油圧ジャッキ制御装置、油圧ジャッキ制御システム、プログラム、記録媒体
【課題】対象物の挙動に応じて油圧ジャッキの制御則を柔軟に更新することを可能とする油圧ジャッキ制御システム等を提供する。
【解決手段】制御コンピュータ３１のＣＰＵ３２は、制御則等の初期条件が入力されると、現在の状態（計測情報及び演算情報）及び制御則に基づいて最終制御目標値を算出し、さらに、各ステップ毎の制御目標値を算出し、対象ステップの制御目標値と実際の状態との偏差が許容誤差範囲内となるまで同一ステップにおいて油圧ジャッキを制御し、許容誤差範囲内となったら、次のステップから処理を繰り返す。制御則に関しては、任意の計測チャンネルの計測値及び指定値、任意の演算チャンネルの演算値及び指定値に基づいて算出することができる。
【解決手段】制御コンピュータ３１のＣＰＵ３２は、制御則等の初期条件が入力されると、現在の状態（計測情報及び演算情報）及び制御則に基づいて最終制御目標値を算出し、さらに、各ステップ毎の制御目標値を算出し、対象ステップの制御目標値と実際の状態との偏差が許容誤差範囲内となるまで同一ステップにおいて油圧ジャッキを制御し、許容誤差範囲内となったら、次のステップから処理を繰り返す。制御則に関しては、任意の計測チャンネルの計測値及び指定値、任意の演算チャンネルの演算値及び指定値に基づいて算出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ジャッキの制御を行う油圧ジャッキ制御システム等に関する。詳細には、対象物の挙動に応じて、油圧ジャッキの制御を行う油圧ジャッキ制御システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ジャッキの制御は、荷重制御あるいは変位制御により行われる。従来の荷重制御では、油圧ジャッキが荷重の指示値（上限、下限あるいは上下限）に対して、実際の荷重がその条件を満足するかどうかを判定して行う。また、従来の変位制御では、油圧ジャッキがストロークの指示値（上限、下限あるいは上下限）に対して、実際のストロークがその条件を満足するかどうかを判定して行う（例えば、［非特許文献１］参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】「油圧ジャッキ制御システム」、ＫＴＩ−ＳＨＥＥＴ、鹿島建設株式会社、１９９８年、９８１１２０００ＳＡ、ＴＸ−０４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、荷重を作用させる対象物の挙動が線形（荷重と変位の関係が直線関係になる場合）ではなく、非線形（荷重と変位の関係が直線関係で表せない場合、あるいは、荷重の履歴に応じて同じ荷重でも複数の変位になり得る場合）である場合には、予め、荷重と変位との関係が明らかになっていないと、従来の油圧ジャッキ制御システムは適用できないという問題点がある。
特に、複数の油圧ジャッキを制御する場合には、任意の油圧ジャッキの荷重およびストロークの増減によって、他の油圧ジャッキの荷重およびストロークが影響を受けるため、単純に、単独の油圧ジャッキの荷重及び変位制御の制御則を複数の油圧ジャッキ制御に拡張することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、対象物の挙動に応じて油圧ジャッキの制御則を柔軟に更新することを可能とする油圧ジャッキ制御システム等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】
前述した目的を達成するために第１の発明は、対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、に接続され、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御装置であって、前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、初期条件を入力する初期条件入力手段と、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御装置である。
【０００７】
第１の発明では、油圧ジャッキ制御装置は、計測情報、演算情報、制御情報を保持し、初期条件が入力されると、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの制御情報を算出し、制御情報と実際の状態を示す計測情報及び演算情報との偏差に基づいて、油圧ジャッキへの圧油を制御し、油圧ジャッキの駆動制御を行う。
【０００８】
油圧ジャッキ制御装置は、電算処理を行う装置であり、例えば、制御コンピュータ、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。
計測情報は、センサに関する情報を示し、計測チャンネル毎に保持される。
演算情報は、計測情報から所定の演算式に基づいて導出される情報を示し、演算チャンネル毎に保持される。
制御情報は、油圧ジャッキの制御に関する情報を示し、制御チャンネル毎に保持される。
【０００９】
また、初期条件は、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報の現在値あるいは指定値から、任意の１つのチャンネルの制御情報の最終制御目標値を導出する制御則を含み、油圧ジャッキ制御装置は、この制御則に基づいて最終制御目標値を算出するようにしてもよい。
また、初期条件は、さらに、油圧ジャッキの制御の段階を示すステップの数、ステップ毎の刻み値等を含み、油圧ジャッキ制御装置は、最終制御目標値に基づいて各ステップ毎の制御目標値を算出するようにしてもよい。
【００１０】
また、初期条件は、さらに、各ステップにおける許容誤差を含み、油圧ジャッキ制御装置は、実際の状態を示す計測情報及び演算情報と各ステップ毎の制御目標値との偏差が許容誤差の範囲内となる迄、同一ステップにおいて油圧ジャッキの制御を繰り返すようにしてもよい。
また、初期条件は、停止則を含み、実際の状態を示す計測情報あるいは演算情報が停止則を満たす場合、油圧ジャッキの制御を停止するようにしてもよい。
また、自動制御と手動制御とを切り替えるようにしてもよい。
【００１１】
第１の発明の油圧ジャッキ制御装置では、自動制御の開始時に、制御則等の初期条件を入力して油圧ジャッキの制御を行い、工事毎、実験毎、あるいは、制御の開始・再開毎に制御則を変更することができるので、汎用性を向上させることができる。
また、制御則に関しては、任意の計測チャンネルの計測値及び指定値、任意の演算チャンネルの演算値及び指定値に基づいて算出することができるので、対象物を意図なく破壊したり傷付けることがないように、油圧ジャッキを制御することができる。
【００１２】
第２の発明は、コンピュータを第１の発明の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラムである。
第３の発明は、コンピュータを第１の発明の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
尚、上記のプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に保持させて流通させてもよいし、このプログラムを通信回線を介して送受することもできる。
【００１３】
第４の発明は、対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、前記油圧ジャッキ及び前記センサに接続される制御装置と、を備え、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御システムであって、前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、初期条件を入力する初期条件入力手段と、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、対象物の挙動に応じて油圧ジャッキの制御則を柔軟に更新することを可能とする油圧ジャッキ制御システム等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る油圧ジャッキ制御システム等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１６】
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る油圧ジャッキ制御システム１の構成について説明する。
図１は、油圧ジャッキ制御システム１の概略構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す油圧ジャッキ制御システム１では、対象物３に複数の油圧ジャッキ５−１、５−２、５−３、…が設けられ、各油圧ジャッキ５は、油圧ホースにより電磁弁ボックス７を介して油圧ポンプ９に接続される。
各油圧ジャッキ５及び対象物３には、それぞれ、センサ１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、…が設けられる。尚、センサ１１の種類、設置個所、設置数等は、特に限定されない。センサ１１としては、荷重センサ、圧力センサ、変位センサ等を用いることができる。
各センサ１１は、動ひずみアンプ２１、信号入力コネクタブロック２３、Ａ／Ｄボード２５を介して制御コンピュータ３１に接続される。
制御コンピュータ３１は、ＤＩＯボード２７、信号出力端子ボックス２９を介して電磁弁ボックス７に接続される。
【００１８】
対象物３は、油圧ジャッキ５による押引の対象であり、例えば、構造物、実験対象、試験体等である。
油圧ジャッキ５は、油圧により押引を行うジャッキである。
電磁弁ボックス７は、電磁的に弁の開閉を行う装置である。
油圧ポンプ９は、油圧の昇圧あるいは減圧を行う装置である。
【００１９】
各油圧ジャッキ５は、電磁弁ボックス７を介して、油圧ポンプ９から油の供給を受けることによりあるいは油圧ポンプ９に油を回収されることにより、対象物３に対して荷重を作用させ押引を行う。
電磁弁ボックス７は、制御コンピュータ３１からの制御信号に基づいて弁の開閉を行い、電磁弁ボックス７を介して油圧ポンプ９から油圧ジャッキ５に油を流し、あるいは、油圧ジャッキ５から電磁弁ボックスを介して油圧ポンプ９に油を戻し、油圧ジャッキ５の押引が行われる。
【００２０】
センサ１１は、油圧ジャッキ５の動作状況、対象物３の挙動等を把握するためのセンサである。センサ１１は、荷重センサ、圧力センサ、変位センサ等である。各油圧ジャッキ５、対象物３に設けるセンサ１１の数及び種類に特に制限はなく、例えば、油圧ジャッキ５−１に複数の荷重センサ、複数の圧力センサ、複数の変位センサを設けるようにしてもよい。
【００２１】
制御コンピュータ３１は、センサ１１からの計測信号の解析を行い、解析結果に基づいて油圧ジャッキ５を制御するための制御信号を出力する電子計算機である。制御コンピュータ３１は、ＣＰＵ３２、メモリ３３等を備える。また、制御コンピュータ３１は、ＩＦ３４（インタフェース）を介してディスプレイ３５、プリンタ３６、キーボード（マウス）３７、データベース３８に接続される。
制御コンピュータ３１としては、例えば、サーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。
【００２２】
ＣＰＵ３２（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、ハードディスク（図示しない）、ＲＯＭ（図示しない）、記録媒体（図示しない）等に格納される実行プログラム、ＯＳ（オペレーションシステム）のプログラム、アプリケーションプログラム等をメモリ３３に呼び出して実行し、演算処理（四則演算や比較演算等）、ハードウェアやソフトウェアの動作制御等を行い、後述する各種機能（図５、図６等参照。）を実現する。
メモリ３３は、各種実行プログラム、各種データ等を保持する記憶部である。
【００２３】
動ひずみアンプ２１は、各センサ１１を介して入手した油圧ジャッキ５及び対象物３の挙動に関する情報を電気アナログ信号に変換する装置であり、例えば、ひずみ等の微小な入力を増幅するシグナルコンディショナ等である。
【００２４】
信号入力コネクタブロック２３は、動ひずみアンプ２１とＡ／Ｄボード２５とを接続する装置である。
Ａ／Ｄボード２５は、動ひずみアンプ２１、信号入力コネクタブロック２３を介して入力された、各センサ１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する装置である。
ＤＩＯボード２７（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｂｏａｒｄ）は、デジタル信号を入力あるいは出力するためのインタフェース基板である。
信号出力端子ボックス２９は、制御コンピュータ３１が作成したＯＮ／ＯＦＦ情報に基づいて、電磁弁ボックス７に電磁弁の開放あるいは閉鎖に必要な電圧を供給する装置である。
【００２５】
制御コンピュータ３１は、油圧ジャッキ制御システム１の実行プログラムを起動し、Ａ／Ｄボード２５を介して入手した対象物３の挙動に関する情報をもとに、操作者が設定した制御に関する入力情報に従って、各油圧ジャッキ５に連結する油圧弁開閉に関するＯＮ／ＯＦＦ情報を作成し、ＤＩＯボード２７、信号出力端子ボックス２９を介して電磁弁７にＯＮ／ＯＦＦ情報を送り、油圧ジャッキ５を自動制御する。
【００２６】
制御コンピュータ３１はデジタル信号で動作する。制御コンピュータ３１に入力される情報、制御コンピュータ３１から出力する情報はすべてデジタルで処理される。電磁弁は、電気的にＯＮ／ＯＦＦでその状態を示すことが可能であり、ＤＩＯボード２７を用いることによって、電磁弁の情報は制御コンピュータ３１に入力することが可能になり、これとは逆に、電磁弁の状態を制御コンピュータ３１から出力することが可能である。
【００２７】
次に、図２〜図４を参照しながら、データベース３８が保持する計測情報４１、演算情報４２、制御情報４３について説明する。
【００２８】
図２は、計測情報４１の一形態を示す図である。
計測情報４１は、センサ１１に関する情報を示し、計測チャンネル毎に保持される。
図２に示す計測情報４１は、計測チャンネル１０１、使用有無１０２、名称１０３、単位１０４、計測値１０５、指定値１０６、停止下限値１０７、停止上限値１０８等の各フィールドを有する。
【００２９】
計測チャンネル１０１は、計測情報４１を特定するための識別子であり、例えば、「Ｋ１」である。計測チャンネル１０１は、各センサ１１に対応する。
使用有無１０２は、該当する計測チャンネルを使用するか否かを示し、例えば、「使用」である。
名称１０３は、該当する計測チャンネルの名称を示し、例えば、「軸力」、「水平力」である。
単位１０４は、該当する計測チャンネルの単位を示し、例えば、「ｋＮ」である。
【００３０】
計測値１０５は、該当する計測チャンネルにおける計測値を示し、例えば、「５００」である。
指定値１０６は、該当する計測チャンネルに対応する任意指定値、定数を示し、例えば、「６００」である。
停止下限値１０７及び停止上限値１０８は、それぞれ、停止条件を示す。
【００３１】
図３は、演算情報４２の一形態を示す図である。
演算情報４２は、計測情報４１から所定の演算式に基づいて導出される情報を示し、演算チャンネル毎に保持される。
図３に示す演算情報４２は、演算チャンネル２０１、使用有無２０２、名称２０３、単位２０４、演算式２０５、演算値２０６、指定値２０７、停止下限値２０８、停止上限値２０９等の各フィールドを有する。
【００３２】
演算チャンネル２０１は、演算情報４２を特定するための識別子であり、例えば、「Ｅ１」である。
使用有無２０２は、該当する演算チャンネルを使用するか否かを示し、例えば、「使用」である。
名称２０３は、該当する演算チャンネルの名称を示し、例えば、「曲げモーメント」、「鉛直変位」である。
単位２０４は、該当する演算チャンネルの単位を示し、例えば、「ｋＮ・ｍ」である。
【００３３】
演算式２０５は、計測情報４１から演算情報４２を導出するための演算式を示し、例えば、「（［チャンネルＫ３の計測値］＋［チャンネルＫ４の計測値］＋［チャンネルＫ５の計測値］＋［チャンネルＫ６の計測値］）／４」である。
演算値２０６は、該当する演算チャンネルにおける演算値を示し、例えば、「２５」である。
指定値２０７は、該当する演算チャンネルに対応する任意指定値、定数を示す。
停止下限値２０８及び停止上限値２０９は、それぞれ、停止条件を示す。
【００３４】
図４は、制御情報４３の一形態を示す図である。
制御情報４３は、油圧ジャッキ５の制御に関する情報を示し、制御チャンネル毎に保持される。
図４に示す制御情報４３は、制御チャンネル３０１、参照チャンネル３０２、最終制御目標値３０３、次ステップ制御目標値３０４、許容誤差３０５、刻み値３０６、ステップ数３０７、電磁弁動作３０８、押引切替チャンネル３０９、押引切替値３１０等の各フィールドを有する。
【００３５】
制御チャンネル３０１は、制御情報４３を特定するための識別子であり、例えば、「Ｓ１」である。
参照チャンネル３０２は、制御用のチャンネルとして参照するチャンネル（計測チャンネル等）を示し、例えば、「Ｋ１」である。
最終制御目標値３０３は、該当する制御チャンネルにおける、制御則あるいは最終制御目標値を示し、例えば、「＜チャンネルＫ１の指定値＞×２−［チャンネルＥ２の計測値］」、「＜チャンネルＫ２の指定値＞」である。
【００３６】
次ステップ制御目標値３０４は、ステップ毎あるいは次ステップの制御目標値を示し、例えば、「５１０」である。
許容誤差３０５は、対象ステップの制御目標値と実際の状態との間の許容誤差を示し、例えば、「±０．１」である。
刻み値３０６は、制御ステップのピッチを示し、例えば、「±１．５」である。
ステップ数３０７は、制御の段階を示すステップの数を示し、例えば、「２０」である。
【００３７】
次に、図５を参照しながら、油圧ジャッキ制御システム１の動作について説明する。
図５は、油圧ジャッキ制御システム１の動作を示すフローチャートである。
尚、制御コンピュータ３１は、ハードディスクドライブ等に格納されているプログラム（実行プログラム、ＯＳのプログラム等）をメモリ３３上にロードしてＣＰＵ３２の制御の下に以下の各ステップを実行する。
【００３８】
制御コンピュータ３１の操作者は、キーボード３７等の入力手段を介して、初期条件を入力し、自動制御の開始を指示する。ＣＰＵ３２は、入力された初期条件をデータベース３８の計測情報４１、演算情報４２、制御情報４３に保存する（Ｓ５０１）。
尚、初期条件は、ステップ数、刻み値、最終制御目標値、許容誤差、指定値、停止条件等である。
【００３９】
操作者から自動制御の開始指示を受けると、ＣＰＵ３２は、データベース３８から計測情報４１、演算情報４２、制御情報４３をメモリ３３に読み出す（Ｓ５０３）。
ＣＰＵ３２は、各センサ１１の計測信号から、現在の状態（計測値及び演算値）を算出し、メモリ３３に保存する（Ｓ５０４）。
ＣＰＵ３２は、Ｓ５０１において入力された初期条件、制御情報４３の制御則あるいは最終制御目標値等に基づいて、各ステップ毎の制御目標値を算出し、メモリ３３に保存する（Ｓ５０５）。
【００４０】
ＣＰＵ３２は、制御情報４３の次ステップ制御目標値３０４、許容誤差３０５、計測情報４１の計測値１０４、演算情報４２の演算値２０６等を参照し、対象ステップの制御目標値と現在の状態（計測値あるいは演算値）との偏差を算出し、当該偏差が許容誤差範囲内であるか否かを判定する（Ｓ５０６）。
また、ＣＰＵ３２は、現在の状態（計測値あるいは演算値）が停止条件（計測情報４１の停止下限値１０７及び停止上限値１０８、演算情報４２の停止下限値２０８及び停止上限値２０９）を満たすか否かを判定する（Ｓ５０７）。
【００４１】
許容誤差範囲外であり（Ｓ５０６のＮｏ）、停止条件が満たされていない場合（Ｓ５０７のＮｏ）、ＣＰＵ３２は、偏差の正負及び大きさに応じて電磁弁ボックス７へ制御信号を出力し、油圧ポンプ９からの圧油を制御することにより、油圧ジャッキ５の押引及び開放（ｐｕｓｈ、ｐｕｌｌ、ｏｐｅｎ）を行い（Ｓ５０８）、各センサ１１の計測信号から現在の状態（計測値及び演算値）を算出し、メモリ３３に保存し（Ｓ５０９）、現在の状態（計測値及び演算値）、制御状況等をディスプレイ３５に表示し（Ｓ５１０）、Ｓ５０６からの処理を繰り返す。
【００４２】
許容誤差範囲内であり（Ｓ５０６のＹｅｓ）、対象ステップが最終ステップでない場合（Ｓ５１１のＮｏ）、ＣＰＵ３２は、次のステップとして処理を継続し（Ｓ５１２）、Ｓ５０９からの処理を繰り返す。
停止条件を満たす場合（Ｓ５０７のＹｅｓ）、あるいは、対象ステップが最終ステップである場合（Ｓ５１１のＹｅｓ）、ＣＰＵ３２は、処理を停止する（Ｓ５１３）。
【００４３】
以上の過程を経て、制御コンピュータ３１のＣＰＵ３２は、制御則等の初期条件が入力されると、現在の状態（計測情報及び演算情報）及び制御則に基づいて最終制御目標値を算出し、さらに、各ステップ毎の制御目標値を算出し、対象ステップの制御目標値と実際の状態との偏差が許容誤差範囲内となるまで同一ステップにおいて油圧ジャッキを制御し、許容誤差範囲内となったら、次のステップから処理を繰り返す。
【００４４】
次に、図６、図７〜図１５を参照しながら、初期条件の入力（図５：Ｓ５０１）、表示処理（図５：Ｓ５１０）について説明する。
図６は、初期条件入力の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
最初に、油圧ジャッキの制御に必要なフィードバック信号用のセンサを取り付ける（Ｓ６０１）。
図７は、インタフェース設定画面を示す図である。
図７に示すように、操作者は、インタフェース設定画面５１において、モニタ間隔５３等を設定する（Ｓ６０２）。
図８は、使用チャンネル設定画面を示す図である。
図８に示すように、操作者は、使用チャンネル設定画面５５において、使用する油圧ジャッキを指定し、制御チャンネル５７を設定する（Ｓ６０３）。
図８に示すように、操作者は、使用チャンネル設定画面５５において、フィードバック信号入力用の計測チャンネル５９を設定する（Ｓ６０４）。
図８に示すように、操作者は、使用チャンネル設定画面５５において、演算チャンネル６１を設定する（Ｓ６０５）。
【００４６】
図９は、初期条件設定画面を示す図である。
図９に示すように、操作者は、初期条件設定画面６３において、初期条件（停止上下限値、任意指定値等）を計測チャンネル６５、演算チャンネル６７に設定する（Ｓ６０６）。
また、操作者は、初期条件設定画面６３において、フィードバック信号に用いる計測チャンネル、演算チャンネル、制御則、最終制御目標値、ステップ数、ステップ毎の刻み値、許容誤差等を制御チャンネル６９に設定する（Ｓ６０７〜Ｓ６０９）。
【００４７】
図１０は、バーグラフ設定画面を示す図である。
図１０に示すように、操作者は、バーグラフ設定画面７１において、バーグラフの表示設定を行う（Ｓ６１０）。
図１１は、履歴グラフ設定画面を示す図である。
図１１に示すように、操作者は、履歴グラフ設定画面７３において、履歴グラフの表示設定を行う（Ｓ６１１）。
【００４８】
図１２は、制御実行画面を示す図である。
図１２に示すように、操作者は、制御実行画面７５において、ボタン８１（「モニタ」）及びボタン８３（「自動制御」）を押下すると、油圧ジャッキ制御システム１は、自動制御を開始する（Ｓ６１２）。
【００４９】
また、制御コンピュータ３１のＣＰＵ３２は、制御実行画面７５において、現在の状態（モニタ状況）７７、制御状況７９を表示する。現在の状態７７としては、計測情報４１及び演算情報４２に関する事項がリアルタイムに表示される。制御状況７９としては、制御情報４３に関する事項がリアルタイムに表示される。
【００５０】
図１３は、バーグラフ画面を示す図である。
図１３のバーグラフ画面８７に示すように、バーグラフ設定画面７１での設定に基づいて、現在の状態がバーグラフにより表示される。
図１４は、履歴グラフ画面を示す図である。
図１４の履歴グラフ画面８９に示すように、履歴グラフ設定画面７３での設定に基づいて、状態の遷移状況等の履歴が履歴グラフにより表示される。
【００５１】
図１５は、手動制御画面を示す図である。
また、図１２において、ボタン８５（「手動制御」）が押下されると、自動制御から手動制御に切り替わる。操作者は、図１５に示す手動制御画面９１において、各油圧ジャッキ５毎に手動制御することができる。例えば、操作者は、ボタン９３を押下することにより、制御チャンネルＳ２の油圧ジャッキをＰＵＬＬ制御することができる。
【００５２】
このように、本発明の実施の形態に係る油圧ジャッキ制御システム１では、従来技術で実施されている、油圧ジャッキ単体の荷重およびストロークの制御に加えて、荷重、ストロークおよび対象物の挙動を同時に制御できる。
複数の油圧ジャッキにより対象物に荷重を加力する場合には、対象物が変位・変形・損傷することにより、任意の油圧ジャッキの荷重、ストロークの変化が他の油圧ジャッキの荷重、ストロークに大きな影響を及ぼすことがある。単独の油圧ジャッキを荷重、変位制御する構成則を単純に適用すると、当該油圧ジャッキの制御にかかわりなく荷重、変位の制限値（上限、下限、上限及び下限）に達するか、または、大きく超えることがあるため自動制御ができない。
一方、本発明の実施の形態に係る油圧ジャッキ制御システム１では、このような場合であっても、逐次、対象物の挙動を油圧ジャッキ制御にフィードバックして、複数の制御則を対象物の状態に応じて選択的に使い分けることにより自動制御を行うことができる。
【００５３】
次に、図１６及び図１７を参照しながら、６自由度加力装置に係る油圧ジャッキ制御システム１の実施の形態について説明する。
油圧ジャッキ制御システム１では、対象物、油圧ジャッキの数等について特に限定はなく、このシステムを様々な用途に用いることができる。以下、６自由度加力装置に関する油圧ジャッキ制御について説明する。
【００５４】
図１６は、６自由度加力装置７００の概略斜視図である。
図１７は、６自由度加力装置７００に係る加力制御システム８００の概略構成を示すブロック図である。
【００５５】
６自由度加力装置７００は、トラス状に組み立てられた６本の押引両働の油圧ジャッキ７０１とその両端に取り付けられた全方向に回転が可能なユニバーサルジョイント７０２、軸力専用の１本のセンタホールジャッキ（図示しない）、剛性の大きい加力ブロック７０３及び反力ブロック７０４等により構成される。
【００５６】
加力制御システム８００は、先述の油圧ジャッキ制御システム１とほぼ同様の構成である。６自由度加力装置７００の油圧ジャッキ７０１は、油圧ホース８０１を介して電磁弁ボックス７に連結され、６自由度加力装置７００及び対象物３に設けられるセンサ１１（ロードセル、制御用変位計等）は、ケーブル８０２を介して動ひずみアンプ２１に接続される。
【００５７】
加力制御システム８００は、６自由度加力装置７００の７本の油圧ジャッキをコンピュータ制御することにより、６自由度加力装置７００の中央に設置した試験体等の対象物３に任意の組合せ断面力を加力することができる。検討すべき部材の破壊想定位置に作用する組合せ断面力を再現することにより、部分模型による実験が可能になる。
【００５８】
例えば、油圧ジャッキ７０１−１〜７０１−６の軸力を、それぞれ、引張（−）、引張（−）、圧縮（＋）、圧縮（＋）、圧縮（＋）、圧縮（＋）と制御することにより、対象物３に対して曲げモーメント加力を行うことができる。
また、油圧ジャッキ７０１−１〜７０１−６の軸力を、それぞれ、圧縮（＋）、引張（−）、圧縮（＋）、引張（−）、圧縮（＋）、引張（−）と制御することにより、対象物３に対してねじりモーメント加力を行うことができる。
【００５９】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、油圧ジャッキ制御システム１では、自動制御の開始時に、制御則等の初期条件を入力して油圧ジャッキの制御を行い、工事毎、実験毎、あるいは、制御開始・再開毎に制御則を変更することができるので、汎用性を向上させることができる。
また、制御則に関しては、任意の計測チャンネルの計測値及び指定値、任意の演算チャンネルの演算値及び指定値に基づいて算出することができるので、対象物を意図なく破壊したり傷付けることがないように、油圧ジャッキを制御することができる。
尚、油圧ジャッキ制御システムにおける対象は、特に限定されず、このシステムを各種工事、破壊実験、非破壊実験等に用いることができ、例えば、橋梁仮支柱反力の制御、構造物免震支承の取付工事及び取替工事、大空間構造物のジャッキダウン工法、アーチ橋載荷試験、６自由度加力装置等に用いることができる。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる油圧ジャッキ制御システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】油圧ジャッキ制御システム１の概略構成を示すブロック図
【図２】計測情報４１の一形態を示す図
【図３】演算情報４２の一形態を示す図
【図４】制御情報４３の一形態を示す図
【図５】油圧ジャッキ制御システム１の動作を示すフローチャート
【図６】初期条件入力の流れを示すフローチャート
【図７】インタフェース設定画面を示す図
【図８】使用チャンネル設定画面を示す図
【図９】初期条件設定画面を示す図
【図１０】バーグラフ設定画面を示す図
【図１１】履歴グラフ設定画面を示す図
【図１２】制御実行画面を示す図
【図１３】バーグラフ画面を示す図
【図１４】履歴グラフ画面を示す図
【図１５】手動制御画面を示す図
【図１６】６自由度加力装置７００の概略斜視図
【図１７】６自由度加力装置７００に係る加力制御システム８００の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００６２】
１………油圧ジャッキ制御システム
３………対象物
５………油圧ジャッキ
７………電磁弁ボックス
９………油圧ポンプ
１１………センサ
２１………動ひずみアンプ
２３………信号入力コネクタブロック
２５………Ａ／Ｄボード
２７………ＤＩＯボード
２９………信号出力端子ボックス
３１………制御コンピュータ
３２………ＣＰＵ
３３………メモリ
３４………ＩＦ
３５………ディスプレイ
３６………プリンタ
３７………キーボード（マウス）
３８………データベース
４１………計測情報
４２………演算情報
４３………制御情報
５１………インタフェース設定画面
５５………使用チャンネル設定画面
６３………初期条件設定画面
７１………バーグラフ設定画面
７３………履歴グラフ設定画面
７５………制御実行画面
８７………バーグラフ画面
８９………履歴グラフ画面
９１………手動制御画面
７００………６自由度加力装置
８００………加力制御システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ジャッキの制御を行う油圧ジャッキ制御システム等に関する。詳細には、対象物の挙動に応じて、油圧ジャッキの制御を行う油圧ジャッキ制御システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ジャッキの制御は、荷重制御あるいは変位制御により行われる。従来の荷重制御では、油圧ジャッキが荷重の指示値（上限、下限あるいは上下限）に対して、実際の荷重がその条件を満足するかどうかを判定して行う。また、従来の変位制御では、油圧ジャッキがストロークの指示値（上限、下限あるいは上下限）に対して、実際のストロークがその条件を満足するかどうかを判定して行う（例えば、［非特許文献１］参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】「油圧ジャッキ制御システム」、ＫＴＩ−ＳＨＥＥＴ、鹿島建設株式会社、１９９８年、９８１１２０００ＳＡ、ＴＸ−０４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、荷重を作用させる対象物の挙動が線形（荷重と変位の関係が直線関係になる場合）ではなく、非線形（荷重と変位の関係が直線関係で表せない場合、あるいは、荷重の履歴に応じて同じ荷重でも複数の変位になり得る場合）である場合には、予め、荷重と変位との関係が明らかになっていないと、従来の油圧ジャッキ制御システムは適用できないという問題点がある。
特に、複数の油圧ジャッキを制御する場合には、任意の油圧ジャッキの荷重およびストロークの増減によって、他の油圧ジャッキの荷重およびストロークが影響を受けるため、単純に、単独の油圧ジャッキの荷重及び変位制御の制御則を複数の油圧ジャッキ制御に拡張することができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、対象物の挙動に応じて油圧ジャッキの制御則を柔軟に更新することを可能とする油圧ジャッキ制御システム等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】
前述した目的を達成するために第１の発明は、対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、に接続され、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御装置であって、前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、初期条件を入力する初期条件入力手段と、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御装置である。
【０００７】
第１の発明では、油圧ジャッキ制御装置は、計測情報、演算情報、制御情報を保持し、初期条件が入力されると、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの制御情報を算出し、制御情報と実際の状態を示す計測情報及び演算情報との偏差に基づいて、油圧ジャッキへの圧油を制御し、油圧ジャッキの駆動制御を行う。
【０００８】
油圧ジャッキ制御装置は、電算処理を行う装置であり、例えば、制御コンピュータ、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。
計測情報は、センサに関する情報を示し、計測チャンネル毎に保持される。
演算情報は、計測情報から所定の演算式に基づいて導出される情報を示し、演算チャンネル毎に保持される。
制御情報は、油圧ジャッキの制御に関する情報を示し、制御チャンネル毎に保持される。
【０００９】
また、初期条件は、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報の現在値あるいは指定値から、任意の１つのチャンネルの制御情報の最終制御目標値を導出する制御則を含み、油圧ジャッキ制御装置は、この制御則に基づいて最終制御目標値を算出するようにしてもよい。
また、初期条件は、さらに、油圧ジャッキの制御の段階を示すステップの数、ステップ毎の刻み値等を含み、油圧ジャッキ制御装置は、最終制御目標値に基づいて各ステップ毎の制御目標値を算出するようにしてもよい。
【００１０】
また、初期条件は、さらに、各ステップにおける許容誤差を含み、油圧ジャッキ制御装置は、実際の状態を示す計測情報及び演算情報と各ステップ毎の制御目標値との偏差が許容誤差の範囲内となる迄、同一ステップにおいて油圧ジャッキの制御を繰り返すようにしてもよい。
また、初期条件は、停止則を含み、実際の状態を示す計測情報あるいは演算情報が停止則を満たす場合、油圧ジャッキの制御を停止するようにしてもよい。
また、自動制御と手動制御とを切り替えるようにしてもよい。
【００１１】
第１の発明の油圧ジャッキ制御装置では、自動制御の開始時に、制御則等の初期条件を入力して油圧ジャッキの制御を行い、工事毎、実験毎、あるいは、制御の開始・再開毎に制御則を変更することができるので、汎用性を向上させることができる。
また、制御則に関しては、任意の計測チャンネルの計測値及び指定値、任意の演算チャンネルの演算値及び指定値に基づいて算出することができるので、対象物を意図なく破壊したり傷付けることがないように、油圧ジャッキを制御することができる。
【００１２】
第２の発明は、コンピュータを第１の発明の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラムである。
第３の発明は、コンピュータを第１の発明の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体である。
尚、上記のプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に保持させて流通させてもよいし、このプログラムを通信回線を介して送受することもできる。
【００１３】
第４の発明は、対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、前記油圧ジャッキ及び前記センサに接続される制御装置と、を備え、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御システムであって、前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、初期条件を入力する初期条件入力手段と、任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御システムである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、対象物の挙動に応じて油圧ジャッキの制御則を柔軟に更新することを可能とする油圧ジャッキ制御システム等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る油圧ジャッキ制御システム等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
【００１６】
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る油圧ジャッキ制御システム１の構成について説明する。
図１は、油圧ジャッキ制御システム１の概略構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示す油圧ジャッキ制御システム１では、対象物３に複数の油圧ジャッキ５−１、５−２、５−３、…が設けられ、各油圧ジャッキ５は、油圧ホースにより電磁弁ボックス７を介して油圧ポンプ９に接続される。
各油圧ジャッキ５及び対象物３には、それぞれ、センサ１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、…が設けられる。尚、センサ１１の種類、設置個所、設置数等は、特に限定されない。センサ１１としては、荷重センサ、圧力センサ、変位センサ等を用いることができる。
各センサ１１は、動ひずみアンプ２１、信号入力コネクタブロック２３、Ａ／Ｄボード２５を介して制御コンピュータ３１に接続される。
制御コンピュータ３１は、ＤＩＯボード２７、信号出力端子ボックス２９を介して電磁弁ボックス７に接続される。
【００１８】
対象物３は、油圧ジャッキ５による押引の対象であり、例えば、構造物、実験対象、試験体等である。
油圧ジャッキ５は、油圧により押引を行うジャッキである。
電磁弁ボックス７は、電磁的に弁の開閉を行う装置である。
油圧ポンプ９は、油圧の昇圧あるいは減圧を行う装置である。
【００１９】
各油圧ジャッキ５は、電磁弁ボックス７を介して、油圧ポンプ９から油の供給を受けることによりあるいは油圧ポンプ９に油を回収されることにより、対象物３に対して荷重を作用させ押引を行う。
電磁弁ボックス７は、制御コンピュータ３１からの制御信号に基づいて弁の開閉を行い、電磁弁ボックス７を介して油圧ポンプ９から油圧ジャッキ５に油を流し、あるいは、油圧ジャッキ５から電磁弁ボックスを介して油圧ポンプ９に油を戻し、油圧ジャッキ５の押引が行われる。
【００２０】
センサ１１は、油圧ジャッキ５の動作状況、対象物３の挙動等を把握するためのセンサである。センサ１１は、荷重センサ、圧力センサ、変位センサ等である。各油圧ジャッキ５、対象物３に設けるセンサ１１の数及び種類に特に制限はなく、例えば、油圧ジャッキ５−１に複数の荷重センサ、複数の圧力センサ、複数の変位センサを設けるようにしてもよい。
【００２１】
制御コンピュータ３１は、センサ１１からの計測信号の解析を行い、解析結果に基づいて油圧ジャッキ５を制御するための制御信号を出力する電子計算機である。制御コンピュータ３１は、ＣＰＵ３２、メモリ３３等を備える。また、制御コンピュータ３１は、ＩＦ３４（インタフェース）を介してディスプレイ３５、プリンタ３６、キーボード（マウス）３７、データベース３８に接続される。
制御コンピュータ３１としては、例えば、サーバコンピュータ、パーソナルコンピュータ等を用いることができる。
【００２２】
ＣＰＵ３２（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、ハードディスク（図示しない）、ＲＯＭ（図示しない）、記録媒体（図示しない）等に格納される実行プログラム、ＯＳ（オペレーションシステム）のプログラム、アプリケーションプログラム等をメモリ３３に呼び出して実行し、演算処理（四則演算や比較演算等）、ハードウェアやソフトウェアの動作制御等を行い、後述する各種機能（図５、図６等参照。）を実現する。
メモリ３３は、各種実行プログラム、各種データ等を保持する記憶部である。
【００２３】
動ひずみアンプ２１は、各センサ１１を介して入手した油圧ジャッキ５及び対象物３の挙動に関する情報を電気アナログ信号に変換する装置であり、例えば、ひずみ等の微小な入力を増幅するシグナルコンディショナ等である。
【００２４】
信号入力コネクタブロック２３は、動ひずみアンプ２１とＡ／Ｄボード２５とを接続する装置である。
Ａ／Ｄボード２５は、動ひずみアンプ２１、信号入力コネクタブロック２３を介して入力された、各センサ１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する装置である。
ＤＩＯボード２７（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｂｏａｒｄ）は、デジタル信号を入力あるいは出力するためのインタフェース基板である。
信号出力端子ボックス２９は、制御コンピュータ３１が作成したＯＮ／ＯＦＦ情報に基づいて、電磁弁ボックス７に電磁弁の開放あるいは閉鎖に必要な電圧を供給する装置である。
【００２５】
制御コンピュータ３１は、油圧ジャッキ制御システム１の実行プログラムを起動し、Ａ／Ｄボード２５を介して入手した対象物３の挙動に関する情報をもとに、操作者が設定した制御に関する入力情報に従って、各油圧ジャッキ５に連結する油圧弁開閉に関するＯＮ／ＯＦＦ情報を作成し、ＤＩＯボード２７、信号出力端子ボックス２９を介して電磁弁７にＯＮ／ＯＦＦ情報を送り、油圧ジャッキ５を自動制御する。
【００２６】
制御コンピュータ３１はデジタル信号で動作する。制御コンピュータ３１に入力される情報、制御コンピュータ３１から出力する情報はすべてデジタルで処理される。電磁弁は、電気的にＯＮ／ＯＦＦでその状態を示すことが可能であり、ＤＩＯボード２７を用いることによって、電磁弁の情報は制御コンピュータ３１に入力することが可能になり、これとは逆に、電磁弁の状態を制御コンピュータ３１から出力することが可能である。
【００２７】
次に、図２〜図４を参照しながら、データベース３８が保持する計測情報４１、演算情報４２、制御情報４３について説明する。
【００２８】
図２は、計測情報４１の一形態を示す図である。
計測情報４１は、センサ１１に関する情報を示し、計測チャンネル毎に保持される。
図２に示す計測情報４１は、計測チャンネル１０１、使用有無１０２、名称１０３、単位１０４、計測値１０５、指定値１０６、停止下限値１０７、停止上限値１０８等の各フィールドを有する。
【００２９】
計測チャンネル１０１は、計測情報４１を特定するための識別子であり、例えば、「Ｋ１」である。計測チャンネル１０１は、各センサ１１に対応する。
使用有無１０２は、該当する計測チャンネルを使用するか否かを示し、例えば、「使用」である。
名称１０３は、該当する計測チャンネルの名称を示し、例えば、「軸力」、「水平力」である。
単位１０４は、該当する計測チャンネルの単位を示し、例えば、「ｋＮ」である。
【００３０】
計測値１０５は、該当する計測チャンネルにおける計測値を示し、例えば、「５００」である。
指定値１０６は、該当する計測チャンネルに対応する任意指定値、定数を示し、例えば、「６００」である。
停止下限値１０７及び停止上限値１０８は、それぞれ、停止条件を示す。
【００３１】
図３は、演算情報４２の一形態を示す図である。
演算情報４２は、計測情報４１から所定の演算式に基づいて導出される情報を示し、演算チャンネル毎に保持される。
図３に示す演算情報４２は、演算チャンネル２０１、使用有無２０２、名称２０３、単位２０４、演算式２０５、演算値２０６、指定値２０７、停止下限値２０８、停止上限値２０９等の各フィールドを有する。
【００３２】
演算チャンネル２０１は、演算情報４２を特定するための識別子であり、例えば、「Ｅ１」である。
使用有無２０２は、該当する演算チャンネルを使用するか否かを示し、例えば、「使用」である。
名称２０３は、該当する演算チャンネルの名称を示し、例えば、「曲げモーメント」、「鉛直変位」である。
単位２０４は、該当する演算チャンネルの単位を示し、例えば、「ｋＮ・ｍ」である。
【００３３】
演算式２０５は、計測情報４１から演算情報４２を導出するための演算式を示し、例えば、「（［チャンネルＫ３の計測値］＋［チャンネルＫ４の計測値］＋［チャンネルＫ５の計測値］＋［チャンネルＫ６の計測値］）／４」である。
演算値２０６は、該当する演算チャンネルにおける演算値を示し、例えば、「２５」である。
指定値２０７は、該当する演算チャンネルに対応する任意指定値、定数を示す。
停止下限値２０８及び停止上限値２０９は、それぞれ、停止条件を示す。
【００３４】
図４は、制御情報４３の一形態を示す図である。
制御情報４３は、油圧ジャッキ５の制御に関する情報を示し、制御チャンネル毎に保持される。
図４に示す制御情報４３は、制御チャンネル３０１、参照チャンネル３０２、最終制御目標値３０３、次ステップ制御目標値３０４、許容誤差３０５、刻み値３０６、ステップ数３０７、電磁弁動作３０８、押引切替チャンネル３０９、押引切替値３１０等の各フィールドを有する。
【００３５】
制御チャンネル３０１は、制御情報４３を特定するための識別子であり、例えば、「Ｓ１」である。
参照チャンネル３０２は、制御用のチャンネルとして参照するチャンネル（計測チャンネル等）を示し、例えば、「Ｋ１」である。
最終制御目標値３０３は、該当する制御チャンネルにおける、制御則あるいは最終制御目標値を示し、例えば、「＜チャンネルＫ１の指定値＞×２−［チャンネルＥ２の計測値］」、「＜チャンネルＫ２の指定値＞」である。
【００３６】
次ステップ制御目標値３０４は、ステップ毎あるいは次ステップの制御目標値を示し、例えば、「５１０」である。
許容誤差３０５は、対象ステップの制御目標値と実際の状態との間の許容誤差を示し、例えば、「±０．１」である。
刻み値３０６は、制御ステップのピッチを示し、例えば、「±１．５」である。
ステップ数３０７は、制御の段階を示すステップの数を示し、例えば、「２０」である。
【００３７】
次に、図５を参照しながら、油圧ジャッキ制御システム１の動作について説明する。
図５は、油圧ジャッキ制御システム１の動作を示すフローチャートである。
尚、制御コンピュータ３１は、ハードディスクドライブ等に格納されているプログラム（実行プログラム、ＯＳのプログラム等）をメモリ３３上にロードしてＣＰＵ３２の制御の下に以下の各ステップを実行する。
【００３８】
制御コンピュータ３１の操作者は、キーボード３７等の入力手段を介して、初期条件を入力し、自動制御の開始を指示する。ＣＰＵ３２は、入力された初期条件をデータベース３８の計測情報４１、演算情報４２、制御情報４３に保存する（Ｓ５０１）。
尚、初期条件は、ステップ数、刻み値、最終制御目標値、許容誤差、指定値、停止条件等である。
【００３９】
操作者から自動制御の開始指示を受けると、ＣＰＵ３２は、データベース３８から計測情報４１、演算情報４２、制御情報４３をメモリ３３に読み出す（Ｓ５０３）。
ＣＰＵ３２は、各センサ１１の計測信号から、現在の状態（計測値及び演算値）を算出し、メモリ３３に保存する（Ｓ５０４）。
ＣＰＵ３２は、Ｓ５０１において入力された初期条件、制御情報４３の制御則あるいは最終制御目標値等に基づいて、各ステップ毎の制御目標値を算出し、メモリ３３に保存する（Ｓ５０５）。
【００４０】
ＣＰＵ３２は、制御情報４３の次ステップ制御目標値３０４、許容誤差３０５、計測情報４１の計測値１０４、演算情報４２の演算値２０６等を参照し、対象ステップの制御目標値と現在の状態（計測値あるいは演算値）との偏差を算出し、当該偏差が許容誤差範囲内であるか否かを判定する（Ｓ５０６）。
また、ＣＰＵ３２は、現在の状態（計測値あるいは演算値）が停止条件（計測情報４１の停止下限値１０７及び停止上限値１０８、演算情報４２の停止下限値２０８及び停止上限値２０９）を満たすか否かを判定する（Ｓ５０７）。
【００４１】
許容誤差範囲外であり（Ｓ５０６のＮｏ）、停止条件が満たされていない場合（Ｓ５０７のＮｏ）、ＣＰＵ３２は、偏差の正負及び大きさに応じて電磁弁ボックス７へ制御信号を出力し、油圧ポンプ９からの圧油を制御することにより、油圧ジャッキ５の押引及び開放（ｐｕｓｈ、ｐｕｌｌ、ｏｐｅｎ）を行い（Ｓ５０８）、各センサ１１の計測信号から現在の状態（計測値及び演算値）を算出し、メモリ３３に保存し（Ｓ５０９）、現在の状態（計測値及び演算値）、制御状況等をディスプレイ３５に表示し（Ｓ５１０）、Ｓ５０６からの処理を繰り返す。
【００４２】
許容誤差範囲内であり（Ｓ５０６のＹｅｓ）、対象ステップが最終ステップでない場合（Ｓ５１１のＮｏ）、ＣＰＵ３２は、次のステップとして処理を継続し（Ｓ５１２）、Ｓ５０９からの処理を繰り返す。
停止条件を満たす場合（Ｓ５０７のＹｅｓ）、あるいは、対象ステップが最終ステップである場合（Ｓ５１１のＹｅｓ）、ＣＰＵ３２は、処理を停止する（Ｓ５１３）。
【００４３】
以上の過程を経て、制御コンピュータ３１のＣＰＵ３２は、制御則等の初期条件が入力されると、現在の状態（計測情報及び演算情報）及び制御則に基づいて最終制御目標値を算出し、さらに、各ステップ毎の制御目標値を算出し、対象ステップの制御目標値と実際の状態との偏差が許容誤差範囲内となるまで同一ステップにおいて油圧ジャッキを制御し、許容誤差範囲内となったら、次のステップから処理を繰り返す。
【００４４】
次に、図６、図７〜図１５を参照しながら、初期条件の入力（図５：Ｓ５０１）、表示処理（図５：Ｓ５１０）について説明する。
図６は、初期条件入力の流れを示すフローチャートである。
【００４５】
最初に、油圧ジャッキの制御に必要なフィードバック信号用のセンサを取り付ける（Ｓ６０１）。
図７は、インタフェース設定画面を示す図である。
図７に示すように、操作者は、インタフェース設定画面５１において、モニタ間隔５３等を設定する（Ｓ６０２）。
図８は、使用チャンネル設定画面を示す図である。
図８に示すように、操作者は、使用チャンネル設定画面５５において、使用する油圧ジャッキを指定し、制御チャンネル５７を設定する（Ｓ６０３）。
図８に示すように、操作者は、使用チャンネル設定画面５５において、フィードバック信号入力用の計測チャンネル５９を設定する（Ｓ６０４）。
図８に示すように、操作者は、使用チャンネル設定画面５５において、演算チャンネル６１を設定する（Ｓ６０５）。
【００４６】
図９は、初期条件設定画面を示す図である。
図９に示すように、操作者は、初期条件設定画面６３において、初期条件（停止上下限値、任意指定値等）を計測チャンネル６５、演算チャンネル６７に設定する（Ｓ６０６）。
また、操作者は、初期条件設定画面６３において、フィードバック信号に用いる計測チャンネル、演算チャンネル、制御則、最終制御目標値、ステップ数、ステップ毎の刻み値、許容誤差等を制御チャンネル６９に設定する（Ｓ６０７〜Ｓ６０９）。
【００４７】
図１０は、バーグラフ設定画面を示す図である。
図１０に示すように、操作者は、バーグラフ設定画面７１において、バーグラフの表示設定を行う（Ｓ６１０）。
図１１は、履歴グラフ設定画面を示す図である。
図１１に示すように、操作者は、履歴グラフ設定画面７３において、履歴グラフの表示設定を行う（Ｓ６１１）。
【００４８】
図１２は、制御実行画面を示す図である。
図１２に示すように、操作者は、制御実行画面７５において、ボタン８１（「モニタ」）及びボタン８３（「自動制御」）を押下すると、油圧ジャッキ制御システム１は、自動制御を開始する（Ｓ６１２）。
【００４９】
また、制御コンピュータ３１のＣＰＵ３２は、制御実行画面７５において、現在の状態（モニタ状況）７７、制御状況７９を表示する。現在の状態７７としては、計測情報４１及び演算情報４２に関する事項がリアルタイムに表示される。制御状況７９としては、制御情報４３に関する事項がリアルタイムに表示される。
【００５０】
図１３は、バーグラフ画面を示す図である。
図１３のバーグラフ画面８７に示すように、バーグラフ設定画面７１での設定に基づいて、現在の状態がバーグラフにより表示される。
図１４は、履歴グラフ画面を示す図である。
図１４の履歴グラフ画面８９に示すように、履歴グラフ設定画面７３での設定に基づいて、状態の遷移状況等の履歴が履歴グラフにより表示される。
【００５１】
図１５は、手動制御画面を示す図である。
また、図１２において、ボタン８５（「手動制御」）が押下されると、自動制御から手動制御に切り替わる。操作者は、図１５に示す手動制御画面９１において、各油圧ジャッキ５毎に手動制御することができる。例えば、操作者は、ボタン９３を押下することにより、制御チャンネルＳ２の油圧ジャッキをＰＵＬＬ制御することができる。
【００５２】
このように、本発明の実施の形態に係る油圧ジャッキ制御システム１では、従来技術で実施されている、油圧ジャッキ単体の荷重およびストロークの制御に加えて、荷重、ストロークおよび対象物の挙動を同時に制御できる。
複数の油圧ジャッキにより対象物に荷重を加力する場合には、対象物が変位・変形・損傷することにより、任意の油圧ジャッキの荷重、ストロークの変化が他の油圧ジャッキの荷重、ストロークに大きな影響を及ぼすことがある。単独の油圧ジャッキを荷重、変位制御する構成則を単純に適用すると、当該油圧ジャッキの制御にかかわりなく荷重、変位の制限値（上限、下限、上限及び下限）に達するか、または、大きく超えることがあるため自動制御ができない。
一方、本発明の実施の形態に係る油圧ジャッキ制御システム１では、このような場合であっても、逐次、対象物の挙動を油圧ジャッキ制御にフィードバックして、複数の制御則を対象物の状態に応じて選択的に使い分けることにより自動制御を行うことができる。
【００５３】
次に、図１６及び図１７を参照しながら、６自由度加力装置に係る油圧ジャッキ制御システム１の実施の形態について説明する。
油圧ジャッキ制御システム１では、対象物、油圧ジャッキの数等について特に限定はなく、このシステムを様々な用途に用いることができる。以下、６自由度加力装置に関する油圧ジャッキ制御について説明する。
【００５４】
図１６は、６自由度加力装置７００の概略斜視図である。
図１７は、６自由度加力装置７００に係る加力制御システム８００の概略構成を示すブロック図である。
【００５５】
６自由度加力装置７００は、トラス状に組み立てられた６本の押引両働の油圧ジャッキ７０１とその両端に取り付けられた全方向に回転が可能なユニバーサルジョイント７０２、軸力専用の１本のセンタホールジャッキ（図示しない）、剛性の大きい加力ブロック７０３及び反力ブロック７０４等により構成される。
【００５６】
加力制御システム８００は、先述の油圧ジャッキ制御システム１とほぼ同様の構成である。６自由度加力装置７００の油圧ジャッキ７０１は、油圧ホース８０１を介して電磁弁ボックス７に連結され、６自由度加力装置７００及び対象物３に設けられるセンサ１１（ロードセル、制御用変位計等）は、ケーブル８０２を介して動ひずみアンプ２１に接続される。
【００５７】
加力制御システム８００は、６自由度加力装置７００の７本の油圧ジャッキをコンピュータ制御することにより、６自由度加力装置７００の中央に設置した試験体等の対象物３に任意の組合せ断面力を加力することができる。検討すべき部材の破壊想定位置に作用する組合せ断面力を再現することにより、部分模型による実験が可能になる。
【００５８】
例えば、油圧ジャッキ７０１−１〜７０１−６の軸力を、それぞれ、引張（−）、引張（−）、圧縮（＋）、圧縮（＋）、圧縮（＋）、圧縮（＋）と制御することにより、対象物３に対して曲げモーメント加力を行うことができる。
また、油圧ジャッキ７０１−１〜７０１−６の軸力を、それぞれ、圧縮（＋）、引張（−）、圧縮（＋）、引張（−）、圧縮（＋）、引張（−）と制御することにより、対象物３に対してねじりモーメント加力を行うことができる。
【００５９】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、油圧ジャッキ制御システム１では、自動制御の開始時に、制御則等の初期条件を入力して油圧ジャッキの制御を行い、工事毎、実験毎、あるいは、制御開始・再開毎に制御則を変更することができるので、汎用性を向上させることができる。
また、制御則に関しては、任意の計測チャンネルの計測値及び指定値、任意の演算チャンネルの演算値及び指定値に基づいて算出することができるので、対象物を意図なく破壊したり傷付けることがないように、油圧ジャッキを制御することができる。
尚、油圧ジャッキ制御システムにおける対象は、特に限定されず、このシステムを各種工事、破壊実験、非破壊実験等に用いることができ、例えば、橋梁仮支柱反力の制御、構造物免震支承の取付工事及び取替工事、大空間構造物のジャッキダウン工法、アーチ橋載荷試験、６自由度加力装置等に用いることができる。
【００６０】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる油圧ジャッキ制御システム等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】油圧ジャッキ制御システム１の概略構成を示すブロック図
【図２】計測情報４１の一形態を示す図
【図３】演算情報４２の一形態を示す図
【図４】制御情報４３の一形態を示す図
【図５】油圧ジャッキ制御システム１の動作を示すフローチャート
【図６】初期条件入力の流れを示すフローチャート
【図７】インタフェース設定画面を示す図
【図８】使用チャンネル設定画面を示す図
【図９】初期条件設定画面を示す図
【図１０】バーグラフ設定画面を示す図
【図１１】履歴グラフ設定画面を示す図
【図１２】制御実行画面を示す図
【図１３】バーグラフ画面を示す図
【図１４】履歴グラフ画面を示す図
【図１５】手動制御画面を示す図
【図１６】６自由度加力装置７００の概略斜視図
【図１７】６自由度加力装置７００に係る加力制御システム８００の概略構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００６２】
１………油圧ジャッキ制御システム
３………対象物
５………油圧ジャッキ
７………電磁弁ボックス
９………油圧ポンプ
１１………センサ
２１………動ひずみアンプ
２３………信号入力コネクタブロック
２５………Ａ／Ｄボード
２７………ＤＩＯボード
２９………信号出力端子ボックス
３１………制御コンピュータ
３２………ＣＰＵ
３３………メモリ
３４………ＩＦ
３５………ディスプレイ
３６………プリンタ
３７………キーボード（マウス）
３８………データベース
４１………計測情報
４２………演算情報
４３………制御情報
５１………インタフェース設定画面
５５………使用チャンネル設定画面
６３………初期条件設定画面
７１………バーグラフ設定画面
７３………履歴グラフ設定画面
７５………制御実行画面
８７………バーグラフ画面
８９………履歴グラフ画面
９１………手動制御画面
７００………６自由度加力装置
８００………加力制御システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、に接続され、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御装置であって、
前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、
初期条件を入力する初期条件入力手段と、
任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、
前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、
を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御装置。
【請求項２】
前記初期条件は、任意の１または複数のチャンネルの前記計測情報及び前記演算情報の現在値あるいは指定値から、任意の１つのチャンネルの前記制御情報の最終制御目標値を導出する制御則を含み、
前記制御則に基づいて前記最終制御目標値を算出する最終制御目標値算出手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項３】
前記初期条件は、さらに、前記油圧ジャッキの制御の段階を示すステップの数または前記ステップ毎の刻み値の少なくともいずれかを含み、
前記制御情報算出手段は、前記最終制御目標値に基づいて各ステップ毎の制御目標値を算出することを特徴とする請求項２に記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項４】
前記初期条件は、さらに、前記各ステップにおける許容誤差を含み、
前記実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報と前記各ステップ毎の制御目標値との偏差が前記許容誤差の範囲内となる迄、同一ステップにおいて前記油圧ジャッキの制御を繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項５】
前記初期条件は、停止則を含み、
前記実際の状態を示す前記計測情報あるいは前記演算情報が前記停止則を満たす場合、前記油圧ジャッキの制御を停止する停止手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項６】
自動制御と手動制御とを切り替える切替手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項７】
コンピュータを請求項１から請求項６までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラム。
【請求項８】
コンピュータを請求項１から請求項６までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項９】
対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、前記油圧ジャッキ及び前記センサに接続される制御装置と、を備え、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御システムであって、
前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、
初期条件を入力する初期条件入力手段と、
任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、
前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、
を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御システム。
【請求項１】
対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、に接続され、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御装置であって、
前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、
初期条件を入力する初期条件入力手段と、
任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、
前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、
を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御装置。
【請求項２】
前記初期条件は、任意の１または複数のチャンネルの前記計測情報及び前記演算情報の現在値あるいは指定値から、任意の１つのチャンネルの前記制御情報の最終制御目標値を導出する制御則を含み、
前記制御則に基づいて前記最終制御目標値を算出する最終制御目標値算出手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項３】
前記初期条件は、さらに、前記油圧ジャッキの制御の段階を示すステップの数または前記ステップ毎の刻み値の少なくともいずれかを含み、
前記制御情報算出手段は、前記最終制御目標値に基づいて各ステップ毎の制御目標値を算出することを特徴とする請求項２に記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項４】
前記初期条件は、さらに、前記各ステップにおける許容誤差を含み、
前記実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報と前記各ステップ毎の制御目標値との偏差が前記許容誤差の範囲内となる迄、同一ステップにおいて前記油圧ジャッキの制御を繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項５】
前記初期条件は、停止則を含み、
前記実際の状態を示す前記計測情報あるいは前記演算情報が前記停止則を満たす場合、前記油圧ジャッキの制御を停止する停止手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項６】
自動制御と手動制御とを切り替える切替手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置。
【請求項７】
コンピュータを請求項１から請求項６までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラム。
【請求項８】
コンピュータを請求項１から請求項６までのいずれかに記載の油圧ジャッキ制御装置として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【請求項９】
対象物に設けられる複数の油圧ジャッキと、前記対象物の状態あるいは前記油圧ジャッキの状態を計測する複数のセンサと、前記油圧ジャッキ及び前記センサに接続される制御装置と、を備え、前記油圧ジャッキの駆動制御を行う油圧ジャッキ制御システムであって、
前記センサの計測情報と、前記計測情報が演算処理されて導出される演算情報と、前記油圧ジャッキの制御に関する制御情報と、を保持する保持手段と、
初期条件を入力する初期条件入力手段と、
任意の１または複数のチャンネルの計測情報及び演算情報に基づいて、任意の１つのチャンネルの前記制御情報を算出する制御情報算出手段と、
前記制御情報と実際の状態を示す前記計測情報及び前記演算情報との偏差に基づいて前記油圧ジャッキへの圧油を制御する圧油手段と、
を具備することを特徴とする油圧ジャッキ制御システム。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１０３９３６（Ｐ２００６−１０３９３６Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９５９７３（Ｐ２００４−２９５９７３）
【出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（５０４３７８３４２）タスク株式会社 (1)
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（５０４３７８３４２）タスク株式会社 (1)
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