數控機床進給系統專利技術綜述

摘 要：基于DWPI數據庫，通過檢索、統計和分析國內外數控機床進給系統專利申請文獻，對專利申請量的年度分布、地域分布、技術領域、重點專利方面展開分析。

關鍵詞：數控機床；進給系統；滾珠絲杠；旋轉電機；直線電機；專利

引言

近年來，隨著國家對數控機床產業的大力支持以及技術創新策略的實施，我國數控機床產業技術發展水平不斷提升，而進給系統作為數控機床傳動系統的重要組成部分，其行業創新實力和技術水平會影響數控機床整體的發展速度。進給系統主要有“旋轉伺服電動機+滾珠絲杠副”和“直線電動機直接驅動”兩種驅動方式，其設計、試驗和改進一直是數控機床領域的關鍵性課題之一。文章以數控機床進給系統的專利申請作為分析對象，重點分析全球范圍內關于進給系統的申請信息、專利布局、核心專利等信息。

1 數據源與關鍵詞

文章選擇DWPI檢索數據庫，選用的通用檢索詞為：數控機床，傳動，進給，滾珠絲杠，旋轉伺服電機，直線電機，對應的英文為：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，進一步對關鍵詞和分類號進行了拓展，并結合文獻瀏覽結果進行降噪處理，通過對檢索所獲得的該領域的專利申請進行統計與分析研究，對檢索到的專利文獻進行數據提取和整理，重點針對申請人、公開日、分類號、關鍵詞、同族等字段信息，進一步對提取字段的信息進行統計和分析。

2 申請量年度分布

文章在DWPI數據庫中采用以上關鍵詞和分類號進行檢索，并對檢索結果進行分析。圖1顯示了數控機床進給系統專利申請量在中國國內以及全球范圍內的年度分布，在全球范圍內，數控機床進給系統申請始于20世紀70年代，直到20世紀80年代都處于較低水平，這一階段屬于其起步階段。20 世紀 80年代，數控機床開始進入高速化，進給系統的進給速度不斷提高，因此各國企業和科研院所紛紛在高速化進給系統投入研究，1980年開始，數控機床傳動系統專利申請量開始攀升，進入21世紀后，精密高速滾珠絲杠和直線電機技術均高速發展，從2010年開始專利申請量有突破性進展并保持繼續增長的勢頭飛速發展。2015年至今的年申請量呈下降趨勢的原因是由于發明專利申請的18個月公開期限以及采用PCT申請進入國家階段的30個月公開期限未到，因此數據量尚不完整所導致。

對于在中國國內的專利申請，從1995年開始起步，隨后呈現整體上升趨勢。從時間來看，數控機床進給系統專利在中國明顯滯后于全球范圍的申請，由此可見國內企業的研究起步較晚，而且這一階段國外企業對中國市場也不夠重視。2000年以后，國內申請量進入高速發展期，國內數控機床技術水平有了較大進步，并且這一階段國外企業已經很重視在中國市場的專利布局。2010年至今國內申請處于迅猛發展期。

3 申請的地域分布

專利申請的地域分布可以反映出企業的產品市場重心特征。對數控機床進給系統專利申請的所在國家和地區產權組織分布進行統計，得到圖2的數據，數控機床進給系統專利申請的目標國主要有日本、中國、美國、韓國和德國。其占據了所有專利申請的76%，是數控機床進給系統最主要的技術市場。值得注意的是，在中國申請的專利數量最多，這不僅表明各國企業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，各國企業都積極在中國進行專利技術保護，試圖占領中國的技術市場。

4 重點專利技術領域

為了研究數控機床進給系統專利申請的分布情況，文章采用了IPC分類號作為分類標準進行分析，從圖3可以看出，數控機床進給系統的專利技術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）、一般的控制或調節系統（G05B）和車削（B23B）等。

5 核心專利

根據數據庫中專利文獻的被引頻次數對本領域的專利申請進行排序，被引頻次數越高說明該專利的技術含量越高，同族專利數量越大說明該專利的市場經濟價值越高。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，從而看出美國在數控機床進給系統領域的研究處于領先地位，核心專利主要集中在滾珠絲杠，直線電機以及旋轉伺服電機，由此可見該領域內的核心技術高速精密滾珠絲杠和直線電機還是在現有結構的基礎上進行改進。

6 結束語

文章通過對數控機床進給系統專利申請的年度量和地域分布進行統計分析和整理，重點關注了數控機床進給系統重點專利領域和核心專利，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、高精直線驅動系統中的研究和應用。

參考文獻

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