振動試験装置及びその制御方法
【課題】被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に制御することを容易にすることができる振動試験装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】振動試験装置１００は、被試験体１３をテーブル１に搭載し、油圧加振機２で加振して振動試験する。油圧加振機２を制御するサーボ制御装置３と、このサーボ制御装置３を制御する加振制御装置４と、テーブルに油圧加振機２から加えられる荷重を検出する荷重センサ１１と、テーブルの変位及び加速度を検出する変位センサ５、加速度センサ６と、被試験体１３の変位及び加速度を検出する変位センサ１４、加速度センサ１５を備える。加振制御装置４の応答波形計算処理部４５は、指令波形に対する被試験体１３の固有振動数と最大振幅の関係を演算する。本振動試験条件設定部４７は、指令波形に対する被試験体１３の固有振動数と最大振幅の関係から、本番の振動試験条件を設定する。
【解決手段】振動試験装置１００は、被試験体１３をテーブル１に搭載し、油圧加振機２で加振して振動試験する。油圧加振機２を制御するサーボ制御装置３と、このサーボ制御装置３を制御する加振制御装置４と、テーブルに油圧加振機２から加えられる荷重を検出する荷重センサ１１と、テーブルの変位及び加速度を検出する変位センサ５、加速度センサ６と、被試験体１３の変位及び加速度を検出する変位センサ１４、加速度センサ１５を備える。加振制御装置４の応答波形計算処理部４５は、指令波形に対する被試験体１３の固有振動数と最大振幅の関係を演算する。本振動試験条件設定部４７は、指令波形に対する被試験体１３の固有振動数と最大振幅の関係から、本番の振動試験条件を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動試験装置及びその制御方法に係り、特に構造物の被試験体を試験するのに好適な振動試験装置及び振動試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験体の強度等を試験する振動試験装置では、例えば、被試験体を設置するテーブルを油圧加振機に接続し、油圧加振機がサーボ制御装置に制御されてテーブル上の被試験体を加振する。
特許文献１には、振動試験装置が被試験体を加振するときの目標波形信号を生成するため、被試験体を加振した際に生じた振動による変位量や加速度をフィードバックして被試験体に加える振動の目標波形とする振動試験装置の技術が記載されている。
その際、実際に本番の被試験体の振動試験を実施する前にテーブルに固定された被試験体を加振して、油圧加振機、テーブル及び被試験体の動的特性を求め、この動的特性を用いてサーボ制御装置から油圧加振機に出力する指令波形を補正し、補正した振動波形で被試験体を加振している。
【０００３】
特許文献２には、所望の目標波形となるように油圧加振機を駆動するために、目標波形を構成する全周波数帯域を包含するランダム波形等の加振の指令波形を作成し、この振動波形をサーボ制御装置から油圧加振機に出力して被試験体が搭載されたテーブルを加振する振動試験装置の技術が記載されている。そして、この特許文献２に記載の技術では実振動信号をデジタル処理して被試験体を含む振動系全体の伝達関数を求め、この伝達関数を用いて指令波形を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０９０７６１号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５１８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した特許文献１，２に記載の振動試験装置では、振動試験を行う前に被試験体が搭載されるテーブルが所望の目標波形となるように、加振の指令波形を補正している。そして、指令波形を補正するときは、テーブルに被試験体を搭載した後、初めにランダム波等の基本的な加振の指令波形を用いてテーブルを加振し、被試験体を含む振動系全体の伝達関数を求めている。その後、得られた伝達関数を用いて加振の指令波形を補正し、補正した指令波形でテーブルを加振している。
【０００６】
つまり、特許文献１，２に記載の振動試験装置は、例えば、振動試験の基準として選定された地震動の目標波形を精度良く再現して被試験体の強度が十分であることを確認したり、被試験体の応答特性が別個行ったシミュレーション計算と良く一致することを確認したりすることが目的であり、目標波形とテーブルの応答変位波形、又はテーブルの応答加速度波形の合致度が高いことが重要となる。
【０００７】
これに対し、被試験体に目標の変位量又は目標の加速度を発生させ、被試験体の影響を把握することを目的とする振動試験を行う場合がある。この場合、被試験体の最大変位又は最大加速度を目標の振幅の値まで到達させることが重要となる。
【０００８】
被試験体が線形性の振動特性である場合は、従来の振動試験装置で対応できる。しかしながら、例えば、住宅、橋梁、高層ビル等の建築物を模擬した被試験体や、道路、鉄道線路、モノレール軌道、空港等の地盤上や軌道上等の移動体等を模擬した被試験体の振動特性が非線形性であることが特徴的な場合の振動試験では、被試験体の振動特性の非線形性により振動系全体の伝達関数を正確に把握することが難しい。その結果、伝達関数を用いて指令波形の振幅を補正することができなかった。このため、被試験体をテーブルに搭載して油圧加振機で加振した状態で被試験体の応答を確認し、サーボ制御装置に入力する指令波形の変位の振幅や加速度の振幅、つまり、振動波形を調整する必要があり、振動試験に多くの時間を費やしていた。
【０００９】
また、振動試験に振動波形の変位の振幅や加速度の振幅を調整している間、被試験体を搭載したテーブルは加振され続けているため、この間に被試験体が変形したり破損したりするおそれがあった。更に、被試験体を被試験体の固有振動における共振状態に近づけなければ、所望の目標の変位量振幅又は目標の加速度振幅まで到達できない場合には、指令波形を被試験体の固有振動数付近の周波数に調整する必要がある。
【００１０】
本発明は、前記した従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に制御することを容易にすることができる振動試験装置及びそ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】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の振動試験装置は、サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する加振制御装置が、少なくとも指令波形の生成のための振動の変位量の振幅又は振動の加速度の振幅のいずれかである指令振幅の入力を受付ける入力手段と、入力手段から入力された指令振幅に基づいて指令波形を生成する第１の指令波形生成手段と、第１の指令波形生成手段において生成された指令波形に基づいて、サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する制御出力手段と、サーボ制御装置が加振指令信号に応じて加振機を作動させた際に、第１の指令波形生成手段で生成された指令波形の指令振幅と、被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、指令振幅に対する被試験体の固有振動数を演算並びに被試験体の変位量及び加速度のうちの少なくともいずれかの最大振幅を演算する振動特性演算手段と、入力手段から入力された指令振幅に対応させて、振動特性演算手段において演算された被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された複数組の指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、入力手段から入力された本番の振動試験の際の被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の指令振幅とそれに対応する指令波形とを生成し、制御出力手段に加振指令信号として出力する第２の指令波形生成手段と、を有し、制御出力手段が第２の指令波形生成手段から出力された指令波形をサーボ制御装置に加振指令信号として出力し、加振機を作動させて本番の振動試験を行わせることを特徴とする。
【００１２】
第１の指令波形生成手段は、入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、指令波形を、周波数を変化させて生成することが望ましい。
なお、サーボ制御装置は、複数の制御用センサ及びテーブル応答センサからの信号に基づいて加振機が制御出力手段から出力された指令波形の振動をテーブルに加えるようにフィードバック制御する。
【００１３】
本発明は、振動試験装置の制御方法をも含む。
【００１４】
本発明によれば、第１の指令波形生成手段は、入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、指令波形を、周波数を変化させて生成し、振動特性演算手段が、第１の指令波形生成手段で生成された指令波形の指令振幅と、被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、少なくとも指令振幅に対する被試験体の固有振動数と、被試験体の変位量及び加速度のうちの少なくともいずれかの最大振幅を演算し、入力手段から入力された指令振幅に対応させて、振動特性演算手段において演算された被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶手段に記憶させる。
そして、第２の指令波形生成手段は、記憶手段に記憶された複数組の指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、入力手段から入力された本番の振動試験の際の被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の指令振幅とそれに対応する指令波形とを生成する。その生成された指令波形に基づいて加振機を作動させて本番の振動試験を行わせるので、被試験体が搭載されたテーブルの変位量の目標振動波形に対して加振機がテーブルに加えることができた変位量の実振動波形との合致度ではなく、被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に容易に実現できる。
【００１５】
すなわち、被試験体の振動試験において、被試験体を加振している間に加振指令波形の調整を不要にし、本番の被試験体への振動試験の前に被試験体に不要な振動を与える時間や回数を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に制御することを容易にすることができる振動試験装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る振動試験装置の概略ブロック図である。
【図２】図１における加振制御装置の機能ブロック構成図である。
【図３】加振制御装置において指令変位量振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの続きである。
【図５】図４のフローチャートの続きである。
【図６】油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令波形である指令変位量波形の説明図、（ｂ）は、（ａ）の示す指令変位量波形に対応する加速度振幅波形の説明図である。
【図７】指令変位量振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。
【図８】加振制御装置において指令加速度振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートの続きである。
【図１０】図９のフローチャートの続きである。
【図１１】油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令加速度波形の説明図、（ｂ）は、指令加速度波形に対応する指令波形の説明図である。
【図１２】指令加速度振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る振動試験装置について図を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係る振動試験装置の概略ブロック図である。
本実施形態の振動試験装置１００は、例えば、住宅や高層ビルや橋梁等の建築構造物そのもの、並びに、鉄道、モノレール等軌道上の移動体や、道路、空港等の地盤上の車両等の移動体を加振対象の被試験体１３とする。また、例えば、前記した移動体に搭載される装置、器物等も被試験体１３の対象となる。
そして、本実施形態の振動試験装置１００では、被試験体１３の固有振動数が不明又は変位量振幅や加速度振幅によって被試験体１３の内部でズレなどが生じて固有振動数が変化する場合を想定している。また、被試験体１３の振動特性が非線形であり、また、相当の時間を掛けて予め詳細な計算をしないと被試験体１３の基部に加えられた振動波形が被試験体１３の着目部位にどのように伝達されるか予測計算ができないような被試験体１３の振動特性を予め予測計算することが困難な場合を想定している。
【００１９】
振動試験装置１００は、主に、被試験体１３を搭載し固定するテーブル１、テーブル１を加振する油圧加振機（加振機）２、油圧加振機２を油圧で加振動作させるサーボ制御装置３、サーボ制御装置３に指令波形信号（加振指令信号）Ｗｓを出力して制御する加振制御装置４、加振制御装置４に接続した表示装置９及び入力装置（入力手段）１０、及び各種センサで構成されている。
【００２０】
テーブル１は、軸受７を介して基礎８上に支持されている。ただし、軸受７は必須ではなく、振動試験装置１００の構成によっては不要である。油圧加振機２の一端部が、基礎８の側壁に固定されている。油圧加振機２の内部に設けられたピストン（図示せず）に接続する円柱棒形状の駆動部２ａは、テーブル１に接続されている。
油圧加振機２内のピストンが油圧源（図示せず）で発生された油圧を、配管及びサーボ弁（図示せず）を経由してピストンで区画される油圧加振機２内の左右のピストン室（図示せず）の一方に加え、他方のピストン室の圧を抜き、逆に、油圧加振機２内の左右のピストン室（図示せず）の一方の油圧を抜き、他方のピストン室に圧を加えることで、図中左右方向にピストンが駆動される。その結果、そのピストンの左右方向の運動が駆動部２ａを介してテーブル１の左右方向運動として伝達され、テーブル１が左右方向に加振される。
【００２１】
テーブル１の上には、被試験体１３が搭載され、固定冶具（図示せず）によりテーブル１に固定される。
テーブル１には、加速度センサ６が取り付けられている。また、被試験体１３の着目される部位には、変位センサ（第１の変位センサ）１４、加速度センサ（第１の加速度センサ）１５が取り付けられている。
図１では、変位センサ１４、加速度センサ１５が被試験体１３にそれぞれ異なる部位に設置されるとしているが、これは単に模式的に表示したもののであり、場合によっては被試験体１３の着目される部位に変位センサ１４、加速度センサ１５がともに設置されることもある。また、そのような被試験体１３の変位量及び／又は加速度を測定したい着目部位が複数ある場合には、その数だけ変位センサ１４及び／又は加速度センサ１５が、その着目部位ごとでの計測したい変位量及び／又は加速度に応じて設置される。
以下では、図１に示すように被試験体１３をそれぞれ別の着目部位に変位センサ１４、加速度センサ１５を別々に取り付ける場合を例に説明する。
【００２２】
油圧加振機２には、左右の各ピストン室の油圧を監視する圧力センサ（制御用センサ）１２Ａ，１２Ｂが取り付けられており、ピストンが左右に運動するときに、各ピストン室の加圧状態を検出し、検出された圧力を示す信号は、後記するサーボ制御装置３に入力される。
駆動部２ａには、変位センサ（第２の変位センサ、制御用センサ、テーブル応答センサ）５が設置されており、駆動部２ａの移動量（変位量）を検出し、検出された変位量を示す応答変位信号Ｓ１は後記する加振制御装置４及びサーボ制御装置３に入力される。また、テーブル１と駆動部２ａ間には、テーブル１側からの反力（テーブルに加えられる荷重）を計測する荷重センサ１１が取り付けられており、検出された反力を示す応答反力信号Ｓ３は、サーボ制御装置３に入力される。
油圧加振機２には、その他に油温を検出する温度センサや加振周波数等を検出するセンサ等の各種センサが、必要に応じて取付けられ、各種センサで検出した油温や加振周波数等がサーボ制御装置３に入力される。
また、被試験体を搭載するテーブル１には加速度センサ６が設定されており、テーブル１に加わる加速度を検出する。
【００２３】
油圧加振機２は、サーボ制御装置３を介して上位制御手段である加振制御装置４に接続されている。加振制御装置４は、油圧加振機２が発生すべき指令波形を作成し、信号として出力する。そして加振制御装置４は、油圧加振機２が発生すべき指令波形のための指令波形信号Ｗｓをサーボ制御装置３に出力する。
【００２４】
サーボ制御装置３は、油圧加振機２に取付けられた圧力センサ１２Ａ，１２Ｂや変位センサ５、荷重センサ１１、テーブル１に取り付けられた加速度センサ６等の各種センサの状態量をフィードバックして目標値である指令波形と比較し、その偏差に基づいて油圧加振機２をフィードバック制御する。その際、サーボ制御装置３は、加振制御装置４から入力された指令波形信号Ｗｓを目標値とし、変位センサ５から入力された応答変位信号Ｓ１または加速度センサ６から入力された応答加速度信号Ｓ２の少なくともいずれかの信号に基づいてサーボ制御指令を生成する。作成されたサーボ指令は、油圧加振機２を制御するサーボ制御信号として用いられる。このサーボ制御指令の生成方法は公知の技術であり詳細な説明を省略する。
【００２５】
サーボ制御装置３及び加振制御装置４は、高速にデジタル演算するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び各種情報を記録するメモリやハードディスク等の記憶装置、アナログ信号を出力するアナログ出力回路、外部からアナログ信号を取り込むアナログ入力回路を含んでいる。
また、サーボ制御装置３及び加振制御装置４の間は、双方向の通信回線、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク回線で接続しており、後記する加振制御装置４で生成した指令波形信号Ｗｓをサーボ制御装置３に出力したり、サーボ制御装置３で受信した各種センサからの信号を転送受信したりできる。
【００２６】
油圧加振機２の駆動状態を計測する変位センサ５や圧力センサ１２Ａ，１２Ｂ、荷重センサ１１、テーブル１上の加速度センサ６等の各種センサの出力は、サーボ制御装置３のアナログ入力回路に入力される。
また、少なくとも変位センサ５及び加速度センサ６から出力される応答変位信号Ｓ１及び応答加速度信号Ｓ２は、加振制御装置４のアナログ入力回路に入力される。そして、加振制御装置４は、応答変位信号Ｓ１及び応答加速度信号Ｓ２に基づいて油圧加振機２とテーブル１の状態量を計測する。
これらの各種センサが検出した信号は、有線または無線でサーボ制御装置３又は加振制御装置４伝送される。この伝送においては、ＬＡＮ等のネットワーク回線を用いることもできる。
【００２７】
なお、加振制御装置４には、前記とおり表示装置９と入力装置１０とが備えられている。表示装置９は、例えば、液晶表示装置、又は入力機能をも有するタッチパネル式の表示装置であり、加振制御装置４に接続されており、振動試験装置１００を操作するための操作画面、サーボ制御装置３へ出力する指令波形や、前記した各種センサの計測結果等を表示する。
入力装置１０は、ユーザが振動試験装置１００を操作するためのボタン等のスイッチ類を有したコンソールパネル、マウス、キーボード等のデバイス等であり、表示装置９の画面操作や加振制御装置４に接続された記憶媒体に記憶させる記録装置及びプリンタ（図示せず）等の操作に使用する。
【００２８】
また、被試験体１３の着目部位に取り付けられた変位センサ１４や加速度センサ１５からの応答変位信号Ｓ４、応答加速度信号Ｓ５は、加振制御装置４に入力される。
【００２９】
《加振制御装置４の機能説明》
次に、加振制御装置４の詳細な機能構成について説明する。図２は、図１における加振制御装置の機能ブロック構成図である。加振制御装置４は、ＣＰＵにおいて予めハードディスク等の後記する記憶部（記憶手段）４６に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって実現される機能部としての、入出力制御部４１、指令波形生成部（第１の指令波形生成手段）４２、指令波形出力制御部(制御出力手段)４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８を有している。
入出力制御部４１は、表示装置９への表示の制御、ユーザによる表示装置９又は入力装置１０からの入力の受付け、入力装置１０からの入力による加振指令に対する指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８の制御機能を有する。
加振制御装置４は、前記したサーボ制御装置３への指令波形信号Ｗｓを生成して加振制御するのに対して、次の２つの加振制御モード、（１）変位量振幅設定モード、（２）加速度振幅設定モードを選択して使用することが可能にされている。
【００３０】
変位量振幅設定モードを選択した場合には、入出力制御部４１は、被試験体１３の振動特性取得条件の設定入力として、入力装置１０から開始加振変位量振幅ａ１、加振変位量振幅増加量ｂ１、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体変位量振幅ｅ１を受け付け（図３参照）、それに応じて指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８への制御指令を出力する。
ここで、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓが、特許請求の範囲に記載の「周波数変化情報」に対応する。
【００３１】
加速度振幅設定モードを選択した場合には、入出力制御部４１は、被試験体１３の振動特性取得条件の設定入力として、入力装置１０から開始加振加速度振幅ａ２、加振加速度振幅増加量ｂ２、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体加速度振幅ｅ２を受け付け（図８参照）、それに応じて指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部（振動特性演算手段）４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８への制御指令を出力する。
ここで、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓが、特許請求の範囲に記載の「周波数変化情報」に対応する。
【００３２】
（変位量振幅設定モードにおける加振制御）
先ず、変位量振幅設定モードの場合の加振制御装置４の各機能構成ブロックの機能について、図３から図７を参照しながら適宜、図１、図２を参照して説明する。図３から図５は、加振制御装置において指令変位量振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。図６は、油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令波形である指令変位量波形の説明図、（ｂ）は、（ａ）の示す指令変位量波形に対応する加速度振幅波形の説明図である。
【００３３】
ユーザが表示装置９に表示された（１）変位量振幅設定モード、（２）加速度振幅設定モードの選択画面（図示省略）において、入力装置１０により変位量振幅設定モードの選択入力を完了し、入出力制御部４１からそのモード選択信号Ｓｍが指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８に出力された後から図３から図５のフローチャートはスタートする。
【００３４】
ステップＳ１０１では、入出力制御部４１は、被試験体振動特性取得条件の設定入力を受付ける（「被試験体振動特性取得条件の設定入力」）。具体的には、入出力制御部４１は、変位量振幅設定モードの被試験体振動特性取得条件の入力画面（図示せず）を表示装置９に表示して、被試験体振動特性取得条件の設定入力として、開始加振変位量振幅ａ１、加振変位量振幅増加量ｂ１、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体変位量振幅ｅ１の設定入力を受付ける。ちなみに、この入力画面には、入力完了のアイコンボタンが少なくとも用意されている。
【００３５】
ステップＳ１０２では、入出力制御部４１は、入力された前記した被試験体振動特性取得条件の設定入力を表示装置９に表示し、入力完了か否かをチェックする。ユーザが入力完了したか否かのチェックは、例えば、入力完了のアイコンボタンがマウス等でクリックされた後、入力漏れが無いかどうかを入出力制御部４１がチェックして判定する。入力漏れがある場合（Ｎｏ）は、入力が完了していないとして、ステップＳ１０１に戻り、入力が完了している場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０３へ進む。
また、ステップＳ１０２でＹｅｓの場合、図２で矢印が省略されているが、入出力制御部４１は、ステップＳ１０１において取得された開始加振変位量振幅ａ１、加振変位量振幅増加量ｂ１、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体変位量振幅ｅ１の設定入力のデータを指令波形生成部４２及び応答波形計算処理部４５に入力する。
【００３６】
ステップＳ１０３では、指令波形生成部４２は、指令波形Ｘｆの指令変位量振幅（指令振幅）Ｘとして、ステップＳ１０１において取得された開始加振変位量振幅ａ１とする（「Ｘ＝ａ１」）。
次いで、ステップＳ１０４では、指令波形生成部４２は、ステップＳ１０１において取得された開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓに基づいて、指令波形Ｘｆを生成する（「指令変位量振幅Ｘとして、周波数変化の指令波形Ｘｆの生成」）。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆを指令波形出力制御部４３に出力するとともに、指令変位量振幅Ｘを応答波形取得部４４に、指令波形Ｘｆを応答波形計算処理部４５に入力する。
このステップＳ１０４が、特許請求の範囲に記載の「第１の指令波形生成手段」に対応する。
【００３７】
具体的に説明すると、指令波形生成部４２は、指令波形Ｘｆとしては、正弦波を用い、図６の（ａ）に示すように正弦波の振幅を指令変位量振幅Ｘとし、加振周波数ｆを開始周波数ｃ１から終了周波数ｄ１まで一定の割合で変化させたものとする。例えば、加振開始後の時間をｔ、開始周波数ｃ１から終了周波数ｄ１まで変化する周波数変化時間をＴｓとすれば、時間ｔにおける加振周波数ｆ（ｔ）は、次式（１）で表される。
ｆ（ｔ）＝ｃ１＋（ｄ１−ｃ１）ｔ／Ｔｓ ・・・・・・・・・（１）
ちなみに、図６の（ａ）では、模式的に分かり易いように、例えば、加振によるテーブル１の変位量が、正弦波の半周期、つまり１／２・Ｔｎ（ｎ＝１〜５）ごとに周波数が変化するように表示し、正弦波の半周期ごとに周波数の異なる正弦波が滑らかに接続するように整形された指令波形Ｘｆとし、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５と表示してある。しかし、指令波形Ｘｆはこのような加振周波数ｆ（ｔ）の離散的な変化に制限されるものではなく、連続的に正弦波の周波数を変化させるものでも良い。従って、指令波形Ｘｆは、厳密には、所定の時間幅で正弦波の形状をしている必要はない。
【００３８】
また、図６の（ａ）に示した指令波形Ｘｆを２回時間微分した加速度波形は、図６の（ｂ）のようになる。図６の（ａ）に示したように指令波形Ｘｆが模式的に正弦波の半周期ごとに周波数の異なる正弦波が滑らかに接続するように整形されたものの場合、加速度波形の振幅は、Ｘａ１＜Ｘａ２＜Ｘａ３＜Ｘａ４＜Ｘａ５となる。
【００３９】
図３に戻って、ステップＳ１０５では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、終了周波数ｄ１に対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００４０】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ１０６では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、加振周波数ｆ、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ちなみに、加振周波数ｆは、ステップＳ１０１において設定された開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓから式（１）によって、容易に取得できる。
【００４１】
ステップＳ１０６で取得された前記各種センサからの信号は、指令変位量振幅Ｘと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させる。
【００４２】
なお、ステップＳ１０５における一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）と、ステップＳ１０６における、応答波形取得部４４が前記した各種データを取得することは、油圧加振機２の動作の間、並行して行われる。
【００４３】
周波数変化時間Ｔｓが終了すると油圧加振機２の動作はゆっくりと所定の停止動作をする。そして、油圧加振機２の動作の周波数変化時間Ｔｓが終了して所定の遅れ時間が経過すると、つまり、各種データを取得すると、ステップＳ１０７に進む。この所定の遅れ時間は、油圧加振機２による被試験体１３の加振による振動には当然遅れ時間を伴うためその遅れ時間の間の各センサからの応答データをも取得するためである。ちなみに、この図３、図４のフローチャートの例では、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０の制御の間は、油圧加振機２の動作は停止している。
ステップＳ１０７では、応答波形計算処理部４５は、被試験体振動特性計算を行う。
具体的には、ステップＳ１０７において、記憶部４６に指令変位量振幅Ｘに対応させて記憶された変位センサ１４からデジタルデータに基づいて、指令変位量振幅Ｘに対する被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大変位量振幅Ｙｍを算出する。
【００４４】
ステップＳ１０７における応答波形計算処理部４５での指令変位量振幅Ｘに対する被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大変位量振幅Ｙｍを算出する詳細な方法を以下に説明する。
指令波形Ｘｆが正弦波の場合は、ステップＳ１０４で生成した指令変位量振幅Ｘを用いる。被試験体固有振動数ｆｓと被試験体最大変位量振幅Ｙｍの計算方法には時間軸データによる方法と周波数軸データによる方法とがあり、ここでは両方の方法を用いる。
【００４５】
時間軸データによる計算では、変位センサ１４からの応答変位信号Ｓ４（図２参照）に基づく被試験体変位量応答波形Ｙｆの最大値を求め、被試験体最大変位量振幅Ｙｍとする。被試験体最大変位量振幅Ｙｍの時間ｔｍと式（１）から指令波形Ｘｆの周波数を求め、被試験体固有振動数ｆｓとする。
周波数軸データによる計算では、指令波形Ｘｆおよび被試験体変位量応答波形Ｙｆをフーリエ変換する。フーリエ変換された指令波形Ｘｆの値をＸｆＦＴ、フーリエ変換された被試験体変位量応答波形Ｙｆの値をＹｆＦＴとすれば、ＸｆＦＴは式（２）、ＹｆＦＴは式（３）で表される。ここでＦＴ（Ｘｆ）及びＦＴ（Ｙｆ）はフーリエ変換を意味する。
ＸｆＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｘｆ） ・・・・・・・・・・・・・・（２）
ＹｆＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｙｆ） ・・・・・・・・・・・・・・（３）
【００４６】
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数変位量振幅比をＧとすれば、Ｇは式（４）で表される。
Ｇ（ｓ）＝ＹｆＦＴ（ｓ）／ＸｆＦＴ（ｓ） ・・・・・・・・（４）
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数変位量振幅比Ｇ（ｓ）の最大値をＧｍとすると、指令変位量振幅Ｘに対する被試験体最大変位量振幅Ｙｍは、次式（５）で表される。
Ｙｍ＝Ｇｍ・Ｘ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
そして、伝達関数変位量振幅比Ｇ（ｓ）の最大値Ｇｍにおける周波数ｆを被試験体固有振動数ｆｓとする。
【００４７】
ステップＳ１０７の後、結合子（Ａ）に従って、図４のステップＳ１０８へ進み、応答波形計算処理部４５は、指令変位量振幅Ｘ、被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大変位量振幅Ｙｍを被試験体振動特性の１組のデータとして、記憶部４６に保存する（「被試験体振動特性計算結果を記憶」）。
この記憶するデータの内容例を図７に示す。図７は、指令変位量振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。被試験体振動特性のデータのマップ（指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報）５１は、欄５１ａに示すように指令変位量振幅Ｘに対応させて、欄５１ｂに被試験体固有振動数ｆｓ、欄５１ｃに被試験体最大変位量振幅Ｙｍを１つの組のデータとして保存される。データの符号Ｘ（指令変位量振幅），ｆｓ（被試験体固有振動数），Ｙｍ（被試験体最大変位量振幅）に（ ）内に数字を付加して表記しているのは、指令変位量振幅Ｘの値をそれぞれ変えて加振を繰り返すことから、その指令変位量振幅Ｘの値が変わっていることと、その指令変位量振幅Ｘの値に対応したｆｓ，Ｙｍの値であることを示している。
【００４８】
ステップＳ１０９では、応答波形計算処理部４５は、被試験体最大変位量振幅Ｙｍが、ステップＳ１０１で設定された終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えたか否かをチェックする。被試験体最大変位量振幅Ｙｍが終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えた場合（Ｙｅｓ）は、被試験体１３の振動特性を取得する振動試験は終了とし、ステップＳ１１１へ進むとともに、本振動試験条件設定部４７及び入出力制御部４１に被試験体振動特性取得の加振が終了したことを通知する。これを受けて、図４のフローチャートでは、省略してあるが入出力制御部４１は、表示装置９に被試験体振動特性取得の加振が終了したメッセージを表示する。
【００４９】
被試験体最大変位量振幅Ｙｍが終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えていない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１０へ進み、指令波形生成部４２は、指令変位量振幅Ｘを更新する（Ｘ＝Ｘ＋ｂ１）。その後、結合子（Ｂ）に従って、図３のステップＳ１０４へ戻る。そして、引き続きステップＳ１０４からステップＳ１０８までを行い、ステップＳ１０９で被試験体最大変位量振幅Ｙｍが終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えたか否かをチェックする。
【００５０】
ステップＳ１０８で保存された被試験体振動特性のデータ５１は被試験体振動特性を取得するために指令変位量振幅Ｘを更新して繰り返し加振した回数分保存され、図７に示すような被試験体振動特性のデータ５１となる。ここでｎは繰り返し回数を示す。
【００５１】
図４、図５のステップＳ１１１以降は、被試験体１３の本振動試験（本番の振動試験）を実施する加振制御装置４（図２参照）における制御の流れを示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１１１では、被試験体１３の本振動試験を実施するため、本振動試験条件設定部４７は、ステップＳ１０８で記憶部４６に保存された被試験体振動特性のデータ５１を読み込む（「被試験体振動特性計算結果の読み込み」）。
そして、ステップＳ１１２では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験条件の設定を行う。具体的には、被試験体目標変位量振幅Ｙｔと、本振動試験において用いる正弦波の加振周波数ｆｔを以下のように設定する。例えば、被試験体目標変位量振幅（被試験体の目標の最大振幅）Ｙｔの値が被試験体最大変位量振幅Ｙｍ（１）の値とＹｍ（２）の値の間にある場合、正弦波の加振周波数ｆｔは次式（６）から求められる。
【００５２】
ｆｔ＝ｆｓ（１）＋（Ｙｔ−Ｙｍ（１））／（Ｙｍ（２）−Ｙｍ（１））
×（ｆｓ（２）−ｆｓ（１）） ・・・・・・・・・・・（６）
また、正弦波である指令波形Ｘｆｔの目標変位量振幅Ｘｔは次式（７）から求められる。
Ｘｔ＝Ｘ（１）＋（Ｙｔ−Ｙｍ（１））／（Ｙｍ（２）−Ｙｍ（１））
×（Ｘ（２）−Ｘ（１）） ・・・・・・・・・・・・・（７）
以上で、被試験体１３を目標振幅で本振動試験するときに用いる指令波形Ｘｆｔを生成する条件が設定される。
【００５３】
なお、被試験体目標変位量振幅Ｙｔの値が被試験体最大変位量振幅Ｙｍ（１）〜Ｙｍ（ｎ）までの範囲の外にある場合は、最寄りの２点のＹｍ（１），Ｙｍ（２）の値、又は最寄りの２点のＹｍ（ｎ−１），Ｙｍ（ｎ）の値から直線外挿により被試験体目標変位量振幅Ｙｔに対する本振動試験において用いる正弦波である指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔと目標変位量振幅Ｘｔとを設定する。
このとき加振時間も、例えば、所定のプリセット値に設定される。
【００５４】
ステップＳ１１３では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔ、加速度振幅、加振時間、並びに、被試験体１３の所定箇所（着目部位）の予測計算による変位量振幅を入出力制御部４１に送り、表示装置９（図２参照）に表示させる（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔ、加速度振幅、加振時間、並びに、被試験体の所定箇所の予測計算による変位量振幅を表示」）。
ちなみに、指令波形Ｘｆｔの加速度振幅は、加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔの正弦波である指令波形Ｘｆｔの２次微分を得ることにより容易に算出できる。また、被試験体１３の所定箇所（着目部位の）予測計算による変位量振幅は被試験体目標変位量振幅Ｙｔである。
この表示装置９における表示画面では、入力装置１０からの入力による修正の入力の受付けが可能となっており、例えば、「確認ＯＫ」、「修正入力終了」のアイコンボタンが用意されている。
【００５５】
ステップＳ１１４では、入出力制御部４１は、本振動試験条件の設定がユーザの意図するものを満たし、それで良いかどうかを確認する（「確認ＯＫ？」）。「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下された場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｃ）に従って、図５のステップＳ１１７へ進み、「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下されない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１５へ進む。
ステップＳ１１５では、入出力制御部４１は、本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔ、加振時間の修正受付を行う（「入力による修正受付」）。ステップＳ１１６では、入出力制御部４１は、修正入力終了」のアイコンボタンが押下されたか否か、つまり、修正入力終了か否かをチェックする。修正入力終了の場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｃ）に従って、図５のステップＳ１１７へ進み、修正入力終了でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１５を繰り返す。
ちなみに、前記したステップＳ１０１〜Ｓ１１６は、本振動試験（本番の振動試験）のための準備であり、ステップＳ１１７〜Ｓ１２０が本振動試験の実行である。
【００５６】
ステップＳ１１７では、指令波形生成部４２は、ステップＳ１１２〜Ｓ１１５において設定された指令波形Ｘｆｔの目標変位量振幅Ｘｔ、加振周波数ｆｔの条件に基づいて、指令波形Ｘｆｔを生成する（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの生成」）。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆｔを指令波形出力制御部４３に出力するとともに、目標変位量振幅Ｘｔを応答波形取得部４４に入力する。
ここで、ステップＳ１１２〜Ｓ１１７が、特許請求の範囲に記載の「第２の指令波形生成手段」に対応する。
【００５７】
そして、ステップＳ１１８では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆｔを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆｔの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、加振周波数ｆｔに対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００５８】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ１１９では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ステップＳ１２０で取得された前記各種センサからの信号は、目標変位量振幅Ｘｔと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させるとともに、加振時間が終了した段階で入力装置１０からの指令入力に応じてプリンタ（図示せず）からプリント出力させる（「取得されたデータを表示及びプリント出力」）。
【００５９】
これにより、変位量振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性（図７参照）の取得と、取得された振動特性に基づく被試験体目標変位量振幅Ｙｔを得る本振動試験が終了する。
【００６０】
このような変位量振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性の取得方法によれば、被試験体１３の振動特性を得るための予測計算に非常に時間やコストが掛かったりする複雑な被試験体１３に対して容易に、短時間の振動試験を行うだけで被試験体１３の振動特性が取得できる。そして、取得された振動特性に基づき被試験体目標変位量振幅Ｙｔを得て、本振動試験の条件を容易に設定できる。
【００６１】
従って、従来技術のように本振動試験前に被試験体１３を加振させながら、加振周波数や加振時のテーブル１の変位量振幅を変化させて被試験体目標変位量振幅Ｙｔを得ることができる加振条件を、時間を掛けてチューニング設定するという煩わしい作業を軽減又は時間短縮できる。その結果、本振動試験の前に被試験体１３を長時間にわたって加振し続けて、被試験体１３を変形又は破損させるおそれを回避することができる。
更に、過大な振動を被試験体１３に加えるおそれがなく、振動試験を被試験体１３の許容変位量振幅の加振で実施できる。本実施形態により、振動試験装置１００の運用効率が高まる。
【００６２】
（加速度振幅設定モードにおける加振制御）
次に、加速度振幅設定モードの場合の加振制御装置４の各機能構成ブロックの機能について、図８から図１２を参照しながら適宜、図１、図２を参照して説明する。図８から図１０は、加振制御装置において指令加速度振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。図１１は、油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令加速度波形の説明図、（ｂ）は、（ａ）の示す指令加速度波形に対応する指令波形の説明図である。
【００６３】
ユーザが表示装置９に表示された（１）変位量振幅設定モード、（２）加速度振幅設定モードの選択画面（図示省略）において、入力装置１０により加速度振幅設定モードの選択入力を完了し、入出力制御部４１からそのモード選択信号Ｓｍが指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８に出力された後から図８から図１０のフローチャートはスタートする。
【００６４】
ステップＳ２０１では、入出力制御部４１は、被試験体振動特性取得条件の設定入力を受付ける（「被試験体振動特性取得条件の設定入力」）。具体的には、入出力制御部４１は、加速度振幅設定モードの被試験体振動特性取得条件の入力画面（図示せず）を表示装置９に表示して、被試験体振動特性取得条件の設定入力として、開始加振加速度振幅ａ２、加振加速度振幅増加量ｂ２、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体加速度振幅ｅ２の設定入力を受付ける。ちなみに、この入力画面には、入力完了のアイコンボタンが少なくとも用意されている。
【００６５】
ステップＳ２０２では、入出力制御部４１は、入力された前記した被試験体振動特性取得条件の設定入力を表示装置９に表示し、入力完了か否かをチェックする。ユーザが入力完了したか否かのチェックは、例えば、入力完了のアイコンボタンがマウス等でクリックされた後、入力漏れが無いかどうかを入出力制御部４１がチェックして判定する。入力漏れがある場合（Ｎｏ）は、入力が完了していないとして、ステップＳ２０１に戻り、入力が完了している場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０３へ進む。
また、ステップＳ２０２でＹｅｓの場合、図２で矢印が省略されているが、入出力制御部４１は、ステップＳ２０１において取得された開始加振加速度振幅ａ２、加振加速度振幅増加量ｂ２、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体加速度振幅ｅ２の設定入力のデータを指令波形生成部４２及び応答波形計算処理部４５に入力する。
【００６６】
ステップＳ２０３では、指令波形生成部４２は、指令加速度波形Ｘｆａの指令加速度振幅（指令振幅）Ｘａとして、ステップＳ２０１において取得された開始加振加速度振幅ａ２とする（「Ｘａ＝ａ２」）。
次いで、ステップＳ２０４Ａでは、指令波形生成部４２は、ステップＳ２０１において取得された開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓに基づいて、指令加速度波形Ｘｆａを生成する（「指令加速度振幅Ｘａに対応する周波数変化の指令加速度波形Ｘｆａの生成」）。そして、指令波形生成部４２は、指令加速度振幅Ｘａを応答波形取得部４４に、指令加速度波形Ｘｆａを応答波形計算処理部４５に入力する。
【００６７】
具体的に説明すると、指令波形生成部４２は、指令波形Ｘｆを生成する元になる指令加速度波形Ｘｆａとしては、正弦波を用い、図１１の（ａ）に示すように正弦波の振幅を指令加速度振幅Ｘａとし、加振周波数ｆを開始周波数ｃ２から終了周波数ｄ２まで一定の割合で変化させたものとする。例えば、加振開始後の時間をｔ、開始周波数ｃ２から終了周波数ｄ２まで変化する周波数変化時間をＴｓとすれば、時間ｔにおける加振周波数ｆ（ｔ）は、次式（８）で表される。
ｆ（ｔ）＝ｃ２＋（ｄ２−ｃ２）ｔ／Ｔｓ ・・・・・・・・（８）
ちなみに、図１１の（ａ）では、模式的に分かり易いように、例えば、加振によるテーブル１の加振加速度が、正弦波の半周期、つまり、１／２・Ｔｎ（ｎ＝１〜５）ごとに周波数が変化するように表示し、正弦波の半周期ごとに周波数の異なる正弦波が滑らかに接続するように整形された指令加速度波形Ｘｆａとし、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５と表示してある。しかし、指令加速度波形Ｘｆａはこのような加振周波数ｆ（ｔ）の離散的な変化に制限されるものではなく、連続的に正弦波の周波数を変化させるものでも良い。従って、指令加速度波形Ｘｆａは、厳密には、所定の時間幅で正弦波の形状をしている必要はない。
【００６８】
ステップＳ２０４Ｂでは、指令波形生成部４２は、ステップＳ２０４Ａにおいて生成された指令加速度波形Ｘｆａを２重時間積分することによって指令波形Ｘｆを生成する（「指令加速度波形Ｘｆａの指令波形Ｘｆへの変換生成」）。
指令加速度波形Ｘｆａの２重時間積分である指令波形Ｘｆは、図１１の（ｂ）のようになる。図１１の（ａ）に示したように指令加速度波形Ｘｆａが模式的に正弦波の半周期ごとにその指令加速度振幅Ｘａを一定とし、正弦波が滑らかに接続するように整形されたものの場合でも、変位量の波形である指令波形Ｘｆの振幅は、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３＞Ｘ４＞Ｘ５となる。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆを指令波形出力制御部４３に出力する。
ここで、ステップＳ２０４Ａ，Ｓ２０４Ｂが、特許請求の範囲に記載の「第１の指令波形生成手段」に対応する。
【００６９】
図８に戻って、ステップＳ２０５では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、終了周波数ｄ２に対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００７０】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ２０６では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、加振周波数ｆ、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ちなみに、加振周波数ｆは、ステップＳ２０１において設定された開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓから式（８）によって、容易に取得できる。
【００７１】
ステップＳ２０６で取得された前記各種センサからの信号は、指令加速度振幅Ｘａと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させる。
【００７２】
なお、ステップＳ２０５において一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）と、ステップＳ２０６における、応答波形取得部４４が前記した各種データを取得することは、油圧加振機動作の間、並行して行われる。
【００７３】
周波数変化時間Ｔｓが終了すると油圧加振機２の動作はゆっくりと所定の停止動作をする。そして、油圧加振機２の動作の周波数変化時間Ｔｓが終了して所定の遅れ時間が経過すると、つまり、各種データを取得すると、ステップＳ２０７に進む。この所定の遅れ時間は、油圧加振機２による被試験体１３の加振による振動には当然遅れ時間を伴うためその遅れ時間の間の各センサからの応答データをも取得するためである。ちなみに、この図８、図９のフローチャートの例では、ステップＳ２０７〜ステップＳ２１０の制御の間は、油圧加振機２の動作は停止している。
ステップＳ２０７では、応答波形計算処理部４５は、被試験体振動特性計算を行う。
具体的には、ステップＳ２０７において、記憶部４６に指令加速度振幅Ｘａに対応させて記憶された加速度センサ１５からデジタルデータに基づいて、指令加速度振幅Ｘａに対する被試験体１３の固有振動数ｆｓ、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを算出する。
【００７４】
ステップＳ２０７における応答波形計算処理部４５での指令加速度振幅Ｘａに対する被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを算出する詳細な方法を以下に説明する。
指令波形Ｘｆが正弦波の場合は、ステップＳ２０４Ａで生成した指令加速度波形Ｘｆａの指令加速度振幅Ｘａを用いる。被試験体固有振動数ｆｓと被試験体最大加速度振幅Ｙａｍの計算方法には時間軸データによる方法と周波数軸データによる方法とがあり、ここでは両方の方法を用いる。
【００７５】
時間軸データによる計算では、加速度センサ１５からの応答加速度信号Ｓ５（図２参照）に基づく被試験体加速度応答波形Ｙｆａの最大値を求め、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍとする。被試験体最大加速度振幅Ｙａｍの時間ｔａｍと式（８）から指令波形Ｘｆの周波数を求め、被試験体固有振動数ｆｓとする。
周波数軸データによる計算では、指令加速度波形Ｘｆａおよび被試験体加速度応答波形Ｙｆａをフーリエ変換する。フーリエ変換された指令加速度波形Ｘｆａの値をＸｆａＦＴ、フーリエ変換された被試験体加速度応答波形Ｙｆａの値をＹｆａＦＴとすれば、ＸｆａＦＴは式（９）、ＹｆａＦＴは式（１０）で表される。ここでＦＴ（Ｘｆａ）及びＦＴ（Ｙｆａ）はフーリエ変換を意味する。
ＸｆａＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｘｆａ） ・・・・・・・・・・・・（９）
ＹｆａＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｙｆａ） ・・・・・・・・・・・・（１０）
【００７６】
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数加速度振幅比をＧａとすれば、Ｇａは式（１１）で表される。
Ｇａ（ｓ）＝ＹｆａＦＴ（ｓ）／ＸｆａＦＴ（ｓ） ・・・・・・（１１）
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数加速度振幅比Ｇａ（ｓ）の最大値をＧａｍとすると、指令加速度振幅Ｘａに対する被試験体最大加速度振幅Ｙａｍは、次式（１２）で表される。
Ｙａｍ＝Ｇａｍ・Ｘａ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）
そして、伝達関数加速度振幅比Ｇａ（ｓ）の最大値Ｇａｍにおける周波数ｆを被試験体固有振動数ｆｓとする。
【００７７】
ステップＳ２０７の後、結合子（Ｄ）に従って、図９のステップＳ２０８へ進み、応答波形計算処理部４５は、指令加速度振幅Ｘａ、被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを被試験体振動特性の１組のデータとして、記憶部４６に保存する（「被試験体振動特性計算結果を記憶」）。
この記憶するデータの内容例を図１２に示す。図１２は、指令加速度振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。被試験体振動特性のデータのマップ（指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報）５３は、欄５３ａに示すように指令加速度振幅Ｘａに対応させて、欄５３ｂに被試験体固有振動数ｆｓ、欄５３ｃに被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを１つの組のデータとして保存される。データの符号Ｘａ（指令加速度振幅）、ｆｓ（被試験体固有振動数）、Ｙａｍ（被試験体最大加速度振幅）に（ ）内に数字を付加して表記しているのは、指令加速度振幅Ｘａの値をそれぞれ変えて加振を繰り返することから、その指令加速度振幅Ｘａの値が変わっていることと、その指令加速度振幅Ｘａの値に対応したｆｓ，Ｙａｍの値であることを示している。
【００７８】
ステップＳ２０９では、応答波形計算処理部４５は、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが、ステップＳ２０１で設定された終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えたか否かをチェックする。被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えた場合（Ｙｅｓ）は、被試験体１３の振動特性を取得する振動試験は終了とし、ステップＳ２１１へ進むとともに、本振動試験条件設定部４７及び入出力制御部４１に被試験体振動特性取得の加振が終了したことを通知する。これを受けて、図９のフローチャートでは、省略してあるが入出力制御部４１は、表示装置９に被試験体振動特性取得の加振が終了したメッセージを表示する。
【００７９】
被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えていない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１０へ進み、指令波形生成部４２は、指令加速度振幅Ｘａを更新する（Ｘａ＝Ｘａ＋ｂ２）。その後、結合子（Ｅ）に従って、図８のステップＳ２０４Ａへ戻る。そして、引き続きステップＳ２０４ＡからステップＳ２０８までを行い、ステップＳ２０９で被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えたか否かをチェックする。
【００８０】
ステップＳ２０８で保存された被試験体振動特性のデータ５３は被試験体振動特性を取得するために指令加速度振幅Ｘａを更新して繰り返し加振した回数分保存され、図１２に示すような被試験体振動特性のデータ５３となる。ここでｎは繰り返し回数を示す。
【００８１】
図９、図１０のステップＳ２１１以降は、被試験体１３の本振動試験（本番の振動試験）を実施する加振制御装置４（図２参照）における制御の流れを示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ２１１では、被試験体１３の本振動試験を実施するため、本振動試験条件設定部４７は、ステップＳ２０８で記憶部４６に保存された被試験体振動特性のデータ５３を読み込む（「被試験体振動特性計算結果の読み込み」）。
そして、ステップＳ２１２では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験条件の設定を行う。具体的には、被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔと、本振動試験において用いる正弦波の加振周波数ｆｔを以下のように設定する。例えば、被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔの値が被試験体最大加速度振幅Ｙａｍ（１）の値とＹａｍ（２）の値の間にある場合、正弦波の加振周波数ｆｔは次式（１３）から求められる。
【００８２】
ｆｔ＝ｆｓ（１）＋（Ｙａｔ−Ｙａｍ（１））／（Ｙａｍ（２）−Ｙａｍ（１））
×（ｆｓ（２）−ｆｓ（１）） ・・・・・・・・（１３）
また、正弦波である指令加速度波形Ｘｆａｔの目標加速度振幅Ｘａｔは次式（１４）から求められる。
Ｘａｔ＝Ｘａ（１）＋（Ｙａｔ−Ｙａｍ（１））／（Ｙａｍ（２）−Ｙａｍ（１））
×（Ｘａ（２）−Ｘａ（１）） ・・・・・・・・・・・・・・・（１４）
以上で、被試験体１３を目標加速度振幅Ｘａｔで本振動試験するときに用いる指令加速度波形Ｘｆａｔを生成する条件が設定される。
【００８３】
なお、被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔの値が被試験体最大加速度振幅Ｙａｍ（１）〜Ｙａｍ（ｎ）までの範囲の外にある場合は、最寄りの２点のＹａｍ（１），Ｙａｍ（２）の値、又は最寄りの２点のＹａｍ（ｎ−１），Ｙａｍ（ｎ）の値から直線外挿により被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔに対する本振動試験において用いる正弦波である指令加速度波形Ｘｆａｔの加振周波数ｆｔと目標加速度振幅Ｘａｔとを設定する。
このとき加振時間も、例えば、所定のプリセット値に設定される。
【００８４】
ステップＳ２１３では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、変位量振幅Ｘｔ、目標加速度振幅Ｘａｔ、加振時間、並びに、被試験体１３の所定箇所（着目部位）の予測計算による加速度振幅Ｙａｔを入出力制御部４１に送り、表示装置９（図２参照）に表示させる（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、変位量振幅Ｘｔ、目標加速度振幅Ｘａｔ、加振時間、並びに、被試験体１３の所定箇所予の測計算による加速度振幅Ｙａｔを表示」）。
ちなみに、本振動試験条件設定部４７は、指令加速度波形Ｘｆａｔを、目標加速度振幅Ｘａｔと、加振周波数ｆｔを用いて２重時間積分をすることによって、目標変位量振幅Ｘｔの正弦波である指令波形Ｘｆｔを算出する。また、被試験体１３の所定箇所（着目部位の）予測計算による加速度振幅は被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔである。
この表示装置９における表示画面では、入力装置１０からの入力による修正の入力の受付けが可能となっており、例えば、「確認ＯＫ」、「修正入力終了」のアイコンボタンが用意されている。
【００８５】
ステップＳ２１４では、入出力制御部４１は、本振動試験条件の設定がユーザの意図するものを満たし、それで良いかどうかを確認する（「確認ＯＫ？」）。「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下された場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｆ）に従って、図１０のステップＳ２１７へ進み、「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下されない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１５へ進む。
ステップＳ２１５では、入出力制御部４１は、本振動試験の指令加速度波形Ｘｆａｔの加振周波数ｆｔ、目標加速度振幅Ｘａｔ、加振時間の修正受付を行う（「入力による修正受付」）。ステップＳ２１６では、入出力制御部４１は、修正入力終了」のアイコンボタンが押下されたか否か、つまり、修正入力終了か否かをチェックする。修正入力終了の場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｆ）に従って、図１０のステップＳ２１７へ進み、修正入力終了でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１５を繰り返す。
ちなみに、前記したステップＳ２０１〜Ｓ２１６は、本振動試験（本番の振動試験）のための準備であり、ステップＳ２１７〜Ｓ２２０が本振動試験の実行である。
【００８６】
ステップＳ２１７では、指令波形生成部４２は、ステップＳ２１２〜Ｓ２１５において設定された指令加速度波形Ｘｆａｔの目標加速度振幅Ｘａｔ、加振周波数ｆｔの条件に基づいて、指令波形Ｘｆｔを生成する（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの生成」）。この指令波形Ｘｆｔは、指令加速度波形Ｘｆａｔを２重時間積分することによって容易に得られる。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆｔを指令波形出力制御部４３に出力するとともに、目標加速度振幅Ｘａｔを応答波形取得部に４４に入力する。
ここで、ステップＳ２１２〜Ｓ２１７が、特許請求の範囲に記載の「第２の指令波形生成手段」に対応する。
【００８７】
そして、ステップＳ２１８では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆｔを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆｔの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、加振周波数ｆｔに対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００８８】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ２１９では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ステップＳ２２０で取得された前記各種センサからの信号は、目標加速度振幅Ｘａｔと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させるとともに、加振時間が終了した段階で入力装置１０からの指令入力に応じてプリンタ（図示せず）からプリント出力させる（「取得されたデータを表示及びプリント出力」）。
【００８９】
これにより、加速度振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性（図１２参照）の取得と、取得された振動特性に基づく被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔを得る本振動試験が終了する。
【００９０】
このような加速度振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性の取得方法によれば、被試験体１３の振動特性を得るための予測計算に非常に時間やコストが掛かったりする複雑な被試験体１３に対して容易に、短時間の振動試験を行うだけで被試験体１３の振動特性が取得できる。そして、取得された振動特性に基づき被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔを得て、本振動試験の条件を容易に設定できる。
【００９１】
従って、従来技術のように本振動試験前に被試験体１３を加振させながら、加振周波数や加振時のテーブル１の変位量振幅を変化させて被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔを得ることができる加振条件を、時間を掛けてチューニング設定するという煩わしい作業を軽減又は時間短縮できる。その結果、本振動試験の前に被試験体１３を長時間にわたって加振し続けて、被試験体１３を変形又は破損させるおそれを回避することができる。
更に、過大な振動を被試験体に加えるおそれがなく、振動試験を被試験体１３の許容加速度振幅の加振で実施できる。本実施形態により、振動試験装置１００の運用効率が高まる。
【００９２】
なお、本実施形態の振動試験装置１００は、一方向（図１において左右方向）に加振するものを例に示したが、被試験体１３を上下方向に加振できるものであっても良く、また被試験体１３を水平方向に一方向と上下方向との複数方向、又は、水平方向に二方向と上下方向とに加振できるものでも良い。更に、油圧加振機２の据え付け方も図１以外の方法、例えば、基礎８（図１参照）に埋め込む代わりに剛性の高いフレームを設けてそれに固定する方法でも良い。加振機も油圧加振機を例としたが、電磁加振機等の他の種類の加振機でもよい。
また、本実施形態では、応答波形取得部４４（図２参照）、被試験体１３の応答波形計算処理部４５（図２参照）や本振動試験条件設定部４７（図２参照）の機能を加振制御装置４に設けているが、加振制御装置４と通信可能に接続されたコンピュータ等でこれらの機能を処理するようにしても良い。その場合、加振制御装置４とサーボ制御装置３とを一体化した制御装置としても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１ テーブル
２ 油圧加振機（加振機）
２ａ 駆動部
３ サーボ制御装置
４ 加振制御装置
５ 変位センサ（制御用センサ、テーブル応答センサ、第２の変位センサ）
６ 加速度センサ（テーブル応答センサ、第２の加速度センサ）
７ 軸受
８ 基礎
９ 表示装置
１０ 入力装置（入力手段）
１１ 荷重センサ（制御用センサ）
１２Ａ，１２Ｂ 圧力センサ（制御用センサ）
１３ 被試験体
１４ 変位センサ（被試験体応答センサ、第１の変位センサ）
１５ 加速度センサ（被試験体応答センサ、第１の加速度センサ）
４１ 入出力制御部
４２ 指令波形生成部（第１の指令波形生成手段、第１の指令波形生成手段）
４３ 指令波形出力制御部(制御出力手段)
４４ 応答波形取得部
４５ 応答波形計算処理部（振動特性演算手段）
４６ 記憶部（記憶手段）
４７ 本振動試験条件設定部（第２の指令波形生成手段）
４８ 応答波形表示処理部
５１，５３ マップ
１００ 振動試験装置
ａ１ 開始加振変位量振幅
ａ２ 開始加振加速度振幅
ｂ１ 加振変位量振幅増加量
ｂ２ 加振加速度振幅増加量
ｃ１，ｃ２ 開始周波数
ｄ１，ｄ２ 終了周波数
ｅ１ 終了被試験体変位量振幅
ｅ２ 終了被試験体加速度振幅
ｆ 加振周波数
ｆｓ 被試験体固有振動数
ｆｔ 加振周波数
Ｇ 伝達関数変位量振幅比
Ｇａ 伝達関数加速度振幅比
Ｗｓ 指令波形信号（加振指令信号）
Ｘ 指令変位量振幅（指令振幅）
Ｘｆ 指令波形
Ｘｔ 目標変位量振幅
Ｘａ 指令加速度振幅（指令振幅）
Ｘｆｔ 本振動試験の指令波形
Ｘｆａ 指令加速度波形
Ｘａｔ 目標加速度振幅
Ｘｆａｔ 指令加速度波形
Ｙｍ 被試験体最大変位量振幅
Ｙｆ 被試験体変位量応答波形
Ｙｔ 被試験体目標変位量振幅（被試験体の目標の最大振幅）
Ｙｆａ 被試験体加速度応答波形
Ｙａｍ 被試験体最大加速度振幅
Ｙａｔ 目標加速度振幅（被試験体の目標の最大振幅）
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動試験装置及びその制御方法に係り、特に構造物の被試験体を試験するのに好適な振動試験装置及び振動試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被試験体の強度等を試験する振動試験装置では、例えば、被試験体を設置するテーブルを油圧加振機に接続し、油圧加振機がサーボ制御装置に制御されてテーブル上の被試験体を加振する。
特許文献１には、振動試験装置が被試験体を加振するときの目標波形信号を生成するため、被試験体を加振した際に生じた振動による変位量や加速度をフィードバックして被試験体に加える振動の目標波形とする振動試験装置の技術が記載されている。
その際、実際に本番の被試験体の振動試験を実施する前にテーブルに固定された被試験体を加振して、油圧加振機、テーブル及び被試験体の動的特性を求め、この動的特性を用いてサーボ制御装置から油圧加振機に出力する指令波形を補正し、補正した振動波形で被試験体を加振している。
【０００３】
特許文献２には、所望の目標波形となるように油圧加振機を駆動するために、目標波形を構成する全周波数帯域を包含するランダム波形等の加振の指令波形を作成し、この振動波形をサーボ制御装置から油圧加振機に出力して被試験体が搭載されたテーブルを加振する振動試験装置の技術が記載されている。そして、この特許文献２に記載の技術では実振動信号をデジタル処理して被試験体を含む振動系全体の伝達関数を求め、この伝達関数を用いて指令波形を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０９０７６１号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５１８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記した特許文献１，２に記載の振動試験装置では、振動試験を行う前に被試験体が搭載されるテーブルが所望の目標波形となるように、加振の指令波形を補正している。そして、指令波形を補正するときは、テーブルに被試験体を搭載した後、初めにランダム波等の基本的な加振の指令波形を用いてテーブルを加振し、被試験体を含む振動系全体の伝達関数を求めている。その後、得られた伝達関数を用いて加振の指令波形を補正し、補正した指令波形でテーブルを加振している。
【０００６】
つまり、特許文献１，２に記載の振動試験装置は、例えば、振動試験の基準として選定された地震動の目標波形を精度良く再現して被試験体の強度が十分であることを確認したり、被試験体の応答特性が別個行ったシミュレーション計算と良く一致することを確認したりすることが目的であり、目標波形とテーブルの応答変位波形、又はテーブルの応答加速度波形の合致度が高いことが重要となる。
【０００７】
これに対し、被試験体に目標の変位量又は目標の加速度を発生させ、被試験体の影響を把握することを目的とする振動試験を行う場合がある。この場合、被試験体の最大変位又は最大加速度を目標の振幅の値まで到達させることが重要となる。
【０００８】
被試験体が線形性の振動特性である場合は、従来の振動試験装置で対応できる。しかしながら、例えば、住宅、橋梁、高層ビル等の建築物を模擬した被試験体や、道路、鉄道線路、モノレール軌道、空港等の地盤上や軌道上等の移動体等を模擬した被試験体の振動特性が非線形性であることが特徴的な場合の振動試験では、被試験体の振動特性の非線形性により振動系全体の伝達関数を正確に把握することが難しい。その結果、伝達関数を用いて指令波形の振幅を補正することができなかった。このため、被試験体をテーブルに搭載して油圧加振機で加振した状態で被試験体の応答を確認し、サーボ制御装置に入力する指令波形の変位の振幅や加速度の振幅、つまり、振動波形を調整する必要があり、振動試験に多くの時間を費やしていた。
【０００９】
また、振動試験に振動波形の変位の振幅や加速度の振幅を調整している間、被試験体を搭載したテーブルは加振され続けているため、この間に被試験体が変形したり破損したりするおそれがあった。更に、被試験体を被試験体の固有振動における共振状態に近づけなければ、所望の目標の変位量振幅又は目標の加速度振幅まで到達できない場合には、指令波形を被試験体の固有振動数付近の周波数に調整する必要がある。
【００１０】
本発明は、前記した従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に制御することを容易にすることができる振動試験装置及びそ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】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の振動試験装置は、サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する加振制御装置が、少なくとも指令波形の生成のための振動の変位量の振幅又は振動の加速度の振幅のいずれかである指令振幅の入力を受付ける入力手段と、入力手段から入力された指令振幅に基づいて指令波形を生成する第１の指令波形生成手段と、第１の指令波形生成手段において生成された指令波形に基づいて、サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する制御出力手段と、サーボ制御装置が加振指令信号に応じて加振機を作動させた際に、第１の指令波形生成手段で生成された指令波形の指令振幅と、被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、指令振幅に対する被試験体の固有振動数を演算並びに被試験体の変位量及び加速度のうちの少なくともいずれかの最大振幅を演算する振動特性演算手段と、入力手段から入力された指令振幅に対応させて、振動特性演算手段において演算された被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された複数組の指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、入力手段から入力された本番の振動試験の際の被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の指令振幅とそれに対応する指令波形とを生成し、制御出力手段に加振指令信号として出力する第２の指令波形生成手段と、を有し、制御出力手段が第２の指令波形生成手段から出力された指令波形をサーボ制御装置に加振指令信号として出力し、加振機を作動させて本番の振動試験を行わせることを特徴とする。
【００１２】
第１の指令波形生成手段は、入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、指令波形を、周波数を変化させて生成することが望ましい。
なお、サーボ制御装置は、複数の制御用センサ及びテーブル応答センサからの信号に基づいて加振機が制御出力手段から出力された指令波形の振動をテーブルに加えるようにフィードバック制御する。
【００１３】
本発明は、振動試験装置の制御方法をも含む。
【００１４】
本発明によれば、第１の指令波形生成手段は、入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、指令波形を、周波数を変化させて生成し、振動特性演算手段が、第１の指令波形生成手段で生成された指令波形の指令振幅と、被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、少なくとも指令振幅に対する被試験体の固有振動数と、被試験体の変位量及び加速度のうちの少なくともいずれかの最大振幅を演算し、入力手段から入力された指令振幅に対応させて、振動特性演算手段において演算された被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶手段に記憶させる。
そして、第２の指令波形生成手段は、記憶手段に記憶された複数組の指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、入力手段から入力された本番の振動試験の際の被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の指令振幅とそれに対応する指令波形とを生成する。その生成された指令波形に基づいて加振機を作動させて本番の振動試験を行わせるので、被試験体が搭載されたテーブルの変位量の目標振動波形に対して加振機がテーブルに加えることができた変位量の実振動波形との合致度ではなく、被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に容易に実現できる。
【００１５】
すなわち、被試験体の振動試験において、被試験体を加振している間に加振指令波形の調整を不要にし、本番の被試験体への振動試験の前に被試験体に不要な振動を与える時間や回数を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、被試験体の最大変位量や最大加速度の応答振幅を目標値に制御することを容易にすることができる振動試験装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る振動試験装置の概略ブロック図である。
【図２】図１における加振制御装置の機能ブロック構成図である。
【図３】加振制御装置において指令変位量振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの続きである。
【図５】図４のフローチャートの続きである。
【図６】油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令波形である指令変位量波形の説明図、（ｂ）は、（ａ）の示す指令変位量波形に対応する加速度振幅波形の説明図である。
【図７】指令変位量振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。
【図８】加振制御装置において指令加速度振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８のフローチャートの続きである。
【図１０】図９のフローチャートの続きである。
【図１１】油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令加速度波形の説明図、（ｂ）は、指令加速度波形に対応する指令波形の説明図である。
【図１２】指令加速度振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る振動試験装置について図を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係る振動試験装置の概略ブロック図である。
本実施形態の振動試験装置１００は、例えば、住宅や高層ビルや橋梁等の建築構造物そのもの、並びに、鉄道、モノレール等軌道上の移動体や、道路、空港等の地盤上の車両等の移動体を加振対象の被試験体１３とする。また、例えば、前記した移動体に搭載される装置、器物等も被試験体１３の対象となる。
そして、本実施形態の振動試験装置１００では、被試験体１３の固有振動数が不明又は変位量振幅や加速度振幅によって被試験体１３の内部でズレなどが生じて固有振動数が変化する場合を想定している。また、被試験体１３の振動特性が非線形であり、また、相当の時間を掛けて予め詳細な計算をしないと被試験体１３の基部に加えられた振動波形が被試験体１３の着目部位にどのように伝達されるか予測計算ができないような被試験体１３の振動特性を予め予測計算することが困難な場合を想定している。
【００１９】
振動試験装置１００は、主に、被試験体１３を搭載し固定するテーブル１、テーブル１を加振する油圧加振機（加振機）２、油圧加振機２を油圧で加振動作させるサーボ制御装置３、サーボ制御装置３に指令波形信号（加振指令信号）Ｗｓを出力して制御する加振制御装置４、加振制御装置４に接続した表示装置９及び入力装置（入力手段）１０、及び各種センサで構成されている。
【００２０】
テーブル１は、軸受７を介して基礎８上に支持されている。ただし、軸受７は必須ではなく、振動試験装置１００の構成によっては不要である。油圧加振機２の一端部が、基礎８の側壁に固定されている。油圧加振機２の内部に設けられたピストン（図示せず）に接続する円柱棒形状の駆動部２ａは、テーブル１に接続されている。
油圧加振機２内のピストンが油圧源（図示せず）で発生された油圧を、配管及びサーボ弁（図示せず）を経由してピストンで区画される油圧加振機２内の左右のピストン室（図示せず）の一方に加え、他方のピストン室の圧を抜き、逆に、油圧加振機２内の左右のピストン室（図示せず）の一方の油圧を抜き、他方のピストン室に圧を加えることで、図中左右方向にピストンが駆動される。その結果、そのピストンの左右方向の運動が駆動部２ａを介してテーブル１の左右方向運動として伝達され、テーブル１が左右方向に加振される。
【００２１】
テーブル１の上には、被試験体１３が搭載され、固定冶具（図示せず）によりテーブル１に固定される。
テーブル１には、加速度センサ６が取り付けられている。また、被試験体１３の着目される部位には、変位センサ（第１の変位センサ）１４、加速度センサ（第１の加速度センサ）１５が取り付けられている。
図１では、変位センサ１４、加速度センサ１５が被試験体１３にそれぞれ異なる部位に設置されるとしているが、これは単に模式的に表示したもののであり、場合によっては被試験体１３の着目される部位に変位センサ１４、加速度センサ１５がともに設置されることもある。また、そのような被試験体１３の変位量及び／又は加速度を測定したい着目部位が複数ある場合には、その数だけ変位センサ１４及び／又は加速度センサ１５が、その着目部位ごとでの計測したい変位量及び／又は加速度に応じて設置される。
以下では、図１に示すように被試験体１３をそれぞれ別の着目部位に変位センサ１４、加速度センサ１５を別々に取り付ける場合を例に説明する。
【００２２】
油圧加振機２には、左右の各ピストン室の油圧を監視する圧力センサ（制御用センサ）１２Ａ，１２Ｂが取り付けられており、ピストンが左右に運動するときに、各ピストン室の加圧状態を検出し、検出された圧力を示す信号は、後記するサーボ制御装置３に入力される。
駆動部２ａには、変位センサ（第２の変位センサ、制御用センサ、テーブル応答センサ）５が設置されており、駆動部２ａの移動量（変位量）を検出し、検出された変位量を示す応答変位信号Ｓ１は後記する加振制御装置４及びサーボ制御装置３に入力される。また、テーブル１と駆動部２ａ間には、テーブル１側からの反力（テーブルに加えられる荷重）を計測する荷重センサ１１が取り付けられており、検出された反力を示す応答反力信号Ｓ３は、サーボ制御装置３に入力される。
油圧加振機２には、その他に油温を検出する温度センサや加振周波数等を検出するセンサ等の各種センサが、必要に応じて取付けられ、各種センサで検出した油温や加振周波数等がサーボ制御装置３に入力される。
また、被試験体を搭載するテーブル１には加速度センサ６が設定されており、テーブル１に加わる加速度を検出する。
【００２３】
油圧加振機２は、サーボ制御装置３を介して上位制御手段である加振制御装置４に接続されている。加振制御装置４は、油圧加振機２が発生すべき指令波形を作成し、信号として出力する。そして加振制御装置４は、油圧加振機２が発生すべき指令波形のための指令波形信号Ｗｓをサーボ制御装置３に出力する。
【００２４】
サーボ制御装置３は、油圧加振機２に取付けられた圧力センサ１２Ａ，１２Ｂや変位センサ５、荷重センサ１１、テーブル１に取り付けられた加速度センサ６等の各種センサの状態量をフィードバックして目標値である指令波形と比較し、その偏差に基づいて油圧加振機２をフィードバック制御する。その際、サーボ制御装置３は、加振制御装置４から入力された指令波形信号Ｗｓを目標値とし、変位センサ５から入力された応答変位信号Ｓ１または加速度センサ６から入力された応答加速度信号Ｓ２の少なくともいずれかの信号に基づいてサーボ制御指令を生成する。作成されたサーボ指令は、油圧加振機２を制御するサーボ制御信号として用いられる。このサーボ制御指令の生成方法は公知の技術であり詳細な説明を省略する。
【００２５】
サーボ制御装置３及び加振制御装置４は、高速にデジタル演算するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び各種情報を記録するメモリやハードディスク等の記憶装置、アナログ信号を出力するアナログ出力回路、外部からアナログ信号を取り込むアナログ入力回路を含んでいる。
また、サーボ制御装置３及び加振制御装置４の間は、双方向の通信回線、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワーク回線で接続しており、後記する加振制御装置４で生成した指令波形信号Ｗｓをサーボ制御装置３に出力したり、サーボ制御装置３で受信した各種センサからの信号を転送受信したりできる。
【００２６】
油圧加振機２の駆動状態を計測する変位センサ５や圧力センサ１２Ａ，１２Ｂ、荷重センサ１１、テーブル１上の加速度センサ６等の各種センサの出力は、サーボ制御装置３のアナログ入力回路に入力される。
また、少なくとも変位センサ５及び加速度センサ６から出力される応答変位信号Ｓ１及び応答加速度信号Ｓ２は、加振制御装置４のアナログ入力回路に入力される。そして、加振制御装置４は、応答変位信号Ｓ１及び応答加速度信号Ｓ２に基づいて油圧加振機２とテーブル１の状態量を計測する。
これらの各種センサが検出した信号は、有線または無線でサーボ制御装置３又は加振制御装置４伝送される。この伝送においては、ＬＡＮ等のネットワーク回線を用いることもできる。
【００２７】
なお、加振制御装置４には、前記とおり表示装置９と入力装置１０とが備えられている。表示装置９は、例えば、液晶表示装置、又は入力機能をも有するタッチパネル式の表示装置であり、加振制御装置４に接続されており、振動試験装置１００を操作するための操作画面、サーボ制御装置３へ出力する指令波形や、前記した各種センサの計測結果等を表示する。
入力装置１０は、ユーザが振動試験装置１００を操作するためのボタン等のスイッチ類を有したコンソールパネル、マウス、キーボード等のデバイス等であり、表示装置９の画面操作や加振制御装置４に接続された記憶媒体に記憶させる記録装置及びプリンタ（図示せず）等の操作に使用する。
【００２８】
また、被試験体１３の着目部位に取り付けられた変位センサ１４や加速度センサ１５からの応答変位信号Ｓ４、応答加速度信号Ｓ５は、加振制御装置４に入力される。
【００２９】
《加振制御装置４の機能説明》
次に、加振制御装置４の詳細な機能構成について説明する。図２は、図１における加振制御装置の機能ブロック構成図である。加振制御装置４は、ＣＰＵにおいて予めハードディスク等の後記する記憶部（記憶手段）４６に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって実現される機能部としての、入出力制御部４１、指令波形生成部（第１の指令波形生成手段）４２、指令波形出力制御部(制御出力手段)４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８を有している。
入出力制御部４１は、表示装置９への表示の制御、ユーザによる表示装置９又は入力装置１０からの入力の受付け、入力装置１０からの入力による加振指令に対する指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８の制御機能を有する。
加振制御装置４は、前記したサーボ制御装置３への指令波形信号Ｗｓを生成して加振制御するのに対して、次の２つの加振制御モード、（１）変位量振幅設定モード、（２）加速度振幅設定モードを選択して使用することが可能にされている。
【００３０】
変位量振幅設定モードを選択した場合には、入出力制御部４１は、被試験体１３の振動特性取得条件の設定入力として、入力装置１０から開始加振変位量振幅ａ１、加振変位量振幅増加量ｂ１、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体変位量振幅ｅ１を受け付け（図３参照）、それに応じて指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８への制御指令を出力する。
ここで、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓが、特許請求の範囲に記載の「周波数変化情報」に対応する。
【００３１】
加速度振幅設定モードを選択した場合には、入出力制御部４１は、被試験体１３の振動特性取得条件の設定入力として、入力装置１０から開始加振加速度振幅ａ２、加振加速度振幅増加量ｂ２、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体加速度振幅ｅ２を受け付け（図８参照）、それに応じて指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部（振動特性演算手段）４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８への制御指令を出力する。
ここで、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓが、特許請求の範囲に記載の「周波数変化情報」に対応する。
【００３２】
（変位量振幅設定モードにおける加振制御）
先ず、変位量振幅設定モードの場合の加振制御装置４の各機能構成ブロックの機能について、図３から図７を参照しながら適宜、図１、図２を参照して説明する。図３から図５は、加振制御装置において指令変位量振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。図６は、油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令波形である指令変位量波形の説明図、（ｂ）は、（ａ）の示す指令変位量波形に対応する加速度振幅波形の説明図である。
【００３３】
ユーザが表示装置９に表示された（１）変位量振幅設定モード、（２）加速度振幅設定モードの選択画面（図示省略）において、入力装置１０により変位量振幅設定モードの選択入力を完了し、入出力制御部４１からそのモード選択信号Ｓｍが指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８に出力された後から図３から図５のフローチャートはスタートする。
【００３４】
ステップＳ１０１では、入出力制御部４１は、被試験体振動特性取得条件の設定入力を受付ける（「被試験体振動特性取得条件の設定入力」）。具体的には、入出力制御部４１は、変位量振幅設定モードの被試験体振動特性取得条件の入力画面（図示せず）を表示装置９に表示して、被試験体振動特性取得条件の設定入力として、開始加振変位量振幅ａ１、加振変位量振幅増加量ｂ１、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体変位量振幅ｅ１の設定入力を受付ける。ちなみに、この入力画面には、入力完了のアイコンボタンが少なくとも用意されている。
【００３５】
ステップＳ１０２では、入出力制御部４１は、入力された前記した被試験体振動特性取得条件の設定入力を表示装置９に表示し、入力完了か否かをチェックする。ユーザが入力完了したか否かのチェックは、例えば、入力完了のアイコンボタンがマウス等でクリックされた後、入力漏れが無いかどうかを入出力制御部４１がチェックして判定する。入力漏れがある場合（Ｎｏ）は、入力が完了していないとして、ステップＳ１０１に戻り、入力が完了している場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０３へ進む。
また、ステップＳ１０２でＹｅｓの場合、図２で矢印が省略されているが、入出力制御部４１は、ステップＳ１０１において取得された開始加振変位量振幅ａ１、加振変位量振幅増加量ｂ１、開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体変位量振幅ｅ１の設定入力のデータを指令波形生成部４２及び応答波形計算処理部４５に入力する。
【００３６】
ステップＳ１０３では、指令波形生成部４２は、指令波形Ｘｆの指令変位量振幅（指令振幅）Ｘとして、ステップＳ１０１において取得された開始加振変位量振幅ａ１とする（「Ｘ＝ａ１」）。
次いで、ステップＳ１０４では、指令波形生成部４２は、ステップＳ１０１において取得された開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓに基づいて、指令波形Ｘｆを生成する（「指令変位量振幅Ｘとして、周波数変化の指令波形Ｘｆの生成」）。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆを指令波形出力制御部４３に出力するとともに、指令変位量振幅Ｘを応答波形取得部４４に、指令波形Ｘｆを応答波形計算処理部４５に入力する。
このステップＳ１０４が、特許請求の範囲に記載の「第１の指令波形生成手段」に対応する。
【００３７】
具体的に説明すると、指令波形生成部４２は、指令波形Ｘｆとしては、正弦波を用い、図６の（ａ）に示すように正弦波の振幅を指令変位量振幅Ｘとし、加振周波数ｆを開始周波数ｃ１から終了周波数ｄ１まで一定の割合で変化させたものとする。例えば、加振開始後の時間をｔ、開始周波数ｃ１から終了周波数ｄ１まで変化する周波数変化時間をＴｓとすれば、時間ｔにおける加振周波数ｆ（ｔ）は、次式（１）で表される。
ｆ（ｔ）＝ｃ１＋（ｄ１−ｃ１）ｔ／Ｔｓ ・・・・・・・・・（１）
ちなみに、図６の（ａ）では、模式的に分かり易いように、例えば、加振によるテーブル１の変位量が、正弦波の半周期、つまり１／２・Ｔｎ（ｎ＝１〜５）ごとに周波数が変化するように表示し、正弦波の半周期ごとに周波数の異なる正弦波が滑らかに接続するように整形された指令波形Ｘｆとし、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５と表示してある。しかし、指令波形Ｘｆはこのような加振周波数ｆ（ｔ）の離散的な変化に制限されるものではなく、連続的に正弦波の周波数を変化させるものでも良い。従って、指令波形Ｘｆは、厳密には、所定の時間幅で正弦波の形状をしている必要はない。
【００３８】
また、図６の（ａ）に示した指令波形Ｘｆを２回時間微分した加速度波形は、図６の（ｂ）のようになる。図６の（ａ）に示したように指令波形Ｘｆが模式的に正弦波の半周期ごとに周波数の異なる正弦波が滑らかに接続するように整形されたものの場合、加速度波形の振幅は、Ｘａ１＜Ｘａ２＜Ｘａ３＜Ｘａ４＜Ｘａ５となる。
【００３９】
図３に戻って、ステップＳ１０５では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、終了周波数ｄ１に対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００４０】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ１０６では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、加振周波数ｆ、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ちなみに、加振周波数ｆは、ステップＳ１０１において設定された開始周波数ｃ１、終了周波数ｄ１、周波数変化時間Ｔｓから式（１）によって、容易に取得できる。
【００４１】
ステップＳ１０６で取得された前記各種センサからの信号は、指令変位量振幅Ｘと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させる。
【００４２】
なお、ステップＳ１０５における一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）と、ステップＳ１０６における、応答波形取得部４４が前記した各種データを取得することは、油圧加振機２の動作の間、並行して行われる。
【００４３】
周波数変化時間Ｔｓが終了すると油圧加振機２の動作はゆっくりと所定の停止動作をする。そして、油圧加振機２の動作の周波数変化時間Ｔｓが終了して所定の遅れ時間が経過すると、つまり、各種データを取得すると、ステップＳ１０７に進む。この所定の遅れ時間は、油圧加振機２による被試験体１３の加振による振動には当然遅れ時間を伴うためその遅れ時間の間の各センサからの応答データをも取得するためである。ちなみに、この図３、図４のフローチャートの例では、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０の制御の間は、油圧加振機２の動作は停止している。
ステップＳ１０７では、応答波形計算処理部４５は、被試験体振動特性計算を行う。
具体的には、ステップＳ１０７において、記憶部４６に指令変位量振幅Ｘに対応させて記憶された変位センサ１４からデジタルデータに基づいて、指令変位量振幅Ｘに対する被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大変位量振幅Ｙｍを算出する。
【００４４】
ステップＳ１０７における応答波形計算処理部４５での指令変位量振幅Ｘに対する被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大変位量振幅Ｙｍを算出する詳細な方法を以下に説明する。
指令波形Ｘｆが正弦波の場合は、ステップＳ１０４で生成した指令変位量振幅Ｘを用いる。被試験体固有振動数ｆｓと被試験体最大変位量振幅Ｙｍの計算方法には時間軸データによる方法と周波数軸データによる方法とがあり、ここでは両方の方法を用いる。
【００４５】
時間軸データによる計算では、変位センサ１４からの応答変位信号Ｓ４（図２参照）に基づく被試験体変位量応答波形Ｙｆの最大値を求め、被試験体最大変位量振幅Ｙｍとする。被試験体最大変位量振幅Ｙｍの時間ｔｍと式（１）から指令波形Ｘｆの周波数を求め、被試験体固有振動数ｆｓとする。
周波数軸データによる計算では、指令波形Ｘｆおよび被試験体変位量応答波形Ｙｆをフーリエ変換する。フーリエ変換された指令波形Ｘｆの値をＸｆＦＴ、フーリエ変換された被試験体変位量応答波形Ｙｆの値をＹｆＦＴとすれば、ＸｆＦＴは式（２）、ＹｆＦＴは式（３）で表される。ここでＦＴ（Ｘｆ）及びＦＴ（Ｙｆ）はフーリエ変換を意味する。
ＸｆＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｘｆ） ・・・・・・・・・・・・・・（２）
ＹｆＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｙｆ） ・・・・・・・・・・・・・・（３）
【００４６】
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数変位量振幅比をＧとすれば、Ｇは式（４）で表される。
Ｇ（ｓ）＝ＹｆＦＴ（ｓ）／ＸｆＦＴ（ｓ） ・・・・・・・・（４）
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数変位量振幅比Ｇ（ｓ）の最大値をＧｍとすると、指令変位量振幅Ｘに対する被試験体最大変位量振幅Ｙｍは、次式（５）で表される。
Ｙｍ＝Ｇｍ・Ｘ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
そして、伝達関数変位量振幅比Ｇ（ｓ）の最大値Ｇｍにおける周波数ｆを被試験体固有振動数ｆｓとする。
【００４７】
ステップＳ１０７の後、結合子（Ａ）に従って、図４のステップＳ１０８へ進み、応答波形計算処理部４５は、指令変位量振幅Ｘ、被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大変位量振幅Ｙｍを被試験体振動特性の１組のデータとして、記憶部４６に保存する（「被試験体振動特性計算結果を記憶」）。
この記憶するデータの内容例を図７に示す。図７は、指令変位量振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。被試験体振動特性のデータのマップ（指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報）５１は、欄５１ａに示すように指令変位量振幅Ｘに対応させて、欄５１ｂに被試験体固有振動数ｆｓ、欄５１ｃに被試験体最大変位量振幅Ｙｍを１つの組のデータとして保存される。データの符号Ｘ（指令変位量振幅），ｆｓ（被試験体固有振動数），Ｙｍ（被試験体最大変位量振幅）に（ ）内に数字を付加して表記しているのは、指令変位量振幅Ｘの値をそれぞれ変えて加振を繰り返すことから、その指令変位量振幅Ｘの値が変わっていることと、その指令変位量振幅Ｘの値に対応したｆｓ，Ｙｍの値であることを示している。
【００４８】
ステップＳ１０９では、応答波形計算処理部４５は、被試験体最大変位量振幅Ｙｍが、ステップＳ１０１で設定された終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えたか否かをチェックする。被試験体最大変位量振幅Ｙｍが終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えた場合（Ｙｅｓ）は、被試験体１３の振動特性を取得する振動試験は終了とし、ステップＳ１１１へ進むとともに、本振動試験条件設定部４７及び入出力制御部４１に被試験体振動特性取得の加振が終了したことを通知する。これを受けて、図４のフローチャートでは、省略してあるが入出力制御部４１は、表示装置９に被試験体振動特性取得の加振が終了したメッセージを表示する。
【００４９】
被試験体最大変位量振幅Ｙｍが終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えていない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１０へ進み、指令波形生成部４２は、指令変位量振幅Ｘを更新する（Ｘ＝Ｘ＋ｂ１）。その後、結合子（Ｂ）に従って、図３のステップＳ１０４へ戻る。そして、引き続きステップＳ１０４からステップＳ１０８までを行い、ステップＳ１０９で被試験体最大変位量振幅Ｙｍが終了被試験体変位量振幅ｅ１を超えたか否かをチェックする。
【００５０】
ステップＳ１０８で保存された被試験体振動特性のデータ５１は被試験体振動特性を取得するために指令変位量振幅Ｘを更新して繰り返し加振した回数分保存され、図７に示すような被試験体振動特性のデータ５１となる。ここでｎは繰り返し回数を示す。
【００５１】
図４、図５のステップＳ１１１以降は、被試験体１３の本振動試験（本番の振動試験）を実施する加振制御装置４（図２参照）における制御の流れを示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ１１１では、被試験体１３の本振動試験を実施するため、本振動試験条件設定部４７は、ステップＳ１０８で記憶部４６に保存された被試験体振動特性のデータ５１を読み込む（「被試験体振動特性計算結果の読み込み」）。
そして、ステップＳ１１２では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験条件の設定を行う。具体的には、被試験体目標変位量振幅Ｙｔと、本振動試験において用いる正弦波の加振周波数ｆｔを以下のように設定する。例えば、被試験体目標変位量振幅（被試験体の目標の最大振幅）Ｙｔの値が被試験体最大変位量振幅Ｙｍ（１）の値とＹｍ（２）の値の間にある場合、正弦波の加振周波数ｆｔは次式（６）から求められる。
【００５２】
ｆｔ＝ｆｓ（１）＋（Ｙｔ−Ｙｍ（１））／（Ｙｍ（２）−Ｙｍ（１））
×（ｆｓ（２）−ｆｓ（１）） ・・・・・・・・・・・（６）
また、正弦波である指令波形Ｘｆｔの目標変位量振幅Ｘｔは次式（７）から求められる。
Ｘｔ＝Ｘ（１）＋（Ｙｔ−Ｙｍ（１））／（Ｙｍ（２）−Ｙｍ（１））
×（Ｘ（２）−Ｘ（１）） ・・・・・・・・・・・・・（７）
以上で、被試験体１３を目標振幅で本振動試験するときに用いる指令波形Ｘｆｔを生成する条件が設定される。
【００５３】
なお、被試験体目標変位量振幅Ｙｔの値が被試験体最大変位量振幅Ｙｍ（１）〜Ｙｍ（ｎ）までの範囲の外にある場合は、最寄りの２点のＹｍ（１），Ｙｍ（２）の値、又は最寄りの２点のＹｍ（ｎ−１），Ｙｍ（ｎ）の値から直線外挿により被試験体目標変位量振幅Ｙｔに対する本振動試験において用いる正弦波である指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔと目標変位量振幅Ｘｔとを設定する。
このとき加振時間も、例えば、所定のプリセット値に設定される。
【００５４】
ステップＳ１１３では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔ、加速度振幅、加振時間、並びに、被試験体１３の所定箇所（着目部位）の予測計算による変位量振幅を入出力制御部４１に送り、表示装置９（図２参照）に表示させる（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔ、加速度振幅、加振時間、並びに、被試験体の所定箇所の予測計算による変位量振幅を表示」）。
ちなみに、指令波形Ｘｆｔの加速度振幅は、加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔの正弦波である指令波形Ｘｆｔの２次微分を得ることにより容易に算出できる。また、被試験体１３の所定箇所（着目部位の）予測計算による変位量振幅は被試験体目標変位量振幅Ｙｔである。
この表示装置９における表示画面では、入力装置１０からの入力による修正の入力の受付けが可能となっており、例えば、「確認ＯＫ」、「修正入力終了」のアイコンボタンが用意されている。
【００５５】
ステップＳ１１４では、入出力制御部４１は、本振動試験条件の設定がユーザの意図するものを満たし、それで良いかどうかを確認する（「確認ＯＫ？」）。「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下された場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｃ）に従って、図５のステップＳ１１７へ進み、「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下されない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１５へ進む。
ステップＳ１１５では、入出力制御部４１は、本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、目標変位量振幅Ｘｔ、加振時間の修正受付を行う（「入力による修正受付」）。ステップＳ１１６では、入出力制御部４１は、修正入力終了」のアイコンボタンが押下されたか否か、つまり、修正入力終了か否かをチェックする。修正入力終了の場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｃ）に従って、図５のステップＳ１１７へ進み、修正入力終了でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１１５を繰り返す。
ちなみに、前記したステップＳ１０１〜Ｓ１１６は、本振動試験（本番の振動試験）のための準備であり、ステップＳ１１７〜Ｓ１２０が本振動試験の実行である。
【００５６】
ステップＳ１１７では、指令波形生成部４２は、ステップＳ１１２〜Ｓ１１５において設定された指令波形Ｘｆｔの目標変位量振幅Ｘｔ、加振周波数ｆｔの条件に基づいて、指令波形Ｘｆｔを生成する（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの生成」）。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆｔを指令波形出力制御部４３に出力するとともに、目標変位量振幅Ｘｔを応答波形取得部４４に入力する。
ここで、ステップＳ１１２〜Ｓ１１７が、特許請求の範囲に記載の「第２の指令波形生成手段」に対応する。
【００５７】
そして、ステップＳ１１８では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆｔを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆｔの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、加振周波数ｆｔに対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００５８】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ１１９では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ステップＳ１２０で取得された前記各種センサからの信号は、目標変位量振幅Ｘｔと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させるとともに、加振時間が終了した段階で入力装置１０からの指令入力に応じてプリンタ（図示せず）からプリント出力させる（「取得されたデータを表示及びプリント出力」）。
【００５９】
これにより、変位量振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性（図７参照）の取得と、取得された振動特性に基づく被試験体目標変位量振幅Ｙｔを得る本振動試験が終了する。
【００６０】
このような変位量振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性の取得方法によれば、被試験体１３の振動特性を得るための予測計算に非常に時間やコストが掛かったりする複雑な被試験体１３に対して容易に、短時間の振動試験を行うだけで被試験体１３の振動特性が取得できる。そして、取得された振動特性に基づき被試験体目標変位量振幅Ｙｔを得て、本振動試験の条件を容易に設定できる。
【００６１】
従って、従来技術のように本振動試験前に被試験体１３を加振させながら、加振周波数や加振時のテーブル１の変位量振幅を変化させて被試験体目標変位量振幅Ｙｔを得ることができる加振条件を、時間を掛けてチューニング設定するという煩わしい作業を軽減又は時間短縮できる。その結果、本振動試験の前に被試験体１３を長時間にわたって加振し続けて、被試験体１３を変形又は破損させるおそれを回避することができる。
更に、過大な振動を被試験体１３に加えるおそれがなく、振動試験を被試験体１３の許容変位量振幅の加振で実施できる。本実施形態により、振動試験装置１００の運用効率が高まる。
【００６２】
（加速度振幅設定モードにおける加振制御）
次に、加速度振幅設定モードの場合の加振制御装置４の各機能構成ブロックの機能について、図８から図１２を参照しながら適宜、図１、図２を参照して説明する。図８から図１０は、加振制御装置において指令加速度振幅に対する被試験体振動特性を取得して、本番の振動試験を行う制御の流れを示すフローチャートである。図１１は、油圧加振機がテーブルに加える指令波形の説明図であり、（ａ）は、指令加速度波形の説明図、（ｂ）は、（ａ）の示す指令加速度波形に対応する指令波形の説明図である。
【００６３】
ユーザが表示装置９に表示された（１）変位量振幅設定モード、（２）加速度振幅設定モードの選択画面（図示省略）において、入力装置１０により加速度振幅設定モードの選択入力を完了し、入出力制御部４１からそのモード選択信号Ｓｍが指令波形生成部４２、指令波形出力制御部４３、応答波形取得部４４、応答波形計算処理部４５、記憶部４６、本振動試験条件設定部４７、応答波形表示処理部４８に出力された後から図８から図１０のフローチャートはスタートする。
【００６４】
ステップＳ２０１では、入出力制御部４１は、被試験体振動特性取得条件の設定入力を受付ける（「被試験体振動特性取得条件の設定入力」）。具体的には、入出力制御部４１は、加速度振幅設定モードの被試験体振動特性取得条件の入力画面（図示せず）を表示装置９に表示して、被試験体振動特性取得条件の設定入力として、開始加振加速度振幅ａ２、加振加速度振幅増加量ｂ２、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体加速度振幅ｅ２の設定入力を受付ける。ちなみに、この入力画面には、入力完了のアイコンボタンが少なくとも用意されている。
【００６５】
ステップＳ２０２では、入出力制御部４１は、入力された前記した被試験体振動特性取得条件の設定入力を表示装置９に表示し、入力完了か否かをチェックする。ユーザが入力完了したか否かのチェックは、例えば、入力完了のアイコンボタンがマウス等でクリックされた後、入力漏れが無いかどうかを入出力制御部４１がチェックして判定する。入力漏れがある場合（Ｎｏ）は、入力が完了していないとして、ステップＳ２０１に戻り、入力が完了している場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０３へ進む。
また、ステップＳ２０２でＹｅｓの場合、図２で矢印が省略されているが、入出力制御部４１は、ステップＳ２０１において取得された開始加振加速度振幅ａ２、加振加速度振幅増加量ｂ２、開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓ、終了被試験体加速度振幅ｅ２の設定入力のデータを指令波形生成部４２及び応答波形計算処理部４５に入力する。
【００６６】
ステップＳ２０３では、指令波形生成部４２は、指令加速度波形Ｘｆａの指令加速度振幅（指令振幅）Ｘａとして、ステップＳ２０１において取得された開始加振加速度振幅ａ２とする（「Ｘａ＝ａ２」）。
次いで、ステップＳ２０４Ａでは、指令波形生成部４２は、ステップＳ２０１において取得された開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓに基づいて、指令加速度波形Ｘｆａを生成する（「指令加速度振幅Ｘａに対応する周波数変化の指令加速度波形Ｘｆａの生成」）。そして、指令波形生成部４２は、指令加速度振幅Ｘａを応答波形取得部４４に、指令加速度波形Ｘｆａを応答波形計算処理部４５に入力する。
【００６７】
具体的に説明すると、指令波形生成部４２は、指令波形Ｘｆを生成する元になる指令加速度波形Ｘｆａとしては、正弦波を用い、図１１の（ａ）に示すように正弦波の振幅を指令加速度振幅Ｘａとし、加振周波数ｆを開始周波数ｃ２から終了周波数ｄ２まで一定の割合で変化させたものとする。例えば、加振開始後の時間をｔ、開始周波数ｃ２から終了周波数ｄ２まで変化する周波数変化時間をＴｓとすれば、時間ｔにおける加振周波数ｆ（ｔ）は、次式（８）で表される。
ｆ（ｔ）＝ｃ２＋（ｄ２−ｃ２）ｔ／Ｔｓ ・・・・・・・・（８）
ちなみに、図１１の（ａ）では、模式的に分かり易いように、例えば、加振によるテーブル１の加振加速度が、正弦波の半周期、つまり、１／２・Ｔｎ（ｎ＝１〜５）ごとに周波数が変化するように表示し、正弦波の半周期ごとに周波数の異なる正弦波が滑らかに接続するように整形された指令加速度波形Ｘｆａとし、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４＞Ｔ５と表示してある。しかし、指令加速度波形Ｘｆａはこのような加振周波数ｆ（ｔ）の離散的な変化に制限されるものではなく、連続的に正弦波の周波数を変化させるものでも良い。従って、指令加速度波形Ｘｆａは、厳密には、所定の時間幅で正弦波の形状をしている必要はない。
【００６８】
ステップＳ２０４Ｂでは、指令波形生成部４２は、ステップＳ２０４Ａにおいて生成された指令加速度波形Ｘｆａを２重時間積分することによって指令波形Ｘｆを生成する（「指令加速度波形Ｘｆａの指令波形Ｘｆへの変換生成」）。
指令加速度波形Ｘｆａの２重時間積分である指令波形Ｘｆは、図１１の（ｂ）のようになる。図１１の（ａ）に示したように指令加速度波形Ｘｆａが模式的に正弦波の半周期ごとにその指令加速度振幅Ｘａを一定とし、正弦波が滑らかに接続するように整形されたものの場合でも、変位量の波形である指令波形Ｘｆの振幅は、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３＞Ｘ４＞Ｘ５となる。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆを指令波形出力制御部４３に出力する。
ここで、ステップＳ２０４Ａ，Ｓ２０４Ｂが、特許請求の範囲に記載の「第１の指令波形生成手段」に対応する。
【００６９】
図８に戻って、ステップＳ２０５では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、終了周波数ｄ２に対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００７０】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ２０６では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、加振周波数ｆ、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ちなみに、加振周波数ｆは、ステップＳ２０１において設定された開始周波数ｃ２、終了周波数ｄ２、周波数変化時間Ｔｓから式（８）によって、容易に取得できる。
【００７１】
ステップＳ２０６で取得された前記各種センサからの信号は、指令加速度振幅Ｘａと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させる。
【００７２】
なお、ステップＳ２０５において一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆの出力制御」）と、ステップＳ２０６における、応答波形取得部４４が前記した各種データを取得することは、油圧加振機動作の間、並行して行われる。
【００７３】
周波数変化時間Ｔｓが終了すると油圧加振機２の動作はゆっくりと所定の停止動作をする。そして、油圧加振機２の動作の周波数変化時間Ｔｓが終了して所定の遅れ時間が経過すると、つまり、各種データを取得すると、ステップＳ２０７に進む。この所定の遅れ時間は、油圧加振機２による被試験体１３の加振による振動には当然遅れ時間を伴うためその遅れ時間の間の各センサからの応答データをも取得するためである。ちなみに、この図８、図９のフローチャートの例では、ステップＳ２０７〜ステップＳ２１０の制御の間は、油圧加振機２の動作は停止している。
ステップＳ２０７では、応答波形計算処理部４５は、被試験体振動特性計算を行う。
具体的には、ステップＳ２０７において、記憶部４６に指令加速度振幅Ｘａに対応させて記憶された加速度センサ１５からデジタルデータに基づいて、指令加速度振幅Ｘａに対する被試験体１３の固有振動数ｆｓ、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを算出する。
【００７４】
ステップＳ２０７における応答波形計算処理部４５での指令加速度振幅Ｘａに対する被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを算出する詳細な方法を以下に説明する。
指令波形Ｘｆが正弦波の場合は、ステップＳ２０４Ａで生成した指令加速度波形Ｘｆａの指令加速度振幅Ｘａを用いる。被試験体固有振動数ｆｓと被試験体最大加速度振幅Ｙａｍの計算方法には時間軸データによる方法と周波数軸データによる方法とがあり、ここでは両方の方法を用いる。
【００７５】
時間軸データによる計算では、加速度センサ１５からの応答加速度信号Ｓ５（図２参照）に基づく被試験体加速度応答波形Ｙｆａの最大値を求め、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍとする。被試験体最大加速度振幅Ｙａｍの時間ｔａｍと式（８）から指令波形Ｘｆの周波数を求め、被試験体固有振動数ｆｓとする。
周波数軸データによる計算では、指令加速度波形Ｘｆａおよび被試験体加速度応答波形Ｙｆａをフーリエ変換する。フーリエ変換された指令加速度波形Ｘｆａの値をＸｆａＦＴ、フーリエ変換された被試験体加速度応答波形Ｙｆａの値をＹｆａＦＴとすれば、ＸｆａＦＴは式（９）、ＹｆａＦＴは式（１０）で表される。ここでＦＴ（Ｘｆａ）及びＦＴ（Ｙｆａ）はフーリエ変換を意味する。
ＸｆａＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｘｆａ） ・・・・・・・・・・・・（９）
ＹｆａＦＴ（ｓ）＝ＦＴ（Ｙｆａ） ・・・・・・・・・・・・（１０）
【００７６】
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数加速度振幅比をＧａとすれば、Ｇａは式（１１）で表される。
Ｇａ（ｓ）＝ＹｆａＦＴ（ｓ）／ＸｆａＦＴ（ｓ） ・・・・・・（１１）
サーボ制御装置３から被試験体１３までの伝達関数加速度振幅比Ｇａ（ｓ）の最大値をＧａｍとすると、指令加速度振幅Ｘａに対する被試験体最大加速度振幅Ｙａｍは、次式（１２）で表される。
Ｙａｍ＝Ｇａｍ・Ｘａ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）
そして、伝達関数加速度振幅比Ｇａ（ｓ）の最大値Ｇａｍにおける周波数ｆを被試験体固有振動数ｆｓとする。
【００７７】
ステップＳ２０７の後、結合子（Ｄ）に従って、図９のステップＳ２０８へ進み、応答波形計算処理部４５は、指令加速度振幅Ｘａ、被試験体固有振動数ｆｓ、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを被試験体振動特性の１組のデータとして、記憶部４６に保存する（「被試験体振動特性計算結果を記憶」）。
この記憶するデータの内容例を図１２に示す。図１２は、指令加速度振幅に対して得られる被試験体振動特性の説明図である。被試験体振動特性のデータのマップ（指令振幅と被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報）５３は、欄５３ａに示すように指令加速度振幅Ｘａに対応させて、欄５３ｂに被試験体固有振動数ｆｓ、欄５３ｃに被試験体最大加速度振幅Ｙａｍを１つの組のデータとして保存される。データの符号Ｘａ（指令加速度振幅）、ｆｓ（被試験体固有振動数）、Ｙａｍ（被試験体最大加速度振幅）に（ ）内に数字を付加して表記しているのは、指令加速度振幅Ｘａの値をそれぞれ変えて加振を繰り返することから、その指令加速度振幅Ｘａの値が変わっていることと、その指令加速度振幅Ｘａの値に対応したｆｓ，Ｙａｍの値であることを示している。
【００７８】
ステップＳ２０９では、応答波形計算処理部４５は、被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが、ステップＳ２０１で設定された終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えたか否かをチェックする。被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えた場合（Ｙｅｓ）は、被試験体１３の振動特性を取得する振動試験は終了とし、ステップＳ２１１へ進むとともに、本振動試験条件設定部４７及び入出力制御部４１に被試験体振動特性取得の加振が終了したことを通知する。これを受けて、図９のフローチャートでは、省略してあるが入出力制御部４１は、表示装置９に被試験体振動特性取得の加振が終了したメッセージを表示する。
【００７９】
被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えていない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１０へ進み、指令波形生成部４２は、指令加速度振幅Ｘａを更新する（Ｘａ＝Ｘａ＋ｂ２）。その後、結合子（Ｅ）に従って、図８のステップＳ２０４Ａへ戻る。そして、引き続きステップＳ２０４ＡからステップＳ２０８までを行い、ステップＳ２０９で被試験体最大加速度振幅Ｙａｍが終了被試験体加速度振幅ｅ２を超えたか否かをチェックする。
【００８０】
ステップＳ２０８で保存された被試験体振動特性のデータ５３は被試験体振動特性を取得するために指令加速度振幅Ｘａを更新して繰り返し加振した回数分保存され、図１２に示すような被試験体振動特性のデータ５３となる。ここでｎは繰り返し回数を示す。
【００８１】
図９、図１０のステップＳ２１１以降は、被試験体１３の本振動試験（本番の振動試験）を実施する加振制御装置４（図２参照）における制御の流れを示すフローチャートである。
先ず、ステップＳ２１１では、被試験体１３の本振動試験を実施するため、本振動試験条件設定部４７は、ステップＳ２０８で記憶部４６に保存された被試験体振動特性のデータ５３を読み込む（「被試験体振動特性計算結果の読み込み」）。
そして、ステップＳ２１２では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験条件の設定を行う。具体的には、被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔと、本振動試験において用いる正弦波の加振周波数ｆｔを以下のように設定する。例えば、被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔの値が被試験体最大加速度振幅Ｙａｍ（１）の値とＹａｍ（２）の値の間にある場合、正弦波の加振周波数ｆｔは次式（１３）から求められる。
【００８２】
ｆｔ＝ｆｓ（１）＋（Ｙａｔ−Ｙａｍ（１））／（Ｙａｍ（２）−Ｙａｍ（１））
×（ｆｓ（２）−ｆｓ（１）） ・・・・・・・・（１３）
また、正弦波である指令加速度波形Ｘｆａｔの目標加速度振幅Ｘａｔは次式（１４）から求められる。
Ｘａｔ＝Ｘａ（１）＋（Ｙａｔ−Ｙａｍ（１））／（Ｙａｍ（２）−Ｙａｍ（１））
×（Ｘａ（２）−Ｘａ（１）） ・・・・・・・・・・・・・・・（１４）
以上で、被試験体１３を目標加速度振幅Ｘａｔで本振動試験するときに用いる指令加速度波形Ｘｆａｔを生成する条件が設定される。
【００８３】
なお、被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔの値が被試験体最大加速度振幅Ｙａｍ（１）〜Ｙａｍ（ｎ）までの範囲の外にある場合は、最寄りの２点のＹａｍ（１），Ｙａｍ（２）の値、又は最寄りの２点のＹａｍ（ｎ−１），Ｙａｍ（ｎ）の値から直線外挿により被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔに対する本振動試験において用いる正弦波である指令加速度波形Ｘｆａｔの加振周波数ｆｔと目標加速度振幅Ｘａｔとを設定する。
このとき加振時間も、例えば、所定のプリセット値に設定される。
【００８４】
ステップＳ２１３では、本振動試験条件設定部４７は、本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、変位量振幅Ｘｔ、目標加速度振幅Ｘａｔ、加振時間、並びに、被試験体１３の所定箇所（着目部位）の予測計算による加速度振幅Ｙａｔを入出力制御部４１に送り、表示装置９（図２参照）に表示させる（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの加振周波数ｆｔ、変位量振幅Ｘｔ、目標加速度振幅Ｘａｔ、加振時間、並びに、被試験体１３の所定箇所予の測計算による加速度振幅Ｙａｔを表示」）。
ちなみに、本振動試験条件設定部４７は、指令加速度波形Ｘｆａｔを、目標加速度振幅Ｘａｔと、加振周波数ｆｔを用いて２重時間積分をすることによって、目標変位量振幅Ｘｔの正弦波である指令波形Ｘｆｔを算出する。また、被試験体１３の所定箇所（着目部位の）予測計算による加速度振幅は被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔである。
この表示装置９における表示画面では、入力装置１０からの入力による修正の入力の受付けが可能となっており、例えば、「確認ＯＫ」、「修正入力終了」のアイコンボタンが用意されている。
【００８５】
ステップＳ２１４では、入出力制御部４１は、本振動試験条件の設定がユーザの意図するものを満たし、それで良いかどうかを確認する（「確認ＯＫ？」）。「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下された場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｆ）に従って、図１０のステップＳ２１７へ進み、「確認ＯＫ」のアイコンボタンが押下されない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１５へ進む。
ステップＳ２１５では、入出力制御部４１は、本振動試験の指令加速度波形Ｘｆａｔの加振周波数ｆｔ、目標加速度振幅Ｘａｔ、加振時間の修正受付を行う（「入力による修正受付」）。ステップＳ２１６では、入出力制御部４１は、修正入力終了」のアイコンボタンが押下されたか否か、つまり、修正入力終了か否かをチェックする。修正入力終了の場合（Ｙｅｓ）は、結合子（Ｆ）に従って、図１０のステップＳ２１７へ進み、修正入力終了でない場合（Ｎｏ）は、ステップＳ２１５を繰り返す。
ちなみに、前記したステップＳ２０１〜Ｓ２１６は、本振動試験（本番の振動試験）のための準備であり、ステップＳ２１７〜Ｓ２２０が本振動試験の実行である。
【００８６】
ステップＳ２１７では、指令波形生成部４２は、ステップＳ２１２〜Ｓ２１５において設定された指令加速度波形Ｘｆａｔの目標加速度振幅Ｘａｔ、加振周波数ｆｔの条件に基づいて、指令波形Ｘｆｔを生成する（「本振動試験の指令波形Ｘｆｔの生成」）。この指令波形Ｘｆｔは、指令加速度波形Ｘｆａｔを２重時間積分することによって容易に得られる。そして、指令波形生成部４２は、生成した指令波形Ｘｆｔを指令波形出力制御部４３に出力するとともに、目標加速度振幅Ｘａｔを応答波形取得部に４４に入力する。
ここで、ステップＳ２１２〜Ｓ２１７が、特許請求の範囲に記載の「第２の指令波形生成手段」に対応する。
【００８７】
そして、ステップＳ２１８では、指令波形出力制御部４３は、指令波形生成部４２から入力された指令波形Ｘｆｔを、所定のサンプリング周期でサンプリングして、指令波形信号Ｗｓを生成して一時記憶し、一時記憶された指令波形信号Ｗｓを逐次サーボ制御装置３に入力する（「指令波形Ｘｆｔの出力制御」）。ちなみに、この指令波形出力制御部４３での指令波形Ｘｆの所定のサンプリング周期は、加振周波数ｆｔに対して十分精度の良いサンプリングとなるように指令波形出力制御部４３において自動的に設定される。
【００８８】
そして、サーボ制御装置３が、入力された指令波形信号Ｗｓに基づいて油圧加振機２を駆動して、テーブル１を加振する（「油圧加振機動作」）。
ステップＳ２１９では、応答波形取得部４４が、加振によるテーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータを取得する。テーブル１の変位量、テーブルの加速度、並びに被試験体の所定箇所（着目部位）の変位量及び加速度のデータは、例えば、指令波形出力制御部４３で自動的に設定されたサンプリング周期を用いて、それぞれ変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号をデジタルデータとして取得される。
ステップＳ２２０で取得された前記各種センサからの信号は、目標加速度振幅Ｘａｔと対応させて記憶部４６に記憶されるとともに、応答波形表示処理部４８に送られる。応答波形表示処理部４８は、前記各種センサからの信号のデジタルデータを波形表示処理し、入出力制御部４１を介して表示装置９に変位センサ５、加速度センサ６、変位センサ１４、加速度センサ１５からの信号波形として時間軸に沿って表示させるとともに、加振時間が終了した段階で入力装置１０からの指令入力に応じてプリンタ（図示せず）からプリント出力させる（「取得されたデータを表示及びプリント出力」）。
【００８９】
これにより、加速度振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性（図１２参照）の取得と、取得された振動特性に基づく被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔを得る本振動試験が終了する。
【００９０】
このような加速度振幅設定モードによる被試験体１３の振動特性の取得方法によれば、被試験体１３の振動特性を得るための予測計算に非常に時間やコストが掛かったりする複雑な被試験体１３に対して容易に、短時間の振動試験を行うだけで被試験体１３の振動特性が取得できる。そして、取得された振動特性に基づき被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔを得て、本振動試験の条件を容易に設定できる。
【００９１】
従って、従来技術のように本振動試験前に被試験体１３を加振させながら、加振周波数や加振時のテーブル１の変位量振幅を変化させて被試験体１３の目標加速度振幅Ｙａｔを得ることができる加振条件を、時間を掛けてチューニング設定するという煩わしい作業を軽減又は時間短縮できる。その結果、本振動試験の前に被試験体１３を長時間にわたって加振し続けて、被試験体１３を変形又は破損させるおそれを回避することができる。
更に、過大な振動を被試験体に加えるおそれがなく、振動試験を被試験体１３の許容加速度振幅の加振で実施できる。本実施形態により、振動試験装置１００の運用効率が高まる。
【００９２】
なお、本実施形態の振動試験装置１００は、一方向（図１において左右方向）に加振するものを例に示したが、被試験体１３を上下方向に加振できるものであっても良く、また被試験体１３を水平方向に一方向と上下方向との複数方向、又は、水平方向に二方向と上下方向とに加振できるものでも良い。更に、油圧加振機２の据え付け方も図１以外の方法、例えば、基礎８（図１参照）に埋め込む代わりに剛性の高いフレームを設けてそれに固定する方法でも良い。加振機も油圧加振機を例としたが、電磁加振機等の他の種類の加振機でもよい。
また、本実施形態では、応答波形取得部４４（図２参照）、被試験体１３の応答波形計算処理部４５（図２参照）や本振動試験条件設定部４７（図２参照）の機能を加振制御装置４に設けているが、加振制御装置４と通信可能に接続されたコンピュータ等でこれらの機能を処理するようにしても良い。その場合、加振制御装置４とサーボ制御装置３とを一体化した制御装置としても良い。
【符号の説明】
【００９３】
１ テーブル
２ 油圧加振機（加振機）
２ａ 駆動部
３ サーボ制御装置
４ 加振制御装置
５ 変位センサ（制御用センサ、テーブル応答センサ、第２の変位センサ）
６ 加速度センサ（テーブル応答センサ、第２の加速度センサ）
７ 軸受
８ 基礎
９ 表示装置
１０ 入力装置（入力手段）
１１ 荷重センサ（制御用センサ）
１２Ａ，１２Ｂ 圧力センサ（制御用センサ）
１３ 被試験体
１４ 変位センサ（被試験体応答センサ、第１の変位センサ）
１５ 加速度センサ（被試験体応答センサ、第１の加速度センサ）
４１ 入出力制御部
４２ 指令波形生成部（第１の指令波形生成手段、第１の指令波形生成手段）
４３ 指令波形出力制御部(制御出力手段)
４４ 応答波形取得部
４５ 応答波形計算処理部（振動特性演算手段）
４６ 記憶部（記憶手段）
４７ 本振動試験条件設定部（第２の指令波形生成手段）
４８ 応答波形表示処理部
５１，５３ マップ
１００ 振動試験装置
ａ１ 開始加振変位量振幅
ａ２ 開始加振加速度振幅
ｂ１ 加振変位量振幅増加量
ｂ２ 加振加速度振幅増加量
ｃ１，ｃ２ 開始周波数
ｄ１，ｄ２ 終了周波数
ｅ１ 終了被試験体変位量振幅
ｅ２ 終了被試験体加速度振幅
ｆ 加振周波数
ｆｓ 被試験体固有振動数
ｆｔ 加振周波数
Ｇ 伝達関数変位量振幅比
Ｇａ 伝達関数加速度振幅比
Ｗｓ 指令波形信号（加振指令信号）
Ｘ 指令変位量振幅（指令振幅）
Ｘｆ 指令波形
Ｘｔ 目標変位量振幅
Ｘａ 指令加速度振幅（指令振幅）
Ｘｆｔ 本振動試験の指令波形
Ｘｆａ 指令加速度波形
Ｘａｔ 目標加速度振幅
Ｘｆａｔ 指令加速度波形
Ｙｍ 被試験体最大変位量振幅
Ｙｆ 被試験体変位量応答波形
Ｙｔ 被試験体目標変位量振幅（被試験体の目標の最大振幅）
Ｙｆａ 被試験体加速度応答波形
Ｙａｍ 被試験体最大加速度振幅
Ｙａｔ 目標加速度振幅（被試験体の目標の最大振幅）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を搭載するテーブルと、該テーブルを加振する加振機と、該加振機を制御するサーボ制御装置と、該サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する加振制御装置と、前記加振機の変位量及び圧力、前記加振機から前記テーブルに加えられる荷重を検出する複数の制御用センサと、前記テーブルの変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出するテーブル応答センサと、被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出する被試験体応答センサと、を備えた振動試験装置において、
前記加振制御装置は、
少なくとも前記指令波形の生成のための振動の変位量の振幅又は振動の加速度の振幅のいずれかである指令振幅の入力を受付ける入力手段と、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に基づいて前記指令波形を生成する第１の指令波形生成手段と、
前記第１の指令波形生成手段において生成された前記指令波形に基づいて、前記サーボ制御装置に前記指令波形を加振指令信号として出力する制御出力手段と、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段で生成された前記指令波形の前記指令振幅と、前記被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数を演算並びに前記被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかの最大振幅を演算する振動特性演算手段と、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に対応させて、前記振動特性演算手段において演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数組の前記指令振幅と、前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、前記入力手段から入力された本番の振動試験の際の前記被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の前記指令振幅とそれに対応する前記指令波形とを生成し、前記制御出力手段に前記加振指令信号として出力する第２の指令波形生成手段と、を有し、
前記制御出力手段が前記第２の指令波形生成手段から出力された前記指令波形を前記サーボ制御装置に加振指令信号として出力し、前記加振機を作動させて本番の振動試験を行わせるとともに、
前記サーボ制御装置が、前記複数の制御用センサ及びテーブル応答センサからの信号に基づいて前記加振機が前記制御出力手段から出力された前記指令波形の振動を前記テーブルに加えるようにフィードバック制御することを特徴とする振動試験装置。
【請求項２】
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、前記指令波形を、周波数を変化させて生成することを特徴とする請求項１に記載の振動試験装置。
【請求項３】
被試験体を搭載するテーブルと、該テーブルを加振する加振機と、該加振機を制御するサーボ制御装置と、該サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する加振制御装置と、前記加振機の変位量及び圧力、前記加振機から前記テーブルに加えられる荷重を検出する複数の制御用センサと、前記テーブルの変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出するテーブル応答センサと、被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出する被試験体応答センサと、を備えた振動試験装置における制御方法であって、
前記加振制御装置は、入力手段、第１の指令波形生成手段、制御出力手段、振動特性演算手段、記憶手段、第２の指令波形生成手段を有し、
前記入力手段から少なくとも前記指令波形の生成のための振動の変位量の振幅及び振動の加速度の振幅のいずれかである指令振幅の入力を受付け、
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された前記指令振幅に基づいて前記指令波形を生成し、
前記制御出力手段は、前記第１の指令波形生成手段において生成された前記指令波形に基づいて、前記サーボ制御装置に前記指令波形を加振指令信号として出力し、
前記振動特性演算手段は、前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段で生成された前記指令波形の前記指令振幅と、前記被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数を演算並びに前記被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかの最大振幅を演算し、更に、前記入力手段から入力された前記指令振幅に対応させて、前記振動特性演算手段において演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を前記記憶手段に記憶させ、
前記第２の指令波形生成手段は、前記記憶手段に記憶された複数組の前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、前記入力手段から入力された本番の振動試験の際の前記被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の前記指令振幅とそれに対応する前記指令波形とを生成し、前記制御出力手段に前記加振指令信号として出力し、
前記制御出力手段が前記第２の指令波形生成手段から出力された前記指令波形を前記サーボ制御装置に加振指令信号として出力し、前記加振機を作動させて本番の振動試験を行わせるとともに、
前記サーボ制御装置が、前記複数の制御用センサ及びテーブル応答センサからの信号に基づいて前記加振機が前記制御出力手段から出力された前記指令波形の振動を前記テーブルに加えるようにフィードバック制御することを特徴とする振動試験装置における制御方法。
【請求項４】
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、前記指令波形を、周波数を変化させて生成することを特徴とする請求項３に記載の振動試験装置における制御方法。
【請求項５】
被試験体をテーブルに搭載し、加振機で加振し、前記被試験体の応答振動を検出して振動試験する振動試験装置において、
前記加振機を制御するサーボ制御装置と、
前記サーボ制御装置を制御する加振制御装置と、
前記被試験体の所定の部位の前記応答振動における応答変位量を検出する第１の変位センサと、
前記被試験体の所定の部位の前記応答振動における応答加速度を検出する第１の加速度センサと、
を備え、
前記加振制御装置は、
少なくとも指令波形の生成ための指令振幅の入力を受付ける入力手段と、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に基づいて前記指令波形を生成する第１の指令波形生成手段と、
前記第１の指令波形生成手段において生成された前記指令波形に基づいて、前記サーボ制御装置に前記指令波形を加振指令信号として出力する制御出力手段と、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段で生成された前記指令波形の前記指令振幅と、前記第１の変位センサ又は前記第１の加速度センサからの信号と、を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を演算する振動特性演算手段と、
少なくとも前記指令波形の前記指令振幅と、前記振動特性演算手段により演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅と、を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする振動試験装置。
【請求項６】
前記加振制御装置は、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に対応させて、前記振動特性演算手段において演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数組の前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、前記入力手段から入力された本番の振動試験の際の前記被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の前記指令振幅とそれに対応する前記指令波形とを生成し、前記制御出力手段に前記加振指令信号として出力する第２の指令波形生成手段と、を有し、
前記制御出力手段が前記第２の指令波形生成手段から出力された前記指令波形を前記サーボ制御装置に加振指令信号として出力し、前記加振機を作動させて本番の振動試験を行わせることを特徴とする請求項５に記載の振動試験装置。
【請求項７】
前記指令振幅と、前記被試験体の最大振幅とは、
前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における変位量の目標振幅と、前記第１の変位センサが設置された前記被試験体の部位における前記第１の変位センサにより検出された前記応答変位量の最大振幅、
又は、前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における加速度の目標振幅と、前記第１の加速度センサが設置された前記被試験体の部位における前記第１の加速度センサにより検出された前記応答加速度の最大振幅
のいずれかの組み合わせであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動試験装置。
【請求項８】
前記振動特性演算手段は、
前記指令振幅が、前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における変位量の目標振幅の場合は、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段に入力された前記指令振幅に対し、少なくとも前記第１の変位センサが検出した前記応答変位量を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の変位センサが検出した前記応答変位量の最大振幅を演算し、
複数組の前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の変位センサが検出した前記応答変位量の最大振幅の対応関係を、前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動試験装置。
【請求項９】
前記振動特性演算手段は、
前記指令振幅が、前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における加速度の目標振幅の場合は、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段に入力された前記指令振幅に対し、少なくとも前記第１の加速度センサが検出した前記応答加速度を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の加速度センサが検出した前記応答加速度の最大振幅を演算し、
複数の前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の加速度センサが検出した前記応答加速度の最大振幅の対応関係を前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動試験装置。
【請求項１０】
前記指令波形に基づく前記加振機による前記テーブルの変位量を検出する第２の変位センサと、
前記指令波形に基づく前記加振機による前記テーブルの加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記指令波形に基づく前記テーブルに前記加振機から加えられる荷重を検出する荷重センサと、を備え、
前記サーボ制御装置は、前記制御出力手段からの前記指令波形に基づいて、前記加振機を制御するとき、
前記指令波形が、前記テーブルに前記加振機が加える変位量の目標振幅に基づいて生成されている場合は、前記荷重センサからの信号と前記第２の変位センサからの信号をフィードバックして、前記指令波形となるように前記加振機を制御し、
前記指令波形が、前記テーブルに前記加振機が加える加速度の目標振幅に基づいて生成されている場合は、前記荷重センサからの信号と前記第２の加速度センサからの信号をフィードバックして、前記指令波形となるように前記加振機を制御することを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の振動試験装置。
【請求項１１】
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、前記指令波形を、周波数を変化させて生成することを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の振動試験装置。
【請求項１】
被試験体を搭載するテーブルと、該テーブルを加振する加振機と、該加振機を制御するサーボ制御装置と、該サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する加振制御装置と、前記加振機の変位量及び圧力、前記加振機から前記テーブルに加えられる荷重を検出する複数の制御用センサと、前記テーブルの変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出するテーブル応答センサと、被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出する被試験体応答センサと、を備えた振動試験装置において、
前記加振制御装置は、
少なくとも前記指令波形の生成のための振動の変位量の振幅又は振動の加速度の振幅のいずれかである指令振幅の入力を受付ける入力手段と、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に基づいて前記指令波形を生成する第１の指令波形生成手段と、
前記第１の指令波形生成手段において生成された前記指令波形に基づいて、前記サーボ制御装置に前記指令波形を加振指令信号として出力する制御出力手段と、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段で生成された前記指令波形の前記指令振幅と、前記被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数を演算並びに前記被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかの最大振幅を演算する振動特性演算手段と、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に対応させて、前記振動特性演算手段において演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数組の前記指令振幅と、前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、前記入力手段から入力された本番の振動試験の際の前記被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の前記指令振幅とそれに対応する前記指令波形とを生成し、前記制御出力手段に前記加振指令信号として出力する第２の指令波形生成手段と、を有し、
前記制御出力手段が前記第２の指令波形生成手段から出力された前記指令波形を前記サーボ制御装置に加振指令信号として出力し、前記加振機を作動させて本番の振動試験を行わせるとともに、
前記サーボ制御装置が、前記複数の制御用センサ及びテーブル応答センサからの信号に基づいて前記加振機が前記制御出力手段から出力された前記指令波形の振動を前記テーブルに加えるようにフィードバック制御することを特徴とする振動試験装置。
【請求項２】
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、前記指令波形を、周波数を変化させて生成することを特徴とする請求項１に記載の振動試験装置。
【請求項３】
被試験体を搭載するテーブルと、該テーブルを加振する加振機と、該加振機を制御するサーボ制御装置と、該サーボ制御装置に指令波形を加振指令信号として出力する加振制御装置と、前記加振機の変位量及び圧力、前記加振機から前記テーブルに加えられる荷重を検出する複数の制御用センサと、前記テーブルの変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出するテーブル応答センサと、被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかを検出する被試験体応答センサと、を備えた振動試験装置における制御方法であって、
前記加振制御装置は、入力手段、第１の指令波形生成手段、制御出力手段、振動特性演算手段、記憶手段、第２の指令波形生成手段を有し、
前記入力手段から少なくとも前記指令波形の生成のための振動の変位量の振幅及び振動の加速度の振幅のいずれかである指令振幅の入力を受付け、
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された前記指令振幅に基づいて前記指令波形を生成し、
前記制御出力手段は、前記第１の指令波形生成手段において生成された前記指令波形に基づいて、前記サーボ制御装置に前記指令波形を加振指令信号として出力し、
前記振動特性演算手段は、前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段で生成された前記指令波形の前記指令振幅と、前記被試験体応答センサからの信号と、を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数を演算並びに前記被試験体の変位量及び加速度の少なくともいずれかの最大振幅を演算し、更に、前記入力手段から入力された前記指令振幅に対応させて、前記振動特性演算手段において演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を前記記憶手段に記憶させ、
前記第２の指令波形生成手段は、前記記憶手段に記憶された複数組の前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、前記入力手段から入力された本番の振動試験の際の前記被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の前記指令振幅とそれに対応する前記指令波形とを生成し、前記制御出力手段に前記加振指令信号として出力し、
前記制御出力手段が前記第２の指令波形生成手段から出力された前記指令波形を前記サーボ制御装置に加振指令信号として出力し、前記加振機を作動させて本番の振動試験を行わせるとともに、
前記サーボ制御装置が、前記複数の制御用センサ及びテーブル応答センサからの信号に基づいて前記加振機が前記制御出力手段から出力された前記指令波形の振動を前記テーブルに加えるようにフィードバック制御することを特徴とする振動試験装置における制御方法。
【請求項４】
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、前記指令波形を、周波数を変化させて生成することを特徴とする請求項３に記載の振動試験装置における制御方法。
【請求項５】
被試験体をテーブルに搭載し、加振機で加振し、前記被試験体の応答振動を検出して振動試験する振動試験装置において、
前記加振機を制御するサーボ制御装置と、
前記サーボ制御装置を制御する加振制御装置と、
前記被試験体の所定の部位の前記応答振動における応答変位量を検出する第１の変位センサと、
前記被試験体の所定の部位の前記応答振動における応答加速度を検出する第１の加速度センサと、
を備え、
前記加振制御装置は、
少なくとも指令波形の生成ための指令振幅の入力を受付ける入力手段と、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に基づいて前記指令波形を生成する第１の指令波形生成手段と、
前記第１の指令波形生成手段において生成された前記指令波形に基づいて、前記サーボ制御装置に前記指令波形を加振指令信号として出力する制御出力手段と、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段で生成された前記指令波形の前記指令振幅と、前記第１の変位センサ又は前記第１の加速度センサからの信号と、を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を演算する振動特性演算手段と、
少なくとも前記指令波形の前記指令振幅と、前記振動特性演算手段により演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅と、を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする振動試験装置。
【請求項６】
前記加振制御装置は、
前記入力手段から入力された前記指令振幅に対応させて、前記振動特性演算手段において演算された前記被試験体の固有振動数及び最大振幅を記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数組の前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報を参照して、前記入力手段から入力された本番の振動試験の際の前記被試験体の目標の最大振幅を得るように、本番の振動試験の際の前記指令振幅とそれに対応する前記指令波形とを生成し、前記制御出力手段に前記加振指令信号として出力する第２の指令波形生成手段と、を有し、
前記制御出力手段が前記第２の指令波形生成手段から出力された前記指令波形を前記サーボ制御装置に加振指令信号として出力し、前記加振機を作動させて本番の振動試験を行わせることを特徴とする請求項５に記載の振動試験装置。
【請求項７】
前記指令振幅と、前記被試験体の最大振幅とは、
前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における変位量の目標振幅と、前記第１の変位センサが設置された前記被試験体の部位における前記第１の変位センサにより検出された前記応答変位量の最大振幅、
又は、前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における加速度の目標振幅と、前記第１の加速度センサが設置された前記被試験体の部位における前記第１の加速度センサにより検出された前記応答加速度の最大振幅
のいずれかの組み合わせであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動試験装置。
【請求項８】
前記振動特性演算手段は、
前記指令振幅が、前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における変位量の目標振幅の場合は、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段に入力された前記指令振幅に対し、少なくとも前記第１の変位センサが検出した前記応答変位量を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の変位センサが検出した前記応答変位量の最大振幅を演算し、
複数組の前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の変位センサが検出した前記応答変位量の最大振幅の対応関係を、前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動試験装置。
【請求項９】
前記振動特性演算手段は、
前記指令振幅が、前記加振機が前記テーブルに加える前記指令波形における加速度の目標振幅の場合は、
前記サーボ制御装置が前記加振指令信号に応じて前記加振機を作動させた際に、前記第１の指令波形生成手段に入力された前記指令振幅に対し、少なくとも前記第１の加速度センサが検出した前記応答加速度を取得するとともに、前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の加速度センサが検出した前記応答加速度の最大振幅を演算し、
複数の前記指令振幅に対する前記被試験体の固有振動数及び前記第１の加速度センサが検出した前記応答加速度の最大振幅の対応関係を前記指令振幅と前記被試験体の固有振動数及び最大振幅との対応関係の情報として前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の振動試験装置。
【請求項１０】
前記指令波形に基づく前記加振機による前記テーブルの変位量を検出する第２の変位センサと、
前記指令波形に基づく前記加振機による前記テーブルの加速度を検出する第２の加速度センサと、
前記指令波形に基づく前記テーブルに前記加振機から加えられる荷重を検出する荷重センサと、を備え、
前記サーボ制御装置は、前記制御出力手段からの前記指令波形に基づいて、前記加振機を制御するとき、
前記指令波形が、前記テーブルに前記加振機が加える変位量の目標振幅に基づいて生成されている場合は、前記荷重センサからの信号と前記第２の変位センサからの信号をフィードバックして、前記指令波形となるように前記加振機を制御し、
前記指令波形が、前記テーブルに前記加振機が加える加速度の目標振幅に基づいて生成されている場合は、前記荷重センサからの信号と前記第２の加速度センサからの信号をフィードバックして、前記指令波形となるように前記加振機を制御することを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の振動試験装置。
【請求項１１】
前記第１の指令波形生成手段は、前記入力手段から入力された周波数変化情報に基づいて、前記指令波形を、周波数を変化させて生成することを特徴とする請求項５から請求項９のいずれか１項に記載の振動試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２３７６３４（Ｐ２０１２−２３７６３４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６４６８（Ｐ２０１１−１０６４６８）
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１１日（２０１１．５．１１）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
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