1、绞车控制系统中国专利申请现状分析 刘毅 国家知识产权局专利局机械发明审查部 摘 要： 本文通过对绞车控制领域专利申请量的年代变化、国别分布、申请人分布、核心技术分布等因素,分析了近年来绞车控制系统的发展现状,为相关企业的产品研发提供专利信息和技术支持,确立研究方向。关键词： 专利; 申请; 分析; 绞车; 控制; 一、引言随着经济全球一体化,知识产权受到了各国前所未有的重视。专利已成为科学技术发展的重要指示器1,专利分析揭示着专利所蕴含的大量本领域相关技术发展导向信息,可以看出本领域相关技术的发展趋势以及竞争对手的研发动向等。而且随着企业知识产权保护意识的提高,专利申请成为评价技术发展的重要指
2、标。绞车控制领域涵盖了驱动、传动、张力控制、缆绳输送速度和成本降低等方面,技术面涉及广泛,领域交叉众多,因此随着绞车控制技术的发展,涉及绞车控制的专利申请量日益增长。在各国拓展和占领市场的过程中,申请和持有国外专利成为重要途径,因而本国授予的国外专利申请数量可以反映国外企业对本国市场的吸引力与重视程度,并能在一定程度上反映本国市场的开放程度。本文通过对近年来绞车控制领域中国专利申请文献进行统计和分析,从专利申请角度分析了几种典型的气动绞车、液压绞车、电动绞车的控制系统发展状况,为相关企业和科研机构的研究、决策提供参考和依据。本文针对绞车控制系统,在中国全文文本数据库 CNTXT 中进行了检索和
3、统计分析。绞车控制的分类主要集中在 B66D1/40(卷扬机构、绞盘的控制系统)、B65D5/24(用于提升/卷扬机构的操纵装置)。经过初步检索,截止 2016 年 5 月 4日公开的绞车控制领域专利申请总量为 1386 件(外观设计专利除外)。二、绞车控制系统的中国专利申请情况1. 近年申请量走向专利申请体现了企业的专利权利意识,其申请量和申请类别能够勾勒出企业的知识产权状态,而取得专利授权则体现企业的技术水平和知识产权能力,授权量勾勒了企业自我保护的法权屏障2。图 1 列举了绞车控制系统在 1986 年 12 月24 日至 2016 年 5 月 4 日公开的专利申请量的变化情况,其中专利申
4、请数据中包含了发明专利和实用新型专利。从图 1 可以看出近年绞车控制系统发展迅速,涉及绞车控制的申请量总体上呈上升趋势,越来越多的企业意识到了通过控制系统优化绞车作业性能的优点和市场需求,进而重视对绞车控制系统研发和优化。国内专利申请人的比重也在逐年提高,我国提升机械生产企业对研发的重视程度在逐步提升,在生产和研发方面也都取得了显著的进步。图 1 年度申请量对比图 下载原图2. 国家申请量由图 2 可以看出,国外提升机械生产企业在中国的申请量占据较大的比重。其中,国内申请中申请量最多的是日本,占国外申请人在国内申请专利申请总量的 26.9%,由此可见,日本在绞车控制领域对中国市场的重视程度以及
5、其产品在市场的占有率。紧跟其后的是美国和德国,其专利申请量分别占国内专利申请总量的20.4%、13.2%,其余国家诸如奥地利、芬兰、荷兰、韩国以及英国(按照专利申请量排序)等国家在绞车控制领域也有部分申请。图 2 国外申请人在国内申请量 下载原图3. 申请人类型对比发明专利是科技产出的重要指标之一,由于其具有科技含金量高、研发投入相对较多和具有国际可比性等特性,在经济、技术创新上的作用日益受到重视3。图 3 显示了专利申请人的申请类型对比情况。在绞车控制领域,中国国内的申请人申请的实用新型专利占国内申请总量的 99.4%,国内申请人申请的实用新型专利占国内申请总量的 39%,发明专利占 61%
6、,而日本和美国的发明申请量分别占100%和 93.5%。上述数据能够在一定程度上反映日本和美国在绞车控制领域的发明专利申请量较高,而国内的申请的发明专利所占比重远小于国外申请,因而国内专利的质量和稳定性与国外申请相比还存在一定的差距。图 3 申请类型对比 下载原图我国绞车控制领域的技术发展相对滞后,该领域的生产和应用起步也晚于国外,早起的绞车控制系统主要采用国外的控制技术。在我国专利制度建立之初,该领域的申请人中,外国申请人占有一定的比重,其中包括株式会社日立产机系统、神钢起重机株式会社,美国的奥蒂斯电梯公司,德国的利勃海尔比伯拉赫公司等。进入 20 世纪以来,随着对国外先进技术的消化和吸收,
7、国内的绞车控制技术有了长足的进步,逐步在该领域有了一定的立足之地。由图 4 可知,国内主要申请人已能够占据较高的申请量比重,在申请量排名前 15中,国内申请人占据了前 14 名,专利申请量最多的是中联重科股份有限公司,达到申请总量的 3.3%;国外申请人申请较多的是日本的株式会社日立产机系统;申请量在 30 件左右的只有中联重科股份有限公司和徐州重型机械有限公司,其余申请人的申请量均在远低于 30 件,排名前 6 位的申请人申请量大于 10 件;在高校和科研院所申请中,中国矿业大学的申请量居首位。企业的研发投入相对高校要高,条件要充足,研发经验也更为充足。绝大多数申请人的申请量低于 5 件,也
8、就是说国内申请人相对较为分散,申请的可持续性不强,难以做到对绞车控制领域技术的持续改进,研发改进和技术发展存在间断。图 4 国内主要专利申请人 下载原图4. 申请人的类型分布图 5 反映了绞车控制领域申请人的类型分布情况。由图 5 可以看出,在绞车控制领域,企业申请人所占的比重较大,高达 71%,个人申请占 15%,高校/科研院所的申请略小于个人申请,占 14%。从本组数据可以看出,企业在本领域占据绝对的主导地位,随着市场需求的不断增大和企业知识产权意识的不断提高,绞车控制中关键技术的研发要引起企业的高度重视。个人申请中,实用新型所占的比例大于 50%,也就是说其申请的质量要远低于企业和高校/
9、科研院所申请,受制于创新条件和研发条件的限制,其改进的高度和含金量低于企业和高校/科研院所。但是由于高等院校和科研机构的局限性,如果要将这些前沿技术转化为具体的产品投入市场,还需要与企业进行深入的合作4。图 5 申请人类型分布 下载原图5. 申请地域分布图 6 是绞车控制领域国内专利申请人地域分布情况。由图 6 可以看出,江苏的申请量居于首位,紧跟其后的是湖南省,本领域主要申请人较为集中,对申请人的地域分布有较重的影响。图 6 申请人地域分布 下载原图6. 核心技术分布专利核心技术的分布是专利申请中反映技术发展趋势的重要参考依据,是正确构件专利防御系统的前提,能够反映技术分支的发展成熟度,并能
10、够在一定程度上反映出本领域企业对不同分支的研发重视程度。图 7 是绞车控制领域核心技术分布情况。在绞车控制领域的专利技术分布中,涉及自动控制的绞车约占本领域的 45%,非自动控制的绞车约占 45%,涉及其他形式的控制装置占 17%。在非自动控制绞车中,通过气动驱动的约占 4%,通过液压驱动的约占 12%,电驱动的约占 17%,其他形式驱动的约占 5%。图 7 核心技术分布 下载原图由于绞车工作环境的不同,涉及的技术问题呈多样化分布。如矿用绞车的控制、船用绞车的控制、建筑用绞车的控制。对于船用绞车,例如申请号200910203462.2,针对现有技术中绞车控制滞后性无法适应载荷突变导致装置破坏的
11、技术问题,通过主动升沉补偿控制系统实现对载荷/缆绳张力的精确控制,主要的技术手段是通过起伏运动模型预测悬点/吊点的运动进而实现对起伏运动载荷的补偿。在绞车控制领域,尤其船用绞车,由于作业环境的特殊性,波浪特性/吊装物质量、体积等因素的影响,传统的开环/半开环控制无法满足实际作业的需求,因而船用绞车的主动控制对海上作业至关重要,申请号201510953163.6、201521006974.7 技术点都是对船用绞车主动控制的改进,为实现对装置的保护和作业精度的提升,通过运动检测、运动预测实现对船用绞车的主动控制是目前的研发热点。针对矿用绞车,例如申请号 201410032077.7,采用液压装置通
12、过对牵引车正、反运动的数据检测和信号处理,实现对工作过程中液压站运行状态的控制、工作状态的实时控制,申请号201410032077.7、201510706460.0、201310571962.8、201380034063.2 的技术点都涉及对矿用绞车控制系统、液压驱动系统的改进。对于建筑用绞车,申请号201410407225.9,通过设置多个单元控制模块,检测、协同处理数据,通过累计工作时间判定缆绳的使用寿命,申请号 201410177620.2、201510646349.7 的技术点都涉及对建筑用绞车控制系统筒的改进。三、结束语绞车控制系统的发展历史较长,目前针对不同领域、采用不同驱动形式的
13、绞车控制技术普遍较为成熟,基础研究、开拓性的发明较少。随着控制方法和控制系统在本领域的不断改进和应用,绞车控制系统根据作业环境的不同,针对作业安全性能的提升以及作业精度的提升一直是本领域的研发热点,具体的技术手段主要涉及对控制方法、驱动系统、传动系统的改进。专利是企业增强竞争力的有力武器,是维持企业竞争力的不竭源泉,也是企业参与市场竞争并最终占领市场的重要手段,很大程度上决定了企业竞争优势的强弱5。随着控制领域基础性研究的不断发展和其在绞车控制领域的不断应用,提升控制系统作业安全性能和提升精度、控制精度是众多企业研发和改进的主要方向。另外,加强国内企业与高校/研究所之间的沟通、技术交流与合作,
14、利用双方的优质资源实现互补,共同提升技术水平;此外,还要提升对知识产权的重视,构件有效的专利保护与防御体系,有效提升对先进技术的保护。参考文献1王燕玲.基于专利分析的行业技术创新研究:理论关联J.科学学研究,2009(2). 2蒋言斌.我国电子产品专利预警及其知识产权立体保护设计J.标准与知识产权,2005(10):37-41. 3王桂平,陆介平,董三明,等.我国变压器技术发明专利状态分析J.变压器,2008(10):73-76. 4中国知识产权研究会.各行业专利技术现状及其发展趋势报告M.北京:科学出版社,2008. 5王桂平,宋旼珊.我国工程机械的专利状态分析J.现代制造工程,2013(5):136-140. 注释()1 由于专利申请公开的延迟性,有部分 2015 年以及大部分 2016 年向国家知识产权局提交的专利、实用新型专利尚未公开,因此 2015 年的数据为部分数据,2016 年的数据不在分析之列。
