舶用操舵装置及び舶用操舵方法
【課題】操舵部を操作していない状況が続くときに、電動機の消費エネルギの低減を図ることができると共に、作動液の温度上昇による劣化を抑制できる舶用操舵装置及び舶用操舵方法を提供する。
【解決手段】制御部は、操舵部を操作していない状況である指令舵角と実舵角との舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）であるときに、油圧ポンプから吐出される圧油の舵板駆動部への供給を止めると共に、この圧油の供給を停止している継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳ以下であるときは、油圧ポンプを回転駆動する電動機を低速の第１回転速度で回転させ、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳを越えたときは、電動機を低速の第１回転速度よりも小さい極低速の第２回転速度で回転させ又は停止させる構成。
【解決手段】制御部は、操舵部を操作していない状況である指令舵角と実舵角との舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）であるときに、油圧ポンプから吐出される圧油の舵板駆動部への供給を止めると共に、この圧油の供給を停止している継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳ以下であるときは、油圧ポンプを回転駆動する電動機を低速の第１回転速度で回転させ、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳを越えたときは、電動機を低速の第１回転速度よりも小さい極低速の第２回転速度で回転させ又は停止させる構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機で液圧ポンプを回転駆動して、この液圧ポンプが吐出する圧液によって舵板駆動部を動作させ、この舵板駆動部によって舵板の舵角を変更することができる舶用操舵装置及び舶用操舵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の舶用操舵装置の一例として、一定の定格回転速度の定格出力で回転する電動機で油圧ポンプを回転駆動して、この油圧ポンプが吐出する圧油によって舵板駆動部を動作させ、この舵板駆動部によって舵板の舵角を変更するものがある。
【０００３】
そして、この舶用操舵装置によると、舵板の舵角を変更する動作を行なっていない停止状態では、例えば方向制御弁を切換えて、油圧ポンプが吐出する作動油を舵板駆動部に供給せずに、所定の循環回路で循環させるようになっている。
【０００４】
また、従来の他の舶用操舵装置では、速度制御されるサーボモータを使用することによって、舵板の動作速度を大幅に高速化することを可能にして、舵板の舵角を迅速に変更することができるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記従来の舶用操舵装置のうち、一定の定格回転速度の定格出力で回転する電動機によって油圧ポンプを回転駆動しているものでは、舵角を迅速に変更することができるが、舵板の舵角を変更する動作を行なっておらず舵板が停止状態であっても、電動機は、一定の回転速度で回転しているので、この状態での電動機の消費エネルギの低減が求められている。
【０００７】
そして、舵板の舵角を変更する動作を行なっておらず舵板が停止状態であっても、舵角を変更する状態のときと同様に、油圧ポンプから一定流量の作動油を所定の循環回路で循環させているので、この循環する作動油の油温を無駄に上昇させ、作動油の温度上昇による劣化が早期に生じることとなり、作動油を冷却する場合は、別途冷却装置が必要となる。
【０００８】
また、従来の他の舶用操舵装置では、速度制御されるサーボモータを使用して、舵板の動作速度を制御することが可能であるが、舵板の舵角変更動作を行わない舵板の停止状態が継続する場合に、電動機の消費エネルギの低減を図ることができるようにはなってはいない。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、操舵部が操作されない状況が続くときに、電動機の消費エネルギの低減を図ることができると共に、作動液の温度上昇による劣化を抑制することができる舶用操舵装置及び舶用操舵方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る舶用操舵装置は、指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、前記電動機の回転速度を制御する制御部と、前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、前記舵板駆動部によって作動される舵板と、前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部とを備える舶用操舵装置において、前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備え、前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る舶用操舵装置によると、操舵部が操作されると、操舵部は、指令舵角信号を出力し、制御部は、この指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差に基づいて電動機の回転速度を制御することができる。液圧ポンプは、電動機によって回転駆動されて、電動機の回転速度に応じた流量の圧液によって舵板駆動部を動作させることができ、この舵板駆動部によって舵板を作動させて舵角を変更することができる。
【００１２】
そして、舵角検出部は、舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力することができる。また、継続時間測定タイマは、指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定することができる。これによって、この継続時間測定タイマは、舵板が作動して指令舵角と実舵角が一致したときから、指令舵角と実舵角が不一致となるまでの時間、つまり操舵部を操作していない時間を測定することができる。
【００１３】
また、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下であるときに、液圧ポンプから吐出される圧液の舵板駆動部への供給を止めることができる。これによって、液圧ポンプから吐出される圧液によって舵板が指令舵角の位置からずれないようにすることができる。
【００１４】
そして、制御部は、指令舵角と実舵角が一致したときから、指令舵角と実舵角が不一致となるまでの時間、つまり舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間が所定の設定継続時間以下であるときは、電動機を第１回転速度で回転させることができる。また、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間が所定の設定継続時間を越えたときは、電動機を第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることができる。
【００１５】
また、制御部が、液圧ポンプから吐出される圧液の舵板駆動部への供給を止めるときの判定基準を舵角偏差が零であるときとせずに、舵角偏差が第１舵角偏差以下であるときとすることによって、この舶用操舵装置の動作の安定性を向上させることができる。
【００１６】
この発明に係る舶用操舵装置において、前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記舵角偏差に応じた回転速度で回転させて前記舵板を作動させるものとすることができる。
【００１７】
これによって、操舵部を操作したときに、つまり、舵角偏差が零よりも大きい又は第１舵角偏差よりも大きくなったときに、電動機を舵角偏差に応じた回転速度で回転させて舵板を作動させることができる。例えば舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が大きいときは、電動機を高速で回転させて舵板の舵角を高速で変更することができる。これによって、舵角偏差が大きいときでも、比較的短時間で舵板を指令舵角に向けることができる。そして、舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が小さいときは、電動機を低速で回転させて舵板を低速で作動させることができる。これによって、舵板を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させないよう支障なく滑らかに停止させることが可能である。
【００１８】
この発明に係る舶用操舵装置において、前記制御部は、前記舵角偏差が零よりも大きいときに、又は前記第１舵角偏差よりも大きい第２舵角偏差以上であるときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも大きい第３回転速度で回転させて前記舵板を作動させ、前記舵角偏差が前記第２舵角偏差未満であって、零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記第１回転速度で回転させて前記舵板を作動させるものとすることができる。
【００１９】
このようにすると、舵角偏差が零よりも大きいときは、又は第１舵角偏差よりも大きい第２舵角偏差以上であるときは、制御部は、電動機を第１回転速度よりも大きい第３回転速度で回転させて舵板を作動させることができる。例えば操作部が操作されて、舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が比較的大きいときは、制御部は、電動機を高速（第３回転速度）で回転させて舵板の舵角を高速で変更して、比較的短時間で舵板を指令舵角に向けることができる。
【００２０】
そして、舵角偏差が第２舵角偏差未満であって、零又は第１舵角偏差よりも大きいときは、制御部は、電動機を第１回転速度で回転させて舵板を作動させることができる。例えば、舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が小さいとき又は小さくなったときは、電動機を低速（第１回転速度）で回転させて舵板の舵角を低速で変更することができ、これによって、舵板を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させないよう支障なく滑らかに停止させることが可能である。
【００２１】
この発明に係る舶用操舵装置において、前記制御部は、インバータを介して前記電動機の回転速度を制御するものとすることができる。
【００２２】
このように、制御部は、インバータを使用して電動機の回転速度を制御すると、例えば既設の電動機の速度制御を行うことができて経済的である。
【００２３】
本発明に係る舶用操舵方法は、指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、前記電動機の回転速度を制御する制御部と、前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、前記舵板駆動部によって作動される舵板と、前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部と、前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備える舶用操舵装置を使用する舶用操舵方法であって、前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明に係る舶用操舵方法によると、本発明に係る舶用操舵装置と同様に作用する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る舶用操舵装置及び舶用操舵方法によると、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間、つまり操舵部が操作されない継続時間が所定の設定継続時間以下であるときは、電動機を第１回転速度で回転させることができる構成であるので、液圧ポンプから吐出される圧液を、電動機の回転速度に対応する流量に保持することができ、次に、操舵部が操作されたときに、舵板を滑らかにしかも優れた応答性で作動させることができる。
【００２６】
そして、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間が所定の設定継続時間を越えたときは、電動機を第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることができる構成であるので、操舵部が操作されず、指令舵角と実舵角が一致（又は略一致）している状況が設定継続時間を越えて続くときに、設定継続時間以降の電動機の消費エネルギの低減を図ることができる。つまり、電動機の加減速の回数を減らし、加速による消費電力の増加を抑えることが可能になる。更に、これによって液圧ポンプから吐出される圧液の液温の上昇による作動液の性能劣化を抑制することができ、作動液を冷却するための冷却装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る舶用操舵装置の油圧回路図である。
【図２】同実施形態に係る舶用操舵装置のブロック図である。
【図３】同実施形態に係る舶用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態に係る舶用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】同発明の実施形態に係る舶用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る舶用操舵装置及び舶用操舵方法の一実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。この舶用操舵装置１６は、図１に示すように、船舶の船尾に回動自在に取付けられる舵柄１７を備え、この舵柄１７に、舵軸１７ａを介して舵板１８が固定されている。また、舵柄１７には旋回アーム１９の一端部が固定され、この旋回アーム１９の他端部に、略Ｕ字状の凹部から形成された受部２０が設けられている。
【００２９】
また、この舶用操舵装置１６は、舵柄１７を回動駆動するための舵板駆動部２１を備えている。この舵板駆動部２１は、一対の第１及び第２シリンダ機構２２、２３と、第１及び第２シリンダ機構２２、２３の出力部を構成するラム２４とを有している。第１及び第２シリンダ機構２２、２３は、相互に対向して配置された第１及び第２シリンダ２５、２６を有し、一方の第１シリンダ２５にラム２４の一端部が伸縮自在に装着され、また他方の第２シリンダ２６にラム２４の他端部が伸縮自在に装着されている。
【００３０】
このラム２４の軸線方向中央部にはラムピン２７が設けられ、このラムピン２７が旋回アーム１９の受部２０に装着されている。従って、ラム２４が矢印２８で示す方向（図１において右方向）に移動すると、これと共にラムピン２７が移動し、これによって旋回アーム１９、舵柄１７、舵軸１７ａ、及び舵板１８が一体的に矢印２９で示す反時計方向に回動される。そしてこれとは逆に、ラム２４が矢印３０で示す方向（図１において左方向）に移動すると、これと共にラムピン２７が移動し、これによって旋回アーム１９、舵柄１７及び舵板１８が一体的に矢印３１で示す時計方向に回動される。
【００３１】
そして、この舶用操舵装置１６は、図１に示すように、舵板駆動部２１（第１及び第２シリンダ機構２２、２３）を駆動するための操舵用油圧ポンプ（以下、単に、「油圧ポンプ」と言うこともある。）３２を備えている。この油圧ポンプ３２は、例えば固定容量型の油圧ポンプである。
【００３２】
また、図１に示すように、この油圧ポンプ３２は、電動機３３によって所定方向に回転駆動され、この電動機３３は、インバータ３４によって速度制御される。そして、このインバータ３４は、図２に示す制御部３５によって制御される。
【００３３】
また、油圧ポンプ３２には、操舵用油圧回路３６が設けられ、油圧ポンプ３２は、この操舵用油圧回路３６を介して舵板駆動部２１と油圧回路的に接続している。
【００３４】
この操舵用油圧回路３６は、油圧ポンプ３２から吐出される圧油によって舵板駆動部２１を動作させて、舵板１８を所望の方向に回動させて、舵板１８が所望の指令舵角となるように作動させることができるものである。この操舵用油圧回路３６は、図１に示すように、方向制御弁３７、方向操作弁３８、及びリリーフ回路３９を備えている。
【００３５】
方向制御弁３７は、油圧ポンプ３２の吐出口から吐出される圧油を第１シリンダ２５又は第２シリンダ２６に供給することができると共に、第２シリンダ２６又は第１シリンダ２５から排出される作動油を油圧ポンプ３２の吸込み口に戻すことができるように切り換えることができるものである。
【００３６】
つまり、方向制御弁３７は、図１に示すように、Ｐ１ポート、Ｔ１ポート、Ａ１ポート、及びＢ１ポートを備えている。このＰ１ポートは、上流側の圧油供給ライン４０を介して油圧ポンプ３２の吐出口と接続し、Ｔ１ポートは、下流側の作動油戻りライン４１を介して油圧ポンプ３２の吸込み口と接続している。そして、Ａ１ポートは、圧油給排ライン４２を介して第２シリンダ２６と接続し、Ｂ１ポートは、圧油給排ライン４３を介して第１シリンダ２５と接続している。
【００３７】
この方向制御弁３７によると、図１に示すように、スプール４４が中立位置の状態では、Ｐ１ポートとＴ１ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２の吐出口から吐出された圧油が、圧油供給ライン４０及び作動油戻りライン４１を通って油圧ポンプ３２の吸込み口に戻される。この中立位置の状態では、舵板１８は、停止した状態が維持される。
【００３８】
そして、方向制御弁３７のスプール４４が中立位置から図１の右側に移動して右側位置に切り換わると、Ｐ１ポートとＡ１ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油が、圧油供給ライン４０及び圧油給排ライン４２を通って第２シリンダ２６に供給されて、舵板１８を矢印３１の方向に回動させることができる。
【００３９】
そしてこのときは、第１シリンダ２５内の作動油は、圧油給排ライン４３及び作動油戻りライン４１を通って油圧ポンプ３２の吸込み口に戻される。
【００４０】
また、方向制御弁３７のスプール４４が中立位置から図１の左側に移動して左側位置に切り換わると、Ｐ１ポートとＢ１ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油が、圧油供給ライン４０及び圧油給排ライン４３を通って第１シリンダ２５に供給されて、舵板１８を矢印２９の方向に回動させることができる。
【００４１】
そしてこのときは、第２シリンダ２６内の作動油は、圧油給排ライン４２及び作動油戻りライン４１を通って油圧ポンプ３２吸込み口に戻される。
【００４２】
次に、方向操作弁３８を説明する。方向操作弁３８は、電磁弁であり、操舵者が、図２に示す操舵部４６を操作することによって、この方向操作弁３８のスプール４５の位置を中立位置、右側位置、及び左側位置に切り換えることができ、これによって、方向制御弁３７のスプール４４の位置を所望の中立位置、左側位置、及び右側位置に切り換えることができるものである。
【００４３】
つまり、方向操作弁３８は、図１に示すように、Ｐ２ポート、Ｔ２ポート、Ａ２ポート、及びＢ２ポートを備えている。このＰ２ポートは、パイロットライン４７及び圧油供給ライン４０を介して油圧ポンプ３２の吐出口と接続している。Ｔ２ポートは、タンクライン４８を介してタンク４９と接続している。そして、Ａ２ポートは、パイロットライン５０を介して方向制御弁３７のパイロットポートＸと接続し、Ｂ２ポートは、パイロットライン５１を介して方向制御弁３７のパイロットポートＹと接続している。
【００４４】
この方向操作弁３８によると、図１に示すように、スプール４５が中立位置の状態では、圧油が方向制御弁３７のパイロットポートＸ、Ｙのいずれにも供給されないため、方向制御弁３７のスプール４４は、中立位置の状態が維持され、舵板１８は、停止した状態が維持される。
【００４５】
そして、操舵部４６が操作されて、方向操作弁３８のスプール４５が中立位置から図１の右側に移動して右側位置に切り換わると、Ｐ２ポートとＢ２ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油を、パイロットライン４７、５１を通って方向制御弁３７のパイロットポートＹに供給することができる。これによって、方向制御弁３７のスプール４４が左側位置に切り換わり、舵板１８を矢印２９の方向に回動させることができる。
【００４６】
また、操舵部４６が操作されて、方向操作弁３８のスプール４５が中立位置から図１の左側に移動して左側位置に切り換わると、Ｐ２ポートとＡ２ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油を、パイロットライン４７、５０を通って方向制御弁３７のパイロットポートＸに供給することができる。これによって、方向制御弁３７のスプール４４が右側位置に切り換わり、舵板１８を矢印３１の方向に回動させることができる。
【００４７】
なお、図１に示すリリーフ回路３９は、リリーフ弁５２を有するものであり、油圧ポンプ３２の吐出圧を制御することができる。
【００４８】
次に、図２に示す舶用操舵装置１６のブロック図を説明する。この舶用操舵装置１６は、制御部３５を備えている。この制御部３５は、中央演算処理装置を備えており、記憶部に予め記憶されている所定のプログラムに従って、種々の演算や処理を行うことができるものである。そして、この制御部３５は、操舵部４６及び舵角検出部５３が電気的に接続されている。
【００４９】
操舵部４６は、操舵者によって操作されて舵板１８を所望の方向に回動させて所望の指令舵角に設定することができるものであって、その所望の指令舵角に対応する指令舵角信号を制御部３５に出力することができるものである。
【００５０】
舵角検出部５３は、図１に示す舵板１８の実際の舵角（実舵角）を検出して実舵角信号を制御部３５に出力することができるものである。
【００５１】
また、この制御部３５には、方向操作弁３８（電磁弁）及びインバータ３４が電気的に接続されており、これらの動作を制御することができる。なお、インバータ３４には、電動機３３（例えば誘導電動機）が電気的に接続されている。そして、方向操作弁３８は、制御部３５が出力する信号に基づいて作動するようになっている。
【００５２】
更に、制御部３５は、第１舵角偏差判定部（ステップＳ１０２）、第２舵角偏差判定部（ステップＳ１１０）、速度制御部（ステップＳ１１２、Ｓ１２０、Ｓ１４８）、継続時間測定タイマ（ステップＳ１３８）、及び継続時間判定部（ステップＳ１４４）を備えている。
【００５３】
第１舵角偏差判定部は、操舵部４６が操作されてこの操舵部４６から出力される指令舵角信号（指令舵角）と、舵角検出部５３から出力される実舵角信号（実舵角）との舵角偏差が零であるか否かを判定するものである。
【００５４】
ただし、第１舵角偏差判定部は、舵角偏差が零であるか否かを判定したが、これに代えて、例えば舵角偏差が零に近い第１舵角偏差以下であるか否かを判定するようにしてもよい。このようにすると、舵板１８（実舵角信号）の振動等に基づき方向操作弁３８及び方向制御弁３７が頻繁に作動することを抑制することができる。これによって、この舶用操舵装置１６の動作の安定性を大きくすることができる。
【００５５】
第２舵角偏差判定部は、舵角偏差が零ではない（又は第１舵角偏差よりも大きい）と、第１舵角偏差判定部が判定したときに、第２舵角偏差以上であるか否かを判定するものである。この第２舵角偏差は、零よりも大きい（又は第１舵角偏差よりも大きい）偏差である。
【００５６】
速度制御部は、舵角偏差が第２舵角偏差以上（舵角偏差が比較的大きい）と第２舵角偏差判定部が判定したときに、第３回転速度信号を生成することができるものである。これによって、電動機３３（及び油圧ポンプ３２）を第３回転速度（高速）で回転させることができ、舵板１８を高速で指令舵角に変更することができる。
【００５７】
そして、速度制御部は、舵角偏差が第２舵角偏差未満（舵角偏差が比較的小さい）と第２舵角偏差判定部が判定したときに、第１回転速度信号を生成することができる。これによって、電動機３３（及び油圧ポンプ３２）を第１回転速度（低速）で回転させることができ、舵板１８を低速で指令舵角に変更することができる。
【００５８】
継続時間測定タイマは、指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）であると第１舵角偏差判定部が判定したときに、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）である状態が継続する継続時間Ｔを測定することができるものである。つまり、舵板１８の実舵角が指令舵角と一致（又は略一致）しており、この状態で操舵者が操舵部４６を操作していない時間を測定するものである。
【００５９】
なお、第１舵角偏差判定部が、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）であると判定したときは、図１に示す方向制御弁３７のスプール４４が中立位置となるようにして、油圧ポンプ３２から吐出される圧油の舵板駆動部２１への供給を止めるようになっている。
【００６０】
継続時間判定部は、継続時間測定タイマによって測定されている継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳ（例えば３秒〜３分程度の間の所定の設定された時間）以下であるか否かを判定するものである。
【００６１】
そして、速度制御部は、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳ以下であるとこの継続時間判定部が判定したときに、電動機３３を第１回転速度（低速）で回転させるようになっている。
【００６２】
また、速度制御部は、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳを越えたときに、電動機３３を停止（又は第１回転速度（低速）よりも小さい第２回転速度（極低速）で回転）させるようになっている。
【００６３】
次に、この舶用操舵装置１６の動作を、図３及び図４に示すフローチャートを参照して説明する。まず、図３に示すように、操舵者が操舵部４６を操作して舵角命令を行なうと（ステップＳ１００）、加算器５４は、操舵部４６が生成する指令舵角信号（目標舵角信号）と、舵角検出部５３が生成する実舵角信号とを加算して舵角偏差を演算する。
【００６４】
そして、第１舵角偏差判定部は、この舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。このとき、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）でありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、舵角偏差の例えば正又は負の値に応じて図１に示す方向操作弁３８に通電して（ステップＳ１０４）、スプール４５を右側位置又は左側位置に移動させる。これによって、舵板１８の舵角を指令舵角の位置に向かって回動させることができる。
【００６５】
このときは、舵板１８を回動させているので、制御部３５は、継続時間測定タイマをＯＦＦにしてリセットする（ステップＳ１０６）。そして、インバータ３４に異常が無いか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００６６】
次に、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときは、第２舵角偏差判定部は、この舵角偏差が第２舵角偏差以上（舵角偏差が比較的大きい）であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。このとき、舵角偏差が第２舵角偏差以上（舵角偏差が比較的大きい）でありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、第３回転速度信号をインバータ３４に出力して（ステップＳ１１２）、電動機３３を第３回転速度（高速）で回転させて、油圧ポンプ３２を第３回転速度（高速）で回転させることができ（ステップＳ１１４）、舵板１８を第３速度（高速）で所定の方向に回動させることができる（ステップＳ１１６）。そして、この舵板１８の実舵角は、舵角検出部５３によって検出され、舵角検出部５３は、実舵角信号を制御部３５に出力することができる（ステップＳ１１８）。
【００６７】
そして、この実舵角信号は、加算器５４にフィードバックされて、上記と同様に、加算器５４による演算、及びステップＳ１０２〜Ｓ１１８の処理を繰り返し行なう。
【００６８】
そして、実舵角が指令舵角に近づき、ステップＳ１１０において、第２舵角偏差判定部による判定が、舵角偏差が第２舵角偏差未満（舵角偏差が比較的小さい）でありＮＯと判定したときは、制御部３５は、第１回転速度信号をインバータ３４に出力して（ステップＳ１２０）、電動機３３を第１回転速度（低速）で回転させて、油圧ポンプ３２を第１回転速度（低速）で回転させることができ（ステップＳ１２２）、舵板１８を第１速度（低速）で所定の方向に回動させることができる（ステップＳ１２４）。そして、この舵板１８の実舵角は、舵角検出部５３によって検出され、舵角検出部５３は、実舵角信号を制御部３５に出力することができる（ステップＳ１２６）。
【００６９】
そして、この実舵角信号は、加算器５４にフィードバックされて、上記と同様に、加算器５４による演算、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０、及びステップＳ１２０〜Ｓ１２６の処理を繰り返し行なう。
【００７０】
そして、実舵角が指令舵角に一致して、ステップＳ１０２において、第１舵角偏差判定部による判定が、舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）でありＮＯと判定したときは、図４に示すように、制御部３５は、図１に示す方向操作弁３８に対してアンロード信号を出力して方向操作弁３８のスプール４５を中立位置に戻す（ステップＳ１３６）。これによって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油が舵板駆動部２１に供給されず、舵板１８を指令舵角の位置に停止させておくことができる（ステップＳ１４０）。
【００７１】
このときは、舵板１８を停止させているので、制御部３５は、継続時間測定タイマをＯＮにする（ステップＳ１３８）。そして、インバータ３４に異常が無いか否かを判定する（ステップＳ１４２）。
【００７２】
次に、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときは、継続時間判定部は、継続時間測定タイマ（ステップＳ１３８）によって測定されている継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳ以下であるか否かを判定し（ステップＳ１４４）、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳ以下でありＹＥＳと判定したときは、実舵角を検出して（ステップＳ１４６）加算器５４に戻り、上記の処理を繰り返し行なう。
【００７３】
そして、ステップＳ１４４において、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳを越えて、継続時間判定部がＮＯと判定したときは、制御部３５は、インバータ３４に停止信号を出力して（ステップＳ１４８）、電動機３３及び油圧ポンプ３２を停止させる（ステップＳ１５０）。そして、実舵角を検出して加算器５４に戻り、上記の処理を繰り返し行なう（ステップＳ１５２）。
【００７４】
なお、この実施形態では、インバータ３４に停止信号を出力させ（ステップＳ１４８）、電動機３３及び油圧ポンプ３２を停止させたが（ステップＳ１５０）、これに代えて、制御部３５が、インバータ３４に第２回転速度信号（極低速信号）を出力して（ステップＳ１４８）、電動機３３及び油圧ポンプ３２を第２回転速度（極定速）で回転させてもよい（ステップＳ１５０）。このようにすることによって、次に操舵部４６を操作したときに、舵板１８を滑らかにしかも優れた応答性で作動させることができる。
【００７５】
ただし、図３に示すステップＳ１０８において、インバータ３４に異常がありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、インバータ３４が異常である旨の信号を出力して、例えば操舵スタンドの表示部にその旨を表示させる（ステップＳ１２８）。そして、図１に示す方向操作弁３８に対してアンロード信号を出力して方向操作弁３８のスプール４５を中立位置に戻す（ステップＳ１３０）。これによって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油が舵板駆動部２１に供給されず、舵板１８を指令舵角の位置に停止させておくことができる（ステップＳ１３４）。
【００７６】
このときは、インバータ３４に異常があるので、継続時間測定タイマをＯＦＦにし、リセットして操舵処理を終了する（ステップＳ１３２）。
【００７７】
そして、図４に示すステップＳ１４２において、インバータ３４に異常がありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、継続時間測定タイマをＯＦＦにし、リセットする（ステップＳ１５４）。そして、インバータ３４が異常である旨の信号を出力して、例えば操舵スタンドの表示部にその旨を表示させて（ステップＳ１５６）、操舵処理を終了する。このようにして、舶用操舵装置１６が動作する。
【００７８】
次に、この舶用操舵装置１６の作用を説明する。図１及び図２に示す舶用操舵装置１６によると、操舵者が操舵部４６を操作すると、操舵部４６は、指令舵角信号を出力し、制御部３５は、この指令舵角信号に基づいて電動機３３の回転速度を制御することができる。油圧ポンプ３２は、電動機３３によって回転駆動されて、電動機３３の回転速度に応じた流量の圧油を吐出して、この圧油によって舵板駆動部２１を動作させることができる。そして、この舵板駆動部２１によって舵板１８を作動させて舵角を変更することができる。
【００７９】
そして、舵角検出部５３は、舵板１８の実舵角を検出して実舵角信号を出力することができる。また、継続時間測定タイマは、指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）である状態が継続する継続時間Ｔを測定することができる。これによって、この継続時間測定タイマは、舵板１８が作動して指令舵角と一致したときから、舵角偏差が零でなくなる（又は零に近い第１舵角偏差以上）までの時間、つまり次に操舵部４６を操作するまでの時間を測定することができる。
【００８０】
また、制御部３５は、舵板１８が指令舵角と一致して、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）であるときに、油圧ポンプ３２から吐出される圧油の舵板駆動部２１への供給を止めることができる。これによって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油によって舵板１８が指令舵角の位置からずれないようにすることができる。
【００８１】
そして、制御部３５は、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）である継続時間Ｔ、つまり操舵部４６を操作していない継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳ以下であるときは、電動機３３を第１回転速度（低速）で回転させることができる。よって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油を、電動機３３の第１回転速度（低速）に対応する流量に保持することができ、次に、操舵部４６を操作したときに、舵板１８を滑らかにしかも優れた応答性で作動させることができる。そして、操舵部４６を次に操作するまでの間、油圧ポンプ３２の回転速度を低速の第１回転速度にしておくことで、電動機３３の消費エネルギの削減を図ることができる。
【００８２】
また、制御部３５は、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）である継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳを越えたときは、電動機３３を第１回転速度（低速）よりも小さい第２回転速度（極低速）で回転させ、又は停止させることができる。よって、操舵部４６を操作せず、指令舵角と実舵角とが一致（又は略一致）している状況が設定継続時間ＴＳを越えて続くときに、設定継続時間ＴＳ以降の電動機３３の消費エネルギの更なる低減を図ることができる。そして、これによって油圧ポンプ３２から吐出される圧油の油温の上昇を抑えることができ、作動油の温度上昇による劣化を抑制することができるし、作動油を冷却するための冷却装置を不要とすることが可能となる。
【００８３】
そして、図３に示すステップＳ１１０において、操舵部４６が操作されて舵角命令があったときに、舵角偏差（指令舵角と実舵角との偏差）が第２舵角偏差以上であるときは、制御部３５は、電動機３３を高速の第３回転速度で回転させて舵板１８を作動させることができる。つまり、舵板１８の指令舵角と実舵角との舵角偏差が比較的大きいときは、制御部３５は、電動機３３を高速で回転させて舵板１８の舵角を高速で変更して、比較的短時間で舵板１８を指令舵角に向けることができる。
【００８４】
そして、舵角偏差が第２舵角偏差未満であって、零ではないとき（又は第１舵角偏差よりも大きいとき）は、制御部３５は、電動機３３を低速の第１回転速度で回転させて舵板１８を作動させることができる。つまり、舵板１８の指令舵角と実舵角との舵角偏差が小さいとき又は小さくなったときは、電動機３３を低速で回転させて舵板１８の舵角を低速で変更することができ、これによって、舵板１８を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させずに停止させることが可能である。
【００８５】
また、図２に示すように、制御部３５は、インバータ３４を使用して電動機３３の回転速度を制御しているので、例えば既設の定速度電動機の速度制御を行うことができて経済的である。
【００８６】
ただし、上記実施形態では、電動機３３をインバータ３４で速度制御したが、これ以外の速度制御モータを使用して速度制御してもよい。例えばサーボモータを制御部で速度制御して、油圧ポンプ３２の回転速度を制御してもよい。
【００８７】
そして、上記実施形態では、図３に示すステップＳ１１０、Ｓ１１２、Ｓ１２０に示すように、制御部３５（第２舵角偏差判定部）は、舵角偏差が第２舵角偏差以上であるか否かによって、２段階の回転速度（第３回転速度及び第１回転速度）で電動機３３及び油圧ポンプ３２の回転速度を変更したが、これに代えて、制御部３５は、舵角偏差が零よりも大きいときに（又は第１舵角偏差よりも大きいときに）、電動機３３を舵角偏差に応じた回転速度で回転させて舵板１８を作動させるようにしてもよい。そして、この回転速度は、３段階以上に変更するようにしてもよいし、無段階で変更するようにしてもよい。
【００８８】
これによって、操舵部４６を操作したときに、つまり、舵角偏差が零よりも大きくなったときに（又は第１舵角偏差よりも大きくなったときに）、電動機３３を舵角偏差に応じた回転速度で回転させて舵板１８を作動させることができる。例えば舵板１８の指令舵角と実舵角との舵角偏差の大きさに応じて、電動機３３を複数段の速度で回転させて、舵板１８の舵角を高速、中速、及び低速等の多段階で変更することができる。その結果、舵角偏差の大きさに応じて、比較的短時間で舵板１８を指令舵角に向けたり、合理的な速度で舵板１８を指令舵角に向けることができるし、舵板１８を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させずに低速にして停止させることも可能である。
【００８９】
また、上記実施形態では、図３に示すステップＳ１０８において、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときは、制御部３５は、電動機３３を第３回転速度（高速）又は第１速度（低速）で回転させて、舵板１８を第３速度（高速）又は第１速度（低速）で所望の方向に回動させることができるようにしたが、これに代えて、図５に示すように、ステップＳ１１０〜Ｓ１１８を省略して、ステップＳ１０８において、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときに、制御部３５が、電動機３３を第４回転速度で回転させて、舵板１８を第４速度で所望の方向に回動させるようにしてもよい。
【００９０】
なお、この第４回転速度は、上記実施形態における第２回転速度よりも大きい速度であり、舵板１８を速やかに指令舵角に向けることができる速度である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明に係る舶用操舵装置及び舶用操舵方法は、操舵部を操作していない状況が続くときに、電動機の消費エネルギの低減を図ることができると共に、作動液の温度上昇による劣化を抑制することができる優れた効果を有し、このような舶用操舵装置及び舶用操舵方法に適用するのに適している。
【符号の説明】
【００９２】
１６ 舶用操舵装置
１７ 舵柄
１７ａ 舵軸
１８ 舵板
１９ 旋回アーム
２０ 受部
２１ 舵板駆動部
２２ 第１シリンダ機構
２３ 第２シリンダ機構
２４ ラム
２５ 第１シリンダ
２６ 第２シリンダ
２７ ラムピン
２８、２９、３０、３１ 矢印
３２ 操舵用油圧ポンプ
３３ 電動機
３４ インバータ
３５ 制御部
３６ 操舵用油圧回路
３７ 方向制御弁
３８ 方向操作弁
３９ リリーフ回路
４０ 圧油供給ライン
４１ 作動油戻りライン
４２、４３ 圧油給排ライン
４４、４５ スプール
４６ 操舵部
４７、５０、５１ パイロットライン
４８ タンクライン
４９ タンク
５２ リリーフ弁
５３ 舵角検出部
５４ 加算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機で液圧ポンプを回転駆動して、この液圧ポンプが吐出する圧液によって舵板駆動部を動作させ、この舵板駆動部によって舵板の舵角を変更することができる舶用操舵装置及び舶用操舵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の舶用操舵装置の一例として、一定の定格回転速度の定格出力で回転する電動機で油圧ポンプを回転駆動して、この油圧ポンプが吐出する圧油によって舵板駆動部を動作させ、この舵板駆動部によって舵板の舵角を変更するものがある。
【０００３】
そして、この舶用操舵装置によると、舵板の舵角を変更する動作を行なっていない停止状態では、例えば方向制御弁を切換えて、油圧ポンプが吐出する作動油を舵板駆動部に供給せずに、所定の循環回路で循環させるようになっている。
【０００４】
また、従来の他の舶用操舵装置では、速度制御されるサーボモータを使用することによって、舵板の動作速度を大幅に高速化することを可能にして、舵板の舵角を迅速に変更することができるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１４１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記従来の舶用操舵装置のうち、一定の定格回転速度の定格出力で回転する電動機によって油圧ポンプを回転駆動しているものでは、舵角を迅速に変更することができるが、舵板の舵角を変更する動作を行なっておらず舵板が停止状態であっても、電動機は、一定の回転速度で回転しているので、この状態での電動機の消費エネルギの低減が求められている。
【０００７】
そして、舵板の舵角を変更する動作を行なっておらず舵板が停止状態であっても、舵角を変更する状態のときと同様に、油圧ポンプから一定流量の作動油を所定の循環回路で循環させているので、この循環する作動油の油温を無駄に上昇させ、作動油の温度上昇による劣化が早期に生じることとなり、作動油を冷却する場合は、別途冷却装置が必要となる。
【０００８】
また、従来の他の舶用操舵装置では、速度制御されるサーボモータを使用して、舵板の動作速度を制御することが可能であるが、舵板の舵角変更動作を行わない舵板の停止状態が継続する場合に、電動機の消費エネルギの低減を図ることができるようにはなってはいない。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、操舵部が操作されない状況が続くときに、電動機の消費エネルギの低減を図ることができると共に、作動液の温度上昇による劣化を抑制することができる舶用操舵装置及び舶用操舵方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る舶用操舵装置は、指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、前記電動機の回転速度を制御する制御部と、前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、前記舵板駆動部によって作動される舵板と、前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部とを備える舶用操舵装置において、前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備え、前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る舶用操舵装置によると、操舵部が操作されると、操舵部は、指令舵角信号を出力し、制御部は、この指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差に基づいて電動機の回転速度を制御することができる。液圧ポンプは、電動機によって回転駆動されて、電動機の回転速度に応じた流量の圧液によって舵板駆動部を動作させることができ、この舵板駆動部によって舵板を作動させて舵角を変更することができる。
【００１２】
そして、舵角検出部は、舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力することができる。また、継続時間測定タイマは、指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定することができる。これによって、この継続時間測定タイマは、舵板が作動して指令舵角と実舵角が一致したときから、指令舵角と実舵角が不一致となるまでの時間、つまり操舵部を操作していない時間を測定することができる。
【００１３】
また、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下であるときに、液圧ポンプから吐出される圧液の舵板駆動部への供給を止めることができる。これによって、液圧ポンプから吐出される圧液によって舵板が指令舵角の位置からずれないようにすることができる。
【００１４】
そして、制御部は、指令舵角と実舵角が一致したときから、指令舵角と実舵角が不一致となるまでの時間、つまり舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間が所定の設定継続時間以下であるときは、電動機を第１回転速度で回転させることができる。また、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間が所定の設定継続時間を越えたときは、電動機を第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることができる。
【００１５】
また、制御部が、液圧ポンプから吐出される圧液の舵板駆動部への供給を止めるときの判定基準を舵角偏差が零であるときとせずに、舵角偏差が第１舵角偏差以下であるときとすることによって、この舶用操舵装置の動作の安定性を向上させることができる。
【００１６】
この発明に係る舶用操舵装置において、前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記舵角偏差に応じた回転速度で回転させて前記舵板を作動させるものとすることができる。
【００１７】
これによって、操舵部を操作したときに、つまり、舵角偏差が零よりも大きい又は第１舵角偏差よりも大きくなったときに、電動機を舵角偏差に応じた回転速度で回転させて舵板を作動させることができる。例えば舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が大きいときは、電動機を高速で回転させて舵板の舵角を高速で変更することができる。これによって、舵角偏差が大きいときでも、比較的短時間で舵板を指令舵角に向けることができる。そして、舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が小さいときは、電動機を低速で回転させて舵板を低速で作動させることができる。これによって、舵板を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させないよう支障なく滑らかに停止させることが可能である。
【００１８】
この発明に係る舶用操舵装置において、前記制御部は、前記舵角偏差が零よりも大きいときに、又は前記第１舵角偏差よりも大きい第２舵角偏差以上であるときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも大きい第３回転速度で回転させて前記舵板を作動させ、前記舵角偏差が前記第２舵角偏差未満であって、零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記第１回転速度で回転させて前記舵板を作動させるものとすることができる。
【００１９】
このようにすると、舵角偏差が零よりも大きいときは、又は第１舵角偏差よりも大きい第２舵角偏差以上であるときは、制御部は、電動機を第１回転速度よりも大きい第３回転速度で回転させて舵板を作動させることができる。例えば操作部が操作されて、舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が比較的大きいときは、制御部は、電動機を高速（第３回転速度）で回転させて舵板の舵角を高速で変更して、比較的短時間で舵板を指令舵角に向けることができる。
【００２０】
そして、舵角偏差が第２舵角偏差未満であって、零又は第１舵角偏差よりも大きいときは、制御部は、電動機を第１回転速度で回転させて舵板を作動させることができる。例えば、舵板の指令舵角と実舵角との舵角偏差が小さいとき又は小さくなったときは、電動機を低速（第１回転速度）で回転させて舵板の舵角を低速で変更することができ、これによって、舵板を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させないよう支障なく滑らかに停止させることが可能である。
【００２１】
この発明に係る舶用操舵装置において、前記制御部は、インバータを介して前記電動機の回転速度を制御するものとすることができる。
【００２２】
このように、制御部は、インバータを使用して電動機の回転速度を制御すると、例えば既設の電動機の速度制御を行うことができて経済的である。
【００２３】
本発明に係る舶用操舵方法は、指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、前記電動機の回転速度を制御する制御部と、前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、前記舵板駆動部によって作動される舵板と、前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部と、前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備える舶用操舵装置を使用する舶用操舵方法であって、前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明に係る舶用操舵方法によると、本発明に係る舶用操舵装置と同様に作用する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る舶用操舵装置及び舶用操舵方法によると、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間、つまり操舵部が操作されない継続時間が所定の設定継続時間以下であるときは、電動機を第１回転速度で回転させることができる構成であるので、液圧ポンプから吐出される圧液を、電動機の回転速度に対応する流量に保持することができ、次に、操舵部が操作されたときに、舵板を滑らかにしかも優れた応答性で作動させることができる。
【００２６】
そして、制御部は、舵角偏差が零又は第１舵角偏差以下である継続時間が所定の設定継続時間を越えたときは、電動機を第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることができる構成であるので、操舵部が操作されず、指令舵角と実舵角が一致（又は略一致）している状況が設定継続時間を越えて続くときに、設定継続時間以降の電動機の消費エネルギの低減を図ることができる。つまり、電動機の加減速の回数を減らし、加速による消費電力の増加を抑えることが可能になる。更に、これによって液圧ポンプから吐出される圧液の液温の上昇による作動液の性能劣化を抑制することができ、作動液を冷却するための冷却装置が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る舶用操舵装置の油圧回路図である。
【図２】同実施形態に係る舶用操舵装置のブロック図である。
【図３】同実施形態に係る舶用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】同実施形態に係る舶用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】同発明の実施形態に係る舶用操舵装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る舶用操舵装置及び舶用操舵方法の一実施形態を、図１〜図４を参照して説明する。この舶用操舵装置１６は、図１に示すように、船舶の船尾に回動自在に取付けられる舵柄１７を備え、この舵柄１７に、舵軸１７ａを介して舵板１８が固定されている。また、舵柄１７には旋回アーム１９の一端部が固定され、この旋回アーム１９の他端部に、略Ｕ字状の凹部から形成された受部２０が設けられている。
【００２９】
また、この舶用操舵装置１６は、舵柄１７を回動駆動するための舵板駆動部２１を備えている。この舵板駆動部２１は、一対の第１及び第２シリンダ機構２２、２３と、第１及び第２シリンダ機構２２、２３の出力部を構成するラム２４とを有している。第１及び第２シリンダ機構２２、２３は、相互に対向して配置された第１及び第２シリンダ２５、２６を有し、一方の第１シリンダ２５にラム２４の一端部が伸縮自在に装着され、また他方の第２シリンダ２６にラム２４の他端部が伸縮自在に装着されている。
【００３０】
このラム２４の軸線方向中央部にはラムピン２７が設けられ、このラムピン２７が旋回アーム１９の受部２０に装着されている。従って、ラム２４が矢印２８で示す方向（図１において右方向）に移動すると、これと共にラムピン２７が移動し、これによって旋回アーム１９、舵柄１７、舵軸１７ａ、及び舵板１８が一体的に矢印２９で示す反時計方向に回動される。そしてこれとは逆に、ラム２４が矢印３０で示す方向（図１において左方向）に移動すると、これと共にラムピン２７が移動し、これによって旋回アーム１９、舵柄１７及び舵板１８が一体的に矢印３１で示す時計方向に回動される。
【００３１】
そして、この舶用操舵装置１６は、図１に示すように、舵板駆動部２１（第１及び第２シリンダ機構２２、２３）を駆動するための操舵用油圧ポンプ（以下、単に、「油圧ポンプ」と言うこともある。）３２を備えている。この油圧ポンプ３２は、例えば固定容量型の油圧ポンプである。
【００３２】
また、図１に示すように、この油圧ポンプ３２は、電動機３３によって所定方向に回転駆動され、この電動機３３は、インバータ３４によって速度制御される。そして、このインバータ３４は、図２に示す制御部３５によって制御される。
【００３３】
また、油圧ポンプ３２には、操舵用油圧回路３６が設けられ、油圧ポンプ３２は、この操舵用油圧回路３６を介して舵板駆動部２１と油圧回路的に接続している。
【００３４】
この操舵用油圧回路３６は、油圧ポンプ３２から吐出される圧油によって舵板駆動部２１を動作させて、舵板１８を所望の方向に回動させて、舵板１８が所望の指令舵角となるように作動させることができるものである。この操舵用油圧回路３６は、図１に示すように、方向制御弁３７、方向操作弁３８、及びリリーフ回路３９を備えている。
【００３５】
方向制御弁３７は、油圧ポンプ３２の吐出口から吐出される圧油を第１シリンダ２５又は第２シリンダ２６に供給することができると共に、第２シリンダ２６又は第１シリンダ２５から排出される作動油を油圧ポンプ３２の吸込み口に戻すことができるように切り換えることができるものである。
【００３６】
つまり、方向制御弁３７は、図１に示すように、Ｐ１ポート、Ｔ１ポート、Ａ１ポート、及びＢ１ポートを備えている。このＰ１ポートは、上流側の圧油供給ライン４０を介して油圧ポンプ３２の吐出口と接続し、Ｔ１ポートは、下流側の作動油戻りライン４１を介して油圧ポンプ３２の吸込み口と接続している。そして、Ａ１ポートは、圧油給排ライン４２を介して第２シリンダ２６と接続し、Ｂ１ポートは、圧油給排ライン４３を介して第１シリンダ２５と接続している。
【００３７】
この方向制御弁３７によると、図１に示すように、スプール４４が中立位置の状態では、Ｐ１ポートとＴ１ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２の吐出口から吐出された圧油が、圧油供給ライン４０及び作動油戻りライン４１を通って油圧ポンプ３２の吸込み口に戻される。この中立位置の状態では、舵板１８は、停止した状態が維持される。
【００３８】
そして、方向制御弁３７のスプール４４が中立位置から図１の右側に移動して右側位置に切り換わると、Ｐ１ポートとＡ１ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油が、圧油供給ライン４０及び圧油給排ライン４２を通って第２シリンダ２６に供給されて、舵板１８を矢印３１の方向に回動させることができる。
【００３９】
そしてこのときは、第１シリンダ２５内の作動油は、圧油給排ライン４３及び作動油戻りライン４１を通って油圧ポンプ３２の吸込み口に戻される。
【００４０】
また、方向制御弁３７のスプール４４が中立位置から図１の左側に移動して左側位置に切り換わると、Ｐ１ポートとＢ１ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油が、圧油供給ライン４０及び圧油給排ライン４３を通って第１シリンダ２５に供給されて、舵板１８を矢印２９の方向に回動させることができる。
【００４１】
そしてこのときは、第２シリンダ２６内の作動油は、圧油給排ライン４２及び作動油戻りライン４１を通って油圧ポンプ３２吸込み口に戻される。
【００４２】
次に、方向操作弁３８を説明する。方向操作弁３８は、電磁弁であり、操舵者が、図２に示す操舵部４６を操作することによって、この方向操作弁３８のスプール４５の位置を中立位置、右側位置、及び左側位置に切り換えることができ、これによって、方向制御弁３７のスプール４４の位置を所望の中立位置、左側位置、及び右側位置に切り換えることができるものである。
【００４３】
つまり、方向操作弁３８は、図１に示すように、Ｐ２ポート、Ｔ２ポート、Ａ２ポート、及びＢ２ポートを備えている。このＰ２ポートは、パイロットライン４７及び圧油供給ライン４０を介して油圧ポンプ３２の吐出口と接続している。Ｔ２ポートは、タンクライン４８を介してタンク４９と接続している。そして、Ａ２ポートは、パイロットライン５０を介して方向制御弁３７のパイロットポートＸと接続し、Ｂ２ポートは、パイロットライン５１を介して方向制御弁３７のパイロットポートＹと接続している。
【００４４】
この方向操作弁３８によると、図１に示すように、スプール４５が中立位置の状態では、圧油が方向制御弁３７のパイロットポートＸ、Ｙのいずれにも供給されないため、方向制御弁３７のスプール４４は、中立位置の状態が維持され、舵板１８は、停止した状態が維持される。
【００４５】
そして、操舵部４６が操作されて、方向操作弁３８のスプール４５が中立位置から図１の右側に移動して右側位置に切り換わると、Ｐ２ポートとＢ２ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油を、パイロットライン４７、５１を通って方向制御弁３７のパイロットポートＹに供給することができる。これによって、方向制御弁３７のスプール４４が左側位置に切り換わり、舵板１８を矢印２９の方向に回動させることができる。
【００４６】
また、操舵部４６が操作されて、方向操作弁３８のスプール４５が中立位置から図１の左側に移動して左側位置に切り換わると、Ｐ２ポートとＡ２ポートとが接続した状態となり、油圧ポンプ３２から吐出された圧油を、パイロットライン４７、５０を通って方向制御弁３７のパイロットポートＸに供給することができる。これによって、方向制御弁３７のスプール４４が右側位置に切り換わり、舵板１８を矢印３１の方向に回動させることができる。
【００４７】
なお、図１に示すリリーフ回路３９は、リリーフ弁５２を有するものであり、油圧ポンプ３２の吐出圧を制御することができる。
【００４８】
次に、図２に示す舶用操舵装置１６のブロック図を説明する。この舶用操舵装置１６は、制御部３５を備えている。この制御部３５は、中央演算処理装置を備えており、記憶部に予め記憶されている所定のプログラムに従って、種々の演算や処理を行うことができるものである。そして、この制御部３５は、操舵部４６及び舵角検出部５３が電気的に接続されている。
【００４９】
操舵部４６は、操舵者によって操作されて舵板１８を所望の方向に回動させて所望の指令舵角に設定することができるものであって、その所望の指令舵角に対応する指令舵角信号を制御部３５に出力することができるものである。
【００５０】
舵角検出部５３は、図１に示す舵板１８の実際の舵角（実舵角）を検出して実舵角信号を制御部３５に出力することができるものである。
【００５１】
また、この制御部３５には、方向操作弁３８（電磁弁）及びインバータ３４が電気的に接続されており、これらの動作を制御することができる。なお、インバータ３４には、電動機３３（例えば誘導電動機）が電気的に接続されている。そして、方向操作弁３８は、制御部３５が出力する信号に基づいて作動するようになっている。
【００５２】
更に、制御部３５は、第１舵角偏差判定部（ステップＳ１０２）、第２舵角偏差判定部（ステップＳ１１０）、速度制御部（ステップＳ１１２、Ｓ１２０、Ｓ１４８）、継続時間測定タイマ（ステップＳ１３８）、及び継続時間判定部（ステップＳ１４４）を備えている。
【００５３】
第１舵角偏差判定部は、操舵部４６が操作されてこの操舵部４６から出力される指令舵角信号（指令舵角）と、舵角検出部５３から出力される実舵角信号（実舵角）との舵角偏差が零であるか否かを判定するものである。
【００５４】
ただし、第１舵角偏差判定部は、舵角偏差が零であるか否かを判定したが、これに代えて、例えば舵角偏差が零に近い第１舵角偏差以下であるか否かを判定するようにしてもよい。このようにすると、舵板１８（実舵角信号）の振動等に基づき方向操作弁３８及び方向制御弁３７が頻繁に作動することを抑制することができる。これによって、この舶用操舵装置１６の動作の安定性を大きくすることができる。
【００５５】
第２舵角偏差判定部は、舵角偏差が零ではない（又は第１舵角偏差よりも大きい）と、第１舵角偏差判定部が判定したときに、第２舵角偏差以上であるか否かを判定するものである。この第２舵角偏差は、零よりも大きい（又は第１舵角偏差よりも大きい）偏差である。
【００５６】
速度制御部は、舵角偏差が第２舵角偏差以上（舵角偏差が比較的大きい）と第２舵角偏差判定部が判定したときに、第３回転速度信号を生成することができるものである。これによって、電動機３３（及び油圧ポンプ３２）を第３回転速度（高速）で回転させることができ、舵板１８を高速で指令舵角に変更することができる。
【００５７】
そして、速度制御部は、舵角偏差が第２舵角偏差未満（舵角偏差が比較的小さい）と第２舵角偏差判定部が判定したときに、第１回転速度信号を生成することができる。これによって、電動機３３（及び油圧ポンプ３２）を第１回転速度（低速）で回転させることができ、舵板１８を低速で指令舵角に変更することができる。
【００５８】
継続時間測定タイマは、指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）であると第１舵角偏差判定部が判定したときに、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）である状態が継続する継続時間Ｔを測定することができるものである。つまり、舵板１８の実舵角が指令舵角と一致（又は略一致）しており、この状態で操舵者が操舵部４６を操作していない時間を測定するものである。
【００５９】
なお、第１舵角偏差判定部が、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）であると判定したときは、図１に示す方向制御弁３７のスプール４４が中立位置となるようにして、油圧ポンプ３２から吐出される圧油の舵板駆動部２１への供給を止めるようになっている。
【００６０】
継続時間判定部は、継続時間測定タイマによって測定されている継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳ（例えば３秒〜３分程度の間の所定の設定された時間）以下であるか否かを判定するものである。
【００６１】
そして、速度制御部は、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳ以下であるとこの継続時間判定部が判定したときに、電動機３３を第１回転速度（低速）で回転させるようになっている。
【００６２】
また、速度制御部は、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳを越えたときに、電動機３３を停止（又は第１回転速度（低速）よりも小さい第２回転速度（極低速）で回転）させるようになっている。
【００６３】
次に、この舶用操舵装置１６の動作を、図３及び図４に示すフローチャートを参照して説明する。まず、図３に示すように、操舵者が操舵部４６を操作して舵角命令を行なうと（ステップＳ１００）、加算器５４は、操舵部４６が生成する指令舵角信号（目標舵角信号）と、舵角検出部５３が生成する実舵角信号とを加算して舵角偏差を演算する。
【００６４】
そして、第１舵角偏差判定部は、この舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。このとき、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）でありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、舵角偏差の例えば正又は負の値に応じて図１に示す方向操作弁３８に通電して（ステップＳ１０４）、スプール４５を右側位置又は左側位置に移動させる。これによって、舵板１８の舵角を指令舵角の位置に向かって回動させることができる。
【００６５】
このときは、舵板１８を回動させているので、制御部３５は、継続時間測定タイマをＯＦＦにしてリセットする（ステップＳ１０６）。そして、インバータ３４に異常が無いか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００６６】
次に、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときは、第２舵角偏差判定部は、この舵角偏差が第２舵角偏差以上（舵角偏差が比較的大きい）であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。このとき、舵角偏差が第２舵角偏差以上（舵角偏差が比較的大きい）でありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、第３回転速度信号をインバータ３４に出力して（ステップＳ１１２）、電動機３３を第３回転速度（高速）で回転させて、油圧ポンプ３２を第３回転速度（高速）で回転させることができ（ステップＳ１１４）、舵板１８を第３速度（高速）で所定の方向に回動させることができる（ステップＳ１１６）。そして、この舵板１８の実舵角は、舵角検出部５３によって検出され、舵角検出部５３は、実舵角信号を制御部３５に出力することができる（ステップＳ１１８）。
【００６７】
そして、この実舵角信号は、加算器５４にフィードバックされて、上記と同様に、加算器５４による演算、及びステップＳ１０２〜Ｓ１１８の処理を繰り返し行なう。
【００６８】
そして、実舵角が指令舵角に近づき、ステップＳ１１０において、第２舵角偏差判定部による判定が、舵角偏差が第２舵角偏差未満（舵角偏差が比較的小さい）でありＮＯと判定したときは、制御部３５は、第１回転速度信号をインバータ３４に出力して（ステップＳ１２０）、電動機３３を第１回転速度（低速）で回転させて、油圧ポンプ３２を第１回転速度（低速）で回転させることができ（ステップＳ１２２）、舵板１８を第１速度（低速）で所定の方向に回動させることができる（ステップＳ１２４）。そして、この舵板１８の実舵角は、舵角検出部５３によって検出され、舵角検出部５３は、実舵角信号を制御部３５に出力することができる（ステップＳ１２６）。
【００６９】
そして、この実舵角信号は、加算器５４にフィードバックされて、上記と同様に、加算器５４による演算、ステップＳ１０２〜Ｓ１１０、及びステップＳ１２０〜Ｓ１２６の処理を繰り返し行なう。
【００７０】
そして、実舵角が指令舵角に一致して、ステップＳ１０２において、第１舵角偏差判定部による判定が、舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）でありＮＯと判定したときは、図４に示すように、制御部３５は、図１に示す方向操作弁３８に対してアンロード信号を出力して方向操作弁３８のスプール４５を中立位置に戻す（ステップＳ１３６）。これによって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油が舵板駆動部２１に供給されず、舵板１８を指令舵角の位置に停止させておくことができる（ステップＳ１４０）。
【００７１】
このときは、舵板１８を停止させているので、制御部３５は、継続時間測定タイマをＯＮにする（ステップＳ１３８）。そして、インバータ３４に異常が無いか否かを判定する（ステップＳ１４２）。
【００７２】
次に、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときは、継続時間判定部は、継続時間測定タイマ（ステップＳ１３８）によって測定されている継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳ以下であるか否かを判定し（ステップＳ１４４）、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳ以下でありＹＥＳと判定したときは、実舵角を検出して（ステップＳ１４６）加算器５４に戻り、上記の処理を繰り返し行なう。
【００７３】
そして、ステップＳ１４４において、継続時間Ｔが設定継続時間ＴＳを越えて、継続時間判定部がＮＯと判定したときは、制御部３５は、インバータ３４に停止信号を出力して（ステップＳ１４８）、電動機３３及び油圧ポンプ３２を停止させる（ステップＳ１５０）。そして、実舵角を検出して加算器５４に戻り、上記の処理を繰り返し行なう（ステップＳ１５２）。
【００７４】
なお、この実施形態では、インバータ３４に停止信号を出力させ（ステップＳ１４８）、電動機３３及び油圧ポンプ３２を停止させたが（ステップＳ１５０）、これに代えて、制御部３５が、インバータ３４に第２回転速度信号（極低速信号）を出力して（ステップＳ１４８）、電動機３３及び油圧ポンプ３２を第２回転速度（極定速）で回転させてもよい（ステップＳ１５０）。このようにすることによって、次に操舵部４６を操作したときに、舵板１８を滑らかにしかも優れた応答性で作動させることができる。
【００７５】
ただし、図３に示すステップＳ１０８において、インバータ３４に異常がありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、インバータ３４が異常である旨の信号を出力して、例えば操舵スタンドの表示部にその旨を表示させる（ステップＳ１２８）。そして、図１に示す方向操作弁３８に対してアンロード信号を出力して方向操作弁３８のスプール４５を中立位置に戻す（ステップＳ１３０）。これによって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油が舵板駆動部２１に供給されず、舵板１８を指令舵角の位置に停止させておくことができる（ステップＳ１３４）。
【００７６】
このときは、インバータ３４に異常があるので、継続時間測定タイマをＯＦＦにし、リセットして操舵処理を終了する（ステップＳ１３２）。
【００７７】
そして、図４に示すステップＳ１４２において、インバータ３４に異常がありＹＥＳと判定したときは、制御部３５は、継続時間測定タイマをＯＦＦにし、リセットする（ステップＳ１５４）。そして、インバータ３４が異常である旨の信号を出力して、例えば操舵スタンドの表示部にその旨を表示させて（ステップＳ１５６）、操舵処理を終了する。このようにして、舶用操舵装置１６が動作する。
【００７８】
次に、この舶用操舵装置１６の作用を説明する。図１及び図２に示す舶用操舵装置１６によると、操舵者が操舵部４６を操作すると、操舵部４６は、指令舵角信号を出力し、制御部３５は、この指令舵角信号に基づいて電動機３３の回転速度を制御することができる。油圧ポンプ３２は、電動機３３によって回転駆動されて、電動機３３の回転速度に応じた流量の圧油を吐出して、この圧油によって舵板駆動部２１を動作させることができる。そして、この舵板駆動部２１によって舵板１８を作動させて舵角を変更することができる。
【００７９】
そして、舵角検出部５３は、舵板１８の実舵角を検出して実舵角信号を出力することができる。また、継続時間測定タイマは、指令舵角信号と実舵角信号との舵角偏差が零（又は零に近い第１舵角偏差以下）である状態が継続する継続時間Ｔを測定することができる。これによって、この継続時間測定タイマは、舵板１８が作動して指令舵角と一致したときから、舵角偏差が零でなくなる（又は零に近い第１舵角偏差以上）までの時間、つまり次に操舵部４６を操作するまでの時間を測定することができる。
【００８０】
また、制御部３５は、舵板１８が指令舵角と一致して、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）であるときに、油圧ポンプ３２から吐出される圧油の舵板駆動部２１への供給を止めることができる。これによって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油によって舵板１８が指令舵角の位置からずれないようにすることができる。
【００８１】
そして、制御部３５は、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）である継続時間Ｔ、つまり操舵部４６を操作していない継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳ以下であるときは、電動機３３を第１回転速度（低速）で回転させることができる。よって、油圧ポンプ３２から吐出される圧油を、電動機３３の第１回転速度（低速）に対応する流量に保持することができ、次に、操舵部４６を操作したときに、舵板１８を滑らかにしかも優れた応答性で作動させることができる。そして、操舵部４６を次に操作するまでの間、油圧ポンプ３２の回転速度を低速の第１回転速度にしておくことで、電動機３３の消費エネルギの削減を図ることができる。
【００８２】
また、制御部３５は、舵角偏差が零（又は第１舵角偏差以下）である継続時間Ｔが所定の設定継続時間ＴＳを越えたときは、電動機３３を第１回転速度（低速）よりも小さい第２回転速度（極低速）で回転させ、又は停止させることができる。よって、操舵部４６を操作せず、指令舵角と実舵角とが一致（又は略一致）している状況が設定継続時間ＴＳを越えて続くときに、設定継続時間ＴＳ以降の電動機３３の消費エネルギの更なる低減を図ることができる。そして、これによって油圧ポンプ３２から吐出される圧油の油温の上昇を抑えることができ、作動油の温度上昇による劣化を抑制することができるし、作動油を冷却するための冷却装置を不要とすることが可能となる。
【００８３】
そして、図３に示すステップＳ１１０において、操舵部４６が操作されて舵角命令があったときに、舵角偏差（指令舵角と実舵角との偏差）が第２舵角偏差以上であるときは、制御部３５は、電動機３３を高速の第３回転速度で回転させて舵板１８を作動させることができる。つまり、舵板１８の指令舵角と実舵角との舵角偏差が比較的大きいときは、制御部３５は、電動機３３を高速で回転させて舵板１８の舵角を高速で変更して、比較的短時間で舵板１８を指令舵角に向けることができる。
【００８４】
そして、舵角偏差が第２舵角偏差未満であって、零ではないとき（又は第１舵角偏差よりも大きいとき）は、制御部３５は、電動機３３を低速の第１回転速度で回転させて舵板１８を作動させることができる。つまり、舵板１８の指令舵角と実舵角との舵角偏差が小さいとき又は小さくなったときは、電動機３３を低速で回転させて舵板１８の舵角を低速で変更することができ、これによって、舵板１８を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させずに停止させることが可能である。
【００８５】
また、図２に示すように、制御部３５は、インバータ３４を使用して電動機３３の回転速度を制御しているので、例えば既設の定速度電動機の速度制御を行うことができて経済的である。
【００８６】
ただし、上記実施形態では、電動機３３をインバータ３４で速度制御したが、これ以外の速度制御モータを使用して速度制御してもよい。例えばサーボモータを制御部で速度制御して、油圧ポンプ３２の回転速度を制御してもよい。
【００８７】
そして、上記実施形態では、図３に示すステップＳ１１０、Ｓ１１２、Ｓ１２０に示すように、制御部３５（第２舵角偏差判定部）は、舵角偏差が第２舵角偏差以上であるか否かによって、２段階の回転速度（第３回転速度及び第１回転速度）で電動機３３及び油圧ポンプ３２の回転速度を変更したが、これに代えて、制御部３５は、舵角偏差が零よりも大きいときに（又は第１舵角偏差よりも大きいときに）、電動機３３を舵角偏差に応じた回転速度で回転させて舵板１８を作動させるようにしてもよい。そして、この回転速度は、３段階以上に変更するようにしてもよいし、無段階で変更するようにしてもよい。
【００８８】
これによって、操舵部４６を操作したときに、つまり、舵角偏差が零よりも大きくなったときに（又は第１舵角偏差よりも大きくなったときに）、電動機３３を舵角偏差に応じた回転速度で回転させて舵板１８を作動させることができる。例えば舵板１８の指令舵角と実舵角との舵角偏差の大きさに応じて、電動機３３を複数段の速度で回転させて、舵板１８の舵角を高速、中速、及び低速等の多段階で変更することができる。その結果、舵角偏差の大きさに応じて、比較的短時間で舵板１８を指令舵角に向けたり、合理的な速度で舵板１８を指令舵角に向けることができるし、舵板１８を指令舵角の位置に大きな衝撃を発生させずに低速にして停止させることも可能である。
【００８９】
また、上記実施形態では、図３に示すステップＳ１０８において、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときは、制御部３５は、電動機３３を第３回転速度（高速）又は第１速度（低速）で回転させて、舵板１８を第３速度（高速）又は第１速度（低速）で所望の方向に回動させることができるようにしたが、これに代えて、図５に示すように、ステップＳ１１０〜Ｓ１１８を省略して、ステップＳ１０８において、インバータ３４に異常が無くＮＯと判定したときに、制御部３５が、電動機３３を第４回転速度で回転させて、舵板１８を第４速度で所望の方向に回動させるようにしてもよい。
【００９０】
なお、この第４回転速度は、上記実施形態における第２回転速度よりも大きい速度であり、舵板１８を速やかに指令舵角に向けることができる速度である。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、本発明に係る舶用操舵装置及び舶用操舵方法は、操舵部を操作していない状況が続くときに、電動機の消費エネルギの低減を図ることができると共に、作動液の温度上昇による劣化を抑制することができる優れた効果を有し、このような舶用操舵装置及び舶用操舵方法に適用するのに適している。
【符号の説明】
【００９２】
１６ 舶用操舵装置
１７ 舵柄
１７ａ 舵軸
１８ 舵板
１９ 旋回アーム
２０ 受部
２１ 舵板駆動部
２２ 第１シリンダ機構
２３ 第２シリンダ機構
２４ ラム
２５ 第１シリンダ
２６ 第２シリンダ
２７ ラムピン
２８、２９、３０、３１ 矢印
３２ 操舵用油圧ポンプ
３３ 電動機
３４ インバータ
３５ 制御部
３６ 操舵用油圧回路
３７ 方向制御弁
３８ 方向操作弁
３９ リリーフ回路
４０ 圧油供給ライン
４１ 作動油戻りライン
４２、４３ 圧油給排ライン
４４、４５ スプール
４６ 操舵部
４７、５０、５１ パイロットライン
４８ タンクライン
４９ タンク
５２ リリーフ弁
５３ 舵角検出部
５４ 加算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、
前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、
前記電動機の回転速度を制御する制御部と、
前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、
前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、
前記舵板駆動部によって作動される舵板と、
前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部とを備える舶用操舵装置において、
前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備え、
前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、
前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、
前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とする舶用操舵装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記舵角偏差に応じた回転速度で回転させて前記舵板を作動させることを特徴とする請求項１記載の舶用操舵装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記舵角偏差が零よりも大きいときに、又は前記第１舵角偏差よりも大きい第２舵角偏差以上であるときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも大きい第３回転速度で回転させて前記舵板を作動させ、
前記舵角偏差が前記第２舵角偏差未満であって、零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記第１回転速度で回転させて前記舵板を作動させることを特徴とする請求項１又は２記載の舶用操舵装置。
【請求項４】
前記制御部は、インバータを介して前記電動機の回転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の舶用操舵装置。
【請求項５】
指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、
前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、
前記電動機の回転速度を制御する制御部と、
前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、
前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、
前記舵板駆動部によって作動される舵板と、
前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部と、
前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備える舶用操舵装置を使用する舶用操舵方法であって、
前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、
前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、
前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とする舶用操舵方法。
【請求項１】
指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、
前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、
前記電動機の回転速度を制御する制御部と、
前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、
前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、
前記舵板駆動部によって作動される舵板と、
前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部とを備える舶用操舵装置において、
前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備え、
前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、
前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、
前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とする舶用操舵装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記舵角偏差に応じた回転速度で回転させて前記舵板を作動させることを特徴とする請求項１記載の舶用操舵装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記舵角偏差が零よりも大きいときに、又は前記第１舵角偏差よりも大きい第２舵角偏差以上であるときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも大きい第３回転速度で回転させて前記舵板を作動させ、
前記舵角偏差が前記第２舵角偏差未満であって、零又は前記第１舵角偏差よりも大きいときに、前記電動機を前記第１回転速度で回転させて前記舵板を作動させることを特徴とする請求項１又は２記載の舶用操舵装置。
【請求項４】
前記制御部は、インバータを介して前記電動機の回転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の舶用操舵装置。
【請求項５】
指令舵角と対応する指令舵角信号を出力する操舵部と、
前記操舵部の操作に基づいて回転駆動される電動機と、
前記電動機の回転速度を制御する制御部と、
前記電動機によって回転駆動される液圧ポンプと、
前記液圧ポンプから吐出される圧液によって動作する舵板駆動部と、
前記舵板駆動部によって作動される舵板と、
前記舵板の実舵角を検出して実舵角信号を出力する舵角検出部と、
前記指令舵角信号と前記実舵角信号との舵角偏差が零又は零に近い第１舵角偏差以下である状態が継続する継続時間を測定する継続時間測定タイマを備える舶用操舵装置を使用する舶用操舵方法であって、
前記制御部は、前記舵角偏差が零又は前記第１舵角偏差以下であるときに、前記液圧ポンプから吐出される圧液の前記舵板駆動部への供給を止めると共に、
前記継続時間が所定の設定継続時間以下であるときに、前記電動機を第１回転速度で回転させ、
前記継続時間が前記所定の設定継続時間を越えたときに、前記電動機を前記第１回転速度よりも小さい第２回転速度で回転させ、又は停止させることを特徴とする舶用操舵方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３６１４８（Ｐ２０１２−１３６１４８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９８７０（Ｐ２０１０−２８９８７０）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]