數(shù)控機(jī)床刀具磨損直接監(jiān)測專利分析

曹賽賽 馬天舒 李琳青 吳桐

摘 要：本文對數(shù)控機(jī)床刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)在國內(nèi)外的總體專利申請情況、重要申請人以及在華專利申請狀況進(jìn)行了分析，以期為數(shù)控機(jī)床刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)的后續(xù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：切削刀具；磨損；直接監(jiān)測；圖像處理；光學(xué)測量

一、概述

機(jī)械制造業(yè)是社會發(fā)展及國防建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而數(shù)控機(jī)床切削刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)作為先進(jìn)制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，其發(fā)展直接影響著數(shù)控加工技術(shù)的智能化發(fā)展。刀具工作狀態(tài)對產(chǎn)品表面質(zhì)量、生產(chǎn)效率、加工成本等具有重要影響，因此，進(jìn)行有效的刀具切削狀態(tài)監(jiān)測對于實現(xiàn)連續(xù)自動化加工具有非常重要的意義[1]。刀具工作狀態(tài)的研究主要集中于刀具磨損狀態(tài)的監(jiān)測技術(shù)。

刀具磨損監(jiān)測涉及到多種技術(shù)的融合，監(jiān)測手段可以分為直接監(jiān)測法和間接監(jiān)測法[2]。其中，直接監(jiān)測法是直接測量刀具磨損面的大小或切削刃形狀的變化，而圖像處理法、光學(xué)測量法是目前最為常用的直接監(jiān)測刀具磨損狀態(tài)的方法。

二、專利申請情況

本文進(jìn)行文獻(xiàn)篩選主要是在中國專利文摘數(shù)據(jù)庫、德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫和世界專利文摘數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行，公開日的檢索時限截止到2017年8月31日[3]。

（一） 全球?qū)＠暾埩糠治?/p>

1.全球及國內(nèi)外歷年專利申請量

上圖給出了刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)的全球以及國內(nèi)外專利申請趨勢狀況。從1965年到2017年其申請量經(jīng)歷了萌芽階段（1965-1979）、穩(wěn)步增長階段（1980-1998）和急速增長階段（2010至今）三個階段。其中在1999年到2003年，由于國外申請數(shù)量大幅上升，出現(xiàn)了一次專利申請量的高峰時期。而國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究起步較晚，2003年才開始有少量的專利申請，在2011年到2016年，國內(nèi)申請人對刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)的研究投入增加，申請量大幅超越國外申請，出現(xiàn)了第二次專利申請高峰。

2.各國家/地區(qū)/組織專利申請量

刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)的申請量居于前五位的分別為日本、中國（不含港澳臺地區(qū)）、德國、美國和歐洲專利局。其中日本和中國（不含港澳臺地區(qū)）的專利申請量占比最多，分別為25%和22%，占全球申請總量的47%。其次是德國申請，占全球申請總量的12%；緊隨其后的是美國和歐洲專利局，申請量分別占全球申請總量的11%和9%。可見，日本和中國是刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)的主要目標(biāo)市場。

（二）全球主要申請人分析

全球主要申請人：

申請人主要來自日本、中國、韓國、德國和美國，其中最為活躍的國家是日本。排在首位的京瓷公司業(yè)務(wù)覆蓋了無線手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、半導(dǎo)體元件等多種產(chǎn)品。其次為東芝、迪思科和德國卓勒，東芝是日本最大的半導(dǎo)體制造商，也是第二大綜合電機(jī)制造商，迪思科是一家有很強(qiáng)精密加工技術(shù)實力的跨國集團(tuán)，卓勒在刀具預(yù)調(diào)、測量、檢測和管理方面擁有極強(qiáng)創(chuàng)新能力，主要致力于刀具的檢查和測量技術(shù)。此外，奧林巴斯、斗山、小松等也具有一定的申請量。我國的排名靠前的主要申請人是哈爾濱理工大學(xué)和南京航空航天大學(xué)，均為高等院校。

（三）在華專利申請分析

1.在華國內(nèi)外申請人的申請

刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)專利的在華申請人自2003年開始出現(xiàn)。起初，國外申請人對中國市場沒有足夠的重視，在華申請量相對較少。2008年開始，隨著刀具監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步、制造加工業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及中國市場的崛起，國外申請人逐漸增加在華申請專利，申請量出現(xiàn)了一定的增長。且從2008年開始，隨著國內(nèi)對該技術(shù)的研發(fā)投入大量增加，國內(nèi)申請人的申請量大幅度上升。

2.在華專利申請人構(gòu)成

在華申請中，中國申請人的數(shù)量遠(yuǎn)高于國外申請人，而在國外申請人中，日本申請人的申請量占據(jù)第一位，且其申請量遠(yuǎn)高于其它國家申請人，這也反映了日本申請人對中國市場更加重視。雖然中國申請人的申請數(shù)量遠(yuǎn)高于國外申請人，但中國申請人中企業(yè)與高校申請量較多，而企業(yè)申請相對分散，刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)相對集中于高校申請人中。

三、結(jié)論

本文對數(shù)控機(jī)床刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)全球和國內(nèi)專利申請狀況進(jìn)行了介紹。日本因其精密制造業(yè)發(fā)達(dá)，關(guān)于數(shù)控機(jī)床刀具磨損直接監(jiān)測技術(shù)研發(fā)力量較強(qiáng)，在全球申請量中處于絕對的領(lǐng)先地位。在中國市場的巨大吸引下，日本企業(yè)也非常重視在中國的專利布局，搶占技術(shù)優(yōu)勢地位。而中國在刀具監(jiān)測技術(shù)研發(fā)開始較晚，且專利申請人多為高等院校，距離實際應(yīng)用還有一定的差距，也未進(jìn)行積極的海外布局。在以后的研發(fā)中，應(yīng)積極推進(jìn)研究成果生產(chǎn)化，并通過學(xué)習(xí)與借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，促進(jìn)我國機(jī)床產(chǎn)業(yè)與國際接軌。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳侃.基于多模型決策融合的刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2012.

[2]關(guān)山.在線金屬切削刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測研究的回顧與展望Ⅰ：監(jiān)測信號的選擇[J].機(jī)床與液壓，2010，38（11）.

[3]楊鐵軍.專利分析實務(wù)手冊[M].北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2015.