全球框架式液压机滑块导向技术专利计量的研究*

2015-04-19□孙靓□胡伟□李兵

机械制造 2015年12期

□ 孙靓 □ 胡伟 □ 李兵

安徽省科学技术情报研究所合肥 230088

液压机按照结构形式分类，主要包括单柱液压机、四柱液压机、框架液压机及其它结构的液压机[1]。笔者研究的对象为框架式液压机的滑块导向装置，该滑块绝大多数在结构设计上均与主缸活塞杆刚性连接，在其四角分别布置可调节滑块导轨[2]。高精度是液压机的发展趋势，通过伺服控制技术，液压机运动可以被精确控制。滑块导向装置作为实现液压机运动精度控制的重要结构之一，目前，液压机一般均装有滑块位移检测装置，滑块的任意位置可以被准确控制，滑块运动特性可以优化，例如拉伸、弯曲及压印时，适当的滑块曲线可减少回弹，提高制件精度[3]。

专利信息与情报是集技术、商业和法律信息于一体的独特信息源，能反映最新的科技发明、创造和设计[4]。据世界知识产权组织统计，企业充分利用专利信息可以节约研发经费40%，缩短研发时间60%[5]。通过对专利文献的加工处理，并利用统计技术对各字段信息进行深入分析，可以对特定领域发展作出趋势预测、对竞争对手作跟踪研究等，从而产生指导国家、行业、企业生产、经营决策的重要情报[6]。因此，笔者对框架式液压机滑块导向技术进行专利计量研究，以把握当前世界各国框架式液压机滑块导向技术研发的竞争态势，从而为我国政府、科研机构与企业制定科技发展计划和开展相关技术研发等提供决策支持与事实依据。

1 数据来源与分析方法

本文中数据全部来自北京合享新创信息科技有限公司开发的商业专利数据平台——incopat（网址：http：//www.incopat.com/login/tologin.action）。该平台收录全球102个国家/组织/地区自1782年以来的一亿多件基础专利数据，并且数据实现每周更新。统计分析基础为2014年9月检索的已公开的中国专利数据和全球专利数据，并进行人工阅读。提取专门针对框架式液压机滑块导向装置技术的专利140项（178件），其中中国专利108件。由于专利申请到专利公开有一定的延迟，所以国外2012年、国内2013年之后的数据仅供参考。

2 专利分析

2.1技术分支标引

框架式液压机滑块导向装置大体上可以分为八字形、X形及矩形8面3大类导向形式[7]。在与本行业技术人员沟通的基础上，把上述3个大类又分成了不同的具体结构形式，并逐篇进行了标引，具体的分支约定见表1。

2.2 整体态势概述

为了研究框架式液压机滑块导向装置技术的发展情况，对全球专利申请数据按时间序列进行了统计分析。140项专利申请的全球申请量及多边申请量（同时向两国以上提出申请的专利）发展趋势如图1所示，由图可见，框架式液压机滑块导向装置技术是一门传统技术，在拥有专利制度较早的国家，上世纪中叶即开始有相关的专利申请了。检索到最早的专利申请是1940年申请的美国专利，但是从1940开始到2003年，每年的申请量最多也就4项，有很多年还没有专利申请，时间跨度长达60年，说明框架式液压机滑块导向装置技术一直比较固定，改进变化不是很大，尤其是多边专利申请一直保持一个较小的申请量。2004年以后，专利申请量大幅上升，主要是中国申请人的国内申请有大幅度的增长，从2004年的2件申请到2013年申请量达到22件。据相关统计报道，在轿车的2 000多个零件中，按件数计算金属板材冲压件占40%以上，冲压工艺装备在汽车工业的地位可见一斑。国内锻压机械行业发展与汽车工业的高速发展密切相关。

表1 框架式液压机滑块导向装置技术分支约定

▲图1 框架式压力机滑块导向装置全球专利申请趋势

2.3 中国专利态势分析

涉及框架式压力机滑块导向装置的中国专利有108件，申请人51个。从图2可知，1993年中国人苏光辉提出第一件涉及框架式压力机的专利申请后（CN2177581Y），直到2002年的9年间申请量都是零。2002、2003年日本爱达工程株式会社（Aida）在中国开始布局，2004年起，天津市天锻压力机有限公司等企业申请人开始申请相关专利，申请量缓慢上升，2006年申请量和申请人均开始大幅增长，从2006年～2013年，7年时间申请量增长了7倍，申请人增长了6倍，其中，国外申请人申请的中国专利量很少，分别是日本爱达工程株式会社（Aida）2002、2003年申请的 2件（CN10041549-8C、CN1286638C）、2009 年德国的辛北尔康普公司（Siempel-kampMaschinen-und Anlagenbau GmbH）申请的1件（CN102202879A）、2013年德国的舒勒公司（schuler）申请的1件专利（CN103465492A）。

2.4 技术分支对比

从表2来看，全球140项框架式液压机滑块导向装置中，涉及八字形导轨形式的有8项（占总申请量的5.7%），涉及X形导轨形式的有22项（占总申请量的15.7%），涉及矩形8面导轨形式的有55项（占总申请量的39.2%），其它类导轨形式有55项（占总申请量的39.2%）。

八字形导轨（标引为a）结构简单，加工方便，曾被广泛地采用，其β角一般为 45°，也有 30°～60°的。八字形导轨形式分为L形导轨调节结构（5项）、楔块调节结构（1项）、楔块与螺钉混合调节结构（1项）、其它调节结构（1项）。L形导轨调节结构形式在传统的八字形导轨中应用最普遍，这种形式滑块的水平位移与转动较大，导向精确度较差，刚度较差。当热加工时滑块的热胀变形直接影响导轨间隙，易于卡死，不适于有较大偏载力矩的压力机采用。不属于上述结构的八字形导轨调节形式为1993年公开的1项日本专利，在压机的滑动导向装置中引入了CPU控制校正。本次检索一共检索出8项专利，专利申请人主要为德国、日本、中国，检索到的最早专利为1972年申请的采用L形导轨调节结构的两项德国专利，之后，1992、1995年各申请 1项，2010年申请 2项，2012、2013年各申请1项。

X形导轨形式（标引为b）对滑块的转动影响较小，导向精度较高，且在热加工时滑块的热变形对导轨间隙的影响较小，不易卡死，这种导轨多用于热压成型和中心载荷压力机。X形导轨形式分为垫片式导轨调节结构（0项）、楔块式导轨调节结构（8项）、固定式调节结构（4项）、其它调节结构（10项）。垫片式导轨调节结构简单，但这种结构调整不便，需取下垫片才能调节，而且只有精确控制相关零件的加工精度才能采用，有报道德国SMG公司生产的液压机采用了这种结构。楔块式导轨调节结构较垫片式调节方便、迅速，是垫片式的改进型结构，为了补偿有关零件加工尺寸累积误差造成的楔块嵌入深浅不一，可在楔块另一侧增加一垫块。固定式调节结构因为其结构简单，应用也较多，不属于上述结构的X形导轨形式较多。本次检索一共检索到22项专利，专利申请人主要为日本、美国、德国、中国，检索到的最早专利为1944年采用楔块式X形导轨调节结构的一项美国专利，随后多个年份均有专利申请，2011年达到6项。

▲图2 框架式压力机滑块导向装置中国专利申请趋势

表2 框架式液压机滑块导向装置技术分支发展状况

矩形8面导轨形式（标引为c）能承受较大的偏心载荷，是防止滑块倾斜和错位（水平横向位移）的最佳导向形式，其在冷挤压、薄板成型、多工位压力机中应用很广泛，矩形8面导轨形式分为推拉螺钉调节结构（14项）、垫片与楔块混合调节（2项）、推拉螺钉与楔块混合调节结构（14项）、楔块调节式结构（14项）、其它调节形式（11项）。推拉螺钉调节结构简单，应用较多。垫片与楔块混合调节结构的滑块在左右方向具有较强的结构刚度，能承受很大的偏载力矩，而前后方向刚度较低，因此该结构适用于单向偏心载荷压力机。推拉螺钉与楔块混合调节结构利用楔块调节滑块左右方向的位移，利用成组推拉螺钉（两推一拉）调节滑块前后方向位移，该结构滑块左右方向能承受很大的偏载力矩，而前后方向较差。楔块调节式结构有多种具体结构，多可以实现双向调节，不属于上述结构的矩形8面导轨形式也较多。本次检索一共检索到属于矩形8面导轨形式的专利55项目，最早1项是1940年申请的美国专利，随后一直断断续续有专利申请，2012年达到9项，其中，楔块式调节结构（c4）为目前行业重点关注的导向形式之一。

不属于八字形、X形及矩形8面3大类导向形式的框架式液压机滑块导向形式（标引为d），本次共检索到 55条，其最早申请在 1999年德国SIEMPELKAMP PRESSEN SYS的1项专利申请，明显晚于八字形、X形及矩形8面3大类导向形式的最早申请日，但发展较快，2009年年申请量达到10项，2013年达到14项。