JP3170948U

JP3170948U - 操舵翼駆動装置

Info

Publication number: JP3170948U
Application number: JP2011004368U
Authority: JP
Inventors: 実奥田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2021-07-27

Abstract

【課題】操舵角度ゼロ位置と、位置センサの出力電圧０Ｖの位置を合わせるための組立調整時間の短縮と装置の小型化が可能な操舵翼駆動装置を提供する。【解決手段】操舵翼を駆動するアクチュエータは、モータ１とボールスクリュウ２で構成され、機体に設けられた紙面に垂直な回転軸１８によって回転自在に保持されている。電源・アンプ６は、位置センサ５に一定電圧を印加すると共に、位置センサ５から出力される電圧を計測して、システム側のコントローラ７に出力する。位置センサ５は、抵抗体９と、その両端の入力端子９ａおよび９ｂより構成され、入力端子９ａおよび９ｂに、電源・アンプ６より半固定抵抗１１および１２を介して規定の電圧を印加すると、位置センサ５の回転角度に対応した電圧が出力端子１０から出力される。【選択図】図１

Description

本考案は、飛翔体の操舵翼駆動機構に関する。

一般に、飛翔体の操舵翼駆動装置は操舵翼とその操舵翼を駆動するアクチュエータを備えている。

図４に、従来の操舵翼駆動装置の構成の概要を示す。操舵翼を駆動するアクチュエータは、モータ３１とボールスクリュウ３２で構成され、機体に設けられた紙面に垂直な回転軸５８によって回転自在に保持されている。モータ３１の回転駆動力は、ボールスクリュウ用ネジ軸３２ａを介してボールスクリュウ用ナット３２ｂの直線運動に変換され、ボールスクリュウ用ナット３２ｂに設けられた回転支軸３２ｃに回転自在に保持されたアーム４２を介して、操舵翼の回転軸である翼軸３３の回転駆動力として伝達される。

ボールスクリュウ用ネジ軸３２ａが回転すると、回転を拘束されたボールスクリュウ用ナット３２ｂが直進し、機体に設けられた紙面に垂直な翼軸３３を中心として操舵翼は回転駆動される。なお、アクチュエータも機体に設けられた紙面に垂直な回転軸５８に保持され、回転自在である。また、アーム４２は、ボールスクリュウ用ナット３２ｂの両側面に垂直（即ち紙面に垂直）に設けられた回転支軸３２ｃ（例えばトラニオン軸）に回転自在に保持されている。

また、電源・アンプ３６は、位置センサ３５に一定電圧を印加すると共に、位置センサ３５から出力される電圧を計測して、システム側のコントローラ３７に出力する。モータ３１の回転駆動力によってボールスクリュウ３２を介して翼軸３３を回転駆動すると、翼軸３３の作動角度は、翼軸３３に固定された駆動側ギア３４とそれにかみ合った従動側ギア３８を介して位置センサ３５に伝達され、その回転角度に対応した電圧を出力する。

図５に、従来の操舵翼駆動装置における位置センサ３５の構成を示す。位置センサ３５は、可変抵抗やポテンショメータと同様の構造をしており、抵抗体３９の入力端子３９ａおよび３９ｂ間に、電源・アンプ３６によって規定の電圧、例えば＋１０Ｖおよび−１０Ｖを印加すると、位置センサ３５の回転角度に対応した電圧が出力端子４０から出力される。例えば、操舵角度を＋１０度〜−１０度に変化させたとき、位置センサ３５の出力電圧が＋１０Ｖ〜−１０Ｖに変化したとすれば、操舵角度／出力電圧＝２０度／２０Ｖとなり、即ちゲインは１度／Ｖとなる。

操舵翼のコントロールにおいては、操舵翼の操舵角度ゼロである初期位置（デフォルト位置）と、それに対応する電気的信号がゼロ、即ち位置センサ３５の出力電圧がゼロの位置を合わせる必要がある。そのために、位置センサ３５の固定角度を微調整しながら組み立てる必要がある。

なお、特許文献１には、「操舵翼駆動装置において、操舵翼を駆動するアクチュエータ機構の設置場所に自由度を与えることにより、航空力学的な損失を少なくする方法」が開示されている。

特開２００６−３８４１４号公報

翼軸３の操舵角度ゼロである初期位置（デフォルト位置）と、位置センサ５の出力電圧がゼロの位置を合わせるために、位置センサ５の組立調整に長時間を要した。また、組立調整は、操舵装置を仮組み状態で位置センサ５にアクセスできる構造にしなければならないため、装置の大型化や部品点数の増加要因となっていた。したがって、位置センサ５の組立調整時間の短縮と装置の小型化が課題である。

前記課題を解決するために、本考案は、操舵翼と、前記操舵翼の揺動中心を支持する操舵翼支持軸を備えた飛翔体の操舵翼駆動装置において、前記操舵翼支持軸に回転力を付与する回転駆動機構と、前記操舵翼の回転角度量に比例した電気信号を出力する位置センサを備え、前記位置センサの出力値について、ゲイン調整およびオフセット調整機構を設けたものである。

また、本考案は、前記ゲイン調整およびオフセット調整機構が、前記位置センサの両入力端子に印加する電圧を調整する両入力端子印加電圧の調整機構である。

また、本考案は、前記ゲイン調整およびオフセット調整機構が、前記位置センサの入力端子の少なくとも一方の印加電圧および出力電圧の増幅度の調整機構である。

また、本考案は、前記操舵翼の回転軸と前記位置センサの回転軸を同軸に配置および結合してもよい。

図１を参照して説明する。図１において、（ａ）に操舵翼駆動装置の構成の概要を、（ｂ）に位置センサ５の構成を示す。位置センサ５の入力端子に加える電圧を変更すると出力電圧が変化することを利用して、粗調整の状態で翼軸３および位置センサ５の機械的組み立てを完了した後、翼軸３の操舵角度ゼロのとき、電気的な調整手段により位置センサ５の電気信号出力をゼロに調整することができる。

操舵翼の回転軸と位置センサの回転軸を同軸に配置および結合することにより、操舵翼の回転を位置センサに伝達するギアなどの伝達機構が省略でき、装置の簡素化、小型化が可能になる。

本考案の実施例である操舵翼駆動装置の概要を示す。図１において、（ａ）に操舵翼駆動装置の構成の概要を、（ｂ）に位置センサ５の構成を示す。本考案の変形実施例である操舵翼駆動装置内の位置センサ１３の構成を示す。本考案の変形実施例である操舵翼駆動装置の概要を示す。従来の操舵翼駆動装置の概要を示す。従来の操舵翼駆動装置内の位置センサ３５の構成を示す。

図１に、本考案の実施例である操舵翼駆動装置の構成の概要を示す。図１において、（ａ）に操舵翼駆動装置の構成の概要を、（ｂ）に位置センサ５の構成を示す。操舵翼を駆動するアクチュエータは、モータ１とボールスクリュウ２で構成され、機体に設けられた紙面に垂直な回転軸１８によって回転自在に保持されている。モータ１の回転駆動力は、ボールスクリュウ用ネジ軸２ａを介してボールスクリュウ用ナット２ｂの直線運動に変換され、ボールスクリュウ用ナット２ｂに設けられた回転支軸２ｃに回転自在に保持されたアーム１７を介して、操舵翼の回転軸である翼軸３の回転駆動力として伝達される。

ボールスクリュウ用ネジ軸２ａが回転すると、回転を拘束されたボールスクリュウ用ナット２ｂが直進し、機体に設けられた紙面に直角な翼軸３を中心として操舵翼は回転駆動される。なお、アクチュエータも機体に設けられた紙面に直角な回転軸１８に保持され、回転自在である。また、アーム１７は、ボールスクリュウ用ナット２ｂの両側面に垂直（即ち紙面に垂直）に設けられた回転支軸２ｃ（例えばトラニオン軸）に回転自在に保持されている。

また、電源・アンプ６は、位置センサ５に一定電圧を印加すると共に、位置センサ５から出力される電圧を計測して、システム側のコントローラ７に出力する。モータ１の回転駆動力によってボールスクリュウ２を介して翼軸３を回転駆動すると、翼軸３の作動角度は、翼軸３に固定された駆動側ギア４とそれにかみ合った従動側ギア８を介して位置センサ５に伝達され、位置センサ５はその回転角度に対応した電圧を出力する。

図１（ｂ）に、本考案の操舵翼駆動装置内の位置センサ５の構成を示す。位置センサ５は、可変抵抗やポテンショメータと同様の構造をしており、抵抗体９と、その両端の入力端子９ａおよび９ｂより構成されており、その両入力端子に印加する電圧を調整する半固定抵抗１１および１２、および出力端子１０が設置されている。入力端子９ａおよび９ｂに、電源・アンプ６より半固定抵抗１１および１２を介して規定の電圧を印加すると、位置センサ５の回転角度に対応した電圧が出力端子１０から出力される。

操舵翼のコントロールにおいては、操舵翼の操舵角度ゼロである初期位置（デフォルト位置）と、それに対応する電気的信号がゼロ、即ち位置センサ５の出力電圧がゼロの位置を合わせる必要がある。また、位置センサ５は操舵角度に対する位置センサ５の出力電圧の比、すなわち出力ゲインは規定の値になるよう調整されている。また、操舵角度に対する位置センサ５の出力電圧の比、即ち、出力ゲインにも規定値があり、本実施案では１Ｖ／度とする。

本考案においては、位置センサ５の固定位置の調整は、粗調整段階で終了し、最終は電気的な微調整を行う。例えば、粗調整完了後、印加電圧＋１２Ｖ〜０Ｖの半固定抵抗１１および印加電圧−１２Ｖ〜０Ｖの半固定抵抗１２を調整して、入力端子９ａおよび９ｂに、＋１０Ｖおよび−１０Ｖを印加する。そこで、操舵角度を０度に設定したとき位置センサ５の出力電圧が＋１Ｖであったとすると、位置センサ５の電気的な角度のずれ、即ちオフセットは＋１Ｖである。

次に、半固定抵抗１１および１２を調整して、入力端子９ａおよび９ｂに、それぞれ＋１Ｖオフセットした＋１１Ｖおよび−９Ｖを印加すると、操舵角度を０度に設定したとき位置センサ５の出力電圧が０Ｖとなり、操舵翼の初期位置（デフォルト位置）と、位置センサ５の電気的出力ゼロの位置が合致する。また、操舵角度を＋１０度〜−１０度に変化させたとき、位置センサ５の出力電圧が＋１１Ｖ〜−９Ｖに変化し、出力電圧／操舵角度＝２０Ｖ／２０度となり、即ち出力ゲインは規定値の１Ｖ／度となる。

図２に、本考案の変形実施例である操舵翼駆動装置内の位置センサ１３とその周辺の回路の構成を示す。それ以外は、図１（ａ）に示す操舵翼駆動装置の構成と同じである。位置センサ１３は、可変抵抗やポテンショメータと同様の構造をしており、抵抗体１９と、その両端の入力端子１９ａおよび１９ｂより構成されており、入力端子１９ａに印加する電圧を調整する半固定抵抗１４、および出力端子２０と、その出力側に接続された増幅器１５が設置されている。この増幅器１５の増幅度は図示していない可変抵抗器などにより調整可能である。入力端子１９ａおよび１９ｂ間に、規定の電圧を印加すると、位置センサ１３の回転角度に対応した電圧が出力端子２０から出力される。

例えば、粗調整完了後、印加電圧＋１２Ｖ〜０Ｖの半固定抵抗１４を調整して、入力端子１９ａに＋１０Ｖ、１９ｂに−１０Ｖを印加する。そこで、操舵角度を０度に設定したとき位置センサ５の出力電圧が＋１Ｖであったとすると、位置センサ５の電気的な角度のずれ、即ちオフセットは＋１Ｖである。

次に、半固定抵抗１４を調整して、入力端子１９ａに＋（９０／１１）Ｖを印加すると、操舵角度を０度に設定したとき位置センサ５の出力電圧が０Ｖとなり、操舵翼の初期位置（デフォルト位置）と、位置センサ５の電気的出力ゼロの位置が合致する。また、操舵角度を＋１０度〜−１０度に変化させたとき、位置センサ５の出力端子２０における出力電圧が＋（９０／１１）Ｖ〜−１０Ｖに変化し、出力ゲインは（１０／１１）Ｖ／度となる。増幅器１５のゲインを１１／１０＝１．１に設定することにより、出力端子１６における出力ゲインは規定値の１Ｖ／度となる。

図３に、本考案の変形実施例である操舵翼駆動装置の概要を示す。操舵翼を駆動するアクチュエータは、モータ２１とボールスクリュウ２２で構成され、機体に設けられた紙面に垂直な回転軸４８によって回転自在に保持されている。モータ２１の回転駆動力は、ボールスクリュウ用ネジ軸２２ａを介してボールスクリュウ用ナット２２ｂの直線運動に変換され、ボールスクリュウ用ナット２２ｂに設けられた回転支軸２２ｃに回転自在に保持されたアーム４１を介して、操舵翼の回転軸である翼軸２３の回転駆動力として伝達される。

ボールスクリュウ用ネジ軸２２ａが回転すると、回転を拘束されたボールスクリュウ用ナット２２ｂが直進し、機体に設けられた紙面に垂直な翼軸２３を中心として操舵翼は回転駆動される。なお、アクチュエータも機体に設けられた紙面に垂直な回転軸４８に保持され、回転自在である。また、アーム４１は、ボールスクリュウ用ナット２２ｂの両側面に垂直（即ち紙面に垂直）に設けられた回転支軸２２ｃ（例えばトラニオン軸）に回転自在に保持されている。

また、電源・アンプ２６は、位置センサ２５に一定電圧を印加すると共に、位置センサ２５から出力される電圧を計測して、システム側のコントローラ２７に出力する。位置センサ２５の回転軸は翼軸２３と同軸に配置され、直接的に結合されている。モータ２１の回転駆動力によってボールスクリュウ２２を介して翼軸２３を回転駆動すると、翼軸２３の作動角度は、翼軸２３に固定された位置センサ２５に伝達され、位置センサ２５はその回転角度に対応した電圧を出力する。なお、位置センサ２５およびその周辺の回路は、図１（ｂ）または図２のどちらを適用してもよい。

本変形実施例では、外部からアクセスできない翼軸２３の内部に位置センサ２５を組み込むことも可能であり、その結果、使用部品数の減少と小型軽量化が可能である。

前記位置センサ５、１３および２５は、抵抗体とその両端の入力端子により構成された可変抵抗やポテンショメータに限定されず、磁気センサ（磁石の回転による磁界の変化を検知）や磁気素子（例えばホールＩＣ）を使った非接触センサ、あるいはＲＶＤＴ（コイルと可動鉄芯より構成された差動変圧器）等の回転角度量に比例した電気信号を出力する位置センサであればよい。

１、２１、３１モータ
２、２２、３２ボールスクリュウ
２ａ、２２ａ、３２ａボールスクリュウ用ネジ軸
２ｂ、２２ｂ、３２ｂボールスクリュウ用ナット
２ｃ、２２ｃ、３２ｃ回転支軸
３、２３、３３翼軸
４、３４駆動側ギア
５、１３、２５、３５位置センサ
６、２６、３６電源・アンプ
７、２７、３７コントローラ
８、３８従動側ギア
９、１９、３９抵抗体
９ａ、１９ａ、３９ａ入力端子
９ｂ、１９ｂ、３９ｂ入力端子
１０、１６、２０、４０出力端子
１１、１２、１４半固定抵抗
１５増幅器
１７、４１、４２アーム
１８、４８、５８回転軸

Claims

操舵翼と、前記操舵翼の揺動中心を支持する操舵翼支持軸を備えた飛翔体の操舵翼駆動装置において、前記操舵翼支持軸に回転力を付与する回転駆動機構と、前記操舵翼の回転角度量に比例した電気信号を出力する位置センサを備え、前記位置センサの出力値について、ゲイン調整およびオフセット調整機構を設けたことを特徴とする操舵翼駆動装置。
前記ゲイン調整およびオフセット調整機構が、前記位置センサの両入力端子に印加する電圧を調整する両入力端子印加電圧の調整機構であることを特徴とする請求項１に記載の操舵翼駆動装置。
前記ゲイン調整およびオフセット調整機構が、前記位置センサの入力端子の少なくとも一方の印加電圧および出力電圧の増幅度の調整機構であることを特徴とする請求項１に記載の操舵翼駆動装置。
前記操舵翼の回転軸と前記位置センサの回転軸を同軸に配置および結合したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の操舵翼駆動装置。