ステンレス鋼製スプリング 精密機械の重要な部品である「ねじり引張バネ」は、このファミリーの中でユニークな設計を代表しています。その価値を理解するには、従来の「引張バネ」や「トーションスプリング」との比較が不可欠です。
1. 主要な違い: ローディングモードと動作原理
1.1 引張りばね
- 動作モード: 引っ張りバネが代表的なものですが、 アキシアル荷重がかかる コンポーネント。耐えることで機能する 引張力 そしてその軸方向に沿って伸びている。
- ストレス状態: スプリング本体（コイル）に加工を施しております。 引張応力 、材料から生じる せん断ひずみ .
- エネルギー貯蔵: エネルギーを次の形で蓄えます。 せん断ひずみ energy .
- 特徴: 通常、コイルはきつく巻かれており、重要なパラメーターが発生します。 初張力 —外力が加わる前にエネルギーを蓄えます。
1.2 ねじりバネ
- 動作モード: トーションスプリングは典型的なものです ラジアル荷重/円周荷重 コンポーネント。耐えることで機能する a トルク そしてその中心軸を中心に回転します。
- ストレス状態: スプリング本体（コイル）に加工を施しております。 曲げ応力 せん断応力や引張応力ではありません。
- エネルギー貯蔵: エネルギーを次の形で蓄えます。 曲げひずみエネルギー .
- 特徴: 通常、トルク伝達用のアームまたは成形端が装備されています。パフォーマンスは次のように定義されます。 ねじり剛性 ($k_t$) .
1.3 ステンレス製ねじり引張バネ
- 動作モード: トーション テンション スプリングは複合荷重コンポーネントであり、二重の機能を備えています。同時にまたは個別に耐えることができます 軸方向引張力 そして ラジアルトルク .
- ストレス状態: コイルは同時に せん断応力 （緊張）そして 曲げ応力 （ねじれ）。
- エネルギー貯蔵: どちらも収納可能 せん断ひずみ energy そして 曲げひずみエネルギー .
- 専門的な利点: このユニークなデザインにより、 2つの機能 単一コンポーネント内に組み込まれているため、機械設計と組み立てが大幅に簡素化されます。
2. デザインとパフォーマンスパラメーターにおけるプロフェッショナルな卓越性
2.1 剛性計算の違い
| スプリングタイプ | キーの剛性パラメータ | 剛性の定義 |
| 引張りばね | 伸張剛性 | 伸び単位あたりに必要な力（N/mm） |
| トーションスプリング | ねじり剛性 | トルク required per unit of rotational angle (N·mm/deg) |
| ねじり引張バネ | 二重の剛性 | 引張剛性とねじり剛性の両方の特性を備えています |
ねじり引張バネの場合、設計者は、精密リンク機構などの複合運動の要件を満たすために、2 つの剛性値を個別に計算してバランスをとる必要があります。
2.2 応力集中と疲労寿命
- 引張りばね: 応力集中は主にフック/ループ接続点で発生し、疲労破壊が発生しやすい場所です。
- トーションスプリング: エンドアームとメインコイル間の移行部に応力集中が生じます。
- ねじり引張バネ： 複合負荷により、 応力解析は最も複雑です 。張力とねじりによる重畳応力に直面しており、高強度ステンレス鋼と高度な応力除去プロセスが必要です。
3. ステンレス鋼材料と複雑な用途
3.1 材料選択の推進要因
- 腐食性環境: ステンレス鋼 (AISI 304、316 など) は優れた耐久性を提供します。 耐食性 、医療、海洋、食品加工機器に不可欠です。
- 温度安定性: 高温下でも高い強度と弾性率を維持し、安定した性能を発揮します。
- 非磁性要件: 特定のステンレス鋼グレード (オーステナイト系) は、低磁性または非磁性の特性を示し、敏感な電子機器に適しています。
3.2 複合アプリケーションの価値
ステンレス製ねじり引張バネは、高集積化や多機能性が求められる分野に欠かせません。
- 精密ロボットアームとグリッパー: グリップのための引張力と角運動のためのトルクを同時に提供します。
- ヒンジ機構: 戻り張力と角度位置決めトルクの両方を必要とするシステム。
- バルブと減衰システム: コンポーネントをリセットするための引張シール力とねじり駆動力の両方を提供します。
