JP7688599B2

JP7688599B2 - Spool valve mechanism

Info

Publication number: JP7688599B2
Application number: JP2022051785A
Authority: JP
Inventors: 敦史大鳥; 和夫滝口; 剛史山田; 恭佑秋山; 大二朗新井
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2022-03-28
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2025-06-04
Anticipated expiration: 2042-03-28
Also published as: JP2023144683A

Description

本開示は、スプールが移動することによって種々の回路制御を行うスプール弁装置に関する。 This disclosure relates to a spool valve device that controls various circuits by moving a spool.

一般に、油圧ショベル等の建設機械は、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータ（油圧モータ、油圧シリンダ等）に選択的に圧油を給排する必要がある。このため、複数の油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間を接続する油圧回路には、圧油の流量、圧力、および流れ方向を制御するため、複数のスプール弁装置によって構成されたコントロールバルブが設けられている。 In general, construction machinery such as hydraulic excavators needs to selectively supply and discharge pressurized oil from a hydraulic pump to multiple hydraulic actuators (hydraulic motors, hydraulic cylinders, etc.). For this reason, the hydraulic circuit connecting the multiple hydraulic actuators and the hydraulic pump is provided with a control valve consisting of multiple spool valve devices to control the flow rate, pressure, and flow direction of the pressurized oil.

スプール弁装置は、スプール摺動穴を有するハウジングと、ハウジングのスプール摺動穴に移動可能に設けられたスプールとを有し、ハウジングには、スプール摺動穴に開口する複数の流体通路が設けられている。そして、スプール摺動穴内でスプールを軸方向に変位させることにより、圧油の圧力、流量を制御したり、圧油の流れ方向を切換えるようになっている。 The spool valve device has a housing with a spool sliding hole, and a spool that is movably disposed in the spool sliding hole of the housing, and the housing is provided with multiple fluid passages that open into the spool sliding hole. By displacing the spool in the axial direction within the spool sliding hole, the pressure and flow rate of the pressurized oil can be controlled, and the flow direction of the pressurized oil can be switched.

スプールの変位によって圧油の圧力、流量を精度良く制御するには、スプールが変位した位置を正確に検出する必要がある。このため、歪ゲージを備えたスプール位置検出機構を有し、このスプール位置検出機構によってスプールの変位を検出するスプール弁装置が提案されている（特許文献１）。 In order to accurately control the pressure and flow rate of the hydraulic oil by the displacement of the spool, it is necessary to accurately detect the position to which the spool has been displaced. For this reason, a spool valve device has been proposed that has a spool position detection mechanism equipped with a strain gauge and detects the displacement of the spool using this spool position detection mechanism (Patent Document 1).

特許第３４８５９９２号公報Patent No. 3485992

引用文献１によるスプール位置検出機構は、ハウジングのスプール摺動穴内にダイヤフラムを介して歪ゲージが配置され、スプールの軸方向の一端にばね部材を介してアダプタが設けられ、アダプタにはダイヤフラムに向けて軸方向に突出する押圧部材が設けられている。そして、スプールが軸方向に変位したときに、アダプタに設けられた押圧部材がダイヤフラムを押圧変位させ、このダイヤフラムの変位を歪ゲージが検出することにより、スプールの変位が検出される。 In the spool position detection mechanism described in Cited Document 1, a strain gauge is placed via a diaphragm in the spool sliding hole of the housing, an adapter is provided via a spring member at one axial end of the spool, and the adapter is provided with a pressing member that protrudes axially toward the diaphragm. When the spool is displaced in the axial direction, the pressing member provided on the adapter presses and displaces the diaphragm, and the displacement of the spool is detected by the strain gauge.

しかし、引用文献１によるスプール弁装置は、スプールが変位したときにアダプタに設けられた押圧部材がダイヤフラムを押圧変位させ、このダイヤフラムの変位を歪ゲージが検出するため、スプール位置検出機構の部品点数が多い。このため、スプール位置検出機構を備えたスプール弁装置全体が大型化してしまうという問題がある。さらに、スプール位置検出機構を組立てるときの工数が増加するため、スプール弁装置を組立てるときの作業性が低下してしまうという問題がある。 However, in the spool valve device according to Cited Document 1, when the spool is displaced, a pressing member provided on the adapter presses and displaces the diaphragm, and this displacement of the diaphragm is detected by a strain gauge, so the number of parts in the spool position detection mechanism is large. This causes a problem that the entire spool valve device equipped with the spool position detection mechanism becomes large. Furthermore, the number of steps required to assemble the spool position detection mechanism increases, which causes a problem that the workability of assembling the spool valve device decreases.

本発明の目的は、部品点数の増加および装置全体の大型化を抑えつつ、スプールの変位を精度良く検出することができるようにしたスプール弁装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a spool valve device that can accurately detect the displacement of the spool while minimizing an increase in the number of parts and an increase in the size of the entire device.

本発明は、スプール摺動穴を有するハウジングと、前記ハウジングの前記スプール摺動穴に移動可能に設けられたスプールと、前記スプールを前記スプール摺動穴の初期位置に向けて付勢するスプリングと、前記スプールの変位を検出する変位検出装置と、を備えたスプール弁装置に適用される。そして、前記スプールは、移動方向を軸方向とする円柱状に形成され、かつ、前記スプール摺動穴の内周面に摺接する摺接面と、前記スプール摺動穴の内周面から離間した非摺接面とを有し、前記変位検出装置は、前記スプールの前記非摺接面に取付けられ前記スプールが変位するときの前記軸方向の歪を検出する歪ゲージと、前記歪ゲージにより検出された前記スプールの歪に基づいて前記スプールの軸方向の変位を算出するコントローラと、を有していることを特徴とする。 The present invention is applied to a spool valve device including a housing having a spool sliding hole, a spool movably provided in the spool sliding hole of the housing, a spring for biasing the spool toward an initial position of the spool sliding hole, and a displacement detection device for detecting the displacement of the spool. The spool is formed in a cylindrical shape with the moving direction as the axial direction, and has a sliding surface that slides against the inner peripheral surface of the spool sliding hole and a non-sliding surface spaced from the inner peripheral surface of the spool sliding hole, and the displacement detection device is characterized by having a strain gauge attached to the non-sliding surface of the spool for detecting the axial strain when the spool is displaced, and a controller for calculating the axial displacement of the spool based on the strain of the spool detected by the strain gauge.

本発明によれば、スプールの非摺接面に取付けた歪ゲージにより、スプールが変位するときの軸方向の歪が検出されるので、検出された歪に基づいてスプールの変位を精度良く算出することができる。この場合、歪ゲージは、スプールに直接的に取付けられた状態でスプールが生じる歪を検出するため、例えばダイヤフラム、アダプタ、押圧部材等を不要にすることにより、部品点数を削減できる。この結果、装置全体の大型化を抑えることができ、組立て時の作業性を高めることができる。 According to the present invention, the axial strain caused by the spool displacement is detected by a strain gauge attached to the non-sliding surface of the spool, and the displacement of the spool can be calculated with high accuracy based on the detected strain. In this case, the strain gauge detects the strain caused by the spool while directly attached to the spool, so the number of parts can be reduced by eliminating the need for, for example, diaphragms, adapters, pressing members, etc. As a result, the size of the entire device can be prevented from increasing, and workability during assembly can be improved.

本発明の実施形態によるスプール弁装置を含む油圧回路図である。1 is a hydraulic circuit diagram including a spool valve arrangement according to an embodiment of the present invention. 実施形態によるスプール弁装置を、スプールが初期位置にある状態で示す断面図である。1 is a cross-sectional view of a spool valve device according to an embodiment, showing a state in which a spool is in an initial position. スプール、歪ゲージ等の要部を示す要部拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view showing the main parts such as a spool and a strain gauge. スプール、歪ゲージ、ケーブル等を図３中の矢示IV－IV方向から見た断面図である。4 is a cross-sectional view of the spool, strain gauge, cable, etc., taken along the direction of arrows IV-IV in FIG. 3. スプールが軸方向にＸ１だけ変位した状態のスプール弁装置の断面図である。4 is a cross-sectional view of the spool valve device in a state where the spool is displaced by X1 in the axial direction. FIG. スプールが軸方向にＸ２だけ変位した状態のスプール弁装置の断面図である。4 is a cross-sectional view of the spool valve device in a state where the spool is displaced by X2 in the axial direction. FIG. スプールの変位とスプリングの付勢力との関係を示す特性線図である。5 is a characteristic diagram showing the relationship between the displacement of the spool and the biasing force of a spring. FIG. スプリングの付勢力とスプールの第１小径部に加わる圧縮荷重との関係を示す特性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the biasing force of a spring and the compressive load applied to a first small diameter portion of the spool. 第１小径部に加わる圧縮荷重と小径部の圧縮歪との関係を示す特性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between a compressive load applied to the first small diameter portion and compressive strain of the small diameter portion. 第１小径部の圧縮歪とスプールの変位との関係を示す特性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between compressive strain of a first small diameter portion and displacement of a spool.

以下、本発明に係るスプール弁装置の実施形態を、例えば油圧ショベルに搭載された油圧システムに適用した場合を例に挙げ、図１ないし図１０を参照しつつ詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of a spool valve device according to the present invention, taking as an example a case where the device is applied to a hydraulic system mounted on a hydraulic excavator, with reference to Figures 1 to 10.

図１において、油圧ショベル（図示せず）に搭載された油圧システムは、油圧ポンプ１と、作動油タンク２と、油圧シリンダ４と、パイロットポンプ５と、コントロールバルブ９と、コントローラ２１と、操作レバー装置２２とを含んで構成されている。この油圧システムは、油圧シリンダ４（油圧アクチュエータ）に対する圧油（作動油）の給排を、操作レバー装置２２の操作に応じて制御する。 In FIG. 1, the hydraulic system installed in a hydraulic excavator (not shown) is composed of a hydraulic pump 1, a hydraulic oil tank 2, a hydraulic cylinder 4, a pilot pump 5, a control valve 9, a controller 21, and an operating lever device 22. This hydraulic system controls the supply and discharge of pressurized oil (hydraulic oil) to the hydraulic cylinder 4 (hydraulic actuator) in response to the operation of the operating lever device 22.

油圧ポンプ１は、油圧ショベル（図示せず）に搭載されている。油圧ポンプ１は、作動油タンク２と共に油圧源を構成し、エンジン３によって駆動されることにより、作動油タンク２に貯えられた作動油を吸込んで加圧し、この加圧した作動油（圧油）を油圧シリンダ４に向けて吐出する。油圧ポンプ１は、例えば容量可変部１Ａを有する可変容量型の油圧ポンプにより構成され、レギュレータ（図示せず）によって容量可変部１Ａを操作することにより、油圧ポンプ１の吐出容量が変化する構成となっている。 The hydraulic pump 1 is mounted on a hydraulic excavator (not shown). The hydraulic pump 1 constitutes a hydraulic source together with a hydraulic oil tank 2, and is driven by an engine 3 to suck in and pressurize hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 2, and discharge this pressurized hydraulic oil (pressurized oil) toward a hydraulic cylinder 4. The hydraulic pump 1 is, for example, a variable displacement hydraulic pump having a variable displacement unit 1A, and is configured such that the discharge capacity of the hydraulic pump 1 can be changed by operating the variable displacement unit 1A with a regulator (not shown).

パイロットポンプ５は、油圧ポンプ１と共にエンジン３によって駆動される。パイロットポンプ５は、作動油タンク２に貯えられた作動油を吸込み、この作動油をパイロット圧として、後述するパイロット油室１０Ａ１，１０Ｂ１，１１Ａ１，１１Ｂ１に向けて吐出する。 The pilot pump 5 is driven by the engine 3 together with the hydraulic pump 1. The pilot pump 5 draws in hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 2 and discharges this hydraulic oil as pilot pressure toward the pilot oil chambers 10A1, 10B1, 11A1, and 11B1 described below.

ポンプ管路６は、一端が油圧ポンプ１の吐出側に接続されている。ポンプ管路６の他端は、後述するメータインスプール弁１０Ａを介して主管路７Ａに接続されると共に、後述するメータインスプール弁１０Ｂを介して主管路７Ｂに接続されている。主管路７Ａは、油圧シリンダ４のボトム側油室４Ａに接続され、主管路７Ｂは、油圧シリンダ４のロッド側油室４Ｂに接続されている。 One end of the pump line 6 is connected to the discharge side of the hydraulic pump 1. The other end of the pump line 6 is connected to the main line 7A via a meter-in spool valve 10A (described later) and to the main line 7B via a meter-in spool valve 10B (described later). The main line 7A is connected to the bottom side oil chamber 4A of the hydraulic cylinder 4, and the main line 7B is connected to the rod side oil chamber 4B of the hydraulic cylinder 4.

タンク管路８は、一端が作動油タンク２に接続されている。タンク管路８の他端は、後述するメータアウトスプール弁１１Ａを介して主管路７Ａに接続されると共に、後述するメータアウトスプール弁１１Ｂを介して主管路７Ｂに接続されている。 One end of the tank line 8 is connected to the hydraulic oil tank 2. The other end of the tank line 8 is connected to the main line 7A via a meter-out spool valve 11A (described later), and is connected to the main line 7B via a meter-out spool valve 11B (described later).

コントロールバルブ９は、油圧ポンプ１と作動油タンク２からなる油圧源と油圧シリンダ４との間に設けられている。コントロールバルブ９は、コントローラ２１から出力される制御信号に応じて油圧シリンダ４に対する圧油の給排を制御する。コントロールバルブ９は、スプール弁装置としてのメータインスプール弁１０Ａ，１０Ｂと、メータアウトスプール弁１１Ａ，１１Ｂと、電磁比例弁１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅと、ブリードオフスプール弁１５と、リリーフ弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃと、チェック弁１８Ａ，１８Ｂと、歪ゲージ１９，２０とを含んで構成されている。 The control valve 9 is provided between the hydraulic source consisting of the hydraulic pump 1 and hydraulic oil tank 2 and the hydraulic cylinder 4. The control valve 9 controls the supply and discharge of pressurized oil to the hydraulic cylinder 4 in response to a control signal output from the controller 21. The control valve 9 includes meter-in spool valves 10A, 10B, meter-out spool valves 11A, 11B, solenoid proportional valves 14A, 14B, 14C, 14D, 14E, bleed-off spool valve 15, relief valves 17A, 17B, 17C, check valves 18A, 18B, and strain gauges 19, 20 as spool valve devices.

メータインスプール弁１０Ａは、本実施形態によるスプール弁装置を構成し、ポンプ管路６と主管路７Ａとの間に設けられている。メータインスプール弁１０Ａは、例えば２ポート２位置の油圧パイロット弁により構成され、パイロット油室１０Ａ１に対するパイロット圧の給排に応じて開閉する。パイロット油室１０Ａ１は、パイロット管路１２を介してパイロットポンプ５に接続されると共に、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている。電磁比例弁１４Ａは、メータインスプール弁１０Ａのパイロット油室１０Ａ１と、パイロット管路１２およびドレン管路１３との間に設けられている。電磁比例弁１４Ａは、コントローラ２１から供給される制御信号に応じて開弁し、メータインスプール弁１０Ａのパイロット油室１０Ａ１に対し、パイロット管路１２を通じてパイロット圧を供給させる。メータインスプール弁１０Ａは、電磁比例弁１４Ａを介して供給されるパイロット圧に応じて開弁し、ポンプ管路６と主管路７Ａとを連通させる。これにより、油圧ポンプ１からの圧油が、ポンプ管路６および主管路７Ａを通じて油圧シリンダ４のボトム側油室４Ａに供給される。 The meter-in spool valve 10A constitutes the spool valve device according to this embodiment and is provided between the pump line 6 and the main line 7A. The meter-in spool valve 10A is, for example, a two-port, two-position hydraulic pilot valve, and opens and closes in response to the supply and discharge of pilot pressure to the pilot oil chamber 10A1. The pilot oil chamber 10A1 is connected to the pilot pump 5 via the pilot line 12 and to the hydraulic oil tank 2 via the drain line 13. The solenoid proportional valve 14A is provided between the pilot oil chamber 10A1 of the meter-in spool valve 10A and the pilot line 12 and the drain line 13. The solenoid proportional valve 14A opens in response to a control signal supplied from the controller 21, and supplies pilot pressure to the pilot oil chamber 10A1 of the meter-in spool valve 10A through the pilot line 12. The meter-in spool valve 10A opens in response to the pilot pressure supplied via the solenoid proportional valve 14A, and communicates the pump line 6 with the main line 7A. This allows pressure oil from the hydraulic pump 1 to be supplied to the bottom oil chamber 4A of the hydraulic cylinder 4 through the pump line 6 and the main line 7A.

メータインスプール弁１０Ｂは、本実施形態によるスプール弁装置を構成し、ポンプ管路６と主管路７Ｂとの間に設けられている。メータインスプール弁１０Ｂのパイロット油室１０Ｂ１は、パイロット管路１２を介してパイロットポンプ５に接続されると共に、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている。電磁比例弁１４Ｂは、メータインスプール弁１０Ｂのパイロット油室１０Ｂ１と、パイロット管路１２およびドレン管路１３との間に設けられている。電磁比例弁１４Ｂは、コントローラ２１から供給される制御信号に応じて開弁し、メータインスプール弁１０Ｂのパイロット油室１０Ｂ１に対し、パイロット管路１２を通じてパイロット圧を供給させる。メータインスプール弁１０Ｂは、電磁比例弁１４Ｂを介して供給されるパイロット圧に応じて開弁し、ポンプ管路６と主管路７Ｂとを連通させる。これにより、油圧ポンプ１からの圧油が、ポンプ管路６および主管路７Ｂを通じて油圧シリンダ４のロッド側油室４Ｂに供給される。 The meter-in spool valve 10B constitutes the spool valve device according to this embodiment and is provided between the pump line 6 and the main line 7B. The pilot oil chamber 10B1 of the meter-in spool valve 10B is connected to the pilot pump 5 via the pilot line 12 and to the hydraulic oil tank 2 via the drain line 13. The solenoid proportional valve 14B is provided between the pilot oil chamber 10B1 of the meter-in spool valve 10B and the pilot line 12 and the drain line 13. The solenoid proportional valve 14B opens in response to a control signal supplied from the controller 21, and supplies pilot pressure to the pilot oil chamber 10B1 of the meter-in spool valve 10B through the pilot line 12. The meter-in spool valve 10B opens in response to the pilot pressure supplied via the solenoid proportional valve 14B, and connects the pump line 6 to the main line 7B. This allows pressure oil from the hydraulic pump 1 to be supplied to the rod-side oil chamber 4B of the hydraulic cylinder 4 through the pump line 6 and the main line 7B.

メータアウトスプール弁１１Ａは、タンク管路８と主管路７Ａとの間に設けられている。メータアウトスプール弁１１Ａのパイロット油室１１Ａ１は、パイロット管路１２を介してパイロットポンプ５に接続されると共に、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている。電磁比例弁１４Ｃは、メータアウトスプール弁１１Ａのパイロット油室１１Ａ１と、パイロット管路１２およびドレン管路１３との間に設けられている。電磁比例弁１４Ｃは、コントローラ２１から供給される制御信号に応じて開弁し、メータアウトスプール弁１１Ａのパイロット油室１１Ａ１に対し、パイロット管路１２を通じてパイロット圧を供給させる。メータアウトスプール弁１１Ａは、電磁比例弁１４Ｃを介して供給されるパイロット圧に応じて開弁し、タンク管路８と主管路７Ａとを連通させる。これにより、油圧シリンダ４のボトム側油室４Ａ内の圧油が、主管路７Ａおよびタンク管路８を通じて作動油タンク２に排出される。 The meter-out spool valve 11A is provided between the tank line 8 and the main line 7A. The pilot oil chamber 11A1 of the meter-out spool valve 11A is connected to the pilot pump 5 via the pilot line 12 and to the hydraulic oil tank 2 via the drain line 13. The solenoid proportional valve 14C is provided between the pilot oil chamber 11A1 of the meter-out spool valve 11A and the pilot line 12 and the drain line 13. The solenoid proportional valve 14C opens in response to a control signal supplied from the controller 21, and supplies pilot pressure to the pilot oil chamber 11A1 of the meter-out spool valve 11A through the pilot line 12. The meter-out spool valve 11A opens in response to the pilot pressure supplied through the solenoid proportional valve 14C, and connects the tank line 8 to the main line 7A. As a result, the pressure oil in the bottom side oil chamber 4A of the hydraulic cylinder 4 is discharged to the hydraulic oil tank 2 through the main line 7A and the tank line 8.

メータアウトスプール弁１１Ｂは、タンク管路８と主管路７Ｂとの間に設けられている。メータアウトスプール弁１１Ｂのパイロット油室１１Ｂ１は、パイロット管路１２を介してパイロットポンプ５に接続されると共に、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている。電磁比例弁１４Ｄは、メータアウトスプール弁１１Ｂのパイロット油室１１Ｂ１と、パイロット管路１２およびドレン管路１３との間に設けられている。電磁比例弁１４Ｄは、コントローラ２１から供給される制御信号に応じて開弁し、メータアウトスプール弁１１Ｂのパイロット油室１１Ｂ１に対し、パイロット管路１２を通じてパイロット圧を供給させる。メータアウトスプール弁１１Ｂは、電磁比例弁１４Ｄを介して供給されたパイロット圧に応じて開弁し、タンク管路８と主管路７Ｂとを連通させる。これにより、油圧シリンダ４のロッド側油室４Ｂ内の圧油が、主管路７Ｂおよびタンク管路８を通じて作動油タンク２に排出される。 The meter-out spool valve 11B is provided between the tank line 8 and the main line 7B. The pilot oil chamber 11B1 of the meter-out spool valve 11B is connected to the pilot pump 5 via the pilot line 12 and to the hydraulic oil tank 2 via the drain line 13. The solenoid proportional valve 14D is provided between the pilot oil chamber 11B1 of the meter-out spool valve 11B and the pilot line 12 and the drain line 13. The solenoid proportional valve 14D opens in response to a control signal supplied from the controller 21, and supplies pilot pressure to the pilot oil chamber 11B1 of the meter-out spool valve 11B through the pilot line 12. The meter-out spool valve 11B opens in response to the pilot pressure supplied through the solenoid proportional valve 14D, and connects the tank line 8 to the main line 7B. As a result, the pressure oil in the rod side oil chamber 4B of the hydraulic cylinder 4 is discharged to the hydraulic oil tank 2 through the main line 7B and the tank line 8.

ブリードオフスプール弁１５は、ポンプ管路６とタンク管路８との間を接続するバイパス管路１６に設けられている。ブリードオフスプール弁１５は、例えば２ポート２位置の油圧パイロット弁により構成され、パイロット油室１５Ａに対するパイロット圧の給排に応じて開閉する。パイロット油室１５Ａは、パイロット管路１２を介してパイロットポンプ５に接続されると共に、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている。電磁比例弁１４Ｅは、ブリードオフスプール弁１５のパイロット油室１５Ａと、パイロット管路１２およびドレン管路１３との間に設けられている。電磁比例弁１４Ｅは、コントローラ２１から供給される制御信号に応じて開弁し、ブリードオフスプール弁１５のパイロット油室１５Ａにパイロット圧を供給させる。ブリードオフスプール弁１５は、パイロット油室１５Ａに供給されるパイロット圧に応じて開弁することにより、バイパス管路１６を通じてポンプ管路６からタンク管路８に流れる圧油の流量を調整し、油圧ポンプ１から油圧シリンダ４に供給される圧油の流量を制御する。 The bleed-off spool valve 15 is provided in the bypass line 16 that connects the pump line 6 and the tank line 8. The bleed-off spool valve 15 is, for example, a two-port, two-position hydraulic pilot valve, and opens and closes in response to the supply and discharge of pilot pressure to the pilot oil chamber 15A. The pilot oil chamber 15A is connected to the pilot pump 5 via the pilot line 12 and to the hydraulic oil tank 2 via the drain line 13. The solenoid proportional valve 14E is provided between the pilot oil chamber 15A of the bleed-off spool valve 15 and the pilot line 12 and the drain line 13. The solenoid proportional valve 14E opens in response to a control signal supplied from the controller 21, and supplies pilot pressure to the pilot oil chamber 15A of the bleed-off spool valve 15. The bleed-off spool valve 15 opens in response to the pilot pressure supplied to the pilot oil chamber 15A, adjusting the flow rate of the pressurized oil flowing from the pump line 6 to the tank line 8 through the bypass line 16, and controlling the flow rate of the pressurized oil supplied from the hydraulic pump 1 to the hydraulic cylinder 4.

リリーフ弁１７Ａは、ポンプ管路６とタンク管路８との間を接続する管路に設けられている。リリーフ弁１７Ａは、油圧ポンプ１からポンプ管路６に吐出した圧油の圧力が設定値を越えたときに開弁し、余剰の圧力をタンク管路８を通じて作動油タンク２にリリーフする。リリーフ弁１７Ｂは、主管路７Ａとタンク管路８との間を接続する管路に設けられている。リリーフ弁１７Ｂは、主管路７Ａに流入した圧油の圧力が設定値を越えたときに開弁し、余剰の圧力を作動油タンク２にリリーフする。リリーフ弁１７Ｃは、主管路７Ｂとタンク管路８との間を接続する管路に設けられている。リリーフ弁１７Ｃは、主管路７Ｂに流入した圧油の圧力が設定値を越えたときに開弁し、余剰の圧力を作動油タンク２にリリーフする。 The relief valve 17A is provided in the line connecting the pump line 6 and the tank line 8. The relief valve 17A opens when the pressure of the pressurized oil discharged from the hydraulic pump 1 to the pump line 6 exceeds a set value, and relieves the excess pressure to the hydraulic oil tank 2 through the tank line 8. The relief valve 17B is provided in the line connecting the main line 7A and the tank line 8. The relief valve 17B opens when the pressure of the pressurized oil flowing into the main line 7A exceeds a set value, and relieves the excess pressure to the hydraulic oil tank 2. The relief valve 17C is provided in the line connecting the main line 7B and the tank line 8. The relief valve 17C opens when the pressure of the pressurized oil flowing into the main line 7B exceeds a set value, and relieves the excess pressure to the hydraulic oil tank 2.

チェック弁１８Ａは、油圧ポンプ１とメータインスプール弁１０Ａとの間に位置してポンプ管路６に設けられている。チェック弁１８Ａは、油圧ポンプ１からメータインスプール弁１０Ａに向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを禁止する。チェック弁１８Ｂは、油圧ポンプ１とメータインスプール弁１０Ｂとの間に位置してポンプ管路６に設けられている。チェック弁１８Ｂは、油圧ポンプ１からメータインスプール弁１０Ｂに向かう圧油の流れを許し、逆向きの流れを禁止する。 Check valve 18A is provided in pump line 6, located between hydraulic pump 1 and meter-in spool valve 10A. Check valve 18A allows the flow of pressurized oil from hydraulic pump 1 toward meter-in spool valve 10A, and prohibits reverse flow. Check valve 18B is provided in pump line 6, located between hydraulic pump 1 and meter-in spool valve 10B. Check valve 18B allows the flow of pressurized oil from hydraulic pump 1 toward meter-in spool valve 10B, and prohibits reverse flow.

歪ゲージ１９は、メータインスプール弁１０Ａに設けられている。歪ゲージ１９は、後述するスプール２８が変位してメータインスプール弁１０Ａが開弁または閉弁するときに、このスプール２８に生じる歪を検出してコントローラ２１に出力する。歪ゲージ２０は、メータインスプール弁１０Ｂに設けられている。歪ゲージ２０は、メータインスプール弁１０Ｂが開弁または閉弁するときに、メータインスプール弁１０Ｂのスプール（図示せず）に生じる歪を検出してコントローラ２１に出力する。 The strain gauge 19 is provided on the meter-in spool valve 10A. When the spool 28 described below is displaced to open or close the meter-in spool valve 10A, the strain gauge 19 detects the strain that occurs in the spool 28 and outputs it to the controller 21. The strain gauge 20 is provided on the meter-in spool valve 10B. When the meter-in spool valve 10B is opened or closed, the strain gauge 20 detects the strain that occurs in the spool (not shown) of the meter-in spool valve 10B and outputs it to the controller 21.

コントローラ２１は、油圧ショベルに設けられ、油圧シリンダ４に対する圧油の給排を制御する油圧システムの一部を構成している。コントローラ２１の入力側には、歪ゲージ１９，２０、および操作レバー装置２２が接続されている。コントローラ２１の出力側には、エンジン３、電磁比例弁１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅが接続されている。操作レバー装置２２は、油圧シリンダ４を伸長または縮小させるときにオペレータによって伸長方向または縮小方向に操作され、操作方向および操作量に応じた信号がコントローラ２１に入力される。 The controller 21 is provided in the hydraulic excavator and constitutes part of a hydraulic system that controls the supply and discharge of pressurized oil to the hydraulic cylinder 4. The strain gauges 19 and 20 and the operating lever device 22 are connected to the input side of the controller 21. The engine 3 and the solenoid proportional valves 14A, 14B, 14C, 14D, and 14E are connected to the output side of the controller 21. The operating lever device 22 is operated by the operator in the extension or retraction direction when extending or retracting the hydraulic cylinder 4, and a signal corresponding to the operation direction and amount is input to the controller 21.

コントローラ２１は、操作レバー装置２２に対する操作方向および操作量に応じて、エンジン３および電磁比例弁１４Ａ～１４Ｅに選択的に制御信号を出力する。操作レバー装置２２に対し油圧シリンダ４を伸長させる操作を行ったときには、メータインスプール弁１０Ａおよびメータアウトスプール弁１１Ｂが開弁し、メータインスプール弁１０Ｂおよびメータアウトスプール弁１１Ａが閉弁する。これにより、油圧ポンプ１からの圧油が、ポンプ管路６および主管路７Ａを通じて油圧シリンダ４のボトム側油室４Ａに流入し、油圧シリンダ４は伸長動作を行う。 The controller 21 selectively outputs control signals to the engine 3 and the solenoid proportional valves 14A-14E depending on the direction and amount of operation of the operating lever device 22. When the operating lever device 22 is operated to extend the hydraulic cylinder 4, the meter-in spool valve 10A and the meter-out spool valve 11B open, and the meter-in spool valve 10B and the meter-out spool valve 11A close. This causes pressurized oil from the hydraulic pump 1 to flow into the bottom oil chamber 4A of the hydraulic cylinder 4 through the pump line 6 and the main line 7A, and the hydraulic cylinder 4 performs an extension operation.

一方、操作レバー装置２２に対し油圧シリンダ４を縮小させる操作を行ったときには、メータインスプール弁１０Ｂおよびメータアウトスプール弁１１Ａが開弁し、メータインスプール弁１０Ａおよびメータアウトスプール弁１１Ｂが閉弁する。これにより、油圧ポンプ１からの圧油が、ポンプ管路６および主管路７Ｂを通じて油圧シリンダ４のロッド側油室４Ｂに流入し、油圧シリンダ４は縮小動作を行う。 On the other hand, when the operating lever device 22 is operated to retract the hydraulic cylinder 4, the meter-in spool valve 10B and the meter-out spool valve 11A open, and the meter-in spool valve 10A and the meter-out spool valve 11B close. This causes pressure oil from the hydraulic pump 1 to flow into the rod-side oil chamber 4B of the hydraulic cylinder 4 through the pump line 6 and the main line 7B, causing the hydraulic cylinder 4 to perform a retracting operation.

油圧シリンダ４が伸長動作を行うときには、メータインスプール弁１０Ａのスプール２８が変位し、この変位によって生じたスプール２８の歪が歪ゲージ１９によって検出される。歪ゲージ１９は、スプール２８の歪に応じた検出信号をコントローラ２１に出力し、コントローラ２１は、スプール２８の歪に基づいてスプール２８の変位を算出する。即ち、コントローラ２１は、変位検出装置３５の算出部を構成し、ハウジング２３、スプール２８、スプリング３４等と共にメータインスプール弁１０Ａを構成している。これにより、コントローラ２１は、メータインスプール弁１０Ａのスプール２８の変位を精度よく検出し、この検出結果に基づいて電磁比例弁１４Ａへの制御信号に対するフィードバック制御を行う。 When the hydraulic cylinder 4 performs an extension operation, the spool 28 of the meter-in spool valve 10A is displaced, and the strain of the spool 28 caused by this displacement is detected by the strain gauge 19. The strain gauge 19 outputs a detection signal corresponding to the strain of the spool 28 to the controller 21, and the controller 21 calculates the displacement of the spool 28 based on the strain of the spool 28. In other words, the controller 21 constitutes the calculation section of the displacement detection device 35, and constitutes the meter-in spool valve 10A together with the housing 23, spool 28, spring 34, etc. As a result, the controller 21 accurately detects the displacement of the spool 28 of the meter-in spool valve 10A, and performs feedback control of the control signal to the solenoid proportional valve 14A based on the detection result.

これと同様に、油圧シリンダ４が縮小動作を行うときには、歪ゲージ２０は、メータインスプール弁１０Ｂのスプール（図示せず）の歪に応じた検出信号をコントローラ２１に出力する。これにより、コントローラ２１は、メータインスプール弁１０Ｂのスプールの変位を精度よく検出し、この検出結果に基づいて電磁比例弁１４Ｂへの制御信号に対するフィードバック制御を行う。 Similarly, when the hydraulic cylinder 4 performs a contraction operation, the strain gauge 20 outputs a detection signal corresponding to the strain of the spool (not shown) of the meter-in spool valve 10B to the controller 21. This enables the controller 21 to accurately detect the displacement of the spool of the meter-in spool valve 10B and perform feedback control of the control signal to the solenoid proportional valve 14B based on the detection result.

次に、歪ゲージ１９を備えたメータインスプール弁１０Ａの具体的な構成について、図２ないし図６を参照しつつ詳細に説明する。なお、歪ゲージ２０を備えたメータインスプール弁１０Ｂは、メータインスプール弁１０Ａと同様の構成を有しているため、その説明を省略する。 Next, the specific configuration of the meter-in spool valve 10A equipped with a strain gauge 19 will be described in detail with reference to Figures 2 to 6. Note that the meter-in spool valve 10B equipped with a strain gauge 20 has a similar configuration to the meter-in spool valve 10A, so its description will be omitted.

図２に示すように、メータインスプール弁１０Ａは、スプール摺動穴２４Ａを有するハウジング２３と、ハウジング２３のスプール摺動穴２４Ａに摺動可能に設けられたスプール２８と、スプール２８を図２に示す初期位置に向けて付勢するスプリング３４と、スプール２８の変位を検出する変位検出装置３５とを含んで構成されている。メータインスプール弁１０Ａは、スプール２８が図２に示す初期位置（閉弁位置）から、例えば図５に示す変位Ｘ１の位置（開弁位置）、または図６に示す変位Ｘ２の位置（開弁位置）に変位することにより、油圧シリンダ４（ボトム側油室４Ａ）に供給される圧油の方向および流量を制御する。 As shown in FIG. 2, the meter-in spool valve 10A includes a housing 23 having a spool sliding hole 24A, a spool 28 slidably disposed in the spool sliding hole 24A of the housing 23, a spring 34 that biases the spool 28 toward the initial position shown in FIG. 2, and a displacement detection device 35 that detects the displacement of the spool 28. The meter-in spool valve 10A controls the direction and flow rate of the pressurized oil supplied to the hydraulic cylinder 4 (bottom-side oil chamber 4A) by displacing the spool 28 from the initial position (valve-closed position) shown in FIG. 2 to, for example, the position of displacement X1 (valve-open position) shown in FIG. 5 or the position of displacement X2 (valve-open position) shown in FIG. 6.

ハウジング２３は、メータインスプール弁１０Ａの本体を構成している。ハウジング２３は、スプール摺動穴２４Ａを有する中間ハウジング２４と、中間ハウジング２４の一側（図２中の左側）の端面２４Ｂに取付けられた一側ハウジング２５と、中間ハウジング２４の他側（図２中の右側）の端面２４Ｃに取付けられた他側ハウジング２６とにより構成されている。 The housing 23 constitutes the main body of the meter-in spool valve 10A. The housing 23 is composed of an intermediate housing 24 having a spool sliding hole 24A, a one-side housing 25 attached to an end face 24B on one side (left side in FIG. 2) of the intermediate housing 24, and an other-side housing 26 attached to an end face 24C on the other side (right side in FIG. 2) of the intermediate housing 24.

中間ハウジング２４は、円形の断面形状を有するスプール摺動穴２４Ａを有している。スプール摺動穴２４Ａの軸方向の一端は、中間ハウジング２４の一側の端面２４Ｂに開口し、スプール摺動穴２４Ａの軸方向の他端は、中間ハウジング２４の他側の端面２４Ｂに開口している。 The intermediate housing 24 has a spool sliding hole 24A with a circular cross-sectional shape. One axial end of the spool sliding hole 24A opens to an end face 24B on one side of the intermediate housing 24, and the other axial end of the spool sliding hole 24A opens to an end face 24B on the other side of the intermediate housing 24.

スプール摺動穴２４Ａの軸方向の中央部には、環状の中央油溝２４Ｄが形成されている。中間ハウジング２４の端面２４Ｂと中央油溝２４Ｄとの間には、環状の油溝２４Ｅが形成されている。また、中間ハウジング２４には、中央油溝２４Ｄに連通するシリンダポート２４Ｆ、および油溝２４Ｅに連通するポンプポート２４Ｇが設けられている。シリンダポート２４Ｆは、主管路７Ａを介して油圧シリンダ４のボトム側油室４Ａに接続されている。ポンプポート２４Ｇは、ポンプ管路６を介して油圧ポンプ１に接続されている。 A ring-shaped central oil groove 24D is formed in the axial center of the spool sliding hole 24A. A ring-shaped oil groove 24E is formed between the end face 24B of the intermediate housing 24 and the central oil groove 24D. The intermediate housing 24 is also provided with a cylinder port 24F that communicates with the central oil groove 24D, and a pump port 24G that communicates with the oil groove 24E. The cylinder port 24F is connected to the bottom-side oil chamber 4A of the hydraulic cylinder 4 via the main line 7A. The pump port 24G is connected to the hydraulic pump 1 via the pump line 6.

一側ハウジング２５は、中間ハウジング２４の一側の端面２４Ｂに取付けられている。一側ハウジング２５には、パイロット油室１０Ａ１が設けられ、パイロット油室１０Ａ１は、中間ハウジング２４の端面２４Ｂに開口したスプール摺動穴２４Ａに連通している。また、パイロット油室１０Ａ１は、パイロット管路１２を介してパイロットポンプ５に接続されると共に、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている（図１参照）。 The one-side housing 25 is attached to one end surface 24B of the intermediate housing 24. The one-side housing 25 is provided with a pilot oil chamber 10A1, which is connected to a spool sliding hole 24A that opens to the end surface 24B of the intermediate housing 24. The pilot oil chamber 10A1 is also connected to the pilot pump 5 via a pilot line 12, and is connected to the hydraulic oil tank 2 via a drain line 13 (see FIG. 1).

他側ハウジング２６は、中間ハウジング２４の他側の端面２４Ｃに取付けられている。他側ハウジング２６は、軸方向の両端が開口した段付き円筒状に形成され、スプール摺動穴２４Ａと同心上に配置されている。他側ハウジング２６の内周側には、軸方向の一側（中間ハウジング２４側）に開口する大径孔部２６Ａと、軸方向の他側に開口する小径孔部２６Ｂと、大径孔部２６Ａと小径孔部２６Ｂとの間に位置する中径孔部２６Ｃとが設けられている。小径孔部２６Ｂの孔径は大径孔部２６Ａよりも小さく、中径孔部２６Ｃの孔径は、大径孔部２６Ａよりも小さく小径孔部２６Ｂよりも大きく設定されている。 The other housing 26 is attached to the other end surface 24C of the intermediate housing 24. The other housing 26 is formed in a stepped cylindrical shape with both axial ends open, and is arranged concentrically with the spool sliding hole 24A. The inner periphery of the other housing 26 is provided with a large diameter hole 26A that opens to one axial side (the intermediate housing 24 side), a small diameter hole 26B that opens to the other axial side, and a medium diameter hole 26C located between the large diameter hole 26A and the small diameter hole 26B. The hole diameter of the small diameter hole 26B is smaller than that of the large diameter hole 26A, and the hole diameter of the medium diameter hole 26C is set to be smaller than that of the large diameter hole 26A and larger than that of the small diameter hole 26B.

大径孔部２６Ａは、中間ハウジング２４の端面２４Ｃに開口したスプール摺動穴２４Ａに連通し、大径孔部２６Ａ内には、後述するガイドロッド３３，スプリング３４等が配置されている。大径孔部２６Ａと中径孔部２６Ｃとの境界部は、大径段部２６Ｄとなり、中径孔部２６Ｃと小径孔部２６Ｂとの境界部は、小径段部２６Ｅとなっている。小径孔部２６Ｂは他側ハウジング２６の端面に開口し、この開口端２６Ｆはアダプタ２７によって閉塞されている。アダプタ２７の中心部には、軸方向に貫通する中心孔２７Ａが形成されている。また、他側ハウジング２６には、大径孔部２６Ａに連通するドレンポート２６Ｇが設けられ、ドレンポート２６Ｇは、ドレン管路１３を介して作動油タンク２に接続されている。 The large diameter hole 26A is connected to the spool sliding hole 24A that opens in the end face 24C of the intermediate housing 24, and a guide rod 33, a spring 34, etc., described later, are arranged in the large diameter hole 26A. The boundary between the large diameter hole 26A and the medium diameter hole 26C is a large diameter step 26D, and the boundary between the medium diameter hole 26C and the small diameter hole 26B is a small diameter step 26E. The small diameter hole 26B opens to the end face of the other housing 26, and this opening end 26F is closed by the adapter 27. A central hole 27A that penetrates in the axial direction is formed in the center of the adapter 27. In addition, the other housing 26 is provided with a drain port 26G that communicates with the large diameter hole 26A, and the drain port 26G is connected to the hydraulic oil tank 2 via the drain pipe 13.

スプール２８は、ハウジング２３を構成する中間ハウジング２４のスプール摺動穴２４Ａに摺動可能に挿嵌されている。スプール２８は、一側ハウジング２５のパイロット油室１０Ａ１に供給されるパイロット圧に応じて、スプール摺動穴２４Ａ内を軸方向に摺動変位する。スプール２８は、移動方向を軸方向とする段付き円柱状に形成され、軸方向の一側の端面２８Ａから他側の端面２８Ｂまでの軸方向寸法（長さ寸法）が、スプール摺動穴２４Ａと同等の寸法を有している。スプール２８は、図２に示す初期位置にあるときには、中間ハウジング２４の中央油溝２４Ｄと油溝２４Ｅとの間を遮断する。これにより、メータインスプール弁１０Ａは閉弁状態となる。一方、スプール２８は、図５または図６に示すように初期位置から変位したときには、中間ハウジング２４の中央油溝２４Ｄと油溝２４Ｅとの間を連通させる。これにより、メータインスプール弁１０Ａは開弁状態となる。 The spool 28 is slidably inserted into the spool sliding hole 24A of the intermediate housing 24 constituting the housing 23. The spool 28 slides and displaces in the axial direction within the spool sliding hole 24A in response to the pilot pressure supplied to the pilot oil chamber 10A1 of the one-side housing 25. The spool 28 is formed in a stepped cylindrical shape with the movement direction being the axial direction, and the axial dimension (length dimension) from the end face 28A on one side of the axial direction to the end face 28B on the other side has the same dimension as the spool sliding hole 24A. When the spool 28 is in the initial position shown in FIG. 2, it blocks the connection between the central oil groove 24D and the oil groove 24E of the intermediate housing 24. As a result, the meter-in spool valve 10A is in a closed state. On the other hand, when the spool 28 is displaced from the initial position as shown in FIG. 5 or FIG. 6, it communicates between the central oil groove 24D and the oil groove 24E of the intermediate housing 24. This causes the meter-in spool valve 10A to open.

スプール２８は、スプール摺動穴２４Ａの内周面に摺接する摺接面２８Ｌを外周面（側面）として有する第１大径部２８Ｃ、第２大径部２８Ｅ、第３大径部２８Ｇ、第４大径部２８Ｊと、スプール摺動穴２４Ａの内周面から離間し、当該内周面に接触せずに変位する非摺接面２８Ｍを外周面（側面）として有する第１小径部２８Ｄ、第２小径部２８Ｆ、第３小径部２８Ｈとが、軸方向に交互に形成されている。即ち、スプール２８の外周面には、端面２８Ｂ側から順に第１大径部２８Ｃ、第１小径部２８Ｄ、第２大径部２８Ｅ、第２小径部２８Ｆ、第３大径部２８Ｇ、第３小径部２８Ｈ、第４大径部２８Ｊが形成されている。第１大径部２８Ｃ、第２大径部２８Ｅ、第３大径部２８Ｇ、第４大径部２８Ｊの外周面は摺接面２８Ｌとなり、第１小径部２８Ｄ、第２小径部２８Ｆ、第３小径部２８Ｈの外周面は非摺接面２８Ｍとなっている。 The spool 28 is formed with a first large diameter portion 28C, a second large diameter portion 28E, a third large diameter portion 28G, and a fourth large diameter portion 28J, each having a sliding surface 28L that slides against the inner peripheral surface of the spool sliding hole 24A as its outer peripheral surface (side surface), and a first small diameter portion 28D, a second small diameter portion 28F, and a third small diameter portion 28H, each having a non-sliding surface 28M that is spaced apart from the inner peripheral surface of the spool sliding hole 24A and displaces without contacting the inner peripheral surface as its outer peripheral surface (side surface), which are alternately formed in the axial direction. That is, the outer peripheral surface of the spool 28 is formed with the first large diameter portion 28C, the first small diameter portion 28D, the second large diameter portion 28E, the second small diameter portion 28F, the third large diameter portion 28G, the third small diameter portion 28H, and the fourth large diameter portion 28J in order from the end face 28B side. The outer circumferential surfaces of the first large diameter portion 28C, the second large diameter portion 28E, the third large diameter portion 28G, and the fourth large diameter portion 28J are sliding surfaces 28L, and the outer circumferential surfaces of the first small diameter portion 28D, the second small diameter portion 28F, and the third small diameter portion 28H are non-sliding surfaces 28M.

スプール２８の第３大径部２８Ｇのうち第３小径部２８Ｈとの境界部に位置する外周縁には、軸方向に延びる複数のノッチ２８Ｋが周方向に間隔をもって形成されている。ノッチ２８Ｋは、例えばスプール２８が図５に示す変位Ｘ１の位置まで変位したときに、中央油溝２４Ｄと油溝２４Ｅとの間で小流量の圧油を流通させる。 A number of notches 28K extending in the axial direction are formed at intervals in the circumferential direction on the outer peripheral edge of the third large diameter portion 28G of the spool 28, which is located at the boundary with the third small diameter portion 28H. The notches 28K allow a small flow of pressurized oil to flow between the central oil groove 24D and the oil groove 24E, for example, when the spool 28 is displaced to the displacement position X1 shown in FIG. 5.

ゲージ取付面２９は、スプール２８の第１小径部２８Ｄ，第２小径部２８Ｆ，第３小径部２８Ｈのうち、最もスプール２８の端面２８Ｂ側に配置された第１小径部２８Ｄの外周面（非摺接面２８Ｍ）に形成されている。図３および図４に示すように、ゲージ取付面２９は、第１小径部２８Ｄの外周面を削ることにより四角形の平坦面として形成され、ゲージ取付面２９には歪ゲージ１９が貼付けられている。 The gauge mounting surface 29 is formed on the outer circumferential surface (non-sliding surface 28M) of the first small diameter portion 28D, which is located closest to the end face 28B of the spool 28 among the first small diameter portion 28D, the second small diameter portion 28F, and the third small diameter portion 28H of the spool 28. As shown in Figures 3 and 4, the gauge mounting surface 29 is formed as a rectangular flat surface by cutting the outer circumferential surface of the first small diameter portion 28D, and a strain gauge 19 is affixed to the gauge mounting surface 29.

歪ゲージ１９は、スプール２８がスプール摺動穴２４Ａ内を軸方向に変位したときに、この変位に応じてスプール２８に生じる軸方向の歪（圧縮歪）を検出する。スプール２８のゲージ取付面２９とスプール摺動穴２４Ａの内周面との間には、歪ゲージ１９がスプール２８の軸方向の歪を検出する歪検出空間３０が形成されている。この場合、歪ゲージ１９は、第１小径部２８Ｄに設けられた平坦面からなるゲージ取付面２９に貼付けられている。このため、ゲージ取付面２９の位置での第１小径部２８Ｄの径方向の断面積が小さくなり、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪が増大することにより、この歪が歪ゲージ１９によって確実に検出される。 When the spool 28 is displaced in the axial direction within the spool sliding hole 24A, the strain gauge 19 detects the axial strain (compressive strain) that occurs in the spool 28 in response to this displacement. A strain detection space 30 is formed between the gauge mounting surface 29 of the spool 28 and the inner peripheral surface of the spool sliding hole 24A, in which the strain gauge 19 detects the axial strain of the spool 28. In this case, the strain gauge 19 is attached to the gauge mounting surface 29, which is a flat surface provided on the first small diameter portion 28D. Therefore, the radial cross-sectional area of the first small diameter portion 28D at the position of the gauge mounting surface 29 becomes smaller, and the axial compressive strain that occurs in the first small diameter portion 28D increases, so that this strain is reliably detected by the strain gauge 19.

ここで、第１小径部２８Ｄの外周面のうち、スプール２８の軸中心に対してゲージ取付面２９と対象となる部位には、ゲージ取付面２９と同一形状の平坦面からなる対向面３１が形成されている。これにより、スプール２８が変位したときに第１小径部２８Ｄに作用する圧縮荷重によってスプール２８が湾曲するのを抑える構成となっている。なお、ゲージ取付面２９は平坦面に限る必要はなく、例えば第１小径部２８Ｄよりも小さな曲率を有する湾曲面としてもよい。この場合には、対向面３１もゲージ取付面２９と同一形状の湾曲面となる。 Here, on the outer peripheral surface of the first small diameter portion 28D, a facing surface 31 made of a flat surface of the same shape as the gauge mounting surface 29 is formed at a portion that faces the gauge mounting surface 29 with respect to the axial center of the spool 28. This prevents the spool 28 from bending due to the compressive load acting on the first small diameter portion 28D when the spool 28 is displaced. Note that the gauge mounting surface 29 does not need to be limited to a flat surface, and may be, for example, a curved surface with a smaller curvature than the first small diameter portion 28D. In this case, the facing surface 31 is also a curved surface of the same shape as the gauge mounting surface 29.

中空部３２は、スプール２８の中心部に設けられている。中空部３２は、スプール２８の端面２８Ｂから軸方向に延びる断面円形の有底穴として形成され、中空部３２の穴中心は、スプール２８の軸中心と同心上に配置されている。中空部３２は、スプール２８の端面２８Ｂ側が開口端３２Ａとなり、スプール２８の第１小径部２８Ｄを超える位置まで延在している。即ち、中空部３２は、スプール２８のうち歪ゲージ１９が取付けられる範囲（第１小径部２８Ｄ）に対応して軸方向に延びている。 The hollow portion 32 is provided in the center of the spool 28. The hollow portion 32 is formed as a bottomed hole with a circular cross section that extends axially from the end face 28B of the spool 28, and the center of the hollow portion 32 is arranged concentrically with the axial center of the spool 28. The hollow portion 32 has an open end 32A on the end face 28B side of the spool 28, and extends to a position beyond the first small diameter portion 28D of the spool 28. In other words, the hollow portion 32 extends axially in a range of the spool 28 where the strain gauge 19 is attached (the first small diameter portion 28D).

このように、スプール２８の中心部に中空部３２が設けられることにより、歪ゲージ１９が取付けられる第１小径部２８Ｄは、薄肉の円筒状となり、第１小径部２８Ｄの径方向の断面積が小さくなる。これにより、第１小径部２８Ｄに作用する軸方向の圧縮荷重に対し、軸方向の応力が大きくなるため、スプール２８がスプール摺動穴２４Ａ内を摺動するときに第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪が増大し、この歪を歪ゲージ１９によって的確に検出することができる構成となっている。 In this way, by providing a hollow section 32 in the center of the spool 28, the first small diameter section 28D to which the strain gauge 19 is attached becomes a thin-walled cylinder, and the radial cross-sectional area of the first small diameter section 28D becomes small. As a result, the axial stress increases with respect to the axial compressive load acting on the first small diameter section 28D, and the axial compressive strain generated in the first small diameter section 28D when the spool 28 slides inside the spool sliding hole 24A increases, and this strain can be accurately detected by the strain gauge 19.

ガイドロッド３３は、スプール２８の端面２８Ｂに取付けられ、他側ハウジング２６の大径孔部２６Ａ内に配置されている。ガイドロッド３３は、スプール２８の第１大径部２８Ｃよりも小径な円筒体により構成され、その内周側には、軸方向に貫通するケーブル収容孔３３Ａが形成されている。ガイドロッド３３の軸方向の一端には、雄ねじ部３３Ｂが形成され、雄ねじ部３３Ｂは、スプール２８に形成された中空部３２の開口端３２Ａに螺入されている。 The guide rod 33 is attached to the end face 28B of the spool 28 and is disposed in the large diameter hole 26A of the other housing 26. The guide rod 33 is formed of a cylinder with a smaller diameter than the first large diameter portion 28C of the spool 28, and a cable accommodation hole 33A is formed on its inner circumference, penetrating in the axial direction. A male threaded portion 33B is formed on one axial end of the guide rod 33, and the male threaded portion 33B is screwed into the open end 32A of the hollow portion 32 formed in the spool 28.

これにより、ガイドロッド３３は、スプール２８の端面２８Ｂに取付けられ、スプール２８と同心上に配置された状態で、他側ハウジング２６の大径孔部２６Ａ内を軸方向に延在している。ガイドロッド３３の軸方向の他端には、ストッパ部３３Ｃが設けられている。ストッパ部３３Ｃは、他側ハウジング２６の中径孔部２６Ｃ内に配置され、ストッパ部３３Ｃの端面が他側ハウジング２６の小径段部２６Ｅに当接した位置で、スプール２８の変位が制限される（図６参照）。 As a result, the guide rod 33 is attached to the end face 28B of the spool 28 and extends axially through the large diameter hole 26A of the other housing 26, concentrically arranged with the spool 28. A stopper portion 33C is provided at the other axial end of the guide rod 33. The stopper portion 33C is arranged in the medium diameter hole 26C of the other housing 26, and the displacement of the spool 28 is restricted at the position where the end face of the stopper portion 33C abuts against the small diameter step portion 26E of the other housing 26 (see FIG. 6).

スプリング３４は、ガイドロッド３３の外周側に位置して他側ハウジング２６の大径孔部２６Ａ内に設けられている。スプリング３４は、圧縮ばねを用いて構成され、スプール２８をスプール摺動穴２４Ａの初期位置（図２の位置）に向けて付勢している。スプリング３４の一端は、一側ばね受け３４Ａを介してスプール２８の端面２８Ｂに係止され、スプリング３４の他端は、他側ばね受け３４Ｂを介して他側ハウジング２６の大径段部２６Ｄに係止されている。これにより、スプリング３４は、ガイドロッド３３にガイドされた状態でスプール２８を初期位置に向けて常に付勢する。スプール２８は、パイロット油室１０Ａ１にパイロット圧が供給されることにより、スプリング３４に抗してスプール摺動穴２４Ａ内を摺動変位する。 The spring 34 is located on the outer periphery of the guide rod 33 and is provided in the large diameter hole 26A of the other housing 26. The spring 34 is a compression spring and biases the spool 28 toward the initial position of the spool sliding hole 24A (the position in FIG. 2). One end of the spring 34 is engaged with the end face 28B of the spool 28 via the one-side spring receiver 34A, and the other end of the spring 34 is engaged with the large diameter step 26D of the other housing 26 via the other-side spring receiver 34B. As a result, the spring 34 always biases the spool 28 toward the initial position while being guided by the guide rod 33. When pilot pressure is supplied to the pilot oil chamber 10A1, the spool 28 slides and displaces in the spool sliding hole 24A against the spring 34.

変位検出装置３５は、歪ゲージ１９と、コントローラ２１とを含んで構成されている。歪ゲージ１９は、スプール２８の第１小径部２８Ｄに形成されたゲージ取付面２９に貼付けられている。歪ゲージ１９には、ケーブル（電気配線）１９Ａの一端が接続されている。ケーブル１９Ａは、後述するケーブル挿通孔３６、スプール２８の中空部３２等を通じてハウジング２３の外側に導出され、ケーブル１９Ａの他端は、コントローラ２１の入力側に接続される。歪ゲージ１９は、スプール２８がスプール摺動穴２４Ａ内を軸方向に変位するときに、第１小径部２８Ｄに作用する軸方向の圧縮荷重に伴う第１小径部２８Ｄの圧縮歪を検出し、その歪に応じた検出信号をケーブル１９Ａを通じてコントローラ２１に出力する。 The displacement detection device 35 includes a strain gauge 19 and a controller 21. The strain gauge 19 is attached to a gauge mounting surface 29 formed on the first small diameter portion 28D of the spool 28. One end of a cable (electrical wiring) 19A is connected to the strain gauge 19. The cable 19A is led out to the outside of the housing 23 through a cable insertion hole 36 and a hollow portion 32 of the spool 28, which will be described later, and the other end of the cable 19A is connected to the input side of the controller 21. When the spool 28 is displaced in the axial direction within the spool sliding hole 24A, the strain gauge 19 detects the compressive strain of the first small diameter portion 28D due to the axial compressive load acting on the first small diameter portion 28D, and outputs a detection signal corresponding to the strain to the controller 21 through the cable 19A.

ケーブル挿通孔３６は、スプール２８の第１小径部２８Ｄに設けられている。図３および図４に示すように、ケーブル挿通孔３６は、第１小径部２８Ｄのうちゲージ取付面２９に隣接した部位に設けられ、スプール２８の中空部３２に開口している。ケーブル挿通孔３６は、スプール２８の軸方向と直交する方向に対し、中空部３２の開口端３２Ａ側に角度θだけ傾斜している。歪ゲージ１９に一端が接続されたケーブル１９Ａは、ケーブル挿通孔３６を通じて中空部３２に導かれ、中空部３２の開口端３２Ａからガイドロッド３３のケーブル収容孔３３Ａ、アダプタ２７の中心孔２７Ａを通じてハウジング２３の外部に導出される。これにより、ケーブル１９Ａは、スプール２８の円滑な変位を妨げることなく、歪ゲージ１９とコントローラ２１との間を接続する。 The cable insertion hole 36 is provided in the first small diameter portion 28D of the spool 28. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the cable insertion hole 36 is provided in a portion of the first small diameter portion 28D adjacent to the gauge mounting surface 29, and opens into the hollow portion 32 of the spool 28. The cable insertion hole 36 is inclined by an angle θ toward the opening end 32A of the hollow portion 32 with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the spool 28. The cable 19A, one end of which is connected to the strain gauge 19, is guided into the hollow portion 32 through the cable insertion hole 36, and is led out of the housing 23 from the opening end 32A of the hollow portion 32 through the cable accommodation hole 33A of the guide rod 33 and the central hole 27A of the adapter 27. As a result, the cable 19A connects the strain gauge 19 and the controller 21 without interfering with the smooth displacement of the spool 28.

この場合、ケーブル挿通孔３６は、スプール２８の軸方向と直交する方向に対し、中空部３２の開口端３２Ａ側に角度θだけ傾斜している。これにより、第１小径部２８Ｄのゲージ取付面２９に貼付けた歪ゲージ１９から延びるケーブル１９Ａを、傾斜したケーブル挿通孔３６に沿って容易にスプール２８の中空部３２に導くことができ、ケーブル１９Ａの他端をコントローラ２１に接続するときの作業性を高めることができる構成となっている。 In this case, the cable insertion hole 36 is inclined by an angle θ toward the open end 32A of the hollow portion 32 with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the spool 28. This allows the cable 19A extending from the strain gauge 19 attached to the gauge mounting surface 29 of the first small diameter portion 28D to be easily guided along the inclined cable insertion hole 36 into the hollow portion 32 of the spool 28, improving the ease of operation when connecting the other end of the cable 19A to the controller 21.

なお、アダプタ２７の中心孔２７Ａには、封止部材２７Ｂが充填されている。封止部材２７Ｂは、アダプタの中心孔２７Ａを液密に封止し、作動油がハウジング２３の外部に漏れるのを防止している。また、ケーブル挿通孔３６には、ケーブル固定部材３６Ａが充填されている。ケーブル固定部材３６Ａは、スプール２８に対してケーブル１９Ａを固定し、ケーブル１９Ａが歪検出空間３０内で撓んで中間ハウジング２４に接触するのを防止している。 The central hole 27A of the adapter 27 is filled with a sealing member 27B. The sealing member 27B liquid-tightly seals the central hole 27A of the adapter, preventing hydraulic oil from leaking outside the housing 23. The cable insertion hole 36 is filled with a cable fixing member 36A. The cable fixing member 36A fixes the cable 19A to the spool 28, and prevents the cable 19A from bending within the strain detection space 30 and coming into contact with the intermediate housing 24.

本実施形態によるメータインスプール弁１０Ａは上述の如き構成を有するもので、以下、その動作について説明する。 The meter-in spool valve 10A according to this embodiment has the configuration described above, and its operation is described below.

まず、操作レバー装置２２に対する操作が行われておらず、操作レバー装置２２が中立位置にある状態では、メータインスプール弁１０Ａのパイロット油室１０Ａ１に対し、パイロット圧は供給されていない。これにより、スプール２８は、スプリング３４の付勢力によって図２に示す初期位置を保持し、スプール２８の端面２８Ｂは、中間ハウジング２４の端面２４Ｃと同一平面に配置される。 First, when the operating lever device 22 is not being operated and is in the neutral position, pilot pressure is not supplied to the pilot oil chamber 10A1 of the meter-in spool valve 10A. As a result, the spool 28 is held in the initial position shown in FIG. 2 by the biasing force of the spring 34, and the end face 28B of the spool 28 is positioned on the same plane as the end face 24C of the intermediate housing 24.

次に、操作レバー装置２２に対し、油圧シリンダ４を伸長させる操作を行ったときには、操作レバー装置２２からコントローラ２１に対し、操作方向および操作量に応じた信号が出力される。コントローラ２１は、操作レバー装置２２の操作量に応じた制御信号を電磁比例弁１４Ａに出力する。電磁比例弁１４Ａは、コントローラ２１からの制御信号に応じて、メータインスプール弁１０Ａのパイロット油室１０Ａ１に供給されるパイロット圧を制御する。 Next, when the operating lever device 22 is operated to extend the hydraulic cylinder 4, a signal corresponding to the operating direction and amount of operation is output from the operating lever device 22 to the controller 21. The controller 21 outputs a control signal corresponding to the amount of operation of the operating lever device 22 to the solenoid proportional valve 14A. The solenoid proportional valve 14A controls the pilot pressure supplied to the pilot oil chamber 10A1 of the meter-in spool valve 10A in response to the control signal from the controller 21.

このようにして、電磁比例弁１４Ａによって圧力が制御されたパイロット圧が、パイロット油室１０Ａ１に供給されることにより、スプール２８の端面２８Ａにパイロット圧が作用する。これにより、スプール２８は、スプリング３４の付勢力に抗してスプール摺動穴２４Ａ内を他側ハウジング２６に向けて変位し、メータインスプール弁１０Ａは、操作レバー装置２２の操作量に応じて、例えば図５あるいは図６に示す開弁位置に切換えられる。一方、メータアウトスプール弁１１Ｂは、パイロット圧が電磁比例弁１４Ｄを通じてパイロット油室１１Ｂ１に供給されることにより、開弁位置に切換えられる。この結果、油圧ポンプ１からの圧油が、ポンプ管路６および主管路７Ａを通じて油圧シリンダ４のボトム側油室４Ａに流入すると共に、ロッド側油室４Ｂ内の作動油が、主管路７Ｂおよびタンク管路８を通じて作動油タンク２に排出される。これにより、油圧シリンダ４は伸長動作を行う。 In this way, the pilot pressure, the pressure of which is controlled by the electromagnetic proportional valve 14A, is supplied to the pilot oil chamber 10A1, and the pilot pressure acts on the end surface 28A of the spool 28. As a result, the spool 28 is displaced in the spool sliding hole 24A toward the other housing 26 against the biasing force of the spring 34, and the meter-in spool valve 10A is switched to the open position shown in FIG. 5 or FIG. 6, for example, according to the operation amount of the operating lever device 22. On the other hand, the meter-out spool valve 11B is switched to the open position by supplying the pilot pressure to the pilot oil chamber 11B1 through the electromagnetic proportional valve 14D. As a result, the pressure oil from the hydraulic pump 1 flows into the bottom side oil chamber 4A of the hydraulic cylinder 4 through the pump line 6 and the main line 7A, and the hydraulic oil in the rod side oil chamber 4B is discharged to the hydraulic oil tank 2 through the main line 7B and the tank line 8. As a result, the hydraulic cylinder 4 performs an extension operation.

ここで、図５に示すように、スプール２８の変位がＸ１であるときには、スプリング３４は、スプール２８が変位した分（Ｘ１）だけ縮み、このスプリング３４の縮み量に応じた付勢力がスプール２８の軸方向に作用する。スプール２８は、パイロット圧による押圧力、およびポンプ管路６や主管路７Ａを満たす作動油から作用する荷重等との合力と、スプリング３４の付勢力とが釣合う位置（変位Ｘ１の位置）で停止する。 As shown in FIG. 5, when the displacement of the spool 28 is X1, the spring 34 contracts by the amount of displacement of the spool 28 (X1), and a biasing force according to the amount of contraction of the spring 34 acts in the axial direction of the spool 28. The spool 28 stops at a position (position of displacement X1) where the biasing force of the spring 34 is balanced with the combined force of the pushing force of the pilot pressure and the load acting from the hydraulic oil filling the pump line 6 and main line 7A.

一方、図６に示すように、スプール２８の変位がＸ２であるときには、ガイドロッド３３のストッパ部３３Ｃが、他側ハウジング２６の小径段部２６Ｅに当接するため、スプール２８のそれ以上の他側ハウジング２６側への変位が制限される。従って、スプール２８の変位はＸ２が最大となる。この場合は、パイロット圧による押圧力、およびポンプ管路６や主管路７Ａを満たす作動油から作用する荷重等との合力と、スプリング３４の付勢力およびガイドロッド３３に作用する荷重の反力の合力とが釣合っている。 On the other hand, as shown in FIG. 6, when the displacement of the spool 28 is X2, the stopper portion 33C of the guide rod 33 abuts against the small diameter step portion 26E of the other housing 26, so that further displacement of the spool 28 toward the other housing 26 is restricted. Therefore, the displacement of the spool 28 is maximum at X2. In this case, the resultant force of the pushing force of the pilot pressure and the load acting from the hydraulic oil filling the pump line 6 and the main line 7A is balanced with the resultant force of the biasing force of the spring 34 and the reaction force of the load acting on the guide rod 33.

このようにして、メータインスプール弁１０Ａの開弁時にスプール２８がスプリング３４に抗して軸方向に変位するときには、歪ゲージ１９によって検出されたスプール２８の圧縮歪に基づいて、スプール２８の変位が算出される。そこで、スプール２８の圧縮歪に基づいてスプール２８の変位を算出する方法について説明する。 In this way, when the spool 28 displaces axially against the spring 34 when the meter-in spool valve 10A is open, the displacement of the spool 28 is calculated based on the compressive strain of the spool 28 detected by the strain gauge 19. Here, a method for calculating the displacement of the spool 28 based on the compressive strain of the spool 28 will be described.

まず、スプール２８の変位とスプリング３４の付勢力との関係は、図７の特性線３７で表される。即ち、スプール２８の変位がＸ１である場合、スプリング３４の付勢力はＦ１となり、スプール２８の変位がＸ２に増加したときには、スプリング３４の付勢力はＦ２に増加する。ここで、スプール２８の変位がＸ２の場合には、スプール２８の軸方向に対し、スプリング３４の付勢力とガイドロッド３３に作用する荷重の反力との合力が加わり、ガイドロッド３３に作用する荷重の反力は、スプリング３４の付勢力に関係なく増減する。このため、スプリング３４の付勢力と、歪ゲージ１９が取付けられたスプール２８の第１小径部２８Ｄに加わる軸方向の圧縮荷重との関係は、図８の特性線３８で表される。即ち、スプリング３４の付勢力がＦ１であるときには、第１小径部２８Ｄに加わる軸方向の圧縮荷重はＦ３となり、スプリング３４の付勢力がＦ２であるときには、第１小径部２８Ｄに加わる軸方向の圧縮荷重はＦ４以上となる。 First, the relationship between the displacement of the spool 28 and the biasing force of the spring 34 is represented by the characteristic line 37 in FIG. 7. That is, when the displacement of the spool 28 is X1, the biasing force of the spring 34 is F1, and when the displacement of the spool 28 increases to X2, the biasing force of the spring 34 increases to F2. Here, when the displacement of the spool 28 is X2, the resultant force of the biasing force of the spring 34 and the reaction force of the load acting on the guide rod 33 is applied to the axial direction of the spool 28, and the reaction force of the load acting on the guide rod 33 increases or decreases regardless of the biasing force of the spring 34. Therefore, the relationship between the biasing force of the spring 34 and the axial compressive load applied to the first small diameter portion 28D of the spool 28 to which the strain gauge 19 is attached is represented by the characteristic line 38 in FIG. 8. That is, when the biasing force of the spring 34 is F1, the axial compressive load applied to the first small diameter portion 28D is F3, and when the biasing force of the spring 34 is F2, the axial compressive load applied to the first small diameter portion 28D is F4 or more.

また、スプール２８の第１小径部２８Ｄに加わる軸方向の圧縮荷重と、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪との関係は、図９の特性線３９で表される。即ち、第１小径部２８Ｄに加わる軸方向の圧縮荷重がＦ３であるときには、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪はε１となり、第１小径部２８Ｄに加わる軸方向の圧縮荷重がＦ４以上であるときには、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪はε２以上となる。従って、歪ゲージ１９によって検出（計測）された第１小径部２８Ｄの軸方向の圧縮歪がε１である場合には、コントローラ２１は、スプール２８の軸方向の変位をＸ１と算出することができる。一方、歪ゲージ１９によって検出（計測）された第１小径部２８Ｄの軸方向の圧縮歪がε２以上である場合には、コントローラ２１は、スプール２８の軸方向の変位をＸ２と算出することができる。 The relationship between the axial compressive load applied to the first small diameter portion 28D of the spool 28 and the axial compressive strain generated in the first small diameter portion 28D is represented by the characteristic line 39 in FIG. 9. That is, when the axial compressive load applied to the first small diameter portion 28D is F3, the axial compressive strain generated in the first small diameter portion 28D is ε1, and when the axial compressive load applied to the first small diameter portion 28D is F4 or more, the axial compressive strain generated in the first small diameter portion 28D is ε2 or more. Therefore, when the axial compressive strain of the first small diameter portion 28D detected (measured) by the strain gauge 19 is ε1, the controller 21 can calculate the axial displacement of the spool 28 as X1. On the other hand, when the axial compressive strain of the first small diameter portion 28D detected (measured) by the strain gauge 19 is ε2 or more, the controller 21 can calculate the axial displacement of the spool 28 as X2.

この結果、スプール２８の軸方向の変位と、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪との関係は、図１０の特性線４０のような一次関数の関係として表される。従って、スプール２８の変位と第１小径部２８Ｄに生じる圧縮歪との一次関数の関係を、予めコントローラ２１のメモリ等に取得しておくことにより、歪ゲージ１９で検出した第１小径部２８Ｄの圧縮歪に基づいて、スプール２８の変位を精度よく算出することができる。なお、スプール２８の変位と第１小径部２８Ｄに生じる圧縮歪との関係を取得する方法としては、例えばスプール２８の変位を直接的に測定する変位センサを組付けた状態でスプール２８を変位させ、このときに歪ゲージ１９によって検出された第１小径部２８Ｄの圧縮歪と、前記変位センサで測定したスプール２８の変位を同期させる方法等が考えられる。 As a result, the relationship between the axial displacement of the spool 28 and the axial compressive strain occurring in the first small diameter portion 28D is expressed as a linear function relationship such as the characteristic line 40 in FIG. 10. Therefore, by acquiring the linear function relationship between the displacement of the spool 28 and the compressive strain occurring in the first small diameter portion 28D in advance in the memory of the controller 21, the displacement of the spool 28 can be calculated with high accuracy based on the compressive strain of the first small diameter portion 28D detected by the strain gauge 19. In addition, as a method of acquiring the relationship between the displacement of the spool 28 and the compressive strain occurring in the first small diameter portion 28D, for example, a method of displacing the spool 28 with a displacement sensor that directly measures the displacement of the spool 28 attached, and synchronizing the compressive strain of the first small diameter portion 28D detected by the strain gauge 19 with the displacement of the spool 28 measured by the displacement sensor, etc., can be considered.

このようにして、メータインスプール弁１０Ａの変位検出装置３５は、スプール２８の第１小径部２８Ｄに取付けた歪ゲージ１９によって、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪を検出し、コントローラ２１は、検出された圧縮歪に基づいてスプール２８の軸方向の変位を精度よく算出する。この結果、コントローラ２１は、電磁比例弁１４Ａへの制御信号に対するフィードバック制御を行い、操作レバー装置２２に対する操作量に応じて油圧シリンダ４に対する圧油の給排を制御することができる。 In this way, the displacement detection device 35 of the meter-in spool valve 10A detects the axial compressive strain occurring in the first small diameter portion 28D of the spool 28 using the strain gauge 19 attached to the first small diameter portion 28D of the spool 28, and the controller 21 accurately calculates the axial displacement of the spool 28 based on the detected compressive strain. As a result, the controller 21 performs feedback control of the control signal to the electromagnetic proportional valve 14A, and can control the supply and discharge of pressure oil to the hydraulic cylinder 4 according to the amount of operation of the operating lever device 22.

ここで、変位検出装置３５を構成する歪ゲージ１９は、スプール２８の第１小径部２８Ｄに直接的に取付けられた状態で、スプール２８が生じる圧縮歪を検出するため、例えば従来技術で用いられるダイヤフラム、アダプタ、押圧部材等を不要にすることができる。この結果、本実施形態によるメータインスプール弁１０Ａは、部品点数を削減することができ、装置全体の大型化を抑えることができる上に、弁装置を組立てるときの作業性を高めることができる。 The strain gauge 19 constituting the displacement detection device 35 detects the compressive strain generated by the spool 28 while being directly attached to the first small diameter portion 28D of the spool 28, making it possible to eliminate the need for a diaphragm, adapter, pressing member, etc., used in the prior art. As a result, the meter-in spool valve 10A according to this embodiment can reduce the number of parts, prevent the device from becoming too large overall, and improve the workability when assembling the valve device.

かくして、本実施形態によるメータインスプール弁１０Ａは、スプール摺動穴２４Ａを有するハウジング２３と、ハウジング２３のスプール摺動穴２４Ａに移動可能に設けられたスプール２８と、スプール２８をスプール摺動穴２４Ａの初期位置に向けて付勢するスプリング３４と、スプール２８の変位を検出する変位検出装置３５と、を備えている。スプール２８は、移動方向を軸方向とする円柱状に形成され、スプール摺動穴２４Ａの内周面に摺接する摺接面２８Ｌと、スプール摺動穴２４Ａの内周面から離間した非摺接面２８Ｍとを有し、変位検出装置３５は、スプール２８の前記非摺接面２８Ｍに取付けられスプール２８が変位するときの軸方向の歪を検出する歪ゲージ１９と、歪ゲージ１９により検出されたスプール２８の歪に基づいてスプール２８の軸方向の変位を算出するコントローラ２１と、を有している。 Thus, the meter-in spool valve 10A according to this embodiment includes a housing 23 having a spool sliding hole 24A, a spool 28 movably provided in the spool sliding hole 24A of the housing 23, a spring 34 that biases the spool 28 toward the initial position of the spool sliding hole 24A, and a displacement detection device 35 that detects the displacement of the spool 28. The spool 28 is formed in a cylindrical shape with the movement direction as the axial direction, and has a sliding surface 28L that slides against the inner circumferential surface of the spool sliding hole 24A and a non-sliding surface 28M that is spaced apart from the inner circumferential surface of the spool sliding hole 24A. The displacement detection device 35 includes a strain gauge 19 that is attached to the non-sliding surface 28M of the spool 28 and detects the axial strain when the spool 28 is displaced, and a controller 21 that calculates the axial displacement of the spool 28 based on the strain of the spool 28 detected by the strain gauge 19.

即ち、メータインスプール弁１０Ａは、スプール摺動穴２４Ａを有するハウジング２３と、ハウジング２３のスプール摺動穴２４Ａに移動可能に設けられたスプール２８と、スプール２８をスプール摺動穴２４Ａの初期位置に向けて付勢するスプリング３４と、を備え、スプール２８は、移動方向を軸方向とする円柱状に形成され、かつ、スプール摺動穴２４Ａの内周面に摺接する摺接面２８Ｌと、スプール摺動穴２４Ａの内周面から離間した非摺接面２８Ｍとを有し、スプール２８の非摺接面２８Ｍには、スプール２８が移動するときの軸方向の歪を検出する歪ゲージ１９が取付けられている。 That is, the meter-in spool valve 10A includes a housing 23 having a spool sliding hole 24A, a spool 28 movably provided in the spool sliding hole 24A of the housing 23, and a spring 34 that biases the spool 28 toward the initial position of the spool sliding hole 24A. The spool 28 is formed in a cylindrical shape with the movement direction being the axial direction, and has a sliding surface 28L that slides against the inner surface of the spool sliding hole 24A and a non-sliding surface 28M that is spaced apart from the inner surface of the spool sliding hole 24A. A strain gauge 19 is attached to the non-sliding surface 28M of the spool 28 to detect axial strain when the spool 28 moves.

この構成によれば、スプール２８の非摺接面２８Ｍに取付けた歪ゲージ１９により、スプール２８が変位するときの軸方向の歪が検出されるので、検出された歪に基づいてスプール２８の変位を精度良く算出することができる。この場合、歪ゲージ１９は、スプール２８に直接的に取付けられた状態でスプール２８が生じる歪を検出するため、例えば従来技術で用いられたダイヤフラム、アダプタ、押圧部材等が不要となり、部品点数を削減することができる。この結果、装置全体の大型化を抑えることができ、組立て時の作業性を高めることができる。 According to this configuration, the strain gauge 19 attached to the non-sliding surface 28M of the spool 28 detects the axial strain when the spool 28 is displaced, so the displacement of the spool 28 can be calculated with high accuracy based on the detected strain. In this case, the strain gauge 19 detects the strain generated by the spool 28 while directly attached to the spool 28, so that, for example, diaphragms, adapters, pressing members, etc. used in conventional technology are not required, and the number of parts can be reduced. As a result, the size of the entire device can be prevented from increasing, and workability during assembly can be improved.

実施形態では、スプール２８は、前記摺接面２８Ｌを有する第１，第２，第３，第４大径部２８Ｃ，２８Ｅ，２８Ｇ，２８Ｊと、第１，第２，第３，第４大径部２８Ｃ，２８Ｅ，２８Ｇ，２８Ｊよりも小径となり前記非摺接面２８Ｍを有する第１，第２，第３小径部２８Ｄ，２８Ｆ，２８Ｈとが軸方向に交互に設けられる構成とし、歪ゲージ１９は、第１，第２，第３小径部２８Ｄ，２８Ｆ，２８Ｈのうち最もスプール２８の軸方向の端面２８Ｂ側に配置された第１小径部２８Ｄに取付けられている。この構成によれば、スプール２８が変位してメータインスプール弁１０Ａが開弁したときに、歪ゲージ１９は、ポンプ管路６から主管路７Ａを通じて油圧シリンダ４に供給される圧油の影響を受けることがなく、スプール２８の軸方向の圧縮歪を正確に検出することができる。 In the embodiment, the spool 28 is configured such that the first, second, third, and fourth large diameter portions 28C, 28E, 28G, and 28J having the sliding surface 28L and the first, second, and third small diameter portions 28D, 28F, and 28H having the non-sliding surface 28M and smaller diameter than the first, second, third, and fourth large diameter portions 28C, 28E, 28G, and 28J are alternately arranged in the axial direction, and the strain gauge 19 is attached to the first small diameter portion 28D, which is located closest to the axial end face 28B of the spool 28 among the first, second, and third small diameter portions 28D, 28F, and 28H. With this configuration, when the spool 28 is displaced and the meter-in spool valve 10A is opened, the strain gauge 19 can accurately detect the axial compression strain of the spool 28 without being affected by the pressure oil supplied from the pump line 6 through the main line 7A to the hydraulic cylinder 4.

実施形態では、スプール２８の中心部には、歪ゲージ１９が取付けられた範囲に対応して軸方向に延びる中空部３２が設けられている。この構成によれば、歪ゲージ１９が取付けられる第１小径部２８Ｄの径方向の断面積が小さくなり、第１小径部２８Ｄに作用する軸方向の圧縮荷重に対する応力が大きくなる。このため、スプール２８が変位するときに第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪が増大し、この歪を歪ゲージ１９によって的確に検出することができる。 In this embodiment, a hollow portion 32 is provided in the center of the spool 28, extending in the axial direction in a range corresponding to the area where the strain gauge 19 is attached. With this configuration, the radial cross-sectional area of the first small diameter portion 28D where the strain gauge 19 is attached is reduced, and the stress due to the axial compressive load acting on the first small diameter portion 28D is increased. Therefore, when the spool 28 is displaced, the axial compressive strain generated in the first small diameter portion 28D increases, and this strain can be accurately detected by the strain gauge 19.

実施形態では、変位検出装置３５は、歪ゲージ１９とコントローラ２１との間を接続するケーブル１９Ａを有し、中空部３２はスプール２８の軸方向の端面２８Ｂに開口する開口端３２Ａを有し、ケーブル１９Ａは、スプール２８の中空部３２を通じて開口端３２Ａからコントローラ２１へと導出される。この構成によれば、ケーブル１９Ａは、スプール２８の円滑な変位を妨げることなく、歪ゲージ１９とコントローラ２１との間を接続することができる。 In the embodiment, the displacement detection device 35 has a cable 19A that connects between the strain gauge 19 and the controller 21, the hollow portion 32 has an opening end 32A that opens into the axial end face 28B of the spool 28, and the cable 19A is led out from the opening end 32A through the hollow portion 32 of the spool 28 to the controller 21. With this configuration, the cable 19A can connect between the strain gauge 19 and the controller 21 without interfering with the smooth displacement of the spool 28.

実施形態では、スプール２８には、歪ゲージ１９に接続されたケーブル１９Ａを中空部３２に導くケーブル挿通孔３６が設けられ、ケーブル挿通孔３６は、スプール２８の軸方向と直交する方向に対して中空部３２の開口端３２Ａ側に傾斜している。この構成によれば、歪ゲージ１９から延びるケーブル１９Ａを、傾斜したケーブル挿通孔３６に沿って容易にスプール２８の中空部３２に導くことができ、ケーブル１９Ａの他端をコントローラ２１に接続するときの作業性を高めることができる。 In the embodiment, the spool 28 is provided with a cable insertion hole 36 that guides the cable 19A connected to the strain gauge 19 into the hollow portion 32, and the cable insertion hole 36 is inclined toward the open end 32A of the hollow portion 32 with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the spool 28. With this configuration, the cable 19A extending from the strain gauge 19 can be easily guided into the hollow portion 32 of the spool 28 along the inclined cable insertion hole 36, improving the workability when connecting the other end of the cable 19A to the controller 21.

実施形態では、第１小径部２８Ｄ、第２小径部２８Ｆ、第３小径部２８Ｈのうち歪ゲージ１９が取付けられる第１小径部２８Ｄには、平坦面または曲率が小さい湾曲面からなるゲージ取付面２９が形成され、歪ゲージ１９はゲージ取付面２９に貼付けられている。この構成によれば、ゲージ取付面２９の位置での第１小径部２８Ｄの径方向の断面積が小さくなり、第１小径部２８Ｄに生じる軸方向の圧縮歪を増大させることにより、この歪を歪ゲージ１９によって確実に検出することができる。 In the embodiment, the first small diameter portion 28D, the second small diameter portion 28F, and the third small diameter portion 28H, to which the strain gauge 19 is attached, is formed with a gauge attachment surface 29 consisting of a flat surface or a curved surface with a small curvature, and the strain gauge 19 is affixed to the gauge attachment surface 29. With this configuration, the radial cross-sectional area of the first small diameter portion 28D at the position of the gauge attachment surface 29 is reduced, and the axial compressive strain generated in the first small diameter portion 28D is increased, so that this strain can be reliably detected by the strain gauge 19.

なお、実施形態では、コントロールバルブ９を構成する複数のスプール弁のうち、メータインスプール弁１０Ａ，１０Ｂに歪ゲージ１９，２０を設けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、メータインスプール弁１０Ａ，１０Ｂ、メータアウトスプール弁１１Ａ，１１Ｂ、ブリードオフスプール弁１５に、それぞれ歪ゲージを設ける構成としてもよい。 In the embodiment, the strain gauges 19, 20 are provided on the meter-in spool valves 10A, 10B among the multiple spool valves that make up the control valve 9. However, the present invention is not limited to this, and the meter-in spool valves 10A, 10B, the meter-out spool valves 11A, 11B, and the bleed-off spool valve 15 may each be provided with a strain gauge.

また、実施形態では、スプール２８に複数の大径部（２８Ｃ，２８Ｅ，２８Ｇ，２８Ｊ）と小径部（２８Ｄ，２８Ｆ，２８Ｈ）とを形成し、これら複数の小径部のうち第１小径部２８Ｄの外周面（非摺接面２８Ｍ）に歪ゲージ２０を取付けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば外周面が摺接面となったスプールの一部を切欠くことにより１つの非摺接面を形成し、この非摺接面に歪ゲージを取付ける構成としてもよい。 In the embodiment, the spool 28 is formed with a plurality of large diameter sections (28C, 28E, 28G, 28J) and small diameter sections (28D, 28F, 28H), and the strain gauge 20 is attached to the outer circumferential surface (non-sliding surface 28M) of the first small diameter section 28D among the plurality of small diameter sections. However, the present invention is not limited to this, and for example, a single non-sliding surface may be formed by cutting out a portion of the spool whose outer circumferential surface is a sliding surface, and the strain gauge may be attached to this non-sliding surface.

１０Ａ，１０Ｂメータインスプール弁（スプール弁装置）
１９，２０歪ゲージ
１９Ａケーブル
２１コントローラ
２３ハウジング
２４中間ハウジング
２４Ａスプール摺動穴
２８スプール
２８Ａ，２８Ｂ端面
２８Ｃ，２８Ｅ，２８Ｇ，２８Ｊ第１，第２，第３，第４大径部
２８Ｄ，２８Ｆ，２８Ｈ第１，第２，第３小径部
２８Ｌ摺接面
２８Ｍ非摺接面
２９ゲージ取付面
３２中空部
３２Ａ開口端
３４スプリング
３５変位検出装置
３６ケーブル挿通孔 10A, 10B Meter-in spool valve (spool valve device)
Description of the Reference Signs 19, 20 Strain gauge 19A Cable 21 Controller 23 Housing 24 Intermediate housing 24A Spool sliding hole 28 Spool 28A, 28B End face 28C, 28E, 28G, 28J First, second, third, fourth large diameter section 28D, 28F, 28H First, second, third small diameter section 28L Sliding surface 28M Non-sliding surface 29 Gauge mounting surface 32 Hollow section 32A Open end 34 Spring 35 Displacement detection device 36 Cable insertion hole

Claims

A spool valve device comprising: a housing having a spool slide hole; a spool movably provided in the spool slide hole of the housing; a spring that biases the spool toward an initial position of the spool slide hole; and a displacement detection device that detects displacement of the spool,
The spool is formed in a cylindrical shape with the movement direction being the axial direction, and has a sliding surface that is in sliding contact with the inner circumferential surface of the spool sliding hole, and a non-sliding surface that is spaced apart from the inner circumferential surface of the spool sliding hole,
The displacement detection device is characterized in that it includes a strain gauge attached to the non-sliding surface of the spool and detects the axial strain when the spool moves, and a controller that calculates the axial displacement of the spool based on the strain of the spool detected by the strain gauge.

The spool is configured such that a plurality of large diameter portions having the sliding contact surface and a plurality of small diameter portions having a smaller diameter than the large diameter portions and having the non-sliding contact surface are alternately provided in the axial direction,
2. The spool valve device according to claim 1, wherein the strain gauge is attached to the small diameter portion among the plurality of small diameter portions that is closest to an end face of the spool in the axial direction.

The spool valve device according to claim 2, characterized in that the spool has a hollow portion inside the non-sliding surface of the small diameter portion to which the strain gauge is attached, among the plurality of small diameter portions.

the displacement detection device has a cable connecting the strain gauge and the controller,
The hollow portion has an open end that opens to an end surface of the spool in the axial direction,
4. The spool valve device according to claim 3, wherein the cable is led out from the open end to the outside of the housing through the hollow portion of the spool.

the spool is provided with a cable insertion hole for guiding the cable connected to the strain gauge to the hollow portion,
5. The spool valve device according to claim 4, wherein the cable insertion hole is inclined toward the open end of the hollow portion with respect to a direction perpendicular to the axial direction of the spool.

The spool valve device according to claim 2, characterized in that the small diameter portion to which the strain gauge is attached among the plurality of small diameter portions has a gauge attachment surface formed of a flat surface or a curved surface with a small curvature, and the strain gauge is attached to the gauge attachment surface.

A spool valve device comprising: a housing having a spool slide hole; a spool movably provided in the spool slide hole of the housing; and a spring that biases the spool toward an initial position of the spool slide hole,
The spool is formed in a cylindrical shape with the movement direction being the axial direction, and has a sliding surface that is in sliding contact with the inner circumferential surface of the spool sliding hole, and a non-sliding surface that is spaced apart from the inner circumferential surface of the spool sliding hole,
a strain gauge attached to the non-sliding surface of the spool for detecting strain in the axial direction when the spool moves;