透过专利分析电弧辅助装置及电路的现状

1、透过专利分析电弧辅助装置及电路的现状摘要：电弧焊接和电弧切割是利用电弧产生的 光和热来填充焊缝及切割金属的加工方法，而其中电 弧辅助装置及电路关乎电弧的性能。本文在专利申请 的基础上，分析该领域中申请国家及主要申请人的分 布，并阐述了国内外主要申请人近年来研究的热点， 为国内在该领域的技术发展及专利保护提供参考。关键词：电弧、专利、申请、分布电弧能放出强烈的光和大量的热。电弧焊接及电 弧切割是利用它的热量来熔化金属以达到填充焊缝或 切割金属的目的1。而电弧辅助装置及电路是关乎电 弧特性的重要因素，对电弧的控制体现在各种控制电 路上，本文旨在通过专利的分布，分析在电弧辅助装 置及电路领域中，几大

2、主要申请国的专利情况及研究 重点，为我国在电弧辅助装置及电路领域的科技工作 者提供一些参考。1电弧辅助装置及电路的专利分布 1.1关于申请国家的分布关于电弧辅助装置及电路，在ipc分类b23k9/06-b23k9/10中，其主要的类型包括起弧电路、 稳弧电路、磁控电路、脉冲电路、监测及控制电路及 诸如保护电路、遥控电路等其他一些电路。截止2016 年6月，全世界在该领域的专利申请数量达到了 40536 篇，其中在美国的申请量达到了 4306篇,在日本的申 请量达到了 12826篇,在德国的申请量为2767篇，在 韩国的申请量为1369篇，在英国的申请量为1230篇, 在法国的申请量为1238篇

3、，在中国的申请量为5224 篇，结合上述申请量，可以计算得出各国在该领域中 申请量的占比情况，如下表：由上述数据可知，日本的专利申请量最大，占比 超过了 3成，中国和美国紧随其后，占比均超过了 10%,而德、韩、法、英的申请量也较大。1.2关于申请人的分布对其中的申请人进行统计，其中美国的林肯、伊 利诺斯工具制品有限公司、飞马特公司、通用电气、 联合碳化物公司，日本的株式会社大亨、松下电机、 神户钢铁、三菱电机、日本钢管公司、日立、三社电 机、大阪变压器株式会社、石川岛播磨重工业株式会 社；德国的福尼斯、梅塞尔格里斯海姆公司，法国液 化空气集团，乌克兰的巴顿焊接研究所，瑞典的伊萨 公司位列申请

4、量前列。在此领域中，美国和日本企业 具有明显的优势，涉及的企业数量众多，其中美国林 肯和伊利诺斯工具制品有限公司、日本的株式会社大 亨及松下电机在此领域的申请量巨大，申请量的领先 优势较为明显；德国、法国、瑞典等欧洲国家，在此 领域也有着不俗的竞争力。相对而言，中国的申请数量虽然巨大，但在申请 人分布上并没有优势，经统计在前20位中并未有中国 企业或高研院校的影子。现阶段，北京工业大学、华 南理工大学、上海交通大学、江苏科技大学、哈尔滨 工业大学、山东大学、天津大学、清华大学、北京石 油化工学院、上海工程技术大学等高校在电弧辅助装 置及电路领域中，具有一定数量的申请，而企业中, 以上海沪工、上

5、海威特力焊接设备制造有限公司、深 圳瑞凌实业股份有限公司、深圳华意隆、深圳市佳士 科技股份有限公司、南通三九焊接机器制造有限公司、 无锡市南方电器制造有限公司、浙江肯得机电股份有 限公司等具有一定数量的申请，且申请数量同美国及 日本的企业相比，存在较大差距，有效专利数量差距 巨大，且我国申请人的申请集中于最近的几年，核心 专利较少，专利基础较为薄弱。由此可见，我国在该 领域的竞争力不足，企业的专利意识还有待增强，专 利布局还不完善，抵御专利侵权的能力还不高，我国 虽然是焊接大国，但迈向焊接强国的任务仍然异常艰 巨。2电弧辅助装置及电路的发展趋势以近年来国内外的专利申请的发展趋势来看，监 测或自

6、动控制焊接参数的相关控制设备及相关电路的 数量仍然最大，其中又以焊（送）丝稳定性、电弧跟 踪、焊炬检测、电流电压电阻监测、焊接速度调节、 视觉传感、熔池温度检测、轨迹（焊缝）跟踪、质量 检测、短路波形（电流、电压）控制等方面的研究较 多；而其中关于脉冲控制、磁控、起弧及稳弧的控制 方法及相关电路的设置仍有涉及，但申请量并不大， 而在数字化智能化控制、集成控制、远程控制、气体 保护、交直流电路、节能、安全防护电路、弧长控制、 逆变电路设置、双电压电焊、遥控电机等领域仍然发 展迅速，如林肯环球股份有限公司，近年来涉及的专 利中对焊丝的输送、消耗及焊丝的过渡转换的研究较 多；而伊利诺斯工具制品有限公

7、司在焊丝驱动力矩的 测量和调整、多焊接变量的控制等领域专利申请较多; 日本的株式会社大亨在电弧的起弧、稳弧检测中具有 较多的申请；松下电机在电弧控制及焊接电源管理等 领域涉足较多，但实际上这些领域巨头们所涉足的电 弧辅助装置及电路的研究，远远不止这些，其有效专 利的数量远远在国内申请人之上，并且其涉足领域之 广、专利申请数量之大也让国内的申请人望尘莫及。而在国内，在专利意识不断增加、专利保护不断 加强的时代背景下，国内电弧辅助装置及电路领域的 技术人员近年来逐渐重视该领域的专利保护。如上海 沪工，其在气体保护焊接装置的控制电路、波形控制 电路、逆变焊机电路中已经具备一定的专利基础，并 且近年来

8、的专利申请及授权数量都在不断增加；而深 圳市瑞凌实业股份有限公司在弧压跟踪、双丝三电弧 焊接等领域亦具备一定实力；高校中的清华大学，近 年来在焊接过程在线动态轨迹规划及焊道跟踪协同的 控制2及平面曲线轨迹稳定位姿恒速焊接规划方法3 领域提出了一系列基于数学运算的方法，通过众多的 检测、运算、模拟、传输、过滤及存储装置及电路等 完成复杂的转换、监测及控制；北京工大学近年来偏 重于研究熔化极环状负压电弧焊接及双空心阴极摆动 电弧焊接中对电弧参数的控制4, 503对电弧辅助装置及电路发展的期望电弧辅助装置及电路由于对电弧焊接及电弧切割 的质量起到至关重要的作用，其发展研究会对焊接及 切割技术的发展带

9、来巨大的推动作用。中国在该领域 仍然需要向美日等发达国家学习，且在专利申请、专 利运用等方面仍然需要加大力度，借助我国现阶段专 利发展的利好条件，争取在电弧辅助装置及电路的技 术上能有所突破，专利积累上能有所增加，专利运用 上能有所提高，核心竞争力能有所增强。未来，希望 在企业和高研院校的通力合作下，借助专利思维，将 中国打造成电弧辅助装置及电路领域的强国。参考文献：1 技工学校机械类通用教材编审委员会.焊工工 艺学m.北京：机械工业出版社，20052 清华大学.焊接过程中轨迹在线动态规划与焊 道跟踪协同的控制方法p.中国专利：105081524, 2015-11-253 清华大学.一种用于平面曲线轨迹