数控机床全球专利申请状况分析.docx

数控机床全球专利 申请状况分析 【 摘 要 】 数控是指用数字 、 文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机 械 设备动作控制的技术。 在分析数控机床国内外发展现状和主要厂商的基础上，通过检索 相关技术在七国两组织的专利申请，对数控机床在全球主要国家的专利申请、竞争者、技 术领域分布等状况进行分析，以期掌握数控机床在全球范围内的技术 、市场发展的基本 生态现状。 【关键词】 数控 机床 专利申请 专利强度 高 蓓/文 一、概念介绍 （一）什么是数控(NC 或 CNC) 数控是数字控制的简称 ， 英 文 为 数 Numerical Control，简称 NC。 现在人们 因此 作控制的技术。 它所控制的通常是位置、角度、速 度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。 数 控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运 算的出现。 现在，人们采用计算机实现数字程序控制的 技术。 这种技术用计算机按事先存贮的控制程序 来执行对设备的控制功能。 由于采用计算机替代 通过通用或专用计算机实现数控， 数 控 也 称为计算机数控 (Computer Numerical Control，简称 CNC)。 数控是指用数字、文字和符号 组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动 原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数 据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能 的实现，均可通过计算机软件来完成[1]。 （二）什么是数控机床 数控机床（Numerical Control Machine Tools） 是指采用数字形式信息控 制 的 机 床 。 详 言 之 ， 凡 是 用 数字化的代码将零件加工过程中所需 的 各 种 操作和步骤以及刀具与工件之间的相 对位移量等记录在程序介 质 上 ， 经 过 计 算 机 或 数 控 系 统 译 码 、 运 算 及 处 理 ， 实 现 控 制 机 床 的 刀具与工件的相对运动 ， 加工出所需要的工件 的一类机床即为数控机床[2]。 （三）数控机床的组成 一般来说，数控机床由控制介质、数控装置、 伺服系统和机械系统四部分组成。 具体来说，控 制介质以指令的形式记载各种加工信息。 数控装 置接受输入的加工信息并对加工信息进行处理， 然后向伺服系统发出相应的脉冲。 伺服系统则通 过将数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件 的机械位移，从而实现数控机床的进给伺服控制 和主轴伺服控制。 机械系统是数控机床的工作部 件，主要包括主轴部分、进给系统、刀库和自动换 刀装置(ATC)、自动托盘交换装置(APC)等[3]。 二、宏观状况分析 1 （一）专利申请量年度分析 应用于传统机床的计算机化数控技术 （CNC）领域（以下简称为“ 整个技术领域 ”） 的专 利申请量年度分布如图 1 所示。 从该图可以看 出，20 世纪 70 年代以前，由于基础计算机技术尚 处于起步阶段， 应用于传统机床的 CNC 技术领 域的 专 利 申 请处于起步阶段 ， 申 请 量 非 常 少 。 从 1974 年开始，伴随着计算机技术的发展，应用 于传统机床的 CNC 技术领域的专利申请进入快 速增长阶段。 该阶段从 70 年代中期一直持续到 90 年代， 仅 1990 年全年专利申请量就达 2 670 件。 由于 80 年代末传统机床技术已经非常成熟， 整个 90 年代相关专利申请处于平稳发展阶段 ， 年专利申请量始终保持在 2 000 件以上。 进入 21 世 纪 ， 复 合 化 （ 例如加工中心）、开放化、网络 化成为机床技术发展的主流， 应用于传统机床 的 CNC 技术领域的专利申请急 剧 减 少 ， 年 申 请 量 从 2001 年 的 2 609 件 降 为 2007 年 的 521 件。 这表明该技术已步入衰退期。 可以预见今 后该技术领域专利申请量也不会有大幅度的增 图 1 图 1 CNC 技术领域专利申请量年度分布图 图 2 图 2 热点技术领域专利申请量年度分布图 整个技术领域的具体技术领域的专利申请 量年度分布如图 2 所示。 由于传统机床主要包括 车床、刨床、铣床、冲床、磨床、钻床和镗床 ， 图 2 以 5 年为一个阶段，将具体技术领域的专利申请 情况分为四个阶段，即 1987-1991 年、1992-1996 年、1997-2001 年以及 2002-2006 年。 由上图可知， 整个技术领域在第二阶段和 1. 本文中专利数据检索范围为：2008 年 8 月 31 日以前在中国及七国两组织所申请的相关专利。 第三阶段处于平稳发展阶段。 各具体技术领域 （ 例 如 车 床 、 磨 床 ） 的专利申请状况 也 体 现 出 这