你知道嗎？原來氣缸還可以不用杠桿的

jiajoin

前 言‍

目前在工程領域，氣壓傳動的系統壓力一般在0.4 ～0.7MPa的范圍內。如此低的系統工作壓力，往往會造成在要求輸出力較大的場合，氣壓缸直徑及整個裝置的體積很龐大，讓人無法接受。采用剛性好、空間利用率高的無桿活塞氣壓缸，并利用機械增力機構的力放大作用，對氣缸活塞的輸出力進行放大，可以在系統壓力受限制及氣缸直徑一定的條件下，得到相對大得多的輸出力，從而實現氣壓傳動與機械傳動技術上的優勢互補 。

圖1 無桿氣缸圖

‍一、無桿氣缸的分類‍

1、磁偶無桿氣缸

活塞通過磁力帶動缸體外部的移動體做同步移動。

圖2 磁偶無桿氣缸

它的工作原理：在活塞上安裝一組高強磁性的永久磁環，磁力線通過薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環作用，由于兩組磁環磁性相反，具有很強的吸力。當活塞在缸筒內被氣壓推動時，則在磁力作用下，帶動缸筒外的磁環套一起移動。氣缸活塞的推力必須與磁環的吸力相適應。

圖3 磁偶無桿氣缸原理圖

1.緩沖密封圈 2.磁環 3.緩沖套 4.缸筒 5.導向套 6.防塵圈 7.前端蓋 8.前氣口 9.磁性開關 10.活塞桿 11.耐磨環 12.活塞密封圈 13.后端蓋 14.緩沖調節螺栓

SMC磁耦式無桿氣缸（CY系列）是在氣缸缸筒內組裝強磁石的活塞動作，磁力吸引外部的滑塊動作。氣缸內外的磁石滑塊磁力結合的關系，有必要注意使用壓力。由于磁耦合式的緣故，沒有外漏。使用速度在50～70mm/s到中速。

圖4 SMC磁耦式無桿氣缸（CY系列）

2、機械接觸式無桿氣缸

在氣缸缸管軸向開有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動。為了防止泄漏及防塵需要，在開口部采用不銹鋼封帶和防塵不銹鋼帶固定在兩端缸蓋上，活塞架穿過槽地，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起，帶動固定在滑塊上的執行機構實現往復運動。

圖5 機械接觸式無桿氣缸圖

SMC機械接合式無桿氣缸（MY系列）是在氣缸缸筒的一部分設置切口，外部的滑塊和活塞接合動作。切口部分使用密封帶，從內側進行密封，構成氣缸容器。滑塊部分密封帶向內彎曲，由于容易受周圍環境的影響，密封帶及活塞密封圈有必要進行保護，因此安裝防塵密封條。由于在構造上無法完全密封，平時有微量的泄露。使用速度在80～100mm/s到高速，可以使用氣緩沖或是液壓緩沖器。

圖6 SMC機械接觸式無桿氣缸原理圖

二、基于無桿活塞氣壓缸與杠桿‍

斜楔串聯力放大機構的夾緊裝置

可以看出，在氣壓缸的無桿活塞中間做出一個矩形孔1，與杠桿連接的滾輪1以適當的間隙嵌入矩形徑向孔1中。當換向閥處于圖示左位狀態時，壓縮空氣進入氣缸左腔，右腔內的壓縮空氣釋放，無桿活塞向右運動，帶動滾輪1向右運動，同時，滾輪2帶動雙面斜楔向右運動，從而推動右邊的壓緊斜楔夾緊右邊的工件 。

右邊的工件被夾緊時，左邊的壓緊斜楔在復位彈簧的作用下，處于最高位置，即工件松開位置。所以，在對右邊工件進行加工的過程中，可以對左邊的工件進行裝卸。而當右邊的工件加工完畢后，使換向閥切換到右位工作狀態，壓縮空氣進入氣缸右腔，滾輪1向左運動，由滾輪2帶動雙面斜楔向左運動，推動左邊的壓緊斜楔夾緊左邊的工件，同時松開了右邊的工件。亦即，當對左邊工件進行加工時，可以對右邊的工件進行裝卸。

圖7 夾具原理圖

由于裝卸時間與加工時間重合 ，因而較一般的夾具明顯提高了生產效率。若加工過程時間較長時，可將斜楔機構的楔角設計在自鎖范圍內，這樣，在加工過程中可對氣缸停止供給壓縮空氣，有利于延長氣缸的使用壽命，以及進一步節能。

結 語

由無桿活塞式氣壓缸為驅動元件，利用杠桿一雙面斜楔機構進行力放大的高效夾具 ，技術功能較為完善，綠色環保，高效節能，可以廣泛應用于需要較大夾緊力且結構尺寸受限制的場合，并且能夠克服氣壓傳動系統壓力低而導致夾緊力小的缺點，可代替容易產生污染的液壓傳動夾具，能較好地適應現代制造技術向綠色化與可持續方向發展的潮流。

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