电梯层门锁专利信息分析与应用

黄海洋，汪丽群，陈玉麒，邵 通

(苏州市职业大学 机电工程学院，江苏 苏州 215104)

目前，我国已成为全球最大的电梯生产国和消费国[1]，但由于我国电梯行业起步较晚，与国外知名的跨国电梯企业相比，我国电梯企业的研发实力仍然较弱，国外的电梯行业巨头在电梯市场中仍占据着垄断地位。

专利数量与专利质量是反映企业研发实力的一种重要表现形式，专利文献中包含了全世界每年90%以上的发明成果，且记载了本领域的最新科技成果和技术进化轨迹，充分利用专利信息是企业增强创新能力，实现创新引领发展的有效途径之一。目前，针对电梯行业的专利分析研究[2-3]还十分稀缺，仅仅是针对电梯专利申请量的整体分析，未涉及电梯具体零部件的专利分析，对电梯企业研发生产的指导作用针对性不强。本研究以层门锁为例，探讨利用专利信息进行专利分析[4-5]和技术预测的方法。

1 专利检索

据统计，电梯使用中80%的故障与门系统有关，而门锁是门系统中的关键部件之一。目前，常用的层门锁结构如图1所示，其工作原理如下：当电梯轿厢运行或未处于平层位置时，层门关闭，层门锁中的动锁钩在闭锁弹簧的作用下与定锁钩啮合锁定，并且检测到触点中的动、定触点接触，使安全回路闭合；当层门需要开启时，门机中的门刀夹持、拨动锁轮，使动锁钩与定锁钩脱离啮合，门刀带动锁轮使层门打开。在紧急情况下，也可通过三角钥匙转动开门锁，并拨动动锁钩实现开锁。

本文的专利数据来源于国家知识产权局专利数据库，检索时间2018年11月12日，检索范围在中国申请和授权的专利。专利检索采用了关键词[4-5]结合IPC分类号的方式，关键词包含层门锁、厅门锁、电梯门锁，IPC分类号包含“B66B13”和“B66B5”。检索对象限定为专利名称、摘要、权利要求。经过初步检索，共得到专利401件，去重清洗后，最终得到专利347件。其中，发明申请量为127件，占专利申请总量的36.6%，实用新型申请量为220件，占专利申请总量的63.4%。

2 专利分析

图1 层门锁结构图

专利分析是实现专利情报挖掘和专利信息增值的关键步骤，根据分析目的、分析内容的不同，专利分析包含专利申请趋势分析、专利申请人分析、同族专利分析、专利引文分析、专利聚类分析等。本文对层门锁分别进行专利申请趋势分析、专利申请人分析和同族专利分析。

2.1 专利申请趋势分析

专利申请趋势分析是一种宏观分析方法，主要目的是通过对专利申请数量的分析，判断产品技术所处的发展阶段，为企业确定发展方向提供指导。

专利申请趋势分析如图2所示，根据层门锁的专利申请量变化趋势，层门锁技术的发展过程可分为三个阶段：

初始阶段(1988-2002年)，此阶段的专利申请量一直处于较低水平，但专利的等级较高，即发明专利所占的比例较高，表明层门锁技术开始出现，但技术的可靠性、实用性及社会认可度等还比较低，技术处于萌芽阶段，发展缓慢。

成长阶段(2003-2010年)，此阶段专利申请量快速增长，层门锁的性能得到了一定的改善，层门锁的商业价值和技术潜力逐渐被企业所关注，更多的层门锁技术得以发展和改进。此阶段是企业加大研发力度，快速进行专利布局的好时机，把握好该时机可为企业的产品研发提供更好的技术积累和专利保护。

成熟阶段(2011-2018年)，此阶段专利申请量急剧增长，但专利等级明显下降，即实用新型申请量明显多于发明，表明层门锁技术日趋完善，新申请专利更多聚焦对原有层门锁技术的改进，企业间的技术和产品竞争日益激烈，层门锁技术带来的利润也会大幅下降。因此，企业在持续改进原有技术的同时，更应关注未来技术的发展方向，并为技术系统的换代升级做好准备。

图2 专利申请趋势分析

2.2 专利申请人分析

专利申请人分析分为核心专利申请人分析和申请人所在地域分析。对上述两种专利申请人分析，可锁定该领域内具有技术优势的重点企业以及研发生产聚集地。层门锁技术的核心专利申请人分析和申请人地域分析如图3、图4所示。

图3 核心专利申请人分析

图4 申请人所在地域分析

由图3可知，上述12家企业是层门锁领域具备技术优势的企业，也是其竞争对手在进行技术研发和专利布局时应重点关注的企业。此外，在专利申请量最多的12家企业中，电梯整机及配件企业占据绝大部分，排名前四均为电梯企业，表明在层门锁领域，电梯企业具有先天的技术优势。同时，需要注意的是，除了国内品牌宏峰电梯配件的专利申请量较高(排名第2)外，国外品牌中的日立电梯、奥的斯电梯和三菱电梯专利申请量最多，三家电梯企业均为行业巨头，具备较强的研发实力，国内电梯企业与之相比，研发实力还有待加强。

由图4可知，在国内受理的专利申请中，按照申请人所在地域排名，浙江、江苏和广东的专利申请量明显高于其他省、市，表明上述三省是层门锁技术领域的产业集聚地，这与三省聚集着大量电梯企业的产业布局相吻合。

2.3 同族专利分析

同族专利是基于同一优先权文件，在不同国家或地区以及地区间专利组织多次申请、多次公布或批准的内容相同或基本相同的一组专利文献。通常同族专利越多，表明申请的国家或地区越多，发明的创造性越高。结合专利检索结果，阅读相关专利文件，按照同族专利数量进行排序，得到与层门锁最相关的同族专利信息，如表1所示。

表1 同族专利信息

表1中的专利可判定为层门锁领域的核心专利，企业在进行技术研发时应重点关注，对其进行重点关注的目的主要是借鉴作用，上述专利均为发明，发明具有等级高和实施方案不具体的特点，企业可在研发过程中充分借鉴上述发明所提供的设计思路，结合自身情况设计出更为优化的方案，从而提高研发效率；二是防止侵权，由于同族专利是在不同国家或地区均提交了专利，其保护范围较广，企业在产品研发前期应调整策略，以防在后期的产品生产、销售过程出现侵权风险。具体应对策略可分为两种：① 实施专利围剿策略，若目标专利无法绕开，可在目标专利外围布局新专利，通过对目标专利进行围堵，使自身具备获得交叉许可使用权的谈判筹码。② 实施专利规避策略，若目标专利可以绕开，则可通过专利规避设计提前绕开目标专利，从而避免侵权。其中，利用TRIZ理论解决专利规避的问题，在其他领域已经有了较多的成功案例[7-9]，其主要方法是通过功能模型分析对专利方案中的必要技术特征进行剪裁或替换，从而达到专利规避设计的目的。目前在电梯领域，专利规避设计的研究和应用还未开展，有必要进一步地研究。

3 技术进化分析与预测

根据TRIZ进化理论，白俄罗斯学者尼古拉·什帕科夫斯基通过细化技术进化路线[10-11]，提出了进化树理论，利用进化树理论对专利信息进行分析，能够更好地得出技术系统的进化发展趋势，可为技术预测和专利规避提供参考。通过阅读表1中核心专利的技术特征，并结合目前常见的层门锁结构，可构建层门锁的进化树模型，如图5所示。层门锁核心专利构建的进化树模型所反映出的具体进化路线包括：系统扩展-剪裁进化路线、动态化进化路线、提高作用协调程度进化路线和“单-双-多”进化路线。

1) 系统扩展-裁剪进化路线。现有的层门锁技术仍在不断改进中，改进的方向主要集中在提高门锁的安全性以及安装调校操作的方便性，按照系统扩展-裁剪进化路线分析，现阶段层门锁还处于功能扩展阶段，未来将会扩展成保持核心功能和具有较高安全性且操作方便的技术系统，之后各个功能系统会经过整合、优化、裁剪，最终成为完善的系统。

2) 动态化进化路线。现有技术中，门锁中的动锁钩与底板之间通过弹簧柔性连接实现闭合功能，通过门刀抵靠锁轮的刚性连接实现开锁功能，而专利CN200480043532和CN200480044036中公开的方案是利用电磁场和重力场形成的场连接实现门锁的开闭，符合动态化进化路线的特征。按照动态化进化路线的发展，未来门锁的开闭可能分离成两个独立部件完成，也可能逆向发展，采用球式铰链、多铰链等连接方式。

3) 提高作用协调程度进化路线。层门的开闭需要锁轮与门刀配合完成，若锁轮与门刀的位置存在偏差，则需要经过复杂的调试才能使其相互协调工作。将锁轮设置为可调，降低了安装调试的复杂程度，使锁轮与门刀的相互作用更加协调。根据进化路线，未来可进一步提高两者的协调程度。

4) “单-双-多”进化路线。现有的层门锁只有单组闭合检测装置和单组锁轮，专利CN201410556951和CN200480044091分别增加了一个同样的系统，在完成相同功能的前提下，提高了系统运行的安全性和可靠性。按照进化路线，单系统向多系统发展，并有可能发展成为新的单系统。

图5 进化树模型

4 结论

本研究以层门锁为例，通过对专利信息的分析研究，探讨了利用专利信息判断技术发展趋势，确定重点企业、分析产业布局、寻找核心专利以及进行技术进化分析与预测，表明专利分析对企业产品的研发生产具有积极的促进和保护作用。本研究方法和思路可为电梯企业有效利用专利信息提供参考。