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动力电池包柔性生产系统的制作方法

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1.本实用新型涉及电池包自动生产组装技术领域,特别是涉及一种动力电池包柔性生产系统。


背景技术:

2.动力电池一般多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、电动工具等提供动力的蓄电池。一般把多个单体电芯进行串并联组合后才能形成所需的电压和电容量,即所说的动力电池包。动力电池包的生产过程主要包含:电芯测试分选、电芯的堆叠成组、电芯的串并联焊接。电芯一般分为硬(铝/钢)壳电芯、软包电芯、圆柱电芯三种,其中软包电芯较其他两种电芯重量轻、比能量高、设计灵活,是目前动力电池包中主要的电芯类型。软包电芯设计灵活,因此也导致外形规格繁多,生产工艺经常需要进行“换型”的问题。
3.目前常见的动力电池包生产线,主要包括人工产线和自动产线,人工产线的缺点是质量控制能力差、设备管理工作量大、人员流动大。全自动化产线每道工序之间联系紧密,某道工序暂停时会对整个产线产生影响,严重时会导致产线停产。传统全自动生产线的兼容性差,往往一条生产线只能兼容一个类型的产品,对于不同种类的产品,需要多条生产线,成本较高。


技术实现要素:

4.基于此,有必要克服现有技术的缺陷,提供一种动力电池包柔性生产系统,能够有效提高电芯的生产效率,降低生产成本。
5.其技术方案如下:一种动力电池包柔性生产系统,包括:上料装置,所述上料装置包括上料组件,所述上料组件用于驱使电芯沿所述上料组件的高度方向运动;综合测试装置,所述综合测试装置包括旋转盘、测试设备,所述测试设备沿所述旋转盘的周向设置,所述旋转盘用于放置电芯,所述测试设备用于获取电芯的第一参数;翻转装置,所述翻转装置包括工作台及翻转组件,所述工作台与所述翻转组件间隔设置,所述工作台用于放置电芯,所述翻转组件用于拾取和翻转电芯;涂胶堆叠装置,所述涂胶堆叠装置包括涂胶组件、堆叠台与托起组件,所述涂胶组件与所述堆叠台连接,所述堆叠台设有堆叠孔,所述托起组件与所述堆叠孔对应设置,所述托起组件用于托起所述电芯沿所述堆叠台的高度方向运动,所述涂胶组件用于对所述堆叠孔处的电芯涂胶;机器人组件,所述机器人组件包括第一机器人、第二机器人与第三机器人,所述第一机器人活动设置于所述上料装置与综合测试装置之间,所述第一机器人至少用于将电芯从所述上料组件移动至所述旋转盘;所述第二机器人设置于所述综合测试装置与所述翻转装置之间,所述第二机器人用于将电芯从所述旋转盘移动至所述工作台;所述第三机器人设置于所述翻转装置与所述涂胶堆叠装置之间,所述第三机器人用于将电芯从所述工作台移动至托起组件。
6.本动力电池包柔性生产系统,在电芯生产过程中,首先,工作人员将装有电芯的小车推入上料装置中,第一机器人自动将电芯拾取至综合测试装置的旋转盘上,每拾取一组
电芯,上料组件驱使电芯上升一定高度,使得第一机器人每次都在同一位置拾取电芯。旋转盘旋转将电芯旋转至测试设备的工位,测试设备对电芯进行测试,获取电芯的第一参数,合格后,旋转盘继续旋转,电芯移动至第二机器人旁,第二机器人自动将电芯移动至工作台上,翻转组件拾取工作台上的电芯,将电芯进行翻转后放置在工作台上;接着,第三机器人拾取工作台上翻转后的电芯,并运送至托起组件上,接着重复上述流程。当托起组件接收一组电芯,涂胶组件对堆叠孔处的电芯涂胶,涂胶后通过第三机器人的拾取或人工拾取泡棉覆盖在电芯上,涂胶组件再对泡棉进行涂胶,完成后,托起组件带动电芯下移固定距离,保证下一个电芯往上堆叠时处于堆叠孔的位置,然后继续涂胶、放泡棉操作,直至堆叠至预设高度,堆叠操作完成。本动力电池包柔性生产系统,各装置之间自动运行,有利于减少人工参与,大大提高工作效率。同时,各装置之间通过机器人组件串联,组合方便,其任意一个单独装置能够与其他生产线组合使用,对于加工不同型号、尺寸的电芯来说,能够单独添加到其他生产线中,提高电芯生产的兼容性,同时减少设备采购的成本,进而降低生产成本。
7.在其中一个实施例中,所述动力电池包柔性生产系统还包括分组装置和第四机器人,所述分组装置设置于所述上料装置与综合测试装置之间,所述第四机器人设置于所述分组装置与所述上料装置之间,所述第四机器人用于将电芯从所述上料组件移动至所述分组装置,所述分组装置用于按照第二参数对电芯进行分组。
8.在其中一个实施例中,所述分组装置包括检测设备、进料转盘、入架位移件、分组架、出架位移件及出料转盘,所述入架位移件设置于所述进料转盘与分组架之间,所述分组架设有两个以上存放格,所述出架位移件设置于所述分组架与所述出料转盘之间,所述入架位移件用于将所述进料转盘上的电芯按照检测参数放置于所述存放格上,所述出架位移件用于将存放格上的电芯下料至出料转盘上。
9.在其中一个实施例中,所述动力电池包柔性生产系统还包括分组传送装置和第五机器人,所述分组传送装置设置于所述分组装置与所述综合测试装置之间,所述第五机器人用于将电芯从所述分组装置移动至所述分组传送装置上,所述分组传送装置包括两个以上传送带,所述传送带用于将出料转盘上的电芯传送至所述综合测试装置。
10.在其中一个实施例中,所述翻转装置还包括位移组件,所述位移组件与所述翻转组件驱动连接,所述位移组件驱使所述翻转组件沿所述工作台的长度方向和所述翻转组件的高度方向运动。
11.在其中一个实施例中,所述翻转装置还包括变距组件、入壳组件和极耳裁切组件,所述工作台间隔设有第一工位、第二工位、第三工位与第四工位,所述变距组件与所述第一工位对应设置,所述入壳组件与所述第二工位对应设置,所述极耳裁切组件与所述第三工位对应设置,所述第四工位用于下料。
12.在其中一个实施例中,所述翻转装置为至少两个,两个所述翻转装置相对设置。
13.在其中一个实施例中,所述涂胶堆叠装置,为至少两个,两个所述涂胶堆叠装置相对设置,且所述翻转装置与所述涂胶堆叠装置一一对应设置。
14.在其中一个实施例中,所述动力电池包柔性生产系统还包括下料装置,所述下料装置包括下料台、下料托盘及下料位移组件,所述下料托盘与所述下料位移组件驱动连接,所述下料托盘与所述托起组件配合,所述下料位移组件用于驱使所述托盘沿所述堆叠台的高度方向、宽度方向和长度方向运动。
15.在其中一个实施例中,所述上料装置、综合测试装置、翻转装置、涂胶堆叠装置分别设有安装座与滑轮,所述滑轮与所述安装座活动连接。
附图说明
16.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为一实施例中所述的动力电池包柔性生产系统的结构示意图一;
19.图2为一实施例中所述的动力电池包柔性生产系统的结构示意图二;
20.图3为一实施例中所述的涂胶堆叠装置和下料装置的结构示意图。
21.附图标记说明:
22.100、动力电池包柔性生产系统;110、上料装置;111、上料组件;112、托盘回收组件;120、综合测试装置;121、旋转盘;1211、操作工位;122、测试设备;1221、ocv测试设备;1222、iv测试设备;123、加工设备;1231、极耳整平设备;1232、压狗耳设备;124、废料放置台;130、翻转装置;131、工作台;1311、第一工位;1312、第二工位;1313、第三工位;1314、第四工位;132、翻转组件;133、位移组件;134、变距组件;135、入壳组件;136、极耳裁切组件;140、涂胶堆叠装置;141、涂胶组件;142、堆叠台;1421、堆叠孔;143、托起组件;150、机器人组件;151、第一机器人;152、第二机器人;153、第三机器人;154、第四机器人;155、第五机器人;160、分组装置;161、检测设备;162、进料转盘;163、入架位移件;164、分组架;1641、存放格;165、出架位移件;166、出料转盘;170、分组传送装置;171、传送带;180、下料装置;181、下料台;182、下料托盘;183、下料位移组件;200、电芯。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
24.在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
25.此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
29.请参阅图1至图3,本实用新型一实施例提供了的一种动力电池包柔性生产系统100,包括:上料装置110、综合测试装置120、翻转装置130、涂胶堆叠装置140及机器人组件150。上料装置110包括上料组件111,上料组件111用于驱使电芯200沿上料组件111的高度方向运动。综合测试装置120包括旋转盘121、测试设备122,测试设备122沿旋转盘121的周向设置。旋转盘121用于放置电芯200,测试设备122用于获取电芯200的第一参数。翻转装置130包括工作台131及翻转组件132,工作台131与翻转组件132间隔设置。工作台131用于放置电芯200,翻转组件132用于拾取和翻转电芯200。涂胶堆叠装置140包括涂胶组件141、堆叠台142与托起组件143,涂胶组件141与堆叠台142连接,堆叠台142设有堆叠孔1421。托起组件143与堆叠孔1421对应设置,托起组件143用于托起电芯200沿堆叠台142的高度方向运动,涂胶组件141用于对堆叠孔1421处的电芯200涂胶。机器人组件150包括第一机器人151、第二机器人152与第三机器人153,第一机器人151活动设置于上料装置110与综合测试装置120之间。第一机器人151至少用于将电芯200从上料组件111移动至旋转盘121。第二机器人152设置于综合测试装置120与翻转装置130之间,第二机器人152用于将电芯200从旋转盘121移动至工作台131。第三机器人153设置于翻转装置130与涂胶堆叠装置140之间,第三机器人153用于将电芯200从工作台131移动至托起组件143。
30.本动力电池包柔性生产系统100,在电芯200生产过程中,首先,工作人员将装有电芯200的小车推入上料装置110中,第一机器人151自动将电芯200拾取至综合测试装置120的旋转盘121上,每拾取一组电芯200,上料组件111驱使电芯200上升一定高度,使得第一机器人151每次都在同一位置拾取电芯200。旋转盘121旋转将电芯200旋转至测试设备122的工位,测试设备122对电芯200进行测试,获取电芯200的第一参数,合格后,旋转盘121继续旋转,电芯200移动至第二机器人152旁,第二机器人152自动将电芯200移动至工作台131上,翻转组件132拾取工作台131上的电芯200,将电芯200进行翻转后放置在工作台131上;
接着,第三机器人153拾取工作台131上翻转后的电芯200,并运送至托起组件143上,接着重复上述流程。当托起组件143接收一组电芯200,涂胶组件141对堆叠孔1421处的电芯200涂胶,涂胶后通过第三机器人153的拾取或人工拾取泡棉覆盖在电芯200上,涂胶组件141再对泡棉进行涂胶,完成后,托起组件143带动电芯200下移固定距离,保证下一个电芯200往上堆叠时处于堆叠孔1421的位置,然后继续涂胶、放泡棉操作,直至堆叠至预设高度,堆叠操作完成。本动力电池包柔性生产系统100,各装置之间自动运行,有利于减少人工参与,大大提高工作效率。同时,各装置之间通过机器人组件150串联,组合方便,其任意一个单独装置能够与其他生产线组合使用,对于加工不同型号、尺寸的电芯200来说,能够单独添加到其他生产线中,提高电芯200生产的兼容性,同时减少设备采购的成本,进而降低生产成本。
31.需要说明的是,附图1为动力电池包柔性生产系统的俯视角度的示意图,其中上料组件111的高度方向与堆叠台142的高度方向相同,为图3中直线s1中任意一箭头所指的方向。
32.其中,第一参数可为电芯200的电性能参数,如电压值、电流值、内阻、功率值等性能参数。
33.具体地,请参阅图1,上料装置110还包括托盘回收组件112,托盘回收组件112包括回收夹具及回收位移件,所述回收位移件与所述回收夹具驱动连接,所述回收位移件驱使回收夹具运动。如此,电芯200原料是装在托盘中叠放时,第四机器人154拾取托盘中的电芯200后,回收位移件驱动回收夹具运动至托盘旁,回收夹具拾取托盘,然后,回收位移件将托盘运离上料工位,供下一层电芯200的上料。
34.其中,托盘夹具对托盘的拾取,可以为夹取、吸取、粘取、吊取或其它拾取方式,在此不具体限定。
35.在一个实施例中,请参阅图2,动力电池包柔性生产系统100还包括分组装置160和第四机器人154,分组装置160设置于上料装置110与综合测试装置120之间,第四机器人154设置于分组装置160与上料装置110之间,第四机器人154用于将电芯200从上料组件111移动至分组装置160,分组装置160用于按照第二参数对电芯200进行分组。第一机器人151用于将电芯200从分组装置160转运至综合测试装置120。如此,电芯200处于上料工位,由第四机器人154将电芯200拾取至分组装置160中,分组装置160将电芯200按照预设的参数进行分组,有利于后续不同组电芯200的分批加工,提高电芯200加工效率。
36.其中,电芯200分组时的第二参数可为电性能参数、尺寸参数、型号参数等,在此不作具体限定。在一个实施例中,第二参数为电压值的不同区间,分组装置160通过对电芯200电压值的测试,将电芯200分为不同的组别,如a、b、c三组,然后为三组电芯200设置不同的加工工序,进而后续分批次进行加工。
37.还需说明的是,第一机器人151、第二机器人152、第三机器人153可为工业机器人或协作机器人,其工作方式可为按照程序自动运行或人工操作运行。
38.具体地,请参阅图2,分组装置160包括检测设备161、进料转盘162、入架位移件163、分组架164、出架位移件165及出料转盘166。入架位移件163设置于进料转盘162与分组架164之间,分组架164设有两个以上存放格1641,出架位移件165设置于分组架164与出料转盘166之间,入架位移件163用于将进料转盘162上的电芯200按照检测参数放置于存放格1641上,出架位移件165用于将存放格1641上的电芯200下料至出料转盘166上。
39.进一步地,请参阅图2,分组架164设有两层以上,两列以上的存放格1641。具体地,如图2所示,分组架164设有三列存放格1641,分组架164为10层,每一存放格1641能够存放两个电芯200。但并不以此为限。如此,第四机器人154将电芯200移动至进料转盘162,进料转盘162将电芯200转至检测设备161的检测工位,检测设备161对电芯200的参数进行测试,获取电芯200的分组类别,然后,继续转动至入架位移件163旁的上架工位,入架位移件163按照电芯200的分组类别,将电芯200上料至相应组别的存放格1641。当需要对a组电芯200进行加工处理时,出架位移件165将电芯200从存放格1641中出料至出料转盘166上,出料转盘166转动,带动电芯200至出料工位,供第二机器人152自动拾取。如此对电芯200进行分组,有利于提高分组效率,对不同组别的电芯200按照不同的流程工艺对电芯200加工,有利于提高动力电池包柔性生产系统100的兼容性和工作效率。
40.进一步地,请参阅图2,动力电池包柔性生产系统100还包括分组传送装置170和第五机器人155,分组传送装置170设置于分组装置160与综合测试装置120之间。第五机器人155设置于分组装置160与分组传送装置170之间。第五机器人155用于将电芯200从分组装置160传送至分组传送装置170上。分组传送装置170包括两个以上传送带171,传送带171用于将出料转盘166上的电芯200传送至综合测试装置120。第一机器人151用于将传送带171上的电芯200输送至旋转盘121。分组装置160将电芯200分组后,第五机器人155将相应组别的电芯200从下料转盘拾取至相应的传送带171,电芯200通过传送带171自动传送至综合测试装置120的上料工位,供第一机器人151拾取。
41.在一个实施例中,请参阅图1与图2,综合测试装置120还包括加工设备123,加工设备123沿旋转盘121的周向间隔设置,加工设备123用于对电芯200的外形进行加工。
42.具体地,请参阅图1,测试设备122包括ocv测试设备1221、iv测试设备1222。加工设备123包括极耳整平设备1231、压狗耳设备1232。旋转盘121的周向上间隔设有八个操作工位1211,ocv测试设备1221、iv测试设备1222、极耳整平设备1231、压狗耳设备1232分别对应一个操作工位1211。如此,还剩四个工位分别为上料工位、下料工位及两个空工位。靠近第一机器人151的操作工位1211为上料工位,靠近第二机器人152的操作工位1211为下料工位。从上料工位开始,沿旋转盘121的顺时针方向依次设有极耳整平设备1231,对电芯200极耳进行自动压平;ocv测试设备1221,对电芯200进行ocv性能测试,获取电芯200的第一参数;iv测试设备1222,对电芯200自动进行iv性能测试;压狗耳设备1232,将电芯200端部两边的的尖角自动压平,也称“压狗耳”操作,操作完后,旋转至下料工位进行下料。
43.在一个实施例中,请参阅图1与图2,综合测试装置120还包括废料放置台124。如此,测试不合格的电芯200,旋转盘121逆时针旋转至上料工位,由第一机器人151拾取至废料操作台124,有利于提高良品率和电芯200的工作效率。
44.在一个实施例中,请参阅图1与图2,翻转装置130还包括位移组件133,位移组件133与翻转组件132驱动连接,位移组件133驱使翻转组件132沿工作台131的长度方向和翻转组件132的高度方向运动。翻转组件132能够绕自身轴线转动。如此,在翻转组件132对电芯200翻转的过程中,位移组件133驱使翻转组件132运动至下一工位,不同工位和时间差能够满足翻转工序和第三机器人153拾取工序的同时进行,有利于提高工作效率和产量。
45.其中,为了进一步理解与说明工作台131的长度方向,以图1为例,工作台131的长度方向为图1中直线s2上任意一箭头所指的方向。翻转组件132的高度方向与堆叠台142的
高度方向相同,为图3中直线s1中任意一箭头所指的方向。
46.进一步地,请参阅图1与图2,翻转装置130还包括变距组件134、入壳组件135和极耳裁切组件136。工作台131间隔设有第一工位1311、第二工位1312、第三工位1313与第四工位1314,变距组件134与第一工位1311对应设置,入壳组件135与第二工位1312对应设置,极耳裁切组件136与第三工位1313对应设置,第四工位1314用于下料。第二机器人152将电芯200放置到第一工位1311,第一工位1311上的变距组件134能够调整两个电芯200之间的位置,便于两个电芯200同时生产时的定位。位移组件133吸取第一工位1311上的电芯200到第二工位1312上,或者由人工将贴有双面胶的电芯200壳放置到第二工位1312上,放置电芯200的壳的上方还可设有多个滚轮,用来辅助电芯200入壳。位移组件133上的入壳组件135下降将电芯200压入壳体,完成电芯200自动入壳动作,电芯200入壳完成由位移组件133上的夹具将入壳的电芯200移动到第三工位1313,第三工位1313将电芯200的极耳进行裁切,裁切完成由位移组件133将极耳裁切后的电芯200移动到第四工位1314,第四工位1314为电芯200翻转,翻转组件132将按照设定好的翻转程序进行翻转,翻转完成。如此,入壳、翻转操作能够同时操作,有利于提高工作效率。
47.在一个实施例中,请参阅图1与图2,翻转装置130为至少两个,两个翻转装置130相对设置。如此,综合测试设备122对接两个翻转装置130,有利于提高电芯200的总体生产效率,提高产能。
48.在一个实施例中,请参阅图1与图2,涂胶堆叠装置140,为至少两个,两个涂胶堆叠装置140相对设置,且翻转装置130与涂胶堆叠装置140一一对应设置。如此,有利于提高电芯200的总体生产效率,提高产能。
49.在一个实施例中,请参阅图2与图3,动力电池包柔性生产系统100还包括下料装置180。下料装置180包括下料台181、下料托盘182及下料位移组件183。下料托盘182与下料位移组件183驱动连接,下料托盘182与托起组件143配合。下料位移组件183用于驱使托盘沿堆叠台142的高度方向、宽度方向和长度方向运动。电芯200在完成涂胶和堆叠工序后,下料托盘182从托起组件143接过电芯200,下料位移组件183驱使下料托盘182沿堆叠台142的高度方向运动,将电芯200运输至两个涂胶堆叠装置140之间,并升起至堆叠台142的高度,然后下料位移组件183驱使下料托盘182沿堆叠台142的长度方向运动,将电芯200放置在下料台181上。如此自动下料操作,有利于减少人工参与,提高自动化程度和工作效率。
50.其中,请参阅图1,堆叠台142的长度方向与工作台131的长度方向一致,为图1中直线s2上任意一箭头所指的方向。堆叠台142的宽度方向为图1中直线s3上任意一箭头所指的方向。
51.在一个实施例中,上料装置110、综合测试装置120、翻转装置130、涂胶堆叠装置140分别设有安装座与滑轮(图中未示出),滑轮与安装座活动连接。进一步地,电芯200分组装置160、分组传送装置170及下料装置180均设有安装座与滑轮。如此,方便各单独装置之间的移动和运输,并便于组合,兼容多种生产线。
52.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并
不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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