(57)【要約】【課題】シンプルな機構で軽量化も可能で、しかも機構に損傷を来した際の処置を不具合部品の交換により対応できること。【解決手段】第１のピッチの第１のネジ部を有し、回転駆動される第１のロッド２１と、第１のロッドの変位方向に回動自在に保持され、第１のネジ部が回転可能に挿入された第１のナット部を有し、第１の位置に固定された第１のロッド保持部２２と、第１のナット部を介した第１のロッドの第１の端部に連結された第１のユニバーサルジョイント部２３と、第１のピッチとは異なる第２のピッチの第２のネジ部を有し、第１のロッドに第１のユニバーサルジョイント部を介して連結された第２のロッド２４と、第２のロッドを第２のロッドの変位方向に回動自在に保持し、第２の位置に固定された第２のロッド保持部２５と、第１のユニバーサルジョイント部２３に第２のネジ部が回転可能に挿入される第２のナット部が保持され、第２のロッド保持部２５に第２のロッドの回転を規制する回転規制部が設けられている。【選択図】図３A
2017077845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形可能な部材を変形する装置であって、
第１のピッチの第１のネジ部を有し、回転駆動される第１のロッドと、
前記第１のロッドの変位方向に回動自在に保持され、前記第１のネジ部が回転可能に挿入された第１のナット部を有し、前記部材の第１の位置に固定された第１のロッド保持部と、
前記第１のナット部を介した前記第１のロッドの第１の端部に連結された第１のユニバーサルジョイント部と、
前記第１のピッチとは異なる第２のピッチの第２のネジ部を有し、前記第１のロッドに前記第１のユニバーサルジョイント部を介して連結された第２のロッドと、
前記第２のロッドを前記第２のロッドの変位方向に回動自在に保持し、前記部材の第２の位置に固定された第２のロッド保持部と、を具備し、
前記第１のユニバーサルジョイント部及び前記第２のロッド保持部のうちいずれか一方に、前記第２のロッドの前記第２のネジ部が回転可能に挿入される第２のナット部が保持され、他方に前記第２のロッドの回転を規制する回転規制部が設けられている
変形装置。
【請求項２】
請求項1に記載の変形装置であって、
前記第１のロッドを回転可能に保持し、前記部材の第３の位置に固定された第３のロッド保持部を具備し、
前記第３のロッド保持部は、
前記部材の第３の位置に固定された保持部本体と、
前記第１のロッドを回転可能に保持し、前記保持部本体に前記第１のロッドの変位方向に回動自在に取り付けられた保持部材と、
前記保持部材を介した前記第１のロッドの第２の端部に連結された第２のユニバーサルジョイント部と、を有し、
更に、変形装置は、
前記第１のロッドに前記第２のユニバーサルジョイント部を介して連結され、前記第１のロッドを回転駆動する回転駆動部
を具備する変形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の変形装置であって、
前記第１のピッチとは異なる第３のピッチの第３のネジ部を有し、回転駆動される第３のロッドと、
前記第３のロッドの変位方向に回動自在に保持され、前記第３のネジ部が回転可能に挿入された第３のナット部を有し、前記部材の第４の位置に固定された第４のロッド保持部と、
前記第３のナット部を介した前記第３のロッドの第１の端部に連結された第３のユニバーサルジョイント部と、を具備し、
前記第３のユニバーサルジョイント部は、前記第１のロッドの第２の端部に連結され、前記第３のロッドの回転により前記第１のロッドが回転駆動される
変形装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちいずれか１項に記載の変形装置であって、
当該変形装置による変形の中立位置から、いずれのロッドも左右両方向に回転可能である
変形装置。
【請求項５】
変形領域が変形可能な部材からなる翼上面部及び翼下面部との間に請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の変形装置を配置した翼であって、
いずれの前記ロッドも、翼弦長方向に配置され、
前記第２のロッド保持部は、翼後縁に配置され、
前記第２のピッチは、前記第１のピッチより大きい
翼。
【請求項６】
請求項５に記載の翼であって、
前記翼上面部及び翼下面部のうち一方の変形領域は、他方の変形領域よりも剛性の高い材料からなり、
前記第１のロッド及び前記第２のロッドが、回転駆動により逆回転するように構成した
翼。
【請求項７】
請求項６に記載の翼であって、
前記変形装置を翼幅方向に複数配置した
翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば航空機の翼の断面形状を変形させる機構に用いられる変形装置及びその翼に関する。また、本発明は、産業機械やロボットの分野など広範囲の技術分野に用いられる変形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば航空機の翼では、翼の舵面を動かすことで局所的な空気力を獲得しているが、このような空気力を獲得するための新たな技術として翼の断面形状を変形させるモーフィング技術が研究開発されている。モーフィング技術は、舵面のように一部を切り離すことなく連続的に翼表面を変形させて空気力を発生させるもので、舵面を動かす従来技術に比べて空気抵抗を低減させることができる。
モーフィング技術としては、例えばリブ多段化機構（非特許文献１参照）やコンプライアント機構（特許文献１参照）などが公知である。
【０００３】
リブ多段化機構は、一般的な翼の型を構成するために使われるリブを変形させて翼表面形状を変形させるという発想であって合理的ではあるが、分割したリブそれぞれの翼面に対する形状は変形しないため、分割数を増やさなければ連続的に翼表面形状を変形させることができない。分割数を多くすると構造が複雑で重量も重くなり、また多段のリブ構造を少ないアクチュエータで動かすための新たな技術開発も必要となる。
【０００４】
コンプライアント機構は、翼を変形可能な材料で構成し、それらの内部に翼前縁表面及び後縁表面を変形させる機構を設けたもので、その機構はアクチュエータ及びこれと翼面との間に設けられた変形可能なリンク部材からなる。そして、アクチュエータの駆動及びこのリンク部材の弾性的な変形によって翼表面を滑らかに変形するものである。このコンプライアント機構は、飛行実証まで行われており、高い耐荷重性を有している。しかし、全構造部材を連続体として構成し、しかも材料の弾性だけの機構で構成しなければならないため、機構に損傷を来した際に処置は全体取り換えに近いほどの大規模なものとなる。
【０００５】
また、特許文献２には、モーフィング技術をフラップに適用したもので、フラップの内部にリンク機構によって多関節のロッドを伸縮させる機構を設けることで、フラップ表面を変形させる技術が開示されているが、構造が複雑で重量も重くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許  ＵＳ２００３／０１２４１１  A１
【特許文献２】特開２０１４−３７１５５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｐｏｏｎｓｏｎｇ，Ｐ．，'Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉ−Ｓｅｃｔｉｏｎ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｃａｍｂｅｒ  Ｗｉｎｇ，'  Ｔｈｅｓｉｓ  ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ  ｆｏｒ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  Ｍａｓｔｅｒ  ｏｆ  Ｓｉｅｎｃｅ，  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Mａｒｙｌａｎｄ，  ２００４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように公知のモーフィング技術では、構造が複雑で重量も重いという問題（非特許文献１及び特許文献２）や機構に損傷を来した際の処置が大規模であるという問題（特許文献１）があった。
【０００９】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、シンプルな機構で軽量化も可能で、しかも機構に損傷を来した際の処置を不具合部品の交換により対応できる変形装置及び翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る変形装置は、変形可能な部材を変形する装置であって、第１のピッチの第１のネジ部を有し、回転駆動される第１のロッドと、前記第１のロッドの変位方向に回動自在に保持され、前記第１のネジ部が回転可能に挿入された第１のナット部を有し、前記部材の第１の位置に固定された第１のロッド保持部と、前記第１のナット部を介した前記第１のロッドの第１の端部に連結された第１のユニバーサルジョイント部と、前記第１のピッチとは異なる第２のピッチの第２のネジ部を有し、前記第１のロッドに前記第１のユニバーサルジョイント部を介して連結された第２のロッドと、前記第２のロッドを前記第２のロッドの変位方向に回動自在に保持し、前記部材の第２の位置に固定された第２のロッド保持部と、を具備し、前記第１のユニバーサルジョイント部及び前記第２のロッド保持部のうちいずれか一方に、前記第２のロッドの前記第２のネジ部が回転可能に挿入される第２のナット部が保持され、他方に前記第２のロッドの回転を規制する回転規制部が設けられている。
【００１１】
本発明の一形態に係る変形装置は、前記第１のロッドを回転可能に保持し、前記部材の第３の位置に固定された第３のロッド保持部を具備し、前記第３のロッド保持部は、前記部材の第３の位置に固定された保持部本体と、前記第１のロッドを回転可能に保持し、前記保持部本体に前記第１のロッドの変位方向に回動自在に取り付けられた保持部材と、前記保持部材を介した前記第１のロッドの第２の端部に連結された第２のユニバーサルジョイント部と、を有し、更に、変形装置は、前記第１のロッドに前記第２のユニバーサルジョイント部を介して連結され、前記第１のロッドを回転駆動する回転駆動部を具備することとしてもよい。
【００１２】
本発明の一形態に係る変形装置は、前記第１のピッチとは異なる第３のピッチの第３のネジ部を有し、回転駆動される第３のロッドと、前記第３のロッドの変位方向に回動自在に保持され、前記第３のネジ部が回転可能に挿入された第３のナット部を有し、前記部材の第４の位置に固定された第４のロッド保持部と、前記第３のナット部を介した前記第３のロッドの第１の端部に連結された第３のユニバーサルジョイント部と、を具備し、前記第３のユニバーサルジョイント部は、前記第１のロッドの第２の端部に連結され、前記第３のロッドの回転により前記第１のロッドが回転駆動されることとしてもよい。
本発明の一形態に係る変形装置は、当該変形装置による変形の中立位置から、いずれのロッドも左右両方向に回転可能であることとしてもよい。
【００１３】
本発明の一形態に係る翼は、変形領域が変形可能な部材からなる翼上面部及び翼下面部との間に上記構成の変形装置を配置した翼であって、いずれの前記ロッドも、翼弦長方向に配置され、前記第２のロッド保持部は、翼後縁に配置され、前記第２のピッチは、前記第１のピッチより大きいこととしてもよい。
【００１４】
本発明の一形態に係る翼は、前記翼上面部及び翼下面部のうち一方の変形領域は、他方の変形領域よりも剛性の高い材料からなり、前記第１のロッド及び前記第２のロッドが、回転駆動により逆回転するように構成してもよい。
本発明の一形態に係る翼は、前記変形装置を翼幅方向に複数配置してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る変形装置及び翼は、シンプルな機構で軽量化も可能で、しかも機構に損傷を来した際の処置を不具合部品の交換により対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る航空機の翼を示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａの一部断面斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る航空機の翼における変形装置の配置例を示す翼内部を上面より見た図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る航空機の翼における変形装置の構成を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの上面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの側面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃの断面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係る変形装置における第１のロッド保持部の構成を示す横断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る変形装置における第１のユニバーサルジョイント部の構成を示す横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る変形装置における第２のロッド保持部の構成を示す上面断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る変形装置における第３のロッド保持部の構成を示す一部断面斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る変形装置による翼のモーフィング動作を説明するための側面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、翼のモーフィング領域を下方に湾曲する形状に対応した変形装置の状態を示す図である。
【図１０】一般的な翼のコード方向に圧力分布をモデル化したグラフである。
【図１１】本発明と対比するリブ多段化機構に働く力を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る変形装置による変形機構に働く力を説明するための図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る翼をツウィストさせた状態を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る翼を上にも下にも変形させる例を説明するための図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る複数の変形装置の駆動モータを一つにした実施形態を説明するための図である。
【図１６】本発明に係る変形装置を椅子の背もたれの湾曲調整機構に適用した例を示す図である。
【図１７】本発明に係る変形装置をロボットのハンドを動かす機構に適用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
［航空機の翼］
本発明の変形機構を航空機の翼に適用した実施形態を説明する。
図１Aは本発明の一実施形態に係る航空機の翼を示す斜視図である。図１Bはその内部を概略的に示す図１Ａの一部断面斜視図である。
【００１８】
図に示すように、翼１０は、翼上面部１１と、翼下面部１２とを有する。翼１０の翼弦長（コード）方向の中間付近より後縁の領域が初期位置（通常飛行時の翼１０の形状）より下方に変形可能とされている。この変形可能な領域をモーフィング領域１３と呼ぶ。
【００１９】
翼１０は、翼上面部１１及び翼下面部１２との間に、図２にも示すように、例えば３台の変形装置２０を翼幅（スパン）方向に所定の間隔をおいて配置して構成される。翼上面部１１及び翼下面部１２の少なくともモーフィング領域１３は、ハニカム層１４の表面に伸縮材料１５を配置して構成される。これにより、これらのモーフィング領域１３は、変形装置２０による変形動作に追従して変形するようになっている。ハニカム層１４は、例えばＯＸタイプのアラミド・ハニカムを用いることができる。これにより、軽量で強度を保ちつつ上下方向に変形し、曲面を維持することができる。
【００２０】
翼上面部１１及び翼下面部１２の弦長方向の中間付近より前縁の領域は、特に変形を考量する必要のない材料で構成できるが、モーフィング領域１３と同じ材料で構成しても構わない。後述する変形装置２０を構成する回転駆動部は、この領域で弦長方向の中間付近に配置される。
〈変形装置２０の構成〉
図３Ａは上記の各変形装置２０の構成を示す斜視図である。図３Ｂは図３Ａの上面図、図３Ｃは図３Ａの側面図、図３Ｄは図３Ｃの断面図である。
【００２１】
図３Ａ?図３Ｄに示すように、変形装置２０は、翼弦長方向に配置された第１のロッド２１と、第１のロッド保持部２２と、第１のユニバーサルジョイント部２３と、第２のロッド２４と、第２のロッド保持部２５と、第３のロッド保持部２６とを有する。更に、変形装置２０は、回転駆動部２７を有する。
【００２２】
第１のロッド２１、第１のロッド保持部２２、第１のユニバーサルジョイント部２３、第２のロッド２４、第２のロッド保持部２５及び第３のロッド保持部２６は、高伸縮材料などからなる板状の部材２８、２９により挟まれて配置されており、第１のロッド保持部２２、第２のロッド保持部２５及び第３のロッド保持部２６は、これらの上部及び下部がそれぞれ板状の部材２８、２９に取り付けられている。板状の部材２８、２９は、それぞれ翼上面部１１及び翼下面部１２の裏面側に接合されている。このような接合は、接着やネジ止め等の様々な手段を用いることが可能である。なお、板状の部材２８、２９を設けることなく、第１のロッド２１、第１のロッド保持部２２、第１のユニバーサルジョイント部２３、第２のロッド２４、第２のロッド保持部２５及び第３のロッド保持部２６を翼上面部１１及び翼下面部１２との間に配置し、第１のロッド保持部２２、第２のロッド保持部２５及び第３のロッド保持部２６を翼上面部１１及び翼下面部１２の裏面側に取り付けてもよい。
【００２３】
図４Ａに示すように、第１のロッド２１は、第１のピッチの第１のネジ部２１ａを有する。
図４Ｂに示すように、第１のロッド保持部２２は、例えば上下の板状の部材２８、２９間で、変形領域の中間点付近（第１の位置）に固定されている。第１のロッド保持部２２は、保持部本体２２ａと、第１のナット部２２ｂとを有する。保持部本体２２ａは、例えば凹状の中空部分でその両側よりピン２２ｃにより第１のナット部２２ｂを第１のロッド２１の変位方向に回動自在に保持する。第１のナット部２２ｂは、第１のロッド２１の第１のネジ部２１ａが回転可能に挿入される。第１のロッド２１は、第１のナット部２２ｂを介して第２のロッド２４側に突き出ている。
【００２４】
第１のユニバーサルジョイント部２３は、このように第２のロッド２４側に突き出た、第１のナット部２２ｂを介した第１のロッド２１の第１の端部２１ｄに連結されている。
【００２５】
第２のロッド２４は、第１のピッチより大きい第２のピッチの第２のネジ部２４ａを有し、第１のロッド２１に第１のユニバーサルジョイント部２３を介して連結されている。
【００２６】
第１のユニバーサルジョイント部２３は、ユニバーサルジョイント２３ａを有し、第２のナット部２３ｂを有する。ユニバーサルジョイント２３ａの一方には、第１のロッド２１の第１の端部２１ｄが連結され、他方には、第２のナット部２３ｂが固定されている。
第２のナット部２３ｂには、第２のロッド２４の第２のネジ部２４ａが回転可能に挿入されている。
【００２７】
第２のロッド保持部２５は、例えば上下の板状の部材２８、２９で、翼後縁付近（第２の位置）に固定されている。第２のロッド保持部２５は、例えば図６に示すように、凹状の保持部本体２５ａを有し、凹状の中空部分でその両側より貫通するピン２５ｂにより第２のロッド２４を第２のロッドの変位方向に回動自在に保持し、かつそれにより第２のロッド２４の回転を規制する。つまり、第２のロッド保持部２５は、回転規制部としても機能する。
【００２８】
第３のロッド保持部２６は、第１のロッド２１を回転可能に保持する。第３のロッド保持部２６は、例えば上下の板状の部材２８、２９で、翼中央付近の変形の始点（第３の位置）に固定されている。ここで、第３のロッド保持部２６は、図７に示すように、保持部本体２６ａと、保持部材２６ｂと、第２のユニバーサルジョイント部２６ｃとを有する。
【００２９】
保持部本体２６ａは、翼中央付近の変形の始点に固定される。保持部本体２６ａは、中空部２６ｄを有し、中空部２６ｄの両側よりピン２６ｅにより保持部材２６ｂを第１のロッド２１の変位方向に回動自在に保持する。保持部材２６ｂは、第１のロッド２１を回転可能に保持する。第２のユニバーサルジョイント部２６ｃは、ユニバーサルジョイントからなり、保持部材２６ｂを介した第１のロッド２１の第２の端部２１ｃに連結されている。
【００３０】
回転駆動部２７は、第１のロッド２１に第２のユニバーサルジョイント部２６ｃを介して連結され、第１のロッド２１を回転駆動する。回転駆動部２７は、例えば駆動モータ２７ａによってウォームギア２７ｂを介して第２のユニバーサルジョイント部２６ｃ、第１のロッド２１を回転駆動する。
〈変形装置２０による翼のモーフィング動作〉
【００３１】
本実施形態に係る変形装置２０は、図８の実線で示す通常飛行時の翼１０の形状より、例えば同図の二点鎖線で示すように、翼１０のモーフィング領域を下方に湾曲する形状に変形する。
図３Ａ〜図３Ｄに示した変形装置２０の状態は、通常飛行時の翼１０の形状に対応している。
ここで、図９に示す変形装置２０の状態は、翼１０のモーフィング領域を下方に湾曲する形状に対応している。なお、図９の二点鎖線は初期状態を示している。
【００３２】
図９の二点鎖線で示した変形装置２０の状態より、回転駆動部２７の一の回転方向への回転駆動により第１のロッド２１を回転させると、第１のロッド保持部２２において第１のロッド２１の第１のネジ部２１ａが第１のナット部２２ｂに回転可能に挿入されていることから（図４Ａ参照）、第１のロッド２１における第３のロッド保持部２６と第１のロッド保持部２２との長さが長くなろうとする。また、第１のロッド２１の回転に伴い、第１のユニバーサルジョイント部２３も回転し、第１のユニバーサルジョイント部２３に固定された第２のナット部２３ｂに第２のロッド２４の第２のネジ部２４ａが回転可能に挿入されている（図５参照）のに加えて、第２のロッド２４の第２のネジ部２４ａの第２のピッチが第１のロッド２１の第１のネジ部２１ａの第１のピッチより大きいので、第２のロッド２４が回転することなく第２のロッド２４における第１のロッド保持部２２と第２のロッド保持部２５との間の長さが長くなろうとする。
【００３３】
そして、第１のロッド２１における第３のロッド保持部２６と第１のロッド保持部２２との長さが長くなろうとすることで、第１のロッド保持部２２は、翼後縁方向に押されて、下方に位置を移動し、同様に第２のロッド２４における第１のロッド保持部２２と第２のロッド保持部２５との長さが長くなろうとすることで、第２のロッド保持部２５も、翼後縁方向に押されて、下方に位置を移動する。
【００３４】
以上の第１及び第２のロッド保持部２２、２５の連続的な２点の移動によって、上下の板状の部材２８、２９が下方に湾曲するように連続的に変形し、図８の二点鎖線で示すように、翼１０のモーフィング領域１３が下方に湾曲する形状に変形する。
【００３５】
また、この変形状態から、回転駆動部２７の逆の回転方向への回転駆動により第１のロッド２１を回転させると、翼１０のモーフィング領域１３は図８の実線で示した状態に戻っていく。
〈実施形態の効果〉
【００３６】
本実施形態に係る翼１０では、変形装置２０がネジ付きロッド、ナット及びユニバーサルジョイントなどを使った機構であるので、リブ多段化機構を使った従来のモーフィング技術と比べ、よりシンプルな機構で軽量化も可能であり、しかも機構に損傷を来した際の処置をロッド、ナット及びユニバーサルジョイントなどの不具合部品の交換により対応できる。例えば、公知のコンプライアント機構は、全構造部材を連続体として構成し、しかも材料の弾性だけの機構で構成しなければならないため、機構に損傷を来した際に処置は全体取り換えに近いほどの大規模なものとなるのに対して、本実施形態に係る翼１０では、機構に損傷を来した際に処置は単に不具合部品を交換すればよいことが大半となる。従って、本実施形態に係る翼１０では、機構不具合時のリカバリにかかる時間や費用を大幅に縮減することが可能である。
【００３７】
また、この変形装置２０では、ネジ付きロッド及びナットのピッチを変えることで、それぞれのロッドの進み量をコントロールし、効果的に翼断面を変形させることができる。
【００３８】
更に、この変形装置２０では、この装置２０を取り付けたスパン位置以外にはこの装置２０に付属するような機構を取り付ける必要がなく、変形可能なハニカムを翼内部に設置するだけで翼表面の形状を維持することが可能である。
【００３９】
本実施形態に係る変形装置２０による機構（以下、本機構と呼ぶ。）では、回転駆動部を構成するモータに対する要求トルクが極めて小さくなる。例えば、リブ多段化機構を使った公知のモーフィング技術と比べてモータに対する要求トルクが２％となる。以下、この点を説明する。
【００４０】
米国で実施したMission  Adaptive  Compliant  Wingで計測した圧力係数分布を用い（出典：J.A.Hetrick,  R.F.Osborn,  P.M.Flick  and  D.P.Poul,  "Flight  Testing  of  Mission   Adaptive  Compliant  Wing,"  AIAA  ２００７−１７０９，  ２００７）、小型ジェット機のフラップ後縁を想定し、以下の機構サイズと飛行条件を設定した場合について従来機構と本機構に対する必要トルクを比較する。なお、簡単のため、機構下面は水平面とし、機構上面は、機構根元部と翼後縁を結んだ平面（断面では直線）となるように考える。
・機構サイズ  コード方向６１５ｍｍ（全翼弦長の３０％に当たるとする）、スパン方向１０００ｍｍ
・飛行条件  マッハ数０．８７、高度１０，７００m
・圧力係数分布（機構部分は横軸０．７〜１．０に対応）  図１０に示すようにコード方向に圧力分布をモデル化
ここで、図１１はリブ多段化機構に働く力、図１２は本機構に働く力を示している。
【００４１】
空気力による力は、機構根本から２００ｍｍの位置までは均一な力分布となり、この部分の合力の作用点は根本から１００ｍｍの位置になる。根本から２００ｍｍより後縁に向けて線形的に力が減少する。この部分にかかる力は、力分布をグラフ上で表す三角形の重心位置に作用する。根本から２００ｍｍの位置を基準にすると、これより後縁側に向かって１３８ｍｍ（＝（６１５−２００）／３）離れた部分に、三角形力分布の面積に当たる力が集中的にかかると考えてよい。
以上の状況で、リブ多段化機構の最根本のヒンジ部にかかる空気力によるモーメントは、
１８０８［N］×０．１［ｍ］＋１８７６［N］×（０．２＋０．１３８）［ｍ］＝８１５［Nm］      （１）
１ｍスパンの翼を３つのリブで多段化機構を構成させることとする場合、各リブ当り
８１５／３＝２７２［Nm］      （２）
のトルクが作用し、これを上回る駆動トルクが必要となる。
【００４２】
本機構では、機構を構成するネジ付きロッド１，２（図１２参照）に作用する軸力を求め、この軸力に抗してネジを回転させるために必要なトルクを求める。まず、ネジ付きロッドに作用する応力は内部応力と考え、点Aに作用する反力R1とM1を求める。
力の釣合          R1＝１８０８＋１８７６＝３６８４［N］      （３）
モーメントの釣合  M1＝１８０８［N］×０．１［ｍ］＋１８７６［N］×０．３３８［ｍ］＝８１５［Nm］      （４）
次に、ネジ付きロッド１，２を取り去ることを仮定するが、この場合でも点E、Bが左右に動かないようにするため、力F１、F2を機構に加える。
ここで、点Aに働くモーメントM１は、点Eに働く力R2によって作られるとすると、
R2×AE＝M1  よって、R2＝M1／AE＝８１５／０．０８＝１０１８８［N］＝１０３９［ｋｇｆ］      （５）
点Eでの水平方向の力の釣合から（ねじ付きロッド１、２の下面に対する傾きはそれぞれ５．５°と８．７°）、
R2＝F1・ｃｏｓ（５．５°）  よって、F1＝R2／F1・ｃｏｓ（５．５°）＝１０２３４［N］＝１０４４［ｋｇｆ］
点Bでの水平方向の力の釣合から、
F1・ｃｏｓ（５．５°）＝F２・ｃｏｓ（８．７°）
よって、F2＝F1ｃｏｓ（５．５°）／ｃｏｓ（８．７°）＝１０３０５［N］＝１０５１［ｋｇｆ］      （６）
以上では、鉛直方向の力の釣合は考えていないが、F1、F2の力の向きを考えると、左右方向の力が約９９％を占めるので、誤差として扱う。リブ多段化機構と同様に、１ｍのスパンを３つの駆動装置で動かすことを考えると、各々の機構にかかる力は１／３なので、F1、F2も１／３となる。
F1／３＝３４１１［N］＝３４８［ｋｇｆ］      （７）
F2／３＝３４３５［N］＝３５０［ｋｇｆ］      （８）
【００４３】
これらのネジ付きロッド軸力に抗してネジを動かすためのトルクを次に求める。ネジ付きロッドのネジはM８の標準的なT系列で考える。ネジを締め付けるための締付けトルクはネジ仕様として一般的データ（例えば、「東日トルクハンドブックＶｏｌ．７」株式会社東日製作所  参照）が得られるので、この値を参考にする。ネジ山で雄ネジと雌ネジの当たっている面が締め付けと突っ張りで異なっているだけなので、軸力と締付けトルク・突っ張り力は、符号が逆で絶対値は等しいと考えることができる、とする。
【００４４】
標準軸力７６９０［N］（７８４［ｋｇｆ］）に対して標準締め付けトルクは１２．３［Nｍ］であるので、軸力３５００［N］（＞F1、＞F2）に対して突っ張りトルクは、
（１２．３／７６９０）×３５００＝５．６０［Nm］      （９）
従って、リブ多段化機構の必要トルク２７２［Nm］に対して、本機構では５．６０［Nm］であり、従来機構に対して２％程度のトルク駆動が可能である。
〈変形例〉
【００４５】
上記実施形態では、３組の変形装置２０の変形量を同一と考えていたが、例えば回転駆動部２７によるロッド２１などの回転量を変形装置２０ごとに線形的に変化させれば、例えば両端の変形装置２０のうち一方の変形装置２０のロッド２１の回転量を０、もう一方の変形装置２０のロッド２１の回転量をｎ、中央の変形装置２０のロッド２１の回転量をｎ／２とすると、図１３に示すように、翼１０をツウィストさせることができる。
また、図１４に示すように、初期状態として翼の変形が例えば上方に位置するように設定することで、翼１０を上にも下にも変形させることが可能となる。
【００４６】
更に、図１５に示すように、変形装置２０のモータ１４１を１つとして、これに接続された１本のロッド１４２で各変形装置２０のウォームギア２７ｂを駆動するようにして構成することで、駆動源としてのモータの数を減らすことができる。
【００４７】
また、下面部２９を剛性の高い材料とした場合、本機構では翼１０を下方に曲げる際にネジ付きロッド２１などには圧縮の軸力が作用する。この場合に、ネジ付きロッド２１などの座屈の心配を排除するためには、翼上面部２８を剛性の高い材料としてネジ付きロッド２１などを逆転させることで、ネジ付きロッド２１などに引張力を発生させることが可能となり、座屈の心配がなくなる。
【００４８】
更にまた、上記実施形態では、第１のユニバーサルジョイント部２３に第２のロッド２４の第２のネジ部２４ａが回転可能に挿入される第２のナット部２３ｂが保持され（図５参照）、第２のロッド保持部２５に第２のロッド２４の回転を規制する回転規制部（２５ｂ）が設けられていた（図６参照）が、第２のロッド保持部２５に第２のナット部２３ｂが保持され、第１のユニバーサルジョイント部２３に回転規制部（２５ｂ）を設けても構わない。
本発明に係る変形装置は、上記の翼だけでなく、産業機械やロボットの分野など広範囲の技術分野に適用できる。以下、その適用例を説明する。
［椅子の背もたれの湾曲調整機構］
図１６は本発明に係る変形装置を椅子の背もたれの湾曲調整機構に適用した例を示す図である。
【００４９】
図１６に示すように、椅子１５０は、背もたれ１５１に本発明に係る変形装置２０を備えている。変形装置２０は、例えばモータによる駆動ではなく、ハンドル１５２によって人の力で回転させるように構成されている。この点で、最初に示した変形装置とは異なるが、最初に示した実施形態と同様にモータ駆動としてももちろん構わない。
【００５０】
本実施形態に係る椅子１５０では、ハンドル１５２を回転させることで、椅子１５０の背もたれ１５１を湾曲調整することが可能であり、非常に小さな人の力で湾曲調整することができる。
［ロボット］
図１７は本発明に係る変形装置をロボットのハンドを動かす機構に適用した例を示す図である。
【００５１】
図１７に示すように、ロボット１６０は、本発明に係る変形装置２０の先端にハンド１６１を有する。変形装置２０は、第１のピッチとは異なる第３のピッチの第３のネジ部を有し、回転駆動される第３のロッド１６２と、第３のロッド１６２の変位方向に回動自在に保持され、第３のネジ部が回転可能に挿入された第３のナット部を有し、部材としてのアームの第４の位置に固定された第４のロッド保持部１６３と、第３のナット部を介した第３のロッド１６２の第１の端部に連結された第３のユニバーサルジョイント部１６４とを具備する。この実施形態においては、第３のピッチ＜第１のピッチ＜第２のピッチとされている。なお、第４のロッド保持部１６３及び第３のユニバーサルジョイント部１６４は、第１のロッド保持部２２及び第１のユニバーサルジョイント部２３と同様の構成とできるので、ここでは説明を省略する。
【００５２】
第３のユニバーサルジョイント部１６４は、第１のロッド２１の第２の端部に連結され、第３のロッド１６２の回転により第１のロッド２１が回転駆動されるものであり、回転駆動部２７は第３のロッド１６２を回転駆動するものである。
【００５３】
回転駆動部２７の駆動により、第３のロッド１６２及び第１のロッド２１が回転する。これにより、第４のロッド保持部１６３、第１のロッド保持部２２及び第２のロッド保持部２５が移動する。これにより、アーム１６５が変形し、ハンド１６１を移動させる。
本実施形態に係るロボット１６０では、簡単な構成でかつ小さなモータでハンド１６１を移動させることが可能である。
［その他］
本発明は、上記の実施形態に限定されず、様々な変形が可能であり、その範囲も本発明の技術的範囲に属するものである。
また、本発明の変形装置は、上記の翼、椅子、ロボットばかりでなく、様々な分野の変形機構に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  翼
１１  翼上面部
１２  翼下面部
１３  モーフィング領域
２０  変形装置
２１  第１のロッド
２１ａ  第１のネジ部
２１ｃ  第１のロッドの第２の端部
２１ｄ  第１のロッドの第１の端部
２２  第１のロッド保持部
２２ａ  保持部本体
２２ｂ  第１のナット部
２３  第１のユニバーサルジョイント部
２３ａ  ユニバーサルジョイント
２３ｂ  第２のナット部
２４  第２のロッド
２４ａ  第２のロッドの第２のネジ部
２５  第２のロッド保持部
２６  第３のロッド保持部
２６ａ  保持部本体
２６ｂ  保持部材
２６ｃ  第２のユニバーサルジョイント部
２７  回転駆動部
２８、２９  上下の板状の部材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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