JP7261270B2 - 振動試験装置 - Google Patents
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Description
振動台を加振する加振機を備えた振動試験装置であって、
前記加振機に印加する電流および電圧を制御することにより、前記加振機の駆動を制御する駆動制御部と、
前記加振機の振動を制御する電流を検知する電流検知部と、
前記加振機の振動を制御する電圧を検知する電圧検知部と、
前記振動台の運動に関する物理量を検知する運動検知部と、
前記電流検知部、前記電圧検知部、および前記運動検知部から出力される検知信号に基づいて、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む、前記振動試験装置の状態に関する判定を行う判定部と、
を有する(第1の構成)。
故障予知は、加振機に故障が生じる確率が高まっている旨の判定を含めて、振動試験装置のいずれかの構成部分に故障が生じる確率が高まっている旨の判定をいう。
性能限界判定は、加振機の性能(加振機が許容する周波数、振幅、加速度、供試体の重量など)上の限界に達している旨の判定を含めて、振動試験装置のいずれかの構成部分が限界に達している旨の判定をいう。
このため、振動試験装置は、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む振動試験装置の状態に関する自己診断を精度良く行うことができる。これにより、故障が発生したと判定された場合には早期に振動試験装置を停止させることができ、故障が予知された場合には、早期にメンテナンスを行って振動試験装置の故障を未然に防ぐことができる。
また、振動試験装置の状態を確認しながら振動試験を行うことができるため、健全な状態の振動試験装置を用いて振動試験を行うことができ、振動試験の品質を安定化させることができる。
上記第1の構成において、
前記運動検知部から出力される検知信号に基づいて、前記振動台の6自由度運動についての物理量を算出する運動算出部をさらに有し、
前記判定部は、前記運動算出部で算出された6自由度運動についての物理量を加味して、前記振動試験装置の状態を判定してもよい(第2の構成)。
振動台の6自由度運動についての評価を加えることにより、振動試験装置は、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む振動試験装置の状態に関する自己診断を精度良く行うことができる。
前記運動算出部で算出された6自由度運動についての物理量の履歴を記憶する運動記憶部をさらに有し、
前記判定部は、前記運動記憶部に記憶された6自由度運動についての物理量の履歴を加味して、前記振動試験装置の状態を判定してもよい(第3の構成)。
このため、振動台の6自由度運動の経時的な変化等を評価することができ、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む振動試験装置の状態に関する自己診断を精度良く行うことができる。
前記判定部は、
前記6自由度運動についての物理量のうち、前記加振機の加振方向に沿った運動以外の運動についての物理量のいずれかが、所定の閾値を越えた場合、前記振動試験装置に故障が発生している旨の判定、前記振動試験装置に故障が発生する確率が上昇している旨の判定、および、前記振動試験装置が性能限界に達している旨の判定のうち、少なくともいずれかの判定を行ってもよい(第4の構成)。
前記振動台の6自由度運動についての物理量と、前記電流検知部および前記電圧検知部から出力される検知信号に基づいて、前記振動台の6自由度運動と電流および電圧との間の伝達率を算出する伝達率算出部をさらに有し、
前記判定部は、算出された前記伝達率を加味して、前記振動試験装置の状態を判定してもよい(第5の構成)。
振動台の6自由度運動だけでなく、伝達率を加味することにより、様々な要因によって発生する振動試験装置の故障や性能限界について、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む振動試験装置の状態に関する自己診断を精度良く行うことができる。
前記伝達率算出部で算出された伝達率の履歴を記憶する伝達率記憶部をさらに有し、
前記判定部は、前記伝達率記憶部に記憶された伝達率の履歴を加味して、前記振動試験装置の状態を判定してもよい(第6の構成)。
このため、伝達率の経時的な変化等を評価することができ、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む振動試験装置の状態に関する自己診断を精度良く行うことができる。
前記判定部は、
前記伝達率のうち、前記加振機の加振方向に沿った運動以外の運動についての物理量に基づいて算出される伝達率のいずれかが、所定の閾値を越えた場合、前記振動試験装置に故障が発生している旨の判定、前記振動試験装置に故障が発生する確率が上昇している旨の判定、および、前記振動試験装置が性能限界に達している旨の判定のうち、少なくともいずれかの判定を行ってもよい(第7の構成)。
前記判定部は、
前記伝達率のうち、前記加振機の加振方向に沿った運動についての物理量に基づいて算出される伝達率が、所定の閾値を下回った場合、前記振動試験装置が性能限界に達している旨の判定を行ってもよい(第8の構成)。
前記運動検知部は、前記振動台における互いに離隔した3点以上の位置に配置される3軸加速度センサを含んでもよい(第9の構成)。
このため、振動台に配置する運動検知部の数量を最小限にしつつ、振動台の6自由度運動についての物理量を算出することができる。
前記振動試験装置の状態に関する判定は、
前記振動試験装置の故障部位の推測に関する判定、および、振動台に保持された供試体の重心位置に関する判定のいずれかをさらに含んでもよい(第10の構成)。
このため、振動試験装置の故障部位の推測によってメンテナンスが容易になる。また、振動台に保持された供試体の重心位置に関する判定によって供試体の設置を正確かつ容易に行うことができる。
前記判定部が、前記振動試験装置に故障が発生している旨の判定を行った場合、
前記駆動制御部は、前記加振機を停止させてもよい(第11の構成)。
これにより、振動試験装置に故障が発生した場合に、振動試験装置を安全に停止させることができる。
前記判定部によって判定された判定結果、および、前記判定部による判定に用いられたデータを、ネットワークを介して接続されたデータベースに出力する通信部をさらに有してもよい(第12の構成)。
これにより、複数の振動試験装置の自己診断結果と、それに関するデータをデータベースに蓄積でき、蓄積されたデータを自己診断の精度向上のために利用することが可能となる。
前記判定部による判定に用いられる閾値は更新可能であり、
前記通信部に接続されるネットワークを介して、前記閾値が更新されてもよい(第13の構成)。
このため、振動試験装置の自己診断の精度を継続的に向上させていくことができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態1に係る振動試験装置200を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
図1は、本発明の実施形態1に係る振動試験装置200の構成を示す図である。図1に示すように、振動試験装置200は、加振機100、制御部110、アンプ170、およびディスプレイ190などから構成されている。
次に、加振機100の構成について説明する。図2は、加振機100を振動軸L1に沿って切断した断面図である。図3は、図1の加振機100を+Z軸方向側から-Z軸方向側に見た状態における平面図である。本実施形態では、Z軸方向を垂直方向(鉛直方向)とし、Y軸方向を水平方向とし、YZ平面に垂直な方向をX軸方向とする。
図4は、自己診断システム150の構成を示す概略図である。自己診断システム150は、加振機100の故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む、振動試験装置200の状態に関する自己診断を実行するシステムである。
加振方向における加速度と電流についての伝達率=A/I
加振方向における加速度と電圧についての伝達率=A/E
加振方向以外における加速度と電流についての伝達率=B/I
加振方向以外における加速度と電圧についての伝達率=B/E
なおBは、Z軸方向における加速度以外の、X軸、およびY軸のそれぞれの軸方向における加速度と、X軸、Y軸およびZ軸のそれぞれの軸回りにおけるそれぞれの加速度である。
続いて、振動試験装置200の状態に関する判定に用いられる評価項目の一例と、判定結果の一例について説明する。
判定部134による判定の一例について説明する。
振動台48の6自由度運動のうち、例えば加振機100の加振方向に沿った加速度以外の加速度のいずれかが、あるレベルを超えて大きくなると、振動試験の精度に影響を及ぼすおそれがある。また、加振機100の故障の予兆として6自由度運動が生じている場合には、そのままメンテナンスを行わずに使用を続けることによって加振機100が故障するおそれがある。また、供試体Wの重心位置が加振機100の加振軸から外れている場合には、重心位置が外れた状態のまま強い加速度で加振することにより、加振機100が故障するおそれもある。
加振機100が正常である場合、加振方向(Z軸方向)以外の振動台48の加速度Bは小さいため、伝達率B/Iおよび伝達率B/Eは小さいが、加振機100の経年劣化が進行するなどにより加速度Bが増大して、伝達率B/Iおよび伝達率B/Eが増大する傾向がある。
図7は、振動試験装置200の状態に関する判定結果を報知する表示画面の一例を示す図である。加振機100の故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む、振動試験装置200の状態に関する自己診断には、現在の運転状態に基づく判定、運転状態の短期的な履歴に基づく判定、および運転状態の長期的な履歴に基づく判定が含まれている。
今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
100 加振機
48 振動台
120 駆動制御部
134 判定部
135 3軸加速度センサ(運動検知部)
171 電流検知部
172 電圧検知部
Claims (12)
- 振動台を加振する加振機を備えた振動試験装置であって、
前記加振機に印加する電流および電圧を制御することにより、前記加振機の駆動を制御する駆動制御部と、
前記加振機の振動を制御する電流を検知する電流検知部と、
前記加振機の振動を制御する電圧を検知する電圧検知部と、
前記振動台の運動に関する物理量を検知する運動検知部と、
前記電流検知部、前記電圧検知部、および前記運動検知部から出力される検知信号に基づいて、故障判定、故障予知、および性能限界判定を含む、前記振動試験装置の状態に関する判定を行う判定部と、を有し、
前記運動検知部から出力される検知信号に基づいて、前記振動台の6自由度運動についての物理量を算出する運動算出部をさらに有し、
前記判定部は、前記運動算出部で算出された6自由度運動についての物理量を加味して、前記振動試験装置の状態を判定する、
振動試験装置。 - 前記運動算出部で算出された6自由度運動についての物理量の履歴を記憶する運動記憶部をさらに有し、
前記判定部は、前記運動記憶部に記憶された6自由度運動についての物理量の履歴を加味して、前記振動試験装置の状態を判定する、
請求項1に記載の振動試験装置。 - 前記判定部は、
前記6自由度運動についての物理量のうち、前記加振機の加振方向に沿った運動以外の運動についての物理量のいずれかが、所定の閾値を越えた場合、前記振動試験装置に故障が発生している旨の判定、前記振動試験装置に故障が発生する確率が上昇している旨の判定、および、前記振動試験装置が性能限界に達している旨の判定のうち、少なくともいずれかの判定を行う、
請求項1または請求項2に記載の振動試験装置。 - 前記振動台の6自由度運動についての物理量と、前記電流検知部および前記電圧検知部から出力される検知信号に基づいて、前記振動台の6自由度運動と電流および電圧との間の伝達率を算出する伝達率算出部をさらに有し、
前記判定部は、算出された前記伝達率を加味して、前記振動試験装置の状態を判定する、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の振動試験装置。 - 前記伝達率算出部で算出された伝達率の履歴を記憶する伝達率記憶部をさらに有し、
前記判定部は、前記伝達率記憶部に記憶された伝達率の履歴を加味して、前記振動試験装置の状態を判定する、
請求項4に記載の振動試験装置。 - 前記判定部は、
前記伝達率のうち、前記加振機の加振方向に沿った運動以外の運動についての物理量に基づいて算出される伝達率のいずれかが、所定の閾値を越えた場合、前記振動試験装置に故障が発生している旨の判定、前記振動試験装置に故障が発生する確率が上昇している旨の判定、および、前記振動試験装置が性能限界に達している旨の判定のうち、少なくともいずれかの判定を行う、
請求項4または請求項5に記載の振動試験装置。 - 前記判定部は、
前記伝達率のうち、前記加振機の加振方向に沿った運動についての物理量に基づいて算出される伝達率が、所定の閾値を下回った場合、前記振動試験装置が性能限界に達している旨の判定を行う、
請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の振動試験装置。 - 前記運動検知部は、前記振動台における互いに離隔した3点以上の位置に配置される3軸加速度センサを含む、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の振動試験装置。 - 前記振動試験装置の状態に関する判定は、
前記振動試験装置の故障部位の推測に関する判定、および、振動台に保持された供試体の重心位置に関する判定のいずれかをさらに含む、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の振動試験装置。 - 前記判定部が、前記振動試験装置に故障が発生している旨の判定を行った場合、
前記駆動制御部は、前記加振機を停止させる、
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の振動試験装置。 - 前記判定部によって判定された判定結果、および、前記判定部による判定に用いられたデータを、ネットワークを介して接続されたデータベースに出力する通信部をさらに有する、
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の振動試験装置。 - 前記判定部による判定に用いられる閾値は更新可能であり、
前記通信部に接続されるネットワークを介して、前記閾値が更新される、
請求項11に記載の振動試験装置。
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