JPH0481390A - 操舵装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｔａ）産業上の利用分野 この発明は、舵輪の操作に応して舵取りを行う操舵装置
に関する。

（ｂｌ従来の技術 従来の一般的な操舵装置の主要部の構造を第２図に示す
。第２図において１は舵輪、３０．３１は減速器（歯車
）、３３は回転板、３２は減速器３１と回転板３３間を
連結する摩擦板であり、さらに３５は回転板３３の回転
位置を検出するポテンショメータである。この構成によ
って、舵輪ｌを回転させれば、減速器３０．３１で定ま
る一定の比率で回転板３３が回転し、ポテンショメータ
３５は舵輪１の回転角に応じて定まる電圧を発生する。

上記回転板３３は第３図に示すような構造であり、摩擦
板とは反対の面に２つの突起部３３ａ。

３３ｂが形成されていて、回転板３３に隣接してストッ
パ３４が固定されている。このようにして、回転板３３
が一定回転角回転することにより突起部３３ａまたは３
３ｂがストッパ３４に当接し、回転板３３がそれ以上回
転しないようにしている。これはポテンショメータ３５
の安定して回転角を検出できる角度範囲が限られていて
、その角度範囲を越えることによって異常な信号が発生
するのを防止するためである。一方、停電時など手動に
よって舵を駆動する際には、切換器（不図示）を操作し
て舵輪の回転力を油圧ポンプに連結して、舵輪１の回転
によって油圧機構を作動させなければならないため、舵
輪１はポテンショメータ３５の回転角度範囲に制限され
ずに回転できなければならない。そのために第２図に示
した摩擦板３２が設けられていて、回転板３３が停止し
ても減速器３１と摩擦板３２間または摩擦板３２と回転
板３３間が摺動して舵輪１は自由に回転する。

上記ポテンショメータ３５は第４図に示すように３端子
型可変抵抗器からなり、両端に正負の一定電圧が供給さ
れ、摺動端子から信号を取り出すこのようにして舵輪１
の操作によって目標舵角に対応する信号がポテンショメ
ータ３５から出力されサーボ制御装置へ与えられる。サ
ーボ制御装置ではこの目標舵角信号に応答して舵角制御
を行つ０ （Ｃ１発明が解決しようとする課題 従来の操舵装置においては、ポテンショメータの摺動子
が舵輪の操作によって常時摺動するので、その寿命が短
く、振動などに対しても劣化しやすい。また、ポテンシ
ョメータの取りつけの際、中点（電気的Ｏ位置）を合わ
せなければならず、その調整が煩雑である。さらにポテ
ンショメータに有効回転角度の制限があるので、第２図
に示したような減速器または増速器としての歯車機構な
どが必要になり、またストッパも必要となるため、全体
の機構が複雑で大掛かりなものとなる。

また、従来の操舵装置に例えばオートパイロット装置を
組み合わせる場合、自動操舵モードから手動操舵モード
に切り換えたとき、船が急旋回しないように、予め舵角
がＯ位置となるまで舵輪操作を行ってから自動操舵モー
ドにしなければならず、操作性の面で改善の余地があっ
た。

この発明の目的は、上記技術的課題を解消して信頼性が
高く単純化された小型の操舵装置を提供すること、およ
びサーボ制御手段に与える目標舵角信号を速やかにＯ位
置に戻せるようにした操舵装置を提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明は、舵輪の操作によって目標舵角に対応する信
号を発生する目標舵角信号発生手段と、上記目標舵角信
号に対し追従発信器の出力信号を追従させるサーボ制御
手段を備えた操舵装置において、 上記目標舵角信号発生手段を、 舵輪または舵輪に連動する回転部に取りつけられ、舵輪
の回転方向および回転量を検出するロータリエンコーダ
と、 このロークリエンコーダの出力信号を一定の上限値と下
限値内でカウントするカウンタと、カウンタのカウント
値をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器より構成した
ことを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明の操舵装置では、舵輪の操作によって目標舵角
に対応する信号を発生する目標舵角信号発生手段がロー
タリエンコーダ、カウンタおよびＤ／Ａ変換器から構成
される。ロータリエンコーダは舵輪または舵輪に連動す
る回転部に取りつけられて、舵輪の回転方向および回転
量を検出する。カウンタはロータリエンコーダの出力信
号をカウントし、Ｄ／Ａ変換器はカウンタの値をアナロ
グ信号に変換する。従ってカウンタの値は舵輪の回転角
に対応する値となり、Ｄ／Ａ変換器の出力は目標舵角信
号となる。ここでカウンタは一定の上限値と下限値内で
カウントを行うため、舵輪を一定回転角以上同一方向に
回転させても、カウンタの値は上限値または下限値を保
つ。また、一定角度あたりに発生するロータリエンコー
ダのパルス数とカウンタの上下限値を適当に定めること
によって、舵輪の回転を減速または増速することなく、
舵輪の回転軸に直接ロータリエンコーダ取りつけて舵輪
の回転角を検出することもできる。

このように構成したことにより、ポテンショメータ、減
速器または増速器、さらにはストッパも不要となり、倍
額性の高い小型の操舵装置を構成することができる。

また、本発明の操舵装置は、カウンタのリセットにより
目標舵角信号を直ちにＯ位置にすることができるため、
オートパイロット装置に接続する場合、自動操舵モード
切り換え時にカウンタがリセットされるように構成する
ことによって、自動操舵モード切り換え時の舵輪操作が
不要となる。

（ｆｌ実施例 この発明の実施例である操舵装置全体の構成を第１図に
示す。装置全体は大別して目標舵角信号発生回路とサー
ボ制御装置から構成されている。

目標舵角信号発生回路においてロークリエンコーダ２は
舵輪１の回転を直接検出する。このロータリエンコーダ
２は例えば円周方向に多数のスリットが配列された回転
円板とそのスリットを検出するインタラブド型光センサ
とからなり、さらに光センサは回転円板の回転方向を検
出するために、位相が９０度異なる２か所に設けられて
いる。方向弁別回路３はロータリエンコーダ２からの９
０位相の異なる２つの光センサの出力信号から舵輪ｌの
回転方向を弁別し、舵輪１の回転方向を表す信号Ｕ／Ｄ
をカウンタ４へ与える。またカウンタ４はロークリエン
コーダ２の一方の出力信号Ｃを受は入れてそのカウント
を行う。ここでカウンタ４に対する信号Ｕ／Ｄはアンプ
カウントとダウンカウントの切り換え信号、Ｃはカウン
ト信号であり、信号Ｕ／Ｄが“Ｈ″”レヘルであれば信
号Ｃのパルス数をアンプカウントし、信号Ｕ／Ｄが“Ｌ
″レベルあれば信号Ｃのパルス数をダウンカウントする
。Ｄ／Ａ変換器５はカウンタ４のカウント値をアナログ
信号に変換する。また図中スインチロは目標舵角信号発
生回路の出力信号またはオートバイロフト装置２２の出
力信号の何れか一方をサーボ制御装置へ与えるための切
り換えスイッチである。

第１図においてサーボ制御装置は次のように構成されて
いる。差動増幅回路７は後述する追従発信器２０の出力
電圧に対する目標舵角信号発生回路またはオートパイロ
ット装Ｗ２２の出力電圧との差の電圧を増幅する。８，
９，１０．１１は差動増幅回路７の出力信号により動作
するリレー回路、１２．１３はそれぞれ制御弁１４．１
５を駆動するソレノイドである。また１６は油圧ポンプ
１７はそれを動かすモータ、１４．１５はそれぞれシリ
ンダ１８．１９に対する油圧制御を行う制御弁、さらに
２１は油圧シリンダ１８．１９により駆動される舵柄で
あり、これらにより油圧回路が構成されている。舵柄２
１には追従発信器２０が連結されていて、この追従発信
器２０は舵柄２１の回転角すなわち舵角を検出するポテ
ンショメータが設けられていて、前記差動増幅回路７に
対し舵角に対応した電圧信号を発生する。

第１図に示した操舵装置の動作は次の通りである。先ず
舵輪１を回転させればカウンタ４に対しロークリエンコ
ーダ２からカウントパルス信号Ｃが与えられ、これとと
もに方向弁別回路３が舵輪１の回転方向を弁別し、カウ
ンタ４に対する信号Ｕ／Ｄを“′Ｈパまたは“°Ｌ°゛
にする。これによりカウンタ４のカウント値は舵輪１の
回転角に比例した値となり、Ｄ／Ａ変換器５から差動増
幅回路７に対して目標舵角信号が与えられる。追従発信
器２０の出力電圧に比較して目標舵角信号が高電位であ
れば差動増幅回路の出力電位が上昇し、その値が不惑帯
を超えればトランジスタ９がオンしリレーコイル８が通
電し、リレー接点８Ｘがオンし、ソレノイド１２が通電
する。これにより制御弁１４が開き、シリンダ１８に圧
油が流れ、これに応じて舵柄２１が回動する。この動作
は差動増幅回路７の出力が略Ｏ電位となってトランジス
タ９．１０が共にオフ状態になるまで行われる。逆に、
追従発信器２０の出力電圧に比較して目標舵角信号の電
圧が低電位であれば、差動増幅回路７の出力電位が低下
し、その電圧が不惑帯を超えればトランジスタ１０がオ
ンしリレーコイル１１が通電する。これによってリレー
接点１１Ｘがオンしソレノイド１３が通電する。従って
制御弁１５を介してシリンダに圧油が流れ、舵柄２１は
逆方向に回動することになる。

カウンタ４はそのビット数で定まる一定の上限値と下限
値でのみカウントを行い、例えば舵輪の５回転によって
カウント値が飽和するように設定しておく。これにより
舵輪１を５回転以上回転させてもカウンタ４の値は上限
値または下限値に保持され、サーボ制御装置に対し異常
な信号が与えられることはない。また、カウンタ４は常
にバッテリハックアンプされてい□て、瞬時停電が注し
てもその値は保持される。

なお、オートバイロフト装置２２が作動する場合には、
スイッチ６の切り換えによってオートバイロフト装置２
２の出力電圧が差動増幅回路７へ与えられるが、その際
、カウンタ４に対しりセント信号Ｒが与えられる。従っ
て、オートバイロフト装置による自動操舵後再び手動操
舵に切り換えた時にはカウンタ４の値が既に０となって
いて、舵輪１の位置とは無関係に目標舵角信号がＯ位置
（船首方向）となる。これによって操作性と安全性が向
ヒする。

（ｇ＋発明の効果 この発明によれば、舵輪の回転角を検出するためのポテ
ンショメータと減速器または増速器などの歯車機構およ
びストッパが不要となるため、信頬性が高く小型の操舵
装置が得られる。また、舵輪と舵の位置関係は相対的で
あり、必要に応してカウンタをリセットすることによっ
てその時点での舵輪の位置を０位置とすることができ、
例えばオートパイロソｈ’装置と組み合わせて使用する
際に操作性と安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例である操舵装置の構成図、第
２図は従来の操舵装置の一部構成図である。第３図は従
来の操舵装置の一部構造を示す斜視図、第４図は従来の
ポテンショメータの構成図である。 １−舵輪、 ６−切換スイッチ、 ７−差動増幅回路、 １４．１５−制御弁、 １６−油圧ポンプ、 １７−モータ、 １８．１〇−油圧シリンダ、 ２０−追従発信器、 ２１−舵柄。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）舵輪の操作によって目標舵角に対応する信号を発生
   する目標舵角信号発生手段と、上記目標舵角信号に対し
   追従発信器の出力信号を追従させるサーボ制御手段を備
   えた操舵装置において、上記目標舵角信号発生手段を、 舵輪または舵輪に連動する回転部に取りつけられ、舵輪
   の回転方向および回転量を検出するロータリエンコーダ
   と、 このロータリエンコーダの出力信号を一定の上限値と下
   限値内でカウントするカウンタと、カウンタのカウント
   値をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器より構成した
   ことを特徴とする操舵装置