JP2019173460A - Rotary joint, industrial machine, and shovel - Google Patents

Rotary joint, industrial machine, and shovel Download PDF

Info

Publication number
JP2019173460A
JP2019173460A JP2018064543A JP2018064543A JP2019173460A JP 2019173460 A JP2019173460 A JP 2019173460A JP 2018064543 A JP2018064543 A JP 2018064543A JP 2018064543 A JP2018064543 A JP 2018064543A JP 2019173460 A JP2019173460 A JP 2019173460A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
port
shaft
case
oil passage
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018064543A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
塚根 浩一郎
Koichiro Tsukane
浩一郎 塚根
圭二 本田
Keiji Honda
圭二 本田
岡田 純一
Junichi Okada
純一 岡田
孔康 井辻
Yoshiyasu Itsuji
孔康 井辻
一則 平沼
Kazunori Hiranuma
一則 平沼
裕介 佐野
Yusuke Sano
裕介 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2018064543A priority Critical patent/JP2019173460A/en
Publication of JP2019173460A publication Critical patent/JP2019173460A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

To provide a rotary joint and the like in which relative angle position between two objects relatively rotating from operational state thereof.SOLUTION: A rotary joint includes first oil passage and second oil passage which circulate hydraulic oil between relatively rotating first object and second object. The rotary joint comprises: a case fixed to the first object; a shaft fixed to the second object and inserted into the case in a rotatable state; shaft side first port and shaft side second port provided in the shaft and corresponding to one end of each of the first oil passage and second oil passage; and case side first port and case side second port provided in the case and corresponding to the other end of each of the first oil passage and second oil passage. Angle difference between the shaft side second port and the shaft side first port viewed in one rotation direction is different from angle difference between the case side second port and the case side first port viewed in one rotation direction.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、ロータリジョイント等に関する。   The present invention relates to a rotary joint and the like.

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)。   For example, an industrial machine such as an excavator may be provided with a sensor (for example, an encoder or a camera) that detects a relative rotational position (angular position) between two relatively rotating objects (Patent Literature). 1 etc.).

特開2017−053627号公報JP 2017-053627 A

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。   However, in the configuration using a sensor or the like, the occurrence of a failure or the like cannot be avoided depending on the working environment of an industrial machine such as an excavator, and in some cases, an increase in cost may be unavoidable. Therefore, it is desirable that the relative angular position between two relatively rotating objects can be acquired with a simpler configuration.

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。   Then, in view of the said subject, it aims at providing the rotary joint etc. which can estimate the relative angular position between two objects which rotate relatively from the operation state.

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。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention,
A rotary joint including a first oil passage and a second oil passage for allowing hydraulic oil to flow between a first object and a second object that rotate relatively;
A case fixed to the first object;
A shaft fixed to the second object and inserted into the case in a rotatable state;
A shaft-side first port and a shaft-side second port provided on the shaft and corresponding to one end of each of the first oil passage and the second oil passage;
A case-side first port and a case-side second port provided in the case, corresponding to the other ends of the first oil passage and the second oil passage,
With reference to the rotational axis of the shaft, the angular difference from the shaft-side second port viewed in one rotation direction from the shaft-side first port, and the case-side first port viewed in the one rotation direction. The angle difference with the case side second port is different.
A rotary joint is provided.

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。
In another embodiment of the present invention,
The rotary joint described above,
Provided in either the first object or the second object, hydraulic oil is supplied through one of the first oil path and the second oil path, and the first oil path And a hydraulic actuator operable in two directions by discharging hydraulic oil through either one of the second oil passages, and
A control device,
The control device is based on a pressure difference between the case side first port and the shaft side first port, and a pressure difference between the case side second port and the shaft side second port, Obtaining a relative angle between the first object and the second object;
Industrial machinery is provided.

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。
In still another embodiment of the present invention,
An excavator as an industrial machine as described above,
A traveling body as the first object;
A revolving body as the second object;
A hydraulic motor as the hydraulic actuator for driving the traveling body,
An excavator is provided.

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。   According to the above-described embodiment, it is possible to provide a rotary joint or the like that can estimate a relative angular position between two objects that rotate relatively from the operation state.

ショベルの一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of an shovel. ショベルの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of an shovel. ロータリジョイントの一例を示す斜視分解図である。It is a perspective exploded view showing an example of a rotary joint. ロータリジョイントの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a rotary joint. ロータリジョイントの一例を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows an example of a rotary joint. 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。It is a figure which shows the relationship between the turning angle of an upper turning body, and the flow of the hydraulic oil inside a rotary joint. 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。It is a figure which shows the relationship between the pressure difference between each both ends of two internal oil paths connected to a driving | running | working hydraulic motor, and a turning angle.

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。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.

[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。
[Outline of excavator]
First, an outline of the excavator 100 will be described with reference to FIG.

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。   FIG. 1 is a side view showing an example (excavator 100) of an excavator according to the present embodiment.

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。   An excavator 100 (an example of an industrial machine) according to the present embodiment includes a lower traveling body 1, an upper revolving body 3 that is rotatably mounted on the lower traveling body 1 via a turning mechanism 2, and a boom 4 as an attachment. The arm 5, the bucket 6, and the cabin 10 are provided.

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。   The lower traveling body 1 (an example of a traveling body) includes, for example, a pair of left and right crawlers, and each crawler is hydraulically driven by traveling hydraulic motors 1A and 1B (see FIG. 2) to cause the excavator 100 to travel.

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。   The upper swing body 3 (an example of the swing body) is rotated with respect to the lower traveling body 1 by being driven by a swing hydraulic motor 2A (see FIG. 2).

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。   The boom 4 is pivotally attached to the center of the front part of the upper swing body 3 so that the boom 4 can be raised and lowered. An arm 5 is pivotally attached to the tip of the boom 4 and a bucket 6 is vertically attached to the tip of the arm 5. It is pivotally attached so that it can rotate. The boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9 as hydraulic actuators, respectively.

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。   The cabin 10 is a cockpit in which an operator is boarded, and is mounted, for example, on the left side of the front part of the upper swing body 3.

[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。
[Configuration of excavator]
Next, the basic configuration of the excavator 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG.

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。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the excavator 100 according to the present embodiment.

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。   In the figure, the mechanical power system is indicated by a double line, the high-pressure hydraulic line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric drive / control system is indicated by a thin solid line.

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。   The hydraulic drive system of the excavator 100 according to the present embodiment includes an engine 11, a main pump 14, a control valve 17, and a rotary joint 40. Further, as described above, the hydraulic drive system according to the present embodiment is a traveling hydraulic motor 1A, 1B (hydraulic pressure) that hydraulically drives each of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. An actuator, an example of a hydraulic motor), a swing hydraulic motor 2A, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9. Hereinafter, some or all of the traveling hydraulic motors 1A and 1B, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, and the bucket cylinder 9 may be referred to as “hydraulic actuators” for convenience.

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。   The engine 11 is a driving force source of the excavator 100, and is mounted on the rear part of the upper swing body 3, for example. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel. A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the engine 11. The engine 11 rotates at a predetermined set rotational speed under the control of an engine control device 75 (Engine Control Module: ECM). Specifically, the ECM 75 has a small difference between the measured rotational speed of the engine 11 taken from the engine rotational speed sensor 11a and the set rotational speed in response to a command related to the set rotational speed input from the controller 30 ( The fuel injection device of the engine 11 is controlled so that it becomes zero.

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。   The main pump 14 is mounted, for example, at the rear part of the upper swing body 3 and supplies hydraulic oil to the control valve 17 through the high-pressure hydraulic line 16. The main pump 14 is driven by the engine 11 as described above. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and the stroke length of the piston is adjusted by adjusting the angle (tilt angle) of the swash plate by a regulator under the control of the controller 30, and the discharge amount (Discharge pressure) can be controlled.

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。   The control valve 17 is, for example, a hydraulic control device that is mounted in the central portion of the upper swing body 3 and controls the hydraulic drive system in accordance with an operation performed on the operation device 26 by an operator. Specifically, the control valve 17 controls the supply and discharge of the hydraulic oil to and from the respective hydraulic actuators according to the operation on the operation device 26 by the operator. The traveling hydraulic motors 1A and 1B, the swing hydraulic motor 2A, the boom cylinder 7, the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, and the like are connected to the control valve 17 via a high-pressure hydraulic line. The control valve 17 is provided between the main pump 14 and each hydraulic actuator, and controls a plurality of control valves (direction control valves) that control the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator. )including.

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)。   The rotary joint 40 is provided in the vicinity of the turning center, that is, in the vicinity of the turning mechanism 2 (swing circle), and is a lower traveling body that rotates relative to the turning center axis of the upper turning body 3 (the angular position changes). The hydraulic oil is allowed to flow between 1 and the upper swing body 3. Specifically, the rotary joint 40 includes internal oil passages L <b> 1 to L <b> 4 that allow hydraulic oil to flow between the lower traveling body 1 and the upper swing body 3. One end of each of the internal oil passages L1 and L2 (an example of the first oil passage and the second oil passage) is connected to the control valve 17, and the other end is connected to two ports of the traveling hydraulic motor 1A. . The internal oil passages L3 and L4 have one end connected to the control valve 17 and the other end connected to two ports of the traveling hydraulic motor 1B. That is, one of the internal oil passages L1 and L2 supplies hydraulic oil from the control valve 17 to the traveling hydraulic motor 1A, and the other discharges the hydraulic oil from the traveling hydraulic motor 1A. Further, one of the internal oil passages L3 and L4 supplies hydraulic oil from the control valve 17 to the traveling hydraulic motor 1B, and the other discharges hydraulic oil from the traveling hydraulic motor 1B. Details of the structure of the rotary joint 40 will be described later (see FIGS. 3A to 3C).

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。   The operation system of the excavator 100 according to the present embodiment includes a pilot pump 15, an operation device 26, and an operation pressure sensor 29.

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。   The pilot pump 15 is mounted, for example, at the rear part of the upper swing body 3 and supplies pilot pressure to the operating device 26 via the pilot line 25. The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.

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。   The operating device 26 is an operating means that is provided in the vicinity of the cockpit of the cabin 10 and that allows the operator to operate the respective operating elements (the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the like). . In other words, the operating device 26 operates the hydraulic actuators (travel hydraulic motors 1A and 1B, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9, etc.) that drive the operating elements. It is an operation means to perform. The operating device 26 is connected to the control valve 17 via a hydraulic line 27. Thereby, a pilot signal (pilot pressure) corresponding to the operation state of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6 and the like in the operating device 26 is input to the control valve 17. . Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operating state of the operating device 26. The operating device 26 is connected to an operating pressure sensor 29 via a hydraulic line 28.

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。   The control system of the shovel 100 according to this example includes a controller 30, an operation pressure sensor 29, pressure sensors 50, 52, 54, and 56, and a turning angle sensor 60.

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。   The controller 30 (an example of a control device) is a main control device that is provided inside the cabin 10 and performs drive control of the excavator 100, for example. The function of the controller 30 may be realized by arbitrary hardware, software, or a combination thereof. The controller 30 is mainly a microcomputer including a central processing unit (CPU), a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), a nonvolatile auxiliary storage device, various input / output interfaces, and the like. Composed. The controller 30 realizes various functions by executing, on the CPU, one or more programs stored in, for example, a ROM or a nonvolatile auxiliary storage device.

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。   For example, the controller 30 transmits, to the ECM 75, a control command that causes the engine 11 to rotate at a constant speed that matches the work mode and the set rotational speed in accordance with the work mode and the set rotational speed set by the operator or the like.

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。   For example, the controller 30 measures the turning angle of the upper turning body relative to the lower traveling body 1 based on the detection signal input from the turning angle sensor 60.

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)。   Further, for example, when the turning angle sensor 60 is in an abnormal state due to a failure or the like, the controller 30 detects pressures near both ends of the internal oil passages L1 and L2 of the rotary joint 40 detected by the pressure sensors 50, 52, 54, and 56. Based on the above, the turning angle of the upper turning body 3 relative to the lower traveling body 1 is measured (estimated). At this time, the controller 30 may determine that the turning angle sensor 60 is abnormal, for example, when the voltage value corresponding to the detection signal captured from the turning angle sensor 60 is not within a normal range. A specific method for estimating the turning angle will be described later (see FIGS. 4 and 5).

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。   As described above, the operation pressure sensor 29 is connected to the operation device 26 via the hydraulic line 28 and corresponds to the pilot pressure on the secondary side of the operation device 26, that is, the operation state of each operation element in the operation device 26. Detect the pilot pressure. The operation pressure sensor 29 is connected to the controller 30, and the lower traveling body 1 (traveling hydraulic motors 1A and 1B), the upper swinging body 3 (turning hydraulic motor 2A), the boom 4 (boom cylinder 7), and the arm 5 in the operating device 26. A pressure signal (pressure detection value) corresponding to the operation state of (arm cylinder 8), bucket 6 (bucket cylinder 9), and the like is taken into the controller 30. Thereby, the controller 30 can grasp | ascertain the operation state of the lower traveling body 1, the upper turning body 3, and the attachment (the boom 4, the arm 5, and the bucket 6) of the shovel 100.

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。   The pressure sensors 50, 52, 54, and 56 detect the pressure of the hydraulic oil near both ends of the internal oil passages L1 and L2 of the rotary joint 40, respectively.

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。   Specifically, the pressure sensor 50 detects the pressure of hydraulic oil near one end (end on the control valve 17 side) of the internal oil passage L1, in other words, near the port 420a of the rotary joint 40 described later. The pressure sensor 52 detects the pressure of hydraulic oil near the other end of the internal oil passage L1 (end on the traveling hydraulic motor 1A side), in other words, near the port 410a of the rotary joint 40 described later. The pressure sensor 54 detects the pressure of hydraulic oil near one end (end on the control valve 17 side) of the internal oil passage L2, in other words, near the port 420b of the rotary joint 40 described later. The pressure sensor 56 detects the pressure of hydraulic oil near the other end of the internal oil passage L2 (end on the traveling hydraulic motor 1A side), in other words, near the port 410b of the rotary joint 40 described later.

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。   The pressure sensors 50, 52, 54, 56 are mounted, for example, in such a manner that they are incorporated in the vicinity of both ends of the internal oil passages L 1, L 2 of the rotary joint 40. The pressure sensors 50, 52, 54, and 56 are attached to pipes corresponding to high-pressure hydraulic lines connected to the end portions of the internal oil passages L1 and L2 of the rotary joint 40, flanges of attachment portions of the pipe and the rotary joint, and the like. May be.

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。   A detection signal corresponding to the pressure detected by the pressure sensors 50, 52, 54, 56 is taken into the controller 30. At this time, signals from the pressure sensors 52 and 56 on the lower traveling body 1 side may be taken into the controller 30 by wireless communication based on a predetermined communication method, or between the lower traveling body 1 and the upper swing body 3. It may be taken into the controller 30 by wired communication through a signal line that passes through a rotating contact between them.

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。   The turning angle sensor 60 detects the turning angle of the upper turning body 3 with respect to the lower traveling body 1. The turning angle sensor 60 can include, for example, a rotary encoder, a resolver, a gyro sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit). The turning angle sensor 60 is connected to the controller 30, and a detection signal corresponding to the detected turning angle of the upper turning body 3 is taken into the controller 30.

[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。
[Rotary joint structure]
Next, the structure of the rotary joint 40 will be described with reference to FIG. 3 (FIGS. 3A to 3C).

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。   In the drawing, a known seal structure between the case 41 and the shaft 42 is omitted, and a description thereof is also omitted. Further, in the drawing, for example, other oil passages such as a drain oil passage are omitted for the sake of simplicity, and description thereof is also omitted.

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。   FIG. 3A is an exploded perspective view showing an example of the rotary joint 40. FIG. 3B is a plan view showing an example of the rotary joint 40. FIG. 3C is a side cross-sectional view showing an example of a rotary joint, and more specifically, a cross-sectional view of a cross section of a line portion in FIG.

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。   The rotary joint 40 includes a case 41 and a shaft 42 that is rotatably inserted into the case 41.

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。   The case 41 is attached to the lower traveling body 1, for example. The case 41 has a substantially cylindrical shape with one end (lower end) closed, and the shaft 42 is inserted into the hollow portion inside.

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。   The shaft 42 is attached to the upper swing body 3, for example. The shaft 42 has a substantially cylindrical shape that is substantially the same diameter as or slightly smaller than the hollow portion of the case 41, and is inserted into the hollow portion of the case 41 from above. Accordingly, the shaft 42 fixed to the upper swing body 3 is rotated in the hollow portion of the case 41 in conjunction with the swing of the upper swing body 3 with respect to the case 41 fixed to the lower traveling body 1. Can do.

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。   The shaft 42 has a port 420 corresponding to one end of the internal oil passages L1 to L4 on the control valve 17 (upper swing body 3) side on the upper end surface. The port 420 includes a port 420a (an example of a case side first port) corresponding to one end of the internal oil passage L1, a port 420b (an example of the case side second port) corresponding to one end of the internal oil passage L2, and an internal oil. A port 420c corresponding to one end of the path L3 and a port 420d corresponding to one end of the internal oil path L4 are included.

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。   As shown in FIG. 3B, the ports 420a to 420d are arranged at positions having substantially the same diameter with reference to the rotation axis AX of the shaft 42 (that is, the turning center axis of the upper turning body 3). Further, the ports 420a to 420d are arranged in the order of 90 ° in the clockwise direction with respect to the rotation axis AX of the shaft 42 in plan view (viewed from above).

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。   Moreover, the shaft 42 has the groove part 421 dug with the same depth by the radial direction in the perimeter in the side part. The groove part 421 includes groove parts 421a to 421d. The groove portions 421a to 421d are arranged at equal intervals along the rotation axis AX in order from the lower side of the shaft.

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。   Moreover, the shaft 42 has a communication path that communicates between the ports 420a to 420d and the groove portions 421a to 421d.

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。   Specifically, as shown in FIG. 3C, the communication path 422a is drilled downward from the port 420a along the rotation axis AX and in a direction along the rotation axis AX (hereinafter referred to as “rotation axis direction”). It has a substantially L shape that is drilled radially outward from the same position as the groove 421a. Thereby, the communicating path 422a connects the port 420a and the groove part 421a.

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。   The communication path 422b has a substantially L shape that is drilled downward along the rotation axis AX from the port 420b and is drilled radially outward from the same position as the groove 421b in the rotation axis direction. Thereby, the communication path 422b connects the port 420b and the groove part 421b.

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。   Further, similarly to the communication paths 422a and 422b, a substantially L-shaped communication path (not shown) is formed between the port 420c and the groove part 421c and between the port 420d and the groove part 421d.

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。   The outer surface of the case 41 corresponds to the other end of the internal oil passages L1 to L4 on the side of the traveling hydraulic motors 1A and 1B (lower traveling body 1), and is between the outer surface of the case 41 and the inner surface (hollow space). A port 410 that communicates with each other is provided. The port 410 includes a port 410a (an example of a case-side first port) corresponding to the other end of the internal oil passage L1, a port 410b (an example of the case-side second port) corresponding to the other end of the internal oil passage L2, A port 410c corresponding to the other end of the internal oil passage L3 and a port 410d corresponding to the other end of the internal oil passage L4 are included.

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。   As shown in FIG. 3B, among the ports 410, the ports 410a, 410c and the port 410 are arranged at opposite positions, that is, angular positions with an interval of 180 ° with respect to the rotation axis AX of the shaft 42.

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。   3C, the port 410a is provided at the same position as the groove 421a in the rotation axis direction (vertical direction) of the shaft 42. Thus, the port 410a is connected to the groove 421a and communicates with the port 420a through the communication path 422a in the shaft 42. That is, the internal oil passage L1 includes the communication passage 422a and the groove portion 421a. The relationship between the angular position of the connecting portion between the communication path 422a and the groove portion 421a with respect to the rotational axis AX of the shaft 42, that is, the angular position of the port 420a and the angular position of the port 410a is the rotational state of the shaft 42, That is, it changes according to the turning state (turning angle) of the upper swing body 3. Although the hydraulic oil can flow in the right direction and the left direction in the plan view in the groove portion 421a, most of the hydraulic oil is in the direction in which the distance between the port 410a and the communication path 422a is short, that is, the difference in angular position is small. It is thought to flow through. Therefore, the length of the portion of the groove portion 421a through which most of the hydraulic oil flows becomes longer or shorter depending on the turning state of the upper turning body 3, and the operation that flows through the internal oil passage L1 according to the length thereof. Oil pressure loss also changes. The same applies to the relationship regarding the angular position with reference to the rotation axis AX between the ports 420b to 420d and the ports 410b to 410d in the internal oil passages L2 to L4.

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。   The port 410b is provided at the same position as the groove portion 421b in the rotation axis direction of the shaft 42. Thereby, the port 410b is connected to the groove portion 421b and communicates with the port 420b through the communication path 422b in the shaft 42. That is, the internal oil passage L2 includes the communication passage 422b and the groove portion 421b.

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。   The port 410c is provided at the same position as the groove 421c in the rotation axis direction of the shaft 42. As a result, the port 410c is connected to the groove 421c and communicates with the port 420c through the communication path (not shown). That is, the internal oil passage L3 includes the communication passage and the groove portion 421c.

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。   The port 410d is provided at the same position as the groove portion 421d in the rotation axis direction of the shaft 42. Thereby, the port 410d is connected to the groove portion 421c, and communicates with the port 420d through the communication path (not shown). That is, the internal oil passage L4 includes the communication passage and the groove portion 421d.

[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。
[Turning angle estimation method]
Next, a method for estimating the turning angle of the upper turning body 3 will be described with reference to FIGS.

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。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the turning angle of the upper turning body 3 and the flow of hydraulic oil inside the rotary joint 40. Specifically, FIG. 4 shows the rotary joint 40 at a specific turning angle of the upper swing body 3 (left turn 135 °, left turn 45 °, turn 0 °, right turn 45 °, right turn 120 °). It is a figure which shows the flow of the hydraulic fluid of internal oil path L1, L2. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the pressure difference between both ends of each of the two internal oil passages L1, L2 connected to the traveling hydraulic motor 1A and the turning angle.

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。   FIG. 4 schematically shows the flow of hydraulic oil in the internal oil passage L1 between the port 410a and the port 420a and the flow of hydraulic oil in the internal oil passage L1 between the port 410b and the port 420b. For convenience, the portions corresponding to the respective groove portions 421a and 421b of the internal oil passages L1 and L2 are shown in an overlapping manner. The direction of the hydraulic oil flowing through the internal oil passages L1 and L2 differs depending on the rotational direction of the traveling hydraulic motor 1A. In FIG. 4, for the sake of convenience, the hydraulic oil is supplied to the traveling hydraulic motor 1A through the internal oil passage L2. Then, the state in which the hydraulic oil is discharged from the traveling hydraulic motor 1A by the internal oil passage L1 is shown. FIG. 5 shows a state in which the traveling hydraulic motor 1A is operating, that is, the operating oil is supplied to the traveling hydraulic motor 1A and the operating oil is discharged from the traveling hydraulic motor 1A.

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。   As shown in FIG. 4, in the case of turning 0 ° in which the front where the attachment of the upper swing body 3 extends and the forward direction of the lower traveling body 1 are aligned, the port is based on the rotation axis AX of the shaft 42. The difference between the angular position of 410a and the angular position of the port 420a is 90 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil that flows through the internal oil passage L1 flows through the groove portion 421a by a quarter of the circumference. On the other hand, the difference between the angular position of the port 410b and the angular position of the port 420b with respect to the rotational axis AX of the shaft 42 is 180 °. Therefore, in this case, the working oil flowing through the internal oil passage L2 flows in the circumferential direction in the groove portion 421b by a half turn.

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。   Further, in the case of 45 [deg.] Left turn, the shaft 42 fixed to the upper swing body 3 rotates 45 [deg.] Left from the turn 0 [deg.]. In this case, the difference between the angular position of the port 410a and the angular position of the port 420a with reference to the rotational axis AX of the shaft 42 is increased by 45 ° to 135 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil flowing through the internal oil passage L1 flows through the groove portion 421a by 3/8 round (135 °) in the circumferential direction. On the other hand, the difference between the angular position of the port 410b and the angular position of the port 420b with respect to the rotational axis AX of the shaft 42 is reduced by 45 ° to 135 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil flowing through the internal oil passage L2 flows in the circumferential direction in the groove portion 421b by the same 3/8 round (135 °) as in the case of the internal oil passage L1.

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。   In the case of a left turn of 135 °, the shaft 42 rotates 135 ° to the left from the turn of 0 °. In this case, the difference between the angular position of the port 410a and the angular position of the port 420a with respect to the rotational axis AX of the shaft 42 becomes 180 ° at the maximum when the shaft 42 rotates 90 °, and further rotates 45 °. Therefore, it becomes 135 degrees. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil flowing through the internal oil passage L1 flows in the circumferential direction in the groove portion 421a by 3/8 round (135 °). On the other hand, the difference between the angular position of the port 410b and the angular position of the port 420b with respect to the rotation axis AX of the shaft 42 is reduced by 135 ° to 45 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil that flows through the internal oil passage L2 flows in the circumferential direction by 1/8 turn (45 °) in the groove portion 421b.

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。   Further, in the case of 45 ° right turn, the shaft 42 rotates 45 ° to the right from 0 ° turn. In this case, the difference between the angular position of the port 410a and the angular position of the port 420a with respect to the rotation axis AX of the shaft 42 is reduced by 45 ° to 45 °. Therefore, most of the hydraulic oil flowing through the internal oil passage L1 flows in the circumferential direction by 1/8 turn (45 °) in the groove portion 421a. On the other hand, the difference between the angular position of the port 410b and the angular position of the port 420b with respect to the rotational axis AX of the shaft 42 is reduced by 45 ° to 135 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil that flows through the internal oil passage L2 flows in the circumferential direction by 3/8 round (135 °) in the groove portion 421b.

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。   In the case of a right turn of 120 °, the shaft 42 rotates 120 ° to the right from the turn of 0 °. In this case, the difference between the angular position of the port 410a and the angular position of the port 420a with respect to the rotational axis AX of the shaft 42 becomes 0 ° at the minimum when the shaft 42 rotates 90 °, and further rotates 30 °. By doing so, it becomes 30 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil flowing through the internal oil passage L1 flows through the groove portion 421a by 1/12 round (30 °) in the circumferential direction. On the other hand, the difference between the angular position of the port 410b and the angular position of the port 420b with respect to the rotation axis AX of the shaft 42 is reduced by 120 ° to 60 °. Therefore, in this case, most of the hydraulic oil flowing through the internal oil passage L2 flows in the circumferential direction by 1/6 round (60 °) in the groove portion 421b.

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。   Thus, most of the hydraulic oil in the internal oil passages L1 and L2 flows in the circumferential direction in the groove portion 421 (421a, 421b) according to the turning state of the upper swing body 3, that is, the rotation state of the shaft 42. The length (angle) of each part changes. At this time, as described above, since the change in the internal oil passages L1 and L2 has a phase difference, the groove 421 in the internal oil passages L1 and L2 is operated in the circumferential direction according to the change in the turning angle. The relative relationship of the length (angle) of the part through which oil flows also changes.

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。   Specifically, the angle difference between the port 410a and the port 420a with respect to the rotation axis AX of the shaft 42 increases from 0 ° to 180 ° when the shaft 42 rotates in one direction, and 180 ° It changes in a manner that repeats decreasing from 0 to 0 °. Therefore, the pressure loss generated in the internal oil passages L1 and L2, that is, the pressure difference between the ports 410a and 420a at both ends of the internal oil passage L1, and the ports 410b and ports at both ends of the internal oil passage L2 Similarly, when the hydraulic oil is supplied to and discharged from the traveling hydraulic motor 1A, the pressure difference with 420b corresponds to one rotation of the shaft 42, that is, one rotation of the upper swing body 3 in the shaft 42. This is a mode of increasing / decreasing between a minimum value corresponding to an angle difference of 0 ° between ports relative to the rotation axis AX and a maximum value corresponding to an angle difference of 180 ° between ports.

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。   On the other hand, with respect to the rotational axis AX of the shaft 42, the angle difference between the port 420a on the upper swing body 3 side and the port 420b viewed in the right direction in plan view is 90 ° as described above. The angle difference between the port 410a on the lower traveling body 1 side and the port 410b viewed in the right direction in plan view is 180 ° as described above. Therefore, there is about 90 ° between the change in the angle difference between the port 410a and the port 420a with respect to the rotation axis AX of the shaft 42 and the change in the angle difference between the port 410b and the port 420b. A phase difference occurs.

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。   Therefore, as shown in FIG. 5, the graphs 501 and 502 showing the pressure difference between both ends of the internal oil passages L1 and L2 similarly show the maximum value and the minimum value of the pressure difference according to the turning angle. The phase difference of 90 ° occurs in the change.

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。   Note that there is a difference in the lengths of the communication passages 422a and 422b between the internal oil passages L1 and L2, but the difference is a difference in a straight line portion drilled in the direction of the rotation axis of the shaft 42. Therefore, the influence on the pressure difference between both ends of the internal oil passages L1 and L2 is sufficiently smaller than the change in the portion where most of the hydraulic oil flows through the groove portions 421a and 421b due to the angle difference between the ports.

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。   Therefore, the controller 30 uses this phase difference, the pressure difference between both ends of the internal oil passage L1, and the pressure difference between both ends of the internal oil passage L2, that is, the difference between the detection values of the pressure sensors 50 and 52, Based on the difference between the detection values of the pressure sensors 54 and 56, the turning angle of the upper turning body 3 relative to the lower traveling body 1 can be estimated (measured). Specifically, since the absolute value of the pressure difference changes depending on the load state of the traveling hydraulic motor 1A, for example, the controller 30 determines the pressure difference between both ends of the internal oil passage L1 and the pressure between both ends of the internal oil passage L2. Based on the ratio to the difference, the turning angle of the upper turning body 3 is estimated. In addition, the controller 30 determines the load state of the traveling hydraulic motor 1A based on the operation state of the traveling hydraulic motor 1A with respect to the operation device 26, and estimates (estimates) the turning angle of the upper swing body 3 in consideration of the load state. )

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。   As described above, the rotary joint 40 according to the present embodiment has a relative relationship between the two objects that rotate relative to the operating state, specifically, the state of pressure loss between both ends of the internal oil passages L1 and L2. A correct angular position can be estimated. Thereby, the controller 30 can acquire the turning angle of the upper turning body 3 even when the turning angle sensor 60 is in an abnormal state.

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。   The angle difference with reference to the rotation axis AX of the shaft 42 between the ports of the internal oil passages L3 and L4 also has a phase difference of 90 ° as in the case of the internal oil passages L1 and L2. Therefore, the controller 30 estimates the turning angle of the upper swing body 3 using the pressure difference between the ports of the internal oil passages L3 and L4 instead of the pressure difference between the ports of the internal oil passages L1 and L2. Also good. Further, the controller 30 estimates the turning angle of the upper swing body 3 using the pressure difference between the ports of the internal oil passages L3 and L4 in addition to the pressure difference between the ports of the internal oil passages L1 and L2. Also good. Thereby, the estimation precision of the turning angle of the upper turning body 3 can be improved.

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。   Further, the arrangement of the ports 420a and 420b on the one end (upper swing body 3) side of the internal oil passages L1 and L2 and the arrangement of the ports 410a and 410b on the other end side (lower traveling body 1) side have the above-described phase difference. Any mode may be set as long as it occurs. That is, with reference to the rotation axis AX of the shaft 42, the angle difference between the port 420b viewed in one rotation direction (right or left) from the port 420a and the port 410b viewed in the same rotation direction from the port 410a. It suffices if the angle difference is different.

[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。
[Improvements / deformations]
As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to this specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, various Can be modified or changed.

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。   For example, in the above-described embodiment, the turning angle is obtained by utilizing the pressure difference between two internal oil passages that supply hydraulic oil to the traveling hydraulic motors 1A and 1B and discharge hydraulic oil from the traveling hydraulic motors 1A and 1B. However, the present invention is not limited to this mode. More specifically, the second traveling body 1 is mounted on the lower traveling body 1 and connected to another hydraulic actuator that can move in two directions from which the hydraulic oil is discharged according to the supply of the hydraulic oil (that is, double-acting type). The turning angle may be estimated using the pressure difference between the two internal oil passages.

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。   In the above-described embodiments and modifications, the rotary joint 40 is mounted on the excavator 100. However, a similar rotary joint supplies hydraulic oil to a double-acting hydraulic actuator between two relatively rotating objects. It may be mounted on other industrial machines to be discarded. Thereby, as described above, the control device for the industrial machine is connected between the two objects that rotate relatively based on the pressure difference between the two internal oil passages of the rotary joint, which is connected to the hydraulic actuator. A relative rotational position (angular position) can be estimated.

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)
1 Lower traveling body (first object, traveling body)
1A, 1B Traveling hydraulic motor (hydraulic actuator, hydraulic motor)
2A swing hydraulic motor 3 upper swing body (second object, swing body)
4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom cylinder 8 Arm cylinder 9 Bucket cylinder 14 Main pump 15 Pilot pump 17 Control valve 26 Operating device 29 Operating pressure sensor 30 Controller (control device)
40 Rotary joint 41 Case 42 Shaft 50, 52, 54, 56 Pressure sensor 60 Turning angle sensor 75 Engine control device 100 Excavator (industrial machine)
410a port (case side first port)
410b port (case side second port)
420a port (shaft side first port)
420b Port (second shaft side port)
AX Rotating shaft L1 Internal oil passage (first oil passage)
L2 Internal oil passage (second oil passage)

Claims (4)

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。
A rotary joint including a first oil passage and a second oil passage for allowing hydraulic oil to flow between a first object and a second object that rotate relatively;
A case fixed to the first object;
A shaft fixed to the second object and inserted into the case in a rotatable state;
A shaft-side first port and a shaft-side second port provided on the shaft and corresponding to one end of each of the first oil passage and the second oil passage;
A case-side first port and a case-side second port provided in the case, corresponding to the other ends of the first oil passage and the second oil passage,
With reference to the rotational axis of the shaft, the angular difference from the shaft-side second port viewed in one rotation direction from the shaft-side first port, and the case-side first port viewed in the one rotation direction. The angle difference with the case side second port is different.
Rotary joint.
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。
A rotary joint according to claim 1;
Provided in either the first object or the second object, hydraulic oil is supplied through one of the first oil path and the second oil path, and the first oil path And a hydraulic actuator operable in two directions by discharging hydraulic oil through either one of the second oil passages, and
A control device,
The control device is based on a pressure difference between the case side first port and the shaft side first port, and a pressure difference between the case side second port and the shaft side second port, Obtaining a relative angle between the first object and the second object;
Industrial machinery.
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。
A sensor for detecting a relative angle between the first object and the second object;
The control device, when there is an abnormality in the sensor, the pressure difference between the case side first port and the shaft side first port, and the case side second port and the shaft side second port Obtaining a relative angle between the first object and the second object based on the pressure difference between
The industrial machine according to claim 2.
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。
An excavator as an industrial machine according to claim 2 or 3,
A traveling body as the first object;
A revolving body as the second object;
A hydraulic motor as the hydraulic actuator for driving the traveling body,
Excavator.
JP2018064543A 2018-03-29 2018-03-29 Rotary joint, industrial machine, and shovel Pending JP2019173460A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018064543A JP2019173460A (en) 2018-03-29 2018-03-29 Rotary joint, industrial machine, and shovel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018064543A JP2019173460A (en) 2018-03-29 2018-03-29 Rotary joint, industrial machine, and shovel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019173460A true JP2019173460A (en) 2019-10-10

Family

ID=68168291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018064543A Pending JP2019173460A (en) 2018-03-29 2018-03-29 Rotary joint, industrial machine, and shovel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019173460A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6606103B2 (en) Construction machinery
JP6969475B2 (en) Construction machinery
JP5390875B2 (en) Work vehicle, control method of work vehicle, and calibration method of swash plate sensor of hydraulic pump in work vehicle
JP6616679B2 (en) Construction machinery
KR20110077061A (en) Swing moter control method for excavator in open center hydraulic control system
US11280059B2 (en) Hydraulic drive system for construction machine
US9328480B2 (en) Hydraulic excavator
CN110914547B (en) Hydraulic drive device
US10633828B2 (en) Hydraulic control device and hydraulic control method for construction machine
JP6712578B2 (en) Hydraulic drive
US10487855B2 (en) Electro-hydraulic system with negative flow control
US11293417B2 (en) Hydraulic pump and motor
JP2019173460A (en) Rotary joint, industrial machine, and shovel
JP7246297B2 (en) construction machinery
JP4866797B2 (en) Swivel control device for construction machinery
WO2019054234A1 (en) Construction machinery
JP7143117B2 (en) Excavator
JPH1137108A (en) Hydraulic controller for hydraulic work machine
JP6827011B2 (en) Construction machinery
JP3634601B2 (en) Hydraulic pump control device for swivel construction machine
US11608610B2 (en) Control of a hydraulic system
JP2019066018A (en) Work vehicle
US11346082B2 (en) Fluid pressure drive device
JP2554930B2 (en) Hydraulic pump device
JP2019031842A (en) Shovel