发明创造名称：用于隧道掘进机的刀盘组件及具有其的隧道掘进机
外观设计名称：
决定号：186295
决定日：2019-08-07
委内编号：1F259474
优先权日：
申请（专利）号：201510770551.0
申请日：2015-11-12
复审请求人：中国铁建重工集团有限公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：程晓盛
合议组组长：陈飚
参审员：白玉兰
国际分类号：E21D9/087(2006.01);E21D9/093(2006.01)
外观设计分类号：
法律依据：中华人民共和国专利法第22条第3款
决定要点
：如果一项权利要求所要求保护的技术方案与最接近现有技术相比存在区别技术特征，但结合最接近现有技术和其他现有技术给出的启示以及本领域的常规技术手段能够获得该权利要求所要求保护的技术方案，且该权利要求所获得的技术效果是本领域技术人员可以预期的，则认为该权利要求请求保护的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201510770551.0，名称为“用于隧道掘进机的刀盘组件及具有其的隧道掘进机”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为中国铁建重工集团有限公司，申请日为2015年11月12日，公开日为2016年02月17日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年05月14日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请的权利要求1-6不具备中华人民共和国专利法（下称专利法）第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请日2015年11月12日提交的说明书摘要、说明书第1-46段（即第1-6页）、摘要附图、说明书附图图1-2（即第1-2页），以及2018年01月04日提交的权利要求第1-6项。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种用于隧道掘进机的刀盘组件，其特征在于，包括：
刀盘；和
用于驱动所述刀盘转动的驱动机构，所述驱动机构包括行星齿轮，所述行星齿轮包括与所述刀盘相连的外齿圈和与所述外齿圈的内周啮合的多个内齿轮，每个所述内齿轮均通过一个与其直连的永磁同步电机驱动旋转，每个所述永磁同步电机的级数N为36级、基频为30Hz，每个所述永磁同步电机上均设有用于监测相应的所述永磁同步电机工作状态信号的监测装置；
控制器，所述控制器分别与每个所述监测装置和每个所述永磁同步电机相连，以根据每个所述监测装置检测的所述信号控制相应的所述永磁同步电机工作。
2. 根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的刀盘组件，其特征在于，所述监测装置为旋转变压器。
3. 根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的刀盘组件，其特征在于，每个所述内齿轮与所述外齿圈的齿数比均为1:15或1:16或1:17。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的用于隧道掘进机的刀盘组件，其特征在于，所述多个内齿轮在所述外齿圈的周向方向上均匀地间隔开。
5. 一种隧道掘进机，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任一项所述的用于隧道掘进机的刀盘组件。
6. 根据权利要求5所述的隧道掘进机，其特征在于，所述隧道掘进机为全断面掘进机。”
驳回决定引用以下对比文件：
对比文件1：CN103174432A，公开日为2013年06月26日；
对比文件2：CN202260942U，公告日为2012年05月30日。
驳回决定认为，独立权利要求1与对比文件1的区别在于：所述行星齿轮包括与所述刀盘相连的外齿圈和与所述外齿圈的内周啮合的多个内齿轮，每个所述内齿轮均通过一个与其直连的永磁同步电机驱动旋转, 每个所述永磁同步电机的极数N为36级、基频为30Hz，每个所述永磁同步电机上均设有用于监测相应的所述永磁同步电机工作状态信号的监测装置；控制器，所述控制器分别与每个所述监测装置和每个所述永磁同步电机相连，以根据每个所述监测装置检测的所述信号控制相应的所述永磁同步电机工作，但是这些区别或者被对比文件2公开，或者为本领域的公知常识，因此，独立权利要求1不具备创造性，从属权利要求2的附加特征已被对比文件2公开，从属权利要求3-4的附加特征是本领域的常规技术手段，因此，从属权利要求2-4也不具备创造性；由于权利要求1-4不具备创造性，独立权利要求5也不具备创造性，从属权利要求6的附加特征已被对比文件1公开，因此，从属权利要求6也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年08月28日向国家知识产权局提出了复审请求，但未修改申请文件。复审请求人认为：（1）对比文件1没有给出省略减速机的技术启示，本领域技术人员在对比文件1的基础上没有动机将减速机省略，省略减速机可以简化驱动装置的结构，省略减速机的冷却系统，节省空间和成本，提高整个系统的稳定性和可靠性；（2）虽然对比文件2公开了永磁同步电机上设有用来监测电机磁极位置和反馈电机转速的旋转变压器，但是对比文件2涉及汽车技术领域，与本申请的技术领域完全不同，且每个旋转变压器和轮毂电机与相应的分控制器连接，多个分控制器与整车控制器连接，而本申请刀盘组件具有一个控制器，控制器同时与多个监测装置和多个永磁电机连接，可以使永磁同步电机在全频率调节范围内获得优良的控制特性，保证了各永磁同步电机之间的同步性，因此，权利要求均具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年09月04日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为，对比文件1公开了动力输出，在为了获得最佳传动比、减少机构复杂的需求下，本领域技术人员有动机将减速机省略，实现每个所述内齿轮均通过一个与其直连的永磁同步电机驱动旋转，并不需要付出创造性的劳动，为了获得最佳的传动效果，本领域技术人员可以合理的选择参数及布置方式；对比文件2公开了对电机进行的监测装置，与本申请一致，都是控制器通过监测装置的监测结果来控制电机的运行，因此，对比文件2给出了相应的技术启示。本领域技术人员将对比文件2应用到对比文件1时必然会根据实际需要进行相应的改造，其并不需要付出创造性的劳动，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月24日向复审请求人发出复审通知书，指出：独立权利要求1与对比文件1相比，区别在于：（1）行星齿轮包括与所述刀盘相连的外齿圈和与所述外齿圈的内周啮合的多个内齿轮，每个所述内齿轮均通过一个与其直连的永磁同步电机驱动旋转，每个所述永磁同步电机的极数N为36级、基频为30Hz，（2）每个所述永磁同步电机上均设有用于监测相应的所述永磁同步电机工作状态信号的监测装置，刀盘组件还包括控制器，所述控制器分别与每个所述监测装置和每个所述永磁同步电机相连，以根据每个所述监测装置检测的所述信号控制相应的所述永磁同步电机工作，但是该区别（1）为本领域的常规技术手段，区别（2）已被对比文件2公开，因此，独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性，从属权利要求2的附加特征已被对比文件2公开，从属权利要求3-4的附加特征是本领域的常规技术手段，因而，从属权利要求2-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性；在权利要求1-4中任一项所述的用于隧道掘进机的刀盘组件不具备创造性的情况下，独立权利要求5也不具备专利法第22条第3款规定的创造性；从属权利要求6的附加特征已被对比文件1公开，因此，从属权利要求6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。此外，复审通知书对复审请求人的意见陈述进行了详细回应。
复审请求人于2019年07月01日提交了意见陈述书，并对权利要求书进行修改，以2019年05月24日发出的复审通知书所针对的权利要求书为基础，将从属权利要求3-4的附加特征增加到独立权利要求1中，并对其他权利要求的编号和引用关系进行适应性修改。复审请求人认为：（1）对比文件1没有给出省略减速机的技术启示和动机，且本申请的技术方案相比于对比文件1公开的技术方案省略了减速机，并且通过改变永磁同步电机的极数和基频，可以保持原有的功能和效果，例如驱动刀盘低转速转动，并且省略减速机，可以简化驱动装置的结构，省略减速机的冷却系统，节省空间和成本，提高整个系统的稳定性和可靠性，具有预料不到的效果，而且在有限的空间内，将永磁同步电机做到36级，30Hz，且顺利布置在隧道掘进机上，是复审请求人结合永磁同步电机本身的设计需求与实际空间限制后做出的最优方案；（2）对比文件2的技术领域与本申请的技术领域完全不同，且在对比文件2中，每个旋转变压器和轮毂电机与相应的分控制器连接，多个分控制器与整车控制器连接，而本申请控制器分别与每个监测装置和每个永磁同步电机12相连，以根据每个监测装置检测的信号控制相应的永磁同步电机12工作，可以使永磁同步电机12在全频率调节范围内获得优良的控制特性，保证了各永磁同步电机12之间的同步性，改善了整个驱动系统的效能，减少了负载突变时整个系统受到的冲击，增强了整个驱动系统的寿命；（3）每个内齿轮与外齿圈的齿数比均为1:15或1:16或1:17，既可以满足行星齿轮的速比要求，又可以满足盾体空间的要求，多个内齿轮在外齿圈的周向方向上均匀地间隔开，由此可以使多个内齿轮作用在外齿圈上的驱动力更加均匀，使行星齿轮的运行更加平稳，从而提高了整个装置的可靠性，这些特征并不是常规技术手段，因此，权利要求均具备创造性。
修改后的权利要求书为：
“1. 一种用于隧道掘进机的刀盘组件，其特征在于，包括：
刀盘；和
用于驱动所述刀盘转动的驱动机构，所述驱动机构包括行星齿轮，所述行星齿轮包括与所述刀盘相连的外齿圈和与所述外齿圈的内周啮合的多个内齿轮，每个所述内齿轮均通过一个与其直连的永磁同步电机驱动旋转，每个所述永磁同步电机的级数N为36级、基频为30Hz，每个所述永磁同步电机上均设有用于监测相应的所述永磁同步电机工作状态信号的监测装置；
控制器，所述控制器分别与每个所述监测装置和每个所述永磁同步电机相连，以根据每个所述监测装置检测的所述信号控制相应的所述永磁同步电机工作，每个所述内齿轮与所述外齿圈的齿数比均为1:15或1:16或1:17，所述多个内齿轮在所述外齿圈的周向方向上均匀地间隔开。
2. 根据权利要求1所述的用于隧道掘进机的刀盘组件，其特征在于，所述监测装置为旋转变压器。
3. 一种隧道掘进机，其特征在于，包括根据权利要求1或2所述的用于隧道掘进机的刀盘组件。
4. 根据权利要求3所述的隧道掘进机，其特征在于，所述隧道掘进机为全断面掘进机。 ”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
二、决定的理由
1.审查文本的认定
复审请求人于2019年07月01日对申请文件进行了修改，该修改符合专利法第33条的规定和专利法实施细则第61条第1款的规定。本次复审请求审查决定基于以下文本做出，即2019年07月01日提交的权利要求第1-4项，以及申请日2015年11月12日提交的说明书第1-6页、说明书附图第1-2页、说明书摘要及摘要附图。
2.关于创造性
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
2.1独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对比文件1公开了一种用于隧道工程机械的刀盘驱动装置，并实际上公开了一种用于隧道掘进机的刀盘组件，并具体公开以下内容（参见说明书第2-20段及图1）：
刀盘驱动装置10（对应于本申请的用于驱动刀盘转动的驱动机构）尤其可用于全断面隧道掘进机，该刀盘驱动装置10包括依次相连的永磁同步电机1、减速机2和行星齿轮3，其中永磁同步电机1的输出轴与减速机2的输入端相连，而减速机2的输出端与行星齿轮3相连（参见说明书第18段及图1），设置了两组永磁同步电机1和减速机2，从而构成了两组同轴机构，它们共同驱动行星齿轮3，从而驱动隧道掘进机的刀盘（参见说明书第19段及图1），由此可见，对比文件1已经公开了用于隧道掘进机的刀盘组件包括刀盘和用于驱动刀盘转动的驱动机构，并且该驱动机构包括行星齿轮；
通过适当地选择永磁同步电机1的极数和减速机2的减速比，即可实现所期望的刀盘转速输出，在一个具体的例子中，永磁同步电机1为20极，其额定输出转速为300rpm，同时采用减速比i=30的减速机2，其额定输出转速为10rpm（参见说明书第20段）。
权利要求1与对比文件1相比，区别在于：（1）行星齿轮包括与所述刀盘相连的外齿圈和与所述外齿圈的内周啮合的多个内齿轮，每个所述内齿轮均通过一个与其直连的永磁同步电机驱动旋转，每个所述永磁同步电机的极数N为36级、基频为30Hz，每个所述内齿轮与所述外齿圈的齿数比均为1:15或1:16或1:17，所述多个内齿轮在所述外齿圈的周向方向上均匀地间隔开；（2）每个所述永磁同步电机上均设有用于监测相应的所述永磁同步电机工作状态信号的监测装置，刀盘组件还包括控制器，所述控制器分别与每个所述监测装置和每个所述永磁同步电机相连，以根据每个所述监测装置检测的所述信号控制相应的所述永磁同步电机工作。
基于此，权利要求1实际解决的技术问题是提供另一种永磁同步电机与行星齿轮和刀盘的连接方式及监测控制装置。
但是，关于区别（1），该区别是本领域的常规技术手段，首先，对比文件1已经公开了经由永磁同步电机、减速机和行星齿轮来驱动刀盘转动，而且相互啮合的外齿圈和多个内齿轮为常见的行星齿轮部件，本领域技术人员能够想到将外齿圈与刀盘相连，以及将内齿轮与减速机或电机连接，其次，对比文件1的说明书第10段中明确记载有“通过将永磁同步电机的极数设置为很多，就可以显著降低其输出转速，从而有效降低减速机的输入转速，减小减速机的减速比”，由此可见，对比文件1已经公开了通过永磁同步电机极数调整来改变输出转速的启示，本领域技术人员在对比文件1的启示下基于所需传动比、转速、扭矩等能够想到将内齿轮与电机直接相连或者将内齿轮经由减速机与电机相连，以及选择适宜的永磁同步电机极数和基频，最后，本领域技术人员能够想到根据空间要求、电机情况、所需转速、平稳性等而将内齿轮与外齿圈设置为适宜的齿数比以及根据内齿轮数量而将多个内齿轮采用均匀间隔等适宜方式布置在外齿圈的周向方向上，且这些没有带来预料不到的技术效果；
关于区别（2），对比文件2公开了一种电动汽车用交流永磁同步轮毂电机，并具体公开以下内容（参见说明书第4-36段及图1-4）：电动汽车用交流永磁同步轮毂电机包括安装于电动汽车车轮轮毂内的永磁同步轮毂电机（对应于本申请的永磁同步电机），在永磁同步轮毂电机的非轴伸端设置有用来监测电机磁极位置和反馈电机转速（对应于本申请的工作状态的信号）的旋转变压器4（对应于本申请的监测装置）（参见说明书第27段及图1），旋转变压器4具有测量精度高，可以向分控制器反馈轮毂电机的转速和位置，使分控制器根据车轮接触路面状况及时分配驱动转矩（参见说明书第29段），每个永磁同步轮毂电机设置专用的控制器，由一台整车控制器45控制四台分控制器（整车控制器和各分控制器对应于本申请的控制器），整车控制器通过复杂控制算法后发指令给分控制器控制轮毂电机（参见说明书第34段），由此可见，对比文件2已经公开了整车控制器经由每个分控制器而分别与旋转变压器和每个永磁同步轮毂电机相连，以根据旋转变压器监测的信号控制相应的永磁同步轮毂电机工作，且其在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，即对比文件2给出了将其用于对比文件1的启示；
因此，对于本领域技术人员来说，在对比文件1的基础上结合对比文件2和本领域的常规技术手段得到权利要求1的技术方案是显而易见的，权利要求1不具备突出的实质性特点和显著的进步，因而权利要求1不具备创造性。
2.2从属权利要求2对其引用的权利要求做了进一步限定，其附加特征已被对比文件2公开，对比文件2已经公开了旋转变速器4（对应于本申请的监测装置，参见同上），因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3独立权利要求3不具备专利法第22条第3款规定的创造性。对比文件1实际上也公开了一种包括用于隧道掘进机的刀盘组件的隧道掘进机，因此，在权利要求1或2所述的用于隧道掘进机的刀盘组件不具备创造性的情况下，该权利要求也不具备创造性。
2.4从属权利要求4对其引用的权利要求做了进一步限定，其附加特征已被对比文件1公开，对比文件1还公开了以下内容（参见说明书第18段）：刀盘驱动装置10尤其可用于全断面隧道掘进机，因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3.关于复审请求人的意见陈述
复审请求人在2019年07月01日提交的意见陈述中指出：（1）对比文件1没有给出省略减速机的技术启示和动机，且本申请的技术方案相比于对比文件1公开的技术方案省略了减速机，并且通过改变永磁同步电机的极数和基频，可以保持原有的功能和效果，例如驱动刀盘低转速转动，并且省略减速机，可以简化驱动装置的结构，省略减速机的冷却系统，节省空间和成本，提高整个系统的稳定性和可靠性，具有预料不到的效果，而且在有限的空间内，将永磁同步电机做到36级，30Hz，且顺利布置在隧道掘进机上，是复审请求人结合永磁同步电机本身的设计需求与实际空间限制后做出的最优方案；（2）对比文件2的技术领域与本申请的技术领域完全不同，且在对比文件2中，每个旋转变压器和轮毂电机与相应的分控制器连接，多个分控制器与整车控制器连接，而本申请控制器分别与每个监测装置和每个永磁同步电机12相连，以根据每个监测装置检测的信号控制相应的永磁同步电机12工作，可以使永磁同步电机12在全频率调节范围内获得优良的控制特性，保证了各永磁同步电机12之间的同步性，改善了整个驱动系统的效能，减少了负载突变时整个系统受到的冲击，增强了整个驱动系统的寿命；（3）每个内齿轮与外齿圈的齿数比均为1:15或1:16或1:17，既可以满足行星齿轮的速比要求，又可以满足盾体空间的要求，多个内齿轮在外齿圈的周向方向上均匀地间隔开，由此可以使多个内齿轮作用在外齿圈上的驱动力更加均匀，使行星齿轮的运行更加平稳，从而提高了整个装置的可靠性，这些特征并不是常规技术手段，因此，权利要求均具备创造性。
对此，合议组认为：
关于（1），第一，虽然对比文件1中设置有减速机，但是对比文件1的说明书第10段中明确记载有“通过将永磁同步电机的极数设置为很多，就可以显著降低其输出转速，从而有效降低减速机的输入转速，减小减速机的减速比”，由此可见，对比文件1已经公开了通过永磁同步电机极数调整来改变输出转速的启示，本领域技术人员在对比文件1的启示下基于所需传动比、转速、扭矩等能够想到将内齿轮与电机直接相连或者将内齿轮经由减速机与电机相连；第二，对比文件1说明书第20段记载有“在减速机2可采用一级减速机构，并且减速机为自然冷却方式，这便大大简化了现有全断面隧道掘进机刀盘驱动装置的结构，节省了空间和成本”，由此可见，本领域技术人员在减小减速机级数或省略减速机时可以预料到相应的简化或省略冷却系统，节省空间和成本，提高系统稳定性和可靠性的技术效果；第三，相对于本申请，对比文件1的装置同样用于隧道工程机械，因而在面临同样的有限空间时，本领域技术人员能够想到根据需要来调整永磁同步电机极数和频率以获得合理和优化的参数，且这没有带来预料不到的技术效果；
关于（2），虽然对比文件2的永磁同步轮毂电机与本申请的永磁同步电机应用于不同的装置，但是其同样属于永磁同步电机的应用，且对比文件2已经公开了控制器经由多个分控制器与旋转变压器及永磁同步轮毂电机相连，以获得监测的信息和控制永磁同步轮毂电机，并给出了相应的技术启示，本领域技术人员在该启示下能够想到控制器经由分控制器或者直接与旋转变压器及永磁同步电机相连，以实现各永磁同步电机及刀盘的同步性等各种所期望的性能，且这没有带来预料不到的技术效果。
关于（3），本领域技术人员能够想到根据空间要求、电机情况、所需转速、平稳性等而将内齿轮与外齿圈设置为适宜的齿数比以及根据内齿轮数量而将多个内齿轮采用均匀间隔等适宜方式布置在外齿圈的周向方向上，且这没有带来预料不到的技术效果；
综上，复审请求人在意见陈述中的上述主张，合议组不予支持。
因此，本案合议组作出如下复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年05月14日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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