JP2002130415A - 作動装置のボールねじストッパ構造 - Google Patents

作動装置のボールねじストッパ構造

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JP2002130415A JP2000323015A JP2000323015A JP2002130415A JP 2002130415 A JP2002130415 A JP 2002130415A JP 2000323015 A JP2000323015 A JP 2000323015A JP 2000323015 A JP2000323015 A JP 2000323015A JP 2002130415 A JP2002130415 A JP 2002130415A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 押し棒が必要以上に移動することを確実に阻
止する作動装置のボールねじストッパ構造を提供する。 【解決手段】 ボールハウジング403とともに移動す
る押し棒402に、ガイドチューブ401に設けた開口
401bからストッパ417を装着し、押し棒402が
ブレーキ位置を越えて前進した場合に、ガイドチューブ
401の内周側の段部401dにストッパ417を当接
させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両等のブレ
ーキ装置を駆動する作動装置に用いられるボールねじの
ストッパ構造に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、特許協力条約に基づく国際公開
番号WO98/47750のパンフレットに掲載された
作動装置(電気式ブレーキアクチュエータ)は、モータ
の回転に基づいて、ブレーキ装置を駆動する押し棒をそ
の軸方向に移動させる常用ブレーキ機構と、圧縮状態に
保持したばねを放勢させることにより上記押し棒を軸方
向に移動させる安全ブレーキ機構とを備えている。常用
ブレーキ機構においては、ボールねじを構成するねじの
回転により、ボールハウジング及び押し棒が前進してブ
レーキ装置を作動させる。ブレーキ装置の作動により、
押し棒はその反力を受けるので、これを検出してねじの
回転を停止させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の作
動装置では、ねじの回転に応じてボールハウジング及び
押し棒が前進するが、例えば、ブレーキ装置が正常に接
続されていない状態で作動装置の動作確認等を行うと、
押し棒を止めることができないため、必要以上に押し棒
が前進する。この結果、ボールハウジングからボールが
脱落して、作動装置が使用不能となることがあった。
【0004】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、押し棒が必要以上に移動することを確実に阻止する
作動装置のボールねじストッパ構造を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボールねじの
ボールハウジングと共に押し棒を移動させる機構部を有
する作動装置のボールねじストッパ構造において、円筒
状外面を有し、軸方向の所定位置における外周に周溝が
形成されたボールハウジング側移動体と、前記周溝に装
着され、前記円筒状外面より径方向外方に突出して最大
外径を構成するストッパと、前記ストッパが装着された
前記ボールハウジング側移動体を摺動可能に挿通させる
とともに、当該ボールハウジング側移動体の移動先の所
定位置に前記最大外径の値より内径が小さい部分を有
し、前記ストッパを前記周溝に導入する開口を有するガ
イドチューブとを備えたものである(請求項1)。上記
のように構成されたボールねじストッパ構造において
は、ボールハウジング側移動体が所定位置まで移動する
と、ガイドチューブの内径の小さい部分にストッパが当
接してそれ以上の移動が阻止される。また、ストッパを
導入する開口がガイドチューブに設けられているため、
ガイドチューブ内にボールハウジング側移動体を挿通し
た状態でストッパを挿入することができる。
【0006】また、上記ボールねじストッパ構造(請求
項1)において、ストッパは弾性を有するオープンエン
ドのリングであり、周溝は円筒状外面を一周して形成さ
れているものであってもよい(請求項2)。この場合、
ストッパの端部を開口に挿入し、軸方向から見て回転さ
せるようにして徐々に押し込むことにより、ストッパを
周溝に装着することができる。
【0007】また、上記ボールねじストッパ構造(請求
項2)において、ガイドチューブの外周に、開口に連通
して形成されたストッパの導入案内溝を設けてもよい
(請求項3)。この場合、ストッパを導入案内溝に装着
した後、ストッパの端部を開口に挿入して徐々に押し込
むことにより、ストッパは導入案内溝に案内されて常に
一定方向から挿入される。
【0008】また、上記ボールねじストッパ構造(請求
項1)において、ストッパは複数の球状体であり、開口
には蓋が取り付けられていてもよい(請求項4)。この
場合、球状体を順次挿入することによりストッパが構成
される。また、開口は、球状体一個を通過させるだけの
小径な丸孔でよい。
【0009】また、上記ボールねじストッパ構造(請求
項4)において、ボールハウジング側移動体はボールハ
ウジングであり、周溝は当該ボールハウジングのボール
導入孔を避けつつ、当該ボール導入孔と交差する円周上
の複数箇所に分散して形成されていてもよい(請求項
5)。この場合、ボール導入孔以外の外周面を有効に活
用してストッパを装着することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
によるボールねじストッパ構造を採用した作動装置を示
す断面図である。図において、当該作動装置は、ハウジ
ング本体1aと、上部カバー1bと、上部カバー1bの
中央部に取り付けられた取付基部1cとによって構成さ
れるハウジング1内(但し、一部突出している。)に、
モータを駆動源とする常用ブレーキ機構部2と、ばねの
力を駆動源とする安全ブレーキ機構部3と、これら両機
構部によって、図の左右方向を軸方向として駆動される
押し棒機構部4とを備えている。安全ブレーキ機構部3
は、上記モータが使用不可の場合や、停電時等にのみ、
非常ブレーキとして作動する。
【0011】上記押し棒機構部4において、ガイドチュ
ーブ401は、ハウジング1により軸方向に摺動可能に
保持されている。このガイドチューブ401に内挿され
た押し棒402は左端部以外の形状が円筒状であり、ガ
イドチューブ401に対して軸方向に摺動可能である。
この押し棒402に内嵌されたボールハウジング403
は、ねじ404と共に、「ボールねじ」を構成する。リ
ング405は、ねじ404の右端側小径部404aに外
嵌され、ガイドチューブ401の内径より小さい外径を
有する。リング405とガイドチューブ401の右端部
401aとの間には、スラストベアリング406が装着
されている。外周側が歯車になっている歯車リング40
7は、ねじ404の右端部404bに外嵌されている。
ラジアルベアリング408は、歯車リング407の内筒
部407aとガイドチューブ401の右端部401aと
の間に装着されている。力伝達リング409,410
は、弾性材料のカラー411を挟持するように、ガイド
チューブ401に外挿されている。また、カラー411
の外周を取り囲むように、感圧リング412が装着され
ている。力伝達リング409及び410は、それぞれ、
止め輪413及び414により、軸方向の一方向への移
動を規制されている。力伝達リング410の両側面には
一対の押し棒ローラ415が回転自在に取り付けられて
いる。この押し棒ローラ415がねじ404の軸方向に
移動すると、力伝達リング409,410を介してガイ
ドチューブ401が移動する。また、一対のハウジング
ローラ416はハウジング1に取り付けられており、図
示の位置で回転自在である。なお、上記力伝達リング4
09,410は、ガイドチューブ401と共に図の左方
へ移動すると、図示しないリターンスプリングを蓄勢す
るように構成されている。従って、左方へ移動すると、
リターンスプリングによって図1の位置に戻すように付
勢される。
【0012】図2は、図1から押し棒機構部4のみを抜
き出して拡大した断面図である。また、図4は、ガイド
チューブ401単体の形状の一部を示す斜視図である。
図4を参照した図2において、ガイドチューブ401の
外周面の上部には、開口401bが設けられている。ま
た、この開口401bを除く同一外周上に、開口401
bに連通する導入案内溝401cが設けられている。一
方、押し棒402の右端近傍にはストッパ417が装着
されている。このストッパ417は、オープンエンドの
金属製リングであり、一定の弾性を有している。図5
は、ガイドチューブ401の一部と押し棒402の一部
とを示す断面図であり、押し棒402を図2に示す位置
より少し前進させて、ストッパ417が上記開口401
bの下に来るようにした状態を示している。押し棒40
2の軸方向における右端近傍の所定位置には、その円筒
状外面を一周する周溝402aが形成されており、上記
ストッパ417は、この周溝402aに装着されてい
る。周溝402aに装着されたストッパ417は、押し
棒402の円筒状外面より径方向外方に突出し、最大外
径を構成している。ガイドチューブ401は、ストッパ
417が装着された押し棒402を摺動可能に挿通させ
る内径を有している。但し、このような内径を有してい
るのは左端より少し手前の所定位置X(図2)までであ
り、この所定位置Xから前方側の内径は、ストッパ41
7が装着された押し棒402の最大外径より小さい。す
なわち、軸方向の所定位置Xにおけるガイドチューブ4
01の内周に、段部401dが形成されている。
【0013】図1に戻り、常用ブレーキ機構部2にはモ
ータ200が設けられている。被駆動シャフト202
は、モータ200のシャフト201の右端に対向して、
かつ、シャフト201と同軸に配置されている。シャフ
ト201と被駆動シャフト202との間には、クラッチ
装置203が介在している。被駆動シャフト202の右
端に設けられた小歯車204は、ハウジング1に対して
回転自在に支持されている大歯車205と噛合して、こ
れを駆動する。大歯車205は、歯車リング407と噛
合して、これを駆動する。上記クラッチ装置203は、
シャフト201の回転を被駆動シャフト202に伝達す
るとともに、シャフト201が回転停止したとき、それ
まで回転していた方向と逆方向に被駆動シャフト202
が回転することを阻止する構成となっている。
【0014】また、上記安全ブレーキ機構部3において
は、上部カバー1bと一体に、その中央から下方へ円筒
状に、案内スリーブ1b1が形成されている。くさび部
材301は、案内スリーブ1b1に外挿される円筒部3
01aと、略円盤状のばね支持部301bと、紙面に垂
直な方向に互いに離隔して一対設けられたくさび状の係
合部301cとを備えている。くさび部材301のばね
支持部301bと、上部カバー1bとの間には、大小2
個のばね302が装着されている。ねじ軸303は、く
さび部材301のばね支持部301bに形成された雌ね
じに螺合して、ボールねじのような関係を構成してい
る。ねじ軸303の上端側小径部303aには、円筒形
のピンサポート304が取り付けられている。案内スリ
ーブ1b1に取り付けられた円筒部材305は、ピンサ
ポート304と同一の外径を有する。ピンサポート30
4と円筒部材305との間には、スラストベアリング3
06が装着されている。係止スリーブ307は、案内ス
リーブ1b1に対して径方向に隙間を保って内挿されて
いる。係止ばね308は、ピンサポート304及び円筒
部材305の外周に巻装され、その一端が係止スリーブ
307に係止されている。取付基部1cに取り付けられ
た支持リング309の下端面には、電磁石310が取り
付けられており、この電磁石310は、係止スリーブ3
07の上端部307aを電磁吸着することが可能であ
る。
【0015】上記案内スリーブ1b1の下端部内周側に
は、スラストベアリング311が装着されている。スラ
ストベアリング311の下面には、支持リング312が
当接している。この支持リング312に対してさらに、
ねじ軸303の外周に係合した止め輪313が当接して
いる。これにより、ねじ軸303の軸方向上向きに作用
する力は、止め輪313及び支持リング312を介し
て、スラストベアリング311により受けとめられる。
【0016】上記のように構成された作動装置の動作に
ついて説明する。まず、常用ブレーキ動作について説明
する。図1に示す状態(ブレーキ解除状態)からモータ
200が所定方向に回転すると、クラッチ装置203を
介して被駆動シャフト202が回転駆動される。これに
より、小歯車204、大歯車205、歯車リング407
及びねじ404が回転し、ボールハウジング403及び
押し棒402が図の左方向へ前進する。押し棒402の
前進により、図示しないブレーキ装置が作動する。モー
タ200が逆方向に回転すると、押し棒402が後退す
る。また、作動装置にブレーキ装置が正常に接続されて
いなかった場合や、ブレーキ装置に故障が生じて押し棒
402を止めることができなかった場合等には、ボール
ハウジング403及び押し棒402が本来のブレーキ位
置を越えて前進する。このような場合には、図3に示す
ように、ストッパ417がガイドチューブ401の段部
401dに当接することにより、ボールハウジング40
3及び押し棒402がそれ以上移動できなくなる。従っ
て、ボールハウジング403がねじ404から抜けるこ
とはなく、ボールハウジング403内のボールの脱落を
防止することができる。
【0017】次に、安全ブレーキ動作について説明す
る。図1に示す状態において、ばね302は蓄勢されて
いる。ばね302を受けるくさび部材301のばね支持
部301bは下方に付勢されており、これにより、ねじ
軸303は、くさび部材301の下方移動に対応した回
転方向に付勢されている。従って、ピンサポート304
及び係止ばね308を介して、係止スリーブ307も所
定の回転方向に付勢されている。しかしながら、通常
は、係止スリーブ307の上端部307aが電磁石31
0に電磁吸着されている。従って、係止スリーブ307
は回転できない。
【0018】上記の状態から、安全ブレーキ指令に基づ
いて電磁石310が消磁されると、係止スリーブ307
が釈放され、回転し始める。これに追随して、ピンサポ
ート304及びねじ軸303も回転し、くさび部材30
1は下降する。下降するくさび部材301の係合部30
1cが、押し棒ローラ415とハウジングローラ416
との間に入り込むことにより、可動側の押し棒ローラ4
15が左方へ移動する。これに伴って、力伝達リング4
10を介して、押し棒ローラ415が左方へ駆動され、
ガイドチューブ401が左方へ前進する。このときガイ
ドチューブ401は、押し棒402その他内部に含む全
ての部材及び歯車リング407を引き連れて前進する。
歯車リング407は、幅広な歯を有する大歯車205と
の噛合を維持したまま、左方へ移動する。こうして、前
進する押し棒402により、図示しないブレーキ装置が
作動する。
【0019】一旦動作した安全ブレーキ機構部3を復帰
させるには、モータ200が稼働可能となってから、所
定方向に回転させ、ねじ404を制動方向に回転させ
る。このとき押し棒402は既に所定のストローク分前
進してブレーキをかけた状態であるため、さらに前進す
ることはできない。従って、ねじ404の回転力は、ね
じ404自身を後退させる力に変換され、ガイドチュー
ブ401、力伝達リング410及び押し棒ローラ415
に後退方向への力が付与される。押し棒ローラ415に
後退方向への力が付与されると、くさび部材301には
上昇方向への力が付与される。その結果、くさび部材3
01は、ねじ軸303を回転させながら上昇し、再びば
ね302を圧縮して図1に示す位置に復帰する。
【0020】次に、上記ストッパ417の装着手順につ
いて説明する。ストッパ417を押し棒402に取り付
けるには、まず、押し棒402に設けられた周溝402
aが、ガイドチューブ401に設けられた開口401b
の真下に来るように、押し棒402を移動させる。図6
は、図5におけるVI−VI線断面に相当する図である。ま
ず、(a)に示すように、ストッパ417を、その端部
が開口401bの上に来るように、ガイドチューブ40
1の導入案内溝401cに装着する。次に、(b)に示
すように、開口401bからストッパ417の端部を、
ガイドチューブ401と押し棒402との隙間に挿入す
る。このとき、押し棒402の軸方向から見れば、スト
ッパ417は回転するかのように導入案内溝401c上
を摺動する。こうして、徐々にストッパ417を押し込
み、最終的に(c)に示す状態になれば装着完了であ
る。このような装着手順によれば、ガイドチューブ40
1内に押し棒402やボールハウジング403を組み込
んでからストッパ417を取り付けることができるた
め、ストッパ417の装着のためにボールハウジング4
03や押し棒402を軸方向に延長する必要がない。従
って、ボールハウジング403や押し棒402の長さを
軸方向にコンパクトなものとすることができる。また、
導入案内溝401cによってストッパ417が案内され
つつ導入されることによって、挿入時のストッパ417
のねじれ等が防止される。従って、ストッパ417の挿
入が容易である。
【0021】図7は、第2の実施形態による作動装置の
ボールねじストッパ構造を示す図であり、第1の実施形
態における図5に対応する図である。また、図8は、図
7におけるVIII−VIII線断面図である。なお、その他の
構成は第1の実施形態と同様である。図7及び図8にお
いて、本実施形態のストッパ418は、複数の球状体に
より構成されている。すなわち、球状体を1個ずつ開口
401bから挿入し、図8に示すように全周にほぼ隙間
なく配置することにより、全体としてストッパ418が
構成される。ストッパ418の装着後、球状体が抜け出
ることを防止すべく、蓋419が取り付けられる。上記
第2の実施形態の構造は、球状体を開口401bに挿入
して自然落下させるだけでよいため、装着作業が容易で
ある。また、開口401bは、球状体1個が通る小径の
丸孔でよい。従って、開口401bを設ける作業も容易
である。
【0022】次に、第3の実施形態による作動装置のボ
ールねじストッパ構造について説明する。図9は、上記
第1の実施形態とは異なる構成の押し棒機構4を示した
断面図である。当該第3の実施形態の構成においては、
ガイドチューブ401内に挿通されたボールハウジング
403が、ねじ404を囲むように前方(図の左方)へ
円筒状に延長された形態を有しており、その左端部に押
し棒402が接続されている。このような構成において
は、ストッパ417(第1の実施形態と同様のリング)
が、押し棒402ではなく、ボールハウジング403に
直接設けられた周溝403aに装着される。このような
構成においても、第1の実施形態と同様に、開口401
bから装着されたストッパ417が、ボールハウジング
403の前進により段部401dに当接して、それ以上
の前進を阻止する。また、この場合も、第2の実施形態
に示したような球状体の充填によりストッパを構成して
もよい。このように、ストッパ417又は418を装着
する周溝は、第1及び第2の実施形態のように押し棒4
02に設けてもよいが、押し棒機構部4の構成によって
は第3の実施形態のようにボールハウジング403に直
接設けてもよい。要するに、ボールハウジング403や
押し棒402のような円筒状外面を有するボールハウジ
ング側移動体の軸方向の所定位置における外周に、スト
ッパ417又は418を装着する周溝を設ければよい。
【0023】なお、ボールハウジング403に周溝40
3aを設けるにあたって、ボールハウジング403に設
けられているボール導入孔403bと周溝403aとが
交差する場合がある。図10は、このような場合の周溝
の設け方を示す第4の実施形態による作動装置のボール
ねじストッパ構造の断面図であり、図11は、図10に
おけるXI−XI線断面図である。この場合、ボール導入孔
403bより軸方向に遠ざけて周溝を設けようとする
と、ボールハウジング403を軸方向に長くせざるを得
ないため好ましくない。そこで、図10に示すように、
ボール導入孔403bと交差する外周上に、ボール導入
孔403bを避けつつ、配置のバランスを考慮しなが
ら、複数箇所(本例では2箇所)に分散して周溝403
aを設ける。このように分散して設けられた周溝403
aに対して、ボールハウジング403を回しながら球状
体を開口401bから挿入し、図11に示すように、周
上の複数箇所にそれぞれ隙間なく球状体を配置すること
により、全体としてストッパ418が構成される。スト
ッパ418の装着後、球状体が抜け出ることを防止すべ
く、蓋419が取り付けられる。このように分散して周
溝403aを設けることにより、ボール導入孔403b
以外の外周面を有効に活用して、球状体によるストッパ
418を装着することができる。従って、ボールハウジ
ング403の軸方向寸法を大きくすることなく、ストッ
パ418を装着することができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項1の作動装置のボールねじストッ
パ構造によれば、ボールハウジング側移動体が所定位置
まで移動すると、ガイドチューブの内径の小さい部分に
ストッパが当接してそれ以上の移動が阻止されるので、
ボールハウジングからボールが脱落することを防止する
ことができる。また、ストッパを導入する開口がガイド
チューブに設けられているため、ガイドチューブ内にボ
ールハウジング側移動体を挿通した状態でストッパを挿
入することができる。従って、ボールハウジング側移動
体の軸方向端部からストッパを装着する構成に比べて、
ボールハウジング側移動体の軸方向の長さをコンパクト
に構成することができる。
【0025】請求項2の作動装置のボールねじストッパ
構造によれば、ストッパの端部を開口に挿入し、軸方向
から見て回転させるようにして徐々に押し込むことによ
り、ストッパを周溝に装着することができる。
【0026】請求項3の作動装置のボールねじストッパ
構造によれば、ストッパを導入案内溝に装着した後、ス
トッパの端部を開口に挿入して徐々に押し込むことによ
り、ストッパは導入案内溝に案内されて常に一定方向か
ら挿入される。従って、挿入時のねじれ等を防止して、
容易にストッパを周溝に装着することができる。
【0027】請求項4の作動装置のボールねじストッパ
構造によれば、球状体を順次挿入することによりストッ
パが構成されるので、装着作業が容易である。また、開
口は、球状体一個を通過させるだけの小径な丸孔でよい
ので、開口を設ける作業が容易である。
【0028】請求項5の作動装置のボールねじストッパ
構造によれば、ボール導入孔以外の外周面を有効に活用
してストッパを装着することができるので、ボールハウ
ジングの軸方向寸法を大きくすることなく、ストッパを
装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態によるボールねじのス
トッパ構造を採用した作動装置の断面図である。
【図2】図1から押し棒機構部のみを抜き出して拡大し
た断面図である。
【図3】図2に示す状態から、押し棒がブレーキ位置よ
りもさらに前進した状態を示す断面図である。
【図4】上記押し棒機構部における押し棒を単体で示し
た斜視図である。
【図5】上記押し棒機構部におけるガイドチューブの一
部と押し棒の一部とを示す断面図である。
【図6】上記押し棒にストッパを装着する手順を示す断
面図である。
【図7】第2の実施形態による作動装置のボールねじス
トッパ構造におけるガイドチューブの一部と押し棒の一
部とを示す断面図である。
【図8】図7におけるVIII−VIII線断面図である。
【図9】第3の実施形態による作動装置のボールねじス
トッパ構造を示す断面図である。
【図10】第4の実施形態による作動装置のボールねじ
ストッパ構造におけるガイドチューブの一部と押し棒の
一部とを示す断面図である。
【図11】図10におけるXI−XI線断面図である。
【符号の説明】
4 押し棒機構部 401 ガイドチューブ 401b 開口 401c 導入案内溝 401d 段部 402 押し棒 402a 周溝 403 ボールハウジング 403a 周溝 403b ボール導入孔 404 ねじ 417,418 ストッパ 419 蓋

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボールねじのボールハウジングと共に押し
    棒を移動させる機構部を有する作動装置のボールねじス
    トッパ構造において、 円筒状外面を有し、軸方向の所定位置における外周に周
    溝が形成されたボールハウジング側移動体と、 前記周溝に装着され、前記円筒状外面より径方向外方に
    突出して最大外径を構成するストッパと、 前記ストッパが装着された前記ボールハウジング側移動
    体を摺動可能に挿通させるとともに、当該ボールハウジ
    ング側移動体の移動先の所定位置に前記最大外径の値よ
    り内径が小さい部分を有し、前記ストッパを前記周溝に
    導入する開口を有するガイドチューブとを備えたことを
    特徴とする作動装置のボールねじストッパ構造。
  2. 【請求項2】前記ストッパは弾性を有するオープンエン
    ドのリングであり、前記周溝は前記円筒状外面を一周し
    て形成されている請求項1記載の作動装置のボールねじ
    ストッパ構造。
  3. 【請求項3】前記ガイドチューブの外周に、前記開口に
    連通して形成された前記ストッパの導入案内溝を有する
    請求項2記載の作動装置のボールねじストッパ構造。
  4. 【請求項4】前記ストッパは複数の球状体であり、前記
    開口には蓋が取り付けられる請求項1記載の作動装置の
    ボールねじストッパ構造。
  5. 【請求項5】前記ボールハウジング側移動体は前記ボー
    ルハウジングであり、前記周溝は当該ボールハウジング
    のボール導入孔を避けつつ、当該ボール導入孔と交差す
    る円周上の複数箇所に分散して形成されている請求項4
    記載の作動装置のボールねじストッパ構造。
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CN113738837A (zh) * 2021-09-07 2021-12-03 无锡市高盛机械制造有限公司 一种带有安全保险装置的滚珠丝杆副
CN114096762A (zh) * 2019-06-17 2022-02-25 德沃康有限责任公司 具有在导管与主轴螺母之间的位置对准机构的线性驱动器

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