹ軸方向へ駆動するＹ軸アクチュエータＡｃ１３，Ａｃ１６，Ａｃ１９，Ａｃ２２で別のアクチュエータ群を形成し、群ごと順番に、アクチュエータへノイズ信号を入力して加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を同一方向へ同期して駆動し、その応答として、各加速度センサのセンサ出力である加速度を収集する。このようにして収集した加速度とノイズ信号とから伝達関数を求めて伝達関数マトリクスを求める。

具体的には、Ｚ軸アクチュエータＡｃ１１，Ａｃ１４，Ａｃ１７，Ａｃ２０にノイズ信号を入力して加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を同一方向へ同期して駆動し各加速度センサＸｄ１１，Ｘｄ１２・・・Ｘｄ２２が出力する加速度とから４８個の伝達関数が求まり、Ｘ軸アクチュエータＡｃ１２，Ａｃ１５，Ａｃ１８，Ａｃ２１にノイズ信号を入力して加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を同一方向へ同期して駆動し各加速度センサＸｄ１１，Ｘｄ１２・・・Ｘｄ２２が出力する加速度とから４８個の伝達関数が求まり、Ｙ軸アクチュエータＡｃ１３，Ａｃ１６，Ａｃ１９，Ａｃ２２にノイズ信号を入力して加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を同一方向へ同期して駆動し各加速度センサＸｄ１１，Ｘｄ１２・・・Ｘｄ２２が出力する加速度とから４８個の伝達関数が求まり、最終的に、１４４個の伝達関数が全て求まって、１２行１２列の伝達関数マトリクスを求めることができる。なお、任意の一つ加振部、たとえば、加振部Ｕ１を加振しても、他の加振部Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４に設置される加速度センサＸｄ１２，Ｘｄ１３，Ｘｄ１５，Ｘｄ１６，Ｘｄ１８，Ｘｄ１９，Ｘｄ２１，Ｘｄ２２のセンサ出力に影響を与えないと看做して伝達関数を求めるので、この場合、伝達関数マトリクスは、図４に示すように、１行目から３行目までで且つ１列目から３列目までの伝達関数Ｇ_ｍｎ、４行目から６行目までで且つ４列目から６列目までの伝達関数Ｇ_ｍｎ、７行目から９行目までで且つ７列目から９列目までの伝達関数Ｇ_ｍｎ、１０行目から１２行目までで且つ１０列目から１２列目までの伝達関数Ｇ_ｍｎを除くすべての伝達関数は０となる。

このように、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の設置数と、加振部一つ当たりのアクチュエータ数を増減しても、上記した手順を踏めば、試験体ＴＰに曲げ応力等を作用させずに良好な伝達関数マトリクスを得ることができる。

なお、上記したところでは、加振部Ｓ１，Ｓ２加振を駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３とＸ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４との駆動方向が直交し、また、加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４を駆動するＺ軸アクチュエータＡｃ１１，Ａｃ１４，Ａｃ１７，Ａｃ２０とＸ軸アクチュエータＡｃ１２，Ａｃ１５，Ａｃ１８，Ａｃ２１とＹ軸アクチュエータＡｃ１３，Ａｃ１６，Ａｃ１９，Ａｃ２２の駆動方向が互いに直行する関係となっているが、これに限定されるものではなく、同じ群に属するアクチュエータ同士の駆動方向が同一方向で、一の群が他の群の駆動方向と異なる方向となっていればよい。

また、振動試験機Ｔ１からＺ軸アクチュエータＡｃ１，Ａｃ３と加速度センサＸｄ１，Ｘｄ３を廃止したり、Ｘ軸アクチュエータＡｃ２，Ａｃ４と加速度センサＸｄ２，Ｘｄ４を廃止することもでき、振動試験機Ｔ１からＺ軸アクチュエータＡｃ１１，Ａｃ１４，Ａｃ１７，Ａｃ２０と加速度センサＸｄ１１，Ｘｄ１４，Ｘｄ１７，Ｘｄ２０を廃止することもでき、この場合であっても、加振部を同期して同一方向へ加振して伝達関数マトリクスを求めればよいから、試験体ＴＰに曲げ応力を作用させずに伝達関数マトリクスを得ることができる。

なお、便宜上、加速度センサＸｄ１，Ｘｄ２，Ｘｄ３，Ｘｄ４、Ｘｄ１１・・・Ｘｄ２２は、一方向の加速度のみを検出するセンサとして説明しているが、振動試験機Ｔにあっては加振部Ｓ１，Ｓ２が二軸方向へ駆動されるので二軸方向の加速度を検出するセンサとされてもよく、振動試験機Ｔ１にあっては加振部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が三軸方向へ駆動されるので三軸方向の加速度を検出するセンサとされてもよいことは当然である。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。

Ａｃ１，Ａｃ３，Ａｃ１１，Ａｃ１４，Ａｃ１７，Ａｃ２０Ｚ軸アクチュエータ
Ａｃ２，Ａｃ４，Ａｃ１２，Ａｃ１５，Ａｃ１８，Ａｃ２１Ｘ軸アクチュエータ
Ａｃ１３，Ａｃ１６，Ａｃ１９，Ａｃ２２Ｙ軸アクチュエータ
Ｓ１，Ｓ２，Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４加振部
Ｔ，Ｔ１振動試験機
ＴＰ試験体
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４ノイズ信号
Ｘｄ１，Ｘｄ２，Ｘｄ３，Ｘｄ４、Ｘｄ１１・・・Ｘｄ２２センサ
Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４センサ出力としての加速度

Claims

試験体に振動を入力する複数の加振部と、上記加振部毎に設けられてそれぞれ対応する加振部を駆動する複数のアクチュエータと、各加振部の各アクチュエータの駆動方向に沿う変位、速度および加速度の少なくとも一つを検出する複数のセンサとを備えた振動試験機において、上記各加振部を同一方向へ駆動可能なアクチュエータを群とし、各アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部を同一方向へ同期させて駆動するノイズ信号と、当該ノイズ信号を上記各アクチュエータへ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする振動試験機。
一の加振部を駆動するアクチュエータの駆動によっては、他の加振部のセンサ出力に影響を与えないと看做して、上記伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項１に記載の振動試験機。
上記伝達関数マトリクスの逆マトリクスを用いて試験体に振動を与える加振信号を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の振動試験機。
上記アクチュエータは、各加振部を鉛直なＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータと、各加振部を水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータとでなり、上記Ｚ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＺ軸方向へ同期させて駆動するＺ軸のノイズ信号と、当該Ｚ軸のノイズ信号を上記各Ｚ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｘ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＸ軸方向へ同期させて駆動するＸ軸のノイズ信号と、当該Ｘ軸のノイズ信号を上記各Ｘ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動試験機。
上記アクチュエータは、各加振部を鉛直なＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータと、各加振部を水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータと、各加振部を水平であってＸ軸とは異なるＹ軸方向へ駆動するＹ軸アクチュエータとでなり、上記Ｚ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＺ軸方向へ同期させて駆動するＺ軸のノイズ信号と、当該Ｚ軸のノイズ信号を上記各Ｚ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｘ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＸ軸方向へ同期させて駆動するＸ軸のノイズ信号と、当該Ｘ軸のノイズ信号を上記各Ｘ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｙ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＹ軸方向へ同期させて駆動するＹ軸のノイズ信号と、当該Ｙ軸のノイズ信号を上記各Ｙ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動試験機。
上記アクチュエータは、各加振部を水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータと、各加振部を水平であってＸ軸とは異なるＹ軸方向へ駆動するＹ軸アクチュエータとでなり、上記Ｘ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＸ軸方向へ同期させて駆動するＸ軸のノイズ信号と、当該Ｘ軸のノイズ信号を上記各Ｘ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｙ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＹ軸方向へ同期させて駆動するＹ軸のノイズ信号と、当該Ｙ軸のノイズ信号を上記各Ｙ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の振動試験機。
試験体に振動を入力する複数の加振部と、上記加振部毎に設けられてそれぞれ対応する加振部を駆動する複数のアクチュエータと、各加振部の各アクチュエータの駆動方向に沿う変位、速度および加速度の少なくとも一つを検出する複数のセンサとを備えた振動試験機における伝達関数マトリクス取得方法において、上記各加振部を同一方向へ駆動可能なアクチュエータを群とし、各アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部を同一方向へ同期させて駆動するノイズ信号を与え、当該ノイズ信号と、上記ノイズ信号を上記各アクチュエータへ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする伝達関数マトリクス取得方法。
一の加振部を駆動するアクチュエータの駆動によっては、他の加振部のセンサ出力に影響を与えないと看做して、上記伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項７に記載の伝達関数マトリクス取得方法。
上記アクチュエータは、各加振部を鉛直なＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータと、各加振部を水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータとでなり、上記Ｚ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＺ軸方向へ同期させて駆動するＺ軸のノイズ信号と、当該Ｚ軸のノイズ信号を上記各Ｚ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｘ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＸ軸方向へ同期させて駆動するＸ軸のノイズ信号と、当該Ｘ軸のノイズ信号を上記各Ｘ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項７または８に記載の伝達関数マトリクス取得方法。
上記アクチュエータは、各加振部を鉛直なＺ軸方向へ駆動するＺ軸アクチュエータと、各加振部を水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータと、各加振部を水平であってＸ軸とは異なるＹ軸方向へ駆動するＹ軸アクチュエータとでなり、上記Ｚ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＺ軸方向へ同期させて駆動するＺ軸のノイズ信号と、当該Ｚ軸のノイズ信号を上記各Ｚ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｘ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＸ軸方向へ同期させて駆動するＸ軸のノイズ信号と、当該Ｘ軸のノイズ信号を上記各Ｘ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｙ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＹ軸方向へ同期させて駆動するＹ軸のノイズ信号と、当該Ｙ軸のノイズ信号を上記各Ｙ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項７または８に記載の伝達関数マトリクス取得方法。
上記アクチュエータは、各加振部を水平なＸ軸方向へ駆動するＸ軸アクチュエータと、各加振部を水平であってＸ軸とは異なるＹ軸方向へ駆動するＹ軸アクチュエータとでなり、上記Ｘ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＸ軸方向へ同期させて駆動するＸ軸のノイズ信号と、当該Ｘ軸のノイズ信号を上記各Ｘ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力と、上記Ｙ軸アクチュエータ群へ与えられ上記各加振部をＹ軸方向へ同期させて駆動するＹ軸のノイズ信号と、当該Ｙ軸のノイズ信号を上記各Ｙ軸アクチュエータ群へ与えた際の上記各センサの出力とに基づいて、伝達関数マトリクスを求めることを特徴とする請求項７または８に記載の伝達関数マトリクス取得方法。