FR2572982A1 - END-MANIPULATOR ORGANIZER FOR ROBOTS. - Google Patents
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Abstract
A)ORGANE-MANIPULATEUR D'EXTREMITE16 POUR UN ROBOT22 AYANT UN BRAS MOBILE ET UN ORGANE DE MANOEUVRE LINEAIRE DONT LA PARTIE INTERNE32 PORTE UNE TIGE25 RELIEE INTERIEUREMENT AU VIDE POUR POUVOIR FIXER A L'EXTREMITE INTERIEURE DE CETTE TIGE UN COMPOSANT66 A MANIPULER. B)ORGANE CARACTERISE PAR UN MOYEN DE COMMANDE POUR APPLIQUER SELECTIVEMENT UNE PRESSION DIFFERENTIELLE A UN PISTON34 FIXE A LA PARTIE INTERIEURE32 DE L'ORGANE DE MANOEUVRE LINEAIRE DE FACON A DEPLACER SELECTIVEMENT LA TIGE25 EN CONTACT OU HORS CONTACT AVEC LE COMPOSANT66 INDEPENDAMMENT DE TOUT MOUVEMENT DU BRAS MOBILE DU ROBOT. C)L'INVENTION CONCERNE LA TECHNIQUE DES ROBOTS DE FABRICATION.A) END MANIPULATOR 16 FOR A ROBOT22 HAVING A MOBILE ARM AND A LINEAR OPERATOR WHOSE INTERNAL PART32 CARRIES A ROD25 INTERNALLY CONNECTED TO THE VACUUM TO BE ABLE TO FIX A HANDLE COMPONENT TO THE INSIDE END OF THIS ROD .66 A HANDLING COMPONENT. B) BODY CHARACTERIZED BY A CONTROL MEANS FOR SELECTIVELY APPLYING A DIFFERENTIAL PRESSURE TO A PISTON34 FIXED TO THE INTERNAL PART32 OF THE LINEAR OPERATING BODY SO AS TO SELECTIVELY MOVE THE ROD25 IN CONTACT OR OUT OF CONTACT WITH THE INDEPENDENT COMPONENT66 MOBILE ARM OF THE ROBOT. C) THE INVENTION CONCERNS THE TECHNOLOGY OF MANUFACTURING ROBOTS.
Description
Organe-manipulateur d'extrémité pour robots ".End manipulator for robots ".
La présente invention concerne un organe-manipulateur d'extrémité pour un robot composé d'un bottier destiné à être fixé au bras mobile d'un robot, un organe de manoeuvre linéaire avec une partie extérieure fixée au boltier et une tige en forme de tube allongé, fixée sur la partie intérieure de cet organe de manoeuvre linéaire, la tige étant reliée à une conduite de vide de façon que les composants qui se trouvent au voisinage de l'extrémité de la tige soient maintenus en place par le vide. Les organes-manipulateurs d'extrémité, selon l'art antérieur, demandent que le bras de robot effectue un certain mouvement pour dégager l'organe de manoeuvre d'extrémité de son contact avec les composants qu'il met en place. Dans de nombreux robots, ce mouvement de retrait 'peut être accompagné de mouvements latéraux ou de mouvements de rotation non souhaités. Ces mouvements peuvent déplacer accidentellement le composant mis en place. L'organe-manipulateur d'extrémité peut The present invention relates to an end manipulator member for a robot consisting of a housing designed to be fixed to the mobile arm of a robot, a linear actuator with an outer part fixed to the boltier and a rod in the form of a tube. elongated, fixed on the inner portion of this linear actuator, the rod being connected to a vacuum line so that the components that are in the vicinity of the end of the rod are held in place by the vacuum. The end manipulator members, according to the prior art, require the robot arm to perform a certain movement to disengage the end actuator from its contact with the components that it puts in place. In many robots, this withdrawal movement can be accompanied by lateral movements or unwanted rotational movements. These movements can accidentally move the component in place. The end manipulator member can
s'utiliser dans un système de robot, connu n 540 068. to be used in a robot system, known as 540 068.
La présente invention a pour but de créer un organe-manipulateur d'extrémité pour des robots permettant d'être dégagé du contact avec les composants mis en place sans nécessiter aucun mouvement de la part du bras de robot. L'invention se propose en particulier de créer un organemanipulateur d'extrémité permettant de mettre en place des circuits intégrés à bottier plein sur des plaquettes de circuit imprimé. L'invention peut The present invention aims to create an end manipulator member for robots to be cleared from contact with the components in place without requiring any movement on the part of the robot arm. The invention proposes in particular to create an end organemanipulator for setting up integrated circuits with full box on printed circuit boards. The invention
toutefois s'envisager également dans d'autres applications. however consider also in other applications.
Lorgane-manipulateur d'extrémité comporte un capteur tactile qui permet de déceler le contact entre le circuit intégré à mettre en place et la couche de colle de la plaque de circuit imprimé ou le contact entre le circuit The end-manipulator has a touch sensor which makes it possible to detect the contact between the integrated circuit to put in place and the adhesive layer of the printed circuit board or the contact between the circuit
intégré et la plaque du circuit imprimé. integrated and printed circuit board.
A cet effet, l'invention concerne un organe-manipulateur d'extrémité pour un robot composé d'un bottier destiné à être fixé au bras mobile d'un robot, For this purpose, the invention relates to an end manipulator member for a robot composed of a box designed to be fixed to the mobile arm of a robot,
un organe de manoeuvre linéaire avec une partie extérieu- a linear actuator with an external part
re fixée au bottier et une tige en forme de tube allongé, fixée sur la partie intérieure de cet organe de manoeuvre linéaire, la tige étant reliée à une conduite de vide de façon que les composants qui se trouvent au voisinage de l'extrémité de la tige soient maintenus en place par le vide, organe caractérisé par un moyen de commande pour appliquer sélectivement une pression différentielle à un it is attached to the casing and an elongated tube-shaped rod, fixed on the inner part of this linear actuator, the rod being connected to a vacuum line so that the components which are in the vicinity of the end of the stem are held in place by the vacuum, which member is characterized by control means for selectively applying a differential pressure to a
piston fixé à la partie intérieure de l'organe de manoeu- piston attached to the inner part of the maneuvering member
vre linéaire de façon à déplacer sélectivement la tige en contact ou hors contact avec le composant indépendamment linearly to selectively move the rod into or out of contact with the component independently
de tout mouvement du bras mobile du robot. any movement of the mobile arm of the robot.
Après détection du contact avec la plaque de circuit imprimé, une force prédéterminée est After detecting contact with the printed circuit board, a predetermined force is
appliquée sur le circuit intégré mis en place, par l'in- applied to the integrated circuit put in place by the
termédiaire d'un mécanisme charge par un ressort faisant a spring loaded mechanism
partie de l'organe-manipulateur d'extrémité, par déplace- part of the end manipulator, by means of
ment du bras du robot d'une distance prédéterminée afin arm of the robot a predetermined distance to
de comprimer le ressort. Après la mise en place, le cir- to compress the spring. After implementation, the cir-
cuit intégré est libéré et l'organe-manipulateur d'extré- integrated bake is released and the end manipulator
mité est dégagé de son contact avec le circuit intégré en utilisant un organe de manoeuvre linéaire faisant partie de l'organe-manipulateur d'extrémité. Cela évite tout déplacement accidentel du circuit intégré par rapport à son emplacement sous l'effet d'un mouvement latéral ou d'un mouvement de rotation accidentels du bras du robot. La présente invention sera décrite Mity is disengaged from its contact with the integrated circuit using a linear actuator part of the end manipulator member. This avoids any accidental displacement of the integrated circuit relative to its location under the effect of accidental lateral movement or rotational movement of the robot arm. The present invention will be described
de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisa- in more detail with the help of an example of
tion représenté schématiquement dans les dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un robot utilisant un organe-manipulateur d'extrémité selon l'invention. schematically shown in the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a diagram of a robot using an end manipulator member according to the invention.
- la figure 2 est une coupe transver- FIG. 2 is a cross-section
sale de l'organe-manipulateur d'extrémité selon l'inven- dirty end-manipulator member according to the invention.
tion.tion.
- la figure 2A est une vue représen- FIG. 2A is a representative view
tant un détail de la figure 2.as a detail of Figure 2.
- la figure 3 est un schéma d'un cir- FIG. 3 is a diagram of a circuit
cuit intégré sous la forme d'un conditionnement plat qui peut être mis en place à l'aide de l'organe-manipulateur baked integrated in the form of a flat package that can be set up using the manipulator
d'extrémité selon l'invention.end of the invention.
La figure 1 est un schéma d'un robot utilisant l'organe-manipulateur d'extrémité selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Le robot se compose d'un élément de base 10 servant de support au robot. Comme cela est habituel, le robot se compose d'un bras mobile 12 qui peut se déplacer sous la commande d'un dispositif de commande de robotique dans la direction Figure 1 is a diagram of a robot using the end manipulator member according to a preferred embodiment of the invention. The robot consists of a base element 10 serving as support for the robot. As is customary, the robot consists of a movable arm 12 that can move under the control of a robotic control device in the direction
verticale ou dans la direction horizontale; il peut éga- vertical or in the horizontal direction; he can also
lement tourner autour de l'axe vertical, Un mécanisme de poignet 14 est fixé au bras mobile 12; ce mécanisme permet un mouvement de rotation autour de l'axe horizontal et de l'axe vertical du robot. A l'extrémité du mécanisme de poignet 14 est fixé un organe-manipulateur 16 qui Then rotate about the vertical axis. A wrist mechanism 14 is attached to the movable arm 12; this mechanism allows a rotational movement around the horizontal axis and the vertical axis of the robot. At the end of the wrist mechanism 14 is fixed a manipulator member 16 which
constitue le mode de réalisation préférentiel de l'inven- constitutes the preferential embodiment of the invention
tion. A l'usage, le robot est programmé pour déplacer l'organemanipulateur 16 et prendre des composants à un endroit prédéterminé dans la zone de travail du bras mobile 12 et mettre ces composants sur les plaquettes 19 des circuits imprimés placés sur la table 18 du robot. A titre d'exemple, un circuit intégré 21, caractéristique, est placé sur la table 18 dans la zone de travail du bras tion. In use, the robot is programmed to move the organemanipulator 16 and take components at a predetermined location in the working area of the movable arm 12 and put these components on the boards 19 of the printed circuits placed on the table 18 of the robot . For example, a characteristic integrated circuit 21 is placed on the table 18 in the working zone of the arm
12 du robot en utilisant un moyen approprié. 12 of the robot using a suitable means.
La figure 2 est une coupe transversale Figure 2 is a cross section
montrant les caractéristiques de l'organe de manipulation 16. showing the characteristics of the manipulation member 16.
L'organe de manipulation 16 comporte un élément de base 20 The manipulation member 16 comprises a base element 20
qui est fixé au bras du robot 22 à l'aide de moyens habi- which is attached to the arm of the robot 22 using usual means
tuels. Un élément formant boitier 24 est fixé au périmètre extérieur de l'élément de base 20. Une tige 25 se déplace suivant un mouvement ascendant et un mouvement descendant dans un premier palier à huile 26 prévu dans le bottier 24 tual. A box member 24 is attached to the outer perimeter of the base member 20. A shank 25 moves upwardly and downwardly in a first oil bearing 26 provided in the housing 24.
et un second palier 28 prévu dans l'élément de base 20. and a second bearing 28 provided in the base member 20.
L'élément extérieur 30 d'un organe de positionnement The outer member 30 of a positioning member
linéaire, à commande pneumatique, est fixé au bottier 24. linear, pneumatically controlled, is attached to the casing 24.
L'élément intérieur 32 de l'organe de positionnement The inner member 32 of the positioning member
linéaire à commande pneumatique estfixé à la tige 25. pneumatically controlled linear is attached to the rod 25.
Un piston pneumatique 34 est fixéA pneumatic piston 34 is fixed
à l'élément intérieur 32 de l'organe de manoeuvre linéaire. to the inner member 32 of the linear actuator.
Trois joints toriques 36, 38, 40 sont placés respectivement entre l'élément intérieur 32 et l'élément extérieur 30, le Three O-rings 36, 38, 40 are respectively placed between the inner member 32 and the outer member 30, the
piston 34 et l'élément extérieur 30 de l'organe de posi- piston 34 and the outer member 30 of the position member
tionnement linéaire à commande pneumatique. L'organe de positionnement linéaire à commande pneumatique est mis en oeuvre par un organe de commande 40. Pour soulever la tige 25, l'organe de commande de l'organe de manoeuvre linéaire 40 fournit une pression plus élevée à la face inférieure du piston 34 par l'ouverture 42 en-dessous du linear actuation with pneumatic control. The pneumatic actuated linear positioning member is implemented by a control member 40. To lift the rod 25, the control member of the linear actuator 40 provides a higher pressure to the lower face of the piston. 34 through the opening 42 below the
piston 34. De même pour faire descendre la tige, on appli- piston 34. Similarly to lower the rod, it is
que une pression plus élevée sur la face supérieure du piston 34 par l'intermédiaire d'un orifice 44 au-dessus du piston. La partie supérieure de la tige 25 than a higher pressure on the upper face of the piston 34 through an orifice 44 above the piston. The upper part of the stem 25
est munie d'un collier 46. Un ressort hélicoïdal 48 dis- is provided with a collar 46. A coil spring 48 disengages
posé entre le palier supérieur 28 et le collier 46 main- placed between the upper bearing 28 and the collar 46
tient la tige en position abaissée lorsqu'aucune pression différentielle n'est appliquée au piston de positionnement linéaire 34. Un capteur tactile 50 est fixé à la tige 25 en-dessous du collier 46. L'élément de base 20 comporte une fente représentée en coupe sous la référence 52. Une tige de guidage 54 logée dans la fente est fixée au collier 46 par l'extrémité filetée de la tige de guidage 54 et un taraudage dans le collier 46. Cela permet à la tige 25 holds the rod in the lowered position when no differential pressure is applied to the linear positioning piston 34. A touch sensor 50 is attached to the rod 25 below the collar 46. The base member 20 has a slot shown in FIG. A guide rod 54 housed in the slot is fastened to the collar 46 by the threaded end of the guide rod 54 and a tapping in the collar 46. This allows the rod 25
d'effectuer un mouvement de montée et de descente, verti- to move up and down, vertically
cal tout étant bloquée en rotation horizontale. Un micro- cal while being blocked in horizontal rotation. A mic-
commutateur 56 actionné par l'élément de guidage 54 est fixé au bottier 22. Ce microcommutateur permet l'envoi d'un signal au robot pour lui indiquer que la tige est en position supérieure extrême par suite de la compression switch 56 actuated by the guide member 54 is fixed to the housing 22. This microswitch sends a signal to the robot to indicate that the rod is in the extreme upper position due to compression
maximale du ressort 48.maximum of the spring 48.
Le capteur tactile 50 se compose d'un perçage intérieur légèrement plus grand que le corps de la The touch sensor 50 consists of an inner bore slightly larger than the body of the
tige 25. Cela permet au capteur tactile 50 d'être normale- 25. This allows the touch sensor 50 to be normal-
ment soumis à une pression entre le collier 46 fixé au corps de la tige et l'extrémité supérieure de l'élément intérieur 32 de l'organe de manoeuvre linéaire. Un moyen approprié pour régler cette pression consiste à changer under pressure between the collar 46 attached to the body of the rod and the upper end of the inner member 32 of the linear actuator. An appropriate way to adjust this pressure is to change
la constante du ressort 48.the constant of the spring 48.
Des dispositifs piézo-électriques du Piezoelectric devices of the
commerce peuvent avantageusement servir de capteurs tacti- can advantageously serve as tactical
les 50.the 50's.
En fonctionnement, l'organe-manipula- In operation, the organ-manipula-
teur d'extrémité 16 est utilisé pour prendre des circuits intégrés sous conditionnement plat, comme celui représenté de façon générale sous la référence 60 à la figure 3. De façon plus détaillée, la surface de la plaque de circuit imprimé sur laquelle on peut disposer les éléments plats end-end 16 is used to take flat-packaged integrated circuits, such as that generally shown as 60 in FIG. 3. In more detail, the surface of the printed circuit board on which the flat elements
est revêtue d'une colle appropriée. Le dispositif de com- is coated with a suitable glue. The communication device
mande du robot est programmé pour déplacer le bras de the robot is programmed to move the arm of
robot 12 et le manipulateur d'extrémité 16 vers une posi- robot 12 and the end manipulator 16 to a position
tion prédéterminée à laquelle sont stockés les circuits intégrés 21 comme cela est représenté à la figure I. On actionne le bras et le mécanisme du poignet 14 du robot pour positionner l'extrémité de travail de la tige et un petit embout en élastomère fixé à celle-ci comme par exemple d'embout portant la-référence numérique 62 à la figure 2, en contact avec la surface supérieure du circuit intégré 66. Un dispositif de commande à vide 64 est mis en oeuvre pour créer une faible dépression à l'intérieur de la tige 25 et accrocher ainsi le circuit intégré 66 1. The robot arm and wrist mechanism 14 are actuated to position the working end of the rod and a small elastomer tip attached to the for example a tip bearing the numerical reference 62 in Figure 2, in contact with the upper surface of the integrated circuit 66. A vacuum control device 64 is implemented to create a low vacuum inside of the rod 25 and thus hook the integrated circuit 66
(figure 2) en contact avec la tige.(Figure 2) in contact with the rod.
Après la prise du circuit intégré 66 comme cela a été décrit ci-dessus, le robot 12 détermine l'orientation des conducteurs par rapport au robot et à la plaquette de circuit imprimé sur laquelle on veut placer le circuit intégré, en utilisant des techniques de position appropriées. Puis, le bras de repos positionne le circuit intégré 66 directement au- dessus de sa position prévue sur la plaquette de circuit imprimé 19 (figure 1), position prévue pour son montage. Dans cette position, le bras de robot 12 descend Jusqu'à ce que le capteur tactile 50 After taking the integrated circuit 66 as described above, the robot 12 determines the orientation of the conductors with respect to the robot and the printed circuit board on which the integrated circuit is to be placed, using appropriate position. Then, the arm of rest positions the integrated circuit 66 directly above its intended position on the printed circuit board 19 (Figure 1), position intended for its assembly. In this position, the robot arm 12 goes down until the touch sensor 50
détecte le contact entre le circuit intégré 66 et la pla- detects the contact between the integrated circuit 66 and the
quette de circuit imprimé. Lorsqu'il y a contact, le bras de robot 12 descend d'une distance prédéterminée pour comprimer le ressort hélicoïdal 48 et exercer ainsi une force prédéterminée sur le circuit intégré 60 pour le placer fermement en contact avec la colle de la plaquette de circuit imprimé. Après avoir ainsi appliqué une force prédéterminée, le dispositif de commande de vide est mis en oeuvre pour supprimer le vide régnant dans la tige 25 et libérer le circuit intégré. Après libération du circuit intégré, la tige 25 est soulevée par la mise en oeuvre du dispositif de commande 50 de l'organe de manoeuvre linéaire printed circuit board. When there is contact, the robot arm 12 decreases by a predetermined distance to compress the helical spring 48 and thereby exert a predetermined force on the integrated circuit 60 to place it firmly in contact with the glue of the printed circuit board . After having thus applied a predetermined force, the vacuum control device is implemented to eliminate the vacuum in the rod 25 and release the integrated circuit. After release of the integrated circuit, the rod 25 is lifted by the implementation of the control device 50 of the linear actuator
pour appliquer une pression sur la face inférieure du pis- to apply pressure on the underside of the pis-
ton 34 et soulever la tige pour la dégager du circuit inté- 34 and raise the rod to release it from the
gre sans exercer aucun mouvement linéaire ni de rotation à la tige. Après que la tige ait été soulevée au-dessus du circuit intégré par l'organe de manoeuvre linéaire, le bras de robot 12 est programmé pour répéter l'opération without exercising any linear movement or rotation to the stem. After the rod has been raised above the integrated circuit by the linear actuator, the robot arm 12 is programmed to repeat the operation.
ci-dessus pour placer tous les circuits intégrés aux en- above to place all integrated circuits in
droits appropriés.appropriate rights.
La tige 25 comporte également une ligne de rupture de consigne constituée par une gorge relativement profonde réalisée dans le côté extérieur de cette tige. Cette gorge a une profondeur suffisante pour The rod 25 also comprises a set break line constituted by a relatively deep groove made in the outer side of this rod. This throat has a depth sufficient to
que sous l'effet de poussées latérales accidentelles appli- under the effect of accidental side
quées à la tige 25, celle-ci se casse au niveau de cette the stem 25, it breaks at the level of this
ligne de rupture de consigne 27. De plus, la tige 25 com- set breaking line 27. In addition, the rod 25 com-
porte une liaison formée d'un taraudage dans la partie supérieure et d'une partie filetée, complémentaire sur la partie inférieure comme cela est représenté de façon globale sous la référence 29. Cela permet de remplacer facilement une tige cassée et réduit ainsi le coût de l'entretient. Le manipulateur d'extrémité objet de la présente invention peut être construit et assemblé selon les techniques habituelles. Des organes de manoeuvre autres qu'un organe de manoeuvre pneumatique linéaire carries a connection formed of a tapping in the upper part and a threaded part, complementary to the lower part as is represented globally under the reference 29. This makes it easy to replace a broken rod and thus reduces the cost of maintains it. The end manipulator object of the present invention can be constructed and assembled according to the usual techniques. Actuators other than a linear pneumatic actuator
tel que représenté peuvent servir à déplacer la tige 25 - as shown can be used to move the rod 25 -
pour la dégager du circuit intégré après que celui-ci ait to release it from the integrated circuit after it has been
été placé sur le circuit imprimé. been placed on the circuit board.
&&
RE VEND ICAT I O NSRE SELL ICAT I O NS
1 ) Organe-manipulateur d'extrémité (16) pour un robot (22) composé d'un bottier (24) destiné à être fixé au bras mobile (12) d'un robot (22), un organe de manoeuvre linéaire avec une partie extérieure (30) fixée au boîtier (24) et une tige (25) en forme de tube allongé, fixée sur la partie intérieure (32) de cet organe de manoeuvre linéaire, la tige (22) étant reliée à une conduite de vide de façon que les composants (66) qui se trouvent au voisinage de l'extrémité (62) de la tige (25) soient maintenus en place par le vide, organe 1) Hand-end manipulator (16) for a robot (22) consisting of a box (24) to be fixed to the movable arm (12) of a robot (22), a linear actuator with a outer portion (30) attached to the housing (24) and an elongate tube-shaped rod (25) attached to the inner portion (32) of said linear actuator, the stem (22) being connected to a vacuum line so that the components (66) which are in the vicinity of the end (62) of the rod (25) are held in place by the vacuum
caractérisé par un moyen de commande pour appliquer sélec- characterized by control means for selectively applying
tivement une pression différentielle à un piston (34) fixé à la partie intérieure (32) de l'organe de manoeuvre linéaire de façon à déplacer sélectivement la tige (25) en a pressure differential to a piston (34) attached to the inner portion (32) of the linear actuator so as to selectively move the rod (25)
contact ou hors contact avec le composant (66) indépendam- contact or out of contact with the component (66) independently
ment de tout mouvement du bras mobile du robot. any movement of the robot's moving arm.
2 ) Organe-manipulateur selon la revendication 1, caractérisé par un capteur tactile monté sur la tige et donnant un signal indiquant la présence 2) manipulator member according to claim 1, characterized by a touch sensor mounted on the rod and giving a signal indicating the presence
d'une force tactile à la partie supérieure de la tige. a tactile force at the top of the stem.
) Organe-manipulateur d'extrémité selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige présente une ligne de rupture (27) pour que la tige casse de manière prévisible lorsqu'elle est soumise à des efforts latéraux. 4 ) Organe-manipulateur d'extrémité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur End manipulator member according to claim 2, characterized in that the rod has a break line (27) so that the rod breaks predictably when subjected to lateral forces. 4) end manipulator member according to claim 2, characterized in that the sensor
tactile est un dispositif piézo-électrique. Touch is a piezoelectric device.
5 ) Organe-manipulateur d'extrémité selon la revendication 1, caractérisé par une tige de guidage (54) fixée à la tige (25) et dirigée pratiquement à quatre-vingt-dix degrés par rapport à l'axe de la tige (25) pour éviter que la tige (25) ne tourne par rapport An end manipulator member as claimed in claim 1, characterized by a guide rod (54) attached to the rod (25) and directed at substantially ninety degrees to the axis of the rod (25). ) to prevent the rod (25) from rotating relative to
au bottier (52, 20, 22) qui porte la tige (25). the box (52, 20, 22) carrying the rod (25).
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