JPH1163223A - シリンダ装置用ピストンロッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化処理を施したピストンロッドの摺動面に
スパーク痕を付けることなく、ピストンロッドの先端に
ブラケットを抵抗溶接できるようにする。 【解決手段】 治具１０の治具本体１３に、ロッド基材
１１の先端の凸面１１ａより曲率半径の大きい凹面１２
を設け、この凹面１２にロッド基材１１の先端を当接さ
せて治具１０にロッド基材１１を直立姿勢で立て、この
状態を維持して治具１０をガス軟窒化炉、油槽、洗浄
機、酸化炉に順に送ってガス軟窒化、油冷、洗浄および
酸化の各処理を順に行い、この間、治具１０とロッド基
材１１との間の隙間δに油冷処理の油液１６を残して、
ロッド基材１１の先端の酸化を抑え、その部分の酸化膜
を薄くして、ここに、ブラケットを低電流で抵抗溶接で
きるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガススプリング、
油圧緩衝器等のシリンダ装置に用いるピストンロッドと
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のシリンダ装置は、通常図４に示
すように、シリンダ１内のピストン（図示略）からシリ
ンダ１外まで延ばしたピストンロッド２の先端と、シリ
ンダ１の底とに取付用部材としてのブラケット３（シリ
ンダ底側は省略）を接合して使用に供されるようになっ
ている。そして従来、このピストンロッド２に対するブ
ラケット３の接合には、図５に示すように、下部電極４
によりピストンロッド２をクランプしてその位置を固定
した後、ブラケット３の下端折曲部３ａを上部電極５に
よりピストンロッド２の端面に押えて通電する、いわゆ
る抵抗溶接法が採用されていた。

【０００３】ところで、上記ピストンロッド２として
は、従来一般には硬質クロムめっきを施したものが用い
られていたが、最近、耐摩耗性と耐食性とのさらなる向
上を目指して、ガス軟窒化処理と酸化処理とを連続に施
して表面に窒化層と酸化層とを積層形成したものが用い
られるようになってきている。しかし、このように窒化
層と酸化層とを積層形成したピストンロッド２に対し
て、上記した抵抗溶接法によりブラケット３を接合しよ
うとすると、最表面の酸化層（Ｆe₃Ｏ₄ 層）の電気抵抗
が大きいため、その溶接に高電流を要し、これに起因し
て下部電極４と接触するピストンロッド２の周面（摺動
面）にスパーク痕がしばしば発生し、問題になってい
た。なお、このスパーク痕の発生したピストンロッドを
そのままシリンダ装置に組込むと、使用中、該スパーク
痕がシリンダ１内のシール部材に傷を付けてしまい、ガ
ス漏れや油漏れの原因となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、特開平８−９
３８３４号公報には、図６に示すように、ピストンロッ
ド（ロッド基材）６の先端部に、予め扁平な平板部７を
一体に設けて、このロッド基材６の全体にガス軟窒化処
理および酸化処理を施した後、その平板部７にブラケッ
ト８を重ね合わせて両者を上部電極９ａと下部電極９ｂ
との間に挟持し、抵抗溶接を行うことが提案されてい
る。この提案によれば、酸化層に起因するスパーク痕は
平板部７内に発生することとなり、上記したシール部材
の損傷は未然に防止されることになる。

【０００５】しかしながら、上記公報に記載の提案によ
れば、ロッド基材６の先端部に鍛造または溶接により平
板部７を一体に設けなければならないため、その製造に
余分な工程がかかり、製造コストが増大するという問題
があった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、取付用部材との
溶接性を改善することによりスパーク痕の発生を抑え、
もって特別の形状変更を不要にして製造性の改善を図っ
たシリンダ装置用ピストンロッドとその製造方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るシリンダ装置用ピストンロッドは、表
面に窒化層と酸化層とを積層形成しており、最表面の酸
化層が、摺動面となる周面で１．０μｍを超える厚さと
なっているのに対し、取付用部材の抵抗溶接面となる先
端面では０．２〜１．０μｍ厚さとなっていることを特
徴とする。

【０００８】このように構成したシリンダ装置用ピスト
ンロッドは、取付用部材の抵抗溶接面となる先端面にお
ける酸化層の厚さが１．０μｍ以下と薄くなっているの
で、その部分の電気抵抗は可及的に小さくなり、比較的
低電流で溶接することができて、スパーク痕の発生は防
止される。また、その酸化層の厚さは、先端面で少なく
とも０．２μｍとなっているので、先端面の耐食性が著
しく低下することはなく、さらには、摺動面となる周面
では１．０μｍを超える厚さとなっているので、摺動面
は所望の耐食性を維持する。

【０００９】本発明に係るピストンロッドの製造方法
は、複数のロッド基材を立てた治具をガス軟窒化炉、油
槽、洗浄機および酸化炉に順に送って、ガス軟窒化、油
冷、洗浄および酸化の各処理を順に行うピストンロッド
の製造方法において、前記治具に凹面を形成し、該凹面
にロッド先端を当接させた状態で該ロッド基材を治具上
に立てるようにすることを特徴とする。

【００１０】上記製造方法においては、治具の凹面にロ
ッド先端を当接させた状態で該ロッド基材を治具上に立
てることにより、ガス軟窒化後の油冷処理に際して、治
具とロッド先端との隙間に油液が侵入し、この侵入した
油液はその後の洗浄処理によっても少量残留し、この結
果、その後の酸化処理に際してロッド先端の酸化が抑制
され、ロッド先端に形成される酸化層の厚さは摺動面に
比べて薄くなる。

【００１１】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に
基づいて説明する。

【００１２】ピストンロッドの製造に際しては、予め図
２に示すような治具１０を用意し、この治具１０に、同
図に示すように切削加工および研削加工を終えた複数の
ロッド基材１１を直立状態でセットし、これをガス軟窒
化炉、油槽、洗浄機および酸化炉に順に送り、ガス軟窒
化、油冷、洗浄および酸化の各処理を順に行う。

【００１３】治具１０は、ここでは上面に複数の凹面１
２を形成した矩形板状の治具本体１３と、この治具本体
１３の四つの隅部に立設した支柱１４と、支柱１４の上
端部の小径部１４ａを挿通させて該小径部１４ａ下の段
差１４ｂに着座させた支持板１５とから概略構成されて
いる。治具本体１３の上面の凹面１２は、図１にも示す
ように、ロッド基材１１の先端の凸面１１ａよりわずか
大きな曲率半径を有しており、したがって、ロッド基材
１１の先端の凸面１１ａを治具本体１３の凹面１２に当
接させた状態でロッド基材１１を立てると、両者の間に
は凸面１１ａまたは凹面１２の周縁に向けて漸次拡大す
る微小な隙間δが形成されるようになる。治具本体１３
の凹面１２はまた、ロッド基材１１の先端の凸面１１ａ
部分をほぼ収納できるに足る必要最小限の深さに形成さ
れており、したがって、前記したように治具本体１３に
ロッド基材１１を立てた状態において、ロッド基材１１
の周面（摺動面）は治具本体１３から完全に開放される
ようになる。

【００１４】ロッド基材１１の基端部にはピストン取付
用のねじ部１１ｂが設けられており、上記治具本体１３
に立てたロッド基材１１は、そのねじ部１１ｂを前記支
持板１５に設けた貫通孔１５ａに嵌入させてその位置が
固定されるようになっている。なお、各支柱１４は、そ
の下端に設けたねじ部１４ｃを治具本体１３のねじ孔１
３ａに螺合させることにより該治具本体１３に対して固
定されている。

【００１５】本実施の形態においては、上記したように
治具１０に複数のロッド基材１１を立てた後、先ず、こ
の治具１０をガス軟窒化炉に装入し、ガス軟窒化処理を
行う。ガス軟窒化処理は、一例として、ガス軟窒化炉内
にアンモニアと、窒素と炭酸ガスとの混合ガス（窒化ガ
ス）を封入して、５８０℃に２時間程度保持する条件で
行うものとし、これによりロッド基材１１の表面には、
１８〜２０μｍ程度の厚さの窒化層（ε層：Ｆe_2-3Ｎ）
が形成される。

【００１６】そして、このガス軟窒化を終了したら、ガ
ス軟窒化炉内に設けた油槽内に直ちに治具１０を浸漬
し、治具１０上のロッド基材１１を油冷（急冷）処理す
る。その後、ガス軟窒化炉から治具１０を取出し、これ
を洗浄機（例えば、真空洗浄機）に装入し、ロッド基材
１１の表面に付着している冷却油の除去を行う。しかし
て、前記油冷処理に際しては、治具１０の凹面１２とロ
ッド基材１１の凸面１１ａとの隙間δに油液が侵入し、
この侵入した油液はその後の洗浄処理によっても少量残
留する。図１中の符号１６は、この残留した油液を表し
ている。

【００１７】上記洗浄処理を終えたら、治具１０を酸化
炉に装入し、治具１０上のロッド基材１１に対して酸化
処理を行う。酸化処理の方法は任意であるが、例えば、
水蒸気酸化を行う場合は、始めに酸化炉内を窒素ガス雰
囲気として４７０〜４８０℃まで加熱し、続いて酸化炉
内に水蒸気を所定時間（例えば、１．５時間）吹込み、
その後、酸化炉内を窒素ガスで置換してロッド基材１１
を３００℃程度まで炉内冷却し、しかる後に酸化炉から
取出して大気冷却する。この酸化処理により、ロッド基
材１１の表面には、窒化層上に積層して、標準的に２〜
３μｍの酸化層（Ｆe₃Ｏ₄ 層）が形成されるが、治具１
０の凹面１２とロッド基材１１の凸面１１ａとの隙間δ
が狭いことに加え、上記したようにこの隙間δに油液１
６が残留しているので、ロッド基材１１の先端（凸面１
１ａ）の酸化が抑制され、ロッド記載１１の先端の凸面
１１ａに形成される酸化層の厚さは、ロッド基材１１の
周面（摺動面）に比べて薄くなる。ここで、間隙間δ
は、凹面１２の端部で０．５ｍｍ以下でかつ油液１６が
侵入できる程度（ロッド端の形状により異なる）が望ま
しい。

【００１８】水蒸気酸化処理後、治具１０からロッド基
材１１を取外し、一本ずつバフ研磨加工を行って所望の
面精度（例えば、Ｒmax ０．６μｍ程度）に仕上げ、こ
れにてピストンロッド２０（図３）は完成する。このよ
うに完成したピストンロッド２０は、図３に示すよう
に、その周面（摺動面）における酸化層２１ａの厚さが
１μｍを超えているのに対し、その先端面における酸化
層２１ｂの厚さは０．２〜１．０μｍと薄くなってお
り、特に、その先端面の中心部における酸化層の厚さは
最も薄くなっている。これにより、同図に示すように、
このピストンロッド２０を下部電極２２によりクランプ
してその位置を固定した後、ブラケット２３の下端折曲
部２３ａを上部電極２４によりピストンロッド２０の先
端面に押えて抵抗溶接を行うと、ピストンロッド２０の
先端面の電気抵抗は小さくなっているので、比較的低電
流で溶接することができる。この結果、ピストンロッド
２０と下部電極２２との間にスパークが発生することは
なくなり、ピストンロッド２０の摺動面へのスパーク痕
の発生は未然に防止される。

【００１９】上記実施の形態においては、治具１０の凹
面１２を球面状にすることにより、径の異なるロッド基
材を処理する際にも、ロッド基材の凸面１１ａの曲率半
径が略同一であれば、同一の治具を利用可能である。

【００２０】なお、上記治具１０の凹面１２の形状は球
面状に限るものではなく、凹面に油液が残留し、かつ、
その後の処理中に残留油液が蒸発しにくいような狭い隙
間、すなわち、凹面とロッド先端との間に形成される隙
間の開口部（図１中のδの矢視部）が０．５ｍｍ以下で
油液が侵入できる程度の隙間が形成されるような形状で
あればよい。

【００２１】また、上記治具１０の全体的な構造は任意
であり、上記支持板１５に代えて、例えばロッド基材１
１を挿通可能な目を有する金網を支柱１４を用いて張設
して、この金網の目を通してロッド基材１１を立てるよ
うにすることができる。この場合は、ロッド基材１１の
セットが容易となり、例えば、数百本単位でロッド基材
１１を大量処理することが可能になる。また、本発明
は、ピストンロッド２０の先端面に抵抗溶接する取付用
部材の種類を限定するものではなく、上記ブラケット２
３に代えて、例えばボルトを選択することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係るシリンダ装置用ピストンロッドによれば、取付用部
材の抵抗溶接面となるロッド先端面における酸化層の厚
さを薄くして溶接性を改善しているので、取付用部材を
抵抗溶接しても摺動面にスパーク痕が発生することはな
くなり、形状変更を行うなどの面倒な対策が不要になっ
て、製造コストが低減する。また、本発明に係るピスト
ンロッドの製造方法によれば、治具の凹面にロッド先端
を当接させるという簡単な方法で、ロッド先端面の酸化
層の厚さを薄くすることができ、効率良くかつ低コスト
でピストンロッドを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るピストンロッドの製造方法で用い
る治具とロッド基材との合せ部分を拡大して示す断面図
である。

【図２】本発明に係るピストンロッドの製造方法で用い
る治具の全体的構造と、この治具に対するロッド基材の
セット状態を示す断面図である。

【図３】本方法により得たピストンロッドの酸化層の状
態と、これに対するブラケットの溶接の実施態様を示す
断面図である。

【図４】ピストンロッドを組込んだシリンダ装置の外観
を示す正面図である。

【図５】ピストンロッドに対するブラケットの溶接の、
従来の実施態様を示す正面図である。

【図６】従来の異形ピストンロッドと、これに対するブ
ラケットの溶接の実施態様を示す正面図である。

【符号の説明】

１０ 治具 １１ ロッド基材 １１ａ ロッド基材の先端の凸面 １２ 治具の凹面 １３ 治具本体 １４ 支柱 １５ 支持板 ２０ ピストンロッド ２１ａ，２１ｂ 酸化層 ２３ ブラケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に窒化層と酸化層とを積層形成した
   シリンダ装置用ピストンロッドであって、最表面の酸化
   層が、摺動面となる周面で１．０μｍを超える厚さとな
   っているのに対し、取付用部材の抵抗溶接面となる先端
   面では０．２〜１．０μｍ厚さとなっていることを特徴
   とするシリンダ装置用ピストンロッド。
2. 【請求項２】 複数のロッド基材を立てた治具をガス軟
   窒化炉、油槽、洗浄機および酸化炉に順に送って、ガス
   軟窒化、油冷、洗浄および酸化の各処理を順に行うピス
   トンロッドの製造方法において、前記治具に凹面を形成
   し、該凹面にロッド先端を当接させた状態で該ロッド基
   材を治具上に立てるようにすることを特徴とするピスト
   ンロッドの製造方法。