JP3850555B2 - Linear movement device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリント基板孔明機のテーブルを移動させるのに好適な直線移動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、直線移動装置は、例えば、図3に示すプリント基板孔明機に組み込まれている。図4は図3のA−A矢視断面図である。
【0003】
ベッド1には、テーブル用の直線案内装置2によってテーブル3が前後動可能に設けられている。直線案内装置2は、軌道2aとベアリング2bとから構成されている。軌道2aはベッド1に、ベアリング2bはテーブル3にそれぞれ固定されている。X軸用のリニアモータ4は、コイル4aとマグネット4bとから構成されている。コイル4aはテーブル3に、マグネット4bはベッド1にそれぞれ固定されている。なお、面積の大きいマグネット4bを製作するのは困難であるため、マグネット4bは1個ではなく、面積の小さいマグネット4bを多数並べて形成されている。プリント基板(以下、単に「基板」という)5は、テーブル3の基板支持面3a上に複数枚所定の位置に固定されている。
【0004】
コラム11はベッド1に固定されている。ベッド1とコラム11は基体10を形成している。軌道12は、コラム11に左右方向に固定されて、サドル13の背面にそれぞれ固定されている不図示のベアリングの移動案内をし、このベアリングとでサドル用の直線案内装置(参照符号無し)を構成している。
【0005】
マグネット14はコラム11に左右方向に固定され、サドル13の背面にそれぞれ固定されている不図示のコイルとで、Y軸用のリニアモータ(参照符号無し)を構成している。軌道16は、サドル13に上下方向に固定されて、プレート17の背面に固定されている不図示のベアリングの移動案内をし、このベアリングとでプレート用の直線案内装置(参照符号無し)を構成している。
【0006】
ボールねじ18は、上下方向を向いてプレート17の背面に固定された不図示のナットに螺合し、サドル13上のモータ15により回転し、プレート17を昇降させるようになっている。スピンドル19は、プレート17に固定されている。ドリル20は、スピンドル19に回転自在に保持されている。
【0007】
直線移動装置6は、図4に示すように、直線案内装置2と、リニアモータ4とで構成されている。
【0008】
次に、プリント基板孔明機の動作を説明する。
【0009】
不図示の制御装置は、予め、入力されている加工プログラムに従って、X軸用リニアモータ4およびY軸用のリニアモータ(マグネット14を有するモータ)を作動させる。すなわち、制御装置は、それぞれのコイルに所定の電流を流して磁界を発生させ、コイルとマグネットとの間に働く磁力によりテーブル3をX方向に、また、サドル13をY方向にそれぞれ移動させて、ドリル20を基板5の所定の位置に対向させる。その後、モータ15を動作させることによりプレート17を所定の位置まで下降させ、基板5に孔を明け、そして、プレート17を上昇させる。
【0010】
このように、プリント基板孔明機は、例えば、テーブル3の移動ストロークが1mの場合、走りの精度(移動範囲におけるテーブル3の位置精度)を5μm以内におさめて、孔を所定の位置に正確に明けることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
加工速度を速くするためには、テーブル3の移動速度を速くする必要がある。
【0012】
しかし、リニアモータ4の推力を大きくすると、コイル4aに組合わされる鉄心が大きくなり、マグネット4bの吸引力も大きくなるから、図4に点線で示すように、テーブル3がδだけへこむ。テーブル3が変形すると、基板5が傾き、孔を所定の位置に正確に明けることができなくなり、基板の品質が低下する。
【0013】
この場合、テーブル3の剛性を大きくすれば、変形は防止できるが、それに伴ってテーブル3の質量も増加し、リニアモータ4の推力をさらに大きくしなければならないという、悪循環を繰り返すことになる。
【0014】
本発明の目的は、上記課題を解決し、移動体の剛性を変えずにリニアモータの推力を大きくすることのできる直線移動装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、次の各直線移動装置によって解決される。
【0016】
請求項1の発明は、物体を支持する物体支持面(3a)が形成された移動体(3)を基体(10)に対して直線往復移動可能に支持する直線案内手段(2)と、前記移動体(3)を移動させるリニアモータと、を備えた直線移動装置において、
前記移動体(3)に設けられて、対向する内面(32a)(32b)を少なくとも1対有する枠体(32)と、
前記基体(10)に設けられて、前記枠体(32)の1対の内面(32a)(32b)間に位置する柱状体(33)と、
前記移動体に前記枠体を連結する連結手段(35)と、を備え、
前記リニアモータは、
前記枠体(32)の一方の内面(32a)と該一方の内面(32a)に対向する前記柱状体(33)の外面(33a)とのいずれか一方に設けられたコイル(30a)と、他方に設けられたマグネット(30b)とを有する第1のリニアモータ(30)と、
前記枠体(32)の他方の内面(32b)と該他方の内面(32b)に対向する前記柱状体(33)の外面(33b)とのいずれか一方に設けられたコイル(31a)と、他方に設けられたマグネット(31b)とを有する第2のリニアモータ(31)と、からなり、
前記枠体(32)と前記柱状体(33)とが、前記直線案内手段(2)に平行に配設され、且つ、前記枠体(32)の内面(32a)(32b)と前記柱状体(33)の外面(33a)(33b)とが、前記移動体(3)の物体支持面(3a)と直交する方向に向くように配置され、
前記連結手段(35)が、前記移動体(3)に前記枠体(32)を、前記第1及び第2のリニアモータ(30)(31)の配列方向に一体に移動し、かつ前記内面(32a)(32b)に直交する方向の動きを許容するように連結してなる、
ことを特徴とする直線移動装置にある。
【0017】
(作用)
移動体(3)は、1対のリニアモータ(30)(31)の推力によって基体(10)上を直線案内手段(2)に案内されて直線移動する。1対のリニアモータ(30)(31)が移動体(3)の物体支持面(3a)と平行な方向に配設さているため、コイル(30a)(31a)とマグネット(30b)(31b)との吸引力が相殺され、移動体(3)が変形するようなことがない。
【0018】
請求項2の発明は、前記枠体(32)が断面方形状の角筒体であり、前記柱状体(33)が断面方形状の角柱状体であり、前記移動体(3)の物体支持面(3a)と平行な前記枠体(32)の1対の内面(32c)(32d)と、該内面(32c)(32d)に対向する前記柱状体(33)の1対の外面(33c)(33d)との少なくとも一方の間に、前記枠体(32)と前記柱状体(33)を互いに直線往復移動可能に案内する直線案内手段(34)を備えたことを特徴とする。
【0019】
(作用)
枠体(32)が、基体(10)に対して、直線案内手段(34)に案内されて円滑に移動する。
【0020】
請求項3の発明は、前記連結手段が、前記移動体(3)に前記枠体(32)を、前記第1及び第2のリニアモータ(31)(32)の配列方向に一体に移動し、かつ前記内面(32a,32b)に直行する方向の動きを許容するように連結する弾性体(35)である、ことを特徴とする。
【0021】
(作用)
枠体(32)がリニアモータ(30)(31)の吸引力を受けて、位置がずれるようなことがあっても、連結手段(35)が弾性変形することによって、そのずれが許容される。従って、移動体(3)は、不要な外力を受けることなく円滑に移動する。
【0022】
請求項4の発明は、前記連結手段が、前記移動体と前記枠体との間に配置され、前記第1及び第2のリニアモータの配列方向に一体に移動し、かつ前記内面に直交する方向の動きを許容する直線案内手段である、ことを特徴とする。
【0023】
なお、上記括弧内の符号は、図面と対照するものであって、本発明の構成を何等限定するものではない。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に図1、図2に基づいて説明する。
【0025】
図1は本発明の実施形態の直線移動案内装置を備えたプリント基板孔明機のテーブル部の正面断面図である。図2はリニアモータ部の外観図である。図3、図4と同一部分は同一符号を符し、その部分の説明は省略する。
【0026】
1対のリニアモータ30,31は、コイル30a,31aとマグネット30b,31bとから構成され、Y方向に配列されている。両モータ30,31の定格出力は同じである。それぞれのコイル30a,31aは、断面が四角の筒状のハウジング32の1対の対向する内面32a,32bに固定されている。また、それぞれのマグネット30b,31bは、断面が四角の角柱33の右左の側面33a,33bに固定されている。
【0027】
角柱33は右左の側面33a,33bが軌道2aと平行になるように、両端に形成された脚部36,36がベース1に形成された凹部1aに固定されている。
1対の直線案内装置34は、軌道34aとベアリング34bとから構成されている。各軌道34a,34aは角柱33の上面33c及び下面33dに、軌道2aと平行に固定されている。各ベアリング34b,34bは、コイル30aとマグネット30bおよびコイル31aとマグネット31bの間隔がそれぞれ等しくなるようにしてハウジング32の上内面32c及び下内面32dに固定されている。
【0028】
そして、ハウジング32は、断面L字状の1対のジョイント35,35によりテーブル3の下面に接続されている。ジョイント35は金属板に弾性を持たせた部材で形成され、X方向のばね定数は約5μm/1000kg、Y方向およびZ方向のばね定数は約50μm/10kgである。すなわち、ジョイント35は、リニアモータ30,31の配列方向であるX方向には一体に移動し、Y方向とZ方向とに撓み易くなっている。
【0029】
直線移動案内装置28は、直線案内装置2と、リニアモータ30,31と、直線案内装置34と、ジョイント35等で構成されている。
【0030】
次に、動作を説明する。
【0031】
コイル30a,31aに所定の電流を流して磁界を発生させ、マグネット30b,31bとの間に働く磁力によりハウジング32をX方向に移動させる。このとき、1対のリニアモータ30,31による吸引力はY方向であるから、吸引力が相殺されて、テーブル3が変形することはない。また、マグネット30b,31bは、面積の大きいマグネットを製作するのは困難であるため、1個ではなく、面積の小さいマグネットを多数並べて形成されている。
【0032】
このため、マグネット30b,31bの表面高さは均一ではなく、0.1mm程度の凹凸がある。また、僅かではあるが、各マグネットの特性はそれぞれ異なっている。このため、コイル30aとマグネット30b間に働くY方向の吸引力F1と、コイル31aとマグネット31b間に働くY方向の吸引力F2はハウジング32の位置により異なる場合があり、ハウジング32のY方向の一方に100kg程度の力が加わることがある。このような場合、ベアリング34bのボールが弾性変形して、ハウジング32は数10μmだけY方向にずれる。本実施の形態における、ハウジング32は、弾性を備えたジョイント35を介してテーブル3に接続されているので、ハウジング32のみY方向に移動し、テーブル3はY方向に移動しない。
【0033】
このため、プリント基板孔明機29の加工精度は低下しない。また、ジョイント35はX方向のばね定数が大きいので、テーブル3に加わる加速度が大きい場合でも、テーブル3の位置がずれることはない。
【0034】
なお、弾性部材からなるジョイント35に代えて、例えば直線案内装置を構成する軌道をテーブル3の下面のY方向に配置し、ベアリングをハウジング32に設けることによりハウジング32のY方向への自由度を持たせてもよい。
【0035】
また、リニアモータ30,31のコイル30a,31aをハウジング32に、マグネット30b,31bを角柱33に配置してもよい。さらに、一方のリニアモータ30(31)のコイル30a(31a)をハウジング32に、マグネット30b(31b)を角柱33に、他方のリニアモータ31(30)のコイル31a(30a)を角柱33に、マグネット31b(30b)をハウジング32に設けてもよい。
【0036】
また、ハウジング32をベッド1に設け、角柱33をテーブル3に設けてもよい。
【0037】
さらに、ハウジング32は、断面が四角の筒状に形成されているが、断面逆U字状、或は、断面U字状に形成されていてもよい。この場合、直線案内装置34は一方しか設けることができないが、ハウジングに角柱33を組み込み易くなる。
【0038】
なお、本発明において、示した数値は、発明の内容を理解し易くするために、参考として示したものであって、これに限定されるものではない。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、移動体を移動させるリニアモータを移動体の物体支持面と平行な方向に1対配設し、コイルとマグネットとの吸引力が物体支持面と平行で、且つ相殺するようにしたので、リニアモータの推力を高めても、移動体の強度を高めることなく移動体の変形を防止することができる。また、リニアモータの推力が大きくなると、移動体を俊敏に移動させることができるようになる。
【0040】
さらに、例えば、プリント基板孔明機のように、プリント基板の所定の位置に位置ずれすることなく、正確に孔を明けなければならない機械において、プリント基板がセットされるテーブルの駆動装置に本発明の直線移動装置を使用すると、テーブルの変形を防止して、孔をプリント基板の所定の位置に正確に明けることができる。また、テーブルを俊敏に移動させることができるので、孔明け作業の能率が向上し、プリント基板の生産性を高めることができる。
【0041】
枠体を、1対のリニアモータの配列方向に移動可能に連結手段によって、移動体に設けると、枠体がリニアモータの吸引力を受けて、位置がずれるようなことがあっても、連結手段によって、そのずれが許容され、移動体に不要な外力を与えるようなことがなく、移動体を円滑に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る直線移動装置を備えたプリント基板孔明機のテーブル部の正面一部断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る直線移動装置の外観斜視図である。
【図3】従来の直線移動装置を備えたプリント基板孔明機の外観斜視図である。
【図4】図3のA−A矢視断面図である。
【符号の説明】
1 ベッド
2 直線案内装置(直線案内手段)
2a 軌道
2b ベアリング
3 テーブル(移動体)
3a 基板支持面(物体支持面)
5 プリント基板(物体)
10 基体
11 コラム
28 直線移動装置
29 プリント基板孔明機
30 リニアモータ
30a コイル
30b マグネット
31 リニアモータ
31a コイル
31b マグネット
32 ハウジング(枠体)
32a 右内面(内面)
32b 左内面(内面)
32c 上内面(内面)
32d 下内面(内面)
33 角柱(柱状体)
33a 右側面(外面)
33b 左側面(外面)
33c 上面(外面)
33d 下面(外面)
34 直線案内装置
34a 軌道
34b ベアリング
35 ジョイント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a linear movement device suitable for moving a table of a printed circuit board drilling machine, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the linear moving device is incorporated in, for example, a printed circuit board drilling machine shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[0003]
A
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
As shown in FIG. 4, the linear movement device 6 includes a
[0008]
Next, the operation of the printed circuit board drilling machine will be described.
[0009]
A control device (not shown) operates the X-axis
[0010]
In this way, for example, when the moving stroke of the table 3 is 1 m, the printed circuit board punching machine keeps the running accuracy (position accuracy of the table 3 in the moving range) within 5 μm and accurately sets the hole at a predetermined position. Can dawn.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In order to increase the processing speed, it is necessary to increase the moving speed of the table 3.
[0012]
However, when the thrust of the
[0013]
In this case, if the rigidity of the table 3 is increased, the deformation can be prevented, but the mass of the table 3 is increased accordingly, and the vicious circle in which the thrust of the
[0014]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a linear moving device that can increase the thrust of a linear motor without changing the rigidity of a moving body.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Said subject is solved by each following linear movement apparatus.
[0016]
The first aspect of the present invention is the linear guide means (2) for supporting the movable body (3) on which the object support surface (3a) for supporting the object is formed so as to be linearly reciprocable with respect to the base (10), In a linear moving device comprising a linear motor for moving the moving body (3),
A frame (32) provided on the movable body (3) and having at least one pair of opposed inner surfaces (32a) and (32b);
A columnar body (33) provided on the base body (10) and positioned between a pair of inner surfaces (32a) (32b) of the frame (32);
Connecting means (35) for connecting the frame to the moving body ,
The linear motor is
A coil (30a) provided on one of the inner surface (32a) of the frame (32) and the outer surface (33a) of the columnar body (33) facing the one inner surface (32a); A first linear motor (30) having a magnet (30b) provided on the other side;
A coil (31a) provided on one of the other inner surface (32b) of the frame (32) and the outer surface (33b) of the columnar body (33) facing the other inner surface (32b); a second linear motor having a magnet (31b) provided on the other (31), consists,
The frame (32) before Symbol columnar body (33), but the disposed in parallel to the linear guide means (2), and wherein the inner surface (32a) (32 b) columnar said frame (32) The outer surfaces (33a) and (33b) of the body (33) are arranged so as to face in a direction orthogonal to the object support surface (3a) of the movable body (3) ,
The connecting means (35) moves the frame (32) integrally with the movable body (3) in the arrangement direction of the first and second linear motors (30) (31), and the inner surface. (32a) (32b) are connected so as to allow movement in a direction orthogonal to the direction,
It is in the linear movement apparatus characterized by this.
[0017]
(Function)
The moving body (3) is linearly moved on the base (10) by the linear guiding means (2) by the thrust of the pair of linear motors (30) and (31). Since the pair of linear motors (30) and (31) are arranged in a direction parallel to the object support surface (3a) of the moving body (3), the coils (30a) (31a) and the magnets (30b) (31b) And the moving body (3) is not deformed.
[0018]
The invention according to
[0019]
(Function)
The frame (32) is smoothly guided by the linear guide means (34) with respect to the base (10).
[0020]
According to a third aspect of the present invention, the connecting means moves the frame (32) integrally with the movable body (3) in the arrangement direction of the first and second linear motors (31) (32). And it is an elastic body (35) connected so that the movement of the direction orthogonal to the said inner surface (32a, 32b) is accept | permitted, It is characterized by the above-mentioned.
[0021]
(Function)
Even if the frame (32) receives the suction force of the linear motors (30) and (31) and the position may shift, the connecting means (35) is elastically deformed to allow the deviation. . Therefore, the moving body (3) moves smoothly without receiving unnecessary external force.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, the connecting means is disposed between the movable body and the frame body, moves integrally in the arrangement direction of the first and second linear motors, and is orthogonal to the inner surface. It is a linear guide means that allows movement in a direction.
[0023]
In addition, the code | symbol in the said parenthesis contrasts with drawing, Comprising: The structure of this invention is not limited at all.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
[0025]
FIG. 1 is a front cross-sectional view of a table portion of a printed circuit board drilling machine provided with a linear movement guide device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external view of the linear motor unit. The same parts as those in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0026]
The pair of
[0027]
In the
The pair of
[0028]
The
[0029]
The linear
[0030]
Next, the operation will be described.
[0031]
A predetermined current is passed through the
[0032]
For this reason, the surface heights of the
[0033]
For this reason, the processing accuracy of the printed circuit
[0034]
In place of the joint 35 made of an elastic member, for example, the track constituting the linear guide device is arranged in the Y direction on the lower surface of the table 3, and the bearing is provided in the
[0035]
Further, the
[0036]
Further, the
[0037]
Further, the
[0038]
In the present invention, the numerical values shown are shown for reference in order to make the contents of the invention easy to understand, and are not limited thereto.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, a pair of linear motors for moving the moving body is disposed in a direction parallel to the object supporting surface of the moving body so that the attractive force between the coil and the magnet is parallel to the object supporting surface and cancels out. Therefore, even if the thrust of the linear motor is increased, the deformation of the moving body can be prevented without increasing the strength of the moving body. Further, when the thrust of the linear motor is increased, the moving body can be moved quickly.
[0040]
Furthermore, in a machine that has to drill holes accurately without shifting to a predetermined position of the printed circuit board, such as a printed circuit board drilling machine, the present invention is applied to a table driving device on which the printed circuit board is set. When the linear moving device is used, it is possible to prevent the table from being deformed and accurately open the hole at a predetermined position on the printed circuit board. Further, since the table can be moved quickly, the efficiency of drilling work can be improved and the productivity of the printed circuit board can be increased.
[0041]
If the frame is provided on the moving body by connecting means so that it can move in the direction of the pair of linear motors, even if the position of the frame may be shifted due to the suction force of the linear motor, The shift is allowed by the means, and the moving body can be smoothly moved without applying unnecessary external force to the moving body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial front sectional view of a table portion of a printed circuit board drilling machine provided with a linear moving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view of a linear moving device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an external perspective view of a printed circuit board drilling machine equipped with a conventional linear movement device.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1
3a Substrate support surface (object support surface)
5 Printed circuit board (object)
DESCRIPTION OF
32a Right inner surface (inner surface)
32b Left inner surface (inner surface)
32c Upper inner surface (inner surface)
32d Lower inner surface (inner surface)
33 prismatic column
33a Right side (outside)
33b Left side (outside)
33c Upper surface (outer surface)
33d Lower surface (outer surface)
34
Claims (4)
前記移動体に設けられて、対向する内面を少なくとも1対有する枠体と、
前記基体に設けられて、前記枠体の1対の内面間に位置する柱状体と、
前記移動体に前記枠体を連結する連結手段と、を備え、
前記リニアモータは、
前記枠体の一方の内面と該一方の内面に対向する前記柱状体の外面とのいずれか一方に設けられたコイルと、他方に設けられたマグネットとを有する第1のリニアモータと、
前記枠体の他方の内面と該他方の内面に対向する前記柱状体の外面とのいずれか一方に設けられたコイルと、他方に設けられたマグネットとを有する第2のリニアモータと、からなり、
前記枠体と前記柱状体とが、前記直線案内手段に平行に配設され、且つ、前記枠体の内面と前記柱状体の外面とが、前記移動体の物体支持面と直交する方向に向くように配置され、
前記連結手段が、前記移動体に前記枠体を、前記第1及び第2のリニアモータの配列方向に一体に移動し、かつ前記内面に直交する方向の動きを許容するように連結してなる、
ことを特徴とする直線移動装置。In a linear movement device comprising linear guide means for supporting a movable body on which an object support surface for supporting an object is formed so as to be capable of linear reciprocation relative to a base, and a linear motor for moving the movable body,
A frame provided on the moving body and having at least one pair of opposing inner surfaces;
A columnar body provided on the base body and positioned between a pair of inner surfaces of the frame;
Connecting means for connecting the frame to the moving body ,
The linear motor is
A first linear motor having a coil provided on one of the inner surface of the frame and the outer surface of the columnar body facing the one inner surface, and a magnet provided on the other;
A coil provided on one of the outer surface of the columnar body facing the other of the inner and said other inner surface of the frame body, and a second linear motor having a magnet provided on the other, consists ,
And the frame body and the front Symbol columnar bodies, the are arranged in parallel to the linear guide means, and the inner surface of the frame and the outer surface of the columnar body, in a direction perpendicular to the object support surface of the movable body Arranged to face
The connecting means is connected to the moving body so that the frame is integrally moved in the arrangement direction of the first and second linear motors and allowed to move in a direction perpendicular to the inner surface. ,
A linear movement device characterized by that.
請求項1に記載の直線移動装置。The frame body is a square cylinder having a square cross section, the columnar body is a square columnar body having a square cross section, a pair of inner surfaces of the frame body parallel to the object support surface of the moving body, and the inner surface A linear guide means for guiding the frame body and the columnar body so as to be capable of linear reciprocating movement between at least one of the pair of outer surfaces of the columnar body facing each other;
The linear moving device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の直線移動装置。 An elastic body in which the coupling means couples the frame body to the moving body so as to integrally move in the arrangement direction of the first and second linear motors and allow movement in a direction perpendicular to the inner surface. Is,
The linear movement apparatus of Claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の直線移動装置。 The connecting means is disposed between the moving body and the frame body, moves integrally in the arrangement direction of the first and second linear motors, and allows movement in a direction perpendicular to the inner surface. A guide means,
The linear movement apparatus of Claim 1 or 2.
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