ロボットグリッパー用トーションスプリング（戻しばね）の精密製造：トルクばらつき・アーム角度・疲労寿命の課題を解決
ロボットグリッパーの戻しトーションスプリングは、再現性のある操作感とサービス寿命を直接左右します。トルクが変動すると把持力が不安定になり、アームの角度がずれると組み立て時に抵抗が生じます。トーションスプリングはすべてのばねタイプの中で最も要求が厳しく、三次元で荷重がかかり、自由角度・トルク・アーム長がすべて相互に作用するため、厳しい公差が難易度をさらに高めます。
プロジェクト背景と課題
ある協働ロボットメーカーが、2フィンガーグリッパー用の戻しスプリングを開発していました。ステンレス線材、線径0.8mm、巻き数4.5、作動角度全域でトルク定数±5%以内、寿命1,000万サイクル、アーム角度公差±2°という仕様です。従来のサンプルはトルクが変動し、小型部品の把持力が顕著にばらついていました。
課題は以下の通りです。トルクは巻き数と自由角度に強く依存するため、コイリングのわずかなばらつきがトルクを変動させます。アーム長と角度は最終セッティング工程で設定する必要があります。また、1,000万サイクルの寿命要求は、コイリング時の傷がゼロであることを意味します。傷は亀裂の起点となるからです。
BQUQのプロセスソリューション
コイリングとセッティング
巻き数とピッチをクローズドループ制御するCNCコイリングマシンを採用。コイリング後、両アームを専用治具で図面の長さと角度にセッティングします。応力除去焼戻しの温度は材料と線径に合わせて調整し、焼戻し後に硬度とトルクを併せて検証します。
トルク選別と疲労検証
完成したすべてのスプリングについて、作動角度でのトルク測定を実施し、±5%を外れたものはすべて不合格とします。1,000万サイクルまでの疲労試験はバッチごとにサンプリングして寿命曲線を作成。表面は100%目視検査に加え、サンプリングで磁粉探傷検査を実施し、傷のある部品を出荷することはありません。
主要仕様
| 項目 | 仕様 |
|---|---|
| 材料 | ステンレス / ピアノ線 / 17-7PH（図面指定による） |
| 線径 | φ0.3-2.0mm |
| トルク公差 | ±5%、作動角度で100%選別 |
| アーム角度 | ±2° |
| 疲労寿命 | 1,000万サイクル、バッチサンプリングで曲線付き |
| サンプル | 48時間 |
| 検査 | トルク100%選別 + 投影機 + 疲労試験機 |
品質管理と納期
サンプルは48時間で出荷します。顧客の組み立て検証後、量産に移行します。バッチごとの初品検査、工程内トルクサンプリング、定期疲労試験により、データトレーサビリティを完全に維持します。材料ロットは追跡可能で、表面は部品ごとに検査されます。
関連製品とリソース
このカテゴリの他の部品とそのスケールアップ方法については、トーションスプリングのカテゴリページ、または以下の関連製品をご覧ください：
関連Q&A：ばね用線材はどちらが良いか：ピアノ線 vs オイルテンパー線 その他のQ&AはFAQセンターをご覧ください。
当社の能力、設備、品質システムについては、BQUQについておよび工場の強みをご覧ください。
FAQ
トルクを本当に±5%以内に維持できますか？
はい。クローズドループのコイリングパラメータで基準値を設定し、その後すべてのスプリングを作動角度でトルク測定して選別します。規格外はすべて不合格となるため、納品されるすべての部品が公差内に収まります。
アーム角度±2°はどのように保証されますか？
コイリング後に専用セッティング治具で両アームを設定し、測定データからパラメータを調整して固定します。焼戻し後の工程でアームのスプリングバックを防止し、角度は投影機によるサンプリング検査で検証します。
1,000万サイクルの寿命を支えるものは何ですか？
3つの柱があります。入荷線材の検証、傷のないコイリング、文書化された焼戻しパラメータです。さらに、バッチごとの疲労サンプリングと曲線データを添付してお届けします。材料と表面に関して妥協はありません。
