号数ばね論文集53号（2008年）
ページ数pp.13-19
種類論文
論文名リバースエンジニアリングを用いたコイルばねの新設計法
TitleReverse Engineering Based Coil Spring Design Method
著者西沢 真一1) 酒井 忠司1)
AuthorShinichi NISHIZAWA1) Tadashi SAKAI1)
抄録本論文は，設計者に依存しない新しいコイルばねの自動最適設計手法に関するものである．従来の設計ではフリー形状を先に作成し，そのばねが要求仕様を満足しているかどうかをFEA（Finite Element Analysis）で圧縮して確認する．通常，ばね定数，荷重，荷重軸位置，変形形状などのばね要求仕様は圧縮状態で与えられているものであるため，それらが要求を満足しない場合，設計者は形状修正がどのように圧縮時のばね特性へ影響するのかを予想しながらフリー形状を修正することになる．ここで提案する新設計法は，ばねの圧縮形状を先に設計し，それに対応するフリー形状を，他のばね仕様も同時に満足するように，自動FEA繰り返し計算により算出するものである．さらに総巻数をある範囲で走査しながら重量，応力，生技性などの観点から最適形状を設計者に依存せずに自動的に探し出すことが可能である．本論文では実例を挙げてこの手法の妥当性を証明した．この設計手法および設計されたばね形状は，現在，国際特許申請中である．
AbstractThis paper describes a new coil spring design method for automated, optimized and designer-independent design. In conventional coil spring design, a spring profile at free state is usually designed first and it is then compressed in FEA (Finite Element Analysis) to check if the spring characteristics satisfy the required specifications. However, the spring requirements such as rate, load, FLP (Force Line Position), deformed profile, etc. are usually given at the compressed state of the spring. Therefore, if the result does not meet the requirements, a designer must modify the free state profile while predicting how it reflects to the spring characteristics at deformed state. In the new method, the ideal deformed spring profile is designed first and its corresponded unique free profile is then reversely determined by automated FEA iterations in order to satisfy the requirements. By scanning the total number of turns in a certain range for the deformed spring profile designed at the first stage, the optimal spring design can be selected in terms of weight, stress and manufacturability. This paper validates the new method with actual design example. The method and resultant spring shape are currently international patent pending.
著者の所属1) NHK インター
Belonging1) NHK International Corp.
Key WordsReverse Engineering, Coil Spring Design, Automated Design, Optimal Design, Designer Independent