空気圧シリンダバレルの材質、種類、公差、選定ガイド

空気圧シリンダーバレルはシリンダーの品質が実際に生きる場所です

空気圧シリンダのバレルについて 1 つだけ覚えている場合は、これだけは覚えておいてください。バレルは、空気圧シリンダの圧力定格、動作の滑らかさ、耐用年数を定義します。ピストンはピストンの内部でスライドし、シールは内壁に接触し、あらゆる負荷サイクルによって構造剛性にストレスがかかります。バレルの真円度が悪く、表面が粗く、または肉厚が不適切であると、シリンダーの残りの部分に目に見える損傷が現れるずっと前に、空気漏れ、速度変動、およびシールの早期摩耗が発生します。

ほとんどの産業用途では、陽極酸化処理または精密仕上げされたボアを備えたアルミニウム製空気圧シリンダ バレルが、重量、耐食性、コスト、および機械加工性の最適なバランスになります。高温、洗浄、または食品と接触する環境では、ステンレス鋼の空気圧シリンダー チューブがより安全な選択です。シリンダーのブランドや陽極酸化処理の色よりも、材質と内部仕上げの方が重要です。

結論: 空気圧シリンダのバレルを評価するときは、最初に外側のプロファイルを見ないでください。穴の公差、面粗さ、真直度、内面の製造工程をご覧ください。これらのパラメーターによって、シリンダーが負荷の下でどのように動作するか、およびシリンダーが何サイクル耐えられるかが決まります。

エアシリンダー内でのシリンダーバレルの実際の働き

空気圧シリンダのボアは、シリンダの本体および圧力容器です。ピストンを収容し、作動室内に圧縮空気を保持します。以下の5つの役割を理解すれば、バレルの品質がアクチュエータ全体に影響を与える理由が理解できるでしょう。

• 圧力封じ込め。 バレル壁は、過度の半径方向の拡張をせずに内部の空気圧に抵抗する必要があります。 1 MPa で動作するシリンダーには、0.3 MPa で動作するシリンダーよりも厚いか強いバレルが必要です。
• ピストンの案内。 バレルの内径がピストンとピストン ロッド アセンブリをガイドします。ボアが楕円形の場合、ピストンは移動中に傾き、シールの接触が不均一になります。
• シーリングパートナー。 ピストンシールはバレルの内壁に対してスライドします。滑らかで一貫した表面は、低摩擦、安定した速度、長いシール寿命にとって不可欠です。
• 放熱。 アルミニウムバレルは、スチールよりも速く圧縮チャンバーから熱を伝導し、急速なサイクル中の温度を安定させるのに役立ちます。
• 構造的な接続。 タイロッドシリンダでは、バレルは 4 本以上のボルトによってエンドキャップ間で圧縮されます。軸方向のクランプ力が加えられた後、バレルはその形状を維持する必要があります。

バレルはシリンダーの修理の容易さも決定します。シールが損傷した場合は交換できますが、バレルが損傷した場合は通常、シリンダ全体を廃棄する必要があります。このため、バレル仕上げプロセスを管理するメーカー、 バレル内部の品質にこだわる空気圧シリンダーメーカー 、長期にわたる生産期間にわたって、より安定したアクチュエータを提供する傾向があります。

バレル材質の比較: アルミニウム、スチール、ステンレススチール

ほとんどの空気圧シリンダ バレルは、押し出し加工が容易で陽極酸化処理が可能なため、6xxx シリーズのアルミニウム合金で作られています。スチールバレルは、耐衝撃性と高圧強度が重要な耐久性の高いタイロッドシリンダに使用されます。ステンレス鋼のバレルは腐食環境用に予約されています。以下の表は、バイヤーと設計エンジニアにとっての実際的な違いをまとめたものです。

陽極酸化の深さは実際に確認すべき仕様です。アルミニウムシリンダーバレルの一般的な硫酸陽極酸化処理は約 8 ～ 15 ミクロンです。硬質陽極酸化処理は 25 ～ 50 ミクロンに達することがあります。滑り用途では、硬質陽極酸化により耐摩耗性が向上しますが、必要な最終公差に応じて、ボアはコーティングの前または後に仕上げられることがよくあります。

一般的な空気圧シリンダのバレル断面図

バレルのプロファイル形状は、それらが属するシリンダーのジオメトリに従います。工業用カタログには、円形、正方形、コンパクト、ガイド付きまたは多軸プロファイルの 4 つのプロファイル ファミリが表示されます。それぞれが異なる取り付けやスペース上の理由で存在します。

丸型タイロッドバレル

クラシックなラウンドバレルは、 SCシリーズ タイロッドシリンダ 。 4 本のタイロッドが 2 つのエンド キャップの間にバレルをクランプするため、バレル自体にフランジは必要ありません。バレルを個別に交換できるため、メンテナンスが容易な設計です。これは、32 mm ～ 320 mm のボア サイズで最も一般的な構成でもあります。標準のグローバルに交換可能なシリンダーが必要な場合は、以下を探してください。 SCタイロッド空気圧シリンダ アルミニウムバレルと精密に仕上げられたボアを備えています。

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正方形および長方形のバレル

ロッドレスシリンダおよび一部のタイロッドなしシリンダでは、正方形または長方形のアルミニウムプロファイルが一般的です。四角い外形により、センサー、ガイドレール、ブラケットをバレルに直接取り付けることが容易になります。内側の穴は丸いままですが、外側の形状はアクセサリー用のスロットと溝を備えて押し出されています。

コンパクトなミッキーマウスのプロフィール

コンパクトシリンダーバレル、よく呼ばれます ミッキーマウスのプロフィール ツインロッドバージョンでは 2 つの丸いボアローブが並んで表示されるため、ショートストロークでスペースが限られた自動化向けに設計されています。人気のある CQ2 および SDA ファミリは、このタイプのアルミニウム押出材を使用しています。これらのシリンダは、同じボアの標準シリンダと比較して、取り付け長さを最大 40% 節約します。軽量アルミニウムバレルを備えたコンパクトなアクチュエータについては、レビューをご覧ください。 CQ2シリーズ小形空気圧シリンダ .

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ミニチュアおよびガイド付きバレルプロファイル

ミニチュア シリンダーは、口径 6 mm ～ 25 mm の小さな丸いアルミニウムまたはステンレス鋼のバレルを使用します。ガイド付きシリンダーはバレルとリニア ガイド シャフトを組み合わせたもので、バレルのプロファイルにはガイド ロッド チャネルが組み込まれている場合があります。コンパクトなオートメーション、食品取り扱い、軽量組み立てツールの場合、 MALシリーズ アルミ合金製ミニシリンダ 軽量の丸バレル型ミニアクチュエータの代表例です。

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空気圧シリンダーバレルの製造方法

アルミ製空気圧シリンダーバレルはスチール製バレルとは製造ルートが異なり、その仕上げ工程がボアの品質を決定します。

1. アルミ押出材。 加熱されたアルミニウムのビレットがダイに押し込まれ、バレルのプロファイルが作成されます。このステップにより、粗い内面を備えた丸くてコンパクトなプロファイルが得られます。
2. カットと矯正。 押出加工により若干の曲がりが生じる可能性があるため、押出チューブは所定の長さに切断され、真直度が修正されます。
3. 荒ボーリングまたはリーマ加工。 内径を最終サイズに近づけて押し出し跡を除去するために開きます。
4. 精密な仕上げ。 穴は砥石で磨くか、滑らかな転がり工具でローラー磨きします。ホーニングは材料を除去しますが、ローラーバニシングは表面を圧縮します。どちらの方法でも真円度が向上し、表面粗さが望ましい範囲まで減少します。
5. 表面処理。 アルミニウム製バレルには、外側を保護するために陽極酸化処理が施されています。一部のバレルには、摩擦と摩耗を軽減するためにボアにコーティングが施されています。
6. 最終検査。 バレルはシリンダー組立ラインに送られる前に、内径、真円度、真直度、表面仕上げなどを検査されます。

スチールおよびステンレススチールのバレルも同様の経路をたどりますが、通常、出発点は押し出し成形されたプロファイルではなく、引き抜き加工されたシームレスチューブです。チューブは最終的なサイズに研磨され、一部の頑丈なバレルでは、耐摩耗性を向上させるためにボアに硬質クロムメッキが施されています。

ここでは社内の加工管理が重要になります。 Zhejiang CKT Pneumatic Co., Ltd. の報告によると、同社の半製品倉庫には 20,000 種類以上の部品が保管されており、それらの部品の 90% 以上が社内で製造および加工されているとのことです。このレベルの垂直統合により、同社はバッチごとに外部のチューブサプライヤーに依存するのではなく、バレル加工と表面品質を直接制御できるようになります。

空気圧シリンダバレルの主な公差と表面仕様

空気圧シリンダバレルの図面には、通常、4 つまたは 5 つの重要なパラメータがリストされています。一般的な品質の主張を受け入れるのではなく、サプライヤーに実際の測定レポートを依頼する必要があります。

製造現場での簡単なチェックは、バレルの長さに沿った 3 つの位置で、各位置ごとに 2 つの角度でボア ゲージを使用してボアを測定することです。測定値が 0.05 mm を超えて変化する場合、バレルは精密シリンダーのサービスのために拒否される必要があります。表面粗さはポータブル表面粗さ計でチェックできます。スタイラスは円周上ではなく、ボアの軸に沿って移動する必要があります。

用途に適した空気圧シリンダ バレルの選択

選択はバレルのプロファイルではなく、必要な出力から始まります。シリンダーの理論上の力は、空気圧に有効ピストン面積を掛けたものです。一般的な工業用圧力 0.5 MPa では、いくつかの標準ボア サイズから次の力が得られます。

実際の機械設計では、理論上の力の 0.5 ～ 0.7 の荷重係数を使用してください。この安全マージンは、摩擦、圧力変動、ストローク終了時の減速力をカバーします。

バレルに直接関係するその他の選択要素

• 取り付けスタイル。 タイロッドシリンダーには、ロッドボルト用の十分なスペースを備えた丸いバレルが必要です。コンパクトシリンダーは、高さを低くするために平らなバレルまたは異形のバレルを使用します。
• ストローク長さ。 バレルが曲がると摩擦が大きくなり、熱が発生するため、ロングストロークシリンダーのバレルの真直度を確認する必要があります。
• 環境。 高湿度、化学薬品による洗浄、屋外での操作を考慮すると、ステンレス鋼または適切に陽極処理されたアルミニウム製バレルの使用が推奨されます。
• 速度制御。 高速サイクリングでは熱が発生します。アルミニウムはそれをより早く消散するため、多くの場合、高速ピックアンドプレースモジュールにはアルミニウム製空気圧シリンダバレルがより良い選択となります。

メーカーからシリンダーバレルを調達する際に何を評価するか

空気圧シリンダー バレルをメーカーから直接調達する場合は、押出成形またはチューブの調達、精密なボア仕上げ、および品質測定の 3 つの機能を確認する必要があります。購入したバレルからのみシリンダーを組み立てる工場では、最も重要なパラメータである内部ボアの制御が制限されています。

完成したシリンダーのボアゲージの測定値、表面粗さの値、および漏れテストの記録を求めます。また、サプライヤーがカスタマイズにどのように対応するかについても尋ねてください。ボアサイズの変更、カスタムストローク長、特別なポート位置、表面処理オプションは、自動化機器の一般的な要件です。

浙江CKT Pneumatic Co., Ltd.は、2002年から空気圧部品ラインを構築し、2013年にシリンダーの量産を開始した、内製化を重視するメーカーの一例です。同社によると、半完成部品の90％以上は2万点以上の部品を基に社内で加工されているという。利用可能なオプションをさらに詳しく見るには、 空気圧シリンダの標準ラインナップ 部品番号を指定する前に、バレルのタイプを比較してください。

購入の決定は機械の要件に合わせて行います。大量供給を約束する前に、まずサンプルまたは少量の試用注文をリクエストし、ボアを測定し、サイクル テストを実行します。このアプローチにより、バレルの品質問題が生産ラインに影響を与える前に発見されます。

空圧シリンダバレルに関するよくある質問

空気圧シリンダーバレルとシリンダーチューブは同じですか?

はい。これらの用語は、空気圧業界では同じ意味で使用されます。シリンダー バレル、シリンダー チューブ、またはエア シリンダー バレルはすべて、ピストンが移動する円筒状の本体を指します。一部のサプライヤーは、未加工の押出または引抜製品にチューブを使用し、完成した機械加工部品にバレルを使用します。

アルミシリンダーバレルの内面がホーニングやローラー研磨されるのはなぜですか?

生の押し出しアルミニウムの表面には押し出しラインと粗さがあり、シールに損傷を与えたり摩擦を引き起こしたりする可能性があります。ホーニングにより損傷した層が除去され、真のシリンダー形状が作成されます。ローラーバニシングは表面を滑らかにし、材料を圧縮して硬度と耐摩耗性を高めます。どちらのプロセスも摩擦を軽減し、一貫したピストンの動きを可能にします。

スチールシリンダーバレルをアルミシリンダーバレルに交換できますか?

自動的ではありません。圧力定格、動作温度、取り付けタイプ、必要な耐用年数を確認する必要があります。アルミニウムは軽量で熱伝導性に優れていますが、スチールは強度が高く、過酷な用途での衝撃や摩耗に対してより耐性があります。交換用バレルは常に元のシリンダー設計と一致し、実際の作動圧力下でテストする必要があります。

ミッキーマウスの空気圧シリンダーバレルはどのようなものですか?

ミッキー マウスのバレル プロファイルには、2 つのローブに似た 2 つの丸いボア スペースが 1 つの押し出しで接続されています。これは、コンパクトなツインロッドシリンダまたは一体型ガイドロッドを備えたシリンダによく見られます。この形状により、2 つの別個の丸バレルに比べてスペースが節約され、非回転荷重に対する耐性が向上します。

空気圧シリンダのバレルの内径を測定するにはどうすればよいですか?

2点ボアゲージまたはダイヤルボアゲージを使用してください。バレルの長さに沿って少なくとも 3 つの位置で測定し、各位置で 2 つの読み取り値 (0 度で 1 つと 90 度で 1 つ) を読み取ります。測定値を比較して真円度とテーパーを確認します。精密シリンダーバレルの場合、その差は 100 分の数ミリメートル以内であるはずです。