スプリングワイヤーのキャストとヘリックス：なぜ良いワイヤーでもコイラーで止まるのか

スプリングワイヤーのコイルは、直径、引張強度、ねじり強度など、あらゆる機械的試験に合格しても、自動コイラーでは使用できないことがあります。症状はよく知られています。スプリング全体でピッチがばらつく、外径が変動する、数百個ごとにトリミングが必要になるほど送り長さがずれる、あるいは目に見える理由もなく送りロールでワイヤーが破断するなどです。原因は通常、ワイヤーに何も引っ張られていないときにワイヤーが保持する形状にあります。

この記事では、キャストとヘリックスについて、それらがどのように測定されるか、なぜワイヤーと同じくらい巻き取り方法が重要なのか、そして注文に何を書くべきかを説明します。

残留曲率を表す2つの数値

キャスト

ワイヤーを一定の長さに切り、平らな面に自由に置くと、円を形成します。その円の直径がキャストです。キャストが大きいということはワイヤーがほぼまっすぐであることを意味し、キャストが小さいということは、それが元々コイルから来たことをまだ覚えていることを意味します。

ヘリックス、またはキャンバー

同じ長さのワイヤーでも、完全に平らにはなりません。一方の端が表面から浮き上がります。その浮き上がりを、1メートルなどの固定長で表したものがヘリックスです。これは、残留するねじれまたは平面外の曲率を表します。

どちらも、最後の伸線工程、スプールの張力、そして最終的な応力緩和なしに行われた機械的な矯正から生じます。これらは鋼の欠陥ではなく、ワイヤーが経験したすべての曲げの累積的な記憶です。

CNCコイラーにおける悪いキャストの影響

• ワイヤーが送りロールに不均一に抵抗するため、送り長さが変動し、カット長さがばらつく
• コイルポイントが変化するバックテンションを見るため、スプリング全体でピッチがばらつく
• 同じバッチのスプリングでも外径が変動し、同じゲージに合わなくなる
• ワイヤー直径が公差内であっても、有効コイル数がわずかに変化するため、負荷がばらつく
• 細いワイヤーでは、ワイヤーが送り溝から外れて破断することがあり、これはしばしば機械のせいとされる

効果は細さに比例します。キャストの悪い3mmのワイヤーはまだコイルになりますが、同じキャストの0.3mmのワイヤーは生産速度で動作しません。

巻き取り方法が供給されるワイヤーを変える

固定されたコイルからのエンドオーバー巻き取り

固定されたコイルの外側からワイヤーが引き出されます。取り除かれたループごとに、ワイヤーに1回転のねじれが加わります。太いワイヤーではこれは許容範囲ですが、細いワイヤーでは、送りロールの直前で加えられたねじれを機械的な矯正で元に戻すことができない、キンク、もつれ、鳥の巣状の絡まりが発生します。

回転スプールまたはフライヤー

パッケージがワイヤーと一緒に回転するため、ねじれは導入されません。これは細いワイヤーや、ピッチの一貫性が重要なあらゆるスプリングに適した配置です。欠点は回転質量であり、速度を制限し、スプールが空になるにつれて張力を一定に保つために制御されたブレーキが必要です。

層巻きおよびランダム巻きパッケージ

層巻きスプールは、ワイヤーが交差することなく均一な層に配置されているため、きれいに巻き取られますが、各層の反転時に小さな張力パルスが発生します。ランダム巻きは、スプールあたりのワイヤー量が多く、安価ですが、交差が引っかかり、完成したスプリングにピッチマークとして現れる張力スパイクを発生させる可能性があります。

受け入れ時のキャストとヘリックスの測定

1メートルのワイヤー、平らな花崗岩またはガラスの表面、そして定規が必要です。1メートルを切り、張力をかけずに置き、落ち着かせ、円の直径と自由端の表面からの高さを測定します。両方を記録します。ロットごとにこれらの数値を宣言できるサプライヤーは、伸線ラインだけでなく、仕上げラインも管理しています。

仕様ウィンドウ

用途

• CNCコイラーでの圧縮、引張、ねじりスプリング
• 楽器および電子機器用の細線スプリング
• マルチスライド工具付きワイヤーフォーム
• 100%テストなしでタイトな負荷公差を必要とするスプリング
• 変更時間がコストを支配する大量生産部品

注文に記載すべきこと

キャストとヘリックスの制限、パッケージタイプとスプールボア、機械が使用する巻き取り方向、公差バンド付きワイヤー直径、およびコイル後にワイヤーが応力緩和されるかどうかを記載してください。これら5つの項目が、コイルがうまく流れるか機械と格闘するかを決定し、注文前に合意してもコストはかかりません。

TOPONEは1993年以来、直径0.15mmから12mmまでのステンレス鋼ワイヤーを製造しており、キャスト、ヘリックス、パッケージタイプをロットごとに宣言しているため、スプリングメーカーはプロセスをワイヤーに合わせて調整するのではなく、高速で生産できます。