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技術 液圧装置

出願人 豊興工業株式会社トヨタ自動車株式会社株式会社ジェイテクト
発明者 及川朋志内田祥太山田敏博中安正典酒井浩一
出願日 2009年4月27日 (11年6ヶ月経過) 出願番号 2009-108038
公開日 2010年11月11日 (10年0ヶ月経過) 公開番号 2010-255566
状態 特許登録済
技術分野 容積形ポンプの制御 容積形ポンプの制御
主要キーワード 誘導電動モータ カットオフ圧力 圧力補償機構 リーク流量 最小吐出量 クランプ完了 低圧流路 アンクランプ位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年11月11日)のものです。
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図面 (5)

課題

簡単な回路構成高速回転低速回転切り換えることができる液圧装置を得る。

解決手段

電動モータ6により回転される圧力補償可変容量形液圧ポンプ1と、アクチュエータ16と、電磁弁14とを備える。また、動作方向に応じてアクチュエータ16に供給される作動油の圧力が予め設定された圧力以上か否かの検出信号をそれぞれ出力する一対の圧力センサ32a,32bと、入力される切換信号に基づいて電動モータ6の回転数を高速回転と低速回転に切換制御する回転制御回路54とを備える。更に、一方の通電信号と、この通電信号により圧力が変化する側の圧力センサ32a,32bからの検出信号との組み合わせに基づいて、回転制御回路54に、一方の通電信号の入力により電動モータ6の回転数を高速回転に切り換えると共に、一方の検出信号の入力により電動モータ6の回転数を低速回転に切り換える切換信号を出力する回転切換回路52を設けた。

概要

背景

従来より、特許文献1にあるように、電動モータにより圧力補償可変容量形液圧ポンプを駆動し、圧力補償付可変容量形液圧ポンプからアクチュエータ作動油を供給する液圧装置が知られている。この液圧装置では、電動モータの回転数を制御するモータ制御用電子回路と、外部にあるメインコントローラからの制御指令に従って流路切り換えを行なう電磁弁と、液圧ポンプからの吐出圧力を検出する圧力センサとを備えると共に、メインコントローラからの制御指令と圧力センサからの検出信号とに基づいてモータ制御用電子回路に回転数切り換え信号を出力する電子回路を設けている。

この電子回路により、吐出圧力が低く圧力補償機構が作動しないポンプ吐出流量が最大のときには電動モータを高速回転し、吐出圧力が高く圧力補償機構が働いてポンプ吐出流量が最小のときには電動モータを低速回転するようにしている。また、制御指令の入力により電動モータを高速回転に切り換えると共に、検出信号の入力により電動モータを低速回転に切り換えて、応答性を改善している。

概要

簡単な回路構成で高速回転と低速回転を切り換えることができる液圧装置を得る。電動モータ6により回転される圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1と、アクチュエータ16と、電磁弁14とを備える。また、動作方向に応じてアクチュエータ16に供給される作動油の圧力が予め設定された圧力以上か否かの検出信号をそれぞれ出力する一対の圧力センサ32a,32bと、入力される切換信号に基づいて電動モータ6の回転数を高速回転と低速回転に切換制御する回転制御回路54とを備える。更に、一方の通電信号と、この通電信号により圧力が変化する側の圧力センサ32a,32bからの検出信号との組み合わせに基づいて、回転制御回路54に、一方の通電信号の入力により電動モータ6の回転数を高速回転に切り換えると共に、一方の検出信号の入力により電動モータ6の回転数を低速回転に切り換える切換信号を出力する回転切換回路52を設けた。

目的

本発明の課題は、簡単な回路構成で高速回転と低速回転とを切り換えることができる液圧装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電動モータにより回転駆動されて作動油吐出する圧力補償可変容量形液圧ポンプと、該圧力補償付可変容量形液圧ポンプから吐出される作動油により動作するアクチュエータと、前記圧力補償付可変容量形液圧ポンプから前記アクチュエータに供給する作動油の流れ方向を2つのソレノイドへのそれぞれの通電信号により切換制御してアクチュエータの動作方向切り換え電磁弁とを備えた液圧装置において、動作方向に応じて前記アクチュエータに供給される作動油の圧力が予め設定された圧力以上か否かの検出信号をそれぞれ出力する一対の圧力センサと、入力される切換信号に基づいて前記電動モータの回転数高速回転低速回転とに切換制御する回転制御回路と、一方の前記通電信号と、この前記通電信号により圧力が変化する側の前記圧力センサからの前記検出信号との組み合わせに基づいて、前記回転制御回路に、一方の前記通電信号の入力により前記電動モータの回転数を高速回転に切り換えると共に、一方の前記検出信号の入力により前記電動モータの回転数を低速回転に切り換える前記切換信号を出力する回転切換手段とを備えたことを特徴とする液圧装置。

請求項2

前記アクチュエータはクランプ機構に設けられ、前記電磁弁にはクランプ通電信号アンクランプ通電信号とが入力され、一対の前記圧力センサはクランプ動作の際の圧力変化に応じたクランプ検出信号とアンクランプ動作の際の圧力変化に応じたアンクランプ検出信号とを出力し、前記回転切換手段は、前記アンクランプ通電信号と前記アンクランプ検出信号との組み合わせ及び前記クランプ通電信号と前記クランプ検出信号との組み合わせの論理演算に基づいて、前記電動モータの回転数を切換制御することを特徴とする請求項1に記載の液圧装置。

技術分野

0001

本発明は、電動モータにより圧力補償可変容量形液圧ポンプを駆動し、圧力補償付可変容量形液圧ポンプからアクチュエータ作動油を供給する液圧装置に関する。

背景技術

0002

従来より、特許文献1にあるように、電動モータにより圧力補償付可変容量形液圧ポンプを駆動し、圧力補償付可変容量形液圧ポンプからアクチュエータに作動油を供給する液圧装置が知られている。この液圧装置では、電動モータの回転数を制御するモータ制御用電子回路と、外部にあるメインコントローラからの制御指令に従って流路切り換えを行なう電磁弁と、液圧ポンプからの吐出圧力を検出する圧力センサとを備えると共に、メインコントローラからの制御指令と圧力センサからの検出信号とに基づいてモータ制御用電子回路に回転数切り換え信号を出力する電子回路を設けている。

0003

この電子回路により、吐出圧力が低く圧力補償機構が作動しないポンプ吐出流量が最大のときには電動モータを高速回転し、吐出圧力が高く圧力補償機構が働いてポンプ吐出流量が最小のときには電動モータを低速回転するようにしている。また、制御指令の入力により電動モータを高速回転に切り換えると共に、検出信号の入力により電動モータを低速回転に切り換えて、応答性を改善している。

先行技術

0004

特開2006−144606号公報

発明が解決しようとする課題

0005

こうした従来の液圧装置では、電子回路が状態メモリに、電動モータを高速回転している高速状態X、電動モータを低速回転している低速状態Y、制御指令により低速回転から高速回転に切り換えた高速換状態Zを記憶し、圧力の検出信号がローレベルからハイレベルに変化したときに高速状態Xから低速状態Yに切り換え、制御指令により低速状態Yから高速切換状態Zに切り換え、圧力の検出信号がハイレベルからローレベルに変化したときに高速状態Xに切り換えている。

0006

しかしながら、高速状態X、低速状態Y、高速切換状態Zを記憶して、制御指令と検出信号とに応じて切り換えているので、電子回路が複雑になるという問題があった。
例えは゛、シリンダ等のアクチュエータをクランプ機構に用いて、アクチュエータの往復動で電動モータを高速回転と低速回転とに切り換えるようにすると、往復動でそれぞれの高速状態X、低速状態Y、高速切換状態Zを記憶して、それぞれの制御指令と検出信号とに応じて切り換える必要があり、往復動のそれぞれで制御指令と検出信号とに応じて電動モータの回転を切り換えるように制御しなければならず、更に、電子回路が複雑になるという問題があった。

0007

本発明の課題は、簡単な回路構成で高速回転と低速回転とを切り換えることができる液圧装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
電動モータにより回転駆動されて作動油を吐出する圧力補償付可変容量形液圧ポンプと、
該圧力補償付可変容量形液圧ポンプから吐出される作動油により動作するアクチュエータと、
前記圧力補償付可変容量形液圧ポンプから前記アクチュエータに供給する作動油の流れ方向を2つのソレノイドへのそれぞれの通電信号により切換制御してアクチュエータの動作方向を切り換える電磁弁とを備えた液圧装置において、
動作方向に応じて前記アクチュエータに供給される作動油の圧力が予め設定された圧力以上か否かの検出信号をそれぞれ出力する一対の圧力センサと、
入力される切換信号に基づいて前記電動モータの回転数を高速回転と低速回転とに切換制御する回転制御回路と、
一方の前記通電信号と、この前記通電信号により圧力が変化する側の前記圧力センサからの前記検出信号との組み合わせに基づいて、前記回転制御回路に、一方の前記通電信号の入力により前記電動モータの回転数を高速回転に切り換えると共に、一方の前記検出信号の入力により前記電動モータの回転数を低速回転に切り換える前記切換信号を出力する回転切換手段とを備えたことを特徴とする液圧装置がそれである。

0009

また、前記アクチュエータはクランプ機構に設けられ、前記電磁弁にはクランプ通電信号アンクランプ通電信号とが入力され、一対の前記圧力センサはクランプ動作の際の圧力変化に応じたクランプ検出信号とアンクランプ動作の際の圧力変化に応じたアンクランプ検出信号とを出力し、前記回転切換手段は、前記アンクランプ通電信号と前記アンクランプ検出信号との組み合わせ及び前記クランプ通電信号と前記クランプ検出信号との組み合わせの論理演算に基づいて、前記電動モータの回転数を切換制御するようにしてもよい。

発明の効果

0010

本発明の液圧装置は、一対の通電信号と一対の検出信号とに基づいて、電動モータの回転を高速回転と低速回転とに切り換えるので、簡単な回路構成で高速回転と低速回転とを切り換えることができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態としての液圧装置の構成図である。
本実施形態の回転切換回路論理回路図である。
本実施形態の液圧装置によるタイミングチャートである。
本実施形態の圧力補償付可変容量形液圧ポンプの吐出流量と吐出圧力の関係を示すグラフである。

実施例

0012

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、1は圧力補償付可変容量形液圧ポンプで、圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1には圧力補償機構2が内蔵されている。圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1には、いわゆる、斜板傾斜角度を変更することにより吐出量可変できる斜板式可変容量形液圧ポンプや、カムリングの位置を移動させることにより吐出量を可変できる可変容量形ベーンポンプが用いられる。

0013

圧力補償機構2は、圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1の吐出圧力がスプリング4の付勢力に応じて設定されたカットオフ圧力に達すると、斜板の傾斜角度やカムリングの位置を制御して、吐出圧力及び吐出流量を機械的に制御するように構成されている。

0014

圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1を一定回転数で駆動すると、図4に示すように、その回転数に応じた最大吐出流量QMAX で圧液を吐出する。スプリング4の付勢力は、図示しない調節ねじにより変更でき、調節ねじによりフルカットオフ圧力P3 を設定しておき、圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1の吐出圧力がカットオフ開始圧力P2 に達すると、吐出流量が減少し、吐出圧力がフルカットオフ圧力P3 に達すると、吐出流量がほぼ最小吐出量Q0 になる。

0015

圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1は電動モータ6により回転駆動されるように接続されており、電動モータ6は、サーボモータ等の回転数が可変のモータであり、電動モータ6には回転数を検出するエンコーダ8が取り付けられている。

0016

圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1はタンク10から作動油を吸入して、吐出流路12に加圧した作動油を吐出する。吐出流路12は電磁弁14に接続されており、電磁弁14と油圧シリンダを用いたアクチュエータ16とが第1流路18及び第2流路20を介して接続されている。第1流路18はアクチュエータ16のロッド側室16aに接続されており、第2流路20はアクチュエータ16のヘッド側室16bに接続されている。

0017

電磁弁14は、吐出流路12と第1流路18とを連通し第2流路20を低圧流路22を介して低圧側としてのタンク10に連通するアンクランプ位置14aと、吐出流路12と第2流路20とを連通し第1流路18を低圧流路22を介してタンク10に連通するクランプ位置14bとを備えた4ポート2位置方向制御弁である。

0018

また、電磁弁14は、アンクランプ位置14aとクランプ位置14bとに応じて、アンクランプ用ソレノイド24aとクランプ用ソレノイド24bとの2つのソレノイドを備えており、アンクランプ用ソレノイド24aを励磁するアンクランプ通電信号が入力されるとアンクランプ位置14aに切り換え、クランプ用ソレノイド24bを励磁するクランプ通電信号が入力されるとクランプ位置14bに切り換える。尚、本実施形態では、電磁弁14はデテント付のものを用いている。

0019

本実施形態では、アクチュエータ16はクランプ機構26を駆動するように接続されており、ロッド側室16aに第1流路18を介して高圧の作動油が供給されると、アーム28を揺動させて物品30をアンクランプ状態とする。ヘッド側室16bに第2流路20を介して高圧の作動油が供給されると、アーム28を揺動して物品30をクランプ状態とする。尚、アクチュエータ16はクランプ機構26に用いる場合に限らず、テーブルを移動する移動機構等に用いてもよい。往復動させた際に、その両側で高圧の圧力に維持するような機構であればよい。また、アクチュエータ16は1台に限らず、第1流路18と第2流路20とに並列複数台アクチュエータ16を配置してもよい。

0020

第1流路18には、第1流路18の作動油圧力を検出するアンクランプ確認用圧力センサ32aが配置されており、アンクランプ確認用圧力センサ32aは第1流路18の作動油圧力が予め設定された圧力以上となったときにはローレベルからハイレベルに変化するアンクランプ検出信号を出力するものである。

0021

第2流路20には、第2流路20の作動油圧力を検出するクランプ確認用圧力センサ32bが配置されており、クランプ確認用圧力センサ32bは第2流路20の作動油圧力が予め設定された圧力以上となったときにはローレベルからハイレベルに変化するクランプ検出信号を出力するものである。

0022

電磁弁14のアンクランプ用ソレノイド24aには、外部のメインコントローラ34からアンクランプ通電信号が入力されるように、また、電磁弁14のクランプ用ソレノイド24bには、外部のメインコントローラ34からクランプ通電信号が入力されるようにそれぞれ接続されている。

0023

メインコントローラ34からのアンクランプ通電信号及びクランプ通電信号は、それぞれ、モータ制御回路50の回転切換手段としての回転切換回路52に入力されるように接続されている。また、アンクランプ確認用圧力センサ32aからのアンクランプ検出信号とクランプ確認用圧力センサ32bからのクランプ検出信号とがそれぞれ回転切換回路52に入力されるように接続されている。

0024

回転切換回路52からは、モータ制御回路50内の回転制御回路54に切換信号が入力されるように接続されており、回転制御回路54はこの切換信号に応じて電動モータ6の回転数を高速回転あるいは低速回転に切換制御する。

0025

即ち、回転制御回路54は、予め設定された高速回転と低速回転との2つの速度のいずれかに電動モータ6の回転を制御するもので、切換信号がハイレベルのときには高速回転に、また、切換信号がローレベルのときには低速回転に制御する。

0026

回転制御回路54はエンコーダ8からの検出信号を受けて、高速回転あるいは低速回転に回転制御する。尚、回転制御回路54は、クローズドループ制御に限らず、電動モータ6にステップモータを用いた場合にはオープンループ制御でもよい。また、電動モータ6に誘導電動モータを用いた場合には、インバータ制御により高速回転と低速回転との2つの速度のいずれかに切り換えることができればよい。

0027

回転切換回路52は、図2に示すように、本実施形態では、論理演算回路で構成されており、メインコントローラ34からのアンクランプ通電信号と、アンクランプ確認用圧力センサ32aからのアンクランプ検出信号とが対となって入力される第1論理積回路52aを備えている。また、回転切換回路52は、メインコントローラ34からのクランプ通電信号と、クランプ確認用圧力センサ32bからのクランプ検出信号とが対となって入力される第2論理積回路52bを備えている。更に、回転切換回路52は、第1論理積回路52aと第2論理積回路52bとからの信号が対となって入力される否定論理和回路52cを備えている。

0028

回転切換回路52は、図3及び下記表1に示すように、アンクランプ通電信号、クランプ通電信号、アンクランプ検出信号、クランプ検出信号に基づいて、切換信号を回転制御回路54に出力する。

0029

次に、前述した本実施形態の液圧装置の作動について説明する。

0030

図1図3、表1に示すアンクランプ状態(1)のときには、メインコントローラ34からはハイレベルのアンクランプ通電信号が、電磁弁14のアンクランプ用ソレノイド24aに入力されると共に、第1論理積回路52aに入力される。また、アンクランプ確認用圧力センサ32aからはハイレベルのアンクランプ検出信号が第1論理積回路52aに入力される。これにより、第1論理積回路52aからはハイレベルの信号が否定論理和回路52cに入力される。

0031

一方、クランプ通電信号とクランプ検出信号とが第2論理積回路52bに入力され、両信号は共にローレベルであるので、第2論理積回路52bからはローレベルの信号が否定論理和回路52cに入力される。よって、否定論理和回路52cからはローレベルの切換信号が回転制御回路54に出力され、回転制御回路54は電動モータ6を低速回転となるように回転を制御する。

0032

このアンクランプ状態(1)からクランプ動作をするために、メインコントローラ34がアンクランプ通電信号をローレベルに、クランプ通電信号をハイレベルに切り換えた状態(2)となったときに、まだ、ロッド側室16aの作動油圧は高圧の状態にあり、アンクランプ検出信号はハイレベルにある。

0033

よって、ローレベルのアンクランプ通電信号とハイレベルのアンクランプ検出信号が第1論理積回路52aに入力され、第1論理積回路52aの出力はローレベルに切り換わる。また、ハイレベルのクランプ通電信号とローレベルのクランプ検出信号が第2論理積回路52bに入力され、第2論理積回路52bの出力はローレベルを維持する。

0034

これにより、否定論理和回路52cからの切換信号がハイレベルに切り換わり、回転制御回路54は電動モータ6の回転を低速回転から高速回転となるように回転を切換制御する。圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1からの吐出流量が増加して、アクチュエータ16の動作速度が速くなる。電動モータ6の高速回転は、アクチュエータ16の動作速度に必要な回転となるように設定すればよい。

0035

アクチュエータ16が動き出した状態(3)のときには、ロッド側室16aの作動油の圧力は低下し、アンクランプ検出信号がローレベルに切り換わるが、第1論理積回路52aの出力はローレベルを維持し、否定論理和回路52cからの切換信号もハイレベルを維持して、回転制御回路54は電動モータ6を高速回転で制御する。

0036

アクチュエータ16が更に動いて、クランプ完了状態(4)となったときには、クランプ検出信号がハイレベルに切り換わる。よって、第2論理積回路52bにはハイレベルのクランプ検出信号とハイレベルのクランプ通電信号とが入力されるので、その出力はハイレベルに切り換わる。よって、否定論理和回路52cには、第1論理積回路52aからのローレベルの信号と第2論理積回路52bからのハイレベルの信号とが入力されるので、切換信号はローレベルに切り換わる。これにより、回転制御回路54は電動モータ6の回転を高速回転から低速回転となるように回転を切換制御する。

0037

一方、クランプ動作が完了して、圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1からの吐出圧力が上昇しカットオフ開始圧力となると、圧力補償機構2が作動して、吐出流量が減少し始める。吐出圧力がフルカットオフ圧力となると、吐出流量はほぼ零となり、このときまでに、電動モータ6の回転が低速回転に切り換えられる。

0038

これにより、電動モータ6が無駄に高速回転されることがなく、省エネを図ることができる。クランプ確認用圧力センサ32bに予め設定される検出圧力は、フルカットオフ圧力よりも低く、カットオフ開始圧力よりも高いことが好ましいが、カットオフ開始圧力よりも多少低い圧力に設定しても、クランプ状態に支障がなく、カットオフ開始圧力となる前に設定した検出圧力となったときに回転を切り換えても、作動油がほとんど消費されないので、その後、カットオフ開始圧力からフルカットオフ圧力になるまで圧力が上昇する。また、電動モータ6の低速回転は、圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1、電磁弁14、アクチュエータ16等の作動油のリーク流量を補うことができる程度のポンプ吐出流量となるように設定すればよい。

0039

このクランプ状態(4)からアンクランプ動作をするために、メインコントローラ34がアンクランプ通電信号をハイレベルに、クランプ通電信号をローレベルに切り換えた状態(5)となったときに、まだ、ヘッド側室16bの作動油圧は高圧の状態にあり、クランプ検出信号はハイレベルにある。

0040

よって、ハイレベルのアンクランプ通電信号とローレベルのアンクランプ検出信号が第1論理積回路52aに入力され、第1論理積回路52aの出力はローレベルを維持する。また、ローレベルのクランプ通電信号とハイレベルのクランプ検出信号が第2論理積回路52bに入力され、第2論理積回路52bの出力はローレベルに切り換わる。これにより、否定論理和回路52cからの切換信号がハイレベルに切り換わり、回転制御回路54は電動モータ6の回転を低速回転から高速回転となるように回転を切換制御する。圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1からの吐出流量が増加して、アクチュエータ16の動作速度が速くなる。

0041

アクチュエータ16が動き出した状態(6)のときには、ヘッド側室16bの作動油の圧力は低下し、クランプ検出信号がローレベルに切り換わるが、第2論理積回路52bの出力はローレベルを維持し、否定論理和回路52cからの切換信号もハイレベルを維持して、回転制御回路54は電動モータ6を高速回転で制御する。

0042

アクチュエータ16が更に動いて、アンクランプ完了状態(7)となったときには、アンクランプ検出信号がハイレベルに切り換わる。よって、第1論理積回路52aにはハイレベルのクランプ検出信号とハイレベルのアンクランプ通電信号とが入力されるので、その出力はハイレベルに切り換わる。

0043

よって、否定論理和回路52cには、第1論理積回路52aからのハイレベルの信号と第2論理積回路52bからのローレベルの信号とが入力されるので、切換信号はローレベルに切り換わる。これにより、回転制御回路54は電動モータ6の回転を高速回転から低速回転となるように回転を切換制御する。

0044

アンクランプが完了して、圧力補償付可変容量形液圧ポンプ1からの吐出圧力が上昇しカットオフ開始圧力となると、圧力補償機構2が作動して、吐出流量が減少し始める。吐出圧力がフルカットオフ圧力となると、吐出流量はほぼ零となり、このときまでに、電動モータ6の回転が低速回転に切り換えられ、アンクランプ状態(1)となる。

0045

このように、通電信号の入力により電動モータ6の回転数を高速回転に切り換えると共に検出信号の入力により電動モータ6の回転数を低速回転に切り換えるので、動作時間を短縮できると共に、省エネを図ることができ、しかも、電動モータ6の回転を、第1論理積回路52a、第2論理積回路52b、否定論理和回路52cの簡単な論理回路の構成で低速回転と高速回転とに切り換えることができる。

0046

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

0047

1…圧力補償付可変容量形液圧ポンプ
2…圧力補償機構4…スプリング
6…電動モータ8…エンコーダ
10…タンク12…吐出流路
14…電磁弁16…アクチュエータ
18…第1流路20…第2流路
22…低圧流路
24a…アンクランプ用ソレノイド
24b…クランプ用ソレノイド
26…クランプ機構
32a…アンクランプ確認用圧力センサ
32b…クランプ確認用圧力センサ
34…メインコントローラ
50…モータ制御回路52…回転切換回路
52a…第1論理積回路52b…第2論理積回路
52c…否定論理和回路54…回転制御回路

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