基于TRIZ理論的合金絲停止位置改進(jìn)方向研究

王 芳

（黑龍江省冶金研究所，黑龍江 哈爾濱 150040）

1 TRIZ理論簡(jiǎn)介

TRIZ理論成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，其目標(biāo)是完全解決矛盾，獲得最終的理想解。它不是采取折中或者妥協(xié)的做法，而且它是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過程，而不再是隨機(jī)的行為。實(shí)踐證明，運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品。

2 待解決問題背景

在鋼材的煉制過程中需要向鋼包中加入一定量的金屬，先將這些金屬制成合金絲，然后通過喂線機(jī)將合金線注入鋼包中，待注入量達(dá)到要求后，退合金絲至指定的位置，在實(shí)際操作過程中，通過退絲是靠計(jì)算脈沖數(shù)來處理的，用霍爾傳感器來檢測(cè)被動(dòng)輪轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)，按照轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算退絲的長(zhǎng)度，所以存在檢測(cè)誤差和計(jì)算誤差，不夠準(zhǔn)確。

3 分析工具

3.1 系統(tǒng)分析—九屏圖

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備的狀態(tài)對(duì)其過去、將來的子系統(tǒng)進(jìn)行分析，尋找出一下技術(shù)方案：方案1：安裝準(zhǔn)確度高的傳感器。方案2：安裝可以隨時(shí)觀測(cè)合金絲在退絲過程中移動(dòng)位置的控制系統(tǒng)，并可以計(jì)算出停機(jī)的提前量或提前位置。

3.2 最終理想解

（1）設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)。合金絲退到指定位置（直導(dǎo)管的一端）喂線機(jī)就停機(jī)。（2）最終理想解。合金絲剛剛退到指定位置后機(jī)器自己停機(jī)。（3）達(dá)到理想解的障礙。如何知道合金絲退到指定位置；如何觀察到合金絲的移動(dòng)情況；現(xiàn)有控制系統(tǒng)信息傳遞誤差大；尋找到一種成本低的控制方法；彎導(dǎo)絲管不能安裝傳感器。（4）出現(xiàn)這種障礙的原因。導(dǎo)管的材料不透明，不易檢測(cè)合金絲的位置；普通傳感器精準(zhǔn)度低、易受震動(dòng)影響且信息傳遞有延后；精準(zhǔn)度高的傳感器成本高，并且傳感器不易安裝，受震動(dòng)影響可能會(huì)存在誤差；彎導(dǎo)管有溫度，溫度影響檢測(cè)結(jié)果，不便安裝傳感器。提出技術(shù)方案：方案3：直導(dǎo)絲管和彎導(dǎo)絲管的材質(zhì)用特殊材質(zhì)替換，這種材質(zhì)透明或者可觀察到合金絲移動(dòng)位置。方案4：將直導(dǎo)管、彎導(dǎo)管前端制作成U型，上端開口，導(dǎo)管一周標(biāo)有刻度線。方案5：彎導(dǎo)絲管用特殊材質(zhì)替換，這種材質(zhì)在50℃左右能夠變成透明的或者能夠看到內(nèi)部物體移動(dòng)的情況。方案6：在彎導(dǎo)絲管上安裝不受溫度影響的傳感器，檢測(cè)合金絲的位置。方案7：給機(jī)體安裝減震系統(tǒng)，使震動(dòng)不影響傳感器的檢測(cè)和安裝。方案8：利用磁場(chǎng)原理，在彎導(dǎo)絲管外側(cè)安裝磁性物質(zhì)，當(dāng)退絲過程中，它能夠隨著合金絲的一端移動(dòng)，從而知道合金絲的移動(dòng)位置。

3.3 因果鏈分析

圖1 因果鏈分析圖

提出技術(shù)方案：

方案9：更換電機(jī)。方案10：改變直導(dǎo)管和彎導(dǎo)管的材質(zhì)。

3.4 功能分析

系統(tǒng)功能定義：定位合金絲的位置

（1）組件分析

表1

（2）結(jié)構(gòu)分析

表2

（3）功能模型

圖2 系統(tǒng)功能模型圖

提出技術(shù)方案：方案11：裁剪傳感器，換位系統(tǒng)外的組件來實(shí)現(xiàn)傳遞信息的功能。方案12：降低主動(dòng)輪對(duì)從動(dòng)輪的傳遞作用。（可以采用增加退絲過程中的摩擦力，進(jìn)而降低傳遞速度，減少信息傳遞的誤差。）改變從動(dòng)輪的形狀，使從動(dòng)輪在進(jìn)絲過程中能夠抓緊合金絲，促進(jìn)合金絲前進(jìn)，此時(shí)，是增加了從動(dòng)輪與合金絲的摩擦力，在退絲過程中，從動(dòng)輪反向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)應(yīng)減小從動(dòng)輪與合金絲之間的摩擦力，從而降低退絲速度，從而減少傳感器的誤差。

4 運(yùn)用TRIZ工具解決問題

4.1 技術(shù)矛盾

（1）原問題技術(shù)矛盾的表述

圖3 原問題技術(shù)矛盾圖

根據(jù)圖3確定要解決的技術(shù)矛盾發(fā)生在功率與速度之間，發(fā)生在喂線機(jī)工作的時(shí)候。

（2）問題模型。對(duì)應(yīng)的39個(gè)通用工程參數(shù)改善的參數(shù)：速度 惡化的參數(shù)：功率

（3）解決方案模型。對(duì)應(yīng)查看阿奇舒勒矛盾矩陣表得到參考創(chuàng)新原理為：19，35，38，2

提出技術(shù)方案：方案13：增加磁片的數(shù)量，進(jìn)而增加脈沖數(shù)，減少誤差。

4.2 物理矛盾

（1）確定物理矛盾：電機(jī)功率應(yīng)該A+大，以滿足合金絲的進(jìn)入鋼包的速度要求；電機(jī)功率應(yīng)該A-小，以滿足退絲的速度要求。

（2）擬采用空間原理。運(yùn)用分割法提出技術(shù)方案：方案14：進(jìn)絲、退絲采用不同的電機(jī)。

5 技術(shù)方案整理與評(píng)價(jià)

將以上方案整理歸納，有的可行性不高，有的成本高，有的復(fù)雜等，經(jīng)方案評(píng)價(jià)打分，方案 1，11，13，14 可以進(jìn)一步研究，以尋找實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體實(shí)施方案。