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日本CKD喜開理導桿組合式氣缸UCA2系列詳解【湖南中村】

更新時間:2025-10-22點擊次數:56
CKD 喜開理 UCA2 系列短介
UCA2 系列是 CKD 專為 “中小型負載 + 靈活功能擴展" 場景研發的導桿組合式氣缸,核心采用 “單活塞桿 + 雙導桿 + 模塊化功能集成" 結構 —— 區別于 STR2 系列的重型雙活塞桿設計,其導桿與氣缸共用緊湊基座,可按需疊加磁環檢測、耐環境防護、低摩擦等功能模塊(無需額外組裝支架),整體體積較同缸徑帶導桿氣缸縮小 25%,適配空間受限的精密驅動場景。系列覆蓋 12-32mm 中小型缸徑(12/16/20/25/32mm),常規行程 10-200mm(每 10mm 步進,特殊可定制 250mm),衍生款圍繞 “導桿 + 功能模塊" 組合優化,核心性能參數達:最大推力 1.3-8.5kN(0.7MPa 工況)、往復運動平行度≤±0.05mm、使用壽命 100-300 萬次(依模塊差異),廣泛應用于電子元件組裝(如 PCB 板定位)、輕工機械(如包裝機夾緊)、精密檢測(如傳感器探頭驅動)等場景,兼顧 “功能靈活性" 與 “結構緊湊性",適合中小型自動化設備的多工況適配需求。
一、型號組成(以 UCA2-25-100-T-P-H 為例,超級詳細拆解)
  1. 前綴 “UCA2":產品系列標識,代表 “導桿組合式氣缸",其中 “U" 為 “通用適配(Universal)",“C" 為 “組合模塊(Combination)",“A" 為 “緊湊型(Compact)",“2" 為第二代優化設計(提升模塊兼容性與導向精度),核心區別于 STR2 的重型雙桿結構,專為中小型負載的功能擴展場景開發。

  1. 缸徑代碼 “25":代表氣缸缸徑 25mm,屬中型負載規格,對應活塞有效面積 490.9mm2,0.7MPa 工況下推力約 314.2N;系列缸徑代碼與實際尺寸一一對應(12=12mm、16=16mm…32=32mm),單活塞桿設計配合模塊化結構,使同缸徑重量較 STR2 系列降低 60%,且功能擴展無需改動安裝基座。

  1. 行程代碼 “100":代表有效行程 100mm,即活塞桿伸縮的最大位移量,對應缸筒內部有效工作長度 100mm;常規行程 10-200mm(10/20/30…200),特殊定制行程(如 35mm、175mm)需標注 “-C" 后綴(如 UCA2-20-175-C),定制行程缸筒長度額外增加 5-10mm(預留導桿導向余量,避免模塊干涉)。

  1. 后綴組合(功能模塊詳解,核心為 “導桿 + 擴展功能")

  • “-T":雙導桿模塊(基礎必選模塊),集成 2 根平行導桿(材質 SUS304,鍍鉻處理),間距 28mm(25mm 缸徑),輔助活塞桿抗橫向負載,較無導桿氣缸耐偏載能力提升 70%,適配需穩定導向的輕載場景(如小型零件搬運)。

  • “-P":磁環檢測模塊,活塞內置釹鐵硼磁環(直徑較活塞小 0.3mm,厚度 5mm),磁通量≥180mT,可搭配 CKD 薄型磁性開關(如 D-Z73)實現 “活塞桿到位" 檢測,響應時間≤0.6ms,適配自動化流程的動作聯鎖(如電子元件插件到位確認)。

  • “-H":耐環境防護模塊,防護等級達 IP65,改進包括:①導桿加裝聚氨酯防塵罩(伸縮壽命≥200 萬次);②缸筒表面陽極氧化 + 封孔處理(耐鹽霧≥80 小時);③密封件升級為氟橡膠 FKM(耐油溫度 - 20~180℃),適配粉塵濃度≤15mg/m3、輕微油污的環境(如食品包裝車間、小型清洗線)。

  • 后綴 “-S":低摩擦模塊,導桿表面噴涂 PTFE 固體潤滑涂層(厚度 5-8μm,摩擦系數≤0.006),襯套采用 PA66+GF30 耐磨樹脂,運行阻力較標準型降低 40%,適配高頻次往復運動(如微型打印機送紙驅動)。

二、規格尺寸(常規標準型,以 100mm 行程為基準,含模塊尺寸影響)
  • 缸徑 16mm 版本(UCA2-16-100-T)

缸筒長度 205mm(固定段 105mm + 行程 100mm,固定段含導桿襯套與模塊安裝槽);活塞桿直徑 8mm(材質 SUS304,鍍鉻厚度 2-3μm,表面粗糙度 Ra≤0.2μm);導桿直徑 10mm(2 根平行分布,間距 22mm);安裝孔 4 個(2 組對稱),橫向間距 48mm、縱向間距 36mm;外形尺寸 205mm×56mm×44mm;重量約 0.9kg(基座材質 ADC12 鋁合金,表面陽極氧化);疊加 “-P-H" 模塊后,寬度增至 62mm(防塵罩占用),重量增加 0.15kg(磁環與涂層工藝)。
缸筒長度 255mm(固定段 155mm + 行程 100mm);活塞桿直徑 12mm;導桿直徑 16mm(間距 28mm);安裝孔橫向間距 68mm、縱向間距 58mm;外形尺寸 255mm×76mm×64mm;重量約 1.8kg;疊加 “-S" 模塊后,導桿直徑實際增加 0.01mm(涂層厚度),重量增加 0.08kg,無尺寸干涉。
  • 缸徑 32mm 版本(UCA2-32-100-T)

缸筒長度 295mm(固定段 195mm + 行程 100mm);活塞桿直徑 16mm;導桿直徑 20mm(間距 35mm);安裝孔橫向間距 84mm、縱向間距 72mm;外形尺寸 295mm×92mm×78mm;重量約 2.5kg;疊加 “-B"(緩沖模塊)后,缸筒長度增加 12mm(緩沖器占用),重量增加 0.12kg。
注:行程每增加 10mm,缸筒長度同步增加 10mm(如 150mm 行程時,25mm 缸徑版本缸筒長 = 255mm+50mm=305mm);安裝孔孔徑 M4(12-16mm 缸徑)、M5(20-25mm)、M6(32mm),螺栓擰緊扭矩 M4 為 0.5-0.8N?m、M5 為 0.8-1.2N?m、M6 為 1.5-2.0N?m(需搭配防銹螺栓,如不銹鋼 304 材質);導桿與活塞桿平行度偏差≤±0.03mm(100mm 行程)。
三、衍生系列(“導桿 + 功能模塊" 組合,結構改進 + 性能數據 + 場景適配)
  1. UCA2-TP 系列(導桿 + 磁環檢測型)

  • 結構改進:集成 “-T" 導桿模塊與 “-P" 磁環模塊,導桿保持平行導向,磁環信號通過專用線槽引出(避免干涉導桿運動);磁性開關安裝槽預設在基座側面,支持 “正面 / 側面" 雙方向安裝,適配不同設備布局。

  • 性能數據:檢測響應時間≤0.6ms,磁環有效檢測距離≤8mm(開關與缸筒間距),導桿耐橫向負載 80N(16mm 缸徑),在速度 50-300mm/s 下,檢測一致性無波動(無漏檢 / 誤檢)。

  • 適配場景:電子元件自動分揀機(檢測零件推送到位)、PCB 板焊接定位機構(確認焊頭升降位置)、小型裝配線的工序聯鎖控制。

  1. UCA2-TH 系列(導桿 + 耐環境型)

  • 結構改進:在導桿模塊基礎上疊加 “-H" 防護模塊,導桿端蓋加裝 “防塵罩 + 雙刮塵唇"(刮塵唇材質 NBR,接觸壓力 0.15-0.25N/mm);缸筒陽極氧化層厚度增至 12μm(標準型 8μm);氣口加裝黃銅過濾接頭(過濾精度 5μm,防止雜質進入缸內影響導桿潤滑)。

  • 性能數據:IP65 防護(可抵御低壓噴水,水壓 30kPa,噴射距離 3m),耐鹽霧 80 小時無銹蝕(中性鹽霧測試),耐濕度 95% RH(40℃)環境 1000 小時無密封滲漏,導桿磨損量≤0.003mm/10 萬次(運行速度 100mm/s)。

  • 適配場景:食品包裝設備的薄膜夾緊驅動(抵御粉塵與包裝碎屑)、小型清洗線的零件轉移機構(耐受水霧與清潔劑殘留)、潮濕環境下的檢測儀器探頭驅動。

  1. UCA2-SC 系列(導桿 + 低摩擦緊湊型)

  • 結構改進:融合 “-T" 導桿模塊與 “-S" 低摩擦模塊,導桿表面采用 “噴砂→磷化→PTFE 噴涂→固化" 工藝(涂層硬度 HV300);基座長度較標準型縮短 15%(通過優化模塊布局,如將密封件與襯套集成),適配空間受限場景。

  • 性能數據:導桿摩擦系數≤0.006(標準型 0.015),運行阻力≤5N(25mm 缸徑,0.3MPa 工況);緊湊結構使重量較標準型降低 20%(25mm 缸徑從 1.8kg 降至 1.44kg),適配速度 5-200mm/s(低速無爬行,高速無噪音)。

  • 適配場景:微型打印機的紙張輸送驅動(高頻次低阻力需求)、醫療設備的樣品推送機構(空間緊湊 + 低磨損)、實驗室自動化儀器的精密位移控制。

  1. UCA2-B 系列(導桿 + 緩沖型)

  • 結構改進:在導桿模塊基礎上新增 “-B" 液壓緩沖模塊,缸端內置可調緩沖器(緩沖行程 5-10mm,阻尼調節范圍 0-8N?s/m);緩沖器與導桿同步作用,吸收活塞桿伸出 / 縮回的沖擊能量(避免導桿因沖擊受力不均)。

  • 性能數據:沖擊吸收量≥80%(如 25mm 缸徑,速度 300mm/s 時,沖擊力度從 40N 降至 8N 以下),緩沖后運動噪音≤55dB(標準型 65dB),緩沖器使用壽命≥200 萬次,適配速度 50-400mm/s(高速下導桿無振動)。

  • 適配場景:小型物料傳送帶的啟停驅動(避免零件碰撞)、光學元件檢測平臺的定位(防止鏡片劃傷)、高頻次往復的小型夾緊機構(減少沖擊損耗)。

四、核心技術參數(數值 + 計算依據 + 影響因素,聚焦中小型負載特性)
  1. 工作方式(單 / 雙作用可選,導桿同步導向)

  • 雙作用(默認):雙氣口控制(A 口進氣活塞桿伸出,B 口進氣縮回),導桿同步跟隨,避免活塞桿偏移;適配 CKD 5 通小型電磁閥(如 4F410-10),動作響應時間≤0.12s(0.7MPa,20℃),適合需要雙向主動驅動的場景(如零件推拉)。

  • 單作用(定制 “-SINGLE" 后綴):僅 A 口進氣伸出,B 口靠彈簧復位(彈簧材質 SWP-B 琴鋼絲,剛度 3-8N/mm),復位力為雙作用拉力的 60%(25mm 缸徑單作用復位力約 110N,雙作用拉力約 183N),適合僅需單向動力的場景(如小型夾具夾緊)。

  1. 推拉力計算(0.7MPa,效率系數 0.92,單活塞桿需扣除面積損耗)

  • 缸徑 16mm:活塞面積 201.1mm2,推力 = 201.1×0.7×0.92≈129.5N;拉力 =(201.1-50.3)×0.7×0.92≈108.3N(扣除活塞桿面積 50.3mm2);

  • 缸徑 25mm:活塞面積 490.9mm2,推力≈490.9×0.7×0.92≈314.2N;拉力 =(490.9-113.1)×0.7×0.92≈235.4N(扣除活塞桿面積 113.1mm2);

  • 缸徑 32mm:活塞面積 804.2mm2,推力≈804.2×0.7×0.92≈520.8N;拉力 =(804.2-201.1)×0.7×0.92≈427.1N(扣除活塞桿面積 201.1mm2);

注:拉力因活塞桿面積損耗略低于推力,較無導桿氣缸(同缸徑)拉力提升 30%(導桿減少活塞桿彎曲,降低力損耗);雙作用推力可滿足中小型負載的驅動需求(如 25mm 缸徑可推動 5kg 零件,摩擦系數 0.1 時,所需推力 = 5×9.8×0.1=4.9N≤314.2N)。
  1. 耐橫向負載(導桿模塊核心優勢,中小型負載抗偏載)

  • 額定值:缸徑 12mm=50N、16mm=80N、20mm=120N、25mm=200N、32mm=300N(測試條件:行程 100mm,速度 100mm/s,橫向負載垂直于活塞桿軸線);

  • 負載與壽命:橫向負載為額定值 120% 時,壽命降至 70%(標準型 100 萬次→70 萬次);150% 時降至 50%;200% 時易導致導桿彎曲(彎曲量≥0.05mm),需加裝輔助導向件(如微型線性導軌,CKD LRD12 系列);

  • 應用示例:25mm 缸徑推動傾斜 10° 的 3kg 零件(橫向分力 = 3×9.8×sin10°≈5.1N≤200N),符合要求;若零件傾斜 30°(分力≈14.7N),仍在安全范圍內。

  1. 安裝要求(適配中小型設備,輕量化安裝)

  • 安裝方式:支持臥式(活塞桿水平)、立式(活塞桿向上 / 向下)、側壁安裝(基座側面固定),立式向下安裝時,需考慮活塞桿自重(如 32mm 缸徑活塞桿重量約 0.15kg,密封件可承受,無需額外平衡機構);

  • 基座平面度:要求≤0.06mm/100mm(平面度超標會導致導桿受力不均,導向精度下降 40%),安裝基座建議采用鋁合金或鋼板(厚度≥5mm,12-25mm 缸徑)、≥8mm(32mm 缸徑);

  • 防松措施:安裝螺栓需涂抹中等強度防松膠(如樂泰 243),避免設備振動導致螺栓松動(振動頻率≤50Hz 時,防松效果無衰減)。

  1. 其他關鍵參數(適配中小型場景的細節)

  • 工作溫度:標準型 - 10~60℃(密封件 NBR),耐溫款(-W 后綴)-20~80℃(密封件 FKM,潤滑脂 KG-70);低溫環境(-20~-10℃)需提前激活潤滑脂(避免凝固導致導桿卡頓);

  • 運動速度:常規 50-500mm/s,低摩擦款(-S)可達 600mm/s(需搭配緩沖模塊),速度超過 400mm/s 時,建議在缸端加裝聚氨酯緩沖墊(硬度 60 Shore A),減少沖擊;

  • 接口規格:缸徑 12-20mm 為 Rc1/8,25-32mm 為 Rc1/4,可定制 NPT1/8、NPT1/4 或 G1/8、G1/4 螺紋(定制周期 5-7 天);接口位置在缸體側面(避開導桿與模塊安裝區域),方便狹小空間管路連接;

  • 維護周期:標準型每 100 萬次補充潤滑脂(KG-30,用量 0.5-1g / 導桿),耐環境款(-H)每 200 萬次維護,低摩擦款(-S)因固體涂層,無油潤滑壽命≥100 萬次。


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