圧縮ばねの完全ガイド
このガイドでは、圧縮ばねとは何か、どのように機能するのか、どのように測定するのか、に焦点を当てます。
このガイドの目的は、様々な主要なタイプの圧縮スプリングの概要と、それらが使用されるより一般的な役割のいくつかを提供することです。
ここでは、英国でオンラインで購入できる最も人気のあるスタイルとサイズをいくつか取り上げ、さらに日常的な用途に応じた圧縮スプリングをどこで購入できるかを紹介します。また、コイルスプリングがどのように機能するかを詳しく調べ、正しい測定方法を説明します。その目的は、特定の仕事に最適なコイルスプリングを簡単に選択できるようにすることです。
圧縮ばねとは？
圧縮ばねは、コイルスプリングとしても広く知られており、ばねの古典的なバージョンと言ってよいでしょう。圧縮された状態で荷重がかかると、圧縮されていない元の高さや長さに戻ろうとする抵抗力（押し戻される力）が発生します。
そのため、押し出す力が必要な場面のさまざまな用途や場面で利用されています。ボールペン、ドア金具、精密工具、自動車、電子機器、ボタンスイッチ、 医療機器、重工業機械など、身近なところで圧縮ばね使われています。
バネに張力を加えることで、単純に押し返すだけでなく、大きな位置エネルギーを効果的かつ効率的に蓄えることができます。さまざまな製品、シーンで活用できます。
ほとんどの圧縮ばねはオープンコイルの鋼線から作られていますが、サイズ、剛性（ばね定数）、断面の設計や形状は無限にあります。例えば、円錐形、凹形、ガーター形、樽形、砂時計形などの特殊なばねがあります。また、コイルスプリングの大きさにも限界がありません。携帯電話やキーボード・マウスなどの携帯電子機器には小型のものが多く、自動車や工業用にはより大きく、より重いものが使われます。
圧縮スプリングの仕組み
圧縮ばねは、下向きや内向きの力で押しつぶされようとすると、それに抵抗して押し返します。圧力がかかっていないときは、常に自然な開き状態、または少し伸びた状態に戻ろうとする力を押し返します。
圧縮スプリングはどのように働くのか」という質問に答えるもう一つの方法は、異なるタイプのスプリングと対比させることです。広く使われているほぼ全てのスプリングは、荷重のかけ方によって説明され、定義されています。
荷重、トルク、力の種類を変えてコイルスプリングを使用する製品の一般的な例として、引張型と捩り型があります。
-
引張バネは、引っ張る力を発生させるために設計されています。伸びきった状態で設置・保持され、放すとすぐに縮んだ状態に戻ろうとする。コイルバネと逆の働きをします。
-
ねじりばねは、中心軸を中心にねじれた状態で保持されているため、圧力をかけると（伸長ばねの場合は圧力をかけると）元に戻ろうとします。洋服の留め金、椅子の調節機構、作業場のクランプ、さまざまな蝶番などが、日常的に使われているねじり／伸縮バネの例です。
圧縮スプリングが抵抗できる力の量、言い換えれば、ある製品の全体的な強度、剛性、またはスプリングレートは、様々な指標と仕様に依存します。その中には、物理的な設計、材料の強度、製造方法などが含まれます。
しかし、一般的に圧縮スプリングを強くしたり弱くしたりするには、スプリング全体の直径に対するワイヤーの直径の比率を調整するのが最適です。線材を太くしたりコイルを細くするとばね定数は高くなり、線材を細くしたりコイル径を大きくするとばね力は弱くなります。
バネの長さの測り方
ばねはどのように測定するのですか？特定の用途で必要な抵抗力を生み出すために、どのサイズが必要かは、正確には必ずしも明らかではありません。長さ、線径、外径、ワイヤーゲージなど、複数の寸法を考慮する必要があります。
スプリングの長さを正確に測定する方法として、ダイヤル式ノギスやデジタル式ノギスを使用することが推奨されています。これにより、より正確な測定が可能になり、特定用途では重要な意味を持ちます。
圧縮ばねやコイルばねの場合、圧縮されていない状態で端から端までの長さを測定します。ノギスをコイルスプリングの両端に当て、平らな面に置いた状態で、圧縮力がかかっていない自然な状態で測定します。
圧縮ばねの種類
販売されているばねには多くの種類、スタイル、サイズがあります。圧縮スプリングメーカーは、あらゆる産業と用途に合うように、様々な直径、長さ、材料で高品質の製品を提供しています。大部分はオープンコイル鋼線（多くはステンレス鋼や高炭素鋼）から作られますが、アルミニウム圧縮スプリングも広く利用されています。しかし、ステンレス鋼圧縮スプリングはは最も人気があります。
サイズや剛性に関係なく、標準的なデザインは、ほとんどの場合、らせん状のワイヤーコイルになります。このコイルばねは、圧縮して保持することができますが、自然状態では、どんなコイルばねでもすぐに完全に伸びた状態に戻ってしまいます。円錐形の圧縮ばねもありますが、標準的な設計に比べるとあまり使われていません。
コイルスプリングとしてスプリングメーカーから販売されている製品の多くは、主に自動車に使用されることを想定しています。衝撃を効果的に吸収することができるため、多くの自動車のサスペンションシステムに不可欠な部品となっています。しかし、圧縮ばねもその特性から、様々な大きさ、硬さのものがあり、多くの場面で部品として使われています。
スプリングキット
圧縮スプリングキットも用意しています。これらは、様々な形状やサイズを提供し、ばねの設計と要件の面で柔軟性を与えます。
RS Componentsのようなサプライヤは、要件にに必要な製品を提供するために、これらのキットに対する選択肢を用意しています。
さまざまな種類と形式があります。
小型圧縮コイルばね
マイクロスプリングと呼ばれる極小のコイルスプリングは、ポケットサイズの様々な機器や工具に使用されています。日常的に使われる線径は0.25mmからで、外径は2〜3mm程度です。しかし、より特殊な用途や装置では、これよりもかなり細くすることができます。
大型圧縮コイルばね
大型圧縮ばねは、直径が太く、ばね定数が高い設計になりがちです。大型圧縮スプリングは様々な製品、産業と応用に広く使用されます。この種の大型コイルスプリングの最も一般的な用途は以下の通りです。
重荷重用圧縮ばね
高荷重圧縮スプリングはよく高荷重圧縮スプリングと呼ばれる。これらはより大きく、より厚いスプリングで、大きな圧力力を支え、抵抗することができ、または長期的に大量のエネルギーを蓄えることができます。建築（建物と橋）、航空宇宙工学、鉱業と掘削装置、工業用昇降台など、様々な用途に使われます。
