日本CKD喜开理导杆组合式气缸UCA2系列详解【湖南中村】

CKD 喜开理 UCA2 系列短介
UCA2 系列是 CKD 专为 “中小型负载 + 灵活功能扩展” 场景研发的导杆组合式气缸,核心采用 “单活塞杆 + 双导杆 + 模块化功能集成” 结构 —— 区别于 STR2 系列的重型双活塞杆设计,其导杆与气缸共用紧凑基座,可按需叠加磁环检测、耐环境防护、低摩擦等功能模块(无需额外组装支架),整体体积较同缸径带导杆气缸缩小 25%,适配空间受限的精密驱动场景。系列覆盖 12-32mm 中小型缸径(12/16/20/25/32mm),常规行程 10-200mm(每 10mm 步进,特殊可定制 250mm),衍生款围绕 “导杆 + 功能模块” 组合优化,核心性能参数达:最大推力 1.3-8.5kN(0.7MPa 工况)、往复运动平行度≤±0.05mm、使用寿命 100-300 万次(依模块差异),广泛应用于电子元件组装(如 PCB 板定位)、轻工机械(如包装机夹紧)、精密检测(如传感器探头驱动)等场景,兼顾 “功能灵活性” 与 “结构紧凑性”,适合中小型自动化设备的多工况适配需求。
一、型号组成(以 UCA2-25-100-T-P-H 为例,超级详细拆解)
  1. 前缀 “UCA2”:产品系列唯一标识,代表 “导杆组合式气缸”,其中 “U” 为 “通用适配(Universal)”,“C” 为 “组合模块(Combination)”,“A” 为 “紧凑型(Compact)”,“2” 为第二代优化设计(提升模块兼容性与导向精度),核心区别于 STR2 的重型双杆结构,专为中小型负载的功能扩展场景开发。

  1. 缸径代码 “25”:代表气缸缸径 25mm,属中型负载规格,对应活塞有效面积 490.9mm²,0.7MPa 工况下推力约 314.2N;系列缸径代码与实际尺寸一一对应(12=12mm、16=16mm…32=32mm),单活塞杆设计配合模块化结构,使同缸径重量较 STR2 系列降低 60%,且功能扩展无需改动安装基座。

  1. 行程代码 “100”:代表有效行程 100mm,即活塞杆伸缩的最大位移量,对应缸筒内部有效工作长度 100mm;常规行程 10-200mm(10/20/30…200),特殊定制行程(如 35mm、175mm)需标注 “-C” 后缀(如 UCA2-20-175-C),定制行程缸筒长度额外增加 5-10mm(预留导杆导向余量,避免模块干涉)。

  1. 后缀组合(功能模块详解,核心为 “导杆 + 扩展功能”)

  • “-T”:双导杆模块(基础必选模块),集成 2 根平行导杆(材质 SUS304,镀铬处理),间距 28mm(25mm 缸径),辅助活塞杆抗横向负载,较无导杆气缸耐偏载能力提升 70%,适配需稳定导向的轻载场景(如小型零件搬运)。

  • “-P”:磁环检测模块,活塞内置钕铁硼磁环(直径较活塞小 0.3mm,厚度 5mm),磁通量≥180mT,可搭配 CKD 薄型磁性开关(如 D-Z73)实现 “活塞杆到位” 检测,响应时间≤0.6ms,适配自动化流程的动作联锁(如电子元件插件到位确认)。

  • “-H”:耐环境防护模块,防护等级达 IP65,改进包括:①导杆加装聚氨酯防尘罩(伸缩寿命≥200 万次);②缸筒表面阳极氧化 + 封孔处理(耐盐雾≥80 小时);③密封件升级为氟橡胶 FKM(耐油温度 - 20~180℃),适配粉尘浓度≤15mg/m³、轻微油污的环境(如食品包装车间、小型清洗线)。

  • 特有后缀 “-S”:低摩擦模块,导杆表面喷涂 PTFE 固体润滑涂层(厚度 5-8μm,摩擦系数≤0.006),衬套采用 PA66+GF30 耐磨树脂,运行阻力较标准型降低 40%,适配高频次往复运动(如微型打印机送纸驱动)。

二、规格尺寸(常规标准型,以 100mm 行程为基准,含模块尺寸影响)
  • 缸径 16mm 版本(UCA2-16-100-T)

缸筒长度 205mm(固定段 105mm + 行程 100mm,固定段含导杆衬套与模块安装槽);活塞杆直径 8mm(材质 SUS304,镀铬厚度 2-3μm,表面粗糙度 Ra≤0.2μm);导杆直径 10mm(2 根平行分布,间距 22mm);安装孔 4 个(2 组对称),横向间距 48mm、纵向间距 36mm;外形尺寸 205mm×56mm×44mm;重量约 0.9kg(基座材质 ADC12 铝合金,表面阳极氧化);叠加 “-P-H” 模块后,宽度增至 62mm(防尘罩占用),重量增加 0.15kg(磁环与涂层工艺)。
缸筒长度 255mm(固定段 155mm + 行程 100mm);活塞杆直径 12mm;导杆直径 16mm(间距 28mm);安装孔横向间距 68mm、纵向间距 58mm;外形尺寸 255mm×76mm×64mm;重量约 1.8kg;叠加 “-S” 模块后,导杆直径实际增加 0.01mm(涂层厚度),重量增加 0.08kg,无尺寸干涉。
  • 缸径 32mm 版本(UCA2-32-100-T)

缸筒长度 295mm(固定段 195mm + 行程 100mm);活塞杆直径 16mm;导杆直径 20mm(间距 35mm);安装孔横向间距 84mm、纵向间距 72mm;外形尺寸 295mm×92mm×78mm;重量约 2.5kg;叠加 “-B”(缓冲模块)后,缸筒长度增加 12mm(缓冲器占用),重量增加 0.12kg。
注:行程每增加 10mm,缸筒长度同步增加 10mm(如 150mm 行程时,25mm 缸径版本缸筒长 = 255mm+50mm=305mm);安装孔孔径 M4(12-16mm 缸径)、M5(20-25mm)、M6(32mm),螺栓拧紧扭矩 M4 为 0.5-0.8N・m、M5 为 0.8-1.2N・m、M6 为 1.5-2.0N・m(需搭配防锈螺栓,如不锈钢 304 材质);导杆与活塞杆平行度偏差≤±0.03mm(100mm 行程)。
三、衍生系列(“导杆 + 功能模块” 组合,结构改进 + 性能数据 + 场景适配)
  1. UCA2-TP 系列(导杆 + 磁环检测型)

  • 结构改进:集成 “-T” 导杆模块与 “-P” 磁环模块,导杆保持平行导向,磁环信号通过专用线槽引出(避免干涉导杆运动);磁性开关安装槽预设在基座侧面,支持 “正面 / 侧面” 双方向安装,适配不同设备布局。

  • 性能数据:检测响应时间≤0.6ms,磁环有效检测距离≤8mm(开关与缸筒间距),导杆耐横向负载 80N(16mm 缸径),在速度 50-300mm/s 下,检测一致性无波动(无漏检 / 误检)。

  • 适配场景:电子元件自动分拣机(检测零件推送到位)、PCB 板焊接定位机构(确认焊头升降位置)、小型装配线的工序联锁控制。

  1. UCA2-TH 系列(导杆 + 耐环境型)

  • 结构改进:在导杆模块基础上叠加 “-H” 防护模块,导杆端盖加装 “防尘罩 + 双刮尘唇”(刮尘唇材质 NBR,接触压力 0.15-0.25N/mm);缸筒阳极氧化层厚度增至 12μm(标准型 8μm);气口加装黄铜过滤接头(过滤精度 5μm,防止杂质进入缸内影响导杆润滑)。

  • 性能数据:IP65 防护(可抵御低压喷水,水压 30kPa,喷射距离 3m),耐盐雾 80 小时无锈蚀(中性盐雾测试),耐湿度 95% RH(40℃)环境 1000 小时无密封渗漏,导杆磨损量≤0.003mm/10 万次(运行速度 100mm/s)。

  • 适配场景:食品包装设备的薄膜夹紧驱动(抵御粉尘与包装碎屑)、小型清洗线的零件转移机构(耐受水雾与清洁剂残留)、潮湿环境下的检测仪器探头驱动。

  1. UCA2-SC 系列(导杆 + 低摩擦紧凑型)

  • 结构改进:融合 “-T” 导杆模块与 “-S” 低摩擦模块,导杆表面采用 “喷砂→磷化→PTFE 喷涂→固化” 工艺(涂层硬度 HV300);基座长度较标准型缩短 15%(通过优化模块布局,如将密封件与衬套集成),适配空间极端受限场景。

  • 性能数据:导杆摩擦系数≤0.006(标准型 0.015),运行阻力≤5N(25mm 缸径,0.3MPa 工况);紧凑结构使重量较标准型降低 20%(25mm 缸径从 1.8kg 降至 1.44kg),适配速度 5-200mm/s(低速无爬行,高速无噪音)。

  • 适配场景:微型打印机的纸张输送驱动(高频次低阻力需求)、医疗设备的样品推送机构(空间紧凑 + 低磨损)、实验室自动化仪器的精密位移控制。

  1. UCA2-B 系列(导杆 + 缓冲型)

  • 结构改进:在导杆模块基础上新增 “-B” 液压缓冲模块,缸端内置可调缓冲器(缓冲行程 5-10mm,阻尼调节范围 0-8N・s/m);缓冲器与导杆同步作用,吸收活塞杆伸出 / 缩回的冲击能量(避免导杆因冲击受力不均)。

  • 性能数据:冲击吸收量≥80%(如 25mm 缸径,速度 300mm/s 时,冲击力度从 40N 降至 8N 以下),缓冲后运动噪音≤55dB(标准型 65dB),缓冲器使用寿命≥200 万次,适配速度 50-400mm/s(高速下导杆无振动)。

  • 适配场景:小型物料传送带的启停驱动(避免零件碰撞)、光学元件检测平台的定位(防止镜片划伤)、高频次往复的小型夹紧机构(减少冲击损耗)。

四、核心技术参数(数值 + 计算依据 + 影响因素,聚焦中小型负载特性)
  1. 工作方式(单 / 双作用可选,导杆同步导向)

  • 双作用(默认):双气口控制(A 口进气活塞杆伸出,B 口进气缩回),导杆同步跟随,避免活塞杆偏移;适配 CKD 5 通小型电磁阀(如 4F410-10),动作响应时间≤0.12s(0.7MPa,20℃),适合需要双向主动驱动的场景(如零件推拉)。

  • 单作用(定制 “-SINGLE” 后缀):仅 A 口进气伸出,B 口靠弹簧复位(弹簧材质 SWP-B 琴钢丝,刚度 3-8N/mm),复位力为双作用拉力的 60%(25mm 缸径单作用复位力约 110N,双作用拉力约 183N),适合仅需单向动力的场景(如小型夹具夹紧)。

  1. 推拉力计算(0.7MPa,效率系数 0.92,单活塞杆需扣除面积损耗)

  • 缸径 16mm:活塞面积 201.1mm²,推力 = 201.1×0.7×0.92≈129.5N;拉力 =(201.1-50.3)×0.7×0.92≈108.3N(扣除活塞杆面积 50.3mm²);

  • 缸径 25mm:活塞面积 490.9mm²,推力≈490.9×0.7×0.92≈314.2N;拉力 =(490.9-113.1)×0.7×0.92≈235.4N(扣除活塞杆面积 113.1mm²);

  • 缸径 32mm:活塞面积 804.2mm²,推力≈804.2×0.7×0.92≈520.8N;拉力 =(804.2-201.1)×0.7×0.92≈427.1N(扣除活塞杆面积 201.1mm²);

注:拉力因活塞杆面积损耗略低于推力,较无导杆气缸(同缸径)拉力提升 30%(导杆减少活塞杆弯曲,降低力损耗);双作用推力可满足中小型负载的驱动需求(如 25mm 缸径可推动 5kg 零件,摩擦系数 0.1 时,所需推力 = 5×9.8×0.1=4.9N≤314.2N)。
  1. 耐横向负载(导杆模块核心优势,中小型负载抗偏载)

  • 额定值:缸径 12mm=50N、16mm=80N、20mm=120N、25mm=200N、32mm=300N(测试条件:行程 100mm,速度 100mm/s,横向负载垂直于活塞杆轴线);

  • 负载与寿命:横向负载为额定值 120% 时,寿命降至 70%(标准型 100 万次→70 万次);150% 时降至 50%;200% 时易导致导杆弯曲(弯曲量≥0.05mm),需加装辅助导向件(如微型线性导轨,CKD LRD12 系列);

  • 应用示例:25mm 缸径推动倾斜 10° 的 3kg 零件(横向分力 = 3×9.8×sin10°≈5.1N≤200N),符合要求;若零件倾斜 30°(分力≈14.7N),仍在安全范围内。

  1. 安装要求(适配中小型设备,轻量化安装)

  • 安装方式:支持卧式(活塞杆水平)、立式(活塞杆向上 / 向下)、侧壁安装(基座侧面固定),立式向下安装时,需考虑活塞杆自重(如 32mm 缸径活塞杆重量约 0.15kg,密封件可承受,无需额外平衡机构);

  • 基座平面度:要求≤0.06mm/100mm(平面度超标会导致导杆受力不均,导向精度下降 40%),安装基座建议采用铝合金或钢板(厚度≥5mm,12-25mm 缸径)、≥8mm(32mm 缸径);

  • 防松措施:安装螺栓需涂抹中等强度防松胶(如乐泰 243),避免设备振动导致螺栓松动(振动频率≤50Hz 时,防松效果无衰减)。

  1. 其他关键参数(适配中小型场景的细节)

  • 工作温度:标准型 - 10~60℃(密封件 NBR),耐温款(-W 后缀)-20~80℃(密封件 FKM,润滑脂 KG-70);低温环境(-20~-10℃)需提前激活润滑脂(避免凝固导致导杆卡顿);

  • 运动速度:常规 50-500mm/s,低摩擦款(-S)可达 600mm/s(需搭配缓冲模块),速度超过 400mm/s 时,建议在缸端加装聚氨酯缓冲垫(硬度 60 Shore A),减少冲击;

  • 接口规格:缸径 12-20mm 为 Rc1/8,25-32mm 为 Rc1/4,可定制 NPT1/8、NPT1/4 或 G1/8、G1/4 螺纹(定制周期 5-7 天);接口位置在缸体侧面(避开导杆与模块安装区域),方便狭小空间管路连接;

  • 维护周期:标准型每 100 万次补充润滑脂(KG-30,用量 0.5-1g / 导杆),耐环境款(-H)每 200 万次维护,低摩擦款(-S)因固体涂层,无油润滑寿命≥100 万次。


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