バネ・線材加工品の設計について

ばね・バネの岩津発条製作所 ホーム > バネ・線材加工品の設計について

「こんなこと訊いてもいいのかな?」などと気になさらずに、お気軽にご相談下さい。

・バネの知識はないが、バネを使った製品を作りたい
・製品仕様に合った最適な材質や形状に自信がない
・既存製品のリニューアルだが当時の図面が無くなってしまった

岩津発条は、このようなお客様のお悩みを解消すべく、
お客様の目的や制約条件から逆算し、加工実現性・コストを踏まえた、
最適な設計についてご提案させていただきます。

「こんなこと訊いてもいいのかな?」などと気になさらずに、お気軽にご相談下さい。

大切なことはお客様のバネの知識より、ものづくりにかける想いです。岩津発条の設計事例

お客様のアイデアを元に、ゼロから設計した毛染めスタンド

毛染めスタンド

お客様のアイデアをもとに、設計段階からご相談いただき、細部までこだわった理想的な形状を一緒に追求していきました。
こちらの製品はポンプ式の毛染めの容器を設置する想定です。毛染めの容器の本体とポンプの間の部分を線材の間に通していくと、自然と上部で固定されるように寸法を調整したり、スタンドのぐらつきを抑えるため、様々な細かい工夫をすることでスタンドが倒れないよう設計しました。

詳細はこちら

ぬいぐるみが可愛く見えるような形状を追求したバネの設計

ぬいぐるみが可愛く見えるような形状を追求したバネ

ぬいぐるみのフォルムに合わせるという目的のバネの設計です。
元の図面も無く、ぬいぐるみの形状がよくなるように感覚的な設計が必要でした。おおよその理論値での計算は可能ですが、「ちょうどよい感覚」を目指すために、そこから実際に成形し、何度も中に仕込んでは大きさを図り、調整を繰り返し、加工から設計へフィードバックしていきました。

詳細はこちら

使いやすい形状に設計した化粧品容器を掃除するための道具

使いやすい形状に設計した化粧品容器を掃除するための道具

こちらの設計ポイントは持ち手の円錐形状です。ただ持つだけでしたら、加工のしやすさもあり普通の円筒上のコイルで十分です。しかし円筒上ですと、例えばテーブルに横向きに置いた際、転がっていってテーブル等から落ちてしまう可能性があり、さらに小さいので、気付かず踏んで怪我をするかもしれない、という課題が浮上しました。それを解決するために、さまざまな改良案からこの円錐形状を採用することにしました。

詳細はこちら

取り付ける現物の形に合わせて、機能性とコストを追求して設計したキャニスターの部品

キャニスターの部品

お客様が用意された現物に合わせて部品を作って欲しいとお問い合わせがあり、設計・製作させていただきました。機能として最適な形状を保つためには複数のパーツを組み合わせる必要が最低条件でしたが、それを満たすにはコストがかかりすぎてしまうため、とある方法で加工工程を工夫するという前提条件を設計に盛り込むことで、トータルコストを下げることに成功いたしました。

詳細はこちら

図面が無い状態から、試作を交えて形状設計を行った特殊形状の引っ張りバネ

特殊形状の引っ張りバネ

一般的な形状の引張りバネは巻部分が直線的ですが、巻部分の片端を一巻ずつ階段状にずらした特殊な形状が特徴のバネです。特殊形状の上に、元となる図面が存在しない状態でしたので、数値による理論値の設計だけでなく、後工程となる加工にあたりどのような問題が出てきそうかを知るため、実際に試作を繰り返しながら、最適な形状を設計していきました。

詳細はこちら

設計に関してよくいただくご相談

現状の図面の仕様で現実的に生産が可能か、また可能であれば費用が知りたい

幅広い視野でご提案・お見積り

シンプルなものであれば、運よく安価で市販のものが手に入ったり、設計ソフトから目的のものが比較的簡単に設計でき、生産も低コストで可能な場合がありますが、そうでない複雑な仕様が求められる場合、バネの設計は属人的になりがちです。
そうなった際に、岩津発条では、製作側の知識と後工程である加工を元に、設計を確認させていただくことが可能です。自動機だけでなく職人が在籍しておりますので、そもそもの生産可否・試作が必要かどうか、またどれくらいの試作で評価できそうか、コストダウンの工夫、生産ロットに対する適切な加工手段等、幅広い視野でご提案・お見積りをさせていただきます。

そもそも図面が無いが、設計から見積りをお願いしたい

落書きレベルの図面でも
バネが完成しました

図面がないと難しいのでは?と思われるかもしれませんが、図面が全くなかったとしても、また上の写真のようなまるで手書きのラフな図案しか用意することができなかったとしても全く問題ありません。どんな用途で使用するのかなどの情報からお客様の要望を汲み取り加工いたします。バネの加工に必要な情報はこちらで聞き出しつつ設計いたしますので、お客様が体裁を整えて図面を作成する必要はございません。相談しながら一緒にバネを作っていきましょう!

現行品の図面はなく、現物を元に設計のうえ、見積り・加工をお願いしたい

費用を考えないのでしたら、現行品が極論どれほど特殊なものでも、職人技と専用の治具を作成の上現物と同じものを製作することができます。
ただ作るだとターゲットコストや生産ロットの要求を満たせなくなってしまう可能が高いので、あらかじめそれらの条件をヒアリングさせていただいたうえで、そもそも現実的かどうか、また、用途に合わせて仕様変更のご提案も可能な場合があります。
お気軽にご相談いただけますと幸いです。

図面もスケッチもないが、アイデアはある

お客様が納得されるまで、とことん相談にのります。いつでも弊社へお越し下さい。お客様が理解し納得されるまで、時間の許す限りお付き合いいたします。設計や技術に関するアドバイスや、バネの使用段階のことまで考えた提案など、きめ細かく対応いたします。
また工場見学も承っておりますので、ご連絡いただきましたら日程調整のうえ、製作の様子を実際にご覧いただくことも可能です。(※守秘義務のある製品の製作中の場合、状況によっては製作が落ち着くまで工場見学を延期させていただく場合がございますので、予めご了承ください。)
お気軽にお問合せください!

バネ設計の経験のある方からよくいただくご相談

応力の取り方について

バネ設計ソフトではうまくいかない

市販のバネ設計ソフトなどでは設計に限界があり、希望の荷重を得られない。

ワンポイントアドバイス

一般に、バネ設計ソフトはかなり安全に設計するよう配慮されています。 弊社では長年の経験に基づき、材料の選択から、設計まで柔軟に対応することができますので、ぜひご相談下さい。

バネ設計ソフトではうまくいかない

バネ設計ソフトで設計できなからできない理由ではありません。 長年培った経験と技術力でバネ設計ソフトでは設計できないご相談にも対応が可能です。

スペースと荷重について

限られたスペースで希望の荷重を実現したい

機械・装置のほとんどの設計または製作まで完了しているため、バネの取り付けスペースが限られている。そのスペースを最大に利用しても、希望の荷重が得られない。

ワンポイントアドバイス

取り付けスペースが限られている場合、圧縮バネならば異形線バネや皿バネなどに変更します。 引張バネでより大きな初張力を得ることで対応できる場合には、一般に、熱処理温度を低めにするなどしますが、これはバネの寿命に大きく影響します。 弊社では「脱線巻」という技術で、大きな初張力を得ることができます。さらに熱処理の加減によって、寿命を延ばすことも可能です。

限られたスペースで希望の荷重を実現したい

岩津発条ではお客様のご要望をヒアリングした上で、最適なバネの設計を致します。 これまで、数多くの実績をあげた技術力がある弊社だからこそできる設計があります。

バネの強さについて

荷重は変えずに寿命を延ばしたい

引張バネ本体は最大荷重時の応力に十分耐える設計になっているが、フック部の折損を回避できないので、荷重は変えずに、フック部の寿命を延ばしたい。

ワンポイントアドバイス

引張バネの折損の大半は、フック部を基点として起こります。 逆丸フックの場合、ねじり応力の集中が起こっているので、丸フックに変更します。 丸フックでも、フック立ち上げ部の曲げRが小さいため、曲げ応力の集中が起こっている場合は、フック立ち上げ部の曲げRを大きくします。(ただし、D/dが小さいと、加工が困難になりがちなので注意が必要です。) 上記のような変更でも効果がない場合は、ネジ式や、両絞りで別フック(金具)の挿入を検討します。

荷重は変えずに寿命を延ばしたい

岩津発条は難加工を得意とするため、他社では設計できないとされたバネに関しても設計することができます。 引張バネのフック部の折損回避をはじめとした難加工や最適なバネの設計を致します。

(1)バネの計算式(基本)

(例)圧縮バネの計算式

1.荷重とばね定数・たわみの関係
1.荷重とばね定数・たわみの関係
2.ばね寸法からばね定数を求める
2.ばね寸法からばね定数を求める
3.ねじり応力
3.ねじり応力
4.ねじり修正応力
4.ねじり修正応力
記号 記号の意味 単位
d 線径 mm
D コイル中心径 mm
n 有効巻数
p 巻きピッチ mm
δ たわみ mm
P 荷重 N
k バネ定数 N/mm
G 横弾性係数 N/mm2
τ0 ねじり応力 N/mm2
τ ねじり修正応力 N/mm2
c ばね指数 c=D/d
K 応力修正係数
横弾性係数:G(単位 N/mm2)
材料 Gの値(N/mm2
ピアノ線 78,500
硬鋼線(バネ鋼) 78,500
オイルテンパー線 78,500
ステンレス線 68,500
黄銅線 39,000
洋白線 39,000
りん青銅線 42,000

(2)バネ専門家のアドバイス

バネ専門家のアドバイス

バネの設計事例

初張力の管理が重要となる引張バネ

  • スポーツ用品
  • 限られたスペースで、偏心的なカムの動作に追従でき、ボールの飛距離を一定にする引張バネを製作してほしい。

弊社の提案・対応内容

ボールの飛距離を一定にする=バネの荷重誤差を極力小さくする、ということになります。バネ定数の管理はあまり難しくありませんが、密着巻である引張バネの場合、初張力のコントロールが問題になります。 そのため、バネの寸法管理は当然のことですが、初張力のコントロールには、コイリングの際の巻き方(各コイル間の密着力に影響)、及び、特に熱処理温度の管理が重要になります。材質にSUS304-WPBを採用したのも、この初張力の残存率を考慮したもので、また、バネ鋼・ピアノ線等の場合、防錆処理が必要となり、本体内部に防錆油による汚れの懸念があるためです。

また、当初、一般的なフック形状である丸フックの引張バネを採用しましたが、お客様より本体の貸与を受け、バネをセットしてみたところ、偏心カム・その他の内部機構に干渉することが分かり、側面に丸フックがある引張バネを採用することにしました。お客様は、以前製作していたバネメーカーでは、製作ロットごとに飛距離がばらつき、困っていたとのこと。

上記の様に、初張力の管理が、ボールの飛距離にかなりの影響を及ぼすため、当社では、本件の場合、製作ロットごとの誤差を無くすため、お客様より貸与された本体は、常時当社に保管し、飛距離の計測を検査項目の一つとしています。安定したボールの飛距離で、お客様はもちろん、エンドユーザーの満足度も向上し、非常に喜んでいただけました。

製作した仕様

材質 SUS304-WPB
線径 φ1.2
コイル外径 φ10.2
総巻数 23
自由長 45

納入ロット:1000個

初張力の管理が重要となる引張バネ

側面に丸フックの引張バネ

初張力の管理が重要となる引張バネ

側面に丸フックの引張バネ(フックのアップ画像)

狭いスペースで、たわみ量が多い、且つ重荷重に耐え得る圧縮バネ

  • 機械部品(シリンダー用)
  • 円筒形のバネ挿入スペースが、内径φ23、高さ20.5で、ストロークを8mm以上確保したい。8mm圧縮時の荷重は、40kg以上必要。
狭いスペースで、たわみ量が多い、且つ重荷重に耐え得る圧縮バネ

弊社の提案・対応内容

丸線では、たわみ量確保のためには、密着高さを小さくするため、線径を細くする必要がありますが、その場合、必要な荷重が得られません。また、荷重を得るため線径を太くすると、密着高さが大きくなり、たわみ量が得られません。 まずは、お客様から使用目的や最低限必要な条件のヒアリングを行いました。ヒアリングを行った結果、異形線(平線)圧縮バネの設計で解決をすることがわかり、ご提案いたしました。 しかも本件のスペースは、高さ20.5mm、内径φ23mmいう大変狭い場所だったため、異形線の中でも『平線(平たい板状の材料)』を使用し、たわみ量が多くとれるように設計しました。 この設計は、たとえ設計ができたとしても、加工の難易度が高いため、設計提案するバネメーカーはきっと少ないでしょう。

また、製品寿命を長くするために、出来るだけ加重負担の少ない材料断面の縦横比になるよう設計しました。加工方法は、同業他社では困難な、旋盤による芯金巻きを採用し、且つ、専用の巻き治具を製作し、材料の捻じれ(傾き)を防止し、自由高さ・直角度の精度を管理できる工法としました。 もちろん、既存の自動機での生産は不可能なため、コストアップは回避できませんが、荷重要件の満足、及び、シリンダー本体の歩留まりを考えると、バネのコストアップは十分吸収できると、お客さまには喜んでいただけました。ただ単にお客様がもつ課題を解決するだけではなく、より効果の高い最適な設計提案ができることが岩津発条の強みでもあります。

製作した仕様

材質 SWP-B(SWRS)
線径 [1.9×4.2]
コイル外径 22
総巻数 4.5
自由長 20.2
直角度

納入ロット:500個

狭いスペースで、たわみ量が多い、且つ重荷重に耐え得る圧縮バネ

狭小スペースで大きくたわみ、重荷重にも耐えるよう、異形線の圧縮バネを作りました。

狭いスペースで、たわみ量が多い、且つ重荷重に耐え得る圧縮バネ 狭いスペースで、たわみ量が多い、且つ重荷重に耐え得る圧縮バネ精細な力加減が必要なため、職人の技術の見せどころでもあります。

逸品 難加工事例を見る

バネの設計相談は岩津発条までご相談ください。

バネの設計に関するお悩みは上記に掲載されていた内容に限らずお気軽にご相談ください。岩津発条では直接お客様と話し合い、納得していただくことを一番に考えております。 バネの加工をしているからこそ気づけるポイントなど、密なやりとりが可能です。特にバネの設計ソフトを使用しているお客様から数多くのご依頼をいただいております。 メール・電話、または「同行してほしい」などのご要望にも可能な限りのご対応をいたします。

バネの設計相談は岩津発条までご相談ください。

Navigation

岩津発条では難加工のバネ・線材加工品を数多く製作しております。

弊社は、設計だけでなく、加工技術にも自信があります。他社で「できない」と断られた特殊加工のバネや、手加工が必要な難加工のバネは、弊社のバネ職人にお任せ下さい。ご要望に合ったバネを製作いたします。 各種バネで得意とする難加工や製作事例は、下記ページをご覧下さい。

バネ実績紹介

種類別バネの製作事例一覧
用途別バネの製作事例一覧
要望別バネの製作事例一覧
ばね製作記逸品
 
 
お電話・ファックスからのお問い合わせ TEL:06-6789-4857 FAX:06-6789-4867 営業時間:平日9時~18時

業務が立て込んでおり、電話に出られない場合がございます。
その場合は、お手数ですがインターネット問い合わせフォームをご利用下さい。

インターネットからのお問い合わせ インターネットお問い合わせフォーム メール