接触TRIZ,第一个了解的入门理论就是40个发明原理。
于是,我试着用40个发明原理去对比过去申请的专利,发现大多数专利所遵循的原理竟然都落入了40个原理框架之中。 早知道40个发明原理就好了,这会省去过去写专利时的漫天苦想。 在后面的产品结构设计工作中,当我碰到问题和难题时,我常常用这40个发明原理去拓宽思路,每次都有收获。 而最近我在写塑料专用螺丝的文章时,一方面为塑料专用螺丝的创新所佩服: 一个小小的结构优化竟然可以解决那么大的难题,还可以申请专利,还可以注册成商标,还可以成为企业标志性的产品。。。。。。。 另一方面,我也发现:很多创新是40个发明原理的简单套用。 本文以塑料专用螺丝为例,来说明40个发明原理与塑料专用螺丝创新的关系。
阿奇舒勒及其团队通过对250万份的专利进行了研究、 分析、 总结,发现只有20%左右的专利才称得上真正的创新,许多宣传称为专利的技术,其实已经在其他产业中出现并应用过。 阿奇舒勒认为发明问题的原理一定是客观存在的,如果掌握了这些原理,就可将其应用到各个行业中。 据此,阿奇舒勒提炼出了TRIZ理论中最重要、具有普遍用途的40个发明原理。
在塑料自攻螺丝的创新发明中,以下4个发明原理被反复利用。
传统的塑料自攻螺丝,如图所示,具有两个典型的特征:
由于60°牙型角以及塑料在挤压过程中流动不畅等,使得支柱承受较大的径向力,而发生开裂。
所以,传统塑料自攻螺丝存在较大的性能缺陷,不适合于对紧固质量和可靠性要求比较高的场合,例如汽车行业。 于是,自上个世纪五六十年代开始,国外有公司就开始开发针对塑料的专用自攻螺丝,以解决传统自攻螺丝存在的问题,并发明了一系列创新的塑料专用螺丝,包括PT®螺丝、Plastite®螺丝、Reform®螺丝和Hi-Lo®螺丝等。
PT®螺丝,其创新之处除了30°的牙型角以及较大螺距之外,螺杆处凹面的设计也是创新点之一。 传统自攻螺丝螺杆处是平面,这很容易造成挤压的塑料堆积,不利于塑料流动,从而增加塑胶在拧入过程中对塑胶支柱径向力,使得支柱开裂。 而凹面的设计为塑料的流动提供了足够的空间,提高了螺丝紧固的质量和可靠性。
从平面到凹面的创新,这正是发明原理No.14曲面化,增加曲率的应用; 也可以说是发明原理理No.03局部质量的应用:从均匀到不均匀
Plastite®螺丝,其创新之处是其螺杆形状呈三角形,而不是传统的圆形。
三角形设计的好处是减小拧入过程中的径向力。圆形螺丝在拧入过程中,整个支柱在截面方向上都在受力。 而Plastite®螺丝在拧入过程中,仅仅有三个点在受力,这有助于减小径向力和驱动扭矩。
从圆形到三角形,这正是发明原理No.03局部质量的应用:把螺牙与支柱的接触由传统的均匀接触,改变为非均匀接触。
Reform®螺丝,其创新之处在于把对称的螺牙结构改为非对称,螺牙前侧的牙型角较小、为12.5°,这有利于减小径向力。
同时,螺牙后侧的导向结构,会推动更多的塑料流动到螺牙前侧底部,从而提高拔出阻力、以及增加螺丝的抗振能力。
把螺牙两侧的结构由对称改为非对称,这正是发明原理No.04增加不对称性的完美应用。