你知道吗？原来气缸还可以不用杠杆的

前 言‍

目前在工程领域，气压传动的系统压力一般在0.4 ～0.7MPa的范围内。如此低的系统工作压力，往往会造成在要求输出力较大的场合，气压缸直径及整个装置的体积很庞大，让人无法接受。采用刚性好、空间利用率高的无杆活塞气压缸，并利用机械增力机构的力放大作用，对气缸活塞的输出力进行放大，可以在系统压力受限制及气缸直径一定的条件下，得到相对大得多的输出力，从而实现气压传动与机械传动技术上的优势互补 。

图1 无杆气缸图

‍一、无杆气缸的分类‍

1、磁偶无杆气缸

活塞通过磁力带动缸体外部的移动体做同步移动。

图2 磁偶无杆气缸

它的工作原理：在活塞上安装一组高强磁性的永久磁环，磁力线通过薄壁缸筒与套在外面的另一组磁环作用，由于两组磁环磁性相反，具有很强的吸力。当活塞在缸筒内被气压推动时，则在磁力作用下，带动缸筒外的磁环套一起移动。气缸活塞的推力必须与磁环的吸力相适应。

图3 磁偶无杆气缸原理图

1.缓冲密封圈 2.磁环 3.缓冲套 4.缸筒 5.导向套 6.防尘圈 7.前端盖 8.前气口 9.磁性开关 10.活塞杆 11.耐磨环 12.活塞密封圈 13.后端盖 14.缓冲调节螺栓

SMC磁耦式无杆气缸（CY系列）是在气缸缸筒内组装强磁石的活塞动作，磁力吸引外部的滑块动作。气缸内外的磁石滑块磁力结合的关系，有必要注意使用压力。由于磁耦合式的缘故，没有外漏。使用速度在50～70mm/s到中速。

图4 SMC磁耦式无杆气缸（CY系列）

2、机械接触式无杆气缸

在气缸缸管轴向开有一条槽，活塞与滑块在槽上部移动。为了防止泄漏及防尘需要，在开口部采用不锈钢封带和防尘不锈钢带固定在两端缸盖上，活塞架穿过槽地，把活塞与滑块连成一体。活塞与滑块连接在一起，带动固定在滑块上的执行机构实现往复运动。

图5 机械接触式无杆气缸图

SMC机械接合式无杆气缸（MY系列）是在气缸缸筒的一部分设置切口，外部的滑块和活塞接合动作。切口部分使用密封带，从内侧进行密封，构成气缸容器。滑块部分密封带向内弯曲，由于容易受周围环境的影响，密封带及活塞密封圈有必要进行保护，因此安装防尘密封条。由于在构造上无法完全密封，平时有微量的泄露。使用速度在80～100mm/s到高速，可以使用气缓冲或是液压缓冲器。

图6 SMC机械接触式无杆气缸原理图

二、基于无杆活塞气压缸与杠杆‍

斜楔串联力放大机构的夹紧装置

可以看出，在气压缸的无杆活塞中间做出一个矩形孔1，与杠杆连接的滚轮1以适当的间隙嵌入矩形径向孔1中。当换向阀处于图示左位状态时，压缩空气进入气缸左腔，右腔内的压缩空气释放，无杆活塞向右运动，带动滚轮1向右运动，同时，滚轮2带动双面斜楔向右运动，从而推动右边的压紧斜楔夹紧右边的工件 。

右边的工件被夹紧时，左边的压紧斜楔在复位弹簧的作用下，处于最高位置，即工件松开位置。所以，在对右边工件进行加工的过程中，可以对左边的工件进行装卸。而当右边的工件加工完毕后，使换向阀切换到右位工作状态，压缩空气进入气缸右腔，滚轮1向左运动，由滚轮2带动双面斜楔向左运动，推动左边的压紧斜楔夹紧左边的工件，同时松开了右边的工件。亦即，当对左边工件进行加工时，可以对右边的工件进行装卸。

图7 夹具原理图

由于装卸时间与加工时间重合 ，因而较一般的夹具明显提高了生产效率。若加工过程时间较长时，可将斜楔机构的楔角设计在自锁范围内，这样，在加工过程中可对气缸停止供给压缩空气，有利于延长气缸的使用寿命，以及进一步节能。

结 语

由无杆活塞式气压缸为驱动元件，利用杠杆一双面斜楔机构进行力放大的高效夹具 ，技术功能较为完善，绿色环保，高效节能，可以广泛应用于需要较大夹紧力且结构尺寸受限制的场合，并且能够克服气压传动系统压力低而导致夹紧力小的缺点，可代替容易产生污染的液压传动夹具，能较好地适应现代制造技术向绿色化与可持续方向发展的潮流。