(57)【要約】【課題】  特別な装置を必要とせずに自動停止するハッチカバー開閉装置を提供する。【解決手段】  ハッチカバー（３，４）を駆動する電動機（５，４０）と、この電動機に出力する電流の周波数を変化させてハッチカバーの移動速度を制御するインバータ（５１，２１）と、を備えるハッチカバー開閉装置において、前記ハッチカバーの移動速度を計算する手段と、前記インバータの出力電流のサイクル数を数える手段（５７）と、前記移動速度と前記サイクル数とから前記ハッチカバーの推定位置を求める手段と、前記推定位置が設定された位置に達したとき、前記電動機を減速する減速手段と、を備える。【選択図】図４
2005344472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハッチカバーを駆動する電動機と、この電動機に出力する電流の周波数を変化させてハッチカバーの移動速度を制御するインバータと、を備えるハッチカバー開閉装置において、
前記ハッチカバーの移動速度を計算する手段と、
前記インバータの出力電流のサイクル数を数える手段と、
前記移動速度と前記サイクル数とから前記ハッチカバーの推定位置を求める手段と、
前記推定位置が設定された位置に達したとき、前記電動機を減速する減速手段と、
を備えることを特徴とするハッチカバー開閉装置。
【請求項２】
前記減速手段は、前記推定位置が所定位置に達したとき、前記電動機を所定のレートで減速しはじめ、所定の距離を移動したら減速をやめて低速で駆動させることを特徴とした請求項１に記載のハッチカバー開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に備えるハッチカバーの開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶のハッチカバー開閉装置には、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
この開閉装置は、いわゆるサイドローリングタイプのハッチカバーを開閉するものであり、ハッチカバーを甲板上に設けられたレール上で移動させる電動モータと、ハッチカバーを移動端において甲板に引き寄せて開口の密封を行う電動アクチュエータとを備えている。
【特許文献１】特開２０００−１７０７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のハッチカバー開閉装置は、オペレータがハッチカバーの状態を目視確認しながら、複数の操作スイッチにて電動モータおよび電動アクチュエータを手動操作していた。このため、オペレータの誤操作が起こると、設備が損傷することがあった。
【０００５】
このようなオペレータの誤操作による設備の損傷を防ぐため、リミットスイッチなどの外部センサ類を多数用いてハッチカバーの位置を検出し、所定の位置で自動停止させるハッチカバー開閉装置がある。また、移動端に達した際の電動機のオーバーロードから電動機を保護するため、トルクリミッタ、極数変換モータ、またはＳＴＡＲ−ＤＥＬＴＡ切換始動盤などを備えたハッチカバー開閉装置もある。
【０００６】
しかし、高額なリミットスイッチやトルクリミッタなどを用いると開閉装置のコストが増加し、また、移動端付近ではインチング操作を行う必要があったため、作業効率の低下が問題となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、上述の問題を解決し、リミットスイッチやトルクリミッタを必要としないコストの安く、かつ作業効率の向上したハッチカバー開閉装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１の発明は、ハッチカバーを駆動する電動機と、この電動機に出力する電流の周波数を変化させてハッチカバーの移動速度を制御するインバータと、を備えるハッチカバー開閉装置において、前記ハッチカバーの移動速度を計算する手段と、前記インバータの出力電流のサイクル数を数える手段と、前記移動速度と前記サイクル数とから前記ハッチカバーの推定位置を求める手段と、前記推定位置が設定された位置に達したとき、前記電動機を減速する減速手段と、を備える。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記減速手段は、前記推定位置が所定位置に達したとき、前記電動機を所定のレートで減速しはじめ、所定の距離を移動したら減速をやめて低速で駆動させる。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によると、電動機の出力する電流のサイクル数を数えることによってハッチカバーの位置を推定し、この推定位置が所定の位置に達したときに電動機を減速することにより、ハッチカバーが閉鎖位置に達してストッパにぶつかる手前でハッチカバーの速度を減速することができる。したがって、ハッチカバーがストッパに衝突するときの衝撃を緩和することができ、また、電動機を衝突時の過負荷から保護することができる。
【００１１】
第２の発明によると、推定位置が所定位置に達したとき、電動機を所定のレートで減速しはじめ、所定の距離を移動したら減速をやめて低速でハッチカバーを駆動しつづけることにより、ハッチカバーのすべりなどで推定位置に誤差が生じても、ハッチカバーがストッパに衝突する前に、確実にハッチカバーの移動速度を減速することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明を適用するハッチカバーの一実施形態であり、ハッチカバー３，４を、船体の甲板１上にて左右方向（船舷方向）に移動して開閉するサイドローリングタイプのものである。
【００１４】
甲板１上には各ハッチカバー３，４によって開閉される開口が形成されており、この開口の両側に沿って対のガイドレール７が形成される。各ハッチカバー３，４は複数のホイール８を有し、各ホイール８をガイドレール７上に転動させて左右方向に移動する。
【００１５】
ガイドレール７の端部には、ハッチカバー３，４の開放位置を規定する開放ストッパ９が設けられる。
【００１６】
ハッチカバー開閉装置は、ガイドレール７上を、ハッチカバー３，４を閉鎖位置と開放位置との間で移動させる水平移動装置６を備える。
【００１７】
水平移動装置６は、各ハッチカバー３，４について設けられ、図２に示すように、減速機を備えた電動機５によって回転駆動される対のスプロケット７９と、各スプロケット７９に噛み合って移動するチェーン７８とを備え、チェーン７８がコーミングトップ１３に沿うようにガイドローラ等を介して配設され、チェーン７８の端部がハッチカバー３に連結される。電動機５は支持プレート７４を介して甲板１上に固定される。
【００１８】
この水平移動装置６は公知であり、ここでは詳細に説明しない。
【００１９】
ハッチカバー４についても同様の水平移動装置６が設けられている。
【００２０】
電動機５が一方に回転することにより、ハッチカバー３，４が開方向に移動し、他方に回転することによりハッチカバー３，４が開方向に移動する。
【００２１】
ハッチカバー開閉装置は、ハッチカバー３，４の閉鎖状態を確保するために、各ハッチカバー３，４を互いに突き合わせて甲板１に引き寄せて閉鎖位置から密封位置に移動させる密閉装置２０を備える。
【００２２】
密閉装置２０は各ハッチカバー３，４の突き合わせ部を挟むように対でレール７の側面に設けられる。
【００２３】
この密閉装置２０は、図３に示すように、ウォームギヤ減速機４５を備えた電動機４０によって作動する対のロールアップレバー３１，３２と、各ロールアップレバー３１，３２によって引き寄せられるピン４１，４２とを備え、各ピン４１，４２がハッチカバー３，４にそれぞれ固定される。
【００２４】
各ロールアップレバー３１，３２は電動機４０の回転に伴なって伸縮するシリンダ４９と直結される。シリンダ４９はそのシリンダ先端がアーム６６を介してロールアップレバー３１に連結され、そのロッド先端がアイブラケット６５を介してロールアップレバー３２に連結される。これにより、シリンダ４９の伸縮作動によって各ロールアップレバー３１，３２が回動する。
【００２５】
シリンダ４９の他端は、内部に配置した図示しないボールネジ機構を介してウォームギヤ減速機４５と連結されるとともに、アーム４４を介してレール７に吊設される。これにより、電動機４０の回転運動がシリンダ４９の直線運動として伝達される。電動機４０が回転することにより、シリンダ４９がレール７に沿って左右に動き、各ロールアップレバー３１、３２はピン３３，３４を中心に回動する。
【００２６】
各ロールアップレバー３１，３２は各ピンに係合するカム部３７，３８を有し、船体にピン３３，３４を介して回動可能に支持され、互いに噛み合うギア部３５，３６を介して連動するようになっている。各ロールアップレバー３１，３２が図３にて２点鎖線で示す解放位置から実線で示す密閉位置へと回動することにより、各カム部３７，３８を近づけながら下降させて、各ハッチカバー３，４を互いに突き合わせるとともに甲板１に引き寄せる。
【００２７】
一方、各ロールアップレバー３１，３２が逆方向に回動することにより、各ピン４１，４２を互いに離しながら上昇させて、各ハッチカバー３，４を押し上げるとともに開方向に駆動するようになっている。
【００２８】
コーミングトップ１３上にはシールバーが形成され、ハッチカバー３，４にはこのシールバーに押し付けられる水密用パッキンが取り付けられ、これらによって船体開口の密封がはかられる。
【００２９】
水平移動装置６の電動機５は操作盤５０内のインバータ５１によって周波数制御される。
【００３０】
図４はインバータ５１のブロック図である。
【００３１】
インバータ５１は、電動機５の電流を供給する電源５２と、電動機５に供給する電流の周波数を変換するインバータ回路５４と、電源５２とインバータ回路５４とを継電するリレー５３と、から主に構成される。
【００３２】
コントローラ５６は、オペレータが所定の時間操作スイッチ５５を押しつづけることで、コントローラ５６内部のシーケンサを作動させて開動作または閉動作の自動操作を開始する。
【００３３】
コントローラ５６が、閉動作または開動作のシーケンスが開始されると、リレー５３を作動させてインバータ回路５４を介して電動機５に電力を供給する。
【００３４】
インバータ５１は、インバータ回路５４の出力電流を検出する電流センサ５８を備える。電流センサ５８で検出した電流値は、電流時限リレー５９に送られる。電流時限リレー５９は、入力された電流値が所定の設定値を超えると作動し、所定の時間に設定されたタイマーを起動させる。このタイマーが終了するまでに電流値が設定値を下回らない場合、電流時限リレー５９は、コントローラ５６に信号を送信する。タイマーが終了するまでに電流値が所定の値を下回った場合、電流時限リレー５９はリセットされる。
【００３５】
インバータ回路５４から電動機５に供給される電流は、図５に示すように、波状の交流電流である。この波のサイクル数を数えるカウンタ５７が、インバータ回路５４の出力側に設けられる。カウンタ５７は、計測したサイクル数をコントローラ５６に出力する。
【００３６】
コントローラ５６は、以下に示す数式を演算してハッチカバーの移動速度を算出する。
【００３７】
Ｎ0＝１２０・ｆ／Ｐ・η    式（１）
Ｎ1＝Ｎ0／ｉ              式（２）
Ｓ1＝Ｎ1・π・ｄ1          式（３）
式中の記号は、Ｓ1＝１分あたりのハッチカバー移動量、ｆ＝周波数（１／ｓ）、η＝すべり係数、Ｐ＝電動機極数、ｉ＝減速機の減速比、ｄ1＝チェンスプロケットのＰＣＤ（ｍ）である。
【００３８】
ここで、η＝０．９７、Ｐ＝４、ｉ＝１４０、ｄ1＝０．１７ｍとすると、交流電流１サイクルあたりのハッチカバー移動量Ｓ2は次のように計算される。
【００３９】
Ｓ2＝Ｓ1／ｆ＝１２０・η・π・ｄ1／（６０・Ｐ・ｉ）＝１２０・０．９７・π・０．１７／（６０／４・１４０）＝１．８５×１０-3ｍ／ｗａｖｅ  式（４）
詳細には、まず、式（１）を用い、インバータ５１の出力電流の周波数ｆに１２０を乗じ、電動機５の極数Ｐを除する。このようにして得た値に、さらにすべり係数ηを乗じ、電動機５の回転数Ｎ0を計算する。なお、すべり係数ηは、ハッチカバー３，４の重量によって変化するが、実験により得ることができる。
【００４０】
次に、式（２）を用い、電動機５の回転数Ｎ0から減速機の減速比ｉ
を除し、減速機出力軸の回転数Ｎ1を求める。
【００４１】
さらに、式（３）を用い、減速機出力軸の回転数Ｎ1に円周率πおよびスプロケット７９のＰＣＤｄ1を乗じ、ハッチカバー３，４の移動速度Ｓ1（ｍ／分）を算出する。
【００４２】
そして、式（４）を用い、例として、極数Ｐ＝４、すべり係数η＝０．９７、減速機の減速比ｉ＝１４０、スプロケット７９のＰＣＤｄ1＝０．１７ｍとした場合に、１サイクルの交流電流によって駆動されるハッチカバー３，４の移動距離Ｓ2（ｍ／ｃｙｃｌｅ）を算出する。
【００４３】
コントローラ５６は、上述の計算によって算出したハッチカバー３，４の１サイクルあたりの移動速度にカウンタ５７が検出するサイクル数を乗じることにより、ハッチカバー３，４の位置を推定する。
【００４４】
インバータ５１には、プリセットカウンタ６０が設けられる。プリセットカウンタ６０には、予め所定のサイクル数が設定され、カウンタ５７が数えるカウント数がプリセットカウンタ６０のサイクル数と一致したとき、コントローラ５６は、電動機５の減速を開始する。
【００４５】
ここで、図６および図７を参照して、ハッチカバー開閉装置の制御の一例を説明する。なお、この例では、先の式（４）の計算に用いた条件を使用し、ハッチカバー３，４を開放位置から閉鎖位置の距離Ｌ１０メートルを移動させることとする。
【００４６】
まず、上述の計算により求めた１サイクルの交流電流によって駆動されるハッチカバー３，４の移動距離Ｓ2から、ハッチカバー３，４が閉鎖位置と開放位置との間の距離Ｌ１０メートルを移動するのに要するサイクル数を計算する。このサイクル数は、Ｌ／Ｓ2によって求めることができ、この例では、５４０５サイクルが必要となる。
【００４７】
次に、電動機５の始動時の過渡現象を考える。仮に、周波数０から６０Ｈｚまでを４秒で立ち上げるとすると、その間にハッチカバー３，４は２２２ｍｍ移動し、それに要するサイクル数は１２０サイクルとなる。
【００４８】
その後、ハッチカバー３，４を周波数６０Ｈｚの定速で９，２７８ｍｍ移動させる。これに要する移動時間は８４秒であり、５，０１５サイクルを要する。ハッチカバー３，４の移動開始から現位置まで、合計９，５００ｍｍ移動し、５，１３５サイクル要したことになる。
【００４９】
ところで、ハッチカバー３，４の移動距離は１０ｍであることから、９．５ｍ（９，５００ｍｍ）移動した時点で、残りの移動距離は０．５ｍ（５００ｍｍ）であり、この残り０．５ｍの移動に要するサイクル数は２７０サイクルである。この時点で、ハッチカバー３，４がストッパとして機能する各ロールアップレバー３１，３２への衝突の衝撃を緩和するため、ハッチカバー移動速度の減速を始める。この例では、残り５００ｍｍから１００ｍｍにかけて、インバータ回路５４を制御して周波数を６０Ｈｚから２０Ｈｚまで所定のレートで低下させる。これにより、電動機５の回転数を減少させ、ハッチカバー移動速度を３分の１にまで減速する。
【００５０】
このようにして、ハッチカバー３，４が閉鎖位置に達してストッパ３１，３２にぶつかる手前でハッチカバー３，４の速度を減速する。これによって、ハッチカバー３，４がストッパ３１，３２に衝突するときの衝撃を緩和することができ、電動機５を過負荷から保護することができる。
【００５１】
残り１００ｍｍから閉鎖位置までは、周波数を２０Ｈｚの一定とし、ハッチカバー３，４を低速で閉鎖位置まで近づけていく。
【００５２】
こうすることにより、ハッチカバー３，４のすべりなどで計算した位置と実際の位置が異なっても、ハッチカバー３，４がストッパに衝突する前に確実にハッチカバー３，４の移動速度を減速することができる。
【００５３】
ハッチカバー３，４が、閉鎖位置まで来ると、ハッチカバー３，４のピン４１（図３）が密閉装置２０のロールアップレバー３１，３２に当たり、これによる負荷が生じる。すると、図７のＡ部および図８に示すように、電動機５に流れる電流が所定の値を超えて上昇するとともに、コントローラ５６のストール防止機能が作動し、電流の周波数を下げて電動機５の回転速度を遅くし、電動機５に過電流が流れることを防止する。
【００５４】
このストール防止機能が作動すると同時に、先に説明した電流時限リレー５９が作動し、所定の電流値を超えた状態が所定時間継続したとき、コントローラ５６に信号を送る。コントローラ５６は、この信号を受け取ると、リレー５３の作動を解除し、電動機５の運転を停止する。
【００５５】
図９は、電流時限リレー５９の作動の一例を示した図である。インバータ５１の出力電流が所定の値に設定された電流値を超えても、設定時間内に設定電流値を下回れば電流時限リレー５９はリセットされる。インバータ５１の出力電流が設定された電流値を超えた状態が設定時間の間継続すれば、電流時限リレー５９は信号を出力する。
【００５６】
このように、電流値が所定の値を超えた状態が所定時間継続することを電動機５の運転の停止条件としたことにより、ハッチカバー３，４のホイール８がレール７の継目を通ったときなどに起こる瞬間的な過電流によって、電動機５の運転が停止することを防ぐことができる。
【００５７】
上述のようにして、ハッチカバー３，４を所定の閉鎖位置に移動させた後、密閉装置２０を作動させ、開口をハッチカバー３，４で密封する。密封装置２０は、電動機５の停止後に、コントローラ５６によって自動起動される。
【００５８】
密封装置２０の電動機４０も、水平移動装置６の電動機５と同じように、インバータ２１によってインバータ制御される。
【００５９】
インバータ２１は、インバータ５１と同じ構成であり、電動機４０の電流を供給する電源５２と、電動機４０に供給する電流の周波数を変換するインバータ回路２４と、電源５２とインバータ回路２４とを継電するリレー２３と、から主に構成される。
【００６０】
コントローラ５６は、電動機５を停止すると、コントローラ５６内部のシーケンサを進め、リレー２３を作動させてインバータ回路２４を介して電動機２に電力を供給する。
【００６１】
インバータ２１は、インバータ回路２４の出力電流を検出する電流センサ２８を備える。電流センサ２８で検出した電流値は、電流時限リレー２９に送られる。電流時限リレー２９は、入力された電流値が所定の設定値を超えると作動し、所定の時間に設定されたタイマーを起動させる。このタイマーが終了するまでに電流値が設定値を下回らない場合、電流時限リレー２９は、コントローラ２６に信号を送信する。タイマーが終了するまでに電流値が所定の値を下回った場合、電流時限リレー２９はリセットされる。
【００６２】
また、インバータ２１には電流時限リレー２９が設けられ、電動機４０の負荷の上昇で電流が所定の値を超えて上昇すると、電流時限リレー２９が作動し、所定の電流値を超えた状態が所定時間継続したとき、コントローラ５６に信号を送る。コントローラ５６は、この信号を受け取ると、リレー２３の作動を解除し、電動機４０の運転を停止する。
【００６３】
電動機４０の制御は、電動機５の制御と同様である。すなわち、ハッチカバー３，４を閉鎖位置から密封位置まで移動させるのに必要な電流のサイクル数を求め、カウンタ２７が数えるサイクル数がプリセットカウンタ２２に設定したサイクル数に達すると電動機４０の速度を落とし、低速でハッチカバー３，４を密封位置に近づけるようにする。そして、密封位置でコーミングトップ１３上の突起にハッチカバー３，４の水密用パッキンが押し付けられると、電動機４０の負荷が大きくなり、電流時限リレーが作動し、所定時間の経過後に電動機４０を停止する。
【００６４】
このようにして、密封装置２０においても、ハッチカバー３，４が密封位置に達して甲板１にぶつかる手前でハッチカバー３，４の速度を減速することにより、ハッチカバー３，４が甲板１に衝突するときの衝撃を緩和することができ、電動機４０を過負荷から保護することができる。
【００６５】
ここでは、ハッチカバー３，４の閉動作を説明したが、開動作は電動機５，４０を逆転させ、上述の閉動作と同様の制御を行うことにより、密封位置から閉鎖位置、閉鎖位置から開放位置へと、連続してハッチカバー３，４の移動を行うことができる。
【００６６】
このように本発明は、ハッチカバー３，４を駆動する電動機５，４０と、この電動機に出力する電流の周波数を変化させてハッチカバーの移動速度を制御するインバータ２１，５１と、を備えるハッチカバー開閉装置において、ハッチカバー３，４の移動速度を計算する手段と、インバータ２１，５１の出力電流のサイクル数を数える手段２７、５７と、移動速度とサイクル数とからハッチカバー３，４の推定位置を求める手段と、推定位置が設定された位置に達したとき、前記電動機を減速する減速手段と、を備えることとしたので、電動機の出力する電流のサイクル数を数えることによってハッチカバーの位置を推定し、この推定位置が所定の位置に達したときに電動機を減速することにより、ハッチカバーが閉鎖位置に達してストッパにぶつかる手前でハッチカバーの速度を減速することができる。したがって、ハッチカバーがストッパに衝突するときの衝撃を緩和することができ、また、電動機を衝突時の過負荷から保護することができる。
【００６７】
本発明を、構造的と方法的特徴に関してある程度特定的な言葉で説明したが、本明細書に開示した手段は本発明を実施する好ましい形態を含むものであり、本発明はこれら図示し記載された特定の特徴に制限されない。したがって、本発明は、均等の原則に従って適切に解釈される特許請求の範囲に記載された範囲内におけるいかなる形態または変更についても含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は船舶のハッチカバーをはじめ種々のハッチカバーの開閉装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のハッチカバー開閉装置を示す図である。
【図２】水平移動装置を示す図である。
【図３】密封装置を示す図である。
【図４】インバータを示す図である。
【図５】インバータの出力電流の波形の一例を示す図である。
【図６】ハッチカバー移動速度の計算の一例を示す図である。
【図７】水平移動装置の制御の一例を示す図である。
【図８】ハッチカバーが移動端に達したときの、インバータ出力電流および電動機回転数を示す図である。
【図９】電流時限リレーの作動の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
３、４  ハッチカバー
５、４０  電動機
６  水平移動装置
２０  密閉装置
２１、５１  インバータ
２７、５７  カウンタ
２８、５８  電流センサ
２９、５９  電流時限リレー
２２、６０  プリセットカウンタ
【図１】
2005344472.tif 000003
【図２】
2005344472.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005344472.tif 000006
【図５】
2005344472.tif 000007
【図６】
2005344472.tif 000008
【図７】
2005344472.tif 000009
【図８】
2005344472.tif 000010
【図９】
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