Лабораторная работа: Исследование уровня вида техники

Одним из путей совершенствования токарной операции является совершенствование режущего инструмента. На данной операции применяется борштанга с креплением резцов, ГОСТ 20872-80. Усовершенствовать борштангу можно путем использования прогрессивных технических решений (ТР), созданных в последнее время. Выявить прогрессивные ТР, которые могут лечь в основу конструкции усовершенствованного резца можно в результате патентного исследования уровня вида техники "Борштанги".

2. Описание объекта

Борштанга

Недостатком борштанги является неудовлетворительная точность установки резца. Неудовлетворительная жесткость конструкции.

Составная борштанга образована разъемно-соединительными частями, а именно, крепежным конусом 1, держателем инструмента 3 и промежуточной деталью 2, с помощью которых можно изменять общую длину борштанги. Сущность решения заключается в том, что в радиальных плоскостях, образующих опорные поверхности между отдельными частями борштанги, вложены прокладки 7 и 8 толщиной до 1 мм из материала с модулем упругости, меньшим 800 МПа. Применимо для любых типов разъемных борштанг.

З. Цель исследования

Целью исследования является обеспечение точной установки резца на борштанге, а также повысить жесткость конструкции.

4. Регламент поиска

Задача этапа - определить перечень исследуемых ТР (ИГР), их классификационных индексов, минимальные ретроспективность и широту патентного поиска, а также перечень источников информации, обеспечивающие достаточную полноту и достоверность исследования.

4.1 Определение ИТР

Резцы борштанги содержат следующие ТР: а) конструкция борштанги; б) обеспечение жесткости; в) материал режущей части; г) токарная обработка - техпроцесс, положенный в основу работы;

д) способ изготовления борштанги;

Для достижения цели исследования - обеспечения стружкоотвода путем оптимизации формы передней поверхности будем исследовать ТР "Борштанга".

4.2 Определение рубрики МКИ и индекса УДК

Для определения рубрики международной классификации изобретений (МКИ) ИТР определяем ключевое слово "Изменение жесткости борштанги". По алфавитно-предметному указателю, т.2, определяем предполагаемую рубрику МКИ:

В23В29/02 Борштанги токарных станков.

Индекс Универсальной десятичной классификации (УДК) определяем по Указателю к УДК:

621.9 Обработка резанием

621.9 02 Режущие инструменты

621.9 941 Токарная обработка

4.3 Установление ретроспективности (глубины) поиска

Предполагая, что прогрессивные ТР были созданы последнее десятилетие, устанавливаем глубину поиска 5 лет (1987-1992).

4.4 Выбор стран проверки

Исследования проводим в отношении ведущих стран в области машиностроения - РФ (СССР), Великобритании, Германии, США, Франции и Японии, Учитывая учебный характер исследований, согласно заданию в качестве стран проверки принимаем РФ (СССР), Германию и Японию.

4.5 Определение источников информации

В качестве источников информации принимаем следующую патентную документацию:

описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам;

бюллетень изобретений РФ;

реферативный сборник ВНИИПИ "Изобретения стран мира";

реферативный журнал ВИНИТИ 14А - "Резание металлов. Станки и инструменты" (14 "Технология машиностроения");

книги и работы в области токарной обработки, обработки резанием, режущего инструмента.

Данные п. п.4.1-4.5 заносим в табл.1 "Регламент поиска", п.1.

5. Патентный поиск

Задача этапа - обеспечить достаточную полноту и достоверность исследования путем тщательного отбора и анализа патентно-технической информации.

ТАБЛИЦА 1

РЕГЛАМЕНТ ПОИСКА № 1,2,3

Объект: борштанга с креплением резцов.

Вид исследования:

исследование уровня вида техники

исследование патентной чистоты

исследование патентоспособности

Предмет	Индексы	Страны поиска	Глубина	Источники
поиска	МКИ (НКИ)	поиска,	информации
(ИТР)	и УДК	Лет
1) Борштанга	МКИ:	РФ (СССР)	10	Патентные описания
В23В29/02	Великобритания	(1986-	Патентные бюлле-
УДК:	Германия	-1996)	тени РФ и СССР
621.9	США	Реф. сб. ВНИИПИ
621.91	Франция	" Изобретения стран
621.9 941	Япония	мира"
2) -	-	РФ	16	Реф. журн.
Германия	16	ВИНИТИ 14А
Япония	17	"Резание металлов.
3) -	-	РФ (СССР)	(1986-	Станки и
Великобритания	-1996)	инструмент"
Германия	(14 "Технология
США	Машиностроения")
Франция
Япония	ЭИ ВИНИТИ
"Режущие
инструменты"
Журналы:
"Вестник
машиностроения";
"Станки и
инструменты";
"Машиностроитель"
"Изобретатель и
рационализатор"

5.1. Отбор документации, имеющей отношение к ИТР

Просматриваем источники информации в соответствии с регламентом. Отбираем такие документы, по названиям которых можно предположить, что они имеют отношение к ИТР "Борштанга".

По отобранным документам знакомимся с рефератами, формулами изобретений, чертежами. Сведения о ТР, имеющих отношение к ИТР "Борштанга", заносим в графы 1-4 табл.2.

5.2. Анализ сущности отобранных ТР

Изучаем сущность отобранных ТР по сведениям, содержащимся в графе 4 табл.2, а также по текстам патентных описаний, статей и т.п. Если ТР решает принципиально другую задачу, документ исключаем из рассмотрения.

Если ТР решает ту же задачу (аналог ИТР), документ включаем в перечень для детального анализа, делая отметку об этом в графе 5 табл.2.

Эскизы аналогов приведены на рис.2.

6. Анализ результатов поиска

Задача этапа - путем сопоставления преимуществ и недостатков ИТР и аналогов установить, какой из аналогов является наиболее прогрессивным.

6.1. Определение показателей положительного эффекта

Определяем, какие показатели положительного эффекта желательно получить в идеальном усовершенствованном объекте. Группируем показатели и заносим в графы 1-3 табл.3.

ТАБЛИЦА 2

ПАТЕНТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ, ОТОБРАННАЯ ДЛЯ АНАЛИЗА

Предмет поиска (ИТР)	Страна выдачи, год и номер охранного документа, рубрика МКИ (УДК)	Автор, заявитель, страна, дата приоритета, дата публикации, название	Сущность технического решения и цель его создания	Подлежит (не подлежит) детальному анализу при исследовании
уровня	чистоты	новизны
1	2	3	4	5	6	7
1) Борштанга	РФ (СССР) пат. №1761386 В23В29/02	Тараканов А.И., Фомин Б.Я. Пермский НИТИ 08.12.89 Борштанга	Выполнение борштанги из двух, жестко связанных по концам труб, одна из которых выполнена из углепластика или боропластика, армированного под углом 22-27° к образующей, а геометрический размер радиального сечения труб выбирается из определенного соотношения. Угол между образующей и направлением армирования направляется в сторону вращения борштанги. В этом случае крутящий момент от сил резания, частично передающийся на армированную трубу приводит к её удлинению и растяжению неармированной трубы, что повышает виброустойчивость и продольную жесткость.	да	да	да

2) Борштанга

РФ (СССР) пат. №2623475 В23В29/02

УДК 621.91

Клингер В. доктор наук

14.03.89

Борштанга

Предлагаемая борштанга предназначена для расточки отверстий высокой точности на расточных станках с ЧПУ, где требуется постоянная подналадка инструмента, связанная с износом резца. Для этого резец помещается в борштангу переменной жесткости. При закручивании винта 1 с помощью ключа с делениями происходит упругая деформация всей борштанги в зоне паза 2 в сторону, совпадающую с направлением подачи резца.

да

3) Борштанга

РФ (СССР) пат. №2056376

В23В29/02

Вутев В.Н.,

Иванов Л.В.

Институт по обработке специальными агрегатными машинами.

08.05.85

Борштанга

Борштанга предназначена для растачивания отверстий. Борштанга содержит цилиндрический корпус с 2-мя цапфами. В корпусе выполнены радиальные пазы, в которых вставлены резцовые вставки. В каждой вставке установлен резец, в торец которого упирается винт регулировочный. Производится растачивание отверстия одновременно несколькими резцами.

да

4) Борштанга

ГДР (Германия)

№241211

В23В29/02

УДК 621.9 06

Нестман, Стивен, Dipl. - Ing.

03.12.86

Борштанга

Борштангу, расположенную в шпинделе, вместе с измерительными устройствами используют для точной установки шпинделя и только после этого регулируются её резцы. Измерительное устройство можно установить также, не вращая обрабатывающий инструмент.

да

5) Борштанга

ГДР (Германия)

№4619564

В23В29/02

УДК 621.9 02

Марк Е. Якобсон, Трой, Мич.

28.10.86

Борштанга

В корпусе борштанги выполнено открытое с 2-х торцов отверстие, ось которого составляет острый угол с осью вращения корпуса. Со стороны первого торца в отверстие корпуса вставлен хвостовик режущего инструмента, а со стороны 2-го торца - упругое крепление, которое втягивает и удерживает инструмент в отверстии корпуса. Корпус снабжен элементом фиксирования хвостовика в отверстии.

да

6) Борштанга

Япония пат

№62-122210 В23В29/034

Хирахара Кодзи, Ясухара К.И.

18.05.87

Расточная борштанга

Предлагаемая борштанга имеет корпус, в котором устанавливается стержень. На переднем конусе стержня выполнена плоская головка с закрепленной на ней режущей пластины. Стержень устанавливается в эксцентричные отверстия втулки и при обработке вращается вместе с втулкой. При повороте стержня относительно втулки режущая кромка пластины смещается в радиальном направлении, в сторону оси инструмента. Борштанга позволяет вводить инструмент в отверстие, расположенное в глубине изделия, без смещения последнего.

да

6.2. Сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИГР и аналогов

Оцениваем обеспечение каждого показателя положительного эффекта в баллах. В графе 4 табл.3 ИТР по каждому показателю выставляем оценку 0. В графах 5-10 выставляем оценку аналогам по показателям групп а), б), в) от 0 до 5, а группу г) - от - 2 до 2. Суммируем оценки по каждому аналогу и заносим результаты в нижнюю строку табл.3. Видим, что наибольшую сумму баллов имеет аналог "Борштанга с точной установкой резца", пат. РФ №2623475, автор Клингер В. доктор наук, приоритет с 14.03.89. Следовательно, данное ТР является наиболее прогрессивным.

7. Описание усовершенствованного объекта

Борштанга с точной установкой резца.

Предлагаемая борштанга (рис.1.1) предназначена для расточки отверстий высокой точности на расточных станках, преимущественно с программным управлением, где требуется постоянная подналадка инструмента, связанная с износом резца. Для этого резец помещается в борштангу переменной жесткости. При закручивании винта 1 с помощью ключа с делениями происходит упругая деформация всей борштанги в зоне паза 2 в сторону, совпадающую с направлением подачи резца.

ТАБЛИЦА 3

Оценка преимуществ и недостатков аналогов

группа	№	Показатели положительного эффекта	ИТР	Аналоги
Пат РФ 1761386	Пат. РФ 2623475	Пат. РФ 2056376	Пат. ГДР 241211	Пат. ГДР 4619564	Пат. Япония 62-122210
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а б в г	1 2 3 4	Изменение жесткости борштанги Уменьшение времени на переналадку Расточка отверстий высокой точности Жесткость конструкции	0 0 0 0	0 2 2 0,5	4 3 4 0,5	0 3 3 0,5	0 1 2 1	0 1 2 0,5	0 2 2 0,5
Положительный суммарный эффект	4,5	10,5	5,5	2,5	3,5	4,5

Работа №2 Исследование патентной чистоты усовершенствованного объекта

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Применение прогрессивного ТР в усовершенствованном объекте возможно только в случае его патентной чистоты в отношении страны изготовления РФ и стран предлагаемого экспорта. Установить, обладает ли усовершенствованный резец патентной чистотой в отношении этих стран можно в результате экспертизы его на патентную чистоту.

2. Цель исследования

Целью исследования является возможность использования усовершенствованного резца путем обеспечения его патентной чистоты.

3. Регламент поиска

3.1 Определение ИТР

В исследуемом объекте, - усовершенствованном резце выявляем ИТР:

а) в зависимости от объема выпуска или экспорта Борштанга является объектом крупносерийного производства. Поэтому для экспертизы на патентную чистоту оставляем все ТР, указанные в п.4.1 работы №1.

б) в зависимости от сроков известности.

ТР "Борштанга", как видно из работы 1, защищено действующими патентами. Оставляем его для исследования патентной чистоты.

3.2 Установление ретроспективности поиска

Глубина поиска при экспертизе патентной чистоты определяется сроком действия патентов в странах проверки. В соответствии с этим устанавливаем глубину поиска по Германии - 17 лет, по остальным ведущим странам - 16 лет.

3.3 Выбор стран проверки

Изготавливать борштанги предполагается в РФ. В учебных целях согласно заданию предполагается их экспорт в Японию и Германия. Проверяем эти страны.

3.4 Определение источников информации

Из источников, использованных в работе №1, оставляем только патентную документацию, а именно:

патентные описания;

бюллетень изобретений;

реферативный сборник "Изобретения стран мира";

реферативный журнал ВИНИТИ 14А "Резание металлов. Станки и инструменты"

Данные п. п.4.1-4.4 заносим в регламент поиска, (табл.1 работы №1, п.2).

4. Патентный поиск

Поиск проводим по методике, изложенной в п.5 работы №1. При этом используем полученные ранее результаты. Отбираем ТР, имеющие отношения к ИТР, для детального анализа, делая отметку об этом в графе 6 табл.2.

5. Анализ результатов поиска

Задача этапа - путем сопоставления совокупностей существенных признаков аналогов и ИТР - установить, обладает ли ИТР патентной чистотой в отношении стран проверки.

5.1. Выбор пунктов формулы изобретения для анализа

В РФ и Японии действует европейская система построения патентной формулы, по которой первый её пункт является независимым, а остальные пункты - зависимыми.

Следовательно, в патентной документации РФ и Японии будем принимать во внимание при экспертизе только первый пункт формулы.

5.2. Выявление существенных признаков ИТР и аналогов

Выявляем существенные признаки ИТР "Режущая пластина", группируем их и заносим в графы 1-3 табл.4. Отмечаем наличие этих признаков у ИТР в графе 4 знаком.

Таблица 4

Существенные признаки ИТР		"Борштанга" и его аналоги
группа	№	Признаки ТР	ИТР	Аналоги
Пат РФ 1761386	Пат. РФ 2623475		Пат. РФ 2056376		Пат. ГДР 241211	Пат. ГДР 4619564	Пат. Япония 62-122210
а б в	1 2 1 2 1 2 3 4	Высокая точность расточки Минимальное количество резцов Изменение жесткости Подналадка инструмента на месте Простота конструкции Наличие паза в борштанге Наличие регулировочного винта Составная конструкция	+ + + + +	- + +	+ + + + + + +		+ + +		- +	+ + + + +	- + +
г	1	Применимость к станкам с ЧПУ Обработка глубоких отверстий	- +	- +	+	- +		-		- +	- +

Сравниваем ИТР с аналогами, отмечаем в графах 5-9 наличие признака у аналога знаком "+", отсутствие - знаком "-". Выявляем другие существенные признаки у аналогов. Отсутствие их у ИТР отмечаем в графе 4 знаком "-". Наличие или отсутствие признака у других аналогов отмечаем знаком "+" или "-".

5.3. Сопоставительный анализ признаков ИТР и аналогов

Сопоставляя данные таблицы 4, делаем вывод: в ИТР не использованы совокупности признаков по пат. РФ 1761386, РФ 2056376, ГДР 241211, ГДР 4619564, Япония 62-122210. Эти патенты исключаем из дальнейшего рассмотрения. Таким образом, в результате сопоставительного анализа выявляем, что ИТР "Борштанга" по пат. РФ 2623475не подпадает под действие патентов РФ, ГДР, Японии. Следовательно, усовершенствованная борштанга обладает патентной чистотой в отношении РФ, ГДР и Японии.

6. Выводы

Для организации производства усовершенствованных резцов в РФ нужно приобрести лицензию у владельцев пат РФ 2623475. Продавать такие резцы в ГДР и Японии можно беспрепятственно.

Работа №3 Исследование патентоспособности технического решения

1. Обоснование необходимости проведения патентных исследований

Если усовершенствованная борштанга содержит ТР, обладающее всеми признаками изобретения (новизной, творческим уровнем и промышленной применимостью), то он является патентоспособным и, следовательно, необходимо обеспечить его правовую защиту путем оформления заявки на изобретение.

Выявить наличие признаков изобретения в усовершенствованной борштанге можно в результате исследования его патентоспособности.

2. Цель исследования

Целью исследования патентоспособности резца является правовая защита входящих в него ТР, удовлетворяющих критериям изобретения, путем выявления признаков изобретения в этих решениях и оформления заявок на изобретения.

3. Регламент поиска

3.1 Определение ИТР

Признаками изобретения в усовершенствованной борштанге предположительно обладает ТР "Изменение жесткости борштанги". Данное ТР обладает творческим уровнем и промышленной применимостью. Оставляем его для исследования новизны.

3.2 Выбор стран проверки.

Поскольку к изобретению предъявляются требования мировой новизны, проверку необходимо проводить по всем странам. В патентной практике исследования проводят только по ведущим странам. Учитывая учебный характер работы, принимаем в качестве стран проверки РФ, ГДР и Японию.

3.3 Установление глубины поиска

Принято глубину поиска при исследовании новизны ограничивать пятьюдесятью годами.

3.4 Определение источников информации

В качестве источников информации принимаем те же, что и в работе №1.

Данные п. п.3.1 - 3.4 заносим в регламент поиска (табл.1 работы №1, п.3).

4. Патентный поиск

Поиск проводим по методике, изложенной в п.5 работы №1. При этом используем полученные ранее результаты. Отбираем ТР, имеющие отношение к ИТР, для детального анализа, делая отметку об этом в графе 7 табл.2.

5. Анализ результатов поиска

Задача этапа - путем сопоставления совокупностей существенных признаков ИТР и аналогов установить, обладает ли ИТР новизной.

Для анализа используем табл.4.

Сопоставляя далее совокупности признаков групп, видим, что признак: изменение жесткости борштанги не содержится ни в одной совокупности и, следовательно, совокупность признаков ИГР является новой.

Следовательно, ИТР "Изменение жесткости борштанги" - обладает новизной.

6. Выводы

ИТР "Изменение жесткости борштанги" обладает патентоспособностью, и на него необходимо оформить заявку на изобретение.

7. Приложение

7.1. Заявление

7.2. Описание изобретения

МКИ В23В29/02

Борштанга

Изобретение относится к области обработки металлов резанием.

В отличие от аналогов, предлагаемая борштанга предназначена для расточки отверстий высокой точности на расточных станках, преимущественно с программным управлением, где требуется постоянная подналадка инструмента, связанная с износом резца. Для этого резец помещается в борштангу переменной жесткости. При закручивании винта 1 с помощью ключа с делениями происходит упругая деформация всей борштанги в зоне паза 2 в сторону, совпадающую с направлением подачи резца.

7.3. Реферат

МКИ В23В29/02. Борштанга, Клингер В., доктор наук, // Тульский государственный институт.

Изобретение относится к области обработки металлов резанием. Цель изобретения - повышение жесткости борштанги в процессе резания.

Борштанга имеет продольный паз и регулировочный винт, с помощью которого и происходит регулировка жесткости борштанги.

Формула изобретения

Борштанга с точной установкой резца отличается тем, что предназначена для расточки отверстий высокой точности на станках с ЧПУ. А также тем, что можно изменять жесткость борштанги путем регулировки винта.

Источники информации:

1. Металлорежущие инструменты. Сахаров Г.Н. и др. - Л/., Машиностроение_f 1989.

2. Описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам.

3. Бюллетень изобретений РФ.

4. Реферативный сборник ВНИИПИ "Изобретения стран мира".

5. Реферативный журнал ВИНИТИ 14А - "Резание металлов. Станки и инструменты" (14 "Технология машиностроения");

6. Книги и работы в области токарной обработки, обработки резанием, режущего инструмента.