TRIZ理論與（yǔ）計算機（jī）輔（fǔ）助創新集成已成為目前技術和產品（pǐn）創（chuàng）新的研究熱點。文章針對常（cháng）用（yòng）玻璃加工方法及其存（cún）在的問題，應用TRIZ技術矛盾解決矩陣，結合TechOptimizer軟件創造性地設計（jì）出玻璃加工機床浮動（dòng）主軸係統，較好地解決了主軸既要高速旋轉又必（bì）須具有自適應性的技術難題。其（qí）研究結果表明應用TRIZ理論和TechOptimizer技術創新軟件，確實可以有效地解決技術創新、產品創新中的（de）技（jì）術難題（tí）。

　　引言

　　TRIZ是由被譽為TRIZ之父的前蘇聯海軍部專家（jiā）GenrichS．Altshuller創立的。其目的是研究（jiū）人類（lèi）在進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理、方法和規（guī）律。掌握（wò）了這些，人們就能（néng）能動地進（jìn）行產品開發設計，預測未來發展趨勢。

　　產品創新的主要任務是（shì）不斷解決過時產品（pǐn）和市場需求之間的矛盾。產品之（zhī）所（suǒ）以不能滿足市場需求，就是因為其內部存在阻（zǔ）礙更新換代的矛盾。在TRIZ理論（lùn）中，稱（chēng）這類矛（máo）盾為技術矛盾。所謂技（jì）術矛盾是指用已知的原理和方法去改進係統某部分或參數時，不可避免的會出現係統的其它部分或參數變壞的現象（xiàng）。例如（rú）：質量和強度、汽車的速度和燃料（liào）耗費等（děng）等。技（jì）術矛盾解（jiě）決矩陣所提供的原理往往並（bìng）不能直接使問（wèn）題得（dé）到解決，而是提供了最有可能解決問題的探索（suǒ）方向（xiàng）。解決問題時，還必須根（gēn）據所提供的原理及所要解決問題的特定條件，提出解決問題的具體方（fāng）法（fǎ）。

　　1.TechOptimizer技術創新軟件

　　TechOptimizer軟件是以TRIZ為理論基礎，結合創造性設計方法，輔助工程技術人員、科研人員（yuán）以及企業經營者進行產品改進、新產品開發以及獲得突破性創新技術的計算機輔（fǔ）助創新軟件。它能幫助不同（tóng）工程領域技術人（rén）員在產品的概念（niàn）設計階段，根據市場需求正確地發現並迅速解決產品開（kāi）發中的關鍵問題，高質量、高效（xiào）率地提出可行的（de）創新設計方案，將設計引向正確方向。該軟件是由美國InventionMachine公司開發（fā）的，是一種（zhǒng）基於知識的創新工具。

　　TechOptimizer軟件由產（chǎn）品分析、流程分析、特征傳遞、科學原理檢索、創新原理、預測（cè）和網絡助手等功能（néng）模塊組成。其主（zhǔ）要特點是：可根據用戶（hù）需求，快速發現現有產品（pǐn）或流（liú）程中存在的問題，並給出高質量解決方案；幫助設計者解決技術矛盾，避免妥協設計；加（jiā）速新產品（pǐn）和工藝研發過程；在概念設計階（jiē）段（duàn）進行成本分析，有效降低產品成本；擴展用（yòng）戶的知識領域；智能化的向導隨時給出操作提示，軟件使用（yòng）更（gèng）容易；以及自動生成分析報告（gào）等。

　　2.玻璃加工機（jī）床浮（fú）動主軸的創（chuàng）新方案設計

　　2.1常用玻璃加工方法及其存在的問題

　　平板玻璃的（de）磨邊加工，玻璃棱邊被加（jiā）工成一定的形狀，如平直邊、圓邊或C形邊等，通常采用能（néng）在一次性操作中完成的（de）生產線。玻璃的粗磨、半精磨、精磨、拋光等（děng）由裝在多達六個工位上的金剛石砂輪連續進行。對於玻璃工藝製品和水晶（jīng）玻（bō）璃的裝飾性磨削加工，則多用手動（dòng）或在多軸自動專用磨床上進行裝飾（shì）性加（jiā）工。光學透鏡的粗磨，一般在專用磨（mó）床上采（cǎi）用輪緣為圓（yuán）弧的（de）杯形砂輪。目前，由（yóu）於機床主軸在加（jiā）工玻（bō）璃時，自身不能對刀具（jù）所受外力的（de）變化快速地進行自我調（diào）整（zhěng），致使玻璃產品和刀具容易破碎。

　　2.2應用技術矛盾解決矩陣提出創新方案（àn）

　　玻璃（lí）在進行磨削加工時，砂輪主軸必須高速旋轉。但由於玻璃（lí）不平整會導致對砂輪施（shī）加（jiā）壓力的變化，而玻璃是脆性（xìng）材料，受力不當容易破裂，這就要求主軸能隨著所受壓力的變化而快速調整，即其既要高速旋轉又（yòu）必須具有自適應性，在受力變大時能夠自行退讓。現應用（yòng）技術矛盾解決矩陣來解（jiě）決這種矛盾，並（bìng）提出相應的解決方案。 在表1改善的技（jì）術特性欄中選擇第9項（xiàng）“速度”，在惡化的技（jì）術特性欄中（zhōng）選（xuǎn）擇第14項（xiàng）“強度”。可以看（kàn）出，為了解決這一矛盾，TRIZ提供了4種解決（jué）原（yuán）理，其編號分別（bié）為8、3、26、14。通過對這些原理的比較，選（xuǎn）擇原理14“回轉、橢圓性”，即改直線運（yùn）動為回轉運動，將立（lì）方體變成橢圓體，使用滾筒及球（qiú）狀、螺旋狀的物體。通過篩選，選擇例子CONTACTOVERASPHERICALSUFACE。由此，可以考（kǎo）慮用點接觸（chù）來替代物體（tǐ）的（de）麵接觸。顯然，這種（zhǒng）替代可以大（dà）大減少接觸物體間的摩擦力。

　　在改善的（de）技術特性欄中選擇第1項“運動物體質量”，在惡化（huà）的（de）技術（shù）特性欄中選擇第3項“運動物體（tǐ）尺寸”。在提供的4個（gè）解決原理中選擇原理15“動態性”，即自動調節物體。使其（qí）在各動作、階段的性能最佳；將物體分割成（chéng）既可變化又可相互配合的數個構成要素；使不動物體可動或可相互交換（huàn）。由此考慮用“氣浮”，因為“氣浮（fú）”對主軸受力變化的響（xiǎng）應迅速，且主軸所受切削（xuē）力較小，因此所需氣（qì）體壓力也不會（huì）很（hěn）大。

　　根據原理15和原理14以及軟件(TechOptimizer)所給相關（guān）例子的（de）啟發，可提出一個初步解決方（fāng）案如下：首先把主軸要實現的功能（néng）進行分割，分為高速旋（xuán）轉的功（gōng）能與主軸能上（shàng）下浮動（dòng）的功能。對於主軸（zhóu）的高速旋轉，可（kě）用高速電機實現，而主軸的上（shàng）下浮（fú）動功能（néng），則用“氣浮”來解決。

　　考慮到主軸（zhóu）的特殊要求，它與軸承之間的摩擦力應很小，這裏選擇氣體潤滑軸承。氣體潤滑軸承常用空氣作為潤滑劑，故又稱空氣軸承。空氣軸承（chéng）具有（yǒu）無接（jiē）觸、摩擦小、溫升低、壽（shòu）命長，適應高速，且對主機和環境無汙染等優（yōu）點（diǎn）。

　　依據以（yǐ）上分析和對軸承等選擇以及對方案的構思、細化，可提出方案1(如圖1所示)：主軸3由空氣軸承4支承，所需轉矩由單相串激電機（jī）8提供，但其間通過一個傳（chuán）動架傳遞，主軸與傳動架之間由滾珠6形成點接觸。在（zài）砂（shā）輪進行切削之前，通過（guò）氣缸排出（chū）的（de）氣體將主軸推（tuī）向遠端。加工過程（chéng）中，主軸將隨著切削力的改變而自行上下浮動。

　　如果在改善的技（jì）術特性欄中選擇第9項“速度”，在惡化的技術特性欄中選擇第14項（xiàng）“強度”。在提供的4個解決原理中選擇原理3“部分（fèn）改變”，即將物體的均一構成或外部（bù）環境及（jí）作（zuò）用改為不均（jun1）一；讓物體的（de）不同部分各具有不同功能；讓其各部分處於各（gè）自動（dòng）作的最佳狀態。根據原理3和15以及（jí）軟（ruǎn）件所給相關例子的啟發，可提出另一（yī）種解決方案2(如圖2所示)：轉子5與（yǔ）主軸2一體，定子繞組（zǔ）4與外殼一體（tǐ）。主軸2的高速（sù）旋轉功能，通過定子繞組（zǔ）4與（yǔ）轉子5的作用來實現，而其上下浮動功能，則與方案1相同（tóng），仍由“氣浮”來實（shí）現。對於軸承，仍選用徑向空氣軸承。其（qí）結構更簡單、緊湊，便於維護。

　　3.結論

　　本（běn）文針對TRIZ理論與計算機輔助創新集成方法進行（háng）了初步探討（tǎo），並（bìng）通（tōng）過玻璃加工機床浮動主軸的兩種創新（xīn）方案的（de）尋求過（guò）程，實（shí）踐了（le）應用TRIZ技術矛盾解決矩陣和TechOptimizer技術創新軟件，解決產品創新過程（chéng）中技術難題，進行機械產（chǎn）品創新方案設計的方法（fǎ）。表明應用TRIZ理論和TechOptimizer技術創新軟件（jiàn），確實可以有效地解決技術創新、產品創新中的技術難題。