選擇正確的行程長度：標準與客製化油缸

您的氣壓缸在刀具到達目標位置前已損壞了 12 公釐，因此您的機器設計師加了一個可調整的止動螺栓，以吸收剩餘的行程，但現在止動螺栓每 40,000 次循環就會損壞一次，從而導致您的機器損壞。 衝擊疲勞¹ 因為指定的油缸比要求的行程短 12mm。您的另一個油壓缸在工作行程結束時剩餘 60 公釐的行程，因為高於您需求的下一個標準行程長度是 160 公釐，而您的應用需要 100 公釐 - 這 60 公釐的未使用行程表示您的油壓缸比您的機器封套允許的長 60 公釐，您的安裝支架是客製化製造以補償，而您的週期時間比您的機器封套允許的長 0.4 秒。 交貨時間² 因為活塞在每個週期都會走過 60 公釐的死行程。一個行程長度規格，如果在設計階段做得正確，就可以省去止動螺栓，符合機器外殼，並符合循環時間。如果制定錯誤，則會產生一連串的機械補償，每個補償都會引入各自的故障模式。🔧

標準行程氣缸是大多數工業氣動應用的正確規格 - 它們有庫存、單位成本較低、交貨時間較短，並有最廣泛的相容配件、密封套件和更換零件支援。當標準行程長度無法在可接受的公差範圍內滿足應用的幾何、循環時間或位置力要求時 - 當客製行程的成本和交貨期溢價小於機械補償、機器封套違規或最接近標準行程所造成的性能損害的總成本時，客製行程氣缸就是正確的規格。.

Dmitri 是俄羅斯 Togliatti 一家汽車車身焊接生產線的機器設計工程師。他的電阻點焊槍需要 127 公釐的電極接近行程 - 這個值介乎於銅焊和電阻點焊之間。 ISO 6431³ 標準行程為 100 公釐和 125 公釐，遠低於 160 公釐的下一個標準。他的初始規格使用 160 公釐的標準衝程 - 噴槍在每次接近時都會超出電極接觸位置 33 公釐，因此需要吸收 33 公釐衝程的機械硬停止裝置。 動能⁴ 在每個焊接週期中都以汽缸全速運轉。在每分鐘焊接 18 次、每天工作 20 小時的情況下，硬停止每 11 天就會失效一次。定制 127mm 行程的汽缸完全消除了硬停止，每個焊接週期時間減少了 0.18 秒，每個週期消除了 33mm 的死行程，減少了 17% 的壓縮空氣消耗量。單是更換硬停止器的成本，自訂行程的溢價就在 23 天內收回。🔧

目錄

• 什麼決定標準或客製行程是正確的規格？
• 何時標準行程氣缸是正確且足夠的規格？
• 哪些應用需要客製化衝程氣缸以達到可接受的性能？
• 標準與客製化行程油壓缸在成本、交貨時間與生命週期效能方面有何差異？

什麼決定標準或客製行程是正確的規格？

標準行程與客製化行程之間的決定，不是透過比較目錄價格來做出的 - 而是透過量化最近的標準行程在機械補償、機器封套違規、週期時間懲罰、壓縮空氣浪費等方面對您的應用造成的成本，然後將總成本與客製化行程溢價進行比較。🤔

對於任何氣壓缸應用而言，正確的行程長度是指將負載從起始位置移至終止位置的長度，且具有足夠的超程餘量以減速和定位公差 - 不多也不少。標準行程是正確的規格，當這個所需的長度在您的應用的幾何形狀、循環時間和力的要求所能容許的公差範圍內符合標準值時，無需機械補償。當所需長度與公差範圍內的任何標準值不匹配時，自訂行程是正確的規格。.

行程長度要求 - 定義行程長度的四個參數

參數	定義	對中風規格的影響
工作行程	從負載起始位置到終止位置的距離	主要中風要求 - 必須符合
減速補償	行程結束前負載減速所需的距離	添加至工作行程 - 或由緩衝提供
定位公差	可接受的末端位置變化	決定標準行程的吻合程度
位置力	末端位置所需的油缸力	判定桿的延伸是否會影響力道的足夠性

標準行程系列 - ISO 6431 與常見型錄值

ISO 6431 定義了互換式氣壓缸的標準行程長度：

孔徑尺寸	ISO 6431 標準行程 (mm)
所有孔徑尺寸	10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500
延伸系列（部分製造商）	+ 12, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 110, 140, 180
長行程系列	600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000

標準筆劃間隙 - 最常需要自訂筆劃的地方：

間隙範圍	標準筆劃 邊緣間隙	間隙尺寸
100-125mm 範圍	100 公釐和 125 公釐	25mm 間隙
125-160mm 範圍	125 公釐和 160 公釐	35mm 間隙
160-200mm 範圍	160 公釐和 200 公釐	40mm 間隙
200-250mm 範圍	200 公釐和 250 公釐	50mm 間隙
250-320mm 範圍	250 公釐和 320 公釐	70mm 間隙
320-400mm 範圍	320 公釐和 400 公釐	80mm 間隙

⚠️ 關鍵觀察：標準行程之間的間隙會隨著行程長度的增加而增加 - 127mm 的需求 (Dmitri 的應用) 屬於 25mm 的間隙，但 275mm 的需求屬於 70mm 的間隙。間隙越大，當使用最接近的標準時，死行程或缺口就越大，也就越需要客製化行程。.

錯誤標準中風的真正代價

指定過長衝程（死衝程）的成本：

$C_{dead_stroke} = C_{cycle_time} (循環時間)+ C_{air_waste}+ C_{envelope_violation} + C_{bracket_fabrication} = C_{dead_stroke}。+ C_{bracket_fabrication｝$

週期時間罰款：

$\Delta t_{cycle}=frac{2 \times \Delta s_{dead}}{v_{average}}$

對於平均速度為 0.5 m/s 的 33mm 死行程：
$\Delta t_{cycle}=frac{2 times 0. 033}{0. 5}= 0.132 \text{ 秒/週期｝$

以每分鐘 18 個週期 × 每天 20 小時 × 每年 250 天計算：
$\Δ t_{annual} = 0.132 \times 18 \times 60 \times 20 \times 250 = 712,800 \text{ 秒} = 198 \text{ 小時/年｝$

死行程產生的壓縮空氣廢氣：

$\Delta V_{air} = \frac{pi \times d_{bore}^2}{4}\times \Delta s_{dead}\times \frac{P_{supply}}{P_{atm}}\次 N_{cycles}$

適用於 63mm 內徑、33mm 死行程、6 bar 供電、5,400 次/天：

$\Delta V_{air} = \frac{pi \times 0.063^2}{4}\times 0.033 \times \frac{7}{1}\times 5400 = 389 \text{ Nl/day} = 142,000 \text{ Nl/year}$

指定太短行程（不足行程）的成本：

$C_{shortfall} = C_{hard_stop_replacement}+ C_{downtime}+ C_{stop_fabrication｝+ C_{impact_damage} (撞擊損壞)$

在 Bepto，我們提供標準行程氣缸組件、客製化行程氣缸本體、適用於所有行程長度的密封套件，以及適用於所有主要氣壓缸品牌的桿端配件 - 每種產品的內徑尺寸、行程長度和安裝配置均經過確認。💰

何時標準行程氣缸是正確且足夠的規格？

標準沖程氣缸是大多數工業氣動應用的正確規格 - 因為大多數機器設計師在設計過程一開始就使用標準沖程增量，他們會發現他們的幾何要求與標準值一致，而且標準沖程的成本和可用性優勢非常顯著。✅

標準行程油缸是正確的規格，當所需的工作行程加上減速餘量在標準行程值的 5-10% 之內，且應用可透過可調式安裝、緩衝調整或行程末端定位公差來適應差異，以及當機器包圍、循環時間和力的要求都能由最接近的標準行程來滿足，而無需引入額外故障模式或維護負擔的機械補償。.

標準行程氣缸的理想應用

• 🏭 一般自動化 - 標準取放、傳送、夾持
• 📦 包裝機械 - 包裝幾何中常見的標準行程增量
• 🔧 夾具夾持 - 可調整夾持臂以適應行程變化
• ⚙️ 輸送機轉向器 - 標準行程足以滿足閘門的行程
• 🚗 汽車組裝 - 標準行程，可調整刀具
• 🔩 閥門驅動 - 標準行程，可調整連桿
• 🏗️ 物料處理 - 標準行程，配備可調式止動環

標準行程驗收標準 - 正確的評估

在接受標準行程之前，請驗證所有四個接受條件：

條件 1 -幾何配合：

$|S_{standard} - S_{required}| \leq \Delta S_{acceptable}$

其中 $$\Delta S_{acceptable}$$ 是您的應用所能通過的最大行程差：

• 可調整安裝 (通常 ±10-20mm)
• 可調整工具或桿端（通常為 ±5-15 公釐）
• 行程末端緩衝調整 (通常 ±3-8mm)
• 製程的定位公差 (特定應用)

條件 2 - 機器封套：

$L_{cylinder,standard} = L_{closed}+ S_{standard}\leq L_{envelope,available}$

地點 $L_{closed}$ 是圓筒閉合長度（縮回）。.

條件 3 - 循環時間：

$t_{cycle,standard} = \frac{S_{standard}}{v_{average}}\leq t_{cycle,required}$

條件 4 - 位於位置的力：

對於需要在衝程的特定位置施力的應用 (不只是在衝程末端)，請確認標準衝程是否將活塞置於所需施力的正確位置。.

標準行程 - 可調式補償方法

當標準行程比所需略長時，這些補償方法可避免客製化行程規格：

補償方法	可調整的行程差異	失敗風險	維護
可調整桿端 (夾頭/眼)	±10-20mm	✅ 低 - 機械調整	✅ 低
可調整安裝支架	±15-30mm	✅ 低 - 結構調整	✅ 低
桿上可調整止動環	±5-15mm	⚠️ 中 - 領口鬆動	中型
緩衝針調整	±3-8mm	✅ 低 - 僅軟墊	✅ 低
硬停止（外部）	任何 - 但可吸收衝擊	❌ 高 - 疲勞失效	❌ 高
可程式終端位置 (伺服)	任何 - 但增加成本	✅ 低 - 電子	中型

⚠️ 硬停止警告：外部硬停止是最常見也是最危險的行程錯配補償。它們吸收了油缸設計用於傳遞負載的動能 - 在高循環率下，硬止動的疲勞失效是可預見的，維護間隔可直接從衝擊能量和材料中計算出來。 疲勞極限⁵. .如果您的設計需要硬止動器來補償衝程不匹配，請量化硬止動器的更換成本，並在接受標準衝程規格前，與客製化衝程溢價進行比較。.

標準行程選擇 - 正確的決策過程

Aiko 是日本熊本一家半導體處理設備製造商的機器設計工程師，她從第一份佈局草圖開始，就圍繞 ISO 6431 標準沖程增量設計所有氣動線路 - 她對模具安裝、夾具幾何形狀和機器框架進行尺寸設計，以適應標準沖程，而不是先設計幾何形狀，然後再嘗試匹配氣缸。她的標準行程接受率超過 90%，她的油缸交貨期為 3-5 天，她的密封套件庫存涵蓋了整個油缸系列的六個標準套件。她的方法是最大化標準行程適用性的正確設計方法。💡

哪些應用需要客製化衝程氣缸以達到可接受的性能？

自訂行程油缸並非最後的選擇 - 當應用需求所定義的行程長度是標準增量無法滿足時，自訂行程油缸才是正確的第一規格，因為標準增量會引入失效模式、維護負擔或超出自訂行程溢價的效能損失。🎯

當工作沖程需求介於標準值之間，且沒有補償方法可以在不發生硬停止、違反機器包圍、循環時間超長或定位力失效的情況下彌補差距時，以及當訂製沖程的溢價低於最接近的標準沖程在機器預期使用壽命內所需的補償總成本時，就需要使用訂製沖程油缸。.

經常需要自訂行程的應用

應用	自訂行程的典型原因
焊槍電極方式	精確的電極間隙 - 不可調整補償
精密組裝插入	精確插入深度 - 公差 ±0.5mm
開模/合模	模具幾何形狀定義了精確的行程 - 無標準匹配
機器人末端執行器驅動	機器人封套定義精確的行程
醫療裝置組裝	在精確位置施加精確力的法規要求
半導體處理	無塵室幾何 - 不允許外部調整
印刷機壓印	精確的壓印空隙 - 取決於列印品質
包裝形式-填充-封口	精確的顎板行程 - 取決於密封品質
壓鑄抽取	精確的零件幾何形狀 - 不允許超程
航太零件組裝	圖面指定行程 - 無需現場調整

自訂筆劃規格 - 必須遵守的四種情況

案例 1：硬停止消除

當最近的標準行程高於要求時，在硬停止點產生的動能衝擊，超過停止點在應用循環速率下的疲勞壽命：

硬停止撞擊能量：

$E_{impact} = \frac{1}{2}\times m_{total}\times v_{impact}^2 + \frac{pi \times d_{bore}^2}{4}\times P_{supply}\times \Delta s_{dead}$

地點 $m_{total}$ = 活塞 + 活塞杆 + 負載質量、, $v_{impact}$ = 硬停止接觸時的速度。.

硬停止疲勞壽命：

$N_{fatigue} = \frac{sigma_{endurance} \times A_{stop}}{E_{impact}\times A_{stop}}{E_{impact}/ l_{stop}}\K_{material} 的次數$

如果 $N_{fatigue}<$ 所需的使用壽命週期 → 必須自訂行程。.

給 Dmitri 的焊槍 $E_{impact}$ = 每週期 4.2 J，硬停止疲勞壽命 = 480,000 週期 = 11 天，每分鐘 18 個焊接點 × 20 小時/天。自訂行程完全消除了衝擊。.

案例 2：機器包圍違規

當最接近的標準行程高於要求時，會導致油缸的延伸長度超出可用的機器包圍：

$L_{extended,standard} = L_{closed}+ S_{standard}> L_{envelope,available}$

$\Rightarrow \text{Custom stroke required：}S_{custom} = L_{envelope,available} - L_{closed} - \Delta_{safety}$

這是最常見的幾何驅動器，用於緊湊型機器設計中的自定行程規格。.

案例 3：週期超時

當死行程從最接近的標準行程超過要求時，會導致週期時間超過運轉時間：

$t_{cycle,standard} = \frac{S_{standard}}{v_{average}}> t_{takt}$

$\Rightarrow \text{Custom stroke：}S_{custom} = v_{average}\t_{takt} - \Delta_{deceleration}$

自訂行程可節省週期時間：

$\Delta t_{cycle}=frac{2 \times \Delta s_{dead}}{v_{average}}$

在高循環率的情況下，即使是很小的死行程減少，也會產生顯著的年度生產力增益。.

案例 4：位置上的力

當油缸必須在行程的特定位置提供特定的力，而標準行程將活塞置於該力應用的錯誤位置時：

對於帶有內部緩衝的油缸，緩衝開始於距離行程末端的固定距離 - 如果標準行程長於所需，緩衝會在負載到達其工作位置之前開始，從而減少工作位置的可用力：

$F_{at_position} = P_{supply} \imes A_{bore}\times A_{bore}- F_{cushion}(x)$

如果 $F_{at_position}< F_{required}$ 在工作位置 → 使活塞相對於緩衝區正確定位所需的自定行程。.

自訂行程可用性 - 製造商提供的服務

自訂筆劃類型	可用性	交貨期	成本溢價
自訂行程 - 標準內徑、改良拉桿	大部分製造商	2-4 週	+20-40%
自訂衝程 - 標準管徑、改良管身	主要製造商	3-6 週	+30-50%
自訂行程 - 非標準內徑 + 行程	⚠️ 專業製造商	4-8 週	+50-100%
自訂行程 - 與 ISO 6431 相容的安裝	大部分製造商	2-4 週	+20-40%
自訂行程 - 特殊端蓋配置	⚠️ 主要製造商	4-8 週	+40-80%

自訂行程 - 密封套件及備件規劃

客製化衝程油缸需要特別注意備件規劃：

備用零件	標準行程	自訂筆劃
活塞密封	✅ 標準套件 - 現貨	與孔徑有關 - 與標準孔徑相同
桿密封	✅ 標準套件 - 現貨	與桿直徑有關 - 與標準相同
料筒 O 型環	✅ 標準套件	✅ 與孔徑有關 - 與標準相同
拉桿	標準長度 - 現貨	⚠️ 自訂長度 - 與圓筒一起訂購
滾筒（替換）	✅庫存	⚠️ 自訂長度 - 需時
活塞組件	✅庫存	✅ 與孔徑有關 - 與標準相同
桿組件	✅庫存	⚠️ 自訂長度 - 與圓筒一起訂購

💡 重要備件 注意：對於定制行程油缸，密封套件（活塞密封件、活塞柱密封件、O 形圈）與相同內徑尺寸的標準內徑油缸完全相同 - 密封件與內徑有關，而與行程無關。向 Bepto 訂購密封套件時，請使用內徑尺寸規格，而非行程。衝程專用組件（缸筒、拉杆、桿）應在採購原缸時作為備件訂購 - 訂製衝程缸筒和桿的交貨時間可能為 3-6 週，而且無法使用庫存組件維修帶有刻痕的訂製衝程缸筒。.

標準與客製化行程油壓缸在成本、交貨時間與生命週期效能方面有何差異？

行程規格會影響單位成本、交貨時間、備件供應、機械補償要求、循環時間、壓縮空氣消耗量，以及行程不匹配故障模式的總成本 - 而不僅僅是氣缸的購買價格。💸

標準沖程氣缸提供較低的單位成本、即時的庫存供應以及最廣泛的備件支援，但是當所需沖程與標準值不匹配時，會產生機械補償成本。客製化行程油壓缸的單位成本較高，交貨期較長，但可免除行程不匹配所產生的機械補償成本、週期時間懲罰和壓縮空氣浪費，在高週期應用中，這些節省可在幾週內收回成本。.

成本、前置時間與效能比較

考量因素	標準行程	自訂筆劃
單位成本	✅基準線	+20-100% 取決於類型
庫存可用性	✅ 即時 - 來自經銷商的庫存	交貨期為 2-8 週
交貨期	✅ 1-5 天	2-8 週
ISO 6431 互換性	✅ 滿 - 任何品牌替換	⚠️ Stroke-specific - 相同製造商
密封套件可用性	✅ 通用 - 視孔徑而定	✅ 與標準孔徑相同
桶身更換	✅庫存	⚠️ 自訂 - 前置時間
拉桿更換	✅庫存	⚠️ 自訂長度
筆劃完全符合需求	僅當要求 = 標準值	✅ 經常
需要硬停止	⚠️ 如果行程太長	✅ 被淘汰
死行程（廢氣）	⚠️ 如果行程太長	✅ 零
週期時間罰款	⚠️ 如果行程太長	✅ 被淘汰
機器包裝	⚠️ 可能需要定制支架	✅ 完全合身
位置力	⚠️ 可能不正確	✅ 設計正確
需要機械補償	⚠️ 經常需要	✅ 不需要
補償故障模式	⚠️ 硬體停止疲勞、頸圈鬆脫	✅ 無
維護 - 補償	⚠️ 一般 - 停止更換	✅ 無
壓縮空氣消耗量	⚠️ 如果存在死行程，則較高	✅ 最小 - 精確行程
Bepto 密封套件	$ - 立即	$ - 立即 (孔型)
Bepto 氣缸本體	$ - 現貨	$$ - 前置時間
前置時間 (Bepto 標準)	3-7 工作天	製造商交貨時間 + 運費

總擁有成本 - 按應用類型進行 3 年比較

應用類型 1：標準行程符合要求 (±5mm，可調整安裝)

成本要素	標準行程	自訂筆劃
汽缸單位成本	$	$$
安裝調整	$ (minor)	不需要
機械補償	不需要	不需要
維護（3 年）	$ 密封套件	$ 密封套件
3 年總成本	$$ ✅	$$$

判斷：標準行程 - 自訂增加成本卻無好處。.

應用類型 2：行程間隙需要硬停止（Dmitri 的應用）

成本要素	標準行程 + 硬停止	自訂筆劃
汽缸單位成本	$	$$
硬停止製造	$$	無
硬停機更換（間隔 11 天）	$$$$$$$ (3 年)	無
更換硬停止裝置的停機時間	$$$$$ (3 年)	無
週期時間損失 (0.132s × 18 cpm × 20h × 250d)	$$$$ (198 小時/年)	無
壓縮空氣廢氣	$$$ (3 年)	無
3 年總成本	$$$$$$$	$$$ ✅

自訂行程保費的投資回收期：23 天 (Dmitri 的實際結果)。.

應用類型 3：機器封套違規

成本要素	標準行程 + 自訂支架	自訂筆劃
汽缸單位成本	$	$$
客製化支架製作	$$$	無
托架前置時間 (設計 + 製造)	2-3 週	僅圓筒前置時間
托架更換（磨損/損壞）	每個事件 $$	無
機器封套合規性	⚠️ 邊際	✅精確
總成本	$$$$	$$$ ✅

行程長度規格 - 決策摘要矩陣

狀況	標準行程	自訂筆劃
要求符合標準 ±5mm，可調整安裝	✅ 正確	不需要
要求符合標準 ±10mm、可調整刀具	✅ 正確	不需要
缺口中的需求，需要硬停止	❌ 硬體停止失敗風險	✅ 必需
要求在間隙、機器封套緊密	❌ 封套違規	✅ 必需
差距中的需求，週期時間的關鍵	❌ 循環時間罰款	✅ 必需
空隙中的需求，位置關鍵的力量	❌ 力位置誤差	✅ 必需
高循環率 (> 5,000 次/天)	驗證硬停止壽命	✅首選
精密製程 (±0.5mm 位置)	調整不足	✅ 必需
標準庫存可用性的關鍵	✅ 強烈偏好	只有在沒有其他選擇的情況下
需要緊急更換	✅ 有存貨	⚠️ 前置時間風險

在 Bepto，我們提供所有主要 ISO 6431 內徑尺寸和沖程長度的標準沖程氣缸組件庫存，標準內徑尺寸的客製化沖程氣缸本體需 2-4 週的交貨期，以及不論沖程長度的所有內徑尺寸的完整密封套件 - 內徑尺寸、沖程長度、安裝配置和密封材料在出貨前已確認，以確保您的規格從第一次安裝就正確無誤。⚡

總結

在查看任何目錄之前，先從工作行程加上減速餘量，再加上定位公差餘量，計算出您所需的行程 - 然後根據所有四個驗收條件，評估高於或低於該要求的最近標準行程：與可用補償的幾何配合、機器包圍符合性、週期時間符合性，以及位置力。當標準行程符合所有四個條件，且不需要硬停止或違反機器包圍時，指定標準行程。當最接近的標準行程無法滿足四項條件中的任何一項，且在機器使用壽命內所需補償的總成本超過客製行程溢價時，則指定客製行程 - 在大多數高週期、精密或空間受限的應用中都是如此，在這些應用中，標準值之間的行程差距會產生硬停、死行程或違反包络線。在採購原始油缸時，訂購客製化沖程缸筒和桿備件 - 根據缸孔尺寸，密封套件總是有庫存，但如果客製化沖程油缸發生故障而手頭沒有備件，沖程專用零件的交貨期會讓您的生產線停頓。💪

關於選擇標準與客製行程油缸的常見問題

1. 進一步瞭解機械元件的衝擊疲勞失效模式。. ↩

2. 瞭解 takt time 如何決定生產線的最大允許週期時間。. ↩

3. 檢閱 ISO 6431 氣動流體動力缸標準規格。. ↩

4. 探索動能如何影響自動化系統中的機械停止。. ↩

5. 閱讀關於材料疲勞極限及其如何預測機械元件壽命的資訊。. ↩