JP2017013788A - Electric steering unit, drive control device for electric steering device, electric steering mechanism, and ship - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、舵を操作するための電動舵取ユニット、電動舵取機用駆動制御装置、電動舵取機構及び船舶に関する。 The present invention relates to an electric steering unit for operating a rudder, a drive control device for an electric steering machine, an electric steering mechanism, and a ship.
船舶は、一般に船舶本体に取り付けられる舵が舵取機によって操作されることで、針路が調整される。舵取機としては、通常、油圧舵取機又は電動舵取機が用いられている。 In general, the course of a marine vessel is adjusted by operating a rudder attached to the main body of the marine vessel with a steering machine. As the steering machine, a hydraulic steering machine or an electric steering machine is usually used.
電動舵取機によれば、船舶内の機器のレイアウトの小型化を図り易く、環境性能に優れる等の利点が得られる。このような点から、近時、電動舵取機は注目されている。例えば特許文献1には、2つの電動機によって舵を操作する電動舵取機が開示されている。この電動舵取機は、電動機の回転を2つの遊星歯車列によって減速し、減速された回転を後段の遊星歯車列から舵に伝達するようになっている。
According to the electric steering machine, it is easy to reduce the layout of the equipment in the ship, and advantages such as excellent environmental performance can be obtained. From such a point, recently, an electric steering machine has attracted attention. For example,
ところで、船舶は所定の航路に従って運航することが求められており、そのような所定の航路は種々の条件下で様々な形状のルートが組み合わされて決定される。したがって船舶は、一定の進行方向を持つ直線的なルートと、進行方向の変化を伴う曲線的なルートとが適宜組み合わされた航路に沿って目的地に向かうのが一般的である。 By the way, a ship is required to operate according to a predetermined route, and such a predetermined route is determined by combining routes of various shapes under various conditions. Therefore, a ship generally heads for a destination along a route in which a straight route having a certain traveling direction and a curved route accompanied by a change in traveling direction are appropriately combined.
上述のように船舶の進行方向は舵によってコントロールされるため、運航中は進行方向に応じて舵の向きを切り換えることが求められる。ただし船舶が一定方向に進行している間は、舵の向きを変えることは本来的には必要とされず、舵の向きを基本的には固定状態とすることが好ましい。 Since the traveling direction of the ship is controlled by the rudder as described above, it is required to switch the rudder direction according to the traveling direction during operation. However, while the ship is traveling in a certain direction, it is not necessary to change the direction of the rudder and it is preferable that the rudder direction is basically fixed.
しかしながら海中を移動する舵は様々な方向から力が加わり、意図しない衝撃等の強い力が舵に作用することがある。この場合、舵の向きを固定するための制動力が働いていないと、舵の向きが意図せずに変わってしまうため、所望の舵角度を保持することが難しい。また電動舵取機の動力源である電動機の電源を切った後も、海中に存在する舵には依然として意図しない力が加わる可能性があるため、舵が意図しない方向に向いてしまうことがある。その一方で、舵の向きを固定するために、舵に駆動力を付与し続けることは、電力消費の観点から好ましくない。 However, a rudder moving in the sea receives force from various directions, and a strong force such as an unintended impact may act on the rudder. In this case, if the braking force for fixing the direction of the rudder is not working, the direction of the rudder changes unintentionally, so it is difficult to maintain a desired rudder angle. In addition, even after turning off the power of the electric motor, which is the power source of the electric steering, there is a possibility that unintended force may still be applied to the rudder that exists in the sea, so the rudder may turn in an unintended direction. . On the other hand, in order to fix the direction of the rudder, it is not preferable from the viewpoint of power consumption to continuously apply the driving force to the rudder.
なお、船舶が一定方向に進行する間も制動力を働かせず、舵の向きを常に動的にコントロールすることで船舶を進行させることも考えられる。しかしながらそのようなケースでは、意図しない力が加わる度に舵の向きが簡単に変わってしまい、その都度、舵の向きをコントロールして進行方向を修正する必要があるため、運航コントロールが全体として煩雑になる。 It is also conceivable that the ship is advanced by always dynamically controlling the direction of the rudder without applying the braking force while the ship is traveling in a certain direction. However, in such a case, the direction of the rudder changes easily each time an unintended force is applied, and it is necessary to correct the direction of travel by controlling the direction of the rudder. become.
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、舵を適切に制動して、意図しない舵の回転を防ぐことができる技術を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned situation, and it aims at providing the technique which can brake a rudder appropriately and can prevent the rotation of the unintended rudder.
本発明による一態様は、回転軸線を中心に回転する舵と、前記舵を回転駆動させる駆動装置と、前記駆動装置による駆動力が前記舵に加えられていない状態で前記舵の回転を抑制する回転抑制手段と、を備える、電動舵取ユニットに関する。また、本発明による他の態様は、回転軸線を中心に回転する舵を回転駆動させる駆動装置と、前記駆動装置による駆動力が前記舵に加えられていない状態で前記舵の回転を抑制する回転抑制手段と、を備える、電動舵取機用駆動制御装置に関する。 One aspect of the present invention includes a rudder that rotates about a rotation axis, a driving device that rotationally drives the rudder, and a rotation of the rudder that is not applied to the rudder. An electric steering unit provided with a rotation suppression means. According to another aspect of the present invention, there is provided a driving device that rotationally drives a rudder that rotates about a rotation axis, and a rotation that suppresses rotation of the rudder in a state where a driving force by the driving device is not applied to the rudder. And a drive control device for an electric steering machine.
本態様によれば、駆動装置による駆動力が舵に加えられていない状態で舵に外力が加わった場合であっても、舵の回転を抑制して所望の舵角度に維持することができる。したがって、駆動装置から駆動力を出力し続けて舵角度を維持する必要がなく、消費電力を抑制することができる。 According to this aspect, even when an external force is applied to the rudder in a state where the driving force from the driving device is not applied to the rudder, the rotation of the rudder can be suppressed and maintained at a desired rudder angle. Therefore, it is not necessary to continuously output the driving force from the driving device and maintain the rudder angle, and power consumption can be suppressed.
前記回転抑制手段は、無励磁作動型電磁ブレーキであってもよい。本態様によれば、回転抑制手段に電力を供給していない状態でも舵角度を維持することができる。 The rotation suppression means may be a non-excitation operation type electromagnetic brake. According to this aspect, it is possible to maintain the rudder angle even when no power is supplied to the rotation suppressing means.
前記回転抑制手段は、ピンを有するようにしてもよい。本態様によれば、簡単な構成で回転を抑制することができる。 The rotation suppressing means may have a pin. According to this aspect, rotation can be suppressed with a simple configuration.
前記駆動装置は電動機を有し、前記回転抑制手段が前記電動機の回転を抑制する電磁ブレーキであるようにしてもよい。本態様によれば、電動機を制動することで、舵の回転を間接的に制動することができる。 The driving device may include an electric motor, and the rotation suppression unit may be an electromagnetic brake that suppresses the rotation of the electric motor. According to this aspect, the rotation of the rudder can be indirectly braked by braking the electric motor.
電動舵取ユニット又は電動舵取機用駆動制御装置は、前記駆動装置の状態を検出する状態検出機構を更に備え、前記回転抑制手段は、前記駆動装置が動作していないことを前記状態検出機構が検出した場合、前記舵の回転を抑制するようにしてもよい。本態様によれば、例えば駆動装置が故障した場合でも、舵の回転をより確実に抑制することができる。 The electric steering unit or the drive control device for the electric steering device further includes a state detection mechanism that detects a state of the drive device, and the rotation detection unit is configured to detect that the drive device is not operating. If detected, the rotation of the rudder may be suppressed. According to this aspect, for example, even when the drive device fails, the rotation of the rudder can be more reliably suppressed.
前記回転抑制手段は、前記駆動装置とは別体で設けられていてもよい。駆動装置よりも舵の構成要素の動作を抑制することで、舵の回転を抑制することができる。回転抑制手段の配置の自由度も向上する。 The rotation suppression unit may be provided separately from the driving device. The rotation of the rudder can be suppressed by suppressing the operation of the constituent elements of the rudder rather than the drive device. The degree of freedom of arrangement of the rotation suppression means is also improved.
動舵取ユニット又は電動舵取機用駆動制御装置は、前記回転抑制手段による前記舵の回転の抑制が機能しているか否かを検知する検知手段を更に備えるようにしてもよい。本態様によれば、回転抑制手段による舵の回転の抑制が適切に行われているか否かを検知することができる。 The dynamic steering unit or the drive control device for the electric steering machine may further include a detection unit that detects whether or not the rotation suppression of the rudder by the rotation suppression unit is functioning. According to this aspect, it is possible to detect whether or not the rotation of the rudder is appropriately suppressed by the rotation suppression unit.
動舵取ユニット又は電動舵取機用駆動制御装置は、前記舵、前記舵に連結され且つ前記舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギア、前記駆動装置及び前記回転抑制手段のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する力検出機構を更に備え、前記回転抑制手段は、前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、前記舵の回転の抑制を解除するようにしてもよい。本態様によれば、舵、舵に連結され且つ舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギア、駆動装置及び回転抑制手段のうちの少なくともいずれかに作用する力が所定の閾値よりも大きい場合、舵の回転の抑制が解除されて舵の回転が許容され、力を効果的に逃がすことができる。 A driving control unit for a steering unit or an electric steering machine includes at least one of the rudder, a driven gear connected to the rudder and having a rotation center on a rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppressing unit. A force detection mechanism that directly or indirectly detects a force acting on one of the rotations, and the rotation suppression unit rotates the rudder when the force detected by the force detection mechanism is greater than a predetermined threshold. This suppression may be released. According to this aspect, the force acting on at least one of the rudder, the driven gear connected to the rudder and having the rotation center on the rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppression unit is greater than a predetermined threshold value. The suppression of the rotation of the rudder is released, the rotation of the rudder is allowed, and the force can be effectively released.
動舵取ユニット又は電動舵取機用駆動制御装置は、前記舵、前記舵に連結され且つ前記舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギア、前記駆動装置及び前記回転抑制手段のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する力検出機構と、前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、前記駆動装置の駆動ギア及び前記被動ギアの噛み合いを解除する退避機構と、を更に備えるようにしてもよい。本態様によれば、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除することで、駆動ギアと被動ギアとの間における力の伝達を防げることができる。例えば、舵に大きな外力が加わった場合に、舵は自由に回転できるため、舵の損傷を防止することができる。 A driving control unit for a steering unit or an electric steering machine includes at least one of the rudder, a driven gear connected to the rudder and having a rotation center on a rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppressing unit. A force detection mechanism that directly or indirectly detects a force acting on any one of them, and when the force detected by the force detection mechanism is greater than a predetermined threshold value, the drive gear and the driven gear of the drive device mesh with each other. And a retracting mechanism for releasing. According to this aspect, the transmission of force between the driving gear and the driven gear can be prevented by releasing the meshing between the driving gear and the driven gear. For example, when a large external force is applied to the rudder, the rudder can freely rotate, so that damage to the rudder can be prevented.
本発明の更に他の態様は、回転軸線を中心に回転する舵と、舵に連結され、舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギアと、電動機と、当該電動機から出力される回転動力を減速させて出力軸から出力する減速機と、出力軸に設けられる駆動ギアであって被動ギアと噛み合う駆動ギアと、を有する駆動装置と、舵の回転を制動する回転抑制手段と、を備える電動舵取ユニットに関する。 Still another aspect of the present invention provides a rudder that rotates about a rotation axis, a driven gear that is connected to the rudder and has a rotation center on the rotation axis of the rudder, an electric motor, and rotational power output from the electric motor. Electric drive comprising a reduction gear that decelerates and outputs from the output shaft, a drive device that is a drive gear provided on the output shaft and meshes with the driven gear, and a rotation suppression means that brakes the rotation of the rudder. It relates to the steering unit.
本態様によれば、回転抑制手段によって舵を適切に制動することができ、意図しない舵の回転を防ぐことができる。 According to this aspect, the rudder can be braked appropriately by the rotation suppression means, and unintended rotation of the rudder can be prevented.
回転抑制手段は、被動ギアを制動することで舵の回転を制動してもよい。 The rotation suppression means may brake the rotation of the rudder by braking the driven gear.
本態様によれば、被動ギアを制動することで、舵の回転を間接的に制動することができる。 According to this aspect, the rotation of the rudder can be indirectly braked by braking the driven gear.
電動機は、回転動力を出力する駆動軸を有し、回転抑制手段は、電動機の駆動軸の回転を制動する電磁ブレーキを有してもよい。 The electric motor may include a drive shaft that outputs rotational power, and the rotation suppression unit may include an electromagnetic brake that brakes rotation of the drive shaft of the electric motor.
本態様によれば、電動機の駆動軸を制動することで、舵の回転を間接的に制動することができる。 According to this aspect, the rotation of the rudder can be indirectly braked by braking the drive shaft of the electric motor.
電動舵取ユニットは、舵、被動ギア、駆動装置及び回転抑制手段のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する力検出機構を更に備え、回転抑制手段は、力検出機構が検出する力が所定の閾値よりも大きい場合、舵の回転の制動を解除してもよい。 The electric steering unit further includes a force detection mechanism that directly or indirectly detects a force acting on at least one of the rudder, the driven gear, the drive device, and the rotation suppression unit, and the rotation suppression unit detects the force. When the force detected by the mechanism is larger than a predetermined threshold, braking of the rudder rotation may be released.
本態様によれば、電動舵取ユニットは、舵、被動ギア、駆動装置及び回転抑制手段のうちの少なくともいずれかに作用する力が所定の閾値よりも大きい場合には、舵の回転の制動が解除されて舵の回転が許容され、力を効果的に逃がすことができる。 According to this aspect, the electric steering unit can brake the rotation of the rudder when the force acting on at least one of the rudder, the driven gear, the driving device, and the rotation suppression unit is larger than the predetermined threshold. It is released and the rotation of the rudder is allowed, and the force can be effectively released.
電動舵取ユニットは、舵、被動ギア、駆動装置及び回転抑制手段のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する力検出機構と、力検出機構が検出する力が所定の閾値よりも大きい場合、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除する退避機構と、を更に備えてもよい。 The electric steering unit includes a force detection mechanism that directly or indirectly detects a force acting on at least one of the rudder, the driven gear, the drive device, and the rotation suppression unit, and a force detected by the force detection mechanism is predetermined. And a retracting mechanism for releasing the engagement of the drive gear and the driven gear.
本態様によれば、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除することで、駆動ギアと被動ギアとの間における力の伝達を防げる。 According to this aspect, the transmission of force between the driving gear and the driven gear can be prevented by releasing the meshing between the driving gear and the driven gear.
退避機構は、駆動ギアを被動ギアから離間させて駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除してもよい。 The retracting mechanism may release the meshing of the drive gear and the driven gear by separating the drive gear from the driven gear.
本態様によれば、駆動ギアを被動ギアから離間させることで、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを確実に解除できる。 According to this aspect, the engagement of the drive gear and the driven gear can be reliably released by separating the drive gear from the driven gear.
電動舵取ユニットは、回転抑制手段による舵の回転の制動が機能しているか否かを検知する検知手段を更に備えてもよい。 The electric steering unit may further include a detecting unit that detects whether or not braking of the rudder rotation by the rotation suppressing unit is functioning.
本態様によれば、回転抑制手段による舵の回転の制動が適切に行われているか否かを検知することができる。 According to this aspect, it is possible to detect whether or not the rotation of the rudder is properly braked by the rotation suppression unit.
回転抑制手段は複数設けられ、複数の回転抑制手段のうちの一部の回転抑制手段の制動に関する定格トルクの総和は、舵の回転の制動に要求される設計制動トルク以上であってもよい。 A plurality of rotation suppression means are provided, and the total sum of rated torques related to braking of some of the rotation suppression means may be equal to or greater than the design braking torque required for braking the rudder rotation.
本態様によれば、複数の回転抑制手段のうちの一部の回転抑制手段のみによって、舵の回転を制動することが可能である。 According to this aspect, it is possible to brake the rotation of the rudder only by a part of the rotation suppression means among the plurality of rotation suppression means.
本発明の更に他の態様は、回転動力によって舵の回転駆動制御を行う電動舵取機用駆動制御装置であって、駆動軸を有する電動機と、駆動軸から出力される回転動力を減速させて出力軸から出力する減速機と、出力軸に設けられる駆動ギアと、を有する駆動装置と、電動機の駆動軸の回転を制動する回転抑制手段と、を備える電動舵取機用駆動制御装置に関する。 Still another aspect of the present invention is a drive control device for an electric steering machine that performs rotational drive control of a rudder by rotational power, and decelerates rotational power output from the drive shaft and an electric motor having a drive shaft. The present invention relates to a drive control device for an electric steering machine comprising a drive device having a speed reducer that outputs from an output shaft, a drive gear provided on the output shaft, and rotation suppression means that brakes the rotation of the drive shaft of the electric motor.
電動舵取機用駆動制御装置は、駆動ギアと、舵に固定された被動ギアとの噛み合いを解除する退避機構であって、少なくとも駆動ギアを被動ギアと噛み合う位置から退避させる退避機構を更に備えてもよい。 The drive control device for an electric steering machine further includes a retracting mechanism that releases the meshing between the drive gear and the driven gear fixed to the rudder, and at least retracts the driving gear from a position that meshes with the driven gear. May be.
本発明の更に他の態様は、上記の電動舵取機用駆動制御装置と、舵に連結され、舵の回転軸線上に回転中心がある被動ギアであって前記駆動装置の駆動ギアと噛み合う被動ギアと、を備える電動舵取機構に関する。 Still another aspect of the present invention is the above-described drive control device for an electric steering gear, and a driven gear that is connected to the rudder and has a rotation center on the rotation axis of the rudder and meshes with the drive gear of the driving device. And an electric steering mechanism including a gear.
本発明の他の態様は、上記の電動舵取ユニットを備える船舶に関する。 Another aspect of the present invention relates to a ship including the above-described electric steering unit.
本発明によれば、駆動装置からの駆動力が舵に加えられていない状態で舵に外力が加わった場合に、回転抑制手段により舵の回転を抑制することができるので、消費電力を抑制することができる。 According to the present invention, when an external force is applied to the rudder in a state where the driving force from the driving device is not applied to the rudder, the rotation of the rudder can be suppressed by the rotation suppression unit, so that power consumption is suppressed. be able to.
以下、図面を参照しながら本発明の一実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、「電動舵取機用駆動制御装置」は、回転動力によって舵の回転駆動制御を行う装置を示し、駆動装置11と、回転抑制手段49とを含む概念である。また以下の実施の形態における「電動舵取機構」は、駆動装置11及び回転抑制手段49(電動舵取機用駆動制御装置)と、リングギア(被動ギア)104とを含む概念である。また以下の実施の形態における「電動舵取ユニット」は、駆動装置11、回転抑制手段49及びリングギア(被動ギア)104(電動舵取機構)と、舵101とを含む概念である。また以下の実施の形態における「船舶」は、舵101、リングギア(被動ギア)104、駆動装置11及び回転抑制手段49(電動舵取ユニット)と、船舶本体100を構成する他の要素とを含む概念である。また、以下の説明では、複数の駆動装置11を含む機構を電動舵取機1と呼ぶ。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment described below, the “drive control device for an electric steering device” indicates a device that performs rotational drive control of the rudder by rotational power, and includes a
図1は本発明の一実施の形態に係る電動舵取機1及び電動舵取機1によって操作される舵101の概略図であり、図2は電動舵取機1及び舵101を概略的に示した斜視図である。船舶Sは、船舶本体100と、船舶本体100の船尾下部に設けられる舵101とを備える。舵101は、舵本体102と、舵本体102の上部から突出する円筒状の旋回筒103とを有する。旋回筒103の上部には被動ギアである円環状のリングギア104が設けられている。リングギア104は、舵101(特に本例では旋回筒103)に連結固定され、舵101の回転軸線L1上に回転中心がある。
FIG. 1 is a schematic diagram of an
舵101は、旋回筒103の上部が船舶本体100の船尾下部に回転可能に支持され、回転軸線L1を中心に回転する。リングギア104は、旋回筒103と一体的に回転するように旋回筒103に固定されている。
The
図示の船舶Sにおいて、舵101の前方にプロペラ105が設けられている。プロペラ105は、図示省略する電動機或いは内燃機関等によって回転駆動される。プロペラ105を回転させることにより、船舶Sが推進する。この際、舵101を電動舵取機1によって回転させることにより、船舶Sを所望の方向に旋回させることが可能となる。
In the illustrated ship S, a
本実施の形態に係る電動舵取機1は、旋回筒103の上方において船舶本体100内に配置されている。図2に示すように、舵101を操作するための電動舵取機1は、複数(本例では、4台)の駆動装置11(11a、11b、11c、11d)を備えている。駆動装置11(11a、11b、11c、11d)の各々は、船舶本体100に固定されている。
The
駆動装置11(11a、11b、11c、11d)の各々は、電動機12と、電動機12から出力される回転動力を減速させて出力軸に対応する後述のキャリア25から出力する減速機13と、キャリア25に設けられた駆動ギアであるピニオン17と、を有している。このうち、ピニオン17は、上述の舵101に設けられるリングギア104と噛み合い、その回転によって舵101を回転させるように構成されている。詳しくは、電動機12からの回転動力が減速機13によって減速されてキャリア25から出力され、これにより減速された回転動力がピニオン17からリングギア104に伝達され、舵101が回転する。
Each of the drive devices 11 (11a, 11b, 11c, and 11d) includes an
本実施の形態おいて、駆動装置11(11a、11b、11c、11d)の各々における電動機12、減速機13及びピニオン17は、互いに同一のものが用いられている。すなわち、各電動機12は同一の型式であり、同一の定格出力、定格トルク及び定格回転速度等を有している。各減速機13は、同一の構造であり、同一の減速比を有している。各ピニオン17は、同一の歯数を有し、同一の内外径を有している。したがって、各駆動装置11(11a、11b、11c、11d)の定格出力、定格トルク及び定格回転速度等も互いに同一となっている。
In the present embodiment, the
各電動機12は、図1に示すインバータ108に接続されており、このインバータ108によって供給電力が制御される。インバータ108は、通信可能に接続された旋回コントローラ109からの指令信号に基づいて電源周波数及び電源電圧を調整して、電動機12の回転速度や回転位置を制御するように構成されている。
Each
旋回コントローラ109は、図示省略するメインコントローラに対して通信可能に接続されており、当該メインコントローラは、船舶Sの操作者の操作に基づいて船舶Sの旋回方向や旋回速度を決定し、指令信号を旋回コントローラ109に出力する。旋回コントローラ109は、メインコントローラから出力された指令信号に応じて決定される各電動機12における回転速度及び回転を停止する回転角度位置についての回転指令信号をインバータ108に出力するようになっている。そして、インバータ108が、旋回コントローラ109から出力された回転指令信号に応じて電動機12を回転させることにより、電動機12から出力される回転動力が減速機13、ピニオン17及びリングギア104を経て舵101に伝達される。これにより、舵101が所望の方向に向けて所望の速度で回転することになる。なお、本実施の形態では、インバータ108を用いて電動機12が制御されるが、インバータ108を用いること無く、電動機12が制御されてもよい。
The turning
図3は、駆動装置11の断面図である。図3に示すように、電動機12は、回転動力を出力する駆動軸12aを有し、減速機13は、入力軸14、ケース15、上述のキャリア25を含む減速部16等を備えている。減速機13では、下側に配置された一端側においてケース15から一部が突出するように位置するキャリア25にピニオン17が取り付けられ、上側に配置された他端側においてケース15に対して電動機12が取り付けられている。減速機13においては、上側に配置された電動機12から入力される回転動力がケース15の内側に配置された減速部16を介して減速されてキャリア25から出力される。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the driving
各減速機13のキャリア25に設けられたピニオン17は、図2に示すように回転軸線L1の周囲に配置され、且つ船舶本体100に対して回転自在に支持されたリングギア104の外周に形成された歯104aと噛み合うように配置されている。この場合には、各駆動装置11のメンテナンスを行うことが容易となる。なお、本実施の形態では、リングギア104の外周に歯104aが形成されているが、歯104aは、リングギア104の内周に形成されていてもよい。この場合、ピニオン17は、リングギア104の内周において歯104aと噛み合うように配置される。この場合には、リングギア104の大きさを大きくでき、例えば剛性を確保することができる。
The
各ピニオン17は、リングギア104の外周に沿ってその周方向に等間隔に(本実施の形態では90°毎に)配置されている。このように各ピニオン17が配置されているため、各電動機12が回転することで各ピニオン17が回転し、船舶本体100に回転自在に支持されるとともにピニオン17に噛み合うリングギア104が回転軸線L1を中心として回転する。これにより、リングギア104が設けられた舵101は回転軸線L1を中心に回転するようになっている。なお、本実施の形態では、各ピニオン17がリングギア104の外周に沿ってその周方向に等間隔に配置されるが、ピニオン17の配置は、この態様に限定されるものではない。例えば、駆動装置11の周辺の他の装置の配置に応じて、駆動装置11がリングギア104の所定領域に密集して配置されてもよい。
The
図3に示すように、本実施の形態に係る減速機13は、偏心揺動型減速機である。図3を参照しつつ、減速機13の構成について詳述する。以下の説明においては、減速機13にて、ピニオン17が配置される下側である出力側を一端側として、電動機12が配置される上側である入力側を他端側として説明する。図3においては、説明の便宜上、一端側を示す矢印と、他端側を示す矢印とが示されている。
As shown in FIG. 3, the
図3に示すように、減速機13における上述のケース15は、筒状に形成された第1ケース部15a、第2ケース部15b及び第3ケース部15cを備えている。第1乃至第3ケース部15a、15b、15cは、直列に配置されてボルト等の締結手段によって相互に連結されている。第1ケース部15aは一端側に配置され、第1ケース部15aの他端側に第2ケース部15bが固定され、更にその第2ケース部15bの他端側に第3ケース部15cが固定されている。
As shown in FIG. 3, the case 15 in the
ケース15の内部には、入力軸14や減速部16等が収納され、電動機12の駆動軸12a、入力軸14及び減速部16は、減速機13の回転軸である減速機軸線Qの方向に沿って直列に配置されている。ケース15は、一端側(第1ケース部15aの端部側)が開放し、他端側(第3ケース部15cの端部側)には、電動機12が固定されている。
The case 15 accommodates the
ケース15における第1ケース部15aの内周には、内歯を構成する複数のピン内歯20が配置されている。ピン内歯20は、ピン状の部材であり、その長手方向が減速機軸線Qと平行になるように配置されるとともに、第1ケース部15aの内周において周方向に沿って等間隔に配列され、後述する外歯歯車26の外歯41と噛み合うように構成されている。
A plurality of pin
図3に示すように、入力軸14は、電動機12の駆動軸12aに対してカップリング21を介して連結されている。入力軸14の一端側(カップリング21側とは反対側の端部側)には、減速部16における後述のクランク軸用歯車23と噛み合うギア部14aが設けられている。入力軸14は、電動機12から出力される回転動力を減速部16に伝達するように構成されている。また、ケース15のうちの第2ケース部15bの中央部には玉軸受22が設けられ、玉軸受22に入力軸14が回転自在に支持されている。
As shown in FIG. 3, the
減速部16は、上述のクランク軸用歯車23、クランク軸24、キャリア25、外歯歯車26及び主軸受(30、31)等を備えている。このうち、クランク軸用歯車23は、平歯車要素として設けられており、入力軸14のギア部14aと噛み合うようにギア部14aの周囲に複数(例えば、3つ)配置されている。クランク軸用歯車23は、中央部分に貫通孔が形成され、この貫通孔を貫通して配置されるクランク軸24の他端側に対してスプライン結合により固定されている。
The
クランク軸24は、減速機軸線Qを中心とした周方向に沿って等間隔に複数(例えば、3台)配置されており、その軸方向が減速機軸線Qと平行になるように配置されている。
クランク軸24は、外歯歯車26に形成されたクランク用孔34をそれぞれ貫通するように配置されており、他端側に配置された入力軸14からの回転動力がクランク軸用歯車23を介して伝達されて回転することで、外歯歯車26を偏心させて揺動回転させるようになっている。このとき、クランク軸24は、自らの回転(自転)に伴う外歯歯車26の回転とともに、公転動作を行うことになる。
A plurality of (for example, three)
The
本実施の形態において、クランク軸24は、軸本体24cと、軸本体に24cに設けられた第1偏心部24a及び第2偏心部24bと、を有している。第1偏心部24a及び第2偏心部24bは、軸本体24cの軸方向中央部に形成され、第1偏心部24aが一端側に位置し、第2偏心部24bが他端側に位置している。第1偏心部24a及び第2偏心部24bは、軸方向と垂直な断面が円形断面となるように形成され、それぞれの中心位置がクランク軸24の中心軸線に対して偏心するように設けられている。これら第1偏心部24a及び第2偏心部24bが、外歯歯車26の上述のクランク用孔34内に配置されている。
In the present embodiment, the
クランク軸24の軸本体24cの一端部は、図示しない軸受を介してキャリア25に対して回転自在に保持されており、軸本体24cの他端部は、図示しない軸受を介してキャリア25に対して回転自在に保持されている。このうち、軸本体24cの他端部は、キャリア25から他端側に突出して、上述のクランク軸用歯車23が固定されている。
One end of the
キャリア25は、基部キャリア27と、端部キャリア28と、支柱29と、を備えている。このキャリア25のうち基部キャリア27にクランク軸24の軸本体24cの一端部が回転自在に保持され、端部キャリア28に軸本体24cの他端部が回転自在に保持されている。
The carrier 25 includes a base carrier 27, an end carrier 28, and a support column 29. One end portion of the
基部キャリア27の一端側には、ボルト18を介してピニオン17が連結されている。端部キャリア28は、円板状に形成されており、支柱29を介して基部キャリア27に連結されている。支柱29は、基部キャリア27と端部キャリア28との間に配置され、基部キャリア27と端部キャリア28とを連結する柱状部分として設けられている。支柱29は、減速機軸線Qを中心とした周方向に沿って複数配置され、その軸方向が減速機軸線Qと平行となるように配置されている。なお、各支柱29には、端部キャリア28から延びるボルトが挿入されており、これにより端部キャリア28と基部キャリア27とが支柱29を介して連結されている。
A
キャリア25は、主軸受(30、31)を介してケース15に対して回転自在に保持されている。図3に示すように、主軸受30は、基部キャリア27と第1ケース部15aとの間に介在する玉軸受として構成され、第1ケース部15aの内周側に対して基部キャリア27を回転自在に保持する。また、主軸受31は、端部キャリア28と第1ケース部15aとの間に介在する玉軸受として構成され、第1ケース部15aの内周側に対して端部キャリア28を回転自在に保持する。
The carrier 25 is rotatably held with respect to the case 15 via main bearings (30, 31). As shown in FIG. 3, the
外歯歯車26は、平行に配置された状態でケース15内に収納される第1外歯歯車26aと第2外歯歯車26bとで構成されている。第1外歯歯車26a及び第2外歯歯車26bにはそれぞれ、クランク軸24が貫通する上述のクランク用孔34、及び、支柱29が貫通する支柱貫通孔が形成されている。なお、外歯歯車26(26a、26b)のクランク用孔34は、クランク軸24の数に対応した数で形成されている。また、支柱貫通孔も、同様に、支柱29の数に対応した数で形成されている。
The
第1外歯歯車26a及び第2外歯歯車26bのそれぞれの外周には、ピン内歯20に噛み合う外歯41が設けられている。外歯41の歯数は、ピン内歯20の歯数よりも1個又は複数個少なくなるように設けられている。これにより、クランク軸24が回転する毎に、外歯41とピン内歯20との噛み合いがずれ、外歯歯車26(26a、26b)が偏心して揺動回転することになる。なお、外歯歯車26は、クランク用孔34において外歯用軸受(図示せず)を介してクランク軸24を回転自在に保持している。
この減速機13においては、電動機12からの回転動力が入力軸14に伝達されると、クランク軸24が回転する。このとき、クランク軸24の第1偏心部24a及び第2偏心部24bは、それぞれ偏心回転する。第1偏心部24a及び第2偏心部24bが偏心回転すると、外歯歯車26は、揺動回転する。このとき、外歯歯車26は、ケース15のピン内歯20にその外歯41を噛み合わせながら、ケース15に対して回転する。この結果、クランク軸24を介して外歯歯車26を支持するキャリア25がケース15に対して回転する。これにより、減速によってトルクが増大された回転動力がピニオン17からリングギア104に伝達され、舵101が回転することになる。
In the
[回転抑制手段]
次に、舵101の回転を制動する回転抑制手段49について説明する。図4は、回転抑制手段49の断面と制御部70及び力検出機構80とを模式的に示す図である。図5は、図4に示す回転抑制手段49の断面の一部を拡大して示す図である。
[Rotation suppression means]
Next, the rotation suppression means 49 that brakes the rotation of the
回転抑制手段49は、舵101の回転を抑制するための手段であり、とりわけ駆動装置11による駆動力が舵101に加えられていない状態で舵101の回転を抑制することができる。ここで抑制とは、回転を停止させることだけでなく、回転速度を低下させることも含む概念である。
The rotation suppression means 49 is a means for suppressing the rotation of the
図示された例の回転抑制手段49は駆動装置11毎に設けられ、1つの電動機12に対して1つの回転抑制手段49が取り付けられている。図4及び図5に示す回転抑制手段49は、制御部70からの指令に基づいて、電動機12の駆動軸12aの回転を制動し、或いは、駆動軸12aの制動を解除する電磁ブレーキ(ブレーキ機構50)としての機構を有する。駆動軸12aの回転が制動されている状態では、駆動装置11は、その作動が停止した状態に置かれる。この状態において、駆動装置11のピニオン17と被動ギア104を介して噛み合った舵101も、駆動軸12aとともに、回転を制動される。一方、駆動軸12aの制動が解除されている状態では、駆動装置11は、作動した状態に置かれ、舵101を回転駆動することができる。以下、回転抑制手段49について、詳しく説明する。
The rotation suppression means 49 in the illustrated example is provided for each
本例の回転抑制手段49は、電動機12のカバー72のうち減速機13とは反対側の端部に取り付けられており、ハウジング51、第1摩擦板56、第2摩擦板57、弾性部材55、電磁石53、被検出部75、検出部76及び第1摩擦板連結部77等を有する。
The rotation suppressing means 49 of this example is attached to the end of the
ハウジング51は、第1摩擦板56、第2摩擦板57、弾性部材55、電磁石53、被検出部75、検出部76及び第1摩擦板連結部77等を収納する構造体であり、電動機12のカバー72に固定されている。
The
第1摩擦板56は、例えば焼結金属材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、第1摩擦板連結部77を介して電動機12の駆動軸12aに連結されている。第1摩擦板56の貫通孔には、電動機12の駆動軸12aの一方の端部が貫通した状態で配置されている。
The
本例の第1摩擦板連結部77は、図5に示すように、スプライン軸77a及びスライド軸77bを有する。スプライン軸77aは、外周にスプライン歯が設けられ、軸方向に延びる貫通孔が内側に形成された軸部材として設けられている。スプライン軸77aは、キー部材(図示省略)によるキー結合とストッパリング77cによる係合とによって、駆動軸12aの一方の端部の外周に対して固定されている。
As shown in FIG. 5, the first friction
スライド軸77bは、内周にスプライン溝が形成された筒状の部分と、その筒状の部分の端部から径方向に延びるとともに周方向に広がったフランジ状の部分とを有する。スライド軸77bのスプライン溝は、スプライン軸77aのスプライン歯に対して軸方向へスライド可能に組み合わされ、スライド軸77bは軸方向へスライド移動可能にスプライン軸77aに対して取り付けられている。また第1摩擦板連結部77には、スプライン軸77aに対するスライド軸77bの軸方向の位置を所定の位置に位置決めするバネ機構(図示省略)が設けられている。スライド軸77bにおけるフランジ状の部分の外周の縁部には第1摩擦板56の内周が固定されており、第1摩擦板56はスライド軸77bと一体に結合されている。
The
上記の構成を有する回転抑制手段49において、駆動軸12aが回転すると、スプライン軸77a、スライド軸77b及び第1摩擦板56も駆動軸12aとともに回転する。後述の電磁石53が励磁された状態では、駆動軸12a及びスプライン軸77aに対して軸方向にスライド移動可能に保持されたスライド軸77b及び第1摩擦板56は、バネ機構により、スプライン軸77aの軸方向に関して所定位置に位置決めされている。この所定位置に配置されている第1摩擦板56は、後述の第2摩擦板57及び第3摩擦板58から離間している。
In the rotation suppressing means 49 having the above configuration, when the
第2摩擦板57は、第1摩擦板56に対して当接可能に設けられ、第1摩擦板56に当接することで駆動軸12aの回転を制動する制動力を発生させる部材として設けられている。本例の第2摩擦板57は、当接部57a及びアーマチュア部57bを有する。
The
アーマチュア部57bは、例えば磁性材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、駆動軸12aの軸方向と平行にスライド移動可能な状態で、電磁石53に保持されている。なお、アーマチュア部57bを軸方向へスライド移動可能な状態で電磁石53に保持する機構の図示は省略されている。アーマチュア部57bの貫通孔には、駆動軸12aの一方の端部、スプライン軸77a及びスライド軸77bの筒状部分が貫通した状態で配置されている。
The
当接部57aは、例えば焼結金属材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、アーマチュア部57bに対して固定され、第1摩擦板56に対して当接可能に設置されている。より具体的には、当接部57aは、第1摩擦板56に対向する側とは反対側において、アーマチュア部57bに固定されている。第1摩擦板56及び当接部57aは、図4及び図5に示す例では互いに対向する側の端面(当接面)においてほぼ同じ面積を有するが、これらの当接面の面積は相互に異なっていてもよい。
The
また本例では、電動機12のカバー72の一方の端部のうち第1摩擦板56に対向する箇所において、第3摩擦板58が設けられている。第3摩擦板58は、例えば焼結金属材料で形成され、中央に貫通孔を有するリング状の板状部材として設けられており、第3摩擦板58は第1摩擦板56と当接可能な位置に設置されている。第1摩擦板56及び第3摩擦板58は、図4及び図5に示す例では互いに対向する側の端面(当接面)においてほぼ同じ面積を有するが、これらの当接面の面積は相互に異なっていてもよい。
Further, in this example, a
弾性部材55は、後述する電磁石53の電磁石本体53aに保持され、第2摩擦板57を電磁石53側から第1摩擦板56側に向かって付勢する。弾性部材55は、典型的にはコイルバネとして設けられ、図4及び図5に示す例では複数設けられているが、コイルバネ以外の弾性部材であってもよいし、一つのみ設けられていてもよい。複数の弾性部材55は、電磁石本体53aにおいて、駆動軸12aを中心とする周方向に均等角度で配置されることが好ましい。特に本例の複数の弾性部材55は、電磁石本体53aにおいて、駆動軸12aを中心とした同心円状に内周側及び外周側の2つの配列で周方向に配置されている。同心円状に配置される弾性部材55のうち内周側に配置される弾性部材55はコイル部53bの内側に配置され、外周側に配置される弾性部材55はコイル部53bの外側に配置される。なお、上述の弾性部材55の配置形態は例示に過ぎず、弾性部材55は他の配置形態をとってもよい。
The
電磁石53は、電磁石本体53a及びコイル部53bを含み、第2摩擦板57を磁力によって引き付けることにより第2摩擦板57を第1摩擦板56から離間させる。
The
電磁石本体53aは、中央に貫通孔を有する円筒状の構造体として設けられており、電磁石本体53aの貫通孔には駆動軸12aの端部が配置される。電磁石本体53aは、第2摩擦板57に対向する側とは反対側の端部において、ハウジング51に固定されている。電磁石本体53aには、第2摩擦板57に向かって開口する複数の弾性部材保持穴53cが設けられており、これらの弾性部材保持穴53cの各々に弾性部材55が配置される。
The electromagnet
コイル部53bは、電磁石本体53aの内部に設置され、電磁石本体53aの周方向に配置されている。コイル部53bへの電流の供給及び遮断は、制御部70の指令に基づいて行われる。
The
例えば回転抑制手段49による駆動軸12aの制動の解除が行われる際には、制御部70の指令に基づいて、コイル部53bへ電流が供給されて電磁石53は通電される。電磁石53が通電されて励磁された状態になると、電磁石53において発生した磁力によって、第2摩擦板57のアーマチュア部57bがコイル部53bに引き付けられる。このとき第2摩擦板57は、複数の弾性部材55の弾性力(バネ力)に抗して、電磁石53に引き付けられる。これにより、第2摩擦板57の当接部57aが第1摩擦板56から離間し、駆動軸12aの制動が解除される。したがって、電磁石53が励磁されて駆動軸12aの制動が解除された状態では、第2摩擦板57のアーマチュア部57bは電磁石本体53aに当接した状態となる。
For example, when the braking of the
一方、回転抑制手段49による駆動軸12aの制動が行われる際には、制御部70の指令に基づいて、コイル部53bへの電流の供給が遮断されて電磁石53は消磁される。電磁石53が消磁された状態になると、複数の弾性部材55の弾性力によって第2摩擦板57が第1摩擦板56に向かって付勢され、第2摩擦板57の当接部57aが第1摩擦板56に当接する。これにより、第2摩擦板57と第1摩擦板56との間で摩擦力が生じ、駆動軸12aの回転が制動される。すなわち、図示された例において、回転抑制手段49は、無励磁作動型ブレーキ機構として構成されている。なお図4及び図5は、電磁石53が消磁された状態であり、駆動軸12aの回転が制動されている状態を示す。
On the other hand, when the
また、電磁石53が消磁されて駆動軸12aが制動された状態では、第1摩擦板56は、第2摩擦板57から作用する付勢力によって、第3摩擦板58にも当接する。したがって電磁石53が消磁されると、第1摩擦板56は、複数の弾性部材55からの付勢力によって、第2摩擦板57と第3摩擦板58との間で挟み込まれた状態となる。これにより、第2摩擦板57と第1摩擦板56との間で生じる摩擦力と、第1摩擦板56と第3摩擦板58との間で生じる摩擦力とによって、駆動軸12aの回転が非常に強く制動される。
Further, in a state where the
被検出部75は、駆動軸12aの軸方向と平行な方向における第2摩擦板57の位置及び変位量を後述の検出部76によって検出するために、第2摩擦板57に固定される要素として設けられている。本例の被検出部75は、永久磁石として設けられ、第2摩擦板57のアーマチュア部57bに固定されており、特にアーマチュア部57bの外周部のうち電磁石53側部分に取り付けられている。この被検出部75の位置及び変位量を検出部76によって検出することで、第2摩擦板57のうち電磁石53に当接可能な部分の位置及び変位量(とりわけ駆動軸12aの軸方向と平行な方向に関する位置及び変位量)を検知することができる。
The detected
検出部76は、第2摩擦板57とともに変位する被検出部75の位置及び変位量を検出可能なセンサとして設けられている。すなわち検出部76は、駆動軸12aの軸方向と平行な方向に関する被検出部75の位置及び変位量を検出することで、駆動軸12aの軸方向と平行な方向における第2摩擦板57の位置及び変位量を検知することができる。
The
本例の検出部76は、永久磁石である被検出部75によってもたらされる磁場(磁界)の強さ及び方向を計測する磁気センサとして設けられ、ハウジング51の内壁に固定されている。検出部76は、被検出部75によってもたらされる磁場(磁界)の強さ及び方向を計測することで、被検出部75の位置及び変位量を検出する。したがって検出部76は、駆動軸12aの軸方向と平行な方向に関し、被検出部75に対応する位置で、ハウジング51に固定されることが好ましい。
The
検出部76は、通信ケーブル79を介して制御部70に接続され、制御部70に対して検出結果を出力する。したがって制御部70は、複数の駆動装置11の各々の検出部76から、第2摩擦板57の位置及び変位量の検出結果を受信する。なお、各検出部76は、制御部70からの指令信号を、通信ケーブル79を介して受信する。
The
制御部70は、旋回コントローラ109(図1参照)によってコントロールされ、各駆動装置11の検出部76から送られてくる検出結果に基づいて、第2摩擦板57の作動確認を行うとともに、第1摩擦板56及び第2摩擦板57の少なくともいずれかの摩耗量を検知することができる。制御部70による第2摩擦板57の作動確認は、例えば電磁石53が消磁された状態から励磁された状態に移行する際に検出部76によって検出される第2摩擦板57の位置に基づいて実行可能である。また制御部70による第1摩擦板56及び/又は第2摩擦板57の摩耗量の検知は、例えば電磁石53が消磁されている状態で、検出部76によって検出される第2摩擦板57(被検出部75)の位置に基づいて実行可能である。
The
このように本例では、被検出部75、検出部76及び制御部70の組み合わせによって「回転抑制手段49による舵101の回転の制動が機能しているか否かを検知する検知手段」が構成されている。例えば回転抑制手段49の制動機能が適切に機能している場合、電磁石53が消磁された状態では第2摩擦板57が第1摩擦板56に当接し、電磁石53が励磁された状態では第2摩擦板57が第1摩擦板56から離間するように、電磁石53の消磁状態及び励磁状態に応じて被検出部75の位置が軸方向に変化する。したがって制御部70は、検出部76によって検出される第2摩擦板57の位置に基づいて、回転抑制手段49によって舵101の回転が制動されているか否かを検知することが可能である。また回転抑制手段49の制動機能が適切に機能していない場合には、被検出部75の位置が電磁石53の消磁状態及び励磁状態にかかわらず変化しなかったり、電磁石53の消磁状態及び励磁状態に応じて想定される位置とは異なる位置に被検出部75が配置されたりする。したがって制御部70は、検出部76によって検出される第2摩擦板57の位置に基づいて、回転抑制手段49の制動機能が適切に機能しているか否かを検知することが可能である。制御部70は、回転抑制手段49の制動機能が適切に機能していないことを検知した場合には、船舶Sの操作者等に対して警告等を発し、操作者等の注意を喚起することが好ましい。
As described above, in this example, the combination of the detected
なお本例の制御部70には、力検出機構80が接続され、力検出機構80による検出結果が制御部70に送られる。力検出機構80は、舵101、リングギア(被動ギア)104、駆動装置11及び回転抑制手段49のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出する。制御部70は、力検出機構80の検出結果が示す「検出対象に作用する力」が所定の閾値よりも大きい場合、回転抑制手段49を制御して舵101の回転の制動を解除する。回転抑制手段49によって舵101の回転が制動された状態で過大な力が舵101、リングギア(被動ギア)104、駆動装置11或いは回転抑制手段49に作用し続けると、その力を逃がすことができず、舵101やリングギア104等の部品が破損してしまう虞がある。一方、本例のように、「検出対象に作用する力」に応じて回転抑制手段49による制動を解除することで、舵101が回転して力を逃がすことができ、舵101やリングギア104等の部品の破損を防ぐことができる。
Note that a
なお、力検出機構80の具体的な検出箇所や検出手法は特に限定されず、力検出機構80は、舵101、リングギア(被動ギア)104、駆動装置11及び回転抑制手段49のうちの少なくともいずれかに作用する力を直接的又は間接的に検出可能な任意の構成によって実現可能である。したがって力検出機構80は、例えばリングギア104や舵101の歪みを計測するセンサを使って力を直接的に検出してもよい。また力検出機構80は、リングギア104の回転速度を測定し、当該測定値と計算値との差分値に基づいてリングギア104に作用する力を検出してもよいし、電動機12の駆動電流値を測定し、当該測定値と計算値との差分値に基づいて、舵101、リングギア(被動ギア)104及び駆動装置11のいずれかに作用する力を検出してもよい。なお力検出機構80によって検出される「力」の種類は問われず、例えば、外部から加えられる外力であってもよいし、舵101、リングギア(被動ギア)104、駆動装置11及び回転抑制手段49のうちの少なくともいずれかの不具合によって生じうる力であってもよい。
The specific detection location and detection method of the
また回転抑制手段49は力検出機構80が検出する力が「所定の閾値」よりも大きい場合に制動を解除するが、制動の解除の基準となるここでいう「所定の閾値」は、様々な観点から定められうる。例えば舵101自体の破損を防ぐ観点や、リングギア104等の特に破損が望まれない部品の破損を防ぐ観点や、ピニオン17等の応力が集中して破損し易い部品の破損を防ぐ観点等に基づいて、ここでいう「所定の閾値」を適宜定めることができる。
The rotation suppression means 49 releases the braking when the force detected by the
以上説明したように本実施形態に係る電動舵取機1によれば、駆動装置11からの駆動力が舵101に加えられていない状態においても、回転抑制手段49によって舵101の回転を適切に抑制することができる。すなわち、回転抑制手段49によれば、意図しない舵101の回転を効果的に防ぐことができる。
As described above, according to the
したがって、運航中に進行方向を変更する機会が比較的少なく、一定方向に進行する時間が比較的長い航行において、船舶Sを一定方向に進行させる際に回転抑制手段49によって舵101の向きを固定することで、非常に高い省エネルギー効果を期待することができる。特に、本実施形態のように回転抑制手段49の電磁石53の非通電時に制動力を生じさせて、電磁石53の通電時に制動力を解除する構成とすることで、一定方向に進行する時間が比較的長い航行では運航全体における回転抑制手段49の通電時間を短くすることができるため、より高い省エネルギー効果が得られる。
Therefore, the direction of the
また、回転抑制手段49を駆動装置11(特に電動機12)と一体的に設けることによって、回転抑制手段49及び駆動装置11をユニット化することができる。回転抑制手段49及び駆動装置11をユニット化することで、回転抑制手段49及び駆動装置11のいずれかの箇所に不具合が生じた場合であっても、回転抑制手段49及び駆動装置11のユニットを適切に作動する他のユニットに交換することで、簡単に不具合を解消することができる。
Further, by providing the rotation suppressing means 49 integrally with the driving device 11 (particularly the electric motor 12), the rotation suppressing means 49 and the driving
[変形例]
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、他の変形が加えられてもよい。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modifications may be added.
例えば上述の実施形態では、回転抑制手段49が駆動装置11(特に電動機12)と一体的に設けられているが、舵101の回転を適切に制動することができるのであれば、回転抑制手段49の構成は特に限定されない。したがって回転抑制手段49は、電動機12の駆動軸12aの回転を制動するものだけはなく、リングギア104(駆動ギア)や減速機13を構成する各種要素の回転を制動することで舵101の回転を間接的に制動するものであってもよいし、舵101の回転を直接的に制動するものであってもよい。また制動方式も特に限定されず、直接的な制動対象(上述の実施形態では第1摩擦板56)に摩擦抵抗を与えることで制動力を得る方式以外の方式が採用されてもよい。また回転抑制手段49は、電磁式以外の制動方式であってもよく、例えば油圧式の制動装置等を有していてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the rotation suppression unit 49 is provided integrally with the drive device 11 (particularly, the electric motor 12). However, if the rotation of the
上述した一実施の形態において、回転抑制手段49が、ブレーキ機構50である例を示したが、この例に限られない。例えば、回転抑制手段49は、舵101の回転を抑制するための種々の手段として構成され得る。例えば、図2に示すように、回転抑制手段49が、ピン61と、ピン61を駆動するピン駆動機構62と、を有するようにしてもよい。ピン駆動機構62は、ピン61をその軸線方向に沿って、移動させることができる。ピン61は、ピン駆動機構62に駆動されることで、舵101または舵101と連動して動作する構成要素と係合する位置、および、舵101または舵101と連動して動作する構成要素から離間する位置との間を移動することができる。ピン61が、舵101または舵101と連動して動作する構成要素と係合することで、舵101または舵101と連動して動作する構成要素の動作を制動することができる。図2に示された例において、ピン61は、リングギア104の回転軸線L1と平行な方向に移動可能となっている。図示されたピン61は、リングギア104の歯と歯との間に入り込み、これにより、リングギア104の回転を規制することで、舵101の回転を制動するようになっている。しかしながら、図示された例に限られず、ピン61が、例えば、電動機12の各部や減速機13の各部(ギア等)と係合することで、舵101の回転を抑制さらには規制するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the rotation suppression unit 49 is the
さらに、上述した一実施の形態において、回転抑制手段49が、駆動装置11内に配置される例を示したが、この例に限られない。上述したピン61のように、駆動装置11とは別体として、回転抑制手段49が設けられていてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the rotation suppression unit 49 is disposed in the
また上述の実施形態では、キャリア25(基部キャリア27)にピニオン17を連結するボルト18(図3参照)によって、駆動ギアであるピニオン17及び被動ギアであるリングギア104の噛み合いを解除する退避機構85が構成されているが、他の部材によって退避機構85が構成されてもよい。退避機構85は、少なくとも駆動ギア(ピニオン17)を被動ギア(リングギア104)から離間させて被動ギアと噛み合う位置から退避させることで、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除することが可能な任意の機構を採用することが可能である。したがって退避機構85は、駆動装置11からピニオン17を脱落させることが可能な上述の機構(ボルト18)だけではなく、駆動装置11自体を移動させることでピニオン17をリングギア104から離間させることが可能な機構や、リングギア104を移動させることでピニオン17をリングギア104から離間させることが可能な機構であってもよい。なお駆動ギア(ピニオン17)を被動ギア(リングギア104)から離間させる具体的な手法は特に限定されず、駆動ギア及び被動ギアのうち少なくともいずれか一方を、回転軸の軸方向に相対的に移動させてもよいし、回転軸の径方向に相対的に移動させてもよい。例えば、図2に示された退避機構85は、駆動装置11を回転軸線L1と平行な方向に移動させることで、駆動ギア(ピニオン17)と被動ギア(リングギア104)との噛み合いを解除することができるようになっている。また、退避機構85が、駆動装置11を回転軸線L1と直交する方向(すなわち径方向)に移動させることで、駆動ギア(ピニオン17)と被動ギア(リングギア104)との噛み合いを解除するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the retracting mechanism that releases the meshing between the
なお退避機構85による「駆動ギア及び被動ギアの噛み合いの解除」は、操作者等によって手動的に行われてもよいし、例えば力検出機構80の検出結果に応じて自動的に行われてもよい。例えば図3に示すようなボルト18によって退避機構85が構成される場合には、操作者等が必要に応じてボルト18を駆動装置11から取り外すことで、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除することができる。一方、図2に示すように退避機構85が駆動ギア(ピニオン17)及び被動ギア(リングギア104)のうちの少なくともいずれか一方を移動させる場合、退避機構85は力検出機構80の検出結果を受信し、その検出結果に応じて駆動ギア及び被動ギアのうちの少なくともいずれか一方を移動させてもよい。この場合、退避機構85は、例えば力検出機構80が検出する力が所定の閾値よりも大きい場合に、駆動ギア及び被動ギアのうちの少なくともいずれか一方を移動させて、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除してもよい。したがって退避機構85は、例えばユニット化された「ユニット駆動装置11及び回転抑制手段49」自体を移動して、駆動ギア及び被動ギアの噛み合いを解除することも可能である。
The “release of the engagement between the driving gear and the driven gear” by the
また上述の実施形態のように一つの舵101に対して複数の回転抑制手段49が設けられる場合、各回転抑制手段49に期待される「制動に関する定格トルク」の大きさは、舵101の回転の制動に要求される「設計制動トルク」に応じて適宜定めることができ、具体的なトルクの値は特に限定されない。ここでいう「制動に関する定格トルク」は、各回転抑制手段49において指定条件下で安全に発生可能な制動トルクを意味し、回転抑制手段49の構成に応じて定められる。また「設計制動トルク」は、指定条件下で舵101の回転を止めるために必要な制動トルクを意味し、想定される使用環境や舵101の構成に応じて定められる。
When a plurality of rotation suppression means 49 are provided for one
なお、複数の回転抑制手段49のうちの一部の回転抑制手段49の制動に関する定格トルクの総和は、舵101の回転の制動に要求される設計制動トルク以上であることが好ましい。例えば複数の回転抑制手段49を構成する各回転抑制手段49が、単独で、舵101の回転の制動に要求される設計制動トルク以上の定格トルクを生じさせてもよいし、2以上の回転抑制手段49の制動に関する定格トルクの総和が、舵101の回転の制動に要求される設計制動トルク以上であってもよい。この場合、例えば故障等によっていずれかの回転抑制手段49が本来の定格トルクよりも小さな制動力しか生じさせることができなくなったとしても、他の回転抑制手段49によって舵101の回転を適切に制動することができる。したがって、例えば回転抑制手段49の駆動状態を制御部70によって監視し、少なくとも1台の回転抑制手段49が故障等により駆動していないことが検出された場合には、残りの回転抑制手段49を駆動して舵101の回転を制動してもよい。このような制動が行われる場合、駆動装置11(特に電動機12)が作動しないように旋回コントローラ109は制御を行うことが好ましい。
The sum total of the rated torques related to braking of some of the rotation suppression means 49 among the plurality of rotation suppression means 49 is preferably equal to or greater than the design braking torque required for braking the rotation of the
また、上述の図2に示す例では、4台の駆動装置11が設けられる例を説明したが、駆動装置11は、4台より多くてもよいし少なくてもよいし、その数は限定されない。特に駆動装置11が1台のみしか設けられない場合には、駆動装置11(減速機13)と舵101とを直接的に連結してもよい。複数の駆動装置11が設けられる上述の実施形態では、各駆動装置11のピニオン17がリングギア104と噛み合って、各駆動装置11(各減速機13)と舵101とがリングギア104を介して連結される。一方、駆動装置11が1台の場合には、駆動装置11(減速機13)と舵101とを直接的に連結してもよい。すなわち駆動装置11が1台の場合には、ピニオン17やリングギア104は必ずしも必要とされず、駆動装置11の出力軸(上述の実施形態ではキャリア25(基部キャリア27))と舵101(上述の実施形態では旋回筒103)とを一体的に連結し、駆動装置11の出力軸から舵101に回転動力を直接伝達してもよい。この場合、舵101の回転軸線と駆動装置11の出力軸の回転軸線とが一致することが好ましい。
In the example shown in FIG. 2 described above, the example in which the four
さらに、上述した一実施の形態において、回転抑制手段49による舵101の回転の制動が機能しているか否かを検知する検知手段が、被検出部75、検出部76及び制御部70の組み合わせによって、構成されている例を示したが、この例に限られない。例えば、検知手段は、電磁ブレーキに供給される電流値を監視して、或いは、舵101に負荷されるトルクを監視して、回転抑制手段49による舵101の回転の制動が機能しているか否かを検知するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the detecting means for detecting whether or not the braking of the
さらに、上述した一実施の形態では、駆動装置11による駆動力が舵101に加えられていない状態において、回転抑制手段49が、舵101の回転を抑制することで、消費電力の低減を可能にした。そこで、駆動装置11の状態を検出する状態検出機構64(図4参照)が、更に設けられ、駆動装置11が動作していないことを状態検出機構64が検出した場合に、回転抑制手段49が、舵101の回転を抑制するようにしてもよい。状態検出機構64は、例えば、駆動装置11の出力軸の動作を監視することで、或いは、駆動装置11に供給され電流値を監視することで、或いは、駆動装置11のトルクを監視することで、或いは、これの組み合わせにより、駆動装置11の状態、例えば、駆動装置11からの駆動力が舵101に出力されているか否かを検出するようにしてもよい。図4に示すように、状態検出機構64が制御部70に接続され、状態検出機構64の検出結果は制御部70に送信される。制御部70は、状態検出機構64での検出結果に基づき、回転抑制手段49の動作を制御する。
Furthermore, in the above-described embodiment, in a state where the driving force by the driving
さらに、上述した一実施の形態において、駆動装置11が電動機を含み、電力により、駆動装置11が電力供給を受けて舵101を駆動する例を示したが、これに限られない。例えば、駆動装置11が、油圧により、舵101を駆動するようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the driving
さらに、上述した一実施の形態において、船舶の舵101の回転駆動について説明したが、本発明を船舶以外に用いられる舵の制御、例えば、航空機の舵(翼)に対して適用することができる。すなわち、上述してきた舵101は、航空機の翼であってもよく、本発明はこのような形態を包含する。
Further, in the above-described embodiment, the rotational driving of the
1 電動舵取機
11 駆動装置
11a 駆動装置
11b 駆動装置
11c 駆動装置
11d 駆動装置
12 電動機
12a 駆動軸
13 減速機
14 入力軸
14a ギア部
15 ケース
15a 第1ケース部
15b 第2ケース部
15c 第3ケース部
16 減速部
17 ピニオン
18 ボルト
20 ピン内歯
21 カップリング
22 玉軸受
23 クランク軸用歯車
24 クランク軸
24c 軸本体
24a 第1偏心部
24b 第2偏心部
25 キャリア
26 外歯歯車
26a 第1外歯歯車
26b 第2外歯歯車
27 基部キャリア
28 端部キャリア
29 支柱
30 主軸受
31 主軸受
34 クランク用孔
41 外歯
49 回転抑制手段
51 ハウジング
53 電磁石
53a 電磁石本体
53b コイル部
53c 弾性部材保持穴
55 弾性部材
56 第1摩擦板
57 第2摩擦板
57a 当接部
57b アーマチュア部
58 第3摩擦板
61 ピン
62 ピン駆動機構
64 状態検出機構
70 制御部
72 カバー
75 被検出部
76 検出部
77 第1摩擦板連結部
77a スプライン軸
77b スライド軸
77c ストッパリング
79 通信ケーブル
80 力検出機構
85 退避機構
100 船舶本体
101 舵
102 舵本体
103 旋回筒
104 リングギア
104a 歯
105 プロペラ
108 インバータ
109 旋回コントローラ
S 船舶
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記舵を回転駆動させる駆動装置と、
前記駆動装置による駆動力が前記舵に加えられていない状態で前記舵の回転を抑制する回転抑制手段と、を備える、電動舵取ユニット。 A rudder that rotates about a rotation axis,
A drive device for rotationally driving the rudder;
An electric steering unit comprising: rotation suppression means for suppressing rotation of the rudder in a state where driving force by the driving device is not applied to the rudder.
前記回転抑制手段は、前記電動機の回転を抑制する電磁ブレーキである、請求項1又は2に記載の電動舵取ユニット。 The drive device has an electric motor,
The electric steering unit according to claim 1, wherein the rotation suppression unit is an electromagnetic brake that suppresses rotation of the electric motor.
前記回転抑制手段は、前記駆動装置が動作していないことを前記状態検出機構が検出した場合、前記舵の回転を抑制する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電動舵取ユニット。 A state detection mechanism for detecting a state of the drive device;
The electric steering unit according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotation suppression unit suppresses rotation of the rudder when the state detection mechanism detects that the drive device is not operating. .
前記回転抑制手段は、前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、前記舵の回転の抑制を解除する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電動舵取ユニット。 The force acting on at least one of the rudder, the driven gear connected to the rudder and having a rotation center on the rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppressing means is directly or indirectly applied. It further includes a force detection mechanism for detecting,
The electric steering according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotation suppression unit releases the suppression of the rotation of the rudder when the force detected by the force detection mechanism is greater than a predetermined threshold. unit.
前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、前記駆動装置の駆動ギア及び前記被動ギアの噛み合いを解除する退避機構と、を更に備える、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電動舵取ユニット。 The force acting on at least one of the rudder, the driven gear connected to the rudder and having a rotation center on the rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppressing means is directly or indirectly applied. A force detection mechanism for detecting,
The retraction mechanism which cancels | releases meshing | engagement of the drive gear of the said drive device and the said driven gear, when the said force which the said force detection mechanism detects is larger than a predetermined threshold value, It further has any one of Claims 1-8. The electric steering unit according to item.
前記駆動装置による駆動力が前記舵に加えられていない状態で前記舵の回転を抑制する回転抑制手段と、を備える、電動舵取機用駆動制御装置。 A drive device for rotating and driving a rudder that rotates about a rotation axis;
A drive control device for an electric steering machine, comprising: a rotation suppression unit that suppresses rotation of the rudder in a state where a driving force by the drive device is not applied to the rudder.
前記回転抑制手段は、前記電動機の回転を抑制する電磁ブレーキである、請求項11又は12に記載の電動舵取機用駆動制御装置。 The drive device has an electric motor,
The drive control device for an electric steering machine according to claim 11 or 12, wherein the rotation suppression means is an electromagnetic brake that suppresses rotation of the electric motor.
前記回転抑制手段は、前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、前記舵の回転の抑制を解除する、請求項11〜15のいずれか一項に記載の電動舵取機用駆動制御装置。 The force acting on at least one of the rudder, the driven gear connected to the rudder and having a rotation center on the rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppressing means is directly or indirectly applied. It further includes a force detection mechanism for detecting,
The electric steering according to any one of claims 11 to 15, wherein the rotation suppression unit releases the suppression of the rotation of the rudder when the force detected by the force detection mechanism is greater than a predetermined threshold. Drive control device for machine.
前記力検出機構が検出する前記力が所定の閾値よりも大きい場合、前記駆動装置の駆動ギア及び前記被動ギアの噛み合いを解除する退避機構と、を更に備える、請求項11〜16のいずれか一項に記載の電動舵取機用駆動制御装置。 The force acting on at least one of the rudder, the driven gear connected to the rudder and having a rotation center on the rotation axis of the rudder, the driving device, and the rotation suppressing means is directly or indirectly applied. A force detection mechanism for detecting,
The retraction mechanism which cancels | releases meshing | engagement of the drive gear of the said drive device and the said driven gear when the said force which the said force detection mechanism detects is larger than a predetermined threshold value, It further includes any one of Claims 11-16. The drive control device for an electric steering machine according to Item.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015131826 | 2015-06-30 | ||
JP2015131826 | 2015-06-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017013788A true JP2017013788A (en) | 2017-01-19 |
Family
ID=57827709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016130236A Pending JP2017013788A (en) | 2015-06-30 | 2016-06-30 | Electric steering unit, drive control device for electric steering device, electric steering mechanism, and ship |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017013788A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102021343B1 (en) | 2018-07-25 | 2019-09-16 | 하이쎈주식회사 | Steering gear for ship |
JP2020079610A (en) * | 2018-11-12 | 2020-05-28 | ファナック株式会社 | Electric motor with function of confirming electrification state to brake |
-
2016
- 2016-06-30 JP JP2016130236A patent/JP2017013788A/en active Pending
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