本發(fā)明涉及一種液壓缸(流體壓力缸)，該液壓缸中活塞在工作流體的作用下沿軸向移位。
背景技術(shù)：
：通常，流體壓力缸被廣泛地使用作工件等的輸送工具。這種類型的流體壓力缸包括其中形成有缸孔的缸主體；設(shè)置在缸孔中的活塞，其在工作流體的作用下沿軸向移位；連接到活塞的活塞桿；以及桿蓋，桿蓋設(shè)置在構(gòu)成缸孔的內(nèi)壁表面上并且具有插入活塞桿的桿插入孔(參見，例如，日本特開專利公開No.2009-068557)。在桿插入孔中設(shè)置有沿著軸向可滑動(dòng)地支撐活塞桿的圓筒形襯套。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：對(duì)于上述傳統(tǒng)的流體壓力缸，通常使用由鐵制成的活塞桿，由鋁制成的桿蓋和由銅制成的襯套。然而，在這種情況下，流體壓力缸的部件數(shù)量和重量增加，此外，例如，在諸如禁止或限制使用銅基材料的二次電池的生產(chǎn)線中(即，銅基材料不可用的環(huán)境)，這種不便使得不能使用這種傳統(tǒng)的流體壓力缸。為了解決這種不便，例如，通過采用鋁活塞桿同時(shí)省略襯套，可以考慮在構(gòu)成桿插入孔的內(nèi)壁表面上形成與活塞桿滑動(dòng)接觸的耐酸鋁(Alumite)薄膜。然而，在這種情況下，存在在活塞桿和耐酸鋁薄膜之間可能發(fā)生粘附磨損的擔(dān)憂，從而使得流體壓力缸的使用壽命變短。鑒于上述問題而提出本發(fā)明，其目的在于提供一種流體壓力缸，該流體壓力缸使得能夠減少其重量的同時(shí)減少其中部件的數(shù)量，并且延長(zhǎng)其使用壽命，此外，流體壓力缸能夠用于銅基材料不可用環(huán)境。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的流體壓力缸的特征在于：缸主體，缸主體中形成有缸孔；活塞，活塞布置在缸孔中，并且在工作流體的作用下沿軸向移位；連接到活塞的活塞桿；以及桿蓋，桿插入孔形成在桿蓋中，活塞桿通過桿插入孔插入。在流體壓力缸中，活塞桿和桿蓋由鋁或鋁合金構(gòu)成，并且耐酸鋁薄膜或類金剛石碳薄膜形成在桿蓋的內(nèi)壁表面的至少一部分上，桿蓋的內(nèi)壁表面構(gòu)成桿插入孔。此外，在桿蓋的內(nèi)壁表面上形成耐酸鋁薄膜的情況下，在活塞桿上形成與耐酸鋁薄膜滑動(dòng)接觸的類金剛石碳薄膜，而在桿蓋的內(nèi)壁表面上形成類金剛石碳薄膜的情況下，在活塞桿上形成與類金剛石碳薄膜滑動(dòng)接觸的耐酸鋁薄膜。根據(jù)這樣的構(gòu)造，形成在活塞桿的外壁表面上的類金剛石碳薄膜(或耐酸鋁薄膜)滑動(dòng)抵靠形成在桿蓋的內(nèi)壁表面上的耐酸鋁薄膜(或類金剛石碳薄膜)，因此，可以抑制粘附磨損。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)流體壓力缸的長(zhǎng)使用壽命。此外，除了由鋁或鋁合金構(gòu)成桿蓋和活塞桿之外，由于在桿插入孔中不需要設(shè)置銅襯套，因此能夠減少部件的數(shù)量，能夠減輕重量，并且即使在銅基材料不可用環(huán)境中也能夠使用該流體壓力缸。在上述流體壓力缸中，能夠在桿蓋的內(nèi)壁表面上形成耐酸鋁薄膜，并且能夠在活塞桿的外壁表面上形成與耐酸鋁薄膜滑動(dòng)接觸的類金剛石碳薄膜。在這種情況下，因?yàn)轭惤饎偸急∧ば纬稍诒葪U蓋的內(nèi)壁表面更容易涂覆的活塞桿的外壁表面上，所以能夠降低流體壓力缸的制造成本。在上述流體壓力缸中，容納潤(rùn)滑劑的容納凹槽能夠形成在桿蓋的內(nèi)壁表面上。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于能夠在耐酸鋁薄膜和類金剛石碳薄膜之間供給潤(rùn)滑劑，因此能夠進(jìn)一步提高流體壓力缸的使用壽命。此外，由于容納凹槽能夠形成在傳統(tǒng)襯套先前定位的位置處，因此即使在流體壓力缸中形成容納凹槽，也能夠抑制流體壓力缸的尺寸的增加。根據(jù)本發(fā)明的流體壓力缸，能夠減少部件的數(shù)量，同時(shí)減少其重量并延長(zhǎng)其使用壽命，此外，流體壓力缸能夠用于銅基材料不可用環(huán)境。從下面結(jié)合附圖的描述中將容易理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的流體壓力缸的豎直截面視圖；圖2是示出根據(jù)第一示例的流體壓力缸的構(gòu)造的部分放大豎直截面視圖；圖3是示出根據(jù)第二示例(根據(jù)第一比較例的流體壓力缸)的流體壓力缸的構(gòu)造的部分放大豎直截面視圖；圖4是示出根據(jù)第三示例的流體壓力缸的構(gòu)造的部分放大豎直截面視圖；圖5是示出根據(jù)第二比較例的流體壓力缸的構(gòu)造的部分放大豎直截面視圖；圖6是表示相對(duì)于活塞被驅(qū)動(dòng)次數(shù)描繪的最小操作壓力的圖表；和圖7是表示活塞被驅(qū)動(dòng)一千萬次后的耐酸鋁薄膜的最大磨損深度的圖表。具體實(shí)施方式將參照附圖進(jìn)行說明關(guān)于根據(jù)本發(fā)明流體壓力的優(yōu)選實(shí)施例的描述。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流體壓力缸(滑動(dòng)裝置)10配備有缸主體14，在缸主體14中形成有缸孔12；活塞16，其布置在缸孔12中并且沿軸向方向移位；連接到活塞16的活塞桿18；以及布置在缸主體14中的桿蓋22，并且桿蓋22中形成桿插入孔20，活塞桿18經(jīng)由桿插入孔20插入。缸主體14能夠由任意材料構(gòu)成，并且例如由鋁或鋁合金一體地形成為有底圓筒形狀。然而，缸主體14也能夠構(gòu)造成使得兩端打開的管構(gòu)件的一側(cè)的開口由端蓋封閉。經(jīng)由流動(dòng)路徑和流動(dòng)路徑切換裝置(未示出)連接到流體供應(yīng)源的第一端口24和第二端口26在缸主體14的外表面上開口。第一端口24通過第一連通通道30與形成在活塞16和缸主體14的底表面之間的第一缸室28連通。第二端口26通過第二連通通道34與形成在活塞16和桿蓋22之間的第二缸室32連通。雖然能夠由任意材料構(gòu)成，活塞16例如由鋁或鋁合金構(gòu)成圓筒形狀?；钊芊饧?8通過環(huán)形凹槽36安裝在活塞16的外周表面上。用于檢測(cè)活塞16在軸向方向上相對(duì)于缸主體14的位置的磁體能夠安裝在活塞16的外周表面上。在這種情況下，在缸主體14的外表面上形成有用于安裝磁檢測(cè)傳感器的傳感器安裝凹槽，磁檢測(cè)傳感器用于檢測(cè)磁體的磁性?；钊麠U18由鋁或鋁合金形成為圓筒形狀，活塞桿18的一端部與活塞16連接。因此，活塞桿18與活塞16連接而一起移動(dòng)?；钊麠U18的另一端表面通過穿過桿插入孔20插入而暴露于缸主體14的外部，用于附接工件等的安裝孔40形成在活塞桿18的該另一端表面上。類金剛石碳薄膜(以下稱為DLC薄膜42)形成在活塞桿18的外圓周表面(外壁表面)上。DLC薄膜42是由碳?xì)浠衔锘蛱嫉耐禺愋误w構(gòu)成的無定形硬薄膜，其潤(rùn)滑性、抗粘附性、抗咬合性等優(yōu)異。DLC薄膜42能夠由CVD(ChemicalVaporDeposition，化學(xué)氣相沉積)法，PVD(PhysicalVaporDeposition，物理氣相沉積)法等環(huán)境友好地形成，而不排出廢液。此外，為了提高DLC薄膜42與基底材料(活塞桿18)的粘附性，能夠在基底材料和DLC薄膜42之間形成中間層，這樣的中間層例如能夠是由DLC和基底材料組成的復(fù)合層。在這種情況下，隨著越接近基底材料，中間層中的金屬的組成比變得越大，DLC的組成比降低，另一方面，隨著越遠(yuǎn)離基底材料，金屬的組成比變得越小，DLC的組成比增加。通過使用這樣的中間層，能夠適當(dāng)?shù)匾种艱LC薄膜42從基底上剝離。隨著DLC薄膜42從基底材料朝向外表面?zhèn)纫苿?dòng)，DLC薄膜42的硬度增加。更具體地，基底材料附近的DLC薄膜42的維氏硬度被設(shè)定為小于或等于900Hv，而最外側(cè)表面上的DLC薄膜42的維氏硬度被設(shè)定為大于或等于1300Hv。根據(jù)該特征，能夠更適當(dāng)?shù)匾种艱LC薄膜42從基底剝離。此外，DLC薄膜42的表面粗糙度設(shè)定為小于或等于1.6Rz。根據(jù)該特征，能夠適當(dāng)?shù)匾种坪笪拿枋龅臈U密封件52的粘附和磨損。DLC薄膜42被著色為不同于鋁或鋁合金的顏色(金屬顏色)的不同顏色(例如，黑色)。在這種情況下，容易視覺地識(shí)別DLC薄膜42是否已剝離從而暴露下層的鋁或鋁合金。因此，能夠在由于流體壓力缸10的使用壽命而致使發(fā)生設(shè)備停止之前采取適當(dāng)?shù)拇胧LC薄膜42的薄膜厚度優(yōu)選為大于或等于0.1μm并且小于或等于5.0μm，更優(yōu)選為大于或等于0.3μm并且小于或等于4.0μm，甚至更優(yōu)選為大于或等于1.0μm和小于或等于4.0μm。這是因?yàn)?，如果DLC薄膜42的薄膜厚度小于0.1μm，則存在DLC薄膜42由于粘附和磨損而快速剝離的擔(dān)憂，而如果DLC薄膜42的薄膜厚度為大于5.0μm，則薄膜的形成不容易進(jìn)行，這會(huì)導(dǎo)致增加成本。桿蓋22由鋁或鋁合金形成為圓環(huán)狀，并且在桿蓋22被布置在構(gòu)成缸孔12的壁表面上的狀態(tài)下支撐活塞桿18。此外，通過環(huán)形保持環(huán)46防止桿蓋22從缸孔12滑出，環(huán)形保持環(huán)46經(jīng)由環(huán)形凹槽44附接到構(gòu)成缸孔12的壁表面。墊片50經(jīng)由環(huán)形凹槽48安裝在桿蓋22的外周表面上。在桿蓋22的內(nèi)周表面(內(nèi)壁表面)上形成有環(huán)形凹槽54和潤(rùn)滑脂容納凹槽(潤(rùn)滑脂貯存部)56，環(huán)形凹槽54中安裝有由諸如聚氨酯橡膠的樹脂材料制成的桿密封件52，并且潤(rùn)滑脂容納凹槽(潤(rùn)滑脂貯存部)56中容納潤(rùn)滑脂(潤(rùn)滑劑)。在本實(shí)施方式中，潤(rùn)滑脂容納凹部56相對(duì)于環(huán)形凹槽54被定位在更靠近保持環(huán)46側(cè)(在活塞16的相對(duì)側(cè))。耐酸鋁薄膜58形成在桿蓋22的內(nèi)周表面的至少一部分上，其與DLC薄膜42滑動(dòng)接觸。耐酸鋁薄膜58優(yōu)選的是JIS8603中所述的硬耐酸鋁薄膜。在這種情況下，能夠進(jìn)一步提高耐酸鋁薄膜58的抗粘附性。然而，如果耐酸鋁薄膜58不是上述硬耐酸鋁薄膜，也沒有問題。潤(rùn)滑脂容納凹槽56沿軸向的尺寸被設(shè)定為大于或等于1/5且小于或等于4/5的滑動(dòng)表面長(zhǎng)度尺寸(與DLC薄膜42滑動(dòng)接觸的耐酸鋁薄膜58的軸向長(zhǎng)度尺寸)。因此，能夠適當(dāng)?shù)匾种朴苫钊麠U18作用于耐酸鋁薄膜58的壓力，同時(shí)在DLC薄膜42與耐酸鋁薄膜58之間有效地供給潤(rùn)滑脂。根據(jù)本實(shí)施例的流體壓力缸10基本上以上述方式構(gòu)造。接著，對(duì)流體壓力缸10的操作和有益效果進(jìn)行說明。如圖1所示，活塞16位于缸主體14的底表面?zhèn)鹊臓顟B(tài)將被描述為初始位置。在初始位置中，當(dāng)通過流體通道切換裝置將第二端口26打開到大氣的狀態(tài)下，從流體供應(yīng)源向第一端口24供應(yīng)工作流體(壓力流體)時(shí)，由于工作流體流入第一缸室28的作用而使活塞16移位到桿蓋22側(cè)，同時(shí)，存在于第二缸室32中的流體通過第二端口26排出至大氣。此外，由活塞16與桿蓋22的接觸，使得活塞16朝向桿蓋22側(cè)的移位被停止。在通過流體通道切換裝置將第一端口24打開到大氣的狀態(tài)下，從流體供應(yīng)源向第二端口26供應(yīng)工作流體時(shí)，由于工作流體流入第二缸室32的動(dòng)作而使活塞16移位到缸主體14的底表面?zhèn)?，同時(shí)，存在于第一缸室28中的流體通過第一端口24排出至大氣。此外，由活塞16與缸主體14底表面的接觸，使得活塞16向缸主體14的底面?zhèn)鹊囊莆槐煌Ｖ?。根?jù)本實(shí)施方式，當(dāng)活塞16(活塞桿18)沿軸向以這種方式移位時(shí)，DLC薄膜42和耐酸鋁薄膜58以下述狀態(tài)經(jīng)歷滑動(dòng)移動(dòng)，即在容納在潤(rùn)滑脂容納凹槽56被供給至活塞桿18的外周表面上形成的DLC薄膜42和桿蓋22的內(nèi)周表面上形成的耐酸鋁薄膜58之間的狀態(tài)。DLC薄膜42具有化學(xué)穩(wěn)定性和自潤(rùn)滑性，以防止其與鋁和耐酸鋁的粘附。因此，活塞桿18在抑制滑動(dòng)磨損和粘附磨損的狀態(tài)下移位。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)流體壓力缸10的長(zhǎng)使用壽命。此外，除了由鋁或鋁合金構(gòu)成活塞桿18和桿蓋22之外，由于不需要在桿插入孔20中設(shè)置銅襯套，因此能夠減少部件數(shù)量，能夠減少重量，并且即使在銅基底料不可用環(huán)境中也能夠使用流體壓力缸10。此外，由于DLC薄膜42形成在比構(gòu)成桿插入孔20的內(nèi)圓周表面更容易涂覆的活塞桿18的外圓周表面上，因此能夠降低流體壓力缸10的制造成本。此外，由于容納潤(rùn)滑脂的潤(rùn)滑脂容納凹槽56形成在桿蓋22的內(nèi)周表面上，因此能夠在DLC薄膜42和耐酸鋁薄膜58之間供給潤(rùn)滑脂，從而能夠抑制桿蓋22的滑動(dòng)磨損。因此，能夠延長(zhǎng)流體壓力缸10的使用壽命。本實(shí)施例不限于上述配置。例如，能夠省略潤(rùn)滑脂容納凹槽56(參見圖3)，或者潤(rùn)滑脂容納凹槽56能夠相比于桿密封件52而更進(jìn)一步形成在活塞16的側(cè)面上(參見圖4)。此外，在本實(shí)施方式中，耐酸鋁薄膜58能夠形成在活塞桿18的外周表面上，并且與耐酸鋁薄膜58滑動(dòng)接觸的DLC薄膜42能夠形成在桿蓋32的內(nèi)周表面。在這種情況下，也能夠獲得與上述類似的優(yōu)點(diǎn)和效果?！臼纠客ㄟ^呈現(xiàn)本發(fā)明的以下示例將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。如以下示例所示的材料、構(gòu)造、薄膜厚度等，在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的情況下能夠適當(dāng)?shù)匦薷摹Ｒ虼?，本發(fā)明的技術(shù)范圍不應(yīng)被以下具體實(shí)施例限制性地解釋。第一至第三示例，以及第一和第二比較例在下面的表1中示出。表1(示例1)如圖2所示，制造根據(jù)示例1的流體壓力缸10a。以與上述流體壓力缸10相同的方式構(gòu)成流體壓力缸10a。更具體地，活塞桿18由鋁合金(A2017：JIS標(biāo)準(zhǔn))制成，并且在活塞桿18的外周表面上形成薄膜厚度為1μm至2μm的DLC薄膜42。此外，桿蓋22由鋁合金(A6061-T6：JIS標(biāo)準(zhǔn))制成。在桿蓋22的內(nèi)周表面上形成具有15μm的薄膜厚度的耐酸鋁薄膜(硬耐酸鋁薄膜)。根據(jù)示例1的桿蓋22的軸向方向上的長(zhǎng)度尺寸由La表示，活塞桿18的直徑設(shè)定為16mm，并且活塞16的沖程設(shè)定為50mm。(示例2)如圖3所示，制造根據(jù)示例2的流體壓力缸10b。更具體地，除了省略潤(rùn)滑脂容納凹槽56之外，以與示例1相同的方式制造根據(jù)示例2的流體壓力缸10b。(示例3)如圖4所示，制造根據(jù)實(shí)施例3的流體壓力缸10c。在根據(jù)示例3的流體壓力缸10c中，活塞桿18和桿蓋22的組成材料、DLC薄膜42和耐酸鋁薄膜58的薄膜厚度，活塞桿18的直徑以及活塞16的沖程與根據(jù)示例1中的這些參數(shù)相同。此外，根據(jù)示例3的桿蓋22的軸向方向的長(zhǎng)度尺寸由Lb表示，Lb比長(zhǎng)度尺寸La長(zhǎng)。此外，潤(rùn)滑脂容納凹槽56相比于桿密封件52更進(jìn)一步形成在活塞16側(cè)。(比較例1)活塞桿18由碳鋼(S45C：JIS標(biāo)準(zhǔn))制成，除了在活塞桿18的外周表面上形成具有薄膜厚度為8μm的硬自然鉻薄膜102之外，根據(jù)比較例1的流體壓力缸100a由與示例2相同的方式制造(參照?qǐng)D3)。(比較例2)如圖5所示，制造比較例2的流體壓力缸100b。在根據(jù)比較例2的流體壓力缸100b中，形成用于在其中安裝鉛青銅襯套104的襯套安裝凹槽106，以代替根據(jù)示例3的潤(rùn)滑脂容納凹槽56。此外，活塞桿18和硬自然鉻薄膜102由與比較例1相同的方式形成，除此之外，以與示例3相同的方式制造流體壓力缸100b?！驹u(píng)估】(重量測(cè)量)測(cè)量根據(jù)示例1、示例3、比較例1和比較例2的流體壓力缸10a，10c，100a，100b的重量。(使用壽命)在示例1、示例2和比較例1的流體壓力缸10a，10b，100a中，測(cè)量相對(duì)于活塞驅(qū)動(dòng)次數(shù)的最小操作壓力。此外，使用由東京精密株式會(huì)社(TokyoSeimitsuCo.，Ltd)制造的圓度測(cè)量機(jī)ACCRETECHRONDCOM60A測(cè)量示例1，示例2和比較例1中的活塞16被驅(qū)動(dòng)一千萬次之后的耐酸鋁薄膜58的最大磨損深度。測(cè)量條件如下：圓度評(píng)估：最大內(nèi)接圓中心法(MIC)過濾器類型：2RC測(cè)量方式：半自動(dòng)測(cè)量測(cè)量速度：5mm/s姿勢(shì)：豎直【結(jié)果】重量測(cè)量結(jié)果示于下表2中，并且使用壽命測(cè)量結(jié)果如圖6和圖7所示。表2示例1示例2示例3比較例1比較例2流體壓力缸的重量230g-260g320g350g如表2所示，根據(jù)比較例1的流體壓力缸100a的重量為320g，而根據(jù)示例1的流體壓力缸10a的重量為230g。更具體地，與流體壓力缸100a的重量相比，通過由鋁合金構(gòu)造活塞桿18，使流體壓力缸10a的重量能夠減少約28％。此外，根據(jù)比較例2的流體壓力缸100b的重量為350g，而根據(jù)示例3的流體壓力缸10c的重量為260g。更具體地，與流體壓力缸100b的重量相比，通過由鋁合金構(gòu)造活塞桿18并且消除鉛青銅襯套104，流體壓力缸10c的重量能夠減少約25％。此外，在根據(jù)示例3的流體壓力缸10c中，由于根據(jù)比較例2在流體壓力缸100b中定位襯套104的位置處形成潤(rùn)滑脂容納凹槽56，因此即使在流體壓力缸10c中形成潤(rùn)滑脂容納凹槽56，其尺寸也不會(huì)增加。此外，從圖6能夠理解，根據(jù)比較例1的流體壓力缸100a，當(dāng)活塞被驅(qū)動(dòng)的次數(shù)超過六百萬次時(shí)，最小操作壓力迅速上升，而根據(jù)示例1和2的流體壓力缸10a，10b，即使活塞被驅(qū)動(dòng)的次數(shù)超過一千萬次，最小操作壓力也被抑制并保持相對(duì)較低。此外，在活塞16被驅(qū)動(dòng)了一千萬次之后，流體壓力缸10a的最小操作壓力變得低于流體壓力缸10b的最小操作壓力。此外，在示例1、示例2和比較例1的流體壓力缸10a，10b，100a中，氣流速率小于或等于1cc/min以上述方式，通過在活塞桿18的外周表面上形成DLC薄膜42，以及在桿蓋22的內(nèi)周表面上形成耐酸鋁薄膜58，最大操作壓力能夠被抑制并保持相對(duì)較低，并且即使達(dá)到活塞被驅(qū)動(dòng)一千萬次的次數(shù)，也能夠延長(zhǎng)使用壽命。此外，在潤(rùn)滑脂容納凹槽56設(shè)置在桿蓋22的內(nèi)周表面上的情況下，與不設(shè)置潤(rùn)滑脂容納凹槽56的情況相比，能夠降低活塞16被驅(qū)動(dòng)千萬次之后的最小操作壓力，且使用壽命能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)。此外，如圖7所示，根據(jù)第一實(shí)施例的流體壓力缸10a的最大磨損深度能夠被抑制為根據(jù)比較例1的流體壓力缸100a的耐酸鋁薄膜58的最大磨損深度的大約1/4，從而能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)流體壓力缸10a的使用壽命。根據(jù)本發(fā)明的流體壓力缸不限于上述實(shí)施例，并且當(dāng)然在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)要點(diǎn)的情況下能夠采用各種修改或附加的構(gòu)造。當(dāng)前第1頁1 2 3