广州市威恒电子有限公司电动夹爪WEF-MHC2-20-2N（步进电机驱动型）在食品机械设备馒头机夹取馒头的应用案例

创新驱动，柔韧有余——威恒电子电动夹爪在食品机械馒头自动拾取工位的革新应用案例

一、 客户行业背景与设备困境：

客户行业： 中国传统主食食品加工行业。该行业正经历从传统手工作坊向现代化、规模化、自动化生产的深刻转型。面对日益增长的人力成本、对食品卫生安全的高要求以及市场对产品标准化和一致性的需求，食品机械设备制造商承担着为行业提供高效、可靠自动化解决方案的重任。

具体设备： 全自动馒头生产线中的馒头自动拾取与摆盘设备。

当前设备的困境： 在该设备的馒头拾取环节，长期以来，绝大多数制造商采用气动吸盘或气动夹爪作为执行末端。气动方案虽然成本较低，但在实际应用中暴露出诸多痛点：

1.对馒头表面状态敏感： 刚出蒸笼的馒头表面柔软、湿润且带有一定黏性。气动吸盘易因表面不平整或水汽导致吸附力不足，发生掉落；而传统气动夹爪若力度控制不当，极易在柔软的馒头表面留下明显的夹痕，影响产品卖相，造成“次品”。

2.依赖稳定的气源： 整套系统需要空压机、气管、过滤器、减压阀、油雾器等大量辅助元件，不仅占用空间大，还存在能耗高、噪音大、易漏气等问题。气源压力的波动会直接影响抓取的稳定性。

3.控制精度低，缺乏柔性： 传统气动方案通常只有“开”和“关”两种状态，无法精确控制夹持力与行程。当馒头尺寸存在微小差异（如发酵程度不同）时，无法自适应调整，要么夹不紧，要么夹变形。

问题的损失： 一次抓取失败，不仅仅是损失一个馒头。它会导致整条生产线停机，需要人工干预清理和重启，严重影响生产效率。更严重的是，夹痕等外观损伤直接降低了产品的商品价值，在竞争激烈的市场中，外观瑕疵是导致客户投诉和订单流失的重要原因。因此，寻找一种能够轻柔、稳定、智能地处理馒头的新产品方案，已成为设备制造商提升产品竞争力、满足高端客户需求的必然选择。

二、 老方案故障分析与新产品必要性

老方案（气动）检测原理与故障：

气动系统通过气压传感器检测气路压力，判断抓取是否成功。但其故障率高发：

故障原因：

1、吸盘泄漏/堵塞： 食品碎屑、面粉、水汽易导致吸盘密封不严或堵塞。

2、气路元件故障： 过滤器堵塞、减压阀失效、电磁阀卡滞等都会导致压力异常。

3、机械损伤： 夹爪在力度失控下硬性碰撞，易导致自身或设备结构损坏。

排除故障的代价： 故障排查涉及整个气路系统，过程繁琐耗时。维修需要备品备件多，且对维护人员的技术要求较高。非计划停机造成的产能损失和人工成本是巨大的隐性代价。

这一切都点明了寻找新产品方案的必要性：一种无需复杂气路、能精确控制力度和位置、具备智能反馈功能的电动执行机构。

三、 革新解决方案：威恒电动夹爪

产品名称： 威恒电动夹爪

型号： WEF-MHC2-20-2N

专利号：ZL 2019 1 1023529.4

详细参数：

驱动力方式：步进伺服电机+精密减速机

最大夹持力：50N

角度：35°

防护等级：IP67

材质：航空铝合金主体

通讯接口：IO控制

工作温度：0°C - 70°C

四、产品原理介绍：

WEF-MHC2系列电动夹爪是一款集驱动、控制、反馈于一体的精密执行机构。其核心采用高性能伺服电机，通过精密减速机构将电机的旋转运动转化为手指的直线开合运动。内置高精度编码器实时监测电机转角，从而精确计算手指的位置和速度。通过电流环控制，可实时精确控制输出夹持力，实现“力控”功能

特点与亮点：

1、自适应行程与力控功能： 无需预先精确设定位置。夹爪在闭合过程中可实时检测夹持力，一旦达到预设的力值（可设定为非常轻柔的力），立即停止闭合。这完美解决了夹伤馒头的问题，对不同大小的馒头具有极强的适应性。

2、夹到反馈信号： 夹爪可输出“已夹取”或“未夹取”的信号，方便PLC进行逻辑判断，实现抓取结果的实时监控，提升了系统的可靠性。

3、驱动一体，替代气动： 一体化设计省去了所有气动附件，接线简单，节省设备空间，降低整体能耗和噪音。

4、断电自锁： 断电后夹爪能保持当前位置，防止馒头在意外断电时掉落，安全可靠。

5、IO控制，简单易用： 通过标准的PLC I/O点即可控制，编程简单，与传统气动电磁阀的控制逻辑类似，便于设备厂商快速集成和替换。

五、客户需求与方案匹配

具体客户： 华东地区某知名面点机械设备制造商（应客户要求匿名），该企业在国内面食机械行业处于领先地位。

客户要求： 为其新一代高端馒头生产线解决末端拾取难题，要求执行器必须做到“零损伤、高可靠、易维护、符合食品卫生规范”。

1、匹配原因分析：

材质与卫生： 夹爪主体采用高强度铝合金配合表面阳极氧化处理，手指可根据需要选用符合食品接触标准的材质（如医用级不锈钢或特殊工程塑料），易于清洁消毒，满足食品机械的卫生要求。

环境适应性： IP65的防护等级能有效抵御生产环境中不可避免的面粉灰尘、水汽喷溅。设备工作环境温度为常温，完全在夹爪允许范围内。

性能指标匹配： 2N的额定负载和20mm的行程，完全覆盖了单个馒头（约80-150克）的抓取力需求和尺寸变化范围。±0.01mm的高精度确保了每次动作的一致性。

2、现场应用说明：

结构说明： 将WEF-MHC2-20-2N通过安装法兰直接固定在馒头生产线传送带末端的龙门架上，每个夹爪负责一个工位的馒头抓取，并将其精准放置到凉盘或包装托盘上。

接线与配套： 只需接入直流24V电源，并将控制线（使能、夹紧、松开）和反馈线接入PLC的相应I/O模块。相比气动系统繁杂的气管布置，电路布线简洁明了。

操作说明： 在PLC程序中，设定一个轻柔的夹持力值（例如0.5N）。当传感器检测到馒头到位后，PLC发出一个“夹紧”信号，夹爪开始闭合，一旦接触到馒头并达到0.5N的力，自动停止并反馈“夹取成功”信号。随后机械臂运动到目标位置，PLC发出“松开”信号，夹爪打开，完成放置。

3、产品使用情况与前后对比：

使用前（气动方案）： 次品率（主要为夹痕）约为3%-5%，每日因抓取问题导致的停机清理约1-2次，每次耗时5-10分钟。车间噪音大，能耗高。

使用后（威恒电动夹爪方案）： 次品率降至0.1%以下，几乎消除了因抓取导致的停机。生产线运行平稳高效。设备结构更紧凑，车间环境更安静整洁。维护工作量从频繁检查气路变为几乎免维护。

六、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。