JP2021143680A - 流体制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば用途に合わせて実機調整を行う際に、調整期間の短縮を図ることができる流体制御装置を提供する。【解決手段】実施形態の油圧制御装置１は、スプールとしてメータインスプール５、メータアウトスプール１５を備えている。メータインスプール５、メータアウトスプール１５は、作動油によって駆動する油圧シリンダ１１３に設けられた２つのヘッドポートＡ３、ロッドポートＢ３のうち少なくとも一方に接続され、油圧シリンダ１１３への作動油の供給量及び油圧シリンダ１１３からの作動油の排出量の少なくともいずれか一方の制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、流体制御装置に関する。

例えば油圧ショベル等の建設機械は、さまざまな油圧アクチュエータによって駆動される。油圧クチュエータは、ポンプ（油圧ポンプ）から吐出される作動油によって駆動される。
油圧アクチュエータの駆動制御は、作動油の流量を調整する流体制御装置によって行われる。流体制御装置は、例えば１本のスプールを備えた制御弁等を備えている。スプールは、環状に形成された複数の凹部と、凹部間に形成された複数のランドと、ランドに形成された複数のノッチとを備えている。制御弁は、スプールの位置を移動することによって作動油の流れる流路の幅（形状）が凹部やノッチ等で調整される。この結果、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量が調整される。

特開２００４−３６０７５１号公報

ここで、特許文献１の制御弁は、凹部、ランドやノッチが１本のスプールに形成されている。このため、凹部、ランドやノッチは、スプールとともに一体となって移動する。すなわち、スプールの位置により相互の面積の関係は固定されており変更することはできない。この結果、建設機械等の用途に合わせて実機調整を行う場合、スプールを繰り返し製作する必要があり、そのことが調整期間の短縮を妨げる可能性があった。

本発明は、例えば用途に合わせて実機調整を行う際に、調整期間の短縮を図ることができる流体制御装置を提供する。

本発明の一態様に係る流体制御装置は、流体によって駆動するアクチュエータに設けられた２つの給排ポートのうち少なくとも一方に接続され、前記アクチュエータへの前記流体の供給量及び前記アクチュエータからの前記流体の排出量の少なくともいずれか一方の制御を行うスプールを備える。

このように構成することで、流体制御装置は、アクチュエータへの流体の供給量を制御するスプールと、アクチュエータからの流体の排出量を制御するスプールとを個別に備えることができる。このため、アクチュエータを制御するスプールを、２つのスプールに分割できる。アクチュエータの制御用スプールを２つのスプールに分割することにより、各スプールの駆動制御を個別に調整できる。すなわち、各スプールによりＩＭＶ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｖａｌｖｅ、独立メータリングバルブ)を構成できる。
よって、例えば建設機械等の用途に合わせて流体制御装置の実機調整を行う場合に、アクチュエータを各スプールで個別に制御でき、調整期間の短縮を図ることができる。

上記構成で、前記２つの給排ポートに接続された前記スプールのうち、少なくとも１つの前記スプールの一方向の駆動制御を行い、電気信号に基づいて駆動する電磁弁を備えてもよい。

上記構成で、前記スプールは、前記供給量の制御を行うメータインスプールと、前記排出量の制御を行うメータアウトスプールと、であり、前記電磁弁は、前記メータインスプール、前記メータアウトスプールの少なくとも一方を、前記アクチュエータの２方向のうち一方向に移動する位置に、それぞれ個別に駆動制御する第１電磁弁と、前記メータインスプール、前記メータアウトスプールの少なくとも一方を、前記アクチュエータの２方向のうち他方向に移動する位置に、それぞれ個別に駆動制御する第２電磁弁と、であってもよい。

上記構成で、前記メータインスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、一方をポンプポートに連通する第１メータイン流路と、前記メータインスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、他方をポンプポートに連通する第２メータイン流路と、前記メータアウトスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、一方をタンクポートに連通する第１メータアウト流路と、前記メータアウトスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、他方をタンクポートに連通する第２メータアウト流路と、を有していてもよい。

本発明の他の態様に係る流体制御装置は、アクチュエータの２方向を切り換えるために、前記アクチュエータの２つの給排ポートのうち一方及び他方をそれぞれポンプポートに連通する第１メータイン流路及び第２メータイン流路を有するメータインスプールと、前記アクチュエータの２方向を切り換えるために、前記アクチュエータの２つの給排ポートのうち一方及び他方をそれぞれタンクポートに連通する第１メータアウト流路及び第２メータアウト流路を有するメータアウトスプールと、前記メータインスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち一方向に移動する位置に駆動制御する第１メータイン電磁弁と、前記メータインスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち他方向に移動する位置に駆動制御する第２メータイン電磁弁と、前記メータアウトスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち一方向に移動する位置に駆動制御する第１メータアウト電磁弁と、前記メータアウトスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち他方向に移動する位置に駆動制御する第２メータアウト電磁弁と、を備える。

このように構成することで、アクチュエータを２方向へ切り換えるスプールを、メータインスプールとメータアウトスプールとに分割できる。また、メータインスプール及びメータアウトスプールを、それぞれ個別の第１メータイン電磁弁及び第１メータアウト電磁弁で、アクチュエータを一方向に移動する位置に駆動制御できる。また、メータインスプール及びメータアウトスプールを、それぞれ個別の第２メータイン電磁弁及び第２メータアウト電磁弁で、アクチュエータの他方向に移動する位置に駆動制御できる。

このため、メータインスプールとメータアウトスプールとの駆動制御を、第１メータイン電磁弁、第２メータイン電磁弁、第１メータアウト電磁弁、及び第２メータアウト電磁弁で電気的に個別に調整できる。すなわち、メータインスプールとメータアウトスプールとによりＩＭＶを構成できる。この結果、例えば建設機械等の用途に合わせて流体制御装置の実機調整を行う場合に、メータインスプールとメータアウトスプールとの駆動制御を個別に調整できる。よって、実機調整を容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。

また、メータインスプール及びメータアウトスプールを第１メータイン電磁弁、第２メータイン電磁弁、第１メータアウト電磁弁、及び第２メータアウト電磁弁で駆動制御するようにした。このため、メータインスプール及びメータアウトスプールの駆動制御を電気信号に基づいて調整できる。よって、今後電化が予想されるマーケットに対応でき、汎用性を増すことができる。

また、メータインスプール、メータアウトスプールをそれぞれ１つずつ備える構成とすることにより、アクチュエータを２方向に切り換えるようにした。このため、アクチュエータの２方向への切換えを、メータインスプール、メータアウトスプールのそれぞれ１つで共用できる。この結果、アクチュエータを２方向に切り換えるために、例えばメータインスプール、メータアウトスプールをそれぞれ２つずつ備える必要がない。よって、独立メータリングバルブ（すなわち、メータインスプール、メータアウトスプール）の回路構成を簡索化できる。

さらに、メータインスプールに第１メータイン流路と第２メータイン流路とを形成し、各メータイン流路でアクチュエータの２つの給排ポートにポンプポートを個別に連通できる。このため、例えば、メータインスプールを第１供給位置と第２供給位置とに駆動制御することにより、アクチュエータの一方と他方の給排ポートとにポンプポートを個別に連通できる。
また、メータアウトスプールに第１メータアウト流路と第２メータアウト流路とを形成し、各メータアウト流路でアクチュエータの２つの給排ポートにタンクポートを個別に連通できる。このため、例えばメータアウトスプールを第１排出位置と第２排出位置とに駆動制御することにより、アクチュエータの一方と他方の給排ポートとにタンクポートを個別に連通できる。

この結果、例えばメータインスプールを第１供給位置に駆動制御してアクチュエータの一方の給排ポートにポンプポートを連通し、メータアウトスプールを第２排出位置に駆動制御してアクチュエータの他方の給排ポートにタンクポートを連通できる。また、メータインスプールを第２供給位置に駆動制御してアクチュエータの他方の給排ポートにポンプポートを連通し、メータアウトスプールを第１排出位置に駆動制御してアクチュエータの一方の給排ポートにタンクポートを連通できる。
このように、メータインスプール及びメータアウトスプールを２方向に駆動制御する簡単な制御でアクチュエータを制御できる。よって、メータインスプール、及びメータアウトスプールを制御する回路構成を簡素化できる。

ところで、第１メータイン電磁弁、第２メータイン電磁弁、第１メータアウト電磁弁、第２メータアウト電磁弁として、例えば、第１メータイン電磁比例弁、第２メータイン電磁比例弁、第１メータアウト電磁比例弁、第２メータアウト電磁比例弁が使用される。このため、第１メータイン電磁比例弁により、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第１供給位置を無段階に調整できる。第２メータイン電磁比例弁により、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第２供給位置を無段階に調整できる。また、第１メータアウト電磁比例弁により、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第１排出位置を無段階に調整できる。第２メータアウト電磁比例弁により、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第２排出位置を無段階に調整できる。
すなわち、建設機械等の用途に合わせて流体制御装置の実機調整を行う場合に、メータインスプールとメータアウトスプールとの駆動制御を無段階に調整できる。よって、実機調整を一層容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。

上述の流体制御装置によれば、アクチュエータへの流体の供給量を制御するスプールと、アクチュエータからの流体の排出量を制御するスプールとを個別に備えることにより、アクチュエータの制御用スプールを２つのスプールに分割できる。このため、例えば用途に合わせて実機調整を行う際に、調整期間の短縮を図ることができる。

本発明の実施形態における建設機械の概略構成図。 本発明の実施形態における油圧制御装置を示す回路図。 本発明の実施形態における油圧制御装置で油圧シリンダのピストンロッドを押し出す作用を説明する回路図。 本発明の実施形態における油圧制御装置で油圧シリンダのピストンロッドを引き込む作用を説明する回路図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜建設機械＞
図１は、建設機械１００の概略構成図である。
図１に示すように、建設機械１００は、例えば油圧ショベルである。建設機械１００は、旋回体１０１と、走行体１０２とを備えている。旋回体１０１は、走行体１０２の上に旋回可能に設けられている。旋回体１０１には、油圧ポンプ１１０と、油圧ポンプ１１０から吐出される作動油（流体）の流量制御を行う油圧制御装置（請求項における流体制御装置の一例）１と、が搭載されている。

旋回体１０１は、操作者が搭乗可能なキャブ１０３と、旋回体１０１に一端が揺動自在に連結されているブーム１０４と、ブーム１０４の旋回体１０１とは反対側の他端（先端）に揺動自在に一端が連結されているアーム１０５と、アーム１０５のブーム１０４とは反対側の他端（先端）に揺動自在に連結されているバケット１０６と、キャブ１０３に設けられた操作部１０７と、を備えている。走行体１０２、旋回体１０１、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６は、種々の油圧アクチュエータ（請求項におけるアクチュエータの一例）１１１によって駆動される。油圧アクチュエータ１１１は、油圧制御装置１を介して供給される油圧ポンプ１１０からの作動油によって駆動される。

図２は、油圧制御装置１、油圧ポンプ１１０、及び油圧アクチュエータ１１１の概略構成図である。
図１、図２に示すように、油圧アクチュエータ１１１は、例えば走行体１０２を走行させたり旋回体１０１を旋回させたりする油圧モータ１１２と、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６を駆動させるための種々の油圧シリンダ（請求項におけるアクチュエータの一例）１１３と、により構成されている。
以下、種々の油圧シリンダ１１３のうち、一つの油圧シリンダ１１３を代表例として説明する。代表例の油圧シリンダ１１３は、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６から選択した一つを駆動するシリンダである。

油圧シリンダ１１３は、シリンダ１１４と、シリンダ１１４内にスライド移動自在に設けられたピストンロッド１１５と、シリンダ１１４に設けられたヘッドポート（請求項におけるアクチュエータの給排ポートの一例）Ａ３、及びロッドポート（請求項におけるアクチュエータの給排ポートの一例）Ｂ３と、を有している。油圧シリンダ１１３は、２つの給排ポートとして、ヘッドポートＡ３と、ロッドポートＢ３と、を有している。
ヘッドポートＡ３は、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側の部位１１４ａに設けられている。ロッドポートＢ３は、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の部位１１４ｂに設けられている。

油圧ポンプ１１０は、図示しない原動機によって駆動する。油圧ポンプ１１０は、キャブ１０３に設けられた操作部１０７の操作信号に基づいて、作動油の吐出量を可変させる。また、操作部１０７の操作信号に基づいて、油圧制御装置１も駆動制御される。

＜油圧制御装置＞
油圧制御装置１は、種々の独立メータリングバルブ２を備えている。種々の独立メータリングバルブ２は、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６を駆動させる種々の油圧シリンダ１１３を制御する。
以下、種々の独立メータリングバルブ２のうち、一つの独立メータリングバルブ２を代表例として説明する。代表例の独立メータリングバルブ２は、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６から選択した一つを駆動する油圧シリンダ１１３を制御するバルブである。

＜独立メータリングバルブ（ＩＭＶ）＞
独立メータリングバルブ２は、バルブボディ３と、バルブボディ３に収納された丸棒状のメータインスプール５と、メータインスプール５を駆動制御する第１メータイン電磁比例弁（請求項における電磁弁、第１電磁弁、第１メータイン電磁弁の一例）６及び第２メータイン電磁比例弁（請求項における電磁弁、第２電磁弁、第２メータイン電磁弁の一例）７と、を主構成としている。

また、独立メータリングバルブ２は、バルブボディ３に収納された丸棒状のメータアウトスプール１５と、メータアウトスプール１５を駆動制御する第１メータアウト電磁比例弁（請求項における電磁弁、第１電磁弁、第１メータアウト電磁弁の一例）１６及び第２メータアウト電磁比例弁（請求項における電磁弁、第２電磁弁、第２メータアウト電磁弁の一例）１７と、を主構成としている。

バルブボディ３は、メータインスプール５を収納する図示しない第１スリーブ孔と、この第１スリーブ孔に開口するポンプポートＰ、第１供給ポートＡ１及び第２供給ポートＢ１と、メータアウトスプール１５を収納する図示しない第２スリーブ孔と、この第２スリーブ孔に開口するタンクポートＴ、第１排出ポートＡ２及び第２排出ポートＢ２と、を有する。
第１スリーブ孔及び第２スリーブ孔は、バルブボディ３において一方向（すなわち、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５の軸方向）に沿って形成されている。第１スリーブ孔及び第２スリーブ孔は、軸方向に沿う断面が円形状である。第１スリーブ孔及び第２スリーブ孔は、例えば、各スリーブ孔の長手方向（すなわち、軸方向）に対して直交する方向に間隔をおいて、並列に形成されている。

ポンプポートＰは、供給流路３１及びチェック弁３２を介して油圧ポンプ１１０に接続されている。第１供給ポートＡ１は、第１ヘッド流路３３を介してヘッドポートＡ３に接続されている。第２供給ポートＢ１は、第１ロッド流路３４を介してロッドポートＢ３に接続されている。
タンクポートＴは、排出流路３５を介してタンク１２０に接続されている。第１排出ポートＡ２は、第２ヘッド流路３６及び第１ヘッド流路３３の一部を経てヘッドポートＡ３に接続されている。第２排出ポートＢ２は、第２ロッド流路３７及び第１ロッド流路３４の一部を経てロッドポートＢ３に接続されている。

バルブボディ３の第１スリーブ孔に、メータインスプール５が軸方向にスライド移動自在に収納されている。メータインスプール５は、第１スリーブ孔の軸方向の中央位置（図２参照）、第１スリーブ孔の軸方向の一端側の位置（図３参照）、第１スリーブ孔の軸方向の他端側の位置（図４参照）の３つの位置に位置決めされるように収納されている。
以下、第１スリーブ孔の軸方向の中央位置を第１中央位置という。また、第１スリーブ孔の軸方向の一端側の位置を第１供給位置、第１スリーブ孔の軸方向の他端側の位置を第２供給位置という。
第１スリーブ孔及びメータインスプール５等でメータインバルブ４が構成されている。メータインバルブ４は、３ポート２方向制御弁である。

メータインスプール５は、例えば、環状に形成された複数の凹部、凹部間に形成された複数のランド、ランドに形成された複数のノッチ（いずれも図示しない）を有する。また、メータインスプール５は、例えば、凹部やノッチ等で形成された第１メータイン流路１１と、凹部やノッチ等で形成された第２メータイン流路１２を有する。

メータインスプール５は、第１中立位置に配置された状態で、例えば、ポンプポートＰ、第１供給ポートＡ１、第２供給ポートＢ１をランド等により閉塞する。すなわち、メータインバルブ４は、クローズドセンタバルブである。

図３は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を押し出す作用を説明する回路図である。
図３に示すように、メータインスプール５は、第１供給位置に配置された状態で、ポンプポートＰと第１供給ポートＡ１とを第２メータイン流路１２で連なって通じさせる。この結果、ポンプポートＰは、第１供給ポートＡ１等を経てヘッドポート（２つの供排ポートの他方）Ａ３に連なって通じる。また、メータインスプール５は、第１供給位置に配置された状態において、第２供給ポートＢ１をランド等により閉塞する。

図４は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を引き込む作用を説明する回路図である。
図４に示すように、メータインスプール５は、第２供給位置に配置された状態で、ポンプポートＰと第２供給ポートＢ１とを第１メータイン流路１１で連なって通じさせる。この結果、ポンプポートＰは、第２供給ポートＢ１等を経てロッドポート（２つの供排ポートの１方）Ｂ３に連なって通じる。また、メータインスプール５は、第２供給位置に配置された状態において、第１供給ポートＡ１をランド等により閉塞する。
すなわち、メータインスプール５は、油圧ポンプ１１０のポンプポートＰから吐出された作動油を、ポンプポートＰ等を経てヘッドポートＡ３、ロッドポートＢ３から油圧シリンダ１１３に供給するためのスプールである。また、メータインスプール５は、油圧シリンダ１１３に作動油を供給する際に、油圧シリンダ１１３への作動油の供給量の制御を行う。

図２に示すように、メータインスプール５の軸方向の一端側に、第１メータイン電磁比例弁６が設けられている。メータインスプール５の軸方向の他端側に、第２メータイン電磁比例弁７が設けられている。第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７は、一般に使用されているバルブであり、構成の詳しい説明を省略する。

第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７は、両方のメータイン電磁比例弁６，７の非通電時に、メータインスプール５を第１中立位置（図２参照）に配置する。
第１メータイン電磁比例弁６は、第２メータイン電磁比例弁７の非通電状態で通電されることにより、メータインスプール５を電気信号に基づいて駆動して第１供給位置（図３参照）に配置する。これにより、ポンプポートＰを第１供給ポートＡ１に接続する。ここで、第１メータイン電磁比例弁６は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第１供給位置を無段階に制御（調整）できる。
第２メータイン電磁比例弁７は、第１メータイン電磁比例弁６の非通電状態で通電されることにより、メータインスプール５を電気信号に基づいて駆動して第２供給位置（図４参照）に配置する。これにより、ポンプポートＰを第２供給ポートＢ１に接続する。ここで、第２メータイン電磁比例弁７は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第２供給位置を無段階に制御（調整）できる。

バルブボディ３の第２スリーブ孔に、メータアウトスプール１５が軸方向にスライド移動自在に収納されている。メータアウトスプール１５は、第２スリーブ孔の軸方向の中央位置（図２参照）、第２スリーブ孔の軸方向の一端側の位置（図４参照）、第２スリーブ孔の軸方向の他端側の位置（図３参照）の３つの位置に位置決めされるように収納されている。
以下、第２スリーブ孔の軸方向の中央位置を第２中央位置という。また、第２スリーブ孔の軸方向の一端側の位置を第１排出位置、第２スリーブ孔の軸方向の他端側の位置を第２排出位置という。
第２スリーブ孔及びメータアウトスプール１５等でメータアウトバルブ１４が構成されている。メータアウトバルブ１４は、メータインバルブ４と同様に、３ポート２方向制御弁である。

メータアウトスプール１５は、例えば、環状に形成された複数の凹部、凹部間に形成された複数のランド、ランドに形成された複数のノッチ（いずれも図示しない）を有する。また、メータアウトスプール１５は、例えば、凹部やノッチ等で形成された第１メータアウト流路２１と、凹部やノッチ等で形成された第２メータアウト流路２２と、を有する。

メータアウトスプール１５は、第２中立位置に配置された状態において、例えば、タンクポートＴ、第１排出ポートＡ２、第２排出ポートＢ２をランド等により閉塞する。すなわち、メータアウトバルブ１４は、クローズドセンタバルブである。

図４に示すように、メータアウトスプール１５は、第１排出位置に配置された状態で、タンクポートＴと第１排出ポートＡ２とを第２メータアウト流路２２で連なって通じさせる。この結果、タンクポートＴに、第１排出ポートＡ２を経てヘッドポート（２つの供排ポートの他方）Ａ３が連なって通じる。また、メータインスプール５は、第１排出位置に配置された状態において、第２排出ポートＢ２をランド等により閉塞する。

図３に示すように、メータアウトスプール１５は、第２排出位置に配置された状態で、タンクポートＴと第２排出ポートＢ２とを第１メータアウト流路２１で連なって通じさせる。この結果、タンクポートＴに、第２排出ポートＢ２を経てロッドポート（２つの供排ポートの１方）Ｂ３が連なって通じる。また、メータインスプール５は、第２排出位置に配置された状態において、第１排出ポートＡ２をランド等により閉塞する。
すなわち、メータアウトスプール１５は、ヘッドポートＡ３、ロッドポートＢ３から油圧シリンダ１１３の内部の作動油を、タンクポートＴ等を経てタンク１２０に排出するためのスプールである。また、メータアウトスプール１５は、タンク１２０に作動油を排出する際に、油圧シリンダ１１３からの作動油の排出量の制御を行う。

図２に示すように、メータアウトスプール１５の一端側には、第１メータアウト電磁比例弁（請求項における第１メータアウト電磁弁の一例）１６が設けられている。また、メータアウトスプール（請求項における第２メータアウト電磁弁の一例）１５の他端側には、第２メータアウト電磁比例弁１７が設けられている。第１メータアウト電磁比例弁１６及び第２メータアウト電磁比例弁１７は、第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７と同様に、一般に使用されているバルブであり、構成の詳しい説明を省略する。

第１メータアウト電磁比例弁１６及び第２メータアウト電磁比例弁１７は、両方のメータアウト電磁比例弁１６，１７の非通電時に、メータアウトスプール１５を第２中立位置（図２参照）に配置する。
第１メータアウト電磁比例弁１６は、第２メータアウト電磁比例弁１７の非通電状態で通電されることにより、メータアウトスプール１５を電気信号に基づいて駆動して第１排出位置（図４参照）に配置する。これにより、第１排出ポートＡ２をタンクポートＴに接続する。ここで、第１メータアウト電磁比例弁１６は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第１排出位置を無段階に制御（調整）できる。
第２メータアウト電磁比例弁１７は、第１メータアウト電磁比例弁１６の非通電状態で通電されることにより、メータアウトスプール１５を電気信号に基づいて駆動して第２排出位置（図３参照）に配置する。これにより、第２排出ポートＢ２をタンクポートＴに接続する。ここで、第２メータアウト電磁比例弁１７は、通電される電気信号の「電流値」に応じて(比例させて)第２排出位置を無段階に制御（調整）できる。

＜独立メータリングバルブの作用＞
次に、独立メータリングバルブ２の作用について説明する。
図２に示すように、第１メータイン電磁比例弁６及び第２メータイン電磁比例弁７を非通電状態として、メータインスプール５を第１中立位置に配置する。配置したメータインスプール５で、ポンプポートＰ、第１供給ポートＡ１、第２供給ポートＢ１を閉塞する。
また、第１メータアウト電磁比例弁１６及び第２メータアウト電磁比例弁１７を非通電状態として、メータアウトスプール１５を第２中立位置に配置する。配置したメータアウトスプール１５で、タンクポートＴ、第１排出ポートＡ２、及び第２排出ポートＢ２を閉塞する。
油圧ポンプ１１０が図示しない原動機によって駆動されると、油圧ポンプ１１０の吐出ポートから所定流量の作動油が吐出される。吐出された作動油が、不図示のリターン回路を経てタンク１２０に戻される。

図３に示すように、第１メータアウト電磁比例弁１６の非通電状態で、第２メータアウト電磁比例弁１７を通電状態に切り換えることにより、メータアウトスプール１５を矢印Ａ方向（図３中、第１メータアウト電磁比例弁１６側の方向）に移動して第２排出位置に配置する。メータアウトスプール１５を第２排出位置に配置することにより、タンクポートＴと第２排出ポートＢ２とを第１メータアウト流路２１で連通する。この結果、タンクポートＴを、第１メータアウト流路２１及び第２排出ポートＢ２を経てロッドポートＢ３に連通する。一方、第１排出ポートＡ２をメータアウトスプール１５で閉塞する。

また、第２メータイン電磁比例弁７の非通電状態で、第１メータイン電磁比例弁６を通電状態に切り換えることにより、メータインスプール５を矢印Ｂ方向（図３中、第２メータイン電磁比例弁７側の方向）に移動して第１供給位置に配置する。メータインスプール５を第１供給位置に配置することにより、ポンプポートＰと第１供給ポートＡ１とを第２メータイン流路１２で連通する。この結果、ポンプポートＰを、第２メータイン流路１２及び第１供給ポートＡ１を経てヘッドポートＡ３に連通する。一方、第２供給ポートＢ１をメータインスプール５で閉塞する。

この状態では、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の作動油が、ロッドポートＢ３、第２排出ポートＢ２、第１メータアウト流路２１、及びタンクポートＴを経て矢印Ｃの如くタンク１２０に排出される（戻される）。
一方、油圧ポンプ１１０の吐出ポートから吐出された作動油が、チェック弁３２、ポンプポートＰ、第２メータイン流路１２、第１供給ポートＡ１、及びヘッドポートＡ３を経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に矢印Ｄの如く流入される。
このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５がシリンダ１１４から突出するように矢印Ｅの如く押し出される。

図４に示すように、第２メータアウト電磁比例弁１７を非通電状態に切り換え、第１メータアウト電磁比例弁１６を通電状態に切り換える。メータアウトスプール１５を矢印Ｆ方向（図４中、第２メータアウト電磁比例弁１７側の方向）に移動して第１排出位置に配置する。メータアウトスプール１５を第１排出位置に配置することにより、タンクポートＴと第１排出ポートＡ２とが第２メータアウト流路２２で連なって通じる。この結果、タンクポートＴを、第２メータアウト流路２２及び第１排出ポートＡ２を経てヘッドポートＡ３に連なって通じさせる。一方、第２排出ポートＢ２をメータアウトスプール１５で閉塞する。

また、第１メータイン電磁比例弁６を非通電状態に切り換え、第２メータイン電磁比例弁７を通電状態に切り換える。メータインスプール５を矢印Ｇ方向（図４中、第１メータイン電磁比例弁６側の方向）に移動して第２供給位置に配置する。メータインスプール５を第２供給位置に配置することにより、ポンプポートＰと第２供給ポートＢ１とが第１メータイン流路１１連なって通じる。この結果、ポンプポートＰを、第１メータイン流路１１及び第２供給ポートＢ１を経てロッドポートＢ３に連なって通じさせる。一方、第１供給ポートＡ１をメータインスプール５で閉塞する。

この状態では、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側の作動油が、ヘッドポートＡ３、第１排出ポートＡ２、第２メータアウト流路２２、及びタンクポートＴを経て矢印Ｈの如くタンク１２０に排出される（戻される）。
一方、油圧ポンプ１１０の吐出ポートから吐出された作動油が、チェック弁３２、ポンプポートＰ、第１メータイン流路１１、第２供給ポートＢ１、及びロッドポートＢ３を経てシリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側に矢印Ｉの如く流入される。
このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５がシリンダ１１４に押し込まれるように矢印Ｊの如く引き込まれる。

このように、独立メータリングバルブ２では、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５を備えた。メータインスプール５及びメータアウトスプール１５の駆動制御により、ピストンロッド１１５を矢印Ｅ及び矢印Ｊ方向の２方向へ移動させることができる。このように、ピストンロッド１１５の２方向への移動を切り換えるスプールを、メータインスプール５とメータアウトスプール１５とに分割できる。

また、メータインスプール５を第１メータイン電磁比例弁６で第１供給位置まで駆動制御し、メータアウトスプール１５を第２メータアウト電磁比例弁１７で第２排出位置まで駆動制御する。このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を矢印Ｅ方向（一方向）に移動できる。
さらに、メータインスプール５を第２メータイン電磁比例弁７で第２供給位置まで駆動制御し、メータアウトスプール１５を第１メータアウト電磁比例弁１６で第１排出位置まで駆動制御する。このため、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を矢印Ｊ方向（他方向）に移動できる。

このため、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を、第１メータイン電磁比例弁６、第２メータイン電磁比例弁７、第１メータアウト電磁比例弁１６、及び第２メータアウト電磁比例弁１７で電気的に個別に調整できる。すなわち、メータインスプール５とメータアウトスプール１５とにより独立メータリングバルブ２を構成できる。この結果、例えば建設機械等の用途に合わせて独立メータリングバルブ２（すなわち、油圧制御装置１）の実機調整を行う場合に、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を個別に調整できる。このため、実機調整を容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる。

ここで、第１メータイン電磁比例弁６は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第１供給位置を無段階に調整できる。第２メータイン電磁比例弁７は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第２供給位置を無段階に調整できる。さらに、第１メータアウト電磁比例弁１６は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第１排出位置を無段階に調整できる。第２メータアウト電磁比例弁１７は、通電される電気信号の「電流値」に比例させて第２排出位置を無段階に調整できる。
このため、建設機械等の用途に合わせて独立メータリングバルブ２（油圧制御装置１）の実機調整を行う場合に、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を無段階に調整できる。よって、実機調整を一層容易にでき、調整期間の短縮を図ることができる

また、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５を第１メータイン電磁比例弁６、第２メータイン電磁比例弁７、第１メータアウト電磁比例弁１６、及び第２メータアウト電磁比例弁１７で駆動制御するようにした。このため、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５の駆動制御を電気的に調整可能となり、今後電化が予想されるマーケットに対応でき、汎用性を増すことができる。

ところで、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を矢印Ｅ方向、矢印Ｊ方向の２方向に切り換えるためには、例えばメータインスプール、メータアウトスプールをそれぞれ２つずつ備える構成が知られている。しかしながらこの構成は、メータインスプール、メータアウトスプールの個数が増し、回路構成が複雑になる。

そこで、本実施形態の油圧制御装置１は、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５をそれぞれ１つずつ備える構成とすることにより、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を２方向に切り換えるようにした。このため、ピストンロッド１１５の２方向への切換えを、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５のそれぞれ１つで共用できる。したがって、ピストンロッド１１５を２方向に切り換えるために、例えばメータインスプール、メータアウトスプールをそれぞれ２つずつ備える必要がない。よって、独立メータリングバルブ２（すなわち、メータインスプール、メータアウトスプール）の回路構成を簡索化できる。

さらに、メータインスプール５に、第１メータイン流路１１と第２メータイン流路１２とを形成した。このため、各メータイン流路１１，１２により、油圧シリンダ１１３のヘッドポートＡ３及びロッドポートＢ３にポンプポートＰを個別に連なって通じさせることができる。この結果、メータインスプール５を第１供給位置と第２供給位置とに駆動制御することにより、ヘッドポートＡ３とロッドポートＢ３とにポンプポートＰを個別に連なって通じさせることができる。

また、メータアウトスプール１５に、第１メータアウト流路２１と第２メータアウト流路２２とを形成した。このため、各メータアウト流路２１，２２により、油圧シリンダ１１３のヘッドポートＡ３及びロッドポートＢ３にポンプポートＰを個別に連なって通じさせることができる。この結果、メータアウトスプール１５を第１排出位置と第２排出位置とに駆動制御することにより、ヘッドポートＡ３及びロッドポートＢ３とにタンクポートを個別に連なって通じさせることができる。

したがって、メータインスプール５を第１供給位置に駆動制御して油圧シリンダ１１３のヘッドポートＡ３にポンプポートＰを連なって通じさせることができる。メータアウトスプール１５を第２排出位置に駆動制御して油圧シリンダ１１３のロッドポートＢ３にタンクポートＴを連なって通じさせることができる。また、メータインスプール５を第２供給位置に駆動制御して油圧シリンダ１１３のロッドポートＢ３にポンプポートＰを連なって通じさせることができる。メータアウトスプール１５を第１排出位置に駆動制御して油圧シリンダ１１３のヘッドポートＡ３にタンクポートＴを連なって通じさせることができる。このように、メータインスプール５及びメータアウトスプール１５を２方向に駆動制御する簡単な制御で油圧シリンダ１１３を制御でき、メータインスプール５、及びメータアウトスプール１５を制御する回路構成を簡素化できる。

ここで、図１に示すように、建設機械１００は、独立メータリングバルブ２を備えた油圧制御装置１が旋回体１０１に搭載されている。このように構成することで、建設機械１００の用途に合わせて油圧制御装置１の実機調整を行う場合に、メータインスプール５とメータアウトスプール１５との駆動制御を個別に調整でき、調整期間の短縮を図ることができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、建設機械１００は油圧ショベルである場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな建設機械に上述の油圧ポンプ１１０を採用することができる。

上述の実施形態では、流体制御装置として油圧制御装置１を例に説明した。しかしながらこれに限られるものではない。その他の例として、例えば、空気圧制御装置、水圧制御装置等の流体制御装置に本実施形態の構成を適用してもよい。
上述の実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダ１１３を例に説明したが、これに限定するものではない。その他の例として、例えば、油圧モータ等のアクチュエータに本発明を適用してもよい。
上述の実施形態では、各電磁弁として電磁比例弁６，７，１６，１７を例示した場合について説明した。しかしながら電磁比例弁に限られるものではなく、電気信号に基づいて駆動するさまざまな電磁弁を本実施形態に採用することができる。あるいは、電磁比例弁６，７，１６，１７に代えて、油圧のパイロット圧でメータインスプール５、及びメータアウトスプール１５を制御してもよい。

１…油圧制御装置（流体制御装置）、２…独立メータリングバルブ、５…メータインスプール（スプール）、６…第１メータイン電磁比例弁（電磁弁、第１電磁弁、第１メータイン電磁弁）、７…第２メータイン電磁比例弁（電磁弁、第２電磁弁、第２メータイン電磁弁）、１１…第１メータイン流路、１２…第２メータイン流路、１５…メータアウトスプール（スプール）、１６…第１メータアウト電磁比例弁（電磁弁、第１電磁弁、第１メータアウト電磁弁）、１７…第２メータアウト電磁比例弁（電磁弁、第２電磁弁、第２メータアウト電磁弁）、２１…第１メータアウト流路、２２…第２メータアウト流路、１１３…油圧シリンダ（アクチュエータ）、１１５…ピストンロッド、Ａ１…第１供給ポート、Ａ２…第１排出ポート、Ａ３…ヘッドポート（アクチュエータの給排ポート）、Ｂ１…第２供給ポート、Ｂ２…第２排出ポート、Ｂ３…ロッドポート（アクチュエータの給排ポート）、Ｐ…ポンプポート、Ｔ…タンクポート

Claims (5)

1. 流体によって駆動するアクチュエータに設けられた２つの給排ポートのうち少なくとも一方に接続され、前記アクチュエータへの前記流体の供給量及び前記アクチュエータからの前記流体の排出量の少なくともいずれか一方の制御を行うスプールを備えた
   流体制御装置。
2. 前記２つの給排ポートに接続された前記スプールのうち、少なくとも１つの前記スプールの一方向の駆動制御を行い、電気信号に基づいて駆動する電磁弁を備えた
   請求項１に記載の流体制御装置。
3. 前記スプールは、前記供給量の制御を行うメータインスプール、前記排出量の制御を行うメータアウトスプール、であり、
   前記電磁弁は、
   前記メータインスプール、前記メータアウトスプールの少なくとも一方を、前記アクチュエータの２方向のうち一方向に移動する位置に、それぞれ個別に駆動制御する第１電磁弁、
   前記メータインスプール、前記メータアウトスプールの少なくとも一方を、前記アクチュエータの２方向のうち他方向に移動する位置に、それぞれ個別に駆動制御する第２電磁弁、である
   請求項２に記載の流体制御装置。
4. 前記メータインスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、一方をポンプポートに連通する第１メータイン流路と、
   前記メータインスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、他方をポンプポートに連通する第２メータイン流路と、
   前記メータアウトスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、一方をタンクポートに連通する第１メータアウト流路と、
   前記メータアウトスプールに設けられ、前記２つの給排ポートのうち、他方をタンクポートに連通する第２メータアウト流路と、を有する
   請求項３に記載の流体制御装置。
5. アクチュエータの２方向を切り換えるために、前記アクチュエータの２つの給排ポートのうち一方及び他方をそれぞれポンプポートに連通する第１メータイン流路及び第２メータイン流路を有するメータインスプールと、
   前記アクチュエータの２方向を切り換えるために、前記アクチュエータの２つの給排ポートのうち一方及び他方をそれぞれタンクポートに連通する第１メータアウト流路及び第２メータアウト流路を有するメータアウトスプールと、
   前記メータインスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち一方向に移動する位置に駆動制御する第１メータイン電磁弁と、
   前記メータインスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち他方向に移動する位置に駆動制御する第２メータイン電磁弁と、
   前記メータアウトスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち一方向に移動する位置に駆動制御する第１メータアウト電磁弁と、
   前記メータアウトスプールを、前記アクチュエータの２方向のうち他方向に移動する位置に駆動制御する第２メータアウト電磁弁と、を備える
   流体制御装置。

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