基于TRIZ理論的穴盤育苗播種機壓穴滾筒的清理裝置與創新設計

王　超，林　琳，胡　睿，高　敏，黃建國（云南省機械研究設計院 云南省機電一體化應用技術重點實驗室；云南省先進制造技術研究中心，云南 昆明　650031）

基于TRIZ理論的穴盤育苗播種機壓穴滾筒的清理裝置與創新設計

王超，林琳，胡睿，高敏，黃建國
（云南省機械研究設計院 云南省機電一體化應用技術重點實驗室；云南省先進制造技術研究中心，云南 昆明650031）

TRIZ理論是發明問題的解決理論。論文介紹了TRIZ理論的基本原理和解題模式，并以穴盤育苗播種機壓穴滾筒的清理裝置的設計為例，運用TRIZ理論快速找到問題解決方案，實現了產品的創新設計。

TRIZ理論；技術矛盾；清理裝置；創新設計

0　引言

TRIZ是俄文的英文音譯，英譯為Theory of Inventive Problem Solving，縮寫為TIPS。中文意思為發明問題解決理論。它是以前蘇聯G.S.Altshuller為首的數十位專家先后分析了全球近250萬份高水平的發明專利，創立出的一套由解決技術問題和實現創新開發的各種方法、算法組成的綜合理論體系［1］。TRIZ理論廣泛應用于航空，機床，汽車，電子，醫藥，電器等各行各業，并成為解決發明問題和技術問題的強有力的理論和方法。

針對現有技術的不足和實際生產的需要，研發一種可即時清理粘附在壓穴滾筒上的基質，防止穴盤中基質被壓板結，且結構簡單，工作可靠的穴盤育苗播種機壓穴滾筒的清理裝置。運用TRIZ理論進行創新設計，為解決清理板結的基質提供了思路和方法，更好的解決了問題。

1　基于TRIZ理論的穴盤育苗播種機壓穴滾筒的清理裝置的設計

1.1TRIZ理論的解題模式

針對每一個問題，TRIZ理論都給出了精確的功能結構模型：即管理模型、技術模型、物理矛盾模型。其中技術模型和物理矛盾模型具有最好的結構性，因為它們的解決直接得到了TRIZ理論這一工具的支持［1］。TRIZ理論包括進化法則、最終理想解、40個發明原理、39個工程參數和矛盾矩陣、物理矛盾的分離原理、物—場模型，ARIZ發明問題解決算法等內容［1］。

TRIZ理論解決問題的一般步驟是：在進化法則的指導下，分析原始問題，確定最終理想解，然后將問題轉化為TRIZ理論的標準問題模型（問題建模），再應用相應的TRIZ工具獲得解決方案模型，經類比應用得到解決方案，最后對方案進行驗證［1］。

1.2基質板結問題的分析

現代育苗工作一般采用穴盤育苗，播種前先將由泥炭，椰糠、珍珠巖等混合后的基質加入一定的水填入穴盤，由播種機的壓穴裝置先在已填好料的穴盤的每個穴位通過設置在壓穴滾筒上的壓穴釘壓一個坑，然后將種子準確的播在每個坑中，完成播種作業。由于基質是潮濕的，在壓穴釘壓入穴盤的時候，經常會有基質殘余在壓穴滾筒上，如不進行及時的清理，壓穴滾筒上的基質會越來越厚，造成基質的板結和壓穴釘無法插入所需的深度，影響播種。目前主要是將機器暫時停下，然后人工清理，待清理干凈后再開動機器，這樣的做法是浪費人工、自動化程度低，影響生產效率低。

圖1　TRIZ理論的解題模式Fig.1 TRIZ theory solution mode

1.3應用TRIZ工具求標準解

在TRIZ理論中，技術問題的情境是通過指出不兼容的系統功能或功能屬性給出的，其中一個功能（或屬性）促進全系統的主要有益功能（系統目標）的實現，而第二個因素阻礙其實現［1］。

根據上述對基質板結問題的分析，得出技術、物理矛盾如下：

技術矛盾一：為增加清理效率就盡量增加接觸面積 （通用工程參數5—運動物體的表面積），就要改變其受力狀態（通用工程參數10—力）。

技術矛盾二：殘留在壓穴滾筒上的基質是經過長時間積累下的，非常堅固，很難清理，為增加清理強度（通用工程參數14—強度），就要改變其受力狀態（通用工程參數10—力）。技術矛盾三：清理過程中雖然有一定的操作性 （通用工程參數32—可操作性）將會浪費大量時間（通用工程參數15—運動物體作用時間）。

技術矛盾一查矛盾矩陣得到的發明原理為：周期作用原理19，利用軟殼或薄膜原理30，改變物體性質原理35，2抽取原理；技術矛盾二查矛盾矩陣得到的發明原理為：預先作用原理10，機械振動原理18，局部性質原理3，球形原理14；技術矛盾三查矛盾矩陣得到的發明原理為：氣壓或液壓原理29，局部性質原理3，反重量原理8，自服務原理25。

物理矛盾：因為清理過程中壓穴滾筒必須為穴盤壓出小坑，因此壓穴滾筒必須與穴盤接觸，而為了使壓穴滾筒不粘殘留基質，希望壓穴滾筒不與穴盤接觸。解決這一矛盾我們采用分離原理中的條件分離原理，對應的發明原理中與技術矛盾法結果相同的有分割原理1，性能轉換原理35，替代原理27。

1.4方案設計

根據以上分析可采用的發明原理有：周期作用原理19，預先作用原理10，機械振動原理18，氣壓或液壓原理29。①周期作用原理19提示可采用將刷絲與滾筒軸固定實現功能；②預先作用原理10提示將刷絲提前放在壓穴滾筒的某一固定合適位置來實現功能；③機械振動原理18提示采用振動原理清理殘留基質；④氣壓或液壓原理29提示可以采用氣壓法原理進行設計。

2　最終理想解和實施方案

根據以上分析得出的創新方案，采用周期作用原理19，預先作用原理10相結合的方法，做成最終方案。實施方案：如圖2，圖3所示。在穴盤育苗播種機壓穴滾筒的上方設置有平行的輥刷，安裝于輥刷的刷絲貼近壓穴滾筒表面，在壓穴滾筒中心軸與輥刷軸之間連接有鏈傳動機構，輥刷在鏈傳動機構的帶動下隨壓穴滾筒轉動，通過刷絲將粘附在壓穴滾筒表面的基質刷下，達到清理基質的目的。

圖2　增加的清理裝置Fig.2 Increased cleaning units

圖3　清理裝置結構圖Fig.3 Cleaning units structure diagram

3　結束語

基于TRIZ理論中標準解的求解模式，從技術矛盾角度分析了問題，運用TRIZ理論中的矛盾矩陣和發明原理求得標準解，對清理裝置進行創新設計，解決了基質清理的問題。通過該問題的研究可以看出，TRIZ理論是一套科學成熟的理論和方法體系，是產品創新設計的有效開發工具。利用TRIZ理論可以全面地解決產品開發過程中的實際問題。

［1］曹福全，創新思維與方法概論——TRIZ理論與應用［M］.黑龍江教育出版社，2009.

Innovative Design about the Pressure Hole Roller Cleaning Units of the Precision Seeder Based on TRIZ Theory

WANG Chao，LIN Lin，HU Rui，GAO Min，HUANG Jian-Guo
（Yunnan Machinery Research and Design Institute，Yunnan Province Key Laboratory of Electromechanical Integration Technology，Advanced Manufacturing Technology Research Center of Yunnan Province，Kunming Yunnan 650031，China）

TRIZ theory is the solution theory about invention problems.This article introduces the basic principles&solution models about TRIZ theory.As an example，the article describes the design process about the pressure hole roller cleaning units of the Vacuum Adsorptiontype Precision Seeder.The designers find the solutions quickly by using TRIZ theory，complete the innovative design about the products. Key words：TRIZ theory；technical contradiction；cleaning units；innovative design

TB47

Adoi：10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.006

1002-6673（2015）05-014-02

2015-06-01

王超（1980-），男，大學本科，工程師。研究領域：機電一體化技術，TRIZ理論的應用。