目標(biāo)性創(chuàng)新模型在桿狀物存輸系統(tǒng)研究中的應(yīng)用

張薈如 魏 鵬* 范志遠(yuǎn) 岳甫毅

（1、山東理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，山東 淄博255049 2、山東理工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，山東 淄博255049）

桿類產(chǎn)品的裝卸過程作為汽車用氣彈簧支撐桿、按摩椅用氣彈簧支撐桿等生產(chǎn)工序中必不可少的一環(huán)，銜接著生產(chǎn)和加工兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。在裝卸過程中，若桿類產(chǎn)品產(chǎn)生磨損，將使其裝配出來的產(chǎn)品產(chǎn)生安全隱患。此外，人工安插桿類產(chǎn)品過程較為繁瑣，重復(fù)過程必將大量消耗工人精力，效率較低。

在現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的解決方案是采用網(wǎng)格裝置（圖1）來運(yùn)輸桿類產(chǎn)品，人工把檢查后的桿類產(chǎn)品放到該裝置中。此過程較為繁瑣，在人力、物力、財(cái)力方面耗損較大，且效率低下，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠全自動(dòng)運(yùn)輸以及裝卸桿類產(chǎn)品的系統(tǒng)。

本文采用兼?zhèn)淠嫦蛩季S突破性與TRIZ 理論創(chuàng)新性的目標(biāo)性創(chuàng)新模型[1]工具（圖2）。

1 桿狀物存輸系統(tǒng)創(chuàng)新方案

圖1 網(wǎng)格裝置圖

基于前述引言中現(xiàn)有桿類產(chǎn)品存輸裝置的各類弊端，本文基于目標(biāo)性創(chuàng)新模型對(duì)該類桿狀產(chǎn)品輸送系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)如下：

步驟1：創(chuàng)新目標(biāo)為滿足生產(chǎn)要求且提高生產(chǎn)效率。五問法分析：為何生產(chǎn)效率低？因?yàn)椴扇∪斯ぐ膊褰饘贄U；為何采取人工？因?yàn)槿斯た杀苊饨饘贄U的摩擦損傷；為何采用人工才能避免？因?yàn)闆]有滿足需求的輸送裝置。故目標(biāo)問題為設(shè)計(jì)一款合適的全自動(dòng)桿狀物裝卸系統(tǒng)。

步驟2：五問法分析[2]：為何沒有相應(yīng)的輸送裝置？因?yàn)槟壳皟H采用前述網(wǎng)格裝置（圖1）來滿足該類桿的生產(chǎn)要求。故研究對(duì)象為放置桿類產(chǎn)品的網(wǎng)格裝置及待開發(fā)的輸送系統(tǒng)。

步驟3：經(jīng)文獻(xiàn)檢索等方式，確定桿類輸送系統(tǒng)的生命曲線現(xiàn)處于嬰兒期中期（圖3），且向提高價(jià)值進(jìn)化趨勢(shì)發(fā)展。

步驟4：將現(xiàn)有技術(shù)的存輸裝置代入逆向思維模型分析，采用反轉(zhuǎn)型逆向思維，對(duì)其現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、功能等作反向思考，產(chǎn)生的問題是運(yùn)輸裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖1），而不是裝置本身。經(jīng)五問法分析：為何該網(wǎng)狀裝置能滿足生產(chǎn)要求？因其上下網(wǎng)格可固定桿且能避免摩擦；但為何必須配備人工？因?yàn)樵撗b置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)器在該裝置內(nèi)實(shí)現(xiàn)類似工人手臂插拔桿的動(dòng)作。故關(guān)鍵問題為改變?cè)鎯?chǔ)裝置結(jié)構(gòu)并開發(fā)新的輸送系統(tǒng)。

步驟5：將關(guān)鍵問題代入TRIZ 理論模型，經(jīng)技術(shù)矛盾分析得到改善的參數(shù)為速度、制造精度、可操作性，對(duì)應(yīng)的惡化參數(shù)均為物質(zhì)損失；矛盾矩陣表中對(duì)應(yīng)可用發(fā)明原理為2（抽取）、24（中介物）。經(jīng)物理矛盾分析，網(wǎng)孔要易安裝又要防磨，則既要小又要大，對(duì)應(yīng)基于時(shí)間和空間的分離原理所對(duì)應(yīng)的有效發(fā)明原理為10（預(yù)先作用）、15（動(dòng)態(tài)特性）、1（分割）、4（非對(duì)稱）、7（嵌套）。

步驟6：結(jié)合相關(guān)發(fā)明原理，確定初步解決方案如下：將經(jīng)人工檢查后的金屬桿成排放入內(nèi)部帶有消震、防磨材料的傾斜傳輸平臺(tái)，在桿類產(chǎn)品自身重力作用下滑至平臺(tái)底端，通過傳感器及計(jì)數(shù)器進(jìn)行技術(shù)并控制桿類產(chǎn)品滑落的數(shù)量，同時(shí)將該數(shù)據(jù)用以反饋控制低速區(qū)傳送帶速度使桿類產(chǎn)品精確落在新型金屬網(wǎng)格（圖4）的半圓柱形凹槽內(nèi)，待金屬網(wǎng)格裝滿后同步進(jìn)入高速區(qū)傳送帶運(yùn)至網(wǎng)格承載裝置的空載層后，網(wǎng)格承載裝置自動(dòng)下移一層，滿載后運(yùn)走。（圖5）

圖4 新型金屬網(wǎng)格圖

圖5 傳輸系統(tǒng)圖

步驟7：將初步方案進(jìn)行分析，系統(tǒng)內(nèi)各結(jié)構(gòu)無干涉，確定方案合理，可行性高。

2 結(jié)論

本文以在TRIZ 理論與逆向思維的基礎(chǔ)上建立的目標(biāo)性創(chuàng)新模型為問題的主要解決工具，對(duì)桿類產(chǎn)品輸送系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析，提出一種新型全自動(dòng)桿狀物裝卸系統(tǒng)，能夠較好地提高存輸效率，減少磨損，促進(jìn)桿狀物運(yùn)輸領(lǐng)域的發(fā)展。