JP7309545B2

JP7309545B2 - アクチュエータの試験装置

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Publication number: JP7309545B2
Application number: JP2019167444A
Authority: JP
Inventors: 浩二伊藤; 圭吾二俣; 亮永島
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2039-09-13
Also published as: US20210080351A1; US11619564B2; JP2021043158A; EP3809234A1

Description

本発明は、アクチュエータの試験装置に関する。

特許文献１には、負荷用アクチュエータによって試験対象としての流体圧アクチュエータに模擬負荷を加えて試験を行うアクチュエータの試験装置が記載されている。

特開２０１０－３９８９３号公報

ところで、上記特許文献１に記載のアクチュエータの試験装置では、負荷用アクチュエータを動的に制御するため、制御の追従性が試験結果に影響を与える。特に、試験対象となる製品の出力が大きくなると、負荷用アクチュエータも大型化し、制御の追従性も小型のものに比べ難易度が高くなる。

そのため、負荷用アクチュエータを制御して負荷を加えるのではなく、機械的に負荷を発生させる手段を設けることにより制御遅れによる上記課題を解消することができる。しかしながら、機械的に負荷を発生させる手段を用いる場合は、試験対象のアクチュエータと機械的に負荷を発生させる手段との連結と当該連結の解除とを容易に変更する必要がある。特に負荷が大きくなると手動での連結や当該連結の解除が困難となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、試験対象のアクチュエータと当該アクチュエータに負荷を加える負荷部との連結と当該連結の解除とを容易に変更可能なアクチュエータの試験装置を提供することにある。

上記課題を解決するアクチュエータの試験装置は、試験対象のアクチュエータの出力に加える負荷を出力する負荷部と、前記負荷部の出力に連動して回転軸を中心に揺動する第１レバー部と、前記試験対象のアクチュエータの出力と連結されるリンク部と、前記リンク部に対して揺動するように連結され前記第１レバー部の回転軸と同軸の回転軸を中心に揺動する第２レバー部と、前記第１レバー部と前記第２レバー部とを連結及び当該連結を解除する動力伝達部とを備える。

上記構成によれば、負荷部の出力と連動して回転軸を中心に揺動する第１レバー部と、試験対象のアクチュエータの出力と連結されるリンク部と連結された第２レバー部とが動力伝達部によって連結又は当該連結が解除される。このため、試験対象のアクチュエータと当該アクチュエータの出力に加える負荷を出力する負荷部との連結と当該連結の解除とを容易に変更可能である。

上記アクチュエータの試験装置について、前記動力伝達部は、前記第１レバー部及び前記第２レバー部を貫通するピン部と、前記第１レバー部に対して揺動するように設けられ、前記ピン部を前記第１レバー部及び前記第２レバー部を貫通する位置と貫通しない位置との間を移動させる操作レバー部とを備えることが好ましい。

上記構成によれば、第１レバー部に対して揺動するように設けられた操作レバー部が回転することで、ピン部を第１レバー及び第２レバー部から容易に抜いたり、第１レバー及び第２レバー部に容易に差したりすることができる。

上記アクチュエータの試験装置について、前記第１レバー部と前記第２レバー部とのいずれか一方は、他方に挟まれるように設けられることが好ましい。
上記構成によれば、第１レバー部と第２レバー部とのいずれか一方が他方に挟まれるため、片持ちにならず、ピン部に均等に負荷が掛かる。

上記アクチュエータの試験装置について、前記第１レバー部に設けられる前記操作レバー部の一端は、前記ピン部が設けられる前記操作レバー部の位置よりも下側に配置されていることが好ましい。上記構成によれば、操作レバー部の操作を行いやすい。

上記アクチュエータの試験装置について、前記第２レバー部と前記リンク部とのいずれか一方は、他方を両持ちで連結していることが好ましい。
上記構成によれば、第２レバー部とリンク部とのいずれか一方が他方を両持ちするため、片持ちにならず、第２レバー部とリンク部との連結部分に均等に負荷が掛かる。

本発明によれば、試験対象のアクチュエータと当該アクチュエータに負荷を加える負荷部との連結と当該連結の解除とを容易に変更することができる。

アクチュエータの試験装置の構成を示す斜視図。アクチュエータの試験装置の連結レバーとリンクとの連結部分の構成を示す正面図。アクチュエータの試験装置の動力伝達部の連結時を示す斜視図。アクチュエータの試験装置の動力伝達部の動作を示す側面図。アクチュエータの試験装置のリンクと第２レバーとの連結部分の構成を示す正面図。アクチュエータの試験装置の動力伝達部の非連結時を示す斜視図。アクチュエータの試験装置の動力伝達部の変形例を示す側面図。アクチュエータの試験装置の動力伝達部の変形例を示す斜視図。アクチュエータの試験装置の動力伝達部の変形例を示す斜視図。

以下、図１～図６を参照して、アクチュエータの試験装置の一実施形態について説明する。試験装置は、試験対象となるアクチュエータが取り付けられて、アクチュエータの性能試験と耐久試験とを行う。アクチュエータは、航空機の主翼の補助翼や尾翼の昇降舵等の可動翼を作動させる製品であって、比較的出力が大きいものである。アクチュエータは、直線運動を行うことで駆動力を出力する。

図１に示すように、アクチュエータの試験装置１０は、アクチュエータが取り付けられて駆動力を出力する取付装置２０と、負荷を加える負荷部４０と、取付装置２０の出力と負荷部４０の負荷とを連結するアイドラリンク３０とを備えている。なお、アイドラリンク３０が試験対象のアクチュエータの出力と連結されるリンク部に相当する。

取付装置２０は、図示しないアクチュエータが取り付けられる取付部２１と、アクチュエータの動作によって駆動される駆動部２２とを備えている。取付部２１は、アクチュエータの本体が固定される。駆動部２２は、アクチュエータの出力軸が固定される受動部２２Ａと、駆動力を伝達する伝達部２２Ｂとを備えている。駆動部２２は、受動部２２Ａと伝達部２２Ｂと駆動シャフト２３と一体に設けられている。アクチュエータの駆動力の作用方向と駆動シャフト２３の軸方向とは直交している。駆動部２２の受動部２２Ａは、アクチュエータによって駆動されると、駆動シャフト２３の軸を中心に揺動する。すなわち、アクチュエータの直線運動が駆動部２２によって揺動運動に変換される。

駆動部２２の伝達部２２Ｂの先端には、連結リンク２４の上端２４Ａが揺動可能に連結されている。連結リンク２４は、駆動部２２の伝達部２２Ｂが揺動すると、上下方向へ変位する。すなわち、駆動部２２の揺動運動が連結リンク２４によって直線運動に変換される。連結リンク２４の下端２４Ｂには、受動レバー２５の先端２５Ａが揺動可能に連結されている。受動レバー２５は、連結シャフト２６と一体に設けられている。受動レバー２５は、連結リンク２４が上下方向に移動すると、連結シャフト２６の軸を中心に揺動する。すなわち、連結リンク２４の直線運動が受動レバー２５によって揺動運動に変換される。

連結シャフト２６の左端２６Ａ（図中手前側）には、連結シャフト２６と一体に回転する連結レバー２７が固定されている。連結レバー２７の基端２７Ａは、連結シャフト２６に固定されている。連結レバー２７の先端２７Ｂには、アイドラリンク３０の基端３１が回転軸３２の軸を中心に揺動可能に連結されている。すなわち、アクチュエータの出力は、アイドラリンク３０を介して伝達される。

図２に示すように、アイドラリンク３０の基端３１には、環状を有するロッドエンド３３が螺子止めされている。連結レバー２７の先端２７Ｂは、Ｕ字形状となっており、ロッドエンド３３を挟む状態でロッドエンド３３と連結されている。このロッドエンド３３の貫通孔３３Ａと連結レバー２７の先端２７Ｂとに回転軸３２が挿通されている。

負荷部４０は、機械的に負荷を発生させる手段であって、複数のねじりばねによる付勢力を負荷として負荷シャフト４１から出力する。すなわち、負荷部４０は、アクチュエータの出力に加える負荷を負荷シャフト４１から出力する。

図３及び図４に示すように、負荷シャフト４１の先端４２には、２個の第１レバー５１，５２と、第１レバー５１，５２に挟まれるように配置される第２レバー５３とが設けられている。第１レバー５１，５２の基端５１Ａ，５２Ａは、負荷シャフト４１と一体に揺動し、負荷シャフト４１に固定されている。第２レバー５３の基端５３Ａは、負荷シャフト４１に対して回転可能に設けられている。なお、負荷シャフト４１の軸が第１レバー５１，５２の回転軸と第２レバー５３の回転軸と一致している。なお、第１レバー５１，５２が負荷部４０の出力に連動して回転軸を中心に揺動する第１レバー部に相当する。第２レバー５３がリンク部に対して回転軸を中心に揺動するように連結される第２レバー部に相当する。

図５に示すように、第２レバー５３の先端５３Ｂには、アイドラリンク３０の先端３４が回転軸３５の軸を中心に揺動するように連結されている。アイドラリンク３０の先端３４には、環状を有するロッドエンド３６が螺子止めされている。第２レバー５３の先端５３Ｂは、Ｕ字形状となっており、ロッドエンド３６を挟む状態でロッドエンド３６と連結されている。すなわち、第２レバー５３は、アイドラリンク３０の先端３４を両側から支持する両持ちで連結されている。このロッドエンド３６の貫通孔３６Ａと第２レバー５３の先端５３Ｂとに回転軸３５が挿通されている。第２レバー５３の先端５３Ｂが一部に相当する。

図３及び図４に示すように、試験装置１０は、第１レバー５１，５２と第２レバー５３とを連結又は当該連結を解除する動力伝達部としてのクラッチ機構６０を備えている。クラッチ機構６０は、第１レバー５１，５２及び第２レバー５３を貫通するピン６１と、ピン６１を操作する操作レバー６２とを備えている。ピン６１は、円柱状の部材である。操作レバー６２は、四角柱状の部材である。第１レバー５１には、ピン６１が貫通する貫通孔５１Ｃが設けられている。第１レバー５２には、ピン６１が貫通する貫通孔５２Ｃが設けられている。第２レバー５３には、ピン６１が貫通する貫通孔５３Ｃが設けられている。なお、ピン６１がピン部に相当する。操作レバー６２が操作レバー部に相当する。

操作レバー６２の基端６２Ａは、第１レバー５１の正面の先端５１Ｂ寄りに第１回転軸６３によって回転可能に設けられている。操作レバー６２の基端６２Ａ寄りには、第１回転軸６３が挿通される第１長孔６２Ｂが延出方向に沿って設けられている。ピン６１が直線に移動するのに対して操作レバー６２は第１回転軸６３において回転移動するため、第１長孔６２Ｂによって移動のずれを吸収する。

ピン６１の基端６１Ａは、操作レバー６２の延出方向の中央付近に第２回転軸６４によって回転可能に設けられている。操作レバー６２のピン６１の延出方向の中央付近には、第２回転軸６４が挿通される第２長孔６２Ｃが延出方向に沿って設けられている。ピン６１が直線に移動するのに対して操作レバー６２は第１回転軸６３において回転移動するため、第２長孔６２Ｃによって移動のずれを吸収する。

操作レバー６２は、第１レバー５１，５２及び第２レバー５３に貫通する位置と貫通しない位置との間でピン６１を移動させる。ピン６１は、第１レバー５１の貫通孔５１Ｃと第２レバー５３の貫通孔５３Ｃと第１レバー５２の貫通孔５２Ｃとに挿入される。

次に、上記のように構成されたアクチュエータの試験装置の作用について説明する。
図３に示すように、操作レバー６２の先端６２Ｄが使用者によって第１レバー５１へ近づく方向へ第１回転軸６３を軸として回転されると、ピン６１が第１レバー５１の貫通孔５１Ｃと第２レバー５３の貫通孔５３Ｃと第１レバー５２の貫通孔５２Ｃに挿入される。これにより、第１レバー５１，５２と第２レバー５３とがピン６１によって連結される。このようになると、負荷部４０の負荷は第１レバー５１，５２とともにピン６１を介して第２レバー５３に伝達可能となる。そして、アクチュエータが作動すると負荷部４０の負荷が第２レバー５３、アイドラリンク３０、連結レバー２７、連結シャフト２６、受動レバー２５、連結リンク２４、駆動部２２を介してアクチュエータに伝達される。なお、摩擦力によってピン６１は固定されるが、ピン６１の挿入後、第１回転軸６３が回転しないように機械的に保持してもよい。また、力伝達時及び非伝達時には操作レバー６２が動かないようにロックされていることが望ましい。例えば、第１回転軸６３に雄ねじを設け、ナットで固定することで、操作レバー６２をロックすることができる。さらに第２回転軸６４も同様に雄ねじを設け、ナットで固定してもよい。

図６に示すように、操作レバー６２の先端６２Ｄを第１レバー５１から離間する方向へ第１回転軸６３を軸として回転させると、ピン６１が第１レバー５１，５２及び第２レバー５３から抜き出される。これより、第１レバー５１，５２及び第２レバー５３との連結が解除される。なお、ピン６１は、第２レバー５３の貫通孔５３Ｃを貫通していなければ、第１レバー５１，５２と第２レバー５３との連結を解除することができる。このようになると、第２レバー５３のみは、アクチュエータの駆動によってアイドラリンク３０が取付装置２０へ向かって移動することができる。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）負荷部４０と連動して揺動する第１レバー５１，５２と、アクチュエータの出力が伝達されるアイドラリンク３０と連結された第２レバー５３とがクラッチ機構６０によって連結又は当該連結が解除される。このため、負荷部４０との連結と当該連結の解除とを容易に変更可能である。

（２）第１レバー５１，５２に対して揺動するように設けられた操作レバー６２が回転することで、ピン６１を第１レバー５１，５２及び第２レバー５３から容易に抜いたり、第１レバー５１，５２及び第２レバー５３に差したりすることができる。
（３）第２レバー５３が第１レバー５１，５２に挟まれるため、片持ちにならず、ピン６１に均等に負荷が掛かる。

（４）ピン６１が設けられる操作レバー６２の中央付近よりも下側に操作レバー６２の基端６２Ａが配置されているため、操作レバー６２の操作を行いやすい。
（５）第２レバー５３がアイドラリンク３０を両持ちするため、片持ちにならず、第２レバー５３とアイドラリンク３０との連結部分に均等に負荷が掛かる。

（他の実施形態）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態では、第１レバー５１に設けられる操作レバー６２の基端６２Ａをピン６１が連結される操作レバー６２の中央付近よりも下側とした。しかしながら、第１レバーに設けられる操作レバーの一端をピンが連結される操作レバーの位置よりも上側としてもよい。例えば、図７に示すように、クラッチ機構１６０は、第１レバー５１の正面の基端５１Ａ寄りに操作レバー１６２の基端１６２Ａが設けられる。操作レバー１６２の基端１６２Ａは、ピン６１が連結される操作レバー１６２の中央付近よりも上側に位置する。

・上記実施形態では、第２レバー５３の先端５３Ｂがアイドラリンク３０の基端３１（ロッドエンド３６）を挟む状態でロッドエンド３６と連結されている。しかしながら、アイドラリンク３０の基端が第２レバー５３の先端を挟む状態で第２レバー５３と連結されてもよい。

・上記実施形態では、負荷シャフト４１に固定される第１レバー５１，５２がアイドラリンク３０に連結される第２レバー５３を挟む構成とした。しかしながら、アイドラリンク３０に連結される２個の第２レバーが負荷シャフト４１に固定される１個の第１レバーを挟む構成としてもよい。

・上記実施形態において、ピン６１の断面は、円形に限らず、楕円、多角形、星形等の他の形状であってもよい。
・上記実施形態において、ピン６１は、基端６２Ａから先端６２Ｄに向かうほど外径を短くしてもよい。このようにすれば、第１レバー５１，５２及び第２レバー５３へのピン６１の挿入が容易となる。また、ピン６１のがたつきを抑制することができる。

・上記実施形態において、第１レバー５１の貫通孔５１Ｃ、第２レバー５３の貫通孔５３Ｃ、第１レバー５２の貫通孔５２Ｃは、操作レバー６２に近いほど内径が拡大してもよい。

・上記実施形態では、操作レバー６２に第１長孔６２Ｂと第２長孔６２Ｃとを設けた。しかしながら、操作レバー６２に第１長孔６２Ｂと第２長孔６２Ｃとのいずれか一方のみを設けてもよい。

・上記実施形態では、クラッチ機構６０をピン６１と操作レバー６２とした。しかしながら、動力伝達機構をピンのみとして、負荷シャフト４１に固定される第１レバーとアイドラリンク３０に連結される第２レバーとに使用者がピンを挿入することで第１レバーと第２レバーとを連結して、使用者がピンを抜くことで第１レバーと第２レバーとの連結を解除してもよい。

・上記実施形態では、クラッチ機構６０をピン６１と操作レバー６２とした。しかしながら、動力伝達機構を螺子のみとして、負荷シャフト４１に固定される第１レバーとアイドラリンク３０に連結される第２レバーとに使用者が螺子を挿入することで第１レバーと第２レバーとを連結して、使用者が螺子を抜くことで第１レバーと第２レバーとの連結を解除してもよい。

・上記実施形態では、ピン６１を正面から第１レバー５１の貫通孔５１Ｃ、第２レバー５３の貫通孔５３Ｃ、第１レバー５２の貫通孔５２Ｃに挿入した。しかしながら、第１レバー５１，５２と第２レバー５３とを側面から連結及び解除してもよい。

例えば、図８に示すように、動力伝達部としての動力伝達機構２６０は、第１レバー５１，５２の側面に設けられた嵌合溝５１Ｄ，５２Ｄと第２レバー５３の側面に設けられた嵌合溝５３Ｄとに連結棒６５を嵌合させることで、第１レバー５１，５２と第２レバー５３とを連結する。

例えば、図９に示すように、動力伝達部としての動力伝達機構３６０は、第１レバー５１，５２及び第２レバー５３の外周に環状部材６６を取り付けることで、第１レバー５１，５２と第２レバー５３とを連結する。環状部材６６は、２分割された第１部材６６Ａと第２部材６６Ｂとからなる。第１部材６６Ａには複数の凸部６６Ｃが設けられ、第２部材６６Ｂには凸部６６Ｃが嵌合する複数の凹部６６Ｄが設けられている。第１部材６６Ａと第２部材６６Ｂとは、凸部６６Ｃと凹部６６Ｄとによって結合される。

・上記実施形態では、クラッチ機構６０の操作レバー６２を使用者が操作した。しかしながら、動力伝達部をピン等の連結部材と動力伝達部を移動させる電動モータやソレノイドとから構成して、負荷シャフト４１に固定される第１レバーとアイドラリンク３０に連結される第２レバーとを電動モータやソレノイドによって連結又は当該連結を解除してもよい。

・上記実施形態では、クラッチ機構６０の操作レバー６２を使用者が操作した。しかしながら、動力伝達部を電動の流体クラッチとして、負荷シャフト４１の出力とアイドラリンク３０の出力とを電動の流体クラッチによって連結又は当該連結を解除してもよい。

・上記実施形態において、取付装置２０の構成は、負荷試験を行うアクチュエータが取り付けられて、動力伝達部を介してアクチュエータに負荷部から負荷が与えられる構成であれば、上記構成に限らない。

・上記実施形態において、アイドラリンク３０に長さを調整可能なターンバックル等を設けて、負荷がゼロとなる位置を調整可能な構成としてもよい。
・上記実施形態では、試験対象のアクチュエータの出力に加える負荷を出力する負荷部４０としたが、試験対象のアクチュエータの出力に加える負荷を回転力として出力する負荷部としてもよい。

・上記実施形態では、ねじりばねによって機械的に負荷を加える負荷部４０としたが、油圧などの流体ダンパーによって機械的に負荷を加える負荷部としてもよい。

１０…試験装置、２０…取付装置、２１…取付部、２２…駆動部、２３…駆動シャフト、２４…連結リンク、２４Ａ…上端、２４Ｂ…下端、２５…受動レバー、２５Ａ…先端、２６…連結シャフト、２６Ａ…左端、２７…連結レバー、２７Ａ…基端、２７Ｂ…先端、３０…アイドラリンク、３１…基端、３２…回転軸、３３…ロッドエンド、３３Ａ…貫通孔、３４…先端、３５…回転軸、３６…ロッドエンド、３６Ａ…貫通孔、４０…負荷部、４１…負荷シャフト、４２…先端、５０…連結装置、５１…第１レバー、５１Ａ…基端、５１Ｂ…先端、５１Ｃ…貫通孔、５２…第１レバー、５２Ａ…基端、５２Ｃ…貫通孔、５３…第２レバー、５３Ａ…基端、５３Ｂ…先端、５３Ｃ…貫通孔、６０…クラッチ機構、６１…ピン、６１Ａ…基端、６２…操作レバー、６２Ａ…基端、６２Ｂ…第１長孔、６２Ｃ…第２長孔、６２Ｄ…先端、６３…第１回転軸、６４…第２回転軸。

Claims

試験対象のアクチュエータの出力に加える負荷を出力する負荷部と、
前記負荷部の出力に連動して回転軸を中心に揺動する第１レバー部と、
前記試験対象のアクチュエータの出力と連結されるリンク部と、
前記リンク部に対して揺動するように連結され前記第１レバー部の回転軸と同軸の回転軸を中心に揺動する第２レバー部と、
前記第１レバー部と前記第２レバー部とを連結及び当該連結を解除する動力伝達部とを備える
アクチュエータの試験装置。
前記動力伝達部は、
前記第１レバー部及び前記第２レバー部を貫通するピン部と、
前記第１レバー部に対して揺動するように設けられ、前記ピン部を前記第１レバー部及び前記第２レバー部を貫通する位置と貫通しない位置との間を移動させる操作レバー部とを備える
請求項１に記載のアクチュエータの試験装置。
前記第１レバー部と前記第２レバー部とのいずれか一方は、他方に挟まれるように設けられる
請求項２に記載のアクチュエータの試験装置。
前記第１レバー部に設けられる前記操作レバー部の一端は、前記ピン部が設けられる前記操作レバー部の位置よりも下側に配置されている
請求項２又は３に記載のアクチュエータの試験装置。
前記第２レバー部と前記リンク部とのいずれか一方は、他方を両持ちで連結している
請求項１～４のいずれか一項に記載のアクチュエータの試験装置。