CN111655436B - 用于在不同位置之间传送夹紧装置的卡接定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在不同位置之间传送夹紧装置(1)的卡接定位装置(2),其包括耦接装置(28、35),用于使卡接定位装置(2)以能释放的方式连接至夹紧装置(1)并在传送期间固定保持夹紧装置(1)。卡接定位装置(2)具有集成驱动器(31),用于使夹紧装置(1)在夹紧位置与释放位置之间运动,以便除传送夹紧装置之外,还能在夹紧位置与释放位置之间操控夹紧装置。耦接装置(28、35)包括一个或多个定向元件(28),用于与夹紧装置(1)建立形状配合连接。

Description

用于在不同位置之间传送夹紧装置的卡接定位装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在不同位置之间传送夹紧装置的卡接定位装置。本发明还涉及一种包括夹紧装置和这种卡接定位装置的夹紧操纵设备以及一种用于操纵工件的方法。
背景技术
DE 10 2015 103 653 A1揭示了一种夹紧机构***,其中通过构造为抓具的卡接定位装置,可以在存放部与机床内的加工位之间传送设有钳口的虎钳连同其上固定夹紧的工件。虎钳设有抓具容纳轮廓,以便能够将虎钳单独地或成组地连同固定夹紧的工件一起送予进行加工,并且又能将完成加工的工件随同其虎钳一起放置到传送车上。相关的抓具在两个可彼此相对移动的抓爪上具有与抓具容纳轮廓相匹配的对配轮廓,以在传送期间固定保持虎钳。然而,由于卡接定位装置设计为抓具,虎钳只能在不同位置之间进行传送,但无法操作用于打开或关闭钳口。
DD 291 280 A5揭示了一种主抓具,其具有用于容纳附加抓具的抓具钳口。主抓具包括用于操控附加抓具的驱动器。附加抓具的基体对应于工件的几何形状。主抓具的抓具钳口也可根据工件来设计,从而能够借助抓具钳口拾取工件以及附加抓具的基体。
发明内容
本发明的目的是提供本文开篇所述类型的卡接定位装置、具有这种卡接定位装置的夹紧操纵设备以及用于在加工机床中操纵夹紧装置的方法,其中,除了在不同位置之间安全地传送夹紧装置之外,还能在夹紧位置与释放位置之间操控夹紧装置。
本发明用以达成上述目的的解决方案为具有权利要求1所述特征的卡接定位装置、具有权利要求13所述特征的夹紧操纵装置以及具有权利要求18所述特征的方法。本发明的有益技术方案和有利改进方案参阅从属权利要求。
根据本发明的卡接定位装置包括用于以能释放的方式连接至夹紧装置并在传送期间固定保持夹紧装置的耦接装置,此外还包括用于使夹紧装置在夹紧位置与释放位置之间运动的集成驱动器。这种卡接定位装置不仅能在不同的位置之间、例如在机床内的存放位置与加工位置之间以及反向传送夹紧装置,而且还能在不同的位置操控夹紧装置在夹紧位置与释放位置之间运动。通过该卡接定位装置,典型的夹紧装置不仅能用于在加工期间保持工件,而且还能用作传送和操纵工件的卡接装置。这样就能简化装载过程,缩短装备和停机时间。也可以在机房外进行重新紧固和重新装备过程。另外,卡接定位装置的耦接装置还包括一个或多个定向元件,用于以形状配合方式连接至夹紧装置。这样就能简化位置精确地连接至夹紧装置,并能改善保持夹紧装置。
在一种特别有利的实施方案中,集成在卡接定位装置中的驱动器具有能电动旋转的耦接元件,用于耦接至夹紧装置的调节元件,以使其在夹紧位置与释放位置之间运动。这样,当卡接定位装置耦接至夹紧装置时,驱动器可以与其调节元件耦接以使其在夹紧位置与释放位置之间运动。
在一种有利的实施方案中,耦接元件可以通过电动机经由例如设计为链式传动的传动机构来旋转。该传动机构也可以设计为皮带传动机构、齿轮传动机构或其他适当方式。
以能旋转的方式支承于壳体中的耦接元件能轴向移位并受弹性偏压,以便当卡接定位装置耦接至夹紧装置时,耦接元件与调节元件能够简单地建立连接。
有利地,设置于卡接定位装置上并用于以能释放的方式连接至夹紧装置的耦接装置可以包括用于以能锁定的方式保持夹紧装置的锁定装置。为此,夹紧装置上可以设置有与耦接装置相互作用的容纳部。该容纳部可以布置于单独的转接件上,也可以集成在夹紧装置中。这样就能在传送期间稳固地保持夹紧装置。
在一种结构上有利的实施方案中,锁定装置可以包括锁定元件,该锁定元件可借助活塞在锁定位置与解锁位置之间运动。锁定元件可以设计为柔性弹片或固定棘爪。它可以具有多个开口,用于容纳夹紧装置的转接件上的锁定凸鼻。
在另一种有利的实施方案中,耦接装置的定向元件可以例如构造为楔桥、柱销或锥销,用于接合到楔形切口或者柱形或锥形开口中。替选地,定向元件也可以构造为用于容纳楔桥或者锥形或柱形元件、特别是柱销或锥销的凹口。
上述卡接定位装置可以附接至工业机械臂或作为工业机械臂的一部分。
本发明还涉及一种具有夹紧装置和卡接定位装置的夹紧操纵设备,该卡接定位装置以能释放的方式连接至夹紧装置以在不同的位置之间传送夹紧装置。在此情形下,卡接定位装置包括:耦接装置,用于使卡接定位装置以能释放的方式连接至夹紧装置并在传送期间固定保持夹紧装置;以及集成驱动器,用于使夹紧装置在夹紧位置与释放位置之间运动。此外,夹紧装置还具有至少一个转接件形式的接口,该转接件布置于夹紧装置上,用于连接至卡接定位装置的耦接装置。转接件可以设计为单独的部件或者例如集成到夹紧装置的基体中。有利地,夹紧装置上可以布置有两个相反的转接件,用于连接至卡接定位装置的耦接装置。
此外,卡接定位装置可以采用如上所述的构造。
属于卡接定位装置的夹紧装置优选设计为具有基体和至少两个钳口的虎钳。
夹紧装置上可以设置有另外一个接口,用于定位和保持在加工机床的加工台上或速换***上。该接口可以例如采用至少一个张紧销的形式构造。
根据本发明的用于在加工机床上操纵夹紧装置的方法,其特征在于,使夹紧装置移至工件,该夹紧装置用于在加工期间通过卡接定位装置固定保持工件,该卡接定位装置借助集成驱动器经由耦接装置以能释放的方式连接至夹紧装置,该驱动器用于使夹紧装置在夹紧位置与释放位置之间运动;通过操控集成在卡接定位装置中的驱动器,使夹紧装置夹持工件;通过卡接定位装置使夹持有工件的夹紧装置传送到加工机床中的加工位置或传送到转换位。
附图说明
下面结合附图参照优选实施例的描述给出本发明的更多特点和优势。图中:
图1示出具有夹紧装置和卡接定位装置的夹紧操纵设备的透视图;
图2示出图1的夹紧装置的透视图;
图3示出图2的夹紧装置的侧视图;
图4示出图2的夹紧装置,其中具有定向元件而不具有钳口;
图5示出夹紧装置的转接件;
图6示出属于图5的转接件的定向元件;
图7示出卡接定位装置的透视图;
图8示出图5所示的卡接定位装置的驱动器;
图9示出图7的卡接定位装置的横截面图;
图10示出图7的卡接定位装置具有转接件的横截面图;
图11示出图10的区域A的局部放大图;
图12示出图7的卡接定位装置的锁定元件;
图13示出具有夹紧装置和卡接定位装置的夹紧操纵设备的另一实施方案的剖视图;
图14示出图13的箭头A-A方向的视图;
图15示出传送夹紧装置与工件期间的夹紧操纵设备;
图16示出传送工件期间的夹紧操纵设备;
图17示出转移工件期间的夹紧操纵设备;
图18示出卡接定位单元的第二实施方案的透视图;
图19示出夹紧装置的第二实施方案的透视图;以及
图20示出图18中的卡接定位单元的定向元件和图19中的夹紧装置的转接件。
具体实施方式
图1所示的夹紧操纵设备包括用于在加工期间固定保持工件的夹紧装置1以及可以能释放的方式连接至夹紧装置并可耦接至夹紧装置1以在不同位置之间进行传送的卡接定位装置2。在所示的实施例中,可耦接至夹紧装置1的卡接定位装置2组装在机械臂3上,该机械臂3在此设计为有节机械臂。卡接定位装置2还可以布置在龙门机械臂或不同构架的传送或定位***上,以使夹紧装置1沿不同方向运动。卡接定位装置2也可以作为工业机械臂或其他传送或定位***的一部分。
图1所示的机械臂3以公知的方式包含基架或支座4,其上布置有转盘5,该转盘可绕构造为竖直轴线的第一轴线旋转。在转盘5上布置有摆臂6,该摆臂可绕设计为水平轴线的第二轴线枢转。在摆臂6的自由端处,臂部7以能绕第三轴线旋转的方式支承,该第三轴线平行于第二轴线且同样构造为水平轴线。臂部7承载手部组件,其侧向突出的第一手部8以能绕第四轴线旋转的方式支承于臂部7上。第二手部9以能绕垂直于第四轴线的第五轴线旋转的方式支承于第一手部8的叉状自由端处。前方第三手部10可以能绕第六轴线旋转的方式布置于第二手部9上。可耦接至夹紧装置1的卡接定位装置2组装至前方第三手部10上。
图2和图3示出夹紧装置1的不同视图,该夹紧装置1设计为具有两个可相对调节的钳口11和12的中央夹紧装置。但该夹紧装置1也可以具有固定钳口和与之相对的活动钳口,或者可以设计为具有两个以上钳口的多重夹紧装置。在所示的实施例中设计为虎钳的夹紧装置1包含基体13,两个钳口11和12可经由滑块14和15在其上移位地导引并可通过调节机构来反向调节,该调节机构具有本例中构造为调节轴的调节元件16。设计为调节轴的调节元件16可以经由调节元件16的自由端处的外轮廓17(本例中构造为外六角)来旋转,以相对调节两个钳口11和12。取代构造为外六角的外轮廓17,也可以采用其他耦接方案,例如花键轴、爪形附件、四角接头或带有轴颈附件的轴杆。
如图2所示,基体13具有两个相互间隔的侧壁18和19,它们具有上导向面20和21。在所示的实施方式中,这两个导向面20和21位于硬化且磨削的导向条22和23上。导向面20和21也可以直接设置在侧壁18和19上。两个滑块14和15装配到基体13的两个侧壁18和19之间并可在其间移位地导引。构造用于耦接至卡接定位装置2的转接件24或25附接至基体13的两个端侧上。基体13的底侧上还布置有如图3所示的零点张紧元件26。本例中设计为张紧销的零点张紧元件26可以是公知零点张紧***的一部分,用于精确地定位并保持夹紧装置1。经由该零点张紧元件26,可以将夹紧装置1例如位置精确地放置到加工机床中设有相应容纳部的机台上,并通过适当的夹紧装置将其夹紧。
图4中可以看出,附接至夹紧装置1的基体13的转接件24或25具有凹口27,用于以形状配合方式接合卡接定位装置2上的定向元件28。在图4所示的实施例中,凹口27设计为转接件24或25的两侧上的楔形切口,而与之相关的定向元件28设计为楔桥。但定向元件28也可设计为锥形或设计为斜置的柱体,而与之相关的凹口27设计为具有锥形横截面或斜柱形表面的开口。也可能有其他相对匹配的轮廓。转接件24或25上还设置有两个向下突出的锁定凸鼻29,用于使夹紧装置1以锁定方式保持在卡接定位装置2上。
图5示出转接件24的另一实施例,而图6示出与之相关的定向元件28。在该实施例中,定向元件28设计为斜置的柱体,而转接件24上的相关凹口27设计为具有斜柱形表面的半圆凹穴。
图7中单独示出的卡接定位装置2包含壳体30,其上布置有本例中设计为楔桥的定向元件28。卡接定位装置2还包含驱动器31,通过该驱动器可以使夹紧装置1在夹紧位置与释放位置之间运动。驱动器31包括耦接元件32,该耦接元件32可耦接至夹紧装置1的调节元件16并以能旋转且能轴向移位的方式支承在壳体30内。为了以能释放的方式耦接至调节元件16并使其旋转,本例中构造为驱动套筒的耦接元件32具有内轮廓33,该内轮廓33与调节元件16的末端处的外轮廓17相匹配。通过布置于壳体30的电动机34,该电动机34具有第一传动级以及本例中构造为链式传动的第二传动级,可以使耦接元件32旋转以操控夹紧装置1。壳体30上还设置有锁定装置35,该锁定装置35与夹紧装置1的转接件24或25上的锁定元件29相互作用,以使夹紧装置1以锁定方式保持在卡接定位装置2上。
图8示出安置于壳体30内的链式驱动器,用于使可耦接至调节元件16的耦接元件32旋转。链式驱动器包含由电动机34驱动的驱动小齿轮36,该驱动小齿轮36经由环链37连接至从动齿轮39,该从动齿轮39经由花键连接部38与驱动套筒32相嵌接。壳体30中还布置有两个夹紧块41,它们经由压缩弹簧40施加作用以夹紧环链37。
从图9的剖视图可以看出,从动齿轮39以能旋转的方式支承于壳体30中,驱动套筒32在该从动齿轮39内可经由花键连接部38轴向移位,但确实无法相对于从动齿轮39转动。通过压缩弹簧42使驱动套筒32向外偏压,因此可以抵抗压缩弹簧42的作用力使其从图9所示的伸出位置移位到缩回位置。锁定装置35包含可在壳体43内移位的活塞44,通过该活塞44可以使锁定元件45在图10所示的锁定位置与图11中虚线所示的解锁位置之间运动。
图12中单独示出锁定元件45,在所示的实施例中,该锁定元件45设计为具有两个外侧固定件46以及一个柔性中间件47的板簧。柔性中间件47中设置有两个开口48,用于接纳转接件24或25上的两个锁定凸鼻29。柔性中间件47中还布置有用于活塞44上端的开口49。锁定机构也可以设计为钩式铰接件、凸缘式柱塞或抓臂。
在图10的锁定位置中,设计为板簧的锁定元件45处于其未下弯的上方锁定位置,并且转接件24或25上的锁定凸鼻29接合到开口48中。这样就能稳固地固定夹紧装置1与卡接定位装置2之间的连接。相反,如果通过使用压缩空气或其他压力介质相应地作用于活塞44而使锁定元件下弯,则锁定元件45释放转接件24或25上的锁定凸鼻29,并且可以断开夹紧装置1与卡接定位装置2之间的连接。如果经由端口50使用压力介质作用于活塞44,则锁定元件45下弯并释放转接件24或25上的锁定凸鼻29。相反,如果经由端口51使用压力介质作用于活塞44,则锁定元件45到达上方锁定位置。
从图7可以看出,卡接定位装置2的壳体30上布置有测距传感器52,用于检测夹紧装置1的开口宽度或者滑块14或15的位置。通过测距传感器52以及保存钳口宽度的数据表,可以计算钳口11和12之间的距离,并且可以相应地驱控电动机34。夹紧装置1可以移动到额定的开口宽度并且可以卡接并夹紧工件。在关闭夹紧装置1之后,可以通过测距传感器52监控夹紧装置1的开口宽度。通过监测钳口11和12之间的距离,可以监测宽度方向上的位置和工件宽度。优选采用光学传感器、电容传感器、超声波传感器或激光传感器来进行距离监测。
图13和图14示出图9和图10所示的实施方案中的弹簧加载的耦接元件32的替选方案。在该替代实施方案中,耦接元件32可耦接至夹紧装置中构造为调节轴的调节元件16,但该耦接元件32并非采用弹簧加载方式布置,而且在卡接定位装置2的壳体30内不能轴向移位。可以通过传感器53检测调节元件16的位置,并且可以通过电动方式校正用于耦接的旋转驱动器。传感器53可以例如是布置于中空耦接元件32内的光学传感器,用于检测调节元件16的外轮廓17上的标记或测量点54。
利用上述夹紧操纵设备,参照图15,例如可以将夹紧装置1连同在供应站55手动夹紧的工件56一起从供应站55传送到如图1所示的加工机床的加工台59。
借助夹紧操纵设备,其包括组装至机械臂3的卡接定位装置2以及与之耦接的夹紧装置1,通过如图16所示相应地转动卡接定位装置2,也可从工件存储机构或存放部57拾取工件56并将其传送到机床的加工台。因此,夹紧装置1可以组合用作夹紧卡接单元。
如图17所示,借助附加的卡接定位装置2,可以将工件56从第一加工操作转换到第二加工操作的夹持中。在此情形下,首先,设有第一卡接定位装置2的机械臂3将空置的第一夹紧装置1传送到固定安装的第二卡接定位装置2,该第二卡接定位装置2可以例如布置于机房外的固定位58上。在将空置的第一夹紧装置1转移到固定安装的第二定位装置2之后,机械臂3以第一卡接定位装置2拾取载有一侧经加工的工件56的第二夹紧装置1,移动或枢转到固定安装的第二卡接定位设备2处空置的第一夹紧装置1上方,并将工件转移到第一夹紧装置1。在放下此时空置的第二夹紧装置1之后,可以将此时装载的第一夹紧装置1从固定安装的第二定位装置2解耦并传送到加工机床中的加工位置。
图18示出卡接定位单元2的第二实施方案,而图19示出可与之连接的夹紧装置1的第二实施方案。清楚起见,图18和图19中仅示出基本的附图标记。目前示出的实施方式的本质区别在于,如图20所示,卡接定位单元2的耦接装置或定向元件28的设计以及夹紧装置1的转接件24、25的设计。这里,附接至夹紧装置1的基体13的转接件24、25均构造为两个基本上锥形的销,用于以形状配合方式接合到卡接定位单元2中构造为凹口的定向元件28中。转接件24、25和定向元件28除图18至图20所示的设计之外,也可能存在其他相互匹配的轮廓。此外,图18所示的卡接定位装置2还具有用于以锁定方式保持夹紧装置1的锁定装置35(图中未具体示出),其中,该锁定装置35可以例如包括锁定元件,通过活塞可使该锁定元件相对于锥形销移位。
附图标记列表
1 夹紧装置
2 卡接定位装置
3 机械臂
4 支座
5 转盘
6 摆臂
7 臂部
8 第一手部
9 第二手部
10 第三手部
11 钳口
12 钳口
13 基体
14 滑块
15 滑块
16 调节元件
17 外轮廓
18 侧壁
19 侧壁
20 导向面
21 导向面
22 导向条
23 导向条
24 转接件
25 转接件
26 张紧销
27 凹口
28 定向元件
29 锁定凸鼻
30 壳体
31 驱动器
32 耦接元件
33 内轮廓
34 电动机
35 锁定装置
36 驱动小齿轮
37 环链
38 花键连接部
39 从动齿轮
40 压缩弹簧
41 夹紧块
42 压缩弹簧
43 壳体
44 活塞
45 锁定元件
46 外侧固定部分
47 柔性中间件
48 开口
49 开口
50 端口
51 端口
52 测距传感器
53 传感器
54 测量点
55 供应站
56 工件
57 存放部
58 固定位
59 加工台

Claims (19)

1.一种夹紧操纵设备,其包括用于在加工期间固定保持工件的夹紧装置(1)以及能够以能释放的方式连接至所述夹紧装置(1)以在不同位置之间传送所述夹紧装置(1)的卡接定位装置(2),其中,所述卡接定位装置(2)包括用于使所述卡接定位装置(2)以能释放的方式连接至所述夹紧装置(1)并在传送期间固定保持所述夹紧装置(1)的耦接装置(28、35)以及用于使所述夹紧装置(1)在夹紧位置与释放位置之间运动的驱动器(31),
其特征在于,
所述夹紧装置(1)设计为具有基体(13)和至少两个钳口(11、12)的虎钳;以及
所述夹紧装置(1)包含:至少一个零点张紧元件(26),用于定位和保持在加工台(59)上;以及至少一个转接件(24、25),用于连接至所述卡接定位装置(2)的耦接装置(28、35)。
2.根据权利要求1所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述卡接定位装置(2)的耦接装置(28、35)包括一个或多个定向元件(28),用于与所述夹紧装置(1)建立形状配合连接。
3.根据权利要求1所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述驱动器(31)包含耦接元件(32),所述耦接元件能通过电动机(34)旋转以耦接至所述夹紧装置(1)的调节元件(16)。
4.根据权利要求3所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述耦接元件(32)能通过所述电动机(34)经由传动机构(36、37、39)旋转。
5.根据权利要求3所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述耦接元件(32)以能旋转的方式支承于壳体(30)中。
6.根据权利要求5所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述耦接元件(32)能在所述壳体(30)内轴向移位并受弹性偏压。
7.根据权利要求6所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述耦接元件(32)配属有传感器(53),用于检测所述夹紧装置(1)的调节元件(16)的位置。
8.根据权利要求5所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述壳体(30)上布置有测距传感器(52),用于检测所述夹紧装置(1)的开口宽度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述耦接装置(28、35)包括锁定装置(35),用于以能锁定的方式保持所述夹紧装置(1)。
10.根据权利要求9所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述锁定装置(35)包括锁定元件(45),其能借助活塞(44)在锁定位置与解锁位置之间运动。
11.根据权利要求10所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述锁定元件(45)包括多个开口(48),用于容纳所述夹紧装置(1)上的锁定凸鼻(29)。
12.根据权利要求2所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述定向元件(28)构造为用于接合到所述夹紧装置(1)上的相应楔形、锥形或柱形凹口(27)中的楔桥、锥体或柱体;和/或所述定向元件(28)构造为用于容纳所述夹紧装置(1)的楔桥或者锥形或柱形元件的凹口。
13.根据权利要求1至8中任一项所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述卡接定位装置(2)能附接至工业机械臂(3)或作为工业机械臂(3)的一部分。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述夹紧装置(1)包含两个相反的转接件(24、25),用于连接至所述卡接定位装置(2)的耦接装置(28、35)。
15.根据权利要求14所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述转接件附接至所述基体(13)的端侧上。
16.根据权利要求1至8中任一项所述的夹紧操纵设备,其特征在于,所述零点张紧元件附接至所述基体(13)的底侧上。
17.一种用于在加工机床上操纵夹紧装置的方法,
其特征在于,
使夹紧装置(1)移至工件(56),所述夹紧装置(1)用于在加工期间通过卡接定位装置(2)固定保持工件(56),所述卡接定位装置(2)借助驱动器(31)经由耦接装置(28、35)以能释放的方式连接至所述夹紧装置(1),所述驱动器(31)用于使所述夹紧装置(1)在夹紧位置与释放位置之间运动;
通过操控集成在所述卡接定位装置(2)中的驱动器(31),使所述夹紧装置(1)夹持所述工件(56);
通过所述卡接定位装置(2)使夹持有工件(56)的夹紧装置(1)传送到所述加工机床中的加工位置。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述夹紧装置(1)具有零点张紧元件(26),经由所述零点张紧元件(26)使所述夹紧装置(1)位置精确地放置到加工机床的机台上,所述机台设有用于所述零点张紧元件(26)的相应容纳部,并通过适当的夹紧装置将其夹紧。
19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,首先使用第一卡接定位装置(2)将空置的第一夹紧装置(1)传送到固定安装的第二卡接定位装置(2);
在将空置的第一夹紧装置(1)转移到固定安装的第二卡接定位装置(2)之后,使用所述第一卡接定位装置(2)拾取载有一侧经加工的工件(56)的第二夹紧装置(1),使其移动到固定安装的第二卡接定位装置(2)处空置的第一夹紧装置(1)上方,并将所述工件(56)转移到所述第一夹紧装置(1);以及
在放下此时空置的第二夹紧装置(1)之后,将此时装载的第一夹紧装置(1)从固定安装的第二定位装置(2)解耦并传送到所述加工机床中的加工位置。
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