圧縮コイルばねの公差クラス1〜3（EN 15800）：荷重、長さ、ばね定数の許容値と、工場が実際に維持する精度について解説。BQUQ（ISO9001認証）は検査データを同梱して出荷します。
ばねの公差：DIN規格とISO規格のクラス、そして工場が実際に維持する精度
ほとんどのコイルばねは、冷間巻き圧縮ばねに関するDIN 2095に代わる規格であるEN 15800の公差クラス2に基づいて製造されています。クラス1はおおよそ2倍の精度が要求され、一般的にコストが高くなります。クラス3は低コストな標準仕様です。指定された長さにおける荷重公差が組立品において最も重要であり、自由長さや直径の公差は二次的なものです。また、作用高さでの荷重に関してクラス2を維持できる工場は、すでに十分な技術力を有していると言えます。
ばねの公差システムは、ばねが剛体の機械加工部品ではないため、購入者を混乱させることがあります。ばねの主要な出力は力であり、力の公差は、長さの公差とは異なる方法で、形状、線径、材料の剛性と相互作用します。どの規格が適用されるか、クラスの意味、そして実際に管理すべき寸法を理解することで、過剰な仕様（必要のないクラス1に費用を払うこと）と、過小な仕様（組立品の許容範囲外に荷重がばらつくばねを受け入れること）の両方を避けることができます。
DIN 2095、EN 15800、ISO：どの規格がどこに適用されるか
ばねの公差に関する状況は、丸線を使用した円筒コイル圧縮ばねに関する長年のドイツ規格であるDIN 2095が、欧州での使用においてEN 15800に取って代わられ、ISO 26909が同じファミリーのばね用語と設計データをカバーするようになったことで変化しました。実務的な内容は継続しています。EN 15800は、DIN 2095でおなじみの3クラス構造を維持しています。
| 規格 | 対象範囲 | 備考 |
|---|---|---|
| DIN 2095 | 冷間巻き圧縮ばね、丸線 | 旧規格。古い図面で参照されることがある |
| EN 15800 | 冷間巻き圧縮ばね、丸線 — 品質クラス | 現在の欧州規格。3つの公差クラスを規定 |
| ISO 26909 | ばね用語および一般データ | 設計コミュニケーションを支援するもので、個々の部品公差を規定するものではない |
| EN 13906-1/-2/-3 | 圧縮、引張、ねじりばねの計算 | ばね定数と応力の計算式であり、公差ではない |
| DIN 2096 / ISO 10243 | 大型圧縮ばね / ダイスプリング | 工具および大型ばね用 |
重要なポイント：図面に「DIN 2095」と記載され、サプライヤーがEN 15800に基づいて製造する場合、実用的なクラスは密接に対応しています。クラス番号は移行後も維持されています。図面に規格の記載がない場合、クラス2が通常の暗黙のデフォルトです。引張ばねやねじりばね（EN 13906-2、EN 13906-3）も同じ考え方を採用しています。公差は、ばね指数、線径、有効巻き数に依存します。
3つの公差クラスが実際に許容する範囲
EN 15800は、自由長さ、外径、指定された長さでの荷重に公差を割り当てており、すべての公差はクラスだけでなく、形状（線径、ばね指数、巻き数）に依存します。一般的な圧縮ばね（線径1〜3 mm、ばね指数5〜10）の代表的な値は次のとおりです。
| パラメータ | クラス1（精密） | クラス2（標準） | クラス3（粗目） |
|---|---|---|---|
| 自由長さ L0 | ±1〜2% | ±2〜4% | ±4〜6% |
| 外径 | ±0.5〜1% | ±1〜2% | ±1.5〜3% |
| 指定長さでの荷重 | 標準で±5% | 標準で±7〜10% | 標準で±10〜15% |
| 相対的なコスト影響 | クラス2比 +20〜40% | 基準 | クラス2比 −10〜20% |
これらは代表的な業界範囲であり、完全な計算式ではありません。規格の正確なテーブルは形状に応じてスケールします。この表は次のように解釈してください。クラス1はクラス2のばらつきをほぼ半分にし、クラス3はそれをほぼ2倍にします。ほとんどのメカニズムでは±10%の力のばらつきは問題になりませんが、精密なラッチ機構や較正されたデバイスでは問題になります。自由長さの公差は、巻き取りと端面研磨の副産物であるため、クラス1でも3つのうちで最も緩いことに注意してください。
重要なポイント：組立品が感じるパラメータに公差を指定してください。メカニズムが作用高さでの力に反応する場合は、その高さでの荷重に公差を設定し、自由長さは緩いままにしてください。ばねがストッパーに着座し、密着しなければよいだけの場合は、代わりに自由長さと密着高さを厳しくしてください。
工場が生産で実際に維持している精度
規格は限界値を示し、生産はその限界値の間で何が起こるかを示します。有能なばね工場は公差帯域を維持しますが、中心値ではありません。つまり、帯域の中央に位置する目標値に巻き上げ、その後、荷重試験で検証します。工場を分けるのは測定の規律です。ばね定数の計算から推測するのではなく、実際のサンプルで指定された作用高さでの力を試験することです。
| 作業 | 優れた工場が行うこと | 依頼すべきこと |
|---|---|---|
| 荷重試験 | 荷重試験機で作用高さでの力を確認 | バッチごとの実測値を記載した試験証明書 |
| ばね定数管理 | ばね定数の許容範囲に入るよう線径と巻き数を調整 | 図面上に自由長さだけでなくばね定数の範囲を明記 |
| 自由長さ | 端面研磨された端部の直角度と平行度を確認 | 長さと直角度を目視ではなく測定 |
| サンプリング | バッチごとに荷重試験、バッチごとに寸法検査 | バッチに同梱される検査報告書 |
| クラス準拠 | クラス1部品は個別に測定 | クラス1注文の個別測定データ |
「クラス2、EN 15800」と見積もり、実測荷重値を記載したバッチ検査報告書を送ってくる工場は、検証可能な仕事を提供しています。「高精度」とだけ記載し、クラスも規格もデータもない工場は、物語を提供しているにすぎません。BQUQの圧縮ばねラインは、クラス2を標準とし、クラス1はリクエストに応じて対応し、すべてのバッチに寸法および荷重検査データを同梱しています。これは、お客様の組立ラインが待っている状況では、クラス番号よりも重要な習慣です。
必要な精度に過払いしない、ばね図面の書き方
コストを抑え、組立品を正常に機能させるための図面作成の4つのルールがあります。第一に、作用高さでの力を公差付きで指定します。これが機能寸法であり、自由長さL0は二次的です。第二に、アプリケーションが本当に傾き（ばね定数）を必要とする場合にのみ、ばね定数の範囲（例：5.0 ±0.5 N/mm）を指定します。ばね定数は線径の3乗に敏感であり、厳しいばね定数範囲は高級な線材の選択を強いるためです。第三に、ばねが穴の中で機能する場合、公称値±公差ではなく、最大外径と最大密着高さを指定します。包絡寸法の制限は、公称値±公差よりも低コストで維持できます。第四に、有効巻き数を指定するか、製造元に任せます。ただし、同じばねで自由長さと力を両方厳しく指定することは決してしないでください。これらは線径を介して互いに干渉するため、製造元はどちらかを制御するために選択する必要があります。
図面にクラスを記載する前に、組立品が実際に何を感知するかを問い合わせてください。流量を計量するバルブ内のばねは力を感知します。レバーをストッパーに戻すだけのばねは、存在することだけを感知します。前者はクラス1または厳しい荷重指定に値します。後者はクラス3の部品であり、クラス1に費用を払うことは、感じることのないばらつきを購入することです。ご不明な点がある場合は、当社のエンジニアがどの公差を厳しくし、どの公差を緩めるべきかを率直にアドバイスします。これは特注ばねサービスの一部であり、見積もり前にばねの図面だけでなく組立図面を依頼する理由です。
Q: EN 15800はDIN 2095と同じですか？
EN 15800は、冷間巻き圧縮ばねに関するDIN 2095に代わり、3つの公差クラスを維持しているため、古いクラス指定はそのまま適用できます。DIN 2095を引用した図面は、今日では通常EN 15800に基づいて問題なく製造されます。クラス番号は工場に確認してください。
Q: ほとんどの工場がデフォルトとする公差クラスは？
クラス2です。コストと能力のバランスが良く、ほとんどの見積もりの暗黙の基準となっています。図面にクラスが記載されていない場合は、荷重と長さについてクラス2の挙動を期待してください。クラス1が必要な場合は明示的に要求してください。
Q: ばねの自由長さは公差内なのに、荷重が正しくないのはなぜですか？
荷重は線径、縦弾性係数、コイル形状に依存し、自由長さは巻き上げ後に端面研磨によって合わせ込まれるためです。ばねは長さが完璧でも、力がずれている可能性があります。作用高さでの力を制御し、自由長さはその緩い帯域内に収まるようにしてください。
Q: 工場はばねの荷重を実際にどの程度厳しく維持できますか？
クラス2の量産ばねは、通常、試験高さで荷重を±7〜10%以内に維持できます。クラス1は、個別測定で約±5%に達することができます。±3%未満の場合、公差内に製造するのではなく、ばねを選別してビンに入れることになり、その分価格が高くなります。
Q: 引張ばねやねじりばねも同じ公差クラスを使用しますか？
同じ考え方が適用され、EN 13906計算ファミリーとメーカーデータを通じて処理されます。公差はばね指数と巻き数に応じてスケールし、指定された位置での荷重またはトルクが機能上の指定値となります。クラスの命名規則は、タイプ間で十分に一貫しており、変換可能です。
BQUQエンジニアリングチーム著。BQUQは、中国東莞にあるISO9001認証工場であり、CNC加工、金属プレス加工、特注ばね、ヒートシンク、コレットの各ラインを一つの屋根の下で運営しています。図面をsc@bquq.comまたはWhatsApp +86 13713157787までお送りいただければ、12営業時間以内にお見積もりいたします。www.bquq.com
