トーションばねは別名「ねじりばね」とも呼ばれています。主にドアの開閉部分、産業機器に使用されています。
トーションばねは取付方法や取付場所によって特有の形状が必要となるため、形状は単純なものから複雑なものまで様々あります。（トーションばねの詳細はこちら）
今回は、栄光技研株式会社で実際に開発設計・製作を行った医療機器の開閉に使用するトーションばねの事例と設計するときの注意点をご紹介します。事例をお話しする前に、まずはトーションばねの役割についてご説明します。

-トーションばねの役割
トーションばねは、パソコンのCDドライブの開閉などにも用いられています。 電源を入れなくてもボタンを押すことでCDドライブが開閉するものは、トーションばねの弾力エネルギーが放出されるはたらきによります。 適切なばね定数のトーションばねを用いることで、適度な開閉速度を生み出すことができます。開閉動作をモーターで行おうとすると、モーターを配置するスペースが必要となり、電気を供給する必要もあるため、1個のトーションばねで実現できるのは大きなコストダウンになります。

-医療機器の開閉に使用するトーションばねに大切なことは『応力』
医療機器の開閉に使用するトーションばねの場合、ばねの『応力』がポイントです。開閉に使用するということは繰り返し使うため、応力は低く設計しなければなりません。大きい応力でトーションばねを設計すると、繰り返し使用するごとに応力が作用し、折れが発生する場合があります。

下記3点は応力を低くする代表的な方法です。応力を低くすることで折れを防ぐことができます。

・ばねの線径を細くする

・有効巻数を増やす

・コイル径を大きくする

しかし開閉に使用するトーションばねは組み込むスペースが決まっていたり、限られていることが多いため、設計開発者の要求を考慮しながら検討する必要があります。

トーションばねの設計では、コイル内径や巻角度と巻き数、許容ねじり角度、そして腕の長さなどの寸法を規定することになります。また、トーションばねは一般的に巻き込む方向に負荷が加わるように使用します。
コイルの巻き方には隙間をあけない密着巻きと隙間を設けるピッチ巻きがあります。 密着巻きはピッチ巻きよりもばらつきが少なく、加工も容易ですが、コイル部が常に接触しており摩擦が大きくなるため、トルクの誤差が出やすいなどの特徴があります。

（参考URL:ねじりコイルばねの特徴と種類）

–  トーションばねを設計する上でのポイント
トーションばねを設計する上で2つのポイントをおさえることで、設計がしやすくなります。

①使用状態と使用環境
対象とするばねが、どれくらいの範囲で作動するのか？作動回数はどれくらいか？どんな環境で使用するか？などによって、
許容される応力や使用すべき材質、材料強度が変わってきます。

②応力
トーションばねの応力は設計上の応力より高い応力が作用すると、折れが発生する場合があるので、なるべく低い応力で設計しましょう。

大阪府門真市にある栄光技研株式会社では、トーションばね設計開発の段階から一緒にサポートさせていただきます。
図面が無い場合でも対応可能ですので、ばねについてお困りの際は、ぜひお気軽にお問い合わせフォームまたはお電話でご相談ください。

（参考文献：ばね　入門　日本ばね学会　日刊工業新聞社
はじめてのコイルばね設計　山田学　日刊工業新聞社
ばね　基礎のきそ　蒲久男　日刊工業新聞社）