实践证明，运用TRIZ 理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。集装箱吊具主要用于港口，铁路，企业物流的集装箱搬运和堆垛。吊具锁头主要用于锁紧集装箱吊耳和吊具，保证其起吊的安全性和稳定性。

1 现有旋锁机构的工作原理

集装箱吊孔套入锁头，集装箱锁孔顶起锁头一侧的导向杆向上运动，同时压缩弹簧。保险销带动保险凸轮向上运动，接近着箱光电开关。同时保险凸轮与凸轮错开；光电开关被接近触发动作，液压缸带动旋转法兰旋转，进而带动锁头旋转。锁头旋转90°，锁住集装箱。吊具上升，集装箱箱体上升，集装箱锁孔开始远离保险销。保险销在弹簧的推动下回位，导杆上的保险凸轮块进入凸轮预留的半圆槽中，限位旋锁机构。锁头锁住集装箱吊孔提升集装箱。图1 所示为现有集装箱旋锁钩。

1. 锁头 2. 导向杆 3. 弹簧 4. 保险凸轮 5. 光电感应器

现有的锁头吊具可靠性不足，主要体现在：1 旋锁与着箱锁顶销易卡死，起升后回落失败。2）保险凸轮容易损伤接近开关。3）锁头连接处主要靠大尺寸螺纹锁紧。更换效率低，拆装需专用工具。根据以上的技术系统进行分析，上述问题主要原因为：1）安全保护机构设计不合理，造成锁头机构失效。2）保险凸轮采用刚性固定，容易损伤接近开关。3）锁头与凸轮通过螺纹连接，且安装需要专用工具，更换不便。

2 系统组件分析

如图2 所示，进行系统组件分析，通过建立整个系统各个组件的运行原理进行剖析。分析得到标准、不足、过剩和有害作用。

经分析后可知保险凸轮在锁入锁孔时定位精度不足，保险销在穿过销孔时精度不足。

3 应用因果分析的方式寻找产生原因

利用TRIZ 工具中的因果分析工具来找寻上述问题的原因。制造精度、安装精度、加工精度、震动、定位尺寸精度、磨损、接触力度等各种影响因素都会直接或者间接的对整体结构产生影响。

通过因果分析，如图3 所示。定位关系不可控的原因是：1）吊具支架焊接精度和保险销座孔定位精度较差 ；2）接近开关的安装方式和保险销的运动方式对碰撞不能控制。

4 技术矛盾分析

在因果分析后可针对前期分析的结果利用TRIZ 解题工具进行解决，主要解题工具为矛盾分析、物场分析和进化分析。

4.1 通过解题过程进行矛盾分析

进一步的利用TRIZ 理论中的技术矛盾进行矛盾分析，对相应的技术矛盾进行定义。

根据前期的因果分析, 保险凸轮定位失效原因是由于凸轮旋转角度不稳定。要提高此精度，可以考虑通过增加液压缸行程来控制凸轮转角精度，但增加液压缸行程会增加液压缸体积，在有限的安装空间内并不容易实现。

1）建立技术矛盾一 改善的参数 ：运动物体的长度；恶化的参数：运动物体的体积。

通过查阅参考文献，选择其中No.17 空间维数变化原理。一维变多维，将物体变为二维（如，平面）运动，以克服一维直线运动或定位困难；或过渡到三维空间运动以消除物体在二维平面运动或定位问题。将原有设计的液压缸改为倾斜布置，在有限的空间内部增加其运动的半径，提高其运动行程，增加限位凸轮的控制精度。如图4 所示。

根据因果分析, 推动凸轮进行锁紧角度变化的液压缸运行精度和自身的制造精度同样对凸轮旋转角度有影响，并且会直接影响凸轮的锁紧。直接推动凸轮旋转精度并不能进行完全控制。

2）建立技术矛盾二 改善的参数：稳定性；恶化的参数: 所用于物体的有害因素。通过查阅参考文献，选择其中的No.24 借助中介物原理。借助一个中介物来完成所需动作。通过考虑使用齿轮齿条啮合运动的方式来控制凸轮的转角，可进一步提升精度。如图5 所示，或直接使用双齿轮，改为控制精度更高的步进电机驱动来控制转动角度。从液压缸直接推动凸轮转动的方式改为增加齿轮的方式，从而控制转角精度。

4.2 通过解题过程进行物场分析得出解决方案

除传感器与凸轮之间距离较近的情况，传感器不易探测到其与凸轮之间的距离。可引入一个新的更可控的场来控制提高距离探测的范围。如图6 所示。

在原方案基础上更换掉光电传感器，改为使用超声波发射器和声传感器来提高探测的距离，可以提高保险凸轮的探测距离，且传感器也不会因为表面有污染而影响探测精度。如图7 所示。

同样的原理，也可以考虑改为使用磁性传感器。使用磁性探测传感器来探测保险凸轮上的特殊铁磁材料，只有靠近传感器的时候才会被探测出来。如图8 所示。

4.3 利用系统进化进行分析

通过选用“单系统—双系统—多系统进化路线”对现有系统进行改进。如图9 所示。

原有的锁头与回转凸轮间的连接仅仅是靠锁头螺纹与凸轮螺纹的螺纹副进行锁紧，但锁头需要定期更换，大尺寸的螺纹连接不利于快速更换。可通过将螺纹副承载受力更改为轴颈斜面、双半轴和挡圈进行承载，辅助四个螺栓进行定位的方式。用较小的螺栓代替的大尺寸的螺纹副连接，更换变得更加简易快速，更换时间从原方案的20 min缩短到10 min左右，且不需要专用工具拆装。根据前期的方案设计，新的集装箱吊具旋锁机构已经采用了新的半轴结构和螺栓定位形式。新的系统采用半轴承受负载，相比原系统在可靠性方面进一步提升。基本避免了旋锁机构和着箱机构的着箱锁顶销卡死、起升后落锁失败的情况出现。

TRIZ 的设计方式打破的固有的设计模式，利用其在创新思维、创新方法和创新规律的帮助下。对现有的设计方案进行科学分析，应用解题工具进行有效地解决。对矛盾、资源、功能不同的角度进行不同的分析与解释。帮助设计者改变思维模式，寻找问题根源，充分利用可用资源，获得突破技术问题瓶颈的思路，并通过各种TRIZ 解题工具和方法得到新的解决方案。