JP2016147550A - 舵取機、操舵装置、舵板制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】舵板の向きのフィードバック制御を行わない場合であっても舵板位置を維持する指示が出ている場合、舵板を固定することができる舵取機及び操舵装置を提供する。【解決手段】舵軸14を回動させて舵板を回動させる舵取機16であって、舵柄20と、第１シリンダ26と第２シリンダ28と、作動油供給装置24と、油圧回路25と、油圧回路に設置され、第１シリンダ及び第２シリンダと作動油供給装置とを油圧回路によって接続する接続状態と、第１シリンダ及び第２シリンダと作動油供給装置との油圧回路を遮断し、第１シリンダ及び第２シリンダ側への作動油を遮断する遮断状態とを切り換えるメインバルブ42と、メインバルブによる接続状態と遮断状態とを切り換える切換制御部44と、を備え、切換制御部は、舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板を固定する状態であることを検出した場合、メインバルブを遮断状態とする。【選択図】図２

Description

本発明は、舵取機、操舵装置、舵板制御方法に関するものである。

船舶には、舵取機と、舵取機を制御する操作部と、を有する操舵装置を有する。舵取機は、水中に配置された舵板の向きを駆動装置で変更することで、船体の進行方向を制御する。

操舵装置は、操作部に入力される操舵角に基づいて、舵取機の舵板の向きを制御する。また、操舵装置は、舵板の向きを検出し、その検出結果と操舵角に基づいて、舵板の向きを補正するフィードバック制御を行うことで、舵板の向きが操作部の指令からずれることを抑制する（特許文献１参照）。

特開２００８−２３０４８４号公報

ここで、操舵装置では、舵板の向きに基づいたフィードバック制御を行わずに、舵板の位置を制御する場合がある。フィードバック制御を行っていない状態で、例えば舵板の位置を制御する作動油を供給する主ポンプが中立、つまり舵板を現在の位置で維持する指示が出ている場合、舵板の位置を移動させる機器、主ポンプを駆動するサーボモータに移動させない指令が入力されても、機器の制御条件のずれや、舵板への外乱の影響等により舵板の位置を移動させる機器から舵板に力が作用すると、舵板の位置が変動することになる。

本発明は上述した課題を解決するものであり、舵板の向きのフィードバック制御を行わない場合であっても舵板を現在の位置で維持する指示が出ている場合、舵板の向きを固定することができる舵取機及び操舵装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は、舵板に連結された舵軸を回動させて、舵板を回動させる舵取機であって、前記舵軸に連結された舵柄と、前記舵柄を一方に付勢する第１シリンダと前記舵柄を他方に付勢する第２シリンダと、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダに作動油を供給する作動油供給装置と、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダと前記作動油供給装置とを接続する油圧回路と、前記油圧回路に設置され、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダと前記作動油供給装置とを前記油圧回路によって接続する接続状態と、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダと前記作動油供給装置との前記油圧回路による接続を遮断し、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダ側への作動油の移動を遮断する遮断状態とを切り換えるメインバルブと、前記メインバルブによる前記接続状態と前記遮断状態とを切り換える切換制御部と、を備え、前記切換制御部は、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、前記舵板の位置を固定する状態であることを検出した場合、前記メインバルブを前記遮断状態とすることを特徴とする。

舵取機は、油圧回路にメインバルブを設け、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、前記舵板の位置を固定する状態であることを検出した場合、メインバルブによって油圧回路を閉じることで、上記条件の場合に舵板を現状の位置に固定することができる。これにより、フィードバック制御を行っていない状態で舵板が動くことを抑制することができる。

前記メインバルブは、作動油が供給されることで前記油圧回路を前記接続状態とし、前記作動油の供給が停止されることで前記油圧回路を前記遮断状態とし、前記切換制御部は、前記メインバルブに供給する作動油を制御して前記接続状態と前記遮断状態とを切り換えることが好ましい。

舵取機は、メインバルブを油圧で駆動される弁とし、切換制御部で供給する作動油を制御することで、作動油を供給される回路に油圧に応じて制御が切り替わる機器を設置し、回路を構成することで、自動的にメインバルブの開閉を切り換えることができる。これにより、簡単にメインバブルの開閉を切り換えることが可能となる。

前記切換制御部は、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、前記舵板の位置を固定する状態であることを検出した場合に制御信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部から出力された前記制御信号が入力された場合、前記メインバルブによる前記油圧回路の前記接続状態と前記遮断状態とを切り換える電磁切換弁と、を備えることが好ましい。

舵取機は、切換制御部に電磁切換弁を用いることで、制御信号で制御を行うことができる。これにより、舵板を操作するために出力される信号を用いて、制御を行うことができる。

前記切換制御部は、前記信号出力部と前記電磁切換弁との間に配置された継続時間判定部を備え、前記継続時間判定部は、前記信号出力部から制御信号が出力している状態が閾値時間以上経過した後、前記制御信号を前記電磁切換弁に出力することが好ましい。

舵取機は、制御信号が出力されてから一定時間経過後に、メインバルブによる油圧回路を閉じる制御を行うことで、第１シリンダ及び第２シリンダ側に閉じ込められた作動油でウォータハンマー現象が起きることを抑制することができる。

舵取機は、前記油圧回路の前記作動油供給装置と前記メインバルブとの間に配置されたオリフィスを有し、前記切換制御部は、前記オリフィスよりも前記作動油供給装置側の前記油圧回路と接続した第１作動油流通管と、前記オリフィスよりも前記メインバルブ側の前記油圧回路と接続した第２作動油流通管と、一方の端部が前記第１作動油流通管に接続し、前記第１作動油流通管に供給される作動油で付勢され、他方の端部が前記第２作動油流通管に接続し、前記第２作動油流通管に供給される作動油で付勢され、前記メインバルブの前記接続状態と前記遮断状態とを切り換える油圧切換弁と、を備え、前記油圧切換弁は、両端から供給される作動油の圧力の差が閾値より大きい場合、前記メインバルブにより前記油圧回路を前記接続状態とし、両端から供給される作動油の圧力の差が閾値以下の場合、前記メインバルブにより前記油圧回路を前記遮断状態とすることが好ましい。

舵取機は、上記構成により、油圧回路のオリフィスの前後の差圧に基づいて、つまり、油圧回路内の作動油が移動しているか否かでメインバルブの開閉を切り換えることができる。これにより、舵取機の状態に合わせて自動的にメインバルブの開閉を行うことができる。

前記油圧回路は、前記オリフィスが配置された第１経路と、前記オリフィスをバイパスする第２経路を備え、前記切換制御部は、前記作動油供給装置と前記メインバルブとの間を流れる作動油が前記第１経路を流れるか前記第２経路を流れるかを切り換える経路切換機構を有し、前記経路切換機構は、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っている場合、前記第２経路に前記作動油を流し、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っていない場合、前記第１経路に前記作動油を流すことが好ましい。

舵取機は、フィードバック制御を行っているか否かで、作動油がオリフィスを通過するか否かを切り換えることで、上記制御を実行しつつ、稼働時全体に対するオリフィスによる圧力損失を低減することができる。

上述の目的を達成するために、本発明は、操舵装置であって、上記のいずれかに記載の舵取機と、前記舵取機に回動される舵軸と、前記舵軸に固定されている舵板と、前記舵取機への操作を入力する操作装置と、を備えることを特徴とする。

舵取装置は、舵取機の油圧回路にメインバルブを設け、舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、前記舵板の位置を固定する状態であることを検出した場合、メインバルブによって油圧回路を閉じることで、上記条件の場合に舵板を現状の位置に固定することができる。これにより、フィードバック制御を行っていない状態で舵板が動くことを抑制することができる。

上述の目的を達成するために、本発明は、舵板に連結された舵軸を移動させるシリンダを複数有し、前記シリンダに供給する作動油を制御して、前記舵板を回動させる舵取機の舵板制御方法であって、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行うかを判定するステップと、前記フィードバック制御を行うと判定した場合、前記舵板の検出した位置と前記舵板の指令上の位置とに基づいて、前記舵板の位置を補正するステップと、前記フィードバック制御を行わないと判定した場合、前記舵板の位置を移動させる転舵指令があるか否かを判定し、前記転舵指令があり前記舵板の位置を移動させると判定した場合、供給する作動油を制御して前記舵板を移動させ、前記転舵指令がなく前記舵板の位置を移動させないと判定した場合、前記シリンダに作動油を供給する経路を遮蔽し、前記シリンダの油圧を固定することを特徴とする。

舵板制御方法は、舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板の位置を固定する状態であること、つまり転舵指令がないことを検出した場合、メインバルブによって油圧回路を閉じることで、上記条件の場合に舵板を現状の位置に固定することができる。これにより、フィードバック制御を行っていない状態で舵板が動くことを抑制することができる。

本発明によれば、フィードバック制御を行っていない状態で、かつ、舵板の位置を固定する状態である場合に、舵板が動くことを抑制することができる。

図１は、本発明の第１実施形態の操舵装置を有する船舶の船尾近傍を模式的に示す模式図である。 図２は、本発明の第１実施形態の操舵装置の舵取機の概略構成を示す模式図である。 図３は、第１実施形態の舵取機の動作を説明するための説明図である。 図４は、第１実施形態の舵取機の制御動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態の舵取機の制御動作の一例を示すフローチャートである。 図６は、第２実施形態の舵取機の概略構成を示す模式図である。 図７は、第２実施形態の舵取機の制御動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、第３実施形態の舵取機の概略構成を示す模式図である。 図９は、第４実施形態の舵取機の概略構成を示す模式図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の操舵装置を有する船舶の船尾近傍を模式的に示す模式図である。

図１に示す船舶１は、船体２と推進器４と操舵装置１０とを備える。ここで、船舶１は、推進器と舵を有する種々の船舶が対象となる。つまり、船舶１は、大型、小型の各種船舶が対象となり、用途も貨物や資源を運搬する船舶、乗客を運搬する船舶等種々の船舶が対象となる。推進器４は、船体２の船尾側に設置されている。推進器４は、プロペラ等の一部が船体２の外に露出している。推進器４は、プロペラを回転させることで、船体２に対して推進力を与える。なお、推進器４は、燃料を燃焼することで、回転力を発生するエンジンでプロペラを回転させても、電気で駆動されるモータでプロペラを駆動させてもよい。

本実施形態の操舵装置１０は、船舶１の船体２に設置されている。操舵装置１０は、舵板１２と、舵軸１４と、操作装置１８と、制御装置１９と、舵取機１６と、を備える。舵板１２は、推進器４よりも船体２の船尾側に配置されている。舵軸１４は、舵板１２を固定する軸である。舵軸１４は、回動自在な状態で船体２に支持されている。舵板１２は、舵軸１４とともに回動する。操作装置１８は、舵等の船舶１を運転する航海士が操作を入力する機器である。操作装置１８は、入力された操作を制御装置１９に出力する。制御装置１９は、操作装置１８から入力された操作を制御信号に変換し、舵取機１６に出力する。舵取機１６は、舵軸１４を回動させることで、舵板１２の位置を調整する。

図２は、本発明の第１実施形態の操舵装置の舵取機の概略構成を示す模式図である。次に、図１に加え、図２を用いて、舵取機１６について説明する。舵取機１６は、舵柄２０と、舵柄駆動装置２２と、を備える。舵柄２０は、舵軸１４に連結されている。舵柄２０は、舵柄駆動装置２２で加えられる直動方向の動作を回動方向に変換して舵軸１４に伝える。舵取機１６は、舵柄駆動装置２２で舵柄２０の一部を直動方向に移動させる。舵柄２０は、一部が直動方向に移動されると、それに連動して、舵軸１４に固定されている部分が回動し、舵軸１４を回動させる。

次に、舵柄駆動装置２２について説明する。舵柄駆動装置２２は、作動油を各部に供給する機構であり、供給する作動油を調整することで、舵柄２０の位置を制御する。舵柄駆動装置２２は、作動油供給装置２４と、油圧回路２５と、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８と、を有する。また、舵柄駆動装置２２は、図１には記載を省略しているが、図２に示すように、メインバルブ４２と、切換制御部４４と、を備える。

作動油供給装置２４は、舵板を移動される動力源となり、各部の動作を制御する動力源となる作動油を各部に供給する。作動油供給装置２４は、作動油タンク３０と、主ポンプ３１と、主作動油ライン３２と、サーボ制御部３３と、補助ポンプ３４と、補助作動油ライン３５と、モータ３６とを有する。作動油タンク３０は、作動油を貯留している。主ポンプ３１は、油圧回路２５と接続しており、油圧回路２５に作動油を送るポンプである。主作動油ライン３２は、作動油タンク３０と主ポンプ３１とを繋げる配管である。サーボ制御部３３は、主ポンプ３１が作動油を供給する経路を切り換える装置である。補助ポンプ３４は、サーボ制御部３３の動作と油圧回路２５の油圧の管理を補助する作動油を送るポンプである。補助作動油ライン３５は、作動油タンク３０及びサーボ制御部３３と接続されており、補助ポンプ３４で送られる作動油を各部に案内する配管である。モータ３６は、主ポンプ３１及び補助ポンプ３４を駆動する駆動源である。モータ３６は、主ポンプ３１及び補助ポンプ３４を回転させることで、主ポンプ３１及び補助ポンプ３４から作動油を各部に供給する。

油圧回路２５は、作動油供給装置２４と第１シリンダ２６及び第２シリンダ２８とを接続し、作動油が流れる経路である。油圧回路２５は、第１作動油ライン２５ａと、第２作動油ライン２５ｂとを有する。第１作動油ライン２５ａは、作動油供給装置２４の主ポンプ３１と、第１シリンダ２６とを接続している。第２作動油ライン２５ｂは、作動油供給装置２４の主ポンプ３１と、第２シリンダ２８とを接続している。

第１シリンダ２６は、舵柄２０の直動部分の一方の端部と接している。第１シリンダ２６は、作動油が供給され油圧が上昇することで、舵柄２０の直動部分を一方から他方に付勢する。第２シリンダ２８は、舵柄２０の直動部分の他方の端部と接している。第２シリンダ２８は、作動油が供給され油圧が上昇することで、舵柄２０の直動部分を他方から一方に付勢する。

舵柄駆動装置２２は、作動油供給装置２４から油圧回路２５を介して第１シリンダ２６及び第２シリンダ２８に供給する作動油の量、圧力を調整する。舵柄駆動装置２２は、サーボ制御部３３で主ポンプ３１から供給する作動油を第１作動油ライン２５ａに供給するか、第２作動油ライン２５ｂに供給するか、いずれにも供給しないかを切り換えることで、第１シリンダ２６及び第２シリンダ２８に供給する作動油の量、圧力を調整する。舵柄駆動装置２２は、第１シリンダ２６に供給する作動油の圧力を第２シリンダ２８に供給する圧力よりも高くすることで、舵柄２０を一方から他方に移動させる。舵板１２は、舵柄２０に連動して一方向に回動する。舵柄駆動装置２２は、第２シリンダ２８に供給する作動油の圧力を第１シリンダ２６に供給する圧力よりも高くすることで、舵柄２０を他方から一方に移動させる。舵板１２は、舵柄２０に連動して一方向とは反対側に回動する。

メインバルブ４２は、油圧回路２５に設置されている。具体的には、第１作動油ライン２５ａと第２作動油ライン２５ｂの両方に跨って、設置されている。メインバルブ４２は、第１作動油ライン２５ａと第２作動油ライン２５ｂの開閉を切り換える弁であり、第１作動油ライン２５ａと第１シリンダ２６とが接続し、かつ、第２作動油ライン２５ｂと第２シリンダ２８とが接続している状態と、第１作動油ライン２５ａと第１シリンダ２６とが遮断され、かつ、第２作動油ライン２５ｂと第２シリンダ２８とが遮断されている状態に切り換えることができる。

メインバルブ４２は、一方の端部に作動油が供給され、他方の端部にばねが設置されている。メインバルブ４２は、作動油が供給されることで生じる油圧で一方から他方に押され、ばねによって他方から一方に押される。メインバルブ４２は、油圧がばねの力よりも大きく一方から他方に押された状態となると、第１作動油ライン２５ａと第１シリンダ２６と接続され、かつ、第２作動油ライン２５ｂと第２シリンダ２８と接続されている状態となる。この状態を接続状態ともいう。メインバルブ４２は、ばねの力が油圧よりも大きく他方から一方に押された状態となると、第１作動油ライン２５ａと第１シリンダ２６とが遮断され、かつ、第２作動油ライン２５ｂと第２シリンダ２８とが遮断されている状態となる。この状態を遮断状態ともいう。また、メインバルブ４２は、遮断状態となると、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８が接続している経路を閉じ、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８と繋がっている部分の作動油が移動できない状態とする。

切換制御部４４は、メインバルブ４２の開閉を切り換えることで、接続状態と遮断状態とを切り換える。切換制御部４４は、作動油供給ライン４５と、電磁切換弁４６と、信号出力部４８と、ドレンライン４９と、を有する。作動油供給ライン４５は、補助作動油ライン３５と、メインバルブ４２とを接続する。作動油供給ライン４５は、補助作動油ライン３５から供給される作動油をメインバルブ４２に供給する。電磁切換弁４６は、作動油供給ライン４５に設けられ、作動油供給ライン４５の開閉を切り換える。電磁切換弁４６は、例えばシングルソレノイド電磁弁を用いることができる。電磁切換弁４６は、電気が供給される状態で付勢する機構を一方の端部に設け、ばねを他方の端部に設け、電気が供給される状態で付勢する機構に電力を供給するか否か、つまりオンオフを切り替えることで、作動油供給ライン４５が補助作動油ライン３５とメインバルブ４２とを繋げている状態と、補助作動油ライン３５とメインバルブ４２とを繋げていない状態、つまり接続を遮断している状態とを切り換える。信号出力部４８は、制御装置１９と接続されており、制御装置１９から入力される信号に基づいて、電磁切換弁４６の開閉を制御する。ドレンライン４９は、電磁切換弁４６に接続され、作動油供給ライン４５が電磁切換弁４６で閉じられた場合、作動油供給ライン４５の電磁切換弁４６とメインバルブ４２との間にある作動油を作動油タンク３０に排出する。

舵取機１６は、図２に示すように、切換制御部４４の電磁切換弁４６が開となり、作動油供給ライン４５が補助作動油ライン３５とメインバルブ４２とを繋げている状態となると、作動油がメインバルブ４２に供給され、メインバルブ４２が開き、作動油供給装置２４と第１シリンダ２６、第２シリンダ２８の両方とが繋がっている状態となる。

図３は、第１実施形態の舵取機の動作を説明するための説明図である。次に、舵取機１６は、図３に示すように、切換制御部４４の電磁切換弁４６が閉となり、作動油供給ライン４５が補助作動油ライン３５とメインバルブ４２とを繋げていない状態となると、作動油がメインバルブ４２に供給されず、また、メインバルブ４２と電磁切換弁４６との間の作動油がドレンライン４９を通過して作動油タンク３０に送られる。これにより、メインバルブ４２に供給される油圧が低くなり、メインバルブ４２が閉じ、作動油供給装置２４と第１シリンダ２６、第２シリンダ２８の両方とが遮断される状態となる。また、メインバルブ４２は、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８側の作動油の経路を閉じて、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８に供給された作動油が排出されない状態とする。

次に、図４及び図５を用いて、舵取機１６の制御動作について説明する。図４及び図５は、それぞれ第１実施形態の舵取機の制御動作の一例を示すフローチャートである。図４及び図５に示す処理は、制御機能から出力される信号と、その結果で生じる状態の変化に基づいて各部の動作が実行される。

舵取機１６は、フィードバック制御を実行しているか否かで制御を切り換える（ステップＳ１２）。舵取機１６は、フィードバック制御を行っている場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、指令値に基づいて舵板１２の向きを制御しつつ、フィードバック制御を実行する（ステップＳ１４）。つまり、舵取機１６は、制御信号に基づいて、サーボ制御部３３を制御し、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８に供給する作動油を調整することで、舵柄２０の位置を制御し、舵板１２の向きを制御する。この時、舵取機１６は、操舵装置１０から入力される制御信号で制御するとともに、舵板１２の位置の検出結果を用いたフィードバック制御を行う。舵取機１６がフィードバック制御で舵板１２の位置を補正するモードは、フォローアップモードという。また、舵取機１６がフィードバック制御で舵板１２の位置を補正しないモードは、ノンフォローアップモードという。

舵取機１６は、フィードバック制御を実行しない場合（ステップＳ１２でＮｏ）、つまり、舵板１２の位置の検出結果を用いて、舵板１２の位置を補正しない場合、転舵指令があるか否かで制御を切り換える（ステップＳ１６）。ここで、転舵指令とは、舵板１２の位置を移動させる指令である。転舵指令は、舵板１２を右へ移動させるまたは舵板１２を左に移動させるいずれかの指令である。

舵取機１６は、転舵指令がある場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、転舵指令に基づいて舵板の向きを移動させる（ステップＳ１８）。つまり、舵取機１６は、転舵指令に基づいて舵板１２を右または左に移動させる。

舵取機１６は、転舵指令がない場合（ステップＳ１６でＮｏ）、舵板１２を移動させず、舵板１２の位置を固定する状態であると判定し、メインバルブ４２で油圧回路４４を遮断する（ステップＳ２０）。つまり、舵取機１６は、メインバルブ４２を、図２の状態から図３の状態に切り換える。

次に、図５を用いて、ステップ２０の処理の流れをより詳細に説明する。舵取機１６は、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板１２の位置を固定する状態であることを検出した場合、図５に示す処理を行う。

舵取機１６は、信号出力部４８から電磁切換弁４６に閉指令を出力する（ステップＳ３０）。信号出力部４８は、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板１２の位置を固定する状態であることを示す信号が制御装置１９から送信されると、閉指令を電磁切換弁４６に出力する。

舵取機１６は、電磁切換弁４６が閉指令を受信すると、電磁切換弁４６が設置されている経路を閉じる（ステップＳ３２）。つまり、電磁切換弁４６は、作動油供給ライン４５を閉じて、補助作動油ライン３５の作動油がメインバルブ４２に供給されない状態とする。

これにより、舵取機１６は、電磁切換弁４６が設置されている経路を閉じると、メインバルブ４２に供給される作動油の油圧が低下し（ステップＳ３４）、メインバルブ４２に作用している油圧よりも高くなり、メインバルブ４２が設置されている経路を閉じる（ステップＳ３６）。

舵取機１６は、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板１２の位置を固定する状態であることを検出した場合、メインバルブ４２によって油圧回路２５を閉じて、第１シリンダ２６、第２シリンダ２８側の作動油を移動できない状態とすることで、舵板１２を現状の位置に固定することができる。つまり、舵板１２の位置を強制的に現在の位置に固定することができ、フィードバック制御を行っていない状態で舵板１２が動くことを抑制することができる。ここで、舵板１２の位置を固定する状態であることを検出した場合とは、操作装置１８の操舵レバーの操作が完了した場合や、転舵指令に基づいた舵板１２の移動が完了した場合である。

また、舵取機１６は、メインバルブ４２を油圧で駆動される弁とし、切換制御部４４で供給する作動油を制御することで、作動油を供給される回路に油圧に応じて制御が切り替わる機器を設置し、回路を構成することで、自動的にメインバルブ４２の開閉を切り換えることができる。これにより、簡単にメインバブル４２の開閉を切り換えることが可能となる。

また、舵取機１６は、切換制御部４４に電磁切換弁４６を用いることで、制御信号で制御を行うことができ、舵板１２を操作するために出力される信号を用いて、制御を行うことができる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態の舵取機の概略構成を示す模式図である。第２実施形態の舵取機１６ａは、切換制御部４４ａ以外は、舵取機１６と同様の構成であるので、第１実施形態と同等部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

切換制御部４４ａは、切換制御部４４の各部に加え、オンディレイタイマ５０を有する。オンディレイタイマ５０は、信号出力部４８と電磁切換弁４６との間に配置されている。信号出力部４８から出力された信号は、オンディレイタイマ５０を通過して電磁切換弁４６に入力される。オンディレイタイマ５０は、信号出力部４８から出力された信号を一定時間経過した後に電磁切換弁４６に入力する。本実施形態のオンディレイタイマ５０は、継続時間判定部であり、信号出力部４８から制御信号が出力している状態が閾値時間以上経過した場合、制御信号を電磁切換弁４６に出力する。閾値時間は、予め利用者により設定することができる。閾値時間は、１秒が例示される。なお、オンディレイタイマ５０は、継続時間を判定せず、一定時間経過後に信号を出力するようにしてもよい。

図７は、第２実施形態の舵取機の制御動作の一例を示すフローチャートである。舵取機１６ａは、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板１２の位置を固定する状態であることを検出した場合、図７に示す処理を行う。

舵取機１６ａは、信号出力部４８から閉指令を出力する（ステップＳ４０）。舵取機１６ａは、閉指令が出力されると、オンディレイタイマ５０で閾値時間経過したかを判定する（ステップＳ４２）。舵取機１６ａは、閾値時間経過していない場合（ステップＳ４２でＮｏ）、閉指令がまだ継続しているかを検出する（ステップＳ４４）。舵取機１６ａは、閉指令がある場合（ステップＳ４４でＹｅｓ）、ステップＳ４２に戻り、閉指令がない場合（ステップＳ４４でＮｏ）、本処理を終了する。

舵取機１６ａは、閾値時間経過した場合（ステップＳ４２でＹｅｓ）、信号出力部４８から出力された閉指令を、オンディレイタイマ５０を通過させ、電磁切換弁４６に閉指令を出力する（ステップＳ４６）。信号出力部４８は、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、舵板１２の位置を固定する状態であることを示す信号が制御装置１９から送信されると、閉指令を電磁切換弁４６に出力する。

舵取機１６ａは、電磁切換弁４６が閉指令を受信すると、電磁切換弁４６が設置されている経路を閉じる（ステップＳ３２）。つまり、電磁切換弁４６は、作動油供給ライン４５を閉じて、補助作動油ライン３５の作動油がメインバルブ４２に供給されない状態とする。

これにより、舵取機１６ａは、電磁切換弁４６が設置されている経路を閉じると、メインバルブ４２に供給される作動油の油圧が低下し（ステップＳ３４）、メインバルブ４２に作用している油圧よりも高くなり、メインバルブ４２が設置されている経路を閉じる（ステップＳ３６）。

舵取機１６ａは、オンディレイタイマ５０を設け、制御信号が出力されてから一定時間経過後に、メインバルブ４２による油圧回路４４を閉じる制御を行うことで、制御信号が出力された後、一定時間が経過し、主ポンプ３１が中立となる状態になった後、油圧回路を閉じることができる。主ポンプ３１が中立となる状態とは、主ポンプ３１から第１作動油ライン２５ａと第２作動油ライン２５ｂとに供給する作動油の量が少なく、第１作動油ライン２５ａと第２作動油ライン２５ｂとの差圧、つまり第１シリンダ２６の作動油の圧と第２シリンダ２８の作動油の圧との差が閾値よりも小さい状態である。つまり、主ポンプ３１が中立となる状態は、舵板１２を現在の位置で維持する状態である。これにより、油圧回路２５に作動油が流れていない状態で、油圧回路２５を閉じることができ、メインバルブ４２から第１シリンダ２６及び第２シリンダ２８側に閉じ込められた作動油でウォータハンマー現象が起きることを抑制することができる。

［第３実施形態］
図８は、第３実施形態の舵取機の概略構成を示す模式図である。第３実施形態の舵取機１６ｂは、切換制御部４４ｂの構成とオリフィス６０を有する以外は、舵取機１６と同様の構成であるので、第１実施形態と同等部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

オリフィス６０は、油圧回路２５の第１作動油ライン２５ａに配置されている。より具体的には、オリフィス６０は、第１作動油ライン２５ａの作動油供給装置２４とメインバルブ４２との間に配置されている。オリフィス６０は、流路抵抗であり、第１作動油ライン２５ａで作動油が流れている場合、オリフィス６０の前後で作動油の圧力が変化する。

切換制御部４４ｂは、第１作動油流通管６２と、第２作動油流通管６４と、油圧切換弁６６と、を有する。第１作動油流通管６２は、オリフィス６０よりも作動油供給装置２４側の第１作動油ライン２５ａと接続している。第１作動油流通管６２は、第１作動油ライン２５ａの接続している部分を流れる作動油の一部が流入する。第２作動油流通管６４は、オリフィス６０よりもメインバルブ４２側の第１作動油ライン２５ａと接続している。第２作動油流通管６４は、第１作動油ライン２５ａの接続している部分を流れる作動油の一部が流入する。

油圧切換弁６６は、作動油供給ライン４５に設けられ、作動油供給ライン４５の開閉を切り換える。油圧切換弁６６は、一方の端部が第１作動油流通管６２に接続し、他方の端部が前記第２作動油流通管６４に接続している。油圧切換弁６６は、第１作動油流通管６２に供給される作動油で一方から他方に付勢され、第２作動油流通管６４に供給される作動油で他方から一方に付勢される。油圧切換弁６６は、第１作動油流通管６２に供給される作動油の油圧と、第２作動油流通管６４に供給される作動油の油圧との差で開閉が切り換わる。油圧切換弁６６は、移動方向の両端に作動油供給ライン４５を開く経路が設けられ、移動方向の中央に作動油供給ライン４５を閉じる経路が設けられている。

油圧切換弁６６は、両端から供給される作動油の圧力の差が閾値より大きい場合、作動油供給ライン４５を開き、メインバルブ４２へ作動油が供給される状態とする。これにより、メインバルブ４２は、油圧回路２５を接続状態とする。油圧切換弁６６は、両端から供給される作動油の圧力の差が閾値以下の場合、作動油供給ライン４５を閉じ、メインバルブ４２へ作動油が供給されない状態とする。これにより、メインバルブ４２は、油圧回路２５を遮断状態とする。

ドレンライン４９は、油圧切換弁６６に接続され、作動油供給ライン４５が油圧切換弁６６で閉じられた場合、作動油供給ライン４５の油圧切換弁６６とメインバルブ４２との間にある作動油を作動油タンク３０に排出する。

舵取機１６ｂは、油圧回路２５のオリフィス６０の前後の差圧に基づいて、つまり、油圧回路内の作動油が移動しているか否かでメインバルブ４２の開閉を切り換えることができる。具体的には、舵取機１６ｂは、主ポンプ３１の作動油の吐出量によりメインバルブ４２の開閉を切り換える。例として、舵取機１６ｂは、主ポンプ３１の作動油の吐出量が少ない場合、オリフィス６０の前後の差圧が小さくなり、油圧切換弁５５により作動油供給ライン４５とメインバルブ４２との接続が遮断され、メインバルブ４２が閉じる。ここで、主ポンプ３１の作動油が吐出量が少ない状態とは、上述したように主ポンプ３１が中立なる状態である。これにより、舵取機１６ｂは、電気信号を用いずに状態に合わせて自動的にメインバルブ４２の開閉を行うことができる。

また本実施形態では、オリフィス６０と作動油を油圧切換え弁６６に供給する経路を第１作動油ライン２５ａに設けたが第２作動油ライン２５ｂに設けてもよい。

［第４実施形態］
図９は、第４実施形態の舵取機の概略構成を示す模式図である。第４実施形態の舵取機１６ｃは、切換制御部４４と油圧回路２５の構成以外は、舵取機１６ｂと同様の構成であるので、第３実施形態と同等部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

油圧回路２５は、第１作動油ライン２５ａに第１経路７０と第２経路７２とを有する。第１経路７０と第２経路７２は、第１作動油ライン２５ａの作動油供給装置２４とメインバルブ４２との間に配置されている。第１経路７０と第２経路７２とは、一方が他方のバイパスラインとなる。第１経路７０は、オリフィス６０が設けられている。

切換制御部４４ｃは、切換制御部４４ｂの各部に加え、経路切換機構８０を有する。経路切換機構８０は、作動油供給装置２４とメインバルブ４２との間を流れる作動油が第１経路７０を流れるか第２経路７２を流れるかを切り換える。経路切換機構８０は、切換信号出力部８１と、経路切換弁８２、８４とを有する。切換信号出力部８１は、作動油を第１経路７０に流すか、第２経路７２に流すかを切り換える信号を出力する。経路切換弁８２、８４は、第１経路７０と第２経路７２との分岐点と合流点のそれぞれに設けられている。なお、分岐点と合流点は、作動油の流れによって変わるが同じ構造となる。経路切換弁８２、８４は、切換信号出力部８１から送られる信号に基づいて、第１作動油ライン２５ａの経路切換弁８２と経路切換弁８４との間部分以外の部分が第１経路７０と接続するか、第２経路７２と接続するかを切り換える。

経路切換機構８０により、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っている場合、第２経路７２に作動油を流し、舵板１２の位置に応じたフィードバック制御を行っていない場合、第１経路７０に作動油を流す。

舵取機１６ｃは、フィードバック制御を行っているか否かで、作動油がオリフィス６０を通過するか否かを切り換えることで、フィードバック制御を行っている間は、作動油がオリフィス６０を通過しない状態で、第１作動油ライン２５ａに流すことができる。これにより、フォローアップモード時、つまりメインバルブ４２の開閉制御が不要な場合は、オリフィス６０を通過させずに作動油を流すことができ、オリフィス６０による圧力損失を低減することができる。

１ 船舶
２ 船体
４ 推進器
１０ 操舵装置
１２ 舵板
１４ 舵軸
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 舵取機
１８ 操作装置
１９ 制御装置
２０ 舵柄
２２ 舵柄駆動装置
２４ 作動油供給装置
２５ 油圧回路
２５ａ 第１作動油ライン
２５ｂ 第２作動油ライン
２６ 第１シリンダ
２８ 第２シリンダ
３０ 作動油タンク
３１ 主ポンプ
３２ 主作動油ライン
３３ サーボ制御部
３４ 補助ポンプ
３５ 補助作動油ライン
３６ モータ
４２ メインバルブ
４４、４４ａ 切換制御部
４５ 作動油供給ライン
４６ 電磁切換弁
４８ 信号出力部
４９ ドレンライン
５０ オンディレイタイマ
６０ オリフィス
６２ 第１作動油流通管
６４ 第２作動油流通管
６６ 油圧切換弁
７０ 第１経路
７２ 第２経路
８０ 経路切換機構
８１ 切換信号出力部
８２、８４ 経路切換弁

Claims (8)

1. 舵板に連結された舵軸を回動させて、舵板を回動させる舵取機であって、
   前記舵軸に連結された舵柄と、
   前記舵柄を一方に付勢する第１シリンダと
   前記舵柄を他方に付勢する第２シリンダと、
   前記第１シリンダ及び前記第２シリンダに作動油を供給する作動油供給装置と、
   前記第１シリンダ及び前記第２シリンダと前記作動油供給装置とを接続する油圧回路と、
   前記油圧回路に設置され、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダと前記作動油供給装置とを前記油圧回路によって接続する接続状態と、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダと前記作動油供給装置との前記油圧回路による接続を遮断し、前記第１シリンダ及び前記第２シリンダへの作動油の移動を遮断する遮断状態とを切り換えるメインバルブと、
   前記メインバルブによる前記接続状態と前記遮断状態とを切り換える切換制御部と、を備え、
   前記切換制御部は、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、前記舵板の位置を固定する状態であることを検出した場合、前記メインバルブを前記遮断状態とすることを特徴とする舵取機。
2. 前記メインバルブは、作動油が供給されることで前記油圧回路を前記接続状態とし、前記作動油の供給が停止されることで前記油圧回路を前記遮断状態とし、
   前記切換制御部は、前記メインバルブに供給する作動油を制御して前記接続状態と前記遮断状態とを切り換えることを特徴とする請求項１に記載の舵取機。
3. 前記切換制御部は、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っておらず、かつ、前記舵板の位置を固定する状態であることを検出した場合に制御信号を出力する信号出力部と、
   前記信号出力部から出力された前記制御信号が入力された場合、前記メインバルブによる前記油圧回路の前記接続状態と前記遮断状態とを切り換える電磁切換弁と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の舵取機。
4. 前記切換制御部は、前記信号出力部と前記電磁切換弁との間に配置された継続時間判定部を備え、
   前記継続時間判定部は、前記信号出力部から制御信号が出力している状態が閾値時間以上経過した後、前記制御信号を前記電磁切換弁に出力することを特徴とする請求項３に記載の舵取機。
5. 前記油圧回路の前記作動油供給装置と前記メインバルブとの間に配置されたオリフィスを備え、
   前記切換制御部は、前記オリフィスよりも前記作動油供給装置側の前記油圧回路と接続した第１作動油流通管と、
   前記オリフィスよりも前記メインバルブ側の前記油圧回路と接続した第２作動油流通管と、
   一方の端部が前記第１作動油流通管に接続し、前記第１作動油流通管に供給される作動油で付勢され、他方の端部が前記第２作動油流通管に接続し、前記第２作動油流通管に供給される作動油で付勢され、前記メインバルブの前記接続状態と前記遮断状態とを切り換える油圧切換弁と、を備え、
   前記油圧切換弁は、両端から供給される作動油の圧力の差が閾値より大きい場合、前記メインバルブにより前記油圧回路を前記接続状態とし、
   両端から供給される作動油の圧力の差が閾値以下の場合、前記メインバルブにより前記油圧回路を前記遮断状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の舵取機。
6. 前記油圧回路は、前記オリフィスが配置された第１経路と、前記オリフィスをバイパスする第２経路を備え、
   前記切換制御部は、前記作動油供給装置と前記メインバルブとの間を流れる作動油が前記第１経路を流れるか前記第２経路を流れるかを切り換える経路切換機構を有し、
   前記経路切換機構は、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っている場合、前記第２経路に前記作動油を流し、前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行っていない場合、前記第１経路に前記作動油を流すことを特徴とする請求項５に記載の舵取機。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の舵取機と、
   前記舵取機に回動される舵軸と、
   前記舵軸に固定されている舵板と、
   前記舵取機への操作を入力する操作装置と、を備えることを特徴とする操舵装置。
8. 舵板に連結された舵軸を移動させるシリンダを複数有し、前記シリンダに供給する作動油を制御して、前記舵板を回動させる舵取機の舵板制御方法であって、
   前記舵板の位置に応じたフィードバック制御を行うかを判定するステップと、
   前記フィードバック制御を行うと判定した場合、前記舵板の検出した位置と前記舵板の指令上の位置とに基づいて、前記舵板の位置を補正するステップと、
   前記フィードバック制御を行わないと判定した場合、前記舵板の位置を移動させる転舵指令があるか否かを判定し、
   前記転舵指令があり前記舵板の位置を移動させると判定した場合、供給する作動油を制御して前記舵板を移動させ、
   前記転舵指令がなく前記舵板の位置を移動させないと判定した場合、前記シリンダに作動油を供給する経路を遮蔽し、前記シリンダの油圧を固定することを特徴とする舵板制御方法。

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