摘要：线电极张力控制技术是线切割加工领域的关键技术，稳定的张力控制对于提高线切割加工的表面质量和加工精度具有重要意义。本文通过中国专利检索系统，检索了线电极张力控制技术领域的国内外专利申请，重点分析了该领域国内外专利申请的趋势、专利申请的地域分布、重要的申请人，并对国内外热点申请人的专利技术路线进行了追踪，总结出了线电极张力控制技术的发展趋势。
关键词：线电极；电极丝；张力；恒力
1 线电极张力控制技术概述
自从1960年前苏联发明第一台线切割机以来，线切割技术以其应用领域广、加工精度高及生产效益好等特点，在金属加工领域占据了重要的地位。随着人们对加工质量的要求越来越高，电极丝弯曲和震动成为了限制线切割加工精度的重要障碍，因此线电极张力控制技术也就应运而生。线电极张力控制主要包括两个方面：一个是张力大小的控制，另一个是张力分布的均匀性控制。目前，对电极丝张力的控制方式主要是对电极丝运行速度和所受张力的稳定性进行控制，这样在加工时可以降低加工表面粗糙度，消除切割条纹，减少断丝次数，提高生产率，进而扩大经济效益。
国内的张力控制系统大致分为三个类型，即机械式、电控式和计算机控制式。机械式张力控制器是通过机械结构来实现张力控制的，例如重锤式和弹簧式；电控式张力器通常使用张力传感器测试张力，反馈给控制器，与设定进行比较，使张力保持一定范围内；计算机控制张力器即是利用微处理器进行张力控制。国外对于电极丝张力控制技术相关的研究更为深入，如日本三菱公司为了提高加工效率和加工稳定性，采用稳定的电机伺服闭环恒张力控制系统；瑞士夏米尔公司的双丝系统，除了能保证加工过程稳定及自动穿丝等传统的要求之外，还能在保证加工精度的前下，提高加工的效率。
2 线电极张力控制专利技术分析
为了研究线电极张力控制专利技术的发展情况，笔者在中国专利检索系统的CNABS和VEN两个数据库中使用了IPC及其它分类体系中的分类号与相应的关键词进行检索，在得到初步结果后将检索文献中的明显噪声清理，采用不同的检索方式以及各种算符命令有效确保“检准”和“检全”，最后利用检索系统的统计命令得到专利申请数据进行统计分析。
2.1国内外专利申请量情况分析
图1 国内外专利申请量
如图1所示，线电极张力控制技术相关专利申请量在国内外呈现不同的走势。1985年左右，国外关于线电极张力控制技术相关专利申请量达到顶峰，随后一直处于连年下降趋势。而国内的专利申请数量在2005年以前一直处于较低水平，说明该技术在国内还处于起步发展阶段，2005年以后申请量呈现迅猛增长，在2010年达到顶峰。以上趋势表明，近年来国外的线电极张力控制技术逐渐趋于饱和，国内线电极张力控制技术的研究逐渐成为热点，投入了较多的科研资源。
2.2 主要申请国分析
图2 专利申请地域分布情况
为了横向比较各个国家在线电极张力控制技术领域的发展情况，图2分别对中、日、美、德、韩五个国家的申请量进行了统计。从图2中可以看出各个国家在线电极张力控制领域专利申请分布情况，其中排名前三位的国家分别是日本、中国和美国，三个国家的申请量占据了全球申请总量的四分之三，中国的申请量排名第二与国外在华申请较多以及近年来中国专利申请总量迅速增长有关，日本、美国、德国等老牌机械制造强国在本领域也有较明显的领先优势，尤其是日本，不仅申请总量居首，其专利的技术含量也一直处于世界领先地位。
2.3主要申请人分析
图3 国内外重要申请人专利申请量情况
图3显示了国内外重要申请人的专利申请数量分布，在线电极张力控制领域，国内申请量排名靠前的申请人分别是南京航空航天大学、江苏三星机械制造有限公司、李冬庆、洛迦诺电子工业股份有限公司等。国内重要申请人的结构更为复杂，有高等院校、公司企业，还有个人申请，这说明国内对于该领域的研究群体较为广泛。国外申请量排名靠前的申请人都是来自日本的知名公司，分别是三菱、井上、发那科和沙迪克，并且这些公司的申请数量都明显多于国内申请人。
3 线电极张力控制技术发展路线
为了得到线电极张力控制技术在国内外的发展趋势，笔者对国内的重要申请人江苏三星机械制造有限公司和国外重要申请人三菱电机株式会社的线电极张力控制专利技术进行了分析，得到了两个企业在线电极张力控制技术领域的发展路线图，如图4所示。
图4 国内外重要申请人的技术发展路线
图4为国内外两个具有代表性的申请人江苏三星机械制造有限公司和三菱电机株式会社的技术发展路线图。相比于日本的三菱电机株式会社，国内的江苏三星机械制造有限公司的技术起步较晚，研究水平较低。目前，江苏三星机械制造有限公司的张力控制方式多为机械式和电控式，改进方向也主要是对机械结构和电极丝的布置方式进行改进；三菱电机株式会社的张力控制技术的发展历史较长，经历了机械式、电控式和计算机控制的渐进式发展，控制的精细化程度逐步提高，这也体现了线电极张力控制技术由粗犷的机械式控制逐渐向更为精细的智能控制发展的趋势。
4 总结
通过以上分析可以看出，国内外的线电极张力控制技术都在沿着机械式、电控式和计算机控制的方向发展，目前已经到了一个较为稳定的阶段。国内的研究水平目前较为滞后，但申请量保持高位，今后与国外的差距将进一步缩小。在未来的一段时间内，国内外电解加工技术的重点研究方向都将向控制精度更高的计算机智能控制的方向发展。
参考文献：
[1]姜伟，赖异，蓝娟，等.专利分析工作在S系统下的实现，专利审协协作北京中心课题成果，2011.
[2]朱宁，叶军，韩福助，等.电火花线切割加工技术及其发展动向[J]，电加工与模具，2010（增刊）：53-59.
作者简介：
孙志良（1987-），男，汉族，硕士，研究实习员，研究领域：金属加工
论文作者:孙志良
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：三星论文; 电极论文; 专利申请论文; 申请人论文; 技术论文; 加工论文; 国内外论文; 《基层建设》2018年第9期论文;