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日本CKD喜開理自定心卡爪BHE系列的核心

一、型號組成(自定心專屬編碼邏輯)
BHE 系列作為專攻三爪同步定心的核心產品,采用 “參數聚焦 + 功能顯性" 編碼規則,完整結構為 BHE-(尺寸規格)-(驅動方式)-(定心精度)-(功能配置)-(特殊適配后綴) ,各編碼段精準對應自定心特性與場景需求,可通過型號直接判斷核心性能:
  • 尺寸規格:采用 “數字標識" 覆蓋 16-100mm 核心尺寸段,16 代表夾持范圍 φ16-φ35mm、本體長度 90mm;32 代表 φ32-φ65mm、本體長度 125mm;63 代表 φ63-φ120mm、本體長度 170mm;100 代表 φ100-φ200mm、本體長度 230mm,尺寸遞增直接關聯同步齒輪與絲杠規格升級。

  • 驅動方式:核心區分手動型(-M,旋鈕調節)、氣動快速型(-A,氣缸驅動)、電動精密型(-E,伺服電機驅動),電動型追加 “-200"“-400" 標識電機功率(200W/400W),氣動型標注 “-06" 代表適配 0.6MPa 氣源。

  • 定心精度:基礎級(無后綴,重復定位一致性≤±0.02mm)、精密級(-P,≤±0.01mm)、超精密級(-SP,≤±0.005mm),精度等級由齒輪嚙合間隙與導軌平行度共同決定。

  • 功能配置:“-L" 代表長行程款(行程較標準型增加 50%),“-K" 代表帶自鎖功能(機械鎖死機構),“-SEN" 代表帶位置傳感(集成位移傳感器),“-R" 代表帶快速換爪機構。

  • 特殊適配后綴:“-C" 潔凈型(表面防靜電處理),“-H" 高溫型(耐溫≤220℃),“-CR" 耐腐蝕型(SUS316L 本體),“-N" 窄體型(本體寬度縮減 25%)。典型型號示例:BHE-63-E-400-SP-SEN-C,即 63mm 規格、400W 電動驅動、超精密級、帶位置傳感、潔凈型自定心卡爪。

二、衍生系列(功能細分型號)
  1. 標準手動型(BHE-XX-M 系列):覆蓋 16-100mm 全尺寸段,采用梯形絲杠 + 傘齒輪傳動,HT250 鑄鐵本體搭配 SUS304 爪體,手動旋鈕帶刻度指示(精度 0.1mm),適配小批量軸類工件定位場景,16 型號重量 0.9kg,100 型號重量 5.5kg。

  1. 氣動快速型(BHE-XX-A 系列):搭載雙作用氣缸與同步齒輪組,氣源壓力 0.4-0.6MPa,夾持速度≤60mm/s,重復定位一致性≤±0.015mm,配備手動微調旋鈕補償定位,適配中等批量裝配線的快速定心夾持。

  1. 電動精密型(BHE-XX-E 系列):集成伺服電機與滾珠絲杠,200W 型號夾持力 1200N、速度≤50mm/s,400W 型號夾持力 2500N、速度≤80mm/s,支持脈沖控制與 PLC 聯動,超精密級型號可接入視覺系統實現閉環控制。

  1. 潔凈室專用型(BHE-XX-C 系列):本體采用鋁合金陽極氧化(Ra≤0.3μm),絲杠加注低揮發氟素潤滑脂,爪體采用 POM 材質,密封等級 IP67,適配半導體晶圓夾具、醫療植入件裝配等無塵環境。

  1. 重型負載型(BHE-XX-HD 系列):升級 QT450 球墨鑄鐵本體(屈服強度≥310MPa),采用雙傘齒輪傳動,63 型號最大夾持力 2000N,100 型號可達 3500N,適配大型軸承、電機轉子等重型工件定心。

三、規格要點(自定心核心特性)
  • 三爪同步傳動結構:采用 “主傘齒輪 + 三從動齒輪" 均分動力,16-32mm 型號搭載單主齒輪,63-100mm 型號采用雙主齒輪對稱布置,齒輪模數 2.0-3.5mm,嚙合間隙≤0.005mm,確保三爪位移差≤0.003mm。

  • 剛性強化設計:標準型本體采用 HT250 灰鑄鐵(抗拉強度≥250MPa),重型型號升級 QT450 材質,絲杠支撐座采用整體鍛造工藝,與本體通過 6 組 M8-M12 螺栓緊固,抗徑向變形能力較普通自定心卡爪提升 50%。

  • 定心精度保障機制:內置預緊彈簧消除齒輪間隙,導軌采用精密線性滑軌(平行度≤0.005mm/m),爪體安裝面經磨削加工(平面度≤0.008mm),裝配后通過激光校準三爪同心度。

  • 多維安裝系統:本體底部、側面及端面均設 T 型安裝槽,16-32mm 型號適配 M6 螺栓,63-100mm 型號適配 M10 螺栓,支持臥式、立式、倒掛三種安裝方式,附帶 φ6-φ12mm 定位銷孔,安裝定位時間≤12 分鐘。

  • 安全操作設計:帶 “-K" 后綴型號內置楔形塊自鎖裝置,夾持后可承受 2.5 倍額定負載不松動,手動解鎖力≤18N;電動型集成急停按鈕與過載保護,負載超過額定值 120% 自動停機。

四、特殊規格(定制化拓展維度)
  • 爪體定制方案:提供五類爪體選擇 —— 標準鋼爪(SCM440,HRC 52-56)適配金屬工件,軟質爪(PA66 + 玻纖,邵氏 D 88)適配塑料件,耐磨爪(碳化鎢涂層,HV 1200)適配高磨損工況,異形爪(按工件輪廓定制,加工周期 3-7 個工作日)適配不規則對稱工件,寬爪(爪體寬度為標準型 2 倍)適配大直徑薄壁件。

  • 行程拓展定制:可定制超短行程(-SS,較標準型縮減 40%)與超長行程(-LL,較標準型增加 100%),超長行程型號采用加長絲杠與拼接導軌,63-LL 型號行程達 57mm,夾持范圍擴展至 φ63-φ177mm。

  • 環境適配升級:高溫型(-H)采用氟橡膠密封與高溫潤滑脂(工作溫度 - 15℃-+220℃),耐腐蝕型(-CR)本體噴涂 PTFE 涂層,爪體采用 SUS316L 不銹鋼,適配化工設備配套;防爆型(-EX)符合 Ex d IIB T5 標準,適配油氣開采設備。

  • 檢測功能定制:基礎檢測型(-D)配備機械標尺(讀數精度 0.01mm),精密檢測型(-SEN)集成光柵位移傳感器(分辨率 0.001mm,響應時間≤0.08ms),可實時反饋三爪位置至控制系統。

  • 接口適配定制:電動型可定制 PROFINET、EtherCAT、Modbus 等工業總線接口,支持與西門子、三菱等主流 PLC 直接通訊;手動型可加裝快換爪座,爪體更換時間≤25 秒。

五、核心參數(自定心特性詳解)
  • 夾持范圍與行程:16 型號夾持范圍 φ16-φ35mm(行程 9.8mm),32 型號 φ32-φ65mm(行程 16.8mm),63 型號 φ63-φ120mm(行程 29mm),100 型號 φ100-φ200mm(行程 50.5mm);長行程款 63-L 型號行程達 43.5mm,夾持范圍擴展至 φ63-φ150mm。

  • 夾持力與驅動性能:手動型 16 型號最大夾持力 350N,100 型號 2000N;氣動型 32 型號在 0.6MPa 下夾持力 900N;電動型 200W 型號夾持力 1200N,400W 型號 2500N,夾持力調節范圍 15%-100% 線性可調。

  • 定心與運動性能:基礎級型號重復定位一致性≤±0.02mm,精密級≤±0.01mm,超精密級≤±0.005mm;電動型空載速度 15-80mm/s 可調,加減速時間 0.1-1.2s 可設,啟停沖擊≤4.5m/s2。

  • 工作條件:手動型無特殊環境要求;氣動型適配壓縮空氣(ISO 8573-1 Class 3,含塵量≤1μm);電動型工作電壓 AC 200-240V,功率消耗 200W 型號≤190W,400W 型號≤390W,工作溫度 - 5℃-+65℃(標準型)。

  • 壽命與外形參數:機械壽命手動型≥60 萬次,氣動型≥40 萬次,電動型≥35 萬次;16 型號外形 90mm×65mm×58mm(0.9kg),32 型號 125mm×85mm×72mm(2.0kg),63 型號 170mm×115mm×98mm(3.8kg),100 型號 230mm×155mm×125mm(5.5kg)。

六、操作使用(自定心專屬規范)
(一)安裝準備與流程
  1. 前期校驗:拆箱后手動轉動驅動機構,確認三爪運動同步無卡滯,用百分表檢測三爪同心度(偏差≤0.03mm);附件含安裝螺栓、定位銷、專用扳手、說明書,電動型額外配備伺服驅動器與接線端子。

  1. 安裝定位:根據負載方向選型安裝方式,徑向重載優先端面安裝,軸向負載優先底部安裝;安裝面需銑削加工,平面度≤0.02mm/m,粗糙度 Ra≤2.5μm;16 型號用 M6×14 螺栓(緊固力矩 5N?m),100 型號用 M10×22 螺栓(緊固力矩 25N?m),安裝后校準卡爪中心與工件中心同軸度(偏差≤0.03mm)。

  1. 驅動系統連接:氣動型區分進氣口(A 口)、排氣口(R 口)與控制口(C 口),采用 φ8 聚氨酯氣管連接,初始氣壓調節至 0.4MPa;電動型連接電源與控制信號線,驅動器參數按說明書預設(電機型號、控制模式、行程極限等),通訊接口匹配 PLC 協議。

  1. 初始位置校準:手動型轉動旋鈕至行程中點,對準刻度盤零位;電動型執行回原點操作,確保三爪回歸機械原點,原點定位完成后保存參數,位置反饋值≤0.002mm。

(二)調試與試運行
  1. 負載測試:手動型逐步施加額定負載的 20%、50%、100%,觀察三爪有無位移,自鎖型需測試解鎖力與負載保持能力;電動型在 60% 負載下運行 15 個循環,監控電流波動≤4%,位置偏差≤0.01mm。

  1. 定心精度調試:精密級以上型號用激光干涉儀檢測,在行程范圍內均勻選取 6 個測試點,每個點重復測量 12 次,確保一致性符合等級要求;若偏差超標,可通過調節齒輪預緊螺母修正(預緊力矩 2-3.5N?m)。

  1. 聯動適配調試:電動型接入 PLC 系統,編寫 “定心 - 夾持 - 松開" 控制程序,設置力值保護(過載保護設為額定值 120%)與行程軟限位;試運行 80 個循環,重點監控啟停瞬間三爪同步性,確保無錯位現象。

(三)維護保養規范
  1. 傳動系統維護:齒輪組每 2 個月補充潤滑脂(鋰基潤滑脂 NLGI 2 級),注脂量為齒輪箱容積的 1/3;導軌每月擦拭后涂抹潤滑油(ISO VG 46);絲杠每 3 個月清潔后注脂,電動型需拆卸防塵罩操作。

  1. 日常檢查項目:每日檢查爪體磨損(磨損量≥0.2mm 需更換),每周檢查齒輪防塵罩完整性與氣壓管路密封性,每月檢查螺栓緊固狀態與傳感器接線,每季度拆解檢查齒輪嚙合與軸承磨損(滾動體有凹痕需更換)。

  1. 存儲與閑置保護:長期閑置(>1 個月)需將三爪調至行程中點,齒輪與絲杠涂抹防銹潤滑脂,本體覆蓋防銹膜;存儲環境溫度 0-45℃,濕度≤65%,避免陽光直射與腐蝕性氣體;每 1 個月手動轉動驅動機構 1 次,防止銹蝕卡滯。

(四)故障排查與解決
  1. 三爪運動不同步:先檢查齒輪潤滑狀態(干結需用煤油清洗后注脂),再查看齒輪嚙合間隙(超標需調節預緊螺母),若為齒輪磨損需更換齒輪組件。

  1. 夾持力不足:手動型檢查絲杠嚙合狀態(滑扣需更換絲杠);氣動型檢測氣源壓力(需穩定在 0.4-0.6MPa),排查氣缸密封件(磨損需更換);電動型檢查電機功率輸出(驅動器報警需復位參數或檢修電機)。

  1. 定心精度下降:優先檢查安裝面平整度(變形需重新銑削),再校準三爪同心度(通過定位銷微調),超精密級型號需重新校準傳感器與伺服編碼器。

  1. 電動型無響應:檢查電源與控制線連接(松動需緊固),查看驅動器報警代碼(過流需減負,過壓需穩壓),電機異響可能為軸承損壞(更換軸承)。

七、應用案例(自定心場景實戰)
(一)汽車制造:傳動軸精密定心
  • 工況需求:夾持 φ80mm 傳動軸毛坯(重量 6kg),要求定心精度≤±0.01mm,夾持力≥1800N,與數控車床聯動加工,節拍≤8s / 件。

  • 選型方案:BHE-63-E-400-P-K(63mm 規格、400W 電動驅動、精密級、帶自鎖),搭配 SCM440 鋼爪,爪體加工 V 型槽貼合軸面。

  • 實施效果:傳動軸定心一致性≤±0.008mm,加工后徑向跳動≤0.02mm,夾持過程無工件滑移,單班加工量從 300 件提升至 450 件,生產效率提升 50%,廢品率從 1.2% 降至 0.3%。

(二)半導體設備:晶圓夾具定心裝配
  • 工況需求:Class 1000 潔凈環境,夾持 φ32mm 陶瓷晶圓夾具,要求定心精度≤±0.005mm,夾持力 50-150N 可調,帶位置反饋,適配自動化裝配線。

  • 選型方案:BHE-32-E-200-SP-SEN-C(32mm 規格、200W 電動驅動、超精密級、帶傳感、潔凈型),搭配 POM 軟質爪,接入 EtherCAT 接口。

  • 實施效果:夾具定心偏差≤±0.004mm,夾持無劃痕,位置反饋采樣頻率 120Hz,與裝配機械臂聯動響應時間≤0.09s,滿足 6s / 件節拍需求,連續運行 96 小時,潔凈室微粒污染量≤50 個 /ft3(≥0.5μm)。

(三)電機制造:轉子軸承位定心加工
  • 工況需求:夾持 φ100mm 電機轉子(重量 9kg),要求定心精度≤±0.01mm,夾持力≥2500N,手動操作適配多規格轉子加工。

  • 選型方案:BHE-100-M-P-K-HD(100mm 規格、手動驅動、精密級、帶自鎖、重型負載型),搭配 SCM440 硬質爪,爪體貼合轉子外圓輪廓。

  • 實施效果:轉子定心偏差≤±0.009mm,加工后軸承位同軸度≤0.02mm,自鎖狀態可承受 18kg 軸向拉力不松動,單件加工時間從 12 分鐘縮短至 4 分鐘,換型時間≤10 分鐘,適配 5 種轉子規格。

(四)液壓設備:閥芯孔定心鏜削
  • 工況需求:夾持 φ63mm 液壓閥芯(鋁合金材質),要求定心精度≤±0.005mm,夾持力 800-1200N 可調,帶位置檢測,適配精密鏜床加工。

  • 選型方案:BHE-63-E-200-SP-SEN(63mm 規格、200W 電動驅動、超精密級、帶傳感),搭配鋁合金軟質爪,集成光柵傳感器。

  • 實施效果:閥芯定心一致性≤±0.004mm,鏜削后孔位公差≤0.01mm,位置檢測數據實時反饋至鏜床系統,加工精度達標率 100%,檢測漏檢率從 0.7% 降至 0.1%,生產效率提升 35%。


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