技術情報TECHNOLOGY

ぜんまい・定荷重ばねの
Q&A

Q1

ぜんまいとは何ですか?

A

ぜんまいとは、回転する力(トルク)を蓄えるばねです。
昔の柱時計のぜんまいやオルゴールのぜんまいを巻いたことはありませんか?チョロQやマクドナルドのおまけのおもちゃ等にも入っています。
当社では、自動車のシートベルトを巻き取るためのぜんまい(シートベルトリトラクター)や、掃除機などの電源コードを巻き取るコードリール用ぜんまい等を製造しています。

Q2

材料は何を使っているのですか?

A

江戸時代のからくり人形のぜんまいは、くじらのひげ(!?)で作られていたそうですが、現在は
・SUS301 CSP EH…ばね用ステンレス鋼帯(t0.05〜t0.8程度)
・SK95、SK85等の炭素工具鋼を焼き入れ焼き戻ししたもの
・SK85相当の炭素鋼をパテンティング処理した後冷間圧延したもの
・FW(Flat Wire)…硬鋼線やピアノ線等を圧延した平線
等が用いられ、用途により使い分けられています。

Q3

ぜんまいの設計はどのように行いますか?

A

ぜんまいの設計には、トルク、回転数(使用範囲)、耐久性とケースとシャフトの径とぜんまい幅を決定する必要があります。
ぜんまいは通常のばねとは違い、ケースに密着していたりシャフトに密着していたりする部分があるので、ばね定数が非線形となり数値解析によりトルク等を算出する必要があります。数値解析の必要がございましたら、当社までご連絡ください。

Q4

製造はどのように行いますか?

A

製品の幅に材料を裁断します(スリット工程)。スリットした材料エッジを切削または塑性加工して処理します(エッジ処理工程)。製品の長さに切断します。S字ゼンマイは同時に一次巻きを行います。外端を成形します。熱処理を行い、材料強度を上げて、残留応力を除去します(定尺切断工程)。巻軸で巻き取り、ケースにセットします(巻取り工程)。検査、梱包を行い出荷します(検査・梱包工程)。

Q5

定荷重ばねとは何ですか?

A

定荷重ばねは、一定の曲率で密着巻きされた薄板で,その外端部を直線に引き伸ばして使用するばねです。荷重がストロークによらずほぼ一定となるため、定荷重ばねと呼ばれます。小さなスペースに、長いストロークに対応できるばねが収納できます。

Q6

定荷重ばねの設計はどのように行いますか?

A

基本的な式は,下記のとおりです。
加工できるRnは板厚の40倍が限度ですので、注意してください。

数式