新聞資訊
廣州市威恒電子有限公司WEF-MHZ2-20B-18-2N電動(dòng)夾爪在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化夾取PCR板、移液槍頭盒、培養(yǎng)皿的應(yīng)用案例
一、 客戶行業(yè)背景與具體設(shè)備困境
1. 客戶行業(yè)介紹：
客戶屬于生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化領(lǐng)域，是國(guó)際知名的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化系統(tǒng)集成商及高端實(shí)驗(yàn)室設(shè)備制造商。其客戶群遍布全球頂尖的制藥企業(yè)、CRO（合同研究組織）、國(guó)家級(jí)疾控中心及高校科研院所。該行業(yè)正朝著高通量、高精度、無(wú)人化、數(shù)據(jù)可追溯的方向飛速發(fā)展，自動(dòng)化設(shè)備是提升實(shí)驗(yàn)效率、保證結(jié)果一致性、降低人為誤差與生物安全風(fēng)險(xiǎn)的核心。
2. 引申至具體設(shè)備名稱：
在本案例中，客戶的自動(dòng)化設(shè)備主要包括：全自動(dòng)核酸提取工作站、高通量PCR反應(yīng)體系構(gòu)建平臺(tái)、細(xì)胞培養(yǎng)自動(dòng)化流水線。這些設(shè)備的核心動(dòng)作單元之一，便是對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室耗材進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的抓取與轉(zhuǎn)移。
3. 當(dāng)前設(shè)備困境與問(wèn)題放大：
長(zhǎng)期以來(lái)，客戶在上述設(shè)備中廣泛使用傳統(tǒng)氣動(dòng)夾爪來(lái)完成對(duì)PCR板（通常為96孔或384孔）、移液槍頭盒（不同規(guī)格的疊放盒子）、培養(yǎng)皿（不同直徑、常有輕薄蓋子）的抓取。
困境具體表現(xiàn)：
1.夾持力控制粗糙： 氣動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓來(lái)控制力度，但響應(yīng)慢，精度低。對(duì)于塑料材質(zhì)的PCR板和槍頭盒，易因夾持力過(guò)大導(dǎo)致變形，甚至破裂，造成樣本損失或耗材卡死；對(duì)于培養(yǎng)皿，則可能壓碎玻璃制品或?qū)е律w子移位，引發(fā)污染。
2.對(duì)中性與自適應(yīng)能力差： 耗材在料倉(cāng)中位置可能存在微小偏差，氣動(dòng)夾爪行程固定，無(wú)法自適應(yīng)補(bǔ)償，容易發(fā)生撞擊或抓取失敗，導(dǎo)致設(shè)備停機(jī)。
3.依賴外部氣源，維護(hù)復(fù)雜： 需要配備空壓機(jī)、過(guò)濾器、減壓閥、氣管等，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大。氣路接頭易漏氣，在長(zhǎng)期運(yùn)行后力度衰減，穩(wěn)定性差。
4.缺乏狀態(tài)反饋： 大多數(shù)簡(jiǎn)易氣動(dòng)夾爪只有“開(kāi)”和“關(guān)”兩個(gè)狀態(tài)，無(wú)法實(shí)時(shí)反饋“是否已夾取到物體”或“夾持力是否到位”，系統(tǒng)智能化程度低。
問(wèn)題的損失：
.直接經(jīng)濟(jì)損失： 昂貴的樣本（如稀有細(xì)胞、臨床標(biāo)本）因耗材破損而報(bào)廢；頻繁的設(shè)備停機(jī)調(diào)整與故障維修，降低設(shè)備綜合使用效率（OEE）。
.隱性成本劇增： 實(shí)驗(yàn)流程中斷可能導(dǎo)致整個(gè)批次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作廢，延誤新藥研發(fā)或檢測(cè)報(bào)告周期；維護(hù)人員需要具備氣動(dòng)專業(yè)知識(shí)，培訓(xùn)和維護(hù)成本高。
.聲譽(yù)風(fēng)險(xiǎn)： 對(duì)于高端實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，不可靠的抓取單元會(huì)成為客戶投訴的焦點(diǎn)，影響品牌形象和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
4. 尋找新方案的必要性：
為解決上述痛點(diǎn)，客戶迫切需要一種高精度、可編程、自帶反饋、易于集成且清潔安靜的夾持解決方案。它必須能夠替代氣動(dòng)夾爪，直接提升設(shè)備的可靠性、智能化水平和用戶體驗(yàn)，以適應(yīng)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室對(duì)自動(dòng)化設(shè)備越來(lái)越苛刻的要求。
二、 原有方案（傳統(tǒng)氣動(dòng)夾爪）故障分析
檢測(cè)/驅(qū)動(dòng)原理： 通過(guò)電磁閥控制壓縮空氣進(jìn)出氣缸，推動(dòng)活塞帶動(dòng)夾指開(kāi)合。夾持力粗略取決于氣缸缸徑與供給氣壓。
故障原因分析：
1.氣源質(zhì)量波動(dòng)： 壓縮空氣中的水分、油分、灰塵會(huì)影響電磁閥和氣缸動(dòng)作，導(dǎo)致卡頓或力度不穩(wěn)。
2.密封件老化： 氣缸密封圈長(zhǎng)期使用后磨損、老化，導(dǎo)致漏氣，夾持力下降甚至失效。
3.機(jī)械沖擊與磨損： 固定行程的硬性接觸，在位置稍有偏差時(shí)會(huì)產(chǎn)生撞擊，導(dǎo)致夾爪本體或耗材損壞。
4.控制系統(tǒng)延遲與不精確： 氣壓建立需要時(shí)間，速度和控制精度難以與高速、高精度的電機(jī)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)完美同步。
排除故障的代價(jià)： 需要停機(jī)排查氣路、更換濾芯、維修或更換氣缸/電磁閥。故障定位困難，維修時(shí)間長(zhǎng)，且需要備件庫(kù)存和專業(yè)維護(hù)人員。
三、 威恒電子解決方案：電動(dòng)夾爪產(chǎn)品介紹
產(chǎn)品名稱： 電動(dòng)夾爪
產(chǎn)品型號(hào)： WEF-MHZ2-20B-18-2N
專利號(hào)：ZL 2019 1 1023529.4
詳細(xì)參數(shù)：
行程： 18mm（自適應(yīng)）
最大夾持力： 4-5公斤
驅(qū)動(dòng)方式： （驅(qū)動(dòng)一體式）
控制接口： 標(biāo)準(zhǔn)IO（24V DC），
反饋信號(hào)： 夾到位信號(hào)
防護(hù)等級(jí)： IP40
工作溫度： 0°C ~ 50°C
材質(zhì)： 航空鋁合金主體，夾持面為耐磨工程塑料/可選防靜電材質(zhì)
產(chǎn)品原理介紹：
WEF-MHZ2系列電動(dòng)夾爪采用高性能伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)內(nèi)置的精密行星減速機(jī)放大扭矩，帶動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為手指的直線開(kāi)合運(yùn)動(dòng)。內(nèi)置編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)位置和電流（扭矩），從而實(shí)現(xiàn)精確的位置控制和力控制。
四、 解決方案詳解：為何威恒電動(dòng)夾爪是完美匹配
產(chǎn)品原理與特點(diǎn)：
WEF-MHZ2系列采用伺服電機(jī)+精密行星滾柱絲杠的一體化設(shè)計(jì)。控制器集成于夾爪內(nèi)部，接收外部簡(jiǎn)單的IO信號(hào)（如“夾取”、“松開(kāi)”），即可完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。
匹配原因分析（為何選擇WEF-MHZ2-20B-18-2N）：
1.尺寸與力度匹配： 20mm的開(kāi)口足以覆蓋目標(biāo)耗材的抓取點(diǎn)，5N的可編程力度范圍，既能牢固抓取，又遠(yuǎn)低于使塑料變形或玻璃破裂的臨界力。
2.材質(zhì)與環(huán)境適應(yīng)性： 主體鋁合金經(jīng)表面處理，具有良好的防腐蝕能力。針對(duì)特殊腐蝕環(huán)境，可提供定制化夾指材質(zhì)（如PEEK或特殊涂層）。
3.溫度與可靠性： 工作溫度范圍滿足實(shí)驗(yàn)室常溫環(huán)境。一體化伺服驅(qū)動(dòng)免維護(hù)，壽命長(zhǎng)，滿足連續(xù)運(yùn)行要求。
4.精度與反饋： ±0.01mm的高重復(fù)精度確保定位準(zhǔn)確；夾到物體反饋信號(hào)直接解決了抓取狀態(tài)確認(rèn)的痛點(diǎn)。
5.安裝與電氣兼容： 安裝孔位兼容常見(jiàn)氣爪，IP40防塵等級(jí)滿足室內(nèi)要求。標(biāo)準(zhǔn)24V DC供電及IO控制，與客戶設(shè)備電源和PLC無(wú)縫對(duì)接。
五、 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與操作說(shuō)明
現(xiàn)場(chǎng)/結(jié)構(gòu)說(shuō)明： 夾爪通過(guò)適配板安裝在多軸機(jī)械臂或XYZ直線模組末端。針對(duì)PCR板和槍頭盒，設(shè)計(jì)定制化V型或平面軟接觸夾指；針對(duì)培養(yǎng)皿，設(shè)計(jì)弧形包絡(luò)夾指。
產(chǎn)品接線： 僅需接入24V電源線，以及來(lái)自PLC的兩根控制線（開(kāi)/關(guān)）和兩根信號(hào)返回線（夾取狀態(tài)）。相比氣動(dòng)省去了所有氣管和電磁閥接線。
使用操作說(shuō)明：
1.機(jī)械安裝固定。
2.接通24V電源。
3.將控制線接入PLC輸出點(diǎn)，反饋線接入PLC輸入點(diǎn)。
4.可通過(guò)簡(jiǎn)易調(diào)試器或上位機(jī)軟件（可選）設(shè)置初始位置、最大開(kāi)口及關(guān)鍵的“夾持力閾值”。
5.編程邏輯：發(fā)出“閉合”指令 -> 夾爪閉合，直至遇到物體達(dá)到設(shè)定力后停止 -> PLC收到“夾到”反饋信號(hào) -> 執(zhí)行后續(xù)移動(dòng)作業(yè) -> 到達(dá)目標(biāo)位后發(fā)出“打開(kāi)”指令 -> 完成放置。
產(chǎn)品使用情況描述： 自更換為威恒電動(dòng)夾爪后，客戶設(shè)備在抓取環(huán)節(jié)的故障率下降超過(guò)90%。抓取成功率接近100%，徹底消除了因抓取力過(guò)大導(dǎo)致的耗材損壞現(xiàn)象。設(shè)備運(yùn)行更加安靜，無(wú)需空壓機(jī)，整體能耗降低。客戶工程師反饋集成和調(diào)試時(shí)間大幅縮短。
六、 前后對(duì)比優(yōu)勢(shì)總結(jié)：
控制方式： 從粗糙的氣壓控制 → 精確的數(shù)字力控。
適應(yīng)性： 從固定行程、硬性接觸 → 自適應(yīng)行程、柔性抓取。
反饋信息： 從無(wú)狀態(tài)反饋 → 實(shí)時(shí)“夾到”信號(hào)反饋。
系統(tǒng)復(fù)雜度： 從依賴龐大氣源系統(tǒng) → 一體式、即插即用。
維護(hù)性： 從需要專業(yè)氣路維護(hù) → 幾乎免維護(hù)。
環(huán)境友好： 從有油污、噪音風(fēng)險(xiǎn) → 清潔、安靜。
七、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：
總結(jié)經(jīng)驗(yàn)： 在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化這類對(duì)精度、潔凈度和可靠性要求極高的領(lǐng)域，電動(dòng)執(zhí)行器替代傳統(tǒng)氣動(dòng)是明確的技術(shù)趨勢(shì)。威恒電動(dòng)夾爪憑借其力控、反饋、一體化的核心優(yōu)勢(shì)，精準(zhǔn)地解決了客戶痛點(diǎn)。
八、威恒電子公司介紹：
威恒電子電動(dòng)夾爪通過(guò)其精確的力控能力和智能化反饋，完美解決了食品行業(yè)軟質(zhì)、易變形物件的自動(dòng)化抓取難題。其一體化、電氣化的設(shè)計(jì)代表了工業(yè)自動(dòng)化執(zhí)行器的發(fā)展方向，是替代傳統(tǒng)氣動(dòng)方案的理想選擇。
特長(zhǎng)與實(shí)力：在微型伺服驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制算法、精密機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累和多項(xiàng)核心專利。具備從核心部件到整體解決方案的全鏈條研發(fā)能力。
供稿人：威恒電子自動(dòng)化事業(yè)部，高級(jí)應(yīng)用工程師 - 余工
索要技術(shù)資料：如需了解更多關(guān)于WEF-MHZ2系列電動(dòng)夾爪的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)、3D模型及手冊(cè)，請(qǐng)聯(lián)系我司銷售人員或訪問(wèn)官網(wǎng)。
聯(lián)系人：余工 （13825159505）
個(gè)人微創(chuàng)新：在本案例中，為客戶定制化開(kāi)發(fā)了輕觸模式，將初始閉合速度加快以提升效率，在接近預(yù)設(shè)力值時(shí)自動(dòng)切換為低速柔順模式，進(jìn)一步優(yōu)化了抓取的成功率和體驗(yàn)。
本案例證明，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，一個(gè)核心部件的升級(jí)，能夠?yàn)檎麄€(gè)自動(dòng)化設(shè)備帶來(lái)質(zhì)的飛躍。威恒電子，致力于成為您最可靠的自動(dòng)化核心部件伙伴。
聯(lián)系我們 / CONTACT US
聯(lián)系電話：400-8232-838
官方公眾號(hào)
