管材彎曲成形專(zhuān)利技術(shù)分析

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.040

管材彎曲成形專(zhuān)利技術(shù)分析

DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.040

本文對(duì)管材彎曲成形技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行了定量分析，包括對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)量、專(zhuān)利申請(qǐng)類(lèi)型、專(zhuān)利申請(qǐng)人等方面的分析，詳細(xì)介紹了管材彎曲的技術(shù)發(fā)展歷程及國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)情況，并對(duì)該技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)利申請(qǐng)趨勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的統(tǒng)計(jì)和分析。

管材彎曲成形工藝是以管材作毛坯，通過(guò)塑性加工手段制造管材的成形工藝。彎管是其中常用的一種方式，在機(jī)械無(wú)切削加工管材領(lǐng)域占有重要地位。彎管工藝在由于在彎曲時(shí)容易引起橫斷面形變，影響壁厚，因此，該工藝在彎曲方法、工藝設(shè)計(jì)以及模具設(shè)計(jì)等方面與板材的彎曲都存在著很大的不同。

管材彎曲成形專(zhuān)利技術(shù)分析

本文對(duì)管材彎曲成形技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行了定量分析，包括對(duì)專(zhuān)利申請(qǐng)量、專(zhuān)利申請(qǐng)類(lèi)型、專(zhuān)利申請(qǐng)人等方面的分析，大體可以概括國(guó)、內(nèi)外在管材彎曲成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展概況，以便通過(guò)國(guó)外在該技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展情況，分析發(fā)現(xiàn)我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域中的不足，加快國(guó)內(nèi)管材彎曲成形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。本文主要在CNABS、VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中針對(duì)分類(lèi)號(hào)B21B7/00、B21D9/00下的關(guān)于管材彎曲成形的專(zhuān)利進(jìn)行了檢索并進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)分析

管材彎曲技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)分為以下三個(gè)階段：

（1）緩慢發(fā)展階段（1986-2000）：2000年之前國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量很少，總數(shù)不達(dá)5件，發(fā)展緩慢，在此期間檢索到國(guó)內(nèi)管材彎曲技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在1988年；

（2）快速發(fā)展階段（2001-2010）：2001年開(kāi)始申請(qǐng)量增長(zhǎng)較快。2006-2010年的申請(qǐng)量幾乎是2001-2005年的兩倍；

（3）迅猛發(fā)展階段（2011-2015）：2010年至今，管材彎曲技術(shù)國(guó)內(nèi)的專(zhuān)利申請(qǐng)量占總申請(qǐng)量的65.2%以上，是2001-2005年申請(qǐng)量的10倍以上，是1986-1990年最初幾年的申請(qǐng)量的100倍，申請(qǐng)量驚人。

圖1　中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)量

圖2　申請(qǐng)量排名前20的國(guó)家

在CNABS中采用PA進(jìn)行限定，對(duì)國(guó)內(nèi)專(zhuān)利申請(qǐng)的申請(qǐng)人分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出國(guó)內(nèi)申請(qǐng)前10中日本的申請(qǐng)人有3位，其中排名第一的是日本的三櫻工業(yè)株式會(huì)社，排名第二的是西北工業(yè)大學(xué)，排名第三的是哈爾濱工業(yè)大學(xué)。中國(guó)的管材彎曲專(zhuān)利的申請(qǐng)主要集中在高校，檢索該技術(shù)領(lǐng)域時(shí)可以考慮檢索非專(zhuān)利庫(kù)的碩博論文和相關(guān)期刊。

表1　專(zhuān)利申請(qǐng)人的分布

國(guó)外專(zhuān)利申請(qǐng)量

在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中以CC字段限定國(guó)家，分析該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)量國(guó)家分布情況，可以看出，專(zhuān)利申請(qǐng)量位于第一的是日本，且日本的專(zhuān)利申請(qǐng)量占了絕對(duì)領(lǐng)先的地位，遠(yuǎn)多于排名第二的美國(guó)和第三的中國(guó)，德國(guó)排名第四。管材彎曲技術(shù)在日本得到了較好的發(fā)展，另外在美國(guó)、德國(guó)也獲得了良好的發(fā)展，同時(shí)也不能忽略管材彎曲技術(shù)在歐洲各國(guó)的發(fā)展。一般情況下，在某項(xiàng)技術(shù)中擁有的專(zhuān)利較多的國(guó)家在這項(xiàng)技術(shù)上的原創(chuàng)技術(shù)就越多?？梢?jiàn)日本在該技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力和技術(shù)實(shí)力是最強(qiáng)的。因此，當(dāng)遇到有關(guān)管材彎曲技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)，在檢索中文庫(kù)和VEN數(shù)據(jù)庫(kù)的專(zhuān)利文獻(xiàn)后，可以重點(diǎn)檢索日本的專(zhuān)利，嘗試著使用FI、FT分類(lèi)進(jìn)行檢索。

在VEN數(shù)據(jù)庫(kù)中以APD字段限定申請(qǐng)日，可以分別統(tǒng)計(jì)管材彎曲技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量隨時(shí)間的變化情況，如圖3所示?？傮w上看，1986年以來(lái)，關(guān)于管材彎曲技術(shù)的專(zhuān)利申請(qǐng)有了一定程度的增長(zhǎng)，但是前期和后期都比較平穩(wěn)，只是在2000-2005年有了較大幅度的增長(zhǎng)，2006-2010年申請(qǐng)量較2001-2005年的申請(qǐng)量有所下降，2011年-2015年又重新出現(xiàn)一定幅度的增長(zhǎng)。

不同彎管方法的專(zhuān)利申請(qǐng)量比較

為了對(duì)壓彎、推彎、滾彎和繞彎等彎管方法的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析，主要在CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)上述四種彎管方法的專(zhuān)利申請(qǐng)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并繪制了不同彎管方法的專(zhuān)利申請(qǐng)量的比例圖，從圖4可以看出，2000年以前，上述四種彎管方法的申請(qǐng)量均較少，2000年以后申請(qǐng)量迅猛提升，這也與前面統(tǒng)計(jì)的彎管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量逐年變化的趨勢(shì)相吻合；另外可以看出，推彎和繞彎方式作為主要的彎管方法其申請(qǐng)量遠(yuǎn)大于另外兩種彎管方法，這與不同具體彎管方法的應(yīng)用范圍有關(guān)，其中，壓彎方法簡(jiǎn)單易行，無(wú)需特殊的成形設(shè)備，設(shè)備和模具的投資較小，生產(chǎn)效率高，但是，其存在成形精度不高的缺點(diǎn)，其一般用于形狀簡(jiǎn)單，壁厚較大的管材，同時(shí)壓彎角度不宜過(guò)大，這些缺點(diǎn)限制了壓彎的應(yīng)用的場(chǎng)合，同時(shí)滾彎適用于曲率半徑要求大的厚壁管件，因此壓彎和滾彎的局限性也導(dǎo)致其專(zhuān)利申請(qǐng)量相比于推彎和繞彎較少，新興技術(shù)較少；而推彎和繞彎的應(yīng)用范圍較廣，技術(shù)發(fā)展較快，專(zhuān)利申請(qǐng)量也較多；另外從圖5可以看出，繞彎式彎管的專(zhuān)利申請(qǐng)量最多，因此對(duì)繞彎式彎管進(jìn)行了更細(xì)致分析，繞彎式彎管分為手工彎管和彎管機(jī)彎管兩種方式，從圖中可以看出兩種彎管方式的比例相當(dāng)，其中繞彎式手工彎管因?yàn)槠潇`巧方便，適用領(lǐng)域較廣，在一些場(chǎng)合有著不可替代的作用，因此繞彎式手工彎管近年來(lái)的專(zhuān)利申請(qǐng)量也維持在一定水平；從推彎彎管和繞彎式彎管機(jī)的專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)看，目前智能化和自動(dòng)化的數(shù)控彎管機(jī)已逐漸取代傳統(tǒng)的普通彎管機(jī)，現(xiàn)有自動(dòng)彎管機(jī)正在向極端制造方向發(fā)展，一是越來(lái)越高大，二是越來(lái)越細(xì)小，三是越來(lái)越復(fù)雜，生產(chǎn)工藝高度集中。

圖3　管材彎曲技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量分布趨勢(shì)

圖4　不同彎管方法的專(zhuān)利申請(qǐng)量比較（1）

圖5　不同彎管方法的專(zhuān)利申請(qǐng)量比較（2）

結(jié)語(yǔ)

管材的彎曲廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油化工、航空航天、管道工程、電器等領(lǐng)域，不同領(lǐng)域用到的管材的彎曲方法有所差別，這也使得不同彎管方法的技術(shù)發(fā)展路線有各自的特點(diǎn)。而在同一領(lǐng)域，我國(guó)與日本以及美國(guó)、德國(guó)等歐美國(guó)家仍存在著一些差距，無(wú)論是專(zhuān)利技術(shù)還是撰寫(xiě)都有待提高。