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日本CKD喜開理機械卡爪BHA-FC系列核心技術

更新時間:2025-11-01點擊次數:56
一、型號組成(模塊化編碼邏輯)
BHA-FC 系列作為機械驅動型卡爪的產品,采用 “功能分段 + 參數顯性化" 編碼規則,完整結構為 BHA-FC-(夾持類型)-(尺寸規格)-(驅動方式)-(定位精度)-(功能配置)-(特殊適配后綴) ,各編碼段精準對應機械傳動特性與場景需求,可通過型號直接判斷核心性能:
  • 夾持類型:首段后綴區分平行爪(-P,雙爪平行移動)、擺動爪(-S,雙爪繞軸擺動)、三爪定心(-T,三爪同步定心夾持),其中平行爪占比超 60%,適配絕大多數平面夾持場景。

  • 尺寸規格:采用 “數字 + 單位標識",16-100mm 段為常規尺寸,16 代表夾持范圍 φ16-φ35mm、本體長度 85mm;32 代表 φ32-φ65mm、本體長度 120mm;63 代表 φ63-φ120mm、本體長度 165mm;100 代表 φ100-φ200mm、本體長度 220mm,尺寸遞增直接關聯絲杠 / 齒輪規格升級。

  • 驅動方式:核心編碼段區分手動型(-M,旋鈕調節)、氣動輔助型(-A,氣動驅動 + 手動微調)、電動聯動型(-E,伺服電機驅動),電動型追加 “-200"“-400" 標識電機功率(200W/400W)。

  • 定位精度:基礎級(無后綴,重復定位一致性≤±0.02mm)、精密級(-P,≤±0.01mm)、超精密級(-SP,≤±0.005mm),精度等級由絲杠螺距誤差與導軌平行度共同決定。

  • 功能配置:“-L" 代表長行程款(行程較標準型增加 50%),“-K" 代表帶自鎖功能(機械鎖死機構),“-D" 代表帶位置檢測(集成機械標尺),“-SEN" 代表帶電子傳感(位移傳感器反饋)。

  • 特殊適配后綴:“-W" 寬爪型(爪體寬度增加至原尺寸 1.5 倍),“-N" 窄體型(本體寬度縮減 20%),“-C" 潔凈型(表面特殊處理),“-H" 高溫型(耐溫≤200℃)。典型型號示例:BHA-FC-P-32-E-400-SP-SEN-H,即 32mm 規格平行爪、400W 電動驅動、超精密級、帶電子傳感、高溫適配型機械卡爪。

二、衍生系列(功能細分型號)
  1. 標準手動型(BHA-FC-XX-M 系列):覆蓋 16-100mm 全尺寸段,采用梯形絲杠傳動,鑄鐵本體搭配 SUS304 爪體,手動旋鈕調節行程,適配小批量多品種生產的工件定位、工裝夾緊場景,16 型號重量 0.8kg,100 型號重量 5.2kg。

  1. 氣動輔助型(BHA-FC-XX-A 系列):核心搭載 “氣動驅動缸 + 手動微調旋鈕",夾持動作由氣壓驅動(0.4-0.6MPa),定位精度通過手動旋鈕補償,重復定位一致性≤±0.015mm,適配中等批量裝配線的工件快速夾持與精準定位。

  1. 電動聯動型(BHA-FC-XX-E 系列):集成伺服電機與滾珠絲杠,200W 型號夾持速度≤50mm/s,400W 型號可達 80mm/s,支持脈沖信號控制與 PLC 聯動,適配自動化產線的可編程夾持場景,超精密級型號可接入視覺系統實現閉環控制。

  1. 三爪定心型(BHA-FC-T-XX 系列):專屬三爪同步傳動結構,采用傘齒輪均分動力,定心精度≤±0.01mm,適配軸類、套類工件的徑向夾持,63 型號最大夾持力可達 1500N,常用于軸承內圈裝配定位。

  1. 潔凈室專用型(BHA-FC-XX-C 系列):本體采用鋁合金陽極氧化(Ra≤0.4μm),絲杠加注低揮發潤滑脂,爪體采用 POM 材質,整體密封等級 IP67,適配半導體封裝、醫療器材組裝等無塵環境。

三、規格要點(機械傳動核心特性)
  • 高精度傳動結構:平行爪型號采用 “滾珠絲杠 + 線性導軌" 組合,絲杠螺距≤0.003mm/rev,導軌平行度≤0.005mm/m,16-32mm 型號搭載單絲杠雙滑塊,63-100mm 型號采用雙絲杠同步驅動,確保雙爪運動一致性。

  • 剛性強化本體設計:標準型采用 HT250 灰鑄鐵本體(抗拉強度≥250MPa),高負載型號升級為 QT450 球墨鑄鐵(屈服強度≥310MPa),絲杠支撐座采用整體鍛造工藝,與本體通過 4 組 M8 螺栓緊固,抗變形能力較普通機械卡爪提升 40%。

  • 自鎖安全機構:帶 “-K" 后綴型號內置楔形塊自鎖裝置,夾持后通過彈簧驅動楔形塊卡緊絲杠,靜止狀態下可承受 2 倍額定負載不松動,手動解鎖力≤15N,適配垂直方向工件夾持與長時間定位場景。

  • 多維安裝系統:本體底部與側面均設 T 型安裝槽,16-32mm 型號適配 M6 螺栓,63-100mm 型號適配 M10 螺栓,支持臥式、立式、倒掛三種安裝方式,附帶定位銷孔(φ6-φ10mm),安裝定位時間≤10 分鐘。

  • 人性化操作設計:手動型旋鈕采用滾花處理,操作力矩≤3N?m,配備行程刻度盤(精度 0.1mm);電動型集成急停按鈕與狀態指示燈,支持手動 / 自動雙模式切換,故障時可手動調節脫離困境。

四、特殊規格(定制化拓展維度)
  • 爪體定制方案:提供四類爪體選擇 —— 標準鋼爪(SCM440,HRC 50-55)適配金屬工件,軟質爪(PA66 + 玻纖,邵氏 D 85)適配塑料件,耐磨爪(碳化鎢涂層,HV 1100)適配高磨損工況,異形爪(根據工件輪廓定制,加工周期 3-5 個工作日)適配不規則工件。

  • 行程拓展定制:常規行程基礎上,可定制超短行程(-SS,較標準型縮減 30%)與超長行程(-LL,較標準型增加 100%),超長行程型號采用加長絲杠與多段導軌拼接,63-LL 型號行程可達 120mm,仍保持平行度≤0.01mm。

  • 環境適配升級:高溫型(-H)采用氟橡膠密封件與高溫潤滑脂(工作溫度 - 10℃-+200℃),耐腐蝕型(-CR)本體噴涂環氧樹脂,爪體采用 SUS316L 不銹鋼,適配酸堿溶液接觸的化工場景;防爆型(-EX)符合 Ex d IIB T4 標準,適配油氣勘探設備配套。

  • 檢測功能定制:基礎檢測型(-D)配備機械式標尺(讀數精度 0.01mm),電子檢測型(-SEN)集成磁柵位移傳感器(分辨率 0.001mm,響應時間≤0.1ms),可實時反饋爪體位置至控制系統,實現夾持尺寸在線監控。

  • 接口適配定制:電動型可定制 PROFINET、EtherCAT 等工業以太網接口,支持與主流 PLC 直接通訊;手動型可加裝快換爪座(更換時間≤30 秒),適配多品種工件快速切換生產。

五、核心參數(機械特性詳解)
  • 夾持范圍與行程:16 型號夾持范圍 φ16-φ35mm(行程 9.5mm),32 型號 φ32-φ65mm(行程 16.5mm),63 型號 φ63-φ120mm(行程 28.5mm),100 型號 φ100-φ200mm(行程 50mm);長行程款 63-L 型號行程達 42.8mm,夾持范圍擴展至 φ63-φ148mm。

  • 夾持力與驅動性能:手動型 16 型號最大夾持力 300N,100 型號 1800N;氣動輔助型 32 型號在 0.6MPa 下夾持力 800N;電動型 200W 型號夾持力 1200N,400W 型號 2500N,夾持力線性調節范圍 10%-100%。

  • 定位與運動性能:基礎級型號重復定位一致性≤±0.02mm,精密級≤±0.01mm,超精密級≤±0.005mm;電動型空載運動速度 10-80mm/s 可調,加減速時間 0.1-1.0s 可設,啟停沖擊≤5m/s2。

  • 工作條件:手動型無特殊環境要求;氣動輔助型適配壓縮空氣(ISO 8573-1 Class 4,含塵量≤5μm);電動型工作電壓 AC 200-240V,功率消耗 200W 型號≤180W,400W 型號≤380W,工作溫度 - 5℃-+60℃(標準型)。

  • 壽命與外形參數:機械壽命手動型≥50 萬次,電動型≥30 萬次;16 型號外形 85mm×60mm×55mm(0.8kg),32 型號 120mm×80mm×70mm(1.8kg),63 型號 165mm×110mm×95mm(3.5kg),100 型號 220mm×150mm×120mm(5.2kg)。

六、操作使用(機械傳動專屬規范)
(一)安裝準備與流程
  1. 前期校驗:拆箱后手動轉動絲杠,確認爪體運動順暢無卡滯,用百分表檢測雙爪平行度(偏差≤0.03mm);附件含安裝螺栓、定位銷、扳手、說明書,電動型額外配備伺服驅動器與接線端子。

  1. 安裝定位:根據負載方向選擇安裝方式,徑向負載優先側面安裝,軸向負載優先底部安裝;安裝面需銑削加工,平面度≤0.02mm/m,粗糙度 Ra≤3.2μm;16 型號用 M6×12 螺栓(緊固力矩 4.5N?m),100 型號用 M10×20 螺栓(緊固力矩 22N?m),安裝后校準爪體中心與工件中心同軸度(偏差≤0.03mm)。

  1. 驅動系統連接:氣動輔助型區分進氣口(A 口)與排氣口(R 口),采用 φ6 聚氨酯氣管連接,氣壓調節至 0.4MPa 初始值;電動型連接電源與控制信號線,驅動器參數按說明書預設(電機型號、控制模式等),通訊接口需匹配 PLC 協議。

  1. 初始位置校準:手動型轉動旋鈕至行程中點,對準刻度盤零位;電動型執行回原點操作,確保爪體回歸機械原點,原點定位完成后保存參數,誤差反饋值≤0.002mm。

(二)調試與試運行
  1. 負載測試:手動型逐步施加額定負載的 20%、50%、100%,觀察爪體有無位移,自鎖型需測試解鎖力是否正常;電動型在 50% 負載下運行 10 個循環,監控電流波動≤5%,位置偏差≤0.01mm。

  1. 定位精度調試:精密級以上型號需用激光干涉儀檢測定位性能,在行程范圍內均勻選取 5 個測試點,每個點重復測量 10 次,確保一致性符合等級要求;若偏差超標,可通過調節絲杠預緊螺母修正(預緊力矩 1.5-3.0N?m)。

  1. 聯動適配調試:電動型接入 PLC 系統,編寫 “夾持 - 定位 - 松開" 控制程序,設置行程極限與力值保護參數(過載保護設為額定值 120%);試運行 50 個循環,重點監控啟停瞬間的位置穩定性,確保無超調現象。

(三)維護保養規范
  1. 傳動系統維護:絲杠每 3 個月補充潤滑脂(鋰基潤滑脂 NLGI 2 級),注脂量為絲杠容積的 1/3,電動型需拆卸防塵罩注脂;導軌每月用干凈抹布擦拭后涂抹潤滑油(ISO VG 32),確保運動順暢。

  1. 日常檢查項目:每日檢查爪體磨損(磨損量≥0.2mm 需更換),每周檢查絲杠防塵罩完整性(破損需及時更換),每月檢查螺栓緊固狀態(松動需復緊),每季度拆解絲杠支撐座,檢查軸承磨損(滾動體有劃痕需更換)。

  1. 存儲與閑置保護:長期閑置(>1 個月)需將爪體調至行程中點,絲杠涂抹防銹潤滑脂,本體覆蓋防銹膜;存儲環境溫度 0-40℃,濕度≤70%,避免陽光直射與腐蝕性氣體;每 2 個月手動轉動絲杠 1 次,防止銹蝕卡滯。

(四)故障排查與解決
  1. 爪體運動卡滯:先檢查絲杠潤滑狀態(干結需用煤油清洗后重新注脂),再查看導軌是否有異物(用壓縮空氣吹掃),若為絲杠磨損(螺距誤差超 0.005mm)需更換絲杠組件。

  1. 夾持力不足:手動型檢查絲杠是否滑扣(更換絲杠);氣動輔助型檢測氣壓是否達標(需穩定在 0.4-0.6MPa),排查氣缸密封件磨損(更換密封件);電動型檢查電機功率輸出(驅動器報警需復位參數)。

  1. 定位精度下降:優先檢查絲杠預緊力(不足需重新調節),再檢測安裝面平整度(變形需重新銑削),超精密級型號需校準伺服電機編碼器(重新執行原點回歸)。

  1. 電動型無響應:檢查電源與控制線連接(松動需緊固),查看驅動器報警代碼(過流需檢查負載,過壓需調節電壓),電機異響可能為軸承損壞(更換電機軸承)。

七、應用案例(機械傳動場景實戰)
(一)模具制造:注塑模具定位夾緊
  • 工況需求:夾持重量 3kg 的注塑模具鑲件(尺寸 φ60mm×30mm),要求定位精度≤±0.01mm,夾緊后承受注塑壓力 5MPa,手動調節適配多規格鑲件。

  • 選型方案:BHA-FC-P-63-M-P-K(63mm 規格平行爪、手動驅動、精密級、帶自鎖),搭配 SCM440 標準鋼爪,加裝定制定位塊貼合鑲件輪廓。

  • 實施效果:鑲件定位一致性≤±0.008mm,夾緊后無位移,注塑過程模具變形量≤0.02mm,單套模具換型時間從 20 分鐘縮短至 8 分鐘,單日可更換 12 套模具,生產效率提升 67%。

(二)自動化裝配:汽車傳感器殼體組裝
  • 工況需求:Class 10000 潔凈環境,夾持 φ35mm 的塑料殼體,要求夾持力 100-300N 可調,重復定位≤±0.01mm,與機械臂聯動完成裝配,節拍≤5s / 件。

  • 選型方案:BHA-FC-P-32-E-200-SP-SEN-C(32mm 規格平行爪、200W 電動驅動、超精密級、帶傳感、潔凈型),搭配 PA66 軟質爪,接入 EtherCAT 通訊接口。

  • 實施效果:殼體夾持無劃痕,定位偏差≤±0.005mm,裝配后傳感器精度達標率 100%,聯動響應時間≤0.1s,滿足 5s / 件節拍需求,連續運行 72 小時,潔凈室微粒污染量≤100 個 /ft3(≥0.5μm)。

(三)重型機械:大型軸承內圈安裝
  • 工況需求:夾持重量 8kg 的軸承內圈(φ120mm×40mm),要求定心精度≤±0.01mm,夾持力≥1500N,手動操作適配單工位安裝場景。

  • 選型方案:BHA-FC-T-100-M-K(100mm 規格三爪定心、手動驅動、帶自鎖),搭配 SCM440 硬質爪,爪體接觸面加工圓弧槽貼合內圈輪廓。

  • 實施效果:定心偏差≤±0.008mm,夾持后無徑向變形,軸承安裝同軸度≤0.02mm,自鎖狀態可承受 15kg 軸向拉力不松動,單件安裝時間從 15 分鐘縮短至 5 分鐘,安裝質量合格率提升至 99.5%。

(四)電子制造:PCB 板精密定位
  • 工況需求:夾持厚度 1.6mm 的 PCB 板(尺寸 200mm×150mm),要求夾持力 20-50N 可調,定位精度≤±0.01mm,帶位置反饋功能,適配 AOI 檢測前置定位。

  • 選型方案:BHA-FC-P-63-E-200-SP-SEN-N(63mm 規格平行爪、200W 電動驅動、超精密級、帶傳感、窄體型),搭配聚氨酯軟質爪,集成磁柵傳感器。

  • 實施效果:PCB 板夾持無壓痕,定位偏差≤±0.005mm,位置反饋采樣頻率 100Hz,與 AOI 檢測系統聯動精準,檢測漏檢率從 0.8% 降至 0.1%,檢測效率提升 30%。


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