你知道嗎？原來(lái)氣缸還可以不用杠桿的

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前 言‍

目前在工程領(lǐng)域，氣壓傳動(dòng)的系統(tǒng)壓力一般在0.4 ～0.7MPa的范圍內(nèi)。如此低的系統(tǒng)工作壓力，往往會(huì)造成在要求輸出力較大的場(chǎng)合，氣壓缸直徑及整個(gè)裝置的體積很龐大，讓人無(wú)法接受。采用剛性好、空間利用率高的無(wú)桿活塞氣壓缸，并利用機(jī)械增力機(jī)構(gòu)的力放大作用，對(duì)氣缸活塞的輸出力進(jìn)行放大，可以在系統(tǒng)壓力受限制及氣缸直徑一定的條件下，得到相對(duì)大得多的輸出力，從而實(shí)現(xiàn)氣壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) 。

圖1 無(wú)桿氣缸圖

‍一、無(wú)桿氣缸的分類(lèi)‍

1、磁偶無(wú)桿氣缸

活塞通過(guò)磁力帶動(dòng)缸體外部的移動(dòng)體做同步移動(dòng)。

圖2 磁偶無(wú)桿氣缸

它的工作原理：在活塞上安裝一組高強(qiáng)磁性的永久磁環(huán)，磁力線通過(guò)薄壁缸筒與套在外面的另一組磁環(huán)作用，由于兩組磁環(huán)磁性相反，具有很強(qiáng)的吸力。當(dāng)活塞在缸筒內(nèi)被氣壓推動(dòng)時(shí)，則在磁力作用下，帶動(dòng)缸筒外的磁環(huán)套一起移動(dòng)。氣缸活塞的推力必須與磁環(huán)的吸力相適應(yīng)。

圖3 磁偶無(wú)桿氣缸原理圖

1.緩沖密封圈 2.磁環(huán) 3.緩沖套 4.缸筒 5.導(dǎo)向套 6.防塵圈 7.前端蓋 8.前氣口 9.磁性開(kāi)關(guān) 10.活塞桿 11.耐磨環(huán) 12.活塞密封圈 13.后端蓋 14.緩沖調(diào)節(jié)螺栓

SMC磁耦式無(wú)桿氣缸（CY系列）是在氣缸缸筒內(nèi)組裝強(qiáng)磁石的活塞動(dòng)作，磁力吸引外部的滑塊動(dòng)作。氣缸內(nèi)外的磁石滑塊磁力結(jié)合的關(guān)系，有必要注意使用壓力。由于磁耦合式的緣故，沒(méi)有外漏。使用速度在50～70mm/s到中速。

圖4 SMC磁耦式無(wú)桿氣缸（CY系列）

2、機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸

在氣缸缸管軸向開(kāi)有一條槽，活塞與滑塊在槽上部移動(dòng)。為了防止泄漏及防塵需要，在開(kāi)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(guò)槽地，把活塞與滑塊連成一體。活塞與滑塊連接在一起，帶動(dòng)固定在滑塊上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

圖5 機(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸圖

SMC機(jī)械接合式無(wú)桿氣缸（MY系列）是在氣缸缸筒的一部分設(shè)置切口，外部的滑塊和活塞接合動(dòng)作。切口部分使用密封帶，從內(nèi)側(cè)進(jìn)行密封，構(gòu)成氣缸容器。滑塊部分密封帶向內(nèi)彎曲，由于容易受周?chē)�環(huán)境的影響，密封帶及活塞密封圈有必要進(jìn)行保護(hù)，因此安裝防塵密封條。由于在構(gòu)造上無(wú)法完全密封，平時(shí)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(jī)械接觸式無(wú)桿氣缸原理圖

二、基于無(wú)桿活塞氣壓缸與杠桿‍

斜楔串聯(lián)力放大機(jī)構(gòu)的夾緊裝置

可以看出，在氣壓缸的無(wú)桿活塞中間做出一個(gè)矩形孔1，與杠桿連接的滾輪1以適當(dāng)?shù)拈g隙嵌入矩形徑向孔1中。當(dāng)換向閥處于圖示左位狀態(tài)時(shí)，壓縮空氣進(jìn)入氣缸左腔，右腔內(nèi)的壓縮空氣釋放，無(wú)桿活塞向右運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪1向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，滾輪2帶動(dòng)雙面斜楔向右運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)右邊的壓緊斜楔夾緊右邊的工件 。

右邊的工件被夾緊時(shí)，左邊的壓緊斜楔在復(fù)位彈簧的作用下，處于最高位置，即工件松開(kāi)位置。所以，在對(duì)右邊工件進(jìn)行加工的過(guò)程中，可以對(duì)左邊的工件進(jìn)行裝卸。而當(dāng)右邊的工件加工完畢后，使換向閥切換到右位工作狀態(tài)，壓縮空氣進(jìn)入氣缸右腔，滾輪1向左運(yùn)動(dòng)，由滾輪2帶動(dòng)雙面斜楔向左運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)左邊的壓緊斜楔夾緊左邊的工件，同時(shí)松開(kāi)了右邊的工件。亦即，當(dāng)對(duì)左邊工件進(jìn)行加工時(shí)，可以對(duì)右邊的工件進(jìn)行裝卸。

圖7 夾具原理圖

由于裝卸時(shí)間與加工時(shí)間重合 ，因而較一般的夾具明顯提高了生產(chǎn)效率。若加工過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可將斜楔機(jī)構(gòu)的楔角設(shè)計(jì)在自鎖范圍內(nèi)，這樣，在加工過(guò)程中可對(duì)氣缸停止供給壓縮空氣，有利于延長(zhǎng)氣缸的使用壽命，以及進(jìn)一步節(jié)能。

結(jié) 語(yǔ)

由無(wú)桿活塞式氣壓缸為驅(qū)動(dòng)元件，利用杠桿一雙面斜楔機(jī)構(gòu)進(jìn)行力放大的高效夾具 ，技術(shù)功能較為完善，綠色環(huán)保，高效節(jié)能，可以廣泛應(yīng)用于需要較大夾緊力且結(jié)構(gòu)尺寸受限制的場(chǎng)合，并且能夠克服氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)壓力低而導(dǎo)致夾緊力小的缺點(diǎn)，可代替容易產(chǎn)生污染的液壓傳動(dòng)夾具，能較好地適應(yīng)現(xiàn)代制造技術(shù)向綠色化與可持續(xù)方向發(fā)展的潮流。

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