浅析电动工具的除尘技术

薛超志 严冬明 许相雯

摘 要：基于电动工具除尘领域的国内外专利，经过专利分析与总结，得到电动工具除尘领域的技术分支，并对其中的吸含尘空气除尘技术的发展做了比较深入的研究，包括对过滤器和集尘部的改进，在技术分支的基础上，对电动工具除尘领域的专利主要申请人进行了研究，尤其是对有关电动工具除尘领域的关键技术进行了分析与总结，得出目前对电动工具除尘技术的改进一直局限于传统的除尘技术，改进点比较小，发展新的除尘技术尚有空间与可能。

关键词：电动工具；除尘；专利；申请人

在使用电动工具比如锤钻或冲击钻进行作业时，会产生大量的粉尘，这些粉尘弥漫在空气中，严重影响人体健康和周围环境，为了改善这一状况，多数电动工具生产商对电动工具增加了除尘功能。科学技术是第一生产力，技术创新可以使企业占据市场先机，立于不败之地。发展至今，虽然电动工具的除尘技术已经相当成熟，但是电动工具生产商对其的改进仍然没有终止。对于全球众多的电动工具生产商来说，知晓电动工具除尘技术的发展是重要的，这有助于他们对电动工具的除尘技术进行针对性的研究与改进。

1 技术的分支

SIPOABS数据库和DWPI数据库是两大专利数据库，其中收录的专利比较全面。文章借助S系统检索平台，重点分析了SIPOABS数据库和DWPI数据库中收录的关于电动工具除尘技术的专利，并得出，在电动工具领域，主要有以下几种除尘技术：（1）借助安装在电动工具上的吸尘部件或外接吸尘装置对工作区的粉尘进行吸尘、集尘，从而实现除尘目的。（2）仅在电动工具的工作头上设置防尘罩或者防尘套等装置，能够起到防尘效果，比如在1990年公开的DD278079。（3）用液体冲洗含尘空气，比如在1989年公开的US4854393。（4）对产生粉尘的工作区域吹风，可以将粉尘吹散，一定程度上实现了除尘，比如2011年在中国申请的专利CN201120218139。从图1中可以看出，主要的除尘技术是吸尘，其原理是过滤掉含尘空气中的粉尘以实现除尘目的，除尘比较彻底，可以将粉尘带来的危害降至微乎其微，对吸尘的技术改进主要在于结构、空间的优化；用液体冲洗含尘空气这种除尘方式的除尘效果相对较差，且液体容易污染环境，可应用于环境较差的场所；通过设置防尘罩除尘操作简单，至于吹风除尘则比较少见，其效果一般，但设计比较新颖。

图1 电动工具的除尘技术重点分支

采用吸含尘空气除尘技术的集尘装置主要包括外接吸尘器的集尘装置、独立电机驱动的集尘装置、借助电动工具的电机风道的集尘装置。外接吸尘器的集尘装置优点在于借助外接吸尘器的强大吸力，集尘效果好，缺点是需要借助额外的吸尘器，操作不便，使用场所有所限制；独立电机驱动的集尘装置不需要外接吸尘器，有独立的电机驱动进行粉尘的分离与收集，集尘效果较好，不足之处在于，结构比较复杂，机器比较笨重，由于具有独立的电机，增加了电能消耗；借助电动工具的电机风道的集尘装置，结构相对简单，机器整体较轻，电动工具仅靠一个电机就可以实现作业和集尘，但由于集尘系统离电机风道较远，实际除尘效果并不理想[1]。

2 吸含尘空气除尘技术的发展

与其他几种除尘技术相比，吸含尘空气除尘的技术相对成熟，发展也比较早。1972年7月6日，申请人HIRDES R提交了申请号为DE2233125的专利申请，并于1973年6月公开，该专利的除尘技术是[2]：通过集尘罩覆盖钻头工作区域，该集尘罩通过吸管与安装于电动钻上的除尘器连接，除尘器中的风扇由钻头驱动。由此可见早期的除尘技术已经比较成熟，发展至今，该除尘技术的改进点主要在于优化结构、节约成本、简化操作等方面。

在除尘过程中，为了防止灰尘进入其不被允许进入的电动工具内部，技术人员增加了过滤器，比如专利US4192390、US5467835，它们均公开了冲击钻机，并且在冲击钻机上都集成有吸尘装置，其中，US5467835公开的冲击钻机可将产生的钻尘吸入一个单独的可拆地安装在一个壳体上的尘盒中，在通向吸风机的吸口前面设有一个折叠式过滤器，在该过滤器上在通过吸入空气时钻尘被分离即聚集在尘盒中，以使相对干净的空气进入吸风机，有效地起到了防尘的效果，并且尘盒可从壳体上取下及通过尘盒的入口倒出钻尘，然而这种除尘装置的过滤器不易更换，面对这种问题，技术人员提出了解决办法，即在尘盒上设置一个可拆卸的盖，并在盖中安装折叠式过滤器，简化了过滤器的更换。随着时间的推移，除尘技术也在不断发展，在简化了过滤器的更换的基础上，牧田株式会社继续对其进行改进，通过设置两层过滤器，或者在过滤器的背面设置另一风扇，防止灰尘聚集在过滤器上，从而延长了过滤器的更换周期。

针对设于钻头工作区域的集尘罩的改进也没有间断，比如为了可以清楚了解钻头钻进的深度，在集尘罩上设置深度装置，为了便于观察钻头的钻进情况，将集尘罩设置为透明，其中牧田针对安装于钻头的集尘罩体可能使工具钻头的目视确认性降低，提出了一种集尘装置，所述集尘装置具有集尘部，该集尘部在前端具有粉尘吸引口，并且该集尘部的外廓形状绕所述工具钻头的长轴形成为不均匀的形状，所述集尘装置还具有集尘软管，该集尘软管与所述集尘部连接，将粉尘朝下游侧移送，所述集尘部的前端形成为如下的倾斜形状，即在隔着所述工具钻头的、与所述集尘软管连接的连接部侧和与所述连接部侧相反的相反侧，所述连接部侧远离所述钻头前端，所述相反侧接近所述钻头前端，如此設置可以提高工具钻头或作业区域的可视性。

3 主要申请人分析

主要申请人的专利技术在一定程度上代表了电动工具除尘技术的发展现状，因此对主要申请人的分析是必要的。HILT、百得、博世、牧田等国际知名电动工具制造商长期以来一直在进行冲击电钻或电锤粉尘分离与收集的研究，形成各具特点的粉尘分离与收集装置。从图2可以看出，日本的株式会社牧田、德国的罗伯特·博世有限公司以及列支敦士登的HILT在电动工具除尘领域优势明显，美国的百得与日本的日立也有着较强的实力，中国企业在电动工具除尘领域相对较弱。

图2 电动工具除尘领域的主要申请人

罗布特·博世有限公司（BOSCH）创始于1886年，是全球领先的电动工具及附件生产商。博世公司早在1975年就已经申请了电动工具除尘方面的专利DE2548100，该专利采用的吸尘技术，具體是在电动工具的刀头附近设置吸气管道，将粉尘吸入外设的吸气泵中；在1991年申请的专利DE4142497A对吸尘技术进行了改进，不再依靠外设的吸尘装置，对电动工具进行重新设计，使得电动工具与吸尘装置集成一体，创新点在于将电动工具自身的风扇设计成集尘装置的重要组成部分；博世公司在1998年公开的专利DE19653330中请求保护一种可提供更强吸尘能力的电动工具集尘装置，该集尘装置的吸尘风扇连接于电动工具的马达输出轴上，通过该吸尘风扇以及吸尘通道将钻头工作区域产生的粉尘吸入集尘部，该集尘装置的创新点在于该吸尘通道是钻头轴线方向的空腔，如此设计省略了额外的集尘软管，简化了结构，节省了空间；然而上述电动工具除尘装置均需要设置风扇，增加了电能的消耗，基于此，博世公司提供了一种用于电动工具的集尘器，该集尘器包括用于收集电动工具在加工工件时产生的粉尘的容器，该容器具有开口部，在开口部下方设置集尘袋，如此设计确实可以节省电力、简化结构，但是不可避免地增加了工作头的重量，不利于现场作业。

牧田株式会社（MAKITA）创立于1915年，是电动工具的主要制造商之一。在电动工具的除尘领域，牧田的专利布局较晚，但是近几年发展迅速，主要采用吸尘/集尘的技术，创新点在于过滤装置的优化、去除粉尘的静电、集尘部件的结构优化等。

专利JP2011-189484通过在盖体上安装主过滤器和粗过滤器延长了过滤装置的使用寿命，提高了过滤装置清洗的便利性[3]；JP2013-35092在集尘装置上设置接地部件，从而可以释放粉尘所携带的静电。

针对发明专利JP10-217065所公开的吸尘装置在进行握柄作业时具有操作不便的弊端，牧田株式会社保护了一种电动工具，该电动工具具有：吸尘部，其覆盖工具头的前端，并且吸入由工具头进行的加工作业生成的粉尘；粉尘输送通路，其配置在作业工具主体的内部，并对吸入吸尘部中的粉尘进行输送；粉尘排出口，其将沿粉尘输送通路内输送的粉尘向外部排出，粉尘排出口隔着电动机配置在工具头的相反一侧，在隔着电动机在工具头的相反一侧设置有粉尘排出口的情况下，可以在手柄的附近配置该粉尘排出口，结果，通过将与该粉尘排出口连接的集尘软管设置在手边附近，可以解决握柄作业时的操作不便的问题。

牧田株式会社在最新被公开的专利CN103817658（公开日：2014年5月28日）中指出[4]：日本特开2012-1678号公报中记载了如下集尘装置，即保持集尘软管的软管保持件安装于能够相对于打击工具的工具主体进行安装的侧手柄，具体而言，构成为为了将把手部的两个延伸突出端部固定于工具主体而紧固螺栓，由此将软管保持件安装于侧手柄，然而，在日本特开2012-16789号公报所记载的集尘装置中，作业者需要在把持软管保持件和把手部的状态下紧固螺栓，所以对于软管保持件的安装技术还有改进的余地；为了解决上述问题，牧田对辅助手柄做了改进，将螺栓安装替换为卡合安装。

通过对HILT、百得、博世、牧田等国际知名电动工具制造商所申请的与除尘相关的专利进行分析，发现目前对电动工具除尘技术的改进一直局限于传统的除尘技术，改进点比较小，因此发展新的除尘技术尚有空间与可能。

4 结束语

电动工具的传统除尘技术已经比较成熟，但是对于具体的结构设计以及优化尚有发展空间。文章通过对电动工具除尘领域的专利技术进行分析，为国内相关企业提供参考，便于国内企业了解除尘方面的技术发展状况，国内企业可以在此基础上寻找研究起点，避免重复劳动和浪费投资。在申请人方面，在该领域内国内的申请人落后于其他国家，国内企业应当加大研发力度，从而取得市场的主动权。

参考文献

[1]林有余，冲击电钻或电锤的集尘装置研究[J].电动工具，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]竹内一，古泽正规，等.集尘装置以及具备集尘装置的作业工具：CN，103817658[P].20140528.

作者简介：薛超志（1985-），男，山东泰安，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，实习研究员，硕士，研究方向为电动工具。