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圧縮コイルバネの選定方法と基礎知識
- 機械設計において、部品の重さに対応する圧縮コイルバネを選定する方法についてご教示ください。
- ウレタンアタッチを使用して部品を挟み込んで持ち上げる場合、バネコイルの種類や特徴についてもお聞かせください。
- また、適切なバネコイルを選ぶための基礎知識やポイントについても教えていただけますか？
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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）
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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。
お礼
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。
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。
補足
有り難う御座います。 バネコイルを使用する目的は「保持」です。 可動（回転）条件があり、保持にシリンダ－等の機構が使えず このような機構となりました。 又、保持の解放にエアシリンダ－を選定しております。 ご回答、誠に有り難う御座いました。
お礼
有り難う御座います。 大変、参考になりました。 シリンダ－選定に関しては、構造上左右からの保持、つまり機構上 4台取り付ける考えで選定しておりましたが、参考にさせて頂きます。