全球框架式液壓機滑塊導向技術專利計量的研究*

□ 孫 靚 □ 胡 偉 □ 李 兵

安徽省科學技術情報研究所 合肥 230088

液壓機按照結構形式分類，主要包括單柱液壓機、四柱液壓機、框架液壓機及其它結構的液壓機[1]。筆者研究的對象為框架式液壓機的滑塊導向裝置，該滑塊絕大多數在結構設計上均與主缸活塞桿剛性連接，在其四角分別布置可調節滑塊導軌[2]。高精度是液壓機的發展趨勢，通過伺服控制技術，液壓機運動可以被精確控制。滑塊導向裝置作為實現液壓機運動精度控制的重要結構之一，目前，液壓機一般均裝有滑塊位移檢測裝置，滑塊的任意位置可以被準確控制，滑塊運動特性可以優化，例如拉伸、彎曲及壓印時，適當的滑塊曲線可減少回彈，提高制件精度[3]。

專利信息與情報是集技術、商業和法律信息于一體的獨特信息源，能反映最新的科技發明、創造和設計[4]。據世界知識產權組織統計，企業充分利用專利信息可以節約研發經費40%，縮短研發時間60%[5]。通過對專利文獻的加工處理，并利用統計技術對各字段信息進行深入分析，可以對特定領域發展作出趨勢預測、對競爭對手作跟蹤研究等，從而產生指導國家、行業、企業生產、經營決策的重要情報[6]。因此，筆者對框架式液壓機滑塊導向技術進行專利計量研究，以把握當前世界各國框架式液壓機滑塊導向技術研發的競爭態勢，從而為我國政府、科研機構與企業制定科技發展計劃和開展相關技術研發等提供決策支持與事實依據。

1 數據來源與分析方法

本文中數據全部來自北京合享新創信息科技有限公司開發的商業專利數據平臺——incopat（網址：http：//www.incopat.com/login/tologin.action）。該平臺收錄全球102個國家/組織/地區自1782年以來的一億多件基礎專利數據，并且數據實現每周更新。統計分析基礎為2014年9月檢索的已公開的中國專利數據和全球專利數據，并進行人工閱讀。提取專門針對框架式液壓機滑塊導向裝置技術的專利140項 （178件），其中中國專利108件。由于專利申請到專利公開有一定的延遲，所以國外2012年、國內2013年之后的數據僅供參考。

2 專利分析

2.1技術分支標引

框架式液壓機滑塊導向裝置大體上可以分為八字形、X形及矩形8面3大類導向形式[7]。在與本行業技術人員溝通的基礎上，把上述3個大類又分成了不同的具體結構形式，并逐篇進行了標引，具體的分支約定見表1。

2.2 整體態勢概述

為了研究框架式液壓機滑塊導向裝置技術的發展情況，對全球專利申請數據按時間序列進行了統計分析。140項專利申請的全球申請量及多邊申請量（同時向兩國以上提出申請的專利）發展趨勢如圖1所示，由圖可見，框架式液壓機滑塊導向裝置技術是一門傳統技術，在擁有專利制度較早的國家，上世紀中葉即開始有相關的專利申請了。檢索到最早的專利申請是1940年申請的美國專利，但是從1940開始到2003年，每年的申請量最多也就4項，有很多年還沒有專利申請，時間跨度長達60年，說明框架式液壓機滑塊導向裝置技術一直比較固定，改進變化不是很大，尤其是多邊專利申請一直保持一個較小的申請量。2004年以后，專利申請量大幅上升，主要是中國申請人的國內申請有大幅度的增長，從2004年的2件申請到2013年申請量達到22件。據相關統計報道，在轎車的2 000多個零件中，按件數計算金屬板材沖壓件占40%以上，沖壓工藝裝備在汽車工業的地位可見一斑。國內鍛壓機械行業發展與汽車工業的高速發展密切相關。

表1 框架式液壓機滑塊導向裝置技術分支約定

▲圖1 框架式壓力機滑塊導向裝置全球專利申請趨勢

2.3 中國專利態勢分析

涉及框架式壓力機滑塊導向裝置的中國專利有108件，申請人51個。從圖2可知，1993年中國人蘇光輝提出第一件涉及框架式壓力機的專利申請后（CN2177581Y），直到2002年的9年間申請量都是零。2002、2003年日本愛達工程株式會社（Aida）在中國開始布局，2004年起，天津市天鍛壓力機有限公司等企業申請人開始申請相關專利，申請量緩慢上升，2006年申請量和申請人均開始大幅增 長 ， 從2006年～2013年，7年時間申請量增長了7倍，申請人增長了6倍，其中，國外申請人申請的中國專利量很少，分別是日本愛達工程株式會社 （Aida）2002、2003年申請的 2件（CN10041549-8C、CN1286638C）、2009 年德國的辛北爾康普公司（Siempel-kampMaschinen-und Anlagenbau GmbH）申請的1件（CN102202879A）、2013年德國的舒勒公司 （schuler）申請的1件專利（CN103465492A）。

2.4 技術分支對比

從表2來看，全球140項框架式液壓機滑塊導向裝置中，涉及八字形導軌形式的有8項（占總申請量的5.7%），涉及X形導軌形式的有22項（占總申請量的15.7%），涉及矩形8面導軌形式的有55項（占總申請量的39.2%），其它類導軌形式有55項（占總申請量的39.2%）。

八字形導軌（標引為a）結構簡單，加工方便，曾被廣泛地采用，其β角一般為 45°，也有 30°～60°的。 八字形導軌形式分為L形導軌調節結構（5項）、楔塊調節結構（1項）、楔塊與螺釘混合調節結構（1項）、其它調節結構（1項）。L形導軌調節結構形式在傳統的八字形導軌中應用最普遍，這種形式滑塊的水平位移與轉動較大，導向精確度較差，剛度較差。當熱加工時滑塊的熱脹變形直接影響導軌間隙，易于卡死，不適于有較大偏載力矩的壓力機采用。不屬于上述結構的八字形導軌調節形式為1993年公開的1項日本專利，在壓機的滑動導向裝置中引入了CPU控制校正。本次檢索一共檢索出8項專利，專利申請人主要為德國、日本、中國，檢索到的最早專利為1972年申請的采用L形導軌調節結構的兩項德國專利，之后，1992、1995年各申請 1項，2010年申請 2項，2012、2013年各申請1項。

X形導軌形式（標引為b）對滑塊的轉動影響較小，導向精度較高，且在熱加工時滑塊的熱變形對導軌間隙的影響較小，不易卡死，這種導軌多用于熱壓成型和中心載荷壓力機。X形導軌形式分為墊片式導軌調節結構（0項）、楔塊式導軌調節結構（8項）、固定式調節結構（4項）、其它調節結構（10項）。墊片式導軌調節結構簡單，但這種結構調整不便，需取下墊片才能調節，而且只有精確控制相關零件的加工精度才能采用，有報道德國SMG公司生產的液壓機采用了這種結構。楔塊式導軌調節結構較墊片式調節方便、迅速，是墊片式的改進型結構，為了補償有關零件加工尺寸累積誤差造成的楔塊嵌入深淺不一，可在楔塊另一側增加一墊塊。固定式調節結構因為其結構簡單，應用也較多，不屬于上述結構的X形導軌形式較多。本次檢索一共檢索到22項專利，專利申請人主要為日本、美國、德國、中國，檢索到的最早專利為1944年采用楔塊式X形導軌調節結構的一項美國專利，隨后多個年份均有專利申請，2011年達到6項。

▲圖2 框架式壓力機滑塊導向裝置中國專利申請趨勢

表2 框架式液壓機滑塊導向裝置技術分支發展狀況

矩形8面導軌形式（標引為c）能承受較大的偏心載荷，是防止滑塊傾斜和錯位（水平橫向位移）的最佳導向形式，其在冷擠壓、薄板成型、多工位壓力機中應用很廣泛，矩形8面導軌形式分為推拉螺釘調節結構（14項）、墊片與楔塊混合調節（2項）、推拉螺釘與楔塊混合調節結構（14項）、楔塊調節式結構（14項）、其它調節形式（11項）。推拉螺釘調節結構簡單，應用較多。墊片與楔塊混合調節結構的滑塊在左右方向具有較強的結構剛度，能承受很大的偏載力矩，而前后方向剛度較低，因此該結構適用于單向偏心載荷壓力機。推拉螺釘與楔塊混合調節結構利用楔塊調節滑塊左右方向的位移，利用成組推拉螺釘（兩推一拉）調節滑塊前后方向位移，該結構滑塊左右方向能承受很大的偏載力矩，而前后方向較差。楔塊調節式結構有多種具體結構，多可以實現雙向調節，不屬于上述結構的矩形8面導軌形式也較多。本次檢索一共檢索到屬于矩形8面導軌形式的專利55項目，最早1項是1940年申請的美國專利，隨后一直斷斷續續有專利申請，2012年達到9項，其中，楔塊式調節結構（c4）為目前行業重點關注的導向形式之一。

不屬于八字形、X形及矩形8面3大類導向形式的框架式液壓機滑塊導向形式（標引為d），本次共檢索到 55條， 其最早申請在 1999年德國SIEMPELKAMP PRESSEN SYS的1項專利申請，明顯晚于八字形、X形及矩形8面3大類導向形式的最早申請日，但發展較快，2009年年申請量達到10項，2013年達到14項。

3 結論

（1）框架式液壓機滑塊導向裝置結構形式比較固定，多年來結構變化不大，專利量沒有明顯波峰波谷，近年來隨著中國專利申請的增加專利數量增長幅度較大。

（2）在具體技術分支中，涉及八字形導軌形式的占總申請量的5.7%，涉及X形導軌形式的占總申請量的15.7%，涉及矩形8面導軌形式的占總申請量的39.2%，其它類導軌占39.2%。近年來中國專利數量占總申請量比重較大，其中矩形8面和其它類導軌形式分布較多。

（3）整體來看，該技術朝著電氣化、數字化、多種結構復合的方向發展。

[1]李貴閃，何曉燕，榮兆杰.我國液壓機行業的現狀及發展[J].鍛壓裝備與制造技術，2006，41（4）：17-19.

[2]張元越，陸紅.液壓機滑塊的結構設計及其計算[J].鍛壓裝備與制造技術，2009，44（4）：39-41.

[3]嚴建文，劉家旭，陳汝昌，等.智能液壓機研究現狀及關鍵技術[J].鍛壓裝備與制造技術，2013，48（2）：15-17.

[4]阮梅花，孫繼林.專利情報在企業集成創新中的應用[J].現代情報，2010，30（10）：52-57+60.

[5]程興華.專利情報分析在企業研發中的應用研究[J].科技情報開發與經濟，2007，17（4）：107-109.

[6]陳燕，黃迎燕，方建國.專利信息采集與分析 [M].北京：清華大學出版社，2007.

[7]陳勝濤.閉式框架機身壓力機的滑塊導向結構[J].鍛壓機械，1992，2（1）：10-16.