CN204893954U - 柔性模块化多轴联动机械臂装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种柔性模块化多轴联动机械臂装置,该装置包括基座组件、一轴组件至多轴组件;所述基座组件包括基座板及基座定位销。该柔性模块化多轴联动机械臂装置采用模块化设计,柔性组合,三至多轴关节联接可按照用户需求随意组合,拆装简单。该装置可安装于工作台或安装架上部,通过多轴组件的抓手法兰盘安装各种抓手,用以替代人工操作;即装置安装抓手后可广泛应用于轻、重工业中。本实用新型结构简单,设计合理,在运转空间内无死角,体积小,使用灵活,加工制造成本低廉,运行稳定可靠,应用效果非常显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机器人装置,特别涉及一种柔性模块化多轴联动机械臂装置。
背景技术
目前,随着工业信息化的不断推进,自动化、智能设备逐步取代人工设备成为一种趋势。中国现已成为全球最大的工业机器人消费国,预计2015年,中国机器人市场需求量将达3.5万台,将近占全球总量的20%。当前市场上的机器人以中、大型为主,由于机器人结构及控制的复杂性,一般工业机器人结构复杂、机体重量大、维护保养成本昂贵,人员培训时间也较长;而轻量化、小型的机器人一直是市场的空白;同时现有机器人通常采用齿轮齿圈传动、皮带传动等方式,存在结构复杂、生产成本高昂、使用性能欠佳、维护保养难度大等弊端。
因此,提供一种结构简单,设计合理,应用效果显著的用于替代人工的小型化、轻量化、模块化的机器人装置,成为该领域技术人员急待着手解决的问题之一。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述不足之处,提供一种结构简单,设计合理,有效解决上述难题,且应用效果显著的柔性模块化多轴联动机械臂装置。
为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是:一种柔性模块化多轴联动机械臂装置,其特征在于该装置构成包括基座组件、一轴组件、二轴组件、三轴组件、四轴组件、五轴组件及六轴组件;该装置各轴驱动连接采用直驱式,即伺服电机与谐波减速机直接连接驱动各轴运行;
所述基座组件包括基座板及基座定位销;通过设置的过孔安装于工作台,通过设置的定位销孔与谐波减速机定位销孔定位,并通过设置的过孔与谐波减速机安装螺孔连接固定;基座定位销用于定位基座板与谐波减速机;
所述一轴组件包括一轴谐波减速机、一轴壳体、一轴电机固定套、一轴电机连接盘、一轴减速机连接盘、一轴伺服电机及一轴端盖;一轴谐波减速机一端通过定位销孔与基座板定位,通过螺孔与基座板螺栓连接;一轴谐波减速机另一端通过定位止口与一轴电机连接盘定位,通过螺栓连接;一轴谐波减速机通过止口定位与一轴壳体定位,通过螺栓连接;一轴谐波减速机空心轴通过键与一轴伺服电机轴连接;一轴电机固定套通过螺栓连接将一轴谐波减速机与一轴伺服电机轴向固定;一轴端盖通过设置的螺纹孔与一轴壳体设置的过孔螺栓连接;
所述二轴组件包括二轴谐波减速机、二轴电机固定套、二轴电机连接盘、二轴伺服电机、二轴壳体、二轴端盖及二、三轴连接筒;二轴谐波减速机一端通过止口定位与一轴减速机连接盘设置的中心定位凸台固定,另一端通过止口定位与二轴壳体设置的中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;二轴电机固定套通过中心定位孔与二轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接将二轴谐波减速机与二轴伺服电机固定;二轴电机连接盘通过中心定位孔与二轴伺服电机的定位凸台连接固定;二轴壳体通过设置的定位孔与二、三轴连接筒设置的定位凸台定位,通过螺栓连接固定;二轴端盖通过中心孔与二轴壳体定位,通过螺栓连接固定;
所述三轴组件包括三轴减速机连接盘、三轴谐波减速机、三轴电机固定套、三轴伺服电机、三轴壳体及三轴端盖;三轴减速机连接盘通过两端设置的定位凸台,一端与四轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与三轴谐波减速机设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定;三轴谐波减速机通过中心定位凸台一端与三轴壳体的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与三轴电机固定套设置的中心孔定位,通过螺栓连接固定;三轴电机固定套通过中心定位孔一端与三轴谐波减速机中心定位凸台定位,通过螺栓连接固定,另一端也通过中心定位孔与三轴伺服电机的定位凸台定位,通过螺栓连接固定;三轴壳体与三轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定;
所述四轴组件包括四、五轴连接筒、四轴减速机连接盘、四轴谐波减速机、四轴电机连接盘、四轴伺服电机、四轴壳体及四轴端盖;四、五轴连接筒通过两端设置的定位凸台一端与四轴减速机连接盘中心定位孔定位,通过螺栓连接固定,另一端与五轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定;四轴减速机连接盘通过中心设置的定位凸台与四轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;四轴谐波减速机通过中心定位孔与四轴电机连接盘定位中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴谐波减速机通过中心孔与四轴壳体中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴电机连接盘通过中心孔与四轴伺服电机定位凸台定位,四轴壳体与四轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定;
所述五轴组件包括五轴减速机连接盘、五轴谐波减速机、五轴电机连接盘、五轴伺服电机、五轴壳体及五轴端盖;五轴减速机连接盘通过中心设置的凸台一端与五轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与五轴壳体设置的中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;五轴谐波减速机通过外部定位凸台一端与五轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与五轴电机连接盘设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,五轴谐波减速机中心孔通过键与五轴伺服电机连接;电机连接盘通过定位孔与五轴伺服电机定位凸台中心定位,通过螺栓连接固定;五轴壳体与五轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定;
所述六轴组件包括六轴抓手法兰盘、六轴谐波减速机、六轴电机连接盘、六轴伺服电机、六轴壳体及六轴端盖;六轴抓手法兰盘通过中心设置的定位凸台与六轴谐波减速机中心孔定位,通过螺栓连接固定,另一端设置中心定位孔及螺孔与外部抓手定位连接;六轴谐波减速机通过外部定位凸台一端与六轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与六轴电机连接盘设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,六轴谐波减速机中心孔通过键与六轴伺服电机连接;六轴电机连接盘通过定位孔与六轴伺服电机定位凸台中心定位,通过螺栓连接固定;六轴壳体与六轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定。
该装置中的各轴均采用伺服电机与谐波减速机直接相联的结构,各零件均通过止口定位的方式定位,且通过螺栓连接将各个零部件组装成整体。
本实用新型的有益效果是:该柔性模块化多轴联动机械臂装置作为现代工业装备制造业发展的一部分,其最后输出轴可连接各种工具抓手,即可实现多种自动化生产。该装置伺服电机与谐波减速机直接连接驱动各轴运动,摒弃了传统机器人采用齿轮齿圈传动、皮带传动的方式;有效解决了结构复杂、成本高昂、维护保养困难等难题,其精度可达到±0.1mm。
该装置采用的传动方式特点在于结构简单,传动零件少,零件组装后的累积误差小,由于采用伺服电机与谐波减速机直接联接驱动,而伺服电机与谐波减速机可按照用户需求随意组合,增减级数,拆装简单,臂长亦可在一定范围内调整,具有模块化特点。由于所有的驱动组件采用的伺服电机及谐波减速机均为成熟产品,因此可大大减少零件的加工制作成本;而直驱方式减少了大量的传动零件,也使机械臂降低了产生故障的概率,一旦问题发生后,可快速更换驱动部件,减少了维护保养成本,为实际生产应用节约宝贵的时间。
总之,该装置结构简单,设计合理,成本较低,定位精度高,稳定可靠,应用效果非常显著;同时具有模块化特点,对于企业减少运营成本起到重要的作用;并且能有效推动工业自动化的发展。
附图说明
图1是本实用新型整体结构剖视示意图;
图中:
基座组件:
1-1基座板,1-2基座定位销;
一轴组件:
2-1一轴谐波减速机,2-2一轴壳体,2-3一轴电机固定套,2-4一轴电机连接盘,2-5一轴减速机连接盘,2-6一轴伺服电机,2-7一轴端盖;
二轴组件:
3-1二轴谐波减速机,3-2二轴电机固定套,3-3二轴电机连接盘,3-4二轴伺服电机,3-5二轴壳体,3-6二轴端盖,3-7二、三轴连接筒;
三轴组件:
4-1三轴减速机连接盘,4-2三轴谐波减速机,4-3三轴电机固定套,4-4三轴伺服电机,4-5三轴壳体,4-6三轴端盖;
四轴组件:
5-1四、五轴连接筒,5-2四轴减速机连接盘,5-3四轴谐波减速机,5-4四轴电机连接盘,5-5四轴伺服电机,5-6四轴壳体,5-7四轴端盖;
五轴组件:
6-1五轴减速机连接盘,6-2五轴谐波减速机,6-3五轴电机连接盘,6-4五轴伺服电机,6-5五轴壳体,6-6五轴端盖;
六轴组件:
7-1六轴抓手法兰盘,7-2六轴谐波减速机,7-3六轴电机连接盘,7-4六轴伺服电机,7-5六轴壳体,7-6六轴端盖;
具体实施方式
以下结合附图和较佳实施例,对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征详述如下:(以下以六轴组件为例详细描述)
如图1所示,一种柔性模块化多轴联动机械臂装置,该装置包括基座组件、一轴组件、二轴组件、三轴组件、四轴组件、五轴组件及六轴组件;亦可设为六轴以上多轴组件。该装置各轴驱动连接采用直驱式,即伺服电机与谐波减速机直接连接驱动各轴运行。
所述基座组件包括基座板1-1及基座定位销1-2;该基座组件安装于柔性模块化多轴联动机械臂的底部。通过设置的过孔安装于各种工作台,通过设置的定位销孔与谐波减速机定位销孔定位,并通过设置的过孔与谐波减速机安装螺孔连接固定;基座定位销用于定位基座板与谐波减速机。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述基座板1-1采用型材加工而成,主要作用为整个装置提供基础;基座定位销1-2为加工件,用于将基座板1-1与一轴谐波减速机2-1安装定位。
所述一轴组件包括一轴谐波减速机2-1、一轴壳体2-2、一轴电机固定套2-3、一轴电机连接盘2-4、一轴减速机连接盘2-5、一轴伺服电机2-6及一轴端盖2-7;
一轴谐波减速机2-1一端通过基座定位销1-2孔与基座板1-1定位,通过螺孔与基座板螺栓连接;一轴谐波减速机2-1另一端通过定位止口与一轴电机连接盘2-4定位,通过螺栓连接;一轴谐波减速机2-1通过止口定位与一轴壳体2-2定位,通过螺栓连接;一轴谐波减速机2-1空心轴通过键与一轴伺服电机轴2-6连接;一轴电机固定套2-3通过螺栓连接将一轴谐波减速机2-1与一轴伺服电机2-6轴向固定;一轴端盖2-7通过设置的螺纹孔与一轴壳体2-2设置的过孔螺栓连接。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述一轴谐波减速机2-1、一轴伺服电机2-6为市售成熟产品,已经标准化、系列化,方便实现柔性模块化多轴联动机械臂的模块化等特点。
其余零件为加工件,各零件均通过中心孔定位,螺栓连接为整体运动部件。
所述二轴组件包括二轴谐波减速机3-1、二轴电机固定套3-2、二轴电机连接盘3-3、二轴伺服电机3-4、二轴壳体3-5、二轴端盖3-6及二、三轴连接筒3-7;
二轴谐波减速机3-1一端通过止口定位与一轴减速机连接盘2-5设置的中心定位凸台固定,另一端通过止口定位与二轴壳体3-6设置的中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;二轴电机固定套3-2通过中心定位孔与二轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接将二轴谐波减速机与二轴伺服电机3-4固定;二轴电机连接盘3-3通过中心定位孔与二轴伺服电机3-4的定位凸台连接固定;二轴壳体3-5通过设置的定位孔与二、三轴连接筒3-7设置的定位凸台定位,通过螺栓连接固定;二轴端盖3-6通过中心孔与二轴壳体3-5定位,通过螺栓连接固定。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述二轴谐波减速机3-1、二轴伺服电机3-4为市售成熟产品,已经标准化、系列化,方便实现柔性模块化多轴联动机械臂的模块化等特点。
其余零件为加工件,各零件均通过中心孔定位,螺栓连接为整体运动部件。
所述三轴组件包括三轴减速机连接盘4-1、三轴谐波减速机4-2、三轴电机固定套4-3、三轴伺服电机4-4、三轴壳体4-5及三轴端盖4-6;
三轴减速机连接盘4-1通过两端设置的定位凸台,一端与四轴壳体5-6设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与三轴谐波减速机4-2设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定;三轴谐波减速机4-2通过中心定位凸台一端与三轴壳体4-5的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与三轴电机固定套4-3设置的中心孔定位,通过螺栓连接固定;三轴电机固定套4-3通过中心定位孔一端与三轴谐波减速机4-2中心定位凸台定位,通过螺栓连接固定,另一端也通过中心定位孔与三轴伺服电机4-4的定位凸台定位,通过螺栓连接固定;三轴壳体4-5与三轴端盖4-6通过中心定位,通过螺栓连接固定。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述三轴谐波减速机4-2、三轴伺服电机4-4为市售成熟产品,已经标准化、系列化,方便实现柔性模块化多轴联动机械臂的模块化等特点。
其余零件为加工件,各零件均通过中心孔定位,螺栓连接为整体运动部件。
所述四轴组件包括四、五轴连接筒5-1、四轴减速机连接盘5-2、四轴谐波减速机5-3、四轴电机连接盘5-4、四轴伺服电机5-5、四轴壳体5-6及四轴端盖5-7;
四、五轴连接筒5-1通过两端设置的定位凸台一端与四轴减速机连接盘5-2中心定位孔定位,通过螺栓连接固定,另一端与五轴壳体6-5设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定;四轴减速机连接盘5-2通过中心设置的定位凸台与四轴谐波减速机5-3中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;四轴谐波减速机5-3通过中心定位孔与四轴电机连接盘5-2定位中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴谐波减速机5-3通过中心孔与四轴壳体5-6中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴电机连接盘5-4通过中心孔与四轴伺服电机5-5定位凸台定位,四轴谐波减速机5-3通过中心孔与四轴电机连接盘5-2中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴壳体5-6与四轴端盖5-7通过中心定位,通过螺栓连接固定。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述四轴谐波减速机5-3、四轴伺服电机5-5为市售成熟产品,已经标准化、系列化,方便实现柔性模块化多轴联动机械臂的模块化等特点。
其余零件为加工件,各零件均通过中心孔定位,螺栓连接为整体运动部件。
所述五轴组件包括五轴减速机连接盘6-1、五轴谐波减速机6-2、五轴电机连接盘6-3、五轴伺服电机6-4、五轴壳体6-5及五轴端盖6-6;
五轴减速机连接盘6-1通过中心设置的凸台一端与五轴谐波减速机6-2中心定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与五轴壳体6-5设置的中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;五轴谐波减速机6-2通过外部定位凸台一端与五轴壳体6-5设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与五轴电机连接盘6-3设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,五轴谐波减速机6-2中心孔通过键与五轴伺服电机6-4连接;五轴电机连接盘6-3通过定位孔与五轴伺服电机6-4定位凸台中心定位,通过螺栓连接固定;五轴壳体6-5与五轴端盖6-6通过中心定位,通过螺栓连接固定。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述五轴谐波减速机6-2、五轴伺服电机6-4为市售成熟产品,已经标准化、系列化,方便实现柔性模块化多轴联动机械臂的模块化等特点。
其余零件为加工件,各零件均通过中心孔定位,螺栓连接为整体运动部件。
所述六轴组件包括六轴抓手法兰盘7-1、六轴谐波减速机7-2、六轴电机连接盘7-3、六轴伺服电机7-4、六轴壳体7-5及六轴端盖7-6;
六轴抓手法兰盘7-1通过中心设置的定位凸台与六轴谐波减速机7-2中心孔定位,通过螺栓连接固定,另一端设置中心定位孔及螺孔与外部抓手定位连接;六轴谐波减速机7-2通过外部定位凸台一端与六轴壳体7-5设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与六轴电机连接盘7-3设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,六轴谐波减速机7-2中心孔通过键与六轴伺服电机7-4连接;六轴电机连接盘7-3通过定位孔与六轴伺服电机7-4定位凸台中心定位,通过螺栓连接固定;六轴壳体7-5与六轴端盖7-6通过中心定位,通过螺栓连接固定。
其中各部件的设置及作用特点如下:
所述六轴谐波减速机7-2、六轴伺服电机7-4为市售成熟产品,已经标准化、系列化,方便实现柔性模块化多轴联动机械臂的模块化等特点。
其余零件为加工件,各零件均通过中心孔定位,螺栓连接为整体运动部件。
实施中,可根据需要制成各种规格,应用时非常方便,合理的结构设计可大大节约调试运行时间,有效降低生产成本。
该装置本体全重(例如六轴)不足28kg,可满足最大负载质量5kg,最高能以60m/min的速度精确、平稳的运行,定位精度可达到±0.1mm。整个装置可与其它相关设备电控联锁控制,以实现生产自动化。
该装置结构简单,设计合理,体积小,使用灵活,在运转空间内无死角;成本较同类装置大幅降低,定位精度高、稳定、可靠,同时具有模块化特点,组装简便;便于加工制造、装配、运输、安装,且维护方便。
上述参照实施例对柔性模块化多轴联动机械臂装置进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的;因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改,应属本实用新型的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种柔性模块化多轴联动机械臂装置,其特征在于该装置构成包括基座组件、一轴组件、二轴组件、三轴组件、四轴组件、五轴组件及六轴组件;该装置各轴驱动连接采用直驱式,即伺服电机与谐波减速机直接连接驱动各轴运行;
所述基座组件包括基座板及基座定位销;通过设置的过孔安装于工作台,通过设置的定位销孔与谐波减速机定位销孔定位,并通过设置的过孔与谐波减速机安装螺孔连接固定;基座定位销用于定位基座板与谐波减速机;
所述一轴组件包括一轴谐波减速机、一轴壳体、一轴电机固定套、一轴电机连接盘、一轴减速机连接盘、一轴伺服电机及一轴端盖;一轴谐波减速机一端通过定位销孔与基座板定位,通过螺孔与基座板螺栓连接;一轴谐波减速机另一端通过定位止口与一轴电机连接盘定位,通过螺栓连接;一轴谐波减速机通过止口定位与一轴壳体定位,通过螺栓连接;一轴谐波减速机空心轴通过键与一轴伺服电机轴连接;一轴电机固定套通过螺栓连接将一轴谐波减速机与一轴伺服电机轴向固定;一轴端盖通过设置的螺纹孔与一轴壳体设置的过孔螺栓连接;
所述二轴组件包括二轴谐波减速机、二轴电机固定套、二轴电机连接盘、二轴伺服电机、二轴壳体、二轴端盖及二、三轴连接筒;二轴谐波减速机一端通过止口定位与一轴减速机连接盘设置的中心定位凸台固定,另一端通过止口定位与二轴壳体设置的中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;二轴电机固定套通过中心定位孔与二轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接将二轴谐波减速机与二轴伺服电机固定;二轴壳体通过设置的定位孔与二、三轴连接筒设置的定位凸台定位,通过螺栓连接固定;二轴端盖通过中心孔与二轴壳体定位,通过螺栓连接固定;
所述三轴组件包括三轴减速机连接盘、三轴谐波减速机、三轴电机固定套、三轴伺服电机、三轴壳体及三轴端盖;三轴减速机连接盘通过两端设置的定位凸台,一端与四轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与三轴谐波减速机设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定;三轴谐波减速机通过中心定位凸台一端与三轴壳体的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与三轴电机固定套设置的中心孔定位,通过螺栓连接固定;三轴电机固定套通过中心定位孔与三轴谐波减速机中心定位凸台定位,通过螺栓连接固定;三轴壳体与三轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定;
所述四轴组件包括四、五轴连接筒、四轴减速机连接盘、四轴谐波减速机、四轴电机连接盘、四轴伺服电机、四轴壳体及四轴端盖;四、五轴连接筒通过两端设置的定位凸台一端与四轴减速机连接盘中心定位孔定位,通过螺栓连接固定,另一端与五轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定;四轴减速机连接盘通过中心设置的定位凸台与四轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;四轴谐波减速机通过中心定位孔与四轴电机连接盘定位中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴谐波减速机通过中心孔与四轴壳体中心孔定位,通过螺栓连接固定;四轴电机连接盘通过中心孔与四轴伺服电机定位凸台定位,四轴壳体与四轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定;
所述五轴组件包括五轴减速机连接盘、五轴谐波减速机、五轴电机连接盘、五轴伺服电机、五轴壳体及五轴端盖;五轴减速机连接盘通过中心设置的凸台一端与五轴谐波减速机中心定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与五轴壳体设置的中心定位孔定位,通过螺栓连接固定;五轴谐波减速机通过外部定位凸台一端与五轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与五轴电机连接盘设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,五轴谐波减速机中心孔通过键与五轴伺服电机连接;电机连接盘通过定位孔与五轴伺服电机定位凸台中心定位,通过螺栓连接固定;五轴壳体与五轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定;
所述六轴组件包括六轴抓手法兰盘、六轴谐波减速机、六轴电机连接盘、六轴伺服电机、六轴壳体及六轴端盖;六轴抓手法兰盘通过中心设置的定位凸台与六轴谐波减速机中心孔定位,通过螺栓连接固定,另一端设置中心定位孔及螺孔与外部抓手定位连接;六轴谐波减速机通过外部定位凸台一端与六轴壳体设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,一端与六轴电机连接盘设置的定位孔定位,通过螺栓连接固定,六轴谐波减速机中心孔通过键与六轴伺服电机连接;六轴电机连接盘通过定位孔与六轴伺服电机定位凸台中心定位,通过螺栓连接固定;六轴壳体与六轴端盖通过中心定位,通过螺栓连接固定。
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