引きばねの設計は初張力とフックの形状がポイントとなります。圧縮ばね（押しばね）と設計に関する基本式は同じですが、圧縮ばねに初張力はありません。また初張力は材料によっても異なります。今回は「初張力」の特徴と気を付けるポイントを解説します。
引きばねの初張力について
初張力は、引きばねを密着巻きにしたときに、接している線材の間に生じる内力のことです。コイル平均径と材料直径、初応力によって決まります。初張力の特徴は引きばねの不安定性が抑えられますが、荷重のバラつきが大きくなる恐れがあります。
初張力ありと初張力なしの違い
初張力を付けた引きばねは、初張力を超えた力を加えなければ、ばねのたわみを発生せず、少ないたわみ量で大きな荷重を発生させることが可能です。初張力の大きさは、製造する機械の能力や製造方法によって限界があります。
初張力をゼロにしたい場合は密着巻きではなく、ピッチ巻にする必要があります。また高初長力ばねといい、初張力を高く設計したばねもあります。
初張力のメリット
初張力のメリットは、引きばねの初張力を活用することで小さいスペースで高荷重を得ることができます。ばねの線径を細くしても、同じ荷重を発生させることも可能になるため、ばねの軽量化の手段として有効です。
初張力における注意点
初張力の注意点は、材料のクセと低温焼きなましです。ばねへの影響が大きく出るため注意が必要です。引きばねの初張力はばらつきが発生するため、正確に狙った大きさをつけることは困難です。成形後の焼きなましによって低下しますが、材質によって異なります。
減少の度合いを明確にするのは難しいですが、ピアノ線や硬鋼線は20〜35％減、ばね用ステンレス鋼線では15〜25％減少します。初張力の減少は、焼きなまし温度を下げることで緩和することができます。
ただしばねの耐久性やへたり性能の低下が伴うので、ばねの性能を満足する範囲内で行う必要があります。熱処理の1つである低温焼きなましについてはこちら。
初張力への理解が深まると、引きばねの設計も格段に設計しやすくなります。引きばねの設計についてはこちらです。
栄光技研株式会社は引きばねの設計や製造にも対応しています。引きばねの軽量化やコスト削減、引きばねのフック形状の折損・錆問題でお困りの方はぜひお気軽にご相談ください。お問合せはTELやFAXでも承ります。
