CN104259295B - 车门柱板工件冲压生产线及其机械手臂 - Google Patents
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Abstract
提供一种车门柱板工件冲压生产线及其机械手臂,多台压力机(2)沿一条直线等距离排列,每副冲压模具(3)均同时设置该柱板外板腔位与内板腔位,一横杆(4)穿越整条车门柱板冲压生产线,横杆(4)在竖向驱动机构驱动下可上下移动,该横杆(4)外套装滑套(5),滑套(5)在横向驱动机构驱动下可沿该横杆(4)左右往返移动,该滑套(5)在每台压力机(2)的左侧与右侧位置处均连接机械手臂(6),用于同时抓取并移动各自所处位置的车门柱板外板与内板工件(1);左端设置均布多个台板(9)的转盘(8),台板(9)上设置内外板工件搁置架(10);大大提高了车门柱板的冲切自动化程度与冲切生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种车门柱板工件冲压生产线及其机械手臂。
背景技术
小汽车的车门柱板包括前门A柱外板与前门A柱内板、前门B柱外板与前门B柱内板、后门B柱外板与后门B柱内板、后门C柱外板与后门C柱内板,一般随侧围呈弧形,目前一般系金属带料经连续滚压而成,弧形也在滚压时形成;并在滚压下线前切断成待冲压的工件,再经多道冲压工序后成为可组装成小汽车的前后两侧门框的零件。如图1、图2所示分别为一款小汽车的后门B柱外板与后门B柱内板,以上4种车门柱板的外板与内板均组成在一起作为可组装成小汽车门框的部件。另外,由于某些车门柱板结构自身结构的需要,某些部位需要弧形凹面朝上进行冲压,而另外某些部位需要弧形凹面朝下进行冲压。
现有技术以上4种车门柱板的外板与内板均需分别经多道工序完成冲压加工,需开发的冲压模具数量众多,配备数量众多的压力机与冲压操作人员,作业自动化程度、生产效率、冲压质量一直难以有效突破;而且冲压操作,只要是采用传统的由人工完成在压力机中的工件送取工作的操作方式,操作者人身安全就难以控制,往往事故频发。
本发明正是解决此问题。本发明专利申请人基于为了解决上述车门柱板工件冲压实际问题,进行深入研究与设计,进而获得本发明成果,以利为更多的类似技术问题提供可行的解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状,提供一种车门柱板工件冲压生产线及其机械手臂方案。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种用于抓取并移动车门柱板工件(1)的机械手臂(6),包括一条主臂(22),该主臂(22)的一端设置用于固定连接的固定块(23),其特征在于,所述主臂(22)的中部与另一端部各自设置与该主臂(22)垂直的横臂(24),每条横臂(24)分为左横臂(24)与右横臂(24),每个左横臂(24)或右横臂(24)至少设置一条竖直杆(25),每条竖直杆(25)下端设置真空吸盘(7)。
所述真空吸盘(7)设置在可沿竖直杆(25)上下滑动的滑动套(26)下方,所述竖直杆(25)外套装受压弹簧(27)。
所述主臂(22)沿其长度方向设置用于调节横臂(24)位置的主臂长槽(28),每个左横臂(24)或右横臂(24)也沿其长度方向设置用于调节竖直杆(25)位置的横臂长槽(29)。
所述主臂长槽(28)为2条,所述左横臂(24)与右横臂(24)的固定端各自固定在主臂长槽(28)的相应位置。
一种车门柱板工件(1)冲压生产线,包括多台压力机(2),所述车门柱板为小汽车前门A柱外板与前门A柱内板、前门B柱外板与前门B柱内板、后门B柱外板与后门B柱内板、后门C柱外板与后门C柱内板的其中任何一种组合,其特征在于,所述多台压力机(2)从第一台压力机(2)至第N台压力机(2)沿一条直线等距离排列,按该柱板工件(1)冲压顺序依次配置该车门柱板工件(1)的第一副冲压模具(3)至第N副冲压模具(3),每副冲压模具(3)均同时设置该柱板外板腔位与内板腔位,一横杆(4)穿越整条所述车门柱板冲压生产线,横杆(4)在竖向驱动机构驱动下可上下移动,该横杆(4)外套装滑套(5),滑套(5)在横向驱动机构驱动下可沿该横杆(4)左右往返移动,该滑套(5)在每台压力机(2)的左侧与右侧位置处均固定连接如上所述的机械手臂(6),用于同时抓取并移动各自所处位置的车门柱板外板与内板工件(1);第一台压力机(2)左端设置用于提供工件(1)的转盘(8),该转盘(8)沿其圆周方向均布多个台板(9),每个台板(9)上设置用于搁置该车门柱板外板与内板工件(1)的搁置架(10);每二台压力机(2)之间设置工件搁置台(11),工件搁置台(11)也设置台板(9),台板(9)上也设置用于搁置该车门柱板外板与内板工件(1)的搁置架(10)。
所述横向驱动机构包括第一伺服电机(12)及其驱动的同步带轮(31)与同步带(32),同步带(32)中间段绕在同步带轮(31)上,其左段与右段分别经定位轮(33)与所述滑套(5)连接;竖向驱动机构包括第二伺服电机(13)与由该第二伺服电机(12)驱动的转轴(14),该转轴(14)与所述横杆(4)平行设置,穿越整条所述车门柱板冲压生产线,每台压力机(2)左右两侧分别设置用于安装固定所述横杆(4)与转轴(14)的立柱(15),每个立柱(15)上方设置蜗轮蜗杆机构,转轴(14)与其蜗轮(16)固定连接,所述横杆(4)与其蜗杆(17)固定连接。
所述每个立柱(15)上方还增设辅助气缸,辅助所述横杆(4)实现准确的上下移动,其活塞杆连接所述横杆(4);所述第一伺服电机(12)及其曲柄滑块机构、第二伺服电机(13)均位于所述车门柱板工件(1)冲压生产线的右尾端,并置于同一箱体(21)内,其中第一伺服电机(12)及其曲柄滑块机构位于该箱体(21)上方,第二伺服电机(13)位于该箱体(21)下方。
在其中二台所述压力机(2)之间的工件搁置台(11)的其中一侧针对其中一个车门柱板工件(1)设置第一工件翻转机构(18),并替代对应工件搁置台(11),在另外二台所述压力机(2)之间的工件搁置台(11)的另一侧针对另一个车门柱板工件(1)设置第二工件翻转机构(19),并替代对应工件搁置台(11)。
所述多台压力机(2)为4台,设置在第一台压力机(2)与第二台压力机(2)之间的工件搁置台(11)的其中一侧针对其中一个车门柱板工件(1)设置第一工件翻转机构(18),以替代对应工件搁置台(11),设置在第二台压力机(2)与第三台压力机(2)之间的工件搁置台(11)的另一侧针对其中另一个车门柱板工件(1)设置第二工件翻转机构(19),以替代对应工件搁置台(11)。
所述车门柱板工件(1)冲压生产线右尾端设置终端搁置台(20),所述滑套(5)在最后一台第N台压力机(2)的右侧的相应位置处也固定连接所述机械手臂(6),用于从最后一台第N台压力机(2)的第N副冲压模具(3)上抓取相应的车门柱板外板与内板工件(1)并移动至所述终端搁置台(20)上。
本发明将车门柱板包括前门A柱外板与前门A柱内板、前门B柱外板与前门B柱内板、后门B柱外板与后门B柱内板、后门C柱外板与后门C柱内板成对流水线冲切,据申请人所知为行业首创,大大提高了车门柱板的冲切自动化程度与冲切生产效率,产品冲切精度高,一致性好;整条生产线只需1至2个操作人员,不但大大减少了冲切操作人员,而且避免人员直接操作压力机,将现有技术每台压力机配置1个操作人员方式,改为整条生产线只需1至2个控制人员的方式;而且由于完全采用机械手臂完成在压力机中的工件送取工作,避免了人工的完成在压力机中的工件送取工作,冲压操作人员的人身安全难以控制问题得以彻底解决;所以本发明的实施,不但具有较好的经济效益,而且还具有良好的社会效益。
附图说明
图1为作为本发明实施例工件的一款小汽车的后门B柱外板工件立体示意图;
图2为作为本发明实施例工件的一款小汽车的后门B柱内板工件立体示意图;
图3为本发明实施例转盘立体示意图;
图4为本发明实施例车门柱板工件冲压生产线示意图;
图5为横向驱动机构的同步带轮与同步带正视示意图;
图6为横向驱动机构的同步带轮与同步带俯视示意图;
图7为机械手臂6一次取放件动作周期示意图;
图8为本发明冲压模具下模的工件定位机构示意图;
图9为本发明实施例机械手臂将后门B柱外板与内板工件从其中一副冲压模具提起或放置至该模具状态主视示意图;
图10为图9的左视示意图;
图11为从另一副冲压模具提起或放置至该模具状态主视示意图;
图12为图11的左视示意图;
图13为本发明实施例机械手臂主视示意图;
图14为本发明实施例机械手臂左视示意图;
图15为本发明实施例机械手臂俯视示意图;
图16为本发明实施例左横臂或右横臂可转动调节的机械手臂俯视示意图;
图17为本发明实施例工件翻转机构立体示意图。
具体实施方式
下面以如图1、图2所示的一款小汽车的后门B柱外板与后门B柱内板工件1为例子详细说明本发明的具体实施方式。
一种车门柱板工件1冲压生产线,如图4所示,包括多台压力机2,工件1为小汽车前门A柱外板与前门A柱内板、前门B柱外板与前门B柱内板、后门B柱外板与后门B柱内板、后门C柱外板与后门C柱内板的其中任何一种组合,如图1、图2所示的一款小汽车的后门B柱外板与后门B柱内板;多台压力机2从第一台压力机2至第N台压力机2沿一条直线等距离排列,按该柱板工件1冲压顺序依次配置该车门柱板工件1的第一副冲压模具3至第N副冲压模具3,每副冲压模具3均同时设置该柱板外板腔位与内板腔位;一横杆4穿越整条车门柱板冲压生产线,横杆4在竖向驱动机构驱动下可上下移动,该横杆4外套装滑套5,滑套5在横向驱动机构驱动下可沿该横杆4左右往返移动,该滑套5在每台压力机2的左侧与右侧位置处均固定连接机械手臂6,也就是说每台压力机2或每副冲压模具配置2个机械手臂6,用于同时抓取并移动各自所处位置的车门柱板外板与内板工件1;第一台压力机2左端设置用于提供工件1的转盘8,如图3所示,该转盘8沿其圆周方向均布多个台板9;优选均布4个台板9,沿该转盘8圆周每90度设设置1个;每个台板9上设置用于搁置该车门柱板外板与内板工件1的搁置架10;每二台压力机2之间设置工件搁置台11,工件搁置台11也设置台板9,台板9上也设置用于搁置该车门柱板外板与内板工件1的搁置架10。多台压力机2是指2台以上,根据工件的具体冲压加工需求而定,针对如图1、图2所示的一款小汽车的后门B柱外板与后门B柱内板的工件1,冲压生产线如图4所示设置为4台压力机2,配置8个机械手臂6。
横向驱动机构包括第一伺服电机(12)及其驱动的同步带轮(31)与同步带(32),同步带(32)中间段绕在同步带轮(31)上,其左段与右段分别经定位轮(33)与所述滑套(5)连接,如图5、图6所示;竖向驱动机构包括第二伺服电机13与由该第二伺服电机12驱动的转轴14,该转轴14与横杆4平行设置,穿越整条所述车门柱板冲压生产线,每台压力机2左右两侧分别设置用于安装固定所述横杆4与转轴14的立柱15,每个立柱15上方设置蜗轮蜗杆机构,转轴14与其蜗轮16固定连接,横杆4与其蜗杆17固定连接;第一伺服电机12及其曲柄滑块机构、第二伺服电机13均位于车门柱板工件1冲压生产线的右尾端,并置于同一箱体21内,其中第一伺服电机12及其曲柄滑块机构位于该箱体21上方,第二伺服电机13位于该箱体21下方。横杆4在竖向驱动机构驱动下上下移动,套装在横杆4外的滑套5既可以随横杆4上下移动,又可以在横向驱动机构驱动下沿该横杆4左右往返移动,如图4所示。
由于某些车门柱板结构自身结构的需要,如图1、图2所示的后门B柱外板与后门B柱内板工件1,其某些部位需要弧形凹面朝上进行冲压,而另外某些部位需要弧形凹面朝下进行冲压。如图9为机械手臂6将后门B柱外板工件1与内板工件1从其中一副冲压模具提起或放置至该模具状态主视示意图,图10为图9的左视示意图,这时,B柱外板工件1与内板工件1均处于其弧形凹面朝下状态;如图11为从另一副冲压模具提起或放置至该模具状态主视示意图,图12为图11的左视示意图,这时,B柱外板工件1处于其弧形凹面朝下状态,B柱内板工件1则处于其弧形凹面朝上状态。另外2种状态:B柱外板工件1与内板工件1均处于其弧形凹面朝上状态,与B柱外板工件1处于其弧形凹面朝上状态,B柱内板工件1则处于其弧形凹面朝下状态,则不难想象。为了实现工件1翻转,在其中二台压力机2之间的工件搁置台11的其中一侧针对其中一个车门柱板工件1设置第一工件翻转机构18,并替代对应工件搁置台11,在另外二台压力机2之间的工件搁置台11的另一侧针对另一个车门柱板工件1设置第二工件翻转机构19,并替代对应工件搁置台11。如果多台压力机2为4台,如图4所示,设置在第一台压力机2与第二台压力机2之间的工件搁置台11的其中一侧针对其中一个车门柱板工件1设置第一工件翻转机构18,以替代对应工件搁置台11,设置在第二台压力机2与第三台压力机2之间的工件搁置台11的另一侧针对其中另一个车门柱板工件1设置第二工件翻转机构19,以替代对应工件搁置台11。第一工件翻转机构18或第二工件翻转机构19如图17所示。
车门柱板工件1冲压生产线右尾端设置终端搁置台20,滑套5在最后一台第N台压力机2的右侧的相应位置处也固定连接机械手臂6,用于从最后一台第N台压力机2的第N副冲压模具3上抓取相应的车门柱板外板与内板工件1并移动至终端搁置台20上,如图4所示。
本发明用于抓取并移动车门柱板工件1的机械手臂6,如图13至图15所示,包括一条主臂22,该主臂22的一端设置用于固定连接的固定块23,主臂22的中部与另一端部各自设置与该主臂22垂直的横臂24,每条横臂24分为左横臂24与右横臂24,每个左横臂24或右横臂24至少设置一条竖直杆25,每条竖直杆25下端设置真空吸盘7。真空吸盘7设置在可沿竖直杆25上下滑动的滑动套26下方,竖直杆25外套装受压弹簧27。主臂(22)沿其长度方向设置用于调节横臂24位置的主臂长槽28,每个左横臂24或右横臂24也沿其长度方向设置用于调节竖直杆25位置的横臂长槽29。
为了适应工件1的各种形状,如图16所示,可将主臂长槽28设置为2条,左横臂24与右横臂24的固定端各自固定在主臂长槽28的相应位置,这样,左横臂24与右横臂24可以方便地折弯。
转盘8及其搁置架10的具体方案,可参见申请人与本专利申请同日申请的名为“车门柱板工件供应装置及其台板装置”的专利申请的公开文献;工件翻转机构19的具体方案,可参见申请人与本专利申请同日申请的名为“车门柱板工件翻转装置及其台板装置”的专利申请的公开文献。
以下以图4所示由4台压力机2及4副冲压模具组成的冲压生产线的优选方案为例,说明本发明的生产过程。
启动冲压生产线,操作者不断将工件1放置在转盘8的4个台板9的搁置架10上,转盘8每转动90度,4台压力机2驱动4副冲压模具完成一次冲压,为1个生产节拍,将下一对后门B柱外板1与后门B柱内板工件1送到第一台压力机2左端所设置的机械手臂6的取件位置。4副冲压模具同时合模同时开模,每个生产节拍4副冲压模具各自同时完成一次开合动作,完成工件1在该副模具的相应冲切加工任务,每一件工件1均需要经过4副冲压模具分别完成4次冲切。工件1自被送到第一台压力机2左端所设置的机械手臂6的取件位置开始,均由固定在滑套5上的各个机械手臂6依次移动经过4副冲压模具。
以4副冲压模具合模状态为初始状态,根据8个机械手臂6取件与放件动作要求,每个机械手臂6需完成从左边低位取件,右行至右边放件,由于直接在低位左右移动有障碍,所以左右移动必须在距离搁置架(10)或冲压模具的工件腔位一定高度的高位进行左右移动;本发明给每个机械手臂6设定5个位置,分别为初始位置、左上位、左下位、右上位、右下位,初始位置在左上位与右上位的中间。位于生产线左侧的第一个机械手臂6的左下位为搁置架(10)上方,其左上位在搁置架(10)的更上方位置,其右下位在第一个冲压模具的工件腔位上方,其右上位在第一个冲压模具的工件腔位的更上方位置,其初始位置在其左上位与右上位的中间;第二个机械手臂6的左下位为第一个冲压模具的工件腔位上方,其左上方在第一个冲压模具的工件腔位的更上方位置,其右下位在位于第一台压力机(2)与第二台压力机(2)之间所设置的工件搁置台(11)的搁置架(10)上方,其右上位在该搁置架(10)的更上方位置,同样,其初始位置在其左上位与右上位的中间;以此类推。下一个机械手臂6左上位、左下位就是上一个机械手臂6右上位、右下位。
在1个生产节拍中,以4副冲压模具合模状态为初始状态,这时,8个机械手臂6均位于各自的左上位与右上位的中间位置,即各自的初始位置;第1步,冲压模具打开后,随滑套5在横向驱动机构驱动下向左移动,8个机械手臂6同时到达各自的左上位;第2步,随横杆4在竖向驱动机构驱动向下移动到达各自的左下位,其吸盘7吸住工件1;第3步,随横杆4在竖向驱动机构驱动向上移动,再次到达各自的左上位;第4步,随滑套5在横向驱动机构驱动下向右移动,同时到达各自的右上位;第5步,随横杆4在竖向驱动机构驱动向下移动到达各自的右下位,8个机械手臂6的吸盘7同时放置工件1至相应的冲压模具腔位或位于2台压力机2之间的工件搁置台11上的搁置架10上;第6步,随横杆4在竖向驱动机构驱动向上移动,再次到达各自的右上位;第7步随滑套5在横向驱动机构驱动下向左移动至各自的初始位置,如图7所示。至此,8个机械手臂6在1个生产节拍中的一次取放件动作周期完成。4副冲压模具再次进行合模冲切。
另外,本发明冲压生产线,要求多台压力机2从第一台压力机2至第N台压力机2沿一条直线等距离排列,由于多台压力机2及其冲压模具自身尺寸与间距均较大,数量较多,要保证其安装直线度与间距的高精度是相当困难的,一般要求安装精度为±3mm,在目前的技术条件下,这是可以做到的;但这样的安装精度对各个机械手臂6在放置到冲压模具腔位所产生的误差是车门柱板产品所不允许的;为消各个机械手臂6放置工件1时造成的误差,本发明在冲压模具下模的工件腔位设设置工件定位机构。如图8所示,该工件定位机构为设置在工件腔位周边的多个立柱35,多个立柱35围成精确的工件定位空间,立柱35的上端设置光滑的倾斜坡度36。进一步的方案,在工件上设置1至2个定位孔,在冲压模具上模的相应位置设置相应的定位销。
本申请文件中左、右、前、后等所称方位,仅相对本专利申请图的表示便于表述而言,并不构成对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种车门柱板工件(1)冲压生产线,包括一种用于抓取并移动车门柱板工件(1)的机械手臂(6)和多台压力机(2),包括一条主臂(22),该主臂(22)的一端设置用于固定连接的固定块(23),其特征在于,所述主臂(22)的中部与另一端部各自设置与该主臂(22)垂直的横臂(24),每条横臂(24)分为左横臂(24)与右横臂(24),每个左横臂(24)或右横臂(24)至少设置一条竖直杆(25),每条竖直杆(25)下端设置真空吸盘(7);所述真空吸盘(7)设置在可沿竖直杆(25)上下滑动的滑动套(26)下方,所述竖直杆(25)外套装受压弹簧(27);所述主臂(22)沿其长度方向设置用于调节横臂(24)位置的主臂长槽(28),每个左横臂(24)或右横臂(24)也沿其长度方向设置用于调节竖直杆(25)位置的横臂长槽(29);
所述主臂长槽(28)为2条,所述左横臂(24)与右横臂(24)的固定端各自固定在主臂长槽(28)的相应位置,所述车门柱板为小汽车前门A柱外板与前门A柱内板、前门B柱外板与前门B柱内板、后门B柱外板与后门B柱内板、后门C柱外板与后门C柱内板的其中任何一种组合,其特征在于,所述多台压力机(2)从第一台压力机(2)至第N台压力机(2)沿一条直线等距离排列,按该柱板工件(1)冲压顺序依次配置该车门柱板工件(1)的第一副冲压模具(3)至第N副冲压模具(3),每副冲压模具(3)均同时设置该柱板外板腔位与内板腔位,一横杆(4)穿越整条所述车门柱板冲压生产线,横杆(4)在竖向驱动机构驱动下可上下移动,该横杆(4)外套装滑套(5),滑套(5)在横向驱动机构驱动下可沿该横杆(4)左右往返移动,该滑套(5)在每台压力机(2)的左侧与右侧位置处均固定连接机械手臂(6),用于同时抓取并移动各自所处位置的车门柱板外板与内板工件(1);第一台压力机(2)左端设置用于提供工件(1)的转盘(8),该转盘(8)沿其圆周方向均布多个台板(9),每个台板(9)上设置用于搁置该车门柱板外板与内板工件(1)的搁置架(10);每二台压力机(2)之间设置工件搁置台(11),工件搁置台(11)也设置台板(9),台板(9)上也设置用于搁置该车门柱板外板与内板工件(1)的搁置架(10)。
2.如权利要求1所述的车门柱板工件(1)冲压生产线,其特征在于,所述横向驱动机构包括第一伺服电机(12)及其驱动的同步带轮(31)与同步带(32),同步带(32)中间段绕在同步带轮(31)上,其左段与右段分别经定位轮(33)与所述滑套(5)连接;竖向驱动机构包括第二伺服电机(13)与由该第二伺服电机(12)驱动的转轴(14),该转轴(14)与所述横杆(4)平行设置,穿越整条所述车门柱板冲压生产线,每台压力机(2)左右两侧分别设置用于安装固定所述横杆(4)与转轴(14)的立柱(15),每个立柱(15)上方设置蜗轮蜗杆机构,转轴(14)与其蜗轮(16)固定连接,所述横杆(4)与其蜗杆(17)固定连接。
3.如权利要求2所述的车门柱板工件(1)冲压生产线,其特征在于,所述每个立柱(15)上方还增设辅助气缸,辅助所述横杆(4)实现准确的上下移动,其活塞杆连接所述横杆(4);
所述第一伺服电机(12)及其曲柄滑块机构、第二伺服电机(13)均位于所述车门柱板工件(1)冲压生产线的右尾端,并置于同一箱体(21)内,其中第一伺服电机(12)及其曲柄滑块机构位于该箱体(21)上方,第二伺服电机(13)位于该箱体(21)下方。
4.如权利要求1所述的车门柱板工件(1)冲压生产线,其特征在于,在其中二台所述压力机(2)之间的工件搁置台(11)的其中一侧针对其中一个车门柱板工件(1)设置第一工件翻转机构(18),并替代对应工件搁置台(11),在另外二台所述压力机(2)之间的工件搁置台(11)的另一侧针对另一个车门柱板工件(1)设置第二工件翻转机构(19),并替代对应工件搁置台(11)。
5.如权利要求1所述的车门柱板工件(1)冲压生产线,其特征在于,所述多台压力机(2)为4台,设置在第一台压力机(2)与第二台压力机(2)之间的工件搁置台(11)的其中一侧针对其中一个车门柱板工件(1)设置第一工件翻转机构(18),以替代对应工件搁置台(11),设置在第二台压力机(2)与第三台压力机(2)之间的工件搁置台(11)的另一侧针对其中另一个车门柱板工件(1)设置第二工件翻转机构(19),以替代对应工件搁置台(11)。
6.如权利要求1所述的车门柱板工件(1)冲压生产线,其特征在于,所述车门柱板工件(1)冲压生产线右尾端设置终端搁置台(20),所述滑套(5)在最后一台第N台压力机(2)的右侧的相应位置处也固定连接所述机械手臂(6),用于从最后一台第N台压力机(2)的第N副冲压模具(3)上抓取相应的车门柱板外板与内板工件(1)并移动至所述终端搁置台(20)上。
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