特開 2025-12843 免振試験装置の制御装置及び免振試験装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025012843

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】免振試験装置の制御装置及び免振試験装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 7/02 20060101AFI20250117BHJP

   G01M 7/06 20060101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

G01M7/02 B

G01M7/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023115977

(22)【出願日】2023-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 將之

(72)【発明者】

【氏名】末次 正幸

(72)【発明者】

【氏名】太田 裕二

(57)【要約】

【課題】加振対象物に鉛直荷重を加えた状態でテーブルを振動させる場合に、鉛直荷重の変動を低減する。
【解決手段】免振試験装置の制御装置は、加振対象物が載置されるテーブルと、テーブル部に接続される鉛直加振装置と、テーブル部を水平方向に振動させる水平加振装置とを備える免振試験装置の制御装置であって、加振対象物に鉛直荷重を加えてテーブル部に載置した状態で、水平加振装置によりテーブル部を水平方向に振動させる場合、水平加振装置によるテーブル部の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を低減するように、鉛直加振装置の鉛直荷重指令に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加振対象物が載置されるテーブル部と、
前記テーブル部に接続される鉛直加振装置と、
前記テーブル部を水平方向に振動させる水平加振装置と
を備える免振試験装置の制御装置であって、
前記加振対象物に鉛直荷重を加えて前記テーブル部に載置した状態で、前記水平加振装置により前記テーブル部を水平方向に振動させる場合、前記水平加振装置による前記テーブル部の水平方向の振動によって生じる前記鉛直荷重の変動を低減するように、前記鉛直加振装置の鉛直荷重指令に対して、前記鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算する
免振試験装置の制御装置。

【請求項2】

前記鉛直加振装置は、複数設けられ、
複数の前記鉛直加振装置は、互いに独立して制御可能である
請求項１に記載の免振試験装置の制御装置。

【請求項3】

前記水平加振装置による前記テーブル部の水平方向の振動によって生じる前記鉛直荷重の変動を検出し、検出結果に基づいて、前記鉛直加振装置の前記鉛直荷重指令に対して、フィードバック補償値を減算する
請求項１に記載の免振試験装置の制御装置。

【請求項4】

前記鉛直加振装置は、前記テーブル部の下側に配置されて前記テーブル部を支持する
請求項１に記載の免振試験装置の制御装置。

【請求項5】

前記鉛直荷重補償値は、前記水平加振装置による前記テーブル部の水平方向の振動の周波数を２倍した周波数であり、前記鉛直荷重指令に所定数を乗じた値を振幅とした正弦波である
請求項１に記載の免振試験装置の制御装置。

【請求項6】

平面視における複数の前記鉛直加振装置の位置関係に基づいて、前記鉛直荷重補償値を加算する対象となる前記鉛直加振装置を選択する
請求項２に記載の免振試験装置の制御装置。

【請求項7】

加振対象物が載置されるテーブル部と、
前記テーブル部に接続される鉛直加振装置と、
前記テーブル部を水平方向に振動させる水平加振装置と
を備える免振試験装置の制御方法であって、
前記加振対象物に鉛直荷重を加えて前記テーブル部に載置した状態で、前記水平加振装置により前記テーブル部を水平方向に振動させる場合、前記水平加振装置による前記テーブル部の水平方向の振動によって生じる前記鉛直荷重の変動を低減するように、前記鉛直加振装置の鉛直荷重指令に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算する
免振試験装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、免振試験装置の制御装置及び免振試験装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

加振対象物を載置したテーブルを水平加振装置により振動させる免振試験装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３４１８６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような免振試験装置において、加振対象物に鉛直荷重を加えた状態でテーブルを振動させる場合、例えば加振対象物に変形等が生じると、加振対象物の荷重を受ける面積が増減し、鉛直荷重が変動する場合がある。このため、鉛直荷重の変動を低減することが求められる。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、加振対象物に鉛直荷重を加えた状態でテーブルを振動させる場合に、鉛直荷重の変動を低減することが可能な免振試験装置の制御装置及び免振試験装置の制御方法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】

【0006】

本開示に係る免振試験装置の制御装置は、加振対象物が載置されるテーブルと、前記テーブル部に接続される鉛直加振装置と、前記テーブル部を水平方向に振動させる水平加振装置とを備える免振試験装置の制御装置であって、前記加振対象物に鉛直荷重を加えて前記テーブル部に載置した状態で、前記水平加振装置により前記テーブル部を水平方向に振動させる場合、前記水平加振装置による前記テーブル部の水平方向の振動によって生じる前記鉛直荷重の変動を低減するように、前記鉛直加振装置の鉛直荷重指令に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、加振対象物に鉛直荷重を加えた状態でテーブルを振動させる場合に、鉛直荷重の変動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る免振試験装置の一例を模式的に示す図である。

【図2】図２は、制御装置による鉛直加振装置の制御の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、鉛直荷重補償値を算出する際の演算の流れを模式的に示す図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る免振試験装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る免振試験装置の制御装置及び免振試験装置の制御方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

図１は、本実施形態に係る免振試験装置１００の一例を模式的に示す図である。図１に示すように、免振試験装置１００は、ベース部１０と、テーブル部２０と、水平加振装置５０と、鉛直加振装置６０と、制御装置７０とを備える。

【0011】

ベース部１０は、水平な床面等に載置される。ベース部１０は、直方体状の凹部１１を有している。凹部１１の内部には、上記のテーブル部２０、水平加振装置５０、鉛直加振装置６０が収容される。

【0012】

テーブル部２０は、加振対象物８０が載置される。テーブル部２０は、下テーブル３０と、上テーブル４０とを有する。下テーブル３０は、鉛直加振装置６０を介して凹部１１の底部に載置される。下テーブル３０は、例えば直方体状であるが、この構成に限定されない。

【0013】

上テーブル４０は、ベアリング等を介して下テーブル３０に載置される。上テーブル４０は、例えば直方体状であるが、この構成に限定されない。上テーブル４０は、上面４１に加振対象物８０が載置される。加振対象物８０は、上テーブル４０に載置される際、反力梁９０等により鉛直荷重を加えることが可能である。加振対象物８０としては、例えば積層ゴム支承、球面転がり支承等が挙げられる。

【0014】

水平加振装置５０は、ベース部１０の凹部１１の側面等に支持される。水平加振装置５０は、上テーブル４０に接続され、上テーブル４０に水平方向の振動を付与する。水平加振装置５０としては、例えば水平動的ジャッキ等が用いられる。加振対象物８０に水平変位を与える場合、水平方向に発生する荷重は、例えば水平加振装置５０に設けられる検出器（不図示）で検出することができる。

【0015】

鉛直加振装置６０は、ベース部１０の凹部１１の底面等に支持される。鉛直加振装置６０は、下テーブル３０を支持し、下テーブル３０に鉛直方向の振動を付与する。鉛直加振装置６０は、複数設けられる。複数の鉛直加振装置６０は、互いに独立して制御可能である。鉛直加振装置６０としては、例えば鉛直動的ジャッキ等が用いられる。鉛直加振装置６０には、例えば鉛直荷重の大きさを検出するロードセル等の検出部６１が設けられる。検出部６１の検出結果は、制御装置７０に送信される。

【0016】

制御装置７０は、免振試験装置１００を統括的に制御する。制御装置７０は、水平加振装置５０及び複数の鉛直加振装置６０の動作を制御する。制御装置７０は、複数の鉛直加振装置６０の動作を互いに独立して制御可能である。制御装置７０は、処理部７１及び記憶部７２を有する。

【0017】

処理部７１は、各種の情報処理を行う。処理部７１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリとを含む。

【0018】

記憶部７２は、各種プログラム、データ等の情報を記憶する。記憶部７２は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等のストレージを含む。

【0019】

制御装置７０では、処理部７１においてプロセッサが各種プログラムを読み出してメモリに展開することで、上記各部の機能に対応した情報処理を実行する。各種プログラムとしては、例えば記憶部７２に記憶されたプログラム、外部の記録媒体に記録されたプログラム等が挙げられる。制御装置７０は、各種の情報処理を実行する情報処理装置（コンピュータ）として機能する。なお、制御装置７０とは異なる他の情報処理装置が各種プログラムを実行してもよいし、制御装置７０と他の情報処理装置とが協働して各種プログラムを実行してもよい。

【0020】

上記のように構成された免振試験装置１００により加振対象物８０の振動試験を行う場合、加振対象物８０を上テーブル４０に載置し、加振対象物８０に対して鉛直荷重を作用させた状態とする。この状態で、制御装置７０は、水平加振装置５０を制御して上テーブル４０に水平方向の振動を加える。

【0021】

このように、加振対象物８０に鉛直荷重を加えて上テーブル４０に載置した状態で、水平加振装置５０により上テーブル４０を水平方向に振動させる場合、例えば加振対象物８０に変形等が生じると、加振対象物８０の荷重を受ける面積が増減し、鉛直荷重が変動する場合がある。このため、制御装置７０は、加振対象物８０の鉛直荷重の変動を低減するように複数の鉛直加振装置６０を制御する。

【0022】

図２は、制御装置７０による鉛直加振装置６０の制御の一例を示すブロック図である。図２に示すブロック図は、１つの鉛直加振装置６０についての制御を示している。本実施形態では、それぞれの鉛直加振装置６０が独立して制御可能であるため、それぞれの鉛直加振装置６０について、図２に示すブロック図に沿って制御が行われる。

【0023】

図２に示すように、制御装置７０は、演算部７３と、伝達要素７４、７５、７６、７７とを有する。演算部７３は、鉛直加振装置６０に対する指令値である鉛直荷重指令と、伝達要素７４の出力結果と、伝達要素７７の出力結果とが入力される。演算部７３は、鉛直荷重指令と伝達要素７４の出力結果とを加算し、伝達要素７７の出力結果を減算して、応答偏差である出力鉛直荷重指令を算出する。演算部７３は、算出した出力鉛直荷重指令を出力する。

【0024】

伝達要素７４は、制御装置７０による水平加振装置５０に対する指令値である水平変位指令が入力される。伝達要素７４は、水平変位指令に基づいて、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を算出し、算出結果を出力する。

【0025】

図３は、鉛直荷重補償値の算出を含む演算の流れを模式的に示す図である。図３に示すグラフは、縦軸が値の大きさ、横軸が時間を示している。図３に示すように、制御装置７０は、水平変位指令に基づいて、水平加振装置５０による上テーブル４０の水平方向の振動の周波数を算出する。制御装置７０は、算出した水平方向の振動の２倍の周波数であり、加振対象物８０に対して作用する鉛直荷重指令に所定数を乗じた値を振幅とした正弦波を鉛直荷重補償値として算出する。なお、所定数については、加振対象物８０に応じて予め計測又はシミュレーションにより求めておくことができる。なお、鉛直荷重補償値は、水平変位指令に正弦波以外の波、例えば地震波等を用いて、算出しても良い。制御装置７０は、例えば水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を記憶部７２に記憶することができる。制御装置７０は、目標となる鉛直荷重指令との差に基づき算出した鉛直荷重補償値を加算することで、加振対象物８０の鉛直方向荷重の変動を低減することができる。

【0026】

伝達要素７５は、演算部７３の出力結果である出力鉛直荷重指令が入力される。伝達要素７５は、演算部７３で算出された出力鉛直荷重指令に対してＰＩＤ制御等の各種制御を行い、結果を出力する。

【0027】

伝達要素７６は、伝達要素７５の出力結果が入力される。伝達要素７６は、伝達要素７５の出力結果に基づいて、鉛直加振装置６０のサーボ指令値を算出し、算出結果を出力する。

【0028】

鉛直加振装置６０は、伝達要素７６から出力されたサーボ指令値に基づいて下テーブル３０に対して鉛直方向の振動を加える。伝達要素７７は、鉛直加振装置６０に設けられる検出部６１の検出結果である。伝達要素７７の検出結果は、上記した演算部７３に入力される。

【0029】

なお、制御装置７０は、平面視における複数の鉛直加振装置６０の位置関係に基づいて、鉛直荷重補償値を加算する対象となる鉛直加振装置６０を選択してもよい。つまり、制御装置７０は、複数の鉛直加振装置６０のうち一部の鉛直加振装置６０については、演算部７３に対して伝達要素７４の出力結果を加算しないようにすることができる。この場合、平面視における鉛直加振装置６０の位置関係と、鉛直荷重補償値を加算する対象となる鉛直加振装置６０との関係については、例えば予め実験又はシミュレーションにより求めておくことができる。また、平面視における鉛直加振装置６０の位置関係と、鉛直荷重補償値を加算する対象となる鉛直加振装置６０との最適な組み合わせを学習モデルに学習させておき、当該学習モデルに平面視における鉛直加振装置６０の位置関係を入力し、学習モデルからの出力結果に基づいて鉛直荷重補償値を加算する対象となる鉛直加振装置６０を選択してもよい。

【0030】

図４は、免振試験装置１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。図４に示すように、補償値算出ステップＳ１０と、演算ステップＳ２０と、制御ステップＳ３０とを含む。

【0031】

補償値算出ステップＳ１０では、加振対象物８０に鉛直荷重を加えてテーブル部２０に載置した状態で、水平加振装置５０によりテーブル部２０を水平方向に振動させる場合の、鉛直荷重補償値を算出する。補償値算出ステップＳ１０では、例えば水平加振装置５０への水平変位指令に基づいて、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を算出することができる。

【0032】

演算ステップＳ２０では、算出された鉛直荷重補償値を、鉛直加振装置６０の鉛直荷重指令に対して加算する。

【0033】

制御ステップＳ３０では、演算ステップＳ２０での算出結果に基づいて、鉛直加振装置６０を制御する。

【0034】

以上のように、本開示の第１態様に係る免振試験装置１００の制御装置７０は、加振対象物８０が載置されるテーブル部２０と、テーブル部２０に接続される鉛直加振装置６０と、テーブル部２０を水平方向に振動させる水平加振装置５０とを備える免振試験装置１００の制御装置７０であって、加振対象物８０に鉛直荷重を加えてテーブル部２０に載置した状態で、水平加振装置５０によりテーブル部２０を水平方向に振動させる場合、水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を低減するように、鉛直加振装置６０の鉛直荷重指令に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算する。

【0035】

この構成によれば、加振対象物８０に鉛直荷重を加えてテーブル部２０に載置した状態で、水平加振装置５０によりテーブル部２０を水平方向に振動させる場合において、水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を低減するように、鉛直加振装置６０に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算することにより、加振対象物８０の固有振動数、免振試験装置１００の固有振動数等による共振の影響を抑制しつつ、フィードフォワード制御（前向き補償制御）により鉛直荷重の変動を低減することができる。なお、本実施形態における上記フィードフォワード制御（前向き補償制御）は、時間領域のみで波形を持ち上げる制御を例に挙げている。

【0036】

本開示の第２態様に従えば、第１態様に係る免振試験装置１００の制御装置７０において、鉛直加振装置６０は、複数設けられ、複数の鉛直加振装置６０は、互いに独立して制御可能である。

【0037】

この構成によれば、複数の鉛直加振装置６０を互いに独立して制御することで、より適切に鉛直荷重の変動を抑制できる。

【0038】

本開示の第３態様に従えば、第１態様又は第２態様に係る免振試験装置１００の制御装置７０において、水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を検出し、検出結果に基づいて、鉛直加振装置６０に対して、フィードバック補償値を減算する。

【0039】

この構成によれば、フィードフォワード制御とフィードバック制御とで鉛直荷重の変動を抑制するため、より適切に鉛直荷重の変動を抑制できる。

【0040】

本開示の第４態様に従えば、第１態様から第３態様のいずれかに係る免振試験装置１００の制御装置７０において、鉛直加振装置６０は、テーブル部２０の下側に配置されてテーブル部２０を支持する。

【0041】

この構成によれば、テーブル部２０と鉛直加振装置６０とを効率的に配置することができる。

【0042】

本開示の第５態様に従えば、第１態様から第４態様のいずれかに係る免振試験装置１００の制御装置７０において、鉛直荷重補償値は、水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動の周波数を２倍した周波数であり、鉛直荷重指令に所定数を乗じた値を振幅とした正弦波である。

【0043】

この構成によれば、テーブル部２０の水平方向の振動に応じた鉛直荷重補償値を算出することができるため、鉛直荷重の変動を適切に低減することができる。

【0044】

本開示の第６態様に従えば、第２に係る免振試験装置１００の制御装置７０において、平面視における複数の鉛直加振装置６０の位置関係に基づいて、鉛直荷重補償値を加算する対象となる鉛直加振装置６０を選択する。

【0045】

この構成によれば、平面視における複数の鉛直加振装置６０の位置関係に基づいて、鉛直荷重補償値を加算する対象となる鉛直加振装置６０を選択するため、鉛直荷重の変動を抑制するためのより細やかな制御が可能となる。

【0046】

本開示の第７態様に係る免振試験装置１００の制御方法は、加振対象物８０が載置されるテーブル部２０と、テーブル部２０に接続される鉛直加振装置６０と、テーブル部２０を水平方向に振動させる水平加振装置５０とを備える免振試験装置１００の制御方法であって、加振対象物８０に鉛直荷重を加えてテーブル部２０に載置した状態で、水平加振装置５０によりテーブル部２０を水平方向に振動させる場合、水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を低減するように、鉛直加振装置６０に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算する。

【0047】

この構成によれば、加振対象物８０に鉛直荷重を加えてテーブル部２０に載置した状態で、水平加振装置５０によりテーブル部２０を水平方向に振動させる場合において、水平加振装置５０によるテーブル部２０の水平方向の振動によって生じる鉛直荷重の変動を低減するように、鉛直加振装置６０に対して、鉛直荷重指令の補償値である鉛直荷重補償値を加算することにより、加振対象物８０の固有振動数、免振試験装置１００の固有振動数等による共振の影響を抑制しつつ、フィードフォワード制御により鉛直荷重の変動を低減することができる。

【0048】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、鉛直加振装置６０がテーブル部２０の下側から上方に向けて振動を作用させる構成を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。鉛直加振装置６０がテーブル部２０の上側から下方に向けて振動を作用させる構成であってもよい。

【符号の説明】

【0049】

１０ ベース部
１１ 凹部
２０ テーブル部
３０ 下テーブル
４０ 上テーブル
４１ 上面
５０ 水平加振装置
６０ 鉛直加振装置
６１ 検出部
７０ 制御装置
７１ 処理部
７２ 記憶部
７３ 演算部
７４，７５，７６，７７ 伝達要素
８０ 加振対象物
９０ 反力梁
１００ 免振試験装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】