基于TRIZ理论的穴盘育苗播种机压穴滚筒的清理装置与创新设计

王　超，林　琳，胡　睿，高　敏，黄建国（云南省机械研究设计院 云南省机电一体化应用技术重点实验室；云南省先进制造技术研究中心，云南 昆明　650031）

基于TRIZ理论的穴盘育苗播种机压穴滚筒的清理装置与创新设计

王超，林琳，胡睿，高敏，黄建国
（云南省机械研究设计院 云南省机电一体化应用技术重点实验室；云南省先进制造技术研究中心，云南 昆明650031）

TRIZ理论是发明问题的解决理论。论文介绍了TRIZ理论的基本原理和解题模式，并以穴盘育苗播种机压穴滚筒的清理装置的设计为例，运用TRIZ理论快速找到问题解决方案，实现了产品的创新设计。

TRIZ理论；技术矛盾；清理装置；创新设计

0　引言

TRIZ是俄文的英文音译，英译为Theory of Inventive Problem Solving，缩写为TIPS。中文意思为发明问题解决理论。它是以前苏联G.S.Altshuller为首的数十位专家先后分析了全球近250万份高水平的发明专利，创立出的一套由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系［1］。TRIZ理论广泛应用于航空，机床，汽车，电子，医药，电器等各行各业，并成为解决发明问题和技术问题的强有力的理论和方法。

针对现有技术的不足和实际生产的需要，研发一种可即时清理粘附在压穴滚筒上的基质，防止穴盘中基质被压板结，且结构简单，工作可靠的穴盘育苗播种机压穴滚筒的清理装置。运用TRIZ理论进行创新设计，为解决清理板结的基质提供了思路和方法，更好的解决了问题。

1　基于TRIZ理论的穴盘育苗播种机压穴滚筒的清理装置的设计

1.1TRIZ理论的解题模式

针对每一个问题，TRIZ理论都给出了精确的功能结构模型：即管理模型、技术模型、物理矛盾模型。其中技术模型和物理矛盾模型具有最好的结构性，因为它们的解决直接得到了TRIZ理论这一工具的支持［1］。TRIZ理论包括进化法则、最终理想解、40个发明原理、39个工程参数和矛盾矩阵、物理矛盾的分离原理、物—场模型，ARIZ发明问题解决算法等内容［1］。

TRIZ理论解决问题的一般步骤是：在进化法则的指导下，分析原始问题，确定最终理想解，然后将问题转化为TRIZ理论的标准问题模型（问题建模），再应用相应的TRIZ工具获得解决方案模型，经类比应用得到解决方案，最后对方案进行验证［1］。

1.2基质板结问题的分析

现代育苗工作一般采用穴盘育苗，播种前先将由泥炭，椰糠、珍珠岩等混合后的基质加入一定的水填入穴盘，由播种机的压穴装置先在已填好料的穴盘的每个穴位通过设置在压穴滚筒上的压穴钉压一个坑，然后将种子准确的播在每个坑中，完成播种作业。由于基质是潮湿的，在压穴钉压入穴盘的时候，经常会有基质残余在压穴滚筒上，如不进行及时的清理，压穴滚筒上的基质会越来越厚，造成基质的板结和压穴钉无法插入所需的深度，影响播种。目前主要是将机器暂时停下，然后人工清理，待清理干净后再开动机器，这样的做法是浪费人工、自动化程度低，影响生产效率低。

图1　TRIZ理论的解题模式Fig.1 TRIZ theory solution mode

1.3应用TRIZ工具求标准解

在TRIZ理论中，技术问题的情境是通过指出不兼容的系统功能或功能属性给出的，其中一个功能（或属性）促进全系统的主要有益功能（系统目标）的实现，而第二个因素阻碍其实现［1］。

根据上述对基质板结问题的分析，得出技术、物理矛盾如下：

技术矛盾一：为增加清理效率就尽量增加接触面积 （通用工程参数5—运动物体的表面积），就要改变其受力状态（通用工程参数10—力）。

技术矛盾二：残留在压穴滚筒上的基质是经过长时间积累下的，非常坚固，很难清理，为增加清理强度（通用工程参数14—强度），就要改变其受力状态（通用工程参数10—力）。技术矛盾三：清理过程中虽然有一定的操作性 （通用工程参数32—可操作性）将会浪费大量时间（通用工程参数15—运动物体作用时间）。

技术矛盾一查矛盾矩阵得到的发明原理为：周期作用原理19，利用软壳或薄膜原理30，改变物体性质原理35，2抽取原理；技术矛盾二查矛盾矩阵得到的发明原理为：预先作用原理10，机械振动原理18，局部性质原理3，球形原理14；技术矛盾三查矛盾矩阵得到的发明原理为：气压或液压原理29，局部性质原理3，反重量原理8，自服务原理25。

物理矛盾：因为清理过程中压穴滚筒必须为穴盘压出小坑，因此压穴滚筒必须与穴盘接触，而为了使压穴滚筒不粘残留基质，希望压穴滚筒不与穴盘接触。解决这一矛盾我们采用分离原理中的条件分离原理，对应的发明原理中与技术矛盾法结果相同的有分割原理1，性能转换原理35，替代原理27。

1.4方案设计

根据以上分析可采用的发明原理有：周期作用原理19，预先作用原理10，机械振动原理18，气压或液压原理29。①周期作用原理19提示可采用将刷丝与滚筒轴固定实现功能；②预先作用原理10提示将刷丝提前放在压穴滚筒的某一固定合适位置来实现功能；③机械振动原理18提示采用振动原理清理残留基质；④气压或液压原理29提示可以采用气压法原理进行设计。

2　最终理想解和实施方案

根据以上分析得出的创新方案，采用周期作用原理19，预先作用原理10相结合的方法，做成最终方案。实施方案：如图2，图3所示。在穴盘育苗播种机压穴滚筒的上方设置有平行的辊刷，安装于辊刷的刷丝贴近压穴滚筒表面，在压穴滚筒中心轴与辊刷轴之间连接有链传动机构，辊刷在链传动机构的带动下随压穴滚筒转动，通过刷丝将粘附在压穴滚筒表面的基质刷下，达到清理基质的目的。

图2　增加的清理装置Fig.2 Increased cleaning units

图3　清理装置结构图Fig.3 Cleaning units structure diagram

3　结束语

基于TRIZ理论中标准解的求解模式，从技术矛盾角度分析了问题，运用TRIZ理论中的矛盾矩阵和发明原理求得标准解，对清理装置进行创新设计，解决了基质清理的问题。通过该问题的研究可以看出，TRIZ理论是一套科学成熟的理论和方法体系，是产品创新设计的有效开发工具。利用TRIZ理论可以全面地解决产品开发过程中的实际问题。

［1］曹福全，创新思维与方法概论——TRIZ理论与应用［M］.黑龙江教育出版社，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，大学本科，工程师。研究领域：机电一体化技术，TRIZ理论的应用。