(57)【要約】【課題】  安価でかつ正確な船舶用ジャイロコンパスを提供する。【解決手段】  指北部を転輪球４とし、該転輪球４をコンテナ３に満たした支持液８で支持する転輪球方式の船舶用ジャイロコンパスであって、上記転輪球４の周縁に沿って水平に配置されかつ等間隔の目盛を有するスケール９と、上記スケール９の目盛を検出する光学センサ５と、該光センサの検出結果に基づいて船舶の方位を算出して出力する信号処理部とを備える。【選択図】          図１
2006010507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指北部を転輪球とし、該転輪球をコンテナに満たした支持液で支持する転輪球方式の船舶用ジャイロコンパスであって、
前記転輪球の周縁に沿って水平に配置されかつ等間隔の目盛を有するスケールと、
前記スケールの目盛を検出する光学センサと、
該光センサの検出結果に基づいて船舶の方位を算出して出力する信号処理部と
を備えることを特徴とする船舶用ジャイロコンパス。
【請求項２】
前記コンテナが透光性を有する材料によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の船舶用ジャイロコンパス。
【請求項３】
前記光学センサが前記コンテナの外部に配置されていることを特徴とする請求項２記載の船舶用ジャイロコンパス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用ジャイロコンパスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶用ジャイロコンパスの中に、転輪球の内部においてモータを高速回転することによって得られる指北力を用いて検出するものがある。このような転輪球を有する船舶用ジャイロコンパスは、転輪球と当該転輪球を覆うコンテナとを有している。そして、転輪球は、コンテナ内に充填された支持液によって、コンテナ内において支持されている。
【０００３】
また、コンテナの内面と、転輪球の表面には、各々追従電極が配置されており、コンテナの内面に配置された追従電極と転輪球の表面に配置された追従電極とは、対向配置されている。そして、船舶用ジャイロコンパスは、このコンテナの内面に配置された追従電極と転輪球の表面に配置された追従電極とのずれ角が０°の場合には、追従電極間に電位差が生じないように、ずれ角が０°でない場合には、追従電極間に電位差が生じるように構成されている。
【０００４】
さらに、船舶用ジャイロコンパスは、追従電極間の電位差を検出する検出トランスと、コンテナを回転駆動するためのコンテナ駆動モータと、検出トランスの検出結果に基づいてコンテナ駆動モータを駆動する追従制御回路とを備えており、追従電極間に電位差が生じている場合には、追従電極間に電位差が生じないように、すなわちコンテナの内面に配置された追従電極と転輪球の表面に配置された追従電極とのずれ角が０°となるようにコンテナを回転駆動している。そして、船舶用ジャイロコンパスにおいては、このコンテナの回転駆動量に基づいて船舶の方位偏差を算出し、予め記憶された船舶の方位と照らし合わせることによって現在の船舶の方位を検出している。
【特許文献１】特開平１０−９８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上述のような構成の船舶用ジャイロコンパスにおいては、船舶の方位を検出するために、コンテナを回転駆動するためのコンテナ駆動モータや当該コンテナ駆動モータに入力される駆動信号を生成する追従制御回路が必須構成となってくるため、船舶用ジャイロコンパスが大型化かつ高コスト化する。
また、支持液の導電率がアンバランスに変化した場合には、この支持液の導電率の変化に起因して追従電極間の電位差が正確に発生せず、検出された方位に誤差が含まれることとなる。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、安価でかつ正確な船舶用ジャイロコンパスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、指北部を転輪球とし、該転輪球をコンテナに満たした支持液で支持する転輪球方式の船舶用ジャイロコンパスであって、上記転輪球の周縁に沿って水平に配置されかつ等間隔の目盛を有するスケールと、上記スケールの目盛を検出する光学センサと、該光センサの検出結果に基づいて船舶の方位を算出して出力する信号処理部とを備えるという構成を採用する。
【０００８】
第２の手段として、上記第１の手段において、上記コンテナが透光性を有する材料によって形成されているという構成を採用する。
【０００９】
第３の手段として、上記第２の手段において、上記光学センサが上記コンテナの外部に配置されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の船舶用ジャイロコンパスによれば、コンテナを回転駆動することなく船舶の方位を検出することができるため、従来の船舶用ジャイロコンパスのように、コンテナ駆動モータや当該コンテナ駆動モータに入力される駆動信号を生成する追従制御回路を備える必要がなくなる。したがって、本発明の船舶用ジャイロコンパスによれば、安価な船舶用ジャイロコンパスとすることができる。
また、従来の船舶用ジャイロコンパスのように、追従電極を備える必要がないため、支持液の導電率がアンバランスに変化した場合であっても安定して方位を検出することができる。したがって、本発明の船舶用ジャイロコンパスによれば、正確な船舶用ジャイロコンパスとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明に係る船舶用ジャイロコンパスの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１２】
図１は、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１の概略構成を示した概略構成図である。この図において、符号２はケース、３はコンテナ、４は転輪球、５はフォトセンサ（光学センサ）、６はダンパ、７は支持体である。
【００１３】
本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１は、指北部を転輪球４とする、転輪球方式の船舶用ジャイロコンパスである。
ケース２は、その内部にコンテナ３、転輪球４、フォトセンサ５及びダンパ６を収納するものであり、上部に設置された支持体７によって船体１０に取り付けられている。
コンテナ３は、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１においては、透光性を有する材料によって形成された中空状の略球体であり、ダンパ６を介してケース２の上部によって支持されている。なお、コンテナ３を構成する透光性を有する材料としては、コンテナ３を堅牢なものとするために、ＰＥＳ（ポリ・エーテル・サルフォン）等を用いることが好ましい。
【００１４】
コンテナ３内には、転輪球４を支持するための支持液８が充填されており、この支持液８によって、転輪球４がコンテナ３内に浮遊支持されている。この転輪球４は、内部においてモータを高速回転することによって得られる指北力によって指北するものである。図２は、転輪球４を拡大した拡大図である。この図に示すように、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１には、転輪球４の周縁に沿って水平に配置されかつ等間隔の目盛を有するスケール９が配置されている。このスケール９には、例えば、１ｍｍ間隔で印刷あるいはエッチングされた目盛が形成されている。
【００１５】
図１に戻り、コンテナ３の外側には、転輪球４に配置されたスケール２に対応して配置されるフォトセンサ５が配置されている。なお、このフォトセンサ５は、図１に示すように、２つ（フォトセンサ５１，５２）配置されており、これらのフォトセンサ５１，５２は、スケール２の目盛の周期において９０°位相がずれた位置に各々配置されている。
【００１６】
図３は、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１の信号処理系統（信号処理部）を示したブロック図である。この図に示すように、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１の信号処理系統は、正転・逆転判別回路２１と、パルス演算積算回路２２と、方位演算回路２３とを備えて構成されている。
【００１７】
正転・逆転判別回路２１は、各々のフォトセンサ５１，５２からパルス信号が入力され、フォトセンサ５１から入力されるパルス信号とフォトセンサ５２から入力されたパルス信号とを比較することによって、転輪球４の回転方向が正転であるか逆転であるかを検出するものである。なお、転輪球４のどちら方向の回転を正転とするかは任意であり、いずれかの回転を正転とした場合には、その逆回転が逆転とされる。そして、正転・逆転判別回路２１は、転輪球４の回転方向が正転か逆転かを表す信号とフォトセンサ５１，５２から入力されたいずれか一方のパルス信号を出力する。
【００１８】
パルス演算積算回路２２は、正転・逆転判別回路２１から入力される転輪球４の回転方向を表す信号といずれか一方のパルス信号に基づいて、新たなカウント値を生成して出力する。具体的には、例えば、正転・逆転判別回路２１から転輪球４の回転方向が正転であることを表す信号が入力された場合には、パルス演算積算回路２２は、初期値のカウンタ値からパルス数分アップカウントすることによって得られた新たなカウンタ値を出力する。また、正転・逆転判別回路２１から転輪球４の回転方向が逆転であることを表す信号が入力された場合には、パルス演算積算回路２２は、初期値のカウンタ値からパルス数分ダウンカウントすることによって得られた新たなカウンタ値を出力する。
【００１９】
方位演算回路２３は、パルス演算積算回路２２から入力された新たなカウンタ値に基づいて船舶の方位を算出して出力するものである。具体的には、例えば、方位演算回路２３は、カウンタ値に対応付けられた方位を示すテーブルを記憶しており、このテーブルと方位演算回路２３から入力される新たなカウント値に基づいて船舶の方位を算出する。
【００２０】
次に、このように構成された本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１の動作について説明する。
【００２１】
まず、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１を搭載した船舶が旋回動作を行うと、転輪球４は内部のモータの回転によって指北状態を維持されるため、船体１０に対して固定されたコンテナ３が転輪球４に対して回転する。すなわち、船体１０側から見た場合には、船舶の旋回動作によって、転輪球４が回転する。
【００２２】
このように転輪球４が回転すると、転輪球４に設置されたスケール９を転輪球４の回転に伴って回転するため、フォトセンサ５１，５２によってパルス信号が生成される。そして、フォトセンサ５１，５２によって生成されたパルス信号は、正転・逆転判別回路２１に入力される。
【００２３】
ここで、上述のように、フォトセンサ５１，５２は、スケール２の目盛の周期において９０°ずれた位置に各々配置されている。このため、正転・逆転判別回路２１には、図４に示すように、９０°位相がずれたパルス信号が入力される。そして、正転・逆転判別回路２１は、パルス幅の時間をｔとした場合には、ｔ／４以下の周期で各々のパルス信号がＨｉｇｈ（Ｈ）であるかＬｏｗ（Ｌ）であるかを判別する。そして、正転・逆転判別回路２１は、例えば、フォトセンサ５１から入力されたパルス信号ＡがＨとなってから９０°の位相遅れでフォトセンサ５２から入力されたパルス信号ＢがＨとなる場合を正転、また逆に、フォトセンサ５２から入力されたパルス信号ＢがＨとなってから９０°の位相遅れでフォトセンサ５１から入力されたパルス信号ＡがＨとなる場合を逆転であると判別して転輪球４の回転方向を表す信号を出力する。なお、正転・逆転判別回路２１は、転輪球４の回転方向を示す信号と共に、フォトセンサ５１あるいはフォトセンサ５２から入力されたパルス信号を出力する。
【００２４】
正転・逆転判別回路２１から出力された転輪球４の回転方向を表す信号及びフォトセンサ５１あるいはフォトセンサ５２のパルス信号は、パルス演算積算回路２２に入力される。このパルス演算積算回路２２では、正転・逆転判別回路２１から出力された転輪球４の回転方向を表す信号及びフォトセンサ５１あるいはフォトセンサ５２のパルス信号に基づいて、新たなカウンタ値が生成され、この新たなカウンタ値が出力される。
【００２５】
新たなカウンタ値は、方位演算回路２３に入力される。そして、方位演算回路２３において、カウンタ値に基づいて方位が算出され、この方位を表す信号が方位演算回路２３から出力される。
【００２６】
なお、船舶の上下方向の振動は、ダンパ７によって吸収されるため、船舶の上下方向の振動が転輪球４及びコンテナ３に伝わるのを抑止することができる。
【００２７】
このように、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１によれば、従来の船舶用ジャイロコンパスのようにコンテナを回転駆動することなく、船舶の方位を得ることができるため、コンテナ駆動モータや当該コンテナ駆動モータに入力される駆動信号を生成する追従制御回路を備える必要がなくなる。したがって、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１によれば、安価な船舶用ジャイロコンパスとすることができる。
また、コンテナ駆動モータが不要であるため、メンテナンスフリーの船舶用ジャイロコンパス１とすることができる。
【００２８】
また、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１によれば、追従電極を備える必要がないため、支持液の導電率がアンバランスに変化した場合であっても安定して方位を検出することができる。したがって、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１によれば、正確な船舶用ジャイロコンパスとすることができる。
【００２９】
また、本実施形態の船舶用ジャイロコンパス１によれば、コンテナ３が透光性を有する材料によって形成されているため、コンテナ３の外部から転輪球４が指北しているか否かを視認することができるため、より信頼性に優れた船舶用ジャイロコンパスとすることができる。
なお、本発明の船舶用ジャイロコンパスにおいては、必ずしもコンテナ３を透光性を有する材料によって形成する必要はなく、コンテナ３の外壁と転輪球４との間にフォトセンサ５を配置し、コンテナ３を非透光性の材料によって形成することも可能である。
しかしながら、このような場合には、フォトセンサ５をコンテナ３の外部に配置する場合と比較して、フォトセンサ５の配置が困難となる。このため、コンテナ３を透光性を有する材料によって形成し、フォトセンサ５をコンテナ３の外部に配置する構成を採用することが好ましい。
【００３０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る船舶用ジャイロコンパスの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３１】
例えば、上記実施形態においては、正転・逆転判別回路２１、パルス演算積算回路２２及び方位演算回路２３といった回路（ハードウェア）を用いてフォトセンサ５１，５２から出力されるパルス信号に基づいて船舶の方位を得た。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、ＣＰＵ等を設置し、ソフトウェアを用いてフォトセンサ５１，５２から出力されるパルス信号に基づいて船舶の方位を得ても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態である船舶用ジャイロコンパス１の概略構成を示した概略構成図である。
【図２】転輪球４を拡大した拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態である船舶用ジャイロコンパス１の信号処理系統を示したブロック図である。
【図４】正転・逆転判別回路２１における正転・逆転判別方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１……船舶用ジャイロコンパス
３……コンテナ
４……転輪球
５（５１，５２）……フォトセンサ（光学センサ）
８……支持液
９……スケール
【図１】
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【図２】
2006010507.tif 000004
【図３】
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【図４】
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