鋼絲繩電動葫蘆是一種輕小型起重設備，具有體積小、自重輕、操作簡單和使用方便等特點，常用于工礦企業、倉儲碼頭等場所，鋼絲繩電動葫蘆上的導繩器為使鋼絲繩按規定間隔整齊地繞上卷筒的裝置，當導繩器在卷筒上移動與鋼絲繩的卷繞不能同步時，常有導繩器被拉壞、連接桿被折彎等現象。導繩器的破裂會使導繩器無法完成其壓繩、排繩的功能，同時可能致使高度限位無效，導致過卷揚事故的發生。維修損壞的導繩器時，更換弧形壓板非常麻煩，并具有一定的危險性。針對這種情況，作者利用TRIZ理論對鋼絲繩電動葫蘆導繩器進行了分析，給出了解決方案，并將解決方案同時補充到TRIZ發明原理數據庫中，為其他設計者進行類比創新設計提供參考。
1 TRIZ理論
TRIZ英文全稱是theory of the solution of inventive problems(發明問題解決理論)。該理論是蘇聯科學家G.S.Altshuller及一批研究人員在分析了世界各國250萬件專利的基礎上提出來的，他們從這些最有效的解中抽象出TRIZ解決發明問題的基本方法，這些方法又可以普遍地適用于新出現的發明問題，協助人們獲得這些發明問題的最有效的解。
Altshuller提出了用于描述沖突的39個通用工程參數和用于解決沖突的40個發明原理，并建立了對應的關系，即沖突解決矩陣。在沖突解決矩陣中，第1行為惡化的工程參數，第1列為改進的工程參數，行與列交叉處所對應的數字為推薦采用的40條發明原理的序號，沖突矩陣的行和列使用的是通用的工程參數，推薦的發明原理是原理解，所以在設計過程中，要使用沖突解決矩陣就必須將設計中的特定問題進行預先處理，即用TRIZ的39個工程參數描述沖突，并且要對使用沖突解決矩陣得到的標準解進行后處理，即把標準解轉化為具體解。應用沖突矩陣解決問題的一般過程如圖1所示。
圖1 TRIZ理論解決問題的一般流程
TRIZ中的發明原理是由研究人員對不同領域的已有創新成果進行分析、總結后得到的具有普遍意義的經驗，這些經驗對指導各領域的創新都有重要參考價值，實踐證明這些原理對于指導設計人員的發明創造具有重要作用。當找到確定的發明原理以后，就可以根據這些發明原理來考慮具體的解決方案。
利用TRIZ矩陣將標準問題轉化為標準解，所得到的原理解只是所抽象出來的一般性描述文字，根據TRIZ解決問題的一般過程構建出計算機輔助創新系統，并根據發明原理構造解決問題的樣例數據庫，使工程設計人員從其他行業得到解決類似問題的啟發，可以讓工程設計人員更為方便地從獲得的標準解得到解決具體問題切實可行的具體解。
2 鋼絲繩電動葫蘆導繩器
鋼絲繩電動葫蘆是工廠、礦山、港口、倉庫、貨場等處為提高勞動效率、改善勞動條件必備的常用起重設備之一。
常見電動葫蘆的結構由起升電動機、起升機構減速裝置、制動裝置、卷筒裝置、電動小車、導繩器等部分組成，其外形結構如圖2所示。
圖2 電動葫蘆結構組成示意圖
其中5為現用電動葫蘆導繩器，其組成結構示意圖如圖3所示。
圖3 導繩器結構示意圖
電動葫蘆導繩器的工作原理是：在圓鋼帶1繞曲的整體式內螺紋導繩器塊4外周上固定連接一個弧形壓板3，弧形壓板中部設有過繩槽，弧形壓板兩端向外設有在電動葫蘆外殼上滑動的卡塊，安裝時將內螺紋卡箍與卷筒上的螺紋對應轉動套在一起，再把鋼絲繩從弧形壓板中部的過繩槽內引出與吊件相連即可。使用時鋼絲繩從弧形壓板中部的過繩槽內通過，卷筒相對于導繩器軸向移動使鋼繩按順次卷繞在卷筒上。
其工作特點是，導繩器不能轉動，當卷筒轉動時，隨鋼絲繩卷繞，由螺紋槽帶動沿軸向移動，隨時將所纏繞的鋼絲繩準確地引入、引出卷筒的螺旋槽，鋼絲繩由弧形壓板上的過繩槽排出，同時當電動葫蘆升降到一定高度時，弧形壓板兩端的卡塊撥動高度限位器傳動桿上的卡塊，防止電動葫蘆發生過卷揚或保持足夠的安全圈數。若導繩器在卷筒上的移動與鋼絲繩的卷繞不同步、歪拉斜吊等違章操作行為常常會使導繩器被拉壞。
當導繩器發生損壞后需要對其弧形壓板更換時，需要從鋼絲繩繩端固定處進行拆卸，然后取下損壞的弧形壓板，再安裝新的導繩器并重新固定繩端，非常麻煩，尤其在空中進行就會更為困難。
3 對導繩器的改進
為了解決導繩器弧形壓板更換困難的問題，利用以TRIZ理論為基礎的創新系統對導繩器進行分析研究。TRIZ理論中將可維修性作為一種通用工程參數，在維修性沖突解決過程中有2種基本思路：一是將維修性作為改善的一方，解決產品其他工程參數惡化的問題；二是將其他工程參數作為改善的一方，解決產品維修性惡化的問題。
顯然在這里，想要提高的工程參數是產品的可維修性；而提高可維修性同時又不能使其惡化的工程參數，對電動葫蘆生產商和電動葫蘆使用者而言也不相同。由于導繩器只是電動葫蘆上的零配件，對電動葫蘆的使用者而言，在提高可維修性的同時，還需關注導繩器的強度參數不能惡化；導繩器的生產廠家要提高可維修性的同時還應關注到導繩器裝置的復雜性及其本身的可制造性等因素。
分析后將需改善的技術參數可維修性34、提高可維修性將可能惡化的技術參數強度14、可制造性32、裝置的復雜性36利用基于TRIZ理論構建的創新設計系統進行求解如圖4所示。可得出適用發明原理分別為1，2，9，10，11，13，35。
圖4 利用技術參數得出適用發明原理
選擇發明原理后可根據系統進入如圖5所示界面。此界面可分為2個部分、4個區域。2個部分分別為原理部分和實例部分。4個區域為原理文字闡述區域、原理圖形解釋區域、實例文字闡述區域和實例圖形解釋區域。
圖5 分割發明原理
分割原理的含義可細分為：1）把一個物體分成幾個部分；2）將物體分模塊組裝；3）提高物體的分割性。類比可拆鏟斗的唇緣設計等案例，將導繩器弧形壓板分為卡環、連接和出繩三個功能模塊部分。將連接和出繩兩個部分進行分離，可得如圖6所示結構。
圖6 由分割原理得弧形壓板結構
將弧形壓板分割為兩部分，采用壓塊3、螺栓2重新將其連接。若因導繩器的損壞，需要更換弧形壓板，只需卸下螺栓，拿掉壓塊就可以將鋼絲繩直接拿出，而不必再將整根鋼絲繩從過繩孔抽出，才可維修更換導繩器弧形壓板。
采用這種結構，更換新的導繩器時，雖然可以避免將鋼絲繩繩端固定處拆卸后再重新固定，但明顯增加了裝置的復雜程度，受目前導繩器塊原有結構的影響，實用性較差，暫時并不推薦使用。
采用發明原理2分離（分開）的設計思路，將弧形壓板上的過繩功能和導繩功能進行分離，可得如圖7所示結構設計。
直接在弧形壓板上加工出可以拆下鋼絲繩的槽，再用壓塊將其封住，若導繩器發生損壞，需要更換弧形壓板，可拆除螺栓，拿掉壓塊后直接從側槽將鋼絲繩取出．這種結構容易實現，很多情況下，即使在電動葫蘆施工現場也可以對其改造。
圖7 采用分離原理得弧形壓板結構
發明原理9，10，11分別為事先（預制）反作用、動作（行為）預制和事先對策預防。9主要指的是預先實施相反的功能，使事物工作時按照預先設想動作進行。10往往可以指預先對物體進行特殊安排，使其在時間上有準備或已處于易操作位置。11指通過物體的事先動作補足其可靠程度。這3條原理所指的都是預先對物體進行操作，以減少或避免優化造成有效參數的惡化，導繩器的損壞往往是由于斜吊重物造成的，因此防止歪拉斜吊是避免電動葫蘆導繩器損壞的有效方式，采用行程限位開關，采用微動開關，都是預先采用傳感器避免斜拉或側拉的方式，使起升裝置斷電從而令起升功能失效，可視為預操作原理的典型應用。
發明原理13（逆問題）指可試著用相反的動作來取代指定的動作，導致電動葫蘆導繩器損壞的主要原因是導繩器的磨損和不規范操作即歪拉斜吊。現在，假設鋼絲繩電動葫蘆不存在磨損，并且允許歪拉或斜拉，那么就要求在歪拉和斜拉的同時，鋼絲繩不能脫槽，電動葫蘆可以照常使用。我們知道，電動葫蘆導繩器的主要功能是壓繩導繩，那么能否在不使用導繩器的狀態下實現其功能？考慮采用電磁力、流體力或其他方式的力實現壓繩，發現并不容易實現。
結合發明原理35（物體的物理或化學狀態變化），可將所設想具體化，所要得到的是壓繩、導繩的功能，同時避免歪拉斜吊對實現該功能的損害，那么改變導繩器的柔度，采用其他材料制作導繩器及壓板，可在增大導繩器耐磨性的基礎上進一步增強導繩器的彈性�，F已有廠家試圖利用工程塑料等材料取代鑄鐵制作導繩器，且取得了一定的成果。
4 結論
在基于TRIZ理論構建計算機輔助創新系統的基礎上，對電動葫蘆導繩器進行了深入的分析，給出了便于電動葫蘆導繩器弧形壓板更換的結構改進方案，肯定了采用預操作方式避免電動葫蘆導繩器損壞的方案及通過采用物體的物理或化學狀態變化改進其性能的方案．這些方案可為生產或使用電動葫蘆的企業進行改進設計提供參考；另外，將這些方案補充到計算機輔助創新系統的發明原理數據庫中，也可以為其他使用該系統的設計人員提供更多案例，便于進行類比創新設計。
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