ばね定数計算ツールとは？
圧縮コイルばねの「ばね定数（ばねレート）」とは、ばねを単位長さだけ縮めるのに必要な力の大きさを表す値です。ばね定数が大きいほど、硬く（剛性が高く）撓みにくいばねということになります。本ツールは、丸線を用いた圧縮コイルばねに対して、材料力学で用いられる古典的な計算式をもとにばね定数を求めます。
使い方
まず、線材のせん断弾性係数G（単位：GPa、ばね鋼ならおよそ79.3 GPa）を入力します。次に、線径d、コイルの平均径D（コイル断面において、線材の中心から反対側の中心までの距離）、そして有効巻数Naを入力してください。計算結果は、ばね定数としてN/mmとN/mの両方の単位で表示されます。
計算式の解説
ばね定数は次の式で求められます。
$$k = \frac{\left(1000 \cdot \text{G (GPa)}\right)\,\text{d (mm)}^{4}}{8\,\text{D (mm)}^{3}\,\text{Na}}$$
注目すべきは、線径dが4乗で効いてくる点と、コイル径Dが3乗で反比例する点です。つまり、これらをわずかに変えるだけで剛性が大きく変化します。なお、Gは計算上GPaからN/mm²へ換算しています（\(1\,\text{GPa} = 1000\,\text{N/mm}^2\)）。これにより、dとDをmmで入力すると、ばね定数kはN/mmで得られます。
計算例
ばね鋼でG = 79.3 GPa（79,300 N/mm²）、d = 2 mm、D = 20 mm、Na = 10巻の場合を考えます。
$$\text{分子} = 79{,}300 \times 2^{4} = 79{,}300 \times 16 = 1{,}268{,}800$$
$$\text{分母} = 8 \times 20^{3} \times 10 = 8 \times 8000 \times 10 = 640{,}000$$
したがって、$$k = 1{,}268{,}800 \div 640{,}000 = 1.9825\,\text{N/mm}\ (= 1982.5\,\text{N/m})$$となります。
よくある質問（FAQ）
一般的なばね鋼のせん断弾性係数はどのくらいですか？
ピアノ線やばね鋼ではおよそ79.3 GPaが目安です。ステンレス鋼の場合は69 GPa程度とやや低くなります。
「有効巻数」とは何を指しますか？
有効巻数とは、実際に撓み（変形）に寄与する巻きのことです。研磨されたり閉じられたりした端部の巻き（座巻）は撓みに寄与しないため、Naには含めません。
コイルの平均径は外径と同じですか？
いいえ、異なります。平均径Dは「外径 − 線径d」で求められます。
