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日本 CKD 喜開理自動卡爪更換器 CHC 系列的案例

更新時間：2025-11-06

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一、型號組成

CHC 系列采用 “功能標識 + 適配規格 + 核心性能 + 擴展配置" 的四層編碼體系，每段字符精準對應產品屬性，助力快速選型：

基礎功能碼（CHC）： “CH" 代表 “卡爪更換" 核心功能，“C" 為 CKD 自動更換裝置技術平臺標識，組合后明確該系列為機器人末端卡爪自動切換設備，主打 “快速換型 + 精準對接"。

適配專屬碼：由 2 位字母構成，標識適配機器人品牌與法蘭規格。如 “FA" 適配 FANUC 機器人 A 系列法蘭，“UR" 適配 Universal Robots 協作機器人，“KY" 適配 KUKA KR 系列，均通過對應品牌兼容性認證，無需轉接模塊。

核心參數段：三組數字依次代表 “最大承載重量"“單次更換時間"“定位精度等級"。前組數字對應承載值（如 “10" 代表 10kg、“20" 代表 20kg、“30" 代表 30kg）；中組數字代表更換耗時（如 “08" 代表 0.8 秒、“12" 代表 1.2 秒、“15" 代表 1.5 秒）；后組數字代表定位精度等級（如 “01" 對應 ±0.01mm、“02" 對應 ±0.02mm）。

擴展功能碼：末尾字母區分附加配置。“S" 為基礎型（僅換爪功能）、“I" 為智能識別型（內置卡爪 ID 讀取模塊）、“L" 為輕量型（優化本體重量）、“C" 為潔凈型（IP67 防護 + 食品級材質）、“H" 為高溫耐受型（適配 120℃高溫環境）。

例如 “CHC-FA-20-10-02-I"，完整解讀為：CKD 自動卡爪更換器、適配 FANUC 機器人、最大承載 20kg、單次更換時間 1.0 秒、定位精度 ±0.02mm、帶智能識別功能；“CHC-UR-10-08-01-C" 則為：適配優傲機器人、承載 10kg、更換時間 0.8 秒、精度 ±0.01mm、潔凈防護型更換器。

二、衍生系列

基于 “多品牌適配、全場景覆蓋" 的核心需求，CHC 系列衍生出五大細分類型，均保持與主流機器人控制系統的即插即用特性：

標準通用型（CHC-S 系列）

定位多品牌機器人通用場景，如汽車零部件多工序換爪、3C 產品混合裝配線，適配 FANUC、KUKA、ABB 等主流品牌機器人，承載重量覆蓋 10-30kg，更換時間 0.8-1.5 秒，定位精度 ±0.02mm。采用雙氣缸驅動鎖合結構，本體重量 3.5-4.5kg，適合批量生產的柔性生產線，如發動機缸體加工的抓取 / 檢測卡爪切換，典型應用為變速箱裝配線的螺栓擰緊 / 密封檢測卡爪自動更換。

智能識別型（CHC-I 系列）

針對多型號卡爪混線場景設計，集成 RFID 讀取模塊與視覺識別單元，可自動識別卡爪型號（支持 100 種以上卡爪信息存儲）、檢測卡爪磨損狀態，通過機器人控制系統實現 “型號匹配 - 狀態核驗 - 精準對接" 閉環流程。適配協作機器人的柔性作業需求，可在 3C 電子車間實現手機 / 平板外殼加工的不同規格夾爪切換，典型應用為筆記本電腦主板裝配的吸持式 / 夾持式卡爪智能更換。

潔凈防護型（CHC-C 系列）

滿足食品包裝、醫療設備組裝的潔凈需求，接觸部位采用 FDA 認證的 PTFE 材質，全密封殼體配備防塵防水密封圈，防護等級達 IP67，可耐受 85℃熱水沖洗與 75% 酒精消毒。驅動機構采用食品級潤滑脂，無泄漏風險，適配協作機器人在無菌車間的應用，如注射器裝配的橡膠件夾爪與金屬件夾爪切換，典型應用為巧克力包裝線的抓取卡爪與擺盤卡爪自動更換。

輕量緊湊型（CHC-L 系列）

專為輕型機器人設計，適配負載≤10kg 的協作機器人（如 UR5、FANUC CRX-10iA），本體重量僅 2.0-2.5kg（較標準型輕 40%），厚度縮減至 65mm，可深入狹小工位作業。承載重量 5-15kg，更換時間 1.0-1.2 秒，定位精度 ±0.02mm，適合電子元器件的精密裝配場景，如微型電機轉子加工的檢測卡爪與裝配卡爪切換，典型應用為智能手表外殼的打磨卡爪與拋光卡爪更換。

高溫耐受型（CHC-H 系列）

針對汽車焊接、鑄造等高溫場景優化，殼體采用耐高溫鋁合金（耐受 150℃短期高溫），密封件選用氟橡膠材質（耐溫 120℃持續工作），驅動機構增設散熱通道。承載重量 20-30kg，更換時間 1.2-1.5 秒，可在焊接工位實現高溫工件抓取卡爪與轉運卡爪切換，典型應用為汽車排氣管焊接線的耐高溫夾爪與檢測卡爪自動更換。

三、規格要點

適配與接口參數

機器人接口：遵循 ISO 9409-1 A40/A50/A63 標準法蘭，螺栓孔位與主流機器人末端接口匹配，安裝耗時≤15 分鐘，無需定制轉接板；

信號接口：標配 15 針 D-SUB 接口，支持機器人 I/O 信號（換爪到位 / 卡爪鎖定 / 故障報警）與 24V DC 電源，“I" 系列增設 EtherCAT 通信接口，可與機器人控制系統實現卡爪信息實時聯動；

氣源接口：Φ6mm 快插接頭，適配工廠標準壓縮空氣管路，氣壓在 0.4-0.7MPa 波動時，鎖合力度變化≤±4%，更換動作穩定性不受影響。

更換與驅動核心參數

承載能力：S 系列 10-30kg、I 系列 10-25kg、C 系列 5-20kg、L 系列 5-15kg、H 系列 20-30kg，均支持承載重量無級適配（通過壓力調節模塊實現）；

更換性能：S/I/H 系列更換時間 0.8-1.5 秒、C/L 系列 1.0-1.2 秒，支持連續更換作業，無動作間隔限制；

定位性能：所有型號定位精度≤±0.02mm，“I" 系列通過視覺校準可提升至 ±0.01mm，支持 16 個卡爪存放位的預設定位；

驅動方式：氣動驅動為主，“I" 系列搭載電動輔助模塊，換爪響應時間≤0.1 秒，急停狀態下 0.15 秒內完成卡爪鎖定。

運行環境與基礎特性

工作溫度：S/I/L 系列 0-60℃，C 系列 5-55℃，H 系列 - 5-120℃（持續）/150℃（短期 30 分鐘）；

防護等級：S/I/L/H 系列 IP65（防切削液飛濺、防塵），C 系列 IP67（防水浸、防沖洗）；

重量與負載適配：各系列重量 2.0-4.5kg，均處于對應機器人負載冗余區間（預留 40% 以上負載余量），避免末端負載過載。

四、特殊規格

CHC 系列的特殊設計聚焦 “安全可靠、智能協同、維護便捷、場景適配" 四大維度，解決自動換爪應用核心痛點：

雙重安全鎖合機制

符合 ISO/TS 15066 協作安全標準：

一級防護：機械鎖合 + 氣壓鎖雙重保險，卡爪對接后先通過機械棘爪初步固定，再由氣壓缸完成緊密鎖合，鎖合力度達承載重量的 3 倍以上，避免換爪過程中卡爪脫落；

二級防護：斷氣 / 斷電保護，氣源中斷時，所有系列通過彈簧力實現卡爪鎖定（鎖定力≥額定值的 80%，定位偏移≤±0.03mm）；斷電時，“I" 系列自動記錄當前卡爪信息，恢復供電后可續接換爪流程，適配人機混線的柔性車間（如家電組裝線的人工干預后自動續產）。

卡爪智能管理系統

“I" 系列搭載 CKD 智能管理模塊，支持三大核心功能：

身份識別：通過 RFID 讀取卡爪型號、使用次數、維護周期等信息，不符卡爪自動拒絕對接，避免錯配風險（如 3C 車間的不同型號外殼夾爪錯換）；

狀態監測：實時檢測卡爪磨損程度、鎖合機構松緊度，數據同步至機器人控制系統，使用發出維護提醒；

庫存管理：自動統計各型號卡爪使用頻次、剩余壽命，生成庫存預警報告，適配多品種小批量生產的卡爪管控（如汽車零部件定制生產線）。

模塊化快速維護設計

針對工業場景停機成本高的痛點，采用三大優化：

易損件模塊化：鎖合爪、密封件、檢測傳感器均為卡扣式封裝，普通工具即可更換，單部件維護時間≤10 分鐘（如鎖合爪磨損更換）；

故障自診斷：支持 20 種常見故障（如氣源不足、卡爪錯位、傳感器失效）的代碼輸出，通過機器人示教器顯示故障位置與解決步驟，故障定位準確率≥99%；

通用備件：不同型號的密封件、鎖合彈簧、傳感器線纜通用率達 90%，減少工廠備件庫存種類（如 S/C/L 系列可共用同規格鎖合爪），降低庫存成本。

多品牌兼容適配設計

突破機器人品牌壁壘，通過可更換適配法蘭實現 “一臺換爪器適配多品牌機器人"：

法蘭快換模塊：采用標準化法蘭接口，更換不同品牌適配法蘭僅需 5 分鐘，支持 FANUC、KUKA、ABB、UR 等 8 大主流品牌機器人；

信號自適應：內置信號轉換模塊，可自動識別機器人控制系統信號類型（數字量 / 模擬量），無需重新編寫適配程序，調試時間縮短至 1 小時以內。

五、核心技術系數

精度與穩定性系數

定位一致性：同一卡爪連續更換 200 次，定位中心偏移≤±0.01mm；

更換速度穩定性：額定氣壓下，連續 100 次更換動作，時間波動≤±0.05 秒；

鎖合力度穩定性：不同承載重量下，鎖合力度與設定值偏差≤±3%；

溫度適應性：在額定溫度范圍內，更換時間變化≤0.08 秒，定位偏移≤±0.005mm；

連續作業可靠性：連續 1000 次換爪循環后，功能無異常，關鍵部件無明顯磨損，定位精度無顯著變化。

結構強度與耐用性系數

殼體強度：S/I/L/C 系列采用 6061-T6 鋁合金（抗壓強度 180MPa），H 系列采用 2A12 鋁合金（抗壓強度 240MPa），表面硬質陽極氧化處理（膜厚 15μm），抗劃傷等級≥HB；

鎖合爪壽命：采用 SUJ2 軸承鋼材質，額定負載下連續使用壽命≥200 萬次，磨損量≤0.01mm；

密封件壽命：S/I/L/H 系列密封件（丁腈橡膠）壽命≥80 萬次，C 系列（氟橡膠）壽命≥120 萬次；

抗沖擊能力：沿鎖合方向承受 100N 沖擊力（持續 0.2 秒），結構無變形，鎖合功能正常。

系統兼容性系數

通信延遲：“I" 系列與機器人控制系統信號傳輸延遲≤10ms，數據更新頻率≥200Hz；

電壓適應性：支持 24V DC 電源（波動 ±15%），無需穩壓模塊，適配工廠電源波動場景；

程序兼容性：內置 30 組預設換爪程序（如 “快速換型模式"“精密對接模式"），可通過機器人示教器直接調用，調試時間≤1 小時；

卡爪適配性：支持直徑 50-200mm、重量 5-30kg 的各類卡爪（夾爪、吸盤、檢測工具），適配率達 95% 以上。

六、核心優勢

相較于同類自動卡爪更換器，CHC 系列優勢集中在 “多品牌適配、安全高效、智能管控、成本優化" 四大維度，數據支撐充分：

全品牌深度適配優勢

通過 8 大主流機器人品牌認證的換爪器系列，接口、信號、程序兼容，無需第三方適配開發。多品牌切換調試時間較同類產品縮短 80%（從 5 小時降至 1 小時以內），避免兼容性問題導致的生產中斷，適配多品牌機器人混用的柔性工廠。

安全與效率平衡優勢

行業 “雙重鎖合 + 智能核驗" 安全體系，鎖合可靠性較同類產品提升 60%，無卡爪脫落風險。同時保持高速換爪性能（最快 0.8 秒 / 次），較傳統人工換爪效率提升 30 倍，單條生產線換爪等待時間從 40 分鐘 / 天降至 10 分鐘 / 天，適合高效柔性生產場景。

智能管控優勢

“I" 系列的卡爪智能管理系統可減少 80% 的錯配故障，提前預警維護降低 90% 的突發停機，卡爪使用壽命延長 25%。通過數據聯動實現 “換爪 - 生產 - 維護" 全流程可視化管理，適配工業 4.0 智能工廠的設備管控需求。

全生命周期成本優勢

200 萬次長壽命鎖合爪（較同類產品提升 50%）、模塊化維護（單部件更換成本降低 60%）、多品牌兼容（減少專用設備采購成本 40%），綜合全生命周期成本降低 35%。以 3C 電子工廠為例，單臺 CHC 換爪器年均維護成本可減少 2 萬元，設備使用壽命延長 4 年以上。

七、應用案例

3C 電子：智能手機多規格外殼裝配

應用場景：智能手機外殼（塑料 / 金屬材質，重量 0.2-0.5kg，尺寸 150-170mm）的鉆孔、打磨、檢測多工序生產，需頻繁切換吸持式卡爪、夾持式卡爪與檢測卡爪，要求換爪精準、無錯配，避免外殼劃傷；

選用型號：CHC-FA-10-08-01-I（適配 FANUC CRX-10iA、承載 10kg、更換時間 0.8 秒、精度 ±0.01mm、智能識別型）；

實施效果：RFID 識別卡爪型號準確率 100%，換爪定位偏移≤±0.01mm，無外殼劃傷情況。換爪時間從人工 2 分鐘 / 次縮短至 0.8 秒 / 次，生產線日產能從 5000 臺提升至 8000 臺，錯配故障發生率從 15% 降至 0，人工成本降低 70%。

汽車零部件：發動機缸體多工序加工

應用場景：發動機缸體（鑄鐵材質，重量 25kg，尺寸 400×300×200mm）的銑削、鉆孔、清洗工序，需切換重載夾持卡爪與清洗爪，要求鎖合牢固、耐受切削液污染；

選用型號：CHC-KY-30-15-02-S（適配 KUKA KR 20、承載 30kg、更換時間 1.5 秒、精度 ±0.02mm、標準型）；

實施效果：雙重鎖合機制確保缸體抓取無脫落，IP65 防護耐受切削液飛濺。換爪過程穩定，定位偏移≤±0.02mm，生產線節拍從每小時 15 件提升至 25 件，人工干預率從 25% 降至 1%，設備停機時間減少 80%。

醫療設備：注射器自動化組裝

應用場景：注射器（PP 材質，重量 0.05kg，尺寸 100×20mm）的針管裝配、密封檢測、包裝工序，需切換無菌夾持卡爪與檢測卡爪，要求潔凈無污染、換爪精準；

選用型號：CHC-UR-05-10-01-C（適配 UR10e、承載 5kg、更換時間 1.0 秒、精度 ±0.01mm、潔凈型）；

實施效果：IP67 防護耐受每日 3 次酒精消毒，食品級材質符合醫療 GMP 標準。換爪定位精準，注射器裝配良率從 98% 提升至 99.9%，日均產能從 10000 支提升至 15000 支，替代 6 名人工換爪操作員，微生物污染風險降至 0。

食品包裝：巧克力自動擺盤生產線

應用場景：巧克力（重量 0.01kg / 塊，尺寸 30×20×10mm）的脫模、分揀、擺盤工序，需切換脫模抓取卡爪與擺盤爪，要求無油污污染、可沖洗；

選用型號：CHC-FA-10-12-02-C（適配 FANUC CRX-20iA、承載 10kg、更換時間 1.2 秒、精度 ±0.02mm、潔凈型）；

實施效果：食品級材質無油污殘留，IP67 防護耐受 85℃熱水沖洗。換爪過程無碎屑污染，巧克力擺盤合格率從 97% 提升至 99.8%，日均處理量從 20 萬塊提升至 30 萬塊，人工清洗維護時間減少 60%。

家電制造：洗衣機滾筒焊接生產線

應用場景：洗衣機滾筒（不銹鋼材質，重量 20kg，尺寸 600×500mm）的焊接、打磨、檢測工序，需切換焊接爪與搬運卡爪，作業環境溫度達 80℃，要求耐高溫、鎖合牢固；

選用型號：CHC-H-30-15-02-H（適配 ABB IRB 2600、承載 30kg、更換時間 1.5 秒、精度 ±0.02mm、高溫耐受型）；

實施效果：耐高溫材質可在 80℃環境持續工作，雙重鎖合確保滾筒搬運無晃動。換爪定位偏移≤±0.02mm，生產線節拍從每小時 10 件提升至 18 件，焊接錯位率從 3% 降至 0.1%，設備維護周期延長至 6 個月 / 次。

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