车削刀具以及车削刀片的制作方法

专利名称：车削刀具以及车削刀片的制作方法
技术领域：
在第一方面，本发明涉及一种车削刀具，这种车削刀具具有如此 类型， 一方面它包括具有刀座的基体，并且另一方面包括可转位车削 刀片，车削刀片具有三角形基本形状并且包括上侧和下侧，上侧和下 侧之间延伸有位于假想的、等边三角形中的并且因此朝向其中包括切
削刃的角部以60°的角度成对地汇聚的三个侧表面，车削刀片经由包 括细长伸直的、凹形的或凸形的接合部件的交界面而连接到刀座，所 述接合部件相互接合，以防止车削刀片转动，并且刀座包括具有角部 部分的底表面，车削刀片的起作用角部被施加到该角部部分，以及车 削刀具包括用于在刀座中固定车削刀片的紧固元件。
在第二方面，本发明涉及一种所述的车削刀片。
总的如上所述的这种类型的车削刀具可被用于各种各样的车削操 作，其中特别地通过去屑加工形成金属工件。刀具中所包括的三角形 车削刀片可主要分为两个种类，即，具有圆形角部或前部的车削刀片， 例如用于纵向车削、仿形车削和端面车削的车削刀片；以及具有布置 于角部中的齿、以用于车螺纹的车削刀片。在用于螺纹车削的刀具中 观察到本发明旨在解决的问题。然而，这些基本问题以及根据本发明 的方案一般适用于利用三角形车削刀片进行的所有类型的车削。
背景技术：
如已知地，在商业上可获得的攻螺纹刀具包括具有刀座的基体， 刀座由平面的底表面和朝向内部间隙空间以60°的角度汇聚的两个侧 支撑表面界定，其中一个侧支撑表面较长并且形成主要侧支撑表面， 另一个较短并且形成辅助侧支撑表面。在三个角部的每一个处，刀具
的车削刀片都形成有其中包括切削刃的齿。更准确而言，切削刃包括 一对相对的部分刃，以便于产生螺纹凹槽的侧面，并且可能还包括第 三、中央部分刃，以用于产生具有一定宽度的凹槽底部。当利用呈螺 丝形式的紧固元件，在基体中固定车削刀片时，不仅刀片的下侧被保 持压迫于刀座的底部，而且刀片的两个侧表面也被保持压迫于刀座的 两个侧支撑表面。由于具有固有弹性并且相对于车削刀片中的孔被偏 心地设置，从而螺丝被弹性偏压，因此可以将车削刀片压迫到侧支撑 表面。以此方式，螺丝能够向车削刀片传递直线运动，从而将车削刀 片的侧表面楔入刀座的汇聚的侧支撑表面。
当车削刀片的起作用切削齿在要被制造的螺纹进口处进入工件 时，所述齿的部分刃中的一个首先进入工件，有作用力施加到车削刀 片，这个作用力旨在使得刀片沿着围绕紧固螺丝的旋转方向中的一个 转动。 一旦相对的部分刃也进入工件，从而车削完整螺纹时，在两个 部分刃上的切削力将变得基本一样大。当切削齿在螺纹出口处最终离 开工件时，首先被描述的部分刃在另一个部分刃之前脱离。这说明作 用力的相互作用被反转，从而向车削刀片施加作用力，这个作用力旨 在使得刀片围绕螺丝沿着相反的旋转方向转动。
已知车削刀具的一个缺点在于，对车削刀片的固定可能变得不稳 定和不可靠，在各种因素中，这主要是由于这样的事实，即除了紧固
螺丝，阻止车削刀片转动的唯一的起作用结构是在刀座中的两个汇聚 的侧支撑表面。因此，车削刀片的下侧和刀座的底部是平面和光滑的， 并且因此它们缺乏锁紧车削刀片的能力。考虑到较小的汇聚角度给出 较好的楔入效果并且反之亦然的规律，车削刀片的侧表面的60°的汇 聚角度相对较大。即使在车削刀片进入工件中时，稳定性问题是适度 的，但是由于切削力旨在转动车削刀片，以致作用力主要由主要的、 较长的侧支撑表面承受，因此当车削刀片离开工件并且受到主要将由 短的、辅助侧支撑表面承受的作用力时，作用力变得显著。在后一种 情形中，在紧固螺丝张紧期间，车削刀片侧接触表面沿着相协作的、 辅助侧支撑表面滑动的危险较大，使得车削刀片脱离。
如果车削刀片不时地离开其理想的、预定的位置，则结果将变成， 车出的螺纹的尺寸准确度降低。而且，在极端情形中，可能发生故障。
已知切削刀具的另一个缺点在于，沿着刀座的主要侧支撑表面和 车削刀片的侧表面的接触长度必须较长。这意味着设计者在用于车削 螺纹的车削刀片上形成齿的自由度受到极大限制，这是因为大部分的 可用空间都需被用于侧支撑表面。因此，必须将切削齿制造得较小。
在专利文献中，例如在EP 0119175和EP 0178273中公开了有关 类型的攻螺纹刀具。

发明内容
本发明旨在消除已知车削刀具的上述缺点，并且提供一种改进的 车削刀具。因此，本发明的主要目的在于提供一种刀具，这种刀具的 车削刀片被保持稳定地固定在理想的、预定的位置中，在车削刀片上 有变化的应力的情况下也是如此。另一个目的在于通过使用简单的和 少量的装置，提供改善的稳定性，这保证能够简单地和成本有效地制 造车削刀片以及基体。在各种因素中，在基体中的刀座设计的精度要
求应该是适度的。再一个目的在于提高设计者的自由度，以便在车削 刀片的角部处形成具有复杂形状的要求空间的齿。
根据本发明，通过在权利要求1的特征部分中限定的特征至少实 现了主要目的。根据本发明的车削刀具的优选实施例被进一步限定在 从属权利要求2-8中。
在第二方面，本发明还涉及这样的车削刀片。所述车削刀片的特 征示于独立权利要求9中。车削刀片的优选实施例进一步限定于从属 权利要求10-15中。.对现有技术的进一步阐述
US 5810518公开了其中用于螺纹车削的一种车削刀具，它使用了 三角形车削刀片，车削刀片经由包括细长伸直的、凹形和凸形的接合
部件的交界面而安装在基体上。然而，在此情形中，经由锯齿状表面， 将车削刀片相对于基体锁定，各个锯齿状表面包括同时地彼此接合的
多个凸脊和凹槽。此外，这种车削刀片不具有用于刀片的侧表面的支 撑件。为此，这种刀具的制造复杂，同时，同时在车削刀片中可能形 成的形状缺陷可导致刀具较差的加工精度。


在附图中
图1是用于螺纹车削的根据本发明的车削刀具的局部透视图，刀 具被示为处于完整的、组装好的状态中；
图2是相同刀具的分解透视图，用于刀具的车削刀片和紧固螺丝 被示为与刀具的基体分开，并且在顶部透视图以及在底部透视图中示
出车削刀片；
图3是从基体中的刀座上方看到的平面视图4是示出车削刀片的下侧的放大平面视图5是示出在车削刀片的下侧和刀座的底表面之间的交界面的高 度放大的详细截面图；和
图6是其中车削刀片和基体已经彼此分开的类似截面图。
具体实施例方式
附图中所示的车削刀具包括形式为所谓的轴架的基体1、用于攻 螺纹的车削刀片2，以及用于固定车削刀片的呈螺丝形式的紧固元件3。
整体用4表示的刀座在基体1中形成，刀座4在前表面5以及前部端 头7的侧表面6中开放，前部端头7在后部转变为具有多边形截面形 状的较细的刀柄8。刀座4由用于支撑刀片下侧的底表面9以及由两个 侧表面10、 11界定，刀座4的首先被提及的表面10用作车削刀片的.
支撑面或者止挡表面。侧表面IO、 ll朝向其中能够容纳车削刀片的各
个非作用角部的内部间隙空间12汇聚。其中形成阴螺纹(无标记)的 孔13在底表面9中开口。孔13的中心轴线用Cl标记。
应该指出，表面10相对于底表面9稍微地倾斜。换言之，所述表 面的上部界线14比下部界线15更靠近中心轴线C1。在表面9、 10之 间的锐角可在88° -89.5°的范围内。表面10的长度由端部界线16、 17之间的距离确定。
车削刀片2 (见图2和4)具有三角形基本形状，并且包括上侧 18和下侧19，在它们之间延伸有三个同样的侧表面20，所述三个侧表 面位于假想的、等边三角形(在图4中用T1标记)中，并且因此朝向 三个角部以60°的角度成对地汇聚。在每一个角部中，都形成具有切 削刃22的齿21，在此情形中，切削刃22是基本U形的，包括三个部 分刃，即两个相对的侧刃22a、 22b以及位于两个侧刃之间的外侧、中 央部分刃22c。
车削刀片形成有通孔23，通孔23的中心轴线标记为C2。围绕通 孔的上部开口，形成具有切屑形成部分表面的凸缘24。通常，车削刀 片的下侧19是平面。
在此情形中，中心轴线用C3标记的紧固螺丝3包括锥形头部25 和用以接合孔13中的阴螺纹的阳螺纹26。
对于到此已经描述的所示车削刀片而言，这种刀片(除了侧支撑 表面10的长度)的所有要素都是之前已知的。在之前已知刀具中，从 底表面9突出的两个侧表面10、 ll均被用于支撑车削刀片，并且因此 有关表面必须象车削刀片的侧表面20那样以60°的角度汇聚。在根据 本发明的刀具中则不必是这种情形。本发明的特征在于，在刀座4中的细长伸直的接合部件27能够与 在车削刀片中包括的三个同样地细长伸直的接合部件28交替地配合，
一种类型的接合部件是凸形的，并且另一种是凹形的。在所示的优选 实施例中，刀座的接合部件27是凸形的并且形式为凸脊，而车削刀片
的三个接合部件28为凹形的并且由凹槽构成。凸脊和各个ca槽之间的
接触经由彼此间平行延伸的成对的侧面形成。如图6所示，凹槽28包 括两个发散的侧面29，它们能够被压靠于凸脊的类似的、汇聚的侧面 30。凸脊的顶峰是凸形的并且具有大于凹槽底部的曲率半径的曲率半 径，并且因此凸脊并不接触凹槽的底部。根据所示的优选实施例，例 如由侧面30相对于底表面9的水平面限定出的凸脊27的高度比例如 由侧面29相对于车削刀片的下侧19的水平，面限定出的凹槽28的深 度大得多，从而使得车削刀片将骑跨在凸脊上，同时形成朝向刀座的 角部部分9a以楔形形状渐縮的间隙31 (见图5)，其中在角部部分处， 车削刀片与底表面9形成表面接触。在实际中，在凸脊27的区域中， 间隙31的高度可以在0.05mm-0.25mm的范围内，并且有利地等于大约 O.lmm。因此，虽然间隙的最大高度非常有限，但是间隙实际上足以容 纳下车削刀片可能存在的形状缺陷，这时因为凹槽的两个平侧面能够
沿着凸脊的凸形侧面移动，同时车削刀片的起作用角部总是获得与刀 座的底表面9之间的良好表面接触。换言之，凸脊/凹槽的功能在于提 供了车削刀片的旋转锁定，而凸脊和凹槽不会受到严重的切削作用力， 这个作用力作用在车削刀片的向前转位的、起作用角部上并且经由车 削刀片的平面下侧而被传递到刀座的类似的平面支撑表面。
如图6所示，邻近凸脊的两个相对长边形成有小的间隙斜道32。
现在再参考图4，图4示意出三个凹槽28如何定位于标记为T2 的第二三角形中并且具有等边形状。更准确而言，所述的第二三角形 T2小于其中内接有侧表面20的第一三角形T1。此外，三角形T2围绕 两个三角形的公同中心相对于三角形Tl旋转，例如由孔23的中心轴 线C2所表示地。这个旋转用角度a示意，凹槽28相对于各个侧表面
(例如20a)以角度a倾斜，该侧表面20a与作用齿(例如21a)相对。 角度a是锐角并且应该在50-90°的范围内。在这个实例中，角度a等 于60° 。
在图4中，B标记三角形T1的各个角部的平分线。BA标记在各 个切削齿的两个相对侧刃22a、 22b之间的平分线。平分线B和BA分 别地相互形成一个锐角P，锐角e应该在0-45°的范围内。在这个实 例中，3等于30° 。
在图4中，Ll标记第一、假想三角形Tl的各个侧边的总长度， 而三角形T2的相应的侧边长度由L2标记。此外，各个侧表面20的长 度用LS标记，而沿着车削刀片由各个切削齿21占据的长度由LT标记。 侧表面20实际应该具有至少稍微大于位于端部界线16、 17 (见图2) 之间的侧支撑表面10的长度的长度LS。然而，假设这样，则侧表面 20仅仅能够占据三角形侧边的长度L1的有限部分。因此，在这个实例 中，长度LS等于L1的1/3。以此方式，可以利用一定空间来形成各个 切削齿21，其长度LT与长度LS大致一样大。换言之，设计者获得了 较大的自由度，以在车削刀片中形成相对较大的齿。
实际上，侧表面20的长度LS可以至多等于三角形侧边的长度Ll 的500/0。
各个凹槽28相对于车削刀片的中心C2的径向位置由第二三角形 T2相对于L1的长度L2确定。在这个实例中，L2等于L1的大约65%。 显然，如果L2相对于L1增加，则凹槽与车削刀片的中心C2间隔开， 并且反之亦然。在实际中，长度L2应该等于长度L1的至少60%,并 且至多为80%。以此方式，由于同时凹槽的侧面未由于被中央孔23截 断而被过多减小，因此能够保证实际凹槽28的长度变得足够得大，从 而能够抵抗作用在车削刀片上的车削作用力。然而，应该指出，凹槽 的侧面，特别是最靠近中心定位的内侧面可以部分地被孔23截断。
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在图3中，看出凸脊27和侧支撑表面IO相互间形成锐角，更准 确而言形成锐角Y ，这个角度与车削刀片中的凹槽28和侧表面20之 间的角度a基本一样大。
根据本发明的优选实施例，凸脊27在两个相对的端部33、 34之 间不中断地延伸，其中一个端部紧邻侧支撑表面10，并且另一个与基 体的前表面5齐平定位。
适当地，在车削刀片中的各个凹槽28还在形式为车削刀片的侧表 面中的开口 35的相对端部之间不中断地延伸。
用于固定车削刀片2的螺丝3以传统的方式，利用钢制造，并且 因此具有一定的固有弹性。在最后紧固螺丝时，这种弹性被用于向车 削刀片施加侧向作用力，这个作用力旨在将车削刀片压靠于支撑面或 者止挡表面10。为此目的，孔13、 23的中心轴线Cl和C2被相对于 彼此偏心地设置，从而在中心轴线Cl和侧表面10之间的距离稍小于 在中心轴线C2和车削刀片的起作用侧表面20之间的距离。在实际中， 所述距离差异可以为大约零点几个毫米。中心轴线的相对偏移的效果 在于，在螺丝的最终紧固阶段中，螺丝被弹性地偏转，从而使螺丝的 端头25将车削刀片压向侧表面10。紧固作用力的方向由如下事实确定， 即中心轴线C1、 C2位于平行于凸脊27和凹槽28的竖直平面中。换言 之，这个紧固作用力指向平行于被沿着凸脊引导的直凹槽。
在这方面，应该指出，通常利用硬质合金或者另一种硬质且耐磨 材料制造刀具的车削刀片，而利用钢等制造基体-同样制造紧固螺丝。 车削刀片可被研磨，也可被直接压制，即未被研磨。
本发明的功能和优点
当要安装车削刀片时，将刀片置于其中凸脊27接合车削刀片的下
侧中的三个凹槽28的一个的位置处。接着，使用螺丝3，使得阳螺纹 26接合孔13的阴螺纹。在螺丝的最后紧固阶段中，车削刀片的向前转 位的角部被压靠于底表面9的角部部分，同时有侧向作用力施加到车 削刀片，这个作用力使刀片沿着凸脊27移位，直至车削刀片的后部侧 表面20被压成紧密地接触支撑表面10。因为支撑表面10与支撑底表 面9形成了适当的锐角，因此至少初始地沿着表面10、 20的上部形成 了接触。在车削刀片的最后的稳定固定的位置中，车削刀片并不接触 表面11。因此，其中包括了表面11的楔形材料部分起到了保护容纳在 空间12中的非作用切削齿的作用。
根据本发明的车削刀具的一个基本优点在于，以稳定的和可靠的 方式固定车削刀片，从而刀片能够抵抗旨在有时沿着顺时针方向并且 有时沿着逆时针方向围绕紧固螺丝转动车削刀片的这种交替产生的作 用力。由于车削刀片和基体之间的交界面中相配合的凸形和凹形部件
提供了车削刀片的所期望的旋转锁定作用，因此车削刀片的唯一的起 作用侧支撑表面可以具有一定长度，这个长度相对于在现有刀具中的 相对应的侧支撑表面的长度被显著地减小。因此，在根据本发明的刀 具中的侧支撑表面仅仅主要起车削刀片的止挡件的作用。这意味着车 削刀片的相配合的侧接触表面也可形成适当的长度(LS)。以此方式， 较大的空间(LT)可被用于形成车削刀片的齿。
本发明的可能的修改
本发明并不仅仅限于上述的并且示于图中的实施例。因此，本发 明可适用于任何类型车削刀具，其中车削刀具使用可转位的、三角形 车削刀片。换言之，在车削刀片的三个角部处，车削刀片可以形成有 传统的、圆形的前端，而不是用于车削螺纹的齿。此外，所述刀座可 以被包括在垫板或者连接件中，垫板或者附件又以适当方式被固定到 基体。在这方面，用作车削刀片的止挡件的侧支撑表面可以在垫板中 形成，而不是在基体中形成。在所述交界面中的凸脊和凹槽均无需在 相对的端部之间一直不中断地延伸。因此，例如，凸脊可以由沿着一
条直线依次地定位的、具有有限长度的多个圆块代替。然而，由于制 造技术，所示例的连续的凸脊是优选的。关于各个凹槽，由于凹槽终 止而并不在车削刀片的侧表面中开口的事实，因此凹槽的长度可被减 小。另外，凹槽的侧面可以是凸形的并且凸脊的侧面是平面。此外， 车削刀片的固定可以通过其它紧固元件，例如夹具、楔子等，.而不是 螺丝实现。而且，通过在下侧以及上侧上形成三个接合部件，可以使 得车削刀片能够被反转。虽然优选地为车削刀片设置凹形的接合部件
(形式为凹槽)，并且为刀座或者垫板设置凸形的接合部件，但是相 反的替代形式也是可能的。换言之，车削刀片可以形成有三个可交替 使用的凸脊，并且刀座或者垫板可以形成有一个起作用凹槽。然而， 在这种情形中，刀座或者垫板将需要添加两个宽凹槽，以便于容纳车 削刀片的两个不作用凸脊。
不仅由于工件相对于刀具旋转，从而形成所需的相对运动的事实， 而且还以相反方式，即通过使刀具相对于不旋转的工件旋转(与工件 或者刀具是否被沿着轴向进给无关)的事实，所述刀具可被用于攻螺纹。
权利要求
1.一种车削刀具，其一方面包括具有刀座(4)的基体(1)，并且另一方面包括可转位车削刀片(2)，所述车削刀片具有三角形基本形状，并且所述车削刀片包括上侧(18)和下侧(19)，在上侧和下侧之间延伸有三个侧表面(20)，所述三个侧表面位于假想的、等边三角形(T1)中，并且因此朝向其中包括切削刃(22)的角部以60°的角度成对地汇聚，所述车削刀片经由包括细长伸直的、凹形和凸形的接合部件(27、28)的交界面而连接到刀座，所述接合部件相互接合，以防止车削刀片转动，并且刀座(4)包括具有角部部分(9a)的底表面(9)，所述车削刀片(2)的起作用角部被施加到该角部部分，以及所述车削刀具包括用于将车削刀片固定在刀座中的紧固元件(3)，其特征在于，刀座(4)的包括单个起作用的接合部件(27)，该接合部件与支撑角部部分(9a)隔开，并且接合三个接合部件(28)中的一个，所述三个接合部件(28)被包括在车削刀片中，并且位于具有等边形状的第二假想三角形(T2)中，第二假想三角形(T2)小于前述三角形(T1)并且相对于前述三角形(T1)旋转。
2. 根据权利要求1的车削刀具，其特征在于，各个凹形接合部件 (28)的深度比凸形接合部件(27)的高度小得多，从而使得在车削刀片(2)的下侧(19)和刀座(4)的底表面(9)之间形成间隙(31)， 所述间隙朝向所述角部部分(9a)以楔形形状渐縮，车削刀片依靠在此角部部分处并且与底表面(9)形成表面接触。
3. 根据权利要求1的车削刀具，其特征在于，各个凹形部件均为凹槽(28)，该凹槽(28)形成有两个发散的侧面(29)并且被包括位于车削刀片的下侧(19)中的一系列三个凹槽中。
4. 根据权利要求3的车削刀具，其特征在于，凸形部件是从刀座的底表面(9)突出的并且具有两个相对的、汇聚的侧面(30)的凸脊(27)。
5. 根据权利要求3的车削刀具，其特征在于，凸脊(27)的侧面 (30)是凸形的，并且凹槽(28)的侧面(29)是平面。
6. 根据权利要求1的车削刀具，其特征在于，被包括在刀座(4) 中的接合部件(27)相对于用于车削刀片的侧支撑表面(10)以在50-90°范围内的一个锐角(Y)延伸，并且被包括在车削刀片(2)中的各个接合部件(28)相对于车削刀片的侧表面(20)以同样大的一个锐角(a )延伸。
7. 根据权利要求1的车削刀具，其特征在于，第二三角形(T2) 的侧边的长度(L2)等于第一三角形(Tl)的侧边长度(Ll)的至少60%，并且至多为80%。
8. 根据权利要求1的车削刀具，其特征在于，车削刀片(2)的 各个侧表面(20)具有至多等于第一三角形(Tl)的侧边长度(Ll) 的50%的长度(LS)。
9. 一种可转位车削刀片，包括上侧(18)和下侧(19)，在上侧 和下侧之间延伸有位于假想的、等边三角形(Tl)中的并且因此朝向 其中包括切削刃(22)的角部以60°的角度成对地汇聚的三个侧表面(20)，其特征在于，下侧(19)包括三个细长伸直的接合部件(28)， 它们均为凹形的或者凸形的接合部件(28)，所述接合部件(28)位 于具有等边形状的假想的、第二三角形(T2)中，第二三角形(T2) 小于第一次提及的三角形(Tl)并且相对于上述三角形(Tl)旋转。
10. 根据权利要求9的车削刀片，其特征在于，各个接合部件均是具有一对相对的、发散的侧面(29)的凹槽(28)。
11. 根据权利要求10的车削刀片，其特征在于，侧面(29)是平面。
12. 根据权利要求9的车削刀片，其特征在于，起作用接合部件 (28)的纵向轴线以在50。 -90°范围内的一个锐角(a)与起作用切削刃(22)相对的起作用侧表面(20)相交。
13. 根据权利要求9的车削刀片，其特征在于，第二三角形(T2) 的侧边的长度(L2)等于第一三角形(Tl)的侧边长度(Ll)的至少 60°/。，并且至多为80%。
14. 根据权利要求9的车削刀片，其特征在于，车削刀片(2)的 各个侧表面(20)具有至多等于第一三角形(Tl)的侧边长度(Ll) 的50%的长度(LS)。
15. 根据权利要求9的车削刀片，其特征在于，所述车削刀片由 具有齿(21)的攻螺纹刀片构成，这些齿(21)位于角部并且在其上 形成有所述切削刃(22)，其特征在于，在各个齿(21)的两个侧刃(22a、 22b)之间的平分线(BA)相对于两个侧表面(20)之间的平 分线(B)以在0° -45°范围内的一个锐角(e)延伸。
全文摘要
本发明涉及一种包括基体(1)和可转位车削刀片(2)的车削刀具，所述车削刀片具有三角形基本形状，被固定在基体中的刀座(4)中。这种车削刀片具有位于一个假想的、等边三角形中的并且因此朝向其中包括有切削刃(22)的角部以60°的角度成对地汇聚的三个侧表面(20)。所述车削刀片经由交界面而连接到刀座，该交界面一方面包括单个起作用的、细长伸直的接合部件(27)，例如凸脊，并且包括三个可交替使用的接合部件(28)，例如车削刀片中的凹槽。所述接合部件(28)定位于具有等边形状的第二、假想三角形中，第二假想三角形小于第一次提及的三角形并且相对上述三角形旋转。除了刀具，本发明还涉及所述的车削刀片。
文档编号B23B27/14GK101204738SQ200710160070
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月21日 优先权日2006年12月21日
发明者克拉斯·安德森, 贡纳尔·扬森 申请人:山特维克知识产权股份有限公司