JPH0634047A - シリンダー装置 - Google Patents

シリンダー装置

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Publication number
JPH0634047A
JPH0634047A JP18831092A JP18831092A JPH0634047A JP H0634047 A JPH0634047 A JP H0634047A JP 18831092 A JP18831092 A JP 18831092A JP 18831092 A JP18831092 A JP 18831092A JP H0634047 A JPH0634047 A JP H0634047A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
cylinder tube
resin
lubricating powder
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP18831092A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuko Kimura
香都子 木村
Tsutomu Okada
勉 岡田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication of JPH0634047A publication Critical patent/JPH0634047A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 シリンダーチューブ1が、潤滑性粉末含有樹
脂からなる最内層4と、繊維強化樹脂 (FRP) からな
る外層3とを含む多層樹脂層から構成されるシリンダー
装置。最内層4と外層3の間に短繊維または不織布状の
繊維に潤滑性粉末含有樹脂を含浸させた薄いFRP層5
を設けることが好ましい。 【効果】 シリンダーチューブが軽量化される上、内面
の摺動性と耐摩耗性に優れ、使用中の内表面への繊維の
露出が抑制されるため、シリンダー装置の密閉性の劣化
が起こらず、長期間安定に使用可能。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工業用ロボットや搬送
機等に油圧または空圧シリンダーとして用いられるシリ
ンダー装置に関し、特に摺動性および耐摩耗性に優れ、
軽量化されたシリンダー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、様々な産業分野において省エネル
ギーの観点から軽量化が試みられている。その軽量化手
段の一つとして、金属に代えて繊維強化プラスチック
(以下、FRPと略記する) を用いることが知られてい
る。シリンダーチューブとこのチューブ内で摺動するピ
ストンとを備えたシリンダー装置についても、シリンダ
ーチューブをFRPから構成することが特開昭62−2887
03号公報に提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
シリンダーチューブをFRP化したシリンダー装置は、
シリンダーチューブ内表面に近接して繊維が存在するた
め、ピストンの摺動により樹脂が少しでも摩耗すると繊
維が露出して毛羽立ち、平滑性が損なわれて摺動性・密
閉性 (ピストンとの密着性) が劣化するため、長期的な
使用には適さないという問題があった。
【0004】本発明の目的は、軽量でありながら、耐摩
耗性および摺動性に優れ、長期間安定して使用可能なシ
リンダー装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究し
た結果、FRP製シリンダーチューブの内面に潤滑性粉
末を含有する樹脂層を最内層として形成することにより
上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させ
た。
【0006】本発明の要旨は、シリンダーチューブとこ
のチューブ内で摺動するピストンとを備えたシリンダー
装置であって、該シリンダーチューブが、潤滑性粉末含
有樹脂層からなる最内層とFRP層からなる外層とを少
なくとも有する多層樹脂製シリンダーチューブであるこ
とを特徴とするシリンダー装置にある。
【0007】
【作用】本発明のシリンダー装置は、その中空円筒状の
シリンダーチューブが2以上の樹脂層から構成される点
に特徴がある。この樹脂層の最内層は潤滑性粉末を含有
する樹脂層であり、その外側に、シリンダーチューブに
必要な強度を確保するためにFRP層からなる外層が設
けられる。FRP層は1層または2層以上設けることが
できる。また、最外層或いは中間層として繊維を含有し
ない樹脂層を設けることもできる。
【0008】シリンダーチューブの最内層が潤滑性粉末
含有樹脂層であることから、内面の摺動性に優れ、また
強化用繊維を含有させなくても潤滑性粉末により必要な
耐摩耗性を確保することができる。最内層に繊維が含ま
れていないため、ピストンロッドの摺動による繊維の毛
羽立ちが起こらず、密閉性や摺動性が劣化することがな
い。従って、本発明のシリンダー装置は、長期間にわた
って安定して使用することができる。
【0009】最内層に存在させる潤滑性粉末としては、
黒鉛、マイカ、テトラフルオロエチレン、二硫化モリブ
デン等、固形潤滑剤として従来より使用されてきた潤滑
性に優れた粉末材料を1種もしくは2種以上使用でき
る。この潤滑性粉末の粒径は、最内層の厚みや樹脂の種
類等によっても異なるが、粉末の樹脂中への良好な分散
を図るには 0.2〜25μm程度が好ましい。この最内層は
強化用繊維を全く含有しないことが望ましいが、摺動性
や耐摩耗性に悪影響を及ぼさない程度のごく少量の繊維
の混入或いは周囲の層からの繊維の侵入を妨げるもので
はない。
【0010】最内層における潤滑性粉末の含有量は5〜
40体積%であることが好ましい。5体積%未満では、耐
摩耗性を十分に確保することが困難である。40体積%を
越えると、樹脂量が相対的に少なくなるため、表面性状
が劣化する。
【0011】潤滑性粉末含有樹脂層からなる最内層の外
側に配置される1もしくは2以上のFRP層は、公知の
任意のFRP構造のものでよい。FRP層に含有させる
強化用繊維は、短繊維もしくは不織布、或いは長繊維の
いずれでもよいが、少なくとも1層にはフィラメントワ
インディング (以下、FWと略記する) 法によりシリン
ダーチューブを周回させた長繊維を配置することが、強
度確保の面から好ましい。強化用繊維の種類は限定され
ず、炭素繊維やアルミナ繊維などのセラミック繊維、或
いは金属繊維であってもよいが、通常はガラス繊維であ
る。FRP層の厚みは強度確保に必要な厚さであればよ
く、シリンダーチューブの径の寸法に応じて異なる。
【0012】最内層およびFRP層のマトリックス樹脂
は任意の熱硬化性樹脂でよく、性能や価格を考慮して選
択すればよい。最内層と各FRP層でマトリックス樹脂
は同一または同種であっても、別の種類であってもよい
が、製造工程上は同一樹脂を使用するのが簡便である。
適当な熱硬化性樹脂には、ビニルエステル樹脂、エポキ
シ樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂な
どがある。
【0013】マトリックス樹脂には硬化剤や促進剤を添
加することができる。さらに必要に応じてマトリックス
樹脂に、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加
剤を添加してもよい。特に、最外層を構成する樹脂層に
は、耐候性が良好となるように顔料その他の添加剤を含
有させることが好ましい。
【0014】本発明の好適態様においては、図1に示す
ように、シリンダーチューブ1は内層2および外層3か
らなり、内層2は潤滑性粉末を含有し、強化用繊維を含
有しない樹脂層からなる最内層4と、その外側のガラス
短繊維を含む薄い中間FRP層5とから構成され、全体
として3層構造をとる。
【0015】最内層4の周囲の中間FRP層5は、ガラ
ス繊維不織布状のサーフェイスマットに樹脂を含浸さ
せ、熱硬化させることにより形成できる。内層2の全体
が良好な耐摩耗性を示すように、中間FRP層5の繊維
の含浸に用いる樹脂にも潤滑性粉末を含有させることが
好ましく、その場合の潤滑性粉末の配合量は、前述した
最内層と同様に、樹脂と粉末との合計量に基づいて5〜
40体積%の範囲内が好ましい。また、このように中間F
RP層の樹脂中に潤滑性粉末を含有させる場合、繊維内
への粉末の分散性を考慮して、潤滑性粉末は強化繊維の
単繊維径より粒径が小さくなるように、粒径15μm以下
のものを使用することが望ましい。内層2の全体を繊維
を用いずに最内層4の材料のみから構成することもでき
るが、繊維を用いないと、樹脂のたれ等が原因で、必要
な厚みの内層を精度よく効率的に成形することが困難と
なることが多い。
【0016】外層3はガラス長繊維 (例、ガラスロービ
ング) を使用してFW法により形成することが好まし
い。内層2の全体の厚みは 0.1〜0.5 mm程度がよい。最
内層4は使用中に繊維の露出を避けるのに十分な厚みが
あればよく、通常は50μm以上あればよい。最内層の厚
みは、潤滑性粉末含有樹脂がたれを生ずることなく塗布
可能な厚みの範囲内に制限することが、内面精度の確保
の面から好ましい。外層3の厚みはシリンダーチューブ
の管径にもよるが、通常は3〜8mmの範囲内である。
【0017】上述した多層樹脂層からなるシリンダーチ
ューブは、マンドレル上にまず潤滑性粉末を含有する熱
硬化性樹脂液を塗布して潤滑性粉末含有樹脂層を形成
し、次いでその周囲にFRP層を常法により形成するこ
とにより製造することができる。内径精度、真円度、お
よび内表面精度が良好なシリンダーチューブを製造する
には、表面精度の良好なマンドレルの表面にクロムメッ
キを施し、さらにテフロン加工を施したものをマンドレ
ルとして使用することが好ましい。
【0018】1例として、上述した3層構造のシリンダ
ーチューブの製造の例について次に説明する。マンドレ
ルにまず、潤滑性粉末を分散させた熱硬化性樹脂液をロ
ーラーブラシあるいはプラスチックローラーなどの適当
な手段で塗布して、最内層の潤滑性粉末含有樹脂層を形
成する。この樹脂層が未硬化のまま、或いは放置もしく
は加熱により半硬化した後、ガラス繊維サーフェイスマ
ットを樹脂層上に巻付け、このガラス繊維に潤滑性粉末
を分散させた熱硬化性樹脂を含浸させて、内層を形成す
る。サーフェイスマットの巻付けは、最内層樹脂が半硬
化してから行う方が、ガラス繊維のシリンダーチューブ
内面への露出が完全に防止され、作業も容易となること
から好ましい。サーフェイスマットの代わりに樹脂を含
浸させたガラス長繊維を巻回させると、内面精度が低下
し、密閉性が劣化する。次いで、サーフェイスマットに
含浸させた樹脂が半硬化の状態で、その外側にFW法に
より熱硬化樹脂を含浸させたガラスロービングを数回巻
回させ、外層のFRP層を形成する。最後に、全体を加
熱してマトリックス樹脂を完全に硬化させると、シリン
ダーチューブが製造される。
【0019】シリンダー装置としてシリンダーチューブ
と一対を成すピストンおよびピストンロッドの材質は特
に限定されないが、軽量化という目的をさらに満足する
ためには、ピストンロッド部もFRP製とすることが好
ましい。
【0020】
【実施例】
[実施例1]図1に示す3層構造のシリンダーチューブを
製造した。使用したマトリックス樹脂は、ビニルエステ
ル樹脂 (昭和高分子製、リポキシR802)に硬化剤 (昭和
高分子製、パークミルH) 1重量%と促進剤 (東栄化工
製、ナフテン酸マンガン)0.5 重量%とを配合したもの
であった。潤滑性粉末としてテトラフルオロエチレン粉
末 (ダイキン製、ルブロンL-2 ;平均粒径 0.3μm) を
使用し、これをマトリックス樹脂に対して10体積%添加
し、攪拌して分散させた潤滑性粉末含有樹脂を、内層
(最内層と中間の薄いFRP層) の形成に用いた。
【0021】クロムメッキを施した外径40 mm の鋼製マ
ンドレルの上に、潤滑性粉末含有樹脂をローラーにより
厚み約 0.1mmに塗付し、硬化炉中で80℃×0.25時間加熱
して樹脂を半硬化させた後、70 mm 幅のガラス繊維不織
布状サーフェイスマットを重ならないように一層巻回
し、このガラス繊維に潤滑性粉末含有樹脂を塗付して含
浸させ、80℃×0.5 時間の加熱により樹脂を半硬化させ
て、厚さ0.5 mmの内層を形成した。
【0022】外層は、上記マトリックス樹脂に顔料 (粉
末状青色顔料) を0.1 重量%配合し、この樹脂を含浸さ
せたガラスのロービング繊維 (旭ファイバーグラス製、
ガラスロービングER740)を用いてFW法により成形し
た。ロービング幅21 mm 、重なりしろ1mmとし、フープ
巻き層2層で±55℃のヘリカル巻き層3層をはさみこん
で積層した後、100 ℃で2時間加熱して、全体の樹脂を
硬化させた。硬化後マンドレルを引き抜くと、肉厚約3
mmのシリンダーチューブが得られた。
【0023】表1に、このようにして製造したシリンダ
ーチューブの内径精度、真円度、表面粗さを示す。シリ
ンダーチューブに関する商品規格を参考に掲げたが、い
ずれの特性についても規格を満たしていた。
【0024】また、このシリンダーチューブを硬質ゴム
製のパッキンと103 回摺動させたが、特に異常は見られ
なかった。摺動後のシリンダーチューブの内径精度、真
円度、表面粗さはそれぞれ摺動前の測定値とほとんど変
わらず、すべて商品規格を満足していた。
【0025】[実施例2]マンドレルとして、クロムメッ
キの上にテフロン加工を施したものを用いた以外は、実
施例1と同様にしてシリンダーチューブを製造した。試
験結果を表1に併せて示す。実施例1のシリンダーチュ
ーブに比べて、内径精度および表面粗さがさらに向上し
た。このシリンダーチューブも103 回の摺動をさせたが
特に異常は見られなかった。
【0026】[実施例3]クロムメッキの上にテフロン加
工を施した外径63 mm の鋼製マンドレルを用い、潤滑性
粉末としてカーボン粉末 (LONZA 製、KS15;平均粒径8
μm) を用い、内層の厚みを0.85 mm とした以外は実施
例1と同様にしてシリンダーチューブを製造した。表2
に、このようにして製造したシリンダーチューブの内径
精度、真円度、面粗さを示し、シリンダーチューブに関
する商品規格を参考に掲げた。このシリンダーチューブ
も103 回の摺動をさせたが特に異常は見られなかった。
【0027】[実施例4]潤滑性粉末として二硫化モリブ
デン微粉末 (住鉱潤滑剤製、モリパウダーPS;平均粒径
0.4μm) を用いた以外は実施例3と同様にしてシリン
ダーチューブを製造した。このシリンダーチューブの内
径精度、真円度、表面粗さの測定値を表2に併せて示
す。このシリンダーチューブも103 回の摺動をさせたが
特に異常は見られなかった。
【0028】[比較例1]クロムメッキの上にテフロン加
工を施した外径40 mm の鋼製マンドレルを用い、潤滑性
粉末を含有しない樹脂のみの内層を形成した。内層およ
び外層の各成分の配合比は実施例1と同様とした。マン
ドレルの上に、ローラーで樹脂層を形成し、硬化炉中で
80℃×0.5 時間の加熱により樹脂を半硬化させ、厚さ0.
5 mmの内層を形成した。外層は実施例1と同様の方法で
FW法により形成し、最後に100 ℃で2時間硬化させる
ことにより、シリンダーチューブを得た。
【0029】表1に、このようにして製造したシリンダ
ーチューブの内径精度、真円度、表面粗さを示した。ま
た、このシリンダーチューブに硬質ゴム製のパッキンを
103回摺動させた後の内径精度、真円度、表面粗さも表
1に併せて示した。表1からわかるように、摺動後は内
径精度、真円度、表面粗さのいずれも低下し、表面粗さ
は規格から外れた値となった。
【0030】[比較例2]実施例1と同様のマンドレル、
内層・外層の成分配合比にし、潤滑性粉末を用いて内層
を形成し、シリンダーチューブを製造した。
【0031】マンドレルの上に多量の潤滑性粉末を含有
した樹脂を含浸させた70mm幅のガラス繊維不織布状サー
フェイスマットを重ならないように一層巻回し、上から
余分な樹脂を取除いた後、硬化炉で80℃、0.5 時間の加
熱により樹脂を半硬化させ、厚さ0.6 mmの内層を形成し
た。外層は実施例1同様FW法により形成し、最後に10
0 ℃、2時間で完全に硬化させ、シリンダーチューブと
した。
【0032】このように製造したシリンダーチューブの
摺動前および硬質ゴム製のパッキンで103 回摺動させた
後の内径精度、真円度、表面粗さを表2に併せて示す。
比較例1と同様に、摺動後は内径精度、真円度、表面粗
さのいずれも低下し、内径精度および表面粗さは規格か
ら外れた値となった。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明のシリンダー装置
のシリンダーチューブは摺動性と耐摩耗性に優れ、内径
精度、真円度および表面粗さが長期間の使用後も劣化し
ない。シリンダーチューブのピストンとの密着性が劣化
しないため、本発明のシリンダー装置は長期間にわたっ
て安定に作動し、しかもシリンダーチューブは軽量でF
RP法により安価かつ容易に大量製造することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシリンダー装置のシリンダーチューブ
の1例を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1:シリンダーチューブ、2:内層、3:外層 (FRP
層) 、4:最内層、5:中間FRP層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダーチューブとこのチューブ内で
    摺動するピストンとを備えたシリンダー装置であって、
    該シリンダーチューブが、潤滑性粉末含有樹脂層からな
    る最内層と繊維強化樹脂層からなる外層とを少なくとも
    有する多層樹脂製シリンダーチューブであることを特徴
    とするシリンダー装置。
JP18831092A 1992-07-15 1992-07-15 シリンダー装置 Withdrawn JPH0634047A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18831092A JPH0634047A (ja) 1992-07-15 1992-07-15 シリンダー装置

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JP18831092A JPH0634047A (ja) 1992-07-15 1992-07-15 シリンダー装置

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ID=16221370

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002013508A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Nissei Koki Kk 往復動装置
DE102004027884B4 (de) * 2004-05-28 2012-04-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Dämpfungskörper für Schraubenfedern
CN102705293A (zh) * 2012-06-14 2012-10-03 中联重科股份有限公司 致动缸的缸体及其制造方法和混凝土泵送设备
JP2016034469A (ja) * 2015-02-06 2016-03-17 株式会社玉俊工業所 吊具用取付具
JP2016132519A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 株式会社栗本鐵工所 巻取コア、及び巻取コアの製造方法

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Effective date: 19991005