CN104128923B - 一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置，是用于手动托盘车车架定位装夹的全自动机械装置，其特征在于：所述搬运装置设有货叉定位模块、货叉夹紧模块、长轴套装夹模块和搬运机械手机械接口。本发明从机电一体化设计思想出发，根据手动托盘车车架的特点，为手动托盘车车架的自动化定位装夹提供了一套切实可行的解决方案；本发明具有柔性化特点，满足多种规格的手动托盘车车架的定位与装夹，提高了整套装置的利用率，配合专用搬运机械手之后，可实现多种规格的手动托盘车车架的上下料、变位翻转以及码垛的自动化，使用快捷方便，定位装夹更加精准可靠，提高了生产效率，降低了劳动强度，具有良好的性价比。
Description
技术领域
本发明涉及一种搬运装置，尤其涉及一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置，用于手动托盘车车架定位装夹的全自动机械装置。
背景技术
手动托盘车是简便、有效的物流搬运设备，广泛应用于车间、仓库、车站、港口、机场等国民经济部门，是装卸、短距离运输的高效设备。随着经济、物流业的快速发展，手动托盘车已出现持续的供不应求的局面。我国是手动托盘车制造与消费大国，但目前生产模式仍为劳动密集型，技术含量低、附加值低。随着劳动力成本上升、人民币升值等因素的恶化，我国低成本的优势将逐渐丧失。因此如何加快手动托盘车生产技术改造，实现手动托盘车自动化生产已迫在眉睫。
手动托盘车的车架是由十八个零部件构成，绝大部分零部件为异型钣金件，手动托盘车的车架示意图如附图7所示。由于应用场合的不同，手动托盘车有多个规格，各种规格的高度基本一致，但长度和宽度各不相同。目前手动托盘车车架焊接加工主要是采用焊接机器人主焊+人工补焊的方式。主焊工序是用专用的装夹设备将工件定位装夹后，再由焊接机器人进行自动焊接。主焊工序结束之后，手动托盘车车架就已经基本成形了。对于一些空间位置有限、难以采用焊接机器人进行自动焊接的焊缝，需采用人工补焊的方式完成。所以在主焊工序结束之后，需人工将手动托盘车车架搬运到补焊工位进行补焊。在补焊过程中，工人需不断翻转重量为30kg～40kg左右手动托盘车车架才能完成补焊工作，劳动强度非常巨大。焊接完之后，也需人工将手动托盘车车架搬运到物料架，并进行码垛，以便后续的装配、喷涂等工序。
可见，目前手动托盘车车架的上下料、补焊以及码垛存在以下的局限性：1)手动托盘车车架的上下料、补焊以及码垛均由工人手动操作实现，生产效率低下，不能适应自动化生产的要求。2)劳动强度大。手动托盘车车架的外形不规则，宽度超过0.5米，最长长度一般超过1.2米，重量约为30～40kg左右，每个操作人员每天需搬运、翻转补焊并且码垛上百个手动托盘车车架。3)工作环境恶劣。手动托盘车焊接加工一般采用CO2气体保护焊，焊接过程中产生的废气、尘屑等严重危害焊接工人的身体健康。4)劳动密集型生产，招工和管理困难。目前，手动托盘车车架的上下料、补焊以及码垛的生产模式为劳动密集型，随着中国劳动力成本上升、人民币升值以及环境、资源瓶颈等因素恶化，中国低成本的优势将逐步消失，出现招工和管理困难，难以按时完成订单任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置，可以实现手动托盘车车架的柔性定位装夹，配合搬运机械手使用这种装置，就能极大简化手动托盘车车架的上下料、补焊及码垛过程，满足自动化生产需求。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置，其特征在于：所述搬运装置设有货叉定位模块、货叉夹紧模块、长轴套装夹模块和搬运机械手机械接口。
作为改进，所述货叉定位模块包括一块底板、两块货叉上平面定位块和四块货叉内侧面定位块；所述平面定位块分别对称地设置在底板下平面的两侧；所述货叉内侧面定位块分别两两左右对称地设置在底板的下平面上，且每一侧的货叉内侧面定位块都安装在同一直线上并与对称轴平行。
作为改进，所述货叉夹紧模块为两个，分别左右对称地安装在底板上平面的下侧，每个货叉夹紧模块均是由调整部分和夹紧部分组成，调整部分包括一根定位座直线导轨和一个货叉夹紧定位座，所述定位座直线导轨通过螺钉固定在底板上平面，并且与底板的下侧边平行，所述货叉夹紧定位座安装在所述定位座直线导轨上，并且通过螺钉固定在底板上，并可根据手动托盘车车架的宽度，沿着定位座直线导轨进行调整；夹紧部分包括一个货叉夹紧气缸、一个货叉夹紧气缸座、一根货叉夹紧连杆、一个货叉夹紧滑台、一根货叉夹紧直线导轨、一根货叉夹紧杆和一块货叉夹紧直线导轨滑块；其中货叉夹紧直线导轨通过螺钉固定在货叉夹紧定位座上，并且与定位座直线导轨平行；所述货叉夹紧直线导轨滑块安装在货叉夹紧直线导轨上；货叉夹紧滑台固定在货叉夹紧直线导轨滑块上；货叉夹紧杆固定在货叉夹紧滑台下平面上，且其钩槽上上有一个台阶，钩槽方向朝向底板中心；货叉夹紧气缸座垂直安装在货叉夹紧定位座靠底板中心一侧上，且安装方向与货叉夹紧直线导轨垂直；货叉夹紧气缸固定在货叉夹紧气缸座靠近底板中心一侧；货叉夹紧连杆一端通过螺纹连接固定在货叉夹紧气缸的气缸杆上，另一端嵌在货叉夹紧滑台的凹槽里。
再改进，所述长轴套装夹模块安装在底板上平面的上侧，包括一个长轴套夹紧气缸、一个长轴套夹紧气缸座、一块左滑台定位块、两块挡块、一个长轴套夹紧左滑台、一根长轴套夹紧直线导轨、两个长轴套夹紧杆、两个长轴套定位头、一个长轴套夹紧右滑台、一块右滑台定位块、一根长轴套夹紧连杆和四块长轴套夹紧直线导轨滑块；其中长轴套夹紧直线导轨安装在底板上平面上侧，且与上侧边平行；长轴套夹紧直线导轨滑块安装在长轴套夹紧直线导轨上；长轴套夹紧左滑台安装在左侧的两块长轴套夹紧直线导轨滑块上；长轴套夹紧右滑台安装在右侧的两块长轴套夹紧直线导轨滑块上；两根长轴套夹紧杆分别安装在长轴套夹紧左滑台的左端和长轴套夹紧右滑台的右端；两个长轴套定位头分别安装在两个长轴套夹紧杆的末端，且这两个长轴套定位头在同一轴线上，与长轴套夹紧直线导轨平行；所述挡块为“凹”字形，分别安装在底板上平面的左右两侧靠近长轴套夹紧右滑台和长轴套夹紧左滑台的位置，挡块安装在同一直线上，且安装方向与长轴套夹紧直线导轨平行；左滑台定位块和右滑台定位块分别固定在长轴套夹紧左滑台和长轴套夹紧右滑台上；左滑台定位块位于左侧挡块的凹槽内；右滑台定位块位于右侧挡块的凹槽内；长轴套夹紧气缸座固定在长轴套夹紧左滑台上平面；长轴套夹紧气缸固定在长轴套夹紧气缸座靠近中心一侧；长轴套夹紧连杆一端通过螺纹连接固定在长轴套夹紧气缸的气缸杆上，另一端嵌在右滑台定位块的凹槽里。
最后，所述搬运机械手机械接口包括一个连接盘安装座和一块机械手连接盘；连接盘安装座通过螺钉架架空设置在长轴套夹紧气缸的正上方；机械手连接盘为圆形，固定在连接盘安装座上平面的中心，并在其盘面上呈圆周分布有数个通孔。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、有三个气缸可以完成手动托盘车车架的夹紧和放松操作，与六自由度搬运机械手连接之后，就能实现手动托盘车车架上下料、变位翻转以及码垛的自动化，从而提高了生产效率，降低了劳动强度；
2、具有柔性化特点，满足多种规格的手动托盘车车架的定位与装夹，提高了整套装置的利用率。本发明中的货叉定位模块、货叉夹紧模块和长轴套装夹模块都能根据手动托盘车车架的宽度而进行相应的调整。同时专门设计的货叉夹紧杆适用于不同厚度手动托盘车车架的装夹；
3、根据手动托盘车车架的自身特点，选择两个长轴套孔和两个货叉上平面作为定位基准，专门设计了长轴套定位头和货叉上平面定位块，使定位装夹更加精准可靠。
4、从机电一体化设计思想出发，根据手动托盘车车架的特点，为手动托盘车车架的自动化定位装夹提供了一套切实可行的解决方案；
本发明配合专用搬运机械手之后，可实现多种规格的手动托盘车车架的上下料、变位翻转以及码垛的自动化，使用快捷方便，提高了生产效率，降低了劳动强度，具有良好的性价比。
附图说明
图1是机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置的俯视图；
图2是机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置的主视图；
图3是图2中B区域的局部放大视图；
图4是图2沿A-A线的剖视图；
图5是机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置的后视图；
图6是机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置的仰视图；
图7是手动托盘车车架示意图；
图中：1、货叉夹紧气缸，2、货叉夹紧气缸座，3、货叉夹紧连杆，4、货叉夹紧滑台，5、货叉夹紧直线导轨，6、定位座直线导轨，7、货叉夹紧定位座，8、底板，9、连接盘安装座，10、机械手连接盘，11、货叉夹紧杆，12、货叉夹紧直线导轨滑块，13、长轴套夹紧气缸，14、长轴套夹紧气缸座，15、左滑台定位块，16、挡块，17、长轴套夹紧左滑台，18、长轴套夹紧直线导轨，19、长轴套夹紧杆，20、长轴套定位头，21、长轴套夹紧右滑台，22、右滑台定位块，23、长轴套夹紧连杆，24、长轴套夹紧直线导轨滑块，25、货叉上平面定位块，26、货叉内侧面定位块，27、货叉，28、长轴套。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置，该搬运装置设置有货叉定位模块、货叉夹紧模块、长轴套装夹模块和搬运机械手机械接口。
货叉定位模块是用于货叉27的定位，包括一块底板8，两块货叉上平面定位块25和四块货叉内侧面定位块26；两块货叉上平面定位块25分别通过2个M8螺钉左右对称地固定在底板8下平面的两侧上；四块货叉内侧面定位块26分别通过4个M8螺钉固定在底板8的下平面上；其中，两块货叉内侧面定位块26安装在左侧，另外两块货叉内侧面定位块26安装在右侧，两两左右对称，而且每一侧的货叉内侧面定位块26都安装在同一直线上并与对称轴平行；根据手动托盘车车架的三种宽度，货叉内侧面定位块26可以进行相应的调整。
货叉夹紧模块为左右两个，是用于货叉27的夹紧，两个货叉夹紧模块左右对称地安装在底板8上平面的下侧；以左下侧为例，货叉夹紧模块是由调整部分和夹紧部分组成；调整部分包括一根定位座直线导轨6和一个货叉夹紧定位座7；定位座直线导轨6通过4个M6螺钉固定在底板8上平面，并且与底板8的下侧边平行；货叉夹紧定位座7安装在定位座直线导轨6上，并且通过4个M6螺钉固定在底板8上；根据手动托盘车车架的三种宽度，货叉夹紧定位座7可以沿着定位座直线导轨6进行相应的调整；夹紧部分包括一个货叉夹紧气缸1、一个货叉夹紧气缸座2、一根货叉夹紧连杆3、一个货叉夹紧滑台4、一根货叉夹紧直线导轨5、一根货叉夹紧杆11和一块货叉夹紧直线导轨滑块12；货叉夹紧直线导轨5通过3个M5螺钉固定在货叉夹紧定位座7上，并且与定位座直线导轨6平行；货叉夹紧直线导轨滑块12安装在货叉夹紧直线导轨5上；货叉夹紧滑台4通过4个M5螺钉固定在货叉夹紧直线导轨滑块12上；货叉夹紧杆11通过4个M8螺钉固定在货叉夹紧滑台4下平面上；货叉夹紧杆11钩槽方向朝向底板8中心，且钩槽上有一个台阶；货叉夹紧气缸座2通过2个M8螺钉垂直安装在货叉夹紧定位座7靠底板8中心一侧上，且安装方向与货叉夹紧直线导轨5垂直；货叉夹紧气缸1通过4个M5螺钉固定在货叉夹紧气缸座2靠底板8中心一侧；货叉夹紧连杆3一端通过螺纹连接固定在货叉夹紧气缸1的气缸杆上，另一端嵌在货叉夹紧滑台4的凹槽里。
长轴套装夹模块是用于长轴套28的装夹，长轴套装夹模块安装在底板8上平面的上侧，包括一个长轴套夹紧气缸13、一个长轴套夹紧气缸座14、一块左滑台定位块15、两块挡块16、一个长轴套夹紧左滑台17、一根长轴套夹紧直线导轨18、两个长轴套夹紧杆19、两个长轴套定位头20、一个长轴套夹紧右滑台21、一块右滑台定位块22、一根长轴套夹紧连杆23和四块长轴套夹紧直线导轨滑块24；长轴套夹紧直线导轨18通过8个M5螺钉安装在底板8上平面上侧，且与上侧边平行；四块长轴套夹紧直线导轨滑块24安装在长轴套夹紧直线导轨18上；长轴套夹紧左滑台17通过8个M6螺钉安装在左侧的两块长轴套夹紧直线导轨滑块24上；长轴套夹紧右滑台21通过8个M6螺钉安装在右侧的两块长轴套夹紧直线导轨滑块24上；两根长轴套夹紧杆19分别通过4个M8螺钉安装在长轴套夹紧左滑台17的左端和长轴套夹紧右滑台21的右端；两个长轴套定位头20分别安装在两个长轴套夹紧杆19的末端，且这两个长轴套定位头20在同一轴线上，与长轴套夹紧直线导轨18平行；根据手动托盘车车架的三种宽度，三种对应规格的长轴套定位头20和长轴套夹紧杆19可供选择；两块“凹”字形挡块16分别通过4个M6螺钉安装在底板8上平面的左右两侧；挡块16安装在同一直线上，且安装方向与长轴套夹紧直线导轨18平行；两个挡块16的安装位置分别靠近长轴套夹紧右滑台21和长轴套夹紧左滑台17；左滑台定位块15和右滑台定位块22分别通过2个M6螺钉固定在长轴套夹紧左滑台17和长轴套夹紧右滑台21上；左滑台定位块15位于左侧挡块16的凹槽内；右滑台定位块22位于右侧挡块16的凹槽内；长轴套夹紧气缸座14通过4个M8螺钉固定在长轴套夹紧左滑台17上平面；长轴套夹紧气缸13通过4个M8螺钉固定在长轴套夹紧气缸座14靠近中心一侧；长轴套夹紧连杆23一端通过螺纹连接固定在长轴套夹紧气缸13的气缸杆上，另一端嵌在右滑台定位块22的凹槽里。
搬运机械手机械接口是用于与搬运机械手的可靠连接，包括一个连接盘安装座9和一块机械手连接盘10；连接盘安装座9通过10个M8螺钉架架空在长轴套夹紧气缸13正上方；圆形的机械手连接盘10通过2个M10螺钉固定在连接盘安装座9上平面的中心；机械手连接盘10上圆周分布着10个φ12通孔。
如图3所示，为了适用于两种厚度的手动托盘车车架的抓取，货叉夹紧杆11的钩槽上设计了一个台阶。如图4所示，两块挡块16对长轴套夹紧左滑台17和长轴套夹紧右滑台21有限位作用。
在装夹之前，要根据手动托盘车车架的规格进行相应的调整：如图1所示，将两块货叉夹紧定位座7分别调整到底板8的相应位置；如图4所示，分别在长轴套夹紧左滑台17的左端和长轴套夹紧右滑台21的右端更换上相应规格的长轴套夹紧杆19和长轴套定位头20；如图6所示，分别将四块货叉内侧面定位块26调整到底板8的相应位置。然后将机械手连接盘10固定到搬运机械手末端，最后，控制系统控制电磁阀，将货叉夹紧气缸1和长轴套夹紧气缸13的气缸杆伸出。
本发明的实施过程：
如图1、2、4、5、6和、7所示，首先，改变搬运机械手位姿，将本发明的柔性搬运装置运动向手动托盘车车架进行定位：两块货叉上平面定位块25分别贴在手动托盘车车架的两个货叉27的上平面；两个长轴套定位头20与长轴套28在同一轴线；四块货叉内侧面定位块26都分别贴在两个货叉27的内侧面上；接着，控制电磁阀，将货叉夹紧气缸1和长轴套夹紧气缸13的气缸杆缩回；两个货叉夹紧滑台4向中间运动，带动两根货叉夹紧杆11夹紧货叉27；长轴套夹紧左滑台17和长轴套夹紧右滑台21向中间移动，带动长轴套定位头20夹紧长轴套28。
然后，搬运机械手将手动托盘车车架从主焊工位搬运到补焊工位，配合补焊机器人的焊接动作进行变位翻转。补焊完成后，搬运机械手就将手动托盘车车架从补焊工位搬运到成品料架。控制电磁阀，将货叉夹紧气缸1和长轴套夹紧气缸13的气缸杆伸出，松开货叉27和长轴套28。最后，搬运机械手返回到初始位姿，等待下一次命令输入。
本发明的设计原理：
首先，本发明采用自动化设计技术，完成整个装置的机电一体化设计。本发明针对手动托盘车车架的结构特点和焊接加工工艺要求，选择两个长轴套孔和两个货叉27上表面作为定位基准，并采用了三个气缸，以实现夹紧和放松的自动化，完全排除了人为因素的影响。同时，设计了一个专用的机械接口，用于与搬运机械手稳定可靠连接，本发明和搬运机械手配合使用，就能实现手动托盘车车架上下料、变位翻转以及码垛的自动化，有效地提高了生产效率、降低了劳动强度。
其次，采用了模块化设计方法，降低设计复杂度，使得设计、调试和维护简单化。本发明设计了定位模块、货叉夹紧模块和长轴套装夹模块，分别用以实现货叉27定位，货叉27夹紧和长轴套28装夹。
第三，采用了柔性化设计方法，满足多种规格的手动托盘车车架的定位与装夹，提高了整套装置的利用率。本发明中的货叉定位模块、货叉夹紧模块和长轴套装夹模块都能根据手动托盘车车架的宽度而进行相应的调整，同时专门设计的货叉夹紧杆适用于不同厚度手动托盘车车架的装夹。
最后，采用了轻量化小型化设计。本发明在满足功能实现和刚度要求的前提下，对构件形状、尺寸以及布局进行了优化，进一步减轻自重，使得装置更加小巧轻便。
Claims (4)
1.一种机械手专用的手动托盘车车架柔性搬运装置，其特征在于：所述搬运装置设有货叉定位模块、货叉夹紧模块、长轴套装夹模块和搬运机械手机械接口；
所述货叉定位模块包括一块底板(8)、两块货叉上平面定位块(25)和四块货叉内侧面定位块(26)；所述货叉上平面定位块(25)分别对称地设置在底板(8)下平面的两侧；所述货叉内侧面定位块(26)分别根据架体的宽度可调整地呈两两左右对称地设置在底板(8)的下平面上，且每一侧的货叉内侧面定位块(26)都安装在同一直线上并与对称轴平行。
2.根据权利要求1所述的手动托盘车车架柔性搬运装置，其特征在于：所述货叉夹紧模块为两个，分别左右对称地安装在底板(8)上平面的下侧，每个货叉夹紧模块均是由调整部分和夹紧部分组成，调整部分包括一根定位座直线导轨(6)和一个货叉夹紧定位座(7)，所述定位座直线导轨(6)固定在底板(8)上平面，并且与底板(8)的下侧边平行，所述货叉夹紧定位座(7)安装在所述定位座直线导轨(6)上，所述货叉夹紧定位座(7)可根据架体的宽度，沿着定位座直线导轨(6)进行调整；夹紧部分包括一个货叉夹紧气缸(1)、一个货叉夹紧气缸座(2)、一根货叉夹紧连杆(3)、一个货叉夹紧滑台(4)、一根货叉夹紧直线导轨(5)、一根货叉夹紧杆(11)和一块货叉夹紧直线导轨滑块(12)；其中货叉夹紧直线导轨(5)通过螺钉固定在货叉夹紧定位座(7)上，并且与定位座直线导轨(6)平行；所述货叉夹紧直线导轨滑块(12)安装在货叉夹紧直线导轨(5)上；货叉夹紧滑台(4)固定在货叉夹紧直线导轨滑块(12)上；货叉夹紧杆(11)固定在货叉夹紧滑台(4)下平面上，且其钩槽上设有一个台阶，钩槽方向朝向底板(8)中心；货叉夹紧气缸座(2)垂直安装在货叉夹紧定位座(7)靠底板(8)中心一侧上，且安装方向与货叉夹紧直线导轨(5)垂直；货叉夹紧气缸(1)固定在货叉夹紧气缸座(2)靠底板(8)中心一侧；货叉夹紧连杆(3)一端通过螺纹连接固定在货叉夹紧气缸(1)的气缸杆上，另一端嵌在货叉夹紧滑台(4)的凹槽里。
3.根据权利要求1所述的手动托盘车车架柔性搬运装置，其特征在于：所述长轴套装夹模块安装在底板(8)上平面的上侧，包括一个长轴套夹紧气缸(13)、一个长轴套夹紧气缸座(14)、一块左滑台定位块(15)、两块挡块(16)、一个长轴套夹紧左滑台(17)、一根长轴套夹紧直线导轨(18)、两个长轴套夹紧杆(19)、两个长轴套定位头(20)、一个长轴套夹紧右滑台(21)、一块右滑台定位块(22)、一根长轴套夹紧连杆(23)和四块长轴套夹紧直线导轨滑块(24)；其中长轴套夹紧直线导轨(18)安装在底板(8)上平面上侧，且与上侧边平行；长轴套夹紧直线导轨滑块(24)安装在长轴套夹紧直线导轨(18)上；长轴套夹紧左滑台(17)安装在左侧的两块长轴套夹紧直线导轨滑块(24)上；长轴套夹紧右滑台(21)安装在右侧的两块长轴套夹紧直线导轨滑块(24)上；两根长轴套夹紧杆(19)分别安装在长轴套夹紧左滑台(17)的左端和长轴套夹紧右滑台(21)的右端；两个长轴套定位头(20)分别安装在两个长轴套夹紧杆(19)的末端，且这两个长轴套定位头(20)在同一轴线上，与长轴套夹紧直线导轨(18)平行；所述挡块(16)为“凹”字形，分别安装在底板(8)上平面的左右两侧靠近长轴套夹紧右滑台(21)和长轴套夹紧左滑台(17)的位置，挡块(16)安装在同一直线上，且安装方向与长轴套夹紧直线导轨(18)平行；左滑台定位块(15)和右滑台定位块(22)分别固定在长轴套夹紧左滑台(17)和长轴套夹紧右滑台(21)上；左滑台定位块(15)位于左侧挡块(16)的凹槽内；右滑台定位块(22)位于右侧挡块(16)的凹槽内；长轴套夹紧气缸座(14)固定在长轴套夹紧左滑台(17)上平面；长轴套夹紧气缸(13)固定在长轴套夹紧气缸座(14)靠近中心一侧；长轴套夹紧连杆(23)一端通过螺纹连接固定在长轴套夹紧气缸(13)的气缸杆上，另一端嵌在右滑台定位块(22)的凹槽里。
4.根据权利要求1所述的手动托盘车车架柔性搬运装置，其特征在于所述搬运机械手机械接口包括一个连接盘安装座(9)和一块机械手连接盘(10)；连接盘安装座(9)通过螺钉架架空设置在长轴套夹紧气缸(13)的正上方；机械手连接盘(10)为圆形，固定在连接盘安装座(9)上平面的中心，并在其盘面上呈圆周分布有数个通孔。
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2013
- 2013-05-03 CN CN201310159114.6A patent/CN104128923B/zh active Active
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