CKD喜开理带线性基准传感器卡爪BHE-LN/BHG-LN/BHA-LN系列

一、型号组成(深度细化)
HEP 系列作为轴承导向型平行卡爪的代表,采用功能模块化编码规则,完整结构为 HEP-(尺寸代码)-(动作类型)-(轴承精度等级)-(开关配置)-(特殊功能后缀) ,各段编码精准对应重载与精密夹持需求,可通过型号直接预判产品性能:
  • 尺寸代码:采用 10D-63D 的十进制分级体系,数字对应缸径尺寸(单位 mm),10D 对应缸径 φ10mm、本体长度 58mm;20D 对应缸径 φ20mm、本体长度 82mm;32D 对应缸径 φ32mm、本体长度 110mm;40D 对应缸径 φ40mm、本体长度 135mm;63D 对应缸径 φ63mm、本体长度 180mm,尺寸递增直接关联轴承规格与负载等级升级。

  • 动作类型:后缀 “O" 代表单作用常开型(无气压时弹簧复位张开),“C" 代表单作用常闭型(无气压时弹簧复位闭合),无后缀为双作用型(夹持 / 松开均由气压驱动,双向行程可调),部分大尺寸型号(40D/63D)追加 “-D" 后缀表示双缸驱动增强型。

  • 轴承精度等级:核心编码段区分基础级(无后缀,P0 级轴承)、精密级(-P5,P5 级角接触球轴承)、超高精密级(-P4,P4 级主轴轴承),直接决定重复定位性能,P4 级型号适配微米级夹持场景。

  • 开关配置:沿用 CKD 通用编码,“S1" 为 1 线式机械开关,“S2" 为 2 线式 NPN 无接点开关,“S3" 为 3 线式 PNP 无接点开关;“-R" 单侧单开关、“-LR" 双侧双开关,大尺寸型号可追加 “-S0" 实现模拟量力值反馈。

  • 特殊功能后缀:“-H" 代表高负载型(强化轴承组),“-C" 代表紧凑型(缩短本体长度 10%),“-AS" 代表防静电型,“-W" 代表宽温型。典型型号示例:HEP-32D-P5-S3-LR-H,即 32mm 缸径、P5 级精密轴承、双侧双路 S3 开关、高负载型轴承平行卡爪。

二、衍生系列(细分功能型号)
  1. 标准基础型(HEP-XX 系列):覆盖 10D-63D 全尺寸段,搭载 P0 级深沟球轴承,采用 SUS304 不锈钢主体与铝合金前端盖,不给油设计,适配通用机械零件搬运、中小型工件组装等基础场景,10D 型号重量 0.25kg,63D 型号重量 3.8kg。

  1. 精密轴承型(HEP-XX-P5/P4 系列):P5 级型号搭载角接触球轴承(接触角 15°),重复定位一致性≤±0.015mm;P4 级型号采用主轴级精密轴承,配合预紧结构,重复定位一致性≤±0.005mm,适配光学零件夹持、精密检测等微米级场景。

  1. 高负载增强型(HEP-XX-H 系列):40D/63D 尺寸专属衍生,采用双列圆柱滚子轴承替代单列轴承,负载能力提升 60%,本体加厚至原尺寸 1.2 倍,内置加强型齿条传动机构,适配汽车半轴、大型电机端盖等重型工件搬运。

  1. 开关检测型(HEP-XX-S 系列):集成无接点开关(响应时间≤0.5ms),P4 级型号可追加力值检测模块(精度 ±2% F.S.),实现 “位置 + 力值" 双重反馈,适配自动化产线的过盈装配、缺件检测等联动场景。

  1. 洁净室专用型(HEP-XX-CL 系列):表面电解抛光(Ra≤0.2μm),采用食品级润滑脂与全密封结构(IP69K 防护),轴承组加装防尘迷宫罩,适配半导体洁净室(Class 10)、食品包装等无尘 / 无菌场景。

三、规格要点(轴承导向核心特性)
  • 多轴承组传动结构:核心导向部位采用 “径向轴承 + 推力轴承" 组合布局,10D-20D 型号搭载 2 组精密轴承,32D-63D 型号搭载 4 组轴承,轴承材质为 SUJ2 高碳铬钢(硬度 HRC 60-62),将传动摩擦系数降至 0.001 以下,确保重载下动作平稳性。

  • 模块化本体设计:采用 “壳体 - 轴承座 - 齿条" 三段式可拆卸结构,轴承座独立加工后与壳体过盈配合(配合间隙≤0.003mm),便于轴承维护更换,较一体式结构维护效率提升 40%。

  • 重载防护体系:高负载型号采用双唇形密封圈 + 防尘刮板的双重密封,可阻挡铁屑、冷却液侵入轴承部位;缸体采用压铸铝合金(ADC12)表面硬质阳极氧化(膜厚≥15μm),耐冲击强度≥200J/m²,适应恶劣加工环境。

  • 多维安装兼容性:本体上下左右四面预留安装孔,10D-20D 型号为 M3-M4 螺纹孔,32D-63D 型号为 M6-M8 螺纹孔,支持法兰安装、侧面悬挂、倒装等六种安装方式,与 CKD HGP 系列气爪安装尺寸兼容,可直接替换升级。

  • 安全冗余设计:高负载型号内置过载保护阀,当夹持力超过额定值 180% 时自动卸压;单作用型号采用双弹簧复位结构(疲劳寿命≥200 万次),确保断电 / 断气时工件不脱落。

四、特殊规格(定制化维度拓展)
  • 材质定制方案:爪体提供三重选择 —— 硬质爪(SCM440 合金钢,HRC 55-58)适配金属工件,软质爪(聚氨酯,邵氏 A 85-90)适配玻璃 / 塑料件,耐磨爪(碳化钨涂层,硬度 HV 1200)适配高磨损场景;本体可定制 SUS316L 不锈钢(耐酸碱腐蚀),适配化工样品夹持。

  • 行程拓展定制:标准行程基础上可追加 “-L"(长行程)或 “-S"(短行程),10D-S 型号行程可缩至 4mm,63D-L 型号行程可拓展至 80mm,长行程款采用加长齿条与双轴承支撑,确保长行程下的平行度。

  • 环境适配升级:宽温型(-W)采用氟橡胶密封件与高温润滑脂,工作温度范围 - 20℃-+120℃;防爆型(-EX)符合 Ex d IIB T4 Gb 标准,适配石油化工等易燃易爆环境;防静电型(-AS)爪体表面电阻≤10⁵Ω,放电时间≤0.05s。

  • 力值控制定制:型号可集成比例压力阀,实现夹持力 0-100% 无级调节(调节精度 ±1%),配合力传感器形成闭环控制,适配精密过盈配合装配(如轴承压装)。

  • 特殊接口定制:可根据机械臂型号定制 ISO 9409-1 标准接口,或加装快换装置(更换时间≤30 秒),适配柔性产线的快速换型需求。

五、核心参数(动态特性详解)
  • 行程与适配范围:10D 型号行程 8mm(适配工件 φ3-φ15mm),20D 型号 16mm(φ8-φ30mm),32D 型号 25mm(φ15-φ45mm),40D 型号 35mm(φ20-φ60mm),63D 型号 50mm(φ30-φ80mm);长行程款 63D-L 可达 80mm(φ40-φ110mm)。

  • 夹持力特性:夹持力随压力线性变化,0.4MPa 下,10D 型号 50N、32D 型号 350N、63D 型号 1200N;0.7MPa 下,10D 型号 90N、32D 型号 600N、63D 型号 2000N;双缸驱动型 40D-D 在 0.7MPa 下可达 800N,线性度优于 2%。

  • 轴承与导向性能:P0 级型号双指平行度≤±0.02mm,P5 级≤±0.01mm,P4 级≤±0.005mm;轴承旋转精度 P4 级型号径向跳动≤0.002mm,确保高频动作下的定位稳定性。

  • 工作条件:标准工作压力 0.2-0.8MPa,推荐压力 0.4-0.6MPa;适配压缩空气(ISO 8573-1 Class 3,含油量≤0.1mg/m³)、干燥氮气,高负载型号可兼容低压液压油(黏度 20-40cSt)。

  • 动作与寿命:双作用型号空载响应时间(闭合 / 张开)≤50ms(10D)-80ms(63D),带 50% 负载时响应时间≤70ms-120ms;机械寿命 P0 级≥1000 万次,P4 级≥800 万次,开关寿命≥1 亿次。

  • 外形与重量:10D 型号 65mm×35mm×30mm(0.25kg),20D 型号 88mm×45mm×40mm(0.55kg),32D 型号 115mm×60mm×55mm(1.2kg),40D 型号 140mm×70mm×65mm(2.1kg),63D 型号 185mm×90mm×85mm(3.8kg)。

六、操作使用(轴承导向专属规范)
(一)安装准备与流程
  1. 前期校验:拆箱后确认轴承转动顺畅无卡顿,爪体平行度用百分表预检测(偏差≤0.03mm),附件含安装螺栓、轴承预紧工具、开关接线图;安装面需经铣削加工,平面度≤0.015mm/m,粗糙度 Ra≤1.6μm。

  1. 定位紧固:根据负载方向选择安装方式,径向负载优先侧面安装,轴向负载优先正面安装;螺栓规格 10D 用 M3×6(紧固力矩 0.8N・m),63D 用 M8×16(紧固力矩 12N・m),安装后校准爪体与工件中心同轴度(偏差≤0.02mm)。

  1. 轴承预紧:精密级型号(P5/P4)需用专用扳手调节轴承预紧螺母,P5 级预紧力设定为 5N・m,P4 级设定为 8N・m,预紧后手动测试爪体动作,阻力波动≤5N。

  1. 气路与接线:采用 φ6-φ12 聚氨酯气管(根据尺寸选择),双作用型号区分 A 口(夹持)、B 口(松开),单作用型号仅接 A 口;开关接线需区分电源(DC 12-24V)、信号线,力值检测型需额外连接 PLC 模拟量模块,接线后测试信号延迟≤0.5ms。

(二)调试与试运行
  1. 压力梯度测试:从 0.2MPa 开始逐步升压,每 0.1MPa 停留 30 秒,观察爪体动作有无异响,轴承部位温升≤10℃;高负载型号需在 0.7MPa 下进行 100 次空载循环,检测平行度变化≤0.005mm。

  1. 行程与力值校准:通过机械限位块调整行程极限,用卡尺实测行程与设定值偏差≤0.1mm;力值检测型需用标准测力计校准,0-500N 量程内误差≤±2%,并设定过载报警阈值(额定值 150%)。

  1. 联动适配调试:将开关信号与机械臂 / 机床系统联动,编写 “夹持 - 搬运 - 检测 - 松开" 程序,试运行 100 个循环,重点监控精密定位工位(如光学零件装配)的重复定位稳定性,确保无工位偏移。

(三)维护保养规范
  1. 轴承专项维护:标准型每 6 个月补充润滑脂(锂基润滑脂 NLGI 2 级),精密型每 3 个月补充(全合成氟素润滑脂),注脂量为轴承腔容积的 1/3-1/2,避免过量导致温升;洁净室型号需使用低挥发润滑脂(挥发量≤0.1%)。

  1. 日常检查项目:每日用压缩空气吹扫轴承防尘罩,每周检查爪体磨损(磨损量≥0.2mm 需更换),每月检测密封件弹性(唇口老化需及时更换),每季度拆解轴承座检查轴承磨损(滚动体剥落需整体更换)。

  1. 存储与闲置保护:长期闲置(>1 个月)需将爪体调至中位,轴承部位加注防锈润滑脂,本体包裹防锈纸,存储环境要求温度 0-40℃、湿度≤65%,避免与腐蚀性气体接触,每 3 个月手动动作 1 次防止轴承卡滞。

(四)故障排查与解决
  1. 轴承异响与卡滞:先检查润滑脂状态(干结需清洗后重新注脂),再检测轴承间隙(超过 0.01mm 需更换),若为异物侵入需拆解轴承座用无水乙醇清洗,装配时确保轴承安装方向正确(角接触球轴承大口朝外)。

  1. 夹持力衰减:检测气路压力是否稳定(波动≤0.05MPa),排查活塞密封件磨损(更换时需涂抹装配油),高负载型号需检查齿条啮合状态(齿面磨损≥0.1mm 需修磨或更换)。

  1. 定位精度下降:优先检查轴承预紧力(不足需重新调节),再检测安装面平整度(变形需重新铣削),精密型号需用激光干涉仪检测双指平行度,偏差超通过垫片微调轴承座位置。

  1. 开关信号异常:清洁开关检测面油污,检查接线端子紧固性,若信号间断性丢失,可能是轴承振动导致开关位置偏移,需重新定位并加固开关支架。

七、应用案例(轴承导向场景实战)
(一)汽车制造:变速箱齿轮装配
  • 工况需求:夹持 φ45mm、重量 1.2kg 的齿轮坯,要求夹持力 800-1000N,重复定位≤±0.01mm,配合压装机完成轴承过盈装配,工作环境有冷却液飞溅。

  • 选型方案:HEP-40D-P5-S3-H(40mm 缸径、P5 级轴承、高负载型),搭配 SCM440 硬质爪(弧形接触面),IP67 防护,集成 S3 开关反馈夹持状态。

  • 实施效果:齿轮夹持无径向变形,压装后轴承同轴度≤0.02mm,单日装配 800 件,轴承使用寿命达 1200 万次,较原品牌卡爪维护周期延长 50%,压装良率提升至 99.8%。

(二)光学仪器:镜头模组精密组装
  • 工况需求:Class 1000 洁净室环境,夹持 φ12mm 的光学镜片(厚度 2mm),要求夹持力 20-30N,重复定位≤±0.005mm,避免镜片划伤与静电损伤。

  • 选型方案:HEP-20D-P4-AS-CL(20mm 缸径、P4 级轴承、防静电洁净型),搭配聚氨酯软质爪(邵氏 A 85),表面电解抛光,集成力值检测模块。

  • 实施效果:镜片夹持无划痕,静电释放时间≤0.05s,组装后镜头中心偏差≤0.01mm,满足高清镜头(4K 分辨率)装配要求,洁净室微粒污染量≤50 个 /ft³(≥0.5μm),良率提升 2.3%。

(三)重型电子:新能源电机端盖搬运
  • 工况需求:夹持重量 5kg 的铝合金端盖(直径 φ120mm),要求夹持力 1500N,配合机械臂完成数控机床上下料,工作压力波动 0.5-0.7MPa。

  • 选型方案:HEP-63D-D-S3-H(63mm 缸径、双缸驱动、高负载型),搭配定制 MC 尼龙爪(防滑纹路设计),集成双侧 S3 开关,本体加强型结构。

  • 实施效果:端盖夹持无打滑,搬运过程定位偏差≤0.03mm,适配机械臂每分钟 20 次的节拍需求,连续工作 16 小时,轴承部位温升≤8℃,满足重型工件批量生产需求。

(四)精密检测:半导体晶圆夹具检测
  • 工况需求:检测 φ200mm 晶圆夹具的夹持精度,需模拟夹具动作,夹持力 0-50N 可调,重复定位≤±0.008mm,数据实时反馈至检测系统。

  • 选型方案:HEP-32D-P5-S0-AS(32mm 缸径、P5 级轴承、模拟量输出型),搭配碳纤维软质爪,集成力值传感器与 S0 模拟量开关,适配检测系统通讯协议。

  • 实施效果:夹持力调节精度 ±1N,定位数据采样频率 100Hz,检测结果重复性≤0.003mm,较人工检测效率提升 10 倍,检测数据自动存档,满足半导体设备质控要求。


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