广州市威恒电子有限公司WEF-MHZ2-20A-10-2N电动夹爪在无人智能设备上咖啡机夹取咖啡杯的应用案例

一、 客户行业与设备困境：智能零售的“最后一厘米”难题

客户行业： 智能零售与无人现制饮品行业。该行业是近年来快速崛起的“新零售”代表，旨在通过自动化、物联网技术，为消费者提供24小时、高效、标准化的现制饮品服务，如咖啡、奶茶等。典型设备包括无人咖啡亭、智能奶茶机、无人早餐亭等。

具体设备名称： 双臂协作式无人现磨咖啡亭。

当前设备的困境： 在该设备的核心工作流程中，有一个至关重要的动作——将制作完成的咖啡杯从接取工位平稳、可靠地转移至取餐口。客户原先普遍采用小型气动夹爪作为执行单元。然而，这一“老方案”在实际大规模商用中暴露出了致命缺陷：

1.对杯具尺寸公差极度敏感： 不同批次的纸杯/塑料杯在直径上存在微米级的公差，气动夹爪行程固定，压力固定，时常出现夹取过紧导致杯体变形，或过松导致在高速移动中掉落，酿成“咖啡雨”。

2.稳定性差，故障率高： 气动元件对压缩空气的纯净度和干燥度要求高，现场难免存在水汽和油污，导致电磁阀、气缸卡涩，稳定性大打折扣。

3.缺乏反馈，智能化水平低： 传统气动方案无法感知“是否夹到物体”、“夹取力度是否合适”，属于“盲夹”，一旦发生落杯或未夹取等异常，系统难以立即知晓，容易引发后续连锁故障。

4.直接经济损失： 每一杯洒落的咖啡都意味着原料（咖啡豆、牛奶、糖浆）的直接浪费，以及订单的失败退款，长期累积成本惊人。

5.运营维护成本激增： 运维人员需要频繁奔赴各个点位，处理卡杯、清理洒漏的咖啡、维修气路，人力与时间成本高昂。

6.品牌形象受损： 消费者面对一杯洒了一半的咖啡，或是一台因故障无法出杯的机器，其体验感极差，会严重损害品牌的美誉度和科技感形象。

制约市场拓展： 不稳定的核心组件使得设备难以在远离维护中心的异地城市大规模铺开，成为业务扩张的瓶颈。

寻找新产品方案的必要性： 因此，客户迫切需要一种更智能、更稳定、更柔性的抓取方案，来解决这“最后一厘米”的精准抓取问题，从而提升整机设备的可靠性与智能化水平。

二、 老方案故障分析与代价

老方案产品： 小型双导杆气动夹爪。

检测原理： 无内置检测功能。通常通过在夹爪行程末端加装磁性开关来检测夹爪“是否张开/闭合到位”，但无法感知夹爪中间行程是否真实夹持到物体。

故障原因分析：

1.杯体掉落： 主要因杯径偏小或气源压力波动导致夹紧力不足。

2.杯体压溃： 主要因杯径偏大或气源压力瞬间过高导致。

3.动作失效： 气路堵塞、电磁阀故障、气缸密封圈磨损。

排除故障的代价： 运维人员需现场排查气路、更换元件、清理现场。单次处理耗时至少30分钟以上，且无法从根本上避免问题复发。

三、 创新解决方案：威恒电动夹爪

产品名称： 电动夹爪

产品型号： WEF-MHZ2-20A-10-2N

专利号：ZL 2019 1 1023529.4

详细参数：

行程： 10mm（自适应）

最大夹持力： 5N

驱动方式： （驱动一体式）

控制接口： 标准IO（24V DC），

反馈信号： 夹到位信号

防护等级： IP40

工作温度： 0°C ~ 50°C

材质： 航空铝合金主体，夹持面为耐磨工程塑料/可选防静电材质

产品原理介绍：

WEF-MHZ2系列电动夹爪采用高性能伺服电机驱动，通过内置的精密行星减速机放大扭矩，带动丝杠螺母机构，将电机的旋转运动转化为手指的直线开合运动。内置编码器实时检测电机位置和电流（扭矩），从而实现精确的位置控制和力控制。

产品特点与亮点：

1. 自适应行程 ： 无需更换硬件，在“力控模式”下，夹爪以恒定的预设力夹取工件，遇到障碍即停止，完美保护易损件。

2. 夹到反馈信号： 夹爪内置传感器，当夹持力达到设定阈值时，会输出一个“夹到”信号给机器人控制器，确保每次动作都有确认反馈，实现闭环控制。

3. 替代气动，驱动一体： 完全省去空压机、气管等复杂气动组件，节能降噪。所有驱动和控制单元集成在夹爪本体内部，结构紧凑，安装简便。

4. 断电自锁： 采用具有自锁功能的传动机构，即使在突然断电的情况下，夹爪也能保持当前位置和夹持力，防止工件脱落，安全可靠。

5. IO控制，简单易用： 提供标准的24V IO控制接口，用户只需连接电源、使能信号和方向信号即可控制，与PLC和机器人控制器无缝对接，编程方式与传统气缸类似，学习成本低。

四、 客户匹配与应用实景

具体客户： 国内某头部无人咖啡亭制造商（应客户要求匿名）。

地域： 深圳。行业地位： 该客户是该领域的创新领导者，市场占有率位居前三。

客户要求：100%解决咖啡杯在转移过程中的洒漏问题。

适应其采购的多种品牌纸杯的尺寸公差。

平均无故障运行次数（MTBF）需大于100万次。

便于现有控制系统的快速集成与替换。

匹配原因分析：

威恒电动夹爪 WEF-MHZ2-20A-10-2N 是经过严谨评估后的最优选择。

1.力度与行程匹配： 2N的初始夹持力与10mm的行程，完全覆盖了咖啡杯所需的轻柔且可靠的夹持范围。

2.环境适应性： 设备工作环境为室内，无强酸强碱，温度、压力、灰尘均在产品规格范围内。IP40的防护等级足以应对咖啡粉等轻微粉尘。

3.控制精度与性能： 其高精度和力控功能是解决核心痛点的关键。

4.特殊要求满足： “夹到反馈”功能满足了客户对流程监控的特殊要求。

客户现场结构说明：

夹爪通过一个标准的安装法兰，被集成在一个二自由度的协作机器人臂末端（EOAT）。机器人负责将夹爪移动至接杯位、取餐位等坐标点。

产品接线与配套电路说明：

接线极其简单：

1.将24V DC电源正负极接入夹爪电源接口。

2.将PLC的DO点分别接入夹爪的“夹紧”和“松开”控制信号线。

3.将夹爪的“夹到信号”输出线接入PLC的DI点。

4.共地。即可完成所有接线。

使用操作说明：

初始化： 设备上电后，夹爪会自动执行一次回零动作（全开）。

夹取： PLC发出“夹紧”信号，夹爪开始闭合。当夹持力达到预设的2N时，夹爪停止并锁定，同时“夹到信号”输出高电平。

放置： 机器人移动到目标位置后，PLC发出“松开”信号，夹爪张开至预设的安全开度，完成放置。

产品使用情况描述：

自替换为威恒电动夹爪后，该客户的无人咖啡亭取得了立竿见影的效果：

1.洒杯率降至零： 力控功能彻底消除了因力度不当导致的落杯或损杯。

2.运维成本大幅降低： 无需再处理气路问题，该部件的故障报修率下降超过95%。

3.生产效率提升： 机器人可以更高速、更自信地运行，无需为“可能掉杯”而减速。

4.客户满意度上升： 稳定的出品赢得了消费者的信任。

前后对比优势说明：

五、 总结经验与场景拓展

总结经验：
在智能设备领域，执行末端的精度与智能化直接决定了整机的性能天花板。威恒电子的电动夹爪通过其力控、反馈、一体化的核心优势，成功地将一个传统的“痛点”工序，转变为一个稳定、可靠的智能环节，为客户创造了实实在在的价值。

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。