特許 7195119 水中探知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-15

(45)【発行日】2022-12-23

(54)【発明の名称】水中探知装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 7/521 20060101AFI20221216BHJP

   G01S 15/96 20060101ALN20221216BHJP

【ＦＩ】

G01S7/521 Z

G01S15/96

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018215202

(22)【出願日】2018-11-16

(65)【公開番号】P2020085474

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-08-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000166247

【氏名又は名称】古野電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118784

【弁理士】

【氏名又は名称】桂川 直己

(72)【発明者】

【氏名】多田 芳博

【審査官】安井 英己

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第３０５９６１０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開平０２－２９０５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５６１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２０１８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１２６９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０４３９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－０６６８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２９８１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７１４０１１６（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０４６７４０７５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／５２－ ７／６４，

Ｇ０１Ｓ １５／００－１５／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波を送信し、物標に反射したエコー信号を受信する送受波器と、
前記送受波器を回動する駆動モータと、
前記送受波器及び前記駆動モータを収容するドームと、
前記ドーム内において、前記送受波器に電気的に接続される送受波器ケーブルの中途部の経路を規制する規制部材と、
を備え、
前記規制部材は、弾性変形しながら、前記送受波器ケーブルを前記ドームに近づく方向に引っ張ることを特徴とする水中探知装置。

【請求項2】

超音波を送信し、物標に反射したエコー信号を受信する送受波器と、
前記送受波器を回動する駆動モータと、
前記送受波器及び前記駆動モータを収容するドームと、
を備え、
前記送受波器に電気的に接続される送受波器ケーブルの中途部の周囲に、転がり部材が複数並べて支持されており、
前記転がり部材の外周面が前記送受波器ケーブルに接触可能であることを特徴とする水中探知装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の水中探知装置であって、
前記駆動モータは、前記送受波器の上下方向に延びる旋回軸を中心として前記送受波器を回転させる旋回駆動モータを備えることを特徴とする水中探知装置。

【請求項4】

請求項３に記載の水中探知装置であって、
前記ドームを上下方向に移動させる上下装置を備え、
前記上下装置は、前記ドームが取り付けられる昇降軸を備え、
前記旋回駆動モータ及び前記送受波器は、前記昇降軸の下方に設けられることを特徴とする水中探知装置。

【請求項5】

請求項１から４までの何れか一項に記載の水中探知装置であって、
前記駆動モータは、前記送受波器の上下方向と垂直な方向に延びる俯仰軸を中心として前記送受波器を回転させる俯仰駆動モータを備えることを特徴とする水中探知装置。

【請求項6】

請求項５に記載の水中探知装置であって、
前記俯仰駆動モータの回転は、ウォームギア機構を介して前記送受波器に伝達されることを特徴とする水中探知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音波によって物体を探知する水中探知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、水中を探知するために用いられる送受波器を旋回、俯仰して目標物を探知する水中探知装置が知られている。特許文献１は、この種のソーナ送受波器（水中探知装置）を開示する。

【0003】

特許文献１に開示されたソーナ送受波器は、送受波器を旋回するための旋回駆動モータ、送受波器を俯仰させるための俯仰駆動モータ等の駆動モータを水上に設け、複数の軸が同心軸となって配置されている旋回軸を介して、各駆動モータからの駆動力を水中に装備された送受波器に伝達する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実公昭４７－００６３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記特許文献１の構成は、駆動モータが送受波器から相当に離れて設けられているので、駆動力を伝達するための旋回軸の重量が大きくなってしまう。このため、駆動の負荷が大きくなり、駆動モータの小型化が困難であった。また、特許文献１では、旋回軸が、複数の軸が同心で配置される同心軸構造となっており、構成が複雑となっていた。

【0006】

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、駆動モータの小型化が容易であり、コンパクトな水中探知装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段及び効果】

【0007】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

【0008】

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の水中探知装置が提供される。即ち、この水中探知装置は、送受波器と、駆動モータと、ドームと、規制部材と、を備える。前記送受波器は、超音波を送信し、物標に反射したエコー信号を受信する。前記駆動モータは、前記送受波器を回動する。前記ドームは、前記送受波器及び前記駆動モータを収容する。前記規制部材は、前記ドーム内において、前記送受波器に電気的に接続される送受波器ケーブルの中途部の経路を規制する。前記規制部材は、弾性変形しながら、前記送受波器ケーブルを前記ドームに近づく方向に引っ張る。

【0009】

これにより、駆動モータを送受波器の近傍に配置することができるので、駆動力を伝達するための軸を短くでき、動力損失を抑制して駆動モータの小型化を実現することができる。この結果、装置のコンパクト化に繋がるとともに、コストの低減を図ることができる。また、ドーム内において、ケーブルの弛みによる垂れ下がりを回避することができ、ケーブルがドーム内で絡むことを防止できる。
本発明の第２の観点によれば、以下の構成の水中探知装置が提供される。即ち、この水中探知装置は、送受波器と、駆動モータと、ドームと、を備える。前記送受波器は、超音波を送信し、物標に反射したエコー信号を受信する。前記駆動モータは、前記送受波器を回動する。前記ドームは、前記送受波器及び前記駆動モータを収容する。前記送受波器に電気的に接続される送受波器ケーブルの中途部の周囲に、転がり部材が複数並べて支持されている。前記転がり部材の外周面が前記送受波器ケーブルに接触可能である。
これにより、駆動モータを送受波器の近傍に配置することができるので、駆動力を伝達するための軸を短くでき、動力損失を抑制して駆動モータの小型化を実現することができる。この結果、装置のコンパクト化に繋がるとともに、コストの低減を図ることができる。また、ケーブルがドーム内部で擦れることによる損傷を防止できる。

【0010】

前記の水中探知装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記駆動モータは、前記送受波器の上下方向に延びる旋回軸を中心として前記送受波器を回転させる旋回駆動モータを備える。

【0011】

これにより、旋回駆動モータを旋回軸から離れた位置に配置することで、旋回軸の近傍に、電気ケーブルを配置する経路を容易に確保することができる。

【0012】

前記の水中探知装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この水中探知装置は、前記ドームを上下方向に移動させる上下装置を備える。前記上下装置は、前記ドームが取り付けられる昇降軸を備える。前記旋回駆動モータ及び前記送受波器は、前記昇降軸の下方に設けられる。

【0013】

これにより、ドームを上下させる上下装置と、送受波器の旋回角を変更する機構と、を別途に構成することができ、特に昇降軸周辺の構成の簡素化を図ることができる。

【0014】

前記の水中探知装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記駆動モータは、前記送受波器の上下方向と垂直な方向に延びる俯仰軸を中心として前記送受波器を回転させる俯仰駆動モータを備える。

【0015】

これにより、送受波器の俯仰角を容易に変更することができる。

【0016】

前記の水中探知装置においては、前記俯仰駆動モータの回転は、ウォームギア機構を介して前記送受波器に伝達されることが好ましい。

【0017】

これにより、動力伝達構造の小型化を実現することができるとともに、モータの回転を大きな減速比で送受波器に伝達することができ、送受波器を強力に俯仰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係るソナーが備える音響探知装置の構成を示す斜視図。

【図2】ソナーが船舶に搭載される様子を示す側面図。

【図3】ソナーの構成を示す模式図。

【図4】送受波器が水平方向に探知する場合の姿勢を示す断面図。

【図5】送受波器が真下方向に探知する場合の姿勢を示す断面図。

【図6】図１の状態から送受波器の旋回角及び俯仰角を変更した様子を示す斜視図。

【図7】（ａ）送受波器が水平方向に探知する場合の送受波器ケーブルの弛みを示す底面図。（ｂ）送受波器が真下方向に探知する場合の送受波器ケーブルの弛みを示す底面図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るソナー１００が備える音響探知装置４の構成を示す斜視図である。図２は、ソナー１００が船舶９０に搭載される様子を示す側面図である。図３は、ソナー１００の構成を示す模式図である。図４は、送受波器４０が水平方向に探知する場合の姿勢を示す断面図である。なお、以下の説明では、「上下方向」とは、鉛直方向を意味する。

【0024】

図２に示すソナー（水中探知装置）１００は、漁船等の船舶９０に装備され、水中地底調査や魚群探知等に用いられる。ソナー１００は、図３に示すように、主として、表示操作部１と、送受信装置２と、上下装置３と、音響探知装置４と、を備える。

【0025】

表示操作部１は、オペレータがソナー１００に関する指示又は設定等を行うためのものである。表示操作部１は、音響探知装置４を介して受信した反射波（エコー信号）に基づいて、魚群及び海底等を示す水中探知映像を生成して表示することができる。

【0026】

送受信装置２は、図略の送信回路と、受信回路と、を備える。送信回路は、表示操作部１からの指示に基づいて、外部に送信する送信信号を生成し、音響探知装置４へ出力する。受信回路は、音響探知装置４が受信したエコー信号に対して増幅及びＡ／Ｄ変換等の処理を行って、表示操作部１へ出力する。

【0027】

上下装置３は、音響探知装置４に機械的に接続されており、音響探知装置４を上下方向に移動させるための装置である。上下装置３は、上下方向に配置された円筒状の昇降軸３０を備える。

【0028】

昇降軸３０は、上下方向に細長く形成され、上下装置３が備える図略の昇降機構によって上下動可能に構成されている。この昇降軸３０の下端に音響探知装置４が固定されている。昇降軸３０は、中空の金属管から構成され、その内部には、後述の送受波器４０、駆動モータ等をつなぐ様々なケーブルが通っている。

【0029】

音響探知装置４は、図２に示すように、船底９０ａ等に取り付けられている。音響探知装置４は、上下装置３によって上下方向に直線的に移動可能に取り付けられている。この構成により、船舶９０が移動している際に、音響探知装置４を船底９０ａの上方に格納することができ、漂流物や魚等に当たることによる昇降軸３０の曲がりや音響探知装置４の損傷を回避することができる。一方、ソナー１００を使用する場合には、音響探知装置４を船底９０ａから下方に突出させることで、様々な方向に超音波を送信することができる。

【0030】

音響探知装置４は、図１に示すように、主として、送受波器４０と、格納ケース（ドーム）５と、を備える。

【0031】

送受波器４０には、超音波を送受信可能な複数の振動子（図略）が内蔵されている。送受波器４０の振動子は、送受信装置２から入力された送信信号に基づいて、探知領域に向けて超音波を送信する。送受波器４０の振動子は、送信した超音波が魚や海底等の物標によって反射した反射波をエコー信号として受信することができる。

【0032】

送受波器４０は、円筒の一部を切り欠いたような形状に構成されている。送受波器４０を軸方向に垂直な面で切った断面は、略Ｃ字状となっている。送受波器４０の外周には、円弧面状の送受波面が形成されている。送受波器４０は中空状に形成されており、その内部空間４０ａは、細長い直線状の開口部を介して、送受波器４０の外側と繋がっている。この開口部は、円筒の軸方向と平行な方向に沿って、送受波器４０の軸方向一端から他端まで連続的に形成されている。送受波器４０の内部空間４０ａには、後述する旋回軸６０の下端部が差し込まれている。また、内部空間４０ａには、後述の取付け部材７６、ウォーム７１、ウォームホイール７２及び俯仰軸７０等が配置される。

【0033】

格納ケース５は、図４に示すように、上ケース部５１と、下ケース部５２と、から構成される。格納ケース５の内部には、収容空間５ａが形成されている。この収容空間５ａには、送受波器４０、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７等が収容される。旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７は、詳細は後述するが、送受波器４０を旋回及び俯仰させるためのものである。

【0034】

上ケース部５１は、上端が閉じられた円筒状に形成される。この上端の中心位置には、昇降軸３０を固定するためのスリーブ５３が形成されている。スリーブ５３は、その内部に挿入された昇降軸３０に固定される。このように、上ケース部５１は、昇降軸３０と同軸で配置され、当該昇降軸３０の下端に固定される。この結果、上下装置３によって格納ケース５を上下方向に移動させ、水中に出し入れすることができる。

【0035】

上ケース部５１の下端には、上ケース部５１の外径より小さい外径を有する差込部５４が形成されている。下ケース部５２が上ケース部５１に取り付けられるとき、当該差込部５４は、下ケース部５２の内部に挿入され、その外周壁と下ケース部５２の内周壁とが密接している。

【0036】

下ケース部５２は、音響を透過可能な材料から構成される。下ケース部５２は、上側が開放され、半球状の底部を有する中空の円筒状に形成されている。下ケース部５２は、上ケース部５１の差込部５４を覆うように、上ケース部５１に液密的に取り付けられている。このように、上ケース部５１及び下ケース部５２の中空部分から、格納ケース５の収容空間５ａが構成される。

【0037】

続いて、図１等を参照して、送受波器４０の旋回及び俯仰について詳細に説明する。図５は、送受波器４０が真下方向に探知する場合の姿勢を示す断面図である。図６は、図１の状態から送受波器４０の旋回角及び俯仰角を変更した様子を示す斜視図である。

【0038】

本実施形態の送受波器４０は、上下方向に延びる後述の旋回軸６０を中心として３５０°の角度範囲で回転可能であり、かつ、旋回軸６０と垂直な方向（水平方向）に延びる俯仰軸７０を中心として９０°の角度範囲で回転可能であるように取り付けられている。旋回軸６０の方向は、上下装置３による格納ケース５の移動方向と平行になっている。

【0039】

これにより、送受波器４０は、図２の鎖線に示すように、略半球状の探知範囲に対して超音波を送信することができる。なお、以下の説明においては、送受波器４０が旋回軸６０を中心として回転することを「旋回」と呼び、送受波器４０が俯仰軸７０を中心として回転することを「俯仰」と呼ぶことがある。

【0040】

本実施形態のソナー１００の音響探知装置４は、送受波器４０の旋回角及び俯仰角を変更するための回転機構として、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７と、旋回軸６０と、旋回板６１と、補助取付け部材６２と、インターナルギア６３と、第１遊星ギア６４と、駆動ギア６５と、俯仰軸７０と、ウォーム７１と、ウォームホイール７２と、を備える。旋回駆動モータ６は、送受波器４０の旋回角を変更する駆動モータに相当する。俯仰駆動モータ７は、送受波器４０の俯仰角を変更する駆動モータに相当する。回転機構を構成するこれらの部材は、格納ケース５の収容空間５ａ内に収容されている。

【0041】

旋回軸６０は、昇降軸３０と同軸で配置され、その外径が昇降軸３０の内径より小さく形成されている。図４に示すように、旋回軸６０の上端部が、昇降軸３０の下端部の内側に挿入されている。旋回軸６０は、中空の金属管から構成され、その内部には、送受波器４０、旋回駆動モータ６、俯仰駆動モータ７等に電気的に接続される様々なケーブルが通っている。

【0042】

旋回板６１は、旋回軸６０の長手方向中途部に固定され、旋回軸６０の旋回に伴って旋回する。旋回板６１は、円板状に形成され、その中心位置を旋回軸６０が貫通するように、旋回軸６０の外周面に取り付けられている。

【0043】

補助取付け部材６２は、旋回軸６０と平行な方向で見たとき、円状に形成されている。補助取付け部材６２は、旋回板６１より上側に配置されている。図４に示すように、補助取付け部材６２は、本体部６２ａと、旋回軸取付け部６２ｂと、ギア取付け部６２ｃと、を備える。

【0044】

本体部６２ａは、略円板状に形成され、その上側の面と、上ケース部５１の天井面と、が接触するように、上ケース部５１に固定されている。本体部６２ａは、その中心が旋回軸６０の軸線上に位置するように配置されている。

【0045】

旋回軸取付け部６２ｂは、円筒状に形成され、本体部６２ａの中心位置に配置されている。即ち、旋回軸取付け部６２ｂは、昇降軸３０と同軸で配置されている。旋回軸取付け部６２ｂの上端部は、昇降軸３０の下端部の内側に挿入されている。旋回軸取付け部６２ｂは、ベアリング等を介して、旋回軸６０を回転可能に支持している。従って、旋回軸６０は昇降軸３０に対して相対回転可能である。

【0046】

ギア取付け部６２ｃは、旋回軸６０と平行な方向で見たとき、略円環状に形成されている。ギア取付け部６２ｃは、本体部６２ａの周縁部を下方に突出させて形成されている。ギア取付け部６２ｃの下面にはインターナルギア６３が取り付けられている。

【0047】

インターナルギア６３は、ギア取付け部６２ｃの下面と接触するように、ギア取付け部６２ｃに固定されている。インターナルギア６３は円環状に形成されている。インターナルギア６３の内周には、第１遊星ギア６４等と噛み合うための歯が形成されている。インターナルギア６３は中空状に形成され、その内側を旋回軸６０が上下方向に通過している。

【0048】

第１遊星ギア６４は、旋回板６１に固定された回転軸６４ａによって回転可能に支持されている。回転軸６４ａは、旋回板６１の外周近傍から上方に突出するように配置されている。第１遊星ギア６４は、旋回板６１の上方に配置され、回転軸６４ａの先端部に支持されている。図１に示すように、第１遊星ギア６４は、インターナルギア６３に噛み合うとともに、旋回駆動モータ６により回転駆動される駆動ギア６５とも噛み合っている。第１遊星ギア６４は、駆動ギア６５が回転することによって従動回転する。

【0049】

駆動ギア６５は、旋回駆動モータ６の出力軸６ａに取り付けられている。駆動ギア６５は、旋回駆動モータ６により回転駆動される。駆動ギア６５は、旋回駆動モータ６からの駆動力を第１遊星ギア６４に伝達する。

【0050】

旋回駆動モータ６は、電動モータ（例えば、ステッピングモータ）から構成される。旋回駆動モータ６は、第１遊星ギア６４の回転軸６４ａの近傍に配置される。旋回駆動モータ６のハウジングは、旋回板６１の下面に固定される。旋回駆動モータ６の出力軸６ａは、旋回板６１を貫通して上方に突出している。駆動ギア６５は、旋回板６１の上方に配置され、出力軸６ａの先端部に固定される。

【0051】

この構成で、第１遊星ギア６４は、旋回駆動モータ６の駆動力が駆動ギア６５を介して伝達されることにより、回転軸６４ａを中心として回転（自転）する。第１遊星ギア６４はインターナルギア６３に噛み合っているので、第１遊星ギア６４は、格納ケース５に固定的に取り付けられているインターナルギア６３の内周を転がるように移動する。旋回駆動モータ６の駆動によって、第１遊星ギア６４は、回転軸６４ａを中心として自転しながら、旋回軸６０を中心として公転する。

【0052】

第１遊星ギア６４の公転に連動して、旋回板６１（ひいては旋回軸６０）が、旋回軸６０の軸線を中心として回転する。このように、旋回駆動モータ６は、第１遊星ギア６４、インターナルギア６３及び旋回板６１を介して、旋回軸６０をインターナルギア６３に対して相対回転させることができる。

【0053】

第１遊星ギア６４とインターナルギア６３により、遊星歯車機構が構成されている。遊星歯車機構の大きな減速比を利用して、小型の旋回駆動モータ６で、旋回板６１、旋回駆動モータ６、俯仰駆動モータ７、送受波器４０等を含む構造体を強力に旋回させることができる。

【0054】

本実施形態の音響探知装置４は、旋回角検出センサ６７と第２遊星ギア６８とを更に備えている。ソナー１００は、旋回角検出センサ６７及び第２遊星ギア６８を用いて、旋回軸６０の旋回角度を検出している。

【0055】

旋回角検出センサ６７は、第２遊星ギア６８の回転角度を検知するレゾルバから構成されている。旋回角検出センサ６７は、第１遊星ギア６４とは異なる位置で、旋回板６１の外周近傍に配置される。旋回角検出センサ６７のハウジングは、旋回板６１の適宜の位置に固定される。旋回角検出センサ６７の検出軸６７ａは、ハウジングから上方に突出している。

【0056】

第２遊星ギア６８は、旋回板６１の上方に配置され、旋回角検出センサ６７の検出軸６７ａの先端部に固定されている。第２遊星ギア６８は、インターナルギア６３に噛み合っている。

【0057】

この構成により、旋回板６１が回転すると、第２遊星ギア６８が旋回板６１とともに回転（公転）する。第２遊星ギア６８はインターナルギア６３に噛み合っているので、第２遊星ギア６８は、公転に伴って自転する。旋回角検出センサ６７は、第２遊星ギア６８の自転角度を検出する。ソナー１００は、検出された第２遊星ギア６８の自転角度に基づいて、旋回軸６０の旋回角度を計算により得ることができる。

【0058】

俯仰駆動モータ７は、電動モータ（例えば、ステッピングモータ）から構成される。俯仰駆動モータ７は、図１に示すように、旋回軸６０の下部の外周近傍に配置されている。本実施形態の俯仰駆動モータ７は、その出力軸７ａが旋回軸６０と平行になるように配置されているが、これに限定されず、その出力軸７ａが旋回軸６０と平行でないように配置されても良い。俯仰駆動モータ７のハウジングは、ブロック状の取付け部材７６を介して、旋回軸６０に対して固定される。これにより、俯仰駆動モータ７は、旋回軸６０の旋回に伴って、旋回軸６０を中心として一体的に旋回する。

【0059】

俯仰駆動モータ７の出力軸７ａには、カップリング７３を介して動力伝達軸７４が相対回転不能に結合されている。動力伝達軸７４には、ウォーム７１が固定されている。これにより、ウォーム７１が俯仰駆動モータ７によって回転駆動される。

【0060】

ウォーム７１は、取付け部材７６に固定されたギアケース８の内部に配置されている。ギアケース８は、中空状に形成されている。ギアケース８は、ウォーム７１を回転可能に支持している。ウォーム７１の外周面には、ウォームホイール７２の外周の歯と噛み合うためのネジ歯が形成されている。

【0061】

ウォームホイール７２は、旋回軸６０の真下に配置されている。ウォームホイール７２は、ウォーム７１と対面するように配置されている。ウォームホイール７２は、送受波器４０の内部空間４０ａに配置されている。ウォームホイール７２は、歯が円弧状に並べられたセクタギアとして構成されている。ウォームホイール７２は、送受波器４０の内部空間４０ａの内壁に固定されている。

【0062】

ギアケース８は、ウォームホイール７２を内部に差し込むことが可能な開放部を有している。ウォームホイール７２は、外周の歯をギアケース８の内部に差し込んだ状態で、ギアケース８に取り付けられた俯仰軸７０を介して回転可能に支持されている。俯仰軸７０の向きは、旋回軸６０に対して垂直となっている。俯仰軸７０は、旋回軸６０の軸線を下方に延長した部分を横切るように、水平に向けて配置されている。

【0063】

俯仰軸７０を支持するギアケース８は、取付け部材７６等を介して旋回軸６０に固定されている。従って、旋回駆動モータ６が駆動すると、俯仰軸７０は旋回軸６０を中心として旋回する。

【0064】

この構成で、俯仰駆動モータ７は、ウォーム７１を回転駆動することで、ウォーム７１に噛み合うウォームホイール７２の歯を送り、ウォームホイール７２を回転させる。ウォームホイール７２の回転に連動して、送受波器４０は図４及び図５の白抜き矢印に示すように俯仰軸７０を中心として回転する。

【0065】

ウォーム７１とウォームホイール７２とにより、ウォームギア機構が構成されている。ウォームギア機構の大きな減速比を利用して、小型の俯仰駆動モータ７で、重量物である送受波器４０を強力に俯仰させることができる。

【0066】

ソナー１００は、送受波器４０の俯仰角度を検出するための俯仰角検出センサ７５を備える。俯仰角検出センサ７５は、例えば俯仰駆動モータ７の出力軸７ａの回転角度を検知するレゾルバから構成されている。

【0067】

俯仰角検出センサ７５は、カップリング７３とウォーム７１との間の動力伝達軸７４に取り付けられている。ソナー１００は、俯仰角検出センサ７５を用いて動力伝達軸７４の回転角度を検出することによって、送受波器４０の俯仰角度を計算により得ることができる。

【0068】

以上に説明した旋回と俯仰の組合せにより、送受波器４０を３次元的に様々な方向に向けることができる。図６には、図１の状態から送受波器４０の旋回角及び俯仰角を適宜変更した様子が示されている。

【0069】

本実施形態においては、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７が、上下装置３側でなく、格納ケース５の内部に配置されている。従って、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７から送受波器４０までの駆動伝達軸を短くでき、動力伝達経路での動力損失を抑制することができる。この結果、駆動のための構成を簡素化できるとともに、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７を小型化することができる。

【0070】

また、旋回駆動モータ６により送受波器４０の旋回角を変更するための機構が格納ケース５の内部に配置されており、上下装置３と別々になっている。この結果、上下装置３の簡素化を図ることができ、また、上下装置３側のレイアウトの自由度が増大する。更に、旋回角の変更のための駆動伝達軸を昇降軸３０の内部に配置しなくて良いので、特に昇降軸３０の周辺の構成を簡素化することができる。

【0071】

続いて、音響探知装置４の電気ケーブルについて、図７を参照して詳細に説明する。図７（ａ）は、送受波器４０が水平方向に探知する場合の送受波器ケーブル９の弛みを示す底面図である。図７（ｂ）は、送受波器４０が真下方向に探知する場合の送受波器ケーブル９の弛みを示す底面図である。

【0072】

音響探知装置４において、格納ケース５の収容空間５ａには多数の電気ケーブルが配置される。図では省略しているが、電気ケーブルの例として、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７に接続されるもの、旋回角検出センサ６７及び俯仰角検出センサ７５に接続されるものが考えられる。図１及び図４等には、電気ケーブルの例として、送受波器４０に対して信号をやり取りするための送受波器ケーブル９が示されている。

【0073】

ケーブルは、昇降軸３０の内部、及び旋回軸６０の内部を通って、格納ケース５の収容空間５ａ内に配索されている。図６に示すように、旋回軸６０の長手方向中途部（具体的には、旋回板６１より下側に位置する部分）には、ケーブルを引き出すための引出口６０ａが形成されている。

【0074】

本実施形態において、旋回駆動モータ６、駆動ギア６５、第１遊星ギア６４及びインターナルギア６３からなる旋回駆動機構は、旋回軸６０から適宜離れた位置に配置されている。従って、旋回軸６０の近傍に、電気ケーブルを配置する経路を容易に確保することができる。本実施形態では、筒状の旋回軸６０の内部に電気ケーブルが配置されている。

【0075】

引出口６０ａは、旋回軸６０の管壁を貫通するように形成されている。引出口６０ａは、旋回軸６０の径方向において、俯仰駆動モータ７が配置されている側とは略反対側に形成されている。

【0076】

電気ケーブルが内部を通過する旋回軸６０は、インターナルギア６３の内部に差し込まれている。また、旋回板６１は、インターナルギア６３等のギアと、引出口６０ａから引き出される電気ケーブルと、の間に配置される。従って、電気ケーブルが、第１遊星ギア６４とインターナルギア６３との噛合い部等に噛み込まれて損傷することを防止できる。

【0077】

なお、引出口６０ａは、旋回軸６０の周方向に並べて複数形成されても良い。この場合、上述の電気ケーブルのそれぞれを、接続先の旋回駆動モータ６、俯仰駆動モータ７、旋回角検出センサ６７、俯仰角検出センサ７５のそれぞれに近い引出口６０ａから引き出すことができる。

【0078】

電気ケーブルは、引出口６０ａを介して格納ケース５の収容空間５ａ内に引き出されて、旋回駆動モータ６、俯仰駆動モータ７、旋回角検出センサ６７、俯仰角検出センサ７５、及び送受波器４０の振動子等へ接続される。

【0079】

昇降軸３０の内部において、電気ケーブルはある程度の弛みを有するように配置されている。これにより、旋回駆動モータ６、俯仰駆動モータ７、旋回角検出センサ６７、俯仰角検出センサ７５、及び送受波器４０等の旋回による電気ケーブルのねじりを当該弛みによって吸収することができるので、ケーブルの破損を回避することができる。

【0080】

旋回板６１の下側近傍において、送受波器ケーブル９には、図７等に示すように比較的大きく周回するように半周程度巻かれた弛み部９ａが形成されている。なお、図７においては、格納ケース５が省略されている。送受波器ケーブル９は、弛み部９ａを形成した後に下向きに曲げられ、図１に示すように俯仰駆動モータ７の近傍に設けられたガイドコイル（案内部材）９１の内部を通って、俯仰軸７０より低い位置まで延びる。ガイドコイル９１から出た送受波器ケーブル９は、下ケース部５２の底部を通過した後に送受波器４０の内部空間４０ａへ導かれ、送受波器４０に接続される。

【0081】

弛み部９ａについて詳細に説明する。例えば図６に示すように、送受波器ケーブル９は、旋回軸６０の径方向において、俯仰駆動モータ７が配置されている側とは略反対側に形成された引出口６０ａから引き出される。その後、送受波器ケーブル９は、旋回板６１の径方向において、旋回軸６０及び俯仰駆動モータ７から離れる方向に延びる。続いて、送受波器ケーブル９は、俯仰駆動モータ７が配置される側へ、旋回軸６０を概ね円弧状に迂回するように配置される。これにより、弛み部９ａが形成される。

【0082】

送受波器４０が図５の白抜き矢印に示すように姿勢を変化させるとき、送受波器ケーブル９は、送受波器４０によって下方に引っ張られる。しかしながら、送受波器ケーブル９に弛み部９ａが形成されているので、送受波器ケーブル９が引きちぎられることを回避できる。

【0083】

図７等に示すように、弛み部９ａの中途部には、旋回板６１に固定された弾性部材（規制部材）９２が巻かれている。弾性部材９２は、例えばスプリングから構成することができる。弾性部材９２は、送受波器ケーブル９の弛み部９ａを旋回板６１の径方向外側に引っ張るように付勢する。

【0084】

送受波器４０は、水平方向に超音波を送信する第１姿勢（俯仰角が０°である状態）と、真下に超音波を送信する第２姿勢（俯仰角が９０°である状態）と、の間で俯仰姿勢を変化させることができる。図４には第１姿勢が示され、図５には第２姿勢が示されている。

【0085】

図４の白抜き矢印に示すように第１姿勢から第２姿勢に変化するとき、弾性部材９２が送受波器ケーブル９を外周側に引っ張ることによって、送受波器ケーブル９が、ガイドコイル９１を介して上方に送り出される。これにより、送受波器ケーブル９の先端側（送受波器４０に接続する側）からガイドコイル９１までの間に、送受波器ケーブル９の折曲げや捻じり等によるキンク状態（元の状態に戻りにくくなってしまう状態）を回避することができる。また、ガイドコイル９１の上側における弛み量の増加は、弾性部材９２によって送受波器ケーブル９を外周側に引っ張ることによって吸収することができる。従って、弛み部９ａが下側に垂れ下がることを回避することができ、弛み部９ａが他の部材に絡むことを防止できる。

【0086】

図４に示す第１姿勢において、弛み部９ａは、図７（ａ）に示すように、旋回軸６０に最接近する位置に位置し、最も短くなる。このとき、弾性部材９２が大きく伸びている。

【0087】

一方、図５に示す第２姿勢において、弛み部９ａは、図７（ｂ）に示すように、旋回板６１の外側に最接近する位置（旋回軸６０から離れた位置）に位置し、最も長くなる。この場合、弾性部材９２が少し伸びている状態（又は自然長の状態）である。

【0088】

このように、弾性部材９２によって弛み部９ａを旋回軸６０から離れる側に常に引っ張ることにより、送受波器４０の俯仰に伴って弛み部９ａの長さが変化しても、弛み部９ａが垂れ下がることを回避できる。即ち、弾性部材９２により弛み部９ａの挙動を好適に規制することができる。

【0089】

次に、送受波器ケーブル９を案内するガイドコイル９１について説明する。

【0090】

ガイドコイル９１は、細長い金属を螺旋状に巻いて形成されている。図１等に示すように、ガイドコイル９１は、収容空間５ａにおいて、旋回軸６０から離れた場所（下ケース部５２の周壁の近傍）に配置されている。ガイドコイル９１は、俯仰駆動モータ７を挟んで旋回軸６０とは反対側に位置している。ガイドコイル９１は、保持部材としての取付ステー７７を介して、取付け部材７６及びギアケース８に取り付けられている。

【0091】

ガイドコイル９１は、旋回板６１の近傍から導かれた送受波器ケーブル９を下側に案内する。ガイドコイル９１は、送受波器ケーブル９において弛み部９ａより下側に位置している部分の、長手方向中途部の外側を周回している。ガイドコイル９１の下端部は、送受波器４０に近づく向きに斜めに曲げられている。これにより、ガイドコイル９１を通過した送受波器ケーブル９を送受波器４０へ円滑に案内することができる。

【0092】

ガイドコイル９１を構成する巻き線９３には、多数のコロ（転がり部材）９４が回転可能に支持されている。コロ９４は、送受波器ケーブル９の周囲に多数配置され、それぞれが概ね球状に形成されている。コロ９４の外周面は、ガイドコイル９１の内部を通過する送受波器ケーブル９に対して接触可能である。これにより、送受波器４０の俯仰によって送受波器ケーブル９がガイドコイル９１の内部を移動するとき、送受波器ケーブル９とガイドコイル９１とが擦れることによる損傷を回避することができる。また、ガイドコイル９１により、送受波器ケーブル９の配索経路を規制することができるので、送受波器ケーブル９と格納ケース５との接触を回避することができる。また、送受波器ケーブル９を俯仰駆動モータ７から離れて配置することができ、ノイズの低減を図ることができる。

【0093】

以上に説明したように、本実施形態のソナー１００は、送受波器４０と、旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７と、格納ケース５と、を備える。送受波器４０は、超音波を送信し、物標に反射したエコー信号を受信する。旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７は、送受波器４０を回動する。格納ケース５は、送受波器４０及び駆動モータを収容する。

【0094】

これにより、駆動モータを送受波器４０の近傍に配置することができるので、駆動力を伝達するための軸を短くでき、動力損失を抑制して駆動モータの小型化を実現することができる。この結果、装置のコンパクト化に繋がるとともに、コストの低減を図ることができる。

【0095】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

【0096】

旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７のうち一方だけが格納ケース５に収容され、残りが昇降軸３０の上方（上下装置３側）に配置されても良い。

【0097】

旋回駆動モータ６及び俯仰駆動モータ７の回転は、遊星歯車機構又はウォームギア機構に限定されず、他の様々な構成で減速することができる。

【0098】

旋回板６１の代わりに、枠組状の旋回フレームが旋回軸６０に固定されても良い。

【0099】

駆動ギア６５を設けずに、第１遊星ギア６４を旋回駆動モータ６によって直接回転駆動しても良い。

【0100】

弾性部材９２は、スプリングの代わりに、他の弾性部材（例えば、ゴム）から構成されても良い。また、弾性部材９２の長手方向一端側が旋回板６１に固定され、他端側が弛み部９ａに引っ掛けられても良い。

【0101】

螺旋状のガイドコイル９１の代わりに、細長い金属から形成されたガイドリング（ガイド部材）を上下方向に複数並べて取付ステー７７に固定し、このガイドリングの内部を送受波器ケーブル９が通過するように構成しても良い。この場合、それぞれのガイドリングに複数のコロ９４を支持することにより、ガイドコイル９１と実質的に同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0102】

５ 格納ケース（ドーム）
６ 旋回駆動モータ（駆動モータ）
７ 俯仰駆動モータ（駆動モータ）
４０ 送受波器
１００ ソナー（水中探知装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】