(57)【要約】【課題】その動作状態から相対的に回転する二つの物体間の相対的な角度位置が推定されうるロータリジョイント等を提供する。【解決手段】相対的に回転する第１の物体と第２の物体との間で作動油を通流させる第１の油路及び第２の油路を含むロータリジョイントであって、第１の物体に固定されるケースと、第２の物体に固定され、ケースに回転可能な状態で内挿されるシャフトと、シャフトに設けられ、第１の油路及び第２の油路のそれぞれの一端に対応するシャフト側第１ポート及びシャフト側第２ポートと、ケースに設けられ、第１の油路及び第２の油路のそれぞれの他端に対応するケース側第１ポート及びケース側第２ポートと、を備え、シャフトの回転軸を基準として、シャフト側第１ポートから一の回転方向に見たシャフト側第２ポートとの角度差と、ケース側第１ポートから一の回転方向に見たケース側第２ポートとの角度差とが異なる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する第１の物体と第２の物体との間で作動油を通流させる第１の油路及び第２の油路を含むロータリジョイントであって、
前記第１の物体に固定されるケースと、
前記第２の物体に固定され、前記ケースに回転可能な状態で内挿されるシャフトと、
前記シャフトに設けられ、前記第１の油路及び前記第２の油路のそれぞれの一端に対応するシャフト側第１ポート及びシャフト側第２ポートと、
前記ケースに設けられ、前記第１の油路及び第２の油路のそれぞれの他端に対応するケース側第１ポート及びケース側第２ポートと、を備え、
前記シャフトの回転軸を基準として、前記シャフト側第１ポートから一の回転方向に見た前記シャフト側第２ポートとの角度差と、前記ケース側第１ポートから前記一の回転方向に見た前記ケース側第２ポートとの角度差とが異なる、
ロータリジョイント。
【請求項２】
請求項１に記載のロータリジョイントと、
前記第１の物体と前記第２の物体の何れかに設けられ、前記第１の油路及び前記第２の油路の何れか一方を通じて作動油が供給され、且つ、前記第１の油路及び前記第２の油路の何れか他方を通じて作動油を排出することにより、二方向に動作可能な油圧アクチュエータと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ケース側第１ポートと前記シャフト側第１ポートとの間の圧力差、及び、前記ケース側第２ポートと前記シャフト側第２ポートとの間の圧力差とに基づき、前記第１の物体と前記第２の物体との間の相対角度を取得する、
産業機械。
【請求項３】
第１の物体と前記第２の物体との相対角度を検出するセンサを更に備え、
前記制御装置は、前記センサに異常がある場合に、前記ケース側第１ポートと前記シャフト側第１ポートとの間の圧力差、及び、前記ケース側第２ポートと前記シャフト側第２ポートとの間の圧力差とに基づき、前記第１の物体と前記第２の物体との間の相対角度を取得する、
請求項２に記載の産業機械。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の産業機械としてのショベルであって、
前記第１の物体としての走行体と、
前記第２の物体としての旋回体と、
前記走行体を駆動する、前記油圧アクチュエータとしての油圧モータと、を備える、
ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリジョイント等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ショベル等の産業機械には、相対的に回転する二つの物体間の相対的な回転位置（角度位置）を検出するセンサ（例えば、エンコーダ、カメラ）等が設けられる場合がある（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０５３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、センサ等を用いる構成では、ショベル等の産業機械の作業環境等によっては、故障等の発生が避けられず、また、場合によっては、コスト上昇も避けられない可能性がある。よって、より簡易な構成で、相対的に回転する二つの物体間の相対的な角度位置を取得可能であることが望ましい。
【０００５】
そこで、上記課題に鑑み、その動作状態から相対的に回転する二つの物体間の相対的な角度位置が推定されうるロータリジョイント等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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、
相対的に回転する第１の物体と第２の物体との間で作動油を通流させる第１の油路及び第２の油路を含むロータリジョイントであって、
前記第１の物体に固定されるケースと、
前記第２の物体に固定され、前記ケースに回転可能な状態で内挿されるシャフトと、
前記シャフトに設けられ、前記第１の油路及び前記第２の油路のそれぞれの一端に対応するシャフト側第１ポート及びシャフト側第２ポートと、
前記ケースに設けられ、前記第１の油路及び第２の油路のそれぞれの他端に対応するケース側第１ポート及びケース側第２ポートと、を備え、
前記シャフトの回転軸を基準として、前記シャフト側第１ポートから一の回転方向に見た前記シャフト側第２ポートとの角度差と、前記ケース側第１ポートから前記一の回転方向に見た前記ケース側第２ポートとの角度差とが異なる、
ロータリジョイントが提供される。
【０００７】
また、本発明の他の実施形態では、
上述のロータリジョイントと、
前記第１の物体と前記第２の物体の何れかに設けられ、前記第１の油路及び前記第２の油路の何れか一方を通じて作動油が供給され、且つ、前記第１の油路及び前記第２の油路の何れか他方を通じて作動油を排出することにより、二方向に動作可能な油圧アクチュエータと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ケース側第１ポートと前記シャフト側第１ポートとの間の圧力差、及び、前記ケース側第２ポートと前記シャフト側第２ポートとの間の圧力差とに基づき、前記第１の物体と前記第２の物体との間の相対角度を取得する、
産業機械が提供される。
【０００８】
また、本発明の更に他の実施形態では、
上述の産業機械としてのショベルであって、
前記第１の物体としての走行体と、
前記第２の物体としての旋回体と、
前記走行体を駆動する、前記油圧アクチュエータとしての油圧モータと、を備える、
ショベルが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
上述の実施形態によれば、その動作状態から相対的に回転する二つの物体間の相対的な角度位置が推定されうるロータリジョイント等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ショベルの一例を示す側面図である。
【図２】ショベルの構成の一例を示すブロック図である。
【図３Ａ】ロータリジョイントの一例を示す斜視分解図である。
【図３Ｂ】ロータリジョイントの一例を示す平面図である。
【図３Ｃ】ロータリジョイントの一例を示す側面断面図である。
【図４】上部旋回体の旋回角度とロータリジョイント内部の作動油の流れとの関係を示す図である。
【図５】走行油圧モータに接続される二つの内部油路のそれぞれの両端間の圧力差と、旋回角度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
［ショベルの概要］
まず、図１を参照して、ショベル１００の概要について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るショベルの一例（ショベル１００）を示す側面図である。
【００１４】
本実施形態に係るショベル１００（産業機械の一例）は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメントとしてのブーム４、アーム５、及びバケット６と、キャビン１０を備える。
【００１５】
下部走行体１（走行体の一例）は、例えば、左右一対のクローラを含み、それぞれのクローラが走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（図２参照）で油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。
【００１６】
上部旋回体３（旋回体の一例）は、旋回油圧モータ２Ａ（図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。
【００１７】
ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、バケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及び、バケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９により油圧駆動される。
【００１８】
キャビン１０は、オペレータが搭乗する操縦室であり、例えば、上部旋回体３の前部左側に搭載される。
【００１９】
［ショベルの構成］
次に、図１に加えて、図２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の基本構成について説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例を示すブロック図である。
【００２１】
尚、図中、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太い実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細い実線でそれぞれ示される。
【００２２】
本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、エンジン１１と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７と、ロータリジョイント４０を含む。また、本実施形態に係る油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及び、バケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（油圧アクチュエータ、油圧モータの一例）、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９を含む。以下、走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９の一部又は全部を便宜的に「油圧アクチュエータ」と称する場合がある。
【００２３】
エンジン１１は、ショベル１００の駆動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。エンジン１１は、エンジン制御装置７５（Engine Control Module：ＥＣＭ）による制御の下、所定の設定回転数で定回転する。具体的には、ＥＣＭ７５は、コントローラ３０から入力される設定回転数に関する指令に応じて、エンジン回転数センサ１１ａから取り込まれるエンジン１１の回転数の測定値と、設定回転数との差が小さく（ゼロ）になるように、エンジン１１の燃料噴射装置等を制御する。
【００２４】
メインポンプ１４は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ライン１６を通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、コントローラ３０による制御の下、レギュレータにより斜板の角度（傾転角）が調節されることにより、ピストンのストローク長が調節され、吐出量（吐出圧）が制御されうる。
【００２５】
コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。具体的には、コントロールバルブ１７は、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、それぞれの油圧アクチュエータに対する作動油の給排を制御する。走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９等は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４とそれぞれの油圧アクチュエータとの間に設けられ、メインポンプ１４からそれぞれの油圧アクチュエータに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の制御弁（方向制御弁）を含む。
【００２６】
ロータリジョイント４０は、旋回中心付近、つまり、旋回機構２（スイングサークル）付近に設けられ、上部旋回体３の旋回中心軸を基準として、相対的に回転する（角度位置が変化する）下部走行体１と上部旋回体３との間で作動油を通流させる。具体的には、ロータリジョイント４０は、下部走行体１と上部旋回体３との間で作動油を通流させる内部油路Ｌ１〜Ｌ４を含む。内部油路Ｌ１，Ｌ２（それぞれ、第１の油路及び第２の油路の一例）は、その一端がコントロールバルブ１７に接続され、他端が走行油圧モータ１Ａの２つのポートに接続される。また、内部油路Ｌ３，Ｌ４は、その一端がコントロールバルブ１７に接続され、他端が走行油圧モータ１Ｂの２つのポートに接続される。つまり、内部油路Ｌ１，Ｌ２は、その一方が走行油圧モータ１Ａにコントロールバルブ１７から作動油を供給し、その他方が走行油圧モータ１Ａから作動油を排出させる。また、内部油路Ｌ３，Ｌ４は、その一方が走行油圧モータ１Ｂにコントロールバルブ１７から作動油を供給し、その他方が走行油圧モータ１Ｂから作動油を排出させる。ロータリジョイント４０の構造の詳細は、後述する（図３Ａ〜図３Ｃ参照）。
【００２７】
本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６と、操作圧センサ２９を含む。
【００２８】
パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットライン２５を介して操作装置２６にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。
【００２９】
操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータがそれぞれの動作要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行う操作手段である。換言すれば、操作装置２６は、それぞれの動作要素を駆動するそれぞれの油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ、旋回油圧モータ２Ａ，ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び、バケットシリンダ９等）の操作を行う操作手段である。操作装置２６は、油圧ライン２７を介して、コントロールバルブ１７に接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及び、バケット６等の操作状態に応じたパイロット信号（パイロット圧）が入力される。そのため、コントロールバルブ１７は、操作装置２６の操作状態に応じて、各油圧アクチュエータを駆動することができる。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して操作圧センサ２９に接続される。
【００３０】
本例に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、操作圧センサ２９と、圧力センサ５０，５２，５４，５６と、旋回角度センサ６０を含む。
【００３１】
コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０の内部に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う主たる制御装置である。コントローラ３０は、その機能が、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、これらの組み合わせにより実現されてよい。コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される一以上のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。
【００３２】
例えば、コントローラ３０は、オペレータ等により設定される作業モードや設定回転数等に応じて、エンジン１１を作業モードや設定回転数に適合する態様で定回転させる制御指令をＥＣＭ７５に送信する。
【００３３】
また、例えば、コントローラ３０は、旋回角度センサ６０から入力される検出信号に基づき、下部走行体１に対する上部旋回体の旋回角度を測定する。
【００３４】
また、例えば、コントローラ３０は、旋回角度センサ６０が故障等により異常状態にある場合、圧力センサ５０，５２，５４，５６により検出されるロータリジョイント４０の内部油路Ｌ１，Ｌ２の両端付近の圧力に基づき、下部走行体１に対する上部旋回体３の旋回角度を測定（推定）する。このとき、コントローラ３０は、例えば、旋回角度センサ６０から取り込まれる検出信号に対応する電圧値が正常な範囲に無い場合等に、旋回角度センサ６０が異常であると判断してよい。具体的な旋回角度の推定方法については、後述する（図４、図５参照）。
【００３５】
操作圧センサ２９は、上述の如く、油圧ライン２８を介して操作装置２６と接続され、操作装置２６の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置２６におけるそれぞれの動作要素の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ２９は、コントローラ３０に接続され、操作装置２６における下部走行体１（走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）、ブーム４（ブームシリンダ７）、アーム５（アームシリンダ８）、及びバケット６（バケットシリンダ９）等の操作状態に応じた圧力信号（圧力検出値）がコントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、ショベル１００の下部走行体１、上部旋回体３、及び、アタッチメント（ブーム４、アーム５、及び、バケット６）の操作状態を把握することができる。
【００３６】
圧力センサ５０，５２，５４，５６は、それぞれ、ロータリジョイント４０の内部油路Ｌ１，Ｌ２の両端付近の作動油の圧力を検出する。
【００３７】
具体的には、圧力センサ５０は、内部油路Ｌ１の一端（コントロールバルブ１７側の端部）付近、換言すれば、後述するロータリジョイント４０のポート４２０ａ付近の作動油の圧力を検出する。圧力センサ５２は、内部油路Ｌ１の他端（走行油圧モータ１Ａ側の端部）付近、換言すれば、後述するロータリジョイント４０のポート４１０ａ付近の作動油の圧力を検出する。圧力センサ５４は、内部油路Ｌ２の一端（コントロールバルブ１７側の端部）付近、換言すれば、後述するロータリジョイント４０のポート４２０ｂ付近の作動油の圧力を検出する。圧力センサ５６は、内部油路Ｌ２の他端（走行油圧モータ１Ａ側の端部）付近、換言すれば、後述するロータリジョイント４０のポート４１０ｂ付近の作動油の圧力を検出する。
【００３８】
圧力センサ５０，５２，５４，５６は、例えば、ロータリジョイント４０の内部油路Ｌ１，Ｌ２の両端部付近に組み込まれる態様で搭載される。また、圧力センサ５０，５２，５４，５６は、ロータリジョイント４０の内部油路Ｌ１，Ｌ２の端部に接続される高圧油圧ラインに相当するパイプやパイプとロータリジョイントの取付部分のフランジ等に取り付けられてもよい。
【００３９】
圧力センサ５０，５２，５４，５６により検出された圧力に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。このとき、下部走行体１側の圧力センサ５２，５６からの信号は、所定の通信方式に基づく無線通信で、コントローラ３０に取り込まれてもよいし、下部走行体１と上部旋回体３との間の回転接点を経由する信号線を通じた有線通信で、コントローラ３０に取り込まれてもよい。
【００４０】
旋回角度センサ６０は、下部走行体１に対する上部旋回体３の旋回角度を検出する。旋回角度センサ６０は、例えば、ロータリエンコーダ、レゾルバ、ジャイロセンサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含みうる。旋回角度センサ６０は、コントローラ３０に接続され、検出される上部旋回体３の旋回角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【００４１】
［ロータリジョイントの構造］
次に、図３（図３Ａ〜図３Ｃ）を参照して、ロータリジョイント４０の構造について説明する。
【００４２】
尚、図中、ケース４１とシャフト４２との間の既知のシール構造については省略されており、説明も省略する。また、図中、例えば、ドレン油路等の他の油路は、簡単のため、省略されており、説明も省略する。
【００４３】
図３Ａは、ロータリジョイント４０の一例を示す斜視分解図である。図３Ｂは、ロータリジョイント４０の一例を示す平面図である。図３Ｃは、ロータリジョイントの一例を示す側面断面図であり、具体的には、図３Ｂ中の線部の断面を矢印方向に見た断面図である。
【００４４】
ロータリジョイント４０は、ケース４１と、ケース４１に回転可能に内挿されるシャフト４２を含む。
【００４５】
ケース４１は、例えば、下部走行体１に取付けられる。ケース４１は、一端（下端）が閉じられた略円筒形状を有し、内部の中空部分にシャフト４２が内挿される。
【００４６】
シャフト４２は、例えば、上部旋回体３に取り付けられる。シャフト４２は、ケース４１の中空部分と略同径或いは若干外径が小さい略円柱形状を有し、ケース４１の中空部分に上から内挿される。これにより、下部走行体１に固定されるケース４１に対して、上部旋回体３に固定されるシャフト４２は、上部旋回体３の旋回に併せて、ケース４１の中空部分の中で回転することができる。
【００４７】
シャフト４２は、上端面に、内部油路Ｌ１〜Ｌ４のコントロールバルブ１７（上部旋回体３）側の一端に相当するポート４２０を有する。ポート４２０は、内部油路Ｌ１の一端に相当するポート４２０ａ（ケース側第１ポートの一例）と、内部油路Ｌ２の一端に相当するポート４２０ｂ（ケース側第２ポートの一例）と、内部油路Ｌ３の一端に相当するポート４２０ｃと、内部油路Ｌ４の一端に相当するポート４２０ｄを含む。
【００４８】
図３Ｂに示すように、ポート４２０ａ〜４２０ｄは、シャフト４２の回転軸ＡＸ（つまり、上部旋回体３の旋回中心軸）を基準として、略同径の位置に配置される。また、ポート４２０ａ〜４２０ｄは、その順に、平面視で（上から見て）、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする右回りに９０°ごとの角度位置に配置される。
【００４９】
また、シャフト４２は、側面部分において、全周で径方向に同じ深さで掘られた溝部４２１を有する。溝部４２１は、溝部４２１ａ〜４２１ｄを含む。溝部４２１ａ〜４２１ｄは、シャフトの下側から順に、回転軸ＡＸに沿って等間隔で配置されている。
【００５０】
また、シャフト４２は、ポート４２０ａ〜４２０ｄと、溝部４２１ａ〜４２１ｄとの間を連通する連通路を有する。
【００５１】
具体的には、図３Ｃに示すように、連通路４２２ａは、ポート４２０ａから回転軸ＡＸに沿って下方に穿設されると共に、回転軸ＡＸに沿う方向（以下、「回転軸方向」）における溝部４２１ａと同じ位置から径方向外側に穿設される略Ｌ字形状を有する。これにより、連通路４２２ａは、ポート４２０ａと溝部４２１ａとを連通する。
【００５２】
また、連通路４２２ｂは、ポート４２０ｂから回転軸ＡＸに沿って下方に穿設されると共に、回転軸方向における溝部４２１ｂと同じ位置から径方向外側に穿設される略Ｌ字形状を有する。これにより、連通路４２２ｂは、ポート４２０ｂと溝部４２１ｂとを連通する。
【００５３】
また、ポート４２０ｃと溝部４２１ｃとの間及びポート４２０ｄと溝部４２１ｄとの間にも、連通路４２２ａ，４２２ｂと同様に、図示しない略Ｌ字形状の連通路が形成されている。
【００５４】
ケース４１の外側面には、内部油路Ｌ１〜Ｌ４の走行油圧モータ１Ａ，１Ｂ（下部走行体１）側の他端に相当し、ケース４１の外側面と内側面（中空空間）との間を連通するポート４１０が設けられる。ポート４１０は、内部油路Ｌ１の他端に相当するポート４１０ａ（ケース側第１ポートの一例）と、内部油路Ｌ２の他端に相当するポート４１０ｂ（ケース側第２ポートの一例）と、内部油路Ｌ３の他端に相当するポート４１０ｃと、内部油路Ｌ４の他端に相当するポート４１０ｄを含む。
【００５５】
図３Ｂに示すように、ポート４１０のうちのポート４１０ａ，４１０ｃとポート４１０とは、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準として、反対側の位置、つまり、１８０°間隔の角度位置に配置される。
【００５６】
また、図３Ｃに示すように、ポート４１０ａは、シャフト４２の回転軸方向（上下方向）における溝部４２１ａと同じ位置に設けられる。これにより、ポート４１０ａは、溝部４２１ａと接続され、シャフト４２内の連通路４２２ａを通じて、ポート４２０ａと連通する。つまり、内部油路Ｌ１は、連通路４２２ａと、溝部４２１ａとにより構成される。シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、連通路４２２ａと溝部４２１ａとの接続部分の角度位置、即ち、ポート４２０ａの角度位置と、ポート４１０ａの角度位置との関係は、シャフト４２の回転状態、即ち、上部旋回体３の旋回状態（旋回角度）に応じて変化する。作動油は、溝部４２１ａを平面視で右方向にも左方向にも流れることができるものの、その大部分は、ポート４１０ａと連通路４２２ａとの距離が短い方向、つまり、角度位置の差が小さい方を通流すると考えられる。そのため、作動油の大部分が流れる溝部４２１ａの部分の長さは、上部旋回体３の旋回状態に応じて長くなったり、短くなったりし、その長短に応じて、内部油路Ｌ１に流れる作動油の圧力損失も変化する。以下、内部油路Ｌ２〜Ｌ４におけるポート４２０ｂ〜４２０ｄとポート４１０ｂ〜４１０ｄとの間の回転軸ＡＸを基準とする角度位置に関する関係についても同様である。
【００５７】
また、ポート４１０ｂは、シャフト４２の回転軸方向における溝部４２１ｂと同じ位置に設けられる。これにより、ポート４１０ｂは、溝部４２１ｂと接続され、シャフト４２内の連通路４２２ｂを通じて、ポート４２０ｂと連通する。つまり、内部油路Ｌ２は、連通路４２２ｂと、溝部４２１ｂとにより構成される。
【００５８】
また、ポート４１０ｃは、シャフト４２の回転軸方向における溝部４２１ｃと同じ位置に設けられる。これにより、ポート４１０ｃは、溝部４２１ｃと接続され、上述の図示しない連通路を通じて、ポート４２０ｃと連通する。つまり、内部油路Ｌ３は、当該連通路と、溝部４２１ｃとにより構成される。
【００５９】
また、ポート４１０ｄは、シャフト４２の回転軸方向における溝部４２１ｄと同じ位置に設けられる。これにより、ポート４１０ｄは、溝部４２１ｃに接続され、上述の図示しない連通路を通じて、ポート４２０ｄと連通する。つまり、内部油路Ｌ４は、当該連通路と、溝部４２１ｄとにより構成される。
【００６０】
［旋回角度の推定方法］
次に、図４、図５を参照して、上部旋回体３の旋回角度の推定方法について説明する。
【００６１】
図４は、上部旋回体３の旋回角度と、ロータリジョイント４０の内部の作動油の流れとの関係を示す図である。具体的には、図４は、上部旋回体３の特定の旋回角度（左旋回１３５°、左旋回４５°、旋回０°、右旋回４５°、右旋回１２０°）におけるロータリジョイント４０の内部油路Ｌ１，Ｌ２の作動油の流れを示す図である。図５は、走行油圧モータ１Ａに接続される二つの内部油路Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの両端間の圧力差と、旋回角度との関係を示す図である。
【００６２】
尚、図４は、ポート４１０ａとポート４２０ａとの間の内部油路Ｌ１の作動油の流れと、ポート４１０ｂとポート４２０ｂとの間の内部油路Ｌ１の作動油の流れとを模式的に示し、便宜上、内部油路Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの溝部４２１ａ，４２１ｂに相当する部分を重ねて示している。また、内部油路Ｌ１，Ｌ２に流れる作動油の方向は、走行油圧モータ１Ａの回転方向によって異なるが、図４中では、便宜的に、内部油路Ｌ２により作動油が走行油圧モータ１Ａに供給され、内部油路Ｌ１により走行油圧モータ１Ａから作動油が排出される状態が示される。また、図５は、走行油圧モータ１Ａが作動している、つまり、走行油圧モータ１Ａに作動油が供給され、且つ、走行油圧モータ１Ａから作動油が排出されている状態を示す。
【００６３】
図４に示すように、上部旋回体３のアタッチメントが延出する前方と、下部走行体１の前進方向とが揃っている旋回０°の場合、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ａの角度位置とポート４２０ａとの角度位置との差は、９０°になっている。よって、この場合、内部油路Ｌ１を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ａを周方向に１／４周分流れる。一方、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ｂの角度位置とポート４２０ｂの角度位置との差は、１８０°である。よって、この場合、内部油路Ｌ２を通流する作動油は、溝部４２１ｂを周方向に半周分流れる。
【００６４】
また、左旋回４５°の場合、旋回０°から上部旋回体３に固定されるシャフト４２が左に４５°回転する。この場合、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ａの角度位置と、ポート４２０ａとの角度位置との差は、４５°大きくなり、１３５°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ１を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ａを周方向に３／８周（１３５°）分だけ流れる。一方、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ｂの角度位置とポート４２０ｂの角度位置との差は、４５°小さくなり、１３５°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ２を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ｂを周方向に、内部油路Ｌ１の場合と同じ、３／８周（１３５°）分だけ流れる。
【００６５】
また、左旋回１３５°の場合、旋回０°からシャフト４２が左に１３５°回転する。この場合、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ａの角度位置とポート４２０ａの角度位置との差は、シャフト４２が９０°回転したところで最大の１８０°となり、更に、４５°回転することで、１３５°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ１を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ａを周方向に、３／８周（１３５°）分だけ流れる。一方、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ｂの角度位置とポート４２０ｂの角度位置との差は、１３５°小さくなり、４５°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ２を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ｂを周方向に１／８周（４５°）分流れる。
【００６６】
また、右旋回４５°の場合、旋回０°からシャフト４２が右に４５°回転する。この場合、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ａの角度位置とポート４２０ａの角度位置との差は、４５°小さくなり、４５°になる。よって、内部油路Ｌ１を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ａを周方向に１／８周（４５°）分流れる。一方、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ｂの角度位置とポート４２０ｂの角度位置との差は、４５°小さくなり、１３５°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ２を通流する作動油の大部分は、溝部４２１ｂを周方向に３／８周（１３５°）分流れる。
【００６７】
また、右旋回１２０°の場合、旋回０°からシャフト４２が右に１２０°回転する。この場合、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ａの角度位置とポート４２０ａの角度位置との差は、シャフト４２が９０°回転したところで最小の０°になり、更に、３０°回転することで、３０°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ１に通流する作動油の大部分は、溝部４２１ａを周方向に１／１２周（３０°）分流れる。一方、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ｂの角度位置とポート４２０ｂの角度位置との差は、１２０°小さくなり、６０°になる。よって、この場合、内部油路Ｌ２に通流する作動油の大部分は、溝部４２１ｂを周方向に１／６周（６０°）分流れる。
【００６８】
このように、上部旋回体３の旋回状態、つまり、シャフト４２の回転状態に応じて、内部油路Ｌ１，Ｌ２のうちの作動油の大部分が溝部４２１（４２１ａ，４２１ｂ）を周方向に流れる部分の長さ（角度）は、それぞれ、変化する。このとき、上述の通り、内部油路Ｌ１，Ｌ２の変化の態様には、位相差があるため、旋回角度の変化に応じて、内部油路Ｌ１，Ｌ２の内の溝部４２１を周方向に作動油が流れる部分の長さ（角度）の相対関係も変化する。
【００６９】
具体的には、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする、ポート４１０ａとポート４２０ａとの間の角度差は、シャフト４２が一方向に回転する際、０°から１８０°まで大きくなり、１８０°から０°まで小さくなるを繰り返す態様で変化する。そのため、内部油路Ｌ１，Ｌ２で発生する圧力損失、つまり、内部油路Ｌ１の両端であるポート４１０ａとポート４２０ａとの間の圧力差、及び、内部油路Ｌ２の両端であるポート４１０ｂとポート４２０ｂとの間の圧力差は、走行油圧モータ１Ａに作動油が給排されている場合、同じように、シャフト４２の一回転、つまり、上部旋回体３の一周の旋回に応じて、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とするポート間の角度差０°に相当する最小値と、ポート間の角度差１８０°に相当する最大値との間を増減する態様になる。
【００７０】
一方、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準として、上部旋回体３側のポート４２０ａから平面視で右方向に見たポート４２０ｂとの間の角度差は、上述の如く、９０°であるのに対して、下部走行体１側のポート４１０ａから平面視で右方向に見たポート４１０ｂとの間の角度差は、上述の如く、１８０°である。よって、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準とするポート４１０ａとポート４２０ａとの間の角度差の変化と、ポート４１０ｂとポート４２０ｂとの間の角度差の変化との間には、９０°の位相差が生じる。
【００７１】
そのため、図５に示すように、内部油路Ｌ１，Ｌ２のそれぞれの両端間の圧力差を示すグラフ５０１，５０２は、同じように、旋回角度に応じて、圧力差の最大値と最小値との間で増減するが、その変化には、９０°の位相差が生じる。
【００７２】
尚、内部油路Ｌ１，Ｌ２との間で、連通路４２２ａ，４２２ｂの長さに差があるが、その差は、シャフト４２の回転軸方向に穿設される直線部分の差である。そのため、内部油路Ｌ１，Ｌ２の両端間の圧力差に対する影響は、ポート間の角度差による溝部４２１ａ，４２１ｂを作動油の大部分が流れる部分の変化に比して十分に小さい。
【００７３】
よって、コントローラ３０は、この位相差を利用し、内部油路Ｌ１の両端間の圧力差と、内部油路Ｌ２の両端間の圧力差、つまり、圧力センサ５０，５２の検出値の差と、圧力センサ５４，５６の検出値の差とに基づき、下部走行体１に対する上部旋回体３の旋回角度を推定（測定）することができる。具体的には、走行油圧モータ１Ａの負荷状態によって、圧力差の絶対値は変化するため、例えば、コントローラ３０は、内部油路Ｌ１の両端間の圧力差と内部油路Ｌ２の両端間の圧力差との比に基づき、上部旋回体３の旋回角度を推定する。また、コントローラ３０は、操作装置２６に対する走行油圧モータ１Ａの操作状態に基づき、走行油圧モータ１Ａの負荷状態を判断し、当該負荷状態を考慮して、上部旋回体３の旋回角度を推定（推定）してもよい。
【００７４】
このように、本実施形態に係るロータリジョイント４０は、その動作状態、具体的には、内部油路Ｌ１，Ｌ２の両端間の圧力損失の状態から相対的に回転する二つの物体間の相対的な角度位置が推定されうる。これにより、コントローラ３０は、旋回角度センサ６０が異常状態になってしまった場合であっても、上部旋回体３の旋回角度を取得することができる。
【００７５】
尚、内部油路Ｌ３，Ｌ４のポート間のシャフト４２の回転軸ＡＸを基準とする角度差についても、内部油路Ｌ１，Ｌ２の場合と同様に、９０°の位相差がある。よって、コントローラ３０は、内部油路Ｌ１，Ｌ２のポート間の圧力差に代えて、内部油路Ｌ３，Ｌ４のポート間の圧力差を利用して、上部旋回体３の旋回角度を推定してもよい。また、コントローラ３０は、内部油路Ｌ１，Ｌ２のポート間の圧力差に加えて、内部油路Ｌ３，Ｌ４のポート間の圧力差を利用して、上部旋回体３の旋回角度を推定してもよい。これにより、上部旋回体３の旋回角度の推定精度を向上させることができる。
【００７６】
また、内部油路Ｌ１，Ｌ２の一端（上部旋回体３）側のポート４２０ａ，４２０ｂの配置と、他端側（下部走行体１）側のポート４１０ａ，４１０ｂの配置は、上述の位相差が生じる態様であれば、任意に設定されてよい。つまり、シャフト４２の回転軸ＡＸを基準として、ポート４２０ａから一の回転方向（右或いは左）に見たポート４２０ｂとの角度差と、ポート４１０ａから同じ一の回転方向に見たポート４１０ｂとの角度差とが異なっていればよい。
【００７７】
［改良・変形］
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００７８】
例えば、上述した実施形態では、走行油圧モータ１Ａ，１Ｂに作動油を供給し、且つ、走行油圧モータ１Ａ，１Ｂから作動油を排出させる二つの内部油路の圧力差を利用して、旋回角度が推定されるが、当該態様には限定されない。具体的には、下部走行体１に搭載され、作動油の供給に応じて、作動油が排出される二方向に移動可能な（つまり、複動型の）他の油圧アクチュエータに接続される二つの内部油路の圧力差を利用して、旋回角度が推定されてもよい。
【００７９】
また、上述した実施形態及び変形例では、ロータリジョイント４０がショベル１００に搭載されるが、同様のロータリジョイントは、相対的に回転する二つの物体間で複動型の油圧アクチュエータに作動油を給排する他の産業機械に搭載されてもよい。これにより、当該産業機械の制御装置は、上述の如く、当該油圧アクチュエータに接続される、ロータリジョイントの二つの内部油路の両端間の圧力差に基づき、相対的に回転する二つの物体間の相対的な回転位置（角度位置）を推定することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１  下部走行体（第１の物体、走行体）
１Ａ，１Ｂ  走行油圧モータ（油圧アクチュエータ、油圧モータ）
２Ａ  旋回油圧モータ
３  上部旋回体（第２の物体、旋回体）
４  ブーム
５  アーム
６  バケット
７  ブームシリンダ
８  アームシリンダ
９  バケットシリンダ
１４  メインポンプ
１５  パイロットポンプ
１７  コントロールバルブ
２６  操作装置
２９  操作圧センサ
３０  コントローラ（制御装置）
４０  ロータリジョイント
４１  ケース
４２  シャフト
５０，５２，５４，５６  圧力センサ
６０  旋回角度センサ
７５  エンジン制御装置
１００  ショベル（産業機械）
４１０ａ  ポート（ケース側第１ポート）
４１０ｂ  ポート（ケース側第２ポート）
４２０ａ  ポート（シャフト側第１ポート）
４２０ｂ  ポート（シャフト側第２ポート）
ＡＸ  回転軸
Ｌ１  内部油路（第１の油路）
Ｌ２  内部油路（第２の油路）
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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