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日本CKD喜開理帶防墜落夾緊氣缸UCAC2系列詳解【湖南中村】

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一、型號組成

UCAC2 系列采用 “基礎(chǔ)標(biāo)識 + 防墜落特性 + 安裝形式 + 核心參數(shù) + 功能配置" 的五級編碼體系，基礎(chǔ)標(biāo)識 “UCAC2" 明確界定為帶防墜落功能的肘節(jié)式夾緊氣缸品類，核心特征是在傳統(tǒng)肘節(jié)自鎖基礎(chǔ)上增設(shè)機械防墜落鎖止機構(gòu)，當(dāng)檢測到夾緊力異常衰減時可瞬時觸發(fā)鎖止，防止工件墜落。

完整型號層級劃分如下：防墜落特性前綴區(qū)分鎖止觸發(fā)方式，“M" 為機械觸發(fā)式（通過彈簧儲能鎖舌實現(xiàn)物理鎖止，響應(yīng)時間≤50ms），“E" 為電子感應(yīng)式（搭載壓力傳感器與電磁鎖，適配 PLC 聯(lián)動控制）；安裝形式段適配吊裝與固定場景，“B" 為標(biāo)準(zhǔn)底座安裝（底部帶 T 型槽與防松螺栓孔，適配工作臺固定），“T" 為尾部耳軸安裝（后端雙耳環(huán)帶防旋轉(zhuǎn)定位銷，適配懸掛式布局），“F" 為前端法蘭安裝（前端方形法蘭帶加強筋，適配立柱吊裝固定），“K" 為側(cè)掛安裝（側(cè)面帶弧形安裝板，適配圓弧軌道布局）；核心參數(shù)段由缸徑、夾緊行程、防墜負載構(gòu)成，數(shù)字組合如 “40-30-500" 表示 φ40mm 缸徑、30mm 夾緊行程、最大防墜負載 500kg，加長杠桿通過 “LL + 數(shù)值" 標(biāo)注（如 LL160 代表 160mm 加長杠桿）；功能后綴標(biāo)注附加配置，“S" 內(nèi)置磁環(huán)（適配 CS1-S 系列磁性開關(guān)），“W" 為耐候結(jié)構(gòu)（密封件用氫化丁腈橡膠，缸體覆氟碳涂層），“A" 帶報警功能（鎖止觸發(fā)時輸出聲光報警信號），“V" 帶可調(diào)緩沖（末端液壓緩沖器，緩沖行程 0-10mm 可調(diào)）。

典型復(fù)合型型號解析：“UCAC2-E-F-50-25-LL150-800-S-A" 表示電子感應(yīng)式防墜落、前端法蘭安裝、φ50mm 缸徑、25mm 夾緊行程、150mm 加長杠桿、800kg 防墜負載、帶磁環(huán)檢測與報警功能的 UCAC2 系列氣缸；“UCAC2-M-B-32-20-400-W-V" 則為機械觸發(fā)式防墜落、底座安裝、φ32mm 缸徑、20mm 夾緊行程、400kg 防墜負載、耐候結(jié)構(gòu)帶緩沖裝置的 UCAC2 系列氣缸。

二、衍生系列

UCAC2 系列以 “肘節(jié)自鎖 + 雙重防墜" 為核心，結(jié)合防墜觸發(fā)方式、負載等級與環(huán)境適應(yīng)性，形成四大衍生方向，覆蓋高空作業(yè)與重型吊裝全場景：

標(biāo)準(zhǔn)輕型 UCAC2-M-S/D 系列

采用機械觸發(fā)式防墜落結(jié)構(gòu)與單 / 雙作用肘節(jié)傳動，缸體為 JIS ADC12 鋁合金壓鑄成型，表面經(jīng)黑色陽極氧化處理（氧化膜厚度 12-18μm，耐鹽霧測試達 120 小時）。防墜落鎖舌采用 SCM435 合金鋼，表面滲碳淬火（硬度 HRC55-58），鎖止面經(jīng)高頻淬火強化。單作用型號通過錐形彈簧實現(xiàn)夾緊與防墜儲能，雙作用型號通過氣源驅(qū)動夾緊，彈簧輔助防墜觸發(fā)，適配輕型工件（≤500kg）的高空定位場景，占系列銷量比重超 65%。其防墜落機構(gòu)觸發(fā)閾值可通過調(diào)節(jié)螺桿設(shè)定，夾緊力衰減至額定值 70% 時自動鎖止，鎖止后可承受 2 倍額定負載的靜態(tài)壓力。

重載加強型 UCAC2-M-H 系列

針對重型負載優(yōu)化防墜結(jié)構(gòu)與缸體強度，缸體改用 HT300 灰鑄鐵鑄造（抗拉強度≥300MPa），肘節(jié)鉸鏈采用 SUJ2 軸承鋼（表面硬度 HRC60-64，氮化層厚度 0.3-0.4mm），防墜落鎖止機構(gòu)升級為雙鎖舌設(shè)計，鎖止響應(yīng)時間縮短至≤30ms。通過增大活塞直徑與優(yōu)化杠桿比（1:3.5），夾緊力較同缸徑標(biāo)準(zhǔn)型提升 100%，最大防墜負載可達 1500kg，適配汽車車身吊裝、大型鋼結(jié)構(gòu)安裝等場景。全系配備負載傳感器，實時監(jiān)測夾持重量，當(dāng)超過額定防墜負載 10% 時提前預(yù)警，鎖止機構(gòu)可承受 3 倍額定負載的沖擊壓力，防止瞬間過載導(dǎo)致的鎖止失效。

電子感應(yīng)型 UCAC2-E 系列

集成壓力傳感器（精度 ±0.01MPa）與電磁防墜鎖，可實時采集夾緊壓力數(shù)據(jù)并傳輸至 PLC 控制系統(tǒng)，當(dāng)壓力低于設(shè)定閾值時，電磁鎖在 20ms 內(nèi)完成鎖止動作，同時輸出報警信號（DC24V）。缸體末端內(nèi)置信號放大模塊，與 CKD F7 系列控制器兼容，可實現(xiàn)多氣缸同步鎖止控制。該系列適配全自動化吊裝生產(chǎn)線，如風(fēng)電葉片組裝的 “起吊 - 定位 - 夾緊 - 鎖止" 聯(lián)動流程，通過壓力曲線分析預(yù)判夾緊狀態(tài)，避免因漸進式壓力衰減導(dǎo)致的安全隱患，鎖止?fàn)顟B(tài)可通過控制器遠程監(jiān)控，適配無人化作業(yè)場景。

特殊環(huán)境型 UCAC2-W/C 系列

耐候款（W）采用四重密封結(jié)構(gòu)：肘節(jié)軸套處迷宮密封 + 雙唇油封，缸體結(jié)合面氟橡膠密封墊，活塞桿處聚四氟乙烯防塵圈，防護等級達 IP66，可抵御高空強風(fēng)、雨雪及紫外線侵蝕，適配戶外塔吊吊裝場景；防腐款（C）缸體采用 SUS316L 不銹鋼（耐氯離子濃度≤500ppm），防墜落鎖舌鍍硬鉻（鍍層厚度 0.05-0.08mm），密封件選用全氟醚橡膠，適配化工設(shè)備吊裝、海洋工程構(gòu)件夾持等腐蝕性環(huán)境。兩種型號均配備防結(jié)冰加熱套（可選配，加熱功率 50W，控溫范圍 5℃-20℃），避免低溫導(dǎo)致的機構(gòu)卡滯。

三、規(guī)格要點

（一）核心結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

防墜落雙保險系統(tǒng)是 UCAC2 系列的技術(shù)核心：采用 “肘節(jié)自鎖 + 機械 / 電子鎖止" 雙重防護，肘節(jié)機構(gòu)為四連桿結(jié)構(gòu)（連桿材質(zhì) SCM440，調(diào)質(zhì)硬度 HB280-310），通過杠桿放大原理將活塞力轉(zhuǎn)化為夾緊力，夾緊末端自鎖角度 176°-179°；防墜落鎖止機構(gòu)在肘節(jié)連桿處設(shè)置鎖止槽，觸發(fā)時鎖舌在彈簧或電磁力驅(qū)動下嵌入槽內(nèi)，實現(xiàn)機械限位?；钊麠U密封采用 “U 形圈 + 導(dǎo)向環(huán) + 防塵圈" 組合設(shè)計（密封面寬度 4.0mm），配合 FKM 氟橡膠密封件（邵氏硬度 78°），無給油狀態(tài)下密封壽命≥100 萬次。缸體內(nèi)部經(jīng)精密珩磨（粗糙度 Ra≤0.15μm），活塞與缸體配合間隙控制在 0.015-0.03mm，確保壓力傳遞穩(wěn)定性，為防墜觸發(fā)提供精準(zhǔn)壓力信號。

（二）安裝與適配特性

安裝形式支持底座、耳軸、法蘭、側(cè)掛四種布局，其中側(cè)掛型號（K）配備角度調(diào)節(jié)支架，可實現(xiàn) ±15° 安裝角度微調(diào)，適配弧形工件夾持需求；底座與法蘭型號均配備厚度 0.5mm、1.0mm、2.0mm 的調(diào)整墊片，可補償安裝面的高度差。所有型號均配備夾緊行程調(diào)節(jié)螺桿與防墜觸發(fā)閾值調(diào)節(jié)旋鈕，行程微調(diào)范圍 ±6mm，調(diào)節(jié)步距 0.2mm，觸發(fā)閾值可在額定夾緊力的 50%-90% 區(qū)間設(shè)定。配管設(shè)計采用缸體后端雙接口布局，預(yù)留 Rc1/4-Rc1/2 規(guī)格螺紋接口（φ20-32mm 缸徑為 Rc1/4，φ40-63mm 缸徑為 Rc3/8，φ80mm 缸徑為 Rc1/2），接口處內(nèi)置壓力傳感器接口（M5 螺紋），可直接安裝壓力檢測元件；支持不銹鋼編織管連接（耐壓力 3.0MPa），高空安裝時配備管路防墜卡箍，每隔 0.8 米固定一次。

（三）維護與防護設(shè)計

防墜落機構(gòu)采用模塊化設(shè)計：機械觸發(fā)式鎖舌可從缸體側(cè)面拆卸更換，電子感應(yīng)式傳感器與電磁鎖通過快插接頭連接，維護更換時間≤20 分鐘。密封系統(tǒng)針對高空環(huán)境優(yōu)化：活塞桿處增設(shè)防塵刮板，可清除附著的沙塵與冰雪；肘節(jié)軸套處加注長效潤滑脂（適用溫度 - 40℃-120℃），潤滑周期延長至 2000 小時 / 次。缸體表面采用復(fù)合型防護涂層（底層鋅鎳合金鍍層，表層氟碳涂層），耐鹽霧測試達 500 小時，可抵御戶外惡劣環(huán)境侵蝕。活塞與活塞桿表面經(jīng)鍍硬鉻處理（鍍層厚度 0.01-0.02mm），耐磨性能提升 5 倍，使用壽命≥150 萬次動作。

四、核心參數(shù)

（一）基礎(chǔ)規(guī)格參數(shù)

缸徑范圍：涵蓋 φ25、φ32、φ40、φ50、φ63、φ80mm 六個規(guī)格，其中 φ40-φ63mm 型號占系列銷量的 78%（適配從中型工件到重型構(gòu)件的防墜夾持需求）；

：標(biāo)準(zhǔn)夾緊行程為 20mm、25mm、30mm、40mm，定制行程范圍 15-60mm（步距 5mm）；杠桿長度分標(biāo)準(zhǔn)款（100mm、120mm、140mm）與加長款（160mm、180mm、220mm），加長款夾緊力較標(biāo)準(zhǔn)款降低 20%-35%，防墜負載同步按杠桿比衰減；最大防墜負載隨缸徑遞增，φ32mm 缸徑為 400kg，φ50mm 缸徑為 800kg，φ80mm 缸徑為 1500kg；

外形尺寸：以 φ50mm 缸徑、30mm 夾緊行程、140mm 杠桿的 UCAC2-M-B 型號為例，軸向長度 320mm，徑向?qū)挾?125mm，高度 105mm，重量 6.8kg，較同負載等級液壓防墜缸（體積縮小 40%，重量減輕 45%），適配高空輕量化安裝需求。

（二）運行性能參數(shù)

動作方式：單作用型號（S）氣源驅(qū)動釋放，彈簧驅(qū)動夾緊與防墜儲能，夾緊時間 0.4-2.5 秒，釋放時間 0.3-2.0 秒；雙作用型號（D）氣源雙向驅(qū)動，夾緊與釋放時間通過節(jié)流閥控制在 0.3-3.0 秒；防墜落觸發(fā)響應(yīng)時間：機械觸發(fā)式≤50ms，電子感應(yīng)式≤20ms；

壓力范圍：單作用型號使用壓力 0.35MPa，最高使用壓力 0.8MPa；雙作用型號使用壓力 0.3MPa，最高使用壓力 1.0MPa；全系保證耐壓力 2.0MPa（可承受瞬時壓力沖擊）；

夾緊力：隨缸徑、壓力與杠桿長度變化，φ32mm 缸徑（標(biāo)準(zhǔn)杠桿）在 0.6MPa 下夾緊力 2200N，φ50mm 缸徑（標(biāo)準(zhǔn)杠桿）在 0.8MPa 下夾緊力 6500N，φ80mm 缸徑（標(biāo)準(zhǔn)杠桿）在 1.0MPa 下夾緊力 15000N；重載型（H 后綴）較同缸徑標(biāo)準(zhǔn)型夾緊力提升 100%，如 φ50mm H 型號在 0.8MPa 下夾緊力可達 13000N；

動作速度：夾緊與釋放速度范圍 25-180mm/s，通過節(jié)流閥實現(xiàn)無級調(diào)速，速度波動率≤3%（氣源壓力穩(wěn)定 ±0.02MPa 前提下），低速運行無爬行，高速運行緩沖距離≤6mm；

防墜性能：鎖止機構(gòu)觸發(fā)后，靜態(tài)鎖止力為額定防墜負載的 2.5 倍，斷氣狀態(tài)下可保持鎖止≥120 小時無位移，鎖止面磨損量≤0.1mm/10 萬次動作。

（三）環(huán)境與安全參數(shù)

工作溫度：標(biāo)準(zhǔn)款 - 20℃-70℃，耐候款（W 后綴）-30℃-80℃（可承受 - 20℃低溫啟動），防腐款（C 后綴）-20℃-80℃（可在 5% 鹽水環(huán)境中連續(xù)運行）；

保存條件：溫度 - 40℃-100℃，相對濕度 10%-98%（允許長期凝露），避免存放在濃度≥100ppm 的硫化氫氣體環(huán)境（會腐蝕傳感器元件）；

防護等級：標(biāo)準(zhǔn)款 IP54，耐候款 IP66，防腐款 IP65；

安全特性：全系配備雙重過載保護，當(dāng)夾緊力超過額定值 1.3 倍或防墜負載超過額定值 1.1 倍時，機構(gòu)自動打滑卸力；電子感應(yīng)型具備故障自診斷功能，傳感器或電磁鎖異常時輸出故障信號；所有型號均配備手動解鎖裝置，斷氣時可通過機械手柄釋放鎖止。

五、操作使用

（一）安裝前準(zhǔn)備

型號核對：根據(jù)工件重量（按 2.0 倍額定防墜負載選型，沖擊場景按 3.0 倍選型）、夾持尺寸、安裝空間及環(huán)境特性確認型號 —— 高空戶外場景優(yōu)先選 W 后綴耐候款，腐蝕性環(huán)境選 C 后綴防腐款，自動化聯(lián)動選 E 后綴電子感應(yīng)款，重型負載選 H 后綴重載款；

配管準(zhǔn)備：選用適配口徑管路材料 —— 低壓場景可選 PU 管（Φ8-Φ12mm，耐壓力 2.0MPa），高壓或高空場景選不銹鋼編織管（Φ8-Φ15mm，耐壓力 4.0MPa）；管路長度超過 10 米時，內(nèi)徑需增大 25% 以補償壓力損失；管內(nèi)需用 0.8MPa 壓縮空氣吹掃 90 秒，清除雜質(zhì)與水分（雜質(zhì)會影響壓力傳感器精度）；

安裝面處理：安裝面需銑削或磨削加工，平面度≤0.08mm/m，粗糙度 Ra≤2.5μm；安裝螺栓選用 12.9 級高強度螺栓（材質(zhì) SCM440），緊固力矩按缸徑選取：φ25-32mm 缸徑 12-18N?m，φ40-50mm 缸徑 20-28N?m，φ63-80mm 缸徑 30-40N?m，螺栓頭部加裝防松墊圈，避免高空振動導(dǎo)致松動；

氣源與控制準(zhǔn)備：配備氣動三聯(lián)件（CKD AC4000 系列），過濾器過濾精度≤3μm，減壓閥調(diào)節(jié)至使用壓力 ±0.01MPa，油霧器僅給油型號使用（無給油型號拆除油霧器，氣源潔凈度需≤0.3mg/m3）；電子感應(yīng)型需額外配備 DC24V 穩(wěn)壓電源（輸出電流≥1A），與 PLC 控制系統(tǒng)提前完成信號對接。

（二）安裝流程

缸體固定：通過定位銷（直徑 8mm/10mm，按缸體定位孔選配）校準(zhǔn)安裝位置，確保杠桿夾緊頭與工件夾持面對齊，夾緊方向與重力方向垂直（高空吊裝場景）或一致（垂直輸送場景）；按對角順序分 3 次緊固安裝螺栓，懸掛安裝時保證杠桿與水平面平行度≤0.15mm/m，側(cè)掛安裝時保證杠桿垂直度≤0.2mm/m；

配管與傳感連接：接口螺紋處纏繞 PTFE 密封帶（寬度 12mm，厚度 0.12mm），纏繞方向與螺紋旋向相同，纏繞長度為螺紋全長的 2/3，連接后用肥皂水檢測密封性；電子感應(yīng)型需連接壓力傳感器信號線與電磁鎖電源線，線纜采用屏蔽線（屏蔽層接地電阻≤1Ω），線纜固定間隔≤0.6 米，高空布線需加裝防墜護管；

防墜參數(shù)校準(zhǔn)：機械觸發(fā)型通過調(diào)節(jié)旋鈕設(shè)定觸發(fā)閾值，順時針旋轉(zhuǎn)閾值升高，逆時針降低，調(diào)節(jié)后用拉力計檢測，確保夾緊力衰減至設(shè)定值時鎖舌可靠彈出；電子感應(yīng)型通過 CKD F7 控制器設(shè)定壓力閾值與響應(yīng)時間，接通電源后模擬壓力衰減（通過減壓閥逐步降壓），確認鎖止動作與報警信號同步輸出；

重載款特殊安裝：安裝后需在缸體底部加裝輔助支撐（負載≥1000kg 時），支撐件與缸體接觸面積≥100cm2，并用水平儀校準(zhǔn)缸體水平度，確保負載均勻傳遞至安裝結(jié)構(gòu)。

（三）運行調(diào)試

空載調(diào)試：接通氣源至 0.4MPa（低于額定壓力），手動操作電磁閥實現(xiàn)夾緊 - 釋放循環(huán)各 50 次，觀察肘節(jié)機構(gòu)動作與防墜鎖止響應(yīng) —— 動作無卡頓，鎖止觸發(fā)與釋放順暢；用卡尺測量夾緊行程，用壓力計檢測夾緊力，通過調(diào)節(jié)螺桿與節(jié)流閥微調(diào)至設(shè)定值；

負載調(diào)試：分三級加載測試 ——30% 額定負載運行 30 分鐘（監(jiān)測鎖止機構(gòu)穩(wěn)定性），60% 額定負載運行 60 分鐘（記錄壓力變化與響應(yīng)時間），100% 額定負載運行 120 分鐘（監(jiān)測缸體溫度與鎖止面狀態(tài)，正常溫度≤環(huán)境溫度 + 30℃）；模擬故障測試：切斷氣源或人為降低壓力，確認防墜機構(gòu)在設(shè)定閾值內(nèi)觸發(fā)，鎖止后工件無位移；

參數(shù)記錄：記錄空載 / 負載狀態(tài)下的氣源壓力、動作時間、夾緊行程、夾緊力、鎖止響應(yīng)時間、缸體溫度，作為日常維護的基準(zhǔn)值，電子感應(yīng)型需保存壓力曲線數(shù)據(jù)（至少留存 3 個月）。

（四）日常維護

每日檢查：班前確認氣源壓力穩(wěn)定在設(shè)定范圍（波動≤±0.01MPa），檢查防墜鎖止機構(gòu)外觀（無變形、無異物卡滯）；機械觸發(fā)型手動測試鎖舌伸縮靈活性，電子感應(yīng)型檢查報警指示燈狀態(tài)（正常為綠色常亮）；

每周維護：用壓縮空氣吹掃缸體表面灰塵與雜物（壓力≤0.3MPa，避免直接吹掃密封件）；檢查安裝螺栓與管路接頭緊固狀態(tài)，重新緊固至規(guī)定力矩；給油型號補充 ISO VG68 氣動油至油霧器油位線 1/2-2/3 處，油霧濃度調(diào)節(jié)至 0.5-1.0mg/m3；

深度維護（每 2500 小時）：拆解防墜機構(gòu)端蓋，檢查鎖舌磨損狀態(tài)與彈簧彈性 —— 鎖舌磨損量超過 0.2mm 時更換，彈簧彈力衰減超過 20% 時更換；清潔壓力傳感器感應(yīng)面，去除油污與金屬碎屑；肘節(jié)軸套處補充長效潤滑脂（G60 型號，涂抹厚度 0.5-1.0mm）；電子感應(yīng)型校準(zhǔn)傳感器精度，確保壓力檢測偏差≤0.02MPa。