(57)【要約】【課題】寸法安定性に優れ、複雑な形状の成形体でも容易に製造可能なエアシリンダであり、特に、軽量化及び制振性にも優れたエアシリンダ及びその製造方法を提供する。【解決手段】エアシリンダは、水硬性組成物を含有する材料により構成され、好適には、前記水硬性組成物を含有する材料は、更に樹脂を含有してなる。また、エアシリンダは、水硬性組成物を含有する材料を所定の形状に成形し、次いで養生硬化させることにより製造される。望ましくは、樹脂含有水硬性組成物は、成形後に樹脂を完全にまたは一部脱脂することにより、養生硬化してエアシリンダを製造する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性組成物を含有する材料により構成されることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項２】
請求項１記載のエアシリンダにおいて、前記水硬性組成物を含有する材料は、更に樹脂を含有してなることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項３】
請求項２記載のエアシリンダにおいて、水硬性組成物と樹脂との配合割合は、樹脂１００重量部に対して、水硬性組成物が２００〜９００重量部であることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項記載のエアシリンダにおいて、水硬性組成物は、水硬性粉体からなることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項５】
請求項１〜３いずれかの項記載のエアシリンダにおいて、水硬性組成物は、水硬性粉体と非水硬性粉体とからなることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項６】
請求項５記載のエアシリンダにおいて、水硬性粉体と非水硬性粉体との混合割合は、水硬性粉体と非水硬性粉体との混合粉体中、非水硬性粉体が０〜８０重量％含有されることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項７】
請求項２〜６いずれかの項記載のエアシリンダにおいて、樹脂は、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂からなることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項８】
請求項７記載のエアシリンダにおいて、熱可塑性樹脂は、熱可塑性低分子樹脂５０〜０重量％と熱可塑性高分子樹脂５０〜１００重量％により構成されることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項９】
請求項７記載のエアシリンダにおいて、熱可塑性樹脂がシラン変性樹脂であることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかの項記載のエアシリンダにおいて、水硬性組成物を含有する材料は、更に強化材を含有してなることを特徴とするエアシリンダ。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれかの項記載のエアシリンダを製造するにあたり、水硬性組成物を含有する材料を所定の形状に成形し、次いで養生硬化させることにより製造することを特徴とするエアシリンダの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載のエアシリンダの製造方法において、成形は、射出成形で行うことを特徴とするエアシリンダの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載のエアシリンダの製造方法において、水硬性組成物を成形して、未硬化性成形体を得た後、水硬性組成物中に含有される樹脂の分解温度以上の温度で脱脂することにより、成形体から樹脂を完全にまたは一部除去し、次いで水分を導入する養生により水和硬化させることを特徴とするエアシリンダの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載のエアシリンダの製造方法において、樹脂として低分子樹脂と高分子樹脂とを含有する場合には、上記脱脂は、低分子樹脂の分解温度以上の温度かつ高分子樹脂の分解温度より低い温度で行うことを特徴とするエアシリンダの製造方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４いずれかの項記載のエアシリンダの製造方法において、成形用金型と、養生硬化させた硬化成形体であるエアシリンダとの収縮率が０．３％以下であることを特徴とするエアシリンダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエアシリンダ及びその製造方法に関し、特に、産業用ロボットに好適に使用できる、寸法安定性に優れ、複雑な形状の成形体でも容易に製造可能なエアシリンダ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、工場等の製造現場では、省力化・効率化のために多くの産業用ロボットが利用されている。
これらの産業用ロボットでは、例えば、組み立て部品を部品トレーから組立作業位置まで搬送する際に、エアで着脱を行う機構が多用されている。このエアによる着脱機構は、エアシリンダと呼ばれる部品ホルダーを、部品トレーから組立作業位置まで順次移動させると同時に、エアシリンダに接続されたエアポンプや電磁弁などの動作を制御することにより、例えば、部品保持位置や部品搬送時ではエアシリンダ内の空気圧力を負圧にして、部品を保持・搬送し、部品配置位置では、エアシリンダ内の空気圧力を加圧することにより、部品を所定位置に置くことを可能としている。
【０００３】
なお、エアシリンダの先端には、ゴムなどの弾性体が取り付けられており、部品とエアシリンダとの密着性を高めると同時に、エアシリンダにより部品を傷つけないように配慮されている。
【０００４】
このようなエアシリンダは、従来、金属加工品が多く利用されてきた。
金属加工は、例えば金属の角柱を切削・研削・研磨加工を行うことで、製品形状を得る手法である。寸法精度の良い製品を得ることができる手法であるが、近年の小型化・軽量化・多機能化の高まりにより、加工の工数が膨大なものとなり、量産に向く手法ではなくなってきた。
【０００５】
金属加工以外では、ダイキャスト法で製品を成形する場合もあり得る。ただし、ダイキャスト法では加工品の形状が複雑になると、製品が割れたり、製品内部に残留応力の偏りが生じるなどの弊害が発生していた。さらに一般的に寸法精度に乏しいため、追加加工を必要とする場合が多く、このため、加工品の形状の自由度が小さい。また、加工品内部の粗密差が大きくなり易く、均一な気密性を必要とするエアシリンダには、不向きな製造法であった。
【０００６】
さらに、金属加工以外でのより複雑な形状品の成形方法としては、射出成形法がある。金属射出法の場合には、焼結時の寸法変化が大きい上、成形品も比較的小さなものに限られることから、エアシリンダの製造には適さない。
【０００７】
他方、樹脂を用いて成形品を製造する場合は、射出成形法が多用されている。樹脂の射出法は、形状の自由度に優れており、しかも、成形品の気密性も高く、利点が多い。
【０００８】
しかしながら、エアシリンダが取り付けられる産業用ロボット本体には、通常、金属部品が利用されており、作業環境の温度変化により、ロボット本体を構成する金属部品と樹脂製エアシリンダとの間の寸法変化に差を生じ、しかも、樹脂の熱膨張は、金属より大きいため、エアシリンダに金属を利用した場合と比較して、エアシリンダの先端部（部品を着脱する側）の位置精度が顕著に悪くなるという欠点を有する。
かかる問題は、室温の範囲でも生じ、ロボットの正常な動きに支障を来すだけでなく、特に、精密製造、高速製造などが要求される場合、大きな障害となる。
【０００９】
近年の産業用ロボットにおいては、製品の高密度化への対応や生産性向上がより強く求められており、今まで以上に、高速にエアシリンダを移動させると共に、所定の場所で正確にエアシリンダを停止させることが必要となっている。このため、エアシリンダの慣性力を低減するための軽量化や、停止時の制振性の向上は、特に重要な問題となっている。
【００１０】
【発明の解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、寸法安定性に優れ、複雑な形状の成形体でも容易に製造可能なエアシリンダであり、特に、軽量化及び制振性にも優れたエアシリンダを提供することにある。
また本発明の他の目的は、上記本発明のエアシリンダを、複雑な形状かつ自由な形状で、再現性よく、寸法精度に優れたエアシリンダの製造方法を簡便な方法でかつ経済的に製造することができるエアシリンダの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を達成すべく研究を重ねた結果、水硬性組成物を含有する材料には、エアシリンダに必要とされる、寸法安定性、成形性、特に射出成形性に優れたものであり、しかも成形後に養生硬化させて得られる成形体は、高強度である上、軽量であり、制振性も向上することを見出し、本発明に到達した。
【００１２】
本発明のエアシリンダは、水硬性組成物を含有する材料により構成されることを特徴とする。
好適には、上記エアシリンダにおいて、前記水硬性組成物を含有する材料は、更に樹脂を含有してなることを特徴とする。
更に好適には、上記エアシリンダにおいて、水硬性組成物と樹脂との配合割合は、樹脂１００重量部に対して、水硬性組成物が２００〜９００重量部であることを特徴とする。
【００１３】
また、好適には上記エアシリダにおいて、水硬性組成物は、水硬性粉体からなることを特徴とする。または、上記エアシリンダにおいて、水硬性組成物は、水硬性粉体と非水硬性粉体とからなることを特徴とする。
好適には、上記エアシリンダにおいて、水硬性粉体と非水硬性粉体との混合割合は、水硬性粉体と非水硬性粉体との混合粉体中、非水硬性粉体が０〜８０重量％含有されることを特徴とする。
【００１４】
好適には、上記エアシリンダにおいて、樹脂は、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。
更に好適には、上記エアシリンダにおいて、熱可塑性樹脂は、熱可塑性低分子樹脂５０〜０重量％と熱可塑性高分子樹脂５０〜１００重量％により構成されることを特徴とする。
更に好適には、上記エアシリンダにおいて、熱可塑性樹脂がシラン変性樹脂であることを特徴とする。
【００１５】
より好適には、上記エアシリンダにおいて、水硬性組成物を含有する材料は、更に強化材を含有してなることを特徴とする。
【００１６】
本発明のエアシリンダの製造方法は、水硬性組成物を含有する材料を所定の形状に成形し、次いで養生硬化させることにより製造することを特徴とし、好適には、前記成形は、射出成形で行うことを特徴とする。
【００１７】
更に好適には、上記エアシリンダの製造方法において、水硬性組成物を成形して、未硬化性成形体を得た後、水硬性組成物中に含有される樹脂の分解温度以上の温度で脱脂することにより、成形体から樹脂を完全にまたは一部除去し、次いで水分を導入する養生により水和硬化させることを特徴とする。
【００１８】
より好適には、上記エアシリンダの製造方法において、樹脂として低分子樹脂と高分子樹脂とを含有する場合には、上記脱脂は、低分子樹脂の分解温度以上の温度かつ高分子樹脂の分解温度より低い温度で行うことを特徴とする。
【００１９】
また、好適には、上記エアシリンダの製造方法において、成形用金型と、養生硬化させた硬化成形体との収縮率が０．３％以下であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明のエアシリンダは、水硬性組成物を含有する材料から構成されるものである。
本発明のエアシリンダに用いる水硬性組成物を含有する材料は、水硬性組成物と樹脂とからなる樹脂含有水硬性組成物が好適である。
前記水硬性組成物と樹脂との配合割合は、該樹脂含有水硬性組性物の成形性によっても変化するが、上記樹脂１００重量部に対して水硬性組成物を２００〜９００重量部、特に好適には５５０〜７５０重量部の量で用いることが望ましい。２００重量部未満であると、得られるエアシリンダの強度が低下し、金型からの収縮が大きくなり、熱膨張が大きくなり、９００重量部を超えると樹脂含有水硬性組成物中の樹脂の配合量が減ることから成形性が低下して望ましくない。
【００２１】
また、本発明のエアシリンダに用いられる水硬性組成物は、水硬性粉体のみからなることができる。
ここで、水硬性粉体とは、水によって硬化する粉体を意味し、好ましくはポルトランドセメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、半水又は無水石膏及び自硬性を有する生石灰の粉体からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体が使用される。
【００２２】
前記水硬性粉体の粒径等は特に制限されないが、成形時の可使時間ならびに得られる成形体の強度の点から、平均粒径１０〜４０μｍ程度のものが好ましく、また、成形体の高強度を確保する点から、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明のエアシリンダに用いられる水硬性組成物は、上記水硬性粉体のほかに、非水硬性粉体を含有してなることもできる。
当該非水硬性粉体は、単体では水と接触しても硬化することがない粉体を意味するが、アルカリ性若しくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気においてその成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む意である。
【００２４】
非水硬性粉体としては、水酸化カルシウム粉末、二水石膏粉末、炭酸カルシウム粉末、スラグ粉末、フライアッシュ粉末、珪石粉末、粘土粉末及びシリカヒューム粉末からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体を好適に用いることができる。
これらの非水硬性粉体は、ポゾラン反応もしくはマイクロフィラー効果により、強度を増進する機能を有する。
【００２５】
また、水硬性組成物含有材料を成形する際、特に複雑な形状に成形する際には、その性状が流動性に富むことが、成形性を容易にする要因であり、このためには前記非水硬性粉体の４０〜６０重量部が５〜２０μｍの球状粒子で構成されていることが流動性を高める有効な手段であり、特に好ましい。
【００２６】
かかる非水硬性粉体は、上記水硬性粉体と非水硬性粉体との混合粉体である水硬性組成物中、０〜８０重量％、特に好適には５０〜７０重量％含有されることが好ましい。これは、８０重量％を超えて、水硬性組成物中に非水硬性粉体が含有されると、十分な機械的強度が得られないため、好ましくないからである。
【００２７】
本発明のエアシリンダに用いられる水硬性組成物を含有する材料を構成する樹脂は、特に限定されないが、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を使用することができる。
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂には、加熱により融解し、冷却すると固化する樹脂を意味し、例えばポリエチレン、ポリプロビレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、ＰＥＥＫ、ＰＥＮ、パラフィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、脂肪酸エステル、グリセライト、変性ワックス及びシラン変性ポリオレフィン重合体等挙げられる。
【００２８】
また、上記樹脂の熱硬化性樹脂とは、熱可塑性樹脂とは逆に加熱により固化する樹脂を意味し、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂等が挙げられ、その分子量が１００００以上のものが好ましい。なお、その上限については、混練性に影響を与える恐れがあるので、混練性に影響を与えない範囲で分子量を適宜選択することが好ましい。
【００２９】
前記熱可塑性樹脂は、１種類でも、それ以上用いても構わないが、好ましくは、熱可塑性低分子樹脂５０〜０重量％と熱可塑性高分子樹脂５０〜１００重量％とにより構成されることが望ましい。
【００３０】
当該熱可塑性高分子樹脂は、分子量１００００以上のものが好ましい。なお、その上限については、分子量が高くなると混練性に影響を与える恐れがあるので、混練性に影響を与えない範囲で分子量を適宜選択することが好ましい。
【００３１】
上記の高分子樹脂の他、分子量５０００以下の比較的低分子樹脂を併せて使用することができる。かかる低分子樹脂は水硬性組成物と混合し成形した後、低分子樹脂の分解温度以上の温度にて脱脂し、後の養生段階での水分の補給経路を確保するためのものである。
【００３２】
かかる低分子樹脂としては、前述のパラフィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、脂肪酸エステル、グリセライト及び変性ワックスの低融点化合物からなる群より選ばれる。
【００３３】
上記に例示した熱可塑性樹脂のうち、特に、水または熱により架橋反応を示す熱可塑性樹脂が好んで用いられる。
すなわち本発明のエアシリンダを製造する際に好適に使用される射出成形法では、エアシリンダの成形工程においては、射出成形後の養生段階までは水を使用することなしに成形が可能であり、水との反応による架橋反応を示す樹脂の使用が可能だからである。かかる樹脂の使用によって成形体の高強度化及び耐衝撃性を向上させることができる。
【００３４】
このような架橋高分子となる樹脂としては、前述のシラン変性樹脂、例えばシラン変性ポリオレフィン重合体があり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体からなる群より選ばれるシラン変性ポリマーを使用することができる。
シラン変性ポリマーの使用は、架橋によりポリマーが硬化することによって、より高強度化が図れるため、熱可塑性低分子樹脂の使用はなくてもよい。
【００３５】
また、使用する樹脂がシラン変性ポリオレフィン重合体の場合は、水硬性組成物含有材料の硬化段階において、樹脂が水との接触により架橋反応が進行して硬化し、また、水硬性粉体も水との接触により同時に硬化が進行することとなる。
【００３６】
この硬化した成形体中の樹脂は、架橋反応により３次元の網目構造を作り、より高強度で立体構造がより制振性を発揮することとなると推測される。
【００３７】
このような樹脂含有水硬性組成物は、射出成形、押出成形、加圧成形等の種々の成形に使用できるものであるが、特に射出成形に好適に使用することができる。
【００３８】
好ましくは、本発明のエアシリンダに用いる水硬性組成物含有材料の耐衝撃性、強度、特に引張強度を改善するため、水硬性組成物には強化材を含有することが望ましい。
当該強化材としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の繊維およびチタン酸カリウムウィスカー等の強化繊維が使用できる。
好適には強化繊維の長さは１〜２０ｍｍ、より好適には３〜１３ｍｍであり、また太さは５〜３０μｍであることが、樹脂含有水硬性組成物の調製の容易さ及び、得られる樹脂含有水硬性組成物の成形性の点から好ましい。
【００３９】
当該強化材の添加量については、前記樹脂１００重量部に対して、１〜１００重量部を添加することが好ましく、５〜７０重量部を添加することがより好ましい。１００重量部より多いと流動性への影響が大きく成形不良の原因となる。また、１重量部より少ないと強化材の効果が発揮されないからである。
【００４０】
本発明のエアシリンダに用いる水硬性組成物に添加するその他の添加物としては、離型剤等がある。離型剤を適量添加することによって、例えば射出成形後の金型からの剥離性が良好になる。
離型剤としては、ステアリン酸、ステアリルアルコール、エチレンビスステアオロアミド、グリセリントリエステル、グリセリンモノエステル等が使用できる。
【００４１】
本発明のエアシリンダは、上記硬性組成物含有材料を所定の形状に成形した後、養生硬化されることにより製造される。
前記水硬性組成物含有材料を調製するには、上記樹脂と、上記水硬性組成物と、更に必要に応じて添加される強化材や離型剤とを、上記した割合で混合して調製する。混合方法については、特に限定はなく、これらの成分を均一に混合できればよい。
【００４２】
次いで、得られた水硬性組成物含有材料を用いて、所定形状に成形してエアシリンダ成形体を製造する。
【００４３】
具体的には、エアシリンダを製造する成形方法としては、射出成形法、押出成形法、加圧成形法等を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、公知の成形法を利用することができる。特に射出成形では、三次元の任意の形状に精度よく成形できるので、寸法精度の優れた、また制振性の良好なエアシリンダを製作することができる。
射出成形を用いることにより、最初からパイプ形状に成形したり、エア孔やネジ孔をあらかじめ成形できる等の、複雑な形状や自由な形状のエアシリンダを再現性よく、かつ寸法精度性よく製造することができる。
【００４４】
射出成形を用いる場合には、樹脂含有水硬性組成物を混練することにより、例えばペレット状に成形し、これを射出成形用の原料として用いることが好ましい。
【００４５】
特に樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、当該熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度で樹脂含有水硬性組成物を溶融混練して、射出用ペレット状原料に成形する。
前記ペレット状原料は、射出成形機内部の加熱シリンダ内で再び溶融・混練されて、射出装置によって所望する形状の金型内に充填され、成形体を得る。
【００４６】
一般に、水硬性組成物は水によって流動性が得られるが、脱型には長時間が必用であり、射出成形等の成形は不可能である。また、水硬性組成物と水が接触した場合には水和反応が進行して硬化するため、成形不良品等のリサイクルは不可能となる。
しかしながら、特に、樹脂含有水硬性組成物として、熱可塑性樹脂を使用した樹脂含有組成物は、水を使用せずに樹脂含有水硬性組成物に形状を付与して未硬化成形体を得、短時間での脱型を実現し、さらに成形段階では水を使用しないものであるため、樹脂含有水硬性組成物の水和反応は開始されず、養生前であれば何度でもリサイクルすることが可能である。
【００４７】
また、水硬性組成物含有材料中に樹脂が含有される場合には、樹脂を含有させた状態で、または樹脂を一部脱脂除去した状態で、または樹脂を完全に脱脂除去した状態で、成形体を養生して、水和硬化させることができる。
【００４８】
特に、樹脂を脱脂除去する場合には、以下の工程が好適に適用される。
即ち、エアシリンダを製造するにあたり、前記水硬性組成物含有材料を所定形状に成形し、未硬化成形体を得た後、樹脂の分解温度以上の温度で脱脂することにより成形体内部より樹脂を完全に除去しあるいは一部を除去し、次いで水分を導入する養生により水和硬化させることによって製造するものである。
【００４９】
また、該樹脂が、低分子化合物と高分子化合物の２種類から構成されている場合には、同じく前記樹脂含有水硬性組成物を所定形状に成形し、未硬化成形体を得た後、低分子樹脂の分解温度以上の温度かつ高分子樹脂の分解温度より低い温度で脱脂することにより、成形体内部より低分子樹脂のみを除去し、次いで水分を導入する養生より水和硬化させることによって製造するものである。
【００５０】
例えば低分子化合物としてＤＥＰ、高分子化合物としてエチレン―酢酸ビニル共重合体を使用した場合、ＤＥＰは１００℃から分解が開始し１９０℃で終了する。一方、エチレン―酢酸ビニル共重合体は２１０℃から分解が始まる。従って、２００℃で成形体を脱脂することにより、ＤＥＰのみを選択的に除去することができる。
【００５１】
樹脂の除去（脱脂ともいう）に要する時間は、樹脂の種類、配合量、圧力、温度等により適宜設定することができる。上記の例に示した樹脂の組み合わせを大気圧下で脱脂した場合には、３時間では脱脂率が７０％程度となり、１２時間後にはほぼ１００％となった。
【００５２】
また、脱脂方法としては、加熱以外の方法を適用することも可能であり、例えば、溶媒抽出や減圧による除去方法を挙げることができる。
また、樹脂にシラン変性ポリオレフィン重合体を使用した場合は、射出成形した後、樹脂が水との接触により架橋反反応が進行し硬化し、また、水硬性粉体も水との接触により同時に硬化が進行することとなるために、前述の脱脂は特に行わなくてもよい。
【００５３】
次いで、得られた成形体の成形時には、水を使用していないことから、成形後に水分の供給を行う必要がある。
【００５４】
当該成形体に水分を供給する養生方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができるが、養生は２０〜１８０℃で３時間以上行うことが好ましい。養生方法としては、例えば、常圧蒸気養生、高圧蒸気養生及び熱水養生からなる群より選ばれる少なくとも１種の養生方法を用いることができるが、好ましくは常圧蒸気養生、高圧蒸気養生または熱水養生等の養生法を単独で行うか、あるいは常圧蒸気養生と熱水養生との組合せ、あるいは高圧蒸気養生と熱水養生との組合せにより行うことができる。特に、本発明においては加圧条件下における熱水養生が好ましい。
【００５５】
かかる養生・硬化により、樹脂に熱可塑性樹脂を用いた樹脂含有水硬性組成物によるエアシリンダにおいては、未硬化成形体を硬化させることができ、また、樹脂に熱硬化性樹脂を用いた樹脂含有水硬性組成物によるエアシリンダの場合には、樹脂部分は先の成形時において既に硬化しているため水硬性組成物の硬化を促進する機能を有する。
【００５６】
このようにして得られたエアシリンダ製品は、上記成形工程から得られた成形体を養生硬化させて得るものであるが、最終的なエアシリンダ製品と成形用金型との間の収縮率は、０．３％以下であり、極めて成形性のよい、また寸法精度のよいエアシリンダを得ることができる。
【００５７】
図１は、エアシリンダ１の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面から見た断面図、（ｄ）は底面図を図示する。図１のエアシリンダ１では、（ａ）に示す側が部品等の吸着部２であり、ゴムパッド等が取り付けられる空間が形成されている。通常、エアシリンダの先端には、ゴムなどの弾性体が取り付けられており、部品とエアシリンダとの密着性を高めると同時に、エアシリンダにより部品に傷をつけないように配慮されている。
【００５８】
また、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、エアシリンダ本体の内部には、空洞３が形成されており、該空洞内の空気圧を調整するため、（ｂ）に示すエア孔４（加圧用及び減圧用）、及び（ｃ）の斜線部組み込まれる電磁弁５が設けられている。エア孔４は２つに限らないが、基本的に加圧・減圧動作に必要な数・サイズの孔が形成される。電磁弁５は、加圧・減圧動作の制御に応じて、各エア孔４とエアシリンダ本体内部の空洞３とを選択的に連通するように動作する。
また、図１（ｄ）に示すようにエアシリンダ本体の底部には、該エアシリンダを産業用ロボットの搬送アームに固着するための取り付け用孔６が形成されている。
【００５９】
【実施例】
本発明を、次の実施例、比較例及び試験例に基づき詳細に説明する。
＜実施例１〜６＞
＜実施例１＞
表１に示す配合割合（重量部）に従って、水硬性粉体としてポルトランドセメント（平均粒径２０μｍ、商品名　普通ポルトランドセメント、住友大阪セメント株式会社製）、非水硬性粉体としてフライアッシュ（平均粒径２０μｍ、球状粒子、商品名　中部フライアッシュ、株式会社中部テクノ製）及びシリカヒューム（平均粒径０．２μｍ、商品名　マイクロシリカ、ＳＫＷ株式会社製）、樹脂としてシラン変性ポリエチレン樹脂（商品名　モルデックス、住友ベークライト株式会社製）、更には強化材としてカーボン繊維（商品名　べスファイト、東邦テナックス株式会社製）を添加し均一混合して、樹脂含有水硬性組成物を調製した。
【００６０】
次いで、当該樹脂含有水硬性組成物を、ニーダー混練機（商品名；ラボブラストミル：東洋精機製作所株式会社製）にて２２０℃で４５分間混練して、ペレットを得た。
該ぺレットを使用して、図１に示される形状を有する長さ約１３０ｍｍ×高さ約２５ｍｍｍ×幅約２５ｍｍのエアシリンダ成形体を得た。
得られた未硬化成形体について、熱水養生（１６０℃、１２時間）を行い、本発明の図１に示す形状のエアシリンダを得た。
【００６１】
＜実施例２＞
実施例１と同様にして、水硬性組成物を得、これを射出成形し、成形体を得た。得られた成形体を４００℃に加熱して内部より樹脂成分を脱脂により完全に除去したものについて熱水養生（１６０℃、１２時間）を行い、図１に示す形状の本発明のエアシリンダを得た。
【００６２】
＜実施例３＞
樹脂をポリプロピレン樹脂（商品名　スミコンＦＭ、住友ベークライト株式会社製）に変えた以外は実施例１と同様にして、表１に示す配合割合（重量部）で、水硬性組成物を調製し、これを射出成形し、次いで熱水養生することにより、図１に示す形状の本発明のエアシリンダを得た。
【００６３】
＜実施例４＞
強化材としてのカーボン繊維を用いず、実施例３と同様にして、表１に示す配合割合（重量部）で、水硬性組成物を調製し、これを射出成形し、次いで熱水養生することにより、図１に示す形状の本発明のエアシリンダを得た。
【００６４】
＜実施例５＞
樹脂として、パラフィンワックス（商品名　セルナＮＤ、中京油脂株式会社製）とＥＶＡ（商品名　ウルトラセン、東ソー株式会社製）を用い、射出成形時の混練温度を１６０℃、４５分間とし、得られた成形体を２４０℃に加熱して、成形体内部よりパラフィン成分を除去したものについて熱水養生（１６０℃、１２時間）を行った以外は、実施例１と同様にして、図１に示す形状の本発明のエアシリンダを得た。
【００６５】
＜実施例６＞
強化材としてのカーボン繊維を用いない以外は、実施例５と同様にして、図１に示す形状の本発明のエアシリンダを得た。
【００６６】
＜比較例１〜３＞
比較例１は、ダイキャスト法で加工されたマグネシウム材料（商品名　ＡＭ−６０Ａ、三井金属株式会社製）、比較例２は、金属射出法で加工されたステンレス（商品名　ＳＵＳ３１６Ｌ、大同特殊鋼株式会社製）、また、比較例３は、ガラス成分を３０重量％含有する樹脂ＰＰＳ（商品名　ＤＩＣ　ＰＰＳ、大日本インキ株式会社製）を用いて、図１の形状のエアシリンダを製造した。
【００６７】
＜試験例＞
上記実施例１〜６、及び比較例１〜３で得られたエアシリンダを、以下の試験に供した。
〔金型と養生硬化させた製品との収縮率の評価〕
収縮率は、エアシリンダの金型及び製品の長さ寸法を、万能投影機（型番：Ｖ−１６Ｅ、株式会社ニコン製）にて測定し、算出した。
【００６８】
〔損失係数の評価〕
ＪＩＳ　Ｇ　０６０２「制振鋼板の振動減衰特性試験方法」における「中央支持定常加振法」によって、制振性の試験を行った。
試験片は、インピーダンスヘッドを介して加振機に固定し、ＦＦＴのスェプサイン信号を用いて加振を行った。
【００６９】
ＦＦＴを用いてインビーダンスヘッドからの力と振動加速度の信号とを用いて、力／振動速度（振動加速度は振動速度に変換）の関係から求められる周波数応答関数を測定した。
これを反共振特性（機械インピーダンス）とし、損失係数は半価幅法により求めた。
【００７０】
〔曲げ強度の評価〕
ＪＩＳ　Ｋ　７１９１−２Ａ法に準じて、曲げ強度試験を行った。
【００７１】
〔熱膨張係数の評価〕
ＡＳＴＭ　Ｄ−６４８に準拠して、線膨張係数の試験を行った。φ３×２０ｍｍの制振材試験片を用意し、熱応力歪み測定装置（商品名；ＴＭＡ／ＳＳ：セイコーインスツルメント株式会社製）を使用して、３０〜８０℃の温度域で線膨張係数を測定した。
【００７２】
〔比重の評価〕
比重は、ＡＳＴＭ　Ｄ−７９２を準拠し、測定を行った。
これらの結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2004011676.tif 000003
【００７４】
上記結果から本発明のエアシリンダに係る水硬性組成物を用いた場合には、収縮率、比重、熱膨張率、曲げ強度、制振性に関して、比較例と同等またはそれ以上に優れた効果を有することが確認でき、本発明のエアシリンダに用いる材料としては好適なものであることが分かる。
【００７５】
例えば、金型からの収縮率については、本発明に係る水硬性組成物は、従来例のマグネシウムダイキャストと比較しても約１０分の１であり、ステンレス金属射出と比較した場合には、約１００分の１に抑えられており、寸法精度が極めて高く、寸法安定性に優れていることが理解される。
しかも、本発明に係る水硬性組成物は、上述のように射出成形法を利用して加工できるため、複雑な形状の成形品であっても容易に成形でき、エアシリンダのように、エア孔やネジ孔など多様な形状が求められるものには、特に好適に利用することができる。
【００７６】
比重については、ステンレス製品と比較すると大幅に軽減しており、マグネシウムダイキャストやＰＰＳと比較すると、若干、比重が高くなるものの、エアシリンダとして利用する上で、特に、障害となる比重ではない。
【００７７】
また、熱膨張率については、マグネシウムダイキャストやＰＰＳの半分以下であり、機械本体を構成する金属（例えばステンレス）と同等か、それ以下である。熱膨張率が機械本体を構成する金属の熱膨張と同等か、それ以下であることが、エアシリンダの材料としては好適であり、寸法精度を高く保つことが出来ることから、産業用ロボットの高速化や位置精度向上に大きく寄与することとなる。
【００７８】
曲げ強度については、マグネシウムやステンレスには劣るものの、ＰＰＳとほぼ同等で、エアシリンダのように比較的軽量な部品を搬送する手段に用いる場合に、必要十分な強度を有している。
さらに、制振性を示す損失係数についても、水硬性組成物を含有する材料は、良好な特性を有しており、エアシリンダを急加速、急停止するような高速移動を行った場合でも、エアシリンダ自体に発生する振動が、極めて短時間で減衰するため、常に高精度な位置決めが可能となる。
【００７９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のように、水硬性組成物を利用したエアシリンダ及びその製造方法によれば、寸法安定性に優れ、複雑な形状の成形体でも容易に製造可能なエアシリンダが提供でき、しかも、軽量化及び制振性にも優れており、特に高速化や精密化が求められる産業用ロボットには好適に使用できるエアシリンダが提供できる。
【００８０】
また、本発明のエアシリンダは、比重が小さく、また慣性力が小さくなることから、駆動力の省力化、起動時間や停止時間の短縮が可能となるため、サイクルタイムの短縮が図られ、更に熱膨張が小さいため、温度変化による影響を受けず、十分な機械的強度も具備することができる。
【００８１】
また、本発明のエアシリンダの製造方法は、複雑な形状や自由な形状のものが再現性よく、容易にかつ経済的に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のエアシリンダの一例を模式的に示した概略図である。
【符号の説明】
１、　エアシリンダ
２、　吸着部
３、　空洞
４、　エア孔
５、　電磁弁
６、　取り付け用孔
【図１】
2004011676.tif 000004