Ratio-Clamp® 锁紧装置
一种用于活塞杆夹紧的夹紧装置
获得专利的 Ratio-Clamp®锁紧装置 无需能量供应即可无限期地固定圆杆。
该夹紧装置在全球范围内被用作人员和设备保护的安全部件，作为工具和工件的固定元件，以及在生产过程或测试过程中的活塞杆锁定装置。
锁紧装置的优点：
- 可水平和垂直使用
- 可承受方向无关的拉力和压力
- 夹紧力立即生效，无需活塞杆进一步移动。
- 通过液压压力松开夹紧，无需活塞杆回退。
- 锁紧力高达 2,000 千牛
- 自 1965 年以来，Hänchen 的成熟产品
- 精确定位锁定
- 安全地保持抬起的负载
- 圆杆，最大直径300毫米
- 100% 德国制造
锁紧装置的应用领域
高效的活塞杆锁紧
在许多情况下，活塞杆需要保持在特定位置：以下是一些实际应用示例，在这些示例中，我们的活塞杆锁紧装置可以安全地固定轴。
- 磨床 > 生产
在生产ICE铁路轨枕时，必须将极其庞大且沉重的混凝土工件精确地定位到0.01毫米，并确保安全。液压缸和Ratio-Clamp®夹紧装置正是为满足这些要求而设计的。
- 航空 > 测试工程
用于飞机测试的装置在细节上都经过精心设计。Hänchen 测试缸应用于各种测试领域，以模拟各个飞行阶段的环境条件和载荷。为了保护这些精心制造且昂贵的系统，采用了Ratio-Clamp® 活塞杆锁紧装置。
- 压力机 > 生产
Hänchen的锁模缸确保压机的安全运动。夹紧装置在成型和注塑压机中，根据EN 289标准，为生产合成材料和橡胶模制件的压制过程提供安全保障。
- 轨道技术 > 维护
为了维护目的，列车在抬升状态下必须被固定——Ratio-Clamp®锁紧装置是理想选择。这些锁紧装置将列车牢固地固定在原位，直到工作完成，列车可以重新回到轨道上。
- 型材机 > 生产
在金属型材的制造过程中，Hänchen锁紧装置可确保精确加工和始终如一的质量。在生产过程中，它们通过锁定成形工具来确保型材加工。环保高效，纯粹依靠弹簧力。
锁紧装置详解
Ratio-Clamp® 锁紧装置根据摩擦接触的工作原理进行机械式工作。储存在碟形弹簧中的力通过锥体进行传递，并利用摩擦夹紧活塞杆。
- 锁定和负载安全
如果解锁压力下降，弹簧中储存的力将被释放，并导致活塞杆被夹紧。这样负载就得到了固定，Ratio-Clamp®夹紧装置已准备好承受负载。
- 加载
夹紧后可立即施加负载。无需活塞杆的轴向移动。在夹紧状态下，力可以在两个方向上无间隙地保持。
- 解锁
通过液压解锁压力，锁定活塞克服弹簧力移动，并解除锁紧装置的夹紧。活塞杆可以向两个方向移动。
- 过载
短暂的过载并伴随活塞杆打滑是可能的，而不会损坏活塞杆或夹紧装置。
该视频以龙门铣床为例，展示了Ratio-Clamp®夹紧装置的工作原理。
Hänchen的这些锁紧装置既可用于精确锁定，也可用于防止意外移动。
- 固定各种类型的圆杆，在任何位置
- 可从静止状态夹紧，在偶尔发生紧急情况时，也可在运动中进行制动。
- 无需能源供应即可无限期保持夹紧力
- 在（非）受控压力下降、紧急关闭、断电或系统损坏时
- 即使外部力作用于活塞杆，也能精确固定轴
适用于所有情况的能源效率和精度
Ratio-Clamp®锁紧装置
您是否有需要将圆杆保持在指定位置的应用？有多种方法可以实现：通过电子控制、关闭所有油口、用销子锁定或使用锁紧装置。
Ratio-Clamp®夹紧装置在此方面具有诸多优势。
- 无需能源供应的无级夹紧
- 在任意位置精确定位
- 在温度变化时保持位置
- 通过弹簧力夹紧可节省能源成本。
圆杆固定方式对比
| 电子 控制 |
油口 关闭 |
销子 锁定 |
夹紧装置 Ratio-Clamp® |
|
| 能源效率 | – | + | + | + |
| 定位精度 | + | – | + | + |
| 不受 外部因素的影响 |
+ | – | + | + |
| 成本 | – | + | – | + |
| 灵活定位 | + | + | – | + |
Ratio-Clamp®锁紧装置的优势：它无需液压或电力供应即可将活塞杆保持在任意位置。
案例：保持活塞杆所需的能量消耗
一个活塞直径80毫米的液压缸在150巴的压力下以0.5米/秒的的速度运行。所需的驱动功率为38千瓦。
如果采用带控制泵的电子控制，控制泵的损耗功率约为1.25千瓦。此外，控制阀的损耗预计约为1.25千瓦。在本例中，受控驱动的总损耗功率为2.5千瓦。如果每年保持时间为5,000小时，则能量损失超过12,000千瓦时。
对于Ratio-Clamp® 锁紧装置，在保持过程中能量损耗为0千瓦时。
用于测试和试验应用的活塞杆锁止
对于非常灵敏或高动态性能的应用领域，我们推荐使用“压力活塞密封件”密封系统。该密封系统的滑动摩擦非常小，且与解锁压力无关。 描述见下一节“密封系统”
装备
夹紧装置的特点
- 解锁压力
基本结构
解锁夹紧装置所需的基本解锁压力介于最小压力和最大允许压力160巴之间。
简化设计
对于供油压力较低的应用，可以选择带简化解锁压力的设计。- 认证
TÜV 型式认证
每个 Ratio-Clamp® 锁紧装置均已通过 TÜV SÜD 的型式检验。
DGUV Test
该夹紧装置获得了DGUV Test（德国法定事故保险的测试和认证系统）的认证。作为安全部件使用时，Ratio-Clamp®符合EN ISO 13849-1标准，并具备B10D值。DGUV要求的相对于最大锁紧力的2倍安全系数已在技术数据的负载说明中予以考虑。
了解更多关于获得DGUV Test认证的Ratio-Clamp®夹紧装置的信息
- 锁定
带弹簧力
通常情况下，活塞杆的锁定是通过弹簧中储存的能量实现的。这样，活塞杆可以在不供能的情况下无限期地保持。
液压式
如果需要非常高的锁紧力，夹紧装置也可以通过液压方式锁定。解锁则像往常一样通过液压压力进行。- 密封系统
Servocop®: 紧凑型密封、槽形密封圈、防尘圈
在基本类型中，Ratio-Clamp 锁紧装置采用摩擦优化的 Servocop® 密封系统。在此系统中，主密封件安装在活塞杆上。活塞杆的最大速度为 1 米/秒。
压力活塞密封件、槽形密封圈、防尘圈
对于非常灵敏的应用，我们推荐采用压力活塞密封件的设计，在这种设计中，没有受压的密封件接触活塞杆。因此，滑动摩擦极低，并且独立于解锁压力保持恒定。活塞杆的最大速度为 2 米/秒。
品质更进一步。
- 液压缸
-
可将Hänchen液压缸或符合ISO 6020-1、ISO 6020-2标准的标准缸-DIN/ISO以及其他品牌的产品通过固定法兰进行安装。为此，需要根据夹紧装置的长度延长活塞杆。如果单独安装，夹紧装置也可以通过活套法兰松散安装，以补偿轴线偏差。
- 接近开关
-
活塞杆的各个状态（锁定或解锁）可以通过电感式接近开关进行查询。如果使用Ratio-Clamp®作为安全部件或需要DGUV测试认证，则必须安装带有判断输出的接近开关。此外，该开关还可监控开关和供电线路的功能。
- 控制块
-
当锁紧装置安装在液压缸上时，控制阀块便投入使用。它确保了逻辑一致、功能可靠的控制，并降低了控制回路的复杂性。
在控制Ratio-Clamp®时，必须首先通过向解锁油口施加压力来将其松开，之后活塞杆才能移动。当夹紧装置与液压缸一起使用时，这可以通过液压顺序控制或电子监控来实现。例如，电子控制系统中的传感器可以测量垂直安装的液压缸上的负载，以建立背压。这可以避免活塞杆在解锁时发生抖动。
使用液压控制模块也可以实现这一点：首先建立解锁压力，然后对液压缸施加压力。合适的阀会夹紧液压缸中的压力，即使在垂直负载下，Ratio-Clamp®也能几乎无抖动地解锁。
- 功能连杆
-
待夹紧的圆杆应具有坚硬的表面，并且在安装Ratio-Clamp®时必须符合最低要求。建议使用珩磨的活塞杆。
在Hänchen，您可以直接订购合适的功能连杆，并通过HäKo产品配置器进行配置。
锁紧装置的技术数据
液压解除
- 适用于所有具有坚硬表面的圆杆
- 可承受方向无关的负载
- Ratio-Clamp® 在2百万次开关循环后需要进行工厂检查
- 最大杆速度：Servocop®时为1米/秒，压力活塞密封件时为2米/秒
- 最大解锁压力：160 巴
- 工作温度：-30 °C 至 +80 °C
- 介质：矿物油或HFC*，其他介质如水或Skydrol®可根据要求提供
| RATIO-CLAMP® |
RATIO-CLAMP® 降低的解锁压力 |
RATIO-CLAMP® 压力活塞密封件 |
||||||
| + 解锁压力 + 锁定 + 密封系统 + 认证 |
基本结构 利用弹簧力 Servocop® TÜV |
简化设计 利用弹簧力 Servocop® TÜV |
基本结构 利用弹簧力 压力活塞密封件 TÜV |
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| 杆直径 (毫米) |
最大锁紧力 (千牛) |
解锁 压力最小值 (巴) |
最大锁紧力 (千牛) |
解锁 压力最小值 (巴) |
最大锁紧力 (千牛) |
解锁 压力最小值 (巴) |
||
| 16 | 10 | 60 | 8 | 50 | ||||
| 18 | 12,5 | 55 | 8 | 35 | 12,5 | 75 | ||
| 20 | 14 | 55 | 9 | 40 | 14 | 75 | ||
| 22 | 17 | 70 | 12 | 45 | 17 | 90 | ||
| 25 | 20 | 70 | 15 | 50 | 20 | 90 | ||
| 28 | 31,5 | 90 | 25 | 65 | 31,5 | 120 | ||
| 30 | 40 | 105 | 30 | 75 | 40 | 135 | ||
| 32 | 40 | 60 | 30 | 45 | 40 | 90 | ||
| 36 | 45 | 75 | 32 | 50 | 45 | 100 | ||
| 40 | 50 | 80 | 38 | 55 | 50 | 100 | ||
| 45 | 65 | 70 | 45 | 50 | 65 | 90 | ||
| 50 | 80 | 90 | 55 | 60 | 80 | 110 | ||
| 56 | 90 | 75 | 60 | 50 | 90 | 100 | ||
| 60 | 100 | 75 | 70 | 55 | 100 | 100 | ||
| 63 | 100 | 85 | 60 | 55 | 100 | 110 | ||
| 70 | 140 | 80 | 100 | 55 | 140 | 110 | ||
| 80 | 180 | 90 | 130 | 65 | 180 | 110 | ||
| 90 | 200 | 65 | 200 | 85 | ||||
| 100 | 250 | 75 | 250 | 95 | ||||
| 110 | 300 | 65 | 300 | 90 | ||||
| 120 | 330 | 70 | 330 | 90 | ||||
| 125 | 350 | 75 | 350 | 90 | ||||
| 140 | 450 | 65 | ||||||
| 160 | 750 | 90 | ||||||
如有需要，可提供更大的锁紧力及其他活塞杆直径。
液压锁紧装置的最大锁紧力可达 2,000 千牛，活塞杆直径可达 300 毫米。
*上述数值适用于使用矿物油的情况。如果使用其他介质（如 HFC），锁紧力可能会有所不同。
常见问题 - 夹紧装置和锁紧装置
关于机械工程基础的问题
- 什么是锁紧装置？
夹紧装置或锁紧装置是一种机械元件，用于将圆杆或活塞杆固定在特定位置。这种杆件锁定无需能量输入即可无限期地固定杆件。在机械工程中，当轴、工件、工具或负载需要安全保持、精确定位或防止意外移动时，就会使用夹紧装置。典型应用包括机床、试验台、压力机、维护设备或生产过程。
- 如何夹紧液压缸？
液压缸可以设计为夹紧缸或锁紧缸，即夹紧系统在结构上是集成的。或者，可以通过法兰将液压夹紧装置安装到气缸头部，一旦液压压力降至0巴，它就会夹紧活塞杆。
- 夹紧装置或锁紧装置如何工作？
夹紧装置或锁紧装置是一个安全相关的附加模块，通过机械夹紧方式固定液压缸的活塞杆以及任何圆杆。在大多数情况下，它通过气动或液压压力保持夹紧装置打开。当压力下降时，通过摩擦接触，在几毫秒内利用弹簧力夹紧活塞杆。锁紧装置的锁紧力可无限期保持稳定。例如，它可用作断电或关闭电源以节省能源时的安全元件。
- 有哪些负载保持功能的选项？
负载保持功能可以通过多种方式实现。例如，可以通过以下方式保持负载：
- 液压闭锁 ⇒ 单向阀 或 下降制动阀
- 机械锁定 ⇒ 销子或齿形
- 电子控制 ⇒ 在控制回路中保持位置
- 夹紧元件，例如 Ratio-Clamp® 锁紧装置 ⇒ 用于摩擦夹紧活塞杆。
- 为什么我的轴即使有下降制动阀也会下降？
单向阀和下降制动阀可以保持液压负载，但它们受油液可压缩性、温度变化、粘度和密封件泄漏等因素的影响。因此，即使有阀门，轴也可能缓慢下降。像Ratio-Clamp®这样的机械锁紧装置通过摩擦接触固定活塞杆，因此独立于液压或电力能源。当轴需要长时间精确定位或在任何情况下都必须避免下降时，这尤其有利。
- 液压夹紧装置可以承担哪些安全功能（紧急关闭、能源故障等）？
弹簧驱动的锁紧装置可以作为安全概念的重要组成部分，在紧急情况下立即阻止运动。Ratio-Clamp®的设计使其在压力下降或能源故障时进入“安全”位置并夹紧圆杆。在夹紧状态下，双向力都能可靠保持，即使液压供应中断。对于重力负载轴和安全相关应用，需要检查是否需要符合EN ISO 13849-1标准的DGUV测试认证和B10D值的型号。为此，还有专门为垂直轴开发的防坠落装置。
结合Hänchen提供的合适阀块和控制块，可以实现紧急关闭功能以及受控的保持或安全功能。对于操作人员而言，这意味着更高的人员保护，降低机器和工件损坏的风险，以及一个可靠的安全概念。
关于
锁紧装置应用的技术问题
- 夹紧装置通常用于什么？
-
夹紧装置用于保持、固定或精确锁定直线轴的位置。机械制造中的典型应用包括机床，其中轴或进给运动必须精确固定在一个位置，例如在成型机中，或者需要固定重型工件，例如在磨床中。在试验台中，例如用于机翼、起落架或结构测试，夹紧装置可保护被测件免受意外移动，并减轻油缸的负荷。其他应用场景包括升降和夹紧装置，例如在压力机中用于保持受重力作用的轴。
- 我何时选择防坠落装置，何时选择锁紧装置？
-
防坠落装置和锁紧装置都遵循摩擦接触原理工作。
防坠落装置：
⇒ 专门用于保护受重力作用的垂直轴
优点：自增强原理，因此具有极高的锁紧力
注意事项：当负载由防坠落装置承受时，松开夹紧需要一个短行程卸载。锁紧装置：
⇒ 适用于任何安装位置（垂直和水平）的一般保持任务的通用解决方案。
优点：在夹紧位置精确释放负载或位置，而无需移动轴。 - 摩擦、速度和密封系统在设计中扮演什么角色？
-
在动态或精密应用中，夹紧装置必须与液压缸的运动曲线相匹配。Hänchen提供的Ratio-Clamp®，除其他外，配备了摩擦优化密封系统Servocop®以及压力活塞密封件，以实现特别低且独立于解锁压力的滑动摩擦。使用Servocop®时，最大活塞杆速度为1 米/秒；使用压力活塞密封件时，最大活塞杆速度为2 米/秒。对于测试任务而言，这种选择尤为重要，以确保保持、移动和调节不会受到不必要的摩擦影响。对于带有无摩擦密封系统的测试缸，锁紧装置安装在后端。
- 是否有适用于更高作用力的锁紧装置？
-
锁紧装置的解锁可以采用气动或液压驱动。气动锁紧装置在市场上最大可达40 千牛。对于更高的力，液压锁紧装置更为适用，其力可达到750 千牛或更高。
如果不需要安全和节能功能，也可以选择液压锁定的夹紧装置，其保持力可达2,000 千牛。
- 在使用锁紧装置时有哪些典型故障源？
-
一个常见的故障源是错误的切换顺序：只有当夹紧装置完全解锁后，活塞杆才能移动。不合适的活塞杆表面或在更复杂的液压系统中缺少控制块也同样关键。此外，对于垂直轴，必须防止负载在解锁时突然下沉。夹紧装置、液压回路和状态监测的合理设计可以提高操作安全性并降低维护风险。
- 锁紧装置如何集成到液压缸系统中？
-
Ratio-Clamp® 夹紧装置可安装在Hänchen液压缸或第三方液压缸上，以及符合ISO 6020-1和ISO 6020-2标准的标准缸上。重要的接口是活塞杆直径和固定装置几何形状，通常通过固定法兰进行安装。在单独（平行）安装时，可以使用活套法兰来补偿轴偏差。重要的是，待夹紧的圆杆应具有合适的硬表面。与液压缸结合使用时，合适的控制块可以减少电路技术工作量，并确保解锁和移动时的正确顺序。