JPH04353130A - 油圧作業機械における作業装置の振動抑制制御装置 - Google Patents
油圧作業機械における作業装置の振動抑制制御装置Info
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- JPH04353130A JPH04353130A JP12951891A JP12951891A JPH04353130A JP H04353130 A JPH04353130 A JP H04353130A JP 12951891 A JP12951891 A JP 12951891A JP 12951891 A JP12951891 A JP 12951891A JP H04353130 A JPH04353130 A JP H04353130A
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- hydraulic
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function
- E02F9/2207—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function for reducing or compensating oscillations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベル、クレーン
等の油圧作業機械において、ブーム等、作業装置の停止
時における振動を抑制する振動抑制制御装置に関する。
等の油圧作業機械において、ブーム等、作業装置の停止
時における振動を抑制する振動抑制制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の油圧作業機械、例えば油圧ショベ
ルにおいては、図13に示すように、操作レバー3の操
作による流量指令をパイロット圧信号として流量制御弁
4に入力し、この流量制御弁4の作動により、油圧ポン
プ1からブームシリンダ2のボトム側またはロッド側へ
の供給される圧油の流量を制御して、ブームの動作速度
を制御する構成となっている。
ルにおいては、図13に示すように、操作レバー3の操
作による流量指令をパイロット圧信号として流量制御弁
4に入力し、この流量制御弁4の作動により、油圧ポン
プ1からブームシリンダ2のボトム側またはロッド側へ
の供給される圧油の流量を制御して、ブームの動作速度
を制御する構成となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような油圧作業機
械においては、操作レバー3を中立に戻してブームを急
停止させるとき、パイロット圧信号が停止を指示して流
量制御弁4が中立に戻った後も、ブームは慣性により急
には停止せず、流量制御弁4以降の油圧回路で圧油がバ
ネの役目をして、振動が発生する。この振動は車体に伝
わり、車体のガタ等の影響により車体の揺動を引き起こ
し、結果的に車体−フロント全体の連成振動を生じてし
まう。また、この振動は、慣性が大きいために減衰しに
くく、いつまでも振動が収まらない。その結果、例えば
バケットの先端位置決め等、微妙な操作が必要な場合で
も、いつまでも先端が振動していて、位置決めができな
いという問題が生じる。
械においては、操作レバー3を中立に戻してブームを急
停止させるとき、パイロット圧信号が停止を指示して流
量制御弁4が中立に戻った後も、ブームは慣性により急
には停止せず、流量制御弁4以降の油圧回路で圧油がバ
ネの役目をして、振動が発生する。この振動は車体に伝
わり、車体のガタ等の影響により車体の揺動を引き起こ
し、結果的に車体−フロント全体の連成振動を生じてし
まう。また、この振動は、慣性が大きいために減衰しに
くく、いつまでも振動が収まらない。その結果、例えば
バケットの先端位置決め等、微妙な操作が必要な場合で
も、いつまでも先端が振動していて、位置決めができな
いという問題が生じる。
【0004】本発明の目的は、急停止操作時の作業装置
の動作速度に応じた油圧アクチュエータに対する補助的
な圧油の流量制御を行うことで、作業装置の停止時の振
動を抑制する油圧作業機械における作業装置の振動抑制
制御装置を提供することにある。
の動作速度に応じた油圧アクチュエータに対する補助的
な圧油の流量制御を行うことで、作業装置の停止時の振
動を抑制する油圧作業機械における作業装置の振動抑制
制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、本発明による油圧作業機械における作業装置の振動抑
制制御装置は、操作信号を検出する第1の検出手段と、
油圧アクチュエータの負荷圧を検出する第2の検出手段
と、第1および第2の検出手段による検出値に基づき、
操作信号が停止を指示する前の定常状態時における油圧
アクチュエータの負荷圧から油圧アクチュエータに給排
される圧油の流量指令値を決定し、操作信号が停止を指
示したときに対応する制御信号を過渡的に出力する第1
の手段と、第1の手段より出力された制御信号により前
記油圧アクチュエータに対して補助的な圧油の流量制御
を行う第2の手段とを備えるものである。
、本発明による油圧作業機械における作業装置の振動抑
制制御装置は、操作信号を検出する第1の検出手段と、
油圧アクチュエータの負荷圧を検出する第2の検出手段
と、第1および第2の検出手段による検出値に基づき、
操作信号が停止を指示する前の定常状態時における油圧
アクチュエータの負荷圧から油圧アクチュエータに給排
される圧油の流量指令値を決定し、操作信号が停止を指
示したときに対応する制御信号を過渡的に出力する第1
の手段と、第1の手段より出力された制御信号により前
記油圧アクチュエータに対して補助的な圧油の流量制御
を行う第2の手段とを備えるものである。
【0006】好ましくは、第1の手段は、操作信号が停
止を指示してから作業装置の慣性により油圧アクチュエ
ータがさらに移動する過程で、油圧アクチュエータにダ
ンピングを与えるように流量指令値を決定する。
止を指示してから作業装置の慣性により油圧アクチュエ
ータがさらに移動する過程で、油圧アクチュエータにダ
ンピングを与えるように流量指令値を決定する。
【0007】また、好ましくは、第1の手段は、操作信
号が定常状態か否かを、操作信号の微分値が予め設定さ
れた値以下か否かにより判定する。
号が定常状態か否かを、操作信号の微分値が予め設定さ
れた値以下か否かにより判定する。
【0008】また、第1の手段は、操作信号が停止を指
示したか否かを、操作信号の値が予め設定された値以下
か否かにより判定する。
示したか否かを、操作信号の値が予め設定された値以下
か否かにより判定する。
【0009】さらに、好ましくは、第1の手段は油圧ア
クチュエータの負荷圧に対応して予め設定された圧油の
過度応答の流量パターン群を有し、第1の手段は、第2
の検出手段で検出した負荷圧に応じて前記流量パターン
群のうち対応する1つを選択し、この選択した流量パタ
ーンから流量指令値を決定する。
クチュエータの負荷圧に対応して予め設定された圧油の
過度応答の流量パターン群を有し、第1の手段は、第2
の検出手段で検出した負荷圧に応じて前記流量パターン
群のうち対応する1つを選択し、この選択した流量パタ
ーンから流量指令値を決定する。
【0010】また、好ましくは、第1の手段は、それぞ
れの流量パターンが油圧アクチュエータの負荷圧に対応
して予め設定されかつそれぞれの組がアクチュエータの
動作方向に対応して予め設定された2組の圧油の過度応
答の流量パターン群を有し、第1の手段は、第1の検出
手段で検出した操作信号からアクチュエータの動作方向
を判断し、その結果に応じて2組の流量パターン群のう
ちの対応する1組を選択し、さらに、油圧アクチュエー
タの負荷圧に応じて選択した流量パターン群のうち対応
する1つを選択し、この選択した流量パターンから流量
指令値を決定する。
れの流量パターンが油圧アクチュエータの負荷圧に対応
して予め設定されかつそれぞれの組がアクチュエータの
動作方向に対応して予め設定された2組の圧油の過度応
答の流量パターン群を有し、第1の手段は、第1の検出
手段で検出した操作信号からアクチュエータの動作方向
を判断し、その結果に応じて2組の流量パターン群のう
ちの対応する1組を選択し、さらに、油圧アクチュエー
タの負荷圧に応じて選択した流量パターン群のうち対応
する1つを選択し、この選択した流量パターンから流量
指令値を決定する。
【0011】
【作用】第1の手段で、操作信号が停止を指示する前の
定常状態にあるときの油圧アクチュエータの負荷圧から
油圧アクチュエータへの圧油の流量指令値を決定し、操
作信号が停止を指示したときに対応する制御信号を過渡
的に出力し、第2の手段でその制御信号により油圧アク
チュエータに対する補助的な圧油の流量制御を行うこと
により、操作信号が停止を指示してから作業装置の慣性
により油圧アクチュエータがさらに移動する過程で、操
作信号が定常状態にあるときのアクチュエータ負荷圧に
応じたダンピングが行われ、作業装置の急停止時におけ
る振動が抑制される。
定常状態にあるときの油圧アクチュエータの負荷圧から
油圧アクチュエータへの圧油の流量指令値を決定し、操
作信号が停止を指示したときに対応する制御信号を過渡
的に出力し、第2の手段でその制御信号により油圧アク
チュエータに対する補助的な圧油の流量制御を行うこと
により、操作信号が停止を指示してから作業装置の慣性
により油圧アクチュエータがさらに移動する過程で、操
作信号が定常状態にあるときのアクチュエータ負荷圧に
応じたダンピングが行われ、作業装置の急停止時におけ
る振動が抑制される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図8により
、油圧作業機械として油圧ショベルを用いた場合を例に
とり説明する。図1において、本実施例に係わる油圧駆
動回路は、油圧ポンプ1と、この油圧ポンプ1から吐出
される圧油によって駆動され、作業装置、例えば油圧シ
ョベルのブーム2Aを駆動する油圧アクチュエータすな
わちブームシリンダ2と、油圧ポンプ1と油圧アクチュ
エータ2の間に接続され、操作レバー3の操作によるパ
イロット圧信号によって制御されて、油圧アクチュエー
タ2に供給される圧油の流量を制御する第1の流量制御
弁4と、油圧ポンプ1と第1の流量制御弁4の間の圧力
が設定値以上になったときに開くリリーフ弁5とを備え
ている。
、油圧作業機械として油圧ショベルを用いた場合を例に
とり説明する。図1において、本実施例に係わる油圧駆
動回路は、油圧ポンプ1と、この油圧ポンプ1から吐出
される圧油によって駆動され、作業装置、例えば油圧シ
ョベルのブーム2Aを駆動する油圧アクチュエータすな
わちブームシリンダ2と、油圧ポンプ1と油圧アクチュ
エータ2の間に接続され、操作レバー3の操作によるパ
イロット圧信号によって制御されて、油圧アクチュエー
タ2に供給される圧油の流量を制御する第1の流量制御
弁4と、油圧ポンプ1と第1の流量制御弁4の間の圧力
が設定値以上になったときに開くリリーフ弁5とを備え
ている。
【0013】本実施例の振動抑制制御装置は以上の油圧
駆動回路に備えられるもので、操作レバー3によって操
作される第1の流量制御弁4のパイロット圧Pp8,
Pp9(以下、両方を総称してPp とする)を検出す
る圧力変換器8,9と、ブームシリンダ2の負荷圧を検
出する圧力変換器10と、これら圧力変換器8,9,1
0からの検出信号を入力する制御ユニット7と、第1の
流量制御弁4と同様に油圧ポンプ1とブームシリンダ2
の間に接続され、制御ユニット7より出力される制御信
号により駆動されて、油圧アクチュエータ2に補助的に
圧油を給排する第2の流量制御弁11とを備えている。
駆動回路に備えられるもので、操作レバー3によって操
作される第1の流量制御弁4のパイロット圧Pp8,
Pp9(以下、両方を総称してPp とする)を検出す
る圧力変換器8,9と、ブームシリンダ2の負荷圧を検
出する圧力変換器10と、これら圧力変換器8,9,1
0からの検出信号を入力する制御ユニット7と、第1の
流量制御弁4と同様に油圧ポンプ1とブームシリンダ2
の間に接続され、制御ユニット7より出力される制御信
号により駆動されて、油圧アクチュエータ2に補助的に
圧油を給排する第2の流量制御弁11とを備えている。
【0014】制御ユニット7はマイクロコンピュータで
構成され、第2図に示すように、圧力変換器8,9から
出力されるパイロット圧信号と圧力変換器10から出力
される負荷圧信号とをデジタル信号に変換するA/Dコ
ンバータ7aと、中央演算装置(CPU)7bと、制御
手順のプログラムを格納するリードオンリーメモリ(R
OM)7cと、演算途中の数値を一時的に記憶するラン
デムアクセスメモリ(RAM)7dと、出力用のD/A
コンバータ7eと、上記の流量制御弁11に接続される
増幅器7f,7gとを備えている。
構成され、第2図に示すように、圧力変換器8,9から
出力されるパイロット圧信号と圧力変換器10から出力
される負荷圧信号とをデジタル信号に変換するA/Dコ
ンバータ7aと、中央演算装置(CPU)7bと、制御
手順のプログラムを格納するリードオンリーメモリ(R
OM)7cと、演算途中の数値を一時的に記憶するラン
デムアクセスメモリ(RAM)7dと、出力用のD/A
コンバータ7eと、上記の流量制御弁11に接続される
増幅器7f,7gとを備えている。
【0015】制御ユニット7は、圧力変換器8,9から
出力されるパイロット圧Pp の操作信号がブームシリ
ンダ2の停止を指示しない定常状態のときの圧力変換器
10で検出されるブームシリンダ2の負荷圧をRAM7
dに記憶しておき、操作信号すなわちパイロット圧Pp
が停止を指示したときに、予め設定してあるブームシ
リンダ2に対する圧油の過渡応答の流量パターン群から
上記の記憶した負荷圧に対応するものを1つ選択してブ
ームシリンダ2への圧油の流量指令値を決定し、対応す
る制御信号を第2の流量制御弁11に過渡的に出力する
。第2の流量制御弁11は制御ユニット7からの制御信
号により駆動されて、ブーム2A停止時のブームシリン
ダ2に対する補助的な圧油の流量制御を行い、ブームシ
リンダ2の振動を抑制する。
出力されるパイロット圧Pp の操作信号がブームシリ
ンダ2の停止を指示しない定常状態のときの圧力変換器
10で検出されるブームシリンダ2の負荷圧をRAM7
dに記憶しておき、操作信号すなわちパイロット圧Pp
が停止を指示したときに、予め設定してあるブームシ
リンダ2に対する圧油の過渡応答の流量パターン群から
上記の記憶した負荷圧に対応するものを1つ選択してブ
ームシリンダ2への圧油の流量指令値を決定し、対応す
る制御信号を第2の流量制御弁11に過渡的に出力する
。第2の流量制御弁11は制御ユニット7からの制御信
号により駆動されて、ブーム2A停止時のブームシリン
ダ2に対する補助的な圧油の流量制御を行い、ブームシ
リンダ2の振動を抑制する。
【0016】以下、図3および図4に示すROM7cに
格納された制御手順プログラムのフローチャートにした
がい、本実施例の動作を詳細に説明する。まず、手順1
00において、圧力変換器8,9の出力および圧力変換
器10の出力をA/Dコンバータを介して入力し、パイ
ロット圧Pp およびブームシリンダ2の負荷圧PL
をRAM7dに記憶する。次に手順110において、現
在の操作信号Ppnと1サンプル時間前の操作信号Pp
n−1との差をサンプル時間Δtで除すことによって、
操作信号の微分値Pp’を算出する。
格納された制御手順プログラムのフローチャートにした
がい、本実施例の動作を詳細に説明する。まず、手順1
00において、圧力変換器8,9の出力および圧力変換
器10の出力をA/Dコンバータを介して入力し、パイ
ロット圧Pp およびブームシリンダ2の負荷圧PL
をRAM7dに記憶する。次に手順110において、現
在の操作信号Ppnと1サンプル時間前の操作信号Pp
n−1との差をサンプル時間Δtで除すことによって、
操作信号の微分値Pp’を算出する。
【0017】次に手順120において、操作信号Pp
の微分値Pp’がブームシリンダ2の定速動作を指示す
る定常状態の条件、すなわち、「Pp’の絶対値≦Pp
o’ の絶対値」を満たしているか否かを判定し、満た
している場合には手順130に進み、ブームシリンダ2
の定速動作における負荷圧PL0をPL に設定し、満
たしていない場合には手順140に進む。次に、手順1
40において、操作信号Pp が停止状態の条件、すな
わち、「Pp の絶対値≦Ppoの絶対値」を満たして
いるか否かを判定する。ここでPpoはほぼ0に等しい
微小な値とする。手順140で「Ppの絶対値≦Ppo
の絶対値」を満たしている場合には手順150に進み、
満たしていない場合には、手順170に進む。手順17
0に進むと、制御状態を示すフラグflagを1にセッ
トし、はじめに戻る。 手順150においては制御状態を示すフラグflagが
1であるか判定する。flagが1のときには手順16
0に進み、flagが0のときには初めに戻る。手順1
60においては、図4に示すように、まず手順161に
おいて、予め設定してあるブームシリンダ2に対する圧
油の過渡応答の流量パターン群から、手順130で設定
された定常状態におけるブームシリンダ2の負荷圧PL
0に基づいて対応するものを選択する。
の微分値Pp’がブームシリンダ2の定速動作を指示す
る定常状態の条件、すなわち、「Pp’の絶対値≦Pp
o’ の絶対値」を満たしているか否かを判定し、満た
している場合には手順130に進み、ブームシリンダ2
の定速動作における負荷圧PL0をPL に設定し、満
たしていない場合には手順140に進む。次に、手順1
40において、操作信号Pp が停止状態の条件、すな
わち、「Pp の絶対値≦Ppoの絶対値」を満たして
いるか否かを判定する。ここでPpoはほぼ0に等しい
微小な値とする。手順140で「Ppの絶対値≦Ppo
の絶対値」を満たしている場合には手順150に進み、
満たしていない場合には、手順170に進む。手順17
0に進むと、制御状態を示すフラグflagを1にセッ
トし、はじめに戻る。 手順150においては制御状態を示すフラグflagが
1であるか判定する。flagが1のときには手順16
0に進み、flagが0のときには初めに戻る。手順1
60においては、図4に示すように、まず手順161に
おいて、予め設定してあるブームシリンダ2に対する圧
油の過渡応答の流量パターン群から、手順130で設定
された定常状態におけるブームシリンダ2の負荷圧PL
0に基づいて対応するものを選択する。
【0018】図5にパターン選択の例を示す。流量パタ
ーン群は、それぞれ、ブームシリンダ2への圧油の流量
Δqを制御時間tとパターンナンバーiとの関数Δq=
f i (t)として設定してあり、それらの1つが
パターンナンバーiによって選択される。パターンナン
バーiはシリンダ負荷圧PL0が一定の値だけ増加する
にしがってパターンナンバーの数値が1つづつ増加する
関数i=g(PL0)として設定してあり、手順130
で設定されたブームシリンダ2の定速動作における負荷
圧PL0から対応するパターンナンバーが決定される。
ーン群は、それぞれ、ブームシリンダ2への圧油の流量
Δqを制御時間tとパターンナンバーiとの関数Δq=
f i (t)として設定してあり、それらの1つが
パターンナンバーiによって選択される。パターンナン
バーiはシリンダ負荷圧PL0が一定の値だけ増加する
にしがってパターンナンバーの数値が1つづつ増加する
関数i=g(PL0)として設定してあり、手順130
で設定されたブームシリンダ2の定速動作における負荷
圧PL0から対応するパターンナンバーが決定される。
【0019】関数Δq=fi (t)の詳細を図6に示
す。制御時間Tはサンプル時間Δtと制御サイクル数k
との積t=k×Δtによって表わされ、関数Δq=fi
(t)はサイクル数kの増加(制御時間Tの増加)に
したがって流量qは零から最大まで急激に増加し、その
後再び零まで減少すると共に、パターンナンバーiが大
きくなる程、合計流量が大きくなる関係に設定されてい
る。
す。制御時間Tはサンプル時間Δtと制御サイクル数k
との積t=k×Δtによって表わされ、関数Δq=fi
(t)はサイクル数kの増加(制御時間Tの増加)に
したがって流量qは零から最大まで急激に増加し、その
後再び零まで減少すると共に、パターンナンバーiが大
きくなる程、合計流量が大きくなる関係に設定されてい
る。
【0020】ここで、負荷圧PL0によりΔqのパター
ンを変えるということは、負荷圧PL0から油圧ショベ
ルの作業装置に積まれている荷の重さを検出して、その
慣性を予想し、その慣性に最適なダンピングのΔqパタ
ーンを選択することである。したがって、関数Δq=f
i (t)で決定された流量Δqを用いて、後述するよ
うにブーム2Aの急停止時に積荷の慣性に応じた強さで
ブームシリンダー2をダンピングすることができる。
ンを変えるということは、負荷圧PL0から油圧ショベ
ルの作業装置に積まれている荷の重さを検出して、その
慣性を予想し、その慣性に最適なダンピングのΔqパタ
ーンを選択することである。したがって、関数Δq=f
i (t)で決定された流量Δqを用いて、後述するよ
うにブーム2Aの急停止時に積荷の慣性に応じた強さで
ブームシリンダー2をダンピングすることができる。
【0021】図4に戻り、手順162においてサイクル
数kをk=0に設定する。次に手順163において、選
択された流量パターンに基づいて制御時間T=k×Δt
に対応する流量Δqを求め、これを流量指令値として対
応する制御信号を第2の流量制御弁11に出力する。次
に手順164において、制御信号を出力し終わったか否
か、すなわち、k>kmax を満たしているか否かを
判定し、満たしている場合にははじめに戻り、満たして
いない場合には手順165に進む。手順165では、次
のステップに進むためにk=k+1に設定した後、手順
163に戻る。以上の手順163〜165はk=kma
x となるまで繰り返され、その間、流量制御弁11に
は手順163にて流量Δqに対応する制御信号が出力さ
れ、k≧kmax となると手順164の判断が満足さ
れ、手順166へ進みflagを0にセットし、はじめ
に戻る。この後は、パイロット圧Pp は停止状態を指
示しているので、手順120で「Pp’の絶対値≦Pp
o’ の絶対値」が満たされ、手順130でブームシリ
ンダ2の負荷圧PL0をPL に設定するが、このとき
はブーム2Aは停止しており、手順150でflag≠
1と判断されるので、はじめに戻る処理が繰り返される
。以上により、制御時間kmax ×Δtの間、流量制
御弁11に制御信号が出力され、ブーム2Aの急停止に
際してブームシリンダ2に対する補助的な圧油の流量制
御が行われ、ブームシリンダ2の振動が抑制される。
数kをk=0に設定する。次に手順163において、選
択された流量パターンに基づいて制御時間T=k×Δt
に対応する流量Δqを求め、これを流量指令値として対
応する制御信号を第2の流量制御弁11に出力する。次
に手順164において、制御信号を出力し終わったか否
か、すなわち、k>kmax を満たしているか否かを
判定し、満たしている場合にははじめに戻り、満たして
いない場合には手順165に進む。手順165では、次
のステップに進むためにk=k+1に設定した後、手順
163に戻る。以上の手順163〜165はk=kma
x となるまで繰り返され、その間、流量制御弁11に
は手順163にて流量Δqに対応する制御信号が出力さ
れ、k≧kmax となると手順164の判断が満足さ
れ、手順166へ進みflagを0にセットし、はじめ
に戻る。この後は、パイロット圧Pp は停止状態を指
示しているので、手順120で「Pp’の絶対値≦Pp
o’ の絶対値」が満たされ、手順130でブームシリ
ンダ2の負荷圧PL0をPL に設定するが、このとき
はブーム2Aは停止しており、手順150でflag≠
1と判断されるので、はじめに戻る処理が繰り返される
。以上により、制御時間kmax ×Δtの間、流量制
御弁11に制御信号が出力され、ブーム2Aの急停止に
際してブームシリンダ2に対する補助的な圧油の流量制
御が行われ、ブームシリンダ2の振動が抑制される。
【0022】以上の振動抑制作用を図7および図8に示
すタイムチャートにより詳細に説明する。なお、以下の
説明ではブーム2Aの動作方向として下げ方向を考える
。ブーム2Aが下げ方向に動作しているとき、流量制御
弁4はパイロット圧Pp8により図1の左側の位置に切
換えられ、ブームシリンダー2の動作速度は流量制御弁
4のメータアウト制御により制御される。
すタイムチャートにより詳細に説明する。なお、以下の
説明ではブーム2Aの動作方向として下げ方向を考える
。ブーム2Aが下げ方向に動作しているとき、流量制御
弁4はパイロット圧Pp8により図1の左側の位置に切
換えられ、ブームシリンダー2の動作速度は流量制御弁
4のメータアウト制御により制御される。
【0023】図7は、従来の振動抑制制御装置を備えな
い油圧駆動回路に係わるブームを急停止させるときの操
作信号であるパイロット圧Pp (=Pp8)、ブーム
シリンダ2の速度Vs およびブームシリンダ2の負荷
圧PL の関係を示す。まず、一定速度でブーム下げの
動作を行っている状態から、時刻t1 でブーム2Aを
急停止させるため操作レバー3を中立に戻す操作を開始
すると、図7(a)に示すように、それまで定常状態に
あったパイロット圧Pp (Pp8)が時刻t1 から
減少を開始し、時刻t2 でほぼタンク圧まで減圧され
、これに対応して流量制御弁4も時刻t1から開度の減
少を開始し、時刻t2 で中立に戻る。その間、それま
で一定の速度で下げ方向に動作中であったブームシリン
ダ2の速度も減少するが、ブーム2Aは慣性により急に
は停止しないので、図7(b)に示すように時刻t2
においても速度は零にならず、時刻t2 を越えた時刻
t3 で速度が零となり、これに対応して図7(c)に
示すように時刻t3 でブームシリンダ2の変位Sが最
小となる。そしてその後、流量制御弁4以降の油圧回路
で圧油がバネの役目をして、ブームシリンダ2が上方に
押し戻され、変位Sも増加し、このことが繰り返されて
振動が発生し、その振動が車体に加わり、車体のガタ等
の影響により車体の揺動を引き起こし、結果的に車体−
フロント全体の連成振動を生じてしまう。
い油圧駆動回路に係わるブームを急停止させるときの操
作信号であるパイロット圧Pp (=Pp8)、ブーム
シリンダ2の速度Vs およびブームシリンダ2の負荷
圧PL の関係を示す。まず、一定速度でブーム下げの
動作を行っている状態から、時刻t1 でブーム2Aを
急停止させるため操作レバー3を中立に戻す操作を開始
すると、図7(a)に示すように、それまで定常状態に
あったパイロット圧Pp (Pp8)が時刻t1 から
減少を開始し、時刻t2 でほぼタンク圧まで減圧され
、これに対応して流量制御弁4も時刻t1から開度の減
少を開始し、時刻t2 で中立に戻る。その間、それま
で一定の速度で下げ方向に動作中であったブームシリン
ダ2の速度も減少するが、ブーム2Aは慣性により急に
は停止しないので、図7(b)に示すように時刻t2
においても速度は零にならず、時刻t2 を越えた時刻
t3 で速度が零となり、これに対応して図7(c)に
示すように時刻t3 でブームシリンダ2の変位Sが最
小となる。そしてその後、流量制御弁4以降の油圧回路
で圧油がバネの役目をして、ブームシリンダ2が上方に
押し戻され、変位Sも増加し、このことが繰り返されて
振動が発生し、その振動が車体に加わり、車体のガタ等
の影響により車体の揺動を引き起こし、結果的に車体−
フロント全体の連成振動を生じてしまう。
【0024】これに対して、本実施例では以下のように
振動が抑制される。なお、ブーム2Aの降下時、ブーム
シリンダ2のボトム側には積荷の質量に応じた負荷圧が
発生し、この負荷圧が圧力変換器10により検出される
。また、この場合、図4に示した手順163で出力され
る制御信号の出力Δqはブームシリンダ2のロッド側へ
圧油を供給し、ボトム側からの圧油を逃がす出力となる
。
振動が抑制される。なお、ブーム2Aの降下時、ブーム
シリンダ2のボトム側には積荷の質量に応じた負荷圧が
発生し、この負荷圧が圧力変換器10により検出される
。また、この場合、図4に示した手順163で出力され
る制御信号の出力Δqはブームシリンダ2のロッド側へ
圧油を供給し、ボトム側からの圧油を逃がす出力となる
。
【0025】まず、図8(a)の時刻t1 においてパ
イロット圧Pp (Pp8)が減少を開始すると、図8
(b)に示すようにパイロット圧Pp の微分値Pp’
が「Pp’の絶対値>Ppo’ の絶対値」となるので
、前述の手順120が満たされなくなり、1サイクル前
のパイロット圧Pp が定速動作を指示する定常状態に
おける手順130での負荷圧PL0(=PL )の記憶
が保持されると共に、時刻t2 付近でPp ≦Ppo
となると、前述の手順140が満たされ、手順160の
振動抑制制御が開始される。この振動抑制制御では、上
記の定常状態で保持されたシリンダ負荷圧PL0から前
述した手順161においてパターンナンバーiを決定し
、対応する流量パターンを選択して手順162〜165
にてこのパターンに基づき流量指令値Δqを決定し、対
応する制御信号を流量制御弁11に出力する。
イロット圧Pp (Pp8)が減少を開始すると、図8
(b)に示すようにパイロット圧Pp の微分値Pp’
が「Pp’の絶対値>Ppo’ の絶対値」となるので
、前述の手順120が満たされなくなり、1サイクル前
のパイロット圧Pp が定速動作を指示する定常状態に
おける手順130での負荷圧PL0(=PL )の記憶
が保持されると共に、時刻t2 付近でPp ≦Ppo
となると、前述の手順140が満たされ、手順160の
振動抑制制御が開始される。この振動抑制制御では、上
記の定常状態で保持されたシリンダ負荷圧PL0から前
述した手順161においてパターンナンバーiを決定し
、対応する流量パターンを選択して手順162〜165
にてこのパターンに基づき流量指令値Δqを決定し、対
応する制御信号を流量制御弁11に出力する。
【0026】流量制御弁11はこの信号を受けて所定の
開度に駆動され、図8(c)に示すようにブームシリン
ダ2のロッド側に油圧ポンプ1から流量指令値Δqに対
応する流量を供給しかつボトム側の圧油をタンク12に
排出する。これにより、図8(d)に示すように時刻t
2 以降においても下降を続けるブームシリンダ2にダ
ンピングが与えられ、圧油の圧縮性による振動の発生が
抑制され、図8(e)に示すように時刻t4 でブーム
シリンダ2は停止する。
開度に駆動され、図8(c)に示すようにブームシリン
ダ2のロッド側に油圧ポンプ1から流量指令値Δqに対
応する流量を供給しかつボトム側の圧油をタンク12に
排出する。これにより、図8(d)に示すように時刻t
2 以降においても下降を続けるブームシリンダ2にダ
ンピングが与えられ、圧油の圧縮性による振動の発生が
抑制され、図8(e)に示すように時刻t4 でブーム
シリンダ2は停止する。
【0027】したがって、本実施例によれば、パイロッ
ト圧Pp が一定値に保たれ、定速動作を指示する定常
状態におけるブームシリンダ2の負荷圧を求め、この負
荷圧に基づき予め設定されているブームシリンダ2に対
する圧油の過度応答の流量パターン群のうち1つを選択
してこの選択した流量パターンから流量指令値Δqを決
定し、パイロット圧Pp が停止を指示したときに対応
する制御信号を過渡的に出力してブームシリンダ2に給
排される圧油の流量を補助的に制御することでブームシ
リンダ2にダンピングを与えるので、遅れ時間の小さい
効果的なブームシリンダ2の運動エネルギの吸収が行え
、流量の急変に伴う作業装置の振動を抑制することがで
きる。したがって、例えばバケットとの先端位置決め等
、微妙な操作が必要な場合には、確実な位置決めができ
、操作性が著しく向上する。また、制御ループ内にフィ
ードバックループを持たないため、暴走の危険も小さい
、安定した振動抑制制御を行うことができる。
ト圧Pp が一定値に保たれ、定速動作を指示する定常
状態におけるブームシリンダ2の負荷圧を求め、この負
荷圧に基づき予め設定されているブームシリンダ2に対
する圧油の過度応答の流量パターン群のうち1つを選択
してこの選択した流量パターンから流量指令値Δqを決
定し、パイロット圧Pp が停止を指示したときに対応
する制御信号を過渡的に出力してブームシリンダ2に給
排される圧油の流量を補助的に制御することでブームシ
リンダ2にダンピングを与えるので、遅れ時間の小さい
効果的なブームシリンダ2の運動エネルギの吸収が行え
、流量の急変に伴う作業装置の振動を抑制することがで
きる。したがって、例えばバケットとの先端位置決め等
、微妙な操作が必要な場合には、確実な位置決めができ
、操作性が著しく向上する。また、制御ループ内にフィ
ードバックループを持たないため、暴走の危険も小さい
、安定した振動抑制制御を行うことができる。
【0028】本発明の他の実施例を図9〜図12により
説明する。本実施例はブームの上げ下げを判定し、ブー
ム上げのときの急停止とブーム下げのときの急停止とで
異なる流量指令値を与えるようにしたものである。図9
は先の実施例に係わる図3に相当するもので、手順10
1〜105が追加されている。他の手順は図3と同様で
ある。
説明する。本実施例はブームの上げ下げを判定し、ブー
ム上げのときの急停止とブーム下げのときの急停止とで
異なる流量指令値を与えるようにしたものである。図9
は先の実施例に係わる図3に相当するもので、手順10
1〜105が追加されている。他の手順は図3と同様で
ある。
【0029】図9において、手順101では、手順10
0でA/D変換器から読込んだ操作レバーのパイロット
圧Pp8とPp9を比較し、Pp8>Pp9であればブ
ームは下げ操作中であると判断し、手順102へ移る。 手順102では後の手順110で使用するパイロット圧
Pp に下げ側のパイロット圧Pp8を代入する。次に
手順103において操作方向を示すdflagを1にセ
ットし、下げ操作中であることを設定して手順110へ
移る。一方、手順101においてPp8≦Pp9であれ
ば上げ操作中であると判断し、手順104に移る。手順
104では後の手順110で使用するパイロット圧Pp
に上げ側のパイロット圧Pp9を代入する。次に手順
105において操作方向を示すdflagを0にセット
し、上げ操作中であることを設定して手順110へ移る
。手順110では手順102または104においてPp
に代入されたパイロット圧Pp8またはPp9に従い、
下げあるいは上げ操作のパイロット圧微分値Pp’を算
出する。その結果、後の手順140において、下げ、上
げどちらの操作でも制御開始の判定を行うことができる
ようになる。
0でA/D変換器から読込んだ操作レバーのパイロット
圧Pp8とPp9を比較し、Pp8>Pp9であればブ
ームは下げ操作中であると判断し、手順102へ移る。 手順102では後の手順110で使用するパイロット圧
Pp に下げ側のパイロット圧Pp8を代入する。次に
手順103において操作方向を示すdflagを1にセ
ットし、下げ操作中であることを設定して手順110へ
移る。一方、手順101においてPp8≦Pp9であれ
ば上げ操作中であると判断し、手順104に移る。手順
104では後の手順110で使用するパイロット圧Pp
に上げ側のパイロット圧Pp9を代入する。次に手順
105において操作方向を示すdflagを0にセット
し、上げ操作中であることを設定して手順110へ移る
。手順110では手順102または104においてPp
に代入されたパイロット圧Pp8またはPp9に従い、
下げあるいは上げ操作のパイロット圧微分値Pp’を算
出する。その結果、後の手順140において、下げ、上
げどちらの操作でも制御開始の判定を行うことができる
ようになる。
【0030】次に手順160Aの振動抑制制御の詳細を
図10に示す。図10は先の図4に手順167,168
を追加したものに相当する。他の手順は図4と同様であ
る。図10において、手順167では先の手順103あ
るいは105において設定されたdflagを判定し、
dflag=1、すなわち下げ操作である場合、手順1
63へ移る。手順163では下げ停止のときの制御信号
の出力を行う。そのときの関数Δq=fi (k*Δt
)を図11(a)に示す。この場合、制御出力Δqが+
、すなわちブームシリンダのロッド側へ圧油を供給し、
ボトム側からの圧油を逃がす出力となる。
図10に示す。図10は先の図4に手順167,168
を追加したものに相当する。他の手順は図4と同様であ
る。図10において、手順167では先の手順103あ
るいは105において設定されたdflagを判定し、
dflag=1、すなわち下げ操作である場合、手順1
63へ移る。手順163では下げ停止のときの制御信号
の出力を行う。そのときの関数Δq=fi (k*Δt
)を図11(a)に示す。この場合、制御出力Δqが+
、すなわちブームシリンダのロッド側へ圧油を供給し、
ボトム側からの圧油を逃がす出力となる。
【0031】手順167においてdflag=0、すな
わち上げ操作であると判定された場合、手順168へ移
る。手順168では上げ停止のときの制御信号の出力を
行う。そのときの関数Δq=hi (k*Δt)を図1
1(b)に示す。この場合、制御出力Δqが−、すなわ
ちブームシリンダのボトム側へ圧油を供給し、ロッド側
から圧油を逃がす出力となる。図11(a)および(b
)共に制御パターンの選択値iが大きくなるに従い、Δ
qの絶対値が大きくなるパターンとなる。
わち上げ操作であると判定された場合、手順168へ移
る。手順168では上げ停止のときの制御信号の出力を
行う。そのときの関数Δq=hi (k*Δt)を図1
1(b)に示す。この場合、制御出力Δqが−、すなわ
ちブームシリンダのボトム側へ圧油を供給し、ロッド側
から圧油を逃がす出力となる。図11(a)および(b
)共に制御パターンの選択値iが大きくなるに従い、Δ
qの絶対値が大きくなるパターンとなる。
【0032】図12に図10で示した手順160Aを制
御ブロックで示す。ここで、ブロック200が手順16
1を、ブロック210が手順167を、ブロック220
が手順163を、ブロック230が手順168を示す。 そして、ブロック220あるいは230内で制御出力Δ
qをサイクル数k(制御時間T)で更新してゆく部分が
手順162,164,165となる。以上の構成により
、パイロット圧Pp8,Pp9を判定し、ブームの上げ
あるいは下げ操作を判定し、それぞれの停止時に適切な
制御出力Δqの出力パターンを選択して制御することが
でき、ブームの上げ下げどちらの停止時においても最適
な振動抑制制御が行えるようになる。
御ブロックで示す。ここで、ブロック200が手順16
1を、ブロック210が手順167を、ブロック220
が手順163を、ブロック230が手順168を示す。 そして、ブロック220あるいは230内で制御出力Δ
qをサイクル数k(制御時間T)で更新してゆく部分が
手順162,164,165となる。以上の構成により
、パイロット圧Pp8,Pp9を判定し、ブームの上げ
あるいは下げ操作を判定し、それぞれの停止時に適切な
制御出力Δqの出力パターンを選択して制御することが
でき、ブームの上げ下げどちらの停止時においても最適
な振動抑制制御が行えるようになる。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、作業装置を急停止する
ときの振動が抑制されるので、作業装置の位置決め等、
微妙な操作が必要な場合には、確実な位置決めができ、
操作性が著しく向上する効果がある。
ときの振動が抑制されるので、作業装置の位置決め等、
微妙な操作が必要な場合には、確実な位置決めができ、
操作性が著しく向上する効果がある。
【図1】本発明の一実施例による油圧作業機械における
ブームの振動抑制制御装置を、その油圧駆動回路と共に
示す概略図である。
ブームの振動抑制制御装置を、その油圧駆動回路と共に
示す概略図である。
【図2】図1に示す制御ユニットの構成を示す図である
。
。
【図3】図2に示すROMに格納された制御手順プログ
ラムを示すフローチャートである。
ラムを示すフローチャートである。
【図4】図3に示すフローチャートの振動抑制制御手順
の詳細を示すフローチャートである。
の詳細を示すフローチャートである。
【図5】流量パターン選択の手順を制御ブロックで示す
図である。
図である。
【図6】流量パターンを示す図である。
【図7】従来の油圧作業機械における停止操作を示すタ
イムチャートで、(a)は操作信号、(b)はブームシ
リンダの速度、(c)はブームシリンダの変位を示す。
イムチャートで、(a)は操作信号、(b)はブームシ
リンダの速度、(c)はブームシリンダの変位を示す。
【図8】本実施例による停止操作を示すタイムチャート
であり、(a)は操作信号、(b)は操作信号の微分値
、(c)は流量指令値、(d)はブームシリンダの速度
、(e)はブームシリンダの変位を示す。
であり、(a)は操作信号、(b)は操作信号の微分値
、(c)は流量指令値、(d)はブームシリンダの速度
、(e)はブームシリンダの変位を示す。
【図9】本発明の他の実施例による振動抑制制御装置に
おけるROMに格納された制御手順プログラムを示すフ
ローチャートである。
おけるROMに格納された制御手順プログラムを示すフ
ローチャートである。
【図10】図9に示すフローチャートの振動抑制制御手
順の詳細を示すフローチャートである。
順の詳細を示すフローチャートである。
【図11】流量パターンを示す図である。
【図12】流量パターン選択の手順を制御ブロックで示
す図である。
す図である。
【図13】従来の油圧作業機械をその油圧駆動回路と共
に示す図である。
に示す図である。
1 油圧ポンプ
2 ブームシリンダ
2A ブーム(作業装置)
3 操作レバー(操作手段)
7 制御ユニット(第1の手段)
8,9 圧力変換器(第1の検出手段)10 変位
計(第2の検出手段) 11 流量制御弁(第2の手段)
計(第2の検出手段) 11 流量制御弁(第2の手段)
Claims (6)
- 【請求項1】 油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐
出される圧油によって駆動され、作業装置を駆動する油
圧アクチュエータと、油圧ポンプと油圧アクチュエータ
の間に接続され、操作手段の操作信号に応じて油圧アク
チュエータに供給される圧油の流量を制御する流量制御
弁とを備えた油圧駆動回路を持つ油圧作業機械における
作業装置の振動抑制制御装置において、前記操作信号を
検出する第1の検出手段と、前記油圧アクチュエータの
負荷圧を検出する第2の検出手段と、前記第1および第
2の検出手段による検出値に基づき、前記操作信号が停
止を指示する前の定常状態時における前記油圧アクチュ
エータの負荷圧から油圧アクチュエータに給排される圧
油の流量指令値を決定し、前記操作信号が停止を指示し
たときに対応する制御信号を過渡的に出力する第1の手
段と、前記第1の手段より出力された制御信号により前
記油圧アクチュエータに対して補助的な圧油の流量制御
を行う第2の手段とを備えることを特徴とする油圧作業
機械における作業装置の振動抑制制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の油圧作業機械における
作業装置の振動抑制制御装置において、前記第1の手段
は、前記操作信号が停止を指示してから、作業装置の慣
性により油圧アクチュエータがさらに移動する過程で、
油圧アクチュエータにダンピングを与えるように前記流
量指令値を決定することを特徴とする油圧作業機械にお
ける作業装置の振動抑制制御装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の油圧作業機械における
作業装置の振動抑制制御装置において、前記第1の手段
は、前記操作信号が定常状態にあるか否かを、操作信号
の微分値が予め設定された値以下か否かにより判定する
ことを特徴とする油圧作業機械における作業装置の振動
抑制制御装置。 - 【請求項4】 請求項1記載の油圧作業機械における
作業装置の振動抑制制御装置において、前記第1の手段
は、前記操作信号が停止を指示したか否かを、操作信号
の値が予め設定された値以下か否かにより判定すること
を特徴とする油圧作業機械における作業装置の振動抑制
制御装置。 - 【請求項5】 請求項1記載の油圧作業機械における
作業装置の振動抑制制御装置において、前記第1の手段
は前記油圧アクチュエータの負荷圧に対応して予め設定
された圧油の過度応答の流量パターン群を有し、前記第
1の手段は、前記第2の検出手段で検出した負荷圧に応
じて前記流量パターン群のうち対応する1つを選択し、
この選択した流量パターンから流量指令値を決定するこ
とを特徴とする油圧作業機械における作業装置の振動抑
制制御装置。 - 【請求項6】 請求項1記載の油圧作業機械における
作業装置の振動抑制制御装置において、前記第1の手段
は、それぞれの流量パターンが前記油圧アクチュエータ
の負荷圧に対応して予め設定され、かつそれぞれの組が
前記アクチュエータの動作方向に対応して予め設定され
た2組の圧油の過度応答の流量パターン群を有し、前記
第1の手段は、前記第1の検出手段で検出した操作信号
から前記アクチュエータの動作方向を判断し、その結果
に応じて前記2組の流量パターン群のうちの対応する1
組を選択し、さらに、前記油圧アクチュエータの負荷圧
に応じて前記選択した流量パターン群のうち対応する1
つを選択し、この選択した流量パターンから流量指令値
を決定することを特徴とする油圧作業機械における作業
装置の振動抑制制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12951891A JPH04353130A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 油圧作業機械における作業装置の振動抑制制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12951891A JPH04353130A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 油圧作業機械における作業装置の振動抑制制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04353130A true JPH04353130A (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=15011487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12951891A Pending JPH04353130A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 油圧作業機械における作業装置の振動抑制制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04353130A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07133805A (ja) * | 1993-11-10 | 1995-05-23 | Sumitomo Constr Mach Co Ltd | 建設機械のシリンダ制御装置 |
JP2005256595A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-09-22 | Komatsu Ltd | 建設機械の作業機の制御装置、建設機械の作業機の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
EP2151585A1 (de) | 2008-08-08 | 2010-02-10 | HAWE Hydraulik SE | Manipulator und Dämpfungsvorrichtung |
WO2010101233A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 株式会社小松製作所 | 建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
EP3473585A4 (en) * | 2016-06-16 | 2020-03-25 | Mitsubishi Logisnext Co., Ltd. | INDUSTRIAL VEHICLE |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP12951891A patent/JPH04353130A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07133805A (ja) * | 1993-11-10 | 1995-05-23 | Sumitomo Constr Mach Co Ltd | 建設機械のシリンダ制御装置 |
JP2005256595A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-09-22 | Komatsu Ltd | 建設機械の作業機の制御装置、建設機械の作業機の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
US7610136B2 (en) | 2004-02-10 | 2009-10-27 | Komatsu Ltd. | Controller for work implement of construction machinery, method for controlling construction machinery, and program allowing computer to execute this method |
JP4647325B2 (ja) * | 2004-02-10 | 2011-03-09 | 株式会社小松製作所 | 建設機械の作業機の制御装置、建設機械の作業機の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
EP2151585A1 (de) | 2008-08-08 | 2010-02-10 | HAWE Hydraulik SE | Manipulator und Dämpfungsvorrichtung |
WO2010101233A1 (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-10 | 株式会社小松製作所 | 建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
CN102341549A (zh) * | 2009-03-06 | 2012-02-01 | 株式会社小松制作所 | 建筑机械、建筑机械的控制方法及使计算机执行该方法的程序 |
JP5226121B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2013-07-03 | 株式会社小松製作所 | 建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラム |
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