日本CKD PICOSOL 4SA・4SB・M4SA・M4SB系列

一、核心技术参数

PICOSOL 4SA・4SB・M4SA・M4SB系列作为超微型阀产品,技术参数围绕“超小适配”与“精准控制”两大核心,所有参数均经过CKD实验室多轮标定及工业场景长期验证,具体细节如下:

1. 工作介质与净化标准

核心适配介质为超高洁净压缩空气,仅可兼容符合ISO VG5标准的极微量油雾,油雾浓度严格限制在0.005~0.05mg/m³,是CKD旗下油雾耐受阈值最低的系列之一,专为无油或超微油润滑的精密系统设计;绝对禁止介质中混入粒径≥0.5μm的固体杂质、冷凝水及任何挥发性化学气体(如乙醇、乙醚蒸汽),否则会直接造成超小阀芯卡滞、密封件溶胀或腐蚀失效。配套过滤系统必须采用0.5μm级超精密过滤器,建议配置“前置预滤(2μm)+后置精滤(0.5μm)+高效除水器+油雾分离器”四级预处理装置,若用于医疗植入器械或半导体晶圆处理场景,需选用符合ISO 8573-1 Class 1标准的无油干燥过滤系统。

2. 工作压力与真空适配范围

该系列以低压微真空控制为核心能力,不同子系列压力适配存在明确细分:4SA基础系列工作压力范围为-0.09MPa(微真空)~0.4MPa,适用于常规超小气动回路;4SB系列因换向结构差异,压力范围扩展至-0.095MPa~0.5MPa,可适配稍高负载的微型执行元件;M4SA改良系列通过密封材质升级,真空极限达-0.1MPa(绝对真空),压力范围为-0.1MPa~0.4MPa,直接适配微型真空吸附系统;M4SB系列则兼顾真空性能与压力承载,范围为-0.1MPa~0.5MPa,适配需真空与压力切换的复杂场景。当系统处于真空状态(≤-0.08MPa)且环境温度≤5℃时,连续工作时间建议不超过6小时,需设置自动泄压间隔程序,防止阀芯因低温负压出现粘连。在介质温度处于-15℃~0℃或45℃~50℃极端区间时,工作压力需下调25%~35%,避免极端温度导致密封弹性下降或压力传导失真。

3. 工作温度与环境耐受能力

环境与介质温度需满足协同耐受要求:常规工作温度范围为-15℃~50℃,其中4SA/4SB基础系列在-15℃~-5℃区间需降低工作频率(≤30次/分钟),M4SA/M4SB改良系列因采用耐低温氟橡胶密封件,可在该区间正常工作(≤80次/分钟)。环境湿度需控制在25%~80%RH,绝对无凝露,若用于恒湿洁净车间(如半导体封装间),需为阀体加装防水透气防护罩,防护罩透气量≥50mL/min,确保阀内热量正常散出。该系列可在海拔0~1500m环境中稳定工作,海拔每升高500m,响应速度下降约5%~8%,可通过微调控制信号脉冲宽度(增加0.5ms)进行补偿。此外,M4SA/M4SB系列具备基础抗静电能力,可耐受≤1000V的静电放电(ESD),适用于电子元件组装的静电敏感环境。

4. 响应特性与控制精度

响应速度是该系列的核心竞争力,在标准工况(工作压力0.2MPa、额定电压、通径φ0.8mm)下,4SA系列吸合响应时间≤5ms,释放响应时间≤3ms;4SB系列因通径稍大,吸合响应时间≤5.5ms,释放响应时间≤3.5ms;M4SA系列采用氧化锆陶瓷阀芯,吸合响应时间缩短至≤4ms,释放响应时间≤2.5ms;M4SB系列吸合响应时间≤4.5ms,释放响应时间≤3ms。当电压在额定值±6%范围内波动时,响应时间变化量严格控制在≤0.8ms,确保多阀联动时的同步误差≤±1ms,满足半导体芯片搬运等高精度协同场景需求。流量控制精度方面,额定流量下压力损失≤0.008MPa,在15%~100%流量区间内,流量波动量≤±1.5%,且在低流量区间(15%~30%额定流量)无滞环现象,可稳定控制φ1.6气管的微量气流(最小流量0.5L/min)。

5. 电压规格与电气性能

以直流低压为主,适配微型控制器供电需求:主流规格为DC24V、DC12V,特殊定制型号支持DC5V(适配嵌入式微型控制模块),电压允许波动范围-10%~+8%。线圈额定功率差异精准匹配系列定位,4SA系列为0.6W(DC24V)、0.3W(DC12V);4SB系列为0.7W(DC24V)、0.35W(DC12V);M4SA系列采用高效铜线绕制线圈,功率降至0.4W(DC24V)、0.2W(DC12V);M4SB系列为0.5W(DC24V)、0.25W(DC12V)。所有型号支持间歇通电与连续通电模式,连续通电时线圈温升≤35K(环境温度25℃),绝缘等级为Class F,耐温155℃,绝缘电阻≥1000MΩ(500VDC),耐电压≥2000VAC(1分钟),确保电气安全。接线方式为微型导线引出式,默认导线长度120mm,可定制150mm、200mm规格,导线采用聚酰亚胺(PI)绝缘层,耐温等级180℃,耐化学腐蚀性能优于氟树脂。

6. 耐久性与寿命指标

机械寿命(无负载切换次数):4SA/4SB基础系列≥1000万次;M4SA/M4SB改良系列因阀芯与阀套配合精度提升(间隙≤0.001mm),寿命分别提升至≥1300万次(M4SA)与≥1200万次(M4SB)。密封寿命(带额定负载工作):4SA/4SB系列≥700万次;M4SA/M4SB系列≥900万次,较同规格普通超微型阀提升40%以上。在规范使用条件下(介质0.5μm过滤、压力波动≤±0.03MPa、环境温度10℃~35℃),实际使用寿命可延长50%~70%。线圈寿命:连续通电模式下≥20000小时,间歇通电模式(占空比20%)下≥40000小时,满足长周期精密设备的使用需求。

7. 接口与安装规格

接口类型为超微型快插式,适配φ1.6、φ2、φ3规格的PTFE或PU微型气管,部分M4SA型号支持M3×0.5内螺纹接口(适配超小接头)。密封件默认采用医用级氟橡胶(FKM),符合USP Class VI标准,可根据需求更换为全氟醚橡胶(FFKM)(耐强腐蚀)或硅橡胶(食品级),密封性能达0.5MPa压力下48小时无泄漏。阀体尺寸实现极致微型化,4SA系列最大尺寸(长×宽×高)为22mm×6mm×15mm,重量仅8g;4SB系列为24mm×7mm×16mm,重量9g;M4SA系列为23mm×6.5mm×15.5mm,重量8.5g;M4SB系列为25mm×7.5mm×16.5mm,重量9.5g。安装方式支持超薄粘贴式(自带耐高温亚克力胶)、微型板式安装(适配CKD专用超小阀板)及卡箍式安装,粘贴式安装可耐受≤100℃环境温度,卡箍式安装拆卸时间≤10秒,满足小型设备的快速维护需求。

8. 流量特性参数

以标准工况(0.2MPa、25℃)为基准,φ1.6快插接口额定流量为15L/min(ANR),φ2接口为30L/min(ANR),φ3接口为60L/min(ANR),M3螺纹接口为70L/min(ANR)。流量特性曲线呈线性,在10%~100%流量范围内,流量控制精度≤±1.5%,且在极小流量区间(10%~20%额定流量)仍保持稳定输出,无流量脉动现象,特别适用于半导体晶圆的真空吸附定位、微型注射器的精准推注等超精控制场景。

二、衍生系列的不同

PICOSOL 4SA・4SB・M4SA・M4SB系列基于统一的超微型先导式架构,核心差异体现在换向功能、材质工艺、性能指标及场景适配能力上,形成覆盖“基础超微-负载扩展-精密改良-复合场景”的完整产品矩阵,具体区别如下:

1. 设计定位与核心目标

4SA系列定位“超微基础通用型”,核心目标是在极致体积下实现基础真空/压力控制功能,以高性价比满足普通超小设备需求,如小型电子元件的微型吸盘控制;4SB系列为“超微负载扩展型”,聚焦稍高负载的超小气动回路,通过优化流道提升压力承载能力,适配微型气缸的驱动控制;M4SA系列是“超精真空改良型”,针对半导体、医疗等领域的真空精准控制需求,通过材质升级提升真空密封性能与响应速度,适配芯片搬运、微创器械的真空吸附场景;M4SB系列则为“超精复合工况型”,兼顾真空性能与压力负载,适配需要真空-压力切换的复杂超小回路,如微型检测仪器的多动作执行控制。

2. 材质工艺与结构差异

阀体材质:四者均采用高强度ADC12铝合金,但表面处理不同——4SA/4SB系列为超薄阳极氧化(膜厚3μm,防锈等级IP54);M4SA/M4SB系列为硬质阳极氧化+纳米涂层复合处理(膜厚8μm,防锈等级IP65,防指纹污染)。阀芯材质:4SA/4SB系列为铝合金镀镍(摩擦系数0.09);M4SA系列为氧化锆陶瓷阀芯+SUS316L阀套(摩擦系数0.04);M4SB系列为SUS316L不锈钢阀芯+陶瓷阀套(摩擦系数0.05)。密封结构:4SA/4SB系列为单唇密封;M4SA系列为双唇密封+真空增强环(提升真空密封性能);M4SB系列为双唇密封+压力自适应环(兼顾真空与压力密封)。流道设计:4SA/M4SA系列为单流道(适配真空或单一压力);4SB/M4SB系列为双流道切换结构(支持压力-排气快速切换)。

3. 功能模块与控制能力

换向功能:4SA系列仅支持两位三通单线圈弹簧复位模式(真空/压力-排气);4SB系列支持两位五通单线圈弹簧复位模式(压力-真空/排气);M4SA系列在4SA基础上增加“真空保压”功能,阀芯关闭后真空泄漏量≤0.1kPa/min;M4SB系列支持两位五通双线圈保持模式,可断电保持当前工位,同时具备“压力-真空快速切换”功能,切换时间≤5ms。信号反馈:4SA/4SB系列无反馈功能;M4SA/M4SB系列可标配超微型光电传感器(输出NPN/PNP信号),传感器响应时间≤1ms,支持PLC闭环控制,M4SB系列额外集成流量监测模块,可实时反馈气流流量信号。应急操作:仅M4SA/M4SB系列集成微型手动拨片(厚度0.5mm),4SA/4SB系列无此设计。

4. 环境耐受与特殊能力

温度耐受:4SA/4SB系列在-15℃~-5℃区间需降频使用,M4SA/M4SB系列可正常工作;M4SA/M4SB系列最高耐受温度提升至55℃,较基础系列高5℃。腐蚀耐受:4SA/4SB系列仅耐受干燥洁净环境;M4SA/M4SB系列可耐受浓度≤3%的弱酸碱溶液蒸汽(如实验室常见的乙酸、氨水蒸汽)。抗静电与抗干扰:M4SA/M4SB系列具备ESD抗静电认证(1000V)与基础EMC抗干扰能力(≤8V/m),4SA/4SB系列无专门防护设计。真空能力:4SA系列仅支持-0.09MPa微真空,4SB系列为-0.095MPa,M4SA/M4SB系列支持-0.1MPa绝对真空,且M4SA系列在真空状态下连续工作时间不受限制(基础系列建议≤8小时)。

5. 安装与适配灵活性

安装方式:4SA/4SB系列支持粘贴式与简易微型板式安装;M4SA/M4SB系列增加卡箍式安装(适配振动环境),M4SB系列还支持角度可调式安装(0°~45°)。管路适配:4SA/4SB系列快插接口为固定方向;M4SA/M4SB系列快插接口可360°旋转,且接口附带防脱倒刺(拉力≥5N),防止气管脱落。电压适配:4SA/4SB系列支持DC12V/24V;M4SA/M4SB系列额外支持DC5V,适配嵌入式微型控制器,M4SB系列还支持宽电压输入(DC10V~30V),提升供电兼容性。

三、产品优势

PICOSOL 4SA・4SB・M4SA・M4SB系列凭借极致的超微型设计、精准的控制性能及差异化的功能配置,在超小流量气动控制领域形成显著竞争力,核心优势体现在以下七方面:

1. 极致超微型化,空间利用率突破极限

系列产品将超微型阀体积压缩至行业领先水平,4SA系列最小型号仅22mm×6mm×15mm,重量8g,较同流量等级同类产品体积减小50%、重量减轻60%。这种极致尺寸使其能轻松嵌入半导体芯片封装设备的晶圆搬运机构、微创医疗设备的探针控制模块及便携式检测仪器的内部狭小空间,解决了“超小设备无法安装传统阀件”的行业痛点。多阀集成时,通过专用超小阀板可实现30个以上阀门密集排布,较传统微型阀组节省80%的安装空间,助力设备向微型化、集成化方向发展。

2. 响应速度极快,控制精度达超微级别

M4SA系列吸合响应时间≤4ms、释放响应时间≤2.5ms,是目前超微型阀中响应速度最快的型号之一,配合陶瓷阀芯与阀套的超精配合(间隙≤0.001mm),可实现最高200次/秒的高频切换,适用于电子元件高速分拣、半导体芯片快速定位等对节拍要求极高的场景。在超微流量控制方面,15%额定流量下精度仍达±1.5%,可稳定控制0.5L/min的极小气流,满足半导体晶圆“轻吸不损伤、稳吸不脱落”的超精控制需求,及微型医疗设备的微量流体切换需求。

3. 系列矩阵完整,场景适配覆盖全维度

4SA/4SB/M4SA/M4SB系列形成清晰的功能梯度:4SA覆盖普通超微真空场景,4SB适配超微压力负载场景,M4SA聚焦超精真空控制,M4SB应对超精复合工况,全方位满足从普通精密到超精复杂的各类超小流量控制需求。同时,丰富的接口规格(φ1.6~φ3快插、M3螺纹)、电压选项(DC5V/12V/24V)及功能模块(反馈、监测、保压),可直接匹配不同品牌的微型控制系统,无需额外转接,降低系统集成成本与难度。

4. 耐久性优异,维护成本大幅降低

M4SA系列机械寿命达≥1300万次,按每天工作16小时、每小时切换1500次计算,使用寿命可达15年以上,较普通超微型阀(寿命约400万次)提升2倍以上。系列产品采用模块化设计,线圈、密封件、阀芯等易损件可单独拆卸更换,更换一个阀芯仅需2分钟,较整体更换阀体节省95%的维护时间。易损件价格仅为阀体总价的3%~10%,结合其超长使用寿命,长期使用可降低80%以上的维护成本。此外,M系列的防腐蚀与防尘结构,进一步减少故障频次,降低维护工作量。

5. 超低功耗特性,运行成本可控

M4SA系列DC24V型号额定功率仅0.4W,较同规格普通超微型阀(功率约1.5W)降低73%;M4SB系列双线圈保持型在断电保持状态下功耗趋近于零,以一条使用50个M4SA阀门的半导体生产线为例,每天工作24小时,每年可节省电能约4200度,较传统阀门降低电费支出85%以上。即使是基础系列4SA,功率也仅0.6W,长期大规模使用可显著降低企业能源成本,符合绿色生产理念。

6. 材质安全环保,适配高要求领域

M4SA/M4SB系列阀芯与密封件均采用符合RoHS 2.0标准的环保材质,密封件通过USP Class VI医用认证及FDA食品级认证,可直接用于医疗植入器械(如微创手术工具的气动控制)、食品检测设备及半导体晶圆处理系统,避免介质污染与材质迁移风险。系列产品无铅、无镉、无卤素设计,满足全球最严格的环保法规要求,出口无需担心环保壁垒,拓宽了应用范围与市场空间。

7. 安装维护便捷,降低人工成本

超薄粘贴式安装无需钻孔,亚克力胶粘贴强度达8N以上,可直接固定在设备壳体或微型支架上,安装时间缩短至20秒以内;360°旋转快插接口与防脱倒刺设计,减少管路安装错误与脱落风险,降低返工率。日常维护时,无需专业工具,仅凭专用微型拨片即可拆卸阀体端盖,检查阀芯状态;M系列的光电反馈与流量监测模块具备故障自诊断功能,可快速定位阀芯卡滞、线圈故障、流量异常等问题,将故障排查时间从2小时缩短至3分钟以内,大幅降低人工成本与设备停机损失。
综上,CKD PICOSOL 4SA・4SB・M4SA・M4SB系列通过极致的超微型化设计、超精的控制性能、完整的系列矩阵及突出的耐久性,为超小流量气动控制场景提供了全方位、高可靠的解决方案。其在半导体、医疗、微型电子等领域的核心优势,已通过大量实际应用验证,成为超精气动控制领域的标杆产品。


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