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日本CKD喜开理带防坠落夹紧气缸UCAC2系列详解【湖南中村】

一、型号组成
UCAC2 系列采用 “基础标识 + 防坠落特性 + 安装形式 + 核心参数 + 功能配置” 的五级编码体系，基础标识 “UCAC2” 明确界定为带防坠落功能的肘节式夹紧气缸品类，核心特征是在传统肘节自锁基础上增设机械防坠落锁止机构，当检测到夹紧力异常衰减时可瞬时触发锁止，防止工件坠落。
完整型号层级划分如下：防坠落特性前缀区分锁止触发方式，“M” 为机械触发式（通过弹簧储能锁舌实现物理锁止，响应时间≤50ms），“E” 为电子感应式（搭载压力传感器与电磁锁，适配 PLC 联动控制）；安装形式段适配吊装与固定场景，“B” 为标准底座安装（底部带 T 型槽与防松螺栓孔，适配工作台固定），“T” 为尾部耳轴安装（后端双耳环带防旋转定位销，适配悬挂式布局），“F” 为前端法兰安装（前端方形法兰带加强筋，适配立柱吊装固定），“K” 为侧挂安装（侧面带弧形安装板，适配圆弧轨道布局）；核心参数段由缸径、夹紧行程、防坠负载构成，数字组合如 “40-30-500” 表示 φ40mm 缸径、30mm 夹紧行程、最大防坠负载 500kg，加长杠杆通过 “LL + 数值” 标注（如 LL160 代表 160mm 加长杠杆）；功能后缀标注附加配置，“S” 内置磁环（适配 CS1-S 系列磁性开关），“W” 为耐候结构（密封件用氢化丁腈橡胶，缸体覆氟碳涂层），“A” 带报警功能（锁止触发时输出声光报警信号），“V” 带可调缓冲（末端液压缓冲器，缓冲行程 0-10mm 可调）。
典型复合型型号解析：“UCAC2-E-F-50-25-LL150-800-S-A” 表示电子感应式防坠落、前端法兰安装、φ50mm 缸径、25mm 夹紧行程、150mm 加长杠杆、800kg 防坠负载、带磁环检测与报警功能的 UCAC2 系列气缸；“UCAC2-M-B-32-20-400-W-V” 则为机械触发式防坠落、底座安装、φ32mm 缸径、20mm 夹紧行程、400kg 防坠负载、耐候结构带缓冲装置的 UCAC2 系列气缸。
二、衍生系列
UCAC2 系列以 “肘节自锁 + 双重防坠” 为核心，结合防坠触发方式、负载等级与环境适应性，形成四大衍生方向，覆盖高空作业与重型吊装全场景：

  1. 标准轻型 UCAC2-M-S/D 系列

采用机械触发式防坠落结构与单 / 双作用肘节传动，缸体为 JIS ADC12 铝合金压铸成型，表面经黑色阳极氧化处理（氧化膜厚度 12-18μm，耐盐雾测试达 120 小时）。防坠落锁舌采用 SCM435 合金钢，表面渗碳淬火（硬度 HRC55-58），锁止面经高频淬火强化。单作用型号通过锥形弹簧实现夹紧与防坠储能，双作用型号通过气源驱动夹紧，弹簧辅助防坠触发，适配轻型工件（≤500kg）的高空定位场景，占系列销量比重超 65%。其防坠落机构触发阈值可通过调节螺杆设定，夹紧力衰减至额定值 70% 时自动锁止，锁止后可承受 2 倍额定负载的静态压力。

  1. 重载加强型 UCAC2-M-H 系列

针对重型负载优化防坠结构与缸体强度，缸体改用 HT300 灰铸铁铸造（抗拉强度≥300MPa），肘节铰链采用 SUJ2 轴承钢（表面硬度 HRC60-64，氮化层厚度 0.3-0.4mm），防坠落锁止机构升级为双锁舌设计，锁止响应时间缩短至≤30ms。通过增大活塞直径与优化杠杆比（1:3.5），夹紧力较同缸径标准型提升 100%，最大防坠负载可达 1500kg，适配汽车车身吊装、大型钢结构安装等场景。全系配备负载传感器，实时监测夹持重量，当超过额定防坠负载 10% 时提前预警，锁止机构可承受 3 倍额定负载的冲击压力，防止瞬间过载导致的锁止失效。

  1. 电子感应型 UCAC2-E 系列

集成压力传感器（精度 ±0.01MPa）与电磁防坠锁，可实时采集夹紧压力数据并传输至 PLC 控制系统，当压力低于设定阈值时，电磁锁在 20ms 内完成锁止动作，同时输出报警信号（DC24V）。缸体末端内置信号放大模块，与 CKD F7 系列控制器兼容，可实现多气缸同步锁止控制。该系列适配全自动化吊装生产线，如风电叶片组装的 “起吊 - 定位 - 夹紧 - 锁止” 联动流程，通过压力曲线分析预判夹紧状态，避免因渐进式压力衰减导致的安全隐患，锁止状态可通过控制器远程监控，适配无人化作业场景。

  1. 特殊环境型 UCAC2-W/C 系列

耐候款（W）采用四重密封结构：肘节轴套处迷宫密封 + 双唇油封，缸体结合面氟橡胶密封垫，活塞杆处聚四氟乙烯防尘圈，防护等级达 IP66，可抵御高空强风、雨雪及紫外线侵蚀，适配户外塔吊吊装场景；防腐款（C）缸体采用 SUS316L 不锈钢（耐氯离子浓度≤500ppm），防坠落锁舌镀硬铬（镀层厚度 0.05-0.08mm），密封件选用全氟醚橡胶，适配化工设备吊装、海洋工程构件夹持等腐蚀性环境。两种型号均配备防结冰加热套（可选配，加热功率 50W，控温范围 5℃-20℃），避免低温导致的机构卡滞。
三、规格要点
（一）核心结构优势
防坠落双保险系统是 UCAC2 系列的技术核心：采用 “肘节自锁 + 机械 / 电子锁止” 双重防护，肘节机构为四连杆结构（连杆材质 SCM440，调质硬度 HB280-310），通过杠杆放大原理将活塞力转化为夹紧力，夹紧末端自锁角度 176°-179°；防坠落锁止机构在肘节连杆处设置锁止槽，触发时锁舌在弹簧或电磁力驱动下嵌入槽内，实现机械限位。活塞杆密封采用 “U 形圈 + 导向环 + 防尘圈” 组合设计（密封面宽度 4.0mm），配合 FKM 氟橡胶密封件（邵氏硬度 78°），无给油状态下密封寿命≥100 万次。缸体内部经精密珩磨（粗糙度 Ra≤0.15μm），活塞与缸体配合间隙控制在 0.015-0.03mm，确保压力传递稳定性，为防坠触发提供精准压力信号。
（二）安装与适配特性
安装形式支持底座、耳轴、法兰、侧挂四种布局，其中侧挂型号（K）配备角度调节支架，可实现 ±15° 安装角度微调，适配弧形工件夹持需求；底座与法兰型号均配备厚度 0.5mm、1.0mm、2.0mm 的调整垫片，可补偿安装面的高度差。所有型号均配备夹紧行程调节螺杆与防坠触发阈值调节旋钮，行程微调范围 ±6mm，调节步距 0.2mm，触发阈值可在额定夹紧力的 50%-90% 区间设定。配管设计采用缸体后端双接口布局，预留 Rc1/4-Rc1/2 规格螺纹接口（φ20-32mm 缸径为 Rc1/4，φ40-63mm 缸径为 Rc3/8，φ80mm 缸径为 Rc1/2），接口处内置压力传感器接口（M5 螺纹），可直接安装压力检测元件；支持不锈钢编织管连接（耐压力 3.0MPa），高空安装时配备管路防坠卡箍，每隔 0.8 米固定一次。
（三）维护与防护设计
防坠落机构采用模块化设计：机械触发式锁舌可从缸体侧面拆卸更换，电子感应式传感器与电磁锁通过快插接头连接，维护更换时间≤20 分钟。密封系统针对高空环境优化：活塞杆处增设防尘刮板，可清除附着的沙尘与冰雪；肘节轴套处加注长效润滑脂（适用温度 - 40℃-120℃），润滑周期延长至 2000 小时 / 次。缸体表面采用复合型防护涂层（底层锌镍合金镀层，表层氟碳涂层），耐盐雾测试达 500 小时，可抵御户外恶劣环境侵蚀。活塞与活塞杆表面经镀硬铬处理（镀层厚度 0.01-0.02mm），耐磨性能提升 5 倍，使用寿命≥150 万次动作。
四、核心参数
（一）基础规格参数

  • 缸径范围：涵盖 φ25、φ32、φ40、φ50、φ63、φ80mm 六个规格，其中 φ40-φ63mm 型号占系列销量的 78%（适配从中型工件到重型构件的防坠夹持需求）；

  • ：标准夹紧行程为 20mm、25mm、30mm、40mm，定制行程范围 15-60mm（步距 5mm）；杠杆长度分标准款（100mm、120mm、140mm）与加长款（160mm、180mm、220mm），加长款夹紧力较标准款降低 20%-35%，防坠负载同步按杠杆比衰减；最大防坠负载随缸径递增，φ32mm 缸径为 400kg，φ50mm 缸径为 800kg，φ80mm 缸径为 1500kg；

  • 外形尺寸：以 φ50mm 缸径、30mm 夹紧行程、140mm 杠杆的 UCAC2-M-B 型号为例，轴向长度 320mm，径向宽度 125mm，高度 105mm，重量 6.8kg，较同负载等级液压防坠缸（体积缩小 40%，重量减轻 45%），适配高空轻量化安装需求。

（二）运行性能参数

  • 动作方式：单作用型号（S）气源驱动释放，弹簧驱动夹紧与防坠储能，夹紧时间 0.4-2.5 秒，释放时间 0.3-2.0 秒；双作用型号（D）气源双向驱动，夹紧与释放时间通过节流阀控制在 0.3-3.0 秒；防坠落触发响应时间：机械触发式≤50ms，电子感应式≤20ms；

  • 压力范围：单作用型号最低使用压力 0.35MPa，最高使用压力 0.8MPa；双作用型号最低使用压力 0.3MPa，最高使用压力 1.0MPa；全系保证耐压力 2.0MPa（可承受瞬时压力冲击）；

  • 夹紧力：随缸径、压力与杠杆长度变化，φ32mm 缸径（标准杠杆）在 0.6MPa 下夹紧力 2200N，φ50mm 缸径（标准杠杆）在 0.8MPa 下夹紧力 6500N，φ80mm 缸径（标准杠杆）在 1.0MPa 下夹紧力 15000N；重载型（H 后缀）较同缸径标准型夹紧力提升 100%，如 φ50mm H 型号在 0.8MPa 下夹紧力可达 13000N；

  • 动作速度：夹紧与释放速度范围 25-180mm/s，通过节流阀实现无级调速，速度波动率≤3%（气源压力稳定 ±0.02MPa 前提下），低速运行无爬行，高速运行缓冲距离≤6mm；

  • 防坠性能：锁止机构触发后，静态锁止力为额定防坠负载的 2.5 倍，断气状态下可保持锁止≥120 小时无位移，锁止面磨损量≤0.1mm/10 万次动作。

（三）环境与安全参数

  • 工作温度：标准款 - 20℃-70℃，耐候款（W 后缀）-30℃-80℃（可承受 - 20℃低温启动），防腐款（C 后缀）-20℃-80℃（可在 5% 盐水环境中连续运行）；

  • 保存条件：温度 - 40℃-100℃，相对湿度 10%-98%（允许长期凝露），避免存放在浓度≥100ppm 的硫化氢气体环境（会腐蚀传感器元件）；

  • 防护等级：标准款 IP54，耐候款 IP66，防腐款 IP65；

  • 安全特性：全系配备双重过载保护，当夹紧力超过额定值 1.3 倍或防坠负载超过额定值 1.1 倍时，机构自动打滑卸力；电子感应型具备故障自诊断功能，传感器或电磁锁异常时输出故障信号；所有型号均配备手动解锁装置，断气时可通过机械手柄释放锁止。

五、操作使用
（一）安装前准备

  1. 型号核对：根据工件重量（按 2.0 倍额定防坠负载选型，冲击场景按 3.0 倍选型）、夹持尺寸、安装空间及环境特性确认型号 —— 高空户外场景优先选 W 后缀耐候款，腐蚀性环境选 C 后缀防腐款，自动化联动选 E 后缀电子感应款，重型负载选 H 后缀重载款；

  1. 配管准备：选用适配口径管路材料 —— 低压场景可选 PU 管（Φ8-Φ12mm，耐压力 2.0MPa），高压或高空场景选不锈钢编织管（Φ8-Φ15mm，耐压力 4.0MPa）；管路长度超过 10 米时，内径需增大 25% 以补偿压力损失；管内需用 0.8MPa 压缩空气吹扫 90 秒，清除杂质与水分（杂质会影响压力传感器精度）；

  1. 安装面处理：安装面需铣削或磨削加工，平面度≤0.08mm/m，粗糙度 Ra≤2.5μm；安装螺栓选用 12.9 级高强度螺栓（材质 SCM440），紧固力矩按缸径选取：φ25-32mm 缸径 12-18N・m，φ40-50mm 缸径 20-28N・m，φ63-80mm 缸径 30-40N・m，螺栓头部加装防松垫圈，避免高空振动导致松动；

  1. 气源与控制准备：配备气动三联件（CKD AC4000 系列），过滤器过滤精度≤3μm，减压阀调节至使用压力 ±0.01MPa，油雾器仅给油型号使用（无给油型号拆除油雾器，气源洁净度需≤0.3mg/m³）；电子感应型需额外配备 DC24V 稳压电源（输出电流≥1A），与 PLC 控制系统提前完成信号对接。

（二）安装流程

  1. 缸体固定：通过定位销（直径 8mm/10mm，按缸体定位孔选配）校准安装位置，确保杠杆夹紧头与工件夹持面对齐，夹紧方向与重力方向垂直（高空吊装场景）或一致（垂直输送场景）；按对角顺序分 3 次紧固安装螺栓，悬挂安装时保证杠杆与水平面平行度≤0.15mm/m，侧挂安装时保证杠杆垂直度≤0.2mm/m；

  1. 配管与传感连接：接口螺纹处缠绕 PTFE 密封带（宽度 12mm，厚度 0.12mm），缠绕方向与螺纹旋向相同，缠绕长度为螺纹全长的 2/3，连接后用肥皂水检测密封性；电子感应型需连接压力传感器信号线与电磁锁电源线，线缆采用屏蔽线（屏蔽层接地电阻≤1Ω），线缆固定间隔≤0.6 米，高空布线需加装防坠护管；

  1. 防坠参数校准：机械触发型通过调节旋钮设定触发阈值，顺时针旋转阈值升高，逆时针降低，调节后用拉力计检测，确保夹紧力衰减至设定值时锁舌可靠弹出；电子感应型通过 CKD F7 控制器设定压力阈值与响应时间，接通电源后模拟压力衰减（通过减压阀逐步降压），确认锁止动作与报警信号同步输出；

  1. 重载款特殊安装：安装后需在缸体底部加装辅助支撑（负载≥1000kg 时），支撑件与缸体接触面积≥100cm²，并用水平仪校准缸体水平度，确保负载均匀传递至安装结构。

（三）运行调试

  1. 空载调试：接通气源至 0.4MPa（低于额定压力），手动操作电磁阀实现夹紧 - 释放循环各 50 次，观察肘节机构动作与防坠锁止响应 —— 动作无卡顿，锁止触发与释放顺畅；用卡尺测量夹紧行程，用压力计检测夹紧力，通过调节螺杆与节流阀微调至设定值；

  1. 负载调试：分三级加载测试 ——30% 额定负载运行 30 分钟（监测锁止机构稳定性），60% 额定负载运行 60 分钟（记录压力变化与响应时间），100% 额定负载运行 120 分钟（监测缸体温度与锁止面状态，正常温度≤环境温度 + 30℃）；模拟故障测试：切断气源或人为降低压力，确认防坠机构在设定阈值内触发，锁止后工件无位移；

  1. 参数记录：记录空载 / 负载状态下的气源压力、动作时间、夹紧行程、夹紧力、锁止响应时间、缸体温度，作为日常维护的基准值，电子感应型需保存压力曲线数据（至少留存 3 个月）。

（四）日常维护

  1. 每日检查：班前确认气源压力稳定在设定范围（波动≤±0.01MPa），检查防坠锁止机构外观（无变形、无异物卡滞）；机械触发型手动测试锁舌伸缩灵活性，电子感应型检查报警指示灯状态（正常为绿色常亮）；

  1. 每周维护：用压缩空气吹扫缸体表面灰尘与杂物（压力≤0.3MPa，避免直接吹扫密封件）；检查安装螺栓与管路接头紧固状态，重新紧固至规定力矩；给油型号补充 ISO VG68 气动油至油雾器油位线 1/2-2/3 处，油雾浓度调节至 0.5-1.0mg/m³；

  1. 深度维护（每 2500 小时）：拆解防坠机构端盖，检查锁舌磨损状态与弹簧弹性 —— 锁舌磨损量超过 0.2mm 时更换，弹簧弹力衰减超过 20% 时更换；清洁压力传感器感应面，去除油污与金属碎屑；肘节轴套处补充长效润滑脂（G60 型号，涂抹厚度 0.5-1.0mm）；电子感应型校准传感器精度，确保压力检测偏差≤0.02MPa。


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