JP2000266010A - シリンダチューブ及びロッドレスシリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グリースなどの潤滑剤の保持能力が高く、潤
滑性のある樹脂剤をコーテイングするときには、コーテ
イングがはがれにくいシリンダチューブの提供。 【解決手段】 シリンダチューブ２は、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金の型材に、常温で母材６表面に
陽極酸化皮膜、あるいは、硬質陽極酸化皮膜５を形成す
る。酸化皮膜形成後、皮膜形成時の温度より高温として
皮膜５にひび割れ７を生じさせる。グリースなどの潤滑
剤を前記ひび割れ７内に保持させることで、グリース切
れのない潤滑環境を長期に維持できる。また、潤滑性の
ある樹脂剤を含浸及びコーテイングする場合には、樹脂
剤がひび割れに深く入りこむので、摺動抵抗によるコー
テイングはがれが生じにくい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内部移動体の動
きをスムーズにできる、アルミ（またはアルミ合金）に
陽極酸化皮膜あるいは硬質陽極酸化皮膜を形成したシリ
ンダチューブ、及び、そのシリンダチューブを備えたロ
ッドレスシリンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウムあるいはその合金製
のシリンダチューブの内周面（シリンダ孔内周面）に硬
質酸化アルミニウム皮膜を形成し、その硬質酸化皮膜が
有する無数のピンホールに、潤滑性を有する樹脂を含浸
及びコーティングしてグリースを使用しないようにした
ものが知られている（特開平２−２５３００３号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】硬質陽極酸化皮膜は、
陽極酸化処理により形成された多孔質皮膜であり、上記
従来のものでは、その陽極酸化処理時に必然的に形成さ
れる微細なピンホールを利用して、そこに樹脂剤を含浸
及びコーテイングするため、ピンホールに入りこんだ樹
脂剤の量が微量で、コーティングされた樹脂剤の保持
（皮膜からのはがれやすさ）という点から見て、保持力
が小さく、コーテイングがはがれやすい。また、上記技
術では、樹脂剤をコーテイングすることで、グリースを
使用しないことを目的としているが、シリンダ孔内に
は、グリース潤滑を行うことが一般的で、上記のような
微細なピンホール程度の窪みをグリース溜りとしてその
ようなグリース潤滑を行う場合には、そのようなピンホ
ールに入り込むグリース量では、すぐにグリース切れを
起こし、長期にわたって、潤滑環境を良好に維持できな
い問題がある。さらに、前記従来技術は、シリンダチュ
ーブではシリンダ孔内面にのみ上記樹脂剤のコーテイン
グを施しており、摺動面をチューブ外周に有するシリン
ダチューブ、例えば、チューブ内側を移動する内側移動
体と、チューブ外側に軸方向移動自在に嵌装された外側
移動体とが磁気吸着力で結合された、いわゆるマグネッ
ト式ロッドレスシリンダや、シリンダチューブのスリッ
トを介して内部移動体と外部移動体とが機械的に結合さ
れ、外部移動体がシリンダチューブ外面を摺動するよう
なスリットチューブ式のロッドレスシリンダへの適用
は、考慮されていない。この発明は、グリースなどを含
浸した場合の潤滑剤の保持能力が高く、また、潤滑性の
ある樹脂剤をコーテイングするときには、コーテイング
がはがれにくいシリンダチューブを提供することにあ
る。また、本願は、シリンダチューブ外側面に摺動面を
持つ場合に適用できる上記特性のシリンダチューブを提
供することにある。また、本願は、このようなシリンダ
チューブを採用したロッドレスシリンダを提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願シリンダチューブ
は、アルミニウム、または、アルミニウム合金を母材と
してその摺動面となる面に陽極酸化皮膜、あるいは、硬
質陽極酸化皮膜を形成したシリンダチューブにおいて、
前記皮膜形成後、皮膜形成時の温度より高温として、皮
膜に積極的にひび割れを形成して成る（請求項１）。皮
膜形成後に、皮膜形成時の温度より高温とすることで、
母材と皮膜との膨張率の違いによって、皮膜にひび割れ
が生じる。このひび割れは、皮膜形成に伴うピンホール
に比べて大きな空間を提供するため、グリースなどの潤
滑剤を含浸させる場合（請求項５：潤滑剤をためるよう
に機能させる場合）には、潤滑剤の溜め量が従来より多
くなり、また、潤滑性のよい樹脂剤を含浸及びコーテイ
ングする場合には、樹脂剤がピンホールに比べて皮膜内
部に多く入り込むので、コーテイングされた樹脂剤を確
実に保持し、摺動抵抗によるコーテイングはがれが長期
にわたって防止される。

【０００５】シリンダチューブは、内側のシリンダ孔内
周面とチューブ外側面とにひび割れが形成されている
（請求項２）。これによれば、シリンダチューブ外側面
における潤滑機能も長期に維持可能となる、シリンダチ
ューブとなる。このシリンダチューブは、シリンダチュ
ーブ内側のシリンダ孔に内部移動体を摺動自在に嵌装
し、シリンダチューブ外側の摺動面に外部移動体を摺動
するように設け、前記内部移動体と外部移動体とをシリ
ンダチューブのスリットを通る力伝達部材によって結合
して成るロッドレスシリンダに適用され（請求項３）、
また、シリンダチューブ内側のシリンダ孔に内部移動体
を摺動自在に嵌装し、シリンダチューブ外周面に外部移
動体を摺動可能に嵌装し、前記内部移動体と外部移動体
とを磁気結合力によって結合して成るロッドレスシリン
ダに適用される（請求項４）。これらのロッドレスシリ
ンダでは、ピストン孔内周面と内部移動体との摺動部
分、外部移動体とチューブ外側面との摺動部分が、長期
にわたって高い潤滑機能を維持でき、内外移動体の移動
が円滑となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】まず、スリット式ロッドレスシリ
ンダ１において、シリンダチューブ２は、非円形（長円
形）のシリンダ孔２ａを有すると共に、その長手方向全
長に亘って、スリット３が形成してある。シリンダチュ
ーブ２の長手両端部は、エンドキャップ４、４で塞が
れ、その間にシリンダ室１０を形成している。

【０００７】このシリンダチューブ２は、アルミニウム
あるいはアルミニウム合金を押出し、もしくは、引き抜
き成形した型材に、ある処理温度（陽極酸化皮膜処理で
は、通常摂氏２５度から摂氏３０度程度、硬質陽極酸化
皮膜処理では、通常摂氏零度から摂氏マイナス５度程
度）において周知の方法で陽極酸化皮膜処理が行われて
おり、内側のシリンダ孔２ａ、スリット３の壁面、シリ
ンダチューブ２外側面の全体に、陽極酸化皮膜、あるい
は、硬質陽極酸化皮膜（以下、酸化皮膜５または皮膜
５）が形成されている。このような酸化皮膜（酸化アル
ミニウム皮膜）５は、微細なピンホールを多数有する多
孔性皮膜である。シリンダチューブ２は、このような陽
極酸化皮膜、あるいは硬質陽極酸化皮膜形成後、酸化皮
膜形成時の温度より高温に加温される。このように、シ
リンダチューブ２を皮膜形成後に皮膜形成時より高い温
度の雰囲気にさらすことで、皮膜５の熱膨張率と、母材
６としてのアルミニウムあるいはアルミニウム合金の膨
張率との差から、母材６の膨張に皮膜５がついていけ
ず、皮膜５にはひび割れ７が生じている。ひび割れ７
は、膜厚が１２ないし２０ミクロン程度の場合、８０〜
９０度の温度で発生する。このひび割れ７は、前記ピン
ホールより大きな割れ目となっており、一旦生じたひび
割れ７は、その後、常温に戻しても、そのまま残ってい
る（図４（ａ））。

【０００８】ひび割れ７は、皮膜５の硬度や皮膜厚さに
よりひび割れ７の入り方が異なってくる。出願人によれ
ば、半硬質アルマイト処理を施して、硬度がＨｖ３００
〜３５０、膜厚２０ミクロン程度であるとき、比較的粗
いひび割れ７となり、一般アルマイト処理で硬度２５０
Ｈｖ、膜厚１２ミクロン程度であるときには、比較的細
かなひび割れ７となった。

【０００９】シリンダ孔２ａの内壁面、及び、シリンダ
チューブ２のスリット３の設けてある外側面２ｂには、
グリースなどの液状潤滑剤８が塗られている。液状潤滑
剤８は、前記多数のひび割れ７内に入りこみ、ひび割れ
７は、そうした潤滑剤８を溜めておく潤滑剤溜りとして
機能する。従来のような皮膜５そのものの有するピンホ
ールより大きなひび割れ７内に含浸される潤滑剤８の量
は、ピンホールに含浸させる場合と比べて、格段に多く
なる。

【００１０】シリンダ室１０は、ピストン部分２０ａの
長手両端に、ピストンパッキン２１ａを備えたピストン
エンド２１を有する内側移動体としてのピストン２０に
より前，後シリンダ室１０Ａ，１０Ｂに区画されてい
る。ピストン部分２０ａには、前記スリット３を貫通す
る力伝達部材（ピストンヨーク）２２が一体成形されて
いる。その力伝達部材２２は、チューブ２外側において
左右に拡がり、外側移動体２６の本体部材としてのピス
トンマウント２３となっている。ピストンマウント２３
の下面には、全周にわたってスクレーパ２４が取付けて
ある。ピストンマウント２３は外シールバンドカバー２
５を備えて外側移動体２６となっている。

【００１１】力伝達部材２２の前後には、外、内シール
バンド３０、３１をガイドするバンドガイド４１ａとバ
ンドガイド４１ｂとを備えている。バンドガイド４１
ａ，４１ｂと一体の、チューブ外面（ここでは上面）２
ｂ上を摺動する摺動部材（摺動板）４３が外側移動体２
６とチューブ外面２ｂとの間に設けてある。

【００１２】スリット３を内側と外側から塞ぐ内外シー
ルバンド３０，３１は、前記力伝達部材２２の上下を通
ってその両端が各エンドキャップ４に達している。内外
シールバンド３０，３１は、厚みの薄い可撓性バンドで
あり、例えばスチールバンドなどの磁性材料から成る。
内外シールバンド３０，３１は周知のように、スリット
３の幅より大きな幅を有している。シールバンド３０，
３１の長手両端は、取付ピン３９をピン孔３８に嵌め込
んでエンドキャップ４に取り付けられている。

【００１３】これらの内外シールバンド３０，３１を吸
着するための磁石８０が、スリット３両側に長手に沿っ
て配置されている。ピストン２０を通過している部分を
除いて、内シールバンド３０は、前記磁石８０の磁気吸
着力とシリンダ室１０に加わる流体圧力によりスリット
３を内側から塞ぎ、また、外シールバンド３１は前記磁
気吸着力によりスリット３を外側から塞ぐようになって
いる。

【００１４】このようなロッドレスシリンダ１では、エ
ンドキャップ４側面に設けた給排ポート２７からの流体
が、エンドキャップ４の給排孔８１及び、内部ダンパ８
２の中心に設けた給排孔８３を介して、対応するシリン
ダ室１０Ａ，１０Ｂに給排され、内外シールバンド３
０，３１がスリット３を塞ぎつつ、ピストンマウント２
３が移動する。シリンダ孔２ａの内周面には、前記のよ
うに潤滑剤８が皮膜５に形成したひび割れ７内に多量に
溜められているので、潤滑剤（グリース）切れを生じる
ことなくピストン２０との間の潤滑環境を長期にわたっ
て円滑に保ち、ピストン２０の摺動を円滑に維持する。
一方、チューブ２の上面２ｂを摺動板４３が摺動する
が、このチューブ上面２ｂでもひび割れ７に保持されて
いる潤滑剤８が摺動板４３との間の摺動環境を長期に維
持するので、外部移動体２６の移動も極めて円滑とな
る。

【００１５】このひび割れ７には、図４（ｂ）に示すよ
うに、グリースなどの液状潤滑剤に代えて、例えばフッ
素樹脂（代表的なものとして４ふっ化エチレン）などの
潤滑性を有する樹脂８Ａを含浸、コーテイングしてもよ
い。本願では、発生しているひび割れ７が大きいため、
比較的粒子の大きな樹脂剤であってもその皮膜５の内側
へ多量に、深く入りこむことができるので、コーテイン
グ後、コーテイング表面をピストン２０や摺動板４３が
摺動するときの抵抗によるコーテイングのはがれが生じ
にくい。コーテイングは、ひび割れ７を生じさせる高温
時に行うと、ひび割れ７のより奥まで樹脂が入りこみ、
はがれに対しては一層好ましいが、常温でも可能であ
る。

【００１６】スリットを持ったロッドレスシリンダとし
ては、特開平５-２０９６０３号や特開昭６３-１９０９
０９号（図５）に示すように、チューブ２のスリット３
の両側に傾斜した案内面８２を有していて、外部移動体
２６に設けた案内部分８３が前記案内面８２に摺接案内
される形態のものもあり、このようなロッドレスシリン
ダのシリンダチューブ２にも本願発明は適用される。

【００１７】次に図６に示すようなマグネット式ロッド
レスシリンダ１００のシリンダチューブ１０１に本願を
適用した場合について説明する。シリンダチューブ１０
１の内部に、インナマグネット１０２を備えた内部移動
体１０３を摺動自在に嵌装し、シリンダチューブ１０１
外部に、インナマグネット１０２に対応するアウタマグ
ネット１０４を備えたスライダ（外部移動体）１０５を
摺動自在に設け、エンドキャップ１０６に形成された給
排ポート１０７から空気あるいは油等の供給流体を給排
することによって、内部移動体１０３がシリンダチュー
ブ１０１内を往復移動すると共に、インナ，アウタマグ
ネット１０２，１０４間の磁気結合力によりスライダ１
０５がシリンダチューブ１０１外部でシリンダチューブ
１０１の外周面に沿って往復摺動移動するものである。
このシリンダチューブ１０１は、薄い筒状を成し、前述
と同様に、アルミニウム合金あるいはアルミニウムを母
材として、シリンダ孔２ａ内周面とシリンダ外周面２ｂ
とに陽極酸化皮膜、または硬質陽極酸化皮膜を形成した
後、前述のようなひび割れ処理を施し、そのひび割れに
潤滑剤を含浸、あるいは、コーテイング処理してある。
このようなマグネット式ロッドレスシリンダ１００で
は、シリンダ孔２ａの内周全周面と、シリンダチューブ
１０１の外周面２ｂ全周面が摺動面となるので、ひび割
れ部分に潤滑剤を含浸、あるいは、コーテイングする本
願の構造により、摺動環境の改善が著しく、内部移動体
１０３、外部移動体１０５の移動が極めてスムーズとな
る。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本願のひび割れは、酸化
皮膜形成によって発生しているピンホールに比べて大き
な空間を提供するので、グリースなどを潤滑剤として含
浸させて溜めておくように使用する場合には、その含浸
量が多くできる窪みとなり、より長期にわたって潤滑機
能が維持される。また、潤滑性を有する樹脂を含浸及び
コーティングする場合には、ひび割れが大きいために、
ピンホールの場合に比べて樹脂が多量に皮膜内部に入り
こみ、摺動抵抗が作用してもコーティングが剥がれ難
い。また、本願では、シリンダチューブの外側にもひび
割れを形成したので、チューブ外側に摺動部分を持つよ
うなシリンダ、例えば、マグネット式ロッドレスシリン
ダや、スリットチューブ式ロッドレスシリンダに適用す
ることで、これらのシリンダの内部移動体との間の潤滑
環境、外部移動体との間の潤滑環境が長期にわたって維
持され、内、外移動体を円滑に移動させることができ、
シリンダ寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明を実施したロッドレスシリンダの縦断
面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】図１のシリンダチューブの斜視図である。

【図４】ひび割れを示す拡大図である。

【図５】他の実施例である。

【図６】さらに他の実施例である。

【符号の説明】

１ スリット式ロッドレスシリンダ ２ シリンダチューブ ２ａ シリンダ孔 ２ｂ チューブ外側面 ３ スリット ５ 酸化皮膜 ６ 母材 ７ ひび割れ ８ 潤滑剤 ２０ ピストン（内部移動体） ２２ 力伝達部材 ２６ 外部移動体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム、または、アルミニウム合
   金を母材としてその摺動面となる面に陽極酸化皮膜、あ
   るいは、硬質陽極酸化皮膜を形成したシリンダチューブ
   において、前記皮膜形成後、皮膜形成時の温度より高温
   として、皮膜に積極的にひび割れを形成して成るシリン
   ダチューブ。
2. 【請求項２】 シリンダチューブは、内側のシリンダ孔
   内周面とチューブ外側面とにひび割れが形成されている
   請求項１記載のシリンダチューブ。
3. 【請求項３】 シリンダチューブ内側のシリンダ孔に内
   部移動体を摺動自在に嵌装し、シリンダチューブ外側の
   摺動面に外部移動体を摺動するように設け、前記内部移
   動体と外部移動体とをシリンダチューブのスリットを通
   る力伝達部材によって結合して成るロッドレスシリンダ
   において、シリンダチューブを、請求項2記載のシリン
   ダチューブとしたことを特徴とするロッドレスシリン
   ダ。
4. 【請求項４】 シリンダチューブ内側のシリンダ孔に内
   部移動体を摺動自在に嵌装し、シリンダチューブ外周面
   に外部移動体を摺動可能に嵌装し、前記内部移動体と外
   部移動体とを磁気結合力によって結合して成るロッドレ
   スシリンダにおいて、シリンダチューブを、請求項2記
   載のシリンダチューブとしたことを特徴とするロッドレ
   スシリンダ。
5. 【請求項５】 ひび割れには、潤滑剤が含浸される請求
   項３または４記載のロッドレスシリンダ。