JP2021188738A - 流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの作業性を高めるとともに省エネルギー化が図れ、かつ、アクチュエータで掘削等の作業を実施できる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供する。【解決手段】実施形態の独立メータリングバルブ２は、バルブボディ３と、メータアウトスプール１５と、を備える。バルブボディ３は、作動油によって駆動する油圧シリンダ１１３に設けられた各ポートＲｐ，Ｈｐのいずれかに接続される各排出ポートＤ１，Ｄ２と、各排出流路１３５，１３６に接続される各タンクポートＴ１，Ｔ２と、を有する。メータアウトスプール１５は、ヘッドポートＨｐのみ、第２タンクポートＴ２のみ、並びにヘッドポートＨｐ及び第２タンクポートＴ２の両方のいずれかに、ロッドポートＲｐを通じさせる。【選択図】図２

Description

本発明は、流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法に関する。

例えば油圧ショベル等の建設機械は、油圧アクチュエータを有する油圧システムによって駆動制御される。例えば油圧アクチュエータは、ポンプ（油圧ポンプ）から吐出される作動油によって駆動制御される。例えば特許文献１では、シリンダのシリンダヘッド側に作動油を供給する際には、シリンダロッド側の作動油がタンクに戻される。

特開２００４−３６０７５１号公報

このように、建設機械は、例えば掘削位置に到達する前から掘削が終了するまで、シリンダロッド側の作動油がタンクに戻される状態に保たれる。この建設機械では、油圧アクチュエータの作業性を一層高め、省エネルギー化を一層図ることができる技術の実用化が望まれている。

本発明は、アクチュエータの作業性を高めるとともに省エネルギー化が図れ、かつ、アクチュエータで掘削等の作業を実施できる流体バルブ、流体システム、建設機械及び制御方法を提供する。

本発明の一態様に係る流体バルブは、流体によって駆動するアクチュエータに設けられた吐出ポート又はシリンダポートの一方に接続される給排ポート、及びタンク通路に接続されるタンクポートを有するバルブボディと、前記バルブボディに形成されたスリーブ孔内に移動自在に設けられ、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、を備え、前記メータアウトスプールは、前記シリンダポートのみ、前記流体を排出するタンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかと、前記吐出ポートと、を通じさせる。

このように構成することで、メータアウトスプールの移動によって、シリンダポート、及び流体を排出するタンク通路の少なくともいずれか一方と吐出ポートとが通じる。例えば、シリンダのシリンダヘッド側に流体を供給する際には、シリンダの吐出ポート（すなわち、ロッドポート）をシリンダポートに通じさせる。このため、シリンダのうちロッドエンド側の流体を、ヘッドエンド側に流して再生できる。ロッドエンド側の流体を再生することにより、ピストンロッドをシリンダから迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。これにより、アクチュエータの作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

また、例えばアクチュエータで掘削等の作業を実施する際には、通常のシリンダと同様に、タンク通路に吐出ポート（ロッドポート）を通じさせる。このため、ポンプから吐出された流体のみで、シリンダからピストンロッドを突出させることができる。これにより、アクチュエータで掘削等の作業を実施できる。
さらに、シリンダポート及びタンク通路の両方に通じさせることにより、シリンダのうちロッドエンド側からヘッドエンド側に流す流体の流量を調整できる。これにより、例えば、アクチュエータの用途に応じて、簡単な構成で流体の流量を調整できるとともに省エネルギー化を図ることができる。

上記構成で、前記メータアウトスプールは、前記メータアウトスプールの移動によって、前記吐出ポートから前記シリンダポートのみ、前記タンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかに前記流体を流す流量を調整してもよい。

上記構成で、前記メータアウトスプールは、前記シリンダポート、前記タンク通路の流路を塞ぎ、又は前記流路を流れる前記流体の流量調整を行うノッチを有してもよい。

上記構成で、前記メータアウトスプールは、前記シリンダポート、前記タンク通路の流路を塞ぎ、又は前記流路を流れる前記流体の流量調整を行うランドを有してもよい。

本発明の他の態様に係る流体システムは、流体バルブと、前記流体バルブによって流量調整される流体によって駆動するアクチュエータと、を備え、前記流体バルブは、流体によって駆動する前記アクチュエータに設けられた吐出ポート又はシリンダポートの一方に接続される給排ポート、及びタンク通路に接続されるタンクポートを有するバルブボディと、前記バルブボディに形成されたスリーブ孔内に移動自在に設けられ、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、を備え、前記メータアウトスプールは、前記シリンダポートのみ、前記流体を排出するタンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかと、前記吐出ポートと、を通じさせ、前記アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内にスライド移動自在に設けられたピストンロッドと、を備え、前記シリンダ内の圧力、及び前記シリンダポートに前記流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを検知する圧力センサを備え、前記圧力センサが検知した検知圧に基づいて前記メータアウトスプールを駆動制御する。

このように、圧力センサが検知した検知圧に基づいてメータアウトスプールを駆動制御できるので、簡素な構造でアクチュエータの作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

上記構成で、前記検知圧が閾値以上のときに前記タンク通路に前記吐出ポートが接続され、前記検知圧が閾値未満のときに前記シリンダポートに前記吐出ポートが接続されてもよい。

上記構成で、電気信号に基づいて前記メータアウトスプールを駆動させる電磁弁を備えてもよい。

上記構成で、前記圧力センサの検知信号に基づいて前記電磁弁の駆動制御を行う制御部を備えてもよい。

本発明の他の態様に係る建設機械は、流体バルブと、前記流体バルブによって流量調整される流体によって駆動され、アームを駆動するためのアーム駆動用のアクチュエータと、を備え、前記流体バルブは、流体によって駆動する前記アクチュエータに設けられた吐出ポート又はシリンダポートの一方に接続される給排ポート、及びタンク通路に接続されるタンクポートを有するバルブボディと、前記バルブボディに形成されたスリーブ孔内に移動自在に設けられ、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、を備え、前記メータアウトスプールは、前記シリンダポートのみ、前記流体を排出するタンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかと、前記吐出ポートと、を通じさせ、前記アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内にスライド移動自在に設けられたピストンロッドと、を備え、前記シリンダ内の圧力、及び前記シリンダポートに前記流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを検知する圧力センサを備え、前記圧力センサが検知した検知圧に基づいて前記メータアウトスプールを駆動制御する。

このように構成することで、メータアウトスプールの移動によって、シリンダポート、及び流体を排出するタンク通路の少なくともいずれか一方と吐出ポートとが通じる。例えば、シリンダのシリンダヘッド側に流体を供給する際には、シリンダの吐出ポート（すなわち、ロッドポート）をシリンダポートに通じさせる。このため、シリンダのうちロッドエンド側の流体を、ヘッドエンド側に流して再生できる。ロッドエンド側の流体を再生することにより、ピストンロッドをシリンダから迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。これにより、簡素な構造で建設機械の作業性を高めるとともに建設機械の省エネルギー化を図ることができる。

また、例えば、アクチュエータで掘削等の作業を実施する際には、通常のシリンダと同様に、ポンプから吐出された流体のみで、ピストンロッドをシリンダから突出させることができる。これにより、例えば建設機械のアームで掘削等の作業を実施できる。
さらに、シリンダポート及びタンク通路の両方に接続させることにより、シリンダのうちロッドエンド側からヘッドエンド側に流す流体の流量を調整できる。これにより、例えば、建設機械の用途に応じて、簡単な構成で流体の流量を調整できるとともに省エネルギー化を図ることができる。

本発明の他の態様に係る建設機械は、アームと、前記アームを流体によって駆動し、シリンダ及び前記シリンダ内にスライド移動自在に設けられたピストンロッドを有するアクチュエータと、前記アクチュエータの吐出ポート及びシリンダポートの一方に接続され、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、電気信号に基づいて前記メータアウトスプールを駆動する電磁弁と、前記シリンダ内の圧力、及び前記シリンダポートに前記流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを検知する圧力センサと、前記圧力センサが検知した検知圧の信号に基づいて前記電磁弁の駆動制御を行うことにより、前記メータアウトスプールを駆動する制御部と、を備え、前記メータアウトスプールの移動によって、前記メータアウトスプールのノッチ、ランドで、前記シリンダポート、前記流体を排出するタンク通路の流路を塞ぎ、又は前記流路を流れる前記流体の流量調整を行うことにより、前記検知圧が閾値以上のときに、前記タンク通路に前記吐出ポートが接続され、前記検知圧が閾値未満のときに、前記シリンダポート、又は前記シリンダポート及び前記タンク通路に前記吐出ポートが接続される。

このように構成することで、シリンダのシリンダヘッド側に流体を供給する際には、シリンダポートにシリンダの吐出ポート（すなわち、ロッドポート）を接続できる。このため、シリンダのうちロッドエンド側の流体を、ヘッドエンド側に流して再生できる。ロッドエンド側の流体を利用することにより、シリンダからピストンロッドを迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。これにより、例えば建設機械のアームの作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

また、例えば、アクチュエータで掘削等の作業を実施する際には、通常のシリンダと同様に、ポンプから吐出された流体のみで、ピストンロッドをシリンダから突出させることができる。これにより、例えば建設機械のアームで掘削等の作業を実施できる。
さらに、シリンダポート及びタンク通路の両方に接続させることにより、シリンダのうちロッドエンド側からヘッドエンド側に流す流体の流量を調整できる。これにより、例えば建設機械の用途に応じて、簡単な構成で流体の流量を調整できるとともに省エネルギー化を図ることができる。

本発明の他の態様に係る制御方法は、アクチュエータに設けられたシリンダ内の圧力、及び前記アクチュエータのシリンダポートに流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを圧力センサで検知し、前記圧力センサの検知圧が閾値以上のときに、前記流体を排出するタンク通路に前記アクチュエータの吐出ポートを接続する工程と、前記圧力センサの検知圧が閾値未満のときに、前記シリンダポート、又は前記シリンダポート及び前記タンク通路に前記吐出ポートを接続する工程と、を有する。

このような制御方法とすることで、圧力センサの検知圧が閾値以上のときにタンク通路に吐出ポートを接続することにより、通常のシリンダと同様に、ポンプから吐出された流体のみで、ピストンロッドをシリンダから突出させることができる。これにより、アクチュエータ（すなわち、建設機械のアーム）で掘削等の作業を実施できる。

一方、圧力センサの検知圧が閾値未満のときにシリンダポートに吐出ポートを接続することにより、ヘッドエンド側に、シリンダのうちロッドエンド側の流体を流して再生できる。ロッドエンド側の流体を利用することにより、ピストンロッドをシリンダから迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。これにより、アクチュエータ（すなわち、建設機械のアーム）の作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。
また、圧力センサの検知圧が閾値未満のときにシリンダポート及びタンク通路の両方に吐出ポートを接続させることにより、シリンダのうちロッドエンド側からヘッドエンド側に流す流体の流量を調整できる。これにより、例えば、アクチュエータの用途に応じて、簡単な構成で流体の流量を調整できるとともに省エネルギー化を図ることができる。

本発明によれば、アクチュエータの作業性を高めるとともに省エネルギー化が図れ、かつ、アクチュエータで掘削等の作業を実施できる。

本発明の実施形態における建設機械の模式図。 本発明の実施形態における油圧システムの模式図。 本発明の実施形態におけるアームを引くときの油圧システムの動作の一例の説明図。 本発明の実施形態におけるアームを押すときの油圧システムの動作の一例の説明図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、建設機械として油圧システム（流体システム）を備えた油圧ショベルを例に挙げて説明する。以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

＜建設機械＞
図１は、実施形態の建設機械１００の模式図である。
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（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。

＜油圧システム＞
図２は、実施形態の油圧システム１０９の模式図である。図２は、油圧制御装置１の断面を含む模式図である。図２では、実施形態のメータインスプール５及びメータアウトスプール１５が中立位置（第２中立位置）Ｐｏ４に位置した状態が示されている。
図２に示すように、油圧システム（請求項の流体システムの一例）１０９は、油圧制御装置１と、油圧制御装置１に作動油を供給する油圧ポンプ（請求項のポンプの一例）１１０と、油圧制御装置１によって駆動制御される油圧アクチュエータ１１１と、を備える。

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（請求項のアクチュエータの一例）１１３と、により構成されている（図１参照）。
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から選択したアーム１０５を駆動するアーム駆動用のシリンダである。

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（請求項のシリンダポートの一例）Ｈｐ、及びロッドポート（請求項の吐出ポートの一例）Ｒｐ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Ｈｐと、ロッドポートＲｐと、を有している。
ヘッドポートＨｐ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Ｒｐ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（図１参照）。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（図１参照）。
油圧ポンプ１１０は、２つ設けられている。以下、２つの油圧ポンプ１１０の一方を「第１ポンプ１１０Ａ」、２つの油圧ポンプ１１０の他方を「第２ポンプ１１０Ｂ」という。

＜油圧制御装置＞
油圧制御装置１は、種々のＩＭＶ（Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｍｅｔｅｒｉｎｇ Ｖａｌｖｅ）２（以下「独立メータリングバルブ」ともいう。）を備えている。種々の独立メータリングバルブ（請求項の流体バルブの一例）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、アーム１０５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から選択したアーム１０５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６及び第２メータイン電磁比例弁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（請求項の電磁弁の一例）１６及び第２メータアウト電磁比例弁（請求項の電磁弁の一例）１７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、電磁比例弁６，７，１６，１７を制御する制御部２５を備える。制御部２５は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサがプログラムメモリに格納されたプログラムを実行することにより実現される。制御部２５は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ-Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアが協働することで実現されてもよい。

さらに、独立メータリングバルブ２は、例えばシリンダ１１４のヘッドエンド側の内圧（請求項のシリンダ内の圧力の一例；シリンダ圧）を検知する圧力センサ２６を備える。圧力センサ２６は、後述するヘッド側流路１３４の途中に接続されている。圧力センサ２６で検知した検知圧に基づいて、制御部２５で第１メータアウト電磁比例弁１６、第２メータアウト電磁比例弁１７を制御する。電磁比例弁１６，１７の制御により、メータアウトスプール１５を駆動制御する。
実施形態では、圧力センサ２６でシリンダ圧を検知する例について説明するが、これに限定しない。その他の例として、例えば圧力センサで第１ポンプ１１０Ａ、第２ポンプ１１０Ｂの吐出圧力（ポンプ圧）を検知してもよい。あるいは、圧力センサをシリンダ１１４のヘッドエンドに設け、ヘッドエンド側のシリンダ圧を圧力センサで直接検知してもよい。

バルブボディ３は、メータインスプール５を収納する第１スリーブ孔（請求項のスリーブ孔の一例）１０と、この第１スリーブ孔１０に開口する第１ポンプポートＰ１、第２ポンプポートＰ２、第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２と、メータアウトスプール１５を収納する第２スリーブ孔（請求項のスリーブ孔の一例）２０と、この第２スリーブ孔２０に開口する第１タンクポートＴ１、第２タンクポート（請求項のタンクポートの一例）Ｔ２、及び第１排出ポート（請求項の給排ポートの一例）Ｄ１及び第２排出ポート（請求項の給排ポートの一例）Ｄ２と、を有する。

また、バルブボディ３は、バルブボディ３の一方向（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、以下、この軸方向を単に軸方向という場合がある）に沿う断面がＵ字状に形成されたブリッジ流路３０と、ブリッジ流路３０の一側方に位置する第１ヘッド流路３１と、第１ヘッド流路３１に接続されている第２ヘッド流路３２と、ブリッジ流路３０の他側方に位置する第１ロッド流路３３と、第１ロッド流路３３に接続されている第２ロッド流路３４と、第１ヘッド流路３１の側方に位置する第１タンク流路３５と、第２ロッド流路３４の側方に位置する第２タンク流路３６と、軸方向に沿う断面がＵ字状に形成されたバイパス流路３７と、を有する。

第１スリーブ孔１０及び第２スリーブ孔２０は、バルブボディ３の一方向に沿って形成されている。第１スリーブ孔１０及び第２スリーブ孔２０は、軸方向に沿う断面が円形状である。第１スリーブ孔１０及び第２スリーブ孔２０は、例えば各スリーブ孔１０，２０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あけて、並列に形成されている。

第１ポンプポートＰ１は、第１供給流路１３１を介して第１ポンプ１１０Ａに接続されている。第２ポンプポートＰ２は、第２供給流路１３２を介して第２ポンプ１１０Ｂに接続されている。第１供給ポートＳ１は、第１チェックバルブ４１を介してブリッジ流路３０に接続されている。第２供給ポートＳ２は、第２チェックバルブ４２を介してブリッジ流路３０に接続されている。

第１タンクポートＴ１は、第１排出流路（請求項のタンク通路の一例）１３５を介してタンク（請求項のタンクの一例）１２０に接続されている。第２タンクポートＴ２は、第２排出流路（請求項のタンク通路の一例）１３６を介してタンク１２０に接続されている。第１排出ポートＤ１は、各ヘッド流路３１，３２及びヘッド側流路１３４を経てヘッドポートＨｐに接続されている。第２排出ポートＤ２は、各ロッド流路３３，３４及びロッド側流路１３３を経てロッドポートＲｐに接続されている。

ブリッジ流路３０の両端は、第１スリーブ孔１０に接続されている。ブリッジ流路３０は、軸方向において第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２の外方に配置されている。

第１ヘッド流路３１は、軸方向でブリッジ流路３０の一端と第１タンク流路３５との間に配置されている。第１ヘッド流路３１は、軸方向に対して直交する方向に延びている。第１ヘッド流路３１は、過度の高圧を逃がすための第１リリーフバルブ４５を介して第１タンク流路３５に接続されている。
第２ヘッド流路３２は、第１スリーブ孔１０と第２スリーブ孔２０との間に配置されている。第２ヘッド流路３２は、第１ヘッド流路３１の延長線上に配置されている。

第１ロッド流路３３は、軸方向でブリッジ流路３０の他端と第２タンク流路３６との間に配置されている。第１ロッド流路３３は、軸方向に対して交差する方向に延びている。第１ロッド流路３３は、過度の高圧を逃がすための第２リリーフバルブ４６を介して第２タンク流路３６に接続されている。第１ロッド流路３３には、リーク低減のためのロックバルブ４７（アーム１０５が慣性で下がることを抑制するための保持弁）が設けられている。
第２ロッド流路３４は、第１スリーブ孔１０と第２スリーブ孔２０との間に配置されている。第２ロッド流路３４は、軸方向に対して直交する方向に延びている。

第１タンク流路３５は、第１ヘッド流路３１の外方において軸方向に対して直交する方向に延びている。
第２タンク流路３６は、第１ロッド流路３３の外方において軸方向に対して直交する方向に延びている。

バイパス流路３７の両端は、第２スリーブ孔２０に接続されている。バイパス流路３７は、第３チェックバルブ４３を介して、バイパスポートＧ１に接続されている。

バルブボディ３の軸方向の一端には、第１位置決め機構５０が設けられている。第１位置決め機構５０は、第１スリーブ孔１０及び第２スリーブ孔２０の各々一端を塞ぐようにバルブボディ３の軸方向の一端に取り付けられた第１ケーシング５１を備える。第１ケーシング５１は、第１スリーブ孔１０の一端に連なり第１コイルバネ５２を収容する第１収容室５３と、第２スリーブ孔２０の一端に連なり第２コイルバネ５４を収容する第２収容室５５と、を有する。また、第１ケーシング５１は、第１収容室５３及び第２収容室５５の外方で軸方向に対して直交する方向に延びる第１ポンプ流路５６と、第１ポンプ流路５６の外方で軸方向に対して直交する方向に延びる第１ドレン流路５７と、を有する。

バルブボディ３の軸方向の他端には、第２位置決め機構６０が設けられている。第２位置決め機構６０は、第１スリーブ孔１０及び第２スリーブ孔２０のそれぞれの他端を塞ぐようにバルブボディ３の軸方向の他端に取り付けられた第２ケーシング６１を備える。第２ケーシング６１は、第１スリーブ孔１０の他端に連なる第３収容室６３と、第２スリーブ孔２０の他端に連なる第４収容室６５と、を有する。また、第２ケーシング６１は、第３収容室６３及び第４収容室６５の外方で軸方向に対して直交する方向に延びる第２ポンプ流路６６と、第２ポンプ流路６６の外方で軸方向に対して直交する方向に延びる第２ドレン流路６７と、を有する。

バルブボディ３の第１スリーブ孔１０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１０の軸方向の中央位置Ｐｏ１、第１スリーブ孔１０の軸方向の一端側の位置Ｐｏ２（図３参照）、及び第１スリーブ孔１０の軸方向の他端側の位置Ｐｏ３（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１０の軸方向の中央位置を第１中央位置Ｐｏ１という。また、第１スリーブ孔１０の軸方向の一端側の位置を第１供給位置Ｐｏ２、第１スリーブ孔１０の軸方向の他端側の位置を第２供給位置Ｐｏ３という。
第１スリーブ孔１０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、４ポート３位置切換弁である。

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５ａ、凹部５ａ間に形成された複数のランド５ｂ、ランド５ｂに形成された複数のノッチ５ｃを有する。メータインスプール５は、凹部５ａ、ランド５ｂ、ノッチ５ｃ等により、流路を塞いだり流量を調整したりすることが可能である。また、メータインスプール５は、例えば、凹部５ａやノッチ５ｃ等で形成された第１メータイン流路１１と、凹部５ａやノッチ５ｃ等で形成された第２メータイン流路１２と、を有する。

メータインスプール５は、第１中立位置Ｐｏ１に配置された状態で、ランド５ｂ等により、例えば第１ポンプポートＰ１、第２ポンプポートＰ２、第１供給ポートＳ１、及び第２供給ポートＳ２を閉塞する。

図３は、実施形態のアーム１０５を引くときの油圧システム１０９の動作の一例の説明図である。図３は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を押し出す作用の説明図に相当する。
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Ｐｏ２に配置された状態で、第１メータイン流路１１により、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを通じさせる。また、メータインスプール５は、第１供給位置Ｐｏ２に配置された状態で、第２メータイン流路１２により、第２ポンプポートＰ２と第２供給ポートＳ２とを通じさせる。この結果、第１ポンプポートＰ１及び第２ポンプポートＰ２は、それぞれ第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２等を経てヘッドポートＨｐに通じる。なお、通じさせる（通じる）とは、作動油（すなわち、流体）が流れるようにすることをいう。例えば、「第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを通じさせる。」とは、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とが接続されて作動油が流れるようにすることである。

図４は、実施形態のアーム１０５を押すときの油圧システム１０９の動作の一例の説明図である。図４は、油圧シリンダ１１３のピストンロッド１１５を引き込む作用の説明図に相当する。
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Ｐｏ３に配置された状態で、第１メータイン流路１１により、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを通じさせる。また、メータインスプール５は、第２供給位置Ｐｏ３に配置された状態で、第２メータイン流路１２により、第２ポンプポートＰ２と第２供給ポートＳ２とを通じさせる。この結果、第１ポンプポートＰ１及び第２ポンプポートＰ２は、それぞれ第１供給ポートＳ１及び第２供給ポートＳ２等を経てロッドポートＲｐに通じる。

メータインスプール５は、２つの油圧ポンプ１１０から吐出された作動油を、ポンプポート等を経てヘッドポートＨｐ、ロッドポートＲｐ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は、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Ｐｏ１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Ｐｏ２（図３参照）に配置する。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Ｐｏ２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Ｐｏ３（図４参照）に配置する。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Ｐｏ３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２０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２０の軸方向の中央位置Ｐｏ４、第２スリーブ孔２０の軸方向の一端側の手前位置Ｐｏ５（図３では中央位置Ｐｏ４の右側）、第２スリーブ孔２０の軸方向の一端側の位置Ｐｏ６（図３では中央位置Ｐｏ５の右側）、及び第２スリーブ孔２０の軸方向の他端側の位置Ｐｏ７（図４参照）の４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２０の軸方向の中央位置を第２中央位置Ｐｏ４という。また、第２スリーブ孔２０の軸方向の一端側の手前位置を再生位置Ｐｏ５という。さらに、第２スリーブ孔２０の軸方向の一端側の位置を第１排出位置Ｐｏ６、第２スリーブ孔２０の軸方向の他端側の位置を第２排出位置Ｐｏ７という。
第２スリーブ孔２０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、４ポート３位置切換弁である。

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１５ａ、凹部１５ａ間に形成された複数のランド１５ｂ、及びランド１５ｂに形成された複数のノッチ１５ｃを有する。メータアウトスプール１５は、凹部１５ａ、ランド１５ｂ、ノッチ１５ｃ等により、流路を塞いだり流量を調整したりすることが可能である。また、メータアウトスプール１５は、例えば、凹部１５ａ等で形成された第１メータアウト流路２１（図４も参照）と、凹部１５ａ等で形成された第２メータアウト流路２２（図３も参照）と、を有する。

メータアウトスプール１５は、第２中立位置Ｐｏ４に配置された状態で、例えばランド１５ｂ等により第１タンクポートＴ１、第２タンクポートＴ２、第１排出ポートＤ１、及び第２排出ポートＤ２を閉塞する。

図３に示すように、メータアウトスプール１５は、第２中央位置Ｐｏ４から再生位置Ｐｏ５に配置された状態で、第２メータアウト流路２２により、第２タンクポートＴ２と第２排出ポートＤ２とを通じさせる。また、メータインスプール５は、第１排出位置Ｐｏ２に配置された状態で、ロッドポートＲｐをロッド側流路１３３、第１ロッド流路３３を経て第２ロッド流路３４に通じさせる。この結果、バイパス流路３７に、第２排出ポートＤ２を経てロッドポートＲｐが通じる。
また、メータアウトスプール１５は、再生位置Ｐｏ５に配置された状態で、第２ヘッド流路３２に第３チェックバルブ４３等を経てバイパス流路３７を通じさせる。この結果、バイパス流路３７は、第２ヘッド流路３２、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４等を経てヘッドポートＨｐに通じる。

また、メータアウトスプール１５は、再生位置Ｐｏ５から第１排出位置Ｐｏ６にさらに配置された状態で、第２メータアウト流路２２により、第２タンクポートＴ２と第２排出ポートＤ２とを通じさせる。また、メータインスプール５は、第１排出位置Ｐｏ６に配置された状態で、第２ロッド流路３４にロッド側流路１３３、第１ロッド流路３３を経てロッドポートＲｐを通じさせる。この結果、第２タンクポートＴ２に、第２排出ポートＤ２を経てロッドポートＲｐが通じる。

このように、メータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５から第１排出位置Ｐｏ６にさらに移動させることにより、再生流路が遮断されてタンク１２０に作動油が排出される。これにより、メータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５に配置した再生のときには、アーム１０５を高速で移動させることができ、一方、掘削のときにはメータアウトスプール１５を第１排出位置Ｐｏ６に移動させて大きな力で掘削できる。

図４に示すように、メータアウトスプール１５は、第２排出位置Ｐｏ７に配置された状態で、第１メータアウト流路２１により、第１タンクポートＴ１と第１排出ポートＤ１とを通じさせる。この結果、第１タンクポートＴ１に、第１排出ポートＤ１、第２ヘッド流路３２、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４を経てヘッドポートＨｐが通じる。

メータアウトスプール１５は、ヘッドポートＨｐ、ロッドポートＲｐから油圧シリンダ１１３の内部の作動油を、タンクポート等を経てタンク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。
また、メータアウトスプール１５は、ロッドポートＲｐから油圧シリンダ１１３の内部の作動油を、ヘッドポートＨｐから油圧シリンダ１１３の内部に供給するためのスプールである。

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１６が設けられている。また、メータアウトスプール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、第２中立位置Ｐｏ４にメータアウトスプール１５を配置する。
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、電気信号に基づいてメータアウトスプール１５を駆動して再生位置Ｐｏ５（図３参照）に配置する。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)再生位置Ｐｏ５を無段階に制御（調整）できる。

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、電気信号に基づいてメータアウトスプール１５を駆動して第１排出位置Ｐｏ６（図３参照）に配置する。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Ｐｏ６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、電気信号に基づいてメータアウトスプール１５を駆動して第２排出位置Ｐｏ７（図４参照）に配置する。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Ｐｏ７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Ｐｏ１に配置する。配置したメータインスプール５で、第１ポンプポートＰ１、第２ポンプポートＰ２、第１供給ポートＳ１、第２供給ポートＳ２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、第２中立位置Ｐｏ４にメータアウトスプール１５を配置する。配置したメータアウトスプール１５で、第１タンクポートＴ１、第２タンクポートＴ２、第１排出ポートＤ１、及び第２排出ポートＤ２を閉塞する。
各油圧ポンプ１１０Ａ，１１０Ｂが図示しない原動機によって駆動されると、各油圧ポンプ１１０Ａ，１１０Ｂの吐出ポートから所定流量の作動油が吐出される。例えば吐出された作動油は、不図示のリターン回路を経てタンクに戻される。

図３に示すように、メータアウトスプール１５を第２中央位置Ｐｏ４から矢印Ａ１方向に移動して再生位置Ｐｏ５に配置する。この場合、第２メータアウト電磁比例弁１７の非通電状態で、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ことにより、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側の方向に移動して再生位置Ｐｏ５に配置する。
メータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５に配置することにより、第２排出ポートＤ２を経てバイパス流路３７に第２ロッド流路３４が通じる。
また、メータアウトスプール１５は、再生位置Ｐｏ５に配置された状態で、バイパス流路３７を第２ヘッド流路３２等に通じさせる。この結果、バイパス流路３７は、第２ヘッド流路３２等を経てヘッドポートＨｐに通じる。

また、メータインスプール５を矢印Ｂ１方向に移動して第１供給位置Ｐｏ２に配置する。この場合、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Ｐｏ２に配置する。第１供給位置Ｐｏ２にメータインスプール５を配置することにより、第１メータイン流路１１で第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを通じさせる。また、第１供給位置Ｐｏ２にメータインスプール５を配置することにより、第２メータイン流路１２で第２ポンプポートＰ２と第２供給ポートＳ２とを通じさせる。この結果、ヘッドポートＨｐに第１メータイン流路１１及び第１供給ポートＳ１を経て第１ポンプポートＰ１を通じさせる。また、ヘッドポートＨｐに第２メータイン流路１２及び第２供給ポートＳ２等を経て第２ポンプポートＰ２を通じさせる。

具体的には、ヘッドポートＨｐに第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１チェックバルブ４１（図２参照）、ブリッジ流路３０の一部、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４を経て第１ポンプポートＰ１を通じさせる。また、ヘッドポートＨｐに第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、第２チェックバルブ４２（図２参照）、ブリッジ流路３０の一部、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４を経て第２ポンプポートＰ２を通じさせる。
一方、第１供給位置Ｐｏ２にメータインスプール５を配置することにより、第２ロッド流路３４等にロッドポートＲｐを通じさせる。この結果、バイパス流路３７に、第２排出ポートＤ２を経てロッドポートＲｐが通じる。よって、ヘッドポートＨｐにロッドポートＲｐを通させる再生通路が形成される。

この状態では、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１チェックバルブ４１、及びブリッジ流路３０の一部に、第１ポンプ１１０Ａから吐出された作動油が矢印の如く供給される。また、第２ポンプポートＰ２、第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、第２チェックバルブ４２、及びブリッジ流路３０の一部に、第２ポンプ１１０Ｂから吐出された作動油が矢印の如く流入される。
第１ポンプ１１０Ａから吐出された作動油と第２ポンプ１１０Ｂから吐出された作動油が、ブリッジ流路３０の一部で合流され、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４を経てヘッドポートＨｐに矢印の如く供給される。

また、バイパス流路３７に、ロッドポートＲｐ、ロッド側流路１３３、ロックバルブ４７、第１ロッド流路３３、第２ロッド流路３４、及び第２排出ポートＤ２を経て、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の作動油が矢印の如く導かれる。第３チェックバルブ４３（図２参照）、第１排出ポートＤ１、及び第２ヘッド流路３２に、バイパス流路３７に導かれた作動油が矢印の如く導かれる。第１ヘッド流路３１、ヘッド側流路１３４、ヘッドポートＨｐを経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に、第２ヘッド流路３２に導かれた作動油が矢印の如く流入する。
すなわち、ロッドポートＲｐから流出した作動油は、再生通路を経てシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側にヘッドポートＨｐから全量（すなわち、１００％）流入して再生される。

このように、第１供給位置Ｐｏ２にメータインスプール５を移動させ、再生位置Ｐｏ５にメータアウトスプール１５を移動させることにより、２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油は、合流して油圧シリンダ１１３のシリンダヘッド側に供給される。
一方、シリンダ１１４のうちピストンロッド１１５側の作動油は、ロッドポートＲｐからシリンダ１１４のうちシリンダヘッド側にヘッドポートＨｐを経て流入する。これにより、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Ｅ１の如く押し出される。

このため、建設機械１００のアーム１０５が掘削位置に到達するまで引かれる（又は下降する）。この状態で、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側のシリンダ圧が閾値以上まで上昇する。ここで、シリンダ圧は、圧力センサ２６で検知圧として検知している。このため、検知圧が閾値以上まで上昇したとき、制御部２５で第１メータアウト電磁比例弁１６を通電状態に切り換えることにより、メータアウトスプール１５を矢印Ａ１方向に移動して第１排出位置Ｐｏ６に配置する。メータアウトスプール１５を第１排出位置Ｐｏ６に配置した作用については後で詳しく説明する。

すなわち、再生通路は、シリンダヘッド側のシリンダ圧が閾値未満のときにロッドポートＲｐをヘッドポートＨｐに接続する。これにより、ロッドポートＲｐから流出する作動油が、再生通路でヘッドポートＨｐに全量（すなわち、１００％）導かれ、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に流入する。これにより、メータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５に配置した再生のときには、アーム１０５を高速で移動させることができる。

なお、実施形態では、ロッドポートＲｐをヘッドポートＨｐのみに接続して、ロッドポートＲｐから流出した作動油の全部（１００％）を、再生通路を経て、ヘッドポートＨｐからシリンダヘッド側に流入する例について説明するが、これに限らない。その他の例として、ロッドポートＲｐをヘッドポートＨｐと、タンク１２０との両方に接続させてもよい。この場合、ロッドポートＲｐから流出した作動油は、ヘッドポートＨｐとタンク１２０とに２つに分かれて流入する。すなわち、ロッドポートＲｐから流出した作動油の一部が、再生通路を経て、ヘッドポートＨｐからシリンダヘッド側に流入する。

次に、第１排出位置Ｐｏ６に再生位置Ｐｏ５のメータアウトスプール１５を配置することにより、第２タンクポートＴ２と第２排出ポートＤ２とを第２メータアウト流路２２で通じさせる。この結果、ロッドポートＲｐに、第２メータアウト流路２２及び第２排出ポートＤ２を経て第２タンクポートＴ２を通じさせる（接続させる）。一方、第１排出ポートＤ１をメータアウトスプール１５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Ｒｐ、ロッド側流路１３３、ロックバルブ４７、第１ロッド流路３３、第２ロッド流路３４、第２排出ポートＤ２、第２メータアウト流路２２、及び第２タンクポートＴ２を経てタンク１２０に排出される（戻される）。

一方、第１ポンプ１１０Ａから吐出された作動油と第２ポンプ１１０Ｂから吐出された作動油は、継続してブリッジ流路３０の一部で合流され、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４を経てヘッドポートＨｐに矢印の如く供給される。これにより、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、継続して矢印Ｅ１の如く押し出される。
この状態で、建設機械１００（図１参照）は、アーム１０５を継続して引いて掘削を開始する。これにより、建設機械１００の掘削時には、通常の作動油の流れのように、作動油をロッドポートＲｐからタンク１２０に戻すことにより、掘削力を効率よく確保できる。すなわち、掘削のときには、メータアウトスプール１５を第１排出位置Ｐｏ６に移動させることにより大きな力で掘削できる。

図４に示すように、メータアウトスプール１５を矢印Ａ２方向に移動して第２排出位置Ｐｏ７に配置する。この場合、第１メータアウト電磁比例弁１６を非通電状態に切り換え、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、第１メータアウト電磁比例弁１６側の方向にメータアウトスプール１５を移動して第２排出位置Ｐｏ７に配置する。第２排出位置Ｐｏ７にメータアウトスプール１５を配置することにより、第１タンクポートＴ１と第１排出ポートＤ１とを第１メータアウト流路２１で通じさせる。この結果、ヘッドポートＨｐに、第１メータアウト流路２１、第１排出ポートＤ１、第２ヘッド流路３２、第１ヘッド流路３１、及びヘッド側流路１３４を経て第１タンクポートＴ１を通させる。一方、第２タンクポートＴ２をメータアウトスプール１５で閉塞する。

また、メータインスプール５を矢印Ｂ２方向に移動して第２供給位置Ｐｏ３に配置する。この場合、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ことにより、第１メータイン電磁比例弁６側の方向にメータインスプール５を移動して第２供給位置Ｐｏ３に配置する。第２供給位置Ｐｏ３にメータインスプール５を配置することにより、第１ポンプポートＰ１と第１供給ポートＳ１とを第１メータイン流路１１で通じさせる。これにより、ロッドポートＲｐに、第１メータイン流路１１及び第１供給ポートＳ１等を経て第１ポンプポートＰ１を通じさせる。

また、第２供給位置Ｐｏ３にメータインスプール５を配置することにより、第２ポンプポートＰ２と第２供給ポートＳ２とを第２メータイン流路１２で通じさせる。これにより、ロッドポートＲｐに、第２メータイン流路１２及び第２供給ポートＳ２等を経て第２ポンプポートＰ２を通じさせる。

具体的には、ロッドポートＲｐに、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１チェックバルブ４１（図２参照）、ブリッジ流路３０の一部、第１ロッド流路３３、及びロッド側流路１３３を経て第１ポンプポートＰ１を通じさせる。また、ロッドポートＲｐに、第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、第２チェックバルブ４２（図２参照）、ブリッジ流路３０の一部、第１ロッド流路３３、及びロッド側流路１３３を経て第２ポンプポートＰ２を通じさせる。

この状態では、第１ポンプ１１０Ａから吐出された作動油が、第１ポンプポートＰ１、第１メータイン流路１１、第１供給ポートＳ１、第１チェックバルブ４１、及びブリッジ流路３０の一部に矢印の如く供給される。また、第２ポンプ１１０Ｂから吐出された作動油が、第２ポンプポートＰ２、第２メータイン流路１２、第２供給ポートＳ２、第２チェックバルブ４２、及びブリッジ流路３０の一部に矢印の如く流入される。
第１ポンプ１１０Ａから吐出された作動油と第２ポンプ１１０Ｂから吐出された作動油が、ブリッジ流路３０の一部で合流され、第１ロッド流路３３、及びロッド側流路１３３を経てロッドポートＲｐに矢印の如く供給される。

また、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Ｈｐ、ヘッド側流路１３４、第１ヘッド流路３１、第２ヘッド流路３２、第１排出ポートＤ１、第１メータアウト流路２１、及び第１タンクポートＴ１を経て矢印の如くタンク１２０に排出される（戻される）。
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Ｅ１の如く引き込まれる。これにより、建設機械１００のアーム１０５が掘削位置から離れる方向に押される（又は上方に上昇する）。

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Ｅ１及び矢印Ｅ２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、第１メータイン電磁比例弁６でメータインスプール５を第１供給位置Ｐｏ２まで駆動制御する。第２メータアウト電磁比例弁１７でメータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５、第１排出位置Ｐｏ６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Ｅ１方向（一方向）に移動できる。
さらに、第２メータイン電磁比例弁７でメータインスプール５を第２供給位置Ｐｏ３まで駆動制御する。第１メータアウト電磁比例弁１６でメータアウトスプール１５を第２排出位置Ｐｏ７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Ｅ２方向（他方向）に移動できる。

したがって、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。

このように油圧制御装置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。

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。

以上説明したように、本実施形態に係る建設機械１００によれば、シリンダ１１４のシリンダヘッド側に作動油を供給する際には、メータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５に配置することにより、シリンダ１１４のロッドポートＲｐを、再生通路によりヘッドポートＨｐに接続できる。このため、シリンダ１１４のうちロッドエンド側の作動油をヘッドエンド側に流して再生できる。このように、ロッドエンド側の作動油を利用して再生することにより、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から矢印Ｅ１の如く迅速（すみやか）に少ないエネルギーで突出させることができる。よって、油圧シリンダ１１３（すなわち、アーム１０５）の作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

また、メータアウトスプール１５を再生位置Ｐｏ５に配置した状態で、ロッドポートＲｐをヘッドポートＨｐと、タンク１２０との両方に接続させてもよい。この場合、ロッドポートＲｐから流出した作動油は、ヘッドポートＨｐとタンク１２０（すなわち、第２排出流路１３６）とに２つに分かれて流入する。すなわち、ロッドポートＲｐから流出した作動油の一部を、再生通路によりヘッドポートＨｐからシリンダヘッド側に流入して再生できる。

このため、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から矢印Ｅ１の如く迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。これにより、油圧シリンダ１１３（すなわち、アーム１０５）の作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。
さらに、ヘッドポートＨｐ及びタンク１２０の両方に接続させることにより、シリンダ１１４のうちロッドエンド側からヘッドエンド側に流す作動油の流量を調整できる。このため、例えば、シリンダ１１４の用途に応じて、簡単な構成で作動油の流量を調整できるとともに省エネルギー化を図ることができる。

また、例えば建設機械１００で掘削等の作業を実施する際には、第１排出位置Ｐｏ６にメータアウトスプール１５を配置する。この状態で、タンク１２０のみにロッドポートＲｐを接続する。このため、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Ｒｐから第２タンクポートＴ２を経てタンク１２０に戻される。したがって、２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油流体のみで、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から矢印Ｅ１の如く突出させることができる。よって、シリンダ１１４（すなわち、アーム１０５）による掘削力を効率よく確保した状態で、掘削等の作業を実施できる。

さらに、独立メータリングバルブ２は、例えばシリンダ１１４のヘッドエンド側のシリンダ圧を検知する圧力センサ２６を備えている。このため、圧力センサ２６が検知する検知圧に基づいて、メータアウトスプール１５を制御部２５で駆動制御できる。
すなわち、シリンダ圧が閾値未満のときに、メータアウトスプール１５を制御部２５で制御してロッドポートＲｐをヘッドポートＨｐに接続する。よって、ロッドポートＲｐから流出する作動油を、再生通路でヘッドポートＨｐに全量（すなわち、１００％）導き、シリンダ１１４のうちシリンダヘッド側に流入させて再生できる。

一方、シリンダ圧が閾値以上まで上昇したときに、メータアウトスプール１５を制御部２５で制御してロッドポートＲｐをタンクポートＴ２に接続する。
このように、圧力センサが検知する検知圧に基づいて、メータアウトスプール１５を駆動制御することにより、簡素な構造で油圧シリンダ１１３の作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

加えて、メータアウトスプール１５は、例えば凹部１５ａ、ランド１５ｂ、ノッチ１５ｃにより、流路を塞いだり流量を調整したりするように構成されている。このため、凹部１５ａ、ランド１５ｂ、及びノッチ１５ｃを利用して、ロッドポートＲｐから流出する作動油をヘッドポートＨｐに流入させる再生通路を簡単な構成で形成できる。

また、メータアウトスプール１５を駆動する駆動部に第１メータアウト電磁比例弁１６や第２メータアウト電磁比例弁１７を採用している。このため、ロッドポートＲｐから流出する作動油をヘッドポートＨｐに流入させる再生通路を簡単な構成で形成できる。
さらに、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を、圧力センサ２６の検知信号に基づいて制御部２５で駆動制御できる。このため、ロッドポートＲｐから流出する作動油をヘッドポートＨｐに流入させる再生通路を簡単な構成で形成できる。

加えて、油圧システム１０９を建設機械１００に搭載して、シリンダ１１４をアーム１０５の駆動用に採用した。よって、アーム１０５で掘削等の作業を実施する前に、ロッドポートＲｐから流出する作動油をヘッドポートＨｐに流入させて再生できる。これにより、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。

一方、アーム１０５で掘削等の作業を実施するときには、２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油流体のみで、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から突出させることができる。このため、シリンダ１１４（すなわち、アーム１０５）による掘削力を効率よく確保した状態で、掘削等の作業を実施できる。
このように、アーム１０５で掘削等の作業を実施する前に、ロッドポートＲｐから流出する作動油をヘッドポートＨｐに流入させて再生する。これにより、油圧シリンダ１１３（すなわち、建設機械１００のアーム１０５）の作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

本実施形態の制御方法は、圧力センサ２６の検知圧が閾値以上のときにタンク１２０に接続する工程と、圧力センサ２６の検知圧が閾値未満のときにヘッドポートＨｐに接続する工程と、を有する。
タンク１２０に接続する工程では、圧力センサ２６の検知圧が閾値以上のときに、タンク１２０にロッドポートＲｐを接続する。このため、通常のシリンダと同様に、２つのポンプ１１０Ａ，１１０Ｂから吐出された作動油のみで、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から突出させることができる。これにより、シリンダ１１４（すなわち、建設機械１００のアーム１０５）で掘削等の作業を実施できる。

一方、ヘッドポートＨｐに接続する工程では、圧力センサ２６の検知圧が閾値未満のときに、ヘッドポートＨｐにロッドポートＲｐを接続することにより、シリンダ１１４のうちロッドエンド側の作動油を、ヘッドエンド側に流入させて再生できる。よって、ロッドエンド側の作動油を利用することにより、ピストンロッド１１５をシリンダ１１４から迅速に少ないエネルギーで突出させることができる。これにより、油圧シリンダ１１３（すなわち、建設機械１００のアーム１０５）の作業性を高めるとともに省エネルギー化を図ることができる。

上述したヘッドポートＨｐに接続する工程では、ヘッドポートＨｐ及びタンク１２０の両方にロッドポートＲｐを接続させてもよい。このため、シリンダ１１４のうちロッドエンド側からヘッドエンド側に流す作動油の流量を調整できる。よって、例えばシリンダ１１４の用途に応じて、簡単な構成で作動油を流量調整できるとともに省エネルギー化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば上述した実施形態では、建設機械１００が油圧ショベルである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、油圧クレーン等、油圧ショベル以外の建設機械に本発明を適用してもよい。

上述した実施形態では、流体システムが油圧制御装置を備える油圧システムである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば流体システムは、空気圧制御装置や水圧制御装置等、油圧制御装置以外の流体制御装置を備えていてもよい。

上述した実施形態では、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、これに限らない。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。

上述した実施形態では、各電磁弁として電磁比例弁６，７，１６，１７を例に説明したが、これに限らない。例えば電気信号に基づいて駆動するさまざまな電磁弁に本発明を適用してもよい。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。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。

２…独立メータリングバルブ（請求項の流体バルブ）、３…バルブボディ、１０…第１スリーブ孔（スリーブ孔）、１５…メータアウトスプール、１５ｂ…ランド、１５ｃ…ノッチ、１６…第１メータアウト電磁比例弁（電磁弁）、１７…第２メータアウト電磁比例弁（電磁弁）、２０…第２スリーブ孔（スリーブ孔）、２５…制御部、２６…圧力センサ、１００…建設機械、１０５…アーム、１０６…バケット、１０９…油圧システム（流体システム）、１１３…油圧シリンダ（アクチュエータ）、Ｄ１…第１排出ポート（給排ポート）、Ｄ２…第２排出ポート（給排ポート）、Ｈｐ…ヘッドポート（シリンダポート）、Ｒｐ…ロッドポート（吐出ポート）、Ｔ１…第１タンクポート（タンクポート）、Ｔ２…第２タンクポート（タンクポート）、１３５…第１排出流路（タンク通路）、１３６…第２排出流路（タンク通路）

Claims (11)

1. 流体によって駆動するアクチュエータに設けられた吐出ポート又はシリンダポートの一方に接続される給排ポート、及びタンク通路に接続されるタンクポートを有するバルブボディと、
   前記バルブボディに形成されたスリーブ孔内に移動自在に設けられ、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、
   を備え、
   前記メータアウトスプールは、前記シリンダポートのみ、前記流体を排出するタンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかと、前記吐出ポートと、を通じさせる
   流体バルブ。
2. 前記メータアウトスプールは、前記メータアウトスプールの移動によって、前記吐出ポートから前記シリンダポートのみ、前記タンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかに前記流体を流す流量を調整する
   請求項１に記載の流体バルブ。
3. 前記メータアウトスプールは、前記シリンダポート、前記タンク通路の流路を塞ぎ、又は前記流路を流れる前記流体の流量調整を行うノッチを有する
   請求項１又は２に記載の流体バルブ。
4. 前記メータアウトスプールは、前記シリンダポート、前記タンク通路の流路を塞ぎ、又は前記流路を流れる前記流体の流量調整を行うランドを有する
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体バルブ。
5. 流体バルブと、
   前記流体バルブによって流量調整される流体によって駆動するアクチュエータと、
   を備え、
   前記流体バルブは、
   流体によって駆動する前記アクチュエータに設けられた吐出ポート又はシリンダポートの一方に接続される給排ポート、及びタンク通路に接続されるタンクポートを有するバルブボディと、
   前記バルブボディに形成されたスリーブ孔内に移動自在に設けられ、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、
   を備え、
   前記メータアウトスプールは、前記シリンダポートのみ、前記流体を排出するタンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかと、前記吐出ポートと、を通じさせ、
   前記アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内にスライド移動自在に設けられたピストンロッドと、を備え、
   前記シリンダ内の圧力、及び前記シリンダポートに前記流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを検知する圧力センサを備え、
   前記圧力センサが検知した検知圧に基づいて前記メータアウトスプールを駆動制御する
   流体システム。
6. 前記検知圧が閾値以上のときに前記タンク通路に前記吐出ポートが接続され、
   前記検知圧が閾値未満のときに前記シリンダポートに前記吐出ポートが接続される
   請求項５に記載の流体システム。
7. 電気信号に基づいて前記メータアウトスプールを駆動させる電磁弁を備える
   請求項５又は請求項６に記載の流体システム。
8. 前記圧力センサの検知信号に基づいて前記電磁弁の駆動制御を行う制御部を備える
   請求項７に記載に流体システム。
9. 流体バルブと、
   前記流体バルブによって流量調整される流体によって駆動され、アームを駆動するためのアーム駆動用のアクチュエータと、
   を備え、
   前記流体バルブは、
   流体によって駆動する前記アクチュエータに設けられた吐出ポート又はシリンダポートの一方に接続される給排ポート、及びタンク通路に接続されるタンクポートを有するバルブボディと、
   前記バルブボディに形成されたスリーブ孔内に移動自在に設けられ、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、
   を備え、
   前記メータアウトスプールは、前記シリンダポートのみ、前記流体を排出するタンク通路のみ、並びに前記シリンダポート及び前記タンク通路の両方のいずれかと、前記吐出ポートと、を通じさせ、
   前記アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内にスライド移動自在に設けられたピストンロッドと、を備え、
   前記シリンダ内の圧力、及び前記シリンダポートに前記流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを検知する圧力センサを備え、
   前記圧力センサが検知した検知圧に基づいて前記メータアウトスプールを駆動制御する
   建設機械。
10. アームと、
    前記アームを流体によって駆動し、シリンダ及び前記シリンダ内にスライド移動自在に設けられたピストンロッドを有するアクチュエータと、
    前記アクチュエータの吐出ポート及びシリンダポートの一方に接続され、前記アクチュエータからの前記流体の排出量の制御を行うメータアウトスプールと、
    電気信号に基づいて前記メータアウトスプールを駆動する電磁弁と、
    前記シリンダ内の圧力、及び前記シリンダポートに前記流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを検知する圧力センサと、
    前記圧力センサが検知した検知圧の信号に基づいて前記電磁弁の駆動制御を行うことにより、前記メータアウトスプールを駆動する制御部と、
    を備え、
    前記メータアウトスプールの移動によって、前記メータアウトスプールのノッチ、ランドで、前記シリンダポート、前記流体を排出するタンク通路の流路を塞ぎ、又は前記流路を流れる前記流体の流量調整を行うことにより、前記検知圧が閾値以上のときに、前記タンク通路に前記吐出ポートが接続され、前記検知圧が閾値未満のときに、前記シリンダポート、又は前記シリンダポート及び前記タンク通路に前記吐出ポートが接続される
    建設機械。
11. アクチュエータに設けられたシリンダ内の圧力、及び前記アクチュエータのシリンダポートに流体を供給するポンプの吐出圧力のいずれかを圧力センサで検知し、前記圧力センサの検知圧が閾値以上のときに、前記流体を排出するタンク通路に前記アクチュエータの吐出ポートを接続する工程と、
    前記圧力センサの検知圧が閾値未満のときに、前記シリンダポート、又は前記シリンダポート及び前記タンク通路に前記吐出ポートを接続する工程と、
    を有する制御方法。

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