起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利分析

周琦

【摘要】本文首先從起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)作用、組成等幾方面來(lái)介紹起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的技術(shù)發(fā)展路線，然后對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方面專(zhuān)利申請(qǐng)的趨勢(shì)，以及該方面重要的申請(qǐng)人進(jìn)行分析，并對(duì)重要申請(qǐng)的一些代表性專(zhuān)利進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利趨勢(shì)

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和制造技術(shù)的提高，各種新型機(jī)械不斷涌現(xiàn)，施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大型化、復(fù)雜的起重機(jī)械的需求日益增加，起重機(jī)作業(yè)時(shí)，除了依靠起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)重物的垂直位移外，多數(shù)情況下還需要靠回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水平位移，回轉(zhuǎn)支承作為工程機(jī)械的“腰”，是塔機(jī)、門(mén)座、浮吊、等懸臂式起重機(jī)完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵部件，其動(dòng)態(tài)特性直接影響整個(gè)起重機(jī)的工作性能。

1、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的基本概念

1.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用

一般工程起重機(jī)作業(yè)時(shí)為了把重物吊到制定位置，要實(shí)現(xiàn)所吊重物的垂直位移和水平位移，垂直位移是起升機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)水平位移，汽車(chē)起重機(jī)要具備回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這樣可以提高起重機(jī)的作業(yè)時(shí)的靈活性和工作效率?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)支承和驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)兩部分裝置組成，用以使臂架做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)一般由回轉(zhuǎn)換向閥、回轉(zhuǎn)緩沖閥、液壓馬達(dá)和液壓泵等組成。

1.2起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成

起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)吊臂旋轉(zhuǎn)作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、回轉(zhuǎn)支撐及轉(zhuǎn)臺(tái)三部分。轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)螺栓與回轉(zhuǎn)支承裝置連接，回轉(zhuǎn)支承又固定在底盤(pán)的專(zhuān)用座圈上。轉(zhuǎn)臺(tái)一般為整體式的焊接結(jié)構(gòu)，按使用功能可分為四個(gè)部分：主體結(jié)構(gòu)、底板座圈、連接支架部、尾箱。目前國(guó)內(nèi)外起重機(jī)采用最廣泛的回轉(zhuǎn)支撐形式是滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐，滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體等構(gòu)成，對(duì)密封性和潤(rùn)滑要求較高。而對(duì)于回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，常見(jiàn)的起重機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)有兩種：液壓型的和電機(jī)型。液壓型是通過(guò)高壓液壓油帶動(dòng)液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。高速馬達(dá)一般配合減速機(jī)使用，進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，油泵吸取液壓油并加壓，通過(guò)管路、閥門(mén)等傳輸給液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)再驅(qū)動(dòng)減速機(jī)回轉(zhuǎn)進(jìn)而驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)上車(chē)部分回轉(zhuǎn)。電機(jī)型驅(qū)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等組成，最后一級(jí)齒輪與回轉(zhuǎn)支撐內(nèi)齒圈嚙合驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2、專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

2.1建立回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)非常準(zhǔn)確的IPC分類(lèi)號(hào)、FI分類(lèi)號(hào)，IPC分類(lèi)號(hào)B66C23/84（..回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）、B66C23/86（…液壓驅(qū)動(dòng)的）以及FI分類(lèi)號(hào)B66C23/84&B（通過(guò)柔性裝置驅(qū)動(dòng)的）、B66C23/84&C（通過(guò)缸體的）、B66C23/84&D（通過(guò)蝸桿蝸輪裝置驅(qū)動(dòng)的）與比較準(zhǔn)確的關(guān)鍵詞、轉(zhuǎn)庫(kù)檢索等檢索策略相結(jié)合，獲取初步結(jié)果后將檢索文獻(xiàn)中的明顯噪聲清理，并利用S系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)命令和Excel對(duì)該領(lǐng)域的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)據(jù)和全球?qū)＠暾?qǐng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.2專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)以及重要申請(qǐng)人分析

起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)全國(guó)申請(qǐng)數(shù)量普遍呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。最早的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利為1971年克拉克公司申請(qǐng)的US3726418A，此后40多年里，專(zhuān)利申請(qǐng)的增長(zhǎng)緩慢，從2005年以后進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。全球回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利技術(shù)的申請(qǐng)主要來(lái)源國(guó)是日本、德國(guó)、美國(guó)、中國(guó)和蘇聯(lián)；其中申請(qǐng)量最多的是日本和美國(guó)，其中1995年以后進(jìn)入快速增長(zhǎng)時(shí)期，1997-1999年出現(xiàn)短期回落，進(jìn)入調(diào)整期，2000年再次進(jìn)入增長(zhǎng)期，2000-2002年處于基本穩(wěn)定時(shí)期，而2002年之后申請(qǐng)量有所下降，此時(shí)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)已趨于基本成熟。在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)量增幅較快，中國(guó)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利申請(qǐng)自2008年以來(lái)申請(qǐng)量增幅較快，自2008年以來(lái)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人專(zhuān)利申請(qǐng)量的年均增幅就已經(jīng)超過(guò)了國(guó)外申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)量的年均增幅。

在起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，由于該機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用與一些重型設(shè)備，因此目前國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人以大公司為主，個(gè)人申請(qǐng)相對(duì)較少。實(shí)際上，由于相較于以歐美為代表的西方國(guó)家，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)在國(guó)內(nèi)起步屬于較晚，因而研發(fā)主力主要集中于大公司和高校/研究院所。其中，中國(guó)的申請(qǐng)人主要是徐工、三一和中聯(lián)重科。雖然早期回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)專(zhuān)利技術(shù)的來(lái)源是美國(guó)、德國(guó)和日本，并且國(guó)外的技術(shù)相對(duì)比較成熟，但是在2000年之后，尤其是近幾年（見(jiàn)圖2），中國(guó)的徐工、三一和中聯(lián)重科的起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展非常迅速，在世界范圍內(nèi)也處于主導(dǎo)地位。從其在起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)方面的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量，也可在一定程度上反映這一情況。

從申請(qǐng)的分類(lèi)比重統(tǒng)計(jì)來(lái)看，柔性裝置驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)量相對(duì)最少，這可能是由于其相較于液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)，在性能方面存在某些不足，因而導(dǎo)致發(fā)展停滯。而作為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)中的重要分支，液壓驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)利申請(qǐng)量較大，占據(jù)了歷年專(zhuān)利申請(qǐng)的主導(dǎo)地位，其整體走勢(shì)直接影響到總申請(qǐng)量走勢(shì)，因此，液壓驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及基于其發(fā)展的缸體驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。

3、重要申請(qǐng)人的專(zhuān)利分析

在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，主要申請(qǐng)人主導(dǎo)了回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)的進(jìn)步。主要申請(qǐng)人的申請(qǐng)量占據(jù)了該領(lǐng)域總申請(qǐng)量的三分之一以上；然而就國(guó)內(nèi)的起重機(jī)廠商而言，中聯(lián)公司在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)方面的專(zhuān)利申請(qǐng)最多，而三一與徐工的申請(qǐng)量差不多，并且這三家公司的申請(qǐng)主要集中在2009年之后，可見(jiàn)對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的改進(jìn)相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較新的，同時(shí)也表明了這三家公司的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)于之前的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了深入的研究?；谄湓谄鹬貦C(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方面技術(shù)領(lǐng)先地位，下表將對(duì)這三家公司的起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)代表性專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行分析。

4、結(jié)論

通過(guò)以上分析可以看出，起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)技術(shù)的研發(fā)具體集中在國(guó)外公司，目前其申請(qǐng)量趨于相對(duì)穩(wěn)定，目前中國(guó)在該方面技術(shù)也有大量的研究，但在申請(qǐng)量方面以及研究深度方面都尚未達(dá)到國(guó)外的水平；從目標(biāo)市場(chǎng)申請(qǐng)量方面分析可以看出，中國(guó)在該領(lǐng)域的市場(chǎng)還是很有發(fā)展?jié)摿?，中?guó)申請(qǐng)人也應(yīng)多研究和借鑒施樂(lè)公司的該領(lǐng)域的前沿技術(shù)，增強(qiáng)我國(guó)該方面技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。