(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動自在な被駆動物に取り付けられ、液圧により互いに押し合う境界を共有する第１室と第２室とを有し、前記第１室及び前記第２室の液圧比の変化により発生する前記境界の平衡位置を変化させる力を推力として前記被駆動物に伝達する一対のアクチュエータと、
各アクチュエータに接続され、前記第１室及び前記第２室のいずれか一方を液体の吸入側とし前記一方の反対側の他方を液体の吐出側として液体を供給するとともに回転方向を切り替えることにより前記吸入側と前記吐出側とを相互に切替可能とされ、回転速度に応じた吐出量を吐出可能な定容量形液体ポンプと、
一対の前記定容量形液体ポンプを同期して切替駆動させ、前記一対のアクチュエータの合力により前記被駆動物を回動させる制御部と、を備えた液圧多重駆動装置であって、
前記定容量形液体ポンプには、
前記定容量形液体ポンプの回転方向及び回転速度を制御可能な電動機が接続され、
前記電動機は、
前記制御部から入力される電圧により回転可能とされ、前記電圧の正負に基づいて互いに異なる回転方向に回転することにより前記定容量形液体ポンプの回転方向を切替可能とされ、前記電圧の大きさに応じた回転速度で回転することにより前記定容量形液体ポンプをその回転速度で回転可能とされ、
前記制御部は、
一対の前記電動機のうちの一方の前記電動機と他方の前記電動機とにそれぞれ正負が互いに異なる電圧を出力して一対の前記定容量形液体ポンプの回転方向が互いに逆方向となるように一対の前記定容量形液体ポンプを切替駆動させることにより、前記一対のアクチュエータをプッシュプル駆動させて前記被駆動物を回動可能とされ、
前記制御部には、
前記被駆動物の設定角度を表す角度指令信号を出力するコントローラと、
前記被駆動物の回動角度を表す角度信号を出力する角度検出器と、が設けられ、
前記角度指令信号と前記角度信号の差分の正負に基づいて前記電動機に出力する前記電圧の正負を切り替えることにより前記定容量液体ポンプの吐出方向を切替制御可能とし、前記差分の大きさに基づいて前記電動機に出力する前記電圧の大きさを制御することにより前記定容量形液体ポンプの吐出量を制御可能とすることを特徴とする液圧多重駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液圧多重駆動装置において、
前記アクチュエータは片ロッド形複動シリンダであり、前記定容量形液体ポンプと前記アクチュエータとの間の管路に、前記アクチュエータの作動に伴って前記管路中に液体の過不足が生じたときに、過不足の量に応じて液体を排出または補充する液量補償回路が設けてあることを特徴とする液圧多重駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の液圧多重駆動装置において、
前記アクチュエータは、前記第１室と前記第２室とを互いに分離するとともに前記第１室及び前記第２室のいずれか一方を貫通して前記被駆動物に接続するロッドを有し、
前記制御部は、
前記ロッドの容積に対応して、前記アクチュエータの伸長時と縮小時において前記電圧の大きさを前記電圧の正負により互いに異ならせることにより前記電動機の回転速度に差を設けることを特徴とする液圧多重駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液圧多重駆動装置において、
各アクチュエータには、前記第１室と前記第２室とを互いに接続するとともにその接続の開閉が可能な弁が取り付けられ、
前記制御部は、
前記定容量形液体ポンプ及び前記電動機のうち、故障した前記定容量形液体ポンプ及び前記電動機を検出可能とされ、前記弁のうち、故障した前記定容量形液体ポンプまたは前記電動機が駆動対象とする前記アクチュエータに接続する前記弁を開放可能とすることを特徴とする液圧多重駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液圧多重駆動装置によって、船舶に揺動自在に設けた翼状体を駆動することを特徴とする翼状体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液圧多重駆動装置に係り、特に、制御弁を用いることなく液圧アクチュエータを電動機による液体ポンプで直接制御することができるとともに、簡単な構成で、安全性、信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧多重駆動装置およびゲート制御装置並びに翼状体制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧駆動装置は、タンク、電動機、油圧ポンプ、および、制御弁が一体に組み立てられた油圧ユニットが一般的に知られている。この油圧ユニットは、タンクからの油を電動機により駆動される油圧ポンプで吸引し、油圧ポンプで生じた油圧を方向制御弁、流量制御弁、圧力制御弁、あるいは、その他の弁を用いて圧力源として、油圧ゴムホースあるいは金属配管で接続した油圧シリンダに送り、油圧シリンダを駆動するように構成した油圧ユニットを圧力源とする油圧駆動回路が用いられている。この油圧駆動回路のフェイルセーフとしては、油圧ユニットに２台の電動機と、２台の油圧ポンプを取付けた二重駆動方式としたものが比較的に簡単に製作できるために、フェイルセーフを満足したものとして一般的に用いられている。
【０００３】
このような油圧駆動回路の一例として、図１８に示すような船舶の舵取り装置、および、図１９に示すような水門の開閉装置が知られている。なお、以下の説明においては、同一部品には同一符号を付して詳細の説明は省略する。図１８において、油圧駆動装置からなる船舶の舵取り装置１００は、船舶の舵である被駆動物１０２を駆動するアーム１０４が支点Ｃｏを中心として、アームの両端部１０４ａに揺動自在に連結されている一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８の推力を受けて回動し、被駆動物１０２である舵を左右に作動している。一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８は、中心部に配置された支点Ｃｏに対して対称位置に並列に配置されているとともに、第１の片ロッド形複動シリンダ１０６のロッド側室１０６ａと第２の片ロッド形複動シリンダ１０８のボトム側室１０８ｂとが第１の配管１１０で、また、第１の片ロッド形複動シリンダ１０６のボトム側室１０８ｂと第２の片ロッド形複動シリンダ１０８のロッド側室１０８ａとが第２の配管１１２で接続されている。一対の２本の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８は、たすき掛けに配管して片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８がストロークしたときの供給量と戻り量の油量を同容量として、プッシュプル駆動している例である。
【０００４】
第１の配管１１０および第２の配管１１２は、それぞれその途中に配置されているパイロット操作逆止め弁１１４を介して、方向制御弁１１６に接続されている。パイロット操作逆止め弁１１４は、第１の配管１１０および第２の配管１１２からの戻りパイロット圧力を受けて開動作を行ない方向制御弁１１６を経て、片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８からの戻り油をタンク１１８に戻している。方向制御弁１１６は戻り配管１２０によりタンク１１８に、また、供給配管１２２により第１定容量形油圧ポンプ１２４および第２定容量形油圧ポンプ１２６に接続されている。第１定容量形油圧ポンプ１２４は第１電動機１２８で、および第２定容量形油圧ポンプ１２６は第２電動機１３０で駆動されている。第１定容量形油圧ポンプ１２４および第２定容量形油圧ポンプ１２６のそれぞれの吸込口はタンク１１８に接続され、また、吐出口にはそれぞれ止め弁１３２が配置されている。
【０００５】
上記構成により、常時は、タンク１１８からの油が第１電動機１２８により駆動される第１定容量形油圧ポンプ１２４で吸引され、油圧ポンプで生じた油圧が方向制御弁１１６、パイロット操作逆止め弁１１４を介して片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８の両方に供給されて片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を伸縮し、アーム１０４を回動している。このアーム１０４の回動により、被駆動物１０２の舵が作動し、油圧駆動装置よりなる船舶の舵取り装置１００としている。上記の第１電動機１２８および／あるいは第１定容量形油圧ポンプ１２４が故障した時には、第１定容量形油圧ポンプ１２４の吐出口の止め弁１３２を閉切るとともに、第２電動機１３０および第２定容量形油圧ポンプ１２６の駆動に切り替えられて、第２定容量形油圧ポンプ１２６からの油圧を片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８に供給している。上記のごとく、二重に設置された電動機１２８、１３０と定容量形油圧ポンプ１２４、１２６と止め弁１３２、および１個のタンク１１８と方向制御弁１１６とからなる油圧ユニットの内、通常は一方の油圧ユニットにより、その方向、流量、圧力を制御し、かつ、故障時には他方の油圧ユニットにより、二本の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８をプッシュプル駆動してフェイルセーフとしている。
【０００６】
次に、他の従来例である図１９に示すような水門の開閉装置について説明する。図１９において、油圧駆動装置からなる水門のゲート開閉装置１４０は、ゲート１４２の上方両端部に一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８が並列に配置されており、一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８によりゲート１４２を昇降している。第１の片ロッド形複動シリンダ１０６のロッド側室１０６ａと第２の片ロッド形複動シリンダ１０８のロッド側室１０８ａとが第３の配管１４４と分岐された第４の配管１４４ａとで、また、第１の片ロッド形複動シリンダ１０６のボトム側室１０６ｂと第２の片ロッド形複動シリンダ１０８のボトム側室１０８ｂとが第５の配管１４６と分岐された第６の配管１４６ａとで接続されており、第３の配管１４４と第５の配管１４６の他端は方向制御弁１１６に接続されている。
【０００７】
ロッド側室１０６ａに接続する第３の配管１４４には第１の可変絞り付逆止め弁１４８ａが、分岐された第４の配管１４４ａには第２の可変絞り付逆止め弁１４８ｂが、また、ボトム側室１０６ｂに接続する第５の配管１４６には第３の可変絞り付逆止め弁１４８ｃが、分岐された第６の配管１４６ａには第４の可変絞り付逆止め弁１４８ｄが配置されている。方向制御弁１１６には、前記の船舶の舵取り装置１００と同様に構成される第１定容量形油圧ポンプ１２４および第２定容量形油圧ポンプ１２６に接続されており、第１定容量形油圧ポンプ１２４は第１電動機１２８で、および第２定容量形油圧ポンプ１２６は第２電動機１３０で駆動されている。また、戻り配管１２０はタンク１１８に接続され、吐出口には止め弁１３２が配置されている。
【０００８】
上記構成により、水門のゲート開閉装置１４０は、開閉時にゲート１４２が傾斜しないように一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を同期運転する必要がある。このため、片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を同期運転するために、ロッド側に装着した第１の可変絞り付逆止め弁１４８ａおよび第２の可変絞り付逆止め弁１４８ｂと、ヘッド側に装着した第３の可変絞り付逆止め弁１４８ｃおよび第４の可変絞り付逆止め弁１４８ｄとをそれぞれ手動で調整して、メータインおよびメータアウトの回路の流量を同じにしてシリンダ速度を同期させてゲート１４２を平行に昇降している。このとき、常時は、前記の船舶の舵取り装置１００と同様に、第１電動機１２８で第１定容量形油圧ポンプ１２４を駆動し、油圧源を得て片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を同期運転させ、故障時には、第１定容量形油圧ポンプ１２４の吐出口の止め弁１３２を閉切るとともに、第２電動機１３０および第２定容量形油圧ポンプ１２６の駆動に切り替えられて、第２定容量形油圧ポンプ１２６からの油圧を片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８に供給し、フェイルセーフとしている。
【０００９】
又、上記のゲート開閉装置１４０で片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８の同期運転を容易にしたものとしては、図２０に示すように、分流器を挿入したものがある。図２０において、他例の第１ゲート開閉装置１４０Ａは、それぞれのロッド側室１０６ａ、１０８ａが分流器１５０を介して第７の配管１５２で接続されており、第７の配管１５２の他端は方向制御弁１１６に接続されている。分流器１５０は、２台のギヤポンプ１５０ａ、１５０ｂをタンデムに接続し、この第１のギヤポンプ１５０ａと第２のギヤポンプ１５０ｂはそれぞれ第７の配管１５２に対してインレット側でパラレルに接続されている。また、アウトレット側では、第１のギヤポンプ１５０ａは第８の配管１５２ａでロッド側室１０６ａに、第２のギヤポンプ１５０ｂは第９の配管１５２ｂでロッド側室１０８ａに接続されている。また、それぞれのボトム側室１０６ｂ、１０８ｂには、方向制御弁１１６に接続されている第１０の配管１５４が分岐され、それぞれの第１１の配管１５４ａが接続されている。
【００１０】
上記構成により、他例の第１ゲート開閉装置１４０Ａは、開閉時にゲート１４２が傾斜しないように一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を同期運転するために、インレット側の第７の配管１５２に対して油圧を供給すると、第１のギヤポンプ１５０ａと第２のギヤポンプ１５０ｂとが同期して回転する。その結果、第１のギヤポンプ１５０ａと第２のギヤポンプ１５０ｂから同量の油圧が吐出され、アウトレット側の流量を同じにして一対の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８に供給されて、シリンダ速度を揃えてゲート１４２を平行に昇降している。このとき、常時は、前記のゲート開閉装置１４０と同様に、第１電動機１２８で第１定容量形油圧ポンプ１２４を駆動し、油圧源を得て片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を同期運転させ、故障時には、第１定容量形油圧ポンプ１２４の吐出口の止め弁１３２を閉切るとともに、第２電動機１３０および第２定容量形油圧ポンプ１２６の駆動に切り替えられて、第２定容量形油圧ポンプ１２６からの油圧を片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８に供給し、フェイルセーフとしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の油圧ユニットと船舶の舵取り装置では、２台の電動機と、２台の油圧ポンプとを取付けた二重駆動方式としたものであり、常時は１台の電動機と油圧ポンプとを使用し、それが故障したときに他の１台の電動機と油圧ポンプとの予備に切り替えて、油圧ユニットと船舶の舵取り装置の作動を続行してフェイルセーフとしている。しかしながら、油圧ユニットと船舶の舵取り装置では、電動機と油圧ポンプ以外の方向制御弁、流量制御弁、圧力制御弁、その他の弁、あるいは、分流器は１個のみが用いられているために、この1個の機器が故障した場合には使用不能となり信頼性が劣るという問題がある。
【００１２】
また、水門の開閉装置では、常時は２台の電動機と油圧ポンプとを用いて使用する場合と、前記の油圧ユニットと同様に常時は１台の電動機と油圧ポンプとを用いて他の１台は予備として使用する場合がある。常時、１台の電動機と油圧ポンプとを用いる場合には、前記と同様に、他の１個使用している他の弁が故障した場合には使用不能となり信頼性が劣り、常時は２台の電動機と油圧ポンプとを用いて使用する場合では、電動機と油圧ポンプとが固定した回転速度および定容積形を使用しているため、１台が故障すると油圧の流量が半分になりゲートの昇降速度も半分になってしまうという問題がある。また、流量の制御が可変絞り付逆止め弁、又は、分流器の機械的な分流能力に頼っており、オープンループ方式となっているため、油温のバラツキ又は経年変化により同期性が損なわれることが多く、ゲートの平行性の精度が悪くなるという問題がある。上記の油圧ユニット、船舶の舵取り装置、あるいは、水門の開閉装置では、電動機と油圧ポンプ以外に、方向制御弁、流量制御弁、圧力制御弁、その他の弁、あるいは、分流器の複数の機器が使用されているとともに、常時油圧ポンプを回転させているため、シリンダが仕事をしていないときは、図示されていないリリーフ弁を介して油圧ポンプにより作り出された圧油がタンクへ戻されている。エネルギーを持った圧油がタンクへ戻されるということは、そのエネルギーが熱エネルギーに変換され、油温上昇をもたらす。したがつて、エネルギー効率が極めて低く、かつ、そのための作動油の上昇とその冷却も必要になり、装置が複雑になるとともに、ランニングコストのアップとなっている。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、制御弁を用いることなく液圧アクチュエータの押し引き、ロッド速度、ロッド推力を液体ポンプにより直接制御できる直接制御方式で、片ロッド形複動シリンダを駆動するときに、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧多重駆動装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る液圧多重駆動装置は、回動自在な被駆動物に取り付けられ、液圧により互いに押し合う境界を共有する第１室と第２室とを有し、前記第１室及び前記第２室の液圧比の変化により発生する前記境界の平衡位置を変化させる力を推力として前記被駆動物に伝達する一対のアクチュエータと、各アクチュエータに接続され、前記第１室及び前記第２室のいずれか一方を液体の吸入側とし前記一方の反対側の他方を液体の吐出側として液体を供給するとともに回転方向を切り替えることにより前記吸入側と前記吐出側とを相互に切替可能とされ、回転速度に応じた吐出量を吐出可能な定容量形液体ポンプと、一対の前記定容量形液体ポンプを同期して切替駆動させ、前記一対のアクチュエータの合力により前記被駆動物を回動させる制御部と、を備えた液圧多重駆動装置であって、前記定容量形液体ポンプには、前記定容量形液体ポンプの回転方向及び回転速度を制御可能な電動機が接続され、前記電動機は、前記制御部から入力される電圧により回転可能とされ、前記電圧の正負に基づいて互いに異なる回転方向に回転することにより前記定容量形液体ポンプの回転方向を切替可能とされ、前記電圧の大きさに応じた回転速度で回転することにより前記定容量形液体ポンプをその回転速度で回転可能とされ、前記制御部は、一対の前記電動機のうちの一方の前記電動機と他方の前記電動機とにそれぞれ正負が互いに異なる電圧を出力して一対の前記定容量形液体ポンプの回転方向が互いに逆方向となるように一対の前記定容量形液体ポンプを切替駆動させることにより、前記一対のアクチュエータをプッシュプル駆動させて前記被駆動物を回動可能とされ、前記制御部には、前記被駆動物の設定角度を表す角度指令信号を出力するコントローラと、前記被駆動物の回動角度を表す角度信号を出力する角度検出器と、が設けられ、前記角度指令信号と前記角度信号の差分の正負に基づいて前記電動機に出力する前記電圧の正負を切り替えることにより前記定容量液体ポンプの吐出方向を切替制御可能とし、前記差分の大きさに基づいて前記電動機に出力する前記電圧の大きさを制御することにより前記定容量形液体ポンプの吐出量を制御可能とすることを特徴とする。また、各アクチュエータには、前記第１室と前記第２室とを互いに接続するとともにその接続の開閉が可能な弁が取り付けられ、前記制御部は、前記定容量形液体ポンプ及び前記電動機のうち、故障した前記定容量形液体ポンプ及び前記電動機を検出可能とされ、前記弁のうち、故障した前記定容量形液体ポンプまたは前記電動機が駆動対象とする前記アクチュエータに接続する前記弁を開放可能とすることを特徴とする。
【００１６】
各液体ポンプと前記アクチュエータとの間の管路には、液体ポンプとアクチュエータとを連通、遮断する弁を設けることが望ましい。また、アクチュエータは片ロッド形複動シリンダであってよく、液体ポンプとアクチュエータとの間の管路に、アクチュエータの作動に伴って管路中に液体の過不足が生じたときに、過不足の量に応じて液体を排出または補充する液量補償回路を設ける必要がある。さらに、被駆動物の駆動量を検出する駆動検出器と、前記被駆動物を所定位置に駆動する与えられた駆動指令信号と、前記駆動検出器の出力信号とに基づいて前記各電動機を制御し、前記被駆動物を前記所定位置に停止させる制御部とから構成されている。また、前記アクチュエータは、前記第１室と前記第２室とを互いに分離するとともに前記第１室及び前記第２室のいずれか一方を貫通して前記被駆動物に接続するロッドを有し、前記制御部は、前記ロッドの容積に対応して、前記アクチュエータの伸長時と縮小時において前記電圧の大きさを前記電圧の正負により互いに異ならせることにより前記電動機の回転速度に差を設ける構成を有している。
【００１７】
そして、本発明に係るゲート制御装置は、上記した液圧多重駆動装置によって、流体路に配置したゲート又は弁体を駆動することを特徴としている。また、本発明に係る翼状体制御装置は、上記した液圧多重駆動装置によって船舶に揺動自在に設けた翼状体を駆動することを特徴としている。
【００１８】
【作用】
上記構成によれば、液圧多重駆動装置は、両方向に液体を吐出可能な液体ポンプ（例えば、定容量形液体ポンプ、又は一方向回転二方向吐出可変容量形液圧ポンプ）を電動機によって回転させて液圧を発生させるとともに、液体ポンプからの液圧を直接アクチュエータに供給し、アクチュエータを駆動する閉回路を構成している。電動機および液体ポンプは両方向に回転可能であり、回転方向に応じて液体ポンプからの液圧をアクチュエータの一方と他方との入口、例えば液圧シリンダのロッド室（第１室及び第２室のいずれか一方）あるいはボトム室（第１室及び第２室のいずれか一方の残りの他方）のいずれかに供給し、液圧アクチュエータを往複動させている。このとき、液圧アクチュエータが片ロッド形複動シリンダの場合には、片ロッドの往複動に伴って片ロッド容積分に相当する液体の不足あるいは過剰が生ずる。このロッド容積分の液体の不足あるいは過剰は、ロッド室あるいはボトム室に配設されている管路（配管）間に配設された液量補償回路により行っている。これにより、例えば定容量形液体ポンプからの液圧を直接片ロッド形複動シリンダに供給する閉回路の直接制御方式でも、制御弁を用いることなく液圧アクチュエータの押し引き、ロッド速度、ロッド推力を液体ポンプにより直接制御できる。この直接制御方式においては、１個の被駆動物に多重に複数の液圧アクチュエータを連結するとともに、それぞれの液圧アクチュエータに電動機により駆動される１個の液体ポンプから液圧を供給して１個の被駆動物を多重の合力で駆動する場合と、１個の液圧アクチュエータにそれぞれが電動機により駆動される複数の液体ポンプを並列に接続し、各ポンプからの流量を多重に供給し被駆動物を多重の液体ポンプの液圧で駆動する場合の、いずれかの液圧多重駆動装置が構成できる。このとき、１個の被駆動物を多重に複数の液圧アクチュエータで駆動させる時には、電動機の回転速度、あるいは、液圧ボンプの吐出量を制御することにより被駆動物を同期した速度で駆動している。この液圧多重駆動装置では、１個の被駆動物を多重の液圧アクチュエータの合力で駆動する場合には、故障した側の液体ポンプからアクチュエータへの液圧の供給を停止し、他方の液体ポンプからアクチュエータへの液圧の供給を続行することにより、他方の液圧アクチュエータのみで１個の被駆動物を駆動する。また、１個の液圧アクチュエータに複数の液体ポンプから流量を並列に多重に供給する場合には、故障した側の液体ポンプからアクチュエータへの液圧の供給を停止し、他方の液体ポンプから液圧アクチュエータへの液体の供給を続行することにより他方の液体ポンプのみで１個の液圧アクチュエータを駆動する。このように、前記の液圧多重駆動装置では、いずれも簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。また、複数の液体ポンプのうちいずれかが駆動不能となった場合に、駆動不能となった液体ポンプに接続するアクチュエータに接続する弁（後述の第１電磁切替弁）を開放すると、そのアクチュエータはフローティング状態となり、外力により抵抗なく作動することになる。よって、駆動不能となった液体ポンプに接続するアクチュエータが残りのアクチュエータの駆動に干渉して被駆動物の駆動が不能となる事態を回避させることができる。したがって、駆動不能となった液体ポンプを回復させなくても引き続き被駆動物の駆動を行うことができる。さらに前記弁を液体ポンプ及び電動機の故障を検知可能な制御部により開放させることにより、故障後も中断することなく、残りのアクチュエータにより引き続き被駆動物の駆動を行うことができる。また、被駆動物を所定位置に駆動するために入力された指令信号と、駆動検出器の検出した被駆動物の駆動量とを比較し、被駆動物を所定位置に停止させる制御部とを設けることにより、シリンダなどのアクチュエータを介して被駆動物を所定位置に正確に停止させる位置制御が行える。そして、制御部は、前記角度指令信号と前記角度信号の差分の正負に基づいて前記電動機に出力する前記電圧の正負を切り替えることにより前記定容量液体ポンプの吐出方向を切替制御可能とし、前記差分の大きさに基づいて前記電動機に出力する前記電圧の大きさを制御することにより定容量形液体ポンプの吐出量を制御可能とする。これにより、角度指定信号に相当する方向に被駆動体（アーム）を容易に、迅速に回動することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る液圧多重駆動装置およびゲート制御装置並びに翼状体制御装置の好ましい実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る液圧多重駆動装置の説明図である。なお、以下の実施形態では、従来例と同一部品には同一符号を付して詳細の説明は省略する。図１において、液圧多重駆動装置を有する船舶の舵取り装置１は、被駆動物１０２である舵に連結してあって、翼状体制御装置を構成している。舵取り装置１は、翼状に形成した被駆動物（舵）１０２を左右に駆動する駆動部３と、駆動部３に接続して液圧を供給し作動させる液圧回路部５と、および、駆動部３と液圧回路部５とを制御する制御部７とからなっている。駆動部３は、被駆動物１０２と、アーム１０４と、および、アクチュエータである一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とからなっている。駆動部３は、被駆動物１０２を駆動するアーム１０４が支点Ｃｏを中心として、アームの両端部１０４ａに揺動自在に連結されている一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８との推力を受けて回動し、被駆動物１０２である舵を左右に作動している。一対のそれぞれの第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、中心部に配置された支点Ｃｏに対して対称位置に並列に配置されている。
【００２０】
以下では、第１片ロッド形複動シリンダ１０６および第２片ロッド形複動シリンダ１０８は、同じ回路により構成されているため、第１片ロッド形複動シリンダ１０６の回路構成について説明する。また、以下の第１実施形態では、同じ部品でも必要に応じて、第１片ロッド形複動シリンダ１０６に関連する部品には第１とａの符号を、第２片ロッド形複動シリンダ１０８に関連する部品には第２とｂの符号を付与して説明する。
【００２１】
液圧回路部５は、管路であるロッド側配管１２（一方側配管１２）と、ボトム側配管１４（他方側配管１４）と、定容量形液体ポンプ１６と、液量補償回路２２、および、電動機１８とからなっている。第１片ロッド形複動シリンダ１０６は、一方の入口を設けたロッド室１０６ａがロッド側配管１２を介して定容量形液体ポンプ１６の一方の吐出口に接続され、また、他方の入口を有するボトム室１０６ｂがボトム側配管１４を介して定容量形液体ポンプ１６の他方の吐出口に接続されている。ロッド側配管１２およびボトム側配管１４は、それぞれ定容量形液体ポンプ１６に接続されている。定容量形液体ポンプ１６は、定容積（ｃｃ／ｅｖ）型により構成されるとともに、時計方向および反時計方向の両方向に回転可能であり、回転方向および回転速度に応じて両方向に所定の液圧を吐出する。また、定容量形液体ポンプ１６は、電動機１８に接続されており、零回転から所定の回転速度まで可変速の駆動を受けている。電動機１８は、例えば、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ、あるいは、誘導電動機等を用いており、サーボ増幅器２０からの正電流あるいは負電流を受けて両方向に回転可能としている。電動機１８は、零回転から所定の回転速度まで可変速に両方向に回転し、定容量形液体ポンプ１６を駆動している。
【００２２】
定容量形液体ポンプ１６と第１片ロッド形複動シリンダ１０６との間に設けたロッド側配管１２およびボトム側配管１４との間には、詳細は後述する液量補償回路２２が設けられている。また、液量補償回路２２の第３ロッド用配管２４はタンク１１８に接続されている。液量補償回路２２はストロークするロッドの容積分の液量を補充あるいは排出している。例えば、第１片ロッド形複動シリンダ１０６が伸長する時には、ストロークに応じたロッドの容積分だけロッド室１０６ａの中の液量が不足する。このため、液量補償回路２２は、タンク１１８から第３ロッド用配管２４を経て、不足分が吸引（実線の矢印Ｓｕ）され補充される。また、第１片ロッド形複動シリンダ１０６が縮小する時には、ストロークに応じたロッドの容積分だけヘッド室１０６ｂの中の液量が余剰する。このため、液量補償回路２２は、ヘッド室１０６ｂからボトム側配管１４を経由して余剰の液量を受けて第３ロッド用配管２４に排出し（点線の矢印Ｆｅ）、タンク１１８に戻すようにしている。
【００２３】
また、ロッド側配管１２およびボトム側配管１４との間には、コントローラ３２に接続して指令信号を受けて作動する２ポート２位置第１電磁切換弁２８が設けられている。以下、ロッド側配管１２およびボトム側配管１４との間に設けた２ポート２位置電磁切換弁２８は、第１を付して第１電磁切換弁２８と呼び、また、後述するロッド側配管１２およびボトム側配管１４上にそれぞれ配置した２ポート２位置電磁切換弁２８は、第２とＡとを付して、２ポート２位置第２電磁切換弁２８Ａ（以下では、説明を簡略化するため第２電磁切換弁２８Ａと記す）と呼ぶ。
【００２４】
第１電磁切換弁２８は、通常使用時には閉位置（イ）にあり、ロッド側配管１２とボトム側配管１４との間を遮断している。また、第１電磁切換弁２８は、定容量形液体ポンプ１６あるいは／および電動機１８が故障時にはコントローラ３２からの指令信号を受けて開位置（ロ）に切り替わり、ロッド側配管１２とボトム側配管１４との間を接続する。このために、定容量形液体ポンプ１６あるいは／および電動機１８の故障時には、電動機１８を停止するとともに、第１電磁切換弁２８を開位置に切り替える。これにより、故障時に、第１片ロッド形複動シリンダ１０６は、ロッド室１０６ａとボトム室１０６ｂとが第１電磁切換弁２８の開位置を介して連通され、第１片ロッド形複動シリンダ１０６はフローティング状態になり外力により抵抗なく作動し、アーム１０４は第２片ロッド形複動シリンダ１０８の作動により回動することができる。上記において、電動機１８の故障は、図示しない電流計あるいは電圧計、液圧ポンプ１６の故障は図示しない流量計あるいは液圧計等により検出し、更に、電動機１８および液圧ポンプ１６の回転音等を検出して故障の有無を判断し、その結果をコントローラに伝達している。
【００２５】
制御部７は、サーボ増幅器２０と、加算器３０と、コントローラ３２と、および、角度検出器３６とからなっている。サーボ増幅器２０は、加算器３０を介してコントローラ３２に接続されている。コントローラ３２には、図示しない船舶の操舵装置に連動する舵角検出器となる角度設定器３４が付設されていて、舵である被駆動物１０２の旋回方向、旋回角度Θｉが角度設定器３４の出力信号に応じて変化する。コントローラ３２は、被駆動物１０２を所定位置に駆動する駆動指令信号として、操舵装置の操舵量に応じた角度設定器３４からの角度指令信号Θｉを受け、角度指令信号Θｉに応じて、第１電動機１８ａを回転する第１サーボ増幅器２０ａと、第２電動機１８ｂを回転する第２サーボ増幅器２０ｂとに、加算器３０を経由して異なった正・負電流を流す指令を出力する。例えば、被駆動物１０２を時計方向（矢印Ｗａ）に回動する場合に、第１電動機１８ａを回転する第１サーボ増幅器２０ａには第１加算器３０ａを介して正電流（＋電流）を印加し、第２電動機１８ｂを回転する第２サーボ増幅器２０ｂには第２加算器３０ｂを介して負電流（−電流）を印加する。
【００２６】
これにより、第１電動機１８ａは時計方向に回転し、第１定容量形液体ポンプ１６ａからの液圧が第１片ロッド形複動シリンダ１０６のヘッド室１０６ｂに供給されて、第１片ロッド形複動シリンダ１０６が伸長し、アーム１０４を押し動作になっている。また、反対に、第２電動機１８ｂは反時計方向に回転し、第２定容量形液体ポンプ１６ｂからの液圧が第２片ロッド形複動シリンダ１０８のロッド室１０８ａに供給されて、第２片ロッド形複動シリンダ１０８が縮小し、アーム１０４を引き動作になっている。このとき、第１片ロッド形複動シリンダ１０６は伸長することにより、ロッドの容積分だけ不足し、また、第２片ロッド形複動シリンダ１０８は縮小することによりロッドの容積分だけ余剰する。このため、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と、第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、そのロッドの容積分だけ第１定容量形液体ポンプ１６ａの吐出量を増加させる必要があり、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとの回転速度に差を設ける必要がある。
【００２７】
したがって、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとの回転速度を制御する第１サーボ増幅器２０ａと第２電動機１８ｂとに入る電流は、リニアな利得特性を有するサーボ増幅器ではなく、非直線的な特性を有するサーボ増幅器を用いている。この第１片ロッド形複動シリンダ１０６の伸長と、第２片ロッド形複動シリンダ１０８の縮小との多重の合力が同期してアーム１０４に作用し、被駆動物１０２を時計方向（矢印Ｗａ）に容易に回動する。この回動している回動角度Θｆはアーム１０４に付与されたロータリエンコーダ等の駆動検出器となる角度検出器３６により逐次検出される。
【００２８】
角度検出器３６は、被駆動物１０２の駆動量である回動角度を検出し、回動角度に応じた角度信号Θｆを第１加算器３０ａに負信号（−電流）を、第２加算器３０ｂに正信号（＋電流）を出力する。角度検出器３６で検出された角度信号Θｆが設定された角度指令信号Θｉに概略一致する角度まで回転すると、検出された角度信号Θｆと設定された角度指令信号Θｉとの差がなくなり、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとが停止し、設定される角度指令信号Θｉが変動しない限り、被駆動物１０２、即ち、舵はその角度を保持する。このとき、被駆動物１０２の駆動量である回動角度を駆動検出器である角度検出器３６で検出し、制御部７の加算器３０で第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂの回転速度を制御し、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とが同期した速度で移動するように、第１定容量形液体ポンプ１６ａと第２定容量形液体ポンプ１６ｂとの吐出量を制御している。
【００２９】
次に、船舶の舵取り装置１の作動について説明する。先ず、操作員が操舵装置を操作（操舵）すると、角度設定器３４は、操舵装置の舵角量に応じた角度指定信号Θｉをコントローラ３２に送信する。コントローラ３２は、角度指令信号Θｉを第１加算器３０ａおよび第２加算器３０ｂと、第１サーボ増幅器２０ａおよび第２サーボ増幅器２０ｂとを経由して、第１電動機１８ａおよび第２電動機１８ａｂにそれぞれ異なった正・負電流の指令を出力し、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとを起動するとともに、両者を相互に逆方向に回転する。第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとは、回転速度が零から所定の回転速度まで迅速に上昇し、第１定容量形液体ポンプ１６ａと第２定容量形液体ポンプ１６ｂとを回転させて液圧を発生させる。第１定容量形液体ポンプ１６ａの液圧は、角度設定器３４の角度指令信号Θｉに相当する第１片ロッド形複動シリンダ１０６のロッド室１０６ａあるいはヘッド室１０６ｂのいずれかに供給されて、第１片ロッド形複動シリンダ１０６を伸長あるいは縮小する。反対に、第２定容量形液体ポンプ１６ｂの液圧は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６に供給された反対側に当たる第２片ロッド形複動シリンダ１０８のロッド室１０８ａあるいはヘッド室１０８ｂのいずれかに供給されて、第２片ロッド形複動シリンダ１０８を第１片ロッド形複動シリンダ１０６とは反対の方向である縮小あるいは伸長する。これにより、アーム１０４は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６により伸長力あるいは縮小力のいずれかと、また、第２片ロッド形複動シリンダ１０８により反対の方向の縮小力あるいは伸長力との多重の合力を受けて、角度設定器３４の角度指令信号Θｉに相当する方向にアーム１０４を容易に、迅速に回動することができる。このとき、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは伸長あるいは縮小することにより、ロッドの容積分だけ不足あるいは余剰する。このため、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と、第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、そのロッドの容積分だけ第１定容量形液体ポンプ１６ａあるいは第２定容量形液体ポンプ１６ｂのいずれかの吐出量を増加させる必要があり、コントローラ３２からの指令信号により、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとの回転速度に差を設けている。これにより、液量補償回路２２は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６あるいは第２片ロッド形複動シリンダ１０８への補充、あるいは排出する液量を少なくすることが出来る。
【００３０】
アーム１０４の回動している回動角度Θｆはアーム１０４に付与された角度検出器３６により逐次検出される。角度検出器３６は、検出した回動角度に応じた角度信号Θｆを第１加算器３０ａに負信号（−電流）を、第２加算器３０ｂに正信号（＋電流）を出力する。角度検出器３６で検出された角度信号Θｆが設定された角度指令信号Θｉに概略一致する角度まで回転すると、検出された角度信号Θｆと設定された角度指令信号Θｉとの差がなくなり、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとが停止し、アーム１０４を正確な位置に制御が行える。また、アーム１０４は、設定される角度指令信号Θｉが変動しない限り、アーム１０４、即ち、舵はその角度を保持する。また、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、制御部７の加算器３０の指令で液圧ポンブの吐出量が制御されることにより、同期した速度で回転するために被駆動物のアーム１０４は大きな回転力を受けて回転する。
【００３１】
上記のごとく、船舶の舵取り装置１は、定容量形液体ポンプ１６からの液圧をそれぞれに接続された各片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８に直接供給するとともに、複数の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８を１個の被駆動物１０２に連結し、複動シリンダの多重の合力により被駆動物１０２を駆動している。この直接制御方式でも、船舶の舵取り装置１は、制御弁を用いることなく片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８の押し引き、ロッド速度、ロッド推力を複数の定容量形液体ポンプ１６により直接制御できる。この直接制御方式においては、１個のアーム１０４を作動させる複数の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８のそれぞれに、定容量形液体ポンプ１６から独立して液圧を供給するようにしているため、例えば一方が故障した場合に、故障した側の定容量形液体ポンプ１６からの液圧を停止し、他方の定容量形液体ポンプ１６から他方の片ロッド複動シリンダに液圧を続行して供給することにより、アーム１０４を回動することができ、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。
【００３２】
なお、前記実施の形態においては、アクチュエータが片ロッド形複動シリンダ１０６である場合について説明したが、アクチュエータは両ロッド形のシリンダであってもよい。また、前記実施の形態においては、アクチュエータがシリンダである場合について説明したが、被駆動物を回転させるような場合、アクチュエータは両方向に回転可能な油圧モータなどの液圧モータなどであってもよい。また、上記では可変の電動機１８と定容量形液体ポンプ１６とを用いた例を説明したが、一定の回転速度の電動機と可変容量形液体ポンプとを用いて構成し、コントローラ３２からの指令信号により、電動機の回転方向と可変容量形液体ポンプの吐出量の制御、あるいは、電動機の回転方向を一定にして可変容量形液体ポンプの吐出方向と吐出量を制御するようにしても良い。以下の説明においては記載は省略するが、同様に一定の回転速度の電動機と可変容量形液体ポンプとを用いて構成することができる。また、制御する被駆動物１０２である翼状体が舵である船舶の舵取り装置１を用いて説明したが、翼状体が船舶に揺動自在に設けたフィンスタビライザである場合の制御にも適用することができる。
【００３３】
図２は本発明の第２実施形態に係る液圧多重駆動装置の説明図である。なお、第１実施形態と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
第１実施形態では、駆動部３のアーム１０４は、両端部１０４ａに揺動自在に連結されている一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８との多重の推力を受けて回動している。また、液圧回路部５は、ロッド側配管１２とボトム側配管１４との間には、第１電磁切換弁２８が設けられており、通常使用時には閉位置（イ）に、定容量形液体ポンプ１６あるいは／および電動機１８の故障時には開位置（ロ）に切り替わっている。更に、制御部７の第１サーボ増幅器２０ａには第１加算器３０ａを介して正電流（＋電流）を、また、第２サーボ増幅器２０ｂには第２加算器３０ｂを介して負電流（−電流）を印加し、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとは反対方向に回転させている。これにより、アーム１０４は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６により伸長力あるいは縮小力のいずれかと、また、第２片ロッド形複動シリンダ１０８により反対の方向の縮小力あるいは伸長力との同期した多重の合力を受けて、角度指令信号Θｉに相当する方向に容易に、迅速に回動することができる。
【００３４】
これに対して、図２の第２実施形態では、液圧多重駆動装置を有する第１船舶の舵取り装置１Ａの第１駆動部３Ａは、第１アーム４０が支点Ｃｏを中心とし回動自在となっており、その一端部４０ａに揺動自在に連結されている1個の第３片ロッド形複動シリンダ４２の推力を受けて回動し、被駆動物１０２である舵を左右に作動している。1個の第３片ロッド形複動シリンダ４２には、複数の第１液圧回路部５Ａ（図示では左右に示している）が接続されている。この第１液圧回路部５Ａは、第１実施形態と同様に、ロッド側配管１２と、ボトム側配管１４と、定容量形液体ポンプ１６と、液量補償回路２２、および、電動機１８とからなっている。これにより、1個の第３片ロッド形複動シリンダ４２は、複数の第１液圧回路部５Ａの定容量形液体ポンプ１６からの流量を多重に受けて、被駆動物１０２を駆動する。しかし、第２実施形態では、２ポート２位置第２電磁切換弁２８Ａ（以下、前記のように第２電磁切換弁２８Ａと記す）がロッド側配管１２およびボトム側配管１４にそれぞれ配置されており、通常使用時には開位置（ハ）に、定容量形液体ポンプ１６あるいは／および電動機１８の故障時には閉位置（ニ）に切り替わっている。
【００３５】
更に、第１制御部７Ａは、サーボ増幅器２０と、加算器３０と、第１コントローラ３２Ａと、および、第１角度検出器３６Ａとからなっている。第１コントローラ３２Ａは、角度設定器３４から操舵装置の操作量（操舵量）に応じた操舵装角度指令信号Θｉが入力し、角度指令信号Θｉに応じて、両方の電動機１８を回転するサーボ増幅器２０に加算器３０を経由して同じ正電流あるいは負電流を流す指令を出力する。例えば、被駆動物１０２を時計方向（矢印Ｗａ）に回動する場合に、両側に図示した第１液圧回路部５Ａの電動機１８を回転するサーボ増幅器２０には加算器３０を介して正電流（＋電流）を印加する。これにより、電動機１８は時計方向に回転し、両方の定容量形液体ポンプ１６からの液圧が第３片ロッド形複動シリンダ４２のヘッド室４２ｂに多重に供給されて、第３片ロッド形複動シリンダ４２が伸長し、第１アーム４０を押し動作になっている。この第３片ロッド形複動シリンダ４２の伸長により、被駆動物１０２を時計方向（矢印Ｗａ）に容易に回動する。この回動している回動角度Θｆはアーム１０４に付与された第１角度検出器３６Ａにより逐次検出される。第１角度検出器３６Ａは、検出した回動角度に応じた角度信号Θｆを加算器３０に負信号（−電流）を出力する。第１角度検出器３６Ａで検出された角度信号Θｆが設定された角度指令信号Θｉに概略一致する角度まで回転すると、検出された角度信号Θｆと設定された角度指令信号Θｉとの差がなくなり、電動機１８が停止し、設定される角度指令信号Θｉが変動しない限り、被駆動物１０２、即ち、舵はその角度を保持する。
【００３６】
上記構成により、次に船舶の舵取り装置１Ａの作動について説明する。第１コントローラ３２Ａは、角度設定器３４が出力した、操舵装置の操作量（操舵量）に応じた角度指令信号Θｉを加算器３０、サーボ増幅器２０を経由して、電動機１８にそれぞれ同じ正・負電流のいずれかの指令を出力し、電動機１８を同じ方向に起動するとともに回転する。電動機１８は、回転速度が零から所定の回転速度まで迅速に上昇し、定容量形液体ポンプ１６を回転させて液圧を発生させる。定容量形液体ポンプ１６の液圧は、第１角度設定器３４Ａの角度指令信号Θｉに相当する第３片ロッド形複動シリンダ４２のロッド室４２ａあるいはヘッド室４２ｂのいずれかに供給されて、第３片ロッド形複動シリンダ４２を伸長あるいは縮小する。これにより、第１アーム４０は、第３片ロッド形複動シリンダ４２により伸長力あるいは縮小力のいずれかを受けて、第１角度設定器３４Ａの角度指令信号Θｉに相当する方向に第１アーム４０を容易に、迅速に回動することができる。このとき、第３片ロッド形複動シリンダ４２は伸長あるいは縮小することにより、ロッドの容積分だけ不足あるいは余剰するが、それぞれの液量補償回路２２から補充あるいは排出する。第１アーム４０の回動は、前記のように第１角度検出器３６により逐次検出され、検出した回動角度に応じた角度信号Θｆを加算器３０に出力する。検出された角度信号Θｆが設定された角度指令信号Θｉに概略一致する角度まで回転すると、検出された角度信号Θｆと設定された角度指令信号Θｉとの差がなくなり、両方の電動機１８が停止し、第１アーム４０を正確な位置で停止する制御が行える。第１実施形態と同様に、第１アーム４０は、設定される角度指令信号Θｉが変動しない限り、第１アーム４０、即ち、舵はその角度を保持する。
【００３７】
図２に示す第２実施形態で、フェイルセーフ方式は第２電磁切換弁２８Ａをロッド側配管１２およびボトム側配管１４にそれぞれ配置して、定容量形液体ポンプ１６あるいは／および電動機１８の故障時には閉位置（ニ）に切り替わるようにしたが、図３に示すフェイルセーフ方式の他回路５Ｂの一部では、ダブルパイロットオペレートチェック弁３８をロッド側配管１２およびボトム側配管１４にそれぞれ配置して用いるようにしている。例えば、ロッド側配管１２に配置されたダブルパイロットオペレートチェック弁３８はボトム側配管１４からのパイロット圧を受けて開いて、第３片ロッド形複動シリンダ４２の戻り油を定容量形液体ポンプ１６に流している。これにより、定容量形液体ポンプ１６あるいは／および電動機１８の故障時には、電動機１８を停止することで自動的にダブルパイロットオペレートチェック弁３８が回路を遮断する。
【００３８】
上記のごとく、船舶の舵取り装置１Ａは、複数の定容量形液体ポンプ１６からの液圧を１個の第３片ロッド形複動シリンダ４２に直接供給しており、第１実施形態と同様に、この直接制御方式でも、制御弁を用いることなく第３片ロッド形複動シリンダ４２の押し引き、ロッド速度、ロッド推力を多重の定容量形液体ポンプ１６の液体により直接制御できる。この直接制御方式においては、第１アーム４０を作動させる１個の第３片ロッド形複動シリンダ４２に複数の定容量形液体ポンプ１６から液圧を供給する船舶の舵取り装置１Ａにより、故障した側の定容量形液体ポンプ１６からの液圧を停止するとともに、故障した側のロッド側配管１２およびボトム側配管１４の第２電磁切換弁２８Ａを閉じて回路を遮断し、他方の定容量形液体ポンプ１６から液圧を続行して供給することにより、第１アーム４０を作動させることができる。これにより、第１実施形態と同様に、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。
【００３９】
図４は本発明の第３実施形態に係る液圧多重駆動装置の説明図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
【００４０】
第１実施形態では、駆動部３のアーム１０４には、その両端部１０４ａに一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とが揺動自在に連結されるとともに、その両方の複動シリンダ１０６、１０８は並列に配置されている。また、一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８のそれぞれには、各１個の液圧回路部５が接続されている。
【００４１】
第２実施形態では、第１駆動部３Ａの第１アーム４０には、その一端部４０ａに１個の第３片ロッド形複動シリンダ４２が揺動自在に連結されている。１個の第３片ロッド形複動シリンダ４２には、複数の第１液圧回路部５Ａが接続されている。
【００４２】
これに対して、第３実施形態の液圧多重駆動装置を備えた第２船舶の舵取り装置１Ｂは、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて構成されている。第２船舶の舵取り装置１Ｂは、第１実施形態と同様に、駆動部３Ｂのアーム１０４には、その両端部１０４ａに一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とが揺動自在に連結されるとともに、その両方の複動シリンダ１０６、１０８は並列に配置されている。この第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とのそれぞれには、例えば、図示の右側に第１液圧回路部５Ａが接続されており、また、左側には第１液圧回路部５Ａに、ロッド側配管１２およびボトム側配管１４との間に第１電磁切換弁２８が付加された第２液圧回路部５Ｂにより構成されている。図示では、第１液圧回路部５Ａを右側に、第２液圧回路部５Ｂを左側に配置したが、反対に配置しても良い。
【００４３】
制御部７は、第１実施形態と同様に、サーボ増幅器２０と、加算器３０と、コントローラ３２と、および、角度検出器３６とからなっている。コントローラ３２は、角度設定器３４からの操舵量に対応した角度指令信号Θｉに応じて、図示左側に示された第１片ロッド形複動シリンダ１０６側の第１液圧回路部５Ａおよび第２液圧回路部５Ｂに設けられた各々二つの第１電動機１８ａを回転する第１サーボ増幅器２０ａと、図示右側に示された第２片ロッド形複動シリンダ１０８側の第１液圧回路部５Ａおよびに第２液圧回路部５Ｂに設けられた各々二つの第２電動機１８ｂを回転する第２サーボ増幅器２０ｂとに、加算器３０ａ、３０ｂを経由して異なった正・負電流を流す指令を出力する。
【００４４】
次に、第２船舶の舵取り装置１Ｂの作動について説明する。コントローラ３２は、操舵装置の操作量に応じた角度指令信号Θｉを、第１片ロッド形複動シリンダ１０６側の第１加算器３０ａ、第１サーボ増幅器２０ａとを経由して第１電動機１８ａに、および、第２片ロッド形複動シリンダ１０８側の第２加算器３０ｂ、第２サーボ増幅器２０ｂとを経由して第２電動機１８ｂに、それぞれ異なった正・負電流の指令を出力し第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとを逆方向に起動するとともに回転する。第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとは、回転速度が零から所定の回転速度まで迅速に上昇し、第１片ロッド形複動シリンダ１０６側の２個の第１定容量形液体ポンプ１６ａと、第２片ロッド形複動シリンダ１０８側の２個の第２定容量形液体ポンプ１６ｂとを回転させて液圧を発生させる。２個の第１定容量形液体ポンプ１６ａの液圧は、角度設定器３４の角度指令信号Θｉに相当する第１片ロッド形複動シリンダ１０６のロッド室１０６ａあるいはヘッド室１０６ｂのいずれかに供給されて、第１片ロッド形複動シリンダ１０６を伸長あるいは縮小する。反対に、２個の第２定容量形液体ポンプ１６ｂの液圧は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６に供給された反対側に当たる第２片ロッド形複動シリンダ１０８のロッド室１０８ａあるいはヘッド室１０８ｂのいずれかに供給されて、第２片ロッド形複動シリンダ１０８を第１片ロッド形複動シリンダ１０６とは反対の方向である縮小あるいは伸長する。これにより、アーム１０４は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６による伸長力あるいは縮小力のいずれかと、また、第２片ロッド形複動シリンダ１０８による反対方向の縮小力あるいは伸長力の同期した多重の合力を受けて、角度設定器３４の角度指令信号Θｉに相当する方向にアーム１０４を容易に、迅速に回動することができる。このとき、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは伸長あるいは縮小することにより、ロッドの容積分だけ不足あるいは余剰する。このため、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と、第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、そのロッドの容積分だけ２個の第１定容量形液体ポンプ１６ａ、あるいは２個の第２定容量形液体ポンプ１６ｂのいずれかの吐出量を増加させる必要があり、コントローラ３２からの指令信号により、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとの回転速度に差を設けている。これにより、第１実施例と同様に、液量補償回路２２は、第１片ロッド形複動シリンダ１０６あるいは第２片ロッド形複動シリンダ１０８への補充、あるいは排出する液量を少なくすることが出来る。
【００４５】
アーム１０４の回動している回動角度Θｆはアーム１０４に付与された角度検出器３６により逐次検出される。角度検出器３６は、検出した回動角度に応じた角度信号Θｆを第１加算器３０ａに負信号（−電流）を、第２加算器３０ｂに正信号（＋電流）を出力する。角度検出器３６で検出された角度信号Θｆが設定された角度指令信号Θｉに概略一致する角度まで回転すると、検出された角度信号Θｆと設定された角度指令信号Θｉとの差がなくなり、第１電動機１８ａと第２電動機１８ｂとが停止し、アーム１０４を正確な位置に制御が行える。また、アーム１０４は、設定される角度指令信号Θｉが変動しない限り、アーム１０４、即ち、舵はその角度を保持する。また、第１実施例と同様に、第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、制御部７の加算器３０ａ、３０ｂの指令で液圧ポンブの吐出量が制御されることにより、同期した速度で回転するために被駆動物のアーム１０４は大きな回転力を受けて回転する。
【００４６】
これにより、上記船舶の舵取り装置１Ｂの直接制御方式において、通常時は、１個のアーム１０４を作動させる複数の片ロッド形複動シリンダ１０６、１０８のそれぞれに２個の定容量形液体ポンプ１６から液圧を多重に供給される。この船舶の舵取り装置１Ｂにおいて、例えば、第１片ロッド形複動シリンダ１０６側の１個の定容量形液体ポンプ１６ａあるいは／および第１電動機１８ａが故障した場合に、故障した液体ポンプ１６ａからの液圧を停止するとともに、故障した側のロッド側配管１２およびボトム側配管１４の第２電磁切換弁２８Ａを閉じて回路を遮断し、他方の第１液圧回路部５Ａおよび第２液圧回路部５Ｂに設けられた定容量形液体ポンプ１６ｂから液圧を他方側の複動シリンダ１０８に続行して供給することにより、アーム１０４を作動させることができる。または、故障した液体ポンプ１６ａからの液圧を停止するとともに、故障した側のロッド側配管１２およびボトム側配管１４の第２電磁切換弁２８Ａを閉じて回路を遮断し、かつ、他方の第１液圧回路部５Ａおよび第２液圧回路部５Ｂに配設された内の１個の液体ポンプ１６ｂを停止するとともに、その停止したロッド側配管１２およびボトム側配管１４の第２電磁切換弁２８Ａを閉じて回路を遮断することにより、１個のアーム１０４を作動させることができる。これにより、上記と同様に、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。
【００４７】
また、この船舶の舵取り装置１Ｂにおいて、例えば、第１片ロッド形複動シリンダ１０６側の２個の定容量形液体ポンプ１６ａあるいは／および第１電動機１８ａが故障した場合に、故障した液体ポンプ１６ａからの液圧を停止するとともに、故障した側のロッド側配管１２およびボトム側配管１４との間の第１電磁切換弁２８を開いて第１片ロッド形複動シリンダ１０６のロッド室１０６ａとヘッド室１０６ａとの回路を導通してフロート状態とし、他方の第１液圧回路部５Ａおよび第２液圧回路部５Ｂに設けられた定容量形液体ポンプ１６ｂから液圧を他方側の複動シリンダ１０８に続行して供給することにより、アーム１０４を作動させることができる。これにより、上記と同様に、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。
【００４８】
上記の図１から図４における実施形態では、1隻の船舶に1個の被駆動物１０２である舵に連結してある翼状体制御装置を示している。これに対して、図５から図６の実施形態では、1隻の船舶に２個の被駆動物１０２である舵に連結してある翼状体制御装置を示している。なお、図５と図６では、図1および図４の図面に記した記号で示し、詳細な図および説明は図1および図４と同様なため省略する。
【００４９】
図５は、本発明の第４実施形態に係る第３船舶の舵取り装置の回路図である。図５において、舵である２個の第１被駆動物１０２ａに対して２個のアーム１０４を並列（船舶の前後方向）に配設するとともに、それぞれのアーム１０４に直交して一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とを配設している。一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、２個の第１被駆動物１０２ａの間に２個ずつがそれぞれ直列で、そのボトム１０６ｂ、１０８ｂ側を対向（近接）して配設している。
【００５０】
図５（ａ）は、第３船舶の舵取り装置の回路図の一例であり、一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８には、それぞれに図１に示す回路の液圧回路部５が付設して構成されている。２個の第１被駆動物１０２ａには、それぞれ１個の制御部３２が配設されている。それぞれの舵である第１被駆動物１０２ａは、角度設定器３４により旋回方向、旋回角度Θｉが設定されている。また、角度設定器３４は、舵である２個の第１被駆動物１０２ａの旋回方向、旋回角度Θｉを異なる数値に設定することもできる。角度設定器３４は、それぞれの制御部３２に配設はしても良い。
【００５１】
図５（ｂ）は、第３船舶の舵取り装置の回路図の他例であり、一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８には、それぞれに図４に示す回路の第１液圧回路部５Ａおよび第２液圧回路部５Ｂが付設して構成されている。
【００５２】
図６は、本発明の第５実施形態に係る第４船舶の舵取り装置の回路図である。図６において、舵である２個の第１被駆動物１０２ａに対して２個のアーム１０４を直交（船舶の前後方向に直角）に配設するとともに、それぞれのアーム１０４に直交して一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とを配設している。一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８とは、船舶の前後方向に配設されるとともに、並列に配置されている。角度設定器３４は、それぞれの制御部３２に配設はしても良い。
【００５３】
図６（ａ）は、第４船舶の舵取り装置の回路図の一例であり、一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８には、それぞれに図１に示す回路の液圧回路部５が付設して構成されている。２個の第１被駆動物１０２ａには、それぞれ１個の制御部３２が配設されている。それぞれの舵である第１被駆動物１０２ａは、角度設定器３４により旋回方向、旋回角度Θｉが設定されている。また、角度設定器３４は、舵である２個の第１被駆動物１０２ａの旋回方向、旋回角度Θｉを異なる数値に設定することもできる。
【００５４】
図６（ｂ）は、第４船舶の舵取り装置の回路図の他例であり、一対の第１片ロッド形複動シリンダ１０６と第２片ロッド形複動シリンダ１０８には、それぞれに図４に示す回路の第１液圧回路部５Ａおよび第２液圧回路部５Ｂが付設して構成されている。
【００５５】
図７は本発明の第６実施形態に係る液圧多重駆動装置の説明図である。なお、第１実施形態、第２実施形態、および第３実施形態と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。図７において、液圧多重駆動装置を有する水門用開閉装置（ゲート制御装置）５０は、図２における船舶の舵取り装置１Ａを２個合わせた構成とほぼ同じにされており、船舶の舵取り装置１Ａは１個の第３片ロッド形複動シリンダ４２で第１アーム４０を回動するのに対して、水門用開閉装置５０は、後述する一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とで水門を昇降している。水門用開閉装置５０は、水路に配置した水門（ゲート）５２に連結して水門５２を上下方向に昇降する水門駆動部５４と、水門駆動部５４に接続して液圧を供給し作動させる第１液圧回路部５Ａと、および、水門駆動部５４と第１液圧回路部５Ａとを制御する水門用制御部７Ｂとからなっている。水門駆動部５４は、水門５２と、および、液圧アクチュエータである一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とからなっている。水門駆動部５４は、水門５２の上方両端部に揺動自在に取着されている。水門５２は一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２との推力を受けて上下方向に水平に同期して昇降する。一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とのそれぞれには、複数の第１液圧回路部５Ａが接続されている。この第１液圧回路部５Ａは、第２実施形態および第３実施形態と同様に構成されているため説明は省略する。
【００５６】
水門用制御部７Ｂは、サーボ増幅器２０と、加算器３０と、第２コントローラ３２Ｂと、および、各複動シリンダ６０、６０ｂのそれぞれに設けたストロークの位置を検出する位置検出器３６Ｂとからなっている。第２コントローラ３２Ｂには、選択された水門５２の昇降位置を設定する位置設定器５８が付設されている。第２コントローラ３２Ｂは、選択された水門５２の位置設定器５８からの位置指令信号Ｄｉに応じて、両方の電動機１８を回転するサーボ増幅器２０に加算器３０を経由して同じ正電流あるいは負電流を流す指令を出力する。位置検出器３６Ｂは、ロッドに位置スケールを付してそのストロークの位置を検出するように構成でも良く、又、ロッドの位置を検出する他の装置でも良い。水門用開閉装置５０は、例えば、水門５２を上昇（矢印Ｖａ）する場合に、両側に図示した第１液圧回路部５Ａの電動機１８を回転するサーボ増幅器２０には加算器３０を介して正電流（＋電流）を印加する。これにより、電動機１８は時計方向に回転し、両方の定容量形液体ポンプ１６からの液圧が一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とのそれぞれのロッド室６０ａ、６２ａに供給されて、両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２が縮小し、水門５２を上げ動作になっている。この上げ動作している位置Ｄｆは両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２に付与された位置検出器３６Ｂにより逐次検出される。位置検出器３６Ｂは、検出した位置に応じた位置信号Ｄｆを加算器３０に負信号（−電流）を出力する。位置検出器３６Ｂで検出された位置信号Ｄｆが設定された位置指令信号Ｄｉに概略一致する位置まで上昇すると、検出した位置信号Ｄｆと設定した位置指令信号Ｄｉとの差がなくなり、電動機１８が停止し、設定される位置指令信号Ｄｉが変動しない限り、水門５２の位置を保持する。
【００５７】
これにより、上記水門用開閉装置５０の直接制御方式において、通常時は、水門５２を作動させる複数の片ロッド形複動シリンダ６０、６２のそれぞれに２個の定容量形液体ポンプ１６から液圧を供給する。この水門用開閉装置５０において、例えば、水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０側の１個の定容量形液体ポンプ１６が故障した場合に、故障した液体ポンプからの液圧を停止するとともに、他の水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２側に液圧を供給する１個の定容量形液体ポンプ１６を停止する。このために、水門５２は、両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２がそれぞれ各１個の定容量形液体ポンプ１６からの液圧を受けて昇降することができる。この結果、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。また、水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とは、位置検出器３６Ｂで検出された位置信号Ｄｆを受けた水門用制御部７Ｂの加算器３０の指令で液圧ポンブの吐出量、あるいは電動機の回転速度が制御されることにより、被駆動物の水門５２を平行に同期した速度で確実に昇降することができる。
【００５８】
図８は本発明の第７実施形態に係る液圧多重駆動装置の説明図である。なお、第１実施形態乃至第４実施形態と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
【００５９】
図７の第６実施形態に係る水門用開閉装置５０では、水門５２の支持点Ｑａが一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とのそれぞれの下側に配置されており、水門５２は両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２に吊り下げられて取付けられている。これにより、両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２のロッド室６０ａ、６２ａに液圧が供給されることにより、水門５２は上昇する。
【００６０】
これに対して、図８の第７実施形態に係る液圧多重駆動装置を備えた第１水門用開閉装置５０Ａでは、第１水門５２Ａの支持点Ｑｂが一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２とのそれぞれの上側に配置されており、両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２により支持されている。これにより、両方の片ロッド形複動シリンダ６０、６２のヘッド室６０ｂ、６２ｂに液圧が供給されることにより、第１水門５２Ａは上昇する。図８に示す第１水門用開閉装置５０Ａにおいて、その他の水門駆動部５４と第１液圧回路部５Ａと水門用制御部７Ｂとは、第６実施形態に係る水門用開閉装置５０と共通のため説明は省略する。
【００６１】
図９は本発明の第８実施形態に係る液圧多重駆動装置の説明図である。なお、第１実施形態乃至第８実施形態と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。図９に示す液圧多重駆動装置を有する吐水ゲート開閉装置６４は、水路である導水路６６に設けた水門ゲート６８の開閉量を調整して流量を制御する流量制御弁７０である。この吐水ゲート開閉装置（ゲート制御装置）６４は、図７に示す水門用開閉装置５０の一対の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０と水門用第２片ロッド形複動シリンダ６２のうち、例えば、１個の水門用第１片ロッド形複動シリンダ６０のみを用いて、これに水門ゲート６８に連結して上下動可能としたものである。図９に示す吐水ゲート開閉装置６４において、その他の水門駆動部５４と第１液圧回路部５Ａと水門用制御部７Ｂとは、第６実施形態に係る水門用開閉装置５０と共通のため説明は省略する。なお、吐水ゲート開閉装置６４は、ストップ弁、スロットル弁、ゲージ弁、アングル弁、グローブ弁等の弁体をリニアに上下させて流量を制御する弁に用いることができるし、水力又は火力発電所等で使用される大容量の制御弁等、稼働中に絶対に停止させることができない流量制御弁７０に最適である。また、洪水を事前に回避するための導水路の途中に配置して用いることもできる。図７の第６実施形態で水門用開閉装置５０、図８の第７実施形態で第１水門用開閉装置５０Ａ、および、図９の第８実施形態で吐水ゲート開閉装置６４に使用する水の例を示したが、本発明は、例えば、火力発電所あるいは原子力発電所等に用いる液体、および、水蒸気、ガス等の気体、並びに、他の薬品工場、食品工場等に用いる気体あるいはその他の液体等を含めた流体にも使用することができる。
【００６２】
次に、本発明に用いる液量補償回路２２の必要性、使用する構成の種類、および、作動について説明する。
液量補償回路２２は、制御弁を用いずに液体ポンプでアクチュエータを直接駆動する直接制御方式の場合に使用する。つまり、液体ポンプは吸入する液量と吐出する液量とがほぼ等しいので、アクチュエータの入口側と出口側の液量が等しくない片ロッド形複動シリンダではロック状態となり停止するか、あるいは、キャビテーションが発生する。また、アクチュエータの入口側と出口側の液量が等しい両ロッド形複動シリンダでは液体ポンプからの漏れ量によりキャビテーションが発生する。
【００６３】
先ず、図１０に示すように、片ロッド形複動シリンダ１０６が、電動機１８により駆動される定容量形液体ポンプ１６から液圧を供給されて作動する場合について説明する。このとき、定容量形液体ポンプ１６には吸入液量Ｑｐｉが吸入され、吐出液量Ｑｐｏが吐出されるものとする。このとき、ポンプ内部には漏れがあるため、吸入液量Ｑｐｉ＞吐出液量Ｑｐｏとなっている。また、片ロッド形複動シリンダ１０６は、ロッド室１０６ａの容積がヘッド室１０６ｂの容積よりロッド体積Ｑｒの差だけ小さく、このロッド体積Ｑｒはボンプ内の漏れ量Ｑｄ（Ｑｄ＝吸入液量Ｑｐｉ−吐出液量Ｑｐｏ）より大きいものとなっている。図１０（ａ）において、電動機１８が定容量形液体ポンプ１６を時計方向（矢印Ｗａ）に回転する場合に、定容量形液体ポンプ１６にロッド室１０６ａから吸入液量Ｑｐｉが吸入され、ヘッド１０６ｂに定容量形液体ポンプ１６の吐出液量Ｑｐｏが流入し、片ロッド形複動シリンダ１０６は伸長（矢印Ｔｎ）して押し動作となる。このロッド１０６ｒの伸長に伴いロッド室１０６ａから押し出される液体は、ヘッド室１０６ｂに供給される液量（吐出液量Ｑｐｏ）に対して、ロッド体積Ｑｒ分より漏れ量Ｑｄ分だけ不足し、この分だけロッド室１０６ａおよびロッド側配管１２にキャビテーションが発生する。このキャビテーションは、ロッド１０６ｒが伸長するに伴って拡大し、液体ポンプ１６の吸入口に達した所で液体の吸入量が零となり、液体ポンプは吸入不能となって空転し、片ロッド形複動シリンダ１０６は動作不能となる。
【００６４】
図１０（ｂ）に示すように、電動機１８が定容量形液体ポンプ１６を反時計方向（矢印Ｗｂ）に回転する場合に、定容量形液体ポンプ１６にヘッド室１０６ｂから吸入液量Ｑｐｉが吸入され、ロッド室１０６ａに定容量形液体ポンプ１６の吐出液量Ｑｐｏが流入し、片ロッド形複動シリンダ１０６は縮小（矢印Ｔｓ）して引き動作となる。このロッド１０６ｒの縮小に伴いヘッド室１０６ｂから押出される液体は、ロッド体積Ｑｒ分より漏れ量Ｑｄ分だけ少ない液量が余剰し、この分だけヘッド室１０６ｂおよびヘッド側配管１４が高圧になるとともに、入りきらずに行き場を失い、ピストン１０６ｐにブレーキが掛ってしまう。このため、液体ポンプ１６の負荷が過大となり、液体ポンプ１６と電動機１８が停止し、電動機１８に過大な電流が流れ焼損する恐れがある。上記より、片ロッド形複動シリンダ１０６を直接制御方式の場合には、液量の不足および余剰を液量補償回路２２にて解消する必要がある。
【００６５】
先ず、図１１および図１２に示すように、両ロッド形複動シリンダ７２あるいは液圧モータ７４が、電動機１８により駆動される定容量形液体ポンプ１６から液圧を供給されて作動する場合について説明する。このとき、定容量形液体ポンプ１６には吸入液量Ｑｐｉが吸入され、吐出液量Ｑｐｏが吐出されるものとする。このとき、ポンプ内部には漏れがあるため、吸入液量Ｑｐｉ＞吐出液量Ｑｐｏとなっている。このため、液体ポンプの漏れ量Ｑｄ分だけ、吸込口側が不足し、キャビテーションが発生する。両ロッド形複動シリンダ７２および液圧モータ７４を直接制御方式の場合にも、液量の不足および余剰を液量補償回路２２にて解消する必要がある。液量補償回路２２は、タンク１１８から第３ロッド用配管２４を経て、漏れ量Ｑｄ分だけ不足分がチェック弁２２ａを介して吸引され補充される。
【００６６】
この液量補償回路２２は、図１３から図１７により構成されている。図１３は第１液量補償回路２２Ａであり、図１３（ａ）は第１液量補償回路２２Ａに用いた回路図、図１３（ｂ）は第１液量補償回路２２Ａに用いたシャトル弁７８の断面図である。定容量形液体ポンプ１６からロッド側配管１２に液体が吐出されると片ロッド形複動シリンダ１０６の摩擦抵抗により動き出す前にロッド側配管１２の圧力が上昇する。この圧力がシャトル弁７８のボール７８ａと導通バー７８ｂが図示の上方へ押され、へッド側配管１４とタンク１１８が導通する。これにより、ロッドの縮小の引き動作によるヘッド室１０６ｂからの流出量のうち、定容量形液体ポンプ１６により吸入される吸入量よりも余剰となる液体はタンク１１８に戻される。次に、定容量形液体ポンプ１６を逆転させ、ヘッド側配管１４に液体を吐出する場合には、ヘッド側配管１４の圧力上昇に伴い、シャトル弁７８のボール７８ａと導通バー７８ｂが図示の下方へ押され、ロッド側配管１２とタンク１１８が導通する。定容量形液体ポンプ１６が回転を続けてロッドが更に伸長するとロッド室１０６ａの液体が排出される。この場合、定容量形液体ポンプ１６により吸入される吸入量よりもロッド室１０６ａの液体が排出される排出量が少ないため、不足分の液体はタンク１１８から吸入される。
【００６７】
図１４は第２液量補償回路２２Ｂであり、第２液量補償回路２２Ｂはパイロットチェック弁８０とチェック弁８２とが用いられている。定容量形液体ポンプ１６からロッド側配管１２に液体が吐出されると前記と同様に、ロッド側配管１２の圧力が上昇し、この圧力がパイロット圧力となりパイロットチェック弁８０を開とする。パイロットチェック弁８０が開となることにより、へッド側配管１４とタンク１１８が導通し、ヘッド室１０６ｂからの流出量のうち、定容量形液体ポンプ１６により吸入される吸入量よりも余剰となる液体はタンク１１８に戻される。次に、定容量形液体ポンプ１６を逆転させ、ヘッド側配管１４に液体を吐出する場合には、ロッド側配管１２の圧力が低下することによって、パイロットチェック弁８０は閉となる。これに伴い、ヘッド側配管１４の圧力が上昇してロッドが伸長する。このとき、ロッド室１０６ａから排出される液体が、定容量形液体ポンプ１６により吸入される吸入量よりも少ないため、不足分の液体はチェック弁８２が開となりタンク１１８から吸入される。
【００６８】
図１５は第３液量補償回路２２Ｃであり、第３液量補償回路２２Ｃはパイロットチェック弁８０が２個用いられている。この第３液量補償回路２２Ｃは、第２液量補償回路２２Ｂと同様に作動するため説明は省略する。この場合は、片ロッド形複動シリンダ１０６とロッド側配管１２およびヘッド側配管１４を図示と逆に接続しても良く、又、図１２および図１３に示すように、両ロッド形複動シリンダ７２あるいは液圧モータ７４に用いても良い。
【００６９】
図１６は第４液量補償回路２２Ｄであり、第４液量補償回路２２Ｄはチェック弁８２とリリーフ弁８４がそれぞれ２個用いられている。この第４液量補償回路２２Ｄは、液体が余剰したときにはリリーフ弁８４が作動して余剰の液体をタンク１１８に戻し、不足する時には不足分の液体をタンク１１８から吸入する。
【００７０】
図１７は第５液量補償回路２２Ｅであり、第５液量補償回路２２Ｅは、タンク１１８とロッド室１０６ａ側にチェック弁８２を、また、タンク１１８とヘッド室１０６ｂ側に内部・外部パイロットリリーフ弁８６を用いている。この場合に、定容量形液体ポンプ１６からへッド側配管１４に吐出し、ロッドを伸長の押し動作させるときには、高圧内部パイロット圧Ｌｐとし、液圧を最大限に上昇させそれに比例した推力を得る。反対に、引き動作のときには、定容量形液体ポンプ１６を逆転させ、ロッド側配管１２から吐出圧を外部パイロット圧Ｈｐとして低圧でリリーフさせることができる。ロッドの引き動作中にヘッド室１０６ｂの内圧を一定の低圧に保つことができれば、メータアウト回路を途中に挿入したことと同じ効果になり、シリンダの動きを滑らかにすることができる。
【００７１】
以上説明したように、片ロッド形複動シリンダの動作時の液量差を吸収する回路は種々提案されている。以上の液量補償回路を用いることにより、液体ポンプで片ロッド形複動シリンダ１０６、あるいは、両ロッド形複動シリンダおよび液圧モータを直接制御方式にすることができる。
【００７２】
上記のように本実施形態によれば、液圧多重駆動装置は、複数の電動機と、これらの各電動機に対応して設けられ、両方向に液体を吐出可能な複数の液体ポンプと、これらの各液体ポンプに対応して設けられるとともに被駆動物に連結され、前記液体ポンプの一方の吐出口が一方の入口に、液体ポンプの他方の吐出口が他方の入口に接続された複数のアクチュエータとを有するようにしたので、制御弁を用いることなく液圧アクチュエータの押し引き、ロッド速度、ロッド推力を液体ポンプにより直接制御できる直接制御方式で、片ロッド形複動シリンダを駆動するときに、簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路とすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、両方向に液体を吐出可能な液体ポンプを両方向に回転可能な電動機によって回転させて液圧を発生させるとともに、液体ポンプからの液圧を直接アクチュエータの一方の入口と他方の入口とに供給するようになっているため、制御弁を用いることなくアクチュエータの押し引き、ロッド速度、ロッド推力を液体ポンプにより直接制御できる。この直接制御方式においては、１個の被駆動物に多重に複数の液圧アクチュエータを連結するとともに、それぞれの液圧アクチュエータに電動機により駆動される１個の液体ポンプから液圧を供給して１個の被駆動物を多重の合力で駆動する場合と、１個の液圧アクチュエータにそれぞれが電動機により駆動される複数の液体ポンプを並列に接続し、かくポンプからの流量を多重に供給し被駆動物を多重の液体ポンプの液圧で駆動する場合の、いずれかの液圧多重駆動装置が構成できる。この液圧多重駆動装置では、１個の被駆動物を多重の液圧アクチュエータの合力で駆動する場合には、故障した側の液体ポンプからアクチュエータへの液圧の供給を停止し、他方の液体ポンプからアクチュエータへの液圧の供給を続行することにより、他方の液圧アクチュエータのみで１個の被駆動物を駆動する。また、１個の液圧アクチュエータに複数の液体ポンプから流量を並列に多重に供給する場合には、故障した側の液体ポンプからアクチュエータへの液圧の供給を停止し、他方の液体ポンプから液圧アクチュエータへの液体の供給を続行することにより他方の液体ポンプのみで１個の液圧アクチュエータを駆動する。このように、前記の液圧多重駆動装置では、いずれも簡単な構成で、安全性および信頼性を確実に確保できるフェイルセーフ方式の液圧駆動装置の回路を提供することができる。また、被駆動物を所定位置に駆動するために入力された指令信号と、駆動検出器の検出した被駆動物の駆動量とにより、被駆動物を所定位置に停止させる制御部とを設けることにより、シリンダなどのアクチュエータを介して被駆動物を所定位置に正確に停止させる位置制御が行える。そして、制御部は、前記角度指令信号と前記角度信号の差分の正負に基づいて前記電動機に出力する前記電圧の正負を切り替えることにより前記定容量液体ポンプの吐出方向を切替制御可能とし、前記差分の大きさに基づいて前記電動機に出力する前記電圧の大きさを制御することにより定容量形液体ポンプの吐出量を制御可能とする。これにより、角度指定信号に相当する方向に被駆動体（アーム）を容易に、迅速に回動することができる。以上、両方向回転の電動機とポンプの説明をしたが、一方向回転のポンプで両方向吐出のポンプを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液圧多重駆動装置を有する船舶の舵取り装置の説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る第１船舶の舵取り装置の回路図である。
【図３】図２に示す第１船舶の舵取り装置であるフェイルセーフ方式の他の実施例を示す一部回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る第２船舶の舵取り装置の回路図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る第３船舶の舵取り装置の回路図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る第４船舶の舵取り装置における他の回路図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係る液圧多重駆動装置を有する水門用開閉装置の回路図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係る第１水門用開閉装置の回路図である。
【図９】本発明の第８実施形態に係る吐水ゲート開閉装置の回路図である。
【図１０】片ロッド形複動シリンダが定容量形液体ポンプから液圧を供給されて作動する場合について説明する回路図である。
【図１１】両ロッド形複動シリンダが定容量形液体ポンプから液圧を供給されて作動する場合について説明する回路図である。
【図１２】液圧モータが定容量形液体ポンプから液圧を供給されて作動する場合について説明する回路図である。
【図１３】本発明の液圧多重駆動装置に用いる第１液量補償回路図およびシャトル弁の断面図である。
【図１４】本発明の液圧多重駆動装置に用いる第２液量補償回路図である。
【図１５】本発明の液圧多重駆動装置に用いる第３液量補償回路図である。
【図１６】本発明の液圧多重駆動装置に用いる第４液量補償回路図である。
【図１７】本発明の液圧多重駆動装置に用いる第５液量補償回路図である。
【図１８】従来の油圧駆動装置からなる船舶の舵取り装置の回路図である。
【図１９】従来の油圧駆動装置からなる水門の開閉装置の回路図である。
【図２０】従来の油圧駆動装置からなる他例の水門の開閉装置の回路図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ………翼状体制御装置（船舶の舵取り装置）、
３………駆動部、３Ａ………第１駆動部、５………液圧回路部、
５Ａ………第１液圧回路部、５Ｂ………第２液圧回路部、
７………制御部、７Ａ………第１制御部、７Ｂ………水門用制御部、
１２、１４………管路（ロッド側配管、ヘッド側配管）、
１６………液体ポンプ（定容量形液体ポンプ）、１８………電動機、
２０………サーボ増幅器、２２………液量補償回路、
２８………２ポート２位置第１電磁切換弁、
２８………２ポート２位置第２電磁切換弁、
３０………加算器、３２………コントローラ、
３２Ａ………第１コントローラ、３２Ｂ………第２コントローラ、
３４………角度設定器、３６………駆動検出器（角度検出器）、
３６Ａ………第１角度検出器、３６Ｂ………位置検出器、
４２………第３片ロッド形複動シリンダ、
５０………ゲート制御装置（水門用開閉装置）、５２………ゲート（水門）、
５４………水門駆動部、５８………位置設定器、
６０………水門用第１片ロッド形複動シリンダ、
６２………水門用第２片ロッド形複動シリンダ、
６４………ゲート制御装置（吐出ゲート開閉装置）、
６８………水門ゲート、７０………流量制御弁、１０２………被駆動物、
１０２ａ………第１被駆動物、
１０６、１０８………アクチュエータ（片ロッド形複動シリンダ）、
１０６ａ、１０８ａ………ロッド室、１０６ｂ、１０８ｂ………ボトム室、
１１８………タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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