发明创造名称：一种滚动轴承组合故障模拟实验台及其模拟方法
外观设计名称：
决定号：199200
决定日：2020-01-02
委内编号：1F251679
优先权日：
申请（专利）号：201510163275.1
申请日：2015-04-09
复审请求人：华北电力大学（保定）
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：杨晓林
合议组组长：王艳妮
参审员：郝霏霏
国际分类号：G01M13/04
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求请求保护的技术方案与最接近现有技术相比具有区别技术特征，并且从现有的对比文件不能得出包含该区别技术特征的技术方案，也没有证据表明该区别技术特征是本领域的公知常识，并且该区别技术特征给该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。
全文：
本复审请求涉及申请号为“201510163275.1”、申请人为“华北电力大学（保定）”、名称为“一种滚动轴承组合故障模拟实验台及其模拟方法”的发明专利申请（下称本申请），本申请的申请日为2015年04月09日，公开日为2015年07月01日。 国家知识产权局专利实质审查部门以本申请的权利要求1-4不符合专利法第22条第3款的规定为由于2018年01月31日驳回了本申请。驳回决定所针对的审查文本为：申请日2015年04月09日提交的说明书摘要、说明书第1-9页、摘要附图、说明书附图第1-2页；2017年10月16日提交的权利要求第1-4项。驳回决定中引用了如下对比文件：
对比文件1：“基于改进谐波小波包分解的滚动轴承复合故障特征分离方法”，唐贵基 等，仪器仪表学报，第36卷，第1期，第143-151页，公开日：2015年01月31日；
对比文件2：CN104330254A，公开日：2015年02月04日；
对比文件3：“基于时间-小波能量谱熵的滚动轴承故障诊断研究”，唐贵基，振动与冲击，第33卷，第7期，第68-73页，公开日：2014年11月07日。
引用的公知常识证据如下：
对比文件4：“基于Hermitian小波的时间-小波能量谱滚动轴承故障诊断方法”，北京工业大学学报，第40卷，第3期，第328-334页，公开日：2014年03月10日；
对比文件5：CN 103382767A，公开日：2013年11月06日；
对比文件6：CN 103835984A，公开日：2014年06月04日；
对比文件7：CN 200952953Y，公告日：2007年09月26日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种滚动轴承组合故障模拟实验台，其特征在于：包括转轴-轴承机构、用于支撑并定位转轴-轴承机构的支撑机构、用于驱动转轴旋转的驱动机构以及用于测量轴承振动信号的信号测取机构；所述转轴-轴承机构包括转轴(8)和套装在转轴上的故障模拟轴承(5)；所述支撑机构包括底座(1)和通过滑轨(12)设置在底座上用于夹紧故障模拟轴承外圈的一对上下剖分式轴承座(7)，所述转轴穿接在上下剖分式轴承座(7)中；所述驱动机构包括设置在底座(1)一端的驱动电机(2)，驱动电机经联轴器(3)连接转轴的一端；所述信号测取机构包括设置在上下剖分式轴承座(7)上用于对故障模拟轴承(5)的振动信号进行测取的振动传感器组；
所述转轴上共设置有两组轴承组，分别安装在转轴的两端，每组轴承组包含八个不同故障状态的故障模拟轴承(5)，两个上下剖分式轴承座(7)可根据需要各与两组轴承组中的其中一个故障模拟轴承(5)进行配合，从而实现对转轴-轴承机构的支撑和对轴承进行不同组合故障的模拟；
所述转轴的中部设置有用于调节质量平衡的转盘(10)，转盘(10)的端面上每隔30°设有一个用于安装质量块的配重螺纹孔(11)，用于安装质量块，实现对整个转轴系统的质量平衡操作；
所述振动传感器组包括相互垂直安装的竖直径向振动传感器(15)、水平径向振动传感器(16)以及水平轴向振动传感器(17)，所述竖直径向振动传感器(15)垂直安装在轴承座上盖(7-1)顶端外圆面的中部，水平径向振动传感器(16)垂直安装在轴承座下盖(7-3)的径向竖直平面上，水平轴向振动传感器(17)垂直安装在顺应转轴方向的轴承座下盖(7-3)的轴向竖直平面上。
2. 根据权利要求1所述的滚动轴承组合故障模拟实验台，其特征在于：所述转轴(8)上设置有轴承定位螺纹孔(9)，故障模拟轴承(5)与转轴(8)为间隙配合，故障模拟轴承内圈(5-1)的一侧焊接有套装在转轴上的套筒(5-2)，套筒上对应转轴上轴承定位螺纹孔(9)的位置设置有轴承固定螺纹孔(5-3)，故障模拟轴承(5)通过穿接在轴承固定螺纹孔(5-3)与轴承定位螺纹孔(9)中的内圈固定螺钉(14)定位。
3. 根据权利要求2所述的滚动轴承组合故障模拟实验台，其特征在于：所述上下剖分式轴承座(7)包括通过上盖夹紧螺钉(7-2)连接的轴承座下盖(7-3)和轴承座上盖(7-1)，轴承座下盖(7-3)配装在底座(1)的滑轨(12)上；所述底座上滑轨的外侧设置有轴承座定位螺纹孔(13)，轴承座下盖(7-3)通过轴承座固定螺栓(6)与轴承座定位螺纹孔(13)配合固定在底座上。
4. 一种利用如权利要求1至3任一项所述的滚动轴承组合故障模拟实验台进行轴承组合故障模拟的方法，其特征在于，
①、所述滚动轴承组合故障的模拟方法按以下步骤进行：
a.在转轴两端各安装一组故障模拟轴承(5)，且两组故障模拟轴承的故障设置和排列顺序相同；
b.将两个上下剖分式轴承座(7)沿滑轨(12)轴向移动至两组故障模拟轴承中所需要测试的故障模拟轴承(5)上，通过轴承座固定螺栓(6)将上下剖分式轴承座(7)固定在底座(1)上两排等距的轴承座定位螺纹孔(13)上；
c.通过拧紧轴承座上盖(7-1)的上盖夹紧螺钉(7-2)夹紧和固定对应故障模拟轴承的外圈；
d.启动驱动电机，通过振动传感器组即可测得故障模拟轴承的振动信号，完成对轴承组合故障的模拟；
②、实现对不同种类滚动轴承进行组合故障模拟的方法为：
a.拆除联轴器(3)的紧固螺栓-螺母(4)和上下剖分式轴承座(7)上的上盖夹紧螺钉(7-2)，将转轴-轴承机构整个取下；
b.然后拧下套筒(5-2)上的内圈固定螺钉(14)，将原来转轴(8)上的两组故障模拟轴承(5)卸下；
c.换上不同种类、相同故障设置的故障模拟轴承，从而实现对故障模拟轴承(5)的拆卸和更换；
③、对轴承故障进行判别：
将正常的滚动轴承样本振动信号和传感器所采取得到的故障振动拾取信号进行hermitain小波变换，并获取滚动轴承无故障时的时间-小波能量谱熵参考值r和对应的故障时间-小波能量谱熵值f；
a.按式一计算无故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r、外圈单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r1、滚动体单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r2，以及内圈单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r3，其中，r>r1>r2>r3：
式中f为时间-小波能量谱熵；cj为第j列振动信号在整个振动信号样本中的能量占比系数；epj为位置参数为p的情况下第j列振动信号的时间-小波能量谱；e为整个振动信号样本的时间-小波能量谱，wxj(m,p)为第j列振动信号的hermitian小波变换结果，m为尺度参数，p为位置参数；ζ(t)为hermitian小波变换式；ζ*(t)为ζ(t)的共轭；xj(t)为第j列振动信号。
b.计算故障振动拾取信号的时间-小波能量谱熵值f，计算方法同式一；
c.将f与参考值r、r1、r2、r3进行对比，根据f所处的不同区间判定轴承具体所处的故障类别,对应的判据如下：
1)、若故障振动信号的时间-小波能量谱熵值f≥r，则判定轴承无故障；
2)、若r1≤f＜r，则判定轴承为外圈故障；
3)、若r2≤f＜r1，则判定轴承为滚动体故障；
4)、若r3≤f＜r2，则判定轴承为内圈故障；
5)、若(r1 r2-r)≤f＜r3，则判定轴承为外圈与滚动体复合故障；
6)、若(r1 r3-r)≤f＜(r1 r2-r)，则判定轴承为外圈与内圈复合故障；
7)、若(r2 r3-r)≤f＜(r1 r3-r)，则判定轴承为内圈与滚动体复合故障；
8)、若(r1 r2 r3-2r)≤f＜(r2 r3-r)，则判定轴承为内圈、外圈、滚动体复合故障；
9)、若f＜(r1 r2 r3-2r)，则判定轴承处于内圈、外圈、滚动体复合故障，且保持架有所松动或出现故障。以上修改，未超范围。”
驳回决定具体指出：1.权利要求1要求保护一种滚动轴承组合故障模拟实验台，对比文件1公开了一种滚动轴承组合故障的诊断装置，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）用于夹紧故障模拟轴承外圈的轴承座为上下剖分式、通过滑轨固定在底座上，每组轴承组包含八个不同故障状态的故障模拟轴承，两个上下剖分式轴承座可根据需要各与两组轴承组中的其中一个故障模拟轴承进行配合，从而实现对转轴-轴承机构的支撑和对轴承进行不同组合故障的模拟；（2）信号测取机构包括设置在轴承座上的传感器组，所述振动传感器组包括相互垂直安装的竖直径向振动传感器、水平径向振动传感器以及水平轴向振动传感器，所述竖直径向振动传感器垂直安装在轴承座上盖顶端外圆面的中部，水平径向振动传感器垂直安装在轴承座下盖的径向竖直平面上，水平轴向振动传感器垂直安装在顺应转轴方向的轴承座下盖的轴向竖直平面上；（3）转盘的端面上每隔30°设有一个用于安装质量块的配重螺纹孔。其中，区别技术特征（1）的部分技术特征被对比文件2公开，部分技术特征为本领域常规的技术手段；区别技术特征（2）是本领域技术人员在对比文件1的基础上结合常规技术手段容易得到的；区别技术特征（3）是本领域技术人员在对比文件1的基础上结合常规技术手段（参见对比文件5-7）容易得到的。因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2.从属权利要求2-3的附加技术特征或者被对比文件1公开，或者被对比文件2公开，或者为本领域公知常识，因此也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。3.权利要求4要求保护一种如权利要求1至3任一项所述的滚动轴承组合故障模拟实验台进行轴承组合故障模拟的方法，如权利要求1至3任一项所述的滚动轴承组合故障模拟试验台已被对比文件1结合对比文件2和公知常识公开，权利要求4相对于对比文件1还具有如下区别技术特征：（1）测试步骤；（2）采用时间-小波能量谱熵方法分析振动信号；小波选用hermitian小波；（3）判段标准。其中，区别技术特征（1）的部分技术特征被对比文件2公开，部分技术特征为本领域技术人员的常规选择；区别技术特征（2）的部分技术特征被对比文件3公开，部分技术特征为本领域技术人员的公知常识（参见对比文件4）；区别技术特征（3）为本领域常规的技术手段。因此，权利要求4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年05月09日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件，陈述意见认为：（1）对比文件1中的实验台所采用的两个轴承中一个为正常轴承，另一个为复合故障轴承，而本申请的轴承均为故障模拟轴承，故障模拟轴承的灵活性强，可实现对轴承不同组合故障的模拟，而对比文件1仅模拟了轴承内圈裂纹和外圈裂纹复合故障，所能模拟的情况远远比本申请少。（2）检测对象不同导致试验台结构不同，对比文件2中的齿轮是需要相互配合才能够进行传动的结构，本申请的滚动轴承是与转轴相连实现内圈转动，并不需要两两配合，与齿轮完全不同的，从而无法从对比文件2获得启示。其次，对比文件2中第一第二转轴上各设有至少两个故障模拟齿轮，本申请相对于对比文件2来说省去了第二转轴，简化结构。另外虽然对比文件2中公开了轴承座，但是其与本申请中的轴承座的结构和作用不同，本申请中的轴承座通过滑轨设置在底座上，可沿滑轨轴向移动，且通过轴承固定螺栓和轴承定位螺纹孔配合固定在底座上。在本申请中的作用是夹紧固定故障模拟轴承的外圈，而对比文件2中仅用于将转轴安装在轴承座内。（3）对比文件1仅采集滚动轴承单通道振动故障信号。本申请将三轴振动信号作为滚动轴承的故障特征信号，提取三维信号来全面反映轴承的运动状况，可用于测试各种轴承。对比文件1中指出在机械装置中设置多个传感器采集多通道信号并不现实，可见设置传感器组并不是容易的事，虽然将三轴振动信号作为滚动轴承的故障特征信号是本领域的常规手段，但如何对传感器组进行设置才是本申请所要解决的技术问题。本申请的安装位置，能保证可准确提取三个方向的运动信号，而且设置两个径向振动传感器，当轴承座竖直方向刚度大于水平方向刚度，竖直方向振动较小，测量反映的轴承故障折算程度也小，相比采用单一方向设置传感器，准确度更高，数据更加可靠。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年05月22日依法受理了该复审请求，并将其转送至原专利实质审查部门进行前置审查。
原专利实质审查部门在前置审查意见书中坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年05月24日向复审请求人发出复审通知书，指出：1.权利要求1要求保护一种滚动轴承组合故障模拟实验台，对比文件1公开了一种滚动轴承复合故障的诊断试验台，权利要求1与对比文件1的区别在于：（1）轴承座为上下剖分式，并通过滑轨固定在底座上；转轴上共设置有两组轴承组，分别安装在转轴的两端，每组轴承组包含八个不同故障状态的故障模拟轴承，两个上下剖分式轴承座可根据需要各与两组轴承组中的其中一个故障模拟轴承进行配合，从而实现对转轴-轴承机构的支撑和对轴承进行不同组合故障的模拟；（2）信号测取机构包括设置在轴承座上的振动传感器组，振动传感器组包括相互垂直安装的竖直径向振动传感器、水平径向振动传感器以及水平轴向振动传感器，竖直径向振动传感器垂直安装在轴承座上盖顶端外圆面的中部，水平径向振动传感器垂直安装在轴承座下盖的径向竖直平面上，水平轴向振动传感器垂直安装在顺应转轴方向的轴承座下盖的轴向竖直平面上；（3）转盘设于转轴的中部，转盘的端面上每隔30°设有一个用于安装质量块的配重螺纹孔。其中，区别技术特征（1）的部分技术特征被对比文件2公开，部分技术特征为本领域的常规设置；区别技术特征（2）的部分技术特征被对比文件2公开，部分技术特征为本领域的常规设置；区别技术特征（3）是本领域技术人员在对比文件1的基础上结合本领域的常规设置容易得到的。因此，权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。2.从属权利要求2-3的附加技术特征或者被对比文件2公开，或者为本领域公知常识，因此也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见陈述，合议组进行了针对性回应。
复审请求人于2019年07月04日提交了意见陈述书，未修改申请文件。复审请求人陈述意见认为：1.权利要求4要求保护的技术方案与对比文件1公开的技术方案相比，其区别技术特征还至少包括：（1）本申请中的滚动轴承组合故障模拟实验台进行轴承组合故障模拟的具体方法不同；（2）本申请中公开了对轴承故障进行判别的方法，并给出了判别故障的标准。基于上述区别，权利要求4实际解决的技术问题至少包括：如何进行故障模拟和如何判断故障类别。权利要求4能达到的技术效果至少包括实现了对不同种类滚动轴承的不同组合故障的模拟实验，并提供了准确的故障判别方法以及标准。2.本申请公开了一种滚动轴承组合故障模拟实验台进行轴承故障模拟的方法，其中分别公开了两组故障模拟轴承的故障设置和排序相同的故障模拟方法以及实现不同种类滚动轴承进行组合故障模拟的方法。而对比文件1仅公开了一种基于改进谐波小波包分解的滚动轴承复合故障特征分离方法，其主要解决的技术问题是如何克服传统谐波小波包分解后子带个数和带宽范围受二进方式划分的缺陷，解决了轴承复合故障信号中，各个单点故障特征彼此交错、叠加导致复合故障难以诊断的问题，而并没有提到相应的故障模拟方法。对比文件2公开的实现不同齿轮故障的模拟方法，其中的两根转轴上的是不同故障的故障模拟齿轮实现啮合，用于模拟一对啮合齿轮的不同组合性故障，并进一步公开了实现不同种类或型号齿轮的更换方法，而本申请中，首先是将两组故障模拟轴承的排列顺序相同设置，且两组故障模拟轴承的故障也是相同的，再进一步公开了实现不同种类滚动轴承进行组合故障模拟的方法。其中首先设置相同的故障模拟轴承和相同排列方式，是为了与后面的不同种类故障轴承进行对比，并更进一步地为后续的类型判别提供基础，在该基础上，能有效判别故障轴承的类型，而对比文件2中则是均采用不同种类或型号的齿轮，以模拟一对啮合齿轮的不同组合性故障，而且在该过程中，需保证两转轴上只有一对齿轮进行啮合，相比之下，对比文件2中的方法在操作时更为繁琐，本申请所提供的方法是结合相同故障和不同故障的轴承的结果来进行判断，通过简单比对即可得到故障类型，简化了模拟故障的方法，同时还进一步简化了轴承故障类型判断的步骤。3.对比文件2中的待测对象为齿轮，本申请的待测对象为轴承，如何安装轴承、轴承如何进行排列和设置、如何有效通过故障轴承来进行模拟故障，均是需要付出创造性努力才能得到的，并非是简单的调整，也并非是本领域技术人员的常规选择。即便本领域技术人员将对比文件2中的齿轮替换为轴承，也仅仅能想到将两个轴换成一个轴，具体地如何设置轴承等问题对比文件2根本无法提供任何技术启示。4.更为重要的，本申请中公开了对轴承故障的判别方法，而对比文件2中完全没有提到。对比文件3中，首先介绍了时间-小波能量谱熵，并具体说明了不同故障轴承的信号中所包含的冲击振动成分不同，能量谱在时间轴上的分布情况不同，熵值大小有所区别，并进一步进行了故障模拟实验，对实验得到的振动信号进行了具体分析，经过验证后得出时间-小波能量谱在时间轴上分布变化要比小波能量谱在各个尺度上的分布变化更为明显的结论。对比文件3中没有公开对故障类型进行判断的方法，而本申请中公开了将时间-小波能量谱熵与参考值进行对比，根据谱熵的大小判定轴承具体所处的故障类别，并给出了详细判别条件，本领域技术人员可以直接参考这一判别方式直接对轴承类型进行判断，判别方法简单，在判断过程中不容易出现错误，增强了该方法的准确性，弥补了现有技术中不存在判别故障类型方法的缺陷。本申请中所提出的判别类型的方法并非本领域技术人员的常规技术手段，是复审请求人根据无数次实验而得到的最佳技术方案，付出了创造性劳动。
复审请求人于2019年08月26日提交了权利要求书的全文修改替换页，具体修改涉及：将权利要求1-3的技术特征加入到权利要求4中，删除权利要求1-3，并对权利要求的序号进行适应性修改，修改后的权利要求书如下：
“1. 一种滚动轴承组合故障模拟实验台进行轴承组合故障模拟的方法，其特征在于：
所述滚动轴承组合故障模拟实验台包括转轴-轴承机构、用于支撑并定位转轴-轴承机构的支撑机构、用于驱动转轴旋转的驱动机构以及用于测量轴承振动信号的信号测取机构；所述转轴-轴承机构包括转轴(8)和套装在转轴上的故障模拟轴承(5)；所述支撑机构包括底座(1)和通过滑轨(12)设置在底座上用于夹紧故障模拟轴承外圈的一对上下剖分式轴承座(7)，所述转轴穿接在上下剖分式轴承座(7)中；所述驱动机构包括设置在底座(1)一端的驱动电机(2)，驱动电机经联轴器(3)连接转轴的一端；所述信号测取机构包括设置在上下剖分式轴承座(7)上用于对故障模拟轴承(5)的振动信号进行测取的振动传感器组；
所述转轴上共设置有两组轴承组，分别安装在转轴的两端，每组轴承组包含八个不同故障状态的故障模拟轴承(5)，两个上下剖分式轴承座(7)可根据需要各与两组轴承组中的其中一个故障模拟轴承(5)进行配合，从而实现对转轴-轴承机构的支撑和对轴承进行不同组合故障的模拟；
所述转轴的中部设置有用于调节质量平衡的转盘(10)，转盘(10)的端面上每隔30°设有一个用于安装质量块的配重螺纹孔(11)，用于安装质量块，实现对整个转轴系统的质量平衡操作；
所述振动传感器组包括相互垂直安装的竖直径向振动传感器(15)、水平径向振动传感器(16)以及水平轴向振动传感器(17)，所述竖直径向振动传感器(15)垂直安装在轴承座上盖(7-1)顶端外圆面的中部，水平径向振动传感器(16)垂直安装在轴承座下盖(7-3)的径向竖直平面上，水平轴向振动传感器(17)垂直安装在顺应转轴方向的轴承座下盖(7-3)的轴向竖直平面上；
所述转轴(8)上设置有轴承定位螺纹孔(9)，故障模拟轴承(5)与转轴(8)为间隙配合，故障模拟轴承内圈(5-1)的一侧焊接有套装在转轴上的套筒(5-2)，套筒上对应转轴上轴承定位螺纹孔(9)的位置设置有轴承固定螺纹孔(5-3)，故障模拟轴承(5)通过穿接在轴承固定螺纹孔(5-3)与轴承定位螺纹孔(9)中的内圈固定螺钉(14)定位；
所述上下剖分式轴承座(7)包括通过上盖夹紧螺钉(7-2)连接的轴承座下盖(7-3)和轴承座上盖(7-1)，轴承座下盖(7-3)配装在底座(1)的滑轨(12)上；所述底座上滑轨的外侧设置有轴承座定位螺纹孔(13)，轴承座下盖(7-3)通过轴承座固定螺栓(6)与轴承座定位螺纹孔(13)配合固定在底座上；
①、所述滚动轴承组合故障的模拟方法按以下步骤进行：
a.在转轴两端各安装一组故障模拟轴承(5)，且两组故障模拟轴承的故障设置和排列顺序相同；
b.将两个上下剖分式轴承座(7)沿滑轨(12)轴向移动至两组故障模拟轴承中所需要测试的故障模拟轴承(5)上，通过轴承座固定螺栓(6)将上下剖分式轴承座(7)固定在底座(1)上两排等距的轴承座定位螺纹孔(13)上；
c.通过拧紧轴承座上盖(7-1)的上盖夹紧螺钉(7-2)夹紧和固定对应故障模拟轴承的外圈；
d.启动驱动电机，通过振动传感器组即可测得故障模拟轴承的振动信号，完成对轴承组合故障的模拟；
②、实现对不同种类滚动轴承进行组合故障模拟的方法为：
a.拆除联轴器(3)的紧固螺栓-螺母(4)和上下剖分式轴承座(7)上的上盖夹紧螺钉(7-2)，将转轴-轴承机构整个取下；
b.然后拧下套筒(5-2)上的内圈固定螺钉(14)，将原来转轴(8)上的两组故障模拟轴承(5)卸下；
c.换上不同种类、相同故障设置的故障模拟轴承，从而实现对故障模拟轴承(5)的拆卸和更换；
③、对轴承故障进行判别：
a.按式一计算无故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r、外圈单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r1、滚动体单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r2，以及内圈单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r3，其中，r＞r1＞r2＞r3：
式中f为时间-小波能量谱熵；cj为第j列振动信号在整个振动信号样本中的能量占比系数；epj为位置参数为p的情况下第j列振动信号的时间-小波能量谱；e为整个振动信号样本的时间-小波能量谱，wxj(m，p)为第j列振动信号的hermitian小波变换果，m为尺度参数，p为位置参数；ζ(t)为hermitian小波变换式；ζ*(t)为ζ(t)的共轭；xj(t)为第j列振动信号；
b.计算故障振动拾取信号的时间-小波能量谱熵值f，计算方法同式一；
c.将f与参考值r、r1、r2、r3进行对比，根据f所处的不同区间判定轴承具体所处的故障类别，对应的判据如下：
1)、若故障振动信号的时间-小波能量谱熵值f≥r，则判定轴承无故障；
2)、若r1r1≤f＜r，则判定轴承为外圈故障；
3)、若r2≤f＜r1，则判定轴承为滚动体故障；
4)、若r3≤f＜r2，则判定轴承为内圈故障；
5)、若(r1 r2-r)≤f＜r3，则判定轴承为外圈与滚动体复合故障；
6)、若(r1 r3-r)≤f＜(r1 r2-r)，则判定轴承为外圈与内圈复合故障；
7)、若(r2 r3-r)≤f＜(r1 r3-r)，则判定轴承为内圈与滚动体复合故障；
8)、若(r1 r2 r3-2r)≤f＜(r2 r3-r)，则判定轴承为内圈、外圈、滚动体复合故障；
9)、若f＜(r1 r2 r3-2r)，则判定轴承处于内圈、外圈、滚动体复合故障，且保持架有所松动或出现故障”。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查文本的认定
复审请求人于2019年08月26日提交了权利要求书的全文修改替换页，经审查，其修改符合专利法第33条的规定。本复审请求审查决定所针对的审查文本为：申请日2015年04月09日提交的说明书摘要、说明书第1-9页、摘要附图、说明书附图第1-2页；2019年08月26日提交的权利要求第1项。
2、关于专利法第22条第3款 专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。 如果权利要求请求保护的技术方案与最接近现有技术相比具有区别技术特征，并且从现有的对比文件不能得出包含该区别技术特征的技术方案，也没有证据表明该区别技术特征是本领域的公知常识，并且该区别技术特征给该权利要求请求保护的技术方案带来了有益的技术效果，则该权利要求具备创造性。 具体到本案： 权利要求1要求保护一种滚动轴承组合故障模拟实验台进行轴承组合故障模拟的方法，对比文件1公开了一种滚动轴承复合故障的诊断试验台（相当于滚动轴承组合故障模拟实验台），并具体公开了如下内容（参见第1、5节，图8）：三相异步电动机通过挠性联轴器与装有转盘（本领域技术人员可以确定转盘的作用是用于调节质量平衡）的转轴连接，两个轴承一个为正常轴承，一个为复合故障轴承（转轴和轴承共同相当于转轴-轴承机构，驱动电机相当于用于驱动转轴旋转的驱动机构，即公开了转轴-轴承机构包括转轴和套装在转轴上的故障模拟轴承，驱动电机经联轴器连接转轴的一端）；试验中，采集轴承内、外圈裂纹复合故障的单通道振动信号，由此可以确定，必然包括用于测量振动的传感器；由图8可以确定，试验台还包括底座和设置在底座上用于夹紧故障轴承外圈的轴承座（底座和轴承座共同相当于用于支撑并定位转轴-轴承机构的支撑机构），转轴穿接在轴承座中，驱动电机设置在底座一端。
权利要求1要求保护的技术方案与对比文件1公开的技术方案相比，区别技术特征在于：
（1）轴承座为上下剖分式，并通过滑轨固定在底座上；转轴上共设置有两组轴承组，分别安装在转轴的两端，每组轴承组包含八个不同故障状态的故障模拟轴承，两个上下剖分式轴承座可根据需要各与两组轴承组中的其中一个故障模拟轴承进行配合，从而实现对转轴-轴承机构的支撑和对轴承进行不同组合故障的模拟；转轴上设置有轴承定位螺纹孔，故障模拟轴承与转轴为间隙配合，故障模拟轴承内圈的一侧焊接有套装在转轴上的套筒，套筒上对应转轴上轴承定位螺纹孔的位置设置有轴承固定螺纹孔，故障模拟轴承通过穿接在轴承固定螺纹孔与轴承定位螺纹孔中的内圈固定螺钉定位；上下剖分式轴承座包括通过上盖夹紧螺钉连接的轴承座下盖和轴承座上盖，轴承座下盖配装在底座的滑轨上；底座上滑轨的外侧设置有轴承座定位螺纹孔，轴承座下盖通过轴承座固定螺栓与轴承座定位螺纹孔配合固定在底座上；
（2）信号测取机构包括设置在轴承座上的振动传感器组，振动传感器组包括相互垂直安装的竖直径向振动传感器、水平径向振动传感器以及水平轴向振动传感器，竖直径向振动传感器垂直安装在轴承座上盖顶端外圆面的中部，水平径向振动传感器垂直安装在轴承座下盖的径向竖直平面上，水平轴向振动传感器垂直安装在顺应转轴方向的轴承座下盖的轴向竖直平面上；
（3）转盘设于转轴的中部，转盘的端面上每隔30°设有一个用于安装质量块的配重螺纹孔；
（4）①、所述滚动轴承组合故障的模拟方法按以下步骤进行：
a.在转轴两端各安装一组故障模拟轴承，且两组故障模拟轴承的故障设置和排列顺序相同；
b.将两个上下剖分式轴承座沿滑轨轴向移动至两组故障模拟轴承中所需要测试的故障模拟轴承上，通过轴承座固定螺栓将上下剖分式轴承座固定在底座上两排等距的轴承座定位螺纹孔上；
c.通过拧紧轴承座上盖的上盖夹紧螺钉夹紧和固定对应故障模拟轴承的外圈；
d.启动驱动电机，通过振动传感器组即可测得故障模拟轴承的振动信号，完成对轴承组合故障的模拟；
②、实现对不同种类滚动轴承进行组合故障模拟的方法为：
a.拆除联轴器的紧固螺栓-螺母和上下剖分式轴承座上的上盖夹紧螺钉，将转轴-轴承机构整个取下；
b.然后拧下套筒上的内圈固定螺钉，将原来转轴上的两组故障模拟轴承卸下；
c.换上不同种类、相同故障设置的故障模拟轴承，从而实现对故障模拟轴承的拆卸和更换；
③、对轴承故障进行判别：
a.按式一计算无故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r、外圈单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r1、滚动体单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r2，以及内圈单一故障轴承的时间-小波能量谱熵参考值r3，其中，r＞r1＞r2＞r3：
式中f为时间-小波能量谱熵；cj为第j列振动信号在整个振动信号样本中的能量占比系数；epj为位置参数为p的情况下第j列振动信号的时间-小波能量谱；e为整个振动信号样本的时间-小波能量谱，wxj(m，p)为第j列振动信号的hermitian小波变换果，m为尺度参数，p为位置参数；ζ(t)为hermitian小波变换式；ζ*(t)为ζ(t)的共轭；xj(t)为第j列振动信号；
b.计算故障振动拾取信号的时间-小波能量谱熵值f，计算方法同式一；
c.将f与参考值r、r1、r2、r3进行对比，根据f所处的不同区间判定轴承具体所处的故障类别，对应的判据如下：
1)、若故障振动信号的时间-小波能量谱熵值f≥r，则判定轴承无故障；
2)、若r1≤f＜r，则判定轴承为外圈故障；
3)、若r2≤f＜r1，则判定轴承为滚动体故障；
4)、若r3≤f＜r2，则判定轴承为内圈故障；
5)、若(r1 r2-r)≤f＜r3，则判定轴承为外圈与滚动体复合故障；
6)、若(r1 r3-r)≤f＜(r1 r2-r)，则判定轴承为外圈与内圈复合故障；
7)、若(r2 r3-r)≤f＜(r1 r3-r)，则判定轴承为内圈与滚动体复合故障；
8)、若(r1 r2 r3-2r)≤f＜(r2 r3-r)，则判定轴承为内圈、外圈、滚动体复合故障；
9)、若f＜(r1 r2 r3-2r)，则判定轴承处于内圈、外圈、滚动体复合故障，且保持架有所松动或出现故障。
基于上述区别技术特征可以确定，权利要求1相对于对比文件1实际解决的技术问题是：（1）如何对不同组合的故障轴承进行测试，并方便轴承的更换；（2）如何采集故障轴承的振动信号；（3）如何实现转轴系统的平衡；（4）如何对轴承故障类型进行判别。
对于区别技术特征（1）：对比文件2公开了一种模拟齿轮组合故障的实验台，并具体公开了如下内容（参见说明书第[0017]-[0037]段，附图1-4）：包括底座10上转动设置的第一转轴11、第二转轴12，第一、第二转轴11、12上各设有七个故障模拟齿轮20，每一个故障模拟齿轮20可以通过卸除及安装固定螺钉调整其在转轴上的轴向位置，并保证始终只有一对故障模拟齿轮20啮合，实现对第一、第二转轴11、12上的任意两个故障模拟齿轮20进行啮合，从而模拟多种组合故障情况。上述内容在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，均是通过设置多个故障测试对象以进行不同组合的测试，虽然对比文件2公开的测试对象是齿轮而对比文件1公开的测试对象是滚动轴承，但是二者都是套装在转轴上的旋转机械，二者故障诊断的方法是类似的，本领域技术人员容易想到从对比文件2中借鉴实现测试对象的不同组合的方式，因此在对比文件1公开了对1个正常轴承和1个复合故障轴承进行测试的基础上，本领域技术人员可以从对比文件2中获得启示，容易想到增加对比文件1中可以组合的故障轴承的数量和故障类型，进而在转轴上设置两组故障轴承组，分别安装在转轴的两端，每组轴承组包含多个故障模拟轴承，实现对轴承进行不同组合故障的模拟，该情况下，由于轴承座需要与不同位置的轴承进行配合，本领域技术人员容易想到将轴承座设置为可移动的，进一步地，每组故障模拟轴承为八个，轴承座通过滑轨实现沿转轴水平方向的移动是本领域技术人员的常规设置。同时，对比文件2还公开了（参见说明书第[0023]-[0024]、[0032]段）：第一转轴安装在第一轴承座14上，第二转轴12安装在第二轴承座15上，第一、第二轴承座14、15均为上下剖分式的，上盖（相当于轴承座上盖）与轴承底座（相当于轴承座下盖）之间通过螺栓（相当夹紧元件）进行连接；底座10上设有两排用于安装第二轴承座15的安装孔16（相当于轴承座下盖通过轴承座固定元件与轴承座定位孔配合固定在底座上）；上盖卸下后，可将整个转轴卸下，并对轴承及转轴上的故障模拟齿轮20进行拆卸，这样便可实现对故障模拟齿轮20类别进行更换。上述内容在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，均是方便测试对象的更换，在此基础上，本领域技术人员容易想到通过上下剖分式的轴承座与两组轴承组中的其中一个故障模拟轴承进行配合，并通过定位孔配合固定在底座上，进一步地，轴承座固定元件为螺栓，定位孔为螺纹孔，是本领域的常规选择；当轴承座通过滑轨实现沿转轴水平方向的移动时，轴承座下盖配装在底座的滑轨上，滑轨的外侧设置定位螺纹孔，是本领域技术人员的常规设置。另外，对比文件2公开了（参见说明书第[0019]段）：第一、第二转轴11、12的轴身上设有多个沿轴向均匀间隔布置的螺纹孔18，故障模拟齿轮20的中心孔边缘设有轴向凸缘21（相当于套筒），轴向凸缘21上设有贯穿该凸缘的径向螺纹孔22，故障模拟齿轮20与各自所在转轴通过螺纹孔内设置螺钉实现轴向固定。可见，对比文件2给出了通过套筒实现测试对象在转轴上轴向固定的启示，在此基础上，本领域技术人员容易想到在对比文件1中与转轴固定的轴承内圈上设置套筒，进一步地，将套筒通过焊接方式固定在轴承的内圈的一侧，将轴承与转轴设置为间隙配合以方便更换均是本领域的常规设置。
对于区别技术特征（2）：对比文件2公开了（参见说明书第[0023]段）：传感器设置在第一、第二轴承座14、15上，第一、第二轴承座14、15上各设有两个径向振动加速度传感器31和一个轴向振动加速度传感器32（两个径向加速度传感器和一个轴向加速度传感器共同相当于传感器组），两个径向加速度传感器31的探测方向相互垂直；由附图1可以确定，其中一个径向传感器31安装在轴承座上盖顶端外圆面的中部。且上述内容在对比文件2中所起的作用与其在本申请中所起的作用相同，均是采集三维振动信号。进一步地，两个径向振动传感器分别设置为水平径向和竖直径向，竖直径向振动传感器垂直安装在轴承座上盖中部，水平径向振动传感器垂直安装在轴承座下盖的径向竖直平面上，水平轴向振动传感器垂直安装在顺应转轴方向的轴承座下盖的轴向竖直平面上均是本领域的常规设置。
对于区别技术特征（3）：对比文件1公开了在转轴上放置转盘，本领域技术人员可以确定其作用为调节平衡；而将转盘设置在转轴的中部，并在转盘上沿着圆周设置孔用于安装配重质量块均是本领域常规的技术手段，具体地，每间隔30°设置螺纹孔是本领域技术人员的常规设置。
对于区别技术特征（4），驳回决定/前置审查意见中认为：对比文件2公开了实现不同齿轮故障的模拟方法，并公开了安装待测对象、选择需要组合的待测对象、整体更换待测对象的步骤，具体的由于待测对象为轴承而非齿轮所做的相应调整是本领域技术人员的常规选择。对比文件3给出了采用时间-小波能量谱熵的方法来处理滚动轴承组合故障的振动信号的启示，并给出了具体的计算公式，只是其中所选择的小波基函数为Morlet小波，而非Hermitian小波，但是本领域技术人员知道采用Morlet小波或Hermitian小波分析振动信号以及两种小波信号的公式都是本领域的公知常识。而具体的根据计算结果中的熵值和标准值来确定具体为何种故障，本领域技术人员根据所作试验时轴承的故障状态及测得信号的对应关系来区分和确定，此为本领域常规的技术手段。
合议组经查认为：首先，区别技术特征（4）中，步骤①对两组相同的故障和相同排列方式的滚动轴承组合故障的模拟，是为了与步骤②对不同种类相同故障的滚动轴承进行组合故障的模拟进行对比，上述特定的组合故障模拟步骤是为了后续的步骤③对轴承故障判别提供基础，从而能够简单、准确地判别轴承组合故障的类型，上述技术特征之间是存在相互联系的，在创造性评述中，应该进行整体考量。其次，对比文件2公开了模拟齿轮的不同组合故障的方法，但未公开如何对故障类型进行判别。在对比文件2的启示下，本领域技术人员能够想到对滚动轴承的组合故障进行模拟，但不容易想到区别技术特征（4）中特定的组合故障模拟步骤，更不会想到对轴承故障类型进行判别。对比文件3公开了基于能量谱熵对单一轴承故障进行判断，但并没有公开对轴承的组合故障进行模拟的步骤，更没有公开区别技术特征（4）中的具体判据。对比文件4公开了基于Hermitian小波的时间-小波能量谱对单一轴承故障进行判断，其也没有公开对轴承的组合故障进行模拟及区别技术特征（4）中的具体判据。另外，对比文件5-7给出了在转盘上沿着圆周设置孔用于安装配重质量块的启示，也未公开区别技术特征（4）。再次，并没有证据表明根据能量谱熵值与参考值r、r1、r2、r3及上述参考值的不同算术组合进行对比从而判断轴承组合故障类型是本领域的公知常识。综上，区别技术特征（4）既没有被对比文件1-7公开，也没有给出任何技术启示，目前也没有证据表明其为本领域技术人员的公知常识，并且所述区别技术特征（4）能够使得本申请的轴承故障模拟方法具有能够简单、准确地判别轴承组合故障的类型的有益技术效果。
因此，本领域技术人员在对比文件1的基础上结合对比文件2和对比文件3以及本领域公知常识，无法显而易见地得出权利要求1要求保护的技术方案，权利要求1具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第22条第3款规定的创造性。 根据上述事实和理由，本案合议组依法作出以下决定。 三、决定 撤销国家知识产权局于2018年01月31日对本申请作出的驳回决定，由国家知识产权局原专利实质审查部门在本复审请求审查决定所认定文本的基础上对本申请继续进行审查。 如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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