淺析電動工具的除塵技術

薛超志 嚴冬明 許相雯

摘 要：基于電動工具除塵領域的國內外專利，經過專利分析與總結，得到電動工具除塵領域的技術分支，并對其中的吸含塵空氣除塵技術的發展做了比較深入的研究，包括對過濾器和集塵部的改進，在技術分支的基礎上，對電動工具除塵領域的專利主要申請人進行了研究，尤其是對有關電動工具除塵領域的關鍵技術進行了分析與總結，得出目前對電動工具除塵技術的改進一直局限于傳統的除塵技術，改進點比較小，發展新的除塵技術尚有空間與可能。

關鍵詞：電動工具；除塵；專利；申請人

在使用電動工具比如錘鉆或沖擊鉆進行作業時，會產生大量的粉塵，這些粉塵彌漫在空氣中，嚴重影響人體健康和周圍環境，為了改善這一狀況，多數電動工具生產商對電動工具增加了除塵功能。科學技術是第一生產力，技術創新可以使企業占據市場先機，立于不敗之地。發展至今，雖然電動工具的除塵技術已經相當成熟，但是電動工具生產商對其的改進仍然沒有終止。對于全球眾多的電動工具生產商來說，知曉電動工具除塵技術的發展是重要的，這有助于他們對電動工具的除塵技術進行針對性的研究與改進。

1 技術的分支

SIPOABS數據庫和DWPI數據庫是兩大專利數據庫，其中收錄的專利比較全面。文章借助S系統檢索平臺，重點分析了SIPOABS數據庫和DWPI數據庫中收錄的關于電動工具除塵技術的專利，并得出，在電動工具領域，主要有以下幾種除塵技術：（1）借助安裝在電動工具上的吸塵部件或外接吸塵裝置對工作區的粉塵進行吸塵、集塵，從而實現除塵目的。（2）僅在電動工具的工作頭上設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）對產生粉塵的工作區域吹風，可以將粉塵吹散，一定程度上實現了除塵，比如2011年在中國申請的專利CN201120218139。從圖1中可以看出，主要的除塵技術是吸塵，其原理是過濾掉含塵空氣中的粉塵以實現除塵目的，除塵比較徹底，可以將粉塵帶來的危害降至微乎其微，對吸塵的技術改進主要在于結構、空間的優化；用液體沖洗含塵空氣這種除塵方式的除塵效果相對較差，且液體容易污染環境，可應用于環境較差的場所；通過設置防塵罩除塵操作簡單，至于吹風除塵則比較少見，其效果一般，但設計比較新穎。

圖1 電動工具的除塵技術重點分支

采用吸含塵空氣除塵技術的集塵裝置主要包括外接吸塵器的集塵裝置、獨立電機驅動的集塵裝置、借助電動工具的電機風道的集塵裝置。外接吸塵器的集塵裝置優點在于借助外接吸塵器的強大吸力，集塵效果好，缺點是需要借助額外的吸塵器，操作不便，使用場所有所限制；獨立電機驅動的集塵裝置不需要外接吸塵器，有獨立的電機驅動進行粉塵的分離與收集，集塵效果較好，不足之處在于，結構比較復雜，機器比較笨重，由于具有獨立的電機，增加了電能消耗；借助電動工具的電機風道的集塵裝置，結構相對簡單，機器整體較輕，電動工具僅靠一個電機就可以實現作業和集塵，但由于集塵系統離電機風道較遠，實際除塵效果并不理想[1]。

2 吸含塵空氣除塵技術的發展

與其他幾種除塵技術相比，吸含塵空氣除塵的技術相對成熟，發展也比較早。1972年7月6日，申請人HIRDES R提交了申請號為DE2233125的專利申請，并于1973年6月公開，該專利的除塵技術是[2]：通過集塵罩覆蓋鉆頭工作區域，該集塵罩通過吸管與安裝于電動鉆上的除塵器連接，除塵器中的風扇由鉆頭驅動。由此可見早期的除塵技術已經比較成熟，發展至今，該除塵技術的改進點主要在于優化結構、節約成本、簡化操作等方面。

在除塵過程中，為了防止灰塵進入其不被允許進入的電動工具內部，技術人員增加了過濾器，比如專利US4192390、US5467835，它們均公開了沖擊鉆機，并且在沖擊鉆機上都集成有吸塵裝置，其中，US5467835公開的沖擊鉆機可將產生的鉆塵吸入一個單獨的可拆地安裝在一個殼體上的塵盒中，在通向吸風機的吸口前面設有一個折疊式過濾器，在該過濾器上在通過吸入空氣時鉆塵被分離即聚集在塵盒中，以使相對干凈的空氣進入吸風機，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，面對這種問題，技術人員提出了解決辦法，即在塵盒上設置一個可拆卸的蓋，并在蓋中安裝折疊式過濾器，簡化了過濾器的更換。隨著時間的推移，除塵技術也在不斷發展，在簡化了過濾器的更換的基礎上，牧田株式會社繼續對其進行改進，通過設置兩層過濾器，或者在過濾器的背面設置另一風扇，防止灰塵聚集在過濾器上，從而延長了過濾器的更換周期。

針對設于鉆頭工作區域的集塵罩的改進也沒有間斷，比如為了可以清楚了解鉆頭鉆進的深度，在集塵罩上設置深度裝置，為了便于觀察鉆頭的鉆進情況，將集塵罩設置為透明，其中牧田針對安裝于鉆頭的集塵罩體可能使工具鉆頭的目視確認性降低，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和與所述連接部側相反的相反側，所述連接部側遠離所述鉆頭前端，所述相反側接近所述鉆頭前端，如此設置可以提高工具鉆頭或作業區域的可視性。

3 主要申請人分析

主要申請人的專利技術在一定程度上代表了電動工具除塵技術的發展現狀，因此對主要申請人的分析是必要的。HILT、百得、博世、牧田等國際知名電動工具制造商長期以來一直在進行沖擊電鉆或電錘粉塵分離與收集的研究，形成各具特點的粉塵分離與收集裝置。從圖2可以看出，日本的株式會社牧田、德國的羅伯特·博世有限公司以及列支敦士登的HILT在電動工具除塵領域優勢明顯，美國的百得與日本的日立也有著較強的實力，中國企業在電動工具除塵領域相對較弱。

圖2 電動工具除塵領域的主要申請人

羅布特·博世有限公司（BOSCH）創始于1886年，是全球領先的電動工具及附件生產商。博世公司早在1975年就已經申請了電動工具除塵方面的專利DE2548100，該專利采用的吸塵技術，具體是在電動工具的刀頭附近設置吸氣管道，將粉塵吸入外設的吸氣泵中；在1991年申請的專利DE4142497A對吸塵技術進行了改進，不再依靠外設的吸塵裝置，對電動工具進行重新設計，使得電動工具與吸塵裝置集成一體，創新點在于將電動工具自身的風扇設計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中請求保護一種可提供更強吸塵能力的電動工具集塵裝置，該集塵裝置的吸塵風扇連接于電動工具的馬達輸出軸上，通過該吸塵風扇以及吸塵通道將鉆頭工作區域產生的粉塵吸入集塵部，該集塵裝置的創新點在于該吸塵通道是鉆頭軸線方向的空腔，如此設計省略了額外的集塵軟管，簡化了結構，節省了空間；然而上述電動工具除塵裝置均需要設置風扇，增加了電能的消耗，基于此，博世公司提供了一種用于電動工具的集塵器，該集塵器包括用于收集電動工具在加工工件時產生的粉塵的容器，該容器具有開口部，在開口部下方設置集塵袋，如此設計確實可以節省電力、簡化結構，但是不可避免地增加了工作頭的重量，不利于現場作業。

牧田株式會社（MAKITA）創立于1915年，是電動工具的主要制造商之一。在電動工具的除塵領域，牧田的專利布局較晚，但是近幾年發展迅速，主要采用吸塵/集塵的技術，創新點在于過濾裝置的優化、去除粉塵的靜電、集塵部件的結構優化等。

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在集塵裝置上設置接地部件，從而可以釋放粉塵所攜帶的靜電。

針對發明專利JP10-217065所公開的吸塵裝置在進行握柄作業時具有操作不便的弊端，牧田株式會社保護了一種電動工具，該電動工具具有：吸塵部，其覆蓋工具頭的前端，并且吸入由工具頭進行的加工作業生成的粉塵；粉塵輸送通路，其配置在作業工具主體的內部，并對吸入吸塵部中的粉塵進行輸送；粉塵排出口，其將沿粉塵輸送通路內輸送的粉塵向外部排出，粉塵排出口隔著電動機配置在工具頭的相反一側，在隔著電動機在工具頭的相反一側設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，結果，通過將與該粉塵排出口連接的集塵軟管設置在手邊附近，可以解決握柄作業時的操作不便的問題。

牧田株式會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號公報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于打擊工具的工具主體進行安裝的側手柄，具體而言，構成為為了將把手部的兩個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手柄，然而，在日本特開2012-16789號公報所記載的集塵裝置中，作業者需要在把持軟管保持件和把手部的狀態下緊固螺栓，所以對于軟管保持件的安裝技術還有改進的余地；為了解決上述問題，牧田對輔助手柄做了改進，將螺栓安裝替換為卡合安裝。

通過對HILT、百得、博世、牧田等國際知名電動工具制造商所申請的與除塵相關的專利進行分析，發現目前對電動工具除塵技術的改進一直局限于傳統的除塵技術，改進點比較小，因此發展新的除塵技術尚有空間與可能。

4 結束語

電動工具的傳統除塵技術已經比較成熟，但是對于具體的結構設計以及優化尚有發展空間。文章通過對電動工具除塵領域的專利技術進行分析，為國內相關企業提供參考，便于國內企業了解除塵方面的技術發展狀況，國內企業可以在此基礎上尋找研究起點，避免重復勞動和浪費投資。在申請人方面，在該領域內國內的申請人落后于其他國家，國內企業應當加大研發力度，從而取得市場的主動權。

參考文獻

[1]林有余，沖擊電鉆或電錘的集塵裝置研究[J].電動工具，2014（增刊1）.

[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]竹內一，古澤正規，等.集塵裝置以及具備集塵裝置的作業工具：CN，103817658[P].20140528.

作者簡介：薛超志（1985-），男，山東泰安，國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，實習研究員，碩士，研究方向為電動工具。