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摘要：滚动轴承异常检测技术，在轴承故障检测中必不可少，其在各国之间发展也并不均衡。本文从专利的角度，首先介绍了该技术的发展脉络，并分析了专利申请量和申请人以及国别的分布，进而分析出各国对该技术的发展趋势。
关键词：滚动轴承；技术发展
一、概述
由于滚动轴承特定的使用环境，与别的机械零部件相比，其寿命离散性很大，目前还无法准确预测其使用寿命的长短。这样就无法通过估计滚动轴承寿命的方法统一更换轴承。由于滚动轴承的这个特点，需要对一些具有重要用途的滚动轴承进行实时监测与故障诊断，以降低机严重械故障的产生。这样对滚动轴承故障诊断技术的研究具有非常重大的意义。
二、轴承异常检测技术发展脉络
最早采用人为判别法，主要通过人眼观察和人耳听噪声进行区分，这样检测精度低。后期对润滑油的特征进行检测以检测故障。随着技术的发展通过机器视觉代替人，让轴承检测也更加多元化。除了视觉判断外，滚动轴承运动过程中产生的震动，声音信号，轴承温度等，均是检测轴承故障的方式。之后随着机器学习的发展，各大高校将机器学习应用到轴承检测中去，使其检测也更加智能化。
三、专利分析
本文对相关内容的国内外专利进行了检索，筛选从1979年至2019年近40年的国内外专利申请。
1、专利申请年度分析状况
全球范围内关于滚动轴承异常检测方法的发明专利申请共计447项,其中向中国专利局提交的国内发明专利申请为256项，日本发明专利147项。由图1可知，2002年以前，世界范围内滚动轴承异常检测方法的专利申请处于萌芽期，专利申请量不大；而2002年开始到2012年，随着专利申请量的逐渐增加，进入波动缓慢发展期；2012年以后，中国的申请量有了质的飞跃，数量急速增长，使申请量随时间逐渐增长并维持在较高水平。
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图1国内外专利申请比较图
滚动轴承异常检测方法的发展在国内和国外并不同步。国外从1980年开始，就在不断持续研究该领域，每年均有一定数量的相关专利申请，其中日本，美国申请较多。前期的专利申请主要集中日本，属于一家独大，核心技术掌握在日本手中。相比而言，中国在该领域的研究起步较晚，但是发展迅速，专利申请增长量更大。中国真正起步于2011年，从2003年-2010年就有了微量的专利申请，从2011年开始就进入快速发展期，从2011年开始专利申请量就超过了日本，到2014年以后就开始遥遥领先。这一方面反映出滚动轴承故障问题大家日益关注，滚动轴承异常检测方法正处于研究的热门阶段，另一方面反映出该类研究日益受到重视，专利布局日趋严密和完善。全球范围内2012年以后的爆发式增长主要受到中国专利申请数量的影响。
同时发明申请实质审查为50%以上，代表新申请专利数量大，授权率为29.73%，驳回率为4.25%，撤回7.72%还有18.24%，授权率为驳回和撤回率之和的将近3倍，说明专利申请数量增长的同时也保证了较高的质量。
2、专利申请地域分析状况
从申请的地域分布看，如图2可知，滚动轴承异常检测方法的全球专利申请的国别/地区分布呈现相对集中的趋势，中国已经成为该领域最大的申请来源国；此外，日本、苏联、美国、欧盟也有一定的申请量，是滚动轴承异常检测方法研发的活跃地区。由该领域专利申请地域分布特征可以窥探滚动轴承异常检测方法领域的发展历程：一方面，从世界范围看，该领域在上世纪70、80年代就已起步，研究较多的地区集中在日本、苏联、美国等发达国家，在2000年左右，轴承检测领域相关的中小型企业迅速萌生和发展，对该领域的技术研发增多，衍生了大量自主知识产权，伴随着在2012年之后中国国内提交的专利申请开始逐渐增多并逐渐在近年成为申请主体。对该种现象出现的原因进行分析，此番专利申请的地域分布演变趋势与早期西方发达国家技术较先进，而中国经济在近年来开始起步并逐渐发展繁荣的大背景相呼应。另外，该领域国内外申请的此消彼长还可能是因为滚动轴承异常检测方法的核心技术为算法，在中国范围内来说，虽然数据表明早在2003年的西北工业大学的申请，但此时关于该领域的研究并不普遍，而直到2012年以后专利申请量开始逐渐增加，主要是大学对滚动轴承异常检测方法的研究进一步深入，很多大学，例如西安交通大学，北京航空航天大学，北京工业大学，哈尔滨理工大学等知名大学均加强了对该领域的研发投入，使得中国在这一领域申请量激增。在中国申请人主要集中在江浙沪、北京、河南等拥有研发实力的大学和具有滚动轴承异常检测能力的大型企业的地区，其中北京，浙江，河南具有轴承研发的研究所和知名企业，比如河南的洛阳轴研科技股份有限公司，同时具有很多知名大学，因此申请数量较高。其余地区的专利申请主要是依靠当地的大学申请。
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图2 全球专利申请量地域分布图
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图3全球专利申请申请人排行
3、主要专利申请人分布情况
就该领域专利申请的主体看，国外申请的主体相对集中为大型企业。而国内申请则呈现主体多元化的态势。该领域中国专利申请的主要来源为大专院校、大型企业、科研单位和个人，其中大专院校和企业为主要申请人来源，占比分别为77.41%和16.67%；个人和科研单位申请较少，分别占比1.11%和0.74%，专利申请主要集中在大学院校中，专利转换为实际应用的数量较少，建议大学与企业合作将学术成果转移到实际的生产中去。从国内及国外主要申请人及其申请量来看，如图3所示，具体分析发现，国外专利申请人以企业最多，轴承应用范围广泛，商业利润大，企业在专利申请中占据主导地位，其中主要申请人均为大型企业，日本精工株式会社（NSK LTD）占据申请数量第一位，专利申请总数遥遥领先，日本的JTEKT CORP，NTN TOYO BEARING CO LTD、日本精工株式会社（NIPPON SEIKO KK）等均占据较高的申请量。而作为国内申请人主要为大学，占领先地位的分别是西安交通大学、北京工业大学，北京航空航天大学，哈尔滨理工大学等具有较强研发实力的大学。
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图4全球专利申请申请人申请趋势
由图3和4可知，日本公司占据了第1和第2位，紧随其后的室中国的三所大学。日本排名第1的公司日本精工株式会社（NSK LTD），每年均有稳定的申请量。中国字2012年多个大学参与研发后，申请量也有了较大提高，远超日本，其中西安交通大学在大专院校中申请量排行第一，北京理工大学和北京航空航天大学紧随其后。
四、结论
在滚动轴承异常检测方法的初期主要是日本掌握着核心技术，在近几年，随着的发展，涉及滚动轴承异常检测方法的专利申请量出现了爆发式的增长，主要是其他国家维持较为稳定的申请量的同时，中国申请量激增，中国知名大学基于机器学习这一新兴技术，在已有滚动轴承异常检测理论的基础上，对检测方法进行了深入的研究，获得了较多的成果，并申请了大量专利，中国占据了应用新兴技术对轴承检测的专利市场。滚动轴承异常检测方法在近几年出现了百花齐放的景象，使其逐步迈向高速和高精。
参考文献
[1] 机械工程理论，王玉等，第69-77页，北京理工大学出版社，2016年6月.
[2] 轴承故障诊断中的声发射检测技术，袁俊，无损检测，2010年7月.
[3] 机器视觉在轴承检测中的应用，王晓洁，机床与液压，第36卷第10期，2008年10月.
[4]滚动轴承故障检测系统与实验研究，方超，中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑， 2012年，第01期，20120115.