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

        2016-12-31 00:00:00徐韡
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年32期

        摘 要:基于DWPI數(shù)據(jù)庫,通過檢索、統(tǒng)計和分析國內(nèi)外數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請文獻(xiàn),對專利申請量的年度分布、地域分布、技術(shù)領(lǐng)域、重點專利方面展開分析。

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

        引言

        近年來,隨著國家對數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的大力支持以及技術(shù)創(chuàng)新策略的實施,我國數(shù)控機床產(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)控機床傳動系統(tǒng)的重要組成部分,其行業(yè)創(chuàng)新實力和技術(shù)水平會影響數(shù)控機床整體的發(fā)展速度。進(jìn)給系統(tǒng)主要有“旋轉(zhuǎn)伺服電動機+滾珠絲杠副”和“直線電動機直接驅(qū)動”兩種驅(qū)動方式,其設(shè)計、試驗和改進(jìn)一直是數(shù)控機床領(lǐng)域的關(guān)鍵性課題之一。文章以數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的專利申請作為分析對象,重點分析全球范圍內(nèi)關(guān)于進(jìn)給系統(tǒng)的申請信息、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,選用的通用檢索詞為:數(shù)控機床,傳動,進(jìn)給,滾珠絲杠,旋轉(zhuǎn)伺服電機,直線電機,對應(yīng)的英文為:CNC,NC,machine tool,servo,ball screw,linear motor。IPC[第八版]分類號為:B23Q5/00,B23Q1/00,B23Q5/00,G05B19/00,B24B7/00。為保證檢索全面,通過檢索過程的反饋,進(jìn)一步對關(guān)鍵詞和分類號進(jìn)行了拓展,并結(jié)合文獻(xiàn)瀏覽結(jié)果進(jìn)行降噪處理,通過對檢索所獲得的該領(lǐng)域的專利申請進(jìn)行統(tǒng)計與分析研究,對檢索到的專利文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取和整理,重點針對申請人、公開日、分類號、關(guān)鍵詞、同族等字段信息,進(jìn)一步對提取字段的信息進(jìn)行統(tǒng)計和分析。

        2 申請量年度分布

        文章在DWPI數(shù)據(jù)庫中采用以上關(guān)鍵詞和分類號進(jìn)行檢索,并對檢索結(jié)果進(jìn)行分析。圖1顯示了數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請量在中國國內(nèi)以及全球范圍內(nèi)的年度分布,在全球范圍內(nèi),數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)申請始于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)控機床開始進(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年開始,數(shù)控機床傳動系統(tǒng)專利申請量開始攀升,進(jìn)入21世紀(jì)后,精密高速滾珠絲杠和直線電機技術(shù)均高速發(fā)展,從2010年開始專利申請量有突破性進(jìn)展并保持繼續(xù)增長的勢頭飛速發(fā)展。2015年至今的年申請量呈下降趨勢的原因是由于發(fā)明專利申請的18個月公開期限以及采用PCT申請進(jìn)入國家階段的30個月公開期限未到,因此數(shù)據(jù)量尚不完整所導(dǎo)致。

        對于在中國國內(nèi)的專利申請,從1995年開始起步,隨后呈現(xiàn)整體上升趨勢。從時間來看,數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)專利在中國明顯滯后于全球范圍的申請,由此可見國內(nèi)企業(yè)的研究起步較晚,而且這一階段國外企業(yè)對中國市場也不夠重視。2000年以后,國內(nèi)申請量進(jìn)入高速發(fā)展期,國內(nèi)數(shù)控機床技術(shù)水平有了較大進(jìn)步,并且這一階段國外企業(yè)已經(jīng)很重視在中國市場的專利布局。2010年至今國內(nèi)申請?zhí)幱谘该桶l(fā)展期。

        3 申請的地域分布

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

        4 重點專利技術(shù)領(lǐng)域

        為了研究數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請的分布情況,文章采用了IPC分類號作為分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,從圖3可以看出,數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的專利技術(shù)主要集中在機床的零件或部件(B23Q)、用于磨削或拋光的機床、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)庫中專利文獻(xiàn)的被引頻次數(shù)對本領(lǐng)域的專利申請進(jìn)行排序,被引頻次數(shù)越高說明該專利的技術(shù)含量越高,同族專利數(shù)量越大說明該專利的市場經(jīng)濟(jì)價值越高。如表1所示,這5篇被引頻次最高的專利申請集中在中、美、歐、日等專利局進(jìn)行了申請,同時大多都有較多的同族專利,從而看出美國在數(shù)控機床進(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,直線電機以及旋轉(zhuǎn)伺服電機,由此可見該領(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

        文章通過對數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)專利申請的年度量和地域分布進(jìn)行統(tǒng)計分析和整理,重點關(guān)注了數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)重點專利領(lǐng)域和核心專利,目前研究的熱點集中于滾珠絲杠的高速化以及直線電機在高速、高精直線驅(qū)動系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]杜志強.直線電機驅(qū)動系統(tǒng)及應(yīng)用[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報,2009,19(4):36-37.

        [2]張佐營.高速滾珠絲杠副動力學(xué)性能分析及其實驗研究[D].山東大學(xué),2008.

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