前言
在上一篇文章自動化設備開發－最小空間的無桿氣缸應用(一)中，我提到了無桿氣缸在自動化設備上可以應用的範圍，以及無桿氣缸體積小、有氣壓缸的優點，並也在文章的最後，提出了一個疑問，自動化設備開發上，無桿氣缸不適用的情況是什麼？本篇會詳解在自動化設備開發中，無桿氣缸在不適用的情況，以及該如何針對無桿氣缸的使用進行設計。
無桿氣缸的內部結構分析
要了解無桿氣缸的特性，我們首先將無桿氣缸的內部的組成元件作分析：
（圖截自SMC CY3B磁偶式無桿氣缸技術手冊，無桿氣缸的內部零件圖解）
從技術文件的剖面圖，可以觀察到＂零件4＂缸桶本身是一個完全密閉的零件，並與可以活動的＂零件1＂缸體本身沒有直接的物理鎖固關係，而兩者可以連結最重要的原因，來自於多個＂零件9、10＂磁鐵，沒錯！這就是無桿氣桿可以不需要活塞桿的黑科技。
活動的＂零件1＂缸體與固定的＂零件4＂缸桶，使用了磁鐵彼此吸引，而周邊的零件還有耐磨環、密封活塞與緩衝墊，這些零件的搭配使的無桿氣缸能夠正常工作，達成活動、
氣壓保持與承受撞擊的功能。
無桿氣缸不適用的情況
分析內部結構可以得知，相比標準的氣壓缸，無桿氣缸背負重物的能力是較差的，實務上若無桿氣缸負載質量過大的物體，在驅動或停止的時候就可能會產生＂脫磁＂的現象，即原應該吸附活塞零件的缸體，脫離磁鐵的吸附離開應有的位置，這個情況就會造成的無桿氣缸的損壞，下列的情況是幾個使用無桿氣缸比較不建議的情境：
- 承載過重的物體
- 高速移動
- 中途停止（多點停止）
關於承載過重的物體
根據我的實務經驗，無桿氣缸在選用上較不會發生缸徑不足無法推動的問題，反而是推動的力量夠了，但卻無法承受負載產生的慣性力，因此在選用無桿氣缸的時候，務必核對原廠的技術手冊，比對負載物的質量有沒有滿足＂最大連接質量＂欄位表的要求。
（圖截自SMC CY3B磁偶式無桿氣缸技術手冊，最大連接質量表）
高速移動
無桿氣缸在內部結構上，活塞普遍可以承受的速度較標準氣壓缸低的，標準氣壓缸的最大活塞速度約在750mm/s，而無桿氣缸的最大活塞速度約在300、500mm/s（依構型不同），超過原廠的建議速度，會造成活塞損壞，導致氣缸缸體失壓，無法正常作動。因此使用的速度需要非常留意，尤其無桿壓缸常用於較大的距離移動，過慢的速度也可能導致設備生產效率降低。
中途停止（多點停止）
無桿氣缸的結構由於使用磁性連接，在負載物慣性力的問題上需要多加留意，在無桿氣缸的使用上，若使用兩點移動的動作方式，則可以透過外部阻擋來吸收負載物慣性力，但如果必須使用中途停止的方式，就必須特別留意有沒有超過允許的動能，避免無桿氣缸脫磁的問題產生。
（圖截自SMC CY3B磁偶式無桿氣缸技術手冊）
行程末端的停止設計
因為無桿氣缸在結構上的先天設計，使用上需要特別留意慣性負載，因此在動作的行程末端，會建議使用油壓緩衝器或緩衝墊，來設計吸收慣性力的結構，消除因為末端停止時，負載物因為慣性力施加在氣缸缸體的力與力矩，如此避免脫磁、或者油封損壞的情況。
（圖截自SMC CY3B磁偶式無桿氣缸技術手冊，無桿氣缸的行程末端停止）
吸收缸體下彎的連接方法
若選用較長的無桿氣缸，則缸體因為自重下彎的狀況就會比較明顯，下彎的桿體會讓氣缸的滑塊承受不必要的力矩，造成氣缸壽命的下降，因此在設計無桿氣缸的連接部位時，可以先對照原廠技術手冊，紀載＂缸體下彎量＂的部分，並採用預留間隙的浮動設計，來消除缸體下彎產生的影響。另外也許讀者會好奇，這個間隙設計不會造成機構動作不準確嗎？事實上若有做好行程末端的阻擋，這個間隙設計是會恰好被末端組短消除的哦！
（圖截自SMC CY3B磁偶式無桿氣缸技術手冊，間隙的設計建議）
（圖截自SMC CY3B磁偶式無桿氣缸技術手冊，下彎量對照表）
磁簧開關的安裝
無桿氣缸的選用，請務必留意磁簧開關的安裝問題，因為在多數基本的無桿氣缸構型上，是沒有任何磁簧開關的設計的，因此動作控制上若有位置的訊號需求，實務應用上我會從外部結構，額外規劃光電開關、進階開關，來做為氣缸氣缸位置的檢測訊號。
另一個做法，是選用附有磁簧開關安裝槽位的無桿氣缸構型，通常這樣的構型還帶有方便固定的設計，在設計使用上需要注意的是，根據我的實務經驗，這樣構型的無桿氣缸不建議直接拿來驅動，因為此構型的滑塊僅僅使用簡單的摩擦式保持，不足以承受較高的附載，因此額外設計導引元件與無桿氣缸搭配，會是比較好的設計方式。
結論
兩個章節的說明，相信讀者對於無桿氣缸已經有相當多的認識了，在自動化設備開發上，仔細研讀原廠提供的技術手冊進行機構設計會有相當大的加分，但也有許許多多的要點，是必須從實務經驗領悟而來的。希望這次的介紹能夠幫助讀者，如果讀者有什麼想知道的，也歡迎告訴我。
文末，我提供一個無桿氣缸的設計範例，這些範例都是事實存在，並在生產中的自動化設備經過可行性驗證的。
上圖的無桿氣缸選用能夠安裝磁簧開關的構型，並選用THK RSR15M型的直線滑軌作為搭配。無桿氣缸與直線滑軌的滑塊，採用了原廠建議的間隙設計，除了可以消除下彎量，還可以降低直線滑軌與無桿氣缸彼此的水平度偏差，在行程末端，我選用油壓緩衝器吸來收綠色部件的慣性力，並透過M8螺絲來設計固定阻擋點。
