一种木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工装置及方法与流程

1.本发明涉及建材产品试样制作技术领域，特别涉及一种木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工装置及方法。


背景技术：

2.对木材导热系数测定采用“热流法”其原理是：在稳定状态下单向热流垂直流过板状试样，热端和冷端热流计板通过自身已知的导热系数、热电偶距离、热电偶和端面距离及所测温度、断面面积计算出经过两热流计的热流量和试样热端面和冷端面温度，再用其热、冷端热流量的平均值作为流经木材试样的热流量，计算出试样的导热系数。试样夹持系统应使主加热板表面板和冷却系统表面板紧密接触，否则会影响导热量进而影响到导热系数的测定结果，所以规定试样两个面的平整度应控制在0.5mm/m以内，试样幅面尺寸应不低于热流面测量面的50%，一般试样幅面为300mm
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300mm,厚度不小于1cm,试样采用一般的锯切仅能满足幅面大小尺寸，不能保证厚度均匀两面平整度要求，所以常用人工或手持电动打磨器械对试样厚度两面进行加工，但效率低质量预期保证性差，每个人制作的试样都不尽相同，由于试样厚度不均两面平整度差异大，常导致木材导热系数测试结果波动明显重复和可比性差。现还没有专用于木材导热系数试样厚度两面平整度同时加工控制的装置及方法。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供一种木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工装置及方法，解决厚度均匀和两面平整度同时加工控制问题，来保证加工效率和质量稳定，达到木材导热系数测定准确和具有重复和可比性目的。适于各种厚度木材导热系数试样平整度加工。
4.本发明是通过如下技术方案实现的：提供一种木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工装置，包括水平基板，水平基板的上方通过托架安装有两个平行设置的y轴线性模组，托架在两个y轴线性模组的中部均安装有正对的超高速轮廓测量仪，且超高速轮廓测量仪的一侧安装有监控摄像头，每个y轴线性模组设有相向或背向移动的两个位移部，两个y轴线性模组之间利用位移部连接有两个平行设置的x轴线性模组，两个x轴线性模组的位移部均安装有位于两x轴线性模组之间且正对设置的水平推板，两水平推板的正对面上安装有扎针，水平基板的中部在两个x轴线性模组之间安装有两面砂光加工机构，水平基板对应两面砂光加工机构的进料端设置有由升降机构a驱动的试样放置台a，对应两面砂光加工机构的出料端设置有由升降机构b驱动的试样放置台b。
5.进一步的，还包括plc控制器，plc控制器分别与y轴线性模组、x轴线性模组、超高速轮廓测量仪、监控摄像头、两面砂光加工机构、升降机构a和升降机构b电连接。
6.进一步的，两面砂光加工机构包括正对设置的上箱体和下箱体，每个箱体的中部
转动连接套设有中砂辊的中砂轴，并在中砂轴的两侧分别转动安装套设有粗砂辊的粗砂轴和套设有细砂辊的细砂轴；还包括设置在箱体两侧的垂直轴伺服电机d，伺服电机d的电机轴为垂直丝杆轴d，丝杆轴d的上部和下部丝杆旋向相反，各旋有对应旋向的丝母d，上部同高度的两个丝母d通过铰链轴共同铰接上箱体，下部同高度的两个丝母d通过铰链轴共同铰接下箱体。
7.进一步的，中砂轴轴向两边通过键各装主动齿轮，中砂轴一端通过联轴器与伺服电机e的轴e连接，伺服电机e通过凸台法兰盘和螺栓固定在箱体的外侧，主动齿轮的两边各啮合惰齿轮，惰齿轮通过键装在惰轮轴中部，惰轮轴轴向两端通过轴承和轴承座转动安装在箱体外侧，两个惰齿轮分别啮合被动齿轮，被动齿轮通过键分别固定在粗砂轴轴向两端和细砂辊轴向两端。
8.进一步的，水平基板在上箱体上方通过立杆安装有顶板，垂直丝杆轴d的上端分别插在顶板内，顶板中部开有吸尘孔，并在吸尘孔四周通过螺栓固定天圆地方管，天圆地方管顶部装轴流风机，轴流风机顶部通过弯头连接除尘管道。
9.进一步的，y轴线性模组包括沿y轴方向固定在两个托架上的两个燕尾条板b，燕尾条板b上滑动连接有燕尾槽板b，两个燕尾条板b之间贯穿安装有由力矩伺服电机b驱动的丝杆轴b，丝杆轴b中部设有丝杆加工退刀槽b，退刀槽b两边丝杆旋向相反，各旋有与其旋向相同的丝母b，丝母b通过螺栓固定在燕尾槽板b的底面。
10.进一步的，燕尾槽板b与燕尾条板b在燕尾槽内设置有燕尾间隙调节板b，燕尾槽板上螺纹连接有可移动燕尾间隙调节板b的调节螺钉b。
11.进一步的，x轴线性模组包括燕尾条板a，燕尾条板a设置在两个y轴线性模组之间且固定连接在旋向相同丝母b的两个燕尾槽板b之间，燕尾条板a的两端通过直角连接板a转动安装有丝杆轴a，燕尾条板a上插接有用于连接水平推板的燕尾槽板a，在燕尾槽板a顶面通过螺栓固定两个同轴且与丝杆轴a螺纹连接的丝母a，丝杆轴a的一端通过连轴器a与伺服电机a的电机轴a连接，伺服电机a安装在直角连接板a上。
12.进一步的，试样放置台b下方设置有与plc控制器电连接的夹持机构，夹持机构包括矩形托板、双出轴伺服电机f，矩形托板通过立板固定在试样放置台b下方的矩形托板，双出轴伺服电机f通过螺栓固定在试样放置台b底面中部，双出轴伺服电机f的电机轴线与水平基板长度方向平行，双出轴伺服电机f的电机轴为丝杆轴f，且两侧丝杆轴f旋向相反各旋有丝母f，丝母f径向两边各焊接连杆，连杆另一端焊接滑套f，滑套f内插滑杠f，每根滑杠f上各插两个滑套f，滑套f通过螺栓固定在试样放置台b底面，双出轴伺服电机f两侧的滑杠f端部均焊接垂直板f，两垂直板f46相对内侧均固定柔性压力传感器。
13.一种木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工装置的使用方法，包括以下步骤：s1、将待加工试样放在试样放置台a上，按动显示plc控制器中加工启动按钮各电控部件进入工作状态，plc控制器依据编程和超高速轮廓测量仪和监控摄像头提供的待加工试样厚度和平面度测量数据及上下辊间距情况，plc控制器控制升降机构a移动使待加工试样厚度的1/2与箱体中上下辊距离1/2重合，plc控制器根据待加工试样厚度情况控制两面砂光加工机构进料端两垂直轴伺服电机d工作使上、下粗砂辊辊面间距刚接触待加工试样上下表面，plc控制器计算出上、下粗砂辊和中砂辊将对待加工试样上下面去除的量来控制两面砂光加工机构出料端两垂直轴伺服电机d工作使丝杆轴d转动相应的圈数和角度以
符合上、下细砂辊辊面间距要求；s2、plc控制器控制两力矩伺服电机b同步工作、使两丝杆轴b转动相同的圈数角度，两燕尾条板a相互靠近移动，两燕尾条板a上的两燕尾槽板a也同步相互靠近，两燕尾槽板a相对方向通过螺栓装有水平推板，两水平推板相对方向通过扎针扎入待加工试样两端部侧面，力矩伺服电机b力矩值增加到编程设定值后plc控制器控制力矩伺服电机b停止工作。
14.s3、plc控制器控制伺服电机e工作，上、下伺服电机e分别通过主动齿轮和惰齿轮及被动齿轮实现上、下两粗砂辊和中砂辊及细砂辊的同步转动同时启动轴流风机工作进行吸尘；s4、plc控制器控制伺服电机a同步工作，两丝杆轴a同步转动、燕尾槽板a上的两水平推板端面密布的扎针扎固着待加工试样，沿上下辊距离1/2处水平面移动，经上、下两粗砂辊和中砂辊及细砂辊的光砂加工最后到达试样放置台b上方，plc控制器控制两伺服电机a停止工作，超高速轮廓测量仪b将试样厚度及其上下面平整度测量数据发送至plc控制器，监控摄像头b将加工过程和完成后影像实时传输至plc控制器。
15.s5、plc控制器控制升降机构b工作使使两垂直板f顶端略高于加工完的试样的上表面，plc控制器控制双出轴伺服电机f工作，丝杆轴f转动使丝母f相互靠近移动，两丝母f连接的垂直板f也同步相互靠近移动直至垂直板f上的柔性压力传感器接触到试样的两端面，当接触压力值达到编程设定值后plc控制器控制双出轴伺服电机f停止工作；s6、plc控制器控制两力矩伺服电机b反向工作使扎在试样两侧的扎针拔出，plc控制器控制双出轴伺服电机f和升降机构b反向工作，砂光加工完的试样被放置在试样放置台b上，plc控制器控制两伺服电机e停止工作，控制相关电控件退回至原启动位置。
16.本发明的有益效果：通过多个燕尾槽滑块传动实现对待加工木材导热系数试样两侧用密布的扎针夹持着经上、下粗、中、细砂光辊加工，试样上下面同时被加工，使试样厚度均匀两面平整度符合要求，试样加工过程和测量均自动化，加工效率和质量得到保障，使木材导热系数测定准确性和重复及可比性得到提高，适于各种厚度木材导热系数试样平整度砂光加工，解决厚度均匀和两面平整度同时加工控制问题，来保证加工效率和质量稳定，达到木材导热系数测定准确和具有重复和可比性目的。
附图说明
17.图1是本发明主视图；图2是图1的俯视图；图3是图1的侧视图；图4是图1的a-a剖视图；图5是图2的b-b剖视放大图；图6是图2的c-c剖视放大图；图7是试样被夹持着砂光加工状态示意图；图8是控制原理图；图中：1水平基板，2立杆，3丝杆轴d，4垂直轴伺服电机d，5丝母d，6轴承座，7细砂
辊，8中砂辊，9粗砂辊，10箱体，11铰链轴，12燕尾条板a，13试样放置台a，14法兰盘c，15伺服电机c，16电动缸c，17伸缩端c，18连接板c，19托架，20燕尾条板b，21丝杆轴b，22燕尾间隙调节板b，23调节螺钉b，24燕尾槽板b，25直角连接板b，26直角连接板a，27伺服电机a，28电机轴a，29连轴器a，30超高速轮廓测量仪a，31丝母a，32丝杆轴a，33燕尾槽板a，34三角加强筋，35顶板，36天圆地方管，37轴流风机，38弯头，39双出轴伺服电机f，40丝杆轴f，41试样放置台b，42丝母f，43滑套f，44滑杠f，45柔性压力传感器，46垂直板f，47超高速轮廓测量仪b，48垂直板b，49上下辊距离1/2处水平面b，50显示plc控制器，51三角架，52立板，53矩形托板，54法兰盘g，55伸缩端g，56电动缸g，57伺服电机g，58水平推板，59扎针，60待加工试样，61丝杆加工退刀槽b，62监控摄像头a，63力矩伺服电机b，64孔，65监控摄像头b，66伺服电机e，67粗砂轴，68中砂轴，69凸台法兰盘，70联轴器b，71轴e，72主动齿轮，73惰轮轴，74惰齿轮，75被动齿轮，76细砂轴，77键，78轴承，79连杆，80丝母b。
具体实施方式
18.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
19.一种木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工装置，包括水平基板，水平基板的上方通过托架安装有两个平行设置的y轴线性模组，托架在两个y轴线性模组的中部相对均安装有超高速轮廓测量仪和监控摄像头，每个y轴线性模组设有相向或背向移动的两个位移部，两个y轴线性模组之间利用位移部连接有两个平行设置的x轴线性模组，两个x轴线性模组的位移部均安装有位于两x轴线性模组之间且正对设置的水平推板，两水平推板的正对面上安装有密布的扎针，水平基板的中部在两个x轴线性模组之间安装有两面砂光加工机构，水平基板对应两面砂光加工机构的进料端设置有由升降机构a驱动的试样放置台a，对应两面砂光加工机构的出料端设置有由升降机构b驱动的试样放置台b，其中试样放置台b上还设有试样夹持装置。
20.如图1所示，水平基板1为长方形，可放置在水平地面或工作台上，在水平基板1中部左右两边通过螺栓各固定两对称垂直轴伺服电机d4，垂直丝杆轴d3为伺服电机d4的轴，丝杆轴d3上部和下部丝杆旋向相反，各旋有对应旋向的丝母d5，上部和下部同高度的左右两个丝母d5通过铰链轴11共同连接一个箱体10。
21.同高度的两箱体10中部连有中砂轴68，中砂轴68上装中砂辊8，中砂轴68轴向两边通过键77各装主动齿轮72。中砂轴68一端装轴承78，轴承78外圈装轴承座6，轴承座6通过螺栓固定在一边箱体10的外侧，中砂轴68另一端装联轴器b70，联轴器b70的另一端装轴e71，轴e71为伺服电机e66的轴，伺服电机e66通过螺栓固定在凸台法兰盘69上，凸台法兰盘69通过螺栓固定在箱体10的外侧。主动齿轮72左右两边各啮合惰齿轮74，惰齿轮74通过键77装在惰轮轴73中部，惰轮轴73轴向两端各装轴承78，两轴承78外圈分别装轴承座6，轴承座6通过螺栓分别固定在箱体10外侧。左右两边惰齿轮74分别啮合被动齿轮75。
22.左边被动齿轮75通过键77固定在粗砂轴67轴向两边，粗砂轴67中部装粗砂辊9，粗砂轴67两端各装轴承78，两轴承78外圈分别装轴承座6，轴承座6通过螺栓分别固定在箱体10外侧。
23.右边被动齿轮75通过键77固定在细砂轴76轴向两边，细砂轴76中部装细砂辊7，细砂轴76两端各装轴承78，两轴承78外圈分别装轴承座6，轴承座6通过螺栓分别固定在箱体
10外侧。
24.上、下两个粗砂辊9轴中心线相互平行在同一垂直面内，上、下两个中砂辊8轴中心线相互平行在同一垂直面内，上、下两个细砂辊7轴中心线相互平行在同一垂直面内，同一高度的粗砂辊9、中砂辊8、细砂辊7的轴中心线相互平行且在同一水平面内，各辊的外径相同。
25.在水平基板1中部左右两边通过螺栓各固定两对称垂直立杆2，立杆2顶部通过三角加强筋焊接顶板35。四根垂直丝杆轴d3顶端分别插在顶板35四角设置的孔64内。顶板35中部开有矩形孔，在矩形孔四周通过螺栓固定天圆地方管36，天圆地方管36顶部装轴流风机37，轴流风机37顶部装弯头38，弯头38接除尘管道。
26.升降机构a包括在左立杆2与水平基板1左端的中部通过螺栓装垂直电动缸c16，伺服电机c15为电动缸c16提供动力。伸缩端c17顶部固定法兰盘c14，法兰盘c14顶部通过螺栓固定试样放置台a13。试样放置台a13的幅面小于待加工试样60的幅面。
27.升降机构b包括在右立杆2与水平基板1右端的中部通过螺栓装垂直电动缸g56，伺服电机g57为电动缸g56提供动力。伸缩端g55顶部固定法兰盘g54，法兰盘g54顶部通过螺栓固定矩形托板53，矩形托板53四角各焊接立板52，立板52顶端固定试样放置台b41，试样放置台b41的幅面小于木材导热系数试样的幅面，在试样放置台b41下表面中部通过螺栓固定双出轴伺服电机f39，双出轴伺服电机f39的轴中心线与水平基板1长度方向平行，双出轴伺服电机f39的轴为丝杆轴f40，双出轴伺服电机f39两端丝杆轴f40旋向相反各旋有丝母f42，丝母f42径向两边各焊接连杆79，连杆79另一端焊接滑套f43，滑套f43内插滑杠f44，每根滑杠f44上各插两件滑套f43，滑套f43通过螺栓固定在试样放置台b41下表面，双出轴伺服电机f39左右两边各有如此设置的两根滑杠f44，其中左边两根滑杠f44的左端部和右边两根滑杠f44的右端部各焊接一垂直板f46，两垂直板f46相对内侧各固定柔性压力传感器45。
28.y轴线性模组包括沿y轴方向固定在两个托架上的两个燕尾条板b，燕尾条板b上滑动连接有燕尾槽板b，两个燕尾条板b之间贯穿安装有由力矩伺服电机b驱动的丝杆轴b，丝杆轴b中部设有丝杆加工退刀槽b，退刀槽b两边丝杆旋向相反，各旋有与其旋向相同的丝母b，丝母b通过螺栓固定在燕尾槽板b的底面。x轴线性模组包括燕尾条板a，燕尾条板a设置在两个y轴线性模组之间且固定连接在旋向相同丝母b的两个燕尾槽板b之间，燕尾条板a的两端通过直角连接板a转动安装有丝杆轴a，燕尾条板a上插接有用于连接水平推板的燕尾槽板a，在燕尾槽板a顶面通过螺栓固定两个同轴且与丝杆轴a螺纹连接的丝母a，丝杆轴a的一端通过连轴器a与伺服电机a的电机轴a连接，伺服电机a安装在直角连接板a上。
29.在水平基板1两端上表面通过螺栓各固定两托架19，每端两托架19上通过螺栓各固定一燕尾条板b20，燕尾条板b20上装丝杆轴b21，丝杆轴b21为力矩伺服电机b63的轴，力矩伺服电机b63通过螺栓固定在燕尾条板b20的端部外，丝杆轴b21穿过燕尾条板b20端部的孔插在燕尾条板b20另一端面的孔内。丝杆轴b21中部设有丝杆加工退刀槽b61，退刀槽b61两边丝杆旋向相反，各旋有与其旋向相同的丝母b80，丝母b80通过螺栓固定在燕尾槽板b24的下表面，燕尾槽板b24插在燕尾条板b20上，通过调节螺钉b23可移动燕尾间隙调节板b22来调整燕尾槽板b24与燕尾条板b20之间的移动间隙。
30.左、右燕尾条板b20相互平行且在同一高度平面内，左、右两个旋向相同丝母b80的上方燕尾槽板b24上通过直角连接板b25和螺栓固定燕尾条板a12，在两燕尾条板a12上分别
插燕尾槽板a33，在燕尾槽板a33顶部通过螺栓固定两个同轴丝母a31，两丝母a31内旋丝杆轴a32，丝杆轴a32左端插在直角连接板a26的孔内，丝杆轴a32右端固定连轴器a29，连轴器a29另一端固定电机轴a28，伺服电机a27通过螺栓固定在直角连接板a26上，两直角连接板a26通过螺栓固定在燕尾条板a12两端的上表面，在两燕尾槽板a33相对内侧各固定水平推板58，水平推板58最小厚度不大于1cm，两水平推板58相对面方向端部都设有密布扎针59，扎针59用于夹持固定待加工试样60，水平推板58厚度可有多种规格其每种规格厚度小于被夹持木材导热系数试样的厚度，其中水平推板58最小规格厚度不大于1cm。
31.两燕尾条板b20轴向与细砂辊7、中砂辊8、粗砂辊9的轴中心线平行，两燕尾条板b20轴向与两燕尾条板a12轴向垂直，燕尾条板a12轴向位于上粗砂辊9和下粗砂辊9之间、粗砂辊9轴向端面与箱体10侧面1/2距离处。见附图3。上、下辊距离1/2处水平面b49与水平推板58厚度的1/2水平面重合。
32.在两燕尾条板b20相对中部通过螺栓各固定垂直板d，在左垂直板d上通过螺栓装超高速轮廓测量仪a30和监控摄像头a62，在右垂直板d上通过螺栓装超高速轮廓测量仪b47和监控摄像头b65，超高速轮廓测量仪a30和b47位于两燕尾条板a12之间距离1/2处并通过上下辊距离1/2处水平面49。
33.两个伺服电机ａ27、两个力矩伺服电机b63、伺服电机c15、四个伺服电机d4、两个伺服电机e66、伺服电机f39、伺服电机g57、监控摄像头a62、b65、超高速轮廓测量仪a30、b47、轴流风机37、柔性压力传感器45的电控导线与显示plc控制器50有线或无线连接，对plc控制器50输入控制程序和图像分析软件及自学习自适应程序。
34.本发明的使用方法：按动显示plc控制器50中加工启动按钮各电控部件进入工作状态，将待加工试样60放在试样放置台a13上，待加工试样60幅面尺寸一般为300mm
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300mm，厚度不小于1cm。plc控制器50依据编程和超高速轮廓测量仪a30、b47和监控摄像头a62、b65提供的待加工试样60厚度和平面度测量数据及上下辊间距情况，plc控制器50控制伺服电机c15工作伸缩端c17向上或向下移动使待加工试样60厚度的1/2水平面a与上下辊距离1/2处水平面b49重合，plc控制器50根据待加工试样60厚度情况控制水平基板1左边两垂直轴伺服电机d4工作使上、下粗砂辊9辊面间距刚接触待加工试样60上下表面，plc控制器50计算出上、下粗砂辊9和中砂辊8将对待加工试样60上下面去除的量来控制水平基板1右边两垂直轴伺服电机d4工作使丝杆轴d3转动相应的圈数和角度以符合上、下细砂辊7辊面间距要求。即上下粗砂辊9辊面间距大、上下中砂辊8辊面间距适中、上下细砂辊7辊面间距小。之后plc控制器50控制左、右两力矩伺服电机b63同步工作、使两丝杆轴b21转动相同的圈数角度，两燕尾条板a12相互靠近移动，两燕尾条板a12上的两燕尾槽板ａ33也同步相互靠近，两燕尾槽板ａ33相对方向通过螺栓都装有水平推板58，两水平推板58相对方向端部都设有密布的扎针59，当扎针59扎入待加工试样60两端部侧面时左、右任何一个力矩伺服电机b63力矩值增加到编程设定值后plc控制器50控制两力矩伺服电机b63停止工作，见附图2。plc控制器50控制两伺服电机e66工作，上、下伺服电机e66分别通过主动齿轮72和惰齿轮74及被动齿轮75等部件实现上、下两粗砂辊9和中砂辊8及细砂辊7的同步转动。plc控制器50控制轴流风机37工作进行吸尘。plc控制器50控制两伺服电机a27同步工作，两丝杆轴a32同步转动、两燕尾槽板a33上的两水平推板58端面密布的扎针59扎固着待加工试样60的两侧，沿上下辊距离1/2处水平面b49移动，经上、下两粗砂辊9和中砂辊8及细砂辊7的光
砂加工最后到达试样放置台b41上方，plc控制器50控制两伺服电机a27停止工作，超高速轮廓测量仪b47将试样60厚度及其上下面平整度测量数据发送至plc控制器50。监控摄像头b65将加工过程和完成后影像实时传输至plc控制器50以备查验。plc控制器50控制伺服电机g57工作使伸缩端g55伸长一段距离使两垂直板f46顶端略高于加工完的试样60的上表面，plc控制器50控制双出轴伺服电机f39工作，丝杆轴f40转动使左、右丝母f42相互靠近移动，两丝母f42连接的左、右垂直板f46也同步相互靠近移动直至垂直板f46上的柔性压力传感器45接触到试样60的左右两端面，当接触压力值达到编程设定值后plc控制器50控制双出轴伺服电机f39停止工作。plc控制器50控制两力矩伺服电机b63反向工作使扎在试样60两侧的扎针59拔出，plc控制器50控制双出轴伺服电机f39和伺服电机g57反向工作，砂光加工完的试样60被放置在试样放置台b41上，plc控制器50控制两伺服电机e66停止工作，控制相关电控件退回至原启动位置。显示plc控制器50显示并发出试样60厚度和两面平整度值的提示音。
35.该装置及方法实现了木材导热系数试样厚度两面同时砂光加工及测量，提升了自动化，加工效率和质量得到保障，使木材导热系数测定准确性和重复及可比性得到提高。适于各种厚度木材导热系数试样平整度砂光加工。
36.当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。