CN104884230A - 包括测定拉制棒在围模工序中移动的容器拉制吹制方法 - Google Patents

包括测定拉制棒在围模工序中移动的容器拉制吹制方法 Download PDF

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Abstract

在拉制吹制单元(7)中从塑料坯件(3)制造容器(2)的制造方法,拉制吹制单元包括:模型(11),模型配有壁(13)以及模型底部(14),模型底部相对于壁(13)在低位与升高位之间是可轴向移动的;拉制棒(22),拉制棒相对于模型(11)在高位与低位之间是可轴向移动的;该制造方法包括:将坯件(3)装入到模型(11)中的工序;拉制吹制工序;围模工序;通过检测拉制棒(22)从其低位的运动来确定围模的开始,通过检测拉制棒(22)停在其升高位来确定围模的结束。

Description

包括测定拉制棒在围模工序中移动的容器拉制吹制方法
技术领域
本发明涉及通过拉制吹制从塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的坯件制造容器。
背景技术
如果是已经经过预成型工序的预型件或中间容器,一个坯件具有一个一般呈回转圆柱形的主体、一个构成待成型容器的口部的颈部、以及一个与颈部相对的封闭主体的底部。
该传统制造技术在于,将预先加热至高于材料玻璃化转变温度(在聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下约为80℃)的温度的坯件装入一个模型中,模型的壁限定一个容器型腔,由颈部将加压流体例如气体(一般是空气)注入到坯件中,使材料贴靠在模型壁上。
在压力作用下,加热软化的材料形成一个泡,其同时与模型的主轴线平行地沿轴向方向、与模型的轴线垂直地沿径向方向鼓起和展开。
为避免容器偏离轴线,确保材料的良好均布,坯件的轴向拉制使用一个可在模型中轴向移动的拉制棒强制进行,该拉制棒的远端旋压于坯件底部,直至使之贴靠在具有容器底部型腔的模型底部上。
某些应用要求使用耐热容器,其具有能够进行热灌装的性能(即用温度高于或等于约90℃的巴氏灭菌内装物,通常是茶或水果汁),而不会发生较大变形,特别是容器的侧壁(或主体)不会失圆。
公知地,容器主体配有可变形板,其用于吸收随着内部容积在冷却时收缩而发生的容积变化。该技术广泛使用,但不是没有缺陷。实际上,有些使用者视主体挠性为质量缺陷,喜欢容器主体在手握时不变形。
因此,有人提出加固主体,同时使容器底部配置一个挠性膜片,可在灌装时(根据内装物的静水压力和温度)以及在内装物冷却时(伴随其收缩)进行变形。这种技术由欧洲专利EP2173637及其等同的美国专利US2010/219152(SIDEL)提出。
容器侧壁(或主体)的刚度一般由热处理获得,其在于保持主体与加热到预定温度(一般高于100℃)的模型壁接触。该工序称为热定形工序,增大材料的结晶性,提高其刚度。
为使底部成型,一般采用“围模”技术。在该技术中,通常采用一种配有一个活动模型底部的模制装置,活动模型底部最初收起,在成型过程中展开,在底部处对材料旋压,确保材料过拉延,从而允许复杂形状成型,尤其是深拱顶的成型。为了说明该技术,可参照欧洲专利申请EP2349678和等同的美国专利申请US2012/0031916(SIDEL)。
该技术令人满意,但是实施起来难度很大。实际上,必须妥善解决拉制材料超过其最终形状以增大底部成型的目的与避免材料在获得其最终形状之前固化的需要之间的关系。另外,鉴于模型底部的活动性,材料有时会夹在模型壁与模型底部之间,从而导致成型出现不美观的飞边、不利于底部的材料消耗。
因此,容器的最终性能基于技术人员精细调节机械参数的能力,特别是涉及到围模应进行的时机。
关于这个问题,一般原则在美国专利US6277321(SCHMALBACH-LUBECA)中已有说明。但是,该文献对进行正确围模的实施方法表达得仍然不很明确,而(如同前述文献EP2349678中提及的那样)吹制关于气泡在坯件中产生的方法具有不定性,这就更难以进行正确围模。
发明内容
下述目的激励发明人,发明人希望提出弥补前述缺陷的解决方案:
-提高具有围模型底部的(特别是用于耐热应用的)容器的制造过程的可靠性;
-提高这种过程的重复性,即这种生产质量恒定容器的过程的特性;
-保持或提高生产进度;
-有利于制造过程自动化;
-完成后,提高产品容器的质量。
为此,首先,本发明提出一种在拉制吹制单元中从塑料坯件制造具有主体和底部的容器的制造方法,拉制吹制单元包括:
-模型,模型配有具有容器主体的型腔的壁和具有容器底部的型腔的模型底部,模型底部相对于壁在低位与高位之间是可轴向移动的;
-拉制棒,拉制棒相对于模型在高位与低位之间是可轴向移动的,在高位,拉制棒处于模型之外,在低位,拉制棒使坯件局部地贴靠在处于其低位的模型底部上;
该制造方法包括:
-将坯件装入到模型中的工序;
-拉制吹制工序,在拉制吹制时,加压流体注入到坯件中,以及拉制棒从其高位向其低位移动;
-围模工序,在围模时,最初处于低位的模型底部向其升高位移动,以及在围模工序时,拉制棒伴随着模型底部从拉制棒的低位移动到与模型底部的升高位相应的升高位;
该制造方法还包括,通过检测拉制棒从其低位的运动来确定模型底部从其低位的出发,以及通过检测拉制棒停在其升高位来确定模型底部到其升高位的到达。
获知围模工序的实际开始与实际结束可便于借助于可靠的和客观的信息调节机械。
对拉制棒进行测定,避免必须为模型底部安装仪器,模型底部的环境不太有利这样的仪器安装(存在振动、间隙紧)。
单独地或组合地,可具有以下各种不同的附加特征:
-通过检测拉制棒在其低位与其升高位之间的瞬时位置来确定模型底部在其低位及其升高位之间的瞬时位置;
-配有移动控制调整步骤,移动控制调整步骤在模型底部的出发不对应预定的理论出发时,调整模型底部的移动控制;
-配有流量调整步骤,流量调整步骤在模型底部的实际到达不对应预定的理论到达时,调整使承载模型底部的作动筒连接于加压流体源的电动阀的流量。
其次,本发明提出一种拉制吹制单元,其用于从塑料坯件制造具有主体和底部的容器,该拉制吹制单元包括:
-模型,模型配有具有容器主体的型腔的壁以及具有容器底部的型腔的模型底部,模型底部相对于壁在低位与升高位之间是可轴向移动的;
-拉制棒,拉制棒相对于模型在高位与低位之间是可轴向移动的,在高位,拉制棒处于模型之外,在低位,拉制棒使坯件局部地贴靠在处于其低位的模型底部上;
-检测部件,检测部件至少检测拉制棒从其低位的运动以及拉制棒停在与模型底部的升高位相应的升高位;以及
-中央控制单元,中央控制单元用于推测模型底部从其低位的出发以及模型底部到其高位的到达。
单独地或组合地,可具有以下各种不同的附加特征:
-检测装置是光学的传感器,例如激光传感器;
-拉制吹制单元包括底座,拉制棒安装在相对于底座活动的滑动架上,传感器固定在底座上,且指向滑动架。
附图说明
通过下面参照附图所作的说明,显示出本发明的其它目的和优越性,附图中:
-图1是示意性视图,示出容器拉制吹制成型机,其具有一转盘和安装在转盘上的一系列成型单元;
-图2是侧视图,示出一个成型单元,示出在一个预型件装入模型中之后,拉制棒处于高位,模型底部处于低位;
-图3是侧视图,放大地示出图2的成型单元在容器成型过程中,处于模型底部低位;
-图4是类似于图3的视图,示出拉制棒和模型底部两者均处于上升位置;
-图5是曲线图,叠加地示出成型过程中坯件中的压力曲线与模型底部的位置。
具体实施方式
图1局部地示出通过拉制吹制从塑料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)坯件3制造容器2的成型机1。
虽然坯件3可以是来自第一成型操作的中间容器,但是后面考虑坯件3是注塑成型的坯预型件。
待成型的容器2具有侧壁4或主体、已经在预型件3上成型的颈部5、以及在主体4的延长段上延伸的与颈部5相对的底部6。
成型机1配有至少一个拉制吹制单元7(这里是一系列拉制吹制单元7),其也称为成型台。根据图1所示的一实施方式,成型机1具有转子8(也称为转盘)和角位置传感器9,转子被驱动围绕一中心轴转动,成型台7安装在转子上,角位置传感器用于测定转子的瞬时角位置,角位置传感器例如是一个编码器(即实际上是装备了仪器的轴承)。
成型机1具有控制系统以及控制器,控制系统自动控制成型机的运行,控制系统为一信息化中央控制单元10的形式,控制器(例如API类型-工业用可编程自动控制器类型)配有分别控制每个成型台7的作动器。
每个成型台7配有一个具有容器2的型腔的模型11和一个拉制装置12。
模型11例如是票夹式模型并具有两个半模型,两个半模型围绕一个公用铰链铰接,以及两个半模型打开以便相继排出一个成型容器2和装入一个在加热单元(未示出)中预先加热的预型件3。
模型11包括壁13和模型底部14,壁13限定一腔室,腔室用于容器主体4的型腔,腔室沿主轴线X延伸,模型底部14配有一个表面15,表面15大于容器2的底部6的型腔。
每个成型台7配有一个喷嘴(未示出),流体(尤其是气体例如空气)由喷嘴注入到模型11中。每个成型台7还配有一个注入装置,注入装置具有连接于喷嘴、用于控制流体注入的作动器组。
更确切地说,作动器组具有一个或多个电动阀,电动阀用于使喷嘴分别与具有预吹制压力(压力值一般包括在5至10巴之间)的流体源、具有吹制压力(压力值一般包括在15至40巴之间)的流体源、以及大气连通。该作动器组由中央控制单元10控制。
另外,每个成型台7配有一个测量成型过程中容器中压力的测量装置,测量装置连接于中央控制单元10。该测量装置例如具有压力传感器,压力传感器安装在喷嘴处,在成型过程中喷嘴中的压力与容器2中的压力相同。中央控制单元10可被编程,以建立成型过程中预型件3内流体压力(记为P)的变化曲线,如图5所示。
壁13在下部具有一开口16,开口限定用于模型底部14的一通道,模型底部安装成可相对于壁13在下列位置之间轴向移动:
-低位(图2),在该位置,模型底部14与开口16分开,以及
-高位(图4),在该位置,模型底部14封闭开口16,因此,上表面15补全容器2的型腔。
模型底部14的活动性在后面予以说明的围模操作中可使容器的底部6进行过拉制。模型底部14的移动例如由模型底部14安装在其上的作动筒17加以确保,该作动筒17通过由中央控制单元10控制的电动阀19连接于流体源18(例如具有吹制压力的流体源)。
拉制装置12具有一底座20,底座固定在成型机1的转子8上,底座基本上垂直于模型11垂直地延伸。
拉制装置12具有一运动部件,运动部件包括一滑动架21和一拉制棒22,滑动架21在一个与底座20固连的导轨上滑动,拉制棒22通过上端固定在滑动架21上。
拉制装置例如是磁力式拉制装置,为此具有:
-固连于底座20并由中央控制单元10控制的一对电磁铁或动力装置;
-固连于滑动架2的一对磁道,每个磁道由一系列交变极性永久磁铁形成,相对地布置且与每个动力装置保持近距离。
因此,通过滑动架21,拉制棒22相对于底座20活动地安装在下述位置之间:
-高位(图2),在该位置,拉制棒22从模型11完全出离,拉制棒22的(自由)下端与模型11保持的距离足可排出一个成型容器2和装入一个待成型预型件3;
-低位(图3),在该位置,拉制棒22接纳在模型11中,位于紧临模型底部14的附近(在这种情况下,模型底部位于低位),成型中的容器2的材料局部地夹在拉制棒22和模型底部14之间。
在该位置,凸起在预型件下端的一注塑型心容纳在为此布置在模型底部14的上表面15中央的一个中空注塑区中。型心保持在注塑区中,确保在模型底部14从其低位向其升高位移动期间材料的良好分布。因此,拉制棒22和模型底部14在模型底部14移动期间保持连接。
在成型机上,拉制棒22的低位可预先调节成,在处于低位的拉制棒22的自由端与处于低位的模型底部14的上表面15之间设置一个空隙。该空隙的值预定为小于或等于容器2的底部6中央材料的局部厚度。实际上,空隙优选地包括在0.2至1毫米之间(例如约为0.5毫米)。
容器2的制造在中央控制单元10的控制下进行。
在所示的实施例中,成型台7的路线呈圆形,并且,在成型机1的静止状态,转子8的角速度基本上不变,每个成型台7的相对角位置(由中央控制单元10从转子8的传感器9提供的角数据推知)和相对时间(有关每个成型台7的)可等同考虑。
任意地规定由图1上的点A标出的周期开始的角度(或时间)原点,在点A处(或时刻),预型件3装入到模型11。周期的结束由图1上标出的点H示出,在点H处(或时刻),成型容器2从模型11推出。
起始操作在于,将预先加热至高于材料玻璃化转变温度的一温度(在聚对苯二甲酸乙二醇酯的情况下约为80℃)的预型件3装入到模型11中(点A)。一旦预型件3就位和模型11合模,中央控制单元10使滑动架21(因而拉制棒22)解锁,然后从高位向低位移动,拉制棒22的自由端与预型件3的底部相接触。
随后是预吹制工序(图1上示出在点B和C之间),其在于将具有预吹制压力的流体注入到预型件3中,同时使拉制棒22从其高位向其低位移动,而模型底部14保持在其低位。
该预吹制工序结束时:
-容器2尚未完全成型,由于压力不足,容器2的多个区域依然不与模型11的壁13相接触;
-拉制棒22在低位时,在成型过程中,使预型件3的底部局部贴靠在模型底部14的上表面15上。换句话说,预型件3的底部夹在拉制棒22的自由端与模型底部14的上表面15之间。
预吹制工序结束后(实际上一旦拉制棒22到达其低位),就控制进行容器2的吹制工序,其在于将具有吹制压力的流体注入到成型中的容器2内。如图5的下面的曲线所示,压力从预吹制压力剧增,直至达到吹制压力。吹制工序包括稳定步骤,其在于在预定时间期间(实际上对应预定角度,这里在图1上的点D和F之间)在容器2中保持吹制压力,以使材料正确地贴靠在模型11的壁13上(从而有助于获得容器2的型腔,同时确保材料的热固性)。
在吹制工序期间(和在需要时跨接预吹制工序),(由中央控制单元10)控制进行成型过程中容器2的底部6的围模操作,其在于操纵作动筒17,使模型底部14从其低位移动至其升高位。
为使模型底部14升高,拉制棒22最好在模型底部14一被控制移动就分离。这样,拉制棒22在围模时间期间伴随模型底部14。
在吹制工序之后控制进行最终除气工序(在点F和G之间),其在于切断吹制加压流体的供给,同时保持排气。因此,容器2完全解除气密,内压减小至大气压力。
如此成型的容器2因而从模型11排出(点H)。
容器2的底部6的质量大部分取决于围模。围模开始(或结束)过早,可能无效,材料拉伸不足。结果是不好的型腔和/或刚度不足。围模开始(或结束)过晚,围模可能导致材料夹紧在壁13与模型底部14之间,和出现不美观的隆起部分以及消耗材料,甚至局部切割材料。因此,应当指出,相对于所有其它成型操作来说,必须正确地至少调整围模的开始和结束。
鉴于电动阀的反应时间,其可借助于厂家的数据计算出来,但是这些数据不能确保,基于承载模型底部14的作动筒17的控制用电动阀19的开关控制时刻是不够的。此外,由于模型底部14的升高位对应形成末端止动件,模型底部14的到达升高位的时刻(或角位置)不能从任何机器参数得出。
这就是为什么希望至少确定模型底部14从其低位的实际出发和模型底部14到其升高位的实际到达。理论上,围模与吹制工序同时(或最好略有提前)开始(在点C),并在稳定步骤期间结束(在点D和F之间)。
所谓“确定”一种情况,是指确定成型过程中或者随时间而变化、或者随成型台7在其路线上的位置而变化的这种情况。
理论上,可直接在模型底部14安装测量设备,获得可推测出至少模型底部14从其低位的出发和模型底部14到其升高位的到达的数据。但是,在许多机器配置中,模型底部14的环境不太有利于这样安装仪器,尤其是因为模型底部14及其作动筒17产生的振动、不利的热条件(高温或温度波动)、以及模型11与用于加热壁13和/或模型底部14的载热流体供给回路之间接头的流体泄漏(即使是很少的泄漏)所造成的可能的潮湿。
因此,根据本发明,设置为,在模型底部的升高期间与模型底部14保持联结的拉制棒22上安装测量设备,和通过拉制棒22获得有关模型底部14的前述数据。
因此:
-模型底部14从其低位的出发是通过检测拉制棒22从其低位的移动来确定,拉制棒22的低位对应模型底部14的低位(材料厚度除外);
-模型底部14到其升高位的到达是通过检测拉制棒22停在与模型底部14的升高位相应的升高位(材料厚度除外)来确定。
实际上,一旦检测到拉制棒22从其低位移动,控制单元10就存储图5上t1表示的检测到这种移动的时刻(或相关成型台7的角位置)。图5的上面的曲线的纵座标H示出模型底部14的位置。
同样,一旦检测到拉制棒22停在其升高位,控制单元10就存储图5上t2所示的检测到这种停止的时刻(或相关成型台7的角位置)。
根据一具体实施方式,这两个时刻(或这两个角度位置)被视为通过中央控制单元10的反馈和再编程序,足可以调整作动筒17的电动阀19的开启控制(其取决于模型底部14的实际出发),或电动阀19的流量控制(其取决于模型底部14的移动速度,和因而取决于模型底部14到其升高位的实际到达)。
当模型底部14从其低位的实际出发(或模型底部14到其升高位的实际到达)不对应预定的理论出发(或预定的理论到达)时,可进行这种调整,以宣布围模以合乎要求的方式实现。
可考虑满足围模的实际开始和实际结束的这些数值(时刻或角位置),忽略围模期间材料性状,只要其开始和其结束是正确的位于成型期间。
作为变型,可考虑使用这些数值来重建模型底部14的移动曲线,假定为随时间变化的线性曲线。该曲线在图5上由时刻t1与t2之间的点线示出。
根据另一实施方式,模型底部14在其低位及其高位之间的位置被系统地和重复地加以确定(如果基于时间推进,则瞬时地确定,如果基于角度,则通过角度计确定)。该位置从拉制棒22在其低位和其升高位之间的位置的系统地和重复地测量得出。于是,可得出模型底部14在从其低位的出发(时刻t1)与到其升高位的到达(时刻t2)之间的移动的实际曲线。
鉴于成型过程中容器2内的压力变化,该曲线不一定是线性曲线。当围模开始于吹制工序之初(或略微在其之前)时,尤其如此。在这种情况下,容器2中的压力剧增使抗模型底部14升高的阻力增大。因此,在不存在作动筒17的供给电动阀19的流量变化的情况下,随着其移动(如图5的上部的曲线上时刻t1与t2之间的实线所示),引起模型底部14的移动速度降低,因此,模型底部14到其升高位的到达延迟。
拥有模型底部14的瞬时位置数据(经由拉制棒22的瞬时位置测量)以后,可通过从一个成型周期反馈到下一个周期,改变电动阀19的流量,以调节模型底部14的移动速度(例如根据线性模型),和从而调整模型底部14到其升高位的到达时刻(或点)。
实际上,在拉制棒22上安装测量仪器可以是电容类型的,例如包括拉制棒22低位检测部件和拉制棒22高位检测部件。
但是,根据一种最佳实施方式,拉制棒的测量仪器是光学测量仪器。
在这种情况下,测量仪器具有一个光学测距传感器23,例如激光测距仪式传感器。这种传感器尤其由Micro Epsilon公司以商品名Opto NCDT销售。传感器23连接于中央控制单元10,传感器将测量结果向中央控制单元传输。
传感器23连接于底座20,指向承载拉制棒22的滑动架21的下表面24,用以检测滑动架21的、和从而检测拉制棒22的任何运动(或用以测量位置)。
传感器23至少检测拉制棒22从其低位的移动,及其在高位的停止。也可瞬时地(即连续地)检测拉制棒22在其低位及其高位之间的位置。
中央控制单元10从传感器23的测量结果至少得出模型底部14从其低位的实际出发和其到升高位的实际到达。作为变型,根据传感器的类型,中央控制单元10可确定模型底部14在其低位及其高位之间、即在整个围模时间期间的实际瞬时位置。
根据这些测量结果,中央控制单元10可通过反馈改变机器参数(尤其是电动阀19的控制时刻或控制角度,和在需要时电动阀的流量)。
上述结构和方法有许多优越性。
第一,围模的实际开始(对应模型底部14从其低位的实际出发)和实际结束(对应模型底部到其高位的实际到达)的确定便于成型机1的自动化,可通过反馈至少自动调整电动阀19的开启控制。
第二,这种调整可系统地进行,由此提高具有围模型底部的容器的制造程序的可靠性和再现性。
第三,通过限制手动再编程序所需的停机,提高生产进度。
第四,成型程序最佳化可提高产品容器的质量。

Claims (8)

1.在拉制吹制单元(7)中从塑料坯件(3)制造容器(2)的制造方法,容器具有主体(4)和底部(6),拉制吹制单元包括:
-模型(11),模型配有具有容器(2)主体(4)的型腔的壁(13)以及具有容器(2)底部(6)的型腔的模型底部(14),模型底部(14)相对于壁(13)在低位与升高位之间是可轴向移动的;
-拉制棒(22),拉制棒相对于模型(11)在高位与低位之间是可轴向移动的,在高位,拉制棒(22)处于模型之外,在低位,拉制棒(22)使坯件(3)局部地贴靠在处于其低位的模型底部(14)上;
该制造方法包括:
-将坯件(3)装入到模型(11)中的工序;
-拉制吹制工序,在拉制吹制时,加压流体被注入到坯件(3)中,以及拉制棒(22)从其高位向其低位移动;
-围模工序,在围模工序时,最初处于低位的模型底部(14)向其升高位移动,以及在围模工序时,拉制棒(22)伴随着模型底部(14)从拉制棒的低位移动到与模型底部(14)的升高位相应的升高位;
该制造方法的特征在于,其包括,通过检测拉制棒(22)从其低位的运动来确定模型底部(14)从其低位的出发,以及通过检测拉制棒(22)停在其升高位来确定模型底部(14)到其升高位的到达。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括,通过检测拉制棒(22)在其低位以及其升高位之间的瞬时位置来确定模型底部(14)在其低位以及其升高位之间的瞬时位置。
3.根据权利要求1或2所述的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括移动控制调整步骤,移动控制调整步骤在模型底部(14)的出发不对应预定理论出发时,调整模型底部(14)的移动控制。
4.根据前述权利要求中之一所述的制造方法,其特征在于,所述制造方法包括流量调整步骤,流量调整步骤在模型底部(14)的实际到达不对应预定理论到达时,调整使承载模型底部(14)的作动筒(17)连接于加压流体源(18)的电动阀(19)的流量。
5.拉制吹制单元(7),其用于从塑料坯件(3)制造容器(2),容器具有主体(4)和底部(6),该拉制吹制单元(7)包括:
-模型(11),模型配有具有容器(2)主体(4)的型腔的壁(13)以及具有容器(2)底部(6)的型腔的模型底部(14),模型底部(14)相对于壁(13)在低位与升高位之间是可轴向移动的;
-拉制棒(22),拉制棒相对于模型(11)在高位与低位之间是可轴向移动的,在高位,拉制棒(22)处于模型之外,在低位,拉制棒(22)使坯件(3)局部地贴靠在处于其低位的模型底部(14)上;
该拉制吹制单元(7)的特征在于,其配有检测部件(23)和中央控制单元(10),检测部件至少检测拉制棒(22)从其低位的运动以及拉制棒(22)停在与模型底部(14)的升高位相应的升高位,中央控制单元用于推测模型底部(14)从其低位的出发以及模型底部(14)到其升高位的到达。
6.根据权利要求5所述的拉制吹制单元(7),其特征在于,检测部件是光学的传感器(23)形式的。
7.根据权利要求6所述的拉制吹制单元(7),其特征在于,光学的传感器(23)是激光传感器。
8.根据权利要求6或7所述的拉制吹制单元(7),其特征在于,所述拉制吹制单元包括底座(20);拉制棒(22)安装在相对于底座(20)活动的滑动架(21)上;并且,传感器(23)固定在底座(20)上,且指向滑动架(21)。
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