JP4899900B2 - 作動特性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換して出力する直動機構についてその作動特性を測定する作動特性測定装置に関するものである。

従来、入力部と同入力部に螺合された出力部とを備え、入力部に入力される回転トルクを同入力部の回転軸方向の駆動力に変換し、その駆動力によって出力部を前記回転軸方向に変位させるようにした直動機構が知られている。

また、こうした直動機構の作動特性を測定するための作動特性測定装置が提案されている（特許文献１参照）。この作動特性測定装置は、直動機構の入力部に回転トルクを付与するトルク機構や、同入力部の回転軸方向の荷重を出力部に付与するばね機構等を備えて構成される。また作動特性測定装置には、例えば直動機構の入力部に付与される回転トルクを検出するトルクセンサなど、直動機構の作動特性を検出するための各種センサが設けられる。

作動特性の測定に際しては、被測定物である直動機構が作動特性測定装置に装着された後、直動機構の出力部に所定の荷重が付与されて、入力部が回転駆動される。そして、このとき上記各種センサを通じて直動機構の作動特性が測定される。
特開２００６−１７０００８号公報

ここで、前記作動特性測定装置では、トルク機構、直動機構、ならびにばね機構が一直線に並ぶように配設されている。こうした装置では、作動特性の測定完了後において直動機構を交換する際に、その前後の機器（トルク機構やばね機構）を取り外すことが必要となる。したがって、その分だけ直動機構の交換にかかる作業の長期化を招くこととなって、これが直動機構の生産効率の向上を招く一因となる。

また、上記作動特性測定装置では、直動機構の出力部に荷重が付与された状態のままで同直動機構の交換を行うことが困難である。そのため、直動機構の取り外しに際して上記荷重を小さくする作業や直動機構の取り付け完了後において上記荷重を再度大きくする作業などといった上記ばね機構の設定を変更する作業が別途必要になり、これが直動機構の交換にかかる作業の短期化を妨げる一因となってしまう。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、直動機構の交換作業を速やかに行うことのできる作動特性測定装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。

請求項１に記載の発明は、入力部と同入力部に螺合された出力部とを有し、前記入力部に入力される回転トルクを同入力部の回転軸方向の駆動力に変換するとともに該駆動力により前記出力部を前記回転軸方向に変位させる直動機構の作動特性を測定する作動特性測定装置であって、前記直動機構が装着される装着部と、前記入力部に回転トルクを付与する回転トルク付与手段と、前記回転トルクを検出する回転トルク検出手段と、前記回転軸方向の荷重を前記出力部に付与可能であり、且つその荷重の大きさを調節可能な荷重付与手段と、を備え、前記荷重付与手段は、前記出力部の変位に伴って同荷重付与手段から前記出力部に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わる切り替え機構を備えてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、直動機構の作動特性の測定が完了した後に、回転トルク付与手段による同直動機構の入力部への回転トルクの付与を通じて出力部を変位させることによって、荷重付与手段から直動機構の出力部に荷重が付与されない状態とすることができる。これにより、作動特性の測定のために上記出力部に荷重が付与される状態にする作業と直動機構の交換のために上記出力部に荷重が付与されない状態にする作業とを、前記回転トルク付与手段によって回転トルクを付与することによる一連の作業を通じて行うことができるようになる。そして、上記出力部に荷重が付与されない状態にした上で、作動特性測定装置からの直動機構の取り外しと作動特性測定装置への直動機構の取り付けとを行うことができるようになる。したがって、直動機構の交換作業を速やかに行うことができる。

請求項２に記載の発明は、入力部と同入力部に螺合された出力部とを有し、前記入力部に入力される回転トルクを同入力部の回転軸方向の駆動力に変換するとともに該駆動力により前記出力部を前記回転軸方向に変位させる直動機構の作動特性を測定する作動特性測定装置であって、前記直動機構が装着される装着部と、前記入力部に回転トルクを付与する回転トルク付与手段と、前記回転トルクを検出する回転トルク検出手段と、
前記回転軸方向の荷重を前記出力部に付与可能であり、且つその荷重の大きさを調節可能な荷重付与手段と、を備え、前記回転トルク付与手段と前記入力部とを連結する連結機構が前記装着部を始点として前記入力部の回転軸から離間する方向に延設されてなり、前記荷重付与手段は、前記出力部の変位に伴って同荷重付与手段から前記出力部に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わる切り替え機構を備えてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、直動機構に隣接して配設される荷重付与手段および連結機構のうちの連結機構を、直動機構の入力部の回転軸方向における上記装着部の両端の一方を介することなく設けることができる。そのため作動特性測定装置をその装着部の両端の一方に回転トルク付与手段および荷重付与手段が配置されない構造とすることが可能になる。したがって、回転トルク付与手段および荷重付与手段が配設されない部分を介して、作動特性測定装置への直動機構の取り付けと作動特性測定装置からの直動機構の取り外しとを回転トルク付与手段や荷重付与手段を取り外すことなく行うことができるようになる。

しかも、直動機構の作動特性の測定が完了した後に、回転トルク付与手段による同直動機構の入力部への回転トルクの付与を通じて出力部を変位させることによって、荷重付与手段から直動機構の出力部に荷重が付与されない状態とすることができる。これにより、作動特性の測定のために上記出力部に荷重が付与される状態にする作業と直動機構の交換のために上記出力部に荷重が付与されない状態にする作業とを、前記回転トルク付与手段によって回転トルクを付与することによる一連の作業を通じて行うことができるようになる。そして、上記出力部に荷重が付与されない状態とした上で、作動特性測定装置からの直動機構の取り外しと作動特性測定装置への直動機構の取り付けとを行うことができるようになる。

したがって、直動機構の交換作業を速やかに行うことができるようになる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の作動特性測定装置において、前記回転トルク付与手段は前記連結機構より前記回転軸方向における一方側に配設されてなり、前記荷重付与手段は前記装着部より前記一方側に配設されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、装着部の前記一方側と反対側の部分に回転トルク付与手段が配置されない構造とすることが可能になり、直動機構の交換作業を速やかに行うことができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の作動特性測定装置において、前記荷重付与手段は、前記出力部に連結されて同出力部ともども変位する可動部材と、該可動部材を前記回転軸方向に付勢するばねとを更に備えてなり、前記切り替え機構は、装置本体に固定された固定部材と、前記可動部材の一部をなして前記回転軸方向において前記固定部材に対向する対向部とを備えてなるものであり、前記可動部材の変位に伴って前記固定部材から前記対向部が離間した状態と前記固定部材に前記対向部が当接した状態とが切り替わるものであることをその要旨とする。

上記構成では、可動部材の対向部が固定部材から離間した状態では荷重付与手段から直動機構の出力部に荷重が伝達される。一方、可動部材の対向部が固定部材に当接した状態になると、同対向部が固定部材に押し付けられて、それら可動部材と固定部材との相対移動が制限されるようになり、荷重付与手段から直動機構の出力部に荷重が伝達されなくなる。このように上記構成によれば、直動機構の出力部を変位させることにより、荷重付与手段の設定をなんら変更することなく、同荷重付与手段から出力部に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とを切り替えることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の作動特性測定装置において、前記出力部の変位に要する負荷と予め定められた所定値とが一致するように前記直動機構を作動させるのに必要な回転トルクであって前記入力部に付与される回転トルクを測定するものであり、前記作動特性を測定するのに先立って、前記一致する状況において前記回転トルク検出手段により検出される回転トルクのうち、前記直動機構以外の部分を作動させるために必要なロストルク分が予め求められてなり、前記作動特性を測定する際には、前記一致する状況において前記回転トルク検出手段によって回転トルクを検出するとともに該検出した回転トルクから前記ロストルク分を減じた値を求め、同値を前記作動させるのに必要な回転トルクとすることをその要旨とする。

前記回転トルク検出手段によって検出される回転トルクには、直動機構そのものを作動させるために必要な回転トルク（必要トルク分）と作動特性測定装置における直動機構以外の部分を作動させるために必要な回転トルク（ロストルク分）とが含まれる。そのため上記作動特性測定装置の構造を例えばロストルク分を併せて検出可能な構造とすることにより、必要トルク分を測定することができるようになる。しかしながら、この場合には、作動特性測定装置が複雑な構造になることが避けられないばかりか、その分だけ装置自体の誤差が大きくなり易くなって測定精度の悪化を招き易いものになってしまう。

この点、請求項５に記載の構成によれば、作動特性測定装置にロストルク分を測定するための特段の構成を設ける必要がないため、同装置を比較的単純な構造とすることが可能になり、直動機構の作動特性の測定にかかる精度を高くすることができるようになる。

なおロストルク分を求めるための構成としては、作動特性が分かっている直動機構（出力部の変位に要する負荷と予め定められた所定値とを一致させるために必要な上記必要トルク分が予め分かっている直動機構）を作動特性測定装置に取り付けた状態で回転トルク検出手段によって検出した回転トルクから上記必要トルク分を減算する、といった構成を採用することができる。

前記直動機構としては、請求項６によるように、外周面にねじを有するサンシャフトと、内周面にねじを有するナットと、前記各ねじに螺合するねじを有してサンシャフトの外周面とナットの内周面との間に介在されるプラネタリシャフトと、ナットの中心線を軸心として同ナットとともに一体回転しつつサンシャフトを支持する軸受とを備えてナットの回転運動をサンシャフトの直線運動に変換するもの、を採用することができる。

以下、本発明にかかる作動特性測定装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかる作動特性測定装置によって作動特性が測定される直動機構の部分断面構造を示す。

図１に示すように、直動機構１は、外周面にねじを有するサンシャフト１０、サンシャフト１０の外側に設けられて内周面にねじを有するナット２０、サンシャフト１０の外周面とナット２０の内周面との間に介在され、サンシャフト１０のねじ及びナット２０のねじに螺合するねじを有する複数のプラネタリシャフト３０等から構成されている。また、直動機構１には、サンシャフト１０を支持する前面カラー４０及び背面カラー５０も設けられている。そして、この直動機構１はナット２０の回転運動をサンシャフト１０の直線運動に変換する機構となっている。

上記サンシャフト１０の一端は前記ナット２０から突出しており、同ナット２０の回転運動がサンシャフト１０の直線運動に変換されることにより、その突出量は変化する。
サンシャフト１０の外周面には、互いに離間した平歯車１１及び平歯車１２が設けられている。平歯車１２に対し、平歯車１１はサンシャフト１０の前記一端側に一体形成されている。また、平歯車１２はサンシャフト１０に圧入されている。さらに、サンシャフト１０の外周面にあって平歯車１１及び平歯車１２の間には、同サンシャフト１０の軸方向に伸びる雄ねじ１３が形成されている。この雄ねじ１３は、例えば多条の右ねじとされている。また、サンシャフト１０の一端には、その軸心と直行する方向に延びる貫通孔１０ａが形成されている。

前記プラネタリシャフト３０は円柱形状をなしており、その軸方向の中間位置にはサンシャフト１０の雄ねじ１３と螺合するねじ３３が形成されている。このねじ３３は、例えば１条の左ねじとされている。また、プラネタリシャフト３０はサンシャフト１０の外周面を囲むように等ピッチにて複数配設されている。また、このプラネタリシャフト３０の軸方向における一端には同プラネタリシャフト３０に一体形成されて上記平歯車１１に噛み合う平歯車３１が設けられており、他端には同プラネタリシャフト３０に圧入されて上記平歯車１２に噛み合う平歯車３２が設けられている。

前記ナット２０の内周面には、プラネタリシャフト３０のねじ３３に螺合する雌ねじ２３が形成されており、その雌ねじ２３は、例えば雄ねじ１３とは異なる条数であって多条の左ねじとされている。また、ナット２０の外周面には、その径方向に突出する形状のフランジ２４が形成されている。このフランジ２４はナット２０の外周面において周方向に延びる形状に形成されており、その一部が途切れた形状の切り欠き部（図示略）を備えている。

さらに、ナット２０の内周面には、上述した平歯車３１に噛み合うリングギア２１と平歯車３２に噛み合うリングギア２２とが設けられている。これらリングギア２１、２２は環状に形成されており、それらの外周面はナット２０の内周面に固定されている。また、リングギア２１の内周面には平歯車３１に噛み合う平歯の内歯が、リングギア２２の内周面には平歯車３２に噛み合う平歯の内歯がそれぞれ形成されている。

前記前面カラー４０は、円環形状を有しており、ナット２０に固定されている。詳しくは、ナット２０の軸方向にあって上記リングギア２１が配設された側の端面に固定されている。そして、その内周面には、ナット２０の中心線を軸心として同ナット２０とともに一体回転しつつサンシャフト１０を支持するすべり軸受４１が設けられている。

前記背面カラー５０も、円環形状を有しており、ナット２０に固定されている。詳しくは、ナット２０の軸方向にあって上記リングギア２２が配設された側の端面に固定されている。そして、その内周面には、ナット２０の中心線を軸心として同ナット２０とともに一体回転しつつサンシャフト１０を支持するすべり軸受５１が設けられている。

このように構成された直動機構１は、そのナット２０を回転可能且つ軸方向への移動が不可となるように支持するとともにサンシャフト１０を回転不能且つ軸方向への移動が可能なように支持した状態で、ナット２０を回転させると、以下のように作動する。

すなわち、ナット２０を回転させると、プラネタリシャフト３０はナット２０の雌ねじ２３及びサンシャフト１０の雄ねじ１３と螺合しながら、サンシャフト１０の周りを自転及び公転する。こうしたプラネタリシャフト３０の遊星運動により、サンシャフト１０は、直動機構１の減速比及び各ねじの条数に応じて決定されるリードにて、その軸方向に直線運動する。

上記直動機構１では、ナット２０に固定されたリングギア２１がプラネタリシャフト３０に設けられた平歯車３１にかみ合い、同平歯車３１がサンシャフト１０に設けられた平歯車１１にかみ合うようになっている。また、ナット２０に固定されたリングギア２２がプラネタリシャフト３０に設けられた平歯車３２にかみ合い、同平歯車３２がサンシャフト１０に設けられた平歯車１２にかみ合うようになっている。そのため、当該直動機構１の減速比は、サンシャフト１０、ナット２０、及びプラネタリシャフト３０に設けられた各歯車同士の噛み合いによって決定される。したがって、サンシャフト１０、ナット２０、あるいはプラネタリシャフト３０に設けられた各ねじの実際の有効径が、ねじの加工精度に起因してばらついたり、螺合するねじ同士の接触面の摩耗等によって変化したりする場合であっても、そうした有効径の影響を受けることなく、当該直動機構１の減速比は安定した一定の値に維持される。そのためナット２０が１回転したときのサンシャフト１０のストローク量、すなわちリードも安定した一定の値に維持されるようになり、高いリード精度が確保される。また、ねじの螺合による駆動力伝達のみならず、歯車同士の噛み合いによっても駆動力の伝達が行われるため、同駆動力の伝達効率が高くなる。

なお、サンシャフト１０がナット２０に対して傾いてしまうと、サンシャフト１０に設けられた雄ねじ１３とプラネタリシャフト３０に設けられたねじ３３との噛み合いが強くなり、サンシャフト１０とプラネタリシャフト３０との摩擦が増大したり、それら各ねじが損傷したりするおそれがある。この点、上記上記直動機構１はすべり軸受４１，５１を備えているため、それらすべり軸受４１，５１によってサンシャフト１０の傾きがある程度規制され、上述した摩擦の増大やねじの損傷等が抑えられる。

次に、上記直動機構１の作動特性を測定する作動特性測定装置について説明する。
図２に上記作動特性測定装置の平面構造を示し、図３に図２のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す。

図２および図３に示すように、上記作動特性測定装置は、直動機構１が装着される装着部６０を備える。この装着部６０は基台６１に固定された固定部６２と同固定部６２に相対回転可能に取り付けられた回転部６３とによって構成される。

装着部６０は、その上記直動機構１のナット２０の回転軸方向における一方側（図２および図３における左側、以下「Ｂ側」）が開口している。直動機構１は、この開口している部分（開口部分）を介して装着部６０に挿入されて装着される。また、装着部６０の回転部６３の内部には凸部（図示略）が形成されており、同凸部と直動機構１のナット２０のフランジ２４（図３）に形成された前記切り欠き部とが係合するように、直動機構１は装着部６０に装着される。これにより、直動機構１のナット２０が装着部６０の回転部６３と一体回転するようになっている。さらに、装着部６０の上記回転軸方向における上記Ｂ側の反対側（図２および図３における右側、以下「Ｃ側」）の部分には、直動機構１のサンシャフト１０に対応する貫通孔６４が形成されている。直動機構１は、上記貫通孔６４からサンシャフト１０の端部が突出するように、装着部６０に装着される。

また上記作動特性測定装置は、直動機構１のナット２０に回転トルクを付与するための電動機６５を備えている。電動機６５は基台６１に固定されており、同電動機６５の出力軸６６はトルクセンサ６７およびギア機構６８を介して装着部６０の回転部６３に連結されている。なおギア機構６８は、装着部６０の回転部６３の外周に形成される歯車６９や、電動機６５の出力軸６６に連結される歯車７０、並びにそれら歯車６９，７０の間に設けられる歯車７１によって構成されている。このギア機構６８は、詳しくは、装着部６０の回転部６３を始点に、直動機構１のナット２０の回転軸から離間する方向に延びるように設けられる。また上記電動機６５は、ギア機構６８より、直動機構１のナット２０の回転軸方向におけるＣ側に配設される。具体的には、ギア機構６８を始点に、直動機構１のナット２０の回転軸方向におけるＣ側に延びるように電動機６５は設けられる。

上記作動特性測定装置は、電動機６５の駆動を通じて上記ナット２０に回転トルクを付与することによって直動機構１を作動させるとともに、上記トルクセンサ６７により、このとき電動機６５から直動機構１に付与されている回転トルクを測定することが可能な構造になっている。

さらに上記作動特性測定装置は、直動機構１のサンシャフト１０に荷重を付与するための構成として、ボールスプライン機構７２、荷重センサ７３、ばね機構８０、切り替え機構９０を備えている。それら構成は、上記装着部６０の固定部６２より直動機構１のナット２０の回転軸方向におけるＣ側に設けられる。具体的には、装着部６０の固定部６２から若干離間した位置を始点に、直動機構１のナット２０の回転軸方向におけるＣ側に延びるように上記構成は設けられる。詳しくは、直動機構１のサンシャフト１０の上記装着部６０の固定部６２から突出した部分に、同サンシャフト１０側から順にボールスプライン機構７２、荷重センサ７３、切り替え機構９０、ばね機構８０が連結されている。なお本実施の形態では、ボールスプライン機構７２、荷重センサ７３、切り替え機構９０、ばね機構８０が荷重付与手段として機能する。

図３に示すように、ばね機構８０は、基台６１に固定されるケース８１と、上記回転軸方向に移動可能なように同ケース８１の内部に配設される可動部材８２と、ケース８１および可動部材８２の間に設けられた圧縮ばね８３とを備えて構成される。可動部材８２は、上記ボールスプライン機構７２および切り替え機構９０を介して、直動機構１のサンシャフト１０に連結される。また圧縮ばね８３は、その付勢力が上記可動部材８２に連結された直動機構１のサンシャフト１０をばね機構８０側に引っ張る方向に作用するように設けられる。上記作動特性測定装置は、こうしたばね機構８０によって、サンシャフト１０にその移動方向（ナット２０の回転軸方向）の荷重を付与することが可能な構造になっている。

また、ばね機構８０は雌ねじが形成された貫通孔８４と雄ねじが形成されたシャフト８５とを備えており、この貫通孔８４にシャフト８５を螺入することにより、同シャフト８５をケース８１に対して前記回転軸方向に移動させることが可能な構造になっている。このばね機構８０では、上記シャフト８５を可動部材８２ともども上記回転軸方向に移動させることによって、ケース８１と可動部材８２との相対位置が変更されて、圧縮ばね８３の長さが変更される。上記作動特性測定装置では、そうした作業を通じて上記圧縮ばね８３が所望の長さに調節された状態で上記ばね機構８０が基台６１に固定される。これにより、サンシャフト１０に付与する荷重が所望の大きさとなるように調節される。

上記作動特性測定装置は、上記切り替え機構９０を設けることにより、直動機構１のサンシャフト１０の変位に伴って同ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わるようになっている。

図４および図５に、この切り替え機構９０の配設部分の断面構造を拡大して示す。
なお、図４はばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与されない状態における断面構造を示しており、図５は同荷重が付与される状態における断面構造を示している。

図４および図５に示すように、切り替え機構９０は上記ばね機構８０とボールスプライン機構７２との間に設けられている。
切り替え機構９０は基台６１に固定された固定部材９１を備えており、この固定部材９１には貫通孔９２が形成されている。上記ばね機構８０の可動部材８２は、同貫通孔９２に挿通されるとともに一端がボールスプライン機構７２側に突出するように配設されている。また、上記可動部材８２の突出側の端部には、前記回転軸方向において上記固定部６２に対向しつつ同可動部材８２と共に変位する対向部９３が設けられている。さらに、この対向部９３は荷重センサ７３を介してボールスプライン機構７２の移動軸７２ａの一端に連結されている。

こうした切り替え機構９０では、サンシャフト１０の位置が所定位置より上記ばね機構８０側の位置であるときには、固定部材９１に対向部９３が当接した状態（図４に示す状態）になる。このとき対向部９３が固定部材９１に押し付けられて、対向部９３と可動部材８２と固定部材９１との相対移動が禁止される。これにより、圧縮ばね８３の付勢力が対向部９３よりボールスプライン機構７２側の部分に伝わらなくなり、ばね機構８０から直動機構１のサンシャフト１０（図３参照）に荷重が付与されない状態になる。

一方、サンシャフト１０をばね機構８０から離間する方向に変位させると、上記固定部材９１から対向部９３が離間した状態（図５に示す状態）になる。これにより、圧縮ばね８３の付勢力が作用した状態で上記ばね機構８０の可動部材８２、切り替え機構９０の対向部９３、および直動機構１のサンシャフト１０が一体に移動するようになり、ばね機構８０から直動機構１のサンシャフトに荷重が付与される状態になる。

このように、上記作動特性測定装置は、直動機構１のサンシャフト１０を変位させることにより、ばね機構８０（詳しくは、圧縮ばね８３の付勢力）の設定をなんら変更することなく、ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とを切り替えることの可能な構造になっている。

なお、図２および図３に示すように、ボールスプライン機構７２の移動軸７２ａには、その直動機構１側の端部に連結部７４が一体形成されている。この連結部７４は円筒形状に形成されており、同連結部７４には上記移動軸７２ａの軸心と直交する方向に延びる貫通孔が形成されている。上記作動特性測定装置では、サンシャフト１０の端部が上記連結部７４の内部に挿入された状態で同連結部７４の貫通孔およびサンシャフト１０の貫通孔１０ａにピン７５を挿入することにより、直動機構１のサンシャフト１０とボールスプライン機構７２の移動軸７２ａとが連結される。また、ボールスプライン機構７２には、サンシャフト１０の変位量（正確には、移動軸７２ａの変位量）を検出するための変位量センサ７６が設けられている。

上記作動特性測定装置は、例えばマイクロコンピュータなどからなる電子制御装置７７を備えており、この電子制御装置７７には前記トルクセンサ６７や荷重センサ７３、変位量センサ７６等の各種センサの出力信号が取り込まれている。また、この電子制御装置７７により、電動機６５の駆動制御が実行される。

本実施の形態にかかる作動特性測定装置では、直動機構１の作動特性の測定が以下のように実行される。
すなわち先ず、電動機６５が駆動されて、直動機構１のナット２０が強制回転される。これにより、その後においてばね機構８０の可動部材８２が前記回転軸方向におけるＢ側に移動して同ばね機構８０の圧縮ばね８３が徐々に圧縮され、これに伴って直動機構１のサンシャフト１０にかかる荷重（詳しくは、サンシャフト１０をばね機構８０側に引っ張る方向に作用する荷重）が徐々に大きくなる。そして、荷重センサ７３によって検出される上記荷重が予め定められた所定値になったときに、トルクセンサ６７を通じて、電動機６５から直動機構１のナット２０に付与されている回転トルクが検出される。

ここで、本実施の形態にかかる作動特性測定装置では、直動機構１の作動特性を測定するのに先立って、荷重センサ７３によって検出される荷重が予め定められた所定値になったときに上記トルクセンサ６７を通じて検出される回転トルクのうち、直動機構１以外の部分を作動させるために必要なロストルク分が予め求められている。

そして本実施の形態では、直動機構１の作動特性に相当する値として、トルクセンサ６７によって検出した回転トルクから上記ロストルク分を減算した値が求められる。
このように、ロストルク分を予め求めておくようにしたのは以下の理由による。

トルクセンサ６７によって検出される回転トルクには、直動機構１そのものを作動させるために必要な回転トルク（必要トルク分）と作動機構測定装置における直動機構１以外の部分を作動させるために必要な回転トルク（ロストルク分）とが含まれる。そのため作動特性測定装置の構造を例えばロストルク分を併せて検出可能な構造とし、トルクセンサ６７によって検出された回転トルクから上記ロストルク分を減算することにより、必要トルク分を測定することは可能になる。

しかしながら、この場合には、ロストルク分の検出のための構成が設けられる分だけ作動特性測定装置が複雑な構造になることが避けられないばかりか、構造が複雑になる分だけ装置自体の誤差が大きくなり易くなって測定精度の悪化を招き易いものになってしまう。

この点、本実施の形態では、作動特性測定装置にロストルク分を測定するための特段の構成を設ける必要がないために、同装置を比較的単純な構造とすることができ、直動機構１の作動特性の測定にかかる精度を高くすることができる。

なお本実施の形態では、上記ロストルク分が以下のように求められる。
すなわち先ず、作動特性が分かっている直動機構（荷重センサ７３によって検出される荷重が予め定められた所定値になったときにおける必要トルク分が予め分かっている直動機構）が作動特性測定装置に取り付けられる。次に、荷重センサ７３によって検出される荷重が予め定められた所定値になったときに、トルクセンサ６７を通じて、電動機６５から直動機構１のナット２０に付与されている回転トルクが検出される。その検出した回転トルクから上記必要トルク分を減算した値が上記ロストルク分として求められる。

本実施の形態にかかる作動特性測定装置では、直動機構１の作動特性の測定が完了すると、以下の手順で同作動特性測定装置から直動機構１が取り外される。
先ず、直動機構１のサンシャフト１０が前記回転軸方向におけるＣ側に変位するように電動機６５が駆動される。これにより、切り替え機構９０の対向部９３が固定部材９１に当接した状態になる。この状態で、ボールスプライン機構７２の移動軸７２ａに形成された貫通孔とサンシャフト１０に形成された貫通孔１０ａとに挿入されている前記ピン７５が引き抜かれる。これによりサンシャフト１０とボールスプライン機構７２の移動軸７２ａとの連結が解除される。その後、装着部６０から直動機構１が引き抜かれる。

また、作動特性測定装置から直動機構１が取り外された後において、同作動特性測定装置への新たな直動機構１の取り付けが以下の手順で行われる。
先ず、装着部６０に直動機構１が挿入される。このとき同時に、直動機構１のサンシャフト１０の端部がボールスプライン機構７２の移動軸７２ａの連結部７４内に挿入される。この状態で、ボールスプライン機構７２の移動軸７２ａに形成された貫通孔とサンシャフト１０に形成された貫通孔１０ａとに前記ピン７５が挿入される。これによりサンシャフト１０とボールスプライン機構７２の移動軸７２ａとが連結される。

以下、本実施の形態にかかる作動特性測定装置による作用効果について説明する。
上記作動特性測定装置にあっては、装着部６０の回転部６３と電動機６５とを連結するギア機構６８が、同回転部６３を始点に、直動機構１のナット２０の回転軸から離間する方向に延設されている。これにより、直動機構１に隣接して配設されるボールスプライン機構７２およびギア機構６８のうちの同ギア機構６８が、直動機構１のサンシャフト１０の回転軸方向における上記装着部６０の両端の一方を介することなく設けられている。また、電動機６５が上記ギア機構６８より前記回転軸方向におけるＣ側に配設されており、ボールスプライン機構７２が上記装着部６０より回転軸方向におけるＣ側に配設されている。

こうした構造を採用することにより、作動特性測定装置が、その装着部６０の上記回転軸方向におけるＢ側に電動機６５やギア機構６８、ボールスプライン機構７２、並びにばね機構８０等の構造物が配置されない構造になる。したがって、そうした構造物が配置されない部分を介して、それら構造物を取り外すことなく、作動特性測定装置への直動機構１の取り付けと作動特性測定装置からの直動機構１の取り外しとを行うことができ、直動機構１の交換作業を速やかに行うことができる。

また、上記作動特性測定装置には、直動機構１のサンシャフト１０の変位に伴ってばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わる切り替え機構９０が設けられている。

そのため、直動機構１の作動特性の測定が完了した後に、電動機６５の駆動による同直動機構１のナット２０への回転トルクの付与を通じてサンシャフト１０を変位させることにより、ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与されない状態とすることができる。これにより、作動特性の測定のために上記ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態にする作業と直動機構１の交換のために同荷重が付与されない状態にする作業とを、電動機６５の駆動による一連の作業を通じて行うことができる。

そして、ばね機構８０から直動機構１のサンシャフト１０に荷重が付与されない状態とした上で、作動特性測定装置からの直動機構１の取り外しと作動特性測定装置への直動機構１の取り付けとを行うことができるようになる。したがって、直動機構１の交換作業を速やかに行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）装着部６０の回転部６３と電動機６５とを連結するギア機構６８を、同回転部６３を始点に、直動機構１のナット２０の回転軸から離間する方向に延設するようにした。さらに、電動機６５を上記ギア機構６８より前記回転軸方向におけるＣ側に配設するとともに、ボールスプライン機構７２を上記装着部６０より上記回転軸方向におけるＣ側に配設するようにした。そのため、電動機６５やギア機構６８、ボールスプライン機構７２、並びにばね機構８０等の構造物が配置されない部分を介して、それら構造物を取り外すことなく、作動特性測定装置への直動機構１の取り付けと作動特性測定装置からの直動機構１の取り外しとを行うことができ、直動機構１の交換作業を速やかに行うことができる。

（２）直動機構１のサンシャフト１０の変位に伴って、ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わる切り替え機構９０を設けるようにした。そのため、作動特性の測定のために上記ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態にする作業と直動機構１の交換のために同荷重が付与されない状態にする作業とを電動機６５の駆動による一連の作業を通じて行うことができ、直動機構１の交換作業を速やかに行うことができる。

（３）上記切り替え機構９０を、基台６１に固定された固定部材９１と、ばね機構８０の可動部材８２に連結されるとともに前記回転軸方向において上記固定部材９１に対向する対向部９３とを備えるものとした。また切り替え機構９０を、ばね機構８０の可動部材８２の変位に伴って固定部材９１から対向部９３が離間した状態と同固定部材９１に対向部９３が当接した状態とが切り替わる構造とした。そのため、直動機構１のサンシャフト１０を変位させることにより、ばね機構８０の設定をなんら変更することなく、ばね機構８０からサンシャフト１０に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とを切り替えることができる。

（４）直動機構１の作動特性を測定するのに先立って、荷重センサ７３によって検出される荷重が予め定められた所定値になったときに前記トルクセンサ６７を通じて検出される回転トルクのうち、直動機構１以外の部分を作動させるために必要なロストルク分を予め求めておくようにした。そして、直動機構１の作動特性に相当する値として、トルクセンサ６７によって検出した回転トルクから上記ロストルク分を減算した値を求めるようにした。これにより、作動特性測定装置にロストルク分を測定するための特段の構成を設ける必要がなくなるため、同装置を比較的単純な構造とすることができ、直動機構１の作動特性の測定にかかる精度を高くすることができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・電動機６５から直動機構１のナット２０に付与される回転トルクを検出する方法は、トルクセンサ６７を用いて検出する方法に限らず、例えば電動機６５に供給される電力に基づいて推定する方法など、他の方法を用いることができる。

・ギア機構６８に代えて、例えばベルト伝達機構など、別の連結機構を用いて電動機６５の出力軸６６と装着部６０の回転部６３とを連結するようにしてもよい。
・直動機構１のナット２０（正確には、装着部６０の回転部６３）に回転トルクを付与することができるのであれば、電動機６５に代えて、例えば空気圧や油圧を用いた回転式のモータなど、他の構成を設けるようにしてもよい。

・作動特性測定装置の構造をロストルク分を併せて検出可能な構造とし、トルクセンサ６７によって検出された回転トルクから上記ロストルク分を減算することによって、前記必要トルク分を測定するようにしてもよい。

・サンシャフトを直動機構から離間する方向に変位させたときの同直動機構の作動特性を測定する作動特性測定装置にあっては、切り替え機構として、以下のような構成のものを採用することができる。

切り替え機構は、基台に固定された固定部材を備えており、同固定部材には貫通孔が形成されている。ばね機構の可動部材は、同貫通孔に挿通されるとともに一端がボールスプライン側に突出するように配設される。また、上記可動部材の上記固定部材よりばね機構側の部分には、前記回転軸方向において上記固定部材に対向しつつ同可動部材と共に変位する対向部が設けられている。

こうした切り替え機構を採用することにより、サンシャフトの上記ばね機構側への変位量が所定量以下であるときに、固定部材に対向部が当接する状態にして、ばね機構から直動機構のサンシャフトに荷重が付与されない状態にすることができる。しかも、サンシャフトの上記ばね機構側への変位量が所定量より大きいときに、上記固定部材から対向部が離間した状態にして、ばね機構から直動機構のサンシャフトに荷重が付与される状態にすることができる。

・切り替え機構を省略してもよい。
・ボールスプライン機構７２が装着部６０より前記回転軸方向におけるＣ側に配設された作動特性測定装置にあって、電動機６５をギア機構６８より前記回転軸方向におけるＢ側に配設するようにしてもよい。

・電動機６５を、その出力軸６６の軸心と直動機構１のナット２０の回転中心とが一直線に並ぶように配設するようにしてもよい。
・本実施の形態の作動特性測定装置は、サンシャフト１０の平歯車１１，１２や、リングギア２１，２２、プラネタリシャフト３０の平歯車３１，３２を有していない直動機構の作動特性を測定するものとして用いることができる。また、シャフトと同シャフトに螺合されたナットとにより構成される直動機構等、上記プラネタリシャフトを有していないタイプの直動機構の作動特性を測定するものとして、本実施の形態にかかる作動特性測定装置を用いることも可能である。

本発明を具体化した一実施の形態にかかる作動特性測定装置によって作動特性が測定される直動機構の部分断面図。 同実施の形態にかかる作動特性測定装置の平面構造を示す平面図。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図。 切り替え機構の配設部分の断面構造を拡大して示す断面図。 切り替え機構の配設部分の断面構造を拡大して示す断面図。

符号の説明

１…直動機構、１０…サンシャフト、１０ａ…貫通孔、１１，１２…平歯車、１３…雄ねじ、２０…ナット、２１，２２…リングギア、２３…雌ねじ、２４…フランジ、３０…プラネタリシャフト、３１，３２…平歯車、３３…ねじ、４０…前面カラー、４１…すべり軸受、５０…背面カラー、５１…すべり軸受、６０…装着部、６１…基台（装置本体）、６２…固定部、６３…回転部、６４…貫通孔、６５…電動機（回転トルク付与手段）、６６…出力軸、６７…トルクセンサ（回転トルク検出手段）、６８…ギア機構、６９，７０，７１…歯車、７２…ボールスプライン機構、７２ａ…移動軸、７３…荷重センサ、７４…連結部、７５…ピン、７６…変位量センサ、７７…電子制御装置、８０…ばね機構、８１…ケース、８２…可動部材、８３…圧縮ばね、８４…貫通孔、８５…シャフト、９０…切り替え機構、９１…固定部材、９２…貫通孔、９３…対向部。

Claims (6)

1. 入力部と同入力部に螺合された出力部とを有し、前記入力部に入力される回転トルクを同入力部の回転軸方向の駆動力に変換するとともに該駆動力により前記出力部を前記回転軸方向に変位させる直動機構の作動特性を測定する作動特性測定装置であって、
   前記直動機構が装着される装着部と、
   前記入力部に回転トルクを付与する回転トルク付与手段と、
   前記回転トルクを検出する回転トルク検出手段と、
   前記回転軸方向の荷重を前記出力部に付与可能であり、且つその荷重の大きさを調節可能な荷重付与手段と、を備え、
   前記荷重付与手段は、前記出力部の変位に伴って同荷重付与手段から前記出力部に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わる切り替え機構を備えてなる
   ことを特徴とする作動特性測定装置。
2. 入力部と同入力部に螺合された出力部とを有し、前記入力部に入力される回転トルクを同入力部の回転軸方向の駆動力に変換するとともに該駆動力により前記出力部を前記回転軸方向に変位させる直動機構の作動特性を測定する作動特性測定装置であって、
   前記直動機構が装着される装着部と、
   前記入力部に回転トルクを付与する回転トルク付与手段と、
   前記回転トルクを検出する回転トルク検出手段と、
   前記回転軸方向の荷重を前記出力部に付与可能であり、且つその荷重の大きさを調節可能な荷重付与手段と、を備え、
   前記回転トルク付与手段と前記入力部とを連結する連結機構が前記装着部を始点として前記入力部の回転軸から離間する方向に延設されてなり、
   前記荷重付与手段は、前記出力部の変位に伴って同荷重付与手段から前記出力部に荷重が付与される状態と同荷重が付与されない状態とが切り替わる切り替え機構を備えてなる
   ことを特徴とする作動特性測定装置。
3. 請求項２に記載の作動特性測定装置において、
   前記回転トルク付与手段は前記連結機構より前記回転軸方向における一方側に配設されてなり、前記荷重付与手段は前記装着部より前記一方側に配設されてなる
   ことを特徴とする作動特性測定装置。
4. 請求項１または２に記載の作動特性測定装置において、
   前記荷重付与手段は、前記出力部に連結されて同出力部ともども変位する可動部材と、該可動部材を前記回転軸方向に付勢するばねとを更に備えてなり、
   前記切り替え機構は、装置本体に固定された固定部材と、前記可動部材の一部をなして前記回転軸方向において前記固定部材に対向する対向部とを備えてなるものであり、前記可動部材の変位に伴って前記固定部材から前記対向部が離間した状態と前記固定部材に前記対向部が当接した状態とが切り替わるものである
   ことを特徴とする作動特性測定装置。
5. 前記出力部の変位に要する負荷と予め定められた所定値とが一致するように前記直動機構を作動させるのに必要な回転トルクであって前記入力部に付与される回転トルクを測定するものであり、
   前記作動特性を測定するのに先立って、前記一致する状況において前記回転トルク検出手段により検出される回転トルクのうち、前記直動機構以外の部分を作動させるために必要なロストルク分が予め求められてなり、
   前記作動特性を測定する際には、前記一致する状況において前記回転トルク検出手段によって回転トルクを検出するとともに該検出した回転トルクから前記ロストルク分を減じた値を求め、同値を前記作動させるのに必要な回転トルクとする
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の作動特性測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の作動特性測定装置において、
   前記直動機構は、外周面にねじを有するサンシャフトと、内周面にねじを有するナットと、前記各ねじに螺合するねじを有して前記サンシャフトの外周面と前記ナットの内周面との間に介在されるプラネタリシャフトと、前記ナットの中心線を軸心として同ナットとともに一体回転しつつ前記サンシャフトを支持する軸受とを備えて前記ナットの回転運動を前記サンシャフトの直線運動に変換するものである
   ことを特徴とする作動特性測定装置。

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