模切機(jī)專利技術(shù)綜述

胡智

摘 要：印刷制品的邊緣常采用弧線或者圖案設(shè)計(jì)，形狀較為復(fù)雜，因而不能簡單地使用軋刀設(shè)備切割成型，這時(shí)模切壓痕工藝就成為了圖案加工的最佳選擇。通常，實(shí)施模切壓痕動(dòng)作的設(shè)備被稱為模切機(jī)，近幾年，隨著電子行業(yè)的快速蓬勃發(fā)展，模切技術(shù)不再局限于印刷制品上，其已經(jīng)成為了電子產(chǎn)品輔助材料加工的一種重要手段。文章通過對中國和世界模切機(jī)專利的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和專利特點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，將有利于相關(guān)領(lǐng)域的專利審查員進(jìn)一步了解模切機(jī)專利技術(shù)，提高針對模切機(jī)專利申請的審查質(zhì)量，并引導(dǎo)國內(nèi)同行對國外先進(jìn)企業(yè)的模切機(jī)專利技術(shù)進(jìn)行挖掘?qū)W習(xí)。

關(guān)鍵詞：模切機(jī)；壓痕；刀模；專利分析；印刷制品；電子產(chǎn)品

中圖分類號：B26D5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）11-0001-03

模切壓痕技術(shù)是傳統(tǒng)印刷制品（比如紙張，不干膠貼，商標(biāo)，標(biāo)簽等）后期加工的一項(xiàng)重要裁切工藝，主要針對各類印刷制品表面按照設(shè)計(jì)好圖案的刀模版進(jìn)行壓力切割和壓力印花。這種裁切方式使得印刷制品的形狀不再是呆板的直角直邊，而是形成具有一定標(biāo)識作用和審美情趣的圖案，因此模切質(zhì)量的好壞將直接影響到整個(gè)產(chǎn)品的效用和形象。模切壓痕技術(shù)已經(jīng)過幾十年的發(fā)展，模切機(jī)相應(yīng)也經(jīng)歷了3代技術(shù)革新，且應(yīng)用范圍延伸至手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、光學(xué)膜、LCD、LED、汽車等產(chǎn)品上，下面將通過對國內(nèi)和國外模切機(jī)專利技術(shù)的統(tǒng)計(jì)分析，歸納模切機(jī)的發(fā)展概況與最新動(dòng)態(tài)。

1 模切機(jī)發(fā)展概況概述

模切壓痕的設(shè)備通常簡稱為模切機(jī)，目前市場上主流的模切機(jī)包括以下三種類型：平壓平模切機(jī)，圓壓平模切機(jī)和圓壓圓模切機(jī)[1，2]。但是不論哪種類型的模切機(jī)，其結(jié)構(gòu)都是由模切版（或稱為模切模具）和壓切機(jī)構(gòu)兩大部分組成的，而被加工的印刷制品或者電子產(chǎn)品就處于上述二者之間。

1.1 平壓平模切機(jī)

模切版被固定在平整的工作臺上，模切材料放置在壓板上，工作時(shí)，通過曲軸連桿或者氣缸等動(dòng)力源推動(dòng)壓板作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與模切版不斷的離、合壓，每合壓一次，便進(jìn)行了一次模切動(dòng)作。常見的平壓平模切機(jī)因模切版和壓板的方向位置不同，有立式和臥式兩種。

1.2 圓壓平模切機(jī)

其模切版臺是平板狀的，模切版被固定在其上表面，且可以借助背面的滑輪機(jī)構(gòu)作前后回程運(yùn)動(dòng)，壓切機(jī)構(gòu)則是輥筒狀。工作時(shí)，在壓力輥筒運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，版臺隨之向前運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)模切。因?yàn)閳A壓平模切機(jī)工作時(shí)是線接觸，模切時(shí)只需較小壓力，機(jī)器的負(fù)載也就相對平穩(wěn)。缺點(diǎn)是壓切時(shí)刀線容易變形和移位，導(dǎo)致其應(yīng)用范圍有限。

1.3 圓壓圓模切機(jī)

圓壓圓模切機(jī)的模切版和壓切機(jī)構(gòu)兩者都是圓筒形，工作時(shí)，送料輥將待模切制品送到模切版輥筒與壓力輥筒之間，由兩者將其夾住，并對滾模壓，模切版輥筒每旋轉(zhuǎn)一周，完成一個(gè)工作循環(huán)[3]。圓壓圓模切機(jī)在工作時(shí)，由于輥筒連續(xù)旋轉(zhuǎn)，停機(jī)時(shí)間少，因而其生產(chǎn)效率最高；模切時(shí)為線接觸，工作壓力小，產(chǎn)品穩(wěn)定性高；現(xiàn)有的圓壓圓模切機(jī)已能在生產(chǎn)線上一次完成生產(chǎn)、印刷和模切動(dòng)作，所以更加適合大批量生產(chǎn)。

2 模切機(jī)專利基礎(chǔ)現(xiàn)狀分析

模切機(jī)或模切壓痕技術(shù)在國際專利分類表（International Patent Classification）中并沒有專門定義的組別，其主要分布在小類為B26F（打孔；沖孔；切下；沖裁；除切割外的切斷）和B26D（切割；用于切斷，例如切割、打孔、沖孔、沖裁的機(jī)器的通用零件）下，另外在紙品制作加工、層狀產(chǎn)品和印刷工程單元下也有一定數(shù)量的分布。下面以國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，對在中國申請的模切機(jī)專利的分類號分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

筆者按分類號的大類統(tǒng)計(jì)，實(shí)際發(fā)現(xiàn)模切機(jī)申請涉及到的大類有二十幾個(gè)，具體分布在B26、B65、B31、B41和B32等多個(gè)大類中，為了掌握其主要分布規(guī)律，現(xiàn)以模切機(jī)專利申請量占前10位的大類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的結(jié)果，如圖1所示。

從圖1可以看出，模切機(jī)申請集中分布在大類B26（手動(dòng)切割工具；切割；切斷）中，百分比高達(dá)42%。

另外，筆者通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)目前世界上生產(chǎn)模切機(jī)設(shè)備的廠商主要集中在美國（US）、德國（DE）、瑞士（CH）、英國（GB）、日本（JP）、韓國（KR）和中國（CN），最新的專利技術(shù)也都來自于上述國家，各個(gè)國家的模切機(jī)專利申請量分布情況，如圖2所示。

從圖2所示的世界模切機(jī)專利申請量排名中可以看出：中國模切機(jī)專利申請總量截止到目前已經(jīng)排在了第一位，而其余國家的專利申請量則比中國少得多，這充分說明模切機(jī)在中國仍然具有很大的發(fā)展空間，正處于活躍上升期。

事實(shí)上，從1985年至2001年，模切機(jī)專利在中國的申請量每年都不會超過10件，且這段時(shí)期國內(nèi)主要使用的是平壓平模切機(jī)；2001年以后，國內(nèi)的企業(yè)針對日漸擴(kuò)大的市場需求也開始借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，然后進(jìn)行了模仿的道路，2002年至2013年期間，模切機(jī)專利在中國的申請量保持飛速增長，并在2013年達(dá)到最大申請量274件，中國模切機(jī)專利申請量的年度分布圖，如圖3所示。

中國模切機(jī)專利申請量的猛烈增長，主要源于國內(nèi)模切機(jī)設(shè)備制造企業(yè)的快速增長，上海亞華、天津長榮已占據(jù)了國內(nèi)的主要市場，下面筆者對在中國申請模切機(jī)專利的主要申請人與國別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（截止至2014年底），見表1。

從上表可以看出，排名前5位的模切機(jī)專利申請人中有4家是國內(nèi)企業(yè)，只有1家國外企業(yè)，其中，上海亞華印刷機(jī)械有限公司是國內(nèi)最大的模切機(jī)專利申請人，申請總量為96件；德國海德堡印刷機(jī)械股份公司[4]則是國外在中國最大的模切機(jī)專利申請人，其申請總量達(dá)到35件。雖然國內(nèi)在申請總量上占據(jù)一定優(yōu)勢，但是在專利改進(jìn)上缺乏創(chuàng)造性，通常是邊緣結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，不涉及實(shí)質(zhì)技術(shù)。其中，有些專利申請?jiān)趪庖呀?jīng)是被延用多年的成熟技術(shù)，特別是一些模切機(jī)的核心技術(shù)和先進(jìn)技術(shù)都掌握在國外企業(yè)的手中。

目前，國內(nèi)模切機(jī)但與世界先進(jìn)機(jī)型相比，在速度、精度、穩(wěn)定性、自動(dòng)化程度等方面還存在較大差距。因而國內(nèi)企業(yè)在進(jìn)行模切機(jī)技術(shù)研發(fā)時(shí)，其專利法務(wù)部門應(yīng)當(dāng)特別注意已經(jīng)申請專利的國外模切機(jī)專利，從而立足自身特色專利的保護(hù)范圍，這實(shí)際上也對國內(nèi)企業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提出了更高的要求。

3 重要模切機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的專利特點(diǎn)及發(fā)展趨勢

3.1 重要模切機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的專利特點(diǎn)

上海亞華印刷機(jī)械有限公司是國內(nèi)最重要的模切機(jī)生產(chǎn)制造企業(yè)，其主要產(chǎn)品包括自動(dòng)/半自動(dòng)燙印模切機(jī)，用來對紙張、紙板、瓦楞紙、塑料等材料進(jìn)行模切、清廢、燙印，其最新申請的專利均集中在“模切機(jī)清廢裝置的設(shè)計(jì)，清廢裝置的安裝、轉(zhuǎn)換，模切刀版的保護(hù)”等技術(shù)領(lǐng)域，比如，根據(jù)印品的需求，有的需要清廢，有的不需要清廢，以往都是利用手動(dòng)轉(zhuǎn)換，該公司為了克服上述缺陷，即發(fā)明了一種清廢與不清廢轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)裝置（專利申請?zhí)枮镃N 200620043815.9）[5]。

坂崎雕刻模具有限公司則主要是針對“圓壓圓模切機(jī)的模切刀具”進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，比如為了排除圓壓圓模切機(jī)在切產(chǎn)品時(shí)產(chǎn)生的廢料，通過在刀輥的內(nèi)腔設(shè)計(jì)一吸氣裝置來將模切廢料吸走排掉。但是，上述兩家國內(nèi)公司的專利申請都以實(shí)用新型居多，創(chuàng)造性不足，這也間接導(dǎo)致其專利保護(hù)的不穩(wěn)定性。

海德堡印刷機(jī)械股份公司作為國際上最知名印刷成套設(shè)備供應(yīng)商，旗下產(chǎn)品眾多，除了各類印刷設(shè)備之外，印后加工設(shè)備中的模切機(jī)也是其主要產(chǎn)品之一。目前，海德堡印刷機(jī)械股份公司在全世界申請的模切機(jī)專利總數(shù)約為152件，以德國專利局和歐洲專利局收到的專利申請數(shù)量最多。該公司申請的模切機(jī)專利產(chǎn)品創(chuàng)新性較高，幾乎全部是發(fā)明專利申請，朝著集裁切、剝離和燙印于一體的方向，最突出的特點(diǎn)是它的高性能不停機(jī)飛達(dá)，使活件更換與模切更換簡單明了，有效縮短作業(yè)時(shí)間。

另外，歐洲頂尖模切機(jī)生產(chǎn)企業(yè)還有瑞士的Bobst公司，該公司推出的一款平壓平模切機(jī)帶有自動(dòng)聯(lián)線清廢、自動(dòng)連線紙料分離、自動(dòng)紙堆傳送、印張紙堆傳送、自動(dòng)輸紙裝置和精密的套準(zhǔn)系統(tǒng)等功能，且其最高速度可以達(dá)到12 000張/h。而在亞洲，日本IIJIMA公司的MJ1040自動(dòng)模切機(jī)、韓國永信K&C公司的YT-1040NCS自動(dòng)模切機(jī)，最高速度均可達(dá)到7500張/h，較于國內(nèi)的6 000張/h的模切速度更具效率[6]。

3.2 模切機(jī)的發(fā)展趨勢

不可否認(rèn)，傳統(tǒng)類型的模切機(jī)依舊占據(jù)了國內(nèi)外的主要市場，但是隨著市場需求的多樣化、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，目前已經(jīng)出現(xiàn)了聯(lián)機(jī)型模切機(jī)、具有加固型刀片的模切機(jī)和磁性模切機(jī)等先進(jìn)機(jī)型。

3.2.1 聯(lián)機(jī)型模切機(jī)

所謂聯(lián)機(jī)型模切機(jī)主要指聯(lián)機(jī)平壓平模切機(jī)和聯(lián)機(jī)圓壓圓模切機(jī)，其與印刷機(jī)等設(shè)備連成一條生產(chǎn)線，自動(dòng)進(jìn)行壓模、模切、清廢等一系列操作，從而將材料一次性加工成最終產(chǎn)品，具有速度快、精度好、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢。

3.2.2 具有改進(jìn)型刀片的模切機(jī)

模切刀作為模切機(jī)的重要組成部件，無論是剛性模切刀還是柔性模切刀，在生產(chǎn)中都不會只裁切一次，為了有效安裝使用，一般會通過各種涂覆和淬火對刀片進(jìn)行表面處理。而Wilson公司開發(fā)的加固型模切刀片是由特殊處理的鋼制成，通過提供直線式和步進(jìn)式兩種類型的加固型模切刀片來延長整個(gè)模切刀組件的使用壽命。

3.2.3 磁性模切機(jī)

磁性模切機(jī)中的磁性輥和裝有模切刀片的磁性版都是利用磁場原理制作而成的將單個(gè)永磁鐵片按極性排列鑲嵌在不銹鋼輥基體的槽內(nèi)，由于優(yōu)異的極性分布使磁性輥產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場和永磁力，利用磁場引力把模切刀版吸附在輥體表面。磁性模切技術(shù)加工精度高，同心度誤差可控制在21μm以內(nèi)，其在國外已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，比如在歐美發(fā)達(dá)國家至少60%的不干膠產(chǎn)品都是采用磁性模切機(jī)加工的，國內(nèi)最早有關(guān)磁性模切機(jī)專利申請則出現(xiàn)在2005年。

4 結(jié)論與展望

傳統(tǒng)模切機(jī)技術(shù)雖然比較成熟，但是仍然存在模切壓痕位置不準(zhǔn)、起毛等問題，并且越來越不能滿足消費(fèi)者對特殊包裝、特殊功用、特殊材質(zhì)的需求。而隨著模切新技術(shù)的不斷開發(fā)，一些新技術(shù)如磁性模切、激光模切也在國外開始被應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)，這些缺點(diǎn)將逐漸被克服。在21世紀(jì)電子、汽車產(chǎn)品等新生領(lǐng)域的猛烈沖擊下，圓壓圓模切機(jī)及其聯(lián)動(dòng)線等機(jī)型的需求量將會進(jìn)一步擴(kuò)大，國內(nèi)和國際對相關(guān)機(jī)型的研發(fā)力度也勢必增強(qiáng)，這將給模切機(jī)行業(yè)的發(fā)展提供了新的廣闊空間。

另外，雖然國內(nèi)企業(yè)在模切機(jī)領(lǐng)域的專利申請目前處于較為活躍時(shí)期，但是申請質(zhì)量還有待提高；同時(shí)我們不應(yīng)當(dāng)忽視通過巴黎公約或者PCT進(jìn)入中國的外國申請，目前世界上最先進(jìn)的模切機(jī)專利技術(shù)都集中在外國申請人手上，特別是海德堡印刷機(jī)械股份公司等幾家國際知名模切機(jī)制造商。

筆者通過對國內(nèi)外模切機(jī)專利技術(shù)的特點(diǎn)分析，不僅可以幫助專利審查員對模切機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀有更加深刻和系統(tǒng)的了解，服務(wù)專利審查員的檢索工作，也可以引導(dǎo)國內(nèi)同行對國外相關(guān)企業(yè)的模切機(jī)專利技術(shù)給予持續(xù)關(guān)注與挖掘。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳艷芬.常見模切機(jī)及其工作原理[J].印刷世界，2004，（9）.

[2] 劉蘇建.淺談模切機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢[J].科技咨詢，2013，（33）.

[3] 賴?yán)^軍.圓壓圓模切機(jī)不干膠標(biāo)簽?zāi)Ｇ行隆袄鳌盵J].標(biāo)簽技術(shù)，2012，（4）.

[4] 海德堡印刷機(jī)械股份公司.用于轉(zhuǎn)移頁張的方法和具有叼牙輸送系 統(tǒng)的模切機(jī)[P].CN103373618A，20131030.

[5] 上海亞華印刷機(jī)械有限公司. 一種用于自動(dòng)模切機(jī)的清廢與不清廢 轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)裝置[P].CN2923315Y，20070718.

[6] 奇福斌.模切機(jī)及其選購[J].印刷技術(shù)，2010，（6）.