平成8年席 研究報告 大分県産♯科学技術センター

電子トルク制御を用ももた自動釣り機の開発

小田原章生
機械電子部
Delrelopment of the Automatic Fishing㌔三achineこ￣sing Electronic Torque ControI

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要 旨
小型漁船の甲板に設置されている釣り機（電動り岬ル）や巻き上げ機は，炎天下，海水がかかる厳しい環境で使われるため頑丈に作られているが，必要最小限の機能しか備わっていない− これに対し、リールの回転速度やトルク調整などを付加し，もっと使い易くできないかという要望が寄せられている．

マグロなどの遊泳力の強い大型の魚の一本釣りでは，掛かった魚が弱るまで漁師が数十分間も釣り糸を引き，人手で船にたぐり寄せている．そこで，この作業を自動化するため，直流モータのチョッパ制御を応用し，リールの回転速度と最大トルクの調整を行う自動釣り機を開発した．

1．緒 言
排水量10（ton）前後の小型漁船にはバッテリを電源とし∴直流モ岬夕を用いた様々な釣り機（電動リール）や巻き上げ機が設置されている．機械は炎天下かつ海水がかかる悪環境で使われるのでステンレス合金などで頑丈に作られ，故障に強くするため複雑な制御や機構は採用していない．これに対し，リールの回転やトルクの調整などの機能の付加について技術相談が寄せられた．
F童g．1 釣り機と制御装置

マグロなどの遊泳力の強い大型の魚の一本釣り（曳き釣り）では，掛かった魚が弱るまで漁師が数十分間も釣り糸を引き，人事で船にたぐり寄せている．この間に操船など他の作業ができず9また重労働であるので自動化の要望がある．釣り機には負荷調整に摩擦クラッチを使ったものも制作されているが，大負荷での連続使用には適用できない．
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そこで，直流モータのチョッパ制御を応用し，リールの回 ∈告攫口装置 二≡≠烹、←」」、二i

転速度やトルクの調整が可能な一本釣り漁業用の自動釣−トサ」「寸＝〒＋り機を開発した．（※1）

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平成8年度はこの釣り機のトルク調整で，モータ電機子電流の制御によるオープン騨ループ制御に加え，モータやFig．2 釣り機サ 制御装置9 操作盤の設置歯車などの慣性力や摩擦抵抗の補償回路を開発し，検証をF≦g．1に写真．Fぎg．2に設置例，†ab巨e．1に仕様を示す，行った。

開発した自動釣り機の特徴は次のとおりであるゝ（※1）平成7年度に（財）大分農高度技術開発研究所で開発

苦従来の釣り機に制御装置を付加するだけでk 速度与2醜 聞発した自動的卑」磯の概要

トルク調整が可能になる．（特殊な改造は不要）

釣り機本体は漁業関係者から提供された市販の中古品を用い，歯車の減速比を小さく変更し，綾振り機構を制作② 摩擦クラッチによるトルク調整と比べ効率が良く，クラッチの焼損がないので大負荷で連続使用ができる。

して取り付けた．また，釣り機モータの正転／逆転／停止

2．1 回路及び制御についての制御」回転速度の制御、モータ出力トルクが一定値を越制御装置写真（チョッパ回路と周辺部）を Fぎg【3に、回えない様にトルク制限制御を行う制御装置を開発した．

路ブロック図をFぎg．4に示す。

一96−

平成さ年産 研究鰯音 大分県産業科学技術センター

Tab呈e．1 釣り機（本体）の仕様

本 体 株式会社中央精機製 型式M型
（耐触アルミ合金製，重量27（kg））

減速機 全平歯車式 切替2段
H（高），L（低），H（中立）直流モ≠タ三菱電気（株）製 型式PS一ヰ025B2
定格 24（＼ ）出力250（隕丁）

釣り糸牽引力 H 6〜15（kgぎ）F壷g。3 制御装置（チョッパ回路と腰辺郡）

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Fig．5 制御プロッタ図
される電圧が制御され 卜一定の負荷の下では）電圧の大釣り機で釣り糸を巻き取る時の眉路の動作を速度調整，トルク制限。巻き下げ（制動）の3つのケースに分けて説小に比例し回転速度は増減する．

明する．

（2）トルク制限

F巨g．5 制御ブロック図を参照．

（け速度調整操作盤の正転スイッチを押すと回路内のDC／DCコンバ

次に，トルク制限よりも大きなモータ負荷トルクが加わータやアナログ回路に電力が供給され制御と釣り機モーった場合，負荷に比例した電機子電流（i削 が流れるが，タの駆動が開始する．正転ではパワー汽雷OS。FET S2はONをトルク制限（V tr）により回転速度設定（Vl′e）に対し保ち，S3はP勒雲（パルス幅変調）チョッパ制御により狛／OFFて負帰還がかかり，電機子印加電圧（V㍍）は減少し，電を繰り返す．（Sl，S4はOFF）

機子電流はトルク制限（V trに比例）に保たれる。

回転速度設定（Fig．5 Vlre）にほぼ比例し電機子に印加−97馴

平成8年度 研究報告 大分県産♯科学技術センター

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▼︑HFig．7 トルク補償の方法
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トルク・リミット E玩完

トg．6 回転速度一負荷トルク特性
Fig．6に釣り機に使用したモータと制御装置によるオープン・ループで制御する方法を採用した。

回転速度，トルク特性の試験結果を示す．

他の方法で，例えば釣り糸の張力を釣り竿にかかる力など（注 Fig．6の試験結果では，モータ電機子電流の検出はで検出し，トルク制御に反映するフィードバック制御も考

シャント抵抗を用いた．後に検出精度の改善のため，ホーえられる．しかし，本研究では回路的な補償で必要な機能ル素子を用いた電流センサに変更した．）

を得ることを目標とし，研究を進めた．

（3）巻き下げ（制動）トルク補償の方法をFig．7に示す．

さらに負荷が大きい場合にはモータは逆回転（巻き下補償回路の働きは，モータ回転速度がトルク設定げ）を始め，発電機として働く．

（Fig．7 TLIM）に比例した基準速度よりも小さい時，僅かのモータの逆回転でS3をOFFのままに保ち，電機子トルク制限（Fig．5 V tr）から一定の補整量を減じ，電流は S2→モータ→Slのダイオード を通じて流れリールの回転が小さい時及び巻き下げ時にリールの回転逆回転が大きくなるとこの電流も増大し，電流に比例したが重くなるのを防止する．また，微分回路は 巻き上げ→制動力が負荷に作用する．さらに回転が大きくなり電流が巻き下げ に転じる時に一時的に補整量を大きくし，慣性増大すると，今までONに保っていたS2をOFFする．

力を打ち消す狙いがある∴逆に 巻き下げ→巻き上げ に

この時， S4のダイオード→モータ→Slのダイオード転じた時は一時的に負の補整量を与え，モータの起動遅れ

を通じて，バッテリを充電する様に電流が流れ，電流は急を補償する。

速に減少する一そこで再びS2をOFFからONに転じ，このここで，この補償回路の問題点として，補整量が大きい

動作を繰り返し電機子電流，即ち制動力を一定に保つ．と 回転速度ゼロ→巻き上げ の時，モ｝夕の立ち上がり

停止スイッチを押すとモータ及びアナログ回路，DC／DCが遅れること，また，微分回路は次に説明するFig．8〜

コンバータ等に供給される電力が切られる．

9の様に単純に充放電を繰り返す場合には有効に働くが，不規則な場合などで働かないケー

3．トルク制御の改良
マグロなどの遊泳力の強い大型の魚の釣り上げでは，単スもあることに注意する必要がある．

3．2 釣り機による釣り糸の引っ張リカの試験に釣り糸を巻き取るだけでなく∴船が波で上下・左右・前釣り機が巻き上げむ巻き下げ（制動）を繰り返す時の釣後に揺れる時や，魚が逃げようとして強い力で釣り糸を引り糸にかかる力の変化を調べるた軌 また，トルク補償回く時，釣り糸を繰り出すことが必要である．

路の効果を確認するため，釣り糸の引っ張り力の試験を行釣り機による釣り上げでは， 巻き上げ→巻き下げ に・．1二．

変わるとき，またその逆の場合に，リールの回転をスムー

試験方法は手動で釣り糸を引いたり戻したり繰り返し，ズに切り替える制御が必要である．

その時の釣り糸の張力を引っ張り型ロードセル（歪みゲー3．1トルク制御の方法ジ式）で検出し，また，釣り糸の動きはリールの回転を多本研究では機構の簡略化を狙い，モータと減速歯車など回転型ポテンシオメータで検出し，アナライジングーレコの機械系の慣性力や摩擦抵抗を補償回路を用いて補整し，ーダ（横河北辰電機 型式3655）により記録した▲…98−平成8年度 研究報告 大分県産♯科学技術センター

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Fig・る −2 釣り機引っ張り試験（変速H，補整ない

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FFg・9 −1釣り機引っ張り試験（変速L，補整有り）

FFgt9 −2 釣り機引っ張り試験（変速L，補整なし〉

Fig・8−1は変速機をH側にしトルク補償回路を働か4．まとめせた場合，F壷g．8−2は同じ条件でトルク補償回路を無一本釣り漁業の自動化のため，直流モータのチョッパ制効にして試験したものである．釣り糸の張力の最大は前者

御を応用し，釣り機リールの回転速凰最大トルクの調整の方が小さい。一九後者の方が張力の変動は小さいが，を電子制御により行う自動釣り機の開発を行った。

これは前者のトルク補整が効き過ぎているためである．

平成8年度は，釣り機が釣り糸の力で 巻き上げ→巻き

Figd9−1〜 9−2は変速機をL側にし（変速Hに対するLの変速比は約2），トルク設定（Fig．7 TL王M）

性力に起因することを確かめ，この力の変動を抑制するたを下げ，釣り糸を動かす動作を少し遅くした。その他はめオープン。ループで制御する際に補償回路を用い，有効Fぎg・8川−1〜8−2と同じ条件である．結果は∴補償回路であることを確認した．

下げ に転じる時の力の変動が主に釣り機の減速歯車の慣を効かせたFig♪9−ての方が張力の変動が小さく，また，最大張力も小さくなっている．

5，おわりに結果を総合すると，釣り機リールの最大トルクはトルク

本研究は県内漁業関係者や企業の意見を聞きながら，共設定（TL川）の他に機械系の慣性力の影響を強く受ける同で研究を進めている。開発した釣り機は，実際に一本釣が，摩擦抵抗の影響は小さいことが分かった．付加した補り漁業に携わる漁師から「これなら使える．」と前向きな償回路により，問題となる 巻き上げ→巻き下げ 転換の評価を得ている．

際の釣り糸の張力の増大を，補償回路を使用しない時より今後，関心のある漁業関係者や企業の協力を得て、実用約40％ほど小さくすることができた．実用上 釣り糸の化や応用を冒指したい．

張力の平均と最大値に大きな差があると，その分トルク設定を軽減する余分な配慮が必要であるが，パワー・アシス
ト的な使い方に限定すれば実際の操業で使用可能である．

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