バネ知識 あれこれ(バネの用語集)

  バネの用語集

 バネに関する用語集です。(順不同)

用語意味
巻方向巻き方向は、端末を起点として時計回りに巻かれていれば右巻、逆回転なら左巻。
(バネを立ててみて右上がりのものを右巻、左上がりのものを左巻と言えます。)
特に指定のない場合は右巻となります。
有効巻数バネとして作用する巻のことで、コイル部のバネ定数の計算に用いる巻数。
押しバネ(圧縮バネ)の場合は、一般的には 総巻数-座巻数
引きバネ(引張バネ)の場合は 総巻数 と同じ。 有効巻数=総巻数
有効巻数が3未満では、バネ特性が不安定になるので、3以上にするのがよい。
計算記号:Na
座巻数押しバネ(圧縮バネ)両端の平らに見える部分のことで、バネとして作用しない巻数。
バネ定数計算時に巻数として算入しない。
総巻数コイルバネのコイル部の端から端までの巻数のこと。
押しバネ(圧縮バネ)の場合は、一般的には 総巻数=有効巻数+両端の座巻数
引きバネ(引張バネ)の場合は 有効巻数が総巻数。フック部は巻きに含まない。
計算記号:Nt
バネ定数“バネていすう”より“バネじょうすう”と呼ぶ方が一般的。
バネに単位あたりの変形(たわみ又はたわみ角)を与えるのに必要な力又はモーメントのこと。
圧縮コイルバネでは、1mm圧縮したときの力。基本的に「力/長さ」のように表す。
計算記号:k
バネ指数D/d (コイル平均径 / 線径)で算出される値のこと。ディーバイディーともいう。
冷間で成形する場合には4~22の範囲で設定することが望ましい。
この数値が大きすぎても小さすぎても加工しづらい。
計算記号:c 
線径線材の直径。
計算記号:d
コイル内径コイルバネの内側の直径。コイル平均径-線径。
計算記号:D1
コイル外径面の直径あるいは、外側の径の一番大きな箇所の直径。コイル平均径+線径。
計算記号:D2
コイル平均径(コイル中心径)コイルバネの計算式に用いるコイル内径とコイル外径との平均値のこと。
バネのコイル内径とコイル外径を足して2で割った数値。
計算記号:D
コイル平均径は直接測ることはできないので、計算で求める。
 コイル平均径=(コイル内径+コイル外径)÷2
 コイル平均径=コイル外径 – 線径
 コイル平均径=コイル内径+線径
自由長押しバネ(圧縮バネ)の場合、バネに全く力がかかっていない状態の長さ(全長)、
引きバネ(引張バネ)の場合、両端のフック間の長さの事。
計算記号:L
たわみバネに荷重、モーメントなどを加えたときに発生する変位又は回転角。
バネをどのくらいの圧縮か、どのくらい引っ張るか、 または、ねじるか、
バネに力を加えた時の変化を表す値。ねじる場合は「ねじり角度」というのが一般的。
押しバネ(圧縮バネ)を例にあげると、自由長 – 密着高さ=たわみの最大範囲
計算記号:δ
荷重機械や構造物が外側から受ける重さのこと。
バネに加わる力、またはバネから生じる力の事。
押しバネ(圧縮バネ)の場合は 荷重=バネ定数×たわみ
バネの荷重は残念ながら計算どおりいかないことがおおい。
荷重には、静荷重、動荷重、繰返荷重がある。
計算記号:P
静的荷重時間的に殆ど変化しない一定の荷重のこと。比較的荷重変動が無くバネの生涯を通じてその回数が1,000回以下の物をさす。
静的荷重には、温度変化による荷重も広義には含まれます。死荷重、不変荷重などとも言う。
動的荷重動的に作用する荷重のことを言います。作用する様式により繰返荷重、衝撃荷重などに分けられる。
応力荷重がかかるときばね内部に生じる、元の形に戻ろうとする力。
単位面積あたりに作用する荷重の大きさの事。
押しバネ(圧縮バネ)引きバネ(引張バネ)は、ねじり応力を受ける。
ねじりコイルバネは、曲げ応力を受ける。
垂直応力はギリシア文字でσ(シグマ)、せん断応力(ねじり応力)はτ(タウ)で表わす。
計算記号:垂直応力 σ せん断応力 τ
応力係数せん断応力(ねじり応力) ÷ 引張り強さ
応力修正係数ワールによって提唱された代表的なコイルばねの応力修正係数が有名。
修正係数=(4×バネ指数-1)÷(4×バネ指数-4)+0.615÷バネ指数
計算記号:κ
ねじり応力せん断応力の事。材料にねじりモーメントが発生するときに材料内部に発生する力。
計算記号:せん断応力 τ
トルク力学において、ある固定された回転軸の周りにはたらく力のモーメントの回転軸方向の成分である。
一般的には「ねじりの強さ」として表される。力矩、ねじりモーメントとも言う。
曲げ応力部材を曲げるような応力。引張応力と圧縮応力の組合せ応力。
荷重により部材内部に生じる「曲げモーメント」を断面係数で除した値。
計算記号:曲げ応力 σ
曲げ応力修正係数ワールによって提唱されたトーションスプリング(ねじりコイルバネ)の応力修正係数。
修正係数=={4×バネ指数の2乗-バネ指数-1}÷{4×バネ指数×(バネ指数-1)}
計算記号:κb
許容応力バネなどの各部に生じる応力が、これ以内であれば安全であるとする許され得る最大の値の
ことを言う。
応力集中材料の表面に急激な変化点があると、本来一様に分布しているばすの応力がその点に集中する
現象の事。バネの材料にキズがあると、そこに応力が集中し、折損したり計算どおりに荷重が
でなかったりすることがある。
初張力引きバネ(引張バネ)が荷重を受けていないときに、コイルが相互に押し合っているバネの内的力。
引きバネ(引張バネ)を引っ張って、コイル部分に隙間ができるまでの引っ張る力。
計算記号:Pi
ピッチコイルバネの中心線を含む断面で、互いに隣り合うコイルの中心線に平行な材料断面の中心間距離。
一般的には、同形のものが等間隔に並んでいるとき、その間隔を表す方法で、穴と穴、 山と山、歯と歯の間隔のこと。
計算記号:p
へたり(疲労永久変形)一定以上の荷重を加えることによって元の形に戻らなくなってしまう現象。
許容応力以上の応力によって生じたバネの永久変形のこと。
バネの場合、静的、動的、温間へたりがある。
疲労バネは弾性限以下では元の形状に戻るのだが、弾性限以下の応力でも繰り返し荷重を加え続けると、
微小なクラックが発生し折損する現象をいう。
永久変形バネ、ゴム材料、合成樹脂などにある変形を与え、ついで負荷を取り去り放置しても、完全には原形に戻らないで残る状態。
ひずみ物体に荷重が加わると、物体の内部には応力が発生し、形状が変化する。そのときの変形した
割合のこと。圧縮荷重や引張荷重が作用したときのひずみは縦ひずみといい、
ギリシア文字でε(エプシロン)と表わす。また、せん断ひずみはγ(ガンマ)と表わす。
計算記号:縦ひずみ ε せん断ひずみ γ
永久歪み永久変形によって生じる残留歪み。
弾性変形荷重を取り除いたとき、ひずみがなくなり元の形状に戻る場合を弾性変形という。
塑性変形荷重を取り除いたとき、元の形状に戻らず永久ひずみが残る場合を塑性変形という。
引張り強さ引張試験開始から破断までの間における最大荷重を、試験片の断面積で割った値。
計算記号:τβ
降伏点物体に荷重を少しずつ加えていくと、あまり荷重が増加していないのに急にひずみが増加する
(急に変形してしまう)点がある。これを降伏点という。
軟鋼で比較的観察しやすく、バネ材料のような硬い鋼線では降伏点を 観察するのは難しい。
耐力バネ材料ははっきりした降伏点を示さないので、降伏点に準じる点として塑性ひずみが0.2%生じた点の応力を耐力とする。
弾性限度ひずみが0.05%生じた点の応力。
バネ限界値引張試験ではなく、曲げ試験で永久変形をする最大応力をバネ限界値という。主に板バネの材料で
使用される。
弾性係数弾性限に至るまでは、応力とひずみは比例関係にあり、その比例定数を弾性係数という。
曲げ応力、引張応力、圧縮応力の場合は、縦弾性係数(ヤング率)、せん断応力、ねじり応力の場合は横弾性係数(剛性率)という。
弾性係数にはその他、体積弾性係数、ポアソン比がある。
縦弾性係数(ヤング率)弾性限界内における応力とひずみとの間に成り立つ比例関係の比例定数の事。ヤング率ともいう。
ねじりバネ・板バネ等のバネ定数の計算で用いられる定数。
計算記号:E
横弾性係数(剛性率)弾性限度内におけるせん断応力とせん断ひずみとの間に成り立つ比例関係の比例定数の事。
剛性率ともいう。
押しバネ(圧縮バネ)引きバネ(引張バネ)のバネ定数の計算で用いられる定数。
計算記号:G
ポアソン比材料の弾性限界内で縦方向に荷重を加えたとき、縦ひずみと横ひずみとの比。この値は、物質によって決まる。
計算記号:ν(ニュー)
密着高さ押しバネ(圧縮バネ)の互いに隣り合うコイルが密着したときの高さ。
密着長さ引きバネ(引張バネ)の互いに隣り合うコイルが密着している時の長さ。
縦横比コイルバネなどの自由高さ(自由長さ)とコイル平均径との比を言う。
クリープ現象荷重を負荷すると、最初は大きくひずむが、ある一定の点でひずみの速度が一定になり、その後急速にひずみが大きくなり折損する現象をいう。
オープンエンド押しバネ(圧縮バネ)端部の一種で、端末がコイル軸方向に隣のコイルと隙間がある状態。
クローズドエンド押しバネ(圧縮バネ)端部の一種で、端末がコイル軸方向に隣りのコイルと接している形状。
カチオン電着塗装品物を塗料に浸漬し、品物を陰極、電着塗装内の電極を陽極として直流電流を流すことで、品物に塗膜を析出させる塗装。
テンパーカラー焼戻しの際に鉄鋼の表面に現れる酸化膜の色。
フックの法則物体に負荷を加えると荷重がある限度に達するまでは荷重と歪みは正比例関係にあるという法則。
リングゲージ内径を精密に仕上げた環状の測定工具のことで、円の寸法を決定するために用いられる。
冷間成形常温で加工、成形すること。
熱間成形高温に加熱して加工、成形すること。
研磨各種の工作物の表面を砥石や砂状の物などを用いて表面を細削またはすり合わせをして磨く事を言う。
バレル研磨バネを研磨材などと一緒に容器に入れて回転又は振動させることによって、ばり、スケールなどを除去する加工。バネの表面を清浄にする効果あり。機械加工で研磨しにくい場所でも、仕上げが可能であるのは利点の一つ。
ブルーイング冷間成形バネで、主に低温焼きなましと同じ目的の処理を行うことを言う。
この加熱によって金属の表面は、黄色又は青色の酸化膜を生じることからこの名前となった。
また、残留応力除去ばかりでなく外観、多少の耐食性を改善するための目的で 用いられる場合もある。
スプリングの外観及び耐食性を改善するために、加熱によって表面に黄色または青色の酸化膜を生じさせる熱処理を行うことを言う。
ベーキング素材のひずみ除去又は電気めっきや酸洗後などの水素除去を目的として行う熱処理の事。
パーカー処理

パーカー処理とはリン酸亜鉛皮膜処理とも言う。他にもさまざまな呼び名があり、
単にパーカーと呼ばれたり、パーカーライジング、リン酸マンガン被膜、リン酸カルシウム被膜、
リューブライト(リン酸マンガン被膜のこと)、パルボンドと呼称されることもある。
使用するリン酸塩処理液の違いにより、形成される膜の材質、性質や厚みが異なる。
耐摩耗性の付与にはリン酸マンガン被膜がよく使われる。この処理で作られる膜は、
厚さ約1μ~約15μと1ミリにも満たない灰色のもの。化成皮膜は化学反応により対象の
ワークの表面に膜を生成する技術であるため、複雑で入り組んだ形状でも、膜の厚さや重量を均一に
保ちやすいというメリットがある。

黒染め処理

アルカリ性となる高濃度の苛性ソーダの液中(ガンブルーとも言われます)に酸化剤を混ぜ、
140℃以上の高温に加熱し、鉄の表面を酸化させて四酸化三鉄(Fe3O4)を作り出す技術の事。
見た目を黒く光沢を出したいということが主な目的として利用されます。黒染めの膜厚は
0.001~0.002mmくらいであり、処理前後でほとんど変寸しません。

ジオメット処理

表面処理の一種。「亜鉛フレーク」と「アルミのフレーク」を混合した処理液に対象物を浸漬し、
焼付することで強固な塗膜を形成する処理。ダクロタイズド処理の代替品として世に広まって
おり、ダクロタイズドの技術を応用した六価クロムを使用しないクロムフリーの仕様である。
外観色は銀白色となっておりアルミを使用することでこの外観色が保たれます。メリットとして、
クロムフリーで環境に優しく、クロム化合物・鉛・ヒ素・カドミウム・水銀を一切含んでないので
①RoHS指令及びREACH規制に適合している。②ジオメット皮膜はアルミの素材に対して腐食電位が
近いのでガルバニック腐食が抑制される。③薄膜である。④亜鉛メッキよりも耐食性が良い。
⑤水素脆性の恐れが無い。⑥入り組んだ部分の均一付着性が良く付きまわり性が良い。
⑦耐熱性が良い。等があげられ、デメリットとしては、①酸性には弱く耐食性が低下する。②装飾的な効果は亜鉛メッキよりも低い。③皮膜が亜鉛メッキよりも柔らかく、傷つき易い。等があげられる。

ダクロタイズド処理

表面処理の一種。「金属亜鉛フレーク」「無水クロム酸」をグリコール等から成る処理液に製品を
浸漬し、約300℃で焼付乾燥をすることで積層された亜鉛とクロムが結合し強力な皮膜を形成する
処理の事。簡単に言うと、「亜鉛+クロムの被膜」を付けること。別名、亜鉛末クロム酸化成皮膜とも呼ばれる。外観色としてはグレーの金属色をしていて溶融亜鉛メッキや電気亜鉛メッキに近い色合いになる。メリットとして、①塩害に対する耐食性が良い。②水素脆性の恐れが無い。③入り組んだ部分の均一付着性が良い。④耐熱性が良い。等があげられ、デメリットとしては、①酸性には弱く耐食性が
低下する。②装飾的な効果は亜鉛メッキよりも低い。③皮膜が亜鉛メッキよりも柔らかく、傷つき易いなどがあげられる。

三価クロメート処理

亜鉛めっき後の後処理として、三価クロムを含むものの六価クロムは含まない溶液に金属を浸す浸し、金属表面で化学反応を起こして、金属表面に防食効果などを発揮する皮膜を形成する化成処理のことを言う。「三価クロム化成処理」や「クロメートフリー処理」とも呼ばれる。六価クロムを含む
六価クロメート処理の代替処理として開発・普及した。
三価クロメートの処理効果は、耐食性の向上、光沢性や外観向上、塗料や染料などの密着性の向上、
長期間による白さび(水酸化亜鉛)発生を防止、汚れや指紋がつきにくい等。

ユニクロメッキ

亜鉛めっき後の後処理として、フッ化物を含んだ溶液でクロメート処理したもののことを言う。
(亜鉛めっきの後、光沢クロメート処理したもの)
色合いはシルバーに少し青みがかったような見た目になる。他のクロメート処理と比べても外観が美しくなる。

ニッケルメッキ

ニッケルメッキは、耐食性、耐薬品性に優れ、硬さ、柔軟性など物理的性質も良好であり、
変色しにくい、各種の素地に対して直接密着性の良いメッキです。
ニッケルメッキには、電気を使用して処理するものと電気を使わず化学的還元作用を利用して処理するものがあります。一般的にニッケルメッキと言う場合は、電気を使用して処理する電解ニッケルメッキのことを指します。
ニッケルは、適度な硬度と柔軟性があり、強磁性を示す金属なので、ニッケルメッキを施すと、黄白色の美しい外観になるほか、優れた耐食性が得られます。ニッケルメッキは変色しにくいことから、
美観性の向上を目的として利用されることが多くあります。装飾、防食の両面に利用されますが、表面は空気中でわずかに変色することもあるため、美観の付与と保持のためにニッケルメッキに加え装飾用クロムメッキを施すのが一般的です。

カニゼンメッキ

日本カニゼン株式会社の無電解ニッケルメッキの商品名。日本国内で最初に広まった
無電解ニッケルメッキがカニゼンメッキであるため、俗に、無電解ニッケルメッキのことを
カニゼンメッキと呼ぶ。特徴として、膜厚が均一で、ばらつきも非常にすくなく、密着性、高度、
耐熱性、耐食性、耐摩耗性に優れている。変色もしづらい。ただし、処理価格が電気ニッケルメッキに比べ高くなる。

亜鉛メッキ

亜鉛メッキとは、亜鉛金属を電気の力で析出させる方法(電気亜鉛メッキ)と溶融させた亜鉛に浸漬
することで析出させる2つの方法(溶融亜鉛メッキ)があり、高い耐食性を付与出来るメッキ処理です。亜鉛メッキを施した鋼材は、表面が銀白色の外観になり、錆びや腐食を防止できるようになります。
亜鉛メッキの特徴は亜鉛の性質から成る、自らが犠牲となって先に錆び素材が錆びるのを遅らせる
「犠牲防食作用」を発揮することです。素材がさび付く前にその上層にある亜鉛メッキの皮膜自体が
錆びることで素材が錆びづらくなります。

塩水噴霧試験

金属材料またはめっき皮膜・塗装皮膜を施した部品・製品の耐食性を評価する試験。
塩化ナトリウム(NaCl)溶液で噴霧した雰囲気に試料を入れ、金属材料、めっき被膜等を施した
金属材料の耐食性を調べます。

ピッグテールエンド

押しバネ(圧縮コイルバネ)端部の一種で、端末がコイル径方向内側に巻き込まれた形状の事。

ミルシート

ミルシート(英: Mill Test Report, Mill Test Certificate)とは、鋼材メーカーが発行する鋼材の品質を証明する書類です。工場や製作所を表すmill(ミル)と書類を表すSheet(シート)を組み合わせた
和製英語で、日本語では「鋼材検査証明書」と言います。鋼材も含めてゴム製品/化学薬品/木材等の
材料全般の品質を証明する書類を”材料証明書”と言い、その中でも鋼材の品質を証明する書類である
鋼材検査証明書のことを”ミルシート”と呼びます。鋼材の品質保証書が「ミルシート」、鋼材以外の
品質保証書が「材料証明書」となります。

オーステナイト

常温常圧の鉄は体心立方格子構造(bcc構造)を取り、強磁性体である。
しかし温度が上昇していくと、面心立方格子構造(fcc構造)を取り、非磁性体となる。
このfcc構造の鉄をγ鉄と呼び、γ鉄に他元素が固溶したものを、γ固溶体、
またはオーステナイトと呼ぶ。

マルテンサイト

Fe-C系合金(鋼や鋳鉄)を安定なオーステナイトから急冷する事によって得られる組織の事。
体心正方格子の鉄の結晶中に炭素が侵入した固溶体で、鉄鋼材料の組織の中で最も硬く
脆い組織である。

ページトップに戻る

お問い合わせ

pagetop