劉宏勛　梁君寧

摘 要：文章針對(duì)本廠采購(gòu)的硅鋼帶卷繞機(jī)存在的問題進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。在改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中借助TRIZ工具，找到了兩種設(shè)計(jì)方案，發(fā)現(xiàn)TRIZ理論在解決工程問題時(shí)能夠幫助工程人員快速找到解決方案。

關(guān)鍵詞：TRIZ；硅鋼帶卷繞機(jī)；沖突矩陣

1 概述

公司采購(gòu)的硅鋼帶自動(dòng)卷繞設(shè)備，在試運(yùn)行中出現(xiàn)硅鋼帶卷繞松緊不一，硅鋼帶卷繞后，不整齊。為了解決該問題，安排一名工人，在卷繞機(jī)和控制機(jī)構(gòu)之間時(shí)刻拽緊硅鋼帶，卷繞的效果較好，但是存在安全問題，該名工人被劃傷兩次。為了從結(jié)構(gòu)上解決存在的問題，保證卷繞的緊密度，本文分析問題，借助TRIZ工具尋求解決方案，對(duì)卷繞機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。

2 TRIZ理論

TRIZ理論起源于前蘇聯(lián)，由國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)施工具工程技術(shù)研究中心主任檀潤(rùn)華教授首先引入我國(guó)，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界進(jìn)行了堅(jiān)持不懈的推廣，對(duì)于指導(dǎo)工業(yè)界解決實(shí)際問題和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)揮了重要作用。TRIZ作為一種方法學(xué)，是由解決技術(shù)問題和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系，對(duì)新設(shè)計(jì)與改進(jìn)設(shè)計(jì)都能起到很好的指導(dǎo)作用。

利用TRIZ理論中沖突矩陣解決具體問題的過程是，首先用該問題所處技術(shù)領(lǐng)域中的特定術(shù)語(yǔ)描述沖突得到特定工程問題。之后，用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)描述該沖突。標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)描述的是一般問題，借助沖突矩陣，選擇可用發(fā)明原理。一旦選定某一或某幾個(gè)原理以后，根據(jù)應(yīng)用該原理指明的一般問題思維方向思考特定的問題以獲得具體解，圖1給出了求解技術(shù)沖突的過程。

3 硅鋼帶卷繞機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

硅鋼帶卷繞機(jī)由卷繞機(jī)構(gòu)和電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)組成。在自動(dòng)化沖槽流水線上，硅鋼帶卷繞機(jī)布置在沖槽機(jī)的下一道工位，沖槽機(jī)每完成一次沖裁，硅鋼帶就往前運(yùn)動(dòng)一定長(zhǎng)度，可以理解成是沖槽機(jī)送過來的硅鋼帶進(jìn)入硅鋼帶卷繞機(jī)，這時(shí)硅鋼帶就會(huì)因?yàn)橹亓ο麓购碗娮有盘?hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)接觸，該機(jī)構(gòu)給控制系統(tǒng)發(fā)送動(dòng)作信號(hào)，卷繞機(jī)構(gòu)就會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)過一定角度，完成一次卷繞動(dòng)作。很明顯，硅鋼帶卷繞機(jī)的工作原理決定了，硅鋼帶卷繞過程是一個(gè)間歇式運(yùn)動(dòng)過程，在該過程中硅鋼帶的處于一松一緊的變化狀態(tài)中。

硅鋼帶卷繞機(jī)的問題解決具體如下。

3.1 確定一般問題

當(dāng)卷繞機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，對(duì)硅鋼帶施加一個(gè)拉力使其纏繞一定角度，卷繞機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束，硅鋼帶不受力，因?yàn)楣桎搸Ш穸?.5mm，具有彈性，由于彈力的作用使其不再貼合卷繞機(jī)構(gòu)上前一圈硅鋼帶，形成了松圈。如果沖裁在硅鋼帶上留下的毛刺或銳角掛住硅鋼帶，將阻止硅鋼帶的回彈，就會(huì)形成了緊圈。故選擇惡化參數(shù)是12號(hào)-形狀（其實(shí)是硅鋼帶的纏繞曲率變化），改善參數(shù)是10號(hào)-力。問題描述為在保持卷繞機(jī)間歇式運(yùn)動(dòng)對(duì)硅鋼帶施加力的同時(shí)保證硅鋼帶纏繞形狀。

3.2 獲得一般解

根據(jù)選定的惡化及改善工程參數(shù)，在沖突矩陣中查找10行12列，得到推薦的發(fā)明原理編號(hào)是10、35、40和34。

10號(hào)是預(yù)先動(dòng)作；35號(hào)是變化物理或化學(xué)狀態(tài)；40號(hào)是合成材料；34號(hào)是拋棄及再生零件

3.3 獲得工程解

借助發(fā)明原理啟發(fā)的思考方向，運(yùn)用類比等方法設(shè)計(jì)解決方案。

方案一：采用浮動(dòng)的滾輪從外側(cè)壓住繞上卷繞機(jī)構(gòu)的硅鋼帶，滾輪受彈簧力作用壓住硅鋼帶，使其始終貼緊前一圈硅鋼帶。該機(jī)構(gòu)安裝在卷繞機(jī)構(gòu)的左下側(cè)，預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)見圖2左。

方案二：在卷繞機(jī)構(gòu)和電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)中間位置，布置壓緊裝置，使硅鋼帶始終受到一個(gè)張緊力，克服自身的彈力。同時(shí)，壓緊裝置和電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)之間硅鋼帶的狀態(tài)不變，保證硅鋼帶從沖槽機(jī)輸送過來時(shí)能夠接觸電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)。壓緊裝置結(jié)構(gòu)見圖2右。

綜上所述，方案一在不移動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備的前提下，增加一個(gè)預(yù)壓緊結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)遵循原理10提示的預(yù)先動(dòng)作的方向，卷繞的目的是讓硅鋼帶一層貼一層的纏繞在卷繞機(jī)構(gòu)上，現(xiàn)實(shí)的問題是纏繞得松緊不確定，那么在卷繞開始前就讓硅鋼帶在滾輪的壓力作用下貼合在前一層硅鋼帶上。方案二的實(shí)施需要適當(dāng)加長(zhǎng)卷繞機(jī)構(gòu)和電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)的距離。其設(shè)計(jì)遵循的是原理35變化物理狀態(tài)的方向，導(dǎo)致卷繞松緊不確定的原因是硅鋼帶的彈性，而卷繞機(jī)的工作原理決定了硅鋼帶在卷繞機(jī)構(gòu)和電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)之間的狀態(tài)只能是松緊變化狀態(tài)。所以，在兩者之間增加一個(gè)壓緊裝置，使硅鋼帶在壓緊裝置與卷繞機(jī)構(gòu)之間一直處于張緊狀態(tài)，克服彈力的作用；而硅鋼帶在壓緊裝置與電子信號(hào)發(fā)生機(jī)構(gòu)之間的狀態(tài)還是松緊變化狀態(tài)。該壓緊裝置利用上壓緊輥的重力始終將硅鋼帶伏壓在下輥上。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)卷繞機(jī)的改進(jìn)過程中運(yùn)用了TRIZ工具，很快找到了解決問題的方向。在實(shí)際工程問題中結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，屬于小的創(chuàng)新，TRIZ理論總結(jié)的40條發(fā)明原理，為創(chuàng)新提供思考的指引，同時(shí)TRIZ中設(shè)計(jì)的沖突矩陣，為選用發(fā)明原理提供了依據(jù)。能夠使我們快速找到思考的方向，但是沖突矩陣的利用有賴于對(duì)具體工程問題的分析和描述，并確定沖突中惡化和改善的工程參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]馬建紅，檀潤(rùn)華.基于TRIZ及ABD的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究[J].工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2006（04）.

[2]SEMYON D Savransky.Introduction to TRIZ methodology of inventive problem solving [M].New York：CRC Press，2000.

[3]檀潤(rùn)華.產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)若干問題研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2007（3）.

[4]劉曉敏，檀潤(rùn)華.創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)理念與虛擬設(shè)計(jì)實(shí)例分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2005（5）.

[5]檀潤(rùn)華.發(fā)明問題解決理論[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[6]劉彥磊，劉宏勛.基于TRIZ的電永磁吸盤的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].天津科技，2011（6）.

作者簡(jiǎn)介：劉宏勛（1982-），男，漢族，河北省平鄉(xiāng)縣，研究生學(xué)歷，工程師，研究方向：創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

梁君寧（1988-），男，漢族，本科，工程師。