我國棉花加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)的專利分析

劉 洋，李亞雄，李 斌，王 濤

（新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所，新疆 石河子 832000）

我國棉花加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)的專利分析

劉 洋，李亞雄，李 斌，王 濤

（新疆農(nóng)墾科學(xué)院機(jī)械裝備研究所，新疆 石河子 832000）

文中針對我國棉花加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)，通過中國知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫，對喂棉機(jī)械、烘干機(jī)、清理機(jī)和軋花機(jī)進(jìn)行專利檢索，對檢索出的專利進(jìn)行數(shù)量分布、數(shù)量發(fā)展趨勢、發(fā)明專利情況和申請機(jī)構(gòu)構(gòu)成進(jìn)行分類歸納，并進(jìn)行各方面的分析和綜合評價(jià)，為棉花加工機(jī)械的研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供指導(dǎo)，進(jìn)而推動我國棉花加工技術(shù)的研究進(jìn)程。

棉花加工，機(jī)械，專利分析

棉花是我國主要的經(jīng)濟(jì)作物，在國民經(jīng)濟(jì)中起著重要的作用。棉花加工是棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化的重要環(huán)節(jié)，隨著機(jī)采棉技術(shù)的不斷推廣，為了適應(yīng)機(jī)采棉加工工藝的需要，對棉花加工機(jī)械的技術(shù)水平要求不斷提高，這就要求廣大的棉花加工企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)不斷的對棉花加工技術(shù)進(jìn)行研究和創(chuàng)新[1-2]。

棉花加工涉及的機(jī)械設(shè)備較多，關(guān)鍵設(shè)備主要有喂棉機(jī)械、烘干機(jī)械、清理機(jī)械和軋花機(jī)械，這些設(shè)備的參數(shù)直接影響棉花的加工性能，在這些關(guān)鍵技術(shù)上我國廣大技術(shù)人員和科研工作者進(jìn)行了大量的研究，并取得了較多的研究成果。為了對我國棉花加工技術(shù)有一個全面的了解，本文從棉花加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)的專利角度進(jìn)行研究，對我國棉花加工技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析評價(jià)，提出發(fā)展意見，為企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的研究提供參考，對進(jìn)一步提高我國棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化水平，推動棉花加工技術(shù)升級起到指導(dǎo)作用。

1 專利數(shù)據(jù)的來源與檢索方法

數(shù)據(jù)來源于中國知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利。在進(jìn)行專利統(tǒng)計(jì)時(shí)，主要通過IPC號，關(guān)鍵詞檢索，在線查看文獻(xiàn)詳細(xì)信息，找出符合要求的專利，并查看法律

狀況，將撤回和駁回的發(fā)明專利刪除。對于喂棉機(jī)械，檢索IPC號為D01B1、D01G和B65G，關(guān)鍵詞：喂花、喂棉、送棉；烘干機(jī)械，檢索IPC號為F26B，關(guān)鍵詞：棉；軋花機(jī)械，檢索IPC號為D01B1，關(guān)鍵詞：軋；清理機(jī)械，檢索IPC號為D01G，關(guān)鍵詞：清理、提凈、雜，檢索統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2015年5月7～9日[3-5]。

2 專利信息分析

2.1 各種關(guān)鍵技術(shù)專利的分布情況

各種棉花加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)專利分布情況如圖1所示。在申請的專利中，主要是發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，只發(fā)現(xiàn)一件清理機(jī)械外觀專利。其中，喂棉機(jī)械專利70件，烘干機(jī)械專利25件，軋花機(jī)械專利128件，清理機(jī)械218件。根據(jù)專利的數(shù)量上看，我國在棉花加工機(jī)械領(lǐng)域的研究主要集中在清理和軋花環(huán)節(jié)，研究較多，掌握了較多的技術(shù)，同時(shí)也說明在清理和軋花環(huán)節(jié)存在的問題較為突出。

圖1 相關(guān)專利分布情況

2.2 專利申請數(shù)量發(fā)展趨勢

我國棉花加工機(jī)械的研究最早可以追溯到1986年，各關(guān)鍵技術(shù)申請的專利按年份分布如圖2所示。從時(shí)間的分布上看，2000年以前，我國棉花加工機(jī)械技術(shù)發(fā)展較為緩慢，專利申請的數(shù)量較少，2005年以來，申請的專利數(shù)量呈明顯的增長趨勢。這說明2005年以后，隨著國家對棉花加工技術(shù)的重視和資金投入的增多，機(jī)采棉技術(shù)的推廣和對棉花加工品質(zhì)要求的提高，加工技術(shù)不斷進(jìn)步，我國在棉花加工機(jī)械領(lǐng)域的研究取得了較快發(fā)展，研究成果增多，同時(shí)也說明知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)意識在不斷增強(qiáng)。在清理和軋花技術(shù)上，歐美國家企業(yè)和個人在我國申請了一定數(shù)量的發(fā)明專利，且申請的時(shí)間較早，這說明歐美國家在棉花加工機(jī)械方面的研究早于我國，較早的意識到了知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重要性。

圖2 按時(shí)間分布的專利申請數(shù)量

2.3 發(fā)明專利情況

發(fā)明專利的創(chuàng)新性和原創(chuàng)性程度最高，能夠代表這一技術(shù)領(lǐng)域研究的先進(jìn)水平。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，喂棉機(jī)械、烘干機(jī)械、軋花機(jī)械和清理機(jī)械的發(fā)明專利數(shù)量分別是14件、3件、36件和53件，可以看出我國申請的發(fā)明專利數(shù)量明顯少于實(shí)用新型專利的數(shù)量，在軋花和清理技術(shù)方面，申請的發(fā)明專利相對較多，其中歐美國家在我國申請的軋花和清理機(jī)械發(fā)明專利數(shù)量分別是6件和12件。圖3為去除歐美國家在我國申請的發(fā)明專利后，我國機(jī)構(gòu)和個人申請的軋花和清理機(jī)械發(fā)明專利按時(shí)間分布情況?？梢钥闯鰪?011年開始，發(fā)明專利申請數(shù)量明顯增多，說明研究的技術(shù)水平提高，專利申請質(zhì)量不斷提升，發(fā)明專利申請數(shù)量與專利整體申請趨勢基本相同，均處于技術(shù)成長期，發(fā)展空間較大。

2.4 專利申請構(gòu)成

我國棉花加工機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)專利主要是以企業(yè)、科研院所、個人和歐美國家申請為主，分別占總數(shù)的55.9%、7%、32.6%和4.5%，如圖4。從專利權(quán)人的類型分析，企業(yè)的專利申請數(shù)量最多，是技術(shù)創(chuàng)新的主體，具有較好的推廣應(yīng)用市場，高校和科研院所申請的專利較少，說明市場參與少。

圖3 按時(shí)間分布的發(fā)明專利申請數(shù)量

圖4 專利權(quán)人類型分布

2.5 我國專利權(quán)人排名

按照專利的申請數(shù)量，排名前四位的專利權(quán)人是：山東天鵝棉業(yè)機(jī)械股份有限公司，胡玉白（個人），邯鄲棉機(jī)有限公司，中華全國供銷合作總社鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，專利數(shù)量見表1。可以看出，我國有一部分企業(yè)已經(jīng)走上了自主研發(fā)和創(chuàng)新的道路，特別是山東天鵝棉業(yè)機(jī)械股份有限公司，在棉花加工機(jī)械各個環(huán)節(jié)都進(jìn)行了研究，研發(fā)出成套的棉花加工機(jī)械設(shè)備。

表1 排名前四的專利權(quán)人分布

2.6 專利的定性分析

在所有專利中，主要是以整機(jī)申請專利為主，軋花機(jī)械申請的部件專利較多，其它棉花加工設(shè)備對部件的專利申請較少；主要是對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行專利保護(hù)，對加工工藝和自動控制系統(tǒng)的專利申請較少；發(fā)明專利的有效時(shí)間明顯長于實(shí)用新型專利。這說明，對棉花加工機(jī)械關(guān)鍵部件的工作機(jī)理和性能開展的研究深度不夠，對自動控制和加工工藝的研究尚處于起步階段，對于創(chuàng)新性程度較高的發(fā)明專利的保護(hù)意識較強(qiáng)。

喂棉機(jī)械工作原理主要是輸送帶形式，保證棉流的均勻，為了滿足機(jī)采棉棉模喂棉的要求，一些喂棉機(jī)械有開模機(jī)構(gòu)。烘干機(jī)械方面，垂直式烘干塔和塔式烘干機(jī)是普遍使用的兩種棉花烘干設(shè)備。棉花清理機(jī)械方面，主要分為籽棉清理機(jī)和皮棉清理機(jī)，籽棉清理機(jī)主要采用傾斜式刺釘滾筒結(jié)構(gòu)，皮棉清理機(jī)主要采用鋸齒滾筒結(jié)構(gòu)。軋花機(jī)形式多樣，有單輥軋花、雙輥軋花、多輥軋花和鋸齒式軋花等，一些軋花機(jī)具有除塵功能。在所有專利中，山東天鵝棉業(yè)機(jī)械股份有限公司申請的專利最全面，發(fā)明專利最多，在棉花打模、棉模運(yùn)輸、打包、刷麥、套包、棉花加工工藝以及控制系統(tǒng)等方面也有較多的研究，產(chǎn)品開發(fā)最全面，在我國新疆地區(qū)，特別是機(jī)采棉加工領(lǐng)域已經(jīng)較大規(guī)模的投入生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中。

3 討論

近些年我國棉花加工機(jī)械發(fā)展較快，加工設(shè)備的技術(shù)含量越來越高，說明依靠我們自己的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)棉花加工機(jī)械的不斷進(jìn)步是可行的，但是也存在著一些急需解決的問題。針對我國目前棉花加工機(jī)械專利現(xiàn)狀，總結(jié)以下幾點(diǎn)意見：

（1）重視棉花加工工藝的研究。我國棉花種植受氣候條件的影響，原棉品質(zhì)與國外有差別，在加上我國棉花評級體制與國外不相同，所以我國棉花加工工藝不能簡單依靠國外技術(shù)，需要在借鑒國外棉花加工工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國不同地區(qū)原棉品質(zhì)特點(diǎn)，重視加工工藝和理論的研究，在此基礎(chǔ)上研究適合我國棉花加工要求的加工生產(chǎn)線及關(guān)鍵設(shè)備。

（2）提高自動化和智能優(yōu)化控制水平。棉花加工設(shè)備多，當(dāng)前的棉花加工工藝系統(tǒng)無法針對棉花不同含雜量、不同性狀參數(shù)做出設(shè)備的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致加工過程中棉纖維的損傷程度較大，掌握各工藝參數(shù)對不同棉花性狀的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)設(shè)備加工參數(shù)的自動控制，智能優(yōu)化棉花加工生產(chǎn)線上各設(shè)備的工作參數(shù)，在降低能耗的同時(shí)，提高棉花加工品質(zhì)，這是我國棉花加工設(shè)備現(xiàn)階段急需突破的關(guān)鍵問題[6]。

（3）進(jìn)一步提高研究創(chuàng)新能力和成果轉(zhuǎn)化。我國棉花加工機(jī)械的專利較多，很多專利技術(shù)都是為了滿足我國棉花加工工藝要求進(jìn)行研究的，其中一些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，并進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，取得了較好的市場應(yīng)用。但是總的看來很多專利有效期很短，說明未能在生產(chǎn)中付諸實(shí)施，未體現(xiàn)出它的應(yīng)用價(jià)值。今后應(yīng)進(jìn)一步扶持具有較好基礎(chǔ)的企業(yè)，加強(qiáng)企業(yè)和科研院所的合作，調(diào)動一切智力資源，進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)和推廣，提高專利利用率，努力促進(jìn)科技成果的轉(zhuǎn)化。

4 小結(jié)

我國棉花加工機(jī)械化水平的不斷提高對提高棉花加工生產(chǎn)率、降低成本、提高棉花加工品質(zhì)和市場競爭力具有重要的意義。我國棉花加工機(jī)械技術(shù)專利較多，部分技術(shù)領(lǐng)域的研究已經(jīng)達(dá)到了較高的水平，國家政策扶持力度較大，已經(jīng)有部分企業(yè)形成了較好的發(fā)展態(tài)勢。目前，急需進(jìn)一步技術(shù)升級，提高棉花加工機(jī)械自動化、智能化控制程度，進(jìn)一步提高棉花加工技術(shù)水平。

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2015-05-17

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAD09B02)；新疆兵團(tuán)“兵團(tuán)英才”人才培養(yǎng)工程