CN103826774B - 用于供给结合元件的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于供给结合元件(28)到结合工具(20)的方法,结合工具(20)可由可编程操纵单元(14)移动,且用于接收至少一个结合元件(28)的存储盒(32)安装在结合工具(20)上,该方法有以下步骤:将存储盒(32)移动到装填台(46),该装填台(46)具有带出口开口(50)的管状部分(48);将存储盒(32)的入口开口(36)相对于出口开口(50)取向;将至少一个结合元件(28)运送到管状部分(48),使得至少一个结合元件(28)经过管状部分(48)、出口开口(50)和入口开口(36)到存储盒(32)中。这里,在取向步骤中,存储盒(32)相对于出口开口(50)以这样的方式取向:在进行运送步骤时,存储盒(32)与装填台(46)间隔开。

Description

用于供给结合元件的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于供给结合元件到结合工具的方法,该结合工具可通过可编程操纵单元移动,并且用于接收至少一个结合元件的存储盒安装在该结合工具上。
而且,本发明还涉及用于通过结合元件结合的设备,该结合设备可配置用于执行上述供给方法。
背景技术
结合技术领域中已知使用结合元件进行结合连接。这些方法包括例如将结合元件结合到工件上,结合元件在该情况下通常用作用于其他紧固器件的锚定件。该类型的结合方法已知为螺柱焊接、螺柱粘接或热塑性螺柱结合的形式。这里,螺柱可以是旋转对称的结合元件,但是也可以是不规则形状的锚定件。
而且,已知通过结合元件将至少两个工件连接到彼此。该类型的方法包括例如铆接方法,如冲压铆接方法。
该类型的结合方法在车辆技术领域中已经建立好多年,特别是在车身结构中。
通常可能手工执行这些结合方法。这里,通常具有手枪状的把手的结合工具被用手引导。但是在大批量生产使用中,优选通过可编程操纵单元,例如机械手来移动结合工具。在该情况下,优选的是,结合元件被供给到紧固到机械手臂的结合工具。为此,已知将结合工具通过供给管连接到供给装置。这里,用于供给结合元件的经过验证的方法包括通过压缩空气或吹气经由供给管供给结合元件。
又一已知系统将供给装置通过供给管连接到对接台。在该情况下,在结合工具上存在缓冲存储部,用于接收多个结合元件。为了装填存储盒,结合工具被移动到对接台,并且停留在那里。这里,对接以这样的方式进行:对接台区域中的出口连接部和缓冲存储部的入口连接部通过对接操作机械地打开,以在供给装置和缓冲存储部之间形成连续的连接部。这里所需的用于机械致动元件和传动机构的费用相当大。而且,对接和分开是相对耗时的过程。
发明内容
针对该背景技术,本发明的目的是详细说明一种用于将结合元件供给到结合工具的改进的方法和一种改进的结合设备。
根据本发明的第一方面,本目的通过用于将结合元件供给到结合工具的方法实现,结合工具可通过可编程操纵单元移动,并且用于接收至少一个结合元件的存储盒安装在该结合工具上,所述方法具有以下步骤:将存储盒移动到装填台,该装填台具有管状部分,该管状部分具有出口开口,将存储盒的入口开口关于出口开口取向,并且将至少一个结合元件运送到管状部分,结果是,结合元件经过管状部分、出口开口和入口开口进入存储盒,在取向步骤中该存储盒相对于出口开口以这样的方式取向:在进行运送步骤时,存储盒与装填台间隔开。
而且,上述目的通过相应的结合设备实现。
而且,根据本发明的第二方面,上述目的通过用于将结合元件供给到结合工具的方法实现,结合工具可通过可编程操纵单元移动,并且用于接收至少一个结合元件的存储盒安装在该结合工具上,所述方法具有以下步骤:将存储盒移动到装填台,该装填台具有管状部分,该管状部分具有出口开口,将存储盒的入口开口关于该出口开口取向,并且将至少一个结合元件运送到管状部分,结果是,结合元件经过管状部分、出口开口和入口开口进入存储盒,侧向敞开的径向引导部分布置在入口开口的区域中或出口开口的区域中,装填台的管状部分或存储盒的管状部分可沿横向于运送方向的方向插入该径向引导部分中,以将存储盒相对于装填台定中心。
而且,上述目的通过相应的结合设备实现。
根据第一方面和根据第二方面的方法在每一种情况下区别在于装填台,其优选具有持续连续的管状部分。因此优选装填台不具有出口外壳,通过该外壳阻挡结合元件逸出装填台。结果,装填台可具有机械方面相当简单的配置。
而且,在存储盒上没有入口外壳,这同样用于促进存储盒在装填台中的装填。为了避免结合元件以未受阻挡的方式离开装填台,在开始运送和供给步骤之前,进行关于是否存储盒的入口开口与装填台的出口开口对准的询问。而且,优选进行关于是否存储盒的气体封堵件敞开的另外的询问。一个或多个结合元件通过供给装置的输送和供给过程优选不被启动,直到这些条件满足。阀功能可被整合到气体封堵件。
存储盒被移动到装填台的操作和存储盒被从装填台移回的操作可由于不存在任何致动或传动机构元件而有利地更快速地进行,所述致动或传动机构元件可通过对接操作在装填台中机械地移动。
存储盒优选设计用于接收多个结合元件。而且,管状部分可以是刚性管状部分或软管部分,所述软管部分可弹性地变形到有限程度。
取向步骤优选通过操作单元进行。出于该目的,优选地操纵单元提前引导取向位置。
由于在取向步骤过程中使存储盒取向为使得存储盒被与装填台间隔开,因此存储盒可被装载而无需存储盒和装填台的对接或固定连接。特别地,因此优选可装填存储盒而无需在装填台和被实现的存储盒之间的主动引导的机械连接。
存储盒优选刚性地固定在结合工具上。在本例中,固定在结合工具上包括存储盒被固定在结合头的任何期望点处,结合头被通过操纵单元引导。
可编程操纵单元可例如为机械手,结合工具被以不可更换方式固定在机械手上。这里,存储盒可被以可更换方式或不可更换方式安装在结合工具上。而且,结合工具可被以可更换方式固定在操纵单元上。在第一替代方式中,移动存储盒到装填台可因此包括移动具有安装到其上的存储盒的结合工具到装填台。作为替代形式,可暂时将存储盒从结合工具移除,并且将其独立移动到装填台。根据又一替代形式,可将结合工具从操纵单元去除,并且仅将具有存储盒的操纵单元移动到装填台。
在所述方法和设备中,优选传感器装置被用于检测是否存储盒已经接近装填台的出口开口,运送步骤仅当在该情况下时被启动。
这里,传感器装置可仅检测存储盒关于装填台的靠近,但是可优选还检测是否存储盒相对于出口开口对准。传感器装置可以是简单的传感器装置,例如为光学、磁或电传感器形式。在最简单的例子中,其也可是电触头或开关。在一些实施例中,出于安全原因优选至少两个单独的传感器检测存储盒关于装填台的接近,以实现一定的冗余。可同样适于使用多个传感器以检测取向。
在所述方法和设备中,优选插入部分形成在存储盒的入口开口和和接收部分之间,所述插入部分从所述接收部分朝向所述入口开口加宽,其结果是,结合元件在进入所述存储盒中期间被定中心。
这里,接收部分用于接收至少一个结合元件,优选多个结合元件。由于插入部分的缘故,可进行结合元件从装填台到存储盒中的可靠传递,尽管在存储盒和装填台之间的无接触取向。
根据又一优选实施例,所述定中心辅助装置被围绕出口开口同中心地布置在装填台中,所述定中心辅助装置在操纵单元的引导操作过程中用作取向辅助装置以引导取向位置,和/或所述定中心辅助装置在自由飞行阶段过程中将结合元件定中心在出口开口和入口开口之间。
这里,定中心辅助装置可被首先使用,以便于引导操作。但是,特别地,定中心辅助装置可用于在自由飞行期间将结合元件定中心,其中结合元件从装填台基本上无连续引导地移动到存储盒。
这里,定中心辅助装置优选在运送步骤过程中基本上无接触地伸入到插入部分中。
这可确保防止在传送区域处堵塞或阻塞。
在所述方法和设备中,通常优选结合元件(或多个结合元件)被通过压缩空气供给到装填台并且被无停止地运送通过出口开口和入口开口进入存储盒中。
换句话说,一个或多个结合元件的供给在一个步骤中通过装填台直接进入到存储盒中这样进行。
在根据本发明的所述设备中,另外优选所述定中心辅助装置具有定心架,该定心架包括多个腹板,所述多个腹板可径向偏斜,并且一起形成锥形形状。
由于该定心形状,在自由飞行阶段过程中,堵塞或倾斜可被以满意的过程可靠性防止。这里特别优选所述装填台具有定中心辅助装置,所述定中心辅助装置围绕出口开口同中心地形成,并且沿出口方向锥形地渐缩,定中心辅助装置的自由端的直径和入口开口的直径以这样的方式彼此适配:定中心辅助装置可至少部分地伸入到所述插入部分中。
这里,伸入优选基本上无接触地进行。接触可能至多在腹板的径向偏斜情况下发生,但是这优选被避免。
这里,定中心辅助装置的自由端的内直径优选略小于待运送的结合元件的外直径。
伸入可防止在装填操作过程中结合元件脱离。另外,定中心辅助装置可甚至在存储盒和装填台之间存在略微错位时仍确保结合元件的可靠供给。
由于填充操作在装填台和存储盒基本上无接触的情况下进行,特别地,将存储盒移动到装填台的操作和/或将存储盒运动远离装填台的操作可更快速地进行,因为特别地,装填台和随后的结合位置之间的直接曲线(directcurve)可被编程用于操纵单元。
在根据本发明第二方面的方法和设备中,其中定心通过侧向敞开的径向引导部分进行,该优点可同样被大部分实现,因为存储盒可不仅沿填充方向,而且沿与插入径向引导部分中的方向相反的方向拉动离开装填台。
存储盒可被通过径向引导部分相对于填充部分准确地定中心,所述径向引导部分优选由U形形状或V形接收部形成。特别地,当管状部分为软管部分时就是这样,所述软管部分可弹性地弯曲到有限程度,以使略微超出对准位置的理想位置可被编程在内,其结果是,软管部分可能在其被安放在接收部中时以S形状略微变形。
而且,总体有利的是,如果存储盒的气体封堵件可被通过电可致动气体封堵件致动器致动。
在该实施例中,不提供存储盒外壳,其结果是,外壳通过对接操作在对接台处的机械打开不是必须的。在该实施例中,气体封堵件被打开,以接收结合元件。气体封堵件基本上闭合,以使结合元件在其已经被供给到存储盒之后可被通过存储盒中的加压气体输送(气动弹簧原理)。气体封堵件被通过单独的过程打开和闭合,通过该单独的过程,气体封堵件致动器被致动。由于该措施,可根据特定状态的基于传感器的检测而打开和闭合存储盒的气体封堵件。优选例如用于致动气体封堵件致动器的过程等待接近传感器的信号,通过该信号证实存储盒已经接近装填台。特别优选气体封堵件的打开根据传感器装置的信号进行,所述传感器装置检测是否装填台的出口开口与存储盒的入口开口对准。
无需说,上面所述的特征和下文中仍将说明的特征不仅可以相应的特定组合使用,而且可以其他组合或其自身使用,而不偏离本发明的范围。
附图说明
本发明的示例性实施例显示在附图中,并且将在后面的描述中更详细说明。附图中:
图1显示了结合设备的一个实施例的示意图,
图2显示了结合设备的替代实施例的详细视图,
图3显示了结合设备的替代实施例的详细视图,
图4显示了结合设备的替代实施例的详细视图,和
图5显示了图4的存储盒装置的平面视图。
具体实施方式
图1中,用于通过结合元件形成结合连接部的结合设备的一个实施例总体标示为10。在本例子中,结合设备10特别地配置用于冲压铆接。但是,结合设备10也可以以相应的方式配置,例如用于形成螺柱结合连接部(螺柱焊接、螺柱粘接等)。
结合设备10具有结合头12,其被连接到操纵单元14形式的可编程操纵单元。更准确地,操纵单元14具有例如第一臂16和第二臂18,结合头12被固定到第二臂18上。
冲压铆接工具形式的结合工具20固定在结合头12上。结合工具20包括C框22。结合工具20的冲头24(该冲头24可沿结合方向移动)被安装在C框22的上端处。冲模26固定在C框22的另一端处。
结合工具20设计用于通过结合元件28进行结合连接。在本例子中,结合元件28是冲压铆钉元件,特别是中空的冲压铆钉元件。
例如,两个或多个工件(例如是由相同或不同材料制成的金属板的形式)可被插在冲头24和冲模26之间。这些工件随后由于这样的事实而被连接:冲压铆钉元件被通过冲头24压入工件装置中。在中空冲压铆钉情况下,原始的基本上圆柱状中空部分被径向伸展,结果在工件装置中进行底切。该类型的冲压铆接过程普遍已知。
冲头24的运动通常沿结合轴线30进行。
存储盒装置32固定在结合工具20或结合头12上。存储盒装置32具有存储盒部分或接收部分34,用于接收至少一个,优选多个结合元件28。
而且,存储盒装置32具有入口开口36,其关于接收部分34同中心形成,并且具有直径D1。入口开口36通过插入部分38连接到接收部分34。插入部分38从接收部分34朝向入口开口36加宽。特别地,插入部分38具有圆锥形配置。
而且,存储盒装置32具有存储盒板,其优选沿横向于结合轴线30的方向延伸,并且优选固定连接到接收部分34。气体封堵件40,其可通过气体封堵件致动器致动,设置在存储盒板的区域中。气体封堵件致动器可将气体封堵件40移出闭合位置到打开位置中,在打开位置中,结合元件28可被供给到接收部分34中。
而且,结合设备10具有装填台46。装填台46具有管状部分48,其包括出口开口50。而且,装填台46具有装填台板52,管状部分48以这样的方式固定在该装填台板52上:出口开口50基本上与装填台板52的表面(没有更详细标示)平齐对准。在替代的特别优选的实施例中,管状部分48也可关于装填台板52的表面突出,如在下面一些实施例中所描述的。装填台板52通过托架55以静止方式布置在操纵单元14的操作范围区域中。
而且,管状部分48具有供给开口56。这里,管状部分48以这样的方式配置:其在供给开口56和出口开口50之间总是连续。换句话说,在装填台46的区域中没有提供可能阻止或阻挡通过管状部分48的锁定螺栓或类似物。
而且,传感器装置58固定在装填台46上,特别地,在装填台板52上。传感器装置58可检测是否接收部分34已经靠近装填台46。传感器装置58可优选检测是否接收部分34相对于装填台46以这样的方式取向:结合元件28可被通过装填台传送进入存储盒装置。在对准位置中,特别地,接收部分34的入口开口(未更详细标示)和管状部分48的出口开口50彼此对准。传感器装置可以是简单的传感器装置,例如为光学、磁或电传感器形式。在最简单的例子中,其也可是电触头或开关。在一些实施例中出于安全原因优选至少两个单独的传感器检测存储盒关于装填台的靠近,以实现一定的冗余。同样可适于使用多个传感器以检测取向。
管状部分48的供给开口56被连接到供给装置60的供给软管62。供给装置60包括静止供给容器64,用于接收多个结合元件28。而且,供给装置60包括分离装置66,结合元件在该分离装置66中被分离。最后,供给装置60包括运送装置,特别是压缩空气组件68形式的。结合元件28可被通过压缩空气组件68运送通过供给软管62到装填台52,如图1中示意性所示。这里可首先通过压缩空气组件68单独将元件运送到中间位置,更准确地,优选在结合元件已经通过结合工具20结合的任何时候。只要接收部分34被清空,则同时可用量的结合元件28可被通过装填台46在一个步骤中一个紧接一个地供给到接收部分34中而不停止。
而且,结合设备10包括控制装置70。控制装置70设计用于控制结合设备10的各个单独的单元和单独的过程。而且,控制装置70还可任选地用于提供能量。例如,显示出控制装置70被连接到传感器装置58。而且,控制装置70设计用于致动气体封堵件致动器。而且,控制装置70优选同样设计用于根据限定程序控制操纵单元14。而且,控制装置70还连接到结合工具20,并且例如设计用于致动冲头24。这里,控制装置70可通过线缆装置连接到操纵单元14和/或结合头12。而且,控制装置70可被通过线缆装置(特别是单独的传感器线缆形式)连接到装填台46。
结合设备10优选被如下操作。这里假设了这样的状态,其中多个结合元件28被接收在接收部分34中。这里,操纵单元14将结合头12移动到结合位置,在该结合位置中,待连接到彼此的工件被布置在冲头24和冲模26之间。随后,结合元件28被从接收部分34移除,如由箭头在图1中示意性标示的。该移除可手动进行,但是可优选通过装载装置进行,该装载装置被例如通过控制装置70致动。
首先,冲头24被移动,以进行实际的结合过程。随后,冲头24运动回到其初始位置中,并且该结合头12被移动到下一个结合位置中,等。接收部分34中一旦不存在结合元件28或仅存在少量结合元件28,则结合头12被移动到装填台46。这里,位于接收部分34中的结合元件28的数量可通过传感器装置监测。但是,优选接收部分34中的结合元件28的数量总是通过控制器已知,所述控制器在控制装置70中计数。
一旦存储盒板已经接近装填台板52,并且出口开口50与接收部分34的入口开口36对准,则气体封堵件致动器被致动,以打开气体封堵件40。随后,结合元件28或多个结合元件28通过压缩空气组件68不受分离装置66(或缓冲存储部)阻挡地被运送到接收部分34中,也就是说以不受阻挡方式通过供给软管62和管状部分48。
接收部分34一旦被再次填充,则气体封堵件被通过气体封堵件致动器再次闭合,以实现气体隔绝,这足以使得可将结合元件进一步通过压缩气体运送。
随后,结合头12从装填台46运动离开,并且再次执行其他结合操作。
后图显示了结合设备或供给装置和存储盒装置的替代实施例,其总体在结构和操作方法方面对应于图1的结合设备10的对应元件。因此相似的元件标示相似的附图标记。下文中,将主要说明不同之处。
图2中所示的结合设备10'的实施例包括装填台46',其中管状部分48关于装填台板52的下侧突出。具有定心架76的定中心辅助装置74关于管状部分48的该突出部分同中心地固定在装填台板52上。定心架76具有多个腹板78,多个腹板78可径向偏斜,并且共同围成圆锥形状。在径向未延伸状态下,定心架76的自由端的外直径小于入口开口36的直径。而且,定心架76的自由端的内直径小于管状部分48的内直径。
图2在这里显示了伸入到插入部分38中而没有与其接触的定心架76的自由端。
当结合元件被供给通过管状部分48时,结合元件离开出口开口50。这里,出口开口50被与存储盒装置32'的入口开口36间隔开。在该自由飞行阶段过程中,结合元件从内侧抵靠定心架76的腹板78经过,并且径向地向外侧偏斜所述腹板78,其结果是,结合元件被在其自由飞行阶段中定中心,直到其被传送到插入部分38中。
而且,在该实施例中可防止结合元件在出口开口50和入口开口36之间脱离。
而且,定心架76可在对准位置的引导期间被用作取向辅助装置。而且,由于通过定心架76的定心作用,在对准位置中略不准确的定位可被接受。
图3显示了结合设备10”的又一个实施例。在这里,管状部分48再次相对于装填台板52的下侧突出。在图3中所示的对准位置中,管状部分的自由端被定位为出口开口50直接位于入口开口上方。这里,入口开口36的直径优选至少略微大于管状部分48的外直径。
这里,管状部分48和存储盒装置32”优选不彼此接触,但是可彼此接触。在该实施例中,优选操纵单元14通过定位辅助装置编程。
图4和5显示了结合设备10”'的又一实施例。在该实施例中,存储盒32”'在插入部分38的上方具有径向引导部分80,该径向引导部分80以平面视图显示在图5中。径向引导部分80包括接收部82,其在平面视图中为U形形状,并且管状部分48的凸出部分可沿插入方向84插入其中。
这里,U形接收部82可通过没有更详细标示的漏斗部分移动得更靠近。在该实施例中,管状部分48优选通过供给软管的略微柔韧的软管部分形成。在操纵单元14的引导过程中,不准确性可通过径向引导部分80补偿。
径向引导部分80,其侧向敞开,可包括U形或V形接收部82。

Claims (12)

1.一种用于供给结合元件(28)到结合工具(20)的方法,该结合工具(20)可通过可编程操纵单元(14)移动,并且用于接收至少一个结合元件(28)的存储盒(32)安装在该结合工具(20)上,所述方法具有以下步骤:
将存储盒(32)移动到装填台(46),所述装填台(46)具有管状部分(48),所述管状部分(48)具有出口开口(50);
将存储盒(32)的入口开口(36)相对于所述出口开口(50)取向;
将至少一个结合元件(28)运送到管状部分(48),其结果是,至少一个结合元件经过管状部分(48)、出口开口(50)和入口开口(36)进入存储盒(32)中,
其特征在于
在取向步骤中,存储盒(32)相对于出口开口(50)以这样的方式取向:在进行运送步骤时,存储盒(32)与装填台(46)间隔开。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,插入部分(38)形成在存储盒(32)的入口开口(36)和接收部分(34)之间,所述插入部分(38)从所述接收部分(34)朝向所述入口开口(36)加宽,其结果是,结合元件(28)在进入所述存储盒(32)中期间被定中心。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,定中心辅助装置(74)围绕出口开口(50)同中心地布置在装填台(46)中,所述定中心辅助装置(74)在操纵单元(14)的引导操作过程中用作取向辅助装置,以引导取向位置,和/或所述定中心辅助装置(74)将结合元件(28)在自由飞行阶段过程中在出口开口(50)和入口开口(36)之间定中心。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在运送步骤过程中,所述定中心辅助装置(74)没有接触地伸入到所述插入部分(38)中。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述结合元件(28)被通过压缩空气供给到装填台(46),并且没有停止地被运送通过出口开口(50)和入口开口(36)进入存储盒(32)中。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,侧向敞开的径向引导部分(80)被布置在入口开口(36)的区域中或出口开口(50)的区域中,装填台(46)的管状部分(48)或存储盒(32)的管状部分可沿横向于运送方向的方向插入所述径向引导部分(80)中,以相对于装填台(46)将存储盒定中心。
7.一种用于通过结合元件(28)结合的结合设备,特别是用于执行根据权利要求1到6中的一项所述的方法的结合设备,具有
结合工具(20),其可通过可编程操纵单元(14)移动;
存储盒(32),其被安装在结合工具(20)上,用于接收至少一个结合元件(28),所述存储盒(32)具有入口开口(36);
装填台(46),其具有管状部分(48),管状部分(48)具有出口开口(50),所述结合元件(28)可通过所述管状部分(48)被供给到存储盒(32),
其特征在于
所述结合设备(10)被建立用于在存储盒(32)的入口开口(36)与装填台(46)的出口开口(50)对准时,在存储盒(32)和装填台(46)彼此不接触的情况下将结合元件(28)从装填台(46)运送到存储盒(32)中。
8.根据权利要求7所述的结合设备,其特征在于,所述装填台(46)具有定中心辅助装置(74),其被围绕出口开口(50)同中心地布置。
9.根据权利要求8所述的结合设备,其特征在于,所述定中心辅助装置(74)具有定心架(76),该定心架(76)包括多个腹板(78),所述多个腹板(78)可径向偏斜,并且一起形成锥形形状。
10.根据权利要求7到9中的一项所述的结合设备,其特征在于,所述存储盒(32)在存储盒(32)的入口开口(36)和接收部分(34)之间具有插入部分(38),所述插入部分(38)从所述接收部分(34)朝向所述入口开口(36)加宽,其结果是,结合元件(28)在进入所述存储盒(32)中期间被定中心。
11.根据权利要求10所述的结合设备,其特征在于,所述装填台(46)具有定中心辅助装置(74),所述定中心辅助装置(74)围绕出口开口(50)同中心地形成,并且沿出口方向锥形地渐缩,定中心辅助装置(74)的自由端的直径和入口开口(36)的直径D1以这样的方式彼此适配:定中心辅助装置(74)可至少部分地伸入到所述插入部分(38)中。
12.根据权利要求7的前序部分所述的结合设备,其特征在于,侧向敞开的径向引导部分(80)被布置在入口开口(36)的区域中或出口开口(50)的区域中,装填台(46)的管状部分(48)或存储盒的管状部分可沿横向于运送方向的方向(84)插入所述径向引导部分(80)中,以相对于装填台(46)将存储盒(32)定中心。
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