01 現有結構分析
市場上廣泛采用的氣缸撐爪式結構凸盤推送如圖1所示。撐爪通過銷軸安裝在撐條上，凸盤位于導軌內，只能沿著導軌在撐爪的推動下前后運動，但因凸盤和插在其上的紗管均是回轉體，故凸盤繞其自身旋轉軸的自由度未受限制；氣缸桿和撐條連接，氣缸桿的伸縮帶動撐條做前后運動，由撐爪推動凸盤間歇性向前運動，Z終完成凸盤輸送。
撐爪以銷軸為界，前輕后重，其在重力作用下總有圍繞銷軸做逆時針轉動的趨勢，直至其前端下底面碰觸撐條；當撐條向前運動時，撐爪抬起的頭端可以頂著凸盤底座的空腔向前運動；當撐條向后運動時，凸盤失去動力不再運動，撐爪的上脊線劃過凸盤底面時受壓力作用順時針轉動一定角度，順利向后劃動，如此往復。
由于撐爪在細紗機長度方向為多點分布，單個撐爪只負責一定數量的凸盤。因此，撐爪的分布、氣缸的行程、用時和氣壓等參數的選擇與確定，要綜合考慮凸盤與導軌之間配合的松緊度及摩擦力、空滿紗管的質量、凸盤底座直徑的偏差、紡紗車間溫度等多種因素。
分析可知，撐爪向前推進凸盤到達行程后需要跟隨撐條退回以開始下次推程，但在撐爪退回和暫停時無法對凸盤定位，而當凸盤受到外力后，理論上可以退回1個推程的距離，這種結構的撐爪無論處于什么位置，都無法限制凸盤受到外力后向前運動。集體落紗系統完成空滿紗管交換后，細紗機主機錠位和凸盤之間應該一一對應，此時若不限制凸盤在導軌內的竄動（由清掃或運送物料時接觸凸盤引起），將會影響凸盤與細紗機主機錠位之間的空滿紗管交換。現場常見的問題為：因為凸盤未處于正確的位置，導致氣架下行時空紗管頂端無法進入抓管器的空腔內，而是頂掉部分抓管器，使失去抓管器的氣架無法拔起位于錠子上的滿紗管，影響了生產的連續性，也加劇了抓管器的損耗。因此，需要增加裝置以限制凸盤在導軌內的竄動。
02 改進后的結構
筆者依據撐爪靠重力自動復位的原理，設計出圖2所示的凸盤防竄結構。
如圖2所示，在撐條的合適位置上固定一軸承座，通過軸承銷軸將一滾動軸承套合在軸承座上，和撐條一起運動。防進鉤通過防進鉤銷軸套合在導軌上，在重力作用下圍繞銷軸順時針轉動并被固定在導軌上的限位銷限位；當撐條向前推動凸盤時，軸承外圈將和防進鉤的左下立面接觸，使其逆時針旋轉，通過合理的尺寸設計，當撐條到達Z前端時，防進鉤的左上端面和凸盤底座空腔圓柱面相接觸，從而限制了凸盤繼續前行的可能性；當撐條向后運動時，軸承外圈和防進鉤脫離接觸，防進鉤在重力作用下順時針旋轉傾倒，失去限制作用，可以使撐爪推動凸盤順利通過；通常撐爪由Z前位后退整數倍錠距l后，還要繼續后退一定的距離x，使撐爪的前頂端充分無阻礙地抬起，為下次推程作準備。
防倒撐爪也是通過銷軸套合在導軌上，并由2個支撐限位銷限位，使其只能在一定的角度內旋轉。防倒撐爪的防倒原理和撐爪一樣，不同的是其固定在導軌上，只轉動而無前后運動。新增件的安裝固定方式簡單，只要位置尺寸和零件尺寸合適，利用重力和氣缸推力的相互作用即可自動復位、滿足凸盤的防竄需求。
03 防進鉤的設計和安裝位置
當推條向前運動到Z前位置并保持不動時，要求軸承外圈完全頂起防進鉤使其上頂端與凸盤底座內腔圓柱面接觸以限制凸盤向前運動。這就要求防進鉤的結構、尺寸和安裝位置與撐爪的距離，以及軸承與撐爪之間的位置，都必須配合恰當。
如圖3所示，設定B2B3是撐爪到達1次推程Z前端時、其中1個凸盤底座內腔圓柱面與防進鉤接觸后的相貫線，相貫線相對于此凸盤的位置和相對于導軌（或任一固定件）之間的位置，取決于底座內腔圓柱面的直徑和防進鉤的左上頂端的寬度。
CC線為凸盤底面的下限界，在CC線以下預選一點O作為防進鉤的旋轉中心，并以凸盤的前進方向為x軸正方向建立平面直角坐標系。當軸承外徑尺寸選定后，可在x軸下方選一點Tn作為軸承外圈與防進鉤下豎面的切點，Tn點的選擇位置決定了軸承在撐條上的安裝位置，考慮防進鉤在重力作用下有復位要求，可大概勾畫出防進鉤在“工作位”的位置和形狀，如圖中虛線所示；然后以O點為中心，順時針旋轉防進鉤，使其與圖2中限位銷接觸，且防進鉤頂面要求低于CC線，原B2點到達B1位置，根據軸承外徑尺寸和先前選定的Tn點位置，可得出軸承與防進鉤旋轉后的切點T1；旋轉后的防進鉤（實線位）和軸承之間處于接觸的臨界狀態，當撐條向前繼續推進時，曲線T1Tn是切點的軌跡線，軸承的Z前端點T2與Tn之間的距離等于B2B4的長度，B4B5是凸盤底座內腔圓柱面上相貫線B2B3在撐條前進時軸承外圈與防進鉤處于接觸臨界時的位置。
基于以上分析可知，∠A1OA2＝∠B3OB1，T2Tn＝B2B4，在確定軸承外徑和Tn以及O點位置后，就可以確定各部件之間的位置和防進鉤功能部分的尺寸。
經生產實踐證明，利用原撐爪借助重力自動復位的原理，設計氣缸撐爪式凸盤推送裝置的防倒撐爪和防進鉤結構，有利于凸盤定位，解決了環錠細紗機采用氣缸撐爪式結構推送凸盤方案中，存在凸盤在導軌內竄動、引起錠位與凸盤錯位過大而影響插拔紗管的問題。新增結構簡單可靠，無易損件和復雜件，且無需對原結構進行大的改動，易于實施，提高了集體落紗系統的穩定性和生產效率。
（來源：紡織器材在線）
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