薄板・微細・精密金属加工の有限会社こだま製作所

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「失敗しない、板バネの設計(作り方)について」

薄板・微細・精密金属加工のこだま製作所の「事例紹介」です

失敗しない、板バネの設計(作り方)について

板バネの設計について

板バネを、机上で設計できればいいのですが(コイルばねは可能)、計算式に基づいて設計を行っても、固定する箇所、負荷方向などで、誤差が大きく出てしまうのが現状です。では、どうすれば製作において近道なのか・・・。

結論から言いますと、試作を行うことです。でも、いきなり試作を行うのは、リスクが高い・・・。
なので、一般的に設計からの手順だと思われるのですが、最初に申し上げたとおり、誤差が大きく出る場合もあり、かえって時間という諸費用がかかることになります(経験値)。

試作とい段階で、「こだま」では、お客様のご負担を軽減するために、独自金型の標準化を行った「金型レス」または、「簡易金型」で対応していますので、納期を抑えて板バネの試作品をご提供しています。
板バネ 金型レス.jpg

※各種板バネの製作事例は、こちらから
(形状の検討時に、参考になります)

では、試作に至るまでを、手順にそってご説明します。

板バネ試作の進め方

まずは、イメージの見える化を行って(図面化:想像できる範囲の情報:形状・寸法・材質・ご希望製作数)、お問合せフォームで送信ください。
※図面化には作業負荷がかかりますが、イメージを具体化することで、具体的な対応が可能になります。

板バネ図面 (1).JPG

板バネ図面 (2).JPG

板バネ図面 (3).JPG

2)方向性の具体化
検討段階の場合は、こちらで仕様を確認し、板バネが適しているのかをアドバイスいたします。
板バネを使用する可能性が高い場合には、形状・材質・板厚の方向付けを行います。

3)お見積り
方向付けが終われば、お見積りいたします。
予算範囲であれば、ご注文下さい。(ご依頼方法は、お見積り時にご連絡します)

4)試作
金型レス・簡易金型製作で、本作金型の約1/10の費用、納期1/3で、板バネ1個から製作することが可能です。

結果、1から4までのプロセスだけで、試作品による実装テストが行えます。ただ、1度の試作でご要望に沿うこともあれば、何回か形状・板厚変更が必要な場合もありますが、2から4のプロセスで行えますので、結果、短期間で板バネの具体化が行えます。
1のイメージの見える化の段階では、下記に板バネに関する資料をご用意していますので、参考にしていただければ、具体的になりやすいかと思います。

板バネの形状について

イメージ段階で、形状の検討もつかないという場合は、「こだま」の板バネ製作事例集をご参考に、
イメージをより具体的にしてみて下さい。さまざまな形状のサンプルを、掲載しております。

押さえる板バネ

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器具取り付け用板バネ

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ベリリウム銅x真鍮 接点端子製作画像
ベリリウムと真鍮の異種金属の接点製作を行いました。

その他の薄板ばね形状(製作事例)は、こちらから

こだま製作所の特徴

  1. 指先サイズの微細な板バネから製作可能
  2. 板バネを1個から2000個程度の少量製作
  3. 簡易金型で複雑な加工にも小ロットで対応
  4. 析出系SUS・インコネル・ハステロイなど特殊な板バネも対応
  5. 各種溶接加工
  6. 各種表面処理・熱処理加工
  7. 材料分析

※失敗しない板バネの設計については、こちらから
※板バネの形状については、こちらから
※板バネの製作事例は、こちらから
※取り扱い材料は、こちらから

ただし、以下のような製品には不向きです

  • とにかく安価に製作したい
  • 3000〜5000個を超える量産
  • サイズが大きすぎる
  • t1.0以上など板厚が厚い
  • 段差などの厚みを変える加工がある

1)バネ(ばね)用ステンレス鋼帯(SUS-CSP)

ステンレス系の薄板・板金パーツや、ステンレス系板バネにはSUS304-CSPが最もよく利用されていますが、板バネにはバネ特性の低い順に1/2H,3/4H,Hと一般的には、3段階で、用途に応じて使用されています。

シムに使用する材料としてもSUS304-CSPが一般的で、2B材に対し材料費はある程度高くなりますが、板厚精度が高いことから、ご指定の無い場合弊社ではCSP材を使用しています。
また、SUS304 CSPよりさらに高いバネ特を要する板バネには、SUS301 CSPを使用しています。
SUS301もSUS304と同じくバネ特性は一般的に3段階で用途に応じて利用されています。

1. SUS304-CSP
ステンレスのバネ材の中でも最もよく使用される材質です。構造用の材料としては、2Bがよく使われていますが、より冷間圧延されたCSPは硬度が高く、板厚精度も高い材料です。
2. SUS301-CSP
SUS304よりも硬度の高い材料で、ほとんどが板バネ用として使用されます。
3. SUS316(L)-CSP
SUS304よりもさらに耐食性に優れた材料です。海水などの腐食しやすい悪環境や食品製造機器などに使われています。
4. SUS430 CSP
磁性のあるステンレスで、シンクなどに使用されている材料ですが、SUS304よりも耐食性に劣ります。t0.2以上は基本的に2Bですが、t0.1以下はCSP材になります。

詳しくはこちらから

2)バネ(ばね)冷間圧延鋼帯<SK材と熱処理材(焼き入れリボン鋼)>

鉄系板バネとしてはSUP材となりますが、薄板バネ材としては入手困難な板厚もありますので、弊社ではお客様ご承諾の上、類似材として曲げ成形の多い板バネにはSK材(生材)を使用し、成形後焼き入れ焼き戻しの処理を行い、主に平板の形状カットのみの板バネには焼き入れリボ鋼をよく使用しています。

Sk材とはバネ用炭素鋼帯の一種で、焼入れリボン鋼とはバネ用炭素鋼帯に熱処理(焼入れ焼戻し)を施して製造される焼入鋼帯で、主に薄板バネや、ゼンマイバネ、刃物に使用されています。

詳しくはこちらから

3)銅・銅合金・銅合金バネ材

1.りん青銅・バネ用リン青銅板(C5191P・C5210P等)
市場の通電性重視の製品にはC5191がよく利用されていますが、バネ性を要する接点・端子・板バネ製等にはC5210が利用されています。
2.ベリリウム銅板(C1720P等)
リン青銅バネ材より高性能なバネ特性を必要とする場合C1720P(バネ用ベリリウム銅)がよく利用されています。用途としては、携帯電話部品を始め、ブラシ、コネクタ、接点、電気機器用薄板バネ部品などによく用いられます。
3.洋白(C7521,C7701) 
洋白(C7521)は耐食性に富みシールドケースなどに利用され、優れた強度とバネ特性(C7701)から電気機器材料として用いられています。また銀白色の美しさから装飾用等にも広く用いられています。
詳しくはこちらから

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