機械零件中,彈簧的使用頻率之高可與螺絲並列,被廣泛應用於汽車、電氣產品、機械產品和日用品等。在此介紹彈簧的概要和數位顯微鏡的觀察、量測案例。

使用數位顯微鏡觀察、量測彈簧

代表性的彈簧種類

線圈彈簧

壓縮線圈彈簧

指當彈簧在壓縮方向上受到荷重時產生相應反彈力的線圈彈簧。有等節距線圈彈簧和錐形線圈彈簧。代表性的用途是汽車懸吊系統。

等節距線圈彈簧
錐形線圈彈簧
拉伸線圈彈簧

指當彈簧在拉伸方向上受到荷重時產生相應反彈力的彈簧。彈簧的兩端有掛鉤部。代表性的用途是自行車支架和彈簧秤。

拉伸線圈彈簧

  • A:掛鉤
扭力線圈彈簧

指當線圈在中心軸周圍受到扭轉力矩時會產生相應反彈力的線圈彈簧。分為兩端有掛鉤部和無掛鉤部兩種。代表性的用途是門鎖和打孔器。

扭力線圈彈簧(帶掛鉤)
扭力線圈彈簧(無掛鉤)

板簧

薄板簧
最普遍的類型,說到板簧一般都是指這種薄板簧。代表性的用途是開關零件。
疊片彈簧
將多塊長度不同的板簧重疊形成的板簧。透過多塊重疊可以提高耐久性。代表性的用途是卡車懸吊系統,也稱為板片彈簧。
碟形彈簧
將圓錐形板簧加工成中心挖空的形狀。代表性的用途是螺絲的防鬆墊片。
膜片彈簧
蝸旋彈簧
將板狀或帶狀的材料捲成漩渦形的彈簧。代表性的用途是機械式手錶的發條彈簧。

壓縮線圈彈簧的材質和尺寸

線圈彈簧的材質

硬鋼絲
金屬彈簧材質中成本最低、最常在日常的產品中使用的彈簧材料。
記號:SWC
鋼琴鋼絲
相較於硬鋼絲,拉伸強度更高,硬度和耐疲勞性方面的可靠性也更高,是用於工業產品中的彈簧材料。
記號:SWP
不鏽鋼
耐腐蝕性和耐熱性高於鋼琴鋼絲,因此是線圈彈簧主流的彈簧材料。
記號:SUS

壓縮線圈彈簧的各種尺寸

各尺寸的解說
尺寸名稱 解說
線徑 線材的直徑
記號:d(mm)
線圈中徑 線圈外徑與線圈內徑的平均直徑
記號:D(mm)
線圈外徑 線圈外側的直徑
記號:Do(mm)
線圈內徑 線圈內側的直徑
記號:Di(mm)
自由高度 不受負載的自由狀態下的彈簧高度
記號:Hf(mm)
有效圈數 能夠發揮彈簧的作用的有效的圈數
記號:Na
總圈數 從彈簧的一端到另一端的圈數
記號:Nt
節距 圈成螺旋狀的線材中心到中心的距離
記號:P(mm)

使用數位顯微鏡觀察、量測彈簧的案例

以下介紹使用KEYENCE的4K數位顯微鏡「VHX系列」觀察、量測彈簧的最新案例。

透過景深合成觀察彈簧

使用景深合成功能,可對焦於線圈整體進行拍攝。

精密彈簧的景深合成影像
VH-Z20 150× 環狀照明影像
扭力線圈彈簧的景深合成影像
VH-Z20 50× 環狀照明影像
線狀彈簧的損傷觀察
VH-Z20 50× 環狀照明 一般影像

去除環狀影像

使用去除環狀功能,可實現無光暈的觀察。

彈簧斷裂面的觀察影像
VHX-E20 80× 環狀照明 一般影像

光學陰影效果模式影像

使用光學陰影效果模式(Optical Shadow Effect Mode),
不需使用SEM即可將表面的細微結構可視化。

彈簧凹痕的3D形狀量測影像
VH-Z20 200× 環狀照明影像
彈簧腐蝕孔的3D形狀量測影像
ZS-200 1000× 環狀照明影像