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作者:洪永杰(2005-03-20);推薦:徐業良(2005-03-22)

可攜式電磁驅動衝擊性手工具專利檢索策略與初步檢索結果

1.     可攜式電磁驅動衝擊性手工具專利檢索背景

傳統可攜式衝擊型手工具(如充電式衝擊起子機,圖1)常用於如汽機車輪胎螺帽之旋緊與拆卸動作。其操作原理如圖2,利用電動馬達驅動轉動構件(hammer)向螺絲之旋緊或鬆開方向旋轉,當旋轉180°後hammer敲擊chuck產生衝擊扭力,藉以帶動連接於chuck前方之套筒板手進行鎖付或解鬆螺帽,同時開始減速,結束減速後因彈簧扭力作用而彈回後,再度開始向旋緊或鬆開方向旋轉,如此反覆作動。此種手工具由於hammer反覆敲擊chuck會產生極大之噪音(最大值98.8dBA),容易導致工作人員感到身心上不悅。

1. 充電式衝擊起子機【瑞吉達 RI1201型】

2. 衝擊型手工具工作原理

針對噪音產生的問題,日本Matsushita Electric Works松下電工公司提出了兩篇利用電磁驅動產生衝擊扭力而不產生噪音的專利,分別為US6,695,070號與US2004/0238191號。US6,695,070號專利(如圖3)揭示了一種可攜式動力手工具,係利用永久磁鐵(permanent magnet)型步進電動馬達造成旋轉的運動,來達成驅動相關機械工具(如螺絲起子、板手等)US2004/0238191號專利(如圖4)同樣揭示了一種可攜式動力手工具。此篇專利之工作原理與衝擊扭力產生方式與US6,695,070號專利相似,不同處為hammerchuck的構型分別為十字型與夾爪型。

3. US6,695,070號專利

4. US2004/0238191號專利

Hitachi, Ltd.(日立製造所)公司則提出了一種可攜式動力手工具(US6,705,408號專利,圖5),係利用線性馬達造成往復式的運動來達成驅動相關機械工具(如鋸子、鎚子、鑿子等)。

5. US6,705,408號專利

針對上述3篇專利進行詳細解讀後,將其專利技術關鍵詞彙、國際專利技術分類碼、及其技術特徵整理成表1,並由此資訊進一步訂定專利檢索策略。

1. 現有三篇專利資訊整理

          專利號

專利文獻資訊

US6,695,070

US2004/0238191

US6,705,408

專利名稱

Magnetic impact device and method for magnetically generating impact motion

Magnetic impact tool

Power tool with a linear motor

專利所屬國別

日本

日本

日本

專利權人

Matsushita Electric Works

Matsushita Electric Works

Hitachi

國際專利技術分類碼

B25D 13/00

B25D 09/00

B25D 13/00

國際專利技術分類碼涵義

電磁驅動的輕便衝擊工具

液壓傳動輕便衝擊工具

電磁驅動的輕便衝擊工具

技術特徵

一永久磁鐵型步進電動馬達以軸連接至hammer元件,當馬達旋轉時帶動hammer旋轉,同時利用磁鐵間之吸引(互斥)力牽引chuck元件轉動。利用hammer chuck間夾角變化產生磁扭力。

一永久磁鐵型步進電動馬達以軸連接至hammer元件,當馬達旋轉時帶動hammer旋轉,同時利用磁鐵間之吸引(互斥)力牽引chuck元件轉動。利用hammer chuck間夾角變化產生磁扭力。

利用一永久磁鐵環,藉由接近或遠離hammer,來調整衝擊扭力值。

由活動元件、磁極齒、繞線所構成的線性馬達,利用預定的控制電路激磁繞線使上、下磁極齒產生不同極性,造成活動元件相對地往復移動而產生衝擊運動。

關鍵字

magnetic, magnet, impact, hammer, chuck

magnetic, magnet, impact, hammer, chuck

magnetic, impact, linear motor

2.     可攜式電磁驅動衝擊性手工具專利檢索策略

本計畫之目的在於針對可攜式電磁驅動衝擊型手工具之專利現況與技術手段進行專利檢索與專利地圖製作。在進行專利分析之前,必須先確定欲進行搜尋的主題、地區、與資料庫等必要的背景資訊,方能正確蒐集到所需要的專利資料。

本計畫專利檢索的地區定為日本、美國等二個地區之專利資料。選擇日本地區的理由係因日本專利採早期公開制,專利資料於申請日起十八個月後便早期公開,且由於日本的手工具技術本就居全球領先地位,因此專利技術之揭露最新、最快速。選擇美國專利資料庫的理由係因重視全球市場的企業,在規劃其專利佈局時,皆會投入技術較為先進、市場需求性高的美國地區,因此美國專利資料庫收納全球最重要、完整的專利資料。藉由上述二個地區專利資料的檢索與研究,可使本計畫之專利分析成果同時掌握廣度與深度、即時性、與發展性。

由表1中三篇專利所呈現的資訊可以發現,其國際專類技術分類碼(IPC)四階分類分別隸屬於B25D09/00B25D13/00,此兩分類碼分別代表利用電磁驅動與液壓傳動。由於IPC四階分類碼的定義過於狹窄,因此將其往上推ㄧ階,亦即利用IPC三階分類來觀察衝擊型手工具的技術分類架構,整個衝擊工具IPC分類碼架構如圖6所示。同時IPC四階分類碼(B25D17/00)亦將衝擊型手工具的各部零組件分類做了一詳細定義。

在初次的專利檢索中,將鎖定B25DIPC分類碼來作為檢索策略,以求檢索出專利的涵蓋廣度具完整性。同時由表1中可呈現的另一個資訊為專利技術關鍵字,在此三篇專利中,對於牽涉到磁性驅動的部份皆會用到magneticmagnet此二字,若是具有衝擊扭力功能的產生,則會出現impact此字。因此在初次的專利檢索中,將技術關鍵字magnetic納入,為避免詞性變化造成檢索上的疏漏,特別使用萬用字元($)加在查詢關鍵字串的右側來擴大搜尋範圍,如“magnet$”“electromagnet$”,完整的專利檢索策略整理為表2與表3

6. 衝擊工具IPC分類架構

2. 可攜式電磁驅動衝擊型手工具美國專利檢索背景設定

搜尋公司

不限

搜尋地區

美國

搜尋年份

不限

搜尋欄位

專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)、專利範圍(Claims)、國際專利分類碼(IPC)

國際專利分類

B25D09B25D11B25D13B25D15B25D16B25D17

搜尋語言

英文

資料庫名稱

USPTO專利資料庫

關鍵字

magnet$electromagnet$

檢索語法

(ICL/B25D009$ OR B25D011$ OR B25D013$ OR B25D015$ OR B25D016$ OR B25D017$) AND ((ABST/magnet$) OR (TTL/magnet$) OR (ACLM/magnet$) OR (ABST/electromagnet$) OR (TTL/electromagnet$) OR (ACLM/electromagnet$))

3. 可攜式電磁驅動衝擊型手工具日本專利檢索背景設定

搜尋公司

不限

搜尋地區

日本

搜尋年份

不限

搜尋欄位

專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)、國際專利分類碼(IPC)

國際專利分類

B25D09B25D11B25D13B25D15B25D16B25D17

搜尋語言

英文

資料庫名稱

ESP@CENET世界專利資料庫

關鍵字

magnet$electromagnet$

檢索語法

(ICL/B25D009$ OR B25D011$ OR B25D013$ OR B25D015$ OR B25D016$ OR B25D017$) AND ((ABST/magnet$) OR (TTL/magnet$) OR (ABST/electromagnet$) OR (TTL/electromagnet$))

3.     可攜式電磁驅動衝擊性手工具專利檢索結果

利用上述檢索語法輸入適當欄位之後,可以將資料庫內包含關鍵字的專利資料搜尋出來,此時所得到之檢索結果,稱作專利檢索的初級資料。初級資料的數量相當多,因為只要是在專利名稱或內容之中有包含關鍵字的資料都會被搜尋出來,但其中大部分專利可能與本計畫之實施內容毫無關係,故還必須將初級資料加以篩選整理,以便在初級資料中過濾出與電磁驅動衝擊性手工具有關,或是能為此計劃進行帶來幫助的專利資料。由初級資料產生次級資料的過程,必須依賴研究人員來進行評估篩選。表4為專利檢索初級資料與經過篩選後的次級資料的數量統計。

4. 可攜式電磁驅動衝擊型手工具專利檢索結果

專利

初級資料

次級資料

美國公告專利

21

5

美國公開專利

15

4

日本公開特許專利

19

8

如表4,初步檢索出來的專利數量美國專利有36篇、日本專利有19篇,經人工逐篇閱讀篩選,刪除包含非利用磁場達成衝擊動作或功效、傳統衝擊式釘槍手工具、僅敘述個體零部件改良技術(如安全裝置)等相關專利後,次級資料專利數量並不多,美國專利有9篇,日本專利有8篇。

為提高專利檢索之檢全率,同時考量到其他類型之輕便型手工具或器械的技術手段有參考之價值與通用性,本研究於二次檢索時利用傳統衝擊式電動手工具的IPC三階分類(B25B,圖7)與關鍵字“magnet$” electromagnet$””impact$”交集的方式來擴大檢索範圍,並配合人工細部專利評選以求達成較高的檢準率,表56為二次專利檢索策略。

7. 用於旋緊或鬆開工件之工具IPC分類架構

5. 可攜式電磁驅動衝擊型手工具美國專利二次檢索背景設定

搜尋公司

不限

搜尋地區

美國

搜尋年份

不限

搜尋欄位

專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)、專利範圍(Claims)、國際專利分類碼(IPC)

國際專利分類

B25B

搜尋語言

英文

資料庫名稱

USPTO專利資料庫

關鍵字

magnet$electromagnet$

檢索語法

(ICL/B25B$) AND ((ABST/magnet$) OR (TTL/magnet$) OR (ACLM/magnet$) OR (ABST/electromagnet$) OR (TTL/electromagnet$) OR (ACLM/electromagnet$)) AND ((ABST/impact$) OR (TTL/impact$) OR (ACLM/impact$))

6. 可攜式電磁驅動衝擊型手工具日本專利二次檢索背景設定

搜尋公司

不限

搜尋地區

日本

搜尋年份

不限

搜尋欄位

專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)、國際專利分類碼(IPC)

國際專利分類

B25B

搜尋語言

英文

資料庫名稱

ESP@CENET世界專利資料庫

關鍵字

magnet$electromagnet$

檢索語法

(ICL/B25B$) AND ((ABST/magnet$) OR (TTL/magnet$) OR (ABST/electromagnet$) OR (TTL/electromagnet$)) AND ((ABST/impact$) OR (TTL/impact$))

二次檢索出來的專利數量如表7,其中美國專利有14篇、日本專利有23篇,之後經人工逐篇閱讀篩選,刪除包含非利用磁場達成衝擊動作或功效、傳統衝擊式釘槍手工具、僅敘述個體零部件改良技術(如安全裝置)等相關專利後,次級資料美國方面專利有2篇,日本專利有8篇。

7. 可攜式電磁驅動衝擊型手工具專利檢索結果

專利

初級資料

次級資料

美國公告專利

11

1

美國公開專利

3

1

日本公開特許專利

11

8

經由上述兩階段之專利檢索後,初步獲得可攜式電磁驅動衝擊型手工具美國專利有11篇、日本專利有16篇,以數量上來看,專利數並不多;以專利申請日的趨勢來看,最早的一篇專利出現1993(JP5162087)。因此,利用非接觸式電磁驅動來達成傳統hammer敲擊chuck產生衝擊扭力的輕便型手工具應是近期崛起的一項技術。值得注意的是,在此類型技術的專利中,日本Matsushita公司的專利件數與技術品質居於此一領域的領導地位,佔美國專利件數有3件、日本專利件數有4件。

4.     後續工作規劃

專利檢索策略確認後,下一階段將導入Knowledgist語意分析軟體,針對已檢索出之專利利用文字採礦(Text Mining)方法,對專利說明書內之應用領域(Application)、欲解決問題(Task)、使用之技術手段(Method)、該專利領域已存在之先前技藝與改良技術(Prior Art and Invention),以及重要主題(Important topics)進行語意分析(semantic analysis),並針對相關專利技術進行摘要整理、專利特性分析、功效搜尋、與技術問題解答整理成專利重要技術摘要表。此部分工作預期將產出美國專利11篇、日本專利16篇之專利技術摘要表供車王公司技術人員參考。

針對已完成專利重要技術摘要表,依其技術-功效模式加以細部區分,如列出強調降低噪音(reduce noise)為主要功效的專利,其使用技術為何、零組件構造與配置為何等等,進行專利技術分類與相關專利功效矩陣之建構,藉以擬定技術研發與迴避設計之方向。此部分工作預期將產出美國專利與日本專利之專利功效矩陣表,提出後續可能的迴避設計切入點。

而針對欲進行後續創新設計之核心元件,將利用問題-解決模式,如“如何提升電磁驅動衝擊扭力效率”,利用Patent Guider專利檢索軟體、Knowledgist語意分析軟體輔以人工篩選、導讀與整理,針對車王公司提出之技術問題依各類解決技術手段加以細分,並將專利技術演進建立一有系統之發展族譜圖,鎖定特定技術之專利,藉以判斷哪些技術手段為先進技術,哪些技術手段成熟且難以突破,以提供後續欲進行創新設計時之研究依據。此部分工作預期將能針對車王公司提出之相關技術問題進行更精確之專利檢索,同時依照相關問題列舉出現有專利之解決方式,並試圖歸納技術群聚、引證族譜圖與技術魚骨圖,將此領域之專利檢索結果以科學化的圖表加以呈現。