发明创造名称：PLC控制变频桩机
外观设计名称：
决定号：41541
决定日：2019-08-20
委内编号：4W108464
优先权日：
申请（专利）号：201010551465.8
申请日：2010-11-20
复审请求人：
无效请求人：新河县雄飞桩工机械厂
授权公告日：2012-12-26
审定公告日：
专利权人：威海市海泰起重机械有限公司
主审员：郑明
合议组组长：王辉
参审员：李辉
国际分类号：E21B3/00(2006.01);E21B3/02(2006.01);E21B15/00(2006.01);E21B7/02(2006.01);E21B44/00(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、第26条第3款、第4款、第33条；
决定要点
：若一项权利要求请求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，该区别技术特征没有被现有技术公开，也没有充足的理由和确切的证据表明其属于公知常识或常规技术手段，本专利使用该技术特征获得了有益技术效果，则该权利要求具备创造性。
全文：
本无效宣告请求涉及国家知识产权局于2012年12月26日授权公告的、专利号为201010551465.8、发明名称为“PCL控制变频桩机”的发明专利（下称本专利），其申请日为2010年11月20日，专利权人为“威海市海泰起重机械有限公司”。本专利授权公告的权利要求书全文如下：
“1. 一种PLC控制变频桩机，包括桩架和长螺旋钻具、控制装置、操作台和电源，桩架包括立柱、斜撑、平台、底盘、配重、滑轮组和行走装置，控制装置包括钻具转速控制装置和钻具升降控制装置，钻具转速控制装置和钻具升降控制装置分别包括减速机和电机，电机与减速机相连接，其特征在于控制装置还包括PLC控制器、钻具变频器和卷扬机变频器，钻具变频器一端与PLC控制器相连接，另一端与电机相连接，卷扬机变频器一端与PLC控制器相连接，另一端与电机相连接，PLC控制器与操作台相连接，当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低，当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高，当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号。”
针对本专利，新河县雄飞桩工机械厂（下称请求人）于2019年01月31日向国家知识产权局提出了无效宣告请求，请求宣告本专利权利要求1无效，其无效理由为：本专利权利要求1请求保护的技术方案在说明书中公开不充分，不符合中华人民共和国专利法（下称专利法）第26条第3款的规定；本专利权利要求1的保护范围不清楚，同时得不到说明书支持，不符合专利法第26条第4款的规定；本专利权利要求1缺乏必要技术特征，不符合中华人民共和国专利法实施细则（下称专利法实施细则）第20条第2款的规定；本专利权利要求1不具备创造性，不符合专利法第22条第3款的规定。请求人提交了如下附件：
附件1: 申请公布日为2011年04月27日，申请公布号为CN102031929A的中国发明专利申请的复印件（即本专利的公开文本）；
附件2：授权公告日为2012年12月26日，授权公告号为CN102031929B的中国发明专利申请的复印件（即本专利的授权文本）。
请求人于2019年02月21日向国家知识产权局提交了意见陈述书，补充了无效理由，并提交了如下证据：
证据1：授权公告日为2005年09月07日、授权公告号为CN2723517Y的中国实用新型专利说明书的复印件，共10页；
证据2: 公开日为2003明年05月07日、公开号为CN1415804A的中国发明专利申请公开说明书的复印件，共6页；
证据3：授权公告日为2009年12月30日、授权公告号为CN201372433Y的中国实用新型专利说明书的复印件，共9页；
证据4：授权公告日为2007年03月21日、授权公告号为CN2881093Y的中国实用新型专利说明书的复印件，共9页；
证据5：河北工业大学硕士学位论文《螺丝桩钻机自动送钻同步性能的研究》，公开日为2009年03月31日，共67页；
证据6：授权公告日为2008年02月27日、授权公告号为CN201027537Y的中国实用新型专利说明书的复印件，共7页；
证据7：公开日为2005年07月06日、公开号为CN1635229A的中国发明专利申请公开说明书的复印件，共18页；
请求人认为：
（1）本专利相对于证据1和公知常识的结合、证据1和证据2和公知常识的结合、证据1和证据5和公知常识的结合、证据1和证据2和证据5和公知常识的结合、证据1和证据6和公知常识的结合、证据1和证据5和证据6和公知常识的结合、证据1和证据7和公知常识的结合、证据1和证据5和证据7和公知常识的结合、证据1和证据3和公知常识的结合、证据1和证据3和证据5和公知常识的结合、证据1和证据2和证据3和公知常识的结合、证据1和证据2和证据3和证据5和公知常识的结合、证据1和证据3和证据6和公知常识的结合、证据1和证据3和证据5和证据6和公知常识的结合、证据1和证据3和证据7和公知常识的结合、证据1和证据3和证据5和证据7和公知常识的结合、证据1和证据4和公知常识的结合、证据1和证据4和证据5和公知常识的结合、证据1和证据2和证据4和公知常识的结合、证据1和证据2和证据4和证据5和公知常识的结合、证据1和证据4和证据6和公知常识的结合、证据1和证据4和证据5和证据6和公知常识的结合、证据1和证据4和证据7和公知常识的结合、证据1和证据4和证据5和证据7和公知常识的结合、证据1和证据2和证据6和公知常识的结合、证据1和证据2和证据5和证据6和公知常识的结合、证据1和证据6和证据7和公知常识的结合、证据1和证据5和证据6和证据7和公知常识的结合不具备创造性。
（2）本专利权利要求1相对于证据2和证据1和公知常识的结合、证据2和证据5和公知常识的结合、证据2和证据1和证据5和公知常识的结合、证据2和证据1和证据3和公知常识的结合、证据2和证据3和证据5和公知常识的结合、证据2和证据1和证据3和证据5和公知常识的结合、证据2和证据1和证据4和公知常识的结合、证据2和证据4和证据5和公知常识的结合、证据2和证据1和证据4和证据5和公知常识的结合、证据2和证据1和证据6和公知常识的结合、证据2和证据5和证据6和公知常识的结合、证据2和证据1和证据5和证据6和公知常识的结合不具备创造性。
（3）本专利权利要求1相对于证据5和公知常识的结合、证据5和证据1和公知常识的结合、证据5和证据2和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和公知常识的结合、证据5和证据3和公知常识的结合、证据5和证据1和证据3和公知常识的结合、证据5和证据2和证据3和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据3和公知常识的结合、证据5和证据4和公知常识的结合、证据5和证据1和证据4和公知常识的结合、证据5和证据2和证据4和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据4和公知常识的结合、证据5和证据6和公知常识的结合、证据5和证据1和证据6和公知常识的结合、证据5和证据2和证据6和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据6和公知常识的结合、证据5和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据7和公知常识的结合、证据5和证据2和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据7和公知常识的结合、证据5和证据3和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据3和证据7和公知常识的结合、证据5和证据2和证据3和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据3和证据7和公知常识的结合、证据5和证据4和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据4和证据7和公知常识的结合、证据5和证据6和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据6和证据7和公知常识的结合、证据5和证据2和证据6和证据7和公知常识的结合、证据5和证据1和证据2和证据6和证据7和公知常识的结合不具备创造性。
（4）本专利权利要求1相对于证据7和证据1和公知常识的结合、证据7和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据2和公知常识的结合、证据7和证据2和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据6和公知常识的结合、证据7和证据5和证据6和公知常识的结合、证据7和证据1和证据3和公知常识的结合、证据7和证据3和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据3和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据2和证据3和公知常识的结合、证据7和证据2和证据3和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据3和证据6和公知常识的结合、证据7和证据3和证据5和证据6和公知常识的结合、证据7和证据1和证据4和公知常识的结合、证据7和证据4和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据4和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据2和证据4和公知常识的结合、证据7和证据2和证据4和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据4和证据6和公知常识的结合、证据7和证据4和证据5和证据6和公知常识的结合、证据7和证据1和证据2和证据5和公知常识的结合、证据7和证据1和证据5和证据6和公知常识的结合、证据7和证据1和证据2和证据6和公知常识的结合、证据7和证据2和证据5和证据6和公知常识的结合不具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年02月27日受理了上述无效宣告请求，将无效宣告请求书及其所附证据的副本转送给专利权人，并要求其在指定期限内答复。同时，成立合议组对本案进行审查。
国家知识产权局本案合议组于2019年04月03日向双方当事人发出了口头审理通知书，告知双方当事人：本案合议组定于2019年06月05日在国家知识产权局对本案进行口头审理。
针对上述无效宣告请求，专利权人于2019年04月12日向国家知识产权局提交了意见陈述书，专利权人认为：本专利说明书公开充分，符合专利法第26条第3款的规定；权利要求1保护范围清楚，能够得到说明书支持，符合专利法第26条第4款的规定；权利要求1不缺乏必要技术特征，符合专利法实施细则第20条第2款的规定；本专利权利要求1的修改不超范围，符合专利法第33条的规定。本案合议组于2019年04月26日发出转送文件通知书，将专利权人于2019年04月12日提交的意见陈述书转送给请求人，并要求其在指定期限内答复。
请求人在指定期限内未答复。
口头审理如期举行，双方当事人均委托代理人出席了本次口头审理。
在口头审理过程中：
（1）请求人明确其无效理由、范围以及证据使用方式与书面意见一致。
（2）专利权人对请求人提交的证据1-7的真实性、合法性以及公开日期均无异议。
（3）双方当事人就各自的主张充分陈述了意见。
至此，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
1、关于审查基础
专利权人在本无效宣告请求案的审理过程中未对本专利授权公告的权利要求书作出修改，因此本决定以本专利授权公告的权利要求书作为审查基础。
2、关于证据
证据1-4、证据6和7为中国专利文献，证据5为硕士学位论文，专利权人对证据1-7的真实性、合法性无异议，合议组对证据1-7采信。
鉴于证据1-7均属于公开出版物，其公开日或在线出版日期早于本专利的申请日，故证据1-7的技术内容可以作为现有技术用来评价本专利的创造性。
3、关于公开不充分
专利法第26条第3款规定：说明书应当对发明或者实用新型作出清楚、完整的说明，以所属技术领域的技术人员能够实现为准。
在判断一项权利要求所要求保护的技术方案在说明书中是否充分公开时，应当以本领域技术人员为视角，基于本领域技术人员所应具备的知识水平和设计能力，在充分理解相关技术内容和技术手段的前提下，对相应的技术方案进行整体考虑。
请求人认为：
（1）对于本领域技术人员而言，权利要求1中，“PLC控制器11停止输出信号给卷扬机变频器10调整并保持工作”中，“调整”与“保持”本身是矛盾的，且说明书中也没有记载如何实现该技术手段，故根据说明书记载的内容，该技术手段无法具体实施。
(2)本领域技术人员通常认为，为了解决本专利要解决的“将钻具转速控制和钻具升降控制通过PLC控制器和变频器有机的结合形成智能自动化控制，避免了因下钻速度过快或阻力过大使钻具卡住，具有电网启动时电压降小，自动化程度高、工作效率高、节省能源、环保无污染、降低操作人员的劳动强度等优点”的技术问题，本领域技术人员应当理解PLC实现的自动化控制本应将钻具电机电流保持在允许范围内，即使得“钻具电机电流高于允许的下限”而涉案专利记载的“当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作”却将电机电流保持在允许的下限以下，这使得本领域技术人员有理由怀疑说明书中虽然给出了技术手段，但所属领域技术人员采用该技术手段不能解决本专利要解决的技术问题。
本案合议组认为：
（1）结合权利要求1中记载的“PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低”，本领域技术人员根据应有的知识水平和设计能力，应当能够理解在该句中，“调整并保持工作”是PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器得到的后果，即PLC不再继续调整降低卷扬机电机转速，而是仅仅保持当前的电机转速。
（2）基于本领域技术人员所应具备的知识水平和设计能力，结合说明书和权利要求书的记载可获知，本专利说明书和权利要求书中，每个“当……时”均对应一种工况，并具体描述了在每种工况下，PLC控制器如何控制钻具变频器防止下钻速度过快或阻力过大而卡钻；基于对说明书的上述理解以及说明书和权利要求的记载，本领域技术人员在变频桩机实际工作时可获知钻具在下钻过程中的工况是不可预期的，如果在下钻过程中遇到已经液化的土层或者遇到有水处均可能导致钻具电机电流突然下降，甚至降低到低于钻机电机正常工作时的允许下限值，在这种情况下，并不需要刻意提高钻具电机电流。
本专利为了解决避免因下钻速度过快或阻力过大使得钻具卡住的技术问题，给钻具电机和卷扬机电机均连接变频器，并结合各种具体工况，在控制方法中通过卷扬机变频器调节卷扬机电机转速，通过钻具变频器调节钻具电机转速的方法步骤，在特定工况下，同时使用卷扬机变频器和钻具变频器共同调整卷扬机和钻具的转速，实现相应的控制。本领域技术人员按照说明书记载的内容，能够实现本专利请求保护的技术方案，并能够预见该技术方案能够解决其所声称的技术问题，因此本专利的说明书已对本发明权利要求1请求保护的技术方案作出了清楚、完整的说明，符合专利法第26条第3款的规定。
4、关于权利要求的保护范围是否清楚
专利法第26条第4款规定：权利要求书应当以说明书为依据，清楚、简要地限定要求专利保护的范围。
在判断一项权利要求所要求保护的技术方案是否清楚，应当以本领域技术人员为视角，基于本领域技术人员所应具备的知识水平和设计能力，在充分理解相关技术内容和技术手段的前提下，对相应的技术方案进行整体考虑。
请求人主张：
（1）对于权利要求1记载的“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速”，本领域技术人员不清楚何为“钻进时”，是否指钻机接触待钻地面前还是钻机刚刚接触地面的那一个时间点？本领域技术人员也不清楚何为“最高工作转速”，是指钻机标牌上的额定最高转速还是指钻机能够达到的最高转速。
（2）对于权利要求1中的“当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加”，本领域技术人员不清楚电机电流增加时，钻速会发生何种变化，是变慢、变快还是不变？
（3）对于权利要求1中的“当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低”，本领域技术人员不清楚何为“上限”，是钻具电机能够达到的最大电流，还是钻机标牌上的“额定电流”，或者是使用者设置的“电流”，也不清楚“允许上限”和“超过允许上限的具体含义”；本领域技术人员也不清楚PLC如何能获知“钻具电机电流超过了允许上限”，是从钻具电机处获得还是钻具变频器获得，还是从其他部件获得。
（4）权利要求1中记载了“当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作”，本领域技术人员不清楚“调整并保持工作”的对象是卷扬机还是钻具，也不清楚“调整与保持”的具体含义。
（5）权利要求1中记载的“当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高”，本领域技术人员不清楚何为“下限”，是钻具电机能够达到的最小电流，还是钻机标牌上的“额定电流”，或是使用者设置的“电流”；进一步不清楚为何“PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速”能够实现钻具电机电流的提高？
（6）本领域技术人员不清楚“降低钻具电机的转速”是否使得“钻具电机的转速”到0。
（7）对于权利要求1中记载的“当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作”。本领域技术人员不清楚“保持速度”的对象是卷扬机电机还是钻具电机，本领域技术人员也不清楚为何在“钻具电机电流低于允许下限时，使得卷扬机电机或者钻具电机保持速度工作”。
（8）对于权利要求1中记载的“当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号”，本领域技术人员不清楚为何“低于最大转矩频率时”，PLC要发出停止输出降速信号给钻具变频器？本领域技术人员也不清楚为何“低于最大转矩频率时”要发出“报警信号”？同时本领域技术人员也不清楚是谁发出“报警信号”。
（9）权利要求1中记载了“钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速”，本领域技术人员不清楚何为“预定深度”、“可输出最大转矩的最低转速”以及“最大转矩”和“最低速度”如何确定，“可输出最大转矩”是极限转矩还是额定转矩，“最大转矩”和“最低转速”之间的关系为何？
（10）对于权利要求1中记载的“当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升”，本领域不清楚“控制台”与PLC之间的关系，为何提钻信号由“控制台”发出，而不是由PLC发出，另外，本领域技术人员不清楚“PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流”提升的含义，例如，什么叫做“额定电流”、“额定电流提升”，“额定电流”是什么部件的，“PLC控制器”能否越过“卷扬机变频器”直接给“卷扬机电机”发出信号。
（11）对于权利要求1中的“当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号”，本领域技术人员不清楚何为“预定高度”，“预定高度”如何设置，本领域技术人员也不清楚：“PLC控制器即停止输出信号”，何为“停止输出信号”？是否“钻具电机”、“卷扬机电机”保持工作状态？
（12）本领域技术人员不清楚权利要求1中的“方法特征”是否有先后顺序，还是杂乱无章的，哪些方法特征与其他方法特征之间有关系，何种关系？
（13）权利要求1中记载了“长螺旋钻具”，本领域技术人员不清楚何为长螺旋钻具。
本案合议组认为：对于本领域技术人员而言，权利要求的保护范围是否清楚应当基于本领域技术人员的知识水平和设计能力，结合具体情况进行判断。
（1）具体在本专利中，“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速”应当是使得钻机在接触地面前就能够达到最高转速，这样就能够防止由于地面阻力大而导致卡钻，与本专利的发明目的也相符；而“最高工作转速”则是本领域技术人员在设定好的变频器的频率下允许电机正常工作对应的最高的转速，未给出具体数值并不会影响本领域技术人员对该技术方案的理解和实施。
（2）“当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加”本身的含义就是清楚、确定的，至于电机电流增加时，钻速会发生何种变化并不影响本领域技术人员理解这句话。
（3）关于上限，其本身具有明确的技术含义，是指数量最大的限度，在本案中，上限就是指电机电流的最大允许值，并且这个数值也并非一成不变的，而是可以根据本领域技术人员结合具体工况、使用环境等选择特定的负荷率而确定的，由此，本领域技术人员应该清楚上限的含义，并能准确的理解其在本权利要求中的含义；进一步也就能够理解“允许上限”和“超过允许上限”的含义；“钻具电机电流超过了允许上限”本身的描述即是清楚明确的，至于PLC如何得知，一方面不影响本领域技术人员对这句话的理解，另一方面PLC获取电流是否超过上限的技术手段对于本领域技术人员而言应当是常规技术手段。
（4）结合权利要求书中记载的“PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低”，根据本领域技术人员应有的知识水平和设计能力，应当能够理解在该句中，“调整并保持工作”是PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器得到的后果，具体而言，PLC不再继续调整降低卷扬机电机转速，而是仅仅保持当前的电机转速。故调整并保持工作的对象是卷扬机电机，其具体含义对于本领域技术人员而言也是清楚明确的。
（5）关于下限，其本身具有明确的技术含义，是指数量最小的限度，在本案中，下限就是指电机电流的最小允许值，并且这个数值也并非一成不变的，而是可以根据本领域技术人员结合具体工况、使用环境等选择特定的负荷率而确定的，由此，本领域技术人员应该清楚下限的含义，并能准确的理解其在本权利要求中的含义；进一步也就能够理解“允许下限”和“超过允许下限”的含义；结合桩机领域应有的知识能力水平，本领域技术人员能够理解钻机在下钻过程中阻力减小可能是因为土已经流化或者遇到了水，此时电机电流会减小，加速下钻能够使得钻头超过这些已经流化的区域或水区域，而下降到阻力相对更大的区域，从而电机电流会增加。
（6）一方面，“降低钻具电机的转速”的表述本身就是清楚的，是否使得“钻具电机的转速”到0并不影响本领域技术人员对于“降低钻具电机的转速”的理解，另一方面，进一步结合本专利权利要求1中的“当钻机钻到预定深度（此时卷扬机的转速下降到零）时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速”可获知，如果“可输出最大转矩的最低转速”为零，则“降低钻具电机的转速”时能够使得钻具电机转速降低到0。
（7）结合前文中的“PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号”，本领域技术人员应当能够理解“保持速度工作”的对象是钻具电机，而为何在“钻具电机电流低于允许下限时，使得卷扬机电机或者钻具电机保持速度工作”与这句话本身是否清楚并无关联。此外，本领域技术人员也应当能够理解，钻具在下钻过程中的工况是不可预期的，如果在下钻过程中遇到已经液化的土层或者遇到有水处均可能导致钻具电机电流突然下降，甚至降低到低于钻机电机正常工作时的允许下限值，此时无需人为调整钻具电机电流，而是使得钻具和卷扬机保持速度通过该区域即可。
（8）“当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号”这句话本身的含义清楚明确，至于为何“低于最大转矩频率时”，PLC要发出停止输出降速信号给钻具变频器，为何“低于最大转矩频率时”要发出“报警信号”并不影响本领域技术人员对这句话的含义的理解，而发出报警信号在本领域是常见的技术手段，由谁发出该信号本领域技术人员可以根据其应有的知识水平和设计能力决定。并且本领域技术人员也能够理解上述技术手段均是为了防止卡钻以及提高工作效率。
（9）结合本领域技术人员应有的知识水平，应当能够理解“预定深度”是指预先设定好的深度，对于变频器而言，其在某个特定频率会对应一个其能够承受的最大的转矩，这就是“可输出最大转矩”，而转矩和转速是成反比的，因此会存在可输出最大转矩的最低转速。
（10）根据“当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升”的字面表述，即可理解，PLC控制台能接受来自控制台的信号，控制台给出提钻信号，PLC执行提钻信号并进一步发出信号给其他设备也属于一种常见的控制方法；“额定电流”在本领域有明确的含义，是用电设备在额定电压下，按照额定功率运行时的电流，额定是指设备长时间正常工作时的最佳参数，基于此，本领域技术人员能够清楚的理解“额定电流”、“额定电流提升”以及“保持以额定电流”的含义，至于PLC控制器控制卷扬机电机时是否越过卷扬机变频器直接给“卷扬机电机”发出信号这也属于本领域技术人员根据实际情况能够灵活选择的。
（11）本领域技术人员应当能够理解“预定高度”就是预先设定好的高度，其具体设置数值由本领域技术人员根据具体工况设定，提钻后，系统应当停止工作，因此，PLC需要停止输出调整信号，停止对于改变钻具和卷扬机转速的控制，并且，既然到达预定高度那么就会保持在这个高度，卷扬机电机就无需继续工作而改变钻具高度，钻具电机可以停止转动，也可以保持原有速度，处于可以随时重新开始工作的状态。
(12) 结合说明书和权利要求书的记载可获知，本专利说明书和权利要求书中，每个“当……时”均对应一种工况，因此，权利要求1中对多种工况下调整方法的记载并不存在必然的先后顺序，根据权利要求1的记载，本领域技术人员能够清楚的知道在哪些工况下应当采用何种控制方法。
（13）“长螺旋钻具”属于现有技术中的钻具，本领域技术人员清楚长螺旋钻具的含义，此外，请求人提交的证据5的第17页中也记载了长螺旋钻孔机。
因此，本专利权利要求1清楚，符合专利法第26条第4款的规定。
5、权利要求能否得到说明书支持以及是否缺乏必要技术特征
专利法第26条第4款规定：权利要求书应当以说明书为依据，清楚、简要地限定要求专利保护的范围。
专利法实施细则第20条第2款规定：独立权利要求应当从整体上反映发明或者实用新型的技术方案，记载解决技术问题的必要技术特征。
请求人认为：说明书第0013段记载的长螺旋钻具的各部件之间的具体连接关系是解决涉案专利声称的技术问题的必不可少的技术特征，但这些技术特征没有被记载在权利要求1中，因此，权利要求1缺乏必要技术特征，不符合专利法实施细则第20条第2款的规定。
同时，本领域技术人员有理由怀疑除了说明书中限定的上述部件之间的具体连接、位置关系之外的技术方案，是否均能解决涉案专利声称所要解决的技术问题并能达到相应的技术效果，因此，权利要求1得不到说明书支持，不符合专利法第26条第4款的规定。
本案合议组认为：
判断某一技术特征是否为必要技术特征，应当以权利要求所记载的技术方案是否能够解决其所要解决的技术问题为判断标准，如果该权利要求记载的技术方案足以解决其所要解决的技术问题，获得相应技术效果，则该权利要求所要求保护的技术方案不缺乏必要技术特征，符合专利法实施细则第21条第2款的规定。
如果权利要求所要求保护的技术方案是所属技术领域的技术人员在说明书充分公开内容的基础上，结合发明的相关现有技术状况，能够得出或概括得到的技术方案，则权利要求能够得到说明书支持。
对于本专利而言，其要解决的技术问题是“避免因下钻速度过快或阻力过大使钻具卡住”，解决该技术问题使用的技术手段是将钻具转速控制和转矩升降控制通过PLC控制器和变频器有机的结合形成智能自动化控制，具体在权利要求1中，这种智能自动化控制体现在“控制装置还包括PLC控制器、钻具变频器和卷扬机变频器，钻具变频器一端与PLC控制器相连接，另一端与电机相连接，卷扬机变频器一端与PLC控制器相连接，另一端与电机相连接，PLC控制器与操作台相连接，当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低，当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高，当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号。”而对于钻具的选择，属于本领域技术人员根据实际情况的常规选择，钻具是否为长螺旋钻具并非本专利权利要求1应当记载的必要技术特征。由此，权利要求1记载的技术方案已经足以解决其所要解决的技术问题，获得相应技术效果，故权利要求所要求保护的技术方案不缺乏必要技术特征，符合专利法实施细则第20条第2款的规定。
至于说明书第0013段记载的长螺旋钻具的各部件之间的具体连接关系，其属于长螺旋钻具技术领域的现有技术，未将其记载在权利要求书中既不会使得权利要求书得不到说明书支持，也不会使其缺乏必要技术特征。例如，请求人提交的证据5第17页以及图3记载了长螺旋钻孔机的具体连接结构。
因此，本专利权利要求1不缺乏必要技术特征，且能够得到说明书支持。
6、权利要求1的修改是否超范围
专利法第33条规定：对发明和实用新型专利申请文件的修改不得超出原说明书和权利要求书记载的范围。
请求人认为：请求人在修改后的权利要求1中添加了大量方法技术特征，但这些方法技术特征是否有前后顺序关系是不清楚的，权利要求1包含方法技术特征未限定前后顺序的技术方案，这种不包含前后顺序限定关系的技术方案并不能从原始申请文件中直接毫无疑义得出，因此，权利要求1修改超范围，不符合专利法第33条的规定。
本案合议组认为：在独立权利要求中增加新的技术特征，对权利要求进行进一步限定时，增加了技术特征的独立权利要求所述的技术方案能够从原始申请文件中直接毫无疑义得出，则这样的修改就应当被允许。
在本专利中，权利要求1中新增加的特征“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低，当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高，当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号”记载于原始说明书第11段，由此修改后权利要求1要求保护的新的技术方案也就是说明书具体实施方式中记载的技术方案，说明书和权利要求书的记载是一致的，该新的技术方案未超出原说明书和权利要求书记载的范围，符合专利法第33条的规定。
7、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。
若一项权利要求请求保护的技术方案相对于最接近的现有技术存在区别技术特征，该区别技术特征没有被现有技术公开，也没有充足的理由和确切的证据表明其属于公知常识或常规技术手段，本专利使用该技术特征获得了有益技术效果，则该权利要求具备创造性。
请求人认为：本专利不具备创造性，其分别使用证据1、证据2、证据5、证据7作为最接近的现有技术、用证据1-7和公知常识之间的多种组合方式评述了权利要求1的创造性。
7.1 证据公开的技术内容
经查，证据1公开了一种伸缩履带电液桩机，具体公开了如下技术内容（参见说明书第3页第11行-第4页28行，附图1）：
“参见图1，本实用新型所述的伸缩履带电液桩机，包括行走装置7，吊锚架1，桅杆2，斜撑3，人字架4，前支腿9，电气系统和驾驶室8。
参见图2，所述行走装置7包括安装在桩机底盘上的，具有前、后横梁的中心架19，安装在有前、后横梁18、21上的履带左架17和右架20，及两端直接连接在左架17和右架20上的前、后伸缩油缸22。油缸伸长时使安装在中心架前后横梁18、21上的左架17和右架20向外移动，从而使与左架和右架连接的履带板16随左右支架横向移动，从运输状况尺寸展宽到工作状况尺寸D；相反，当油缸缩短，使连接在左架和右架上的履带板回移，使左架和右架从工作状况尺寸收缩到运输状况尺寸C。
参见图1和图4，所述桅杆2下端通过一个通轴23将桅杆2、桅杆内的承重块24和前支腿9连接在一起，桅杆和通轴23在高度配合上留有一定的间隙，保证桅杆2左右倾斜一定的角度。在通轴23的上方设有和通轴23垂直的转轴25。转轴25连接桅杆和桅杆内的承重块，桅杆2绕转轴25左右旋转，绕通轴23前后旋转，桅杆的重量通过垂直于通轴23的转轴25传到承重块上，再通过承重块传到通轴23上，最后传倒前支腿9上，通过上述结构实现桅杆前后左右倾斜一定角度。
斜撑3采用油缸进行同步伸缩调节，通过液压油路控制使得两油缸既可以单独伸缩又可以同步伸缩。
桅杆2和斜撑3采用五组不同长度的组合结构，桅杆和斜撑均采用一定长度的小节组装而成，桅杆最长33米，配以相应长度的斜撑，通过去掉一节桅杆和一节斜撑即可组合成30米桅杆组合，在此基础上再减去相应桅杆和斜撑节即可达27米、24米、21米的桅杆组合，满足不同工作装置对桅杆高度的要求。
……
参见图3，在前支腿9上设有主卷扬排绳滑轮组13。主卷扬钢丝绳穿过排绳滑轮组13后端的一个摆动滑轮，然后缠绕到和工作装置11相连的动滑轮组12，从动滑轮组中的一个滑轮再缠绕到排绳滑轮组13前端的一个滑轮，依次穿过直到最后固定在排绳滑轮组13的一端。因摆动滑轮可以随钢丝绳滑动，所以主卷扬卷筒14的钢丝绳在一端出绳时，钢丝绳相对卷筒端面的夹角不会过大，从而不会产生乱绳，达到主卷扬排绳的目的、同时起到改变钢丝绳倍率和副卷扬卷筒15出绳的功能。
另外，通过更换吊锚架和利用桅杆中的不同的轨道，可以安装长螺旋、短螺旋、柴油锤、液压锤、振动锤、旋挖钻具、搓管机、多轴钻具等多种形式的工作装置。
所述驾驶室设置在桩机的左前部，在驾驶室内即可完成对桩找正工作，并且所有的控制操作均在驾驶室内完成。
所述电气系统中，在主卷扬电机和回转电机中采用变频控制，实现主卷扬电机和回转电机的无级调速。在工作装置电机控制电路中安装了数显仪表，设定一个最大电流值，电路中电流随着工作装置外载扭矩增大相应增大，当扭矩增大到设计最大值时，电流也相应增大到设定值，此时，蜂鸣器报警，减小或停止工作装置下降，达到安全操作。在主卷扬排绳滑轮组的钢丝绳固定端安装了拉力传感器，当钢丝绳拉力达到设计最大值时，蜂鸣器报警，同时主卷扬减慢提拔速度，降低提拔力，达到安全施工。在主卷扬排绳滑轮组的一个滑轮上安装了测量工作装置下降距离的齿轮，齿轮随滑轮转动的过程中，安装在滑轮外端的接近开关就会产生电脉冲，通过电脉冲的数量和齿轮转动一周钢丝绳通过长度的关系，可以获得工作装置下降的距离，即钻具钻进土壤的深度。”
证据2公开了一种螺纹桩桩机联动机构，具体公开了如下技术内容（参见说明书第2页第9-31行，附图1）：
“本发明的解决方案(其结构示意见图1)为：它包括动力源控制机11，钻杆上下位移传感器9，钻杆旋转传感器8，旋转机构用变频器12，旋转机构用变频器12控制旋转驱动电机7，牵引机构用变频器13，牵引机构用变频器13控制牵引电机10，键盘，显示器等组成，其动力源控制机为工业控制机11，传感器8、9的信号输出端与工业控制机的信号输入端联接，工业控制机11控制旋转机构用变频器12和牵引机构用变频器13，旋转机构和牵引机构用变频器均采用日本安川株式会社的安川牌VS-616G5型变频器。
……
图2为本发明实施例1控制部分原理图，动力源控制机11对旋转传感器8各位移传感器9传来的数据进行比较，如果满足设定的比例关系，则维持现状，否则动力源控制机11调整旋转机构用变频器12的频率从而调整旋转机构驱动电机7的速度，使钻杆旋转和上下运动满足设定的比例关系。由于钻杆旋转机构的传动系统是刚性的，当系统调整旋转机构的速度时，指令会及时执行并同时反映到传感器上，不会产生原方案的滞后现象，从而减少了控制系统的震荡，使控制精度提高；另一方面，由于钻杆旋转机构与钻杆上下牵引机构的电机均由变频器控制，可将两者的启动时间按要求设定，从而克服原方案在启动时两套机构的不同步现象，并根本解决对电源的冲击问题。这样，钻杆的旋转运动和上下运动能很好地满足设定的比例关系，满足工艺要求。通过牵引机构用变频器13设定不同的频率，可改变钻杆上下牵引机构的速度，从而实现钻进速度的无级调速。”
同时附图1示出了其结构示意图。
证据3公开了一种打桩机变频驱动系统，具体公开了如下技术内容(参见证据3说明书第3页第20页-第4页18行，附图1-2)：
“如图1所示，一种打桩机变频驱动系统，包括：
第一主吊桩变频柜1，与所述第一主吊桩变频柜1相连接的第一变频电动机5；
第二主吊桩变频柜2，与所述第二主吊桩变频柜2相连接的第二变频电动机6；
带输出切换的左右副吊桩变频柜3，与所述左右副吊桩变频柜3相连接的左变频电动机7和右变频电动机8；
吊锤变频柜4，与所述吊锤变频柜4相连接的吊锤变频电动机9；
与所述第一主吊桩变频柜1、第二主吊桩变频柜2、左右副吊桩变频柜3、吊锤变频柜4相连接的主控制台10和副控制台11，所述主控制台10和副控制台11(就地控制台)相连接。
其中，四个制动电阻箱13、14、15、16分别连接在四个变频柜上。
其中，绞车上的附属设备17、18、19、20、21分别连接在五个变频电动机所对应的变频柜上。每个附属设备可具体包括电动机轴制动器、绞车卷筒制动器、卷筒离合器等。
其中，所述主控制台10包括可编程控制器(PLC)，所述主控制台10上还连接有外围设备12。
外围设备12包括有重量传感器、力矩测量仪和吊架上的限位开关等，作为安全保护功能信号也接到主控制台中的PLC上。
上述4个变频柜与5台变频电动机组成4套标准的交流变频调速控制系统，每套包括变频器、进线断路器、接触器、进线电抗器、制动单元、制动电阻、控制元器件、测量电表等，这些具体元器件的连接关系可采用现有的交流变频调速控制技术实现，并且交流变频电动机可采用现有的强制通风方式冷却，在此不再赘述。
其中，所述主控制台10上可设有4个遥控手柄，实现对四个变频柜的控制。即分别对第一主吊桩、第二主吊桩、副吊桩(通过选择开关选定左吊桩或右吊桩)、吊锤所对应的四台绞车进行升降调速操纵。当第一主吊桩、第二主吊桩、副吊桩、吊锤都达到指定操作高度后，操作通过主控制台10上设置的“放落”按钮，各绞车离合器同时放开，进行打桩作业。
主控制台10中的PLC可采用具有高性能的CPU单元和数量足够多的检测I/O点，采用Profibus总线连接各个传感器，并具有以太网通信功能，采用TCP/IP通信协议。PLC采集系统运行中的各类信息，进行分析、判断和逻辑运算，执行操作人员发出的各种指令，在系统出现紧急情况时，自动响应防止各种事故的发生。PLC是整个打桩机控制的核心设备，起到中心控制的作用。”
证据4公开了一种钻机PLC控制系统，具体公开了如下技术内容（参见说明书第5页第8行-第30行）：
“ZJ30DB钻机PLC系统控制原理见图十二。PLC控制原理如下：
对于开关类的信号我们应用SIMENS S7-300系列的数字量输入、输出模块，对于调速和仪表所需要的信号我们采用了模拟量输入输出模块，它们和CPU315(中心程序处理单元)以及电源模块相组合，通过两芯双绞线与变频器主控制板CUVC板上的通讯板之间建立连接。
PLC网络的通信接口为串行接口，本系统采用通信接口为RS- 485，该接口用双绞线，即一对数据线实现连接。它属于半双工通信方式，依靠使能控制实现双方的数据通信。即在某一时刻，只有一个节点可以发送数据，而另一节点只能接收数据，发送是由使能端控制。SIEMENS的S7系列CPU均配置了RS-485接口。
先通过工业控制机将所编好的控制程序存入到PLC中，把司钻(钻井过程中操作命令的发出者)所发出的指令通过触摸屏发送到1PLC中进行信号转换，通过PROFIBUS总线将信号远距离传送到2PLC 通讯模块接收、进入CPU信号处理，输出指令信号，再送至变频器的 CUVC控制板，控制变频器的输出，由变频器来控制最终的执行元件——交流变频电机。使电机按照钻井所需要的转速和扭矩来运行。
可见现在用一根PROFIBUS双绞线就可以代替原来的24芯线，从司钻房到电气主控制室进行远距离信号传输，大大减少了事故率，方便了井队拆搬安装。
应用PLC(可编程序控制器)还可以时适监控，把具有丰富界面的触摸屏同各种传感器和变频器组合到一起，把电机的电流、电机的转速、钻压、绞车的钩载等在触摸屏显示出来，使司钻很方便的看到各参数的适时状态。”
证据5公开了一种螺丝桩钻机，具体公开了如下技术内容（参见证据5第17-20页的正文和附图）：
“螺旋钻孔机是钻孔灌注桩施工机械的主要机种。其原理与麻花钻相似，钻头的下部有切削刃，切下来的土沿钻杆上的螺旋叶片上升，排至地面上。螺旋钻孔机钻孔直径范围为150-2000mm，一次钻孔深度可达15-20m。长螺旋钻孔机（如图3.1所示），通常由钻具和底盘桩架两部分组成。钻具的驱动动力可用电动机、内燃机或液压马达。钻杆4的全长上都有螺旋叶片，底盘桩架有汽车式、履带式和步履式。采用履带打桩时，和柴油锤等配合使用，在立柱上同时挂有柴油锤和螺旋钻具，通过立柱旋转，先钻孔，后用柴油锤将预制桩打入土中，这样可以降低噪音，提高施工进度，同时又能保证桩基质量。长螺旋钻孔机钻孔时，钻具的中空轴允许加注水、膨润土或其他液体进入孔中，并可防止提升螺旋时由于真空作用而塌孔和防止泥浆附上螺旋上。
此钻机的钻进运动主要由动力头带动钻杆的旋转运动和卷扬机带动的钻杆的竖直直线运动组成，分别由两部电机驱动，动力头电机驱动动力头使得钻杆旋转，卷扬机电机驱动卷扬机并通过悬挂钻杆的绳索滑轮机构（如图3．1，动力头电机1顶端有两个定滑轮，以及动滑轮14）来升降钻杆，从而使得在钻杆一定的转速下，保持本身一定的纵向进给。这就要求钻进具有良好的轴向转动和竖直进给的同步性能，尤其遇到各种不同的地质结构时，对于机械本身同步性能的要求就会提高，因为它直接影响到工程的进度以及机械性能的好坏。传统的控制方式是：在钻机的运转过程中，动力头电机的速度恒定，针对不同的地质环境以及实际工况，手动调节卷扬机电机的速度来控制钻杆的进给速度，为使成孔较直，扩孔率小，要求钻头旋转平稳，有适当的钻进速度。钻机速度并非越快越好，应根据地层情况，灵活掌握。
在松软地层钻进时，虽能很快进给，但应控制速度，以免过快造成成孔偏斜。在坚实地层钻进时，如给进太快，会使钻机超负荷，加大钻杆摆动和钻头偏斜，使钻杆所受扭转或者弯曲等应力增大，甚至造成钻杆扭断，电机烧毁事故。反之，如给进不足，会降低钻进速度。以上的工作控制都是由人工来完成，卷扬机电机外接有变速箱，通过人工观察钻进情况来适时的改变档位，从而控制钻杆钻进的速度。
……
在本系统中，实质上是要求通过两个电机的运转带动钻杆运动，其中动力头电机控制钻杆的旋转为主电机，卷扬机电机控制钻杆的升降为从电机，使钻杆获得最佳的运行状态，所以对两台电机之间的精确同步要求较高，因此选择主从式的控制方式最为合理，在本文的主从式控制当中主电机以恒定不变的速度转动，而从电机跟随主电机电流变化调节自身的转速。
系统组成如图3．3，它由两个异步电动机、一个光电编码器、一个变频器及单片机等组成。主电机的启动和停机由磁力驱动器控制，而磁力驱动器的交流控制回路由固态继电器来控制，同时用电流检测装置来检测从电机电流变化，进而控制主电机转速。从电机由一个高性能的变频调速器供电，变频器的输出控制方式采用V／f为定值的正弦脉宽调制。光电编码器安装在主从电机的转轴上，作为转速检测元件，来检测电机的转速。单片机通过对经光电隔离电路后的脉冲信号运算处理，产生控制信号作为变频器的输出控制电压，同时将采集到的主电机的电流变化作为从电机转速变化的标准，即从电机何时改变转速，应该有多大的转速，来控制从电机，使之转速跟踪主电机的电流变化而变化，与此同时调用集成与单片机内的模糊控制器内的控制规则来调节从电机本身的转速，使得从电机的转速与主电机采集到的电流保持同步，以提高螺旋钻机的机械性能。
本系统采用的是YR200L-2型的三相异步电动机……根据本文的计算可知I过=95．04A，故我们选取允许电机工作的最大电流为90A，当主电机电流达到90A时，通过传感器将电流信号传给控制从电机的单片机，此时单片机会根据事先编制好的程序，给从电机一定的速度，降低从电机的速度，从而减慢钻杆的钻进速度；反之当电流低于额定电流43.2A时，同样给出信号，加快从电机的速度，进而加快钻杆的钻进速度。系统采用闭环控制，通过比较检测到的主电动机前后的电流变化，来控制从电机转速。对于从电机自身而言，通过对比其前后的转速差为控制信号使得控制器产生变频器的控制信号，从而控制从电机的速度。因为异步电机的数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，所以系统采用模糊控制，把检测到的主电动机的前后速度偏差和偏差变化率作为模糊控制器的输入，通过事先存入单片机的控制规则表查询输出量作为变频器的控制输入。”
图3.1示出了SZKL600B型螺旋钻机结构示意图，包括：1.立柱、2.动力头电动机、3.滑动支架、4.螺旋钻杆、5.底盘、6.固定支架、7.螺旋钻头、8.配车、9.液压系统、10.操纵室、11.卷扬机电动机、12.起架装置、13.斜撑、14.动滑轮
图3.3示出了系统控制结构示意图；图3.4为速度控制原理图。”
证据6公开了一种数字化交流变频电驱动钻机控制装置，具体公开了如下技术内容（参见证据6的第2页倒数第2段）：
“本实用新型以PLC可编程控制器为核心，以现场总线Profibus-DP作为通讯方式将通过各类传感器采集的各变频电机的运行参数及钻机工况数据信息进行分析、判断、精确计算并与设定值对比后，其控制程序发出指令信号作为变频器的给定，变频器按照PLC输出的给定参数值控制各变频电机工作，使变频电机以设定的参数驱动绞车滚筒、转盘、泥浆泵、自动送钻工作，实现设定的电流、电压、频率、扭矩、速度、泵压、位置等输出。触摸操作屏、钻井参数显示屏与可编程控制器通过RS485或RS232C总线接口连接在现场总线主干线上，作为人机界面和操作终端，通过PLC可编程控制器实现显示、参数设置、发送指令等功能。”
证据7公开了一种半螺丝桩及其加工方法和装置，具体公开了如下技术内容（参见说明书第9页第3行-第10页第22行，附图1-5）：
“图2、图3、图4及图5所示，用于制作上述的半螺丝桩1的螺丝挤压桩机2，其包括有动力头21、控制装置23、带有钻头27的钻杆24、进给系统22、机架25、输浆管28、水管29，该桩机2的基础支撑物是底座26，底座26的底部有支撑的支脚261，底座26上固定有控制装置23、进给系统22、机架25，动力头21则设置于机架25上，并与机架25保持活动连接，动力头21向下伸出钻杆24，并通过钻杆24底端的钻头27钻孔；钻孔时，动力头21带动钻杆24旋转，并向下运动，使钻头27冲破土层的阻力，钻出符合要求的孔；该桩机2的动力头21下部固定有牵引装置，即下牵引索222，以使钻杆在钻孔时具有强大的压力，提高施工速度和效率；
其动力头21上部也设置有牵引装置，即上牵引索221，上牵引索221和下牵引索222是两条在进给系统22控制下向动力头21提供向下、向上拉力的牵引索，以能够顺利快捷地钻孔成孔，且在钻孔结束后顺利地提升钻杆，同时生成半螺丝桩；在动力头21上设置的下牵引索222及上牵引索221均衡设置于动力头上，以使钻杆下钻或者提升时受力平衡、稳定；
同时，上牵引索221通过固定于机架25上部的滑轮223牵引到进给系统22中，下牵引索222通过固定于机架25下部的滑轮223牵引到进给系统22中，进给系统22中的电动机224向上牵引索221、下牵引索222提高牵引动力。
动力头21的内部具有电动机211及传动轴212，传动轴212带动钻杆24旋转下钻或者提升，钻杆24的上端连接有输浆管28和水管29，以在钻孔完成后向孔内灌注混凝土；动力头的上下中间位置设置有上挂勾213和下挂勾214，以固定上牵引索221、下牵引索222，这样上牵引索221和下牵引索222对称均衡分布在动力头21上，使动力头21的运动保持均衡、稳定。
钻杆24的上部为圆柱结构241，下部为螺纹结构242且其圆柱结构241的直径小于钻杆螺纹结构242的径向距离，使螺纹结构242上均匀分布的螺齿243能够突出其杆体，起下钻破坏土层的作用。
且钻杆24为中空结构，钻杆24的底部设置有用于灌注混凝土的档板271，该档板271设置于钻杆24底部外端，能够阻挡土层进入钻杆24内，往下钻孔时，该档板271被土层向上顶持，不能打开，提升钻杆24时，混凝土在压力的作用下冲开该档板271，同时土层对该档板271的顶持力消失，使得混凝土能够顺利灌注。
控制装置，其设置有变频器，以控制钻杆扭距的输出，以及钻杆的转速，保持其转速与给进深度之间同步，变频器设置有两个，分别连结到进给系统、动力头与控制系统之间，动力头控制钻杆的转速，并信号反馈到控制系统，控制系统向变频器输出控制指令，使变频器控制动力头的行动；如果动力头在钻杆的影响下，其转速发生变化，反馈信号传输到控制系统后，控制系统可以自动调整进给系统变频器的速度，使两个变频器保持同步运行，以保证转速与给进深度之间的同步。”
7.2 以证据1为最接近的现有技术
经特征比对可知：证据1公开了一种桩机，其采用变频控制，并且可以安装长螺旋钻具，因此，证据1也公开了一种变频桩机，包括桩架和长螺旋钻具，证据1的“操作台”对应于本专利的“操作台”，证据1的“电气系统”对应于本专利的“控制装置”，虽然证据1没有明确公开电源，但为了给电机提供电能，证据1必然也存在电源，证据1的“桅杆2”“斜撑15”、“回转平台6”、“桩机底盘”、“配重块24”、“行走装置”对应于本专利的“立柱”、“斜撑”、“平台”、“底盘”、“配重”、“行走装置”，证据1具有主卷扬排绳滑轮组13和动滑轮组12，对应于本专利的“滑轮组”；证据1的“回转电机”对应于本专利的“钻具电机”，证据1的“主卷扬电机”对应于本专利的“卷扬机电机”，证据1在主卷扬机和回转电机中采用变频控制，对应于本专利的“控制装置包括钻具转速控制装置和钻具升降控制装置”，并且公开了钻具转速控制装置和钻具升降控制装置分别包括电机，且电机与变频器相连接。
本专利相对于证据1的区别技术特征在于：
（1）是否设置减速器：本专利的控制装置包括减速器和电机，而证据1未明确其控制装置是否包括减速机；
（2）是否设置PLC控制器：本专利的控制装置还包括PLC控制器，钻具变频器和卷扬机变频器的一端分别与PLC控制器相连接，PLC控制器与操作台相连接；
（3）具体的控制方法不同：本专利采用的具体控制方法为“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低，当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高，当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号”。
而证据1中，针对回转电机，设置了一个最大电流值，电路中电流随着工作装置外载扭矩增大相应增大，当扭矩增大到设计最大值时，电流也相应增加到最大值，此时蜂鸣器报警，减小或停止工作下降，达到安装操作；针对主卷扬电机，设置了拉力传感器，当钢丝绳拉力达到设计最大值时，蜂鸣器报警，同时主卷扬减慢提拔速度，降低提拔力，达到安全施工。可见，证据1仅针对钻具电机达到允许上限时采用了调整降低或停止卷扬机转速、以及针对卷扬机的滑轮组上的钢丝绳拉力达到极限时采用了降低卷扬机转速的技术手段，其未针对其他不同的工况给出具体的控制方法。
请求人主张证据5公开了区别技术特征（3）的控制方法，但一方面，证据5则仅使用了单个变频器，另一方面其未公开除“当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低”和“当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高”以外的、针对其他具体工况的控制方法。
同时，结合所公开的技术内容可获知，证据2-4、6、7也没有公开上述区别技术特征（3），请求人也未提供充足的理由和确切的证据表明这些方法技术特征属于本领域的常规技术手段或公知常识。本专利的控制装置，钻具电机和卷扬机电机均连接有变频器，并与PLC控制器连接，其控制方法中结合多个具体工况，既包括通过卷扬机变频器调节卷扬机电机转速的方法步骤，也包括通过钻具变频器调节钻具电机转速的方法步骤，同时还包括卷扬机变频器和钻具变频器共同调整卷扬机和钻具的转速的步骤，从而能够更好的防止卡钻、节约能源和提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著的进步。
因此，本专利权利要求1具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
7.3 以证据2作为最接近的现有技术
证据2的“螺纹桩桩机”由工业控制器进行控制，且控制系统中有变频器，同时钻杆2从附图中可见为长螺旋钻具，因此证据2公开了“控制变频装置，包括桩架和长螺旋钻具、控制装置”，证据2的具有键盘和显示器，其所在处对应于本专利的“操作台”，由于变频器、电机等需要工作，因此必然设置有电源，证据2的“机架1”对应于本专利的“桩架”，证据2的“滑轮组4”对应于本专利的“滑轮组”，证据2的“旋转用变频器”和“牵引用变频器”分别对应于本专利的“钻具变频器”和“卷扬机变频器”，证据2的变频器的一端与工业用控制器连接，另一端与旋转电机、牵引电机连接，工业控制器与键盘和显示器连接。
本专利权利要求1相对于证据2的区别技术特征在于：
（1）桩机的机械结构有所不同：本专利的桩架还设有斜撑、底盘、配重和行走装置，且其控制装置包括减速机，电机与减速机相连接；而证据2为明确其桩架具有这些机械机构。
（2）控制装置不同：本专利的控制装置为PLC控制器，而证据2的控制装置为工业控制器。
（3）具体的控制方法不同：本专利的具体控制方法为“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低，当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高，当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机 转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号”。
而证据2的具体控制方法为动力源控制机11也即工业控制器11对旋转传感器和各位移传感器传来的数据进行比较，如果满足设定的比例关系，则维持现状，否则动力源控制机11调整旋转机构用变频器12的频率从而调整旋转机构驱动电机7的速度，使得钻杆旋转和上下运动满足设定的比例关系。
请求人主张证据1公开了区别技术特征（3），但根据上述本专利权利要求1与证据1之间的特征比对可获知，证据1也没有公开本专利权利要求1的大部分具体的控制方法，同时，结合所公开的技术内容可获知，证据3-7也没有公开上述区别技术特征（3），请求人也未提供充足的理由和确切的证据表明这些方法技术特征属于本领域的常规技术手段或公知常识。本专利的控制装置，钻具电机和卷扬机电机均连接有变频器，并与PLC控制器连接，其控制方法中结合多个具体工况，既包括通过卷扬机变频器调节卷扬机电机转速的方法步骤，也包括通过钻具变频器调节钻具电机转速的方法步骤，同时还包括卷扬机变频器和钻具变频器共同调整卷扬机和钻具的转速的步骤，从而能够更好的防止卡钻、节约能源和提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著的进步。
因此，本专利权利要求1具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
7.4 以证据5作为最接近的现有技术
证据5也公开了一种变频桩机，其采用单片机控制，故证据5公开了一种单片机控制的变频桩机，并且证据5的“主体框架”、“螺旋钻头7”、“控制装置”、“操纵室10”和“电源”分别对应于本专利的“桩架”、“长螺旋钻具”、“控制装置”、“操作台”和“电源”，证据5的“立柱1”、“斜撑13”、“底盘5”、“配车8”、“动滑轮14”和定滑轮的组合分别对应于本专利的“立柱”、“斜撑”、“平台”、“配重”、“滑轮组”，同时证据5的图3.1中，底盘5下方的两个部件分别对应于本专利的“底盘”和“行走装置”，证据5中，动力头电机控制钻杆的旋转，为主电机，对应于本专利中钻具转速控制装置中的电机，卷扬机电机控制钻杆的升降，为从电机，对应于本专利中钻具升降控制装置的电机，可见证据5公开了本专利的“控制装置包括钻具转速控制装置和钻具升降控制装置，钻具转速装置和钻具升降控制装置分别包括电机”的技术内容；证据5的“变频器”对应于本专利的“卷扬机变频器”，证据5还具有单片机，其变频器一端与单片机相连接，另一端与从电机相连接；证据5中，“当主电机电流达到90A时，通过传感器将电流信号传给控制从电机的单片机，此时单片机会根据事先编制好的程序，给从电机一定的速度，降低从电机的速度，从而减慢钻杆的钻进速度”，对应于本专利的“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低”，其中“使得钻具电机电流降低”是调整降低从电机转速带来的必要结果；证据5中，“当电流低于额定电流43.2A时，同样给出信号，加快从电机的速度，进而加快钻杆的钻进速度”对应于本专利的“当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高”，其中，“使钻具电机电流提高”是加快从电机的速度，进而加快钻杆的钻进速度带来的必然结果。
由此，本专利权利要求1相对于证据5的区别技术特征在于：
（1）是否设置减速机与钻具电机、卷扬机电机相连接：本专利的钻具转速控制装置和钻具升降控制装置分别包括减速机，且减速机与电机相连接；证据5则未明确公开其设有减速机与主电机、从电机连接；
（2）控制器的具体类型不同：本专利的控制器为PLC控制器，证据5的控制器为单片机；
（3）控制方法具体有所不同：本专利中“当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号”。
而证据5则仅使用了单个变频器，且未公开除“当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低”和“当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高”以外的、针对其他具体工况的控制方法。
请求人主张上述区别技术特征（3）被证据1公开或者属于常规技术手段，但根据上述本专利权利要求1与证据1之间的特征比对可获知，证据1也没有公开本专利权利要求1的大部分具体的控制方法，同时，结合所公开的技术内容可获知，证据2-4、证据6和证据7也没有公开上述区别技术特征（3），请求人也未提供充足的理由和确切的证据表明这些方法技术特征属于本领域的常规技术手段或公知常识。本专利的控制装置，钻具电机和卷扬机电机均连接有变频器，并与PLC控制器连接，其控制方法中结合多个具体工况，既包括通过卷扬机变频器调节卷扬机电机转速的方法步骤，也包括通过钻具变频器调节钻具电机转速的方法步骤，同时还包括卷扬机变频器和钻具变频器共同调整卷扬机和钻具的转速的步骤，从而能够更好的防止卡钻、节约能源和提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著的进步。
因此，本专利权利要求1具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
7.5 以证据7作为最接近的现有技术
证据7公开了一种半螺丝混凝土桩，且其控制装置包括变频器，因此是一种变频桩机，参见图2，可知其包括桩机、长螺旋钻具（即钻杆24）、立柱、斜撑和平台以及滑轮组，证据7的“控制装置”对应于本专利的“控制装置”，由于变频器和电机都需要供电，故证据7必然具有电源，证据7的“动力头”对应于本专利的“钻具电机”，证据7的“进给系统”对应于本专利的“卷扬机电机”，两者连接的变频器分别对应于本专利的“钻具电机变频器”和“卷扬机电机变频器”，变频器的一端与控制系统相连接，另一端与电机连接。
本专利权利要求1相对于证据7的区别技术特征在于：
（1）桩机的机械机构有所不同：本专利还设有操作台、底盘、配重和行走装置；证据7未明确其是否设置这些部件；
（2）控制系统不同：本专利明确其控制系统为PLC控制器，而证据7未明确其控制系统的类型；
（3）具体的控制方法不同：本专利的具体控制方法为“当钻机钻进时，钻具电机由钻具变频器供电达到最高工作转速，当钻进深度增加时，阻力增大钻具电机电流增加，当钻具电机电流超过允许上限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整降低卷扬机电机转速，使钻具电机电流降低，当电机电流小于允许上限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器调整并保持工作；当阻力减小钻具电机电流降低，且电流低于允许下限时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器，调整提高卷扬机电机转速，使钻具电机电流提高，当电机电流大于允许下限时，PLC控制器停止输出信号给卷扬机变频器停止调整并保持工作；当卷扬机电机转速下降到零时，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器，调整降低钻具电机的转速，当钻具电机电流降低，且电流低于允许下限值时，PLC控制器停止输出给钻具变频器降速信号，并保持速度工作；当钻具变频器调整输出频率低于钻具变频器输出最大转矩频率时，PLC控制器停止输出降速信号给钻具变频器，并发出报警信号，当钻机钻到预定深度时，PLC控制器输出控制信号给卷扬机变频器停止下钻，PLC控制器输出控制信号给钻具变频器将钻具转速控制在可输出最大转矩的最低转速；当控制台给出提钻信号时，PLC控制器控制卷扬机电机保持以额定电流提升，当钻具被提升至预定高度，PLC控制器即停止输出信号”。
而证据7具体设有两个变频器，其连接到进给系统、动力头和控制系统之间，动力头控制钻杆的转速，并信号反馈到控制系统，控制系统向变频器输出控制指令，使变频器控制动力头的行动，如果动力头在钻杆的影响下转速发生变化，反馈信号传输到控制系统后，控制系统可以自动调整进给系统变频器的速度，使得两个变频器保持同步运行，以保证转速和给进深度之间的同步。可见证据7主要是基于动力头转速的变化实现控制，有别于本专利的基于多种具体工况的控制方法。
请求人主张区别技术特征（3）被证据1或证据5公开或者属于常规技术手段，但根据上述本专利权利要求1与证据1和证据5之间的特征比对可获知，证据1和5也没有公开本专利权利要求1的大部分具体的控制方法，同时，结合所公开的技术内容可获知，证据2-4、证据6和证据7也没有公开上述区别技术特征（3），请求人也未提供充足的理由和确切的证据表明这些方法技术特征属于本领域的常规技术手段或公知常识。本专利的控制装置，钻具电机和卷扬机电机均连接有变频器，并与PLC控制器连接，其控制方法中结合多个具体工况，既包括通过卷扬机变频器调节卷扬机电机转速的方法步骤，也包括通过钻具变频器调节钻具电机转速的方法步骤，同时还包括卷扬机变频器和钻具变频器共同调整卷扬机和钻具的转速的步骤，从而能够更好的防止卡钻、节约能源和提高工作效率，具有突出的实质性特点和显著的进步。
因此，本专利权利要求1具备创造性，符合专利法第22条第3款的规定。
基于以上事实和理由，本合议组作出如下决定。
三、决定
维持第201010551465.8号发明专利权有效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人作为第三人参加诉讼。
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