CN103395728B - 一种盖子旋拧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盖子旋拧装置,该盖子旋拧装置包括机架、升降组件、拧盖组件和驱动组件,所述驱动组件、拧盖组件固定安装在机架上,所述拧盖组件与升降组件连接,所述拧盖组件上设有呈直线等间距间隔排列的旋盖头,所述旋盖头设有动力输入端,所述动力输入端设有使旋盖头自转的齿套、使旋盖头升降的轴套、使旋盖头抓取盖子的顶杆,所述旋盖头的轴套与升降组件连接,所述旋盖头的顶杆通过脱盖气缸与升降组件连接,所述驱动组件与旋盖头的齿套之间通过同步带传动连接。本发明中的盖子旋拧装置采用同步带传动,并优化了整体设计,尤其是拧盖组件的安装和连接设置得到改进,具有了低能耗、工作稳定的优点,可以适用于高速直线灌装生产工艺中。

Description

一种盖子旋拧装置
技术领域
本发明涉及一种直线式盖子旋拧装置。
背景技术
盖子旋拧装置用于将放置在容器上的盖子拧紧,形成完整的包装形式。常见的通过盖子旋拧装置完成包装的产品如瓶装矿泉水、瓶装果汁、乳酸菌饮品、碳酸饮料等。目前的盖子旋拧装置有两种结构,一种为旋转式拧盖结构,另一种为直线式拧盖结构。
一般旋转式拧盖机包括机架、动力传动装置和拧盖总成,拧盖总成中设有旋转件,动力装置带动旋转件转动,盖子卡在旋转件的抓盖头内,随着旋转件的旋转,盖子被拧紧在容器上。例如2008年6月11日公开的公告号为CN201071293Y的中国专利公开了一种回转式拧盖机。该回转式拧盖机即为旋转式拧盖结构,它包括主轴、瓶子转台、若干个可升降且可与瓶子转台同步转动并可自转的拧盖总成、带动拧盖总成与瓶子转台同步转动的拧盖转盘、凸轮;拧盖转盘与瓶子转台同步绕主轴转动;拧盖机上设有使拧盖总成自转的中心齿轮;拧盖总成的抓盖装置为三爪式抓盖头;拧盖总成与凸轮用滚子连接,凸轮与主轴连接,主轴的下部与轴向被定位的螺母用螺纹连接,拧盖机设有驱动螺母转动的机构;拧盖总成的上部设有与中心齿轮啮合的齿套,拧盖总成在三爪式抓盖头的顶杆外设有与齿套表面导向配合的轴套。该回转式拧盖机的拧盖总成工作时围绕转轴做公转运动,同时做自转运动。容器置于拧盖总成的正下方,随拧盖总成做围绕转轴的公转运动,放置在容器上的盖子在拧盖总成做边下压边旋拧动作后拧紧在容器上。
这里的拧盖总成即后叙的旋盖头在拧盖过程中公转外自身必须需要完成三个动作,分别是自转、下压、脱盖。自转由拧盖总成上的齿套连接中心齿轮,中心齿轮固定连接在机架上,故在拧盖总成公转时齿套依附在中心齿轮上产生滚动动作,进而形成拧盖总成的自转运动。下压由拧盖总成上的连接块在凸轮上的波动轨道的导向作用下顺势运动产生,连接块连接拧盖总成内部的轴套,轴套一端连接有抓盖头。脱盖由拧盖总成内部的顶杆在凸轮上另一条波动导轨的导向作用下依势运动产生,顶杆位于轴套内,一端与抓盖头连接,当顶杆相对轴套运动时抓盖头便能张开或者闭合。
旋转式拧盖结构的拧盖机需要容器在行进时才能完成盖子的拧紧安装操作,而且输出容器时一个接着一个输出,因此旋转式拧盖装置无法使用在直线灌装工艺中。在直线灌装工艺中多个容器为一排,容器成排输送,灌装时必须对同一排的多个容器同时进行灌装,加盖时必须对同一排的多个容器同时进行加盖,拧盖时必须对同一排的多个容器同时进行拧盖。直线式拧盖结构的拧盖机能满足直线灌装工艺的需要,为输送线上成排排列的多个容器同时进行拧盖操作。
例如2012年11月7日公开的公告号为CN102770366A的中国专利公开了一种盖紧固装置,该盖紧固装置包括升降机构、水平滑动机构、拧盖机构。水平滑动机构固定在升降机构上,在升降机构的带动作用下,水平滑动机构能够在竖直方向上运动。拧盖机构固定安装在水平滑道机构上,拧盖机构在水平滑道机构的作用下,能够在水平方向上往复运动;结合升降机构的作用,拧盖机构还可以在竖直方向上往复运动。这里的拧盖机构包括多个旋盖头,传动件和电机。旋盖头等间距直线排列,各个旋盖头通过传动件与电机连接。传动件包括传动轴和伞齿轮,伞齿轮与旋盖头连接,传动轴上也设有伞齿轮,电机安装在传动轴的一端。传动轴上的伞齿轮与旋盖头上的伞齿轮啮合,进而形成传动关系。电机启动后动力通过传动件传递至各个旋盖头,所有旋盖头同时工作。旋盖头内部设有一组用于调节扭矩的齿轮组,使得动力经过两级传动后到达拧盖端,因此传动效率低。由于盖紧固装置中动力传递采用齿轮传动,齿轮传动需要使用润滑剂,采用润滑剂就会明显降低该装置的卫生等级,因此该盖紧固装置不能适用于食品行业。
发明内容
本发明要解决的技术问题是降低传动级数以及避免使用润滑剂的问题,本发明的目的在于提供一种传动效率高、卫生等级高的适用于直线灌装工艺的盖子旋拧装置。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:该盖子旋拧装置包括机架、升降组件、拧盖组件和驱动组件,所述驱动组件固定安装在机架上,所述拧盖组件与升降组件连接,所述拧盖组件上设有呈直线等间距间隔排列的旋盖头,所述旋盖头设有动力输入端,所述动力输入端设有使旋盖头自转的齿套、使旋盖头升降的轴套、使旋盖头抓取盖子的顶杆,所述拧盖组件固定安装在机架上,所述旋盖头的轴套与升降组件连接,所述旋盖头的顶杆通过脱盖气缸与升降组件连接,所述驱动组件与旋盖头的齿套之间通过同步带传动连接。
旋盖头固定在机架上,因此拧盖组件不会做公转运动,但是旋盖头必须做自转、下压和脱盖动作。自转运动的动力来自同步带,同步带由驱动组件带动,同步带与齿套之间处于啮合连接。动力从驱动组件处传递至旋盖头的过程中只涉及一级传动,由此提高了传动效率。在该技术方案中还避免使用齿轮传动,传动过程靠同步带进行,由此摒弃使用润滑剂,明显提升了该装置的卫生等级。
在该技术方案中拧盖组件固定在机架上,升降组件只需提供下压动作所需的动力。相比于现有技术中升降机构要在克服拧盖组件的重力的前提下提供该下压动作所需的动力,该技术方案中的升降组件具有能耗低的优点,而且动作平稳、动作速度高。因此,该盖子旋拧装置可以用于高速直线灌装生产线上。
作为本发明的优选,所述驱动组件包括动力部和主动轮,所述齿套与同步带之间啮合连接,所述动力部与主动轮连接,所述主动轮与同步带之间啮合连接。动力部是提供动力的部件,主动轮与动力部的输出端连接,由此动力部工作时主动轮便能带动同步带运动。
作为本发明的优选,所述驱动组件还包括安装板Ⅰ、张紧轮Ⅰ,所述动力部、主动轮和张紧轮Ⅰ都安装板Ⅰ上,所述张紧轮Ⅰ呈直线等间距排列并且位于旋盖头的一侧,所述同步带包裹在张紧轮Ⅰ的一侧,任意一个旋盖头都位于相邻两个张紧轮Ⅰ之间,所述旋盖头的齿套与张紧轮Ⅰ之间分布有同步带,所述同步带在张紧轮Ⅰ上呈波浪形分布。张紧轮Ⅰ的作用在于增加同步带与齿套的接触面积,进而增加同步带的包角,有利于同步带与齿套之间保持稳定的啮合连接关系。
动力部的动力通过主动轮传递给同步带,因此需要保证同步带与主动轮之间有足够的接触面,作为本发明的优选,所述驱动组件还包括张紧轮Ⅱ,所述张紧轮Ⅱ之间间隔排列,所述同步带包裹在张紧轮Ⅱ的一侧,所述同步带在主动轮上包裹形成的包角至少为一百二十度。
作为本发明的优选,所述驱动组件上有两个张紧轮Ⅱ分别位于呈直线等间距排列的张紧轮Ⅰ的两端,所述驱动组件上有一个张紧轮Ⅱ位于主动轮的一侧。该结构作用在于使同步带与张紧轮Ⅰ之间的接触面尽量保持一致,达到同步带与张紧轮Ⅰ之间的作用力大小相同的目的。这样既便于同步带的张力调试操作,又便于合理布局空间。
同步带包裹在齿套的一侧,它们之间接触的紧密程度会影响动力传递效率,因此需要在调试过程中完成同步带的张力调试。作为本发明的优选,所述安装板Ⅰ通过滑块导轨机构活动连接在机架上,所述机架上设有定位机构,所述机架还通过定位机构与安装板Ⅰ连接。安装板Ⅰ在滑块导轨机构的作用下可以做直线运动,并且是朝向旋盖头所在位置的直线运动。安装板Ⅰ朝向旋盖头所在位置运动后同步带被张紧轮Ⅰ、齿套一同夹紧,由此同步带的张力得以改变。当通过该方式调整张力后再在定位机构的限位作用下保持安装板Ⅰ的位置,最终实现调试同步带的张力的目的。
动力部所提供的动力可以是电能转化也可以是外部传递而来。作为本发明的优选,所述动力部为电机。该电机可以采用在速度、加速度、减速度等方面能够精确控制的伺服电机。
作为本发明的优选,所述动力部与同步带之间通过减速机连接。减速机固定在安装板Ⅰ,它将动力部提供的动力的扭矩进行提升,使主动轮上输出大扭矩的动力,以此轻松带动所有旋盖头一起工作。
作为本发明的优选,所述升降组件包括导杆、安装板Ⅱ、曲柄机构,所述安装板Ⅱ活动连接在导杆上,所述曲柄机构固定安装在导杆的一端,曲柄机构与安装板Ⅱ连接,所述旋盖头的轴套与安装板Ⅱ连接,所述旋盖头的顶杆通过脱盖气缸与安装板Ⅱ连接。该结构升降组件基于曲柄机构的摆动运动实现在竖直方向上的往复运动,具有结构简单、工作稳定的优点。
为防止曲柄机构的工作出现意外,致使安装板Ⅱ超出设计范围,作为本发明的优选,所述升降组件还包括限位传感器,所述限位传感器位于导杆一侧。限位传感器配合外部控制设备用于监测安装板Ⅱ范围,形成除曲柄机构自身的限位功能之外的限位功能,充分保证升降组件的工作可靠性。
本发明采用上述技术方案:既解决了多级齿轮传动技术中的传动效率低的问题,又克服了润滑剂造成的卫生等级低的问题。本发明中的盖子旋拧装置采用同步带传动,并优化了整体设计,尤其是拧盖组件的安装和连接设置得到改进,具有了低能耗、工作稳定的优点,可以适用于高速直线灌装生产工艺中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步具体说明。
图1为本发明一种盖子旋拧装置的主视图;
图2为图1的左视图;
图3为图1的后视图;
图4为本发明一种盖子旋拧装置的立体图Ⅰ;
图5为图1的A-A处的剖视图;
图6为图4的B处的局部放大图。
具体实施方式
如图1、2、3、4、6所示,盖子旋拧装置由机架1、升降组件、拧盖组件和驱动组件组成。盖子旋拧装置整体呈扁平状,机架1上固定安装升降组件、拧盖组件、驱动组件。
拧盖组件包括十个旋盖头2,在该技术方案中,旋盖头2采用公告号为CN201071293Y的专利文献中公开的旋盖头2。每个旋盖头2都包括外套、齿套3、轴套、顶杆、抓盖头。外套为管状结构,齿套3通过轴承安装在外套内部并与外套活动连接。齿套3为管状结构,齿套3一端露出在外套外部并且设有传动用的直齿;齿套3位于外套内部的部分设有沿轴向的滑槽,该滑槽为通孔结构。轴套也为管状结构,它安装在齿套3内部,轴套上设有传动用的连接键,该连接键位于滑槽内;轴套一端露出在齿套3外部并安装抓盖头,另一端也露出在齿套3外部。顶杆活动安装在轴套内,一端与抓盖头连接,另一端露出在轴套外部。齿套3可以相对外套转动,齿套3转动时由于连接键的带动作用促使轴套转动,抓盖头随即转动;顶杆可相对外套静止。顶杆在轴套内部可以做往复直线运动,当顶杆向抓盖头所在位置运动并推动抓盖头时抓盖头处于打开状态。旋盖头2固定在机架1上,旋盖头2呈直线等间距间隔排列。旋盖头2的外套与机架1固定连接,齿套3通过外套得到支撑力。
驱动组件包括电机、安装板Ⅰ4、减速机、主动轮5、同步带6、张紧轮Ⅰ7、张紧轮Ⅱ8、滑块导轨机构、定位机构。安装板Ⅰ4两侧都设有滑块导轨机构,滑块导轨机构包括滑块9和导轨10,导轨10固定安装在机架1上,滑块9固定安装在安装板Ⅰ4下部。安装板Ⅰ4在滑块导轨机构的导向作用下可以向旋盖头2所在位置运动。安装板Ⅰ4在靠近旋盖头2的一侧的上部固定安装有十一个张紧轮Ⅰ7,张紧轮Ⅰ7等间距间隔排列呈直线状,安装板Ⅰ4在任意两个相邻张紧轮Ⅰ7之间都设有弧形凹口。如图5所示,该列张紧轮Ⅰ7与该列旋盖头2平行,并且任意一个旋盖头2都位于任意两个相邻张紧轮Ⅰ7之间。减速机、电机都安装在安装板Ⅰ4另一侧的下部,电机的输出轴与减速机的输入轴固定连接,减速机的输出轴穿过安装板Ⅰ4凸出在安装板Ⅰ4的上部。主动轮5安装在减速机的输出轴上,位于安装板Ⅰ4的上部,主动轮5上设有用于传递动力的直齿。安装板Ⅰ4的上部安装有三个张紧轮Ⅱ8,其中一个张紧轮Ⅱ8靠近主动轮5所在位置;另外两个张紧轮Ⅱ8分别位于安装板Ⅰ4的两端,与呈直线等间距排列的张紧轮Ⅰ7的两端的张紧轮Ⅰ7对应。同步带6安装在主动轮5、张紧轮Ⅰ7、张紧轮Ⅱ8上。安装后,同步带6设有用于传递动力的直齿的该面与旋盖头2的齿套3、主动轮5连接;同步带6穿梭在张紧轮Ⅰ7与齿套3之间,它的平整面与张紧轮Ⅰ7接触,传动面即设有直齿的该面与齿套3形成齿与齿之间的啮合连接,同步带6在整列张紧轮Ⅰ7和整列齿套3间形呈波浪形分布。同步带6的平正面还与张紧轮Ⅱ8接触,在张紧轮Ⅱ8的导向作用下同步带6的齿面还包裹在主动上,同步带6与主动轮5之间形成齿与齿的啮合连接。主动轮5与三个张紧轮Ⅱ8不处于同一直线上,使得同步带6在主动轮5、张紧轮Ⅱ8上呈Z形分布,由此同步带6与主动轮5之间接触形成一百二十度的包裹角度即包角。
与主动轮5距离最远的两个张紧轮Ⅱ8和两个张紧轮Ⅰ7之间有对应关系,该对应关系是指一侧的张紧轮Ⅱ8到张紧轮Ⅰ7的直线距离L1与另一侧的张紧轮Ⅱ8到张紧轮Ⅰ7的直线距离L2相同,一侧的张紧轮Ⅱ8到整列张紧轮Ⅰ7的垂直距离H1与另一侧的张紧轮Ⅱ8到整列张紧轮Ⅰ7的垂直距离H2相同。这样同步带6包裹在这两个张紧轮Ⅰ7上的包角相同且与其它张紧轮Ⅰ7上的同步带6的包角相同。该对应关系的作用是尽量保持所有张紧轮Ⅰ7与同步带6的接触面相同,使所有张紧轮Ⅰ7受到同步带6的作用力相同。
安装板Ⅰ4相对机架1可以做滑动运动,该运动方向与整列旋盖头2的中心线垂直,当安装板Ⅰ4向旋盖头2所在位置运动时所有张紧轮Ⅰ7与齿套3之间的距离都在缩短,但是张紧轮Ⅰ7与齿套3之间的间隙的长度增加,由此同步带6与张紧轮Ⅰ7、齿套3之间的接触面增加。同步带6缠绕在主动轮5、张紧轮Ⅰ7、张紧轮Ⅱ8上,其周长一定,所以在接触面增加的情况下同步带6被拉伸,其张力增加。反之,安装板Ⅰ4远离旋盖头2所在位置时张紧轮Ⅰ7与齿套3之间的间隙的长度缩小,同步带6的张力就变小。同步带6的张力调节以此原理进行,调整后需要固定安装板Ⅰ4相对旋盖头2的位置,如此就需要定位机构。定位机构包括底座11、调节螺栓12和连接块13,底座11固定在机架1上,其上设有对应调节螺栓12的螺孔,调节螺栓12安装在螺孔内,连接块13固定安装在安装板Ⅰ4上。调节螺栓12的中心线与安装板Ⅰ4的运动方向平行,它刚好位于连接块13随安装板Ⅰ4运动形成的运动轨迹上。调节螺栓12的一端能与连接块13接触,形成推压趋势。驱动组件包括两个定位机构,分别对应两个滑块导轨机构。调节时,只需拧动调节螺栓12,使安装板Ⅰ4向旋盖头2所在方向运动,当同步带6的张力处于合理范围时停止旋拧。
该升价组件为曲柄18连杆19结构,它包括导杆14、安装板Ⅱ15、曲柄机构、限位传感器16和顶板17。有四根笔直的导杆14垂直固定在机架1上,导杆14之间排列呈矩形,相互之间平行。安装板Ⅱ15的四端设有通孔,四根导杆14分别位于四个通孔内,安装板Ⅱ15活动安装在导杆14上。顶板17固定安装在导杆14的顶端,曲柄机构固定安装在顶板17上。曲柄机构包括电机、减速器、曲柄18、连杆19。减速器安装在顶板17上,电机与减速器连为一体。减速器为同轴式结构,设有两个动力输出端。减速器的两个输出端上分别规定有曲柄18,两个曲柄18之间平行且处于相同安装角度。连杆19一端活动连接安装板Ⅱ15,另一端活动连接曲柄18。电机提供动力,动力经过减速器调整后在其输出端输出,使得曲柄18做自转运动,然后曲柄18带动连杆19运动。曲柄18自转时,其与连杆19的连接点不断在高低位置间运动,使得连杆19在竖直方向上上下运动,最终带动安装板Ⅱ15沿着导杆14做竖直方向上的往复运动。
安装板Ⅱ15的运动范围不能超过设计值,虽然通过控制电机转动量能保证安装板Ⅱ15的运动范围在设计值内,但是为增加设备的工作稳定性和可靠性,仍需要借助反馈控制过程——限位传感器16设置在安装板Ⅱ15的两个极限位置,限位传感器16与电机的控制器连接,当安装板Ⅱ15运动到极限位置时被限位传感器16检测到,限位传感器16将检测信号反馈给控制器,控制器控制电机停止工作。
由于旋盖头2的轴套长度相比旋盖头2的顶杆长度要短,旋盖头2的顶杆通过脱盖气缸20与安装板Ⅱ15连接,故旋盖头2的轴套通过一个连接架21固定连接在安装板Ⅱ15上。也可以在安装板Ⅱ15上设置专门用于连接轴套的连接部,这样轴套可以直接与安装板Ⅱ15连接。最终目的都是要保持轴套与安装板Ⅱ15连动。初始状态下脱盖气缸20处于收缩状态。轴套、顶杆和抓盖头固定在安装板Ⅱ15上,因此,升降组件不需要承受外套和齿套3的重量,拧盖组件只有部分重量承压在机架1上。
工作时,放置有盖子的容器成一列放置在旋盖组件下方,相邻容器的间距与相邻旋盖头2的间距相同。驱动组件工作,同步带6带动齿套3运动,抓盖头做自转运动。升降组件运动,安装板Ⅱ15下降,由此轴套和顶杆同步下降,抓盖头朝盖子所在位置运动。当抓盖头扣入盖子后,盖子随抓盖头转动。当盖子拧紧在容器上时脱盖气缸20伸出,顶杆推动抓盖头,使抓盖头释放盖子。安装板Ⅱ15上升,然后脱盖气缸20收缩。
本发明除上述实施例外也可以是如下的实施例,盖子旋拧装置包括两组驱动组件,两个驱动组件之间共用一块安装板Ⅰ,安装板Ⅰ以上述实施例同样的安装方式与升降组件连接。驱动组件相对升降组件对称分布,每个驱动组件上都安装拧盖组件。由此,提供了具有两列拧盖工位的盖子旋拧装置,可以同时为两列放置有盖子的容器进行拧盖操作。

Claims (8)

1.一种盖子旋拧装置,所述盖子旋拧装置包括机架(1)、升降组件、拧盖组件和驱动组件,所述驱动组件固定安装在机架(1)上,所述拧盖组件与升降组件连接,所述拧盖组件上设有呈直线等间距间隔排列的旋盖头(2),所述旋盖头(2)设有动力输入端,所述动力输入端设有使旋盖头(2)自转的齿套(3)、使旋盖头(2)升降的轴套、使旋盖头(2)抓取盖子的顶杆,其特征在于:所述拧盖组件固定安装在机架(1)上,所述旋盖头(2)的轴套与升降组件连接,所述旋盖头(2)的顶杆通过脱盖气缸(20)与升降组件连接,所述驱动组件与旋盖头(2)的齿套(3)之间通过同步带(6)传动连接,所述驱动组件包括动力部和主动轮(5),所述齿套(3)与同步带(6)之间啮合连接,所述动力部与主动轮(5)连接,所述主动轮(5)与同步带(6)之间啮合连接,所述驱动组件还包括安装板Ⅰ(4)、张紧轮Ⅰ(7),所述动力部、主动轮(5)和张紧轮Ⅰ(7)都安装在安装板Ⅰ(4)上,所述张紧轮Ⅰ(7)呈直线等间距排列并且位于旋盖头(2)的一侧,所述同步带(6)包裹在张紧轮Ⅰ(7)的一侧,任意一个旋盖头(2)都位于相邻两个张紧轮Ⅰ(7)之间,所述旋盖头(2)的齿套(3)与张紧轮Ⅰ(7)之间分布有同步带(6),所述同步带(6)在张紧轮Ⅰ(7)上呈波浪形分布。
2.根据权利要求1所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述驱动组件还包括张紧轮Ⅱ(8),所述张紧轮Ⅱ(8)之间间隔排列,所述同步带(6)包裹在张紧轮Ⅱ(8)的一侧,所述同步带(6)在主动轮(5)上包裹形成的包角至少为一百二十度。
3.根据权利要求2所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述驱动组件上有两个张紧轮Ⅱ(8)分别位于呈直线等间距排列的张紧轮Ⅰ(7)的两端,所述驱动组件上有一个张紧轮Ⅱ(8)位于主动轮(5)的一侧。
4.根据权利要求1或2或3所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述安装板Ⅰ(4)通过滑块导轨机构活动连接在机架(1)上,所述机架(1)上设有定位机构,所述机架(1)还通过定位机构与安装板Ⅰ(4)连接。
5.根据权利要求1或2或3所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述动力部为电机。
6.根据权利要求1或2或3所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述动力部与同步带(6)之间通过减速机连接。
7.根据权利要求1所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述升降组件包括导杆(14)、安装板Ⅱ(15)、曲柄机构,所述安装板Ⅱ(15)活动连接在导杆(14)上,所述曲柄机构固定安装在导杆(14)的一端,曲柄机构与安装板Ⅱ(15)连接,所述旋盖头(2)的轴套与安装板Ⅱ(15)连接,所述旋盖头(2)的顶杆通过脱盖气缸(20)与安装板Ⅱ(15)连接。
8.根据权利要求7所述盖子旋拧装置,其特征在于:所述升降组件还包括限位传感器(16),所述限位传感器(16)位于导杆(14)一侧。
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