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CKD 電動(dòng)執(zhí)行器夾爪夾持式技術(shù)全解析:系列、選型、應(yīng)用與實(shí)操指南

更新時(shí)間:2025-09-22點(diǎn)擊次數(shù):395

CKD 電動(dòng)執(zhí)行器夾爪夾持式技術(shù)全解析:系列、選型、應(yīng)用與實(shí)操指南

在自動(dòng)化裝配與搬運(yùn)場景中,夾爪夾持式執(zhí)行器是實(shí)現(xiàn) “工件抓取 - 定位 - 移送" 閉環(huán)的核心部件。CKD 作為電動(dòng)執(zhí)行器領(lǐng)域的企業(yè),其夾爪夾持式產(chǎn)品以 “精準(zhǔn)可控、適配性強(qiáng)、操作便捷" 為核心優(yōu)勢,覆蓋雙爪、三爪、微型等多維度需求,廣泛應(yīng)用于汽車精密制造、半導(dǎo)體封裝、電子元件組裝等領(lǐng)域。本文將系統(tǒng)拆解其產(chǎn)品系列、型號編碼、核心技術(shù),詳解使用流程,并結(jié)合案例說明實(shí)踐價(jià)值。

一、產(chǎn)品系列劃分與型號組成規(guī)則

CKD 夾爪夾持式電動(dòng)執(zhí)行器按 “夾爪數(shù)量 + 精度等級 + 應(yīng)用場景" 細(xì)分三大系列,型號采用模塊化編碼體系,通過后綴即可快速識別核心配置。

(一)系列分類:雙爪、三爪、微型的差異化定位

  1. FLSH 系列:雙爪高精度型

專為對稱工件的直線夾持設(shè)計(jì),采用雙導(dǎo)桿平行結(jié)構(gòu),適配電子元件、手機(jī)中框等中小型工件。核心優(yōu)勢是16 級夾持力可調(diào)±0.01mm 重復(fù)定位精度,支持脈沖、模擬量、總線三種控制方式,是 3C 行業(yè)精密裝配的主力型號。
  1. DCKW 系列:三爪定心夾持型

以 120° 對稱三爪結(jié)構(gòu)為核心,主打 “自動(dòng)定心" 特性,適配軸承、齒輪、晶圓等圓形 / 環(huán)形工件。相較于雙爪,其定心≤0.02mm,夾持范圍覆蓋 5~40mm(小型)至 100~160mm(大型),是汽車零部件與半導(dǎo)體領(lǐng)域的專用型號。
  1. DMS 系列:微型輕載型

針對超小工件(如芯片、傳感器)設(shè)計(jì),寬度僅 8~16mm,夾持力范圍 3~50N,采用彈簧緩沖機(jī)構(gòu)避免工件損傷,標(biāo)配簡易控制器,適合實(shí)驗(yàn)室調(diào)試與微型設(shè)備自動(dòng)化。

(二)型號組成規(guī)則:模塊化編碼拆解

CKD 夾爪夾持式執(zhí)行器型號遵循 “系列標(biāo)識 - 尺寸規(guī)格 - 功能參數(shù) - 附加配置" 的編碼邏輯,以下為兩大核心系列的詳細(xì)拆解:

1. DCKW 系列(三爪定心型)

典型型號:DCKW-40-10-40-P-S
  • 「DCKW」:系列標(biāo)識(三爪電動(dòng)夾持型);

  • 「40」:尺寸規(guī)格(基座直徑 40mm,對應(yīng)負(fù)載等級);

  • 「10-40」:夾持范圍(最小 10mm~ 最大 40mm);

  • 「P」:控制方式(P = 脈沖控制,A = 模擬量控制,E = 總線控制);

  • 「S」:附加功能(S = 帶位置傳感器,L = 防塵罩,B = 低摩擦版本)。

2. FLSH 系列(雙爪高精度型)

典型型號:FLSH-20GH110NC3-L
  • 「FLSH」:系列標(biāo)識(雙爪電動(dòng)夾持型);

  • 「20」:尺寸規(guī)格(基座寬度 20mm);

  • 「GH1」:控制適配(G=ECG 控制器,H1 = 導(dǎo)程 1.5mm);

  • 「10」:行程參數(shù)(單側(cè)行程 5mm,總夾持范圍 0~10mm);

  • 「NC3」:反饋配置(N = 無制動(dòng),C = 帶編碼器,3=3 線制信號);

  • 「L」:電纜方向(L = 左出,R = 右出,T = 上出)。

二、核心參數(shù)與技術(shù)特性

CKD 夾爪夾持式執(zhí)行器通過 “結(jié)構(gòu)優(yōu)化 + 智能控制" 實(shí)現(xiàn)性能突破,不同系列的參數(shù)差異精準(zhǔn)匹配場景需求,核心技術(shù)呈現(xiàn)三大共性優(yōu)勢。

(一)關(guān)鍵參數(shù)對比(主流型號)

性能指標(biāo)
FLSH-20(雙爪)
DCKW-40(三爪)
DMS-16(微型)
夾持范圍
0~10mm(單側(cè) 5mm)
10~40mm
1~8mm
最大夾持力
42N(單側(cè))
300N
50N
重復(fù)定位精度
±0.01mm(帶編碼器)
±0.01mm
±0.05mm
開合速度
5~50mm/s
50~200mm/s
5~30mm/s
控制方式
脈沖 / 模擬量 / 總線
脈沖 / 總線
簡易 IO 控制
防護(hù)等級
IP50(帶防塵蓋)
IP54
IP40
適配工件類型
矩形 / 平板類
圓形 / 環(huán)形類
微型異形件

(二)核心技術(shù)突破

  1. 定心與夾持精度控制

DCKW 系列通過三爪同步驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),將定心控制在 ±0.02mm 以內(nèi),搭配滾珠絲杠傳動(dòng),實(shí)現(xiàn) 0.01mm 級夾持位置調(diào)節(jié);FLSH 系列采用雙導(dǎo)桿平行度校準(zhǔn)技術(shù),單側(cè)夾爪偏移量≤0.005mm,避免工件夾持歪斜。
  1. 電動(dòng)化柔性調(diào)節(jié)

區(qū)別于氣動(dòng)夾爪 “力不可控" 的缺陷,所有電動(dòng)系列支持夾持力 16 級細(xì)分調(diào)節(jié)(如 DCKW-40 可從 50N 逐步調(diào)至 300N)、速度無級變速(5~200mm/s),適配從陶瓷芯片(低力)到金屬齒輪(高力)的多材質(zhì)工件。
  1. 氣動(dòng)兼容與集成性

安裝尺寸與 CKD 氣動(dòng)夾爪(如 MHS 系列)一致,F(xiàn)LSH-20 可直接替換同尺寸氣動(dòng)夾爪,無需改造支架與連接孔位,改造成本降低 60%;型號支持 IO-Link、EtherCAT 總線,可與 PLC、視覺系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn) “自適應(yīng)夾持"。
  1. 安全與耐用設(shè)計(jì)

內(nèi)置過載保護(hù)功能,當(dāng)夾持力超過設(shè)定值 10% 時(shí)自動(dòng)停機(jī);DCKW 系列采用 IP54 防護(hù),可應(yīng)對汽車車間油霧環(huán)境;電機(jī)壽命≥100 萬次,滿足 24 小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)需求。

三、使用流程:從選型到運(yùn)維的全步驟指南

CKD 夾爪夾持式執(zhí)行器的使用需遵循 “選型 - 安裝 - 配置 - 調(diào)試 - 維護(hù)" 五步流程,精準(zhǔn)操作設(shè)備壽命與性能。

(一)第一步:精準(zhǔn)選型(核心依據(jù)三大參數(shù))

  1. 工件參數(shù)匹配

    • 形狀:圓形 / 環(huán)形優(yōu)先選 DCKW 三爪(自動(dòng)定心),矩形 / 平板選 FLSH 雙爪;

    • 尺寸:夾持范圍需覆蓋工件最大 / 最小直徑(預(yù)留 5~10mm 余量,如 Φ25mm 軸承選 DCKW-40-10-40);

    • 材質(zhì):易碎品(如晶圓)選低摩擦版本(B 后綴),金屬件選標(biāo)準(zhǔn)版本。

  1. 場景需求確認(rèn)

    • 精度:精密裝配(如芯片貼裝)選帶編碼器款(C 后綴,±0.01mm),普通搬運(yùn)可選無編碼器款(±0.05mm);

    • 環(huán)境:粉塵環(huán)境加配防塵罩(L 后綴,IP65),潔凈室選低噪音版本(≤60dB);

    • 控制:單機(jī)使用選脈沖控制(P 后綴),生產(chǎn)線聯(lián)動(dòng)選總線控制(E 后綴,支持 IO-Link)。

(二)第二步:機(jī)械與電氣安裝

  1. 機(jī)械安裝

    • 基座固定:通過 T 型槽或螺栓將夾爪固定于工作臺 / 機(jī)器人手臂,確保安裝面平面度≤0.02mm;

    • 夾爪校準(zhǔn):三爪型號需確認(rèn)爪尖與工件中心對齊(可通過百分表測量偏移量);

    • 工裝適配:根據(jù)工件材質(zhì)安裝專用手指(橡膠手指防刮傷,金屬手指抗磨損)。

  1. 電氣連接

    • 電源:接入 24V DC 電源(波動(dòng)范圍 ±10%),地線需可靠接地(避免信號干擾);

    • 控制信號:脈沖控制需連接 “脈沖 + 方向" 信號線,總線控制需接入 IO-Link 模塊;

    • 反饋信號:帶編碼器款需連接位置反饋線至控制器(ECG 系列支持實(shí)時(shí)位置顯示)。

(三)第三步:參數(shù)配置(以 ECG 控制器為例)

  1. 基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)定

    • 夾持范圍:通過控制器面板輸入 “最小夾持直徑" 與 “最大夾持直徑"(如 DCKW-40 設(shè)為 10mm、40mm);

    • 力與速度:按工件材質(zhì)設(shè)定參數(shù)(如晶圓搬運(yùn)設(shè)夾持力 50N、速度 30mm/s)。

  1. 高級功能配置

    • 多點(diǎn)定位:需多工位切換時(shí),設(shè)置 3~5 個(gè)夾持位置(如電子元件從料盤到焊接臺的 2 個(gè)定位點(diǎn));

    • 過載保護(hù):設(shè)定 “最大安全力"(如塑料件設(shè)為 80N,超過則停機(jī)報(bào)警);

    • 聯(lián)動(dòng)信號:與視覺系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)時(shí),配置 “位置觸發(fā)信號"(視覺識別工件后啟動(dòng)夾持)。

(四)第四步:空載與負(fù)載調(diào)試

  1. 空載測試

    • 運(yùn)行全行程:觀察夾爪開合是否順暢,無卡頓或異響;

    • 精度檢測:用百分表測量重復(fù)定位(帶編碼器款需≤0.01mm);

    • 信號驗(yàn)證:確認(rèn) “到位信號"“過載信號" 是否正常反饋。

  1. 負(fù)載測試

    • 夾持穩(wěn)定性:抓取工件后靜置 5 分鐘,檢查是否出現(xiàn)位移(垂直夾持需帶制動(dòng)功能);

    • 動(dòng)態(tài)性能:模擬生產(chǎn)節(jié)奏連續(xù)運(yùn)行 100 次,記錄動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間(應(yīng)≤0.2s);

    • 聯(lián)動(dòng)調(diào)試:與生產(chǎn)線設(shè)備(如傳送帶、機(jī)器人)聯(lián)動(dòng),驗(yàn)證 “抓取 - 移送 - 釋放" 流程連貫性。

(五)第五步:日常維護(hù)與故障排查

  1. 常規(guī)維護(hù)(每月 1 次)

    • 清潔:用無塵布擦拭夾爪表面,粉塵環(huán)境需清理導(dǎo)桿滑軌;

    • 潤滑:向滾珠絲杠加注專用潤滑脂(CKD 推薦型號:L-700),避免油脂過多污染工件;

    • 檢查:確認(rèn)電纜無破損、爪尖無磨損(磨損超過 0.5mm 需更換)。

  1. 常見故障處理

    • 夾持力不足:檢查電源電壓(需≥22V)、絲杠潤滑狀態(tài)(缺油會(huì)導(dǎo)致阻力增大);

    • 定位偏差大:重新校準(zhǔn)夾爪中心、檢查編碼器接線(接觸不良會(huì)導(dǎo)致反饋誤差);

    • 過載報(bào)警:降低設(shè)定夾持力、檢查工件尺寸是否超出夾持范圍。

四、典型應(yīng)用案例與實(shí)踐效果

(一)汽車軸承自動(dòng)化裝配線(DCKW 系列應(yīng)用)

  • 場景需求:將 Φ30mm 軸承壓入變速箱殼體,要求定心≤0.02mm,夾持力 150N(防變形),與壓裝機(jī)聯(lián)動(dòng)控制。

  • 選型配置:DCKW-40-10-40-E-S(40mm 基座,10~40mm 夾持范圍,總線控制,帶位置傳感器)+ ECG-100 控制器。

  • 實(shí)施效果

    1. 三爪定心使軸承同軸度誤差從氣動(dòng)方案的 0.1mm 降至 0.015mm,壓裝不良率從 1.2% 降至 0.1%;

    1. 通過 EtherCAT 總線與壓裝機(jī)聯(lián)動(dòng),單件裝配時(shí)間從 3 秒縮短至 1.8 秒,日產(chǎn)能提升 40%;

    1. 過載保護(hù)功能避免 3 次軸承卡死導(dǎo)致的設(shè)備損壞,年維護(hù)成本降低 2 萬元。

(二)半導(dǎo)體晶圓搬運(yùn)工作站(FLSH 系列應(yīng)用)

  • 場景需求:搬運(yùn) 6 英寸晶圓(Φ150mm,厚度 0.7mm),需無塵環(huán)境適配,夾持力≤80N(防破損),定位精度 ±0.01mm。

  • 選型配置:FLSH-63GH1120NC3-G(63mm 基座,單側(cè) 12mm 行程,帶編碼器,防塵蓋,IP54)+ 橡膠手指。

  • 實(shí)施效果

    1. 雙爪平行夾持使晶圓破損率從氣動(dòng)方案的 0.5% 降至 0,滿足 Class 100 潔凈室要求;

    1. 速度無級調(diào)節(jié)(設(shè)為 20mm/s)避免氣流擾動(dòng),晶圓表面顆粒污染量減少 80%;

    1. IO-Link 數(shù)據(jù)上傳實(shí)現(xiàn)每片晶圓搬運(yùn)參數(shù)追溯,通過半導(dǎo)體行業(yè) ISO 14644-1 認(rèn)證。

(三)手機(jī)攝像頭模組組裝(DMS 微型系列應(yīng)用)

  • 場景需求:抓取 Φ8mm 攝像頭鏡片,夾持力 3~5N,行程 1~5mm,適配緊湊工作臺(安裝空間≤20mm 寬度)。

  • 選型配置:DMS-16-05-P(16mm 寬度,5mm 行程,脈沖控制)+ 硅膠手指。

  • 實(shí)施效果

    1. 微型結(jié)構(gòu)節(jié)省 70% 安裝空間,適配模組組裝線的緊湊布局;

    1. 低力調(diào)節(jié)避免鏡片劃痕,組裝良率從 97% 提升至 99.8%;

    1. 簡易控制器無需編程,換型時(shí)間從 15 分鐘縮短至 2 分鐘(僅需調(diào)整夾持直徑參數(shù))。

五、選型建議與技術(shù)展望

(一)選型決策矩陣

需求維度
優(yōu)先推薦系列
關(guān)鍵配置選擇
圓形工件定心夾持
DCKW 三爪系列
帶編碼器(C)+ 防塵罩(L)
矩形工件精密搬運(yùn)
FLSH 雙爪系列
總線控制(E)+ 橡膠手指
微型工件輕載抓取
DMS 微型系列
簡易控制 + 硅膠手指
氣動(dòng)設(shè)備升級
FLSH/DCKW 系列
同尺寸規(guī)格(與氣動(dòng)夾爪匹配)

(二)技術(shù)發(fā)展趨勢

CKD 正針對夾爪夾持式執(zhí)行器開發(fā)三大核心技術(shù):一是無刷伺服電機(jī)升級,將壽命從 100 萬次提升至 300 萬次;二是AI 自適應(yīng)夾持,通過力傳感器實(shí)時(shí)識別工件材質(zhì),自動(dòng)調(diào)整夾持參數(shù);三是數(shù)字孿生調(diào)試,支持虛擬場景中模擬夾持效果,減少現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間。
對于自動(dòng)化工程師而言,掌握 CKD 夾爪的 “型號解碼 - 精準(zhǔn)選型 - 規(guī)范調(diào)試" 全流程,可充分發(fā)揮其 “柔性夾持 + 高效集成" 的優(yōu)勢,為精密制造場景提供低成本、高可靠的抓取解決方案。


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