CN105392376A - 杆部件的挤出成型系统及其挤出成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种实施杆部件的挤出成型方法的系统,其具有:杆部件(R)的挤出成型机(10)、传递输送带(14)、挤出成型机(10)和传递输送带(14)之间的杆部件(R)的输送线路(DL)、在输送线路(DL)上被规定的、将输送线路(DL)划分为上游区域(UDL)及下游区域(UDL)的测定位置(MP)、在该测定位置(MP)测定杆部件(R)的外径(DR)的测定装置(16)、在至少测定位置(MP)的正上游形成区域(UDL)的一部分的第一辊式输送机(28)、形成下游区域(UDL)的第二辊式输送机(30)、基于用测定装置(16)得到的外径(DR),反馈控制传递输送带(14)的传送速度的控制装置(18)。
Description
技术领域
本发明涉及提供适合例如用于带滤嘴香烟的碳热源的杆部件的制造的挤出成型系统及其挤出成型方法。
背景技术
通常,这种碳热源是将空心的杆部件切断为规定长度而得到。杆部件的制造一般使用挤出成型系统,该挤出成型系统例如在专利文献1、2中都有公开。
专利文献1、2的挤出成型系统包括挤出成型机及传递输送带,传递输送带接受用成形机挤出成型的杆部件,将所接受的杆部件朝向后段的处理台进行传送。另外,上述的挤出成型系统都具备用于将杆部件的外径维持在一定的范围的控制装置,这些控制装置都是通过控制传递输送带的传送速度而将杆部件的外径维持在一定的范围。
原先技术文献
专利文献
专利文献1:特公平7-16996号公报(JP)
专利文献2:特开2008-94054号公报(JP)
发明内容
发明所要解决的课题
专利文献1、2的杆部件都由树脂材料形成,因此具有比较高的保形性。在此,保形性表示杆部件的外形被保持在杆部件不会因自重而变形的程度的性质。因此认为,上述的控制装置在保持杆部件的外形且将杆部件的外径控制在一定的范围方面有效。
但是,用于提供碳热源的杆部件由作为主成分的粒状的炭和粘结剂等添加物的混合物形成,因此在充分确保混合物的混炼性或在挤出成型机内的混合物的流动性方面,混合物的含水率比较高。
因此,挤出成型之后的杆部件仍然具有高的含水率,所以,杆部件维持其外形的保形性较低,在杆部件被从挤出成型机保持原样地接受到传递输送带时,杆部件往往会受到塑性变形,不能使杆部件的外径稳定。
另一方面,要想担保混合物的挤出成型后的杆部件的保形性,就需要给予杆部件一定程度的硬度。因此,必然会使表示挤出成型机内的混合物的流动能力的流动性变差,出自挤出成型机的杆部件的输送速度易变动。这种输送速度的变动依然成为引起杆部件的塑性变形并且使杆部件的外径变动的要因。
本发明的目的是提供即使挤出成型之后的杆部件的含水率及粘接性高,也能够将杆部件的外径维持在允许范围内的杆部件的挤出成型系统及其挤出成型方法。
用于解决课题的技术方案
上述的目的通过本发明的杆部件的挤出成型系统来达成,该挤出成型系统具备:
挤出成型机,其成型并挤出杆部件;
输送线路,其接受从挤出成型机挤出的杆部件,
传递输送带,其从输送线路接受杆部件,传送所接受的杆部件;
测定装置,其在杆部件通过输送线路上被规定的测定位置时,测定杆部件的外径,输出测定结果;
控制装置,其基于测定装置的测定结果,反馈控制由传递输送带传送杆部件的传送速度,
将输送线路在测定位置划分为押出成型机侧的上游区域和传递输送带侧的下游区域时,所述输送线路包括:
第一辊式输送机,其至少在测定装置的正上游形成上游区域的一部分,引导杆部件的输送;
第二辊式输送机,其形成下游区域,引导杆部件的输送。
根据上述的挤出成型系统,用挤出成型机挤出成型的杆部件从挤出成型机沿着包括第一辊式输送机及第二辊式输送机的输送线路输送,之后,从输送线路被传递输送带接受,通过传递输送带进一步向后工序传送。
另一方面,在杆部件被沿着输送线路输送的过程中,利用测定装置测定杆部件的外径,基于在此的测定结果,反馈控制由传递输送带传送杆部件的传送速度。
如上所述,杆部件在被传递输送带接受前,沿着输送线路被输送,所以,在该输送过程中进行杆部件的表面的预干燥。在此处的预干燥中,杆部件的表面被干燥至未固化的程度,即,干燥至在传递输送带上,不会因杆部件的伸展或收缩而在杆部件中产生皲裂的程度。
因此,即使杆部件的含水率较高,也可提高杆部件上的外周的保形性,并且,特别是可减小杆部件上的外周的粘接性、尤其是与输送线路及传递输送带接触的杆部件的外周部位的粘接性,即使杆部件被传递输送带从输送线路接受,杆部件也不易受到塑性变形引起的变形,杆部件的外径不会由于在此的塑性变形而变化。
另一方面,即使挤出成型机内的混合物的流动性差,从挤出成型机输送杆部件的输送速度发生变动,由于如上所述传递输送带的传送速度、即杆部件的外径被反馈控制,所以即使是含水率及粘接性都高的杆部件,杆部件的外径也被维持在允许范围内。
本发明提供一种与上述的系统对应的挤出成型方法,该挤出成型方法也发挥和上述的系统同样功能。
本发明的挤出成型系统及方法的具体的方式,从后述的说明即可了解。
发明效果
本发明的杆部件的挤出成型系统及其挤出成型方法,即使挤出成型之后的杆部件的含水率及粘接性都高,只是传递输送带的传送速度的反馈控制难以进行杆部件的高精度的外径控制,也可以将杆部件的外径维持在允许范围内。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的杆部件的挤出成型系统的概略图;
图2是被挤出成型的杆部件的端面图;
图3是表示图1的系统中的反馈控制例行程序的流程图;
图4是表示变形例的测定装置的概略图。
具体实施方式
如果参照图1,杆部件的挤出成型系统具备挤出成型机10,该挤出成型机10接受混合物M的供给。本实施方式的情况中,混合物M作为主成分含有粒状的炭、粘结剂、碳酸钙及水。粘结剂例如可以使用藻酸纳或羧甲基纤维素(CMC)等,混合物M的含水率W为20~60wt%以上。
挤出成型机10在对混合物M进行混炼的同时将其挤出成型为圆形的杆部件R,将所成型的部件R沿着自挤出成型机10的出口12延长的水平的输送线路DL进行输送。本实施方式的情况中,杆部件R如图2所示做成空心形状,具有中心孔H。另外,杆部件R可以具有蜂窝构造或格子构造等空心形状,还可以是实心的。
在输送线路DL的下游水平配置有传递输送带14,在该传递输送带14和挤出成型机10之间被确保与输送线路DL的长度相当的规定间隔。因此,传递输送带14经由输送线路DL与挤出成型机10连接,形成输送线路DL的延长部。例如,传递输送带14是具有硅酮制的平带的带式输送机。
上述的传递输送带14从输送线路DL接受杆部件R,并向和输送方向相同方向传送所接受的杆部件R。
在输送线路DL上规定了测定位置MP,该测定位置MP将输送线路DL划分为挤出成型机10侧的上游区域UDL和传递输送带14侧的下游区域DDL。
在测定位置MP配置有测定装置16,该测定装置16在杆部件R通过测定位置MP时,测定杆部件R的外径。本实施方式的情况中,测定装置16包括配置在输送线路DL的下方的光源16a、和在与该光源16a之间隔着输送线路DL而配置的外径传感器16b。
光源16a朝向测定位置MP出射激光,另一方面,外径传感器16b能够接受自光源16a出射的激光。这时,激光通过在上游区域UDL和下游区域DDL之间被确保的间隔。
另外,外径传感器16b没有特别限定,但理想的是可以高精度地测定杆部件R的外径的传感器。例如,理想的是,外径传感器16b具有比1/100mm高的分解能力。
杆部件R处于在输送线路DL上被连续地输送的状况时,杆部件R遮挡来自光源16a的激光的一部分,外径传感器16b仅接受激光的剩余部分。因此,外径传感器16b能够基于被杆部件R遮挡的激光的一部分(阴暗的部分)测定杆部件R的外径DR。
这样所测定的外径DR(测定结果)从外径传感器16b即测定装置16给予控制装置18。控制装置18与驱动传递输送带14的速度控制电动机20电连接,速度控制电动机20可以使用伺服电机或逆变电机。控制装置18基于外径DR,经由速度控制电动机20反馈控制传递输送带14的传送速度。另外,反馈控制的详情在后面记述后述。
在传递输送带14的下游依次配置有切断区域22及后干燥区域24。切断区域22将杆部件R每隔规定长度进行切断,由杆部件R形成圆筒形状的碳热源。另一方面,后干燥区域24从切断区域22接受碳热源,对这些碳热源进行干燥处理。在这种后干燥处理后,碳热源得以保管。这种碳热源在本实施方式的情况中,被用作带滤嘴香烟使用的碳热源。该情况下,碳热源的直径、即杆部件R的外径DR为6~8mm左右。
本实施方式的情况中,所述输送线路DL的上游区域UDL进一步被划分为预干燥区域AD和传送带区域AC。预干燥区域AD配置于挤出成型机10侧,而传送带区域AC配置于测定位置MP侧。预干燥区域AD具备作为预干燥装置的鼓风机26。该鼓风机26配置于输送线路DL的下方,产生朝向输送线路DL的风。
上述的风具有杆部件R中所含的水分不会迅速地蒸发的程度,即,具有防止杆部件R的外表面迅速地干燥程度的温度,如果这样的风被吹向杆部件R,风则使杆部件R的外表面的粘接性减小。另外,用挤出成型机10在刚刚被挤出成型之后的杆部件R例如处于被冷却至20℃程度的状态。
至少在测定装置16的正上游区域被确保传送带区域AC,即,从预干燥区域AD遍及测定装置16的区域被确保,由第一辊式输送机28形成。第一辊式输送机28包括多个辊,这些辊沿着输送线路DL保留规定间隔、例如节距P1而邻接,并被旋转自由地支承。
另一方面,所述下游区域DDL由第二辊式输送机30形成。该第二辊式输送机30也包括多个辊,这些辊沿着输送线路DL保留节距P2而邻接,并被旋转自由地支承。
由图1可知,第二辊式输送机30中的节距P2比第一辊式输送机28中的节距P1短。如上所述,杆部件R的外径DR为6~8mm左右的情况下,第一辊式输送机28的各辊例如具有6~8mm的直径,与此相对,第二辊式输送机30的各辊具有比第一辊式输送机28的辊径小的直径,例如具有2mm左右的直径。
另外,在本实施方式中,节距P1,P2设定为杆部件R的外径DR以下。
本实施方式的情况中,沿着输送线路DL的传送带区域AC及下游区域DDL的长度相同(例如120mm左右),第二辊式输送机30中的辊的数量比第一辊式输送机28中的辊的数量多。这意味着第二辊式输送机30与第一辊式输送机28相比,对杆部件R提供多个支承点,并且,这些支承点间的间隔(节距P2)比第一辊式输送机28中的支承点间的间隔(节距P1)小。
这样,与第一辊式输送机28相比,第二辊式输送机30可以在多个支承点支承杆部件R,因此可有效地抑制在测定位置MP测定了杆部件R的直径后,杆部件R的外径变动,在能够进行对于传递输送带14的传送速度的高精度的反馈控制方面适合。
第一及第二辊式输送机28、30的各辊,例如由JIS标准SUS316、SUS304等的不锈钢形成。特别是与SUS304相比,SUS316抗蚀性优异,所以适合第一及第二辊式输送机28、30的辊。
另外,辊也可以具有降低杆部件R的粘接力的涂层,该涂层可以使用例如氟涂层、硅酮涂层、类金刚石涂层(DLC)、或这些表面涂层的组合。另一方面,辊具有上述的表面涂层的情况下,辊除上述的不锈钢以外,还可以由杆部件R不易粘接的树脂材料,例如聚缩醛树脂(POM)、聚醚醚酮树脂(PEEK)形成。
以下,对基于上述的系统的挤出成型方法进行说明。
如果挤出成型机10被驱动,挤出成型机10就由混合物M挤出成型杆部件R,并沿着输送线路DL输送该杆部件R(成型工序)。另一方面,与挤出成型机10的驱动同时,传递输送带14也被驱动。这时,传递输送带14的传送速度与杆部件R的输送速度一致。
此后,杆部件R的输送通过预干燥区域AD后被第一辊式输送机28引导(输送工序的前段处理),再经过测定装置16中的外径DR的测定(测定工序)后,被第二辊式输送机30引导(输送工序的后段处理),最后,被转移至传递输送带14(传送工序)。
如上所述,混合物M的含水率、即在刚刚挤出成型之后的杆部件R的含水率比较高,该时点的杆部件R的保形性较低。因此,如果杆部件R被传递输送带14从挤出成型机10直接接受,那么在传递输送带14上,杆部件R往往会产生塑性变形,无法保证杆部件R的实际圆度。
但是,在本实施方式中,在挤出成型机10和传递输送带14之间确保了前述的输送线路DL,所以,挤出成型之后的杆部件R一直沿着输送线路DL被输送,直到被传递输送带14接受为止。这样的杆部件R的输送过程进行了杆部件R中的外周面的预干燥,提高了杆部件R的保形性,减小了杆部件R中的外表面的粘接性。
在本实施方式中,输送线路DL的上游区域UDL包括促进杆部件R的干燥的预干燥区域AD,该预干燥区域AD与挤出成型机10邻接配置。因此,在刚刚挤出成型之后的杆部件R首先通过预干燥区域AD,这时,鼓风机26的风从下方吹向杆部件R(干燥工序)。这样的风促进了杆部件R的下半部分的周面区域、即杆部件R的底部的预干燥,杆部件R的底部的保形性特别高。
另一方面,风的喷吹特别是对于杆部件R中的下半部分的周面区域,虽然促进了预干燥,但是在此的预干燥不会招致杆部件R的局部的固化、即杆部件R的不均匀的收缩,从而不会使杆部件R产生皲裂。
因此,在预干燥区域AD的下游,即使杆部件R进入第一辊式输送机28,杆部件R的底部被第一辊式输送机28的各辊支承,杆部件R也不会受到塑性变形,担保了杆部件R的实际圆度。
此后,杆部件R从测定位置MP通过时,由测定装置16测定杆部件R的外径DR,杆部件R的输送从第一辊式输送机28交接到第二辊式输送机30。
如上所述,由于第一及第二辊式输送机28、30中的各辊的节距P1、P2为杆部件R的外径DR以下,所以杆部件R沿着输送线路DL被输送时,杆部件R以本身的外径DR以下的间隔与第一及第二辊式输送机28、30的各辊依次接触。
因此,杆部件R在第一及第二辊式输送机28、30上移动时,杆部件R不会落入辊间,或者产生蛇行,保证了杆部件R的直进性,杆部件R能够在在第一及第二辊式输送机28、30上顺畅地移动。
关于这一点,除了杆部件R的外表面的粘接性高且杆部件R本身柔软以外,如果上述的节距P1、P2比杆部件R的外径DR大,则杆部件R就会落入辊间,或者产生蛇行的可能性变高,就无法保证杆部件R的顺畅的移动。
此后,杆部件R的输送被从第二辊式输送机30交接到传递输送带14,由传递输送带14向后段的切断区域22及后干燥区域24传送,接受前述的切断及后干燥处理。
如上所述,杆部件R只是被预干燥至仅底部的外周面未固化的程度,所以,在杆部件R的横截面中看,杆部件R内的水分量的分布也不会大幅偏颇。因此,即使在后段的后干燥区域24中碳热源受到后干燥处理,碳热源也不会产生皲裂,也不会降低碳热源的实际圆度。
传递输送带14的带由硅酮形成,而第一及第二辊式输送机28、30的各辊由所述不锈钢形成,所以,杆部件R相对于这些带及辊的粘接性低。因此,杆部件R难以向第一及第二辊式输送机28、30的辊或传递输送带14的带附着,所以,杆部件R不会被第一及第二辊式输送机28、30及传递输送带14挂住,可以顺利地通过这些传送带28、30、14。
另外,如上所述,像从传送带区域AC及下游区域DDL的长度、还有节距P1、P2的大小关系所导出的那样,与第一辊式输送机28相比,第二辊式输送机30含有更多的辊,可以在多个支承点支承杆部件R。这意味着,第二辊式输送机30的各辊与杆部件R接触的周期比第一辊式输送机28的各辊与杆部件R接触的周期短,有助于杆部件R的稳定的输送。
特别是第二辊式输送机30被用于在刚刚测定了杆部件R的外径DR之后的杆部件R的输送,因此,关于传递输送带14的传送速度,要想以高精度实施后述的反馈控制,第二辊式输送机30进行的杆部件R的稳定的输送尤为重要。
接着,参照图3,说明前述的控制装置18进行的反馈控制(控制工序)。
首先,判别挤出成型机10及传递输送带14是否已驱动(步骤S1),在此的判别结果为真(Yes)时,读入由测定装置16所测定的杆部件R的外径DR(步骤S2)。
此后,判别外径DR是否为最大允许直径DMAX以上(步骤S3),在此的判别结果为真时,通过以下的公式算出外径DR自最大允许直径DMAX的偏差ΔD(步骤S4)。
ΔD=DR-DMAX
另一方面,步骤S3的判别结果为假(No)时,判别外径DR是否为最小允许直径DMIN以下(步骤S5)。在此的判别结果为真时,通过以下的公式,计算出外径DR自最小允许直径DMIN的偏差ΔD(步骤S6)。
ΔD=DMIN-DR
另外,步骤S5的判别结果为假时,反复实施步骤S1以后的步骤,另外,步骤S1的判别结果为假时,图3的控制例行程序结束。
控制装置18基于上述的偏差ΔD,计算用于使传递输送带14的传送速度增加或减少的速度控制量ΔV(步骤S7),此后,向伺服电动机20输出速度控制量ΔV(步骤S8)。
因此,伺服电动机20基于速度控制量ΔV使传递输送带14的传送速度变化。具体地说,如果外径DR超过最大允许直径DMAX,则传递输送带14的传送速度就会增加。该情况下,传递输送带14在拉伸由挤出成型机10输送来的杆部件R的同时进行传送,由此,杆部件R的外径DR伴随杆部件R的塑性变形而减少。
相反,如果外径DR小于最小允许直径DMIN,传递输送带14的传送速度就会减少。该情况下,传递输送带14进行工作,使自挤出成型机10的杆部件R的输送速度制动,杆部件R的外径DR伴随杆部件R的塑性变形而增加。
杆部件R的外径DR的变动是因自挤出成型机10的杆部件R的输送速度发生变动而产生的,但如上所述,外径DR被反馈控制的结果是,外径DR被维持在最大允许直径DMAX和最小允许直径DMIN之间的允许范围。
上述的反馈控制不会使挤出成型机10的驱动速度、即混合物M的混炼速度变更,所以混炼条件一定,有助于杆部件R的体积密度、硬度的稳定。这意味着,即使对杆部件R作为所述后工序实施后干燥处理,也可抑制杆部件R中的外径DR的变动。
该结果是,可稳定地维持杆部件R的外径DR,保证了涉及杆部件R的外观的质量。
另外,当实施反馈控制时,传递输送带14的带及第一及第二辊式输送机28、30的各辊,如上所述由不易粘接杆部件R的材料形成,另一方面,杆部件R的底部预先被进行了干燥处理,底部的保形性较高。
因此,伴随反馈控制的实施,即使挤出成型机10和传递输送带14之间、即输送线路DL上的杆部件R的输送速度发生变动,第一及第二辊式输送机28、30的各辊也可追随速度变动而进行转动,能够进行稳定的反馈控制的实施。
另外,第二辊式输送机30的各辊的直径比第一辊式输送机的各辊的直径小,所以,第二辊式输送机30中的各辊的惯性质量较小。因此,与第一辊式输送机28的各辊相比,第二辊式输送机30的各辊良好地追随杆部件R的输送速度的变动进行旋转,所以,基于上述的反馈控制的杆部件R的外径DR的增加或减少,主要在测定装置16的上游表现出来,反馈控制的响应性高。
本发明并不受上述的一实施方式制约,可以进行各种各样的变形。
例如,如图4所示,测定装置16也可以配置于第一及第二辊式输送机28、30的正上方。该情况下,光源16a及外径传感器16b隔着杆部件R的输送线路DL且在水平方向互相分开而配置。
根据这种测定装置16,在第一辊式输送机28(上游区域UDL)和第二辊式输送机30(传递输送带14侧的下游区域DDL)之间,即,无需确保允许激光的通过的间隔。因此,由图4可知,第一及第二辊式输送机28、30可以互相连续,能够使杆部件R的输送更加稳定。
另外,进行本发明的实施时,不一定需要干燥装置即鼓风机26,但基于鼓风机26的杆部件R的强制性的干燥在缩短输送线路DL方面大有裨益。因此,除了鼓风机26以外,例如也可以在第一辊式输送机28的下方配置另外的鼓风机,使来自该另外的鼓风机的风向杆部件R喷吹。
另外,第二辊式输送机30的各辊也可以具有和第一辊式输送机28的各辊的直径相同的直径。
标记说明
10挤出成型机
14传递输送带
16测定装置
22切断区域
24后干燥区域
26鼓风机(干燥装置)
28第一辊式输送机
30第二辊式输送机
R杆部件
DL输送线路
MP测定位置
UDL上游区域
DDL下游区域
AD预干燥区域
AC传送带区域
Claims (10)
1.一种杆部件的挤出成型系统,其特征在于,具备:
挤出成型机,其成型并挤出杆部件;
输送线路,其接受被挤出的杆部件,
传递输送带,其从所述输送线路接受所述杆部件,传送所接受的杆部件;
测定装置,其在所述杆部件通过所述输送线路上被规定的测定位置时,测定所述杆部件的外径,输出测定结果;
控制装置,其基于所述测定装置的所述测定结果,反馈控制由所述传递输送带传送所述杆部件的传送速度,
将所述输送线路在所述测定位置划分为所述押出成型机侧的上游区域和所述传递输送带侧的下游区域时,所述输送线路包括:
第一辊式输送机,其至少在所述测定装置的正上游形成所述上游区域的一部分,引导所述杆部件的输送;
第二辊式输送机,其形成所述下游区域,引导所述杆部件的输送。
2.如权利要求1所述的杆部件的挤出成型系统,其特征在于,还具备干燥装置,其在所述杆部件通过所述输送线路的所述上游区域的过程中,对所述杆部件进行预干燥。
3.如权利要求2所述的杆部件的挤出成型系统,其特征在于,所述干燥装置包括:在所述输送线路的所述上游区域,在所述押出成型机和所述第一辊式输送机之间所确保的预干燥区域、从所述杆部件的下方向通过所述预干燥区域的所述杆部件吹风的鼓风机。
4.如权利要求1~3中任一项所述的杆部件的挤出成型系统,其特征在于,在所述第一及第二辊式输送机上配置辊的节距为所述杆部件的外径以下。
5.如权利要求4所述的杆部件的挤出成型系统,其特征在于,所述第二辊式输送机的辊的节距比所述第一辊式输送机的辊的节距小。
6.一种杆部件的挤出成型方法,其特征在于,具备:
挤出成型杆部件的成型工序;
从所述成型工序接受所述杆部件的输送工序;
从所述输送工序接受所述杆部件,传送所接受的杆部件的传送工序;
在所述杆部件的输送工序中,在测定位置测定所述杆部件的外径,输出测定结果的测定工序;
基于所述测定工序中的所述测定结果,反馈控制由所述传送工序传送所述杆部件的传送速度的控制工序,
所述输送工序包括:
在所述测定工序至少即将进行之前,通过第一辊式输送机输送所述杆部件的前段处理、
从所述测定工序到所述传送工序间,通过第二辊式输送机输送所述杆部件的后段处理。
7.如权利要求6所述的杆部件的挤出成型方法,其特征在于,在所述前段处理中,还具备对所述杆部件进行预干燥的干燥工序。
8.如权利要求7所述的杆部件的挤出成型方法,其特征在于,所述干燥工序是在被确保在所述第一辊式输送机的上游的预干燥区域输送所述杆部件的过程中,从所述杆部件的下方向所述杆部件吹风。
9.如权利要求6~8中任一项所述的杆部件的挤出成型方法,其特征在于,所述输送工序是使从所述成型工序接受的所述杆部件以自身的外径以下的间隔,与所述第一及第二辊式输送机的各辊依次接触。
10.如权利要求9所述的杆部件的挤出成型方法,其特征在于,在所述后段处理中,所述第二辊式输送机的各辊与所述杆部件接触的周期,比在所述前段处理中所述第一辊式输送机的各辊与所述杆部件接触的周期短。
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