CN101228003A - 用于磨削和/或精加工工件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于磨削和/或精加工安装在至少一个工件夹具(22、28)上面和/或里面的工件(8)的装置(2),其中所述工件(8)和所述工件夹具(22、28)借助于驱动装置(60、108)可以进行振荡运动(86)并构成振荡单元(96)或者为振荡单元(96)的一部分,其中设有至少一个平衡单元(94),其可被驱动以与振荡单元(96)的振荡运动(86)逆向地运动。

Description

用于磨削和/或精加工工件的装置
技术领域
本发明涉及一种装置,用于磨削和/或精加工安装在至少一个工件夹具上面和/或里面的工件,其中工件和工件夹具借助于驱动装置可以进行振荡运动并构成振荡单元或者为振荡单元的一部分。
背景技术
利用这种装置通过借助于砂轮、磨削带或者磨石和/或借助于研磨盘、研磨带或者研磨石加工被振荡驱动的工件,可以产生较高质量和最高质量的工件表面。为了缩短加工时间和/或取得尽可能高的表面质量,希望工件以尽可能高的频率进行振荡。
在已知的装置中存在如下问题,在高振频情况下出现强烈振动,其被导入用于磨削和/或精加工工件的装置并最终导入装置的周围。特别是可以将床身加固和加重,以便减轻导入装置周围的振动。然而这样做导致装置更加沉重并因此不易搬运且又增加了成本。
DE 200 06 229 U1公开了利用在轴向上运动的顶尖套筒振荡地驱动工件。但这种装置的缺点仍旧是将振动导入装置周围。这个问题特别是出现在非常重的工件上,导致在这种工件上例如在+/-1.0mm的振荡行程下达到限制在几个100min-1上的振频。
发明内容
因此本发明的目的在于,提供一种用于磨削和/或精加工安装在至少一个工件夹具上面和/或里面的工件的装置,利用其可以达到高振频。
该目的依据本发明以如下方式得以实现,即设有至少一个平衡单元,其可被驱动以与振荡单元的振荡运动逆向地运动。
与振荡单元的振荡运动逆向地运动的平衡单元的作用是,由工件和工件夹具的振荡运动产生的惯性力可以通过产生与这种惯性力相反的惯性力得到平衡。这一点使与振荡单元和平衡单元相邻的部件、例如装置的床身与振动分离。这样做的优点还在于装置的周围也没有振动。在此方面,在+/-1.0mm的振荡行程下可以达到1500min-1范围内的非常高的振频。
依据本发明一种有利的改进方案,振荡单元沿第一轴线振荡并且平衡单元在与第一轴线平行的第二轴线上振荡。通过轴线的平行性,保证通过振荡单元和平衡单元的振荡运动产生的惯性力可以得到平衡。这些轴线不必实体构成;这些轴线通过振荡单元和平衡单元各自的质量重心确定。
特别有利的是,第一轴线和第二轴线彼此同轴。这样使得由振荡单元和平衡单元的振荡运动产生的惯性矩可以相互补偿。这一点使依据本发明的装置及其周围完全没有振动。
当振荡单元的质量等于平衡单元的质量并且振荡单元的振荡行程等于平衡单元的振荡行程时,特别地可以使惯性力和惯性矩得到完全平衡。振荡行程相当于振幅并例如为几毫米。当振荡单元的质量与平衡单元的质量不同时,也可以使惯性力完全平衡。在这种情况下,振荡行程可以相应地配合。例如,振荡单元的质量为平衡单元质量的一半,其中振荡单元的振荡行程相当于平衡单元的振荡行程的两倍。
依据本发明的装置可以具有主轴箱和/或主轴箱支架、尾座和/或尾座支架和/或工件旋转驱动装置,其中所述部件可以是振荡单元的部分。因此无需将振荡单元的质量降到最小值,确切地说,所述部件也可与工件和至少一个工件夹具共同振荡。这种这样构成的振荡单元的振荡运动相应的平衡可以通过行程和/或质量相应配合的平衡单元进行。
主轴箱和尾座也可以设置在为振荡单元一部分的共用支架上。这一点在小工件情况下是特别有利的。
在本发明的框架内,工件夹具是指一种适用于至少同时确定一个所要加工工件的位置和/或空间位置的部件。这种工件夹具例如可以通过主轴箱的同步件构成。也可以设有构成为尾座的顶尖或者顶尖套筒的工件夹具。对于这样的工件夹具来说有利的是,它们可以朝工件的方向被动地随动,特别地被弹簧和/或活塞加载。由此可以在一端上振荡地驱动特别长的工件,而另一端则可以无需其他驱动装置进行被动地随动。
平衡单元可以具有平衡体。该平衡体例如可以包括多个可松开相互连接的金属板。平衡体以有利的方式可以固定其他的质量体。
如果平衡单元具有平衡体支架,那么通过将平衡体、其部分或者附加具有质量的部分固定在支架上,可以特别简单地调整平衡单元的质量。
平衡体和/或主轴箱和/或尾座以有利的方式为线性引导。因此所述部件可以在线性导轨的纵向上自由振荡,其中确保部件在此方面不会构成横向于导轨的纵轴线的振动。线性导轨也适用于平衡体支架和/或主轴箱支架和/或尾座支架和/或主轴箱和尾座的共用支架,以便取得所述的优点。在所述支架的线性导轨情况下,可以特别简单的方式使装置与所要加工工件的几何形状相配合,特别是调整主轴箱与尾座之间的距离。
当支架滑座上面或者里面设有优选地相对于装置的床身可移动安装的线性导轨时,可以达到更大灵活性。
在本发明的框架内,驱动装置可以使振荡单元进行振荡运动,也可以驱动平衡单元。这样做的优点是,可以取消附加的驱动装置,由此该装置整体上具有较少的部件。
但是为了驱动平衡单元也可以设有辅助驱动装置,例如在特别重的工件时需要高驱动力的情况下。
依据本发明的一种实施方式,驱动装置和/或辅助驱动装置构成为旋转驱动装置。特别是利用这种旋转驱动装置,振荡单元的驱动和/或平衡单元的驱动可以通过所分配的连杆进行,这些连杆由共用的曲轴节或者不同的曲轴节进行驱动。曲轴节具有与曲轴节的旋转轴线偏心移动的连杆轴承。振荡单元和/或平衡单元的行程通过选择连杆轴承与曲轴节旋转轴线之间的偏移并通过连杆的长度及其对振荡单元或平衡单元的分配确定。
如果设有用于分别驱动振荡单元或平衡单元的不同连杆的共用的曲轴节,那么构成用于振荡单元和平衡单元的一种特别简单的驱动。
但是也可以设有用于驱动振荡单元和平衡单元的不同的曲轴节,由此例如可以使振荡单元与平衡单元空间上彼此分离。
如果不为不同的曲轴节分别设有各自的驱动装置,那么曲轴节可以通过牵引件、摩擦和/或齿轮相互连接。因此利用驱动装置和空间上彼此远离的曲轴节可以既用于驱动振荡单元也可以驱动平衡单元。
驱动装置和/或辅助驱动装置也可以具有线性驱动装置,特别是气动和/或液压操作缸或者直线电动机。利用这种驱动装置因此不是把旋转运动转换成线性振荡运动,而是直接通过线性驱动装置产生振荡运动。不言而喻,驱动装置和辅助驱动装置不必选择相同的驱动方式。例如,驱动装置可以构成为旋转驱动装置且辅助驱动装置构成为线性驱动装置或者辅助驱动装置构成为旋转驱动装置且驱动装置构成为线性驱动装置。
如果线性驱动装置具有机械进给单元,如滚珠丝杠、齿轮皮带和/或齿条等,那么线性驱动装置的设置和向振荡单元和/或平衡单元的传递在空间上非常灵活。
线性驱动装置可以沿行程轴线作用,该行程轴线与振荡单元振荡所沿的轴线和/或与平衡单元振荡所沿的轴线同轴。这样做的优点是,可以取消力转向件。
但线性驱动装置也可以沿与振荡单元和/或平衡单元的振荡轴线成角度、特别是垂直的行程轴线作用。在工件特别长时、在工件的纵向上可供使用的结构空间受到限制的情况下,这是特别有利的。在这种结构中,线性驱动装置具有旋转进给联杆,其通过一个或者多个推杆驱动振荡单元和/或平衡单元。因此,线性驱动装置的线性运动可以以简单方式转到其他方向。
在本发明的框架内,振荡单元和平衡单元也可以通过运动传递件,特别是通过杠杆、齿条、小齿轮、齿轮皮带或者摩擦传动机构相互运动连接。这样可以仅设有一个例如驱动振荡单元的驱动装置。然后运动通过运动传递件传递到平衡单元上。但平衡单元也可以由驱动装置驱动并且振荡单元由平衡单元通过运动传递件驱动。也可以想到,驱动装置作用于运动传递件,该运动传递件转而一端驱动振荡单元并且另一端驱动平衡单元。
在使用所述运动传递件时有利的是,设有至少一个与振荡单元和平衡单元的运动相关的位置固定的支承部位。由此特别是在较长的运动传递件情况下,可以避免该和/或这些与此连接的振荡单元和/或平衡单元由于固有振荡而不稳定。
附图说明
本发明其他有利的构成和细节来自下面说明,在下面说明中借助于附图所示的实施例对本发明进行详细介绍和描述。其中:
图1示出了依据本发明装置的透视图;
图2示出了图1的装置相应于图1箭头II的俯视图;
图3示出了图1的装置相应于图2箭头II的剖面图;
图4示出了相应于图3的示意图;
图5示出相应于图2的示意图;
图6至11示出了依据本发明装置的其他实施方式。
具体实施方式
参照图1,用于磨削和/或精加工工件的装置整体采用附图标记2标注。装置2具有左手侧所示的主轴箱侧4和右手侧所示的尾座侧6。在主轴箱侧4与尾座侧6之间安装长工件8。在将未示出的例如带或者磨石的磨削和/或精加工工具沿采用9标注的方向压到工件8上的情况下,可以对工件8进行磨削和/或精加工。
主轴箱侧4具有床身10,利用该床身主轴箱侧4可以相对于装置2的周围固定。床身10上设有作为行程液压缸构成的进给装置12。支架滑座14利用进给装置12可以朝尾座侧6的方向或者远离尾座侧6的方向进给。为此支架滑座14具有线性导轨15,利用线性导轨支架滑座14相对于床身10运动。
支架滑座14上设置有板形主轴箱支架16,其同样相对于尾座侧6可移动地安装。主轴箱支架16用于设置主轴箱18,在主轴箱内设有未示出的主轴。该主轴借助于工件旋转驱动装置20被旋转地驱动。主轴在靠近工件8的侧面上具有作为同步件构成的工件夹具22。工件夹具22借助于工件旋转驱动装置20可以旋转驱动工件8,从而该工件环绕工件轴线24旋转(两个旋转方向都可以,参见附图标记26)。
工件8安装在尾座侧6上的另一个作为顶尖构成的工件夹具28上。工件夹具28可旋转地安装在尾座30中,后者又设置在尾座支架32上。尾座支架32通过线性导轨34可相对于床身36与工件轴线24平行地移动。
尾座支架32以及由此尾座30可以由线性驱动装置38驱动。线性驱动装置38具有与尾座支架32连接的行程活塞40,其在液压缸42内运行。液压缸42支撑在床身36的悬臂架44上并通过管线46供给液压。
行程活塞40的位置以及由此尾座支架32的位置、尾座30的位置和顶尖28的位置可以通过仅示意性示出的位置检测系统48检测。
在主轴箱侧4上,在主轴箱18远离尾座侧6侧面上的支架滑座14上设置有另一个板形的支架50。该支架50可以在与工件轴线24平行的方向上朝尾座侧6的方向运动或者远离尾座侧运动。为此支架50具有与工件轴线24平行设置的未示出的线性导轨。支架50上固定有采用52标注的平衡体。该平衡体具有两个基本上垂直延伸的板54和56,它们设置在工件旋转驱动装置20的两侧。板54和56通过基本上水平的板58相互连接。
此外在主轴箱侧4上设有驱动装置60,通过该驱动装置主轴箱支架16和支架50可振荡地驱动。下面参照图2至5对这一点进行说明。
图2以俯视图示出主轴箱侧4。可以看出,支架滑座14具有设置在其上面的支架50及平衡体52,以及此外具有主轴箱18的主轴箱支架16。下面参照图3对驱动装置60一方面和支架50之间的共同作用以及另一方面驱动装置60和主轴箱支架16之间的共同作用进行详细说明。驱动装置60具有曲轴节62,其通过图3中的下部轴承64和图3中的上部轴承66可旋转地安装在驱动装置60内。在轴承64与66之间,曲轴节62具有用于连杆70的在图2和图1中均示出的第一连杆轴承68。连杆70通过销子件72与主轴箱支架16连接。
在轴承64与66之间,与第一连杆轴承68相邻设有用于第二连杆76的第二连杆轴承74。第二连杆76也在图2中示出。第二连杆76通过第二销子件78与用于平衡体52的支架50连接。连杆轴承68和74相对于曲轴节62的角度偏移为180°。
图4和5示意性示出图3中所示的结构,附图标记与图1至3相应。例如,支架滑座14仅作为位置固定的支承示意性示出。此外由于简化的原因,线性驱动装置38作为弹簧示出。图4中示意示出的曲轴节62在操作驱动装置60时可以环绕旋转轴线80旋转。连杆70的第一连杆轴承68相对于该旋转轴线80偏移了尺寸82。相应地连杆76的第二连杆轴承74与旋转轴线80偏移了尺寸84。如果曲轴节62旋转,那么这种旋转运动通过连杆70和销子件72传递到主轴箱支架16上,后者相对于支架滑座14可移动地安装,从而主轴箱支架16进行采用86标注的振荡运动。在此方面,主轴箱支架16朝尾座侧6的方向进行采用86a标注的进给行程,接着进行返回行程86b。进给行程86a和返回行程86b与振荡行程相应并为偏移82的两倍。
通过曲轴节62的旋转,连杆76也受到驱动,其通过销子件78驱动用于平衡体52的支架50。曲轴节62的旋转因此转换成支架50与平衡体52的振荡运动88。支架50与平衡体52可以进行朝尾座侧6方向定向的进给行程88a或者返回行程88b。进给行程88a和返回行程88b与支架50的振荡行程相应。该振荡行程相当于偏移84的双倍。
主轴箱支架16、主轴箱18、工件旋转驱动装置20、工件夹具22、工件8、工件夹具28、尾座30和尾座支架32构成振荡单元,其在图4和5中整体采用附图标记96标注。该单元96通过驱动装置60驱动。为了保证在主轴箱18的返回行程86b时将工件8也可靠保持在工件夹具22与工件夹具28之间,线性驱动装置38被预张紧,从而该驱动装置构成一种夹紧力,其在图1中采用附图标记90标注并朝工件8的方向作用。
支架50和平衡体52构成平衡单元,其在图4和5中整体采用附图标记94标注。在如上所述组成的振荡单元96的振荡运动时,平衡单元94也进行振荡。振荡单元96和平衡单元94的运动逆向进行。也就是说,如果振荡单元96进行进给行程86a,那么平衡单元94同时进行返回行程88b。如果在曲轴节62继续旋转的情况下振荡单元96进行返回行程86b,那么平衡单元94逆向进行进给行程88a。
支架50和平衡体52沿图1和2中所示的轴线92进行振荡。轴线92与振荡单元96进行振荡运动86所在的工件轴线24同轴地设置。
在图1至5所示的实施例中,振荡单元96驱动装置的几何形状(偏移82、连杆70的长度)相当于平衡单元94驱动装置的几何形状(偏移84、连杆76的长度)。这意味着振荡单元96的振荡行程等于平衡单元的振荡行程。为了完好平衡由振荡单元96的振荡运动产生的振动,振荡单元96具有与平衡单元94相同的质量。工件8为振荡单元96的部分。如果需要加工重量不同的另一工件,那么平衡单元94可以通过平衡体52增加或者减小相应的重量进行相应配合。
下面参照图6介绍本发明的另一实施方式。该实施方式与图1至5的装置结构类似。因此设有可由未示出的驱动装置旋转驱动的曲轴节62,以便通过连杆76振荡地驱动整体采用附图标记94标注的平衡单元。该连杆曲轴节62通过连杆70作用在整体采用附图标记96标注的振荡单元。该单元具有长支架98,其与图1至5的装置相比取代那里所使用的主轴箱支架16和尾座支架32。在该共用的支架98上固定有主轴箱18和尾座30。为了可与工件8的长度相配合,尾座30可相对于共用支架98移动,这一点采用双箭头100表示。
图7的实施方式可与图1至5的实施方式相比较。图7所示的振荡单元96相当于图5的振荡单元,其由主轴箱支架16、主轴箱18、工件夹具22、工件8、顶尖28、尾座30和尾座支架32组成。图7左手侧所示的平衡单元94可以如图5所示那样由支架50和平衡体52组成。
在图7的实施方式中,未示出的驱动装置驱动第一曲轴节62,其通过连杆70使振荡单元96进行振荡运动。与第一曲轴节62平行地设有第二曲轴节102,其通过构成为皮带驱动装置的牵引工具104由第一曲轴节62驱动。因此曲轴节102通过连杆76使平衡单元进行与振荡单元96的振荡运动逆向的振荡运动。
在图8的实施方式中,同样设有附加的曲轴节102。每个曲轴节62和102由自身的驱动装置驱动,也就是曲轴节62由未进一步示出的驱动装置60驱动并且曲轴节102由未进一步示出的辅助驱动装置106驱动。图8实施方式的优点是,可以在振荡单元96与平衡单元94之间进行空间分离。但需要驱动装置60和106通过适当的控制相互协调,以便使平衡单元94的运动与振荡单元96的运动逆向进行。
此前介绍的驱动装置和辅助驱动装置为旋转驱动装置。在图9和10中,提出以线性驱动装置为基础的设置。在图9中,平衡单元整体采用附图标记94标注和振荡单元整体采用附图标记96标注。通过构成用于振荡单元96的驱动装置的第一线性驱动装置108驱动振荡单元96。为了驱动平衡单元94设有第二线性驱动装置110方式的辅助驱动装置。线性驱动装置108和110例如可以通过液压操作的液压缸构成。通过相应的控制,可以产生线性驱动装置108和110逆向运动并因此产生振荡单元96和平衡单元94的逆向运动。
在图10的实施方式中,仅需作为驱动装置的线性驱动装置108。该装置通过旋转进给联杆112驱动作用于振荡单元96的第一推杆114。通过第二推杆116旋转进给联杆作用于平衡单元94。
图11最后示出了一种实施方式,其中振荡单元96的驱动装置通过线性驱动装置108构成。该驱动装置振荡地并与工件轴线24同轴地驱动主轴箱支架16。主轴箱支架16具有与杠杆120连接的旋转进给联杆118。杠杆120具有设置在杠杆120长度中心位置的固定轴承122。在与旋转进给联杆118相反的侧上,杠杆120具有另一个旋转进给联杆124,其设置在平衡单元94的支架50上。因此通过线性驱动装置108驱动平衡单元,但是在振荡单元96的互相连接的情况下。在此方面,振荡单元96沿工件轴线24进行振荡并且平衡单元94在与工件轴线24平行的轴线92上进行振荡。图11中虚线示出的用于平衡单元94的辅助驱动装置126不是必需的,但也可以设置。

Claims (30)

1.一种用于磨削和/或精加工安装在至少一个工件夹具(22、28)上面和/或里面的工件(8)的装置(2),其中所述工件(8)和所述工件夹具(22、28)借助于驱动装置(60、108)可以进行振荡运动(86)并构成振荡单元(96)或者为振荡单元(96)的一部分,其特征在于,设有至少一个平衡单元(94),其可被驱动以与所述振荡单元(96)的振荡运动(86)逆向地运动。
2.如权利要求1所述的装置(2),其特征在于,所述振荡单元(96)沿第一轴线(24)振荡并且所述平衡单元(94)沿与第一轴线(24)平行的第二轴线(92)振荡。
3.如权利要求2所述的装置(2),其特征在于,所述第一轴线(24)和所述第二轴线(92)彼此同轴。
4.如前述权利要求中至少任一项所述的装置(2),其特征在于,所述振荡单元(96)的质量等于所述平衡单元(94)的质量并且所述振荡单元(96)的振荡行程(2×82)等于所述平衡单元(94)的振荡行程(2×84)。
5.如前述权利要求中至少任一项所述的装置(2),其特征在于,所述装置(2)具有主轴箱(18)和/或主轴箱支架(16)、尾座(30)和/或尾座支架(32)和/或工件旋转驱动装置(20),它或者它们为所述振荡单元(96)的一部分。
6.如权利要求5所述的装置(2),其特征在于,所述主轴箱(18)和所述尾座(30)设置在是所述振荡单元(96)一部分的共用支架(98)上。(图6)
7.如权利要求5或6所述的装置(2),其特征在于,在所述主轴箱(18)上设有特别是构成为同步件的工件夹具(22)。
8.如权利要求5至7中任一项所述的装置(2),其特征在于,在所述尾座(30)上设有特别是构成为顶尖或者顶尖套筒的工件夹具(28)。
9.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,所述工件夹具(28)朝所述工件(8)方向被动地随动,特别地被弹簧和/或活塞加载。
10.如前述权利要求中至少任一项所述的装置(2),其特征在于,所述平衡单元(94)具有平衡体(52)。
11.如前述权利要求中至少任一项所述的装置(2),其特征在于,所述平衡单元(94)具有平衡体支架(50)。
12.如权利要求5至11中任一项所述的装置(2),其特征在于,平衡体(52)和/或所述主轴箱(18)和/或所述尾座(30)被线性引导。
13.如权利要求5至12中任一项所述的装置(2),其特征在于,平衡体支架(50)和/或所述主轴箱支架(16)和/或所述尾座支架(32)和/或用于所述主轴箱(18)和所述尾座(30)的共用支架(98)被线性引导。
14.如权利要求12或13所述的装置(2),其特征在于,在支架滑座(14)上面或者里面设有线性导轨。
15.如权利要求14所述的装置(2),其特征在于,所述支架滑座(14)相对于装置(2)的床身(10)可移动地安装。
16.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,所述驱动装置(60、108)驱动所述平衡单元(94)。
17.如权利要求1至15中任一项所述的装置(2),其特征在于,为了驱动平衡单元(94)设有辅助驱动装置(106、110、126)。(图8、图9、图11)
18.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,所述驱动装置(60)和/或辅助驱动装置(106)具有旋转驱动装置。
19.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,通过由曲轴节(62)驱动的连杆(70)驱动所述振荡单元(96)。
20.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,通过由曲轴节(62)驱动的连杆(76)驱动所述平衡单元(94)。
21.如权利要求19或20所述的装置(2),其特征在于,为了驱动所述振荡单元(96)并为了驱动平衡单元(94)设有共用的曲轴节(62)。
22.如权利要求19或20所述的装置(2),其特征在于,为了驱动所述振荡单元(96)并为了驱动平衡单元(94)设有不同的曲轴节(62、102)。(图7、图8)
23.如权利要求22所述的装置(2),其特征在于,所述曲轴节(62、102)通过牵引件(104)、摩擦和/或齿轮相互连接。(图7)
24.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,所述驱动装置(108)和/或辅助驱动装置(110)具有线性驱动装置,特别是气动和/或液压操作缸或者直线电动机。
25.如权利要求24所述的装置(2),其特征在于,所述线性驱动装置具有机械进给单元,特别是滚珠丝杠、齿轮皮带和/或齿条。
26.如权利要求24或25所述的装置(2),其特征在于,所述线性驱动装置沿与第一轴线和/或第二轴线同轴的行程轴线作用。(图9)
27.如权利要求24或25所述的装置(2),其特征在于,所述线性驱动装置沿与第一轴线和/或第二轴线成角度、特别是垂直的行程轴线作用。(图10)
28.如权利要求27所述的装置(2),其特征在于,所述线性驱动装置具有旋转进给联杆,其通过一个或者多个推杆驱动所述振荡单元(96)和/或所述平衡单元(94)。(图10)
29.如前述权利要求中任一项所述的装置(2),其特征在于,所述振荡单元(96)和所述平衡单元(94)通过运动传递件相互运动连接,特别是通过杠杆(120)、齿条、小齿轮、齿轮皮带或者摩擦传动机构相互运动连接。(图11)
30.如权利要求29所述的装置(2),其特征在于,所述运动传递件具有至少一个与所述振荡单元(96)和所述平衡单元(94)的运动相关的位置固定的支承部位(122)。(图11)
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