(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ジャッキのシリンダの押し側と引き側に加えられた作動圧力により、油圧ジャッキに連結された試験体の変位を制御するようにした方法において、前記押し側と引き側にそれぞれ同時に同一で互いに逆向きの初期圧力を加えてバランスさせ、前記試験体を押し方向に変位させるために、引き側に初期圧力を加えたままで、押し側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加え、前記試験体を引き方向に変位させるために、押し側に初期圧力を加えたままで、引き側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加えるようにしたことを特徴とする油圧ジャッキの制御方法。
【請求項２】
試験体を押し方向に変位させるために、引き側に初期圧力を加えたままで、押し側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加える時間と、前記試験体を引き方向に変位させるために、押し側に初期圧力を加えたままで、引き側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加える時間とを制御することにより両振り一定変位、片振り一定変位、両振り漸増変位又はランダム変位を設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の油圧ジャッキの制御方法。
【請求項３】
油圧ジャッキのシリンダの押し側と引き側に加えられた作動圧力により、油圧ジャッキに連結された試験体の荷重を制御するようにした方法において、前記押し側と引き側にそれぞれ同時に同一で互いに逆向きの初期圧力を加えてバランスさせ、前記試験体を押し方向に荷重を与えるために、引き側に初期圧力を加えたままで、押し側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加え、前記試験体を引き方向に荷重を与えるために、押し側に初期圧力を加えたままで、引き側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加えるようにしたことを特徴とする油圧ジャッキの制御方法。
【請求項４】
試験体を押し方向に荷重を与えるために、引き側に初期圧力を加えたままで、押し側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加える時間と、前記試験体を引き方向に荷重を与えるために、押し側に初期圧力を加えたままで、引き側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加える時間とを制御することにより両振り一定荷重、片振り一定荷重、両振り漸増荷重又はランダム荷重を設定するようにしたことを特徴とする請求項３記載の油圧ジャッキの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変位又は荷重の変化の特性線におけるピークが鋭角になるように制御したり、変位又は荷重の変化の特性線がプラス側からマイナス側（又はその逆）に連続的に変化する場合においても直線的になるように制御したりするための油圧ジャッキの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動による金属疲労、地震による建造物への悪影響等を予測するような場合、擬似の振動装置により振動を発生することが行われる。このとき、この擬似の振動波形は、実際の振動波形とできるだけ近似していることが好ましい。
【０００３】
例えば、水平変位制御の場合には、図１０に示すように、油圧ジャッキのシリンダの一方の油圧口側からｔ１時に（ｂ）のように一定の押しの作動圧力＋Ｐを加えたものとすると、ピストンロッドは、（ａ）のようにプラス側に変位が得られる。次に、この変位がプラス側に所定値となったｔ２時に（ｂ）のように押しの圧力を０に戻すとともに、シリンダの他方の油圧口側から（ｃ）のように一定の引きの作動圧力−Ｐを加えたものとすると、ピストンロッドは、（ａ）のようにマイナス側に変位が得られる。この変位がマイナス側に所定値となった時に（ｃ）のように引きの圧力を０に戻すとともに、シリンダの他方の油圧口側から（ｂ）のように一定の押しの作動圧力＋Ｐを加えたものとすると、ピストンロッドは、再び（ａ）のようにプラス側に変位が得られる。同様の動作を繰り返して、ピストンロッドは、（ａ）のように両振りの所定の変位が得られる。
【０００４】
また、例えば、荷重制御（変位なし）の場合には、図１１の実線で示すように、油圧ジャッキのシリンダの一方の油圧口側からｔ１時に押しの作動圧力を加え、この押しの作動圧力を次第に大きくし、プラス側に所定の圧力に達したら、この圧力を次第に小さくする。この圧力が０になったｔ２時に、油圧ジャッキのシリンダの他方の油圧口側から次第に大きくなる引きの作動圧力を加え、マイナス側に引圧力に達したら、次第に小さくする。同様の押しの圧力と引きの圧力の動作を繰り返して、両振りの所定の圧力変化が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
油圧ジャッキには、機械的構造、油圧回路中の抵抗（負圧）、ピストンロッドのオーバーラン等の問題がある。このため、押し側又は引き側を設定値まで、荷重又は変位の制御をする際、リリース弁で加圧を行い設定値に達した時点で回路上の圧抜き弁で荷重を除き、試験を行っていた。従って、ピーク時から除荷へ移行するまでにタイムロスが発生し、実際の地震波形や振動波形などと異なる波形となるという問題があった。
具体的には、図１０の場合には、変位の変化の特性線におけるピークが点線で示すような目的の特性波形に対して、実際は、実線で示すように、両振りの変化点がｔ２時であるべきところｔ２’となり、Ｔ１のようなタイムロスが発生し、鈍い変化となる。このようなタイムロスは、各ピーク毎に発生する。
【０００６】
また、図１１の場合には、荷重の変化の特性線におけるピークのみならず、荷重の変化の特性線がプラス側からマイナス側（又はその逆）に連続的に変化する場合においても変化点でそれぞれＴ２、Ｔ３のようなタイムロスが発生し、鈍い変化となる。このようなタイムロスは、各ピーク毎、各プラス側とマイナス側との切換え毎に発生する。
【０００７】
サーボアクチュエータ、サーボシリンダ、可変容量型ポンプ、圧力・流量制御弁などの油圧機器を使用してこのようなタイムロスを解消しようとすることも考えられるが、機器、装置が極めて複雑で、高価である、という問題があった。
【０００８】
本発明は、圧力を増大から減少へ切り替えるとき又は押圧力から引圧力に切り替えてプラス側からマイナス側（又はその逆）に連続的に変化するようなとき、安価な機器を用いて鋭角に又は直線的に変化するような油圧ジャッキの制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、油圧ジャッキ１０にて試験体１２の変位を制御するようにした方法においては、押し側と引き側にそれぞれ同時に同一で互いに逆向きの初期圧力を加えてバランスさせ、前記試験体を押し方向に変位させるために、引き側に初期圧力を加えたままで、押し側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加え、前記試験体を引き方向に変位させるために、押し側に初期圧力を加えたままで、引き側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加えるようにしたことを特徴とする油圧ジャッキの制御方法である。
【００１０】
また、油圧ジャッキ１０にて試験体１２の荷重を制御するようにした方法においては、押し側と引き側にそれぞれ同時に同一で互いに逆向きの初期圧力を加えてバランスさせ、前記試験体を押し方向に荷重を与えるために、引き側に初期圧力を加えたままで、押し側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加え、前記試験体を引き方向に荷重を与えるために、押し側に初期圧力を加えたままで、引き側に初期圧力以上の所定の作動圧力を加えるようにしたことを特徴とする油圧ジャッキの制御方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１０のような変位制御では、変位データが所定値に達したとき、また、図１１のような荷重制御では、荷重データが所定値に達したときにそれぞれ圧力切換えや圧力の増減の制御を行うが、電磁リリーフ弁により加圧を行う際、回路上の抵抗があるため、設定値以上の荷重を出力させる。
本発明は、そのことによるオーバーランを防止するために、実荷重が設定値に達した時点で、圧抜きと同時に他方の電磁リリーフ弁を加圧制御することで従来問題とされたタイムロスを解消するようにしたものである。
【００１２】
本発明による油圧ジャッキの制御方法の一実施例を図面に基づき説明する。
油圧ジャッキ１０のシリンダ２９の両端部には、押し側と引き側の作動圧力を検出し、制御操作の判断情報とするための押し側圧力変換器１６と引き側圧力変換器１７が連結され、また、シリンダ２９内を進退するジャッキラム１１の先端部には、連結具１４を介して試験体１２に連結されている。また、前記シリンダ２９には、ジャッキラム１１の変位量を計測し変換する変位計パルスエンコーダ１５が設けられ、また、前記連結具１４には、押し側と引き側の荷重を正確に表示し、記録するためのロードセル１３が結合されている。さらに、前記試験体１２には、３個の変位センサ１８が取り付けられている。前記油圧ジャッキ１０は、押しと引きの作動圧力を制御するため、押し側と引き側が同じ受圧面積の串型油圧ジャッキが望ましい。しかし、通常の油圧ジャッキでも本発明は可能である。
【００１３】
前記押し側圧力変換器１６、引き側圧力変換器１７、ロードセル１３、変位センサ１８は、信号ケーブル２８によりプログラマブルコントローラ２２のシーケンサー部２０に接続されている。前記変位センサ１８は、圧縮方向の変位を計側するもの１個と、水平方向の変位を計測する別計器からなるもの各１個の３個が用いられている。
前記プログラマブルコントローラ２２は、このシーケンサー部２０の他に操作部２１からなる。また、シーケンサー部２０には、制御用コンピュータ２３と計測記録用コンピュータ２４が接続されているとともに、制御ケーブル２７を介して油圧ポンプユニット１９に接続されている。この油圧ポンプユニット１９は、押し側油圧ホース２５を介して押し側圧力変換器１６に連結されているとともに、引き側油圧ホース２６を介して引き側圧力変換器１７に連結されている。
【００１４】
前記油圧ポンプユニット１９は、押し側と引き側の作動を別々に行えるように、２系統のポンプを内蔵し、各制御弁なども２系統となっている。また、モータの回転を変化させ、作動油の吐出量を制御するためのインバータを押し側と引き側の両方に内蔵している。さらに、作動圧力を制御する電磁リリーフ弁を内蔵し、外部から制御信号を受けて作動するものである。
【００１５】
前記シーケンサー部２０は、情報となる変位センサ１８からの変位量、ロードセル１３からの荷重値のリアルタイムの入力、制御用コンピュータ２３と計測記録用コンピュータ２４への出力、さらに、操作部２１への出力を行う。また、シーケンサー部２０のシーケンスに従い、制御信号を油圧ポンプユニット１９へ出力する。このシーケンサー部２０には、荷重制御、変位制御のための各種試験制御のシーケンスが組み込まれ、外部より入力した変位、荷重データと操作部２１からの試験のための変位値、荷重値と比較判断し、制御信号として出力する。
【００１６】
前記操作部２１は、試験条件の入力、工程管理値、異常値などの入力を行い、試験の全条件を組み立てる。また、変位値、荷重値の設定値に対する試験時の変位値、荷重計測値をリアルタイムで表示する。また、設定された工程に対し、現在の進行状況を表示し、完了でストップする。さらに、変位波形、荷重波形のピークが鋭角に折り返すように加圧と反対側のシリンダ内圧を制御し、また、プラス側からマイナス側（又はその逆）に移行する場合も、直線で制御できるようにしてある。
【００１７】
以上のような構成による油圧ジャッキの制御方法を説明する。
図２から図５は、変位制御の例を示し、図６から図９は、荷重制御の例を示している。
【００１８】
図２は、プラス側とマイナス側へそれぞれ一定値ずつ変位せしめる、両振り一定変位の場合を説明している。
プログラマブルコントローラ２２のシーケンサー部２０から油圧ポンプユニット１９へ制御信号を送り、油圧ポンプユニット１９から押し側油圧ホース２５を経て油圧ジャッキ１０の押し側へ圧油が送られ、また、同時に油圧ポンプユニット１９から引き側油圧ホース２６を経て油圧ジャッキ１０の引き側へ圧油が送られる。
ｔ０時までは、油圧ジャッキ１０の押し側と引き側へ（ｂ）と（ｃ）に示すように、それぞれ同一の初期圧力Ｐ１を互いに逆方向に加える。そのため、ジャッキラム１１及び試験体１２は、変位のない状態でバランスしている。ｔ０時に、引き側の初期圧力Ｐ１をそのままにして、押し側の作動圧力をＰ２まで上昇すると、Ｐ２−Ｐ１の差圧の押しによりジャッキラム１１が移動してｔ１時に試験体１２が（ａ）のように、プラス側に一定値まで変位する。このｔ１時に変位センサ１８で検出した変位信号をシーケンサー部２０へ送り、このシーケンサー部２０から油圧ポンプユニット１９へ切り替えの信号を送り、油圧ポンプユニット１９から引き側油圧ホース２６を介して引き側の圧力を初期圧力Ｐ１から作動圧力Ｐ２に上昇させ、同時に押し側油圧ホース２５から押し側の圧力を作動圧力Ｐ２から初期圧力Ｐ１に下降させる。このｔ０からｔ１時までにおいて、引き側の圧力は、０ではなく、初期圧力Ｐ１が加えられているため、即座にＰ２−Ｐ１の差圧の引きによりジャッキラム１１が移動してｔ２時に試験体１２がマイナス側に一定値まで変位する。以下同様の動作を繰り返して両振りの一定変位の制御が行われる。
【００１９】
図３は、０からプラス側の一定値まで変位する、片振り一定変位の場合を示しており、押し側には、（ｂ）のように、また、引き側には、（ｃ）のように初期圧力Ｐ１と作動圧力Ｐ２が交互に加えられる。押し側は、その作動圧力Ｐ２により変位が一定値に達すると、初期圧力Ｐ１に下降し、引き側が作動圧力Ｐ２に上昇し、変位が減少する。変位が０になったとき、再び押し側に切り替える。その他は、図２と変わるところはない。このようにして、（ａ）のように変位する。
【００２０】
図４（ａ）は、プラス側とマイナス側への変位が次第に増大する両振り漸増変位の場合の特性図であり、押し側には、（ｂ）のように、また、引き側には、（ｃ）のように初期圧力Ｐ１と作動圧力Ｐ２が交互に加えられる。
【００２１】
図５（ａ）は、ランダムに変位するランダム変位の場合の特性図であり、押し側には、（ｂ）のように、また、引き側には、（ｃ）のように初期圧力Ｐ１と作動圧力Ｐ２が交互に加えられる。
【００２２】
以上図２から図５までの変位制御の場合において、初期圧力Ｐ１と作動圧力Ｐ２が押し側と引き側で同一とした。しかし、これに限られるものではない。特に、作動圧力Ｐ２を押し側と引き側で異ならせることにより、変位特性線の勾配が異なるものとなる。また、作動圧力Ｐ２を一定値ではなく、連続的に又は段階的に変化するようにすれば、変位特性線を曲線的に又は折線のように変化させることができる。
【００２３】
図６は、プラス側とマイナス側へそれぞれ一定値ずつ荷重を加えた、両振り一定荷重の場合を説明している（変位なし）。
シーケンサー部２０から油圧ポンプユニット１９へ送られた制御信号により、油圧ポンプユニット１９から押し側油圧ホース２５を経て油圧ジャッキ１０の押し側へ圧油が送られ、また、同時に油圧ポンプユニット１９から引き側油圧ホース２６を経て油圧ジャッキ１０の引き側へ圧油が送られる。
ｔ０時までは、油圧ジャッキ１０の押し側と引き側へ（ａ）に示すように、それぞれ同一の初期圧力Ｐ１を互いに逆方向に加える。そのため、ジャッキラム１１及び試験体１２は、荷重がバランスしている。ｔ０時に、引き側の初期圧力Ｐ１をそのままにして、押し側の作動圧力をＰ２まで次第に上昇すると、Ｐ２−Ｐ１の差圧がジャッキラム１１を介して試験体１２に加えられ、ｔ１時に（ａ）のように、プラス側に一定値まで荷重が加えられる。このｔ１時にロードセル１３で検出した荷重信号をシーケンサー部２０へ送り、このシーケンサー部２０から油圧ポンプユニット１９へ油圧制御信号を送り、油圧ポンプユニット１９から押し側油圧ホース２５を介して押し側の圧力を作動圧力Ｐ２から初期圧力Ｐ１に次第に減少させる。引き側には、依然として初期圧力Ｐ１が加えられている。ｔ２時にＰ２−Ｐ１の差圧が０になると、押し側の圧力がＰ１になるので、そのままその圧力を維持しつつ、シーケンサー部２０、油圧ポンプユニット１９の制御により、引き側油圧ホース２６から引き側の圧力をＰ１からＰ２に次第に上昇させる。そのため、プラス側からマイナス側へ移行する際に直線的な特性となる。以下同様の動作を繰り返して両振りの一定荷重の制御が行われる。
【００２４】
図７は、プラス側又はマイナス側だけで振動する、片振り一定荷重の場合を示している。この場合、押し側だけが初期圧力Ｐ１から作動圧力Ｐ２へ、及び作動圧力Ｐ２から初期圧力Ｐ１へ圧力が変化し、引き側は、一定の初期圧力Ｐ１が常時加えられている。その他の作用は、図６と略同様である。
【００２５】
図８は、プラス側とマイナス側への荷重が次第に増大する両振り漸増荷重の場合の特性図であり、その作用は、図６と略同様である。
【００２６】
図９は、ランダムに荷重を加えるランダム荷重の場合の特性図であり、その作用は、図６及び図７とを組み合わせたものと略同様である。
【００２７】
以上図６から図９までの荷重制御の場合において、初期圧力Ｐ１が押し側と引き側で同一としたが異なる値であってもよい。また、作動圧力Ｐ２は、直線的に変化するものではなく、曲線的に変化する場合、階段状に変化する場合などであってもよい。
【００２８】
本発明による油圧ジャッキの制御方法は、前記実施例のような変位と荷重の制御だけでなく、水平加力と鉛直加力の２軸試験、並列複数台使用の連動加力などに使用できる。
また、設定値を変えることにより段階的な押しと引きの加力ができる。
【００２９】
【発明の効果】
（１）本発明によれば、簡易な装置で高度な制御ができ、試験工程など、変位値、荷重値を設定することで種々の試験に対応できる。
（２）変位、荷重のピークが鋭角に制御でき、しかも変位、荷重のプラス側よりマイナス側（又はその逆）に変化する場合は、直線になるように制御できる。
（３）試験の設定値、管理値、異常値、工程などを入力することで安全に試験を行うことができる。
（４）設定値に対し変位センサー荷重のロードセルの計測値で制御を行っているので、精度が高い。
（５）装置全体が安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による油圧ジャッキの制御方法を実施するための装置のブロック図である。
【図２】本発明の方法による両振り一定変位の制御の場合の波形図で、（ａ）は、変位特性線図、（ｂ）は、押し側圧力線図、（ｃ）は、引き側圧力線図ある。
【図３】本発明の方法による片振り一定変位の制御の場合の波形図で、（ａ）は、変位特性線図、（ｂ）は、押し側圧力線図、（ｃ）は、引き側圧力線図である。
【図４】本発明の方法による両振り漸増変位の制御の場合の波形図で、（ａ）は、変位特性線図、（ｂ）は、押し側圧力線図、（ｃ）は、引き側圧力線図である。
【図５】本発明の方法によるランダム変位の制御の場合の波形図で、（ａ）は、変位特性線図、（ｂ）は、押し側圧力線図、（ｃ）は、引き側圧力線図である。
【図６】本発明の方法による両振り一定荷重の制御の場合の波形図で、（ａ）は、荷重特性線図、（ｂ）は、変位特性線図ある。
【図７】本発明の方法による片振り一定荷重の制御の場合の波形図で、（ａ）は、荷重特性線図、（ｂ）は、変位特性線図である。
【図８】本発明の方法による両振り漸増荷重の制御の場合の波形図で、（ａ）は、荷重特性線図、（ｂ）は、変位特性線図である。
【図９】本発明の方法によるランダム荷重の制御の場合の波形図で、（ａ）は、荷重特性線図、（ｂ）は、変位特性線図である。
【図１０】従来の方法による両振り一定変位の制御の場合の波形図で、（ａ）は、変位特性線図、（ｂ）は、押し側圧力線図、（ｃ）は、引き側圧力線図である。
【図１１】従来の方法による両振り一定荷重の制御の場合の変位特性線図である。
【符号の説明】
１０…油圧ジャッキ、１１…ジャッキラム、１２…試験体、１３…ロードセル、１４…連結具、１５…変位計パルスエンコーダ、１６…押し側圧力変換器、１７…引き側圧力変換器、１８…変位センサ、１９…油圧ポンプユニット、２０…シーケンサー部、２１…操作部、２２…プログラマブルコントローラ、２３…制御用コンピュータ、２４…計測記録用コンピュータ、２５…押し側油圧ホース、２６…引き側油圧ホース、２７…制御ケーブル、２８…信号ケーブル、２９…シリンダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004351761.tif 000009
【図９】
0004351761.tif 000010
【図１０】
0004351761.tif 000011
【図１１】
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