广州市威恒电子有限公司WEF-R-MHZ2-20B-18-2N旋转电动夹爪在化工设备中旋转试管瓶盖子的应用案例

智旋未来：威恒旋转电动夹爪破解化工危化环境“旋盖”难题

——精细化工自动化产线升级深度应用案例

供稿人：威恒电子 应用技术工程师 周工
分享人：威恒电子 市场部 微创新小组
索技术资料：13825159505

一、 行业背景与设备困境

1.客户行业介绍

在精细化工与生物医药研发领域，随着“智能制造2025”战略的深入实施，自动化与无人化操作已成为行业发展的主旋律。特别是在一些涉及挥发性、腐蚀性或高价值试剂的处理环节，全自动移液工作站、合盖机以及自动化检测线正逐步取代传统的人工操作 。这一类客户追求的核心目标是“零接触、高精度、高一致性”。

2. 具体设备名称与工况

在华东某大型精细化工研发中心（国家高新技术企业），其核心设备为 “全自动试管旋盖移液工作站” 。该工作站主要负责对装有腐蚀性酸碱试剂（盐酸、氢氧化钠溶液）的离心管进行自动开盖、移液及复盖操作。其中，旋转抓取试管盖子是整个流程中最为关键的起始与收尾动作

二、 痛点：老方案的“不可承受之痛”

1 老方案原理与故障原因

该工作站原方案采用传统气动平行夹爪配合旋转气缸的方式执行旋盖动作。

1.检测原理：通过磁性开关检测气缸行程到位，通过气压调节夹持力。

2.故障分析：在长期运行中，问题频发：

3.夹伤与打滑：试管盖材质多样（PP/PE/胶塞），气动夹爪无法感知“夹到位”的瞬间，要么因压力过大夹碎盖子（导致碎屑污染试剂），要么因压力不足在旋转时打滑，导致旋盖失败。

4.旋转角度受限：旋转气缸需搭配限位器，无法实现连续旋转。在遇到螺纹较紧或盖口粘连的试管时，扭力不足或回转不到位，导致设备频繁报警停机。

5.结构臃肿：气动元件+电磁阀+旋转气缸+传感器组成的复合机构体积庞大，且气管在360°回转中极易缠绕、漏气。

2. 问题损失与寻新必要性

据统计，该设备因旋盖故障导致的平均无故障时间（MTBF）不足72小时。每停机1小时，不仅意味着约5万元的研发排期延误，更危险的是，破碎的玻璃试管和泄漏的酸碱液体会对精密的光学移液模块造成腐蚀，单次维修成本高达3-8万元，且存在极大的人员接触化学品的安全隐患。研发总监直言：“我们需要一款不仅能抓住，更要‘懂感觉’的智能末端执行器，彻底摆脱气动的束缚

三、 破局利器：威恒旋转电动夹爪登场

1 产品信息

产品名称：旋转电动夹爪

型号：WEF-R-MHZ2-20B-18-2N

专利号：ZL 2019 1 1023529.4

2 详细参数

四、 产品原理与核心亮点

1 产品原理介绍

威恒WEF-R-MHZ2-20B-18-2N采用驱动与控制一体化设计。内置高精度步进电机驱动夹爪开合与旋转两大动作。

夹持逻辑：并非依靠外部传感器，而是通过编码器电流环反馈实时监测电机扭矩。当夹爪触碰试管盖的瞬间，电流发生变化，控制器立即锁定位置并保持设定力矩 。

旋转逻辑：通过中空导电滑环技术，将电源线与信号线集成于旋转轴中心，解决了无限旋转时的线缆缠绕问题 。

2 核心亮点

1.自适应行程：无需像气爪那样调节开合行程。无论试管盖直径公差如何，夹爪自动寻找夹持点。

2.夹到反馈信号：夹持成功后，直接输出“Completed”信号给PLC，杜绝空转。

3.替代气动：即插即用，无需气源，节能且干净。

4.驱动一体：本体集成驱动器，无需额外电控箱，节约安装空间。

5.断电自锁：突然断电时，夹爪依然抱紧盖子，不会因坠落导致样本洒漏。

6.力控夹爪：支持0.5N微力夹持，完美适配薄壁试管。

7.IO控制：简单易用，适配老设备升级改造。

8.360度无限旋转：遇到缠标盖或反螺纹，可连续反转卸力，无需复位

五、 应用案例实施与匹配分析

1 客户要求与匹配原因

客户要求：必须耐酸碱腐蚀；抓取力要软；旋转扭矩要大；要能知道是否抓到了。

匹配原因：我们选配了316L不锈钢夹指，耐腐蚀；采用自适应力控，软着陆；伺服电机提供大扭矩旋盖；到位反馈完美匹配其软件逻辑 。

2 客户现场说明

该化工设备位于通风橱内，环境温度25-40℃，湿度较高，伴有低浓度酸雾。工作站原有气爪拆除后，由于安装接口为标准ISO 9409-1，我们提供了定制法兰，直接将WEF-R-MHZ2-20B-18-2N安装于六轴机器人末端。

3 产品接线与操作说明

接线：采用M12航空插头，一进一出。一根8芯线缆包含电源（24V+，0V）及6路IO信号（夹持/松开/旋转/复位/夹到信号/报警）。

操作：

教导：手动移动机器人至试管正上方。

夹持：IO触发“夹持”指令，夹爪下行，触碰盖子的瞬间停止并保持力。

反馈：PLC接收到“夹到信号”后，发送“旋转180°”指令。

复位：移液完成后，夹爪对准瓶口，IO触发“松开并反转”，盖子旋紧。

4 使用情况与前后对比

改造前：气爪每月需更换密封圈，因打滑导致的试剂挥发异味重，夜班频发停机。

改造后：连续运行6个月零故障。自适应夹持功能消除了因盖子批次不同导致的调试时间，换产效率提升60% 。

六、 经验总结与公司介绍

1 总结经验

化工旋盖应用的核心不在于“抓得紧”，而在于“懂得适可而止”。威恒电动夹爪的力位混合控制技术，完美解决了硬物接触的“手感”问题。此外，断电自锁功能在危化品操作中应作为选型的强制标准，这往往是客户容易忽视但至关重要的安全红线。

威恒电子公司介绍：

威恒电子电动夹爪通过其精确的力控能力和智能化反馈，完美解决了食品行业软质、易变形物件的自动化抓取难题。其一体化、电气化的设计代表了工业自动化执行器的发展方向，是替代传统气动方案的理想选择。

特长与实力：在微型伺服驱动、运动控制算法、精密机械设计等领域拥有深厚的技术积累和多项核心专利。具备从核心部件到整体解决方案的全链条研发能力。

供稿人：威恒电子自动化事业部，高级应用工程师 - 余工

索要技术资料：如需了解更多关于WEF-MHZ2系列电动夹爪的详细技术参数、3D模型及手册，请联系我司销售人员或访问官网。

联系人：余工 （13825159505）

个人微创新：在本案例中，为客户定制化开发了轻触模式，将初始闭合速度加快以提升效率，在接近预设力值时自动切换为低速柔顺模式，进一步优化了抓取的成功率和体验。

本案例证明，通过技术创新，一个核心部件的升级，能够为整个自动化设备带来质的飞跃。威恒电子，致力于成为您最可靠的自动化核心部件伙伴。