淺析電動(dòng)工具的除塵技術(shù)

薛超志 嚴(yán)冬明 許相雯

摘 要：基于電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域的國內(nèi)外專利，經(jīng)過專利分析與總結(jié)，得到電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域的技術(shù)分支，并對(duì)其中的吸含塵空氣除塵技術(shù)的發(fā)展做了比較深入的研究，包括對(duì)過濾器和集塵部的改進(jìn)，在技術(shù)分支的基礎(chǔ)上，對(duì)電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域的專利主要申請(qǐng)人進(jìn)行了研究，尤其是對(duì)有關(guān)電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析與總結(jié)，得出目前對(duì)電動(dòng)工具除塵技術(shù)的改進(jìn)一直局限于傳統(tǒng)的除塵技術(shù)，改進(jìn)點(diǎn)比較小，發(fā)展新的除塵技術(shù)尚有空間與可能。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)工具；除塵；專利；申請(qǐng)人

在使用電動(dòng)工具比如錘鉆或沖擊鉆進(jìn)行作業(yè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，這些粉塵彌漫在空氣中，嚴(yán)重影響人體健康和周圍環(huán)境，為了改善這一狀況，多數(shù)電動(dòng)工具生產(chǎn)商對(duì)電動(dòng)工具增加了除塵功能?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，技術(shù)創(chuàng)新可以使企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)先機(jī)，立于不敗之地。發(fā)展至今，雖然電動(dòng)工具的除塵技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是電動(dòng)工具生產(chǎn)商對(duì)其的改進(jìn)仍然沒有終止。對(duì)于全球眾多的電動(dòng)工具生產(chǎn)商來說，知曉電動(dòng)工具除塵技術(shù)的發(fā)展是重要的，這有助于他們對(duì)電動(dòng)工具的除塵技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性的研究與改進(jìn)。

1 技術(shù)的分支

SIPOABS數(shù)據(jù)庫和DWPI數(shù)據(jù)庫是兩大專利數(shù)據(jù)庫，其中收錄的專利比較全面。文章借助S系統(tǒng)檢索平臺(tái)，重點(diǎn)分析了SIPOABS數(shù)據(jù)庫和DWPI數(shù)據(jù)庫中收錄的關(guān)于電動(dòng)工具除塵技術(shù)的專利，并得出，在電動(dòng)工具領(lǐng)域，主要有以下幾種除塵技術(shù)：（1）借助安裝在電動(dòng)工具上的吸塵部件或外接吸塵裝置對(duì)工作區(qū)的粉塵進(jìn)行吸塵、集塵，從而實(shí)現(xiàn)除塵目的。（2）僅在電動(dòng)工具的工作頭上設(shè)置防塵罩或者防塵套等裝置，能夠起到防塵效果，比如在1990年公開的DD278079。（3）用液體沖洗含塵空氣，比如在1989年公開的US4854393。（4）對(duì)產(chǎn)生粉塵的工作區(qū)域吹風(fēng)，可以將粉塵吹散，一定程度上實(shí)現(xiàn)了除塵，比如2011年在中國申請(qǐng)的專利CN201120218139。從圖1中可以看出，主要的除塵技術(shù)是吸塵，其原理是過濾掉含塵空氣中的粉塵以實(shí)現(xiàn)除塵目的，除塵比較徹底，可以將粉塵帶來的危害降至微乎其微，對(duì)吸塵的技術(shù)改進(jìn)主要在于結(jié)構(gòu)、空間的優(yōu)化；用液體沖洗含塵空氣這種除塵方式的除塵效果相對(duì)較差，且液體容易污染環(huán)境，可應(yīng)用于環(huán)境較差的場(chǎng)所；通過設(shè)置防塵罩除塵操作簡單，至于吹風(fēng)除塵則比較少見，其效果一般，但設(shè)計(jì)比較新穎。

圖1 電動(dòng)工具的除塵技術(shù)重點(diǎn)分支

采用吸含塵空氣除塵技術(shù)的集塵裝置主要包括外接吸塵器的集塵裝置、獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集塵裝置、借助電動(dòng)工具的電機(jī)風(fēng)道的集塵裝置。外接吸塵器的集塵裝置優(yōu)點(diǎn)在于借助外接吸塵器的強(qiáng)大吸力，集塵效果好，缺點(diǎn)是需要借助額外的吸塵器，操作不便，使用場(chǎng)所有所限制；獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動(dòng)的集塵裝置不需要外接吸塵器，有獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行粉塵的分離與收集，集塵效果較好，不足之處在于，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，機(jī)器比較笨重，由于具有獨(dú)立的電機(jī)，增加了電能消耗；借助電動(dòng)工具的電機(jī)風(fēng)道的集塵裝置，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，機(jī)器整體較輕，電動(dòng)工具僅靠一個(gè)電機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)作業(yè)和集塵，但由于集塵系統(tǒng)離電機(jī)風(fēng)道較遠(yuǎn)，實(shí)際除塵效果并不理想[1]。

2 吸含塵空氣除塵技術(shù)的發(fā)展

與其他幾種除塵技術(shù)相比，吸含塵空氣除塵的技術(shù)相對(duì)成熟，發(fā)展也比較早。1972年7月6日，申請(qǐng)人HIRDES R提交了申請(qǐng)?zhí)枮镈E2233125的專利申請(qǐng)，并于1973年6月公開，該專利的除塵技術(shù)是[2]：通過集塵罩覆蓋鉆頭工作區(qū)域，該集塵罩通過吸管與安裝于電動(dòng)鉆上的除塵器連接，除塵器中的風(fēng)扇由鉆頭驅(qū)動(dòng)。由此可見早期的除塵技術(shù)已經(jīng)比較成熟，發(fā)展至今，該除塵技術(shù)的改進(jìn)點(diǎn)主要在于優(yōu)化結(jié)構(gòu)、節(jié)約成本、簡化操作等方面。

在除塵過程中，為了防止灰塵進(jìn)入其不被允許進(jìn)入的電動(dòng)工具內(nèi)部，技術(shù)人員增加了過濾器，比如專利US4192390、US5467835，它們均公開了沖擊鉆機(jī)，并且在沖擊鉆機(jī)上都集成有吸塵裝置，其中，US5467835公開的沖擊鉆機(jī)可將產(chǎn)生的鉆塵吸入一個(gè)單獨(dú)的可拆地安裝在一個(gè)殼體上的塵盒中，在通向吸風(fēng)機(jī)的吸口前面設(shè)有一個(gè)折疊式過濾器，在該過濾器上在通過吸入空氣時(shí)鉆塵被分離即聚集在塵盒中，以使相對(duì)干凈的空氣進(jìn)入吸風(fēng)機(jī)，有效地起到了防塵的效果，并且塵盒可從殼體上取下及通過塵盒的入口倒出鉆塵，然而這種除塵裝置的過濾器不易更換，面對(duì)這種問題，技術(shù)人員提出了解決辦法，即在塵盒上設(shè)置一個(gè)可拆卸的蓋，并在蓋中安裝折疊式過濾器，簡化了過濾器的更換。隨著時(shí)間的推移，除塵技術(shù)也在不斷發(fā)展，在簡化了過濾器的更換的基礎(chǔ)上，牧田株式會(huì)社繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，通過設(shè)置兩層過濾器，或者在過濾器的背面設(shè)置另一風(fēng)扇，防止灰塵聚集在過濾器上，從而延長了過濾器的更換周期。

針對(duì)設(shè)于鉆頭工作區(qū)域的集塵罩的改進(jìn)也沒有間斷，比如為了可以清楚了解鉆頭鉆進(jìn)的深度，在集塵罩上設(shè)置深度裝置，為了便于觀察鉆頭的鉆進(jìn)情況，將集塵罩設(shè)置為透明，其中牧田針對(duì)安裝于鉆頭的集塵罩體可能使工具鉆頭的目視確認(rèn)性降低，提出了一種集塵裝置，所述集塵裝置具有集塵部，該集塵部在前端具有粉塵吸引口，并且該集塵部的外廓形狀繞所述工具鉆頭的長軸形成為不均勻的形狀，所述集塵裝置還具有集塵軟管，該集塵軟管與所述集塵部連接，將粉塵朝下游側(cè)移送，所述集塵部的前端形成為如下的傾斜形狀，即在隔著所述工具鉆頭的、與所述集塵軟管連接的連接部側(cè)和與所述連接部側(cè)相反的相反側(cè)，所述連接部側(cè)遠(yuǎn)離所述鉆頭前端，所述相反側(cè)接近所述鉆頭前端，如此設(shè)置可以提高工具鉆頭或作業(yè)區(qū)域的可視性。

3 主要申請(qǐng)人分析

主要申請(qǐng)人的專利技術(shù)在一定程度上代表了電動(dòng)工具除塵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，因此對(duì)主要申請(qǐng)人的分析是必要的。HILT、百得、博世、牧田等國際知名電動(dòng)工具制造商長期以來一直在進(jìn)行沖擊電鉆或電錘粉塵分離與收集的研究，形成各具特點(diǎn)的粉塵分離與收集裝置。從圖2可以看出，日本的株式會(huì)社牧田、德國的羅伯特·博世有限公司以及列支敦士登的HILT在電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，美國的百得與日本的日立也有著較強(qiáng)的實(shí)力，中國企業(yè)在電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域相對(duì)較弱。

圖2 電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域的主要申請(qǐng)人

羅布特·博世有限公司（BOSCH）創(chuàng)始于1886年，是全球領(lǐng)先的電動(dòng)工具及附件生產(chǎn)商。博世公司早在1975年就已經(jīng)申請(qǐng)了電動(dòng)工具除塵方面的專利DE2548100，該專利采用的吸塵技術(shù)，具體是在電動(dòng)工具的刀頭附近設(shè)置吸氣管道，將粉塵吸入外設(shè)的吸氣泵中；在1991年申請(qǐng)的專利DE4142497A對(duì)吸塵技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，不再依靠外設(shè)的吸塵裝置，對(duì)電動(dòng)工具進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，使得電動(dòng)工具與吸塵裝置集成一體，創(chuàng)新點(diǎn)在于將電動(dòng)工具自身的風(fēng)扇設(shè)計(jì)成集塵裝置的重要組成部分；博世公司在1998年公開的專利DE19653330中請(qǐng)求保護(hù)一種可提供更強(qiáng)吸塵能力的電動(dòng)工具集塵裝置，該集塵裝置的吸塵風(fēng)扇連接于電動(dòng)工具的馬達(dá)輸出軸上，通過該吸塵風(fēng)扇以及吸塵通道將鉆頭工作區(qū)域產(chǎn)生的粉塵吸入集塵部，該集塵裝置的創(chuàng)新點(diǎn)在于該吸塵通道是鉆頭軸線方向的空腔，如此設(shè)計(jì)省略了額外的集塵軟管，簡化了結(jié)構(gòu)，節(jié)省了空間；然而上述電動(dòng)工具除塵裝置均需要設(shè)置風(fēng)扇，增加了電能的消耗，基于此，博世公司提供了一種用于電動(dòng)工具的集塵器，該集塵器包括用于收集電動(dòng)工具在加工工件時(shí)產(chǎn)生的粉塵的容器，該容器具有開口部，在開口部下方設(shè)置集塵袋，如此設(shè)計(jì)確實(shí)可以節(jié)省電力、簡化結(jié)構(gòu)，但是不可避免地增加了工作頭的重量，不利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

牧田株式會(huì)社（MAKITA）創(chuàng)立于1915年，是電動(dòng)工具的主要制造商之一。在電動(dòng)工具的除塵領(lǐng)域，牧田的專利布局較晚，但是近幾年發(fā)展迅速，主要采用吸塵/集塵的技術(shù)，創(chuàng)新點(diǎn)在于過濾裝置的優(yōu)化、去除粉塵的靜電、集塵部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化等。

專利JP2011-189484通過在蓋體上安裝主過濾器和粗過濾器延長了過濾裝置的使用壽命，提高了過濾裝置清洗的便利性[3]；JP2013-35092在集塵裝置上設(shè)置接地部件，從而可以釋放粉塵所攜帶的靜電。

針對(duì)發(fā)明專利JP10-217065所公開的吸塵裝置在進(jìn)行握柄作業(yè)時(shí)具有操作不便的弊端，牧田株式會(huì)社保護(hù)了一種電動(dòng)工具，該電動(dòng)工具具有：吸塵部，其覆蓋工具頭的前端，并且吸入由工具頭進(jìn)行的加工作業(yè)生成的粉塵；粉塵輸送通路，其配置在作業(yè)工具主體的內(nèi)部，并對(duì)吸入吸塵部中的粉塵進(jìn)行輸送；粉塵排出口，其將沿粉塵輸送通路內(nèi)輸送的粉塵向外部排出，粉塵排出口隔著電動(dòng)機(jī)配置在工具頭的相反一側(cè)，在隔著電動(dòng)機(jī)在工具頭的相反一側(cè)設(shè)置有粉塵排出口的情況下，可以在手柄的附近配置該粉塵排出口，結(jié)果，通過將與該粉塵排出口連接的集塵軟管設(shè)置在手邊附近，可以解決握柄作業(yè)時(shí)的操作不便的問題。

牧田株式會(huì)社在最新被公開的專利CN103817658（公開日：2014年5月28日）中指出[4]：日本特開2012-1678號(hào)公報(bào)中記載了如下集塵裝置，即保持集塵軟管的軟管保持件安裝于能夠相對(duì)于打擊工具的工具主體進(jìn)行安裝的側(cè)手柄，具體而言，構(gòu)成為為了將把手部的兩個(gè)延伸突出端部固定于工具主體而緊固螺栓，由此將軟管保持件安裝于側(cè)手柄，然而，在日本特開2012-16789號(hào)公報(bào)所記載的集塵裝置中，作業(yè)者需要在把持軟管保持件和把手部的狀態(tài)下緊固螺栓，所以對(duì)于軟管保持件的安裝技術(shù)還有改進(jìn)的余地；為了解決上述問題，牧田對(duì)輔助手柄做了改進(jìn)，將螺栓安裝替換為卡合安裝。

通過對(duì)HILT、百得、博世、牧田等國際知名電動(dòng)工具制造商所申請(qǐng)的與除塵相關(guān)的專利進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)目前對(duì)電動(dòng)工具除塵技術(shù)的改進(jìn)一直局限于傳統(tǒng)的除塵技術(shù)，改進(jìn)點(diǎn)比較小，因此發(fā)展新的除塵技術(shù)尚有空間與可能。

4 結(jié)束語

電動(dòng)工具的傳統(tǒng)除塵技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是對(duì)于具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化尚有發(fā)展空間。文章通過對(duì)電動(dòng)工具除塵領(lǐng)域的專利技術(shù)進(jìn)行分析，為國內(nèi)相關(guān)企業(yè)提供參考，便于國內(nèi)企業(yè)了解除塵方面的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，國內(nèi)企業(yè)可以在此基礎(chǔ)上尋找研究起點(diǎn)，避免重復(fù)勞動(dòng)和浪費(fèi)投資。在申請(qǐng)人方面，在該領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)的申請(qǐng)人落后于其他國家，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大研發(fā)力度，從而取得市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。

參考文獻(xiàn)

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[2]HIRDES R.Dust evacuator for an electric drill-contg an aspirator attached to drill：DE，2233125[P].19730614.

[3]KAKIUCHI Y， KAKIUTI YA等.Dust collecting device for electric tool：JP，2011189484[P].20110921.

[4]竹內(nèi)一，古澤正規(guī)，等.集塵裝置以及具備集塵裝置的作業(yè)工具：CN，103817658[P].20140528.

作者簡介：薛超志（1985-），男，山東泰安，國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，實(shí)習(xí)研究員，碩士，研究方向?yàn)殡妱?dòng)工具。