特許 6042690 サーボバルブの制御装置およびサーボバルブの制御方法、ならびにサーボバルブの制御装置を備えた試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6042690

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】サーボバルブの制御装置およびサーボバルブの制御方法、ならびにサーボバルブの制御装置を備えた試験装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 9/09 20060101AFI20161206BHJP

   F15B 13/044 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   F15B9/09 J

   F15B13/044 Z

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-228598(P2012-228598)

(22)【出願日】2012年10月16日

(65)【公開番号】特開2014-81021(P2014-81021A)

(43)【公開日】2014年5月8日

【審査請求日】2015年8月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100103218

【弁理士】

【氏名又は名称】牧村 浩次

(72)【発明者】

【氏名】中島 英司

【審査官】 加藤 一彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２３０４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−００２６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１１２１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−０７３２９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ ９／０９

Ｆ１５Ｂ １３／０４４

Ｇ０１Ｍ ７／００

Ｂ２２Ｄ １８／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧式のアクチュエータを備えた試験装置を制御するために用いられるサーボバルブの制御装置であって、
操作量信号（Ｍｖ）にディザー信号（Ｄ）を重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するように構成するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）の上限値を、安定域のレベル状態となる範囲で設定するように構成したことを特徴とするサーボバルブの制御装置。

【請求項2】

内部信号発生装置により、設定信号（Ｓｖ）を、前記サーボバルブに対して出力し、
前記アクチュエータからの変位信号（Ｐｖ）と前記設定信号（Ｓｖ）の差を求めて、偏差信号（ｅ）とし、
前記偏差信号（ｅ）を比例ゲイン（Ｋｐ）で増幅して、操作量信号（Ｍｖ）とし、
ディザー信号発生装置により、ディザーレベル（ｘ）のディザー信号（Ｄ）を発生して、ディザー信号（Ｄ）を操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するように構成するとともに、
前記ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳してサーボバルブに指令信号として出力するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のサーボバルブの制御装置。

【請求項3】

前記相関関係データの全データを直線近似して、直線を求め、
前記直線と各データの差が最大となるデータを変曲点とし、
前記変曲点付近で前記相関関係データを２分して、前記２分した相関関係データをそれぞれ直線近似して、その交点を、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするように構成したことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のサーボバルブの制御装置。

【請求項4】

前記歪み率（ｙ）をブロック化し、ヒストグラムを作成し、
最もデータ数の多いブロックとそれ以外のブロックに２分してそれぞれ直線近似して、その交点をディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするように構成したことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のサーボバルブの制御装置。

【請求項5】

前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データから、基準ディザー信号（Ｄｓ）における歪み率（ｙ）の劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）を求めて、
前記劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）において、サーボバルブのメンテナンス時期情報を発するように構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のサーボバルブの制御装置。

【請求項6】

油圧式のアクチュエータを備えた試験装置を制御するために用いられるサーボバルブの制御方法であって、
操作量信号（Ｍｖ）にディザー信号（Ｄ）を重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）の上限値を、安定域のレベル状態となる範囲で設定することを特徴とするサーボバルブの制御方法。

【請求項7】

内部信号発生装置により、設定信号（Ｓｖ）を、前記サーボバルブに対して出力し、
前記アクチュエータからの変位信号（Ｐｖ）と前記設定信号（Ｓｖ）の差を求めて、偏差信号（ｅ）とし、
前記偏差信号（ｅ）を比例ゲイン（Ｋｐ）で増幅して、操作量信号（Ｍｖ）とし、
ディザー信号発生装置により、ディザーレベル（ｘ）のディザー信号（Ｄ）を発生して、ディザー信号（Ｄ）を操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳してサーボバルブに指令信号として出力するように構成したことを特徴とする請求項６に記載のサーボバルブの制御方法。

【請求項8】

前記相関関係データの全データを直線近似して、直線を求め、
前記直線と各データの差が最大となるデータを変曲点とし、
前記変曲点付近で前記相関関係データを２分して、前記２分した相関関係データをそれぞれ直線近似して、その交点を、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするように構成したことを特徴とする請求項６から７のいずれかに記載のサーボバルブの制御方法。

【請求項9】

前記歪み率（ｙ）をブロック化し、ヒストグラムを作成し、
最もデータ数の多いブロックとそれ以外のブロックに２分してそれぞれ直線近似して、その交点をディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするように構成したことを特徴とする請求項６から７のいずれかに記載のサーボバルブの制御方法。

【請求項10】

前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データから、基準ディザー信号（Ｄｓ）における歪み率（ｙ）の劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）を求めて、
前記劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）において、サーボバルブのメンテナンス時期情報を発するように構成したことを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載のサーボバルブの制御方法。

【請求項11】

請求項１から５のいずれかに記載のサーボバルブの制御装置を備えたことを特徴とする試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、金属材料、樹脂材料、複合材料などの材料について、また、自動車部品などの機械部品について、さらには、これらの完成品について行われる、疲労試験、耐久試験、特性試験などの各種の試験のための油圧式のアクチュエータを備えた試験装置を制御するために用いられるサーボバルブの制御装置およびサーボバルブの制御方法、ならびにサーボバルブの制御装置を備えた試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、試験装置として、例えば、金属材料、樹脂材料、複合材料などの材料について、また、自動車部品（駆動系や足回りの金属部品やゴム部品、ショックアブソーバなど）などの機械部品について、これらの自動車完成品などの完成品について、さらに、土木関係（橋桁、橋梁や建物用の免震ゴムなど）の構造物について、材料試験、振動試験、疲労試験、特性試験などを行うための材料試験装置、振動試験装置、疲労試験装置など各種の試験装置がある。

【0003】

以下、本明細書において、「試験装置」とは、これらの各種の試験を行うための試験装置を包含した意味で用いられる。

【0004】

従来、油圧式のアクチュエータを備えた試験装置として、例えば、油圧式のアクチュエータである加振装置を備えた試験装置として、図７に示したような構造の試験装置１００が提案されている。

【0005】

すなわち、図７に示したように、従来の試験装置１００は、試験を行うための試験装置本体１０２を備えている。この試験装置本体１０２は、この実施例では、試験の一例として、加振装置から構成されている。

【0006】

図７に示したように、試験装置本体１０２は、架台フレーム１０４を備えており、この架台フレーム１０４の下方にシリンダからなるアクチュエータ１０６を備えている。このアクチュエータ１０６には、テストピースＡを載荷するためのピストン１０８と、変位を検出するための変位検出器１１０とを備えている。

【0007】

また、架台フレーム１０４の上方には、上方フレーム１１８が立設されており、この上方フレーム１１８には、上方フレーム１１８と架台フレーム１０４との間に、ガイドロッド１１２が設けられている。

【0008】

そして、ガイドロッド１１２の下方と上方フレーム１１８との間には、ボールネジ１１４が設けられており、ボールネジ１１４により、ピストン１０８に対して、上下動可能なクロスヘッド１１６が設けられている。また、このクロスヘッド１１６には、ピストン１０８と対峙するように、荷重検出器１２０が設けられている。

【0009】

このように構成される試験装置１００では、以下のように試験が行われる。

【0010】

すなわち、図７に示したように、ピストン１０８の上面に、例えば、ショックアブソーバなどのテストピースＡを載荷して、図示しない駆動機構によって、ボールネジ１１４により、ピストン１０８に対してクロスヘッド１１６を下降して、ピストン１０８の上面とクロスヘッド１１６の下面との間にテストピースＡを挟持する。

【0011】

そして、図示しない制御装置に予め記憶されたプログラムに基づいて、試験条件などの設定、試験の実施、試験データの収集が行われるようになっている。

【0012】

すなわち、図７に示したように、制御装置の制御によって、制御装置に接続された図示しないアクチュエータ動力源を所定の条件で駆動させる。これにより、アクチュエータ動力源に接続されたアクチュエータ１０６が所定の条件で駆動され、テストピースＡに対して一定の振動を与えるようになっている。

【0013】

そして、アクチュエータ１０６に設けられた変位検出器１１０によって、テストピースＡの変位が検出され、テストピースＡの変位データが、制御装置に入力されるようになっている。一方、クロスヘッド１１６に設けられた荷重検出器１２０によって、テストピースＡにかかる荷重が検出され、テストピースＡにかかる荷重データが、制御装置に入力されるようになっている。

【0014】

また、これらの試験データに基づいて、制御装置のプログラムに基づいて、制御装置からアクチュエータ動力源に、フィードバック指令信号が出力され、アクチュエータ１０６を所定の条件で駆動させるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２００７−０７５８７３号公報

【特許文献2】特開２００９−２３０４６３号公報

【特許文献3】特開２００９−２４９５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

従来、このような試験装置１００において、図８のブロック図に示したように、試験装置本体１０２には、試験装置本体１０２を制御するために用いられるサーボバルブ１４０が接続されている。

【0017】

そして、試験装置本体１０２のアクチュエータ１０６の変位検出器１１０、サーボバルブ１４０は、それぞれ制御装置１２２に接続されている。

【0018】

ところで、サーボバルブ１４０においては、スラッジの影響でサーボバルブ１４０の動作が円滑に行われないおそれがある。また、動作の初期段階では、静止摩擦の方が動摩擦より大きく、サーボバルブ１４０の動作が円滑に行われないおそれがある。

【0019】

このため、従来の試験装置１００において、図９の概略図に示したようにサーボバルブ１４０の動作をスムーズにする目的で、指令となる電流信号（例えば、周波数５０Ｈｚの正弦波信号）に、例えば、周波数５００Ｈｚ程度のディザー（Dither）信号を重畳する（加える）ことが行われている。

【0020】

すなわち、高周波の微信号であるディザー信号を加えることによって、サーボバルブ１４０の動きを滑らかにすることができる。

【0021】

具体的には、図９に示したように、制御装置１２２は、内部信号発生装置１２４を備えており、この内部信号発生装置１２４により、所定の周波数、例えば、周波数５０Ｈｚの正弦波信号の周波数で、所定のレベルの信号を発生し、設定信号（Ｓｖ）として、サーボバルブ１４０に対して出力している。

【0022】

そして、アクチュエータ１０６の変位検出器１１０からの変位信号（Ｐｖ）と、設定信号（Ｓｖ）の差を求めて、偏差信号（ｅ）としている。

【0023】

この偏差信号（ｅ）を比例ゲイン（Ｋｐ）で増幅して、操作量信号（Ｍｖ）としている。

【0024】

一方、制御装置１２２は、ディザー信号発生装置１３２を備えており、ディザー信号発生装置１３２により、所定の周波数、例えば、周波数５００Ｈｚの周波数で、ディザーレベル（ｘ）のディザー信号（Ｄ）を発生させる。

【0025】

このディザー信号（Ｄ）を操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブ１４０に指令信号として出力するように構成している。

【0026】

しかしながら、ディザー信号（Ｄ）を大きなレベルで加えると、加振機である試験装置本体１０２が反応して、実際の加振機動作において、ディザー信号成分がもれてしまい、サーボバルブ１４０の動作をスムーズに行うことができない。そのため、ディザー信号のレベルは、適正範囲に設定しなければならない。

【0027】

これに対して、ディザー信号のレベルに関して、現在まで明確な判定基準がなかった。すなわち、従来は、ディザー信号のレベルを設定する方法として、加振機を正弦波などで実際に動かし、波形の形状が良いか、異常な成分が出ていないかなどを、ディザー信号のレベルを変化させながら、出力波形を目視で判定することにより行っていた。

【0028】

従って、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が必要で、時間と手間を要し、正確に適切なディザー信号のレベルを設定することが困難で、コストも高くつくことになっていた。

【0029】

さらに、サーボバルブ１４０のメンテナンスを行う時期について、従来では、重畳するディザー信号のレベルを大きくしても、サーボバルブ１４０の動作が改善されない時に、サーボバルブ１４０のメンテナンスを行うタイミングとしているが、このタイミングについて基準がない。

【0030】

従って、サーボバルブ１４０のメンテナンス時期を正確に把握することができず、メンテナンス時期を超えてサーボバルブ１４０を使用するおそれがあり、その結果、正確な試験を実施できないおそれがあった。

【0031】

本発明は、このような現状に鑑み、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能なサーボバルブの制御装置およびサーボバルブの制御方法、ならびにサーボバルブの制御装置を備えた試験装置を提供することを目的とする。

【0032】

また、本発明は、サーボバルブのメンテナンス時期を正確に把握することができ、メンテナンス時期を超えてサーボバルブを使用するおそれがなく、正確な試験を実施できるサーボバルブの制御装置およびサーボバルブの制御方法、ならびにサーボバルブの制御装置を備えた試験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0033】

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のサーボバルブの制御装置は、
油圧式のアクチュエータを備えた試験装置を制御するために用いられるサーボバルブの制御装置であって、
操作量信号（Ｍｖ）にディザー信号（Ｄ）を重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するように構成するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）の上限値を、安定域のレベル状態となる範囲で設定するように構成したことを特徴とする。

【0034】

また、本発明のサーボバルブの制御方法は、
油圧式のアクチュエータを備えた試験装置を制御するために用いられるサーボバルブの制御方法であって、
操作量信号（Ｍｖ）にディザー信号（Ｄ）を重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するとともに、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）の上限値を、安定域のレベル状態となる範囲で設定することを特徴とする。

【0035】

また、本発明では、
内部信号発生装置により、設定信号（Ｓｖ）を、前記サーボバルブに対して出力し、
前記アクチュエータからの変位信号（Ｐｖ）と前記設定信号（Ｓｖ）の差を求めて、偏差信号（ｅ）とし、
前記偏差信号（ｅ）を比例ゲイン（Ｋｐ）で増幅して、操作量信号（Ｍｖ）とし、
ディザー信号発生装置により、ディザーレベル（ｘ）のディザー信号（Ｄ）を発生して、ディザー信号（Ｄ）を操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力するように構成するとともに、
前記ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、
前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、
前記限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳してサーボバルブに指令信号として出力するように構成したことを特徴とする。

【0036】

このように、ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力している。

【0037】

従って、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能である。

【0038】

また、本発明では、前記相関関係データの全データを直線近似して、直線を求め、
前記直線と各データの差が最大となるデータを変曲点とし、
前記変曲点付近で前記相関関係データを２分して、前記２分した相関関係データをそれぞれ直線近似して、その交点を、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするように構成したことを特徴とする。

【0039】

このように構成することによって、変曲点付近で前記相関関係データを２分して、前記２分した相関関係データをそれぞれ直線近似して、その交点を、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするので、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、より正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能である。

【0040】

また、本発明では、前記歪み率（ｙ）をブロック化し、ヒストグラムを作成し、
最もデータ数の多いブロックとそれ以外のブロックに２分してそれぞれ直線近似して、その交点をディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするように構成したことを特徴とする。

【0041】

このように構成することによって、歪み率（ｙ）をブロック化し、ヒストグラムを作成し、最もデータ数の多いブロックとそれ以外のブロックに２分してそれぞれ直線近似して、その交点をディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするので、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、より正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能である。

【0042】

また、本発明では、前記ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データから、基準ディザー信号（Ｄｓ）における歪み率（ｙ）の劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）を求めて、
前記劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）において、サーボバルブのメンテナンス時期情報を発するように構成したことを特徴とする。

【0043】

このように構成することによって、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データから、基準ディザー信号（Ｄｓ）における歪み率（ｙ）の劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）を求めて、劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）において、サーボバルブのメンテナンス時期情報を発するので、サーボバルブのメンテナンス時期を正確に把握することができ、メンテナンス時期を超えてサーボバルブを使用するおそれがなく、正確な試験を実施できる。

【0044】

また、本発明の試験装置は、前述のいずれかに記載のサーボバルブの制御装置を備えたことを特徴とする試験装置である。

【0045】

このように構成することによって、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能な試験装置を提供することができる。

【発明の効果】

【0046】

本発明によれば、ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力している。

【0047】

従って、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能である。

【0048】

また、本発明によれば、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データから、基準ディザー信号（Ｄｓ）における歪み率（ｙ）の劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）を求めて、劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）において、サーボバルブのメンテナンス時期情報を発するので、サーボバルブのメンテナンス時期を正確に把握することができ、メンテナンス時期を超えてサーボバルブを使用するおそれがなく、正確な試験を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】図１は、本発明の試験装置を、試験の一例として、加振試験を行う加振試験装置に適用した実施例を示す概略図である。

【図2】図２は、図１の試験装置本体の使用状態を説明する正面図である。

【図3】図３は、本発明の試験装置の概略を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明する概略図である。

【図5】図５は、本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明するフローチャートである。

【図6】図６は、本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明するディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の関係を示すグラフである。

【図7】図７は、従来の試験装置１００の正面図である。

【図8】図８は、従来の試験装置の概略を示すブロック図である。

【図9】図９は、従来のサーボバルブの制御方法の概略を説明する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0050】

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。

【0051】

図１は、本発明の試験装置を、試験の一例として、加振試験を行う加振試験装置に適用した実施例を示す概略図、図２は、図１の試験装置本体の使用状態を説明する正面図、図３は、本発明の試験装置の概略を示すブロック図、図４は、本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明する概略図、図５は、本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明するフローチャート、図６は、本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明するディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の関係を示すグラフである。

【0052】

図１において、符号１０は、全体で本発明の試験装置を示している。

【0053】

図１〜図２に示したように、本発明の試験装置１０は、試験を行うための試験装置本体１２を備えている。この試験装置本体１２は、この実施例では、試験の一例として、加振試験を行う加振試験装置から構成されている。

【0054】

図１に示したように、試験装置本体１２は、架台フレーム１４を備えており、この架台フレーム１４の下方にシリンダからなるアクチュエータ１６を備えている。このアクチュエータ１６には、例えば、自動車などの車輛のショックアブソーバなどのテストピースＡを載荷するためのピストン１８と、変位を検出するための変位検出器２０とを備えている。

【0055】

また、架台フレーム１４の上方には、上方フレーム２８が立設されており、この上方フレーム２８には、上方フレーム２８と架台フレーム１４との間に、ガイドロッド２２が設けられている。

【0056】

そして、ガイドロッド２２の下方と上方フレーム２８との間には、ボールネジ２４が設けられており、ボールネジ２４により、ピストン１８に対して、上下動可能なクロスヘッド２６が設けられている。また、このクロスヘッド２６には、ピストン１８と対峙するように、荷重検出器３０が設けられている。

【0057】

また、図１に示したように、本発明の試験装置１０は、試験装置本体１２に接続され、試験装置本体１２に対して、試験条件などの設定、試験の実施、試験データの収集などを行うための試験制御装置として機能する制御装置３２を備えている。

【0058】

この実施例では、制御装置３２は、試験条件などの設定画面、試験データなどの表示を行うためのＣＲＴ３５と、制御装置本体３６と、キーボード３８と、マウス４０を備えている。従って、この制御装置３２には、例えば、ハードディスクから構成される内部メモリーが内蔵されている。なお、制御装置本体３６に、操作用のパソコンが接続されている場合がある。

【0059】

そして、試験装置本体１２のアクチュエータ１６の変位検出器２０と、制御装置本体３６が接続されるとともに、試験装置本体１２の荷重検出器３０と、制御装置本体３６が接続されている。

【0060】

一方、本発明の試験装置１０では、制御装置３２の制御装置本体３６に接続されるとともに、試験装置本体１２のアクチュエータ１６に接続されたアクチュエータ動力源４４が設けられている。

【0061】

このように構成される本発明の試験装置１０では、以下のように試験が行われる。

【0062】

すなわち、図２に示したように、ピストン１８の上面にテストピースＡを載荷して、図示しない駆動機構によって、ボールネジ２４により、ピストン１８に対してクロスヘッド２６を下降して、ピストン１８の上面とクロスヘッド２６の下面との間にテストピースＡを挟持する。

【0063】

そして、制御装置３２に予め記憶されたプログラムに基づいて、試験条件などの設定、試験の実施、試験データの収集が行われるようになっている。

【0064】

すなわち、図１に示したように、制御装置３２の制御によって、制御装置３２に接続されたアクチュエータ動力源４４を所定の条件で駆動させる。これにより、アクチュエータ動力源４４に接続されたアクチュエータ１６が所定の条件で駆動して、テストピースＡに対して一定の振動を与えるようになっている。

【0065】

そして、アクチュエータ１６に設けられた変位検出器２０によって、テストピースＡの変位が検出され、テストピースＡの変位データが、制御装置３２の制御装置本体３６に入力されるようになっている。一方、クロスヘッド２６に設けられた荷重検出器３０によって、テストピースＡにかかる荷重が検出され、テストピースＡにかかる荷重データが、制御装置３２の制御装置本体３６に入力されるようになっている。

【0066】

また、これらの試験データに基づいて、制御装置３２の制御装置本体３６のプログラムに基づいて、制御装置３２からアクチュエータ動力源４４に、フィードバック指令信号が出力され、アクチュエータ動力源４４を所定の条件で駆動させるようになっている。

【0067】

ところで、本発明の試験装置１０では、制御装置３２において、下記のような制御が行われるように構成されている。

【0068】

すなわち、本発明の試験装置１０では、図３に示したように、アクチュエータ動力源４４内にサーボバルブ５０を備えている。そして、試験装置本体１２には、試験装置本体１２を制御するために用いられるサーボバルブ５０が接続されている。

【0069】

そして、試験装置本体１２のアクチュエータ１６の変位検出器２０、サーボバルブ５０は、それぞれ制御装置３２に接続されている。

【0070】

ところで、サーボバルブ５０においては、スラッジの影響でサーボバルブ５０の動作が円滑に行われないおそれがある。また、動作の初期段階では、静止摩擦の方が動摩擦より大きく、サーボバルブ５０の動作が円滑に行われないおそれがある。

【0071】

このため、本発明の試験装置１０において、図４の概略図に示したようにサーボバルブ５０の動作をスムーズにする目的で、指令となる電流信号（例えば、周波数５０Ｈｚの正弦波信号）に、例えば、周波数５００Ｈｚ程度のディザー（Dither）信号を重畳する（加える）。

【0072】

すなわち、高周波の微信号であるディザー信号を加えることによって、サーボバルブ５０の動きを滑らかにすることができる。

【0073】

なお、この場合、ディザー信号は、設定信号の数十倍の周波数の正弦波または三角波を出力すればよい。また、ディザー信号は、試験の周波数範囲より大きな周波数で、かつ加振機の動作にはディザー信号の成分が現れない信号レベルの範囲で設定する。

【0074】

具体的には、図４に示したように、制御装置３２は、内部信号発生装置３４を備えており、この内部信号発生装置３４により、所定の周波数、例えば、周波数５０Ｈｚの正弦波信号の周波数で、所定のレベルの信号を発生し、設定信号（Ｓｖ）として、サーボバルブ５０に対して出力している。

【0075】

そして、アクチュエータ１６の変位検出器２０からの変位信号（Ｐｖ）と、設定信号（Ｓｖ）の差を求めて、偏差信号（ｅ）としている。

【0076】

この偏差信号（ｅ）を比例ゲイン（Ｋｐ）で増幅して、操作量信号（Ｍｖ）としている。

【0077】

一方、制御装置３２は、ディザー信号発生装置４２を備えており、ディザー信号発生装置４２により、所定の周波数、例えば、周波数５００Ｈｚの周波数で、ディザーレベル（ｘ）のディザー信号（Ｄ）を発生させる。

【0078】

このディザー信号（Ｄ）を操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブ５０に指令信号として出力するように構成している。

【0079】

しかしながら、ディザー信号（Ｄ）を大きなレベルで加えると、加振機である試験装置本体１２が反応して、実際の加振機動作において、ディザー信号成分が漏れてしまい、サーボバルブ５０の動作をスムーズに行うことができない。そのため、ディザー信号のレベルは、適正範囲に設定しなければならない。

【0080】

このため、本発明では、ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブに指令信号として出力している。

【0081】

具体的には、図５に示した本発明のサーボバルブの制御方法の概略を説明するフローチャートに基づいて、制御装置３２内においてプログラム制御が行われる。

【0082】

すなわち、図５に示したように、ステップＳ１において、初期設定が行われる。

【0083】

具体的には、内部信号発生装置３４により、所定の周波数、例えば、周波数５０Ｈｚの正弦波信号の周波数で、所定のレベルの信号を発生し、設定信号（Ｓｖ）として、サーボバルブ５０に対して出力する。

【0084】

また、ディザー信号発生装置４２により、ディザー信号（Ｄ）の初期値を、所定の周波数、例えば、周波数５００Ｈｚの周波数と、ディザーレベル（ｘ）の初期値を設定する。

【0085】

さらに、ディザーレベル（ｘ）の増分（Δｘ）を設定する。

【0086】

なお、この場合、ディザーレベル（ｘ）の増分（Δｘ）については、試験装置本体１２の種類、規格に応じて適宜設定すれば良く、特に限定されるものではなく、例えば、フルレンジの１％程度となるように、２０％程度で２０点増加するように設定すればよい。

【0087】

次に、ステップＳ２において、ディザーレベル設定が行われる。

【0088】

具体的には、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）を設定し、このディザー信号（Ｄ）を操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブ５０に指令信号として出力する。

【0089】

そして、ステップＳ３において、ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算する。

【0090】

このディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算する方法は、下記のようにして実施される。

【0091】

先ず、ディザーレベル（ｘ）については、ディザー信号は固定周期ｆの三角波または正弦波を使用し、その振幅を操作量信号（Ｍｖ）の最大値を１００パーセントとして設定する。従って、単位は［％］で設定されることになる。
次に、設定信号（Ｓｖ）に正弦波 Ｖｉsin（ωｔ）を与えることによって、変位信号（Ｐｖ）が帰ってくるので、偏差信号（ｅ）がＰｖ−Ｓｖで求まる。この信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）解析により周波数成分に分解する。

【0092】

すなわち、制御装置３２を比例制御に設定し、ディザーレベル（ｘ）を設定し、正弦波Ｖｉsin（ωｔ）を入力としてあたえ、制御偏差である偏差信号（ｅ）の波形を観測して、その波形の歪み率（ｙ）を計算する。歪み率（ｙ）の計算は以下の計算式で行う。

【0093】

全高調波歪（ＴＨＤ：Total Harmoinic Distortion）は、正弦波Ｖｉsin（ωｔ）を基本波として、基本波の整数倍の周波数信号成分を高調波として、第２〜第Ｎ高調波までのレベル比で定義される。ここで、Ｖは、各周波数成分の実効値をあらわす。

【数1】

これにより、歪み率（ｙ）は、次の式であらわされる。
ｙ= THD×１００［％］

【0094】

なお、対象波形をＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）解析により基本波から第Ｎ高調波までを求める。

【0095】

このようにして、計算されたディザーレベル（ｘ）に対する偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）の相関関係データは、図示しないが、制御装置３２内の内部記憶メモリーに蓄積されるようになっている。

【0096】

次に、ステップＳ４において、ディザーレベルアップが行われる。

【0097】

具体的には、ステップＳ１において設定されたディザーレベル（ｘ）の増分（Δｘ）に基づいて、ディザーレベル（ｘ）を設定する。

【0098】

さらに、ステップＳ５において、サンプル終了したか否かの判定が行われる。

【0099】

具体的には、ディザーレベル（ｘ）の増分（Δｘ）が、指定範囲まで終了したかチェックされる。

【0100】

そして、ディザーレベル（ｘ）の増分（Δｘ）が、指定範囲まで終了していない場合には、ステップＳ２に戻り、再び、ディザーレベル設定が行われ、ステップＳ２〜ステップＳ５のステップが繰り返される。

【0101】

一方、ステップＳ５において、ディザーレベル（ｘ）の増分（Δｘ）が、指定範囲まで終了したと判断された場合には、ステップＳ６へと進む。

【0102】

次に、ステップＳ６において、ディザーレベル計算が行われる。

【0103】

すなわち、ディザーレベル（ｘ）に対する偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）の変曲点を求めてディザーレベルの限界とする。

【0104】

具体的には、制御装置３２内の内部記憶メモリーに蓄積された、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データに基づいて、相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とする。

【0105】

そして、限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳してサーボバルブ５０に指令信号として出力するようになっている。

【0106】

すなわち、以上の制御フローにより得られたディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データをグラフに示すと、図６のグラフのようになり、以下のような特性を示す。

【0107】

すなわち、横軸は、ディザー信号のレベルであるディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）、縦軸は、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）である。

【0108】

この結果から明らかなように、明確な変曲点Ｓが現れる。したがって、この結果を処理することにより、容易に変曲点のディザーレベル、すなわち、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）を検出することができる。

【0109】

このディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）の値以上のディザーレベル（ｘ）を設定すれば、適正なシステム設定とすることができる。

【0110】

なお、図示しないが、ディザーレベル（ｘ）をさらに大きくすると、ディザー信号（Ｄ）自身が透過して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）が大きくなっていく。

【0111】

従って、この安定域のレベル状態となる範囲で、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）を設定すれば良い。

【0112】

また、変曲点のディザーレベル、すなわち、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）を検出する方法としては、周知の方法を用いることができる。

【0113】

例えば、相関関係データの全データを直線近似して、直線を求め、この直線と各データの差が最大となるデータを変曲点とする。

【0114】

そして、変曲点付近で相関関係データを２分して、この２分した相関関係データをそれぞれ直線近似して、その交点を、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするようにすればよい。

【0115】

また、例えば、歪み率（ｙ）をブロック化し、ヒストグラムを作成し、最もデータ数の多いブロックとそれ以外のブロックに２分してそれぞれ直線近似して、その交点をディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とするようにすればよい。

【0116】

なお、上記のように、制御装置３２内での自動計算とともに、ＣＲＴ３５上でグラフ表示をしてもよいが、制御装置３２内で自動計算のみ行うようにすることももちろん可能である。

【0117】

このように、本発明によれば、ディザーレベル（ｘ）に対して、偏差信号（ｅ）の歪み率（ｙ）を計算し、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データを得て、前記相関関係データにより、相関関係の変曲点を求めて、ディザー信号（Ｄ）の限界ディザーレベル（Ｓｘ）とし、限界ディザーレベル（Ｓｘ）以上の基準ディザー信号（Ｄｓ）を、操作量信号（Ｍｖ）に重畳して、サーボバルブ５０に指令信号として出力している。

【0118】

従って、ディザー信号のレベルを自動で判定することができ、適切なディザー信号のレベルを設定するのに、煩雑な作業が不要で、時間と手間を要せず、正確に適切なディザー信号のレベルを設定することができ、コストも低減することが可能である。

【0119】

さらに、従来の従来の試験装置１００では、サーボバルブ１４０のメンテナンスを行う時期について、重畳するディザー信号のレベルを大きくしても、サーボバルブ１４０の動作が改善されない時に、サーボバルブ１４０のメンテナンスを行うタイミングとしているが、このタイミングについて基準がない。

【0120】

従って、サーボバルブ１４０のメンテナンス時期を正確に把握することができず、メンテナンス時期を超えてサーボバルブ１４０を使用するおそれがあり、その結果、正確な試験を実施できないおそれがあった。

【0121】

このため、本発明では、例えば、図６のグラフの点線で示したように、ディザー信号（Ｄ）のディザーレベル（ｘ）に対する歪み率（ｙ）の相関関係データから劣化のデータを蓄積して、基準ディザー信号（Ｄｓ）における歪み率（ｙ）の劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）を求めて、劣化基準歪み率閾値（Ｄｙ）において、サーボバルブのメンテナンス時期情報（例えば、アラーム、ＣＲＴ３５上での警告表示など）を発するようにすればよい。

【0122】

このように構成することによって、サーボバルブ５０のメンテナンス時期を正確に把握することができ、メンテナンス時期を超えてサーボバルブ５０を使用するおそれがなく、正確な試験を実施できる。

【0123】

なお、図示しないが、変位信号（Ｐｖ）、設定信号（Ｓｖ）、偏差信号（ｅ）、ディザー信号（Ｄ）などは、アナログ信号を用いてもよいが、ＡＤ変換器を介して、デジタル信号化して用いることも可能である。

【0124】

また、上記実施例では、試験装置本体１２と、制御装置３２と、アクチュエータ動力源４４を別体のもので構成して、本発明の試験装置１０としたが、これらが一体となった試験装置１０とすることも可能である。

【0125】

さらに、上記実施例では、サーボバルブ５０をアクチュエータ動力源４４内に備えるように構成したが、サーボバルブ５０を試験装置本体１２に付設して設けることも可能である。

【0126】

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の試験装置１０は、試験装置として、例えば、自動車部品（駆動系や足回りの金属部品やゴム部品、ショックアブソーバなど）などの機械部品について、これらの自動車完成品などの完成品について、さらに、土木関係（橋桁、橋梁や建物用の免震ゴムなど）の構造物について、材料試験、振動試験、疲労試験、特性試験などを行うための材料試験装置、振動試験装置、疲労試験装置など各種の試験装置に適用することが可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0127】

本発明は、例えば、金属材料、樹脂材料、複合材料などの材料について、また、自動車部品などの機械部品について、さらには、これらの完成品について行われる、疲労試験、耐久試験、特性試験などの各種の試験のための油圧式のアクチュエータを備えた試験装置を制御するために用いられるサーボバルブの制御装置およびサーボバルブの制御方法、ならびにサーボバルブの制御装置を備えた試験装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0128】

１０ 試験装置
１２ 試験装置本体
１４ 架台フレーム
１６ アクチュエータ
１８ ピストン
２０ 変位検出器
２２ ガイドロッド
２４ ボールネジ
２６ クロスヘッド
２８ 上方フレーム
３０ 荷重検出器
３２ 制御装置
３４ 内部信号発生装置
３５ ＣＲＴ
３６ 制御装置本体
３８ キーボード
４０ マウス
４２ ディザー信号発生装置
４４ アクチュエータ動力源
５０ サーボバルブ
１００ 試験装置
１０２ 試験装置本体
１０４ 架台フレーム
１０６ アクチュエータ
１０８ ピストン
１１０ 変位検出器
１１２ ガイドロッド
１１４ ボールネジ
１１６ クロスヘッド
１１８ 上方フレーム
１２０ 荷重検出器
１２２ 制御装置
１２４ 内部信号発生装置
１３２ ディザー信号発生装置
１４０ サーボバルブ
Ａ テストピース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】