CN116917220A - 定位组件和片状材料加工机 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于定位片状材料、尤其是在片状材料加工机的入口部分处的定位组件(30)。它包括待定位的片状材料的至少一部分可以放置在其上的支撑梁(32)和多个夹紧指(38)。支撑梁(32)连接到驱动单元(60),驱动单元(60)配置成用于沿片状材料的行进方向(y)平移地移动支撑梁(32)、沿着横向于行进方向(y)的方向(x)平移地移动支撑梁(32)以及相对于垂直于行进方向(y)和横向方向(x)的枢转轴线(z)旋转地移动支撑梁(32)。夹紧指(38)中的每一个连接到单独的夹紧指致动单元(40)。此外,提供了一种包括这种定位组件(30)的片状材料加工机。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于定位片状材料的定位组件,尤其位于片状材料加工机的入口部分处的定位组件。定位组件包括支撑梁和多个夹紧指,待定位的片状材料的至少一部分可以放置在该支撑梁上,其中夹紧指中的每一个配置为选择性地位于夹紧位置和释放位置,在夹紧位置,相应的夹紧指通过将片状材料按压到支撑梁上来夹紧片状材料,在释放位置,相应的夹紧指通过从支撑梁撤回而释放片状材料。该支撑梁耦接到驱动单元,驱动单元配置成沿片状材料的行进方向平移地移动支撑梁,沿横向于行进方向的方向平移地移动支撑梁,以及相对于垂直于行进方向和横向方向的枢转轴线旋转地移动支撑梁。
本发明还涉及一种包括这种定位组件的片状材料加工机,尤其是片材对片材加工机或模切机。定位组件特别地安装在片状材料加工机的入口部分处。
背景技术
片状材料例如由纸材料、硬纸板材料或塑料材料制成。
这样的定位组件和配备有这种定位组件的片状材料加工机是已知的,例如在US6378862B1中。定位组件用于在片状材料进入片状材料加工机时定位或对齐片状材料。这是通过将片状材料夹紧在支撑梁上并沿着行进方向(通常称为y方向)平移地移动后者,沿着横向于行进方向的方向(通常称为x方向)平移地移动支撑梁,以及相对于垂直于行进方向和横向方向的枢转轴线旋转地移动支撑梁来完成的。该枢转轴线通常是竖直的,因此旋转通常称为围绕z方向的旋转。如此,在片状材料被片状材料加工机内的夹持器杆或其它传送机构夹持之前,片状材料被移动到期望的位置。
片状材料的定位可以在片状材料沿着对应的行进方向移动的同时进行。这种定位过程被称为运行中(on-the-fly)定位。通常,片状材料在定位之后停止。因此,片状材料在静止时被夹持器杆抓住。
发明内容
本发明的目的是改进已知的定位组件和配备有该定位组件的片状材料加工机。更详细地,应产生操作快速且精确同时结构简单且具有成本效益的定位组件。
该问题通过如上所述类型的定位组件来解决,其中夹紧指中的每一个连接到单独的夹紧指致动单元,使得夹紧指中的每一个可独立于其余夹紧指或与其余夹紧指中的至少一个同步地移动至夹紧位置和/或释放位置。这样的定位组件能够将片状材料精确地夹紧在支撑梁上。因此,它可以高精度和高可靠性地定位片状材料。此外,单独的夹紧指致动单元设计简单且重量轻,因为它们中的每一个只需要致动单个夹紧指。因此,夹紧指和相应的夹紧指致动单元经受相对低水平的惯性,并且因此可以高速移动。这在将单独的夹紧指致动单元与耦接到多于一个夹紧指、特别是耦接到所有夹紧指的致动单元比较时,情况尤其如此。显然,作用在一个夹紧指上的夹紧指致动单元仅需要提供与作用于多个夹紧指上的致动单元相比更低水平的性能。此外,与耦接到多于一个夹紧指的致动单元相比,彼此独立的多个夹紧指致动单元的布置在结构上较不复杂。由于相应的夹紧指致动单元在设计上可以是相同的,可以以相对低的成本制造定位组件。
就单独的夹紧指的运动而言,根据本发明的定位组件提供了很大的可变性。因此,定位组件能够为夹紧指提供适合于多种应用的可移动性。由于单独的夹紧指致动单元,夹紧指中的每一个能够独立于其余夹紧指可移动。这适用于进入夹紧位置的移动和/或进入释放位置的移动。然而,取决于应用,每个夹紧指也可以与其余夹紧指中的至少一个(即一个,一些或全部)同步地移动。这也适用于进入夹紧位置的移动和/或进入释放位置的移动。因此,在一个示例中,夹紧指可以是单独地,即彼此独立地,移动到相应的夹紧位置中,但同步地(即,一起)移回到相应的释放位置中。当然,也可以是相反的。因此,夹紧指可以同步地移动到相应的夹紧位置中并且单独地移动到相应的释放位置中。在另外的替代方案中,两个移动可以是完全单独的或同步的。
定位组件包括至少两个夹紧指。优选地,其包括四个或五个夹紧指。根据具体的应用,还可以设置多于五个夹紧指。如此,片状材料可以可靠地保持在支撑梁上。
每个夹紧指致动单元可以包括线性引导装置,相应的夹紧指通过该线性引导装置能够在基本上垂直于支撑梁的方向上移动。替代地或附加地,每个夹紧指致动单元可以包括枢转机构,相应的夹紧指通过该枢转机构可枢转到支撑梁的方向上。线性引导装置和枢转机构两者保证了相应的夹紧指的精确和可靠的移动。
可能的是,每个夹紧指致动单元包括将相应的夹紧指预加载至夹紧位置的偏压装置。在本文中,夹紧位置应理解为夹紧指在片状材料存在的情况下将片状材料按压在支撑梁上的位置。否则,夹紧指抵靠支撑梁。偏压装置确保精确且可再现的夹紧力。此外,它允许在没有过多的时间延迟的情况下夹紧片状材料。
优选地,偏压装置包括弹簧元件。这种偏压装置结构简单且提供了可靠的、恒定的偏压作用。此外,弹簧元件仅受到较小的磨损,因此具有非常长的使用寿命。
有利地,每个夹紧指致动单元包括提升致动器,该提升致动器被配置为从支撑梁撤回对应的夹紧指。提升致动器特别地配置成用于抵抗偏压装置的作用撤回夹紧指。换句话说,提升致动器抵抗偏压装置操作以操作夹紧指。当夹紧指从支撑梁撤回时,产生了间隙,片状材料可移动到该间隙中或从该间隙移除片状材料。
提升致动器可以包括气动致动器、线性电致动器或旋转电致动器。所有这些替代方案允许可靠且有效地撤回对应的夹紧指。
提升致动器例如被设计为所谓的电动缸。可替代地,它可以被设计为铰接杆机构。在另一替代方案中,提升致动器可包括凸轮机构。
应注意,由于提升致动器仅用于撤回或打开对应的夹紧指的事实,与也用于闭合夹紧指并以可靠的方式提供可再现的夹紧力的致动器相比,具有减小精度和更高的磨损的致动器是可接受的。
因此,使用用于闭合夹紧指的偏压装置和用于打开夹紧指的提升致动器的本发明的解决方案是精确且同时具有成本效益的。
在提升致动器包括气动致动器的情况下,每个提升致动器可与单独的压力源耦接。可替代地,所有提升致动器可共享公共的压力源。
定位组件可以包括共同的保持杆,其中所有的夹紧指安装在该共同的保持杆上。这样的构造结构简单。此外,夹紧指可以低努力地安装在共同的保持杆上。优选地,共同的保持杆支撑在支撑梁上。
根据一个实施方式,夹紧指在朝向支撑梁的方向从保持杆突出。因此,夹紧指被完美地定位成用于将片状材料按压到支撑梁上。如此,夹紧指仅需要覆盖低行进距离,因此能够高速且使用相对较低的能量来夹紧片状材料。作为这种配置的进一步结果,提供了足够的空间用于定位适于检测片状材料上的可用于推导出位置信息的定位标记的传感器。
在一个变型中,保持杆与支撑梁间隔开至少2cm,优选地至少5cm。该距离产生的空间对于定位适于检测片状材料上的用于推导出位置信息的定位标记的传感器来说足够大。以更一般的观点,这种定位组件是紧凑的。
定位组件还可以包括位置传感器,该位置传感器被配置为通过检测片状材料上的位置标记来捕获片状材料的位置。位置传感器可以安装在传感器轨道上和/或传感器空间内。轨道和/或传感器空间基本上沿着横向方向在定位组件的整个延伸部上延伸。因此,位置传感器可以沿着传感器轨道和/或在传感器空间内自由地定位。因此,定位单元可以灵活地应用于需要特定但不同的位置的位置传感器的各种应用中。
位置标记例如印刷在片状材料上。
在替代方案中,传感器轨道包括提供多个离散传感器安装位置的安装接口或配置为用于将传感器安装在其任意位置上。因此,传感器可以沿着对应于传感器轨道的大体延伸的方向自由且可靠地定位。优选地,该方向横向于行进方向。此外,在该配置中,定位单元可以灵活地用于各种应用中。
在一个变型中,另一定位传感器安装在传感器轨道上和/或传感器空间内。因此,设置了总共两个定位传感器。因此,进一步增强了片状材料可以定位的精度。
如前所述,保持杆和支撑梁之间的相对大的空间允许传感器的横向定位。因此,两个传感器足以处理任何类型的片材,因为它们可根据具体应用的要求跨片材任意地定位。特别不需要为不同种类的应用提供替代的传感器。
优选地,支撑梁经由三个连接点连接到驱动单元。这尤其允许沿着x方向、沿着y方向移动支撑梁并且围绕z方向旋转支撑梁。
在本文中,第一连接点可以沿着横向方向基本上布置在支撑梁的中间,其中,第一驱动装置设置在第一连接点,第一驱动装置适于沿横向方向移动支撑梁。可替代地或附加地,第二连接点可沿横向方向布置在支撑梁的第一端部处,其中第二驱动装置设置在第二连接点,第二驱动装置适于在行进方向上移动支撑梁。可替代地或附加地,第三连接点可沿横向方向布置在支撑梁的第二端部处,其中第二端部与第一端部相对,并且其中第三驱动装置设置在第三连接点,第三驱动装置适于在行进方向上移动支撑梁。因此,支撑梁可以通过第一驱动装置在横向方向上移动。如果第二驱动装置和第三驱动装置以同步方式移动,则支撑梁沿行进方向移动。如果第二驱动装置和第三驱动装置不以同步方式移动,即它们移动到不同的方向或以不同的速度移动,则支撑梁旋转。优选地,所有驱动装置都固定在驱动单元中。此外,在每个连接点都设置有为上述类型的移动提供所需的自由度的引导机构或释放机构。
由于根据本发明的定位组件是轻质的,可以在驱动装置中使用无刷电机,以便控制组件的位置和取向。
该问题还通过包括根据本发明的定位组件的上述类型的片状材料加工机来解决。已经结合定位组件解释的效果和优点还适用于片状材料加工机。
附图说明
现在将参考附图中示出的实施方式来解释本发明。在附图中,
-图1示意性地示出了包括根据本发明的定位组件的根据本发明的片状材料加工机,
-图2以更详细的视图示出了图1的定位组件,
-图3示出了图2的定位组件的驱动单元,其中定位组件的支撑梁仅以非常示意的方式表示,
-图4示出了图2的定位组件的示例性夹紧指和对应的夹紧指致动单元,以及
-图5从不同的角度示出了图4的夹紧指和相应的夹紧指致动单元。
具体实施方式
图1示出了片状材料加工机10。
片状材料加工机10连接到第一输送机组件12,第一输送机组件12定位在片状材料加工机10的入口侧10a处并且配置成用于将待加工的片材提供到片状材料加工机10。在第一输送机组件12上示出了待加工的示例性的片材或片状材料14。
片状材料加工机10还连接到第二输送机组件16,第二输送机组件16定位在片状材料加工机10的出口侧10b处。第二输送机组件16配置成用于在片材被加工之后将片材从片状材料加工机10排出。在第二输送机组件16上示出了已经被加工过的示例性片材或片状材料18。
片状材料14、18的行进方向因此对应于y方向。
在本示例中,片状材料加工机10是片材对片材加工机。更具体地,片状材料加工机是模切机。
其包括下部工具20a和上部工具20b,其中上部工具20b相对于下部工具20a沿基本上竖直地延伸的z方向可移动。因此,为了加工片材,上部工具20b接近下部工具20a并且与下部工具20a相互作用。
示例性片材或片状材料22布置在下部工具20a和上部工具20b之间。
为了将片状材料22从入口侧10a传送到工具20a、20b,并且从那里传送到片状材料加工机10的出口侧10b,设置了传送机构24。
传送机构24基本上由传送链26组成,多个夹持器杆28安装到该传送链上。
夹持器杆28中的每一个被配置成用于夹持片状材料22的端部,其是沿着行进方向y的前向端部。
传送链26被主动驱动,使得片状材料22可以移动通过片状材料加工机10。
片状材料加工机在其入口侧10a处包括定位组件30。换句话说,定位组件30安装在片状材料加工机10的入口部分10c处。
定位组件30配置为用于在片材或片状材料进入片状材料加工机10时定位片材或片状材料。
在图2中更详细地示出了定位组件30。
定位组件30包括支撑梁32,待定位的片状材料的至少一部分能够放置在该支撑梁上。
在图2所示的示例中,片状材料被放置在形成支撑梁32的部分的多个支撑突起32a上。为了更好的识别,仅一些支撑突起32a配备有附图标记。
在支撑梁32上安装有共同的保持杆34。
更详细地,共同的保持杆34经由两个侧向保持杆支撑件36a、36b安装在支撑梁32上。
多个夹紧指38安装在共同的保持杆34上。
夹紧指38在朝向支撑梁32的方向上、更精确地在朝向分别对应的一个支撑突起32a的方向上从保持杆34突出。
在图中所示的实施方式中,设置总共五个夹紧指38。
应当理解,夹紧指38的数量可以在要实现的具体应用的环境中自由地选择。
夹紧指38中的每一个配置为用于选择性地采取夹紧位置,夹紧指38在该夹紧位置通过将片状材料按压到支撑梁32上(在本示例中按压到支撑突起32a中的对应的一个上)而夹紧片状材料。
此外,夹紧指38中的每一个配置为选择性地采取释放位置,夹紧指在该释放位置通过从支撑梁32撤回而释放片状材料。
为此,夹紧指38中的每一个连接到单独的夹紧指致动单元40。
在图4和图5中示出了示例性夹紧指38和相应的夹紧指致动单元40。
夹紧指致动单元40包括基座部分42,夹紧指38经由两个线性引导装置44a、44b可移动地支撑在基座部分42上。
在所示的示例中,线性引导装置44a、44b被配置成使得相应的夹紧指38在基本上垂直于支撑梁32的方向(即,在z方向上)可移动。
更精确地,线性引导装置44a、44b各自包括设置在夹紧指38上的套筒部分46a、46b,相应的导向筒48a、48b延伸穿过该套筒部分46a、46b。导向筒48a、48b设置在基座部分42上。
每个夹紧指致动单元40还包括偏压装置50a、50b,在所示的示例中,偏压装置50a、50b是弹簧元件。
偏压装置50a、50b通过相对于相应的导向筒48a、48b预加载对应的套筒部分46a、46b而将夹紧指38预加载到夹紧位置中。
因此,在没有进一步影响的情况下,夹紧指38抵靠相应的支撑突起32a,从而在片状材料存在的情况下夹紧片状材料。
此外,每个夹紧指致动单元40包括提升致动器52,该提升致动器52被配置成用于从支撑梁32或支撑突起32a撤回相应的夹紧指38,即用于将夹紧指38移动到释放位置中。
这意味着提升致动器52抵抗偏压装置50a、50b的作用操作。
在本示例中,提升致动器52包括气缸54形式的气动致动器,其中,缸壳体安装在基座部分42上,并且相应的杆附接到夹紧指38。
气缸54基本上沿z方向布置。此外,其位于导向筒48a、48b之间。
理解的是,在替代实施方式中,提升致动器52可替代地包括线性电致动器或旋转电致动器。
因此,通过启动相应的提升致动器52,可以将夹紧指38中的每一个从支撑梁32选择性地撤回。
当提升致动器52被停用时,对应的夹紧指38处于其闭合位置。
这提供了用于移动夹紧指38的多种替代方案。
当然,夹紧指38中的每一个可以独立于其余夹紧指38可选择性地移动到夹紧位置和释放位置。
可替代地,可以同步地移动夹紧指38,即所有夹紧指一起移动。
以上替代方案的混合也是可能的。例如,夹紧指38可以独立于彼此选择性地移动到相应的夹紧位置中,但是同步地(即,一起)进入相应的释放位置。
相反的情况也是可能的。然后,夹紧指38被选择性地同步地移动到相应的夹紧位置中,并且彼此独立地进入相应的释放位置。
如之前已经解释的,定位组件30配置为用于定位片状材料。
为此,设置了两个位置传感器56a、56b(参照图2)。
两个位置传感器56a、56b均配置为用于通过检测(例如印刷在片状材料上的)位置标记来捕获片状材料的位置。
因此,使用传感器56a、56b可以检测片状材料沿着x方向和沿着y方向的平移位置。此外,可以评估围绕z方向的旋转位置。
在所示的示例中,传感器56a、56b均被布置在传感器空间58内。
传感器空间58基本上沿着横向方向(即x方向)在定位组件30的整个延伸部上延伸。
因为保持杆34与支撑梁32和支撑突起32a间隔开至少2cm,形成传感器空间58。在所示的示例中,保持杆34与支撑梁32间隔开约10cm。
因此,传感器空间58足够大,传感器56a、56b可以设置在传感器空间58内的任何期望位置处。因此,可以满足与定位组件30内的传感器56a、56b的位置相关的任何种类的要求。因此,定位组件30可以灵活地用于各种应用。
在所示的示例中,传感器56a、56b安装在用作传感器轨道的保持杆34上。
然而,也可以提供单独的传感器轨道。
传感器轨道可以包括提供多个离散传感器安装位置的安装界面,或者可以被配置成用于将传感器安装在其任意位置上。
支撑梁32以及因此由夹紧指38按压在其上的片状材料可沿x方向、y方向移动,并且可绕z方向旋转。
为此,支撑梁32经由三个连接点连接到驱动单元60(参照图2和图3)。
驱动单元60包括沿横向方向(即x方向)基本上布置在支撑梁32的中间的第一连接点62。
第一驱动装置64设置在第一连接点62处,第一驱动装置64适于在横向方向上移动支撑梁32。
此外,第二连接点66沿横向方向布置在支撑梁32的第一端部处。
第二驱动装置68设置在第二连接点66处,第二驱动装置68适于在行进方向(即y方向上)移动支撑梁32。
此外,第三连接点70沿横向方向布置在支撑梁32的第二端部处。第二端部与第一端部相对。
第三驱动装置72设置在第三连接点70处,第三驱动装置72适于在行进方向(即y方向上)移动支撑梁32。
因此,通过同时且同步地操作第二驱动装置68和第三驱动装置72,可沿行进方向(即y方向)平移地移动由定位组件30的夹紧指38接合的片状材料。
通过操作第一驱动装置64,可以沿着横向于行进方向的方向(即,沿着x方向)平移地移动片状材料。
也可以通过非同步地操作第二驱动装置68和第三驱动装置72(即,以不同的方向或以不同的速度操作第二驱动装置68和第三驱动装置72)来围绕z方向旋转片状材料。
为了执行这些定位活动,定位组件30能够抓取运行中的片状材料,即,片状材料在基本沿着行进方向移动时被夹紧指38推到支撑梁32上。位置校正也可以与片状材料沿着行进方向的移动叠加进行。
优选的是,刚好在被夹持器杆28夹持之前,片状材料停止行进。
应当理解,在替代实施方式中,代替线性引导装置44a、44b或除了线性引导装置44a、44b之外,夹紧指致动单元40还可以包括枢转机构,相应的夹紧指38通过该枢转机构可枢转到支撑梁32的方向上。
Claims (14)
1.用于定位片状材料、特别是在片状材料加工机(10)的入口部分(10c)的定位组件(30),包括:
支撑梁(32),待定位的片状材料的至少一部分可放置在所述支撑梁(32)上,和
多个夹紧指(38),其中夹紧指(38)中的每一个配置成用于选择性地采取夹紧位置和释放位置,相应的夹紧指(38)在所述夹紧位置通过将片状材料按压到支撑梁(32)上来夹紧片状材料,相应的夹紧指(38)在所述释放位置通过从所述支撑梁(32)撤回而释放片状材料,
其中所述支撑梁(32)连接到驱动单元(60),所述驱动单元(60)配置成用于沿片状材料的行进方向(y)平移地移动所述支撑梁(32),沿横向于所述行进方向(y)的方向(x)平移地移动所述支撑梁(32),以及相对于垂直于所述行进方向(y)和横向方向(x)的枢转轴线(z)旋转地移动所述支撑梁(32),
其特征在于,夹紧指(38)中的每一个连接到单独的夹紧指致动单元(40),使得夹紧指(38)中的每一个可独立于其余夹紧指(38)或与其余夹紧指(38)中的至少一个同步而移动到所述夹紧位置和/或所述释放位置中。
2.根据权利要求1所述的定位组件(30),其特征在于,每个夹紧指致动单元(40)包括线性引导装置(44a、44b),相应的夹紧指(38)通过所述线性引导装置(44a、44b)在基本上垂直于所述支撑梁(32)的方向上可移动,和/或在于,每个夹紧指致动单元(40)包括枢转机构,相应的夹紧指(38)通过所述枢转机构可枢转到所述支撑梁(32)的方向上。
3.根据权利要求1或2所述的定位组件(30),其特征在于,每个夹紧指致动单元(40)包括偏压装置(50a、50b),所述偏压装置(50a、50b)将对应的夹紧指(38)预加载到所述夹紧位置中。
4.根据权利要求3所述的定位组件(30),其特征在于,所述偏压装置(50a、50b)包括弹簧元件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定位组件(30),其特征在于,每个夹紧指致动单元(40)包括提升致动器(52),所述提升致动器(52)被配置成用于从所述支撑梁(32)撤回相应的夹紧指(38),尤其是其中所述提升致动器(52)被配置成用于抵抗所述偏压装置(50a、50b)的作用而撤回所述夹紧指(38)。
6.根据权利要求5所述的定位组件(30),其特征在于,所述提升致动器(52)包括气动致动器、线性电致动器或旋转电致动器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定位组件(30),其特征在于共同的保持杆(34),其中所有的夹紧指(38)安装在共同的保持杆(34)上。
8.根据权利要求7所述的定位组件(30),其特征在于,所述夹紧指(38)在朝向所述支撑梁(32)的方向上从所述保持杆(34)突出。
9.根据前述权利要求中任一项所述的定位组件(30),其特征在于位置传感器(56a、56b),其被配置为通过检测片状材料上的位置标记来捕获片状材料的位置,其中所述位置传感器(56a、56b)安装在传感器轨道上和/或传感器空间(58)内,所述轨道和/或所述传感器空间(58)基本沿着所述横向方向(x)在所述定位组件(30)的整个延伸部上延伸。
10.根据权利要求9所述的定位组件(30),其特征在于,所述传感器轨道包括安装接口,所述安装接口提供多个离散的传感器安装位置或配置为用于将所述传感器(56a、56b)安装在其任意位置上。
11.根据权利要求9或10所述的定位组件(30),其特征在于,另一定位传感器(56a、56b)安装在所述传感器轨道上和/或传感器空间(58)内。
12.根据前述权利要求中任一项所述的定位组件(30),其特征在于,所述支撑梁(32)经由三个连接点(62、66、70)连接到驱动单元(60)。
13.根据权利要求12所述的定位组件(30),其特征在于,
第一连接点(62)沿着横向方向(x)基本上布置在所述支撑梁(32)的中间,其中第一驱动装置(64)设置在第一连接点(62)处,第一驱动装置(64)适于在横向方向(x)上移动所述支撑梁(32),和/或
第二连接点(66)沿着横向方向(x)布置在所述支撑梁(32)的第一端部处,其中第二驱动装置(68)设置在第二连接点(66)处,第二驱动装置(68)适于在行进方向(y)上移动所述支撑梁(32),和/或
第三连接点(70)沿着横向方向(x)布置在所述支撑梁(32)的第二端部处,其中所述第二端部与所述第一端部相对,并且其中第三驱动装置(72)设置在第三连接点(70)处,第三驱动装置(72)适于在行进方向(y)上移动所述支撑梁(32)。
14.片状材料加工机(10),尤其是片材对片材加工机或模切机,包括根据前述权利要求中任一项所述的定位组件(30),特别是其中所述定位组件(30)安装在所述片状材料加工机(10)的入口部分(10c)处。
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