ANALYSE DE BREVETS DANS LES DOMAINES DEL ACIER FORGÉ

ANALYSE DE BREVETS DANS LES DOMAINES DEL ACIER FORGÉ: UNE PREMIERE
APPROCHE
Dra. Marisela Rodríguez Salvador (*), Ing. Alejandro Palacios Mata (*)
[email protected], [email protected]
(*) Instituto Tecnologico y de Estudios Superiores de Monterrey
Centre de Qualité et Manufacture, Campus Monterrey, Mexique
Abstract
We present a patent analysis with the objective of knowing research trends on forged steel, specifically steel forged rings. We identified the main authors, companies
and their research focus on the last 10 years. The objective is to support the strategic planning of a company based on Mexico. This research comprises a first
approach to further analyze the deformation problem that suffers roll-formed rings during their manufacturing process.
Keywords :
Competitive Intelligence, Technical Intelligence, patents, plastics, APA, Automatic Patent Analysis
Mots Cléfs :
Intelligence Technologique, brevets, des anneaux laminés, analyse automatique des brevets
Palabras Clave :
Inteligencia Tecnológica, anillos de acero, análisis de patentes
Résumé
Nous présentons une analyse des brevets dans le domaine del acier, spécifiquement les anneaux laminés. L’objectif a été de connaitre l’étendue de la recherche pour
appuyer la planification stratégique de projets dans l’entreprise concernée. Nous avons identifié les auteurs, les entreprises et leur domaine de recherche le plus
important. Cette recherche est une première approche pour développer postérieurement une analyse concernant la distorsion del’acier qui fréquemment est présentée
dans le processus du manufacture.
1 Introduction
Les anneaux en acier forgé « steel forged rings » sont largement utilisés dans diverses industries comme: la construction, l'exploitation minière, la manufacture,
etc.[1]. Leur fabrication comprend un processus de traitement thermique qui peut conduire à des déformations de l'anneau. Corriger la distorsion implique beaucoup
du temps et de l'argent; alors ce devient une gros problème pour les entreprises de cet industrie [2].
Cette étude présente les principales tendances dans l'industrie de l'acier forgé, en particulier dans les anneaux à travers d’une analyse des brevets. Elle comprise une
première approximation qui serait utilisé pour faire une recherche plus approfondie où le problème de la distorsion serait abordé. Des principaux CIB, déposantes,
inventeurs et pays involucrées seront identifiées dans ce première approche.
2 Developpement de la Méthodologie
2.1 Planification
Pour cette étape, nous sommes partis de l’objectif global qu’était de connaitre l’étendue de la recherche de l’acier forgé, particulièrement des anneaux laminés. Avec
les résultats, on devrait développer une future étape pour analyser le problème de la distorsion des anneaux laminés.
Les « key intelligence topics » que nous avons considérés sont : le processus de manufacture (heat treatment), la phase de tempre (quenching) et aussi la distorsion
(distortion) que peuvent présenter les anneaux laminés « steel forged rings » .
L'équipe du Dr. Marisela Rodriguez au sien du Centre de Qualité et Manufacture del Tec de Monterrey Campus Monterrey (Mexico) a développé cette recherche
pour appuyer dans le futur proche la planification stratégique d’une entreprise de l’industrie.
2.2 Éléments de recherche
Nous avons utilisé le software Insight Pro1 pour faire le traitement et l’analyse de l’information obtenue. Nous avons proposé une stratégie de recherche que nous
avons testée jusqu’à obtenir une version finale comprenant:


1
2
Mots clés du domaine technique: steel ring, quench, heat treatment, distortion.
Base de données: Espacenet2 a été sélectionné pour travailler dans la période : 2002-2013.
http://www.patentinsightpro.com/ consulté le 11 Mai 2013.
http://worldwide.espacenet.com/ consulté le 11 Mai 2013.
2.3 Résultats initiaux

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




Brevets: 633
Inventeurs: 1220
Déposants: 466
CIB 4 digits : 148
CIB 8 digitos : 1055
US Classification 3 digits : 14
US Classification Full digits: 46
2.4 Analyse

Top Inventeurs
Voici les principaux 10 inventeurs.
Figure 1 : Top 10 Inventeurs.

Top Déposants
Voici les principaux 10 déposants.
Figure 2 : Top 10 Déposants

CIB à quatre digits (les 4 principaux domaines d’application)
Nous avons identifié les principales catégories de brevets suivant la base de la CIB introduite dans la référence bibliographique du brevet par l’examinateur. La CIB
ou classification internationale des brevets divise les domaines technologiques afférents aux brevets en différentes entités qui sont caractérisées par une lettre de A à
H suivies de plusieurs digits (chiffres ou lettres) allant jusqu’à huit. Au fur et à mesure de l’accroissement du nombre de digits, la CIB est de plus en plus précise.
Généralement dans les études préliminaires, on utilise pour la facilité d’interprétation la CIB à quatre digits.
Figure 3 : Top CIB
Voici la description concernant à chaque CIB :
IPC
C21D
Statistics
213 applications
28 patents
F16C
57 applications
5 patents
C22C
87 applications
5 patents
36 applications
2 patents
C23C
Description
MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT
OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE BY DECARBURISATION,
TEMPERING, OR OTHER TREATMENTS (cementation by diffusion processes C23C; surface treatment of metallic material
involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by this subclass C23F 17/00;
unidirectional solidification of eutectic materials or unidirectional demixing of eutectoid materials C30B).
SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; MECHANICAL MEANS FOR TRANSMITTING MOVEMENT IN A FLEXIBLE
SHEATHING; ELEMENTS OF CRANKSHAFT MECHANISMS; PIVOTS; PIVOTAL CONNECTIONS; ROTARY
ENGINEERING ELEMENTS OTHER THAN GEARING, COUPLING, CLUTCH OR BRAKE ELEMENTS; BEARINGS [5]
ALLOYS (treatment of alloys C21D, C22F)
COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT
OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR
SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY
CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL (applying liquids or other fluent materials to surfaces in general B05;
making metal-coated products by extrusion B21C 23/22; covering with metal by connecting pre-existing layers to articles, see
the relevant places, e.g. B21D 39/00, B23K; working of metal by the action of a high concentration of electric current on a
B23P
27 applications
3 patents
workpiece using an electrode B23H; metallising of glass C03C; metallising mortars, concrete, artificial stone, ceramics or
natural stone C04B 41/00; paints, varnishes, lacquers C09D; enamelling of, or applying a vitreous layer to, metals C23D;
inhibiting corrosion of metallic material or incrustation in general C23F; treating metal surfaces or coating of metals by
electrolysis or electrophoresis C25D, C25F; single-crystal film growth C30B; by metallising textiles D06M 11/83; decorating
textiles by locally metallising D06Q 1/04; details of scanning-probe apparatus, in general G01Q; manufacture of semiconductor
devices H01L; manufacture of printed circuits H05K).
OTHER WORKING OF METAL; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS (arrangements for copying
or controlling B23Q).
Tableau 1 :Top CIB 4 digits.

CIB à huit digits. Voici les principaux CIB.

C21D 9/40
Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching, tempering, adapted for particular articles; for rings; for bearing races.

F16C 33/64
Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof ; special methods of manufacture.

C22C 38/00
Ferrous alloys, e.g. steel alloys.

C23C 8/22
Pretreatment of the material to be coated. Treatment of selected surface areas, carburising of ferrous surfaces.

B23P 15/00
Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass.
 Top Pays
Voici les principaux pays.
Pays
China
Japón
Estados Unidos
Rusia
Alemania
Corea del Sur
Brevets
369
155
25
15
13
12
(% du total)
58.29
24.49
3.95
2.37
2.05
1.9
Tableau 2 : Top pays.

Top Clés
Nous avons aussi développée une analyse pour identifier les clés le plus fréquentes.
Figure 4 : Top Clés.

Cooccurrence
Ci-dessous nous montrons la cooccurrence entre différents champs afin de définir les relations entre: Inventeurs avec les entreprises et ses nombres des brevets.
Inventeurs
Déposants
Brevets
MAEDA
KIKUO
NTN TOYO BEARING CO LTD
TOBITAKA
HIDEYUKI
NSK LTD
WATANABE
YASUYUKI
NTN TOYO BEARING CO LTD
OISHI
SHINJI
NTN TOYO BEARING CO LTD
XIAOMING
WANG
OTSUKI
HISASHI
18
10
9
LIYANG
HONGDA
EQUIPMENT CO LTD
9
MACHINERY
8
NTN TOYO BEARING CO LTD
7
Table 3. Principaux Inventeurs avec ses Déposants

Cartographie principaux déposants et CIB
Nous presentons aussi une cartographie de l’activité de recherche.
Figure 5 :Cartographie Déposants vs. CIB.
2.5 Tendances
Sur la base de résultats précédents nous avons identifié les suivantes tendances :
 Tendance 1
Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching, tempering, adapted for particular articles; for rings; Manufacturing method/techniques of steel rings
Déposant
NSK LTD
NTN TOYO BEARING CO LTD
HONDA MOTOR CO LTD
JTEKT CORP
Brévet
CN101086031
Single ring heat treatment
process
CN102618711
Heat treatment technology for
stainless steel bearing rings
CIB
C21D 9/40
Nombre de Brévets
126
Résumé
The invention relates to a heat treatment process for monoring. It comprises following steps: puttting monoring in heat
treatment furnace, heat hardening, controlling temperature to be between 890- 900 Deg. C, the heating time should be less than
110 minutes, thermal insulating for 100- 140 minutes then tempering, controlling temperature to be between 640- 670 Deg. C,
thermal insulating for 150- 180 minutes cooling for 3- 5 minutes, taking it out and putting it into cold water. The invention is
characterized by simple process and same structure for monoring steel product.
The invention discloses a heat treatment technology for stainless steel bearing rings, and the technology comprises the steps of:
quenching cryogenic treatment first tempering second tempering and third tempering. By controlling the time and temperature
of the heat treatment technology for stainless steel bearing rings and selecting heat treatment equipment, the invention employs
three tempering processes, improves the strength, hardness, wear resistance, as well as dimensional stability, and prevents
oxidation, decarburization and corrosion of ring surfaces, thus endowing the stainless steel bearing rings with high corrosion
resisting, high temperature resisting and low temperature resisting abilities
 Tendance 2
Methods of manufacture in steel rings/bearings
Déposant
NSK LTD
NTN TOYO BEARING CO LTD
JTEKT CORP
SANY ELECTRIC CO LTD
CIB
F16C 33/64
Nombre de Brévets
92
QIAN LINRONG
Brévet
CN102471820
Method for heat-treating a ringshaped member, method for
producing
a
ring-shaped
member, ring-shaped member,
bearing ring, rolling bearing,
and method for producing a
bearing ring
JP2007169673
HEAT-TREATMENT
METHOD
FOR
STEEL,
METHOD FOR PRODUCING
ROLLING
MEMBER
IN
ROLLING-SUPPORT DEVICE
AND
ROLLING-SUPPORT
DEVICE
Résumé
Disclosed is a method for heat-treating a ring-shaped member, which makes it possible to form a quench-hardened region
having a uniform annular shape in the circumferential direction, while the production costs in terms of the quenching apparatus
are kept down. The method includes the following steps: a step in which a coil (21) which is disposed in such a way as to face
a rolling contact surface (11) of a ring-shaped moulding (10) made of steel and which performs induction heating of the
moulding (10) is rotated relative to the moulding (10) in the circumferential direction thereof, whereby an annular heating
region which is heated to a temperature at or above a point A1 is formed on the moulding (10) and a step in which the whole of
the heating region is simultaneously cooled to a temperature at or below a point MS.
PROBLEM TO BE SOLVED: To hardly occur the inner part starting point type breakage without developing a large
deformation, even in the case of producing a rolling member in the large bearing, such as the bearing for backup roll.
SOLUTION: At least one of rolling member among an inner ring 1, an outer ring 2 and a roller 3, is made by applying a
carbonizing or a carbonitriding after processing a blank made of a steel into a prescribed shape and further, by applying a
cooling at 15[deg.]C/min-300[deg.]C/min cooling rate, and a quenching and a tempering in this order, an austenite crystal
grain diameter in this core part is made to <=19.2[mu]m of the average value and <=5.5 of the standard deviation.
 Tendance 3
Pretreatment of the material to be coated. Heat treatment of steel rings. Rolling bearings.
Déposant
NSK LTD
NTN TOYO BEARING CO LTD
HONDA MOTOR CO LTD
SANYO SPECIAL STEEL CO
LTD
RIKEN KK
Brévet
JP2009203523
HEAT
TREATMENT
METHOD OF STEEL RING
CIB
C23C 8/22
Nombre de Brévets
66
Résumé
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the heat treatment method of a steel ring for suppressing thermal distortion such as
defective circularity during the heat treatment of the steel ring. SOLUTION: Steel rings 1 are vertically stacked inside a
restraining member 3 having the coefficient of linear expansion smaller than that of the steel rings 1 and having the inside
diameter of 100.1-101.2% with respect to the average outside diameter of the steel rings 1 at normal temperature. Then, the
steel rings 1 are heated to the carburization temperature or carbo-nitriding temperature, and the steel rings 1 are cooled at a
cooling rate below a critical cooling rate.
JP2010175032
ROLLING BEARING AND
HEAT
TREATMENT
METHOD OF THE SAME
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing of long service life which exerts excellent wear resistance and
crack resistance even under high load to maintain a bearing function over a long run, and a heat treatment method of the same.
SOLUTION: In the rolling bearing having a plurality of rolling elements arranged between the inner ring or outer ring with
either an inner ring or outer ring as a stationary ring, the stationary ring is made of a steel material containing additives of 0.150.26 mass% C, 0.1-0.8 mass% Cr and 0.5-2.5 mass% Ni, at least. Values E1 (40Mn+20Cr+17Ni+10Mo+10Si), E2
((2+0.9Ni)/C<SP>2</SP>) indicating relationship of the additives contained in the steel material satisfy E1<=90 and E2>=60.
Thereby, excellent wear resistance and crack resistance are exerted to maintain bearing function over a long run even under
high load.
3 Conclusion
Nous avons terminé cette première phase du projet en attendant le objective initial établie. Nous avons identifié les principaux inventeurs, les entreprises et leurs
profils de spécialisation dans le domaine de l’acier forgé, particulièrement des anneaux « steel forged rings » La phase suivante consisterai en agrandir la recherche
pour affronter le problème de la distorsion (quels sont les processus, matériaux, et applications) pour identifier les opportunités d'innovation qui pourrait suivre
l’entreprise concernée.
4 Bibliographie
[1] GONZALEZ-MENDEZ J., DA SILVA A.D., et ALTAN T., Distortion in rolled and heat-treated rings, Int. Journal of Forging Business and Technology, 2012, p.12-15.
[2] FRYAN R.V., The influence of material uniformity on the heat treat distortion of a steel ring, Ph.D. dissertation, Department of Material Science and Engineering, Case Western
Reserve University, Cleveland, OH, 1995.