劉 洋，李亞雄，李 斌，王 濤

（新疆農(nóng)墾科學院機械裝備研究所，新疆 石河子 832000）

我國棉花加工機械關鍵技術的專利分析

劉 洋，李亞雄，李 斌，王 濤

（新疆農(nóng)墾科學院機械裝備研究所，新疆 石河子 832000）

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

棉花加工，機械，專利分析

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

棉花加工涉及的機械設備較多，關鍵設備主要有喂棉機械、烘干機械、清理機械和軋花機械，這些設備的參數(shù)直接影響棉花的加工性能，在這些關鍵技術上我國廣大技術人員和科研工作者進行了大量的研究，并取得了較多的研究成果。為了對我國棉花加工技術有一個全面的了解，本文從棉花加工機械關鍵技術的專利角度進行研究，對我國棉花加工技術的現(xiàn)狀進行分析評價，提出發(fā)展意見，為企業(yè)和科研機構的研究提供參考，對進一步提高我國棉花生產(chǎn)全程機械化水平，推動棉花加工技術升級起到指導作用。

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)權局專利數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設計專利。在進行專利統(tǒng)計時，主要通過IPC號，關鍵詞檢索，在線查看文獻詳細信息，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。對于喂棉機械，檢索IPC號為D01B1、D01G和B65G，關鍵詞：喂花、喂棉、送棉；烘干機械，檢索IPC號為F26B，關鍵詞：棉；軋花機械，檢索IPC號為D01B1，關鍵詞：軋；清理機械，檢索IPC號為D01G，關鍵詞：清理、提凈、雜，檢索統(tǒng)計時間為2015年5月7～9日[3-5]。

2 專利信息分析

2.1 各種關鍵技術專利的分布情況

各種棉花加工機械關鍵技術專利分布情況如圖1所示。在申請的專利中，主要是發(fā)明專利和實用新型專利，只發(fā)現(xiàn)一件清理機械外觀專利。其中，喂棉機械專利70件，烘干機械專利25件，軋花機械專利128件，清理機械218件。根據(jù)專利的數(shù)量上看，我國在棉花加工機械領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，同時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

我國棉花加工機械的研究最早可以追溯到1986年，各關鍵技術申請的專利按年份分布如圖2所示。從時間的分布上看，2000年以前，我國棉花加工機械技術發(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的重視和資金投入的增多，機采棉技術的推廣和對棉花加工品質要求的提高，加工技術不斷進步，我國在棉花加工機械領域的研究取得了較快發(fā)展，研究成果增多，同時也說明知識產(chǎn)權的保護意識在不斷增強。在清理和軋花技術上，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，且申請的時間較早，這說明歐美國家在棉花加工機械方面的研究早于我國，較早的意識到了知識產(chǎn)權保護的重要性。

圖2 按時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，能夠代表這一技術領域研究的先進水平。經(jīng)統(tǒng)計，喂棉機械、烘干機械、軋花機械和清理機械的發(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)量明顯少于實用新型專利的數(shù)量，在軋花和清理技術方面，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，我國機構和個人申請的軋花和清理機械發(fā)明專利按時間分布情況?？梢钥闯鰪?011年開始，發(fā)明專利申請數(shù)量明顯增多，說明研究的技術水平提高，專利申請質量不斷提升，發(fā)明專利申請數(shù)量與專利整體申請趨勢基本相同，均處于技術成長期，發(fā)展空間較大。

2.4 專利申請構成

我國棉花加工機械關鍵技術專利主要是以企業(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。從專利權人的類型分析，企業(yè)的專利申請數(shù)量最多，是技術創(chuàng)新的主體，具有較好的推廣應用市場，高校和科研院所申請的專利較少，說明市場參與少。

圖3 按時間分布的發(fā)明專利申請數(shù)量

圖4 專利權人類型分布

2.5 我國專利權人排名

按照專利的申請數(shù)量，排名前四位的專利權人是：山東天鵝棉業(yè)機械股份有限公司，胡玉白（個人），邯鄲棉機有限公司，中華全國供銷合作總社鄭州棉麻工程技術設計研究所，專利數(shù)量見表1?？梢钥闯觯覈幸徊糠制髽I(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)機械股份有限公司，在棉花加工機械各個環(huán)節(jié)都進行了研究，研發(fā)出成套的棉花加工機械設備。

表1 排名前四的專利權人分布

2.6 專利的定性分析

在所有專利中，主要是以整機申請專利為主，軋花機械申請的部件專利較多，其它棉花加工設備對部件的專利申請較少；主要是對機械結構進行專利保護，對加工工藝和自動控制系統(tǒng)的專利申請較少；發(fā)明專利的有效時間明顯長于實用新型專利。這說明，對棉花加工機械關鍵部件的工作機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)明專利的保護意識較強。

喂棉機械工作原理主要是輸送帶形式，保證棉流的均勻，為了滿足機采棉棉模喂棉的要求，一些喂棉機械有開模機構。烘干機械方面，垂直式烘干塔和塔式烘干機是普遍使用的兩種棉花烘干設備。棉花清理機械方面，主要分為籽棉清理機和皮棉清理機，籽棉清理機主要采用傾斜式刺釘滾筒結構，皮棉清理機主要采用鋸齒滾筒結構。軋花機形式多樣，有單輥軋花、雙輥軋花、多輥軋花和鋸齒式軋花等，一些軋花機具有除塵功能。在所有專利中，山東天鵝棉業(yè)機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)，特別是機采棉加工領域已經(jīng)較大規(guī)模的投入生產(chǎn)應用當中。

3 討論

近些年我國棉花加工機械發(fā)展較快，加工設備的技術含量越來越高，說明依靠我們自己的技術創(chuàng)新實現(xiàn)棉花加工機械的不斷進步是可行的，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械專利現(xiàn)狀，總結以下幾點意見：

（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，需要在借鑒國外棉花加工工藝的基礎上，結合我國不同地區(qū)原棉品質特點，重視加工工藝和理論的研究，在此基礎上研究適合我國棉花加工要求的加工生產(chǎn)線及關鍵設備。

（2）提高自動化和智能優(yōu)化控制水平。棉花加工設備多，當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)做出設備的自適應調節(jié)，導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，實現(xiàn)設備加工參數(shù)的自動控制，智能優(yōu)化棉花加工生產(chǎn)線上各設備的工作參數(shù)，在降低能耗的同時，提高棉花加工品質，這是我國棉花加工設備現(xiàn)階段急需突破的關鍵問題[6]。

（3）進一步提高研究創(chuàng)新能力和成果轉化。我國棉花加工機械的專利較多，很多專利技術都是為了滿足我國棉花加工工藝要求進行研究的，其中一些技術已經(jīng)達到了較高的水平，并進行了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，取得了較好的市場應用。但是總的看來很多專利有效期很短，說明未能在生產(chǎn)中付諸實施，未體現(xiàn)出它的應用價值。今后應進一步扶持具有較好基礎的企業(yè)，加強企業(yè)和科研院所的合作，調動一切智力資源，進行產(chǎn)品研發(fā)和推廣，提高專利利用率，努力促進科技成果的轉化。

4 小結

我國棉花加工機械化水平的不斷提高對提高棉花加工生產(chǎn)率、降低成本、提高棉花加工品質和市場競爭力具有重要的意義。我國棉花加工機械技術專利較多，部分技術領域的研究已經(jīng)達到了較高的水平，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，急需進一步技術升級，提高棉花加工機械自動化、智能化控制程度，進一步提高棉花加工技術水平。

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2015-05-17

國家科技支撐計劃項目（2014BAD09B02)；新疆兵團“兵團英才”人才培養(yǎng)工程