炊飯器の蓋など開閉強度の調整にはねじりコイルばねの力が用いられています。よく試作品で市販品のねじりコイルばねを試したが、サイズや強度が合わない・ねじりコイルばねが折れてしまうといったご相談があります。今回は、電化製品の炊飯器に使用するねじりコイルばねの荷重設計のポイントを解説します。
ねじりコイルばねの荷重設計のポイントは？
ねじりコイルばねの荷重設計は、「使用用途」と「使用環境」から考えていきます。荷重はばねの持っている強さ、押した時に元に戻ろうとする力です。
使用用途は、開閉スピード、使用頻度、開閉に必要な強さなどが挙げられます。使用環境は外気や水分に触れるか（屋外屋内・海沿いなど）、熱にさらされるかなどの条件を考慮していきます。
炊飯器に組み込まれているばねについて
炊飯器の開閉部分は自動と手動の2パターンがあります。自動はボタンを押せば自動でふたが閉まり、手動は蓋を開閉部分に手の力で戻すことによって蓋を閉めるパターンです。手動の場合、ねじりコイルばねが適用されます。開閉ボタンには圧縮ばねが入っています。自動の場合は、あまりばねが使われることはありません。
炊飯器の蓋の重さや蓋の開くスピード、毎日3回以上開閉する条件は「使用用途」となり、炊飯時には水蒸気に触れるというのが「使用環境」になります。
下記にて使用用途と使用環境をまとめてみました。条件をふまえて荷重を設計していきます。荷重設計とは、ばねにどれくらいの力が必要かを決めることです。ポイントは2つあります。
1.使用用途: 炊飯器の蓋をどんな風に使いたいか？
◦開閉スピード: ゆっくり開け閉めしたい？
◦使用頻度: 1日に何回くらい開け閉めする？
◦開閉に必要な強さ: 軽い力で開け閉めしたい？
2.使用環境: 炊飯器がどんな場所で使われるか？
◦温度: 室内で使う？
◦湿度: 水蒸気に触れる？
ばねを搭載する炊飯器などの機器の使用用途と使用環境を具体的に想定し、必要な荷重になるようにねじりコイルばねを設計していきます。
荷重を変更したいときは？
ねじりコイルばねの荷重が変わるポイントは以下の3つの要素で変わります。巻数が多いと荷重は弱く、少ないと強くなります。条件を組み合わせることで、ご要望の荷重を設計していきます。
1.材料: ばねの材料を変えると、強度や錆びにくさが変わります。
◦強度を上げたい場合は、ピアノ線
◦錆にくくしたい場合は、ステンレス鋼
2.線径: ばねの線の太さを変えると、荷重が変わります。
3.コイルの巻数: コイルの巻き数を変えると、荷重が変わります。コイルの巻き数が多いと荷重が弱くなり、少ないと強くなります。
今回は、身近にある炊飯器を例に挙げて、ねじりコイルばねの荷重設計のポイントを解説しました。
ねじりコイルばねは医療機器や車両など様々な部品にも利用されています。
医療機器関係に対応したねじりコイルばねの事例をまとめていますので、ご覧ください。
栄光技研株式会社では設計開発の段階から一緒にサポートさせていただきます。図面が無い、荷重が決まっていないという場合でも対応可能です。ばねについてお困りの際は、ぜひお気軽にお問い合わせフォームまたはお電話でご相談ください。お問合せはこちらから
