エンジニアのための技術講座

ローコストオートメーション講座

掲載日:2005年10月14日

カテゴリ : 自動化要素技術

第228回 ばねの設計−7:ばねのサージング現象

 サージングとは、コイルばね自体の固有振動のことです。ばねに質量があるため、ばねの固有振動数に近い振動数成分を有する外力が作用すると、サージングと呼ばれるばねの激しい振動現象が現れます。コイルばねがカムにより高速で圧縮・引張りの駆動が与えられた場合、ばね自体がカムの揚程曲線の高周波成分と共振する場合などがサージングです。

(1)サージングとは

コイルばねが衝撃を受けると、ねじりがコイル素線に沿って、衝撃波として伝達されます。この衝撃波をサージ波と呼びます。

このサージ波が、ばね素線に沿って一往復する時間Tを、サージ時間と呼びます。サージ時間、サージ速度は次式で算出できます。
図

コイルばねが強制振動を受けたとき、その周期がサージ時間Tに等しいか、1/2、1/3のような関係になると、サージングと呼ばれる共振現象が生じます。


(2)サージングの防止策

(1)カムの形状を変える

 カムの回転数とばねの固有振動数から生じる、共振の周波数域の振幅が小さくなるように、カムの形状を設計変更する。

(2)不等ピッチばねを採用する

 不等ピッチばねはたわみが変わると、固有振動数も変化する特性を持ちます。共振を起こさない不等ピッチばねを選定することで、サージングが回避できます。

 次回は、色々なばねの変形—たわみの関係を紹介します。

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