CN106986206A - 特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构 - Google Patents
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Abstract
一种特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),包括:第一环形气缸(12),设置有相应的腔体(14);第二环形气缸(20),可***第一环形气缸(12)的腔体(14)中并可在该腔体内滑动,并且第二环形气缸设置有相应的腔体(22);以及环形活塞(28),可***第二环形气缸(20)的腔体(22)中并可在该腔体内滑动,第一环形气缸(12)、第二环形气缸(20)和环形活塞(28)设置有用于使自膨胀心轴通过的相应的孔(13、21、29)。
Description
技术领域
本发明涉及一种伸缩式气动线性执行机构,特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构。虽然非排他地,但是这里描述的伸缩式气动线性执行机构总体上在卸载纸卷轴、纸板卷轴、波纹纸板卷轴和柔性层压材料卷轴的操作领域中特别有用且实用,这些卷轴由心轴支撑,心轴根据机械指令自膨胀,安装在具有可移动臂的开卷机(unwinder)上。
背景技术
现在,这样的心轴的应用是已知的,即,根据机械指令自膨胀的该心轴安装在包含于开卷机中的每个可移动臂的一端上,开卷机通常适于支撑并旋转纸卷轴、纸板卷轴、波纹纸板卷轴和柔性层压材料卷轴,以使得能够在生产过程中对其进行处理。
如上所述根据机械指令操作的这些传统的自膨胀心轴的操作,包括由支撑销驱动的块的径向膨胀,支撑销的形状是偏心的并与具有可移动臂的开卷机的支承传动机构轴一体形成。
在开卷机的支撑轴旋转一圈的一小部分时,这种块从自膨胀心轴自动地离开,其使得可保持卷轴并使卷轴居中设置(center),并在旋转过程中支撑卷轴的重量。
传统的自膨胀心轴的此操作原理具有施加用于夹紧卷轴的高径向力的优点,因为这些块利用了支撑销的偏心。特别地,在卷轴的内部部分(叫做“芯部”)上施加此径向力,纸等缠绕在该芯部周围,并且该芯部由非常坚固的材料制成。
然而,这种传统的自膨胀心轴的缺点是,此夹紧基本上是不可逆的,使得卷轴的芯部在卸载卷轴的操作过程中保持耦接到至少一个自膨胀心轴,从而使得操作员必须进行困难的人工干预以将其去除,这经常会对芯部造成随之发生的损坏。
应注意的是,必须使卷轴的芯部恢复成未受损的,以使得其后续能够重复使用,从而芯部的损坏意味着相当大的经济负担,这会对生产管理造成负面影响。
而且,旨在释放卷轴的芯部的人工干预通常通过杆来执行,并在有限的空间中执行,这对操作员会造成随之发生的操作风险和受伤的危险。
传统的自膨胀心轴的另一缺点是,其并不提供卸载未完全使用的卷轴的可能性,这些未完全使用的卷轴需要回收,以在开卷站的中心和安全条件下在后续的处理循环中重复使用。
这些部分使用的卷轴具有几百千克的量级的质量,在卸载操作过程中,当其保持耦接到至少一个自膨胀心轴时,其排出及其运动非常困难且是有问题的。
上面提到这一点的情况已经使具有可移动臂的开卷机的制造商提供了放在自膨胀心轴的后面的伺服机构,以自动地执行卷轴的排出和卸载的操作,例如通过远程指令来进行,且在开卷站的区域中没有操作员的情况下进行,以避免停工、受伤的危险,且更一般地,以弥补上述缺点。
由于传统的自膨胀心轴通常与具有可移动臂的开卷机的支撑轴凸缘连接,所以这些伺服机构包括至少一个环形推动装置,其装配在自膨胀心轴和可移动臂之间,特别地固定在可移动臂上,以能够施加来源于自膨胀心轴的后侧的推力。
目前,所使用的解决方案包括环形气缸,环形活塞在环形气缸内部滑动,通过压缩空气使环形活塞移动,压缩空气提供与其面积成比例的推力,并且环形活塞执行一半的用于将卷轴从自膨胀心轴排出的必要冲程。
一旦到达该冲程的半程点,则环形活塞在压力下放置一系列更小的、直径或横截面减小的辅助活塞。
这些辅助活塞的运动使得可执行用于将卷轴从自膨胀心轴排出所必需的整个冲程,从而将其在开卷站的区域的中心卸载。
然而,这种传统的解决方案具有操作和经济缺点,其中事实是,施加于卷轴上以将其从自膨胀心轴排出的推力由辅助活塞的直径决定,即,由辅助活塞的横截面决定,因此,实际上,该推力具有减小的值,从而不适于排出相当大的质量的卷轴。
这种传统的解决方案的另一缺点是,其由于其结构的复杂性而具有较大的直径,这导致随之而限制可供开卷机的移动臂进行角运动之用的有用空间。
这种传统的解决方案的又一缺点是,其由于其结构的复杂性而具有较大的纵向尺寸,这导致随之而限制可供由自膨胀心轴支撑的卷轴进行旋转和运动(装载和卸载)之用的有用空间,并使移动臂的结构变宽。
这种传统的解决方案的另一缺点是,其由于大量组成部件的原因而具有相当大的设备成本,并且这种部件还需要高精度的机械加工,同时需要由钢制成。
发明内容
本发明的目标是,通过设计一种伸缩式气动线性执行机构,特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构,来克服上述已知技术的限制,该伸缩式气动线性执行机构使得可获得与用传统解决方案获得的效果类似或比其更好的效果,使得可施加推力,以将卷轴从自膨胀心轴排出,该推力足够大以覆盖所有各种需求,并且没有限制地去除任何质量的任何卷轴。
在此目标内,本发明的一个目的是,提供一种特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构,其使得可将卷轴从自膨胀心轴排出,并在开卷站的中心将其恰当地卸载,甚至是对于部分使用的或具有受损芯部的卷轴来说也是这样。
本发明的另一目的是,设计一种伸缩式气动线性执行机构,其使得可将直径尺寸减到最小,以改善开卷机的可移动臂的角运动。
本发明的另一目的是,提供一种伸缩式气动线性执行机构,其使得可将纵向尺寸减到最小,以改善由自膨胀心轴支撑的卷轴的旋转和运动(装载和卸载),还防止可移动臂的结构变宽。
本发明的另一目的是,设计一种伸缩式气动线性执行机构,其使得可缩短在具有可移动臂的开卷机上装载和卸载卷轴的操作的平均时间。
本发明的另一目的是,提供一种伸缩式气动线性执行机构,其使得可消除任何类型的用于排出和卸载夹在至少一个自膨胀心轴上的卷轴所必需的人工干预,随之对操作员并总体对开卷站增加安全水平。
本发明的另一目的是,设计一种伸缩式气动线性执行机构,其可在具有可移动臂的和没有特殊机械改进的新设计的开卷机上使用,以升级现有的不具有用于自动排出和卸载卷轴的***或伺服机构的具有可移动臂的开卷机。
本发明的另一目的是,提供一种伸缩式气动线性执行机构,特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构,其非常可靠、实现简单且实用,并在经济上具有竞争力,例如通过将组成部件的数量减到最小来实现。
通过一种特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构,来实现将在下文中变得更显而易见的此目标和这些及其他目的,该伸缩式气动线性执行机构包括第一环形气缸,第一环形气缸设置有相应的腔体,其中,该伸缩式气动线性执行机构包括:第二环形气缸,第二环形气缸可***所述第一环形气缸的所述腔体中并在该腔体内滑动,并且第二环形气缸设置有相应的腔体;以及环形活塞,其可***所述第二环形气缸的所述腔体中并在该腔体内滑动,所述第一环形气缸、所述第二环形气缸和所述环形活塞设置有用于使自膨胀心轴通过的相应的孔。
附图说明
从根据本发明的、通过附图中的非限制性实例示出的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的优选的但非排他的实施例的详细描述中,本发明的其他特征和优点将变得更显而易见,其中:
图1是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的分解透视图;
图2是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的纵向横截面图,该伸缩式气动线性执行机构处于闭合构造中,即,处于静止阶段中;
图3是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的纵向横截面图,该伸缩式气动线性执行机构处于打开构造中,即,处于完全展开的阶段中;
图4是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的分解纵向横截面图;
图5是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的第一细节的纵向横截面图;
图6是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的第二细节的纵向横截面图;
图7是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的第三细节的纵向横截面图;
图8是根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的一个实施例的第四细节的前正视图。
具体实施方式
参考这些图,总体上用参考数字10表示的根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)基本上包括:第一环形气缸12,设置有孔13并设置有腔体14;第二环形气缸20,可***第一环形气缸12的腔体14内并可在其内部滑动,且设置有孔21并设置有腔体22;环形活塞28,可***第二环形气缸20的腔体22内并可在其内部滑动,且设置有孔29;和环形推板30,可固定在环形活塞28上,并设置有孔32。
第一环形气缸12由自支撑环形体组成,其设置有用于使传统的自膨胀心轴通过的孔13,并设置有在后面由底部34界定的腔体14。
第一环形气缸12优选地由轻合金制成,并具有减小的直径和纵向尺寸。
对此第一环形气缸12供应压缩空气,例如,在6巴的压力下,压缩空气来源于至少一个径向供应孔38,其在第一气缸12的内侧中限定在底部34附近,从而将孔13与腔体14连接。
供应并驱动根据本发明的伸缩式气动线性执行机构10的压缩空气来源于压缩装置,例如位于其外部的压缩机。
第一环形气缸12在其内侧中、在孔13处且在中间位置中包括圆形安装凸缘35,其具有对应的固定孔36,以将第一气缸12(且因此将根据本发明的伸缩式气动线性执行机构10)安装并固定在具有可移动臂的开卷机的支承传动机构轴上。
第一环形气缸12与内冲程限制环16和外冲程限制环18相关联,内冲程限制环和外冲程限制环沿着腔体14的边缘固定在第一环形气缸12的打开侧上。
用适配的连接装置将内冲程限制环16和外冲程限制环18与第一环形气缸12形成一体,该连接装置例如由螺钉17和19组成,其可拧入沿着腔体14的边缘设置在第一环形气缸12中的相应的螺纹座37和39中。
内冲程限制环16和外冲程限制环18均适于阻止可在第一环形气缸12的腔体14内滑动的第二环形气缸20的冲程。
第一环形气缸12的内冲程限制环16和外冲程限制环18设置有相应的抗摩擦环40和42,以居中设置(center)并支撑可在腔体14内滑动的第二环形气缸20;特别地,沿着内冲程限制环16的外部轮廓布置抗摩擦环40,同时,沿着外冲程限制环18的内部轮廓布置抗摩擦环42。
如前所述,第二环形气缸20可***上述第一环形气缸12的腔体14中,以能够沿着具有可移动臂的开卷机的支承传动机构轴的轴线自由地在纵向方向上滑动。
第二气缸20由自支撑环形体组成,其设置有用于使传统的自膨胀心轴通过的孔21,并设置有在后面由底部44界定的腔体22。
第二环形气缸20还优选地由轻合金制成,并具有减小的直径和纵向尺寸。
对第二环形气缸20供应压缩空气,例如在6巴的压力下,压缩空气来源于至少一个径向供应孔46,其限定在底部44,从而将腔体22与第一环形气缸12的腔体14连接。
第二环形气缸20沿着其外侧在后面具有外垫圈48,并沿着其内侧在孔21处具有内垫圈50,这两个垫圈均用于气动密封。
与外垫圈48和内垫圈50的后面平行,第二环形气缸20具有外抗摩擦环49和内抗摩擦环51,用于在第二环形气缸纵向滑动的过程中居中设置并支撑第二环形气缸20。
第二环形气缸20与内冲程限制环24和外冲程限制环26相关联,内冲程限制环和外冲程限制环沿着腔体22的边缘固定在第二环形气缸20的打开侧上。
用适配的连接装置将内冲程限制环24和外冲程限制环26与第二环形气缸20形成一体,该连接装置例如由螺钉25和27组成,其可拧入沿着腔体22的边缘设置在第二环形气缸20中的相应的螺纹座45和47中。
内冲程限制环24和外冲程限制环26均适于阻止可在第二环形气缸20的腔体22内滑动的环形活塞28的冲程。
第二环形气缸20的内冲程限制环24和外冲程限制环26设置有相应的抗摩擦环52和54,以居中设置并支撑可在腔体22内滑动的环形活塞28;特别地,沿着内冲程限制环24的外部轮廓布置抗摩擦环52,同时,沿着外冲程限制环26的内部轮廓布置抗摩擦环54。
如前所述,环形活塞28可***上述第二环形气缸20的腔体22中,以能够沿着具有可移动臂的开卷机的支承传动机构轴的轴线自由地在纵向方向上滑动。
活塞28由自支撑环形体组成,其设置有用于使传统的自膨胀心轴通过的孔29。
环形活塞28还优选地由轻合金制成,并具有减小的直径和纵向尺寸。
环形活塞28沿着其外侧在后面具有外垫圈58,并沿着其内侧在孔29处具有内垫圈60,这两个垫圈均用于气动密封。
与外垫圈58和内垫圈60的后面平行,环形活塞28具有外抗摩擦环59和内抗摩擦环61,用于在环形活塞的纵向滑动的过程中居中设置并支撑环形活塞28。
环形活塞28可与推板30相关联,其由具有用于使传统的自膨胀心轴通过的孔32的环形板组成,并且,这种环形板30用作与将从传统的自膨胀心轴排出的卷轴直接接触的推动装置。
环形推板30还优选地由轻合金制成,并具有减小的直径和纵向尺寸。
将此环形推板30的轮廓构造为,使得其可部分地在其轴线上旋转,以在具有可移动臂的开卷机的支撑轴旋转一圈的一小部分时,允许块从传统的自膨胀心轴自动地离开。
为此,即,为了使得能够进行此旋转,环形推板30设置有限定在边缘附近的纵向延伸的引导装置33,并且孔32具有适于使环形推板30与传统的自膨胀心轴形成一体的形状。
用适配的连接装置使环形推板30与环形活塞28耦接,该连接装置例如由螺钉31组成,其接合在环形推板30的引导装置33中,并且该螺钉可拧入设置于环形活塞28中的螺纹座56内。
在根据本发明的伸缩式气动线性执行机构的一个优选实施例中,第一环形气缸12、第二环形气缸20和环形活塞28均可单独地由轻合金制成,从而相当大程度地简化了执行机构的结构并控制对应的成本。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的操作如下所述。
一开始,根据本发明的伸缩式气动线性执行机构10处于闭合构造中,将处于静止阶段中。
在生产过程中,当必须从自膨胀心轴排出用完的或部分用完的卷轴并将其在开卷站的中心卸载时,操作员根据例如电子类型的远程指令操作,其适于开始在将排出的卷轴上推动伸缩式气动线性执行机构10。
如上所述,对伸缩式气动线性执行机构10供应压缩空气(例如在6巴的压力下)并由压缩空气驱动该伸缩式气动线性执行机构,该压缩空气来源于压缩装置,例如位于其外部的压缩机。
通过穿过该至少一个供应孔38,将这种压缩空气引入第一环形气缸12的腔体14中,该至少一个供应孔将孔13与腔体14连接。
来自第一环形气缸12的腔体14的压缩空气在第二环形气缸20上施加推力,从而开始伸缩式气动线性执行机构10的伸展阶段。
第二环形气缸20一旦与第一环形气缸12的内冲程限制环16和外冲程限制环18接触,便覆盖用于从自膨胀心轴排出卷轴所必需的冲程的第一半部。
然后,压缩空气通过穿过该至少一个供应孔46而到达第二环形气缸20的腔体22,该至少一个供应孔将腔体22与第一环形气缸12的腔体14连接。
来自第二环形气缸20的腔体22的压缩空气在环形活塞28上施加推力,从而继续伸缩式气动线性执行机构10的伸展阶段。
环形活塞28一旦与第二环形气缸20的内冲程限制环24和外冲程限制环26接触,便覆盖用于从自膨胀心轴排出卷轴所必需的冲程的第二半部,从而使根据本发明的伸缩式气动线性执行机构10进入打开构造,即,处于完全展开的阶段中。
通过与将从传统的自膨胀心轴排出的卷轴直接接触的环形推板30,完全展开的伸缩式气动线性执行机构10施加足够大的推力,以使得能够从自膨胀心轴排出卷轴,从而在开卷站区域的中心将其卸载。
实际上已经发现,本发明完全实现了所述目标和目的。特别地,已经看到,由此设想的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)使得可克服已知技术的定性限制,因为其使得可施加足以覆盖所有各种需求且没有限制地排出任何质量的任何类型的卷轴的用于从自膨胀心轴排出卷轴的推力,其比目前的解决方案中的大。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构(特别是用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构)的另一优点是,其使得可从自膨胀心轴排出卷轴,并将卷轴在开卷站的中心恰当地卸载,甚至是对于部分使用的或具有受损芯部的卷轴也是这样。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构的另一优点是,其已经包含全部的直径和纵向尺寸,这些尺寸是改造可供开卷机的移动臂的角运动和可供由自膨胀心轴支撑的卷轴的旋转和运动(装载和卸载)之用的有用空间的关键,还使得可将执行机构简单地安装在开卷机的移动臂和自膨胀心轴之间,同时进一步防止移动臂的结构变宽。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构的另一优点是,其使得可缩短在具有可移动臂的开卷机上装载和卸载卷轴的操作的平均时间。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构的另一优点是,其使得可消除用于排出和卸载夹在至少一个自膨胀心轴上的卷轴所必需的任何类型的人工干预,随之对操作员并总体上对开卷站增加安全水平。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构的另一优点是,其可在具有可移动臂的和没有特殊机械改进的新设计的开卷机上使用,以升级现有的具有可移动臂的开卷机,该现有的开卷机不具有用于自动排出和卸载卷轴的***或伺服机构。
根据本发明的伸缩式气动线性执行机构的另一优点是,其提供相当简化的结构,这使得可有利于装配操作并控制生产成本;而且,这种结构的简化使根据本发明的伸缩式气动线性执行机构实际上没有操作故障,且没有惯常和特别的维护操作,运行成本接近于零。
虽然已将根据本发明的伸缩式气动线性执行机构设想为特别地用于具有可移动臂的开卷机,以在卸载操作的过程中总体移动由自膨胀心轴支撑的纸卷轴、纸板卷轴、波纹纸板卷轴和柔性层压材料卷轴,然而更一般地,其还可用于任何类型的机床,在该机床中,可发现其用途是有用的,并用于任何由心轴支撑的物体的运动。
由此设想的本发明容易进行许多改进和变化,所有这些都在所附权利要求书的范围内。而且,所有细节都可用其他技术上等同的元件代替。
实际上,所使用的材料以及依情况而定的形状和尺寸可以是任何根据要求和技术发展水平的材料、形状和尺寸。
最后,权利要求书的保护范围不应由这些说明或由通过实例在说明书中举例说明的优选实施例限制,相反,权利要求书将包括存在于本发明中的新颖性的所有可专利特征,包括所有将由本领域技术人员认为是等价的特征。
Claims (10)
1.一种特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),所述伸缩式气动线性执行机构包括第一环形气缸(12),所述第一环形气缸设置有相应的腔体(14),其特征在于,所述伸缩式气动线性执行机构包括:第二环形气缸(20),所述第二环形气缸能***所述第一环形气缸(12)的所述腔体(14)中并能在所述第一环形气缸的所述腔体内滑动,并且所述第二环形气缸设置有相应的腔体(22);以及环形活塞(28),所述环形活塞能***所述第二环形气缸(20)的所述腔体(22)中并能在所述第二环形气缸的所述腔体内滑动,所述第一环形气缸(12)、所述第二环形气缸(20)和所述环形活塞(28)设置有用于使自膨胀心轴通过的相应的孔(13、21、29)。
2.根据权利要求1所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述伸缩式气动线性执行机构进一步包括环形推板(30),所述环形推板能固定在所述环形活塞(28)上并设置有用于使传统的自膨胀心轴通过的孔(32)。
3.根据权利要求1或2所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述第一环形气缸(12)和所述第二环形气缸(20)中的每个都包括内冲程限制环(16、24)和外冲程限制环(18、26),所述内冲程限制环和所述外冲程限制环沿着相应的腔体(14、22)的边缘固定在所述第一环形气缸(12)和所述第二环形气缸(20)的打开侧上。
4.根据权利要求3所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述内冲程限制环(16、24)中的每个都包括外抗摩擦环(40、52),并且其中,所述外冲程限制环(18、26)中的每个都包括内抗摩擦环(42、54)。
5.根据一个或多个前述权利要求所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述第二环形气缸(20)和所述环形活塞(28)均包括外垫圈(48、58)和内垫圈(50、60),所述外垫圈和所述内垫圈均用于气动密封。
6.根据一个或多个前述权利要求所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述第二环形气缸(20)和所述环形活塞(28)均包括外抗摩擦环(49、59)和内抗摩擦环(51、61)。
7.根据一个或多个前述权利要求所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述环形推板(30)设置有纵向延伸的引导装置(33),所述引导装置限定在所述环形推板的边缘附近并适于允许所述环形推板(30)的部分旋转。
8.根据一个或多个前述权利要求所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述环形推板(30)的所述孔(32)具有的形状适于使所述环形推板(30)与自膨胀心轴形成一体。
9.根据一个或多个前述权利要求所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述第一环形气缸(12)和所述第二环形气缸(20)均包括至少一个压缩空气供应孔(38、46)。
10.根据一个或多个前述权利要求所述的特别地用于具有可移动臂的开卷机的伸缩式气动线性执行机构(10),其特征在于,所述第一环形气缸(12)包括具有对应的固定孔(36)的安装凸缘(35),以用于将所述伸缩式气动线性执行机构(10)安装并固定在具有可移动臂的开卷机的支承传动机构轴上。
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