CN108907403A - 长管全自动智能焊接设备 - Google Patents

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CN108907403A
CN108907403A CN201810894492.1A CN201810894492A CN108907403A CN 108907403 A CN108907403 A CN 108907403A CN 201810894492 A CN201810894492 A CN 201810894492A CN 108907403 A CN108907403 A CN 108907403A
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sliding rail
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吴洪德
杨振君
陈家勇
梁坤棠
顾晓勤
刘保军
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Abstract

本申请涉及一种长管全自动智能焊接设备,底架上设有用于放置待焊接的长管，自动取料定位组件设于工作台上，用于自动取放长管的加工物料并对其进行定位，且将定位好的加工物料固定于长管上；对称焊接机械组件滑动设置于底部滑轨上，用于焊接固定于长管的加工物料；长管旋转驱动机构设于工作台上，用于在对称焊接机械组件焊接作业时带动长管旋转相应的角度；负载轮组设于工作台上，用于固定支撑长管在其上转动。本申请的长管全自动智能焊接设备，对称焊接机械组件设于底部滑轨上且能在其上来回滑动，利用机器人自动焊接技术有效保证焊接的工艺性和稳定性，大大提高了产品的生产效率，解放劳动力，完成全自动化生产。

Description

长管全自动智能焊接设备 【技术领域】
[0001]本申请属于长管焊接领域，尤其涉及一种长管全自动智能焊接设备。 【背景技术】
[0002]现有的长管焊接技术大多采用人工焊接，由于全程是人工上料焊接，存在焊接工 艺不良、工作效率低、成品率低的问题，难以得到改善，且全程人工作业，人工成本高昂，增 加了企业的负担。
[0003]因此，有必要设计出一款智能焊接设备，全程除人工上料外无需其他人工千预，提 高生产效率，解放劳动力，完成全自动化生产。 【发明内容】
[0004]为解决现有技术的长管焊接采用人工焊接，存在焊接工艺不良、工作效率、成品率 低的问题，本申请提供一种长管全自动智能焊接设备。
[0005]本申请解决其技术问题所采用的技术方案：
[0006]长管全自动智能焊接设备，包括底架，还包括：
[0007]工作台，其设于所述底架上，用于放置待焊接的长管，所述工作台上设有底部滑 轨；
[0008]自动取料定位组件，其设于所述工作台上，用于自动取放长管的加工物料并对其 进行定位，且将定位好的加工物料固定于长管上；
[0009]对称焊接机械组件，其滑动设置于所述底部滑轨上，用于焊接固定于长管的加工 物料；
[0010] 长管旋转驱动机构，其设于所述工作台上，用于在所述对称焊接机械组件焊接作 业时带动长管旋转相应的角度；
[0011] 负载轮组，其设于所述工作台上，用于固定支撑长管在其上转动。
[0012] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述自动取料定位组件包括物料自动吸取 结构和物料放置台，所述物料自动吸取结构包括物料取放机械手和取放机械手滑动座，所 述取放机械手滑动座与所述底部滑轨滑动连接且所述取放机械手滑动座设于所述物料取 放机械手的底部用于带动物料取放机械手沿底部滑轨往复滑动，所述物料放置台包括设于 所述底架上的物料放置架，所述物料放置架上设有供所述物料取放机械手取出物料的物料 放置工位，所述物料放置工位包括筋板放置盒和门板放置盒。
[0013] _如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述物料放置架上还设有用于放置筋板并 对其进行二次定位的自动矫正台，所述自动矫正台包括矫正架和支撑于所述矫正架上的定 位板。
[0014]如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述物料取放机械手包括六轴多关节旋转 机械手，所述六轴多关节旋转机械手上设有由六轴多关节旋转机械手控制的旋转式夹具， 所述旋转式夹具包括与所述六轴多关节旋转机械手转动连接的连接头，所述连接头上设有 通过负压吸取筋板的吸盘、用于夹取筋板的筋板夹持部、以及用于夹取安装架的安装架夹 取部。
[0015] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述取放机械手滑动座的下侧设有与所述 底部滑轨滑动连接的第一滑块，所述取放机械手滑动座通过所述第一滑块架设于所述底部 滑轨上，所述工作台上位于所述底部滑轨的一侧还设有第一横向齿条，所述取放机械手滑 动座上设有第一横向驱动电机，所述第一横向驱动电机的输出端设有与所述第一横向齿条 相啮合的齿轮，所述第一横向驱动电机通过驱动齿轮，带动所述取放机械手滑动座沿所述 底部滑轨横向往复滑动。
[0016] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述对称焊接机械组件包括对称设于长管 两侧的物料自动焊接结构和对称设于底架两侧的自动焊接系统，所述物料自动焊接结构包 括物料焊接机械手和焊接机械手滑动座，所述焊接机械手滑动座与所述底部滑轨滑动连接 且所述焊接机械手滑动座设于所述物料焊接机械手的底部用于带动物料焊接机械手沿底 部滑轨往复滑动，所述自动焊接系统包括可自动调节焊接电流的焊接电机和固定于所述焊 接电机的上部并与所述物料焊接机械手电连接用于在长管上切割出配线孔的等离子切割 机。
[0017] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述物料焊接机械手包括六轴多关节焊接 机械手，所述六轴多关节焊接机械手上设有由六轴多关节焊接机械手控制的导电焊接系 统，所述导电焊接系统包括用于将筋板焊接于长管上的导电焊枪，所述导电焊枪上设有导 电焊嘴。
[0018] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述焊接机械手滑动座的下侧设有与所述 底部滑轨滑动连接的第二滑块，所述焊接机械手滑动座通过所述第二滑块架设于所述底部 滑轨上，所述工作台上位于所述底部滑轨的一侧还设有第二横向齿条，所述焊接机械手滑 动座上设有第二横向驱动电机，所述第二横向驱动电机的输出端设有与所述第二横向齿条 相啮合的齿轮，所述第二横向驱动电机通过驱动齿轮，带动所述焊接机械手滑动座沿所述 底部滑轨横向往复滑动。
[0019] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述长管旋转驱动机构包括固定于工作台 上的夹持支座，所述夹持支座内设有套于长管上并能在夹持支座内转动的夹持转动套，所 述夹持转动套上设有多个沿长管周向间隔均布用于夹紧长管的夹持结构。
[0020] 如上所述的长管全自动智能焊接设备，所述长管旋转驱动机构还包括设于所述夹 持支座上的长管旋转驱动电机、与所述长管旋转驱动电机的输出轴连接的主动轮、设于所 述夹持转动套上并由所述主动轮带动转动的从动轮，所述从动轮的直径比主动轮的直径 大。
[0021] 与现有技术相比，本申请有如下优点：
[0022] 1、本申请的长管全自动智能焊接设备，对称焊接机械组件设于底部滑轨上且能在 其上来回滑动，利用机器人自动焊接技术有效保证焊接的工艺性和稳定性，大大提高了产 品的生产效率，解放劳动力，完成全自动化生产。
[0023] 2、本申请的长管全自动智能焊接设备，自动取料定位组件设于底部滑轨上且能在 其上来回滑动，对于加强板筋和配线孔安装架，旋转式夹具可用于夹取不同加工物料并对 其进行二次定位，后经机器人精确放置于加工处，以减少可能存在的误差，达到焊接加工性 能的最优化。 【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0025]图1是本申请的长管全自动智能焊接设备的结构示意图；
[0026]图2是本申请的长管全自动智能焊接设备的结构示意图；
[0027]图3是本申请的长管全自动智能焊接设备的结构示意图；
[0028]图4是本申请的物料放置台的结构示意图；
[0029]图5是本申请的旋转式夹具的结构示意图；
[0030]图6是本申请的长管旋转驱动机构的结构示意图；
[0031]图7是本申请的负载轮组的结构示意图。 【具体实施方式】
[0032]下面将结合附图及具体实施例对本申请作进一步说明。
[0033]请参看图1至图7,长管全自动智能焊接设备，包括底架1、工作台1 〇、自动取料定位 组件2、对称焊接机械组件3、长管旋转驱动机构4、以及负载轮组5。其中：
[0034]工作台10设于所述底架1上，用于放置待焊接的长管，所述工作台上设有底部滑轨 11。本实施例中，工作台由多个并列设置的支架构成，支架与支架之间通过横梁连接且各个 支架均设有所述的底部滑轨，待焊接的长管放置于横梁上方。
[0035]自动取料定位组件2设于所述工作台10上，用于自动取放长管的加工物料并对其 进行定位，且将定位好的加工物料固定于长管上。具体地，所述自动取料定位组件2包括物 料自动吸取结构21和物料放置台22，所述物料自动吸取结构21包括物料取放机械手211和 取放机械手滑动座212,所述取放机械手滑动座212与所述底部滑轨11滑动连接且所述取放 机械手滑动座212设于所述物料取放机械手211的底部用于带动物料取放机械手沿底部滑 轨11往复滑动。本实施例中，所述物料取放机械手211包括六轴多关节旋转机械手，型号为 EDV-6〇5〇,外形结构紧凑，各关节均安装了高精度减速机，高速的关节速度能在狭小的工作 空间内进行灵活的作业。
[0036]所述物料放置台22包括设于所述底架1上的物料放置架221，所述物料放置架221 上设有供所述物料取放机械手211取出物料的物料放置工位，所述物料放置工位包括筋板 放置盒222和安装架放置盒223,六轴多关节旋转机械手上设有由六轴多关节旋转机械手控 制的旋转式夹具213,所述旋转式夹具213包括与所述六轴多关节旋转机械手转动连接的连 接头2131，所述连接头上设有通过负压吸取筋板的吸盘2132、用于夹取筋板的筋板夹持部 2133、以及用于夹取安装架的安装架夹取部2134。本实施例中，物料放置架221上还设有用 于放置筋板并对其进行二次定位的自动矫正台224,所述自动矫正台224包括矫正架和支撑 于所述矫正架上的定位板。通过吸盘从物料盒中吸取筋板，为防止其发生侧滑，将吸起的筋 板放置于自动矫正台对其进行二次精确定位，后通过筋板夹持部从自动矫正台侧边夹持二 次定位后的筋板移至焊接位置，焊接机械手对筋板进行点焊固定于长管上。
[0037]具体地，所述取放机械手滑动座212的下侧设有与所述底部滑轨11滑动连接的第 一滑块2121，所述取放机械手滑动座212通过所述第一滑块2121架设于所述底部滑轨11上， 所述工作台10上位于所述底部滑轨11的一侧还设有第一横向齿条12,所述取放机械手滑动 座212上设有第一横向驱动电机2122,所述第一横向驱动电机2122的输出端设有与所述第 一横向齿条12相啮合的齿轮，所述第一横向驱动电机2122通过驱动齿轮，带动所述取放机 械手滑动座212沿所述底部滑轨11横向往复滑动。
[0038]对称焊接机械组件3滑动设置于所述底部滑轨11上，用于焊接固定于长管的加工 物料。具体地，对称焊接机械组件3包括对称设于长管两侧的物料自动焊接结构31和对称设 于底架1两侧的自动焊接系统，所述物料自动焊接结构31包括物料焊接机械手311和焊接机 械手滑动座312,所述焊接机械手滑动座312与所述底部滑轨11滑动连接且所述焊接机械手 滑动座312设于所述物料焊接机械手311的底部用于带动物料焊接机械手沿底部滑轨11往 复滑动。本实施例中，述物料焊接机械手311包括六轴多关节焊接机械手，型号为EDV-6050， 外形结构紧凑，各关节均安装了高精度减速机，高速的关节速度能在狭小的工作空间内进 行灵活的作业。
[0039]六轴多关节焊接机械手上设有由六轴多关节焊接机械手控制的导电焊接系统 313,所述导电焊接系统包括用于将筋板焊接于长管上的导电焊枪，所述导电焊枪上设有导 电焊嘴。自动焊接系统包括可自动调节焊接电流的焊接电机32和固定于所述焊接电机的上 部并与所述物料焊接机械手311电连接用于在长管上切割出配线孔的等离子切割机33。本 实施例中，等离子切割机的型号为YP-060，具有起弧成功率高、切割速度快的优点，当然还 可为其他型号的切割机，如YP-080、YP100PF。两台焊接机器人同时在对称位置对筋板进行 焊接，一对筋板焊接完成后，长管旋转一定的角度重复焊接动作，直至全部焊接完成。等离 子切割机用于在长管上切割出配线孔，通过门板夹取部夹取门板移至焊接位置，两台焊接 机器人同时在长管两侧对称位置对配线孔门板进行焊接。
[0040]具体地，焊接机械手滑动座312的下侧设有与所述底部滑轨滑动连接的第二滑块 3121，所述焊接机械手滑动座312通过所述第二滑块3121架设于所述底部滑轨11上，所述工 作台10上位于所述底部滑轨11的一侧还设有第二横向齿条13,所述焊接机械手滑动座312 上设有第二横向驱动电机3122,所述第二横向驱动电机3122的输出端设有与所述第二横向 齿条I3相啮合的齿轮，所述第二横向驱动电机3122通过驱动齿轮，带动所述焊接机械手滑 动座312沿所述底部滑轨11横向往复滑动。
[0041]长管旋转驱动机构4包括固定于工作台10上的夹持支座41、套于长管上并能在夹 持支座41内转动的夹持转动套42、设于夹持支座41上的长管旋转驱动电机44、与长管旋转 驱动电机的输出轴连接的主动轮45、设于所述夹持转动套42上并由所述主动轮45带动转动 的从动轮46,所述从动轮46的直径比主动轮45的直径大。本实施例中，所述夹持转动套42上 设有多个沿长管周向间隔均布用于夹紧长管的夹持结构43。具体地，所述夹持结构为液压 缸，在焊接机器人对一对筋板进行焊接完成后，多个液压缸夹持一同夹紧长管，并在长管旋 转驱动电机的驱动下转动相应的角度，重复焊接动作，直至全部焊接完成。
[0042]负载轮组包括设于工作台1〇上的支撑架51，所述支撑架51上设有两个对称设于长 管下侧以支撑长管在其上转动的支撑结构，所述支撑结构包括支撑滚轮52和带动所述支撑 滚轮52转动的滚轮驱动电机53,所述支撑滚轮52通过滚筒安装座54设于所述支撑架51上。 负载轮组包括前端负载轮组和末端负载轮组，前端负载轮组为固定在工作台末端的负载轮 组，末端负载轮组为可在底部滑轨上自行移动以调整两端的夹紧滚轮。本实施例中，所述支 撑架的两侧还设有由滚轮驱动电机带动转动的夹紧滚轮，夹紧滚轮位于长管的两侧，通过 调整两夹紧滚轮的间距以适用不同规格的长管。
[0043]此外，为了防止长管在焊接的过程中向后滑动导致焊接工艺稳定性差的问题，本 实施例中，工作台10上还设有用于固定长管防止其向后滑动的挡板机构6，所述挡板机构6 包括架设于所述底部滑轨11上的挡板支架61，所述挡板支架61的下侧设有与底部滑轨滑动 连接的第三滑块611，所述挡板支架61通过所述第三滑块611架设于所述底部滑轨11上，所 述工作台10上位于所述底部滑轨11的一侧还设有第三横向齿条14,所述挡板支架61上设有 第三横向驱动电机612,所述第三横向驱动电机612的输出端设有与所述第三横向齿条14相 啮合的齿轮，所述第三横向驱动电机612通过驱动齿轮，带动所述挡板支架61沿所述底部滑 轨11横向往复滑动。
[0044]本申请还提供一种长管全自动智能焊接方法，包括以下步骤：
[0045] 1、人工放置长管与配件
[0046]负载轮与挡板移动至相应位置，利用吊机等工具将长管放置于工作台上并调整夹 轮将工件夹紧，利用吊机等工具将底板固定于长管上，等待焊接，同时将所需配件补充至物 料台上。
[0047] 2、机器人焊接长管与底板
[0048]前端视觉传感器对以孔为参考对工件进行定位，两台机器人同时焊接内外两侧， 使长管与底板固定，机器人焊接完多边形长管一边后，长管转动相应角度，机器人进行同等 方式焊接，重复以上步骤直至整个底板焊接工作完成。
[0049] 3、机器人取料并点焊固定筋板
[0050]用吸盘从物料盒中吸取筋板，将筋板放置于自动矫正台对其进行二次精确定位， 从侧边夹取二次定位后的筋板移至焊接位置，利用两台视觉传感器对筋板进行定位，用前 端视觉传感器对长管位置识别，随后机器人对工件进行固定点焊，工件旋转重复以上步骤 直至将筋板全部固定在工件上。
[0051] 4、机器人同时对称焊接筋板
[0052]两台机器人同时在对称位置对筋板进行焊接，一对筋板焊接完成，长管旋转重复 焊接动作，直至筋板全部焊接完成。
[0053] 5、机器人切割馈线孔并焊接门板
[0054]机器人移动到至相应位置，在长管上用等离子切割机切割出所需配线孔，末端执 行器抓取门板并移至焊接位置，两台机器人同时在两侧对称位置对孔门板进行焊接。
[0055]综上，本申请的长管全自动智能焊接设备的有益效果在于，利用机器人自动焊接 技术能够保证焊接的工艺性和稳定性，极大地改变了以前现有对熟手焊接师傅的依赖。并 且利用智能化的视觉定位控制系统，在保证焊接工艺的同时，保证了焊接的定位精度，解决 了现有人工焊接所存在的定位精度不稳定的问题。其次在此次长管焊接的设计规划中，对 于加强板筋和配线孔安装架，采用旋转式夹具对工件进行二次定位，以减少可能存在的误 差，以求达到焊接加工性能的最优化。
[0056]以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其 原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.长管全自动智能焊接设备，包括底架（D，其特征在于:还包括： 工作台（10)，其设于所述底架（1)上，用于放置待焊接的长管，所述工作台（10)上设有 底部滑轨(11); 自动取料定位组件(2)，其设于所述工作台上（10)，用于自动取放长管的加工物料并对 其进行定位，且将定位好的加工物料固定于长管上； 对称焊接机械组件(3)，其滑动设置于所述底部滑轨（11)上，用于焊接固定于长管的加 工物料； 长管旋转驱动机构(4)，其设于所述工作台（1〇)上，用于在所述对称焊接机械组件（3) 焊接作业时带动长管旋转相应的角度； 负载轮组(5)，其设于所述工作台（1〇)上，用于固定支撑长管在其上转动。
2. 根据权利要求1所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述自动取料定位组 件(2)包括物料自动吸取结构(21)和物料放置台（22)，所述物料自动吸取结构(21)包括物 料取放机械手(211)和取放机械手滑动座(212)，所述取放机械手滑动座(212)与所述底部 滑轨（11)滑动连接且所述取放机械手滑动座(212)设于所述物料取放机械手(211)的底部 用于带动物料取放机械手沿底部滑轨（11)往复滑动，所述物料放置台（22)包括设于所述底 架（1)上的物料放置架(221)，所述物料放置架上设有供所述物料取放机械手(211)取出物 料的物料放置工位，所述物料放置工位包括筋板放置盒(222)和安装架放置盒(223)。
3. 根据权利要求2所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于：所述物料放置架 (221)上还设有用于放置筋板并对其进行二次定位的自动矫正台（224)，所述自动矫正台 (224)包括矫正架和支撑于所述矫正架上的定位板。
4.根据权利要求3所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述物料取放机械手 (211)包括六轴多关节旋转机械手，所述六轴多关节旋转机械手上设有由六轴多关节旋转 机械手控制的旋转式夹具(213)，所述旋转式夹具(213)包括与所述六轴多关节旋转机械手 转动连接的连接头(2131)，所述连接头上设有通过负压吸取筋板的吸盘(2132)、用于夹取 筋板的筋板夹持部(2133)、以及用于夹取门板的门板夹取部(2134)。
5. 根据权利要求2所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述取放机械手滑动 座(212)的下侧设有与所述底部滑轨（11)滑动连接的第一滑块(2121)，所述取放机械手滑 动座(212)通过所述第一滑块(2121)架设于所述底部滑轨（11)上，所述工作台（10)上位于 所述底部滑轨（11)的一侧还设有第一横向齿条（12)，所述取放机械手滑动座(212)上设有 第一横向驱动电机(2122)，所述第一横向驱动电机(2122)的输出端设有与所述第一横向齿 条（12)相啮合的齿轮，所述第一横向驱动电机(2122)通过驱动齿轮，带动所述取放机械手 滑动座(212)沿所述底部滑轨(11)横向往复滑动。
6. 根据权利要求1所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述对称焊接机械组 件(3)包括对称设于长管两侧的物料自动焊接结构(31)和对称设于底架（1)两侧的自动焊 接系统，所述物料自动焊接结构（31)包括物料焊接机械手（311)和焊接机械手滑动座 (312)，所述焊接机械手滑动座(312)与所述底部滑轨（11)滑动连接且所述焊接机械手滑动 座(312)设于所述物料焊接机械手(311)的底部用于带动物料焊接机械手沿底部滑轨（11) 往复滑动，所述自动焊接系统包括可自动调节焊接电流的焊接电机(32)和固定于所述焊接 电机的上部并与所述物料焊接机械手(311)电连接用于在长管上切割出配线孔的等离子切 割机(33)。
7. 根据权利要求6所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述物料焊接机械手 (311) 包括六轴多关节焊接机械手，所述六轴多关节焊接机械手上设有由7K轴多关节焊接 机械手控制的导电焊接系统（313)，所述导电焊接系统包括用于将筋板焊接于长管上的导 电焊枪，所述导电焊枪上设有导电焊嘴。
8. 根据权利要求6所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述焊接机械手滑动 座(312)的下侧设有与所述底部滑轨滑动连接的第二滑块(3121)，所述焊接机械手滑动座 (312) 通过所述第二滑块(3121)架设于所述底部滑轨（11)上，所述工作台（10)上位于所述 底部滑轨（11)的一侧还设有第二横向齿条（13)，所述焊接机械手滑动座(312)上设有第二 横向驱动电机(3122)，所述第二横向驱动电机(3122)的输出端设有与所述第二横向齿条 (1¾相啮合的齿轮，所述第二横向驱动电机(3122)通过驱动齿轮，带动所述焊接机械手滑 动座(312)沿所述底部滑轨(11)横向往复滑动。
9. 根据权利要求1所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述长管旋转驱动机 构(4)包括固定于工作台（10)上的夹持支座(41)，所述夹持支座(41)内设有套于长管上并 能在夹持支座内转动的夹持转动套(4¾，所述夹持转动套(42)上设有多个沿长管周向间隔 均布用于夹紧长管的夹持结构(43)。
10.根据权利要求9所述的长管全自动智能焊接设备，其特征在于:所述长管旋转驱动 机构(4)还包括设于所述夹持支座(41)上的长管旋转驱动电机(44)、与所述长管旋转驱动 电机(44)的输出轴连接的主动轮(4¾、设于所述夹持转动套(4¾上并由所述主动轮(45)带 动转动的从动轮(46)，所述从动轮(46)的直径比主动轮(45)的直径大。
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CN109794710A (zh) * 2019-01-11 2019-05-24 关辉 一种适用于不同高度的自动化圆周焊接设备
CN110549065A (zh) * 2019-08-12 2019-12-10 首都航天机械有限公司 一种适用于拼焊型管路焊接装配的柔性装配装置

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