CN109661280A - 用于转向卷取机的支撑装置以及卷取设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于卷取金属带(2)的转向卷取机(4、17)的支撑装置(6、19),其具有至少一个可与转向卷取机(4、17)的相应用于卷取的卷取芯轴(5、18)的自由端部区段支撑接触的支撑单元(7、20)。为了可使得在完整的卷取过程期间改善对自由端部区段的连续支撑,支撑装置(6、19)包括至少一个导向单元(8、21),在该处可移动地引导支撑单元(7、20)并且该导向单元在支撑单元(7、20)相对于导向单元(8、21)的每个位置都支撑该支撑单元(7、20)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于卷取金属带的转向卷取机的支撑装置,其具有至少一个支撑单元,该支撑单元可与转向卷取机的相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区段处于支撑接触。
此外,本发明涉及一种用于卷取金属带的卷取设备,其具有至少一个可绕旋转轴线旋转布置的带有至少两个卷取芯轴的转向卷取机和至少一个用来支撑相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区段的支撑装置。
背景技术
可选地,被轧制的金属带可在轧制之后被卷绕到卷取芯轴上或被卷绕到插在卷取芯轴上的缠绕套管上,并且稍后又被展开。为了特别是在所谓的连续运行(Kontibetrieb)中实现最短的连续缠绕卷续接而使用转向卷取机,也称为旋转式卷取机,其具有至少两个卷取芯轴,并且其中在卷取过程或翻转过程期间将改变卷取芯轴的位置。在转向卷取机中,卷取芯轴在驱动侧固定地支承在转向传动单元中。在将金属带卷取到相应的卷取芯轴上时,重要的是卷取芯轴的双侧支承或卷取芯轴的由此决定的对称弯曲线,以便确保在卷取时的稳定走带。
金属带在卷取芯轴上的卷绕过程在带张力下进行。首先,在卷取芯轴上卷绕少量、通常是三个初始线圈的金属带。然后,以目标速度和基于预定值的带张力进行缠绕卷的构造。
因为通过带张力和缠绕卷重力得到较高的卷取芯轴的扭转载荷和弯曲载荷,所以卷取芯轴的自由端部区段从尽可能早的时间点起被支撑,以承受所述负载。即使很少出现,这也同样适用于开卷过程,其中金属带从卷取芯轴展开。然而,卷绕过程的初始起绕过程通常“悬臂地”进行,即没有对相应使用的卷取芯轴的自由端部区段的支撑。在卷绕过程期间的转向过程结束之后,用于卷取的卷取芯轴位于卷绕完成位置,并且独立的位置固定的芯轴支撑轴承将摆入,其支撑卷取芯轴的自由端部区段。
在卷取芯轴被“悬臂地”、即单侧支撑或支承期间,所允许的重力载荷和拉伸载荷是相对受限的。在卷取芯轴被单侧支撑时得到卷取芯轴的弯曲线,该弯曲线从单侧支撑处开始并且显示出相对于金属带不对称的走向。在单侧支撑中引入的机械载荷对于转向卷取机及其各个零件的设计和使用寿命是不利的。由此产生工艺技术上的缺点,如金属带的带速降低而也会有质量限制,因为不可设置相应较高的带张力并且金属带倾向于侧向延伸。
DE 698 17 437 T2公开了一种用于将金属带卷绕成线圈的转向卷取机。通过转向卷取机的在两个卷取芯轴之间居中延伸的转子轴线引导另一轴线,在该另一轴线上安置有两个可摆动的卷取机外轴承。卷取芯轴的其他支撑部可通过轴承臂实现,使得在转向卷取机旋转时卷取芯轴改变其位置并且其他支撑部跟随该旋转。然而这种与位置相关的与转子轴线的耦合大大地增大了转子,因为最大卷直径不得超出转子轴线,否则转子不能功能正常地旋转。此外,卷绕位置的可接触性受到限制。
发明内容
本发明的目的在于,可使得在完整的卷取过程期间改善转向卷取机的卷取芯轴自由端部区段的连续支撑。
该目的通过独立权利要求实现。在以下说明、从属权利要求和附图中反映了有利的设计方案,其中这些设计方案可分别单独地或彼此以这些设计方案中的至少两个的各种组合形式构成本发明的改进的、特别是优选或有利的方面。在此,支撑装置的设计方案可相应于卷取设备的设计方案,并且反之亦然,特别是当在下文中在单个情况下对此未明确指出时。
用于卷取金属带的转向卷取机的根据本发明的支撑装置包括至少一个可与转向卷取机的相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区段处于支撑接触的支撑单元和至少一个导向单元,支撑单元可移动地在该处引导并且该导向单元在支撑单元相对于导向单元的每个位置都支撑支撑单元。
如上所述,转向卷取机包括至少两个具有自由端部区段的卷取芯轴。在卷取过程期间使转向卷取机旋转,其中相应用于卷取的卷取芯轴从起绕位置移动到卷绕完成位置。在卷取过程的整个持续时间上,即最迟随着在起绕位置起绕的开始并且至少直到卷取过程持续到卷绕完成位置,卷取芯轴利用根据本发明的支撑装置被支撑,在此该支撑装置将支撑功能转移到本身已知的优选固定的芯轴支撑轴承上。为此,导向单元被构造为使得支撑单元与卷取芯轴接触并且在整个转向过程期间可跟随该卷取芯轴。
利用根据本发明的支撑装置可独立于转向卷取机的其余运行和其余结构通过独立的装置支撑相应用于卷取的卷取芯轴。该另外独立于转向卷取机的根据本发明的支撑装置在卷取芯轴的卷绕完成位置将被支撑的卷取芯轴转移到位置固定的、稳定的、可摆动的芯轴支撑轴承上,其可以传统方式构造。在支撑单元的这种释放之后可手动或机动、特别是自动地将支撑单元引回到其起始位置,在该处其可支撑位于其起绕位置的另一卷取芯轴的自由端部区段。作为替代,支撑单元可处于等待位置,以确保在转向卷取机处用于物流的自由空间。
利用根据本发明的支撑装置实现的对相应用于卷取的卷取芯轴的支撑被设计为使得在开始卷绕前几圈时就已经可建立整个卷取过程的特定的带张力值。此外,利用根据本发明的支撑装置使在转向过程期间的带张力波动最小化。通过根据本发明的支撑可一般性地实现更高的带张力。在此,转向卷取机和支撑装置的现有构件将不会受到更强的机械载荷,因为可在卷取芯轴的两侧上实现基本对称的力分布。更高的带张力可使得以更高带速的形式在连接在转向卷取机上游的轧制设备处实现功率提升或者可实现朝更高强度材料质量的方向扩展产品范围。另外,卷取芯轴的对称弯曲线促使作用的缠绕卷张力和缠绕卷重力的有利载荷分布。由此各个零件的设计和使用寿命变得更有利。此外还改善了卷绕结果,因为在缠绕卷的伸缩性方面改善了带走向。
由于具有卷取芯轴的转向卷取机、支撑装置和固定且可摆动的芯轴支撑轴承为独立的组件,可从支撑装置到芯轴支撑轴承没有限制地进行完全无中断的转移的支撑任务。通过使原来的转向卷取机在结构上保持不变,本发明非常好地适用于已有卷取设备的改造和现代化。利用根据本发明的支撑装置仍然确保了缠绕卷的运走并且仍然存在对第一起绕位置的可接近性,以便例如可将缠绕套管插到卷取芯轴上。给出的卷取过程的流程不必被改变。根据本发明的支撑的功能仅补充给出的卷取过程。
转向卷取机可用作卷取机或开卷机。在这两种情况中可利用根据本发明的支撑装置改善相应卷取芯轴的自由端部的支撑。在本发明的范围中,卷取可理解为金属带的卷绕或展开。
支撑装置优选地包括导向单元和至少一个支撑单元。导向单元可由金属制造并且具有至少一个导轨。支撑单元可具有至少一个滑动区段,其在导轨处被引导。
根据有利的设计方案,导向单元包括半圆形区段和两个与之连接的直臂,其中支撑单元关于半圆形区段的圆心点在径向内部可移动地在导向单元处被引导。于是导向单元被构造为U形,其中臂部支撑半圆形区段。半圆形区段被布置和构造为使得其相对于一个圆轨同轴地布置,卷取芯轴在转向卷取机的转向过程期间将沿着该圆轨移动,其中先提到的圆轨的半径大于后提到的圆轨的半径。支撑单元关于半圆形区段的圆心点在径向内部可移动地在导向单元处被引导,这意味着导向单元在径向外部支撑支撑单元。由此,在卷取芯轴被支撑期间,特别是径向力可从卷取芯轴通过支撑单元被传递到导向单元上。
根据另一有利的设计方案,支撑单元包括至少一个轴承衬套,自由端部区段可插入该轴承衬套中并且该轴承衬套构成或具有至少一个径向轴承。如果自由端部区段插入轴承衬套中,则自由端部区段与轴承衬套或支撑单元形状配合地连接。由此,无论是拉力还是压力都可从被支撑的卷取芯轴通过支撑单元传递到导向单元上。这可使得很好地支撑卷取芯轴的自由端部区段。轴承衬套例如可构成滑动轴承,在其中滑动地引导自由端部区段。作为替代,可在轴承衬套处设置至少一个径向滚动轴承,自由端部区段接合到该径向滚动轴承中。
根据另一有利的设计方案,支撑单元包括可与自由端部区段处于支撑接触的接触面,其构造为圆弧形并且具有小于180°的对应的圆心角。由此,在卷取期间支撑单元关于转向卷取机的旋转轴线仅在径向外部与相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区段接触。这可使得压力从被支撑的卷取芯轴通过支撑单元传递到导向单元上。圆心角可小于150°,特别是小于130°。
根据另一有利的设计方案,支撑单元包括至少一个可移动地在导向单元处被引导的导向元件和至少一个可与自由端部区段处于支撑接触的支撑元件,其中支撑元件与导向元件铰接,使得支撑元件在支撑元件与自由端部区段处于支撑接触的支撑位置和支撑元件与自由端部区段不处于支撑接触的释放位置之间可移动地布置在导向元件处。在卷取过程之前,支撑元件可位于其释放位置。支撑单元在卷取过程开始之前移动到合适的支撑起始位置。尚在卷取过程开始之前支撑元件就从其释放位置摆动到其支撑位置,在该支撑位置其现在支撑相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区域。支撑元件保持在其支撑位置至少直到卷取芯轴达到其卷绕完成位置。在达到卷绕完成位置之后可进行卷取芯轴的自由端部区段向位置固定的芯轴支撑轴承的转移。位置固定的芯轴支撑轴承可摆入从而承担支撑任务。然后,支撑元件可从其支撑位置摆动到其释放位置,由此支撑元件释放卷取芯轴的自由端部区段。此后,可开始将支撑单元引回到支撑起始位置。支撑元件可通过至少一个铰链或合页与导向元件铰接。
根据另一有利的设计方案,支撑装置包括至少一个驱动部,支撑单元利用该驱动部可沿导向单元移动。由此,支撑单元可通过支撑装置自动地沿导向单元移动。作为替代,在转向卷取机的转向过程或卷取过程期间支撑单元可被相应用于卷取的卷取芯轴同步带动。利用驱动部也可将支撑单元从支撑结束位置引回到支撑起始位置。驱动部例如可包括具有驱动小齿轮的电机,该驱动小齿轮啮合到布置在导向元件处的部分弯曲延伸的齿条中。驱动部可借助于支撑装置的电子系统被控制,使得支撑单元的移动与相应用于卷取的卷取芯轴的移动是同步的。为此,电子系统例如可具有传感器系统,利用其可检测卷取芯轴或转向卷取机的移动。
根据本发明的用于卷取金属带的卷取设备包括至少一个布置为可绕旋转轴线转动的具有至少两个卷取芯轴的转向卷取机和至少一个用于支撑相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区段的支撑装置,其中根据前述设计方案中任一项或这些设计方案中至少两项彼此的任意组合来构造支撑装置。
上文参考支撑装置所述的优点相应地与卷取设备结合。
根据有利的设计方案,卷取设备包括至少一个用于转动转向卷取机的驱动部,使得用于卷取的卷取芯轴在卷取期间可从起绕位置移动到卷绕完成位置,其中支撑单元沿导向单元的移动与用于卷取的卷取芯轴的移动是同步的。为了使转向卷取机和支撑单元的移动同步,支撑装置可具有控制支撑装置驱动部的带有传感器系统的电子系统,利用该传感器系统可检测转向卷取机的移动。
根据另一有利的设计方案,卷取设备包括至少一个芯轴支撑轴承,其具有至少一个支撑臂,该支撑臂可移动地设置在原始位置和支撑臂从下方支撑位于其卷绕完成位置的卷取芯轴的支撑位置之间。芯轴支撑轴承可以是位置固定的并且从支撑单元接管在卷取芯轴的卷绕完成位置支撑相应用于卷取的卷取芯轴的自由端部区段的任务。
附图说明
在下文中,参考附图借助于优选的实施方式示例性地说明本发明,其中以下说明的特征不仅可分别单独地而且可彼此以各种组合的形式构成本发明的有利或改进的方面。其中:
图1示出了根据本发明的卷取设备的实施例在三种不同支撑状态下的示意图;
图2示出了根据本发明的卷取设备的实施例在金属带引入之前的示意图;
图3示出了图2所示的卷取设备在金属带引入时的示意图;
图4示出了图2和图3所示的卷取设备在起绕过程期间的示意图;
图5示出了图2至图4所示的卷取设备在转向过程期间的示意图;
图6示出了图2至图5所示的卷取设备在到达卷绕完成位置时的示意图;
图7示出了图2至图6所示的卷取设备在芯轴支撑轴承启用时的示意图;
图8示出了图2至图7所示的卷取设备在支撑单元被引回期间的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于卷取金属带2的卷取设备1的实施例在三种不同支撑状态下的示意图。
卷取设备1包括布置为可绕旋转轴线3转动的具有两个卷取芯轴5的转向卷取机4和用于支撑相应用于卷取的卷取芯轴5的自由端部区段的支撑装置6,其中在图1中仅示出了一个卷取芯轴5的三个不同位置并且为了清楚起见未示出另一卷取芯轴。卷取设备1包括未示出的用于使转向卷取机4转动的驱动部,使得用于卷取的卷取芯轴5在卷曲期间可从图1左侧所示的起绕位置移动到图1右侧所示的卷绕完成位置。可选地,在起绕位置中,未示出的缠绕套管可插在卷绕芯轴5上。
支撑装置6包括与用于卷取的卷取芯轴5的自由端部区段处于支撑接触的支撑单元7和导向单元8,在该处可移动地引导支撑单元7并且该导向单元在支撑单元7相对于导向单元8的每个位置都支撑支撑单元7。在图1的上部区域中示出了在中间位置或等待位置的支撑单元7。
导向单元8包括半圆形区段9和两个与之连接的直臂10,其中支撑单元7关于半圆形区段9的位于旋转轴线3上的圆心点在径向内部可移动地在导向单元8处被引导。支撑装置6包括驱动部11,支撑单元7利用该驱动部可沿导向单元8移动。支撑单元7沿导向单元8的移动与用于卷取的卷取芯轴5的移动是同步的。
支撑单元7包括轴承衬套12,卷取芯轴5的自由端部区段可插入该轴承衬套中并且该轴承衬套构成或具有至少一个未详细示出的径向轴承。此外,支撑单元7包括可移动地在导向单元8处被引导的导向元件13和与卷取芯轴4的自由端部区段处于支撑接触的支撑元件14。在支撑元件14处设置轴承衬套12。支撑元件14与导向元件13铰接,使得支撑元件在支撑元件14与卷取芯轴5的自由端部区段处于支撑接触的图1所示的支撑位置和支撑元件14与卷取芯轴5的自由端部区段不处于支撑接触的仅在图1的A部分示出的释放位置之间可移动地布置在导向元件13处。图1的A部分仅示出了在两个上述位置的支撑单元7的支撑元件14,其中上部位置为支撑位置并且下部位置为释放位置。此外,在图1右侧示出了摆动轴线15,支撑元件14围绕该摆动轴线与导向元件13铰接。
卷取设备1包括未示出的位置固定的芯轴支撑轴承,其具有至少一个未示出的支撑臂,该支撑臂可移动地设置在原始位置和支撑臂从下方支撑位于其卷绕完成位置的卷取芯轴5的支撑位置之间。
图2示出了根据本发明的用于卷取在图2中未示出的金属带的卷取设备16的实施例在金属带引入卷取设备16之前的示意图。
卷取设备16包括布置为可绕旋转轴线3转动的具有两个卷取芯轴18的转向卷取机17和用于支撑相应用于卷取的卷取芯轴18的自由端部区段的支撑装置19。卷取设备16包括未示出的用于使转向卷取机17转动的驱动部,使得相应用于卷取的卷取芯轴18在卷取期间可从在图2左侧示出的起绕位置移动到在图2右侧示出的卷绕完成位置。可选地,在起绕位置中,未示出的缠绕套管可插在相应的卷绕芯轴18上。
支撑装置19包括与用于卷取的卷取芯轴18的自由端部区段处于支撑接触的支撑单元20和导向单元21,在该导向单元处可移动地引导支撑单元20并且该导向单元在支撑单元20相对于导向单元21的每个位置都支撑支撑单元20。
导向单元21包括半圆形区段22和两个与之连接的直臂23,其中支撑单元20关于半圆形区段22的位于旋转轴线3上的圆心点在径向内部可移动地在导向单元21处被引导。支撑装置19包括未示出的驱动部11,支撑单元20利用该驱动部可沿导向单元21移动。支撑单元20沿导向单元21的移动与用于卷取的卷取芯轴18的移动是同步的。
支撑单元20包括与接着的用于卷取的卷取芯轴18的自由端部区段处于支撑接触的接触面24,其构造为圆弧形并且具有小于130°的对应的圆心角。此外,支撑单元20包括可移动地在导向单元21处被引导的导向元件25和与卷取芯轴18的自由端部区段处于支撑接触的支撑元件26。在支撑元件26处构造有接触面24。支撑元件26与导向元件25铰接,使得支撑元件在支撑元件26与卷取芯轴18的自由端部区段处于支撑接触的图2所示的支撑位置和支撑元件26与卷取芯轴18的自由端部区段不处于支撑接触的在图2中未示出的释放位置之间可移动地布置在导向元件25处。
此外,卷取设备16包括位置固定的芯轴支撑轴承27,其具有支撑臂28,该支撑臂可移动地设置在图2所示的原始位置和支撑臂28从下方支撑位于其卷绕完成位置的卷取芯轴18的图7和图8所示的支撑位置之间。
此外,卷取设备16包括导向辊29和设置为可摆动的传送台30,其在图2中位于其传送位置。
图3示出了图2所示的卷取设备16在金属带2引入时的示意图。金属带2通过导向辊29和传送台30被带到图3左侧所示的卷取芯轴18处。卷取芯轴18的自由端部由支撑装置19的支撑元件26支撑。
图4示出了图2和图3所示的卷取设备16在起绕过程期间的示意图。在此,在更高的带张力下形成金属带2的例如前三圈,因为卷取芯轴18在起绕过程期间就已经利用支撑装置19被支撑。在起绕过程期间,传送台30位于原始位置,其在该原始位置与金属带2不接触。
图5示出了图2至图4所示的卷取设备16在转向过程期间的示意图。在此,转向卷取机17已经顺时针转动,由此用于卷取的卷取芯轴18已经从其起绕位置出来并朝其卷绕完成位置的方向移动。在用于卷取的卷取芯轴18的该移动期间,其不间断地通过支撑装置19被支撑,因为支撑单元20沿着导向单元21跟随卷取芯轴18。在转向过程期间,转向卷取机17和支撑单元20同步移动。
图6示出了图2至图5所示的卷取设备16在到达卷绕完成位置时的示意图。在此期间,在用于卷取的卷取芯轴18上已经卷绕其他多圈形成缠绕卷(线圈)31。
图7示出了图2至图6所示的卷取设备16在芯轴支撑轴承27启用时的示意图。卷取设备16的该状态通过以下方式由图6所示的状态产生,即芯轴支撑轴承27的摆动臂28已经摆动到其支撑位置从而从下方支撑用于卷取的卷取芯轴18。由此,在所示的时间点中支撑单元20将其支撑任务转移给芯轴支撑轴承27。
图8示出了图2至图7所示的卷取设备16在支撑单元被引回到图2所示的支撑起始位置或等待位置期间的示意图,从而到达图2所示的卷取设备16的状态。
附图标记
1 卷取设备
2 金属带
3 旋转轴线
4 转向卷取机
5 卷取芯轴
6 支撑装置
7 支撑单元
8 导向单元
9 半圆形区段
10 臂
11 驱动部
12 轴承衬套
13 导向元件
14 支撑元件
15 摆动轴线
16 卷取设备
17 转向卷取机
18 卷取芯轴
19 支撑装置
20 支撑单元
21 导向单元
22 半圆形区段
23 臂
24 接触面
25 导向元件
26 支撑元件
27 芯轴支撑轴承
28 支撑臂
29 导向辊
30 传送台
31 绕组
Claims (9)
1.一种用于卷取金属带(2)的转向卷取机(4、17)用的支撑装置(6、19),所述支撑装置具有至少一个能与所述转向卷取机(4、17)的相应用于卷取的卷取芯轴(5、18)的自由端部区段支撑接触的支撑单元(7、20),其特征在于,所述支撑装置还包括至少一个导向单元(8、21),在所述导向单元上能移动地引导所述支撑单元(7、20),并且该导向单元在所述支撑单元(7、20)相对于所述导向单元(8、21)的每个位置中都支撑所述支撑单元(7、20)。
2.根据权利要求1所述的支撑装置(6、19),其特征在于,所述导向单元(8、21)具有半圆形区段(9、22)和两个与所述半圆形区段连接的直臂(10、23),其中所述支撑单元(7、20)关于所述半圆形区段(9、22)的圆心点在径向内部可移动地在所述导向单元(8、21)上被引导。
3.根据权利要求1或2所述的支撑装置(6),其特征在于,所述支撑单元(7)具有至少一个轴承衬套(12),所述自由端部区段能插入到所述轴承衬套中,并且所述轴承衬套构成或具有至少一个径向轴承。
4.根据权利要求1或2所述的支撑装置(19),其特征在于,所述支撑单元(20)具有能与所述自由端部区段支撑接触的接触面(24),所述接触面构造为圆弧形并且具有小于180°的对应的圆心角。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的支撑装置(6、19),其特征在于,所述支撑单元(7、20)具有至少一个能移动地在所述导向单元(8、21)上被引导的导向元件(13、25)和至少一个能与所述自由端部区段支撑接触的支撑元件(14、26),其中所述支撑元件(14、26)与所述导向元件(13、25)铰接,从而使得所述支撑元件在支撑位置和释放位置之间能移动地布置在所述导向元件(13、25)上,在所述支撑位置中所述支撑元件(14、26)与所述自由端部区段处于支撑接触;在所述释放位置中所述支撑元件(14、26)与所述自由端部区段不处于支撑接触。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的支撑装置(6、19),其特征在于,所述支撑装置包括至少一个驱动部(11),所述支撑单元(7、20)能利用所述驱动部沿所述导向单元(8、21)移动。
7.一种用于卷取金属带(2)的卷取设备(1、16),所述卷取设备具有至少一个能围绕旋转轴线(3)转动地布置的、具有至少两个卷取芯轴(5、18)的转向卷取机(4、17)和至少一个用于支撑相应用于卷取的卷取芯轴(5、18)的自由端部区段的支撑装置(6、19),其特征在于,所述支撑装置(6、19)根据权利要求1至6中任一项被构造。
8.根据权利要求7所述的卷取设备(1、16),其特征在于,所述卷取设备包括至少一个用于使所述转向卷取机(4、17)转动的驱动部,从而所述用于卷取的卷取芯轴(5、18)在卷取期间能从起绕位置移动到卷绕完成位置,其中所述支撑单元(7、20)沿导向单元(8、21)的移动与所述用于卷取的卷取芯轴(5、18)的移动是同步的。
9.根据权利要求8所述的卷取设备(1、16),其特征在于,所述卷取设备包括至少一个芯轴支撑轴承(27),所述芯轴支撑轴承具有至少一个支撑臂(28),所述支撑臂能移动地设置在原始位置和支撑位置之间,在所述支撑位置中所述支撑臂(28)从下方支撑位于其卷绕完成位置的所述卷取芯轴(5、18)。
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