JPH0416195Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、構造物等に力を与えて地震時の変形
及び応力状態を再現する加力試験装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 加力試験装置は、第２図に示すように、実物大
構造物あるいは大型模型等の供試体２１に対し複
数台の油圧加力機２２によつて荷重を加えて静的
な変位を与えるものである。そして加力治具２３
によつて供試体２１の平行度を機械的に維持する
ようにしている。

ところで従来、各加力機の荷重を制御する装置
としては、実開昭60−164216号公報に開示された
ものが知られていた。このものは、１台の加力機
（マスター機）に対して荷重制御を行ない、残り
の複数台の加力機（スレーブ機）はマスター機か
ら発生する変位信号によつて従属制御させ、各加
力機がそれぞれ発生する荷重とその合計荷重とを
表示させるようにしたものである。

［考案が解決しようとする課題］ しかるに、供試体２１は任意の水平力を受け、
また加力機２２によつて加力するに従つて破壊が
進み、状態が時々刻々と変化するが、前述した従
来装置においては、１台の加力機（マスター機）
に対して１つの制御目標値が予め与えられ、この
制御目標値を保持するようにマスター機の荷重制
御が行なわれ、他の複数の加力機（スレーブ機）
についてはマスター機から発生する変位信号に従
属制御されていたので、時々刻々と変化する供試
体の状態に対応できない問題があつた。

そこで本考案は、複数台の加力機の加力等によ
つて生じる供試体の状態変化を逐次検出して各加
力機に対する制御目標値を調整することにより、
複数の加力機に対して計測点相互の変位条件を保
ちつつ予め与えられた総荷重量と変位偏差量を満
足するように制御する加力試験装置を提供しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案の加力試験装置は、供試体に複数点から
力を加えて変位を与える複数の加力機と、これら
加力機による総荷重量及び変位偏差量の目標値を
設定する目標値設定器と、加力機の荷重量をそれ
ぞれ検出する荷重検出器と、加力機の荷重により
変位する供試体の変位量を検出する変位検出器
と、荷重検出器の検出出力によつて得られる加力
機の総荷重量及び変位検出器の検出出力によつて
得られる供試体の変位偏差量と目標値設定器によ
り設定されたそれぞれの目標値とに基づいて加力
機のそれぞれの荷重量を演算し指令出力する荷重
演算器とを備えたものである。

［作用］ このような構成の加力試験装置であれば、各加
力機が供試体に加える荷重量がそれぞれ荷重検出
機によつて逐次検出されるとともに、各加力機の
荷重により供試体に生じる変位量が変位検出器に
よつて逐次検出される。そして、各検出器の検出
出力は荷重演算器に与えられる。一方、上記荷重
演算器には予め目標値設定器によつて設定された
各加力機による総荷重量及び変位偏差量の目標値
が与えられており、前記荷重検出器の検出出力に
よつて得られる各加力機の総荷重量及び前記変位
検出器の検出出力によつて得られる供試体の変位
偏差量がこれら目標値になるように各加力機のそ
れぞれの荷重量が演算され、その演算結果に従つ
て各加力機の荷重がフイードバツク制御される。
従つて、加力機の加力等によつて供試体に生じる
状態変化が加味されて各加力機の制御目標値が決
定されるので、精度の高い荷重制御を実現でき、
供試体が受ける応力状態を正確に再現できる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を第１図を用いて説明
する。

同図において１は供試体、２ａ，２ｂは供試体
１に対し複数の加力点に油圧により力を加えて変
位を与える２台の加力機、３ａ，３ｂは上記加力
機２ａ，２ｂのそれぞれの荷重量を検出する荷重
検出器、４ａ，４ｂは前記加力機２ａ，２ｂの荷
重により変位する供試体１の変位量を検出する変
位検出器である。そして荷重検出器３ａ，３ｂに
よりそれぞれ検出された各加力機２ａ，２ｂの荷
重量は、Ａ／Ｄ（アナログ／デイジタル）変換器
５ａ，５ｂによりデイジタル信号に変化され、荷
重信号f_a1，f_b1として荷重演算器６に入力する。
また、変位検出器４ａ，４ｂによりそれぞれ検出
された各加力機２ａ，２ｂの荷重による供試体１
の変位量は、Ａ／Ｄ変換器７ａ，７ｂによりデイ
ジタル信号に変換され、変位信号y_a1，y_b1として
前記荷重変換器６に入力する。上記荷重演算器６
は、目標値設定器８によつて設定された各加力機
２ａ，２ｂによる総荷重量及び計測点相互間の変
位偏差量の各目標値と、前記荷重検出器３ａ，３
ｂ及び変位検出器４ａ，４ｂの各検出出力とに基
づいて加力機２ａ，２ｂ毎の荷重指令値（制御目
標値）X_a1，X_b1をそれぞれ算出するものである。

具体的には第３図に示す荷重指令値生成手順に
従つて算出する。すなわち、荷重検出器３ａ，３
ｂより取り込んだ荷重量f_a1，f_b1から荷重和Ｆ（＝
f_a1＋f_b1）を算出するとともに、変位検出器４ａ，
４ｂより取り込んだ変位量y_a1，y_b1から変位偏差
量Ｄ（＝y_a1＋y_b1）を算出する。そして、先ず荷
重和Ｆが目標値設定器８から与えられる総荷重目
標値Ｎに対して予め設定した許容誤差Ａの範囲内
にあるか否かを判定し、続いて変位偏差量Ｄが目
標値設定器８から与えられる変位偏差量目標値Ｌ
に対して予め設定した許容誤差Ｂの範囲内にある
か否かを判定する。

そして、荷重和Ｆが総荷重量目標値Ｎから許容
誤差Ａを減じた値より小さく、かつ変位偏差量Ｄ
が変位偏差量目標値Ｌより小さい場合には、加力
機２ａの荷重指令値X_a1を微少量増加させ、荷重
指令値２ｂの荷重指令値X_b1は保持する。

荷重和Ｆが総荷重量目標値Ｎから許容誤差Ａを
減じた値より小さく、かつ変位偏差量Ｄが変位偏
差量目標値Ｌ以上の場合には、加力機２ｂの荷重
指令値X_b1を微少量増加させ、加力機２ａの荷重
指令値X_a1は保持する。

荷重和Ｆが総荷重量目標値Ｎに許容誤差Ａを加
えた値より大きく、かつ変位偏差量Ｄが変位偏差
量目標値Ｌより大きい場合には、加力機２ａの荷
重指令値X_a1を微少量減少させ、荷重指令値２ｂ
の荷重指令値X_b1は保持する。

荷重和Ｆが総荷重量目標値Ｎに許容誤差Ａを加
えた値より大きく、かつ変位偏差量Ｄが変位偏差
量目標値Ｌ以下の場合には、加力機２ｂの荷重指
令値X_b1を微少量減少させ、加力機２ａの荷重指
令値X_a1は保持する。

荷重和Ｆが総荷重量目標値Ｎに対して許容誤差
Ａの範囲内であり、かつ変位偏差量Ｄが変位偏差
量目標値Ｌから許容誤差Ｂを減じた値より小さい
場合には、加力機２ａの荷重指令値X_a1を微少量
増加させ、加力機２ｂの荷重指令値X_b1を微少量
減少させる。

荷重和Ｆが総荷重目標値Ｎに対して許容誤差Ａ
の範囲内であり、かつ変位偏差量Ｄが変位偏差量
目標値Ｌに許容誤差Ｂを加えた値より大きい場合
には、加力機２ａの荷重指令値X_a1を微少量減少
させ、加力機２ｂの荷重指令値_b1を微少量増加さ
せる。

荷重和Ｆが総荷重目標値Ｎに対して許容誤差Ａ
の範囲内であり、かつ変位偏差量Ｄが変位偏差量
目標値Ｌに対して許容誤差Ｂの範囲内であれば、
いずれの荷重指令値X_a1，X_b1もそのままとする。

以上の処理を高速に繰返すことにより、各目標
値に対してそれぞれ誤差範囲内に収束する荷重指
令値X_a1，X_b1を生成する。

この荷重指令値X_a1，X_b1はそれぞれＤ／Ａ変
換器９ａ，９ｂによりアナログ信号X_a2，X_b2に
変換された後、加減算器１０ａ，１０ｂに入力さ
れる。加減算器１０ａ，１０ｂは前記荷重検出機
３ａ，３ｂの検出出力をフイードバツクして、各
加力機２ａ，２ｂの荷重量がそれぞれ荷重指令値
X_a1，X_b1に到達するように加力機２ａ，２ｂに
対し制御信号S_a1，S_b1を出力する。そして、上記
制御信号S_a1，S_b1は電力増幅器１１ａ，１１ｂに
より増幅され、サーボ弁等により油圧力に変換さ
れて加力器２ａ，２ｂを駆動制御するようになつ
ている。なお、図では荷重検出器３ａ，３ｂ及び
変位検出器４ａ，４ｂの検出出力をそれぞれ増幅
する増幅器を省略している。

次に上記の如く構成された本実施例の動作につ
いて説明する。目標値設定器８には供試体１の各
加力点における変位偏差量と加力機２ａ，２ｂに
よる総荷重量の目標値が予め設定されており、こ
れら目標値は荷重演算器６に与えられる。一方、
各加力機２ａ，２ｂが駆動し、供試体１に力を加
えて変位を与えると、各荷重検出器３ａ，３ｂに
より加力機２ａ，２ｂのそれぞれの荷重量が検出
され、Ｄ／Ａ変換器５ａ，５ｂによりデイジタル
値に変換されて荷重信号f_a1，f_b1として荷重演算
器６に入力される。また同時に、各変位検出器４
ａ，４ｂにより加力機２ａ，２ｂの荷重による供
試体１の変位量がそれぞれ検出され、Ｄ／Ａ変換
器７ａ，７ｂによりデイジタル値に変換されて変
位信号y_a1，y_b1として荷重演算器６に入力され
る。

上記荷重演算器６においては、荷重信号f_a1，
f_b1によつて各加力器２ａ，２ｂの総荷重量が得
られ、かつ変位信号y_a1，y_b1によつて供試体１の
変位偏差量が得られる。そして、これら総荷重量
及び変位偏差量が目標値設定器８により設定され
ている各目標値になるように加力機２ａ，２ｂ毎
の荷重指令値X_a1，X_b1が算出される。この荷重
指令値X_a1，X_b1は、それぞれＤ／Ａ変換器９ａ，
９ｂによりアナログ信号X_a2，X_b2に変換された
後加減算器１０ａ，１０ｂに与えられ、対応する
荷重検出器３ａ，３ｂの検出出力との偏差が求め
られる。そして、この偏差に基づく制御信号S_a1，
S_b1が電力増幅器１１ａ，１１ｂにより増幅され
た後、各加力機２ａ，２ｂに与えられる。これに
より、各増幅器出力がそれぞれ油圧力に変換され
て加力機２ａ，２ｂの駆動が制御され、加力機２
ａ，２ｂは荷重指令値X_a1，X_b1に応じた荷重量
を供試体１にそれぞれ加えて供試体１を変位させ
ることになる。

このように本実施例によれば、各加力機２ａ，
２ｂが供試体１に加える荷重量をそれぞれ荷重検
出器３ａ，３ｂによつて逐次検出するとともに、
各加力機２ａ，２ｂの荷重により供試体１に生じ
る変位量を変位検出器４ａ，４ｂによつて逐次検
出し、これら検出出力と目標値設定器８によつて
予め設定された総荷重量及び変位偏差量の目標値
とに基づいて各加力機２ａ，２ｂのそれぞれの荷
重指令値を算出し、その演算結果に従つて各加力
機２ａ，２ｂの荷重をフイードバツク制御するよ
うにしている。従つて、加力機２ａ，２ｂの加力
等によつて供試体１に生じる計測点相互の状態変
化が加味されて各加力機２ａ，２ｂの制御目標値
が決定されるので、精度の高い荷重制御を実現で
き、供試体が受ける応力状態を正確に再現でき
る。

なお、前記実施例では加力機２ａ，２ｂを２台
として説明したが、３台以上であつても同様に実
現できるのはいうまでもないことである。この
他、本考案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実
施可能であるのは勿論である。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案によれば、供試体に
複数点から力を加えて変位を与える複数の加力機
による総荷重量及び変位偏差量の目標値を目標値
設定器により設定するとともに、上記加力機の荷
重量をそれぞれ荷重検出器により検出し、かつ上
記加力機の荷重により変位する供試体の変位量を
変位検出器により検出して、この荷重検出器の検
出出力によつて得られる加力機の総荷重量及び変
位検出器の検出出力によつて得られる供試体の変
位偏差量と前記目標値設定器により設定されたそ
れぞれの目標値とに基づいて加力機のそれぞれの
荷重量を演算し、その演算結果に従つて各加力機
の荷重をフイードバツク制御するようにしたの
で、複数台の加力機の加力等によつて生じる供試
体の状態変化が逐次検出されて各加力機に対する
制御目標値が調整されることになり、複数の加力
機に対して計測点相互の変位条件を保ちつつ予め
与えられた総荷重量と変位偏差量を満足するよう
に制御し得る加力試験装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図は従来の加力試験装置を示す要部説
明図、第３図は本実施例の荷重演算器における荷
重指令値生成手順を示す流れ図である。 １……供試体、２ａ，２ｂ……加力機、３ａ，
３ｂ……荷重検出器、４ａ，４ｂ……変位検出
器、５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ……Ａ／Ｄ変換器、
６……荷重演算器、８……目標値設定器、９ａ，
９ｂ……Ｄ／Ａ変換器、１０ａ，１０ｂ……加減
算器、１１ａ，１１ｂ……電力増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 供試体に複数点から力を加えて変位を与える複
   数の加力機と、これら加力機による総荷重量及び
   変位偏差量の目標値を設定する目標値設定器と、
   前記加力機の荷重量をそれぞれ検出する荷重検出
   器と、前記加力機の荷重により変位する供試体の
   変位量を検出する変位検出器と、前記荷重検出器
   の検出出力によつて得られる加力機の総荷重量及
   び前記変位検出器の検出出力によつて得られる前
   記供試体の変位偏差量と前記目標値設定器により
   設定されたそれぞれの目標値とに基づいて前記加
   力機のそれぞれの荷重量を演算し指令出力する荷
   重演算器とを具備したことを特徴とする加力試験
   装置。