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日本CKD喜開理輕量夾緊氣缸CAC-N?UCAC-N系列【湖南中村】

一、型號組成
CKD 輕量夾緊氣缸 CAC-N?UCAC-N 系列以 “CAC-N” 和 “UCAC-N” 為核心標識,前者代表 “標準輕量夾緊氣缸”,后者中 “U” 凸顯 “超薄輕量特性”,型號體系通過 “基礎標識 + 安裝形式代碼 + 缸徑 + 行程 + 動作方式標識 + 桿端形狀標識 + 附加功能標識” 的組合傳遞規格參數,設計圍繞 “輕量化結構 + 高效夾緊” 的核心邏輯展開:
  • 基礎標識 “CAC-N/UCAC-N”:“CAC-N” 為標準輕量款,采用鋁合金缸體與空心活塞桿實現輕量化;“UCAC-N” 為超薄輕量款,缸體長度較 CAC-N 縮減 20% 以上,適配超狹小空間(如小型機器人末端執行器);

  • 安裝形式代碼:“-LB” 為軸向腳座型(底部螺栓固定,適配立式工作臺)、“-FA” 為前端法蘭型(缸體前端固定,適配臥式設備)、“-EA” 為耳環型(可繞銷軸擺動,適配工件位置微量偏移場景)、“-SB” 為側面安裝型(缸體側面固定,節省上下空間);

  • 缸徑:兩位數字標注,單位 mm,覆蓋 Φ10、Φ12、Φ16、Φ20、Φ25 五種規格,Φ10-Φ16 對應微型夾緊,Φ20-Φ25 對應輕型夾緊,直接決定夾緊力基準;

  • 行程:兩位數字標注,單位 mm,范圍 5-20mm,“-05” 代表 5mm 行程,“-20” 代表 20mm 行程,適配不同厚度的小型工件;

  • 動作方式標識:“-D” 為雙作用型(氣壓驅動夾緊與復位,動作可控性強)、“-S” 為單作用型(氣壓驅動夾緊,彈簧復位,配管減少 40%);

  • 桿端形狀標識:“-R” 為圓頭型(通用平面工件)、“-V” 為 V 型頭(適配圓柱形工件定心夾緊)、“-F” 為平頭型(增大接觸面積,適配薄壁工件);

  • 附加功能標識:“-M” 為帶磁性開關(內置磁敏元件,反饋夾緊 / 復位到位信號)、“-B” 為帶彈性緩沖(橡膠緩沖墊吸收終端沖擊)、“-L” 為帶長行程調節(活塞桿末端可微調行程 ±2mm)。

例如完整型號 “UCAC-N-LB-16-10-D-V-M”,表示超薄輕量系列、軸向腳座安裝、Φ16 缸徑、10mm 行程、雙作用、V 型桿端、帶磁性開關;“CAC-N-FA-25-15-S-F-B” 對應標準輕量系列、前端法蘭安裝、Φ25 缸徑、15mm 行程、單作用、平頭桿端、帶彈性緩沖,適配小型電機端蓋夾緊。
二、衍生系列
CAC-N?UCAC-N 系列圍繞 “輕量化程度 + 動作需求 + 環境適配” 形成三大衍生方向,均以 “鋁合金輕量化結構” 為核心,覆蓋微型精密夾緊場景:
1. 按輕量化程度衍生
  • 標準輕量款(CAC-N 前綴):采用鋁合金缸體 + 實心不銹鋼活塞桿,重量較常規夾緊氣缸減輕 35% 以上,Φ16 缸徑款重量僅 180g,適配小型自動化設備的固定工位(如電子元件測試臺);

  • 超薄輕量款(UCAC-N 前綴):缸體采用薄壁鍛造工藝,活塞桿為空心結構,重量較 CAC-N 款再減 20%,Φ16 缸徑款長度僅 65mm,適配機器人末端執行器、緊湊型裝配機等空間受限場景。

2. 按動作方式衍生
  • 雙作用精準款(-D 后綴):雙向氣壓驅動,夾緊與復位速度獨立可調(50-250mm/s),動作重復定位一致性高,適配高頻次精密夾緊(如手機攝像頭模組組裝);

  • 單作用簡化款(-S 后綴):單路氣源即可驅動,內置高強度復位彈簧(壽命≥100 萬次),適配氣源接口有限的小型專用設備(如手動工裝改造的自動夾緊機構)。

3. 按環境需求衍生
  • 通用工業款(無后綴):缸體陽極氧化處理,密封件為耐油丁腈橡膠,適配溫度 - 5℃-60℃、濕度≤85% 的常規車間(如小型五金零件鉚接);

  • 耐微腐款(-CR 后綴):活塞桿鍍鉻加厚,密封件為氟橡膠,可耐受弱腐蝕環境(如打印機金屬軸類零件夾緊);

  • 潔凈款(-CL 后綴):缸體電解拋光,采用無油潤滑,適配 Class 10000 潔凈車間(如醫療試紙裁切設備的基材夾緊)。

三、規格要點
該系列以 “極致輕量化 + 安裝靈活化 + 夾緊可靠化” 為核心特色,聚焦 “微型工件 + 狹小空間” 的夾緊需求,關鍵優勢如下:
1. 輕量化結構優勢
  • 材質輕量化:缸體采用 6061-T6 高強度鋁合金,活塞桿可選空心不銹鋼,相比同規格鑄鐵氣缸重量減輕 40% 以上,降低設備負載與安裝強度,適配移動夾緊機構(如流水線隨行夾具);

  • 結構緊湊化:集成化設計減少冗余部件,UCAC-N 系列缸體長度較傳統產品縮短 30%,Φ20 缸徑款長度僅 72mm,可嵌入設備內部狹小腔體安裝。

2. 夾緊性能保障
  • 力傳遞高效:活塞桿與活塞采用一體化加工,配合精密導向套,夾緊力傳遞效率達 92% 以上,Φ25 缸徑款在 0.7MPa 壓力下夾緊力可達 320N,穩定固定輕型金屬工件;

  • 終端防護設計:帶緩沖款(-B 后綴)通過彈性橡膠墊吸收末端動能,夾緊接觸瞬間沖擊力降低 40%,避免塑料、陶瓷等脆性工件損傷。

3. 安裝與適配靈活性
  • 多姿態安裝:腳座、法蘭、耳環等安裝形式覆蓋臥式、立式、懸掛式等多種布局,耳環型(-EA 后綴)可補償 ±3° 安裝偏差,適配非平整安裝面;

  • 快速適配調整:帶長行程調節款(-L 后綴)通過活塞桿末端螺母微調行程,無需更換氣缸即可適配 ±2mm 的工件厚度波動,減少備品庫存;

  • 信號聯動便捷:帶磁性開關款(-M 后綴)可輸出 “夾緊到位”“復位到位” 雙信號,直接接入 PLC 系統,實現 “工件識別 - 夾緊 - 加工 - 釋放” 自動化閉環。

四、核心技術參數
系列參數圍繞輕量化特性、夾緊性能、環境適配展開,基于鋁合金輕量化結構設計,具體如下:
  • 缸徑與夾緊力:缸徑 Φ10、Φ12、Φ16、Φ20、Φ25;0.7MPa 壓力下,Φ10 款約 80N,Φ16 款約 180N,Φ25 款約 320N;單作用型復位彈簧力為夾緊力的 35%-45%,確保復位徹底;

  • 行程與定位參數:行程 5mm、10mm、15mm、20mm;夾緊過程中桿端徑向偏移量≤0.15mm,確保定位精準;

  • 動作速度:雙作用型夾緊 / 復位速度 50-250mm/s,單作用型夾緊速度 50-200mm/s,復位速度 80-220mm/s,可通過流量閥無級調節;

  • 使用壓力與氣源要求:雙作用型工作壓力 0.15-0.7MPa,單作用型 0.2-0.7MPa;氣源需無水(露點≤-20℃)、無油(油分≤0.01mg/m3)、無塵(過濾精度≥0.3μm),推薦配套 CKD FD-M 系列微型氣源處理單元;

  • 環境與壽命參數:通用款工作溫度 - 5℃-60℃,耐腐款 - 10℃-70℃,潔凈款 0℃-65℃;防護等級 IP65(通用 / 耐腐款)、IP67(潔凈款);正常維護下,機械結構壽命≥300 萬次往復,密封件壽命≥100 萬次,磁性開關壽命≥1000 萬次;

  • 尺寸與重量:CAC-N-LB-16-10-D-R 型號尺寸(長 × 寬 × 高)78mm×32mm×30mm,重量 180g;UCAC-N-SB-16-10-D-R 型號尺寸 65mm×32mm×28mm,重量 145g,均適配低負載設備需求。

五、工作原理
該系列通過 “氣壓驅動活塞 + 直線夾緊運動” 機制實現輕量化精密夾緊,以雙作用帶磁性開關款(CAC-N-LB-16-10-D-V-M)為例,工作流程分四個階段,依賴缸體輕量化結構與精密導向設計:
1. 準備階段
設備啟動后,控制系統向 “復位腔” 供氣,壓縮空氣推動活塞反向移動,活塞桿帶動桿端直線縮回至初始位置,磁性開關反饋 “復位到位” 信號,工件可順利進入夾緊工位。
2. 直線夾緊階段
工件到位后,氣路切換至 “夾緊腔”,壓縮空氣推動活塞沿缸筒直線運動,活塞桿帶動桿端(如 V 型頭)向工件移動,精準貼合工件定位面并施加夾緊力;帶緩沖款在行程末端 3mm 處,彈性緩沖墊接觸工件,減緩夾緊速度;夾緊力達到設定值時,磁性開關反饋 “夾緊到位” 信號,系統維持壓力。
3. 夾緊保持階段
氣缸保持穩定供氣壓力(微型工件 0.2-0.3MPa,輕型金屬件 0.4-0.7MPa),活塞桿在氣壓與導向套約束下維持夾緊狀態,適配工件加工、檢測等工序,保持時間可通過系統設定為 0.3-10s。
4. 釋放復位階段
工序完成后,氣路切換回 “復位腔”,壓縮空氣推動活塞反向運動,活塞桿帶動桿端脫離工件并縮回初始位置,磁性開關反饋 “釋放到位” 信號,完成一次夾緊循環,等待下一個工件進入。
六、操作使用
1. 安裝規范
  • 本體固定

  • 軸向腳座型(-LB):用 M4×8mm 內六角螺栓固定,擰緊扭矩 0.8-1.2N?m,安裝面平面度≤0.3mm/m,確保活塞桿與工件定位面垂直;

  • 前端法蘭型(-FA):通過前端 M4 螺紋孔固定,法蘭面與設備面板貼合,擰緊扭矩 1.0-1.5N?m,避免偏載導致桿端偏移;

  • 側面安裝型(-SB):設備側壁鉆 M4 螺紋孔,螺栓固定后手動推動活塞桿,確保伸縮無卡頓,安裝高度與工件夾緊點對齊。

  • 配管連接:采用 Φ3mm 或 Φ4mm 耐油 PU 軟管,通過 CKD KQ2-M5 系列微型快插接頭連接,雙作用型需兩路配管(夾緊腔、復位腔),單作用型僅需一路夾緊腔配管;配管長度≤1.5m,彎曲半徑≥15mm,避免管路彎折影響動作速度。

  • 桿端安裝:根據工件形狀選擇桿端,用內六角扳手擰緊在活塞桿螺紋上,Φ10-Φ16 缸徑擰緊扭矩≤0.8N?m,Φ20-Φ25 缸徑≤1.5N?m,禁止過緊損壞螺紋。

2. 調試流程
  • 壓力調試:初始將減壓閥調至 0.15MPa,手動觸發夾緊動作,觀察桿端與工件貼合情況;逐步提升壓力至適配值(如塑料件 0.2MPa,金屬件 0.5MPa),用拉力計檢測夾緊力,記錄參數;重復動作 10 次,確保每次夾緊力一致。

  • 速度調試:進氣口安裝微型流量調節閥,順時針減小流量降低速度,逆時針增大流量;夾緊速度建議控制在 80-150mm/s,避免過快導致工件移位;帶緩沖款需確保末端緩沖后速度降至 30mm/s 以下。

  • 信號聯動調試:將磁性開關信號接入 PLC 系統,模擬 “工件到位 - 夾緊 - 加工 - 釋放 - 復位” 流程,驗證信號觸發順序;測試緊急停止場景,切斷氣源后檢查活塞桿是否立即停止,無慣性移動。

3. 維護保養
  • 日常檢查:每日開機前擦拭缸體與活塞桿,去除粉塵油污;用肥皂水檢查配管接口,無氣泡即為正常;觀察磁性開關指示燈,手動推動活塞桿感受伸縮順暢度,無明顯阻力。

  • 定期維護:每運行 50 萬次后,檢查密封件與導向套磨損,若出現漏氣或卡頓需更換原廠配件;每 100 萬次補充 CKD RL-700 專用潤滑脂,涂抹于活塞桿與導向套接觸部位;每年校準磁性開關,確保信號觸發精準。

  • 故障處理:活塞桿伸縮卡頓需用 0.2MPa 壓縮空氣吹掃缸內雜質或補充潤滑脂;夾緊力不足先檢查供氣壓力,再排查密封件,必要時更換;磁性開關無信號需檢查接線或調整開關與磁環間隙(0.5-1.0mm)。

4. 安全注意事項
  • 安裝維護前必須切斷氣源,待活塞桿完全復位后再操作,避免突然動作造成傷害;

  • 禁止超過額定夾緊力使用(如 Φ16 缸徑不超過 180N),否則導致活塞桿彎曲,設備需標注最大夾緊力警示;

  • 夾緊易墜落工件時,加裝機械防墜裝置(如彈性卡爪),避免氣壓失效導致墜落;

  • 長期停機(>30 天)前排空缸內空氣,活塞桿表面涂防銹油,復工前空載運行 10 次恢復潤滑。

七、案例應用
系列憑借 “輕量化 + 精準夾緊” 優勢,廣泛適配電子制造、3C 產品組裝、醫療器械、小型物流設備等場景,典型案例如下:
1. 電子制造:手機攝像頭模組夾緊
  • 應用場景:攝像頭模組(尺寸 12mm×8mm×3mm)組裝時,需夾緊塑膠底座,避免鏡頭安裝時移位,要求夾緊力輕柔(≤50N)、設備負載低。

  • 選用型號:UCAC-N-SB-12-05-S-V-M(超薄側面安裝、Φ12 缸徑、5mm 行程、單作用、V 型桿端、帶磁性開關)。

  • 優勢體現:Φ12 缸徑在 0.3MPa 下輸出 55N 夾緊力,適配輕柔需求;超薄設計嵌入模組組裝機狹小空間,重量 120g 降低設備負載;V 型頭精準定心底座,磁性開關聯動組裝流程,良率提升至 99.7%。

2. 3C 產品:筆記本電腦轉軸夾緊
  • 應用場景:轉軸(直徑 Φ8mm,長度 20mm)檢測時,需定心夾緊兩端,確保同軸度檢測精準,要求夾緊力穩定(80-100N)、安裝空間緊湊。

  • 選用型號:CAC-N-EA-16-10-D-V-M(標準耳環安裝、Φ16 缸徑、10mm 行程、雙作用、V 型桿端、帶磁性開關)。

  • 優勢體現:Φ16 缸徑在 0.4MPa 下輸出 90N 夾緊力,耳環型安裝補償檢測臺偏差;雙作用設計確保夾緊 / 復位速度可調,適配檢測節拍,同軸度檢測合格率提升至 99.5%。

3. 醫療器械:血糖試紙基材夾緊
  • 應用場景:試紙基材(紙質,厚度 0.1mm)裁切時,需夾緊邊緣避免褶皺,環境為 Class 10000 潔凈車間,要求無粉塵污染。

  • 選用型號:CAC-N-FA-10-05-D-F-CL-M(標準法蘭安裝、Φ10 缸徑、5mm 行程、雙作用、平頭桿端、潔凈款帶磁性開關)。

  • 優勢體現:潔凈款無油潤滑與電解拋光缸體符合潔凈要求;平頭桿端增大接觸面積,0.2MPa 下輸出 40N 夾緊力避免基材褶皺;磁性開關聯動裁切機,效率提升至每分鐘 300 片。

4. 物流設備:小型零件分揀夾緊
  • 應用場景:分揀機抓取塑料零件(重量 50g,尺寸 20mm×15mm),需輕量化夾緊機構降低機械臂負載,要求響應快速、安裝緊湊。

  • 選用型號:UCAC-N-LB-20-15-D-R-M(超薄腳座安裝、Φ20 缸徑、15mm 行程、雙作用、圓頭桿端、帶磁性開關)。

  • 優勢體現:重量 160g 減輕機械臂負載,超薄設計適配分揀機末端;雙作用動作速度 150mm/s,適配每分鐘 20 次分揀節拍;磁性開關反饋抓取信號,分揀準確率達 99.9%。

八、認證
該系列作為 CKD 輕量化氣動元件核心產品,通過多項國際與行業認證,確保質量與合規性:
1. 質量管理體系認證
全系列生產符合 ISO 9001:2015 標準,從鋁合金缸體鍛造到成品檢測建立全流程管控:每批次抽樣進行 5 萬次循環測試,驗證機械耐用性;檢測夾緊力波動(≤5%)與動作一致性,生產工廠每季度接受 SGS 審核。
2. 安全與性能認證
  • CE 認證:出口歐盟型號通過 CE 認證,符合 EN ISO 13849-1(PL d 級)與 EN 60947-5-2 標準,結構安全系數≥1.5,適配歐盟自動化設備。

  • UL 認證:出口北美型號通過 UL 認證,符合 UL 1004 與 UL 94 標準,缸體阻燃等級 V-0 級,適配高溫工業環境。

3. 環保認證
  • RoHS 2.0 認證:材質符合歐盟 2011/65/EU 標準,限制鉛、汞等有害物質,密封件采用無鹵材質,適配電子行業綠色生產。

  • REACH 認證:符合 EC No. 1907/2006 法規,不含超限制濃度 SVHC 物質,每年更新合規報告,可提供 MSDS 表。

4. 行業專項認證
  • IATF 16949 認證:用于汽車電子部件的型號通過該認證,滿足耐高溫、耐油霧要求,適配汽車供應鏈質量追溯標準。

  • FDA 認證:潔凈款(-CL 后綴)通過 FDA 認證,符合 21 CFR Part 177 標準,材質可接觸醫療耗材,無有害物質遷移。


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