圧縮コイルバネの選定

Question

機械設計について
部品重量5kgの物を圧縮バネを使って両側から挟み込んで持ち上げます。
支持方法はウレタンアタッチを使用します。
どのようなバネコイルを選定すれば良いのでしょうか？
選定方法、バネコイルの種類等の基礎知識を教えて下さい。

Accepted Answer

圧縮コイルバネを使用する事を前提としたら、
? 力は、部品重量5kg÷摩擦係数0.2 ＝ 25kg
　 摩擦係数0.2は、金属とウレタンゴムの乾式接触予想値です
　 そして、安全率を加えて、25kg×2 ＝ 50kg
　 左右の各2本、計4本の圧縮バネを使用する場合、12.5kg/本の
　 力が出る圧縮バネ（規定値に縮めた時の力が）
　 以上の条件で、圧縮バネのカタログからバネを選定する
? 防錆等を考慮する必要があれば、SUS系の材質を使用する
? 異物の侵入があれば、カバー等を取り付ける
? 圧縮バネには、座屈が起きない様に、外径若しくは内径に
　 ガイドを設ける
? 部品重量5kgの物を、規定の圧縮バネ長さで掴む、圧縮バネの
　 自由長さ（規制した最大長さ）で放す動作のアクチュエータ
　 と、そのガイド機構が必要。
等々の手順で選定が必要です。

只、アクチュエータをエアシリンダにすると、エアシリンダは
空気バネと同じで、しかも動作ストローク（長さ）が変わっても
推力（力）が変わらない特徴を持っています。
しかも、圧縮バネは不要で。
そして、動作推力が片側25kgなら、部品重量5kgを可搬でき、且つ
スライドする機構も成り立ちます。

小生なら、片側に1個計2個のエアシリンダの場合0.3MPaで25kg程度
両側で1個のエアシリンダの場合、0.3MPaで50kg程度のパワーがでる
シリンダーを選定します。そして、レギュレータで0.1MPa～0.5MPa
の圧力調整をして、8.3kg～41.6kg（16.6kg～83.3kg）の推力が可変
できます。

プッシュプルゲージ等を使用して、部品重量5kgの物が、ウレタンの
アタッチメンにて、何kgで摘む（挟む）と安定して運べるかを、予め
確認すると良いでしょう。（摩擦係数が推測、重心位置が？？なので）

Answer

圧縮バネは荷重を主に使う場合とたわみを主に使う場合があり，それぞれ設計上の考えが異なります。密着させても壊れないようにするのか，使用範囲で壊れなければよいのかなどを考えておく必要があります。圧縮コイルバネでは一般には使用範囲の荷重(またはたわみ）を繰り返し与えて，疲労しないと言う条件設定をします。バネ線材にはねじりせん断力が発生し，このときのせん断応力を計算する方法が一般的です。JISにもばね線材の適用応力範囲が示されていますが，安全率をどれ位に設定するかは荷重条件や適用環境によって決めます。参考に計算式を示したURLを示しておきます。

【参考】http://www.dd.iij4u.or.jp/~suyama-h/keisann-.htm

お礼

2008/09/04 14:32

有り難う御座います。

より明確な指導、大変感謝致します。
もとより基本的な構造と知識から逸脱した機構なために
より明確でシンプルなご回答に感謝致します。

質問者

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Answer

部品をつかむ他に、放す必要はないでしょうか？
　そうなると、エアシリンダのようにピストンを出し入れできる物を利用する方がいいと思います。

放す機構が別にあって、つかむのにばねを使うというのであれば・・・・JIS B2704を参考に、自分で設計されてはいかがでしょう？
　自分の欲しいばねが求められます。単純な形状ですから、市販品も、特製で作ってもらっても、あまり価格の差はありません。
　ウレタンアタッチメントと部品との摩擦係数を設定すれば、垂直抗力、つまり部品をつかむのに最低限必要なばねの押し力が出ますので、後はJISを参考にどうぞ。

圧縮コイルバネの選定方法と基礎知識