實踐證明，運用TRIZ?理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。集裝箱吊具主要用于港口，鐵路，企業(yè)物流的集裝箱搬運和堆垛。吊具鎖頭主要用于鎖緊集裝箱吊耳和吊具，保證其起吊的安全性和穩(wěn)定性。

1 現(xiàn)有旋鎖機構(gòu)的工作原理

集裝箱吊孔套入鎖頭，集裝箱鎖孔頂起鎖頭一側(cè)的導向桿向上運動，同時壓縮彈簧。保險銷帶動保險凸輪向上運動，接近著箱光電開關(guān)。同時保險凸輪與凸輪錯開；光電開關(guān)被接近觸發(fā)動作，液壓缸帶動旋轉(zhuǎn)法蘭旋轉(zhuǎn)，進而帶動鎖頭旋轉(zhuǎn)。鎖頭旋轉(zhuǎn)90°，鎖住集裝箱。吊具上升，集裝箱箱體上升，集裝箱鎖孔開始遠離保險銷。保險銷在彈簧的推動下回位，導桿上的保險凸輪塊進入凸輪預留的半圓槽中，限位旋鎖機構(gòu)。鎖頭鎖住集裝箱吊孔提升集裝箱。圖1 所示為現(xiàn)有集裝箱旋鎖鉤。

1. 鎖頭 2. 導向桿 3. 彈簧 4. 保險凸輪 5. 光電感應器
現(xiàn)有的鎖頭吊具可靠性不足，主要體現(xiàn)在：1 旋鎖與著箱鎖頂銷易卡死，起升后回落失敗。2）保險凸輪容易損傷接近開關(guān)。3）鎖頭連接處主要靠大尺寸螺紋鎖緊。更換效率低，拆裝需專用工具。根據(jù)以上的技術(shù)系統(tǒng)進行分析，上述問題主要原因為：1）安全保護機構(gòu)設計不合理，造成鎖頭機構(gòu)失效。2）保險凸輪采用剛性固定，容易損傷接近開關(guān)。3）鎖頭與凸輪通過螺紋連接，且安裝需要專用工具，更換不便。

2 系統(tǒng)組件分析
如圖2 所示，進行系統(tǒng)組件分析，通過建立整個系統(tǒng)各個組件的運行原理進行剖析。分析得到標準、不足、過剩和有害作用。

經(jīng)分析后可知保險凸輪在鎖入鎖孔時定位精度不足，保險銷在穿過銷孔時精度不足。

3 應用因果分析的方式尋找產(chǎn)生原因
利用TRIZ 工具中的因果分析工具來找尋上述問題的原因。制造精度、安裝精度、加工精度、震動、定位尺寸精度、磨損、接觸力度等各種影響因素都會直接或者間接的對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

通過因果分析，如圖3 所示。定位關(guān)系不可控的原因是：1）吊具支架焊接精度和保險銷座孔定位精度較差 ；2）接近開關(guān)的安裝方式和保險銷的運動方式對碰撞不能控制。

4 技術(shù)矛盾分析
在因果分析后可針對前期分析的結(jié)果利用TRIZ 解題工具進行解決，主要解題工具為矛盾分析、物場分析和進化分析。

4.1 通過解題過程進行矛盾分析
進一步的利用TRIZ 理論中的技術(shù)矛盾進行矛盾分析，對相應的技術(shù)矛盾進行定義。

根據(jù)前期的因果分析, 保險凸輪定位失效原因是由于凸輪旋轉(zhuǎn)角度不穩(wěn)定。要提高此精度，可以考慮通過增加液壓缸行程來控制凸輪轉(zhuǎn)角精度，但增加液壓缸行程會增加液壓缸體積，在有限的安裝空間內(nèi)并不容易實現(xiàn)。

1）建立技術(shù)矛盾一 改善的參數(shù) ：運動物體的長度；惡化的參數(shù)：運動物體的體積。
通過查閱參考文獻[3]，選擇其中No.17 空間維數(shù)變化原理。一維變多維，將物體變?yōu)槎S（如，平面）運動，以克服一維直線運動或定位困難；或過渡到三維空間運動以消除物體在二維平面運動或定位問題。將原有設計的液壓缸改為傾斜布置，在有限的空間內(nèi)部增加其運動的半徑，提高其運動行程，增加限位凸輪的控制精度。如圖4 所示。

根據(jù)因果分析, 推動凸輪進行鎖緊角度變化的液壓缸運行精度和自身的制造精度同樣對凸輪旋轉(zhuǎn)角度有影響，并且會直接影響凸輪的鎖緊。直接推動凸輪旋轉(zhuǎn)精度并不能進行完全控制。

2）建立技術(shù)矛盾二 改善的參數(shù)：穩(wěn)定性；惡化的參數(shù): 所用于物體的有害因素。通過查閱參考文獻，選擇其中的No.24 借助中介物原理。借助一個中介物來完成所需動作。通過考慮使用齒輪齒條嚙合運動的方式來控制凸輪的轉(zhuǎn)角，可進一步提升精度。如圖5 所示，或直接使用雙齒輪，改為控制精度更高的步進電機驅(qū)動來控制轉(zhuǎn)動角度。從液壓缸直接推動凸輪轉(zhuǎn)動的方式改為增加齒輪的方式，從而控制轉(zhuǎn)角精度。

4.2 通過解題過程進行物場分析得出解決方案

除傳感器與凸輪之間距離較近的情況，傳感器不易探測到其與凸輪之間的距離?？梢胍粋€新的更可控的場來控制提高距離探測的范圍。如圖6 所示。

在原方案基礎(chǔ)上更換掉光電傳感器，改為使用超聲波發(fā)射器和聲傳感器來提高探測的距離，可以提高保險凸輪的探測距離，且傳感器也不會因為表面有污染而影響探測精度。如圖7 所示。

同樣的原理，也可以考慮改為使用磁性傳感器。使用磁性探測傳感器來探測保險凸輪上的特殊鐵磁材料，只有靠近傳感器的時候才會被探測出來。如圖8 所示。

4.3 利用系統(tǒng)進化進行分析

通過選用“單系統(tǒng)—雙系統(tǒng)—多系統(tǒng)進化路線”對現(xiàn)有系統(tǒng)進行改進。如圖9 所示。

原有的鎖頭與回轉(zhuǎn)凸輪間的連接僅僅是靠鎖頭螺紋與凸輪螺紋的螺紋副進行鎖緊，但鎖頭需要定期更換，大尺寸的螺紋連接不利于快速更換。可通過將螺紋副承載受力更改為軸頸斜面、雙半軸和擋圈進行承載，輔助四個螺栓進行定位的方式。用較小的螺栓代替的大尺寸的螺紋副連接，更換變得更加簡易快速，更換時間從原方案的20 min縮短到10 min左右，且不需要專用工具拆裝。根據(jù)前期的方案設計，新的集裝箱吊具旋鎖機構(gòu)已經(jīng)采用了新的半軸結(jié)構(gòu)和螺栓定位形式。新的系統(tǒng)采用半軸承受負載，相比原系統(tǒng)在可靠性方面進一步提升。基本避免了旋鎖機構(gòu)和著箱機構(gòu)的著箱鎖頂銷卡死、起升后落鎖失敗的情況出現(xiàn)。

TRIZ 的設計方式打破的固有的設計模式，利用其在創(chuàng)新思維、創(chuàng)新方法和創(chuàng)新規(guī)律的幫助下。對現(xiàn)有的設計方案進行科學分析，應用解題工具進行有效地解決。對矛盾、資源、功能不同的角度進行不同的分析與解釋。幫助設計者改變思維模式，尋找問題根源，充分利用可用資源，獲得突破技術(shù)問題瓶頸的思路，并通過各種TRIZ 解題工具和方法得到新的解決方案。