一种微型电液作动筒配油及驱动系统及其方法-复审决定


发明创造名称:一种微型电液作动筒配油及驱动系统及其方法
外观设计名称:
决定号:190541
决定日:2019-09-12
委内编号:1F263192
优先权日:
申请(专利)号:201610409698.1
申请日:2016-06-12
复审请求人:南京航空航天大学
无效请求人:
授权公告日:
审定公告日:
专利权人:
主审员:秦保军
合议组组长:孙锐
参审员:杨桂全
国际分类号:F15B11/028(2006.01);F15B1/02(2006.01)
外观设计分类号:
法律依据: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的现有技术之间的区别技术特征属于本领域的常规技术手段,是本领域技术人员在现有技术的基础上显而易见可以得到的,并且上述区别技术特征的应用也没有产生预料不到的技术效果,则该项权利要求所要求保护的技术方案不具备创造性。
全文:
本复审请求审查决定涉及申请号为201610409698.1,名称为“一种微型电液作动筒配油及驱动系统及其方法”的发明专利申请(下称本申请)。本申请的申请人为南京航空航天大学,申请日为2016年06月12日,公开日为2016年10月26日。
经实质审查,国家知识产权局原审查部门以本申请权利要求1-9不符合专利法第22条第3款规定的创造性为由,于2018年07月30日驳回了本申请。驳回决定所依据的文本为:申请日2016年06月12日提交的说明书第1-64段(即第1-7页)、说明书附图图1-6(即第1-3 页)、说明书摘要和摘要附图;2017年07月11日提交的权利要求第1-9项 。
驳回决定引用如下对比文件:
对比文件1:JP2002295624A,公开日为2002年10月09日。
驳回决定所针对的权利要求书如下:
“1. 一种微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:包括配油装置、电动伺服单元(7)和液压作动筒,所述液压作动筒的筒体为封闭腔,所述筒体的内部设置连接有活塞杆的活塞,所述活塞将所述筒体分为两个封闭容腔,分别为有杆腔和无杆腔;所述作动筒包括力源作动筒(4)和目标作动筒(5);
所述配油装置分别连接所述电动伺服单元(7)和所述力源作动筒(4),所述电动伺服单元(7)与所述力源作动筒(4)的有杆腔连接,所述力源作动筒(4)的无杆腔与所述目标作动筒(5)的无杆腔连接,所述力源作动筒(4)的有杆腔与所述目标作动筒(5)的有杆腔连接;所述配油装置、电动伺服单元(7)和力源作动筒(4)作为外置驱动部分,与所述目标作动筒(5)分开设置,其中所述力源作动筒(4)通过液压软管与所述目标作动筒(5)连接;
所述目标作动筒(5)的有杆腔固连有负载(9)。
2. 根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:所述电动伺服单元(7)包括有依次连接的编码器、伺服电机、减速器及与所述力源作动筒(4)相联的传动丝杆;所述与所述配油装置连接;
所述配油装置包括蓄能器(1)、两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3)及控制器(8),所述蓄能器(1)通过两位两通零泄漏电磁阀(2)连接所述力源作动筒(4),所述两位两通零泄漏电磁阀(2)和所述力源作动筒(4)之间设有所述压力传感器(3);所述控制器(8)分别连接所述两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3);由控制器(8)发送信号控制所述两位两通零泄漏电磁阀(2)的通断;
所述配油装置通过所述控制器(8)与所述电动伺服单元(7)的编码器连接。
3. 根据权利要求2所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:所述控制器(8)包括有相互连接的上位机和伺服控制器,所述伺服控制器分别连接所述两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3);所述伺服控制器连接所述电动伺服单元(7)中的编码器。
4. 根据权利要求2所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:所述配油装置包括两组蓄能器(1)、两位两通零泄漏电磁阀(2)和压力传感器(3),其中一组的两位两通零泄漏电磁阀(2.1)连接所述力源作动筒(4)的无杆腔,另一组的两位两通零泄漏电磁阀(2.2)连接所述力源作动筒(4)的有杆腔。
5. 根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:在所述 目标作动筒(5)和所述负载(9)之间设有位移传感器(6),所述位移传感器(6)与所述电动伺服单元(7)连接。
6. 根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:所述目标作动筒(5)的结构尺寸小于所述力源作动筒(4)的结构尺寸。
7. 根据权利要求1至6任一所述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)发指令:控制器(8)的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒(5)的位置和由负载(9)的力的大小确定的预充压值;
2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀(2)得电打开,蓄能器(1)对两液压作动筒及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器(3)反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器(8)发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀(2),预充油结束;
3)驱动液压作动筒:控制器(8)的伺服控制器发送指令脉冲给电动伺服单元(7)编码器,控制伺服电机转动,经减速器和传动丝杆后驱动所述力源作动筒(4)的活塞杆运动;
4)负载运动:所述力源作动筒(4)驱动所述目标作动筒(5)的活塞杆运动,力源作动筒(4)和目标作动筒(5)间的密闭容腔被压缩,使目标作动筒(5)实现推动负载(9)向指定方向和位置运动。
8. 根据权利要求7所述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)发指令:控制器(8)的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒(5)的位置和由负载(9)的力的大小确定的预充压值;
2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀(2.1)得电打开,蓄能器(1.1)对所述力源作动筒(4)的无杆腔、目标作动筒(5)的无杆腔及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器(3.1)反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器(8)发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀(2.1),预充油结束;
3)驱动液压作动筒:控制器(8)的伺服控制器发送指令脉冲给电动伺服单元(7)编码器,控制伺服电机转动,经减速器和传动丝杆后驱动所述力源作动筒(4)的活塞杆运动,力源作动筒(4)的无杆腔被挤压;
4)负载运动:所述力源作动筒(4)驱动所述目标作动筒(5)的活塞杆向其有杆腔运动,力源作动筒(4)和目标作动筒(5)间的密闭容腔被压缩,使目标作动筒(5)实现推动负载(9)向左指定位置运动。
9. 根据权利要求7所述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)发指令:控制器(8)的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒(5)的位置和由负载(9)的力的大小确定的预充压值;
2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀(2.2)得电打开,蓄能器(1.2)对所述力源作动筒(4)的有杆腔、目标作动筒(5)的有杆腔及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器(3.2)反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器(8)发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀(2.2),预充油结束;
3)驱动液压作动筒:控制器(8)的伺服控制器发送指令脉冲给电动伺服单元(7)编码器,控制伺服电机转动,经减速器和传动丝杆后驱动所述力源作动筒(4)的活塞杆运动,力源作动筒(4)的有杆腔被挤压;
4)负载运动:所述力源作动筒(4)驱动所述目标作动筒(5)的活塞杆向其无杆腔运动,力源作动筒(4)和目标作动筒(5)间的密闭容腔被压缩,使目标作动筒(5)实现推动负载(9)向右指定位置运动。”
驳回决定中指出:权利要求1与对比文件1相比,区别在于:系统为微型系统;目标作动筒的有杆腔固连有负载;配管为液压软管。对于本领域的技术人员来说,在构建微型系统时使其通过对比文件1的结构形成是容易想到的;对比文件1中从动缸3的活塞杆未连接负载,其利用油压进行作业,对于本领域的技术人员来说,根据需要将负载固连到目标作动筒的有杆腔,也是容易想到的;由于软管是液压领域常用的连接管类型,因此根据需要选择软管构成配管对于本领域的技术人员来说也是容易想到的。因此权利要求1相对于对比文件1和本领域常用技术手段的结合不具备创造性。从属权利要求2的附加技术特征一部分被对比文件1公开,未被公开的另一部分是本领域的常用技术手段,从属权利要求3-6的附加技术特征是本领域的常用技术手段,因此从属权利要求2-6也不具备创造性。独立权利要求7与对比文件1相比,区别还在于:方法还包括如下步骤:控制器的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒的位置和由负载的力的大小确定的预充压值、具体的预充油;控制器的伺服控制器发送指令脉冲给编码器,目标作动筒推动负载向指定方向和位置运动。由于这些方法步骤和结构也都是本领域常见的控制步骤和结构,其使用对于本领域的技术人员来说都是容易想到的。因此,在权利要求1-6所请求保护的微型电液作动筒配油及驱动系统的技术方案不具备创造性的情况下,权利要求7所保护一种根据权利要求1至6任一所述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法的技术方案也不具备创造性。从属权利要求8-9的附加技术特征是本领域的常用技术手段,因此从属权利要求8-9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10月18日向国家知识产权局提出了复审请求,同时修改了权利要求书,将从属权利要求2、6的附加技术特征补入权利要求1中从而形成新的独立权利要求1,并对其他权利要求的序号和引用关系作了相应的修改。复审请求人认为:本申请要解决的技术问题是提供一种功率密度大、精度高、响应快,且能通过柔性连接传输动力的驱动方案,对比文件1并没有给出解决此技术问题的技术手段,也没有给出解决此问题的相关启示。本系统为微型系统,“微型”是本申请最重要的创造性论点所在,本申请是针对极端狭小空间驱动提出的专门技术方案,这种极端狭小空间除了无法用传统纯电力、机械方式驱动,其也可是一种极端恶劣环境的封闭空间。本申请活塞直径Φ16mm,活塞杆径Φ8,作动筒无杆腔移动1mm排出的油液为0.20096mL,有杆腔移动1mm排出的油液为0.15072mL,无杆腔有效工作距离为22.5mm时作动筒排出的油液为4.5216 mL,采用通径3mm、长4.5m的进口高压软管,总压缩油液体积为31.7925 mL,作动筒无杆腔移动1mm排出的油液为0.314159mL,有杆腔移动1mm排出的油液为0.235619mL,这种尺寸的作动筒常规液压工程及常规通用液压技术人员根本不会遇到,本申请公开了一种热定场合的驱动方案,是针对航空航天特有需求而提出的。对比文件1的主要作用是增压,和本申请权利要求1的微型驱动原理截然不同,本申请和常规增压、建压无任何关联,本申请并非根据负载大小来反算目标作动筒尺寸,而是如何结合狭小空间体积、工作容腔变化及驱动的负载所需行程综合确定的,这建立在对该系统干扰因素的分析和系统精确建模仿真分析基础上,否则难以获得目标作动筒与力源作动筒的精确筒径比(本技术方案设计为1:1.2),该比例有利于增加系统阻尼,抑制作动筒内压力波动,同时可以适当提高目标作动筒运动速度和闭环响应,相关研究成果已发表,详见文献1、文献2。在中国知网的搜索结果表明,并未见关键词“零泄漏阀”与“微型系统”明确关联的相关文献。在液压系统的研究中,泄漏是极其重要的研究方向之一,电磁阀的泄漏难以避免,文献3-4对于泄漏问题多采用“外界补油”的方法解决,采用压力补偿的方式消除泄漏。在对微型液压系统的专利搜索中,也未发现有明确提出使用零泄漏阀的。查阅到微型液压系统相关的专利申请(文献5-6)为机器人等移动机械装置所用。但文献5-6中并无零泄漏阀。本申请提出的微型液压系统具有工作容积极小的特点,且由于不存在外部油源,系统内油液的泄漏对系统性能影响极大。零泄漏阀是由该系统特点决定的,具有创新性。其创新并非体现在零泄漏阀的设计,而是采用零泄漏阀一定程度消除微型液压系统泄漏影响的技术措施,这一影响在常规系统设计中并非主要问题。本系统采用软管是狭小空间的特殊性决定的,这样可以满足安装和便于拆卸的功能要求,文献7-11证明虽然软管和硬管是本领域中常用的不同连接方法,但其使用的效果却有较大的区别。对狭小空间的微型作动器,其柔性恰是本申请加以利用的关键原因所在,本申请是违反常规工程技术人员习惯,针对特有问题采取的专门设计。本申请的附图1中,用虚线框标注了力源作动筒、压力传感器、电磁阀、蓄能器部分为“外置驱动部分”,其含义即表明其余目标作动筒、传感器和负载即为“内置部分”。认为对比文件1中公开的结构也同样可起到用于狭小空间内外放置驱动的作用是不充分的,原理上确实有可能,但其并非针对该场合设计,根本无法满足极度狭小空间的安装、拆卸、方便携带转移、驱动等要求,对比文件1未见任何技术细节面向狭小空间的专门设计。因此,认定其可以用于长 150mm、高45mm、宽45mm的内置空间是不成立的。而本申请目标作动筒和位移传感器“内置”于远处负载所在的要求苛刻的特殊空间。文献1-2的相关研究均为本申请创造性权利保护要点产生而先期付出的创造性专业技术劳动,这些均表明本申请的创造性。因此权利要求1具备创造性,权利要求2-7也具备创造性。
经形式审查合格,国家知识产权局于2018年11月01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,比较对比文件1和本申请的技术方案,两者工作原理相同,本申请的原说明书和权利要求书未体现出所谓“微型”的特殊之处,使目标作动筒小于力源作动筒对于本领域的技术人员来说并不需要付出创造性劳动,本申请的说明书和权利要求书中也没有涉及两者的精确筒径比或者相关的说明或描述,零泄漏阀是现有技术中常见的阀结构,在微型液压系统中选择使用零泄漏电磁阀是本领域技术人员在现有技术的基础上容易作出的选择,软管在液压系统中的应用也比较广泛,因此根据需要选择使用软管不需付出创造性劳动,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07 月12 日向复审请求人发出复审通知书,指出:本申请权利要求1与对比文件1所公开的内容相比,区别技术特征在于:系统是微型的,目标作动筒的有杆腔固连有负载,目标作动筒的结构尺寸小于力源作动筒的结构尺寸,两者通过液压软管连接,配油装置还包括两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器及控制器,蓄能器通过两位两通零泄漏电磁阀连接力源作动筒,两位两通零泄漏电磁阀和力源作动筒之间设有压力传感器,控制器分别连接两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器;由控制器发送信号控制两位两通零泄漏电磁阀的通断,配油装置通过控制器与电动伺服单元的编码器连接。由上述区别技术特征可以确定本申请权利要求1实际解决的技术问题为:提供一种适用于狭小空间、控制精度高的微型液压装置。
对于本领域的技术人员来说,在设计微型液压装置时,在对比文件1公开的油压机装置的基础上,将各部件尺寸适当缩小即容易得到相应的微型装置,因为这种缩小是在宏观尺度的范围内进行的,并没有减小到微尺度,液体的流动特性并没有发生变化,因此本领域技术人员将对比文件1的液压系统进行适当缩小即可得到一适用于狭小空间的微型液压系统;本领域技术人员可根据实际使用要求使“目标作动筒的有杆腔固连有负载,目标作动筒的结构尺寸小于力源作动筒的结构尺寸,两者通过液压软管连接”,这属于一种常规设计,为了提高该微型液压装置的控制精度,在蓄能器与力源作动筒之间设置与控制器连接的两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器是本领域技术人员容易做出的常规设计,对比文件1的控制器为PC机,只用于控制伺服电机7,本领域技术人员都知晓PC机可以用于多任务控制,因此,将控制器同时用于控制两位两通零泄漏电磁阀的通断、接收压力传感器的信号、连接电动伺服单元的编码器以实现多种控制动作是本领域技术人员容易做出的常规设计。因此权利要求1相对于对比文件1和本领域常规设计的结合不具备创造性。从属权利要求2-4的附加技术特征是本领域的常规设计,因此,从属权利要求2-4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。独立权利要求5与对比文件1的区别技术特征除了包括权利要求1-4中任一项与对比文件1的区别特征外,还在于:发指令:控制器8的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒5的位置和由负载9的力的大小确定的预充压值;预充油:两位两通零泄漏电磁阀2得电打开,蓄能器1对两液压作动筒及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器3反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器8发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀2,预充油结束;目标作动筒5实现推动负载9向指定方向和位置运动。上述步骤是本领域常规的控制流程,本领域人员根据系统实际需要能够得到上述操作步骤,并且没有带来预料不到的效果。因此权利要求1相对于对比文件1和本领域常规设计的结合不具备创造性。从属权利要求6-7的附加技术特征是本领域的常规设计,因此,从属权利要求6-7也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
复审请求人于2019 年08 月27 日提交了意见陈述书,同时修改了权利要求书,将独立权利要求1、5合并成新的独立权利要求1,并对其他权利要求的序号和引用关系作了相应的修改,修改后的权利要求书为:
“1. 一种微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:包括配油装置、电动伺服单元(7)和液压作动筒,所述液压作动筒的筒体为封闭腔,所述筒体的内部设置连接有活塞杆的活塞,所述活塞将所述筒体分为两个封闭容腔,分别为有杆腔和无杆腔;所述作动筒包括力源作动筒(4)和目标作动筒(5);
所述配油装置分别连接所述电动伺服单元(7)和所述力源作动筒(4),所述电动伺服单元(7)与所述力源作动筒(4)的有杆腔连接,所述力源作动筒(4)的无杆腔与所述目标作动筒(5)的无杆腔连接,所述力源作动筒(4)的有杆腔与所述目标作动筒(5)的有杆腔连接;
所述目标作动筒(5)的有杆腔固连有负载(9);
所述配油装置、电动伺服单元(7)和力源作动筒(4)作为外置驱动部分,与所述目标作动筒(5)分开设置,其中所述力源作动筒(4)通过液压软管与所述目标作动筒(5)连接;
所述目标作动筒(5)的结构尺寸小于所述力源作动筒(4)的结构尺寸;
所述电动伺服单元(7)包括有依次连接的编码器、伺服电机、减速器及与所述力源作动筒(4)相联的传动丝杆;所述与所述配油装置连接;
所述配油装置包括蓄能器(1)、两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3)及控制器(8),所述蓄能器(1)通过两位两通零泄漏电磁阀(2)连接所述力源作动筒(4),所述两位两通零泄漏电磁阀(2)和所述力源作动筒(4)之间设有所述压力传感器(3);所述控制器(8)分别连接所述两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3);由控制器(8)发送信号控制所述两位两通零泄漏电磁阀(2)的通断;
所述配油装置通过所述控制器(8)与所述电动伺服单元(7)的编码器连接;
上述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法,包括以下步骤:
1)发指令:控制器(8)的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒(5)的位置和由负载(9)的力的大小确定的预充压值;
2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀(2)得电打开,蓄能器(1)对两液压作动筒及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器(3)反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器(8)发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀(2),预充油结束;
3)驱动液压作动筒:控制器(8)的伺服控制器发送指令脉冲给电动伺服单元(7)编码器,控制伺服电机转动,经减速器和传动丝杆后驱动所述力源作动筒(4)的活塞杆运动;
4)负载运动:所述力源作动筒(4)驱动所述目标作动筒(5)的活塞杆运动,力源作动筒(4)和目标作动筒(5)间的密闭容腔被压缩,使目标作动筒(5)实现推动负载(9)向指定方向和位置运动。
2、根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:所述控制器(8)包括有相互连接的上位机和伺服控制器,所述伺服控制器分别连接所述两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3);所述伺服控制器连接所述电动伺服单元(7)中的编码器。
3、根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:所述配油装置包括两组蓄能器(1)、两位两通零泄漏电磁阀(2)和压力传感器(3),其中一组的两位两通零泄漏电磁阀(2.1)连接所述力源作动筒(4)的无杆腔,另一组的两位两通零泄漏电磁阀(2.2)连接所述力源作动筒(4)的有杆腔。
4、根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统,其特征在于:在所述目标作动筒(5)和所述负载(9)之间设有位移传感器(6),所述位移传感器(6)与所述电动伺服单元(7)连接。
5、根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)发指令:控制器(8)的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒(5)的位置和由负载(9)的力的大小确定的预充压值;
2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀(2.1)得电打开,蓄能器(1.1)对所述力源作动筒(4)的无杆腔、目标作动筒(5)的无杆腔及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器(3.1)反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器(8)发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀(2.1),预充油结束;
3)驱动液压作动筒:控制器(8)的伺服控制器发送指令脉冲给电动伺服单元(7)编码器,控制伺服电机转动,经减速器和传动丝杆后驱动所述力源作动筒(4)的活塞杆运动,力源作动筒(4)的无杆腔被挤压;
4)负载运动:所述力源作动筒(4)驱动所述目标作动筒(5)的活塞杆向其有杆腔运动,力源作动筒(4)和目标作动筒(5)间的密闭容腔被压缩,使目标作动筒(5)实现推动负载(9)向左指定位置运动。
6、根据权利要求1所述的微型电液作动筒配油及驱动系统的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)发指令:控制器(8)的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒(5)的位置和由负载(9)的力的大小确定的预充压值;
2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀(2.2)得电打开,蓄能器(1.2)对所述力源作动筒(4)的有杆腔、目标作动筒(5)的有杆腔及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器(3.2)反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器(8)发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀(2.2),预充油结束;
3)驱动液压作动筒:控制器(8)的伺服控制器发送指令脉冲给电动伺服单元(7)编码器,控制伺服电机转动,经减速器和传动丝杆后驱动所述力源作动筒(4)的活塞杆运动,力源作动筒(4)的有杆腔被挤压;
4)负载运动:所述力源作动筒(4)驱动所述目标作动筒(5)的活塞杆向其无杆腔运动,力源作动筒(4)和目标作动筒(5)间的密闭容腔被压缩,使目标作动筒(5)实现推动负载(9)向右指定位置运动。”
复审请求人主要认为:本申请确实从未提及属于微尺度流体传动,概括为微型电液作动器主要从其总体外型结构尺寸角度考虑。对比文件1公开的油压机为静力加载装置,是一种力控制系统,从摘要图中明显看出其加载缸大于力源缸。据此,至少与本申请有两点本质区别:一是大小缸的设计方法。对比文件1是静力控制,面积由电机功率及加载力计算获得,与其它因素无关。同时,对比文件1应为常规尺寸的液压缸,完全可忽略本申请所特有的且不能忽略的狭小空间高功率密度作动的细长软管连接的变形这一突出影响。本申请是位置控制系统,两缸设计时为了补偿作动筒动态时的泄漏而设计上略微缩小了目标缸,常规尺寸的缸根本无需考虑这一影响,该部分引起的容积变化对目标缸输出位移或速度影响完全可以忽略,但对本申请所面向的狭小空间内的作动器,这一问题尤为突出,严重影响了本设计方案构架下的目标缸位置精度。二是本系统中布置了位移传感器6,是位置闭环系统。对比文件1是力开环系统,且无保压回路,两者设计初衷、系统构成明显不同。本申请用细长软管是专门针对如风洞等狭小空间作动所采取的技术方案,体现本申请创造性劳动的另一个方面便是细长软管建压初期的变形对目标缸微小位移的影响巨大,由此设计了专门的预先充油增压的方法以减小或缩短作动前(目标缸作动器输出位移)的无响应区。参见本申请驱动系统方法的实施步骤:“2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀2得电打开,蓄能器1对两液压作动筒及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀,预充油结束。”单纯零泄漏阀是本领域的常规设计,但针对细长软管连接的微小液压作动器设计专用支路在使用前进行充油加压,从而拓宽该系统的作动行程或使用范围,是该类对象所特有的创造性设计工作。这一点对比文件1也不具备。因此,权利要求1具备创造性,相应的,从属权利要求2-6也具备创造性。
经核查,复审请求人于2019 年08 月27 日提交的权利要求1-6请求保护的技术方案均可在其2018年10月18日提交的权利要求书中找到对应的技术方案,具体而言,2019年08月27日提交的权利要求1-4分别为2018年10月18日提交的权利要求5的技术方案之一;2019年08月27日提交的权利要求5是2018年10月18日提交的权利要求6的技术方案之一;2019年08月27日提交的权利要求6是2018年10月18日提交的权利要求7的技术方案之一。
在上述程序的基础上,合议组认为本案事实已经清楚,可以作出审查决定。
二、决定的理由
审查文本的认定
复审请求人在提出复审请求时对权利要求书进行了修改,并于2019年08月27日再次对权利要求书进行了修改,上述修改均符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所针对的文本为:申请日2016年06月12日提交的说明书第1-7页、说明书附图第1-3 页、说明书摘要和摘要附图;2019年08月27日提交的权利要求第1-6项。
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 权利要求1请求保护一种微型电液作动筒配油及驱动系统。
经查,对比文件1公开了一种丝杆操作型油压机装置,并具体公开了以下技术特征(参见对比文件1说明书第14-31段,附图1-2):液压机装置包括蓄能器8及控制器21和伺服放大器22(以上相当于权利要求1配油装置)、伺服电机7及滚珠丝杆6、主动缸2及从动缸3(相当于权利要求1液压作动筒),主动缸2、从动缸3的筒体均为封闭腔,所述筒体的内部分别设置连接有活塞杆2c、3c的活塞2b、3b,活塞2b、3b分别将所述筒体分为两个封闭的容腔,分别为有杆腔和无杆腔,主动缸2构成力源缸(相当于权利要求1力源作动筒),从动缸3构成目标缸(相当于权利要求1目标作动筒),控制器21和伺服放大器22连接伺服电机,蓄能器8连接主动缸2、从动缸3,滚珠丝杆6的丝杆6a与主动缸2的有杆腔连接,主动缸2的无杆腔与从动缸3的无杆腔连接,主动缸2的有杆腔与从动缸3的有杆腔连接;控制器21、伺服放大器22、蓄能器8、伺服电机7、滚珠丝杆6以及主动缸2作为外置驱动部分,与从动缸3分开设置,主动缸2通过配管4、5与缸3连接,依次连接的编码器23、伺服电机7、减速器及与主动缸2相连的滚柱丝杆6构成为电动伺服单元,由此可见对比文件1也公开了一种电液作动筒配油及驱动系统。其工作步骤为:控制器21发送指令给编码器23,控制伺服电机7转动,经伺服电机7的减速器和滚珠丝杆6的丝杆6a后驱动主动缸2的活塞杆运动;主动缸2驱动从动缸3的活塞杆运动,主动缸2、从动缸3间的密闭容腔被压缩,使从动缸3实现指定方向、速度等的运动。
本申请权利要求1与对比文件1所公开的内容相比,区别技术特征在于:系统是微型的,目标作动筒的有杆腔固连有负载,目标作动筒的结构尺寸小于力源作动筒的结构尺寸,两者通过液压软管连接,配油装置还包括两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器及控制器,蓄能器通过两位两通零泄漏电磁阀连接力源作动筒,两位两通零泄漏电磁阀和力源作动筒之间设有压力传感器,控制器分别连接两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器;由控制器发送信号控制两位两通零泄漏电磁阀的通断,配油装置通过控制器与电动伺服单元的编码器连接;还包括以下步骤:发指令:控制器8的上位机发出一作动指令,包括目标作动筒5的位置和由负载9的力的大小确定的预充压值;预充油:两位两通零泄漏电磁阀2得电打开,蓄能器1对两液压作动筒及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器3反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器8发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀2,预充油结束;目标作动筒5实现推动负载9向指定方向和位置运动。由上述区别技术特征可以确定本申请权利要求1实际解决的技术问题为:提供一种适用于狭小空间、控制精度高的微型液压装置。
对于本领域的技术人员来说,在设计微型液压装置时,在对比文件1公开的油压机装置的基础上,将各部件尺寸适当缩小即容易得到相应的微型装置,因为这种缩小是在宏观尺度的范围内进行的,并没有减小到微尺度,液体的流动特性并没有发生变化,因此本领域技术人员将对比文件1的液压系统进行适当缩小即可得到一适用于狭小空间的微型液压系统;本领域技术人员可根据实际使用要求使“目标作动筒的有杆腔固连有负载,目标作动筒的结构尺寸小于力源作动筒的结构尺寸,两者通过液压软管连接”,这属于一种常规设计,为了提高该微型液压装置的控制精度,在蓄能器与力源作动筒之间设置与控制器连接的两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器是本领域技术人员容易做出的常规设计,对比文件1的控制器为PC机,只用于控制伺服电机7,本领域技术人员都知晓PC机可以用于多任务控制,因此,将控制器同时用于控制两位两通零泄漏电磁阀的通断、接收压力传感器的信号、连接电动伺服单元的编码器以实现多种控制动作是本领域技术人员容易做出的常规设计。至于未被公开的步骤是本领域常规的控制流程,本领域人员根据系统实际需要能够得到上述操作步骤,并且没有带来预料不到的效果。
由此可见,在对比文件1的基础上结合本领域的常规设计得出权利要求1所请求保护的技术方案,对本领域的技术人员而言是显而易见的。因此权利要求1所请求保护的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步,因而不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.2 从属权利要求2对权利要求1做了进一步的限定,其附加的技术特征是“所述控制器(8)包括有相互连接的上位机和伺服控制器,所述伺服控制器分别连接所述两位两通零泄漏电磁阀(2)、压力传感器(3);所述伺服控制器连接所述电动伺服单元(7)中的编码器”,控制器包括相互连接的上位机和伺服控制器是本领域惯用的技术手段,当控制器具体连接两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器、电动伺服单元时,使伺服控制器连接两位两通零泄漏电磁阀、压力传感器、电动伺服单元中的编码器是本领域技术人员容易做出的常规设计。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上,权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.3 从属权利要求3对权利要求1做了进一步的限定,其附加的技术特征是“所述配油装置包括两组蓄能器(1)、两位两通零泄漏电磁阀(2)和压力传感器(3),其中一组的两位两通零泄漏电磁阀(2.1)连接所述力源作动筒(4)的无杆腔,另一组的两位两通零泄漏电磁阀(2.2)连接所述力源作动筒(4)的有杆腔”,对于本领域的技术人员来说,根据系统需要选择缸的无杆腔和有杆腔分别通过开关阀和压力传感器连接一组蓄能器,以便于缸的无杆腔和有杆腔都可以方便地通过蓄能器提供压力,权利要求3的附加技术特征是本领域技术人员容易做出的常规设计。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上,权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.4 从属权利要求4对权利要求1做了进一步的限定,其附加的技术特征是“在所述目标作动筒(5)和所述负载(9)之间设有位移传感器(6),所述位移传感器(6)与所述电动伺服单元(7)连接”,位移传感器是伺服液压系统中的常见构件,因此对于本领域的技术人员来说,根据系统需要在目标作动筒与负载之间设置位移传感器并使其与电动伺服单元连接,也是容易想到的,权利要求4的附加技术特征是本领域技术人员容易做出的常规设计。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上,权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2.5 从属权利要求5-6对权利要求1做了进一步的限定,对于本领域的技术人员来说,按照本领域常规的操作步骤使主动缸的无杆腔或有杆腔被压缩从而推动从动缸向指定方向、位置移动,最终实现负载向左指定位置或右指定位置运动,是容易实现的,权利要求5-6的附加技术特征属于本领域技术人员在对比文件1的基础上经过合乎逻辑的分析即可得到的,本领域人员根据系统运行的实际需要能够得到上述操作步骤,并且没有带来预料不到的效果。因此,在其引用的权利要求1不具备创造性的基础上,权利要求5-6也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
对复审请求人相关意见的评述
复审请求人主要认为:本申请确实从未提及属于微尺度流体传动,概括为微型电液作动器主要从其总体外型结构尺寸角度考虑。对比文件1公开的油压机为静力加载装置,是一种力控制系统,从摘要图中明显看出其加载缸大于力源缸。据此,至少与本申请有两点本质区别:一是大小缸的设计方法。对比文件1是静力控制,面积由电机功率及加载力计算获得,与其它因素无关。同时,对比文件1应为常规尺寸的液压缸,完全可忽略本申请所特有的且不能忽略的狭小空间高功率密度作动的细长软管连接的变形这一突出影响。本申请是位置控制系统,两缸设计时为了补偿作动筒动态时的泄漏而设计上略微缩小了目标缸,常规尺寸的缸根本无需考虑这一影响,该部分引起的容积变化对目标缸输出位移或速度影响完全可以忽略,但对本申请所面向的狭小空间内的作动器,这一问题尤为突出,严重影响了本设计方案构架下的目标缸位置精度。二是本系统中布置了位移传感器6,是位置闭环系统。对比文件1是力开环系统,且无保压回路,两者设计初衷、系统构成明显不同。本申请用细长软管是专门针对如风洞等狭小空间作动所采取的技术方案,体现本申请创造性劳动的另一个方面便是细长软管建压初期的变形对目标缸微小位移的影响巨大,由此设计了专门的预先充油增压的方法以减小或缩短作动前(目标缸作动器输出位移)的无响应区。参见本申请驱动系统方法的实施步骤:“2)预充油:两位两通零泄漏电磁阀2得电打开,蓄能器1对两液压作动筒及其间管路形成的压力腔预先充油增压,压力传感器反馈当前充油压力,达到设定的所述预充压值,控制器发出信号关断两位两通零泄漏电磁阀,预充油结束。”单纯零泄漏阀是本领域的常规设计,但针对细长软管连接的微小液压作动器设计专用支路在使用前进行充油加压,从而拓宽该系统的作动行程或使用范围,是该类对象所特有的创造性设计工作。这一点对比文件1也不具备。因此,权利要求1具备创造性,相应的,从属权利要求2-6也具备创造性。
对此,合议组意见如下:由于本申请的微型并非微尺度,系统内液体的流动特性并没有发生变化,本领域的技术人员在设计微型液压装置时,在对比文件1公开的油压机装置的基础上,将各部件尺寸适当缩小即容易得到相应的微型装置,这种缩小是在宏观尺度的范围内进行的,因此本领域技术人员将对比文件1的液压系统进行适当缩小即可得到一适用于狭小空间的微型液压系统,两个液压系统的设计理论、方法是相同的,只是系统包括的部件不完全相同,部件的尺寸也存在差异;本领域的目标缸的结构尺寸通常不同于力源缸的结构尺寸,本领域技术人员根据该微型液压系统的工作需求可将目标作动筒的结构尺寸设为小于力源作动筒的结构尺寸,这是一种常规设计选择;位移传感器是伺服液压系统中的常见构件,因此对于本领域的技术人员来说,根据系统需要在目标作动筒与负载之间设置位移传感器并使其与电动伺服单元连接是容易想到的;软管和硬管都是液压系统中常用的连接管件,本领域技术人员可根据实际需要作出合适的选择;零泄漏阀是现有技术中常见的阀结构,其用途较为广泛,并且本领域的技术人员悉知,对于小型液压结构来说,由于流体用量较小,泄漏必须会对其精度造成较大的影响,因此,在精度要求较高的小型液压系统中,选择阀结构时必然会倾向于选择精度高、泄漏量小的阀结构,因此,在微型液压系统中选择使用零泄漏电磁阀,是本领域的技术人员在现有技术的基础上容易作出的选择;根据实际需要对管路预先充油加压是液压系统操作中较常见的步骤,因此针对细长软管连接的微小液压作动器设计专用支路在使用前进行充油加压是本领域技术人员根据系统的实际工作需要容易得到的,也没有带来预料不到的技术效果。因此,权利要求1相对于对比文件1和本领域常规设计的结合不具备创造性。故合议组对复审请求人的主张不予支持。
综上所述,合议组依法做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07 月30 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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