日本CKD喜开理轻量夹紧气缸CAC-N・UCAC-N系列【湖南中村】

一、型号组成
CKD 轻量夹紧气缸 CAC-N・UCAC-N 系列以 “CAC-N” 和 “UCAC-N” 为核心标识,前者代表 “标准轻量夹紧气缸”,后者中 “U” 凸显 “超薄轻量特性”,型号体系通过 “基础标识 + 安装形式代码 + 缸径 + 行程 + 动作方式标识 + 杆端形状标识 + 附加功能标识” 的组合传递规格参数,设计围绕 “轻量化结构 + 高效夹紧” 的核心逻辑展开:
  • 基础标识 “CAC-N/UCAC-N”:“CAC-N” 为标准轻量款,采用铝合金缸体与空心活塞杆实现轻量化;“UCAC-N” 为超薄轻量款,缸体长度较 CAC-N 缩减 20% 以上,适配超狭小空间(如小型机器人末端执行器);

  • 安装形式代码:“-LB” 为轴向脚座型(底部螺栓固定,适配立式工作台)、“-FA” 为前端法兰型(缸体前端固定,适配卧式设备)、“-EA” 为耳环型(可绕销轴摆动,适配工件位置微量偏移场景)、“-SB” 为侧面安装型(缸体侧面固定,节省上下空间);

  • 缸径:两位数字标注,单位 mm,覆盖 Φ10、Φ12、Φ16、Φ20、Φ25 五种规格,Φ10-Φ16 对应微型夹紧,Φ20-Φ25 对应轻型夹紧,直接决定夹紧力基准;

  • 行程:两位数字标注,单位 mm,范围 5-20mm,“-05” 代表 5mm 行程,“-20” 代表 20mm 行程,适配不同厚度的小型工件;

  • 动作方式标识:“-D” 为双作用型(气压驱动夹紧与复位,动作可控性强)、“-S” 为单作用型(气压驱动夹紧,弹簧复位,配管减少 40%);

  • 杆端形状标识:“-R” 为圆头型(通用平面工件)、“-V” 为 V 型头(适配圆柱形工件定心夹紧)、“-F” 为平头型(增大接触面积,适配薄壁工件);

  • 附加功能标识:“-M” 为带磁性开关(内置磁敏元件,反馈夹紧 / 复位到位信号)、“-B” 为带弹性缓冲(橡胶缓冲垫吸收终端冲击)、“-L” 为带长行程调节(活塞杆末端可微调行程 ±2mm)。

例如完整型号 “UCAC-N-LB-16-10-D-V-M”,表示超薄轻量系列、轴向脚座安装、Φ16 缸径、10mm 行程、双作用、V 型杆端、带磁性开关;“CAC-N-FA-25-15-S-F-B” 对应标准轻量系列、前端法兰安装、Φ25 缸径、15mm 行程、单作用、平头杆端、带弹性缓冲,适配小型电机端盖夹紧。
二、衍生系列
CAC-N・UCAC-N 系列围绕 “轻量化程度 + 动作需求 + 环境适配” 形成三大衍生方向,均以 “铝合金轻量化结构” 为核心,覆盖微型精密夹紧场景:
1. 按轻量化程度衍生
  • 标准轻量款(CAC-N 前缀):采用铝合金缸体 + 实心不锈钢活塞杆,重量较常规夹紧气缸减轻 35% 以上,Φ16 缸径款重量仅 180g,适配小型自动化设备的固定工位(如电子元件测试台);

  • 超薄轻量款(UCAC-N 前缀):缸体采用薄壁锻造工艺,活塞杆为空心结构,重量较 CAC-N 款再减 20%,Φ16 缸径款长度仅 65mm,适配机器人末端执行器、紧凑型装配机等空间受限场景。

2. 按动作方式衍生
  • 双作用精准款(-D 后缀):双向气压驱动,夹紧与复位速度独立可调(50-250mm/s),动作重复定位一致性高,适配高频次精密夹紧(如手机摄像头模组组装);

  • 单作用简化款(-S 后缀):单路气源即可驱动,内置高强度复位弹簧(寿命≥100 万次),适配气源接口有限的小型专用设备(如手动工装改造的自动夹紧机构)。

3. 按环境需求衍生
  • 通用工业款(无后缀):缸体阳极氧化处理,密封件为耐油丁腈橡胶,适配温度 - 5℃-60℃、湿度≤85% 的常规车间(如小型五金零件铆接);

  • 耐微腐款(-CR 后缀):活塞杆镀铬加厚,密封件为氟橡胶,可耐受弱腐蚀环境(如打印机金属轴类零件夹紧);

  • 洁净款(-CL 后缀):缸体电解抛光,采用无油润滑,适配 Class 10000 洁净车间(如医疗试纸裁切设备的基材夹紧)。

三、规格要点
该系列以 “极致轻量化 + 安装灵活化 + 夹紧可靠化” 为核心特色,聚焦 “微型工件 + 狭小空间” 的夹紧需求,关键优势如下:
1. 轻量化结构优势
  • 材质轻量化:缸体采用 6061-T6 高强度铝合金,活塞杆可选空心不锈钢,相比同规格铸铁气缸重量减轻 40% 以上,降低设备负载与安装强度,适配移动夹紧机构(如流水线随行夹具);

  • 结构紧凑化:集成化设计减少冗余部件,UCAC-N 系列缸体长度较传统产品缩短 30%,Φ20 缸径款长度仅 72mm,可嵌入设备内部狭小腔体安装。

2. 夹紧性能保障
  • 力传递高效:活塞杆与活塞采用一体化加工,配合精密导向套,夹紧力传递效率达 92% 以上,Φ25 缸径款在 0.7MPa 压力下夹紧力可达 320N,稳定固定轻型金属工件;

  • 终端防护设计:带缓冲款(-B 后缀)通过弹性橡胶垫吸收末端动能,夹紧接触瞬间冲击力降低 40%,避免塑料、陶瓷等脆性工件损伤。

3. 安装与适配灵活性
  • 多姿态安装:脚座、法兰、耳环等安装形式覆盖卧式、立式、悬挂式等多种布局,耳环型(-EA 后缀)可补偿 ±3° 安装偏差,适配非平整安装面;

  • 快速适配调整:带长行程调节款(-L 后缀)通过活塞杆末端螺母微调行程,无需更换气缸即可适配 ±2mm 的工件厚度波动,减少备品库存;

  • 信号联动便捷:带磁性开关款(-M 后缀)可输出 “夹紧到位”“复位到位” 双信号,直接接入 PLC 系统,实现 “工件识别 - 夹紧 - 加工 - 释放” 自动化闭环。

四、核心技术参数
系列参数围绕轻量化特性、夹紧性能、环境适配展开,基于铝合金轻量化结构设计,具体如下:
  • 缸径与夹紧力:缸径 Φ10、Φ12、Φ16、Φ20、Φ25;0.7MPa 压力下,Φ10 款约 80N,Φ16 款约 180N,Φ25 款约 320N;单作用型复位弹簧力为夹紧力的 35%-45%,确保复位彻底;

  • 行程与定位参数:行程 5mm、10mm、15mm、20mm;夹紧过程中杆端径向偏移量≤0.15mm,确保定位精准;

  • 动作速度:双作用型夹紧 / 复位速度 50-250mm/s,单作用型夹紧速度 50-200mm/s,复位速度 80-220mm/s,可通过流量阀无级调节;

  • 使用压力与气源要求:双作用型工作压力 0.15-0.7MPa,单作用型 0.2-0.7MPa;气源需无水(露点≤-20℃)、无油(油分≤0.01mg/m³)、无尘(过滤精度≥0.3μm),推荐配套 CKD FD-M 系列微型气源处理单元;

  • 环境与寿命参数:通用款工作温度 - 5℃-60℃,耐腐款 - 10℃-70℃,洁净款 0℃-65℃;防护等级 IP65(通用 / 耐腐款)、IP67(洁净款);正常维护下,机械结构寿命≥300 万次往复,密封件寿命≥100 万次,磁性开关寿命≥1000 万次;

  • 尺寸与重量:CAC-N-LB-16-10-D-R 型号尺寸(长 × 宽 × 高)78mm×32mm×30mm,重量 180g;UCAC-N-SB-16-10-D-R 型号尺寸 65mm×32mm×28mm,重量 145g,均适配低负载设备需求。

五、工作原理
该系列通过 “气压驱动活塞 + 直线夹紧运动” 机制实现轻量化精密夹紧,以双作用带磁性开关款(CAC-N-LB-16-10-D-V-M)为例,工作流程分四个阶段,依赖缸体轻量化结构与精密导向设计:
1. 准备阶段
设备启动后,控制系统向 “复位腔” 供气,压缩空气推动活塞反向移动,活塞杆带动杆端直线缩回至初始位置,磁性开关反馈 “复位到位” 信号,工件可顺利进入夹紧工位。
2. 直线夹紧阶段
工件到位后,气路切换至 “夹紧腔”,压缩空气推动活塞沿缸筒直线运动,活塞杆带动杆端(如 V 型头)向工件移动,精准贴合工件定位面并施加夹紧力;带缓冲款在行程末端 3mm 处,弹性缓冲垫接触工件,减缓夹紧速度;夹紧力达到设定值时,磁性开关反馈 “夹紧到位” 信号,系统维持压力。
3. 夹紧保持阶段
气缸保持稳定供气压力(微型工件 0.2-0.3MPa,轻型金属件 0.4-0.7MPa),活塞杆在气压与导向套约束下维持夹紧状态,适配工件加工、检测等工序,保持时间可通过系统设定为 0.3-10s。
4. 释放复位阶段
工序完成后,气路切换回 “复位腔”,压缩空气推动活塞反向运动,活塞杆带动杆端脱离工件并缩回初始位置,磁性开关反馈 “释放到位” 信号,完成一次夹紧循环,等待下一个工件进入。
六、操作使用
1. 安装规范
  • 本体固定

  • 轴向脚座型(-LB):用 M4×8mm 内六角螺栓固定,拧紧扭矩 0.8-1.2N・m,安装面平面度≤0.3mm/m,确保活塞杆与工件定位面垂直;

  • 前端法兰型(-FA):通过前端 M4 螺纹孔固定,法兰面与设备面板贴合,拧紧扭矩 1.0-1.5N・m,避免偏载导致杆端偏移;

  • 侧面安装型(-SB):设备侧壁钻 M4 螺纹孔,螺栓固定后手动推动活塞杆,确保伸缩无卡顿,安装高度与工件夹紧点对齐。

  • 配管连接:采用 Φ3mm 或 Φ4mm 耐油 PU 软管,通过 CKD KQ2-M5 系列微型快插接头连接,双作用型需两路配管(夹紧腔、复位腔),单作用型仅需一路夹紧腔配管;配管长度≤1.5m,弯曲半径≥15mm,避免管路弯折影响动作速度。

  • 杆端安装:根据工件形状选择杆端,用内六角扳手拧紧在活塞杆螺纹上,Φ10-Φ16 缸径拧紧扭矩≤0.8N・m,Φ20-Φ25 缸径≤1.5N・m,禁止过紧损坏螺纹。

2. 调试流程
  • 压力调试:初始将减压阀调至 0.15MPa,手动触发夹紧动作,观察杆端与工件贴合情况;逐步提升压力至适配值(如塑料件 0.2MPa,金属件 0.5MPa),用拉力计检测夹紧力,记录参数;重复动作 10 次,确保每次夹紧力一致。

  • 速度调试:进气口安装微型流量调节阀,顺时针减小流量降低速度,逆时针增大流量;夹紧速度建议控制在 80-150mm/s,避免过快导致工件移位;带缓冲款需确保末端缓冲后速度降至 30mm/s 以下。

  • 信号联动调试:将磁性开关信号接入 PLC 系统,模拟 “工件到位 - 夹紧 - 加工 - 释放 - 复位” 流程,验证信号触发顺序;测试紧急停止场景,切断气源后检查活塞杆是否立即停止,无惯性移动。

3. 维护保养
  • 日常检查:每日开机前擦拭缸体与活塞杆,去除粉尘油污;用肥皂水检查配管接口,无气泡即为正常;观察磁性开关指示灯,手动推动活塞杆感受伸缩顺畅度,无明显阻力。

  • 定期维护:每运行 50 万次后,检查密封件与导向套磨损,若出现漏气或卡顿需更换原厂配件;每 100 万次补充 CKD RL-700 专用润滑脂,涂抹于活塞杆与导向套接触部位;每年校准磁性开关,确保信号触发精准。

  • 故障处理:活塞杆伸缩卡顿需用 0.2MPa 压缩空气吹扫缸内杂质或补充润滑脂;夹紧力不足先检查供气压力,再排查密封件,必要时更换;磁性开关无信号需检查接线或调整开关与磁环间隙(0.5-1.0mm)。

4. 安全注意事项
  • 安装维护前必须切断气源,待活塞杆完全复位后再操作,避免突然动作造成伤害;

  • 禁止超过额定夹紧力使用(如 Φ16 缸径不超过 180N),否则导致活塞杆弯曲,设备需标注最大夹紧力警示;

  • 夹紧易坠落工件时,加装机械防坠装置(如弹性卡爪),避免气压失效导致坠落;

  • 长期停机(>30 天)前排空缸内空气,活塞杆表面涂防锈油,复工前空载运行 10 次恢复润滑。

七、案例应用
系列凭借 “轻量化 + 精准夹紧” 优势,广泛适配电子制造、3C 产品组装、医疗器械、小型物流设备等场景,典型案例如下:
1. 电子制造:手机摄像头模组夹紧
  • 应用场景:摄像头模组(尺寸 12mm×8mm×3mm)组装时,需夹紧塑胶底座,避免镜头安装时移位,要求夹紧力轻柔(≤50N)、设备负载低。

  • 选用型号:UCAC-N-SB-12-05-S-V-M(超薄侧面安装、Φ12 缸径、5mm 行程、单作用、V 型杆端、带磁性开关)。

  • 优势体现:Φ12 缸径在 0.3MPa 下输出 55N 夹紧力,适配轻柔需求;超薄设计嵌入模组组装机狭小空间,重量 120g 降低设备负载;V 型头精准定心底座,磁性开关联动组装流程,良率提升至 99.7%。

2. 3C 产品:笔记本电脑转轴夹紧
  • 应用场景:转轴(直径 Φ8mm,长度 20mm)检测时,需定心夹紧两端,确保同轴度检测精准,要求夹紧力稳定(80-100N)、安装空间紧凑。

  • 选用型号:CAC-N-EA-16-10-D-V-M(标准耳环安装、Φ16 缸径、10mm 行程、双作用、V 型杆端、带磁性开关)。

  • 优势体现:Φ16 缸径在 0.4MPa 下输出 90N 夹紧力,耳环型安装补偿检测台偏差;双作用设计确保夹紧 / 复位速度可调,适配检测节拍,同轴度检测合格率提升至 99.5%。

3. 医疗器械:血糖试纸基材夹紧
  • 应用场景:试纸基材(纸质,厚度 0.1mm)裁切时,需夹紧边缘避免褶皱,环境为 Class 10000 洁净车间,要求无粉尘污染。

  • 选用型号:CAC-N-FA-10-05-D-F-CL-M(标准法兰安装、Φ10 缸径、5mm 行程、双作用、平头杆端、洁净款带磁性开关)。

  • 优势体现:洁净款无油润滑与电解抛光缸体符合洁净要求;平头杆端增大接触面积,0.2MPa 下输出 40N 夹紧力避免基材褶皱;磁性开关联动裁切机,效率提升至每分钟 300 片。

4. 物流设备:小型零件分拣夹紧
  • 应用场景:分拣机抓取塑料零件(重量 50g,尺寸 20mm×15mm),需轻量化夹紧机构降低机械臂负载,要求响应快速、安装紧凑。

  • 选用型号:UCAC-N-LB-20-15-D-R-M(超薄脚座安装、Φ20 缸径、15mm 行程、双作用、圆头杆端、带磁性开关)。

  • 优势体现:重量 160g 减轻机械臂负载,超薄设计适配分拣机末端;双作用动作速度 150mm/s,适配每分钟 20 次分拣节拍;磁性开关反馈抓取信号,分拣准确率达 99.9%。

八、认证
该系列作为 CKD 轻量化气动元件核心产品,通过多项国际与行业认证,确保质量与合规性:
1. 质量管理体系认证
全系列生产符合 ISO 9001:2015 标准,从铝合金缸体锻造到成品检测建立全流程管控:每批次抽样进行 5 万次循环测试,验证机械耐用性;检测夹紧力波动(≤5%)与动作一致性,生产工厂每季度接受 SGS 审核。
2. 安全与性能认证
  • CE 认证:出口欧盟型号通过 CE 认证,符合 EN ISO 13849-1(PL d 级)与 EN 60947-5-2 标准,结构安全系数≥1.5,适配欧盟自动化设备。

  • UL 认证:出口北美型号通过 UL 认证,符合 UL 1004 与 UL 94 标准,缸体阻燃等级 V-0 级,适配高温工业环境。

3. 环保认证
  • RoHS 2.0 认证:材质符合欧盟 2011/65/EU 标准,限制铅、汞等有害物质,密封件采用无卤材质,适配电子行业绿色生产。

  • REACH 认证:符合 EC No. 1907/2006 法规,不含超限制浓度 SVHC 物质,每年更新合规报告,可提供 MSDS 表。

4. 行业专项认证
  • IATF 16949 认证:用于汽车电子部件的型号通过该认证,满足耐高温、耐油雾要求,适配汽车供应链质量追溯标准。

  • FDA 认证:洁净款(-CL 后缀)通过 FDA 认证,符合 21 CFR Part 177 标准,材质可接触医疗耗材,无有害物质迁移。


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