數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利技術(shù)綜述

摘 要：基于DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)檢索、統(tǒng)計(jì)和分析國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請(qǐng)文獻(xiàn)，對(duì)專利申請(qǐng)量的年度分布、地域分布、技術(shù)領(lǐng)域、重點(diǎn)專利方面展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；進(jìn)給系統(tǒng)；滾珠絲杠；旋轉(zhuǎn)電機(jī)；直線電機(jī)；專利

引言

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的大力支持以及技術(shù)創(chuàng)新策略的實(shí)施，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展水平不斷提升，而進(jìn)給系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，其行業(yè)創(chuàng)新實(shí)力和技術(shù)水平會(huì)影響數(shù)控機(jī)床整體的發(fā)展速度。進(jìn)給系統(tǒng)主要有“旋轉(zhuǎn)伺服電動(dòng)機(jī)+滾珠絲杠副”和“直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”兩種驅(qū)動(dòng)方式，其設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和改進(jìn)一直是數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的關(guān)鍵性課題之一。文章以數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的專利申請(qǐng)作為分析對(duì)象，重點(diǎn)分析全球范圍內(nèi)關(guān)于進(jìn)給系統(tǒng)的申請(qǐng)信息、專利布局、核心專利等信息。

1 數(shù)據(jù)源與關(guān)鍵詞

文章選擇DWPI檢索數(shù)據(jù)庫(kù)，選用的通用檢索詞為：數(shù)控機(jī)床，傳動(dòng)，進(jìn)給，滾珠絲杠，旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，直線電機(jī)，對(duì)應(yīng)的英文為：CNC，NC，machine tool，servo，ball screw，linear motor。IPC[第八版]分類號(hào)為：B23Q5/00，B23Q1/00，B23Q5/00，G05B19/00，B24B7/00。為保證檢索全面，通過(guò)檢索過(guò)程的反饋，進(jìn)一步對(duì)關(guān)鍵詞和分類號(hào)進(jìn)行了拓展，并結(jié)合文獻(xiàn)瀏覽結(jié)果進(jìn)行降噪處理，通過(guò)對(duì)檢索所獲得的該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析研究，對(duì)檢索到的專利文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取和整理，重點(diǎn)針對(duì)申請(qǐng)人、公開(kāi)日、分類號(hào)、關(guān)鍵詞、同族等字段信息，進(jìn)一步對(duì)提取字段的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 申請(qǐng)量年度分布

文章在DWPI數(shù)據(jù)庫(kù)中采用以上關(guān)鍵詞和分類號(hào)進(jìn)行檢索，并對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分析。圖1顯示了數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請(qǐng)量在中國(guó)國(guó)內(nèi)以及全球范圍內(nèi)的年度分布，在全球范圍內(nèi)，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)申請(qǐng)始于20世紀(jì)70年代，直到20世紀(jì)80年代都處于較低水平，這一階段屬于其起步階段。20 世紀(jì) 80年代，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始進(jìn)入高速化，進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給速度不斷提高，因此各國(guó)企業(yè)和科研院所紛紛在高速化進(jìn)給系統(tǒng)投入研究，1980年開(kāi)始，數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)專利申請(qǐng)量開(kāi)始攀升，進(jìn)入21世紀(jì)后，精密高速滾珠絲杠和直線電機(jī)技術(shù)均高速發(fā)展，從2010年開(kāi)始專利申請(qǐng)量有突破性進(jìn)展并保持繼續(xù)增長(zhǎng)的勢(shì)頭飛速發(fā)展。2015年至今的年申請(qǐng)量呈下降趨勢(shì)的原因是由于發(fā)明專利申請(qǐng)的18個(gè)月公開(kāi)期限以及采用PCT申請(qǐng)進(jìn)入國(guó)家階段的30個(gè)月公開(kāi)期限未到，因此數(shù)據(jù)量尚不完整所導(dǎo)致。

對(duì)于在中國(guó)國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)，從1995年開(kāi)始起步，隨后呈現(xiàn)整體上升趨勢(shì)。從時(shí)間來(lái)看，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利在中國(guó)明顯滯后于全球范圍的申請(qǐng)，由此可見(jiàn)國(guó)內(nèi)企業(yè)的研究起步較晚，而且這一階段國(guó)外企業(yè)對(duì)中國(guó)市場(chǎng)也不夠重視。2000年以后，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量進(jìn)入高速發(fā)展期，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平有了較大進(jìn)步，并且這一階段國(guó)外企業(yè)已經(jīng)很重視在中國(guó)市場(chǎng)的專利布局。2010年至今國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?zhí)幱谘该桶l(fā)展期。

3 申請(qǐng)的地域分布

專利申請(qǐng)的地域分布可以反映出企業(yè)的產(chǎn)品市場(chǎng)重心特征。對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請(qǐng)的所在國(guó)家和地區(qū)產(chǎn)權(quán)組織分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到圖2的數(shù)據(jù)，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請(qǐng)的目標(biāo)國(guó)主要有日本、中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)和德國(guó)。其占據(jù)了所有專利申請(qǐng)的76%，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)最主要的技術(shù)市場(chǎng)。值得注意的是，在中國(guó)申請(qǐng)的專利數(shù)量最多，這不僅表明各國(guó)企業(yè)都看好中國(guó)這個(gè)巨大的消費(fèi)市場(chǎng)，同時(shí)表明隨著中國(guó)的專利制度不斷完善，各國(guó)企業(yè)都積極在中國(guó)進(jìn)行專利技術(shù)保護(hù)，試圖占領(lǐng)中國(guó)的技術(shù)市場(chǎng)。

4 重點(diǎn)專利技術(shù)領(lǐng)域

為了研究數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請(qǐng)的分布情況，文章采用了IPC分類號(hào)作為分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，從圖3可以看出，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的專利技術(shù)主要集中在機(jī)床的零件或部件（B23Q）、用于磨削或拋光的機(jī)床、裝置或工藝（B24B）、一般的控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)（G05B）和車削（B23B）等。

5 核心專利

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中專利文獻(xiàn)的被引頻次數(shù)對(duì)本領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行排序，被引頻次數(shù)越高說(shuō)明該專利的技術(shù)含量越高，同族專利數(shù)量越大說(shuō)明該專利的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值越高。如表1所示，這5篇被引頻次最高的專利申請(qǐng)集中在中、美、歐、日等專利局進(jìn)行了申請(qǐng)，同時(shí)大多都有較多的同族專利，從而看出美國(guó)在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)領(lǐng)域的研究處于領(lǐng)先地位，核心專利主要集中在滾珠絲杠，直線電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，由此可見(jiàn)該領(lǐng)域內(nèi)的核心技術(shù)高速精密滾珠絲杠和直線電機(jī)還是在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請(qǐng)的年度量和地域分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和整理，重點(diǎn)關(guān)注了數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)重點(diǎn)專利領(lǐng)域和核心專利，目前研究的熱點(diǎn)集中于滾珠絲杠的高速化以及直線電機(jī)在高速、高精直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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