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日本CKD喜开理台式摆动气缸GRC系列【湖南中村】

更新时间:2025-10-29点击次数:32
一、型号组成
GRC 系列型号采用 “基础标识 + 安装参数 + 功能特性" 的三级精密编码体系,基础标识 “GRC" 明确界定为台式齿轮齿条式摆动气缸,其中 “G" 代表一体化台式基座设计,“RC" 标识齿轮齿条啮合传动结构,是区别于叶片式气缸的核心符号。
完整型号的后缀层级清晰可辨:安装形式前缀直接对应台面适配方案,“TA" 为标准台式基座(四组安装孔对称分布),“TB" 为带定位销台式基座(适配高精度重复安装),“TC" 为窄型台式基座(适配狭小台面);核心参数段由缸径与摆动角度构成,数字组合如 “25-90" 表示 φ25mm 缸径、90° 标准摆角,“50-180" 对应 φ50mm 缸径、180° 摆角,特殊摆角可通过 “CXXX" 后缀定制(如 C120 代表 120°);功能后缀标注附加配置,“Y" 内置磁环(适配 CS1 系列检测开关),“S" 加装防尘罩(防护等级提升至 IP54),“T" 集成弹簧制动机构,“O" 为耐油密封版本,“G" 则代表食品级润滑适配。典型复合型型号如 “GRC-TB-40-180-T-Y",即表示后定位销台式安装、φ40mm 缸径、180° 摆角、带制动与磁环检测的增强型气缸。
二、衍生系列
GRC 系列以台式安装安全性与场景适配性为核心,形成五大类衍生方向,覆盖从通用到工况的全需求:
  1. 标准基础型 GRC 系列

采用单齿条 - 单齿轮传动结构,无制动组件,台式基座为压铸铝合金一体成型,底部预留 M6-M12 规格安装孔位。适配自动化工作台的工件翻转、夹具旋转等常规场景,可灵活选配防尘罩与位置检测开关,是系列中的基础款,占 GRC 系列销量的 60% 以上。
  1. 安全制动型 GRC-T 系列

在标准款基础上集成双弹簧加压制动模块,制动盘与输出轴刚性连接,断气时制动块通过弹簧力瞬时锁止,制动响应时间≤0.08 秒。适配垂直安装的重载驱动场景,如 3C 行业的显示屏翻转机构、小型机械臂的台式关节,制动保持力为额定扭矩的 1.8 倍,可承受 1.2 倍额定负载的静态压力。
  1. 检测增强型 GRC-Y 系列

缸体活塞内置高磁能积钕铁硼磁环,与外部 CKD CS1-J/F 系列气缸开关配合,可实现旋转到位信号的实时反馈,信号延迟≤0.03 秒。特别适配电子装配线的精密定位需求,如 PCB 板检测工位的载具旋转,可与 PLC 系统实现精准联锁控制。
  1. 特殊环境型 GRC-S/O 系列

防尘款(S)配备伸缩式风琴防尘罩与轴端迷宫密封,可阻挡粒径≥10μm 的粉尘侵入,适配粉末冶金、水泥加工等场景;防油款(O)采用耐矿物油氟橡胶密封件与不锈钢轴端,可抵御 ISO VG46 液压油的长期侵蚀,适配机床加工中心的工装驱动。
  1. 重载强化型 GRC-H 系列

采用双齿条啮合双齿轮传动结构,输出扭矩较同缸径标准款提升 50%,缸体采用 QT450 球墨铸铁材质,齿轮表面经渗碳淬火处理(硬度 HRC58-62)。适配重型夹具旋转、大型工件翻转等场景,如汽车零部件焊接线的工装台驱动。
三、规格要点
(一)核心结构优势
齿轮齿条传动系统采用精密啮合设计,齿条与活塞通过滚花键刚性连接,齿轮模数范围 0.8-2.5mm,啮合间隙通过研磨工艺控制在 0.02-0.05mm 之间,传动平稳性优于普通摆动气缸。台式基座与缸体一体化压铸成型,采用 ADC12 铝合金材质,表面经 T5 热处理与黑色阳极氧化,抗拉强度≥220MPa,耐腐蚀性符合 ISO 9227 中性盐雾测试 100 小时标准。
输出轴采用 SCM440 合金结构钢,经调质处理(硬度 HB220-250),轴端配备 12mm 宽平键槽与 M10/M16 端面螺纹孔,可直接对接联轴器或工装法兰,连接精度较分体式安装提升 40%。
(二)安装与适配特性
安装形式支持台式固定、侧面悬挂两种布局,台式基座底部预留 4-8 组安装孔位,适配 M6-M16 规格螺栓,安装面粗糙度需≤Ra3.2μm,平面度≤0.1mm/m。所有型号均配备机械角度调节机构,通过两端限位螺栓可在标准角度基础上实现 ±10° 微调,调节步距 0.5°,适配非标准工位的安装需求。
配管设计采用双向接口布局,缸体两侧与前端均预留 Rc1/8-Rc1/4 规格螺纹接口,支持 PU 管、尼龙管等多种管路连接,接口处配备内置单向阀,可减少管路振动导致的泄漏风险。对于狭小空间安装,可选用 90° 弯角接头实现管路转向,适配台面管路隐藏式布置需求。
(三)维护与防护设计
密封系统采用三层复合结构:活塞密封选用 U 形圈 + 导向环组合,材质为耐磨损 FKM 氟橡胶(邵氏硬度 75°),无给油状态下可保证 80 万次以上密封寿命;端盖密封采用 O 形圈与防尘圈双重防护,防尘圈唇口设计可阻挡外部杂质侵入。给油润滑时推荐使用 ISO VG32 气动专用油,润滑周期为每运行 500 小时补充一次,油雾浓度控制在 0.1-0.5mg/m³。
GRC-T 系列制动机构采用模块化抽屉式设计,制动组件可从缸体侧面直接拆卸,更换制动片仅需 15 分钟,无需拆解气缸主体。齿轮与齿条表面经气体氮化处理,氮化层厚度 0.15-0.25mm,表面硬度 HV800-1000,可降低传动磨损,延长使用寿命至 150 万次以上。
四、核心参数
(一)基础规格参数
  • 缸径范围:涵盖 φ20、φ25、φ32、φ40、φ50、φ63mm 六个常用规格,其中 φ32-φ50mm 型号占系列销量的 70%;

  • 摆动角度:标准角度提供 90°、180°、270° 三种固定选项,定制角度范围 0°-270°,角度设定通过机械限位块实现;

  • 配管口径:φ20-φ25mm 缸径适配 M5/Rc1/8 接口,φ32-φ63mm 缸径适配 Rc1/4 接口,部分型号可选配快插接头;

  • 外形尺寸:以 φ40mm 缸径、90° 摆角型号为例,轴向长度 145mm,径向宽度 98mm,高度 62mm,重量 2.2kg,较同级别分体式气缸节省 30% 安装空间。

(二)运行性能参数
  • 动作方式:全系采用双作用设计,通过两侧气口交替进气实现正反转,单程动作时间可通过流量阀精确控制;

  • 压力范围:标准款使用压力 0.2MPa,最高使用压力 0.7MPa;制动款因制动解除需求,压力提升至 0.3MPa,最高压力保持 0.7MPa;保证耐压力 1.0MPa,可承受瞬时压力冲击;

  • 输出扭矩:随缸径与压力线性变化,φ20mm 缸径在 0.5MPa 下扭矩 6N・m,φ63mm 缸径在 0.7MPa 下扭矩可达 180N・m;重载型 GRC-H 系列 φ63mm 型号扭矩可达 270N・m;

  • 摆动速度:范围 30-250rpm,通过流量控制阀实现无级调速,速度波动率≤5%(气源压力稳定时);

  • 响应时间:气口通气至输出轴启动的延迟时间≤0.06 秒,制动款断气后制动锁止时间≤0.08 秒。

(三)环境与安全参数
  • 工作温度:-10℃-60℃,防油款可适应 - 5℃-70℃范围,满足多数工业环境需求;

  • 保存温度:-20℃-80℃,相对湿度 30%-85%(无凝露);

  • 防护等级:标准款 IP40,防尘款 IP54,防油款 IP54 且具备耐油等级 ISO 1817;

  • 制动性能:GRC-T 系列制动保持力为额定扭矩的 1.8 倍,连续制动次数≥10 万次无性能衰减。

五、操作使用
(一)安装前准备
首先核对型号与工况匹配性,根据负载扭矩、摆动角度、安装空间及环境特性确认参数,重载场景需按 1.2 倍额定扭矩选型。配管材料选用镀锌钢管、尼龙管或 PU 管,内径需匹配接口规格,管路长度超过 5 米时需增大内径 10% 以补偿压力损失。
安装面需进行铣削加工,平面度≤0.1mm/m,粗糙度 Ra≤3.2μm,安装螺栓选用 8.8 级高强度螺栓,紧固力矩按缸径选取:φ20-φ32mm 缸径对应 8-12N・m,φ40-φ63mm 缸径对应 15-20N・m,避免过紧导致缸体变形。制动款安装时需保证输出轴与负载中心同轴度,径向偏差≤0.2mm,轴向窜动≤0.1mm。
气源处理需配备三联件(过滤器、减压阀、油雾器),过滤精度≤5μm,压力调节至使用压力 ±0.02MPa 范围内,无给油型号可拆除油雾器,但需确保气源洁净度。
(二)安装流程
固定气缸时,先通过定位销校准安装位置,确保输出轴旋转方向与负载需求一致,再依次紧固安装螺栓(对角拧紧顺序)。配管连接前需用压缩空气吹扫管路,去除铁锈、切屑等杂质,接口螺纹处缠绕 PTFE 密封带,缠绕方向与螺纹旋向相同,缠绕长度为螺纹全长的 2/3,避免密封带进入缸体。
制动款需单独连接制动控制管路,采用 Φ6mm 以上管路,确保制动气压与工作气压同步供给,制动解除信号需提前 0.05 秒发送至电磁阀,防止负载卡滞。带检测开关的型号需调整开关位置,使磁环触发信号与输出轴到位位置偏差≤1°,开关引线采用屏蔽线,布线远离动力线缆以避免电磁干扰。
(三)运行调试
空载调试阶段,接通气源至 0.3MPa,手动操作电磁阀实现正反转各 10 次,观察输出轴旋转是否顺畅,无卡滞、异响或窜动现象。通过流量控制阀调节摆动速度,从低速逐步提升至设定值,同时用角度规检查限位角度是否符合要求。
负载调试阶段,分三级加载:30% 额定负载运行 5 分钟,60% 额定负载运行 10 分钟,100% 额定负载运行 30 分钟,监测输出扭矩、摆动速度及缸体温度变化。制动款需测试断气锁止性能,在额定负载下断气后观察负载是否偏移,连续测试 10 次确保制动可靠。
调试完成后,记录空载 / 负载状态下的压力、速度参数,作为日常维护的基准值。
(四)日常维护
每日班前检查:确认气源压力稳定在设定范围,用肥皂水检测接口与配管是否泄漏,检查防尘 / 防油附件是否完好,制动款需测试制动响应性能。
每周维护:清洁缸体表面油污与粉尘,检查限位螺钉是否松动,紧固力矩是否符合要求;给油型号检查油雾器油量,补充 ISO VG32 气动油至油位线;检测开关信号是否正常,清除感应面杂质。
每运行 1000 小时深度维护:拆解检查齿轮齿条啮合面磨损情况,磨损量超过 0.1mm 时需更换;检查密封件是否老化、变形,出现渗气或密封不良时及时更换;制动款检查制动片磨损量,厚度低于 2mm 时更换制动组件。
维护过程中需使用专用工具,避免敲击缸体或输出轴,拆解后需用无水乙醇清洁零部件,装配时在密封件表面涂抹少量润滑脂。
(五)故障处理
  1. 摆动速度异常:先检查气源压力是否波动(用压力表监测),排查流量控制阀是否堵塞(拆解清洗阀芯),若仍异常则测量齿轮齿条间隙,间隙超过 0.1mm 时需更换传动组件;

  1. 制动失效:检查制动弹簧是否疲劳(测量弹力值),制动片是否磨损超限,或控制管路是否泄漏,更换失效部件后需重新调试制动响应时间;

  1. 异常噪音:拆除缸体端盖检查齿轮齿条啮合状态,若存在偏磨需调整安装同轴度,润滑不足时补充润滑油,异物侵入时拆解清洁内部;

  1. 渗气泄漏:用肥皂水逐一检测密封件、配管接口及端盖结合面,更换老化密封件,重新缠绕密封带或更换接头,确保密封可靠。

六、应用案例
(一)3C 行业 PCB 板检测载具旋转
某电子设备企业在 PCB 板 AOI 检测生产线中,采用 GRC-TA-32-90-Y 型号驱动检测载具旋转。该场景需实现载具 90° 精准翻转,定位精度要求 ±0.5°,检测信号需与 AOI 相机联锁。
选用理由:台式基座直接固定于检测台面板,节省安装空间;内置磁环检测到位信号,与相机触发信号同步,确保检测时机准确;φ32mm 缸径在 0.5MPa 压力下输出 28N・m 扭矩,适配载具 + PCB 板总重量 5kg 的翻转需求。
运行效果:设备节拍提升至 3 秒 / 片,较原步进电机驱动方案效率提升 30%;无给油设计避免油污污染 PCB 板,检测合格率从 98.5% 提升至 99.8%;制动机构在设备停机时锁止载具,防止碰撞损伤相机镜头,设备故障率降低 65%。
(二)汽车零部件焊接工装驱动
某汽车零部件制造厂在车门铰链焊接生产线中,采用 GRC-H-TB-50-180-T 型号驱动焊接工装旋转。该场景为垂直安装,工装 + 工件总重量 15kg,需 180° 翻转焊接,要求断气时绝对锁止。
选用理由:重载型双齿条传动结构输出扭矩 120N・m,满足重载需求;TB 型定位销基座保证多台设备安装一致性;制动保持力 216N・m,断气时可靠锁止负载;防油款密封设计抵御焊接车间油污侵蚀。
运行效果:焊接节拍稳定在 45 秒 / 件,适配生产线 24 小时连续运行;制动机构在换件时锁止工装,避免坠落风险,安全生产事故率降为零;齿轮齿条传动平稳,工装翻转无晃动,焊接焊点合格率提升至 99.2%;年维护成本仅 800 元,较液压驱动方案降低 70%。
(三)食品包装机械料盒转向机构
某食品包装企业在饼干装盒生产线中,采用 GRC-TA-40-180-S 型号驱动料盒转向机构。生产环境存在面粉粉尘,需实现料盒 180° 转向后对接装盒机,运行速度要求 120 次 / 分钟。
选用理由:防尘款伸缩式防尘罩阻挡面粉侵入,保障机构稳定运行;φ40mm 缸径输出 45N・m 扭矩,适配料盒重量 8kg 的转向需求;台式安装直接固定于包装机台面,管路从侧面布置,优化设备布局。
运行效果:设备连续运行 3000 小时,粉尘防护;摆动速度调节至 120rpm,匹配装盒机节拍;铝合金缸体耐清洁剂腐蚀,每周仅需清洁防尘罩,维护简便;较原链条传动方案,设备噪音从 75dB 降至 62dB,改善车间工作环境。


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