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日本CKD喜开理线性导轨卡爪LSH系列的工作原理

更新时间:2025/10/30点击次数:14
一、动力源输入:双作用气动驱动的能量供给机制
LSH 系列以压缩空气为核心动力源,采用双作用气缸作为动力输出单元,其缸体结构延续 CKD 高精度气缸设计标准:缸筒选用高碳钢管或不锈钢材质(依场景适配),内表面经精密镗削与镀硬铬处理,表面粗糙度达 Ra0.8μm,确保活塞在腔内做无滞涩往复运动。缸体两端端盖集成进排气通口,通过外部电磁阀控制压缩空气的流向与压力,实现活塞的双向驱动 —— 当压缩空气从无杆侧通口进入时,推动活塞向杆侧移动;反之则活塞反向复位,形成卡爪开合的动力基础。
针对不同负载需求,LSH 系列提供 φ6 至 φ32mm 多种缸径规格,缸径直接决定输出力大小:以 φ20mm 型号为例,在 0.5MPa 工作压力下,单个活塞输出推力可达 156N,足以驱动卡爪完成对中小型工件的稳定抓取。端盖内置缓冲机构与导向套,导向套采用烧结含油合金材质,可承受活塞运动中的横向负载,减少活塞杆弯曲变形,保障动力输出的线性稳定性。
二、运动转换:对称传动机构的同步开合控制
动力传递的核心是 “活塞直线运动→卡爪同步开合" 的转换,LSH 系列通过对称式传动机构实现这一过程:活塞与传动架刚性连接,传动架两端对称布置齿轮齿条或连杆组件(依型号细分),当活塞沿缸体轴线移动时,带动传动架同步运动,进而通过齿轮啮合或连杆铰接关系,驱动左右两个卡爪座沿导轨做反向等量运动 —— 活塞伸出时卡爪张开,活塞缩回时卡爪闭合,确保夹持中心始终保持基准位置不变。
传动机构的精度控制体现在细节设计上:齿轮齿条采用精密模锻工艺制造,齿面经高频淬火处理,啮合间隙通过预紧结构消除;连杆组件则选用高强度铝合金,铰接点采用自润滑轴承,减少运动磨损的同时降低传动滞后。这种对称设计使双爪的运动同步性大幅提升,避免单爪偏移导致的工件夹持偏移问题。
三、导向约束:四列钢球导轨的高刚性支撑原理
线性导轨是 LSH 系列实现高精度抓取的关键,采用 “导轨 - 卡爪一体式" 结构设计,将卡爪座直接集成于线性导轨滑块上,消除传统分离式设计的装配间隙,显著提升整体刚性。导轨核心采用四列钢球滚道结构,钢球与滚道呈 45 度接触角布置,这种设计使钢球能实现理想的两点接触,可同时承受径向、侧向及倾覆方向的作用力与反作用力,形成全方向的载荷支撑能力。
钢球选用 SUJ2 高碳铬轴承钢,经真空淬火处理后硬度达 HRC60 以上,通过 POM 材质保持架按等间距排列,确保运动过程中受力均匀。导轨滑块与滑轨的配合面经精密磨削加工,配合间隙控制在微米级,当卡爪座随滑块移动时,四列钢球沿滚道滚动,将滑动摩擦转化为滚动摩擦,使运动阻力矩大幅降低,同时保障卡爪开合的直线度与重复定位一致性。
四、执行终端:卡爪组件的抓取适配与稳定性保障
卡爪作为直接接触工件的执行部件,其设计与导轨系统深度协同:卡爪通过螺栓刚性固定于滑块上,抓取面可根据工件形状选配平爪、V 型爪或定制爪型,部分型号支持夹持中心基准调节,适配不同尺寸工件的抓取需求。卡爪材质根据场景选择:通用场景采用铝合金(减重 30%),耐磨场景则选用表面镀硬铬的碳钢,抓取面可粘贴橡胶或聚氨酯垫片,增大摩擦系数的同时避免工件表面划伤。
针对高负载抓取,卡爪座与滑块的连接部位采用加强筋设计,配合导轨的高刚性支撑,使整个执行机构可承受较大的夹持力与径向力 —— 以 φ32mm 缸径、行程 22mm 的长行程型号为例,最大夹持力可达 588N,足以稳定抓取重量超过 50kg 的工件。抓取过程中,导轨的导向作用使卡爪始终保持平行运动,避免工件因夹持歪斜产生滑落风险。
五、运行保障:密封与润滑的长效稳定机制
为延长使用寿命并适应工业环境,LSH 系列配备完善的密封与润滑系统:活塞与缸筒间采用组合密封圈实现双向密封,密封圈选用耐油耐温的氟橡胶材质,通过过盈配合阻断腔体内外的气体泄漏;端盖杆侧设置防尘圈,可拦截外部粉尘与杂质进入缸体,避免活塞与缸筒的异常磨损。
导轨系统采用长效润滑设计:滑块内部集成润滑脂储存腔,通过毛细管作用向钢球滚道自动补充润滑脂,润滑周期可达 10000 小时以上;导轨表面涂抹聚脲基润滑脂,滴点达 220℃,在高低温环境下均能保持润滑性能,减少钢球与滚道的摩擦损耗。这种密封与润滑的协同设计,使 LSH 系列在粉尘、切削液等恶劣环境中仍能保持稳定运行,显著提升设备的维护间隔与使用寿命。
六、扩展功能:适配复杂场景的协同工作逻辑
LSH 系列可通过扩展模块实现功能升级,进一步优化工作流程:加装激光位移传感器后,可实时检测工件厚度或夹持间隙,在精密装配场景中实现抓取状态的动态监控,检测精度达 0.05mm 级别;集成安全光幕系统时,可与 CKD ECMG 系列控制器联动,当人员靠近抓取区域时,控制器立即切断气缸气源,使卡爪停止动作,满足 ISO 13849 PLd 安全等级要求。
在多工位协同场景中,通过工业以太网协议将多个 LSH 卡爪接入 PLC 控制系统,可实现多点同步抓取 —— 如在大型电路板搬运中,4 个 LSH 卡爪按预设程序同时动作,通过导轨的高精度导向确保电路板水平起吊,避免因受力不均导致的板材变形。这种可扩展特性使 LSH 系列能适配从简单抓取到复杂装配的多样化工业需求。


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