我国棉花加工机械关键技术的专利分析

2015-03-04李亚雄

新疆农机化 2015年3期

关键词：检索

刘洋，李亚雄，李斌，王涛

（新疆农垦科学院机械装备研究所，新疆石河子 832000）

我国棉花加工机械关键技术的专利分析

刘洋，李亚雄，李斌，王涛

（新疆农垦科学院机械装备研究所，新疆石河子 832000）

文中针对我国棉花加工机械关键技术，通过中国知识产权局专利数据库，对喂棉机械、烘干机、清理机和轧花机进行专利检索，对检索出的专利进行数量分布、数量发展趋势、发明专利情况和申请机构构成进行分类归纳，并进行各方面的分析和综合评价，为棉花加工机械的研究和产业化发展提供指导，进而推动我国棉花加工技术的研究进程。

棉花加工，机械，专利分析

棉花是我国主要的经济作物，在国民经济中起着重要的作用。棉花加工是棉花生产全程机械化的重要环节，随着机采棉技术的不断推广，为了适应机采棉加工工艺的需要，对棉花加工机械的技术水平要求不断提高，这就要求广大的棉花加工企业与科研机构不断的对棉花加工技术进行研究和创新[1-2]。

棉花加工涉及的机械设备较多，关键设备主要有喂棉机械、烘干机械、清理机械和轧花机械，这些设备的参数直接影响棉花的加工性能，在这些关键技术上我国广大技术人员和科研工作者进行了大量的研究，并取得了较多的研究成果。为了对我国棉花加工技术有一个全面的了解，本文从棉花加工机械关键技术的专利角度进行研究，对我国棉花加工技术的现状进行分析评价，提出发展意见，为企业和科研机构的研究提供参考，对进一步提高我国棉花生产全程机械化水平，推动棉花加工技术升级起到指导作用。

1 专利数据的来源与检索方法

数据来源于中国知识产权局专利数据库，统计发明专利、实用新型专利和外观设计专利。在进行专利统计时，主要通过IPC号，关键词检索，在线查看文献详细信息，找出符合要求的专利，并查看法律

状况，将撤回和驳回的发明专利删除。对于喂棉机械，检索IPC号为D01B1、D01G和B65G，关键词：喂花、喂棉、送棉；烘干机械，检索IPC号为F26B，关键词：棉；轧花机械，检索IPC号为D01B1，关键词：轧；清理机械，检索IPC号为D01G，关键词：清理、提净、杂，检索统计时间为2015年5月7～9日[3-5]。

2 专利信息分析

2.1 各种关键技术专利的分布情况

各种棉花加工机械关键技术专利分布情况如图1所示。在申请的专利中，主要是发明专利和实用新型专利，只发现一件清理机械外观专利。其中，喂棉机械专利70件，烘干机械专利25件，轧花机械专利128件，清理机械218件。根据专利的数量上看，我国在棉花加工机械领域的研究主要集中在清理和轧花环节，研究较多，掌握了较多的技术，同时也说明在清理和轧花环节存在的问题较为突出。

图1 相关专利分布情况

2.2 专利申请数量发展趋势

我国棉花加工机械的研究最早可以追溯到1986年，各关键技术申请的专利按年份分布如图2所示。从时间的分布上看，2000年以前，我国棉花加工机械技术发展较为缓慢，专利申请的数量较少，2005年以来，申请的专利数量呈明显的增长趋势。这说明2005年以后，随着国家对棉花加工技术的重视和资金投入的增多，机采棉技术的推广和对棉花加工品质要求的提高，加工技术不断进步，我国在棉花加工机械领域的研究取得了较快发展，研究成果增多，同时也说明知识产权的保护意识在不断增强。在清理和轧花技术上，欧美国家企业和个人在我国申请了一定数量的发明专利，且申请的时间较早，这说明欧美国家在棉花加工机械方面的研究早于我国，较早的意识到了知识产权保护的重要性。

图2 按时间分布的专利申请数量

2.3 发明专利情况

发明专利的创新性和原创性程度最高，能够代表这一技术领域研究的先进水平。经统计，喂棉机械、烘干机械、轧花机械和清理机械的发明专利数量分别是14件、3件、36件和53件，可以看出我国申请的发明专利数量明显少于实用新型专利的数量，在轧花和清理技术方面，申请的发明专利相对较多，其中欧美国家在我国申请的轧花和清理机械发明专利数量分别是6件和12件。图3为去除欧美国家在我国申请的发明专利后，我国机构和个人申请的轧花和清理机械发明专利按时间分布情况。可以看出从2011年开始，发明专利申请数量明显增多，说明研究的技术水平提高，专利申请质量不断提升，发明专利申请数量与专利整体申请趋势基本相同，均处于技术成长期，发展空间较大。

2.4 专利申请构成

我国棉花加工机械关键技术专利主要是以企业、科研院所、个人和欧美国家申请为主，分别占总数的55.9%、7%、32.6%和4.5%，如图4。从专利权人的类型分析，企业的专利申请数量最多，是技术创新的主体，具有较好的推广应用市场，高校和科研院所申请的专利较少，说明市场参与少。

图3 按时间分布的发明专利申请数量

图4 专利权人类型分布

2.5 我国专利权人排名

按照专利的申请数量，排名前四位的专利权人是：山东天鹅棉业机械股份有限公司，胡玉白（个人），邯郸棉机有限公司，中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所，专利数量见表1。可以看出，我国有一部分企业已经走上了自主研发和创新的道路，特别是山东天鹅棉业机械股份有限公司，在棉花加工机械各个环节都进行了研究，研发出成套的棉花加工机械设备。

表1 排名前四的专利权人分布

2.6 专利的定性分析

在所有专利中，主要是以整机申请专利为主，轧花机械申请的部件专利较多，其它棉花加工设备对部件的专利申请较少；主要是对机械结构进行专利保护，对加工工艺和自动控制系统的专利申请较少；发明专利的有效时间明显长于实用新型专利。这说明，对棉花加工机械关键部件的工作机理和性能开展的研究深度不够，对自动控制和加工工艺的研究尚处于起步阶段，对于创新性程度较高的发明专利的保护意识较强。

喂棉机械工作原理主要是输送带形式，保证棉流的均匀，为了满足机采棉棉模喂棉的要求，一些喂棉机械有开模机构。烘干机械方面，垂直式烘干塔和塔式烘干机是普遍使用的两种棉花烘干设备。棉花清理机械方面，主要分为籽棉清理机和皮棉清理机，籽棉清理机主要采用倾斜式刺钉滚筒结构，皮棉清理机主要采用锯齿滚筒结构。轧花机形式多样，有单辊轧花、双辊轧花、多辊轧花和锯齿式轧花等，一些轧花机具有除尘功能。在所有专利中，山东天鹅棉业机械股份有限公司申请的专利最全面，发明专利最多，在棉花打模、棉模运输、打包、刷麦、套包、棉花加工工艺以及控制系统等方面也有较多的研究，产品开发最全面，在我国新疆地区，特别是机采棉加工领域已经较大规模的投入生产应用当中。

3 讨论

近些年我国棉花加工机械发展较快，加工设备的技术含量越来越高，说明依靠我们自己的技术创新实现棉花加工机械的不断进步是可行的，但是也存在着一些急需解决的问题。针对我国目前棉花加工机械专利现状，总结以下几点意见：

（1）重视棉花加工工艺的研究。我国棉花种植受气候条件的影响，原棉品质与国外有差别，在加上我国棉花评级体制与国外不相同，所以我国棉花加工工艺不能简单依靠国外技术，需要在借鉴国外棉花加工工艺的基础上，结合我国不同地区原棉品质特点，重视加工工艺和理论的研究，在此基础上研究适合我国棉花加工要求的加工生产线及关键设备。

（2）提高自动化和智能优化控制水平。棉花加工设备多，当前的棉花加工工艺系统无法针对棉花不同含杂量、不同性状参数做出设备的自适应调节，导致加工过程中棉纤维的损伤程度较大，掌握各工艺参数对不同棉花性状的影响规律，实现设备加工参数的自动控制，智能优化棉花加工生产线上各设备的工作参数，在降低能耗的同时，提高棉花加工品质，这是我国棉花加工设备现阶段急需突破的关键问题[6]。

（3）进一步提高研究创新能力和成果转化。我国棉花加工机械的专利较多，很多专利技术都是为了满足我国棉花加工工艺要求进行研究的，其中一些技术已经达到了较高的水平，并进行了产业化开发，取得了较好的市场应用。但是总的看来很多专利有效期很短，说明未能在生产中付诸实施，未体现出它的应用价值。今后应进一步扶持具有较好基础的企业，加强企业和科研院所的合作，调动一切智力资源，进行产品研发和推广，提高专利利用率，努力促进科技成果的转化。

4 小结

我国棉花加工机械化水平的不断提高对提高棉花加工生产率、降低成本、提高棉花加工品质和市场竞争力具有重要的意义。我国棉花加工机械技术专利较多，部分技术领域的研究已经达到了较高的水平，国家政策扶持力度较大，已经有部分企业形成了较好的发展态势。目前，急需进一步技术升级，提高棉花加工机械自动化、智能化控制程度，进一步提高棉花加工技术水平。

[1]刘燕.我国棉花加工发展状况概述[J].中国棉花加工，2010，（1）：20～22.

[2]王中兴.世界棉花加工机械现状和市场走向分析[J].中国棉花加工，2010，（3）：4～5.

[3]王庆慧，马月虹，张佳喜等.我国棉花机械化采摘技术的专利分析及探讨[J].新疆农机化，2013，（1）：25～28.

[4]刘勤，何志文，郑砚砚等.棉花收获机械化专利地图研究[J].中国农机化学报，2014，35（2）：49～52.

[5]曹肆林，王序俭，沈从举等.残膜回收机械技术的专利分析研究[J].新疆农机化，2009，（4）：48～50.

[6]张成梁.棉花加工过程智能化关键技术研究[D].山东：山东大学，2011.[7]张宏文，康敏等．胶棒滚筒棉花采摘头的设计与试验[J]．农业工程学报，2011，27（2）：109～113．

[8]李勇，张宏文，杨涛.棉花收获期棉絮分离力的研究[J].石河子大学学报：自然科学版，2011，29（5）：633～636.

[9]阎金刚.采棉机摘锭采摘性能的试验研究[D].石河子大学，2013.

[10]全国农业机械标准化技术委员会农业机械化分技术委员会.NY/T 1133-2006采棉机作业质量[S].北京：中国农业出版社，2006.

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.03.017

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