円弧状のケーブルの曲げには、ケーブル経路の弧長、両端点間の弦長、そしてその弦からの立ち上がりを表す矢高という3つの有用な寸法があります。私は、対象ケーブルと使用条件で許容される半径を起点に、その半径から曲線経路と占有空間を計算します。計算の全過程で、半径の基準（内面または中心線）を入力値と併せて保持してください。
エンクロージャ内に配線する場合、ケーブルの中心線は出発点にすぎません。ケーブルの厚さ、直線部分、実際の引込み金具にも空間が必要です。私は、ケーブル外被の外形を壁、ガード、支持具の位置と照らし合わせ、中心線の経路が空いていても実際のケーブルを収める余裕があるか確認します。
要点
- 実際の設置条件または動作条件に対して許容されるケーブル半径を使用します。
- 弧の公式を使う前に、内面基準の半径を中心線半径に換算します。
- 弧長はケーブル長の見積もりに使い、弦長と矢高はレイアウト上の曲げ位置を示します。
- 中心線の外形にケーブル外径の半分を加え、寸法ばらつきと動作分も見込みます。
- 直線部分と端末処理の余長は、端点を明示したうえでそれぞれ一度だけ加算します。
計算の前に、次の入力条件を経路図に記入します。これにより、一つの基準に基づく半径、別の図の角度、さらに異なる基準点からのクリアランスを混同せずに済みます。
| 入力項目 | 図面への記録内容 | 確認できる内容 |
|---|---|---|
| 許容曲げ半径 | 値、半径の基準、対象ケーブル、該当する使用条件 | 経路で使用する最小曲げ半径 |
| ケーブル外径 | 設置後の外径と指定された寸法公差 | 中心線から外被表面までの距離 |
| 曲げ角度 | 挟角、および度またはラジアンの別 | 弧長、端点間距離、矢高 |
| 障害物の位置 | 同じ基準点から見た表面位置と向き | ケーブル外形までの最小クリアランス |
| 直線部分と余長 | 始点・終点と端末加工を含むかどうか | 計画するケーブルの全長 |
中心線半径は、曲率中心からケーブル中心線までの距離です。内面半径は手前側の表面まで、外形半径は反対側の表面までを示します。外径の丸形ケーブルで、断面が変形していない場合は次のようになります。
ここで、、は、それぞれ内半径、中心線半径、外半径で、すべて同じ長さの単位を使います。この換算は丸形で変形していない断面に適用します。支持されたケーブルが楕円形になったり局所的に押しつぶされたりする場合は、その状態で実際に占める断面形状を確認してください。
たとえば、指定された内面半径が120 mmで、ケーブル外径が12 mmなら、中心線半径は126 mm、外側包絡半径は132 mmです。120 mmが中心線半径を意味する場合、外側包絡半径は126 mmです。私なら、余裕の小さいクリアランスを図面化する前に、この6 mmの差を解消します。
対象ケーブルの正確な資料では、据付、最終成形、繰り返し動作を区別する必要もあります。Southwireの電力ケーブル施工ガイドでは、成形半径と、引張力を受けながら引き込むときの曲げを区別しています。選定したケーブル構造と、引込み時または使用時の条件に適用される最新の指示に基づいて許容半径を設定してください。ケーブル固有の入力条件がまだ決まっていない場合は、曲げ半径の選定ガイドを使用します。
弧長は、曲がったケーブル中心線に沿った両端点間の距離です。円全体の円周はで、曲げ部分は角度に応じた割合になります。角度をラジアンのに換算するには、NISTの度からラジアンへの変換関係を使います。次に、OpenStaxが説明する円弧長の関係を適用します。
結果のは中心線に沿った弧長で、半径と同じ単位で表します。ワークシートには角度の単位を明記してください。90°の曲げはラジアンです。式がラジアンを要求する場合は、換算後の値を入力します。
例として、中心線半径を仮に144 mmとして2つの曲げを考えます。90°の曲げでは mmとなります。60°の曲げでは mmです。同じ半径でもケーブル長は異なります。ここでは幾何計算の例として144 mmを使用しています。実際のレイアウトでは、選定したケーブルの許容値から半径を決めてください。
メートル単位に変更する場合は、直線長と半径をすべて一貫して換算してください。半径0.144 mで90°曲げると0.22619 mとなり、同じ結果です。図面と配線方法で裏付けられる精度に合わせて計画値を丸め、その後、指定された切断公差を適用します。
弦長は曲げの両端点間の直線距離です。矢高は、その弦から選択した弧までの最大垂直距離です。Wolfram MathWorldの円の弓形に関する関係式から、次の式が得られます。ここでは、0より大きく180°以下の曲げ角度を使い、図に示すように弧が弦の片側にあるものとします。
端点を配置するにはを使い、弦からの中心線の立ち上がりを求めるにはを使います。曲線に沿ったケーブル長にはを使います。壁のクリアランスを評価する前に、同じ図面基準で壁の位置を定め、その後にケーブルの外形を加えてください。
同じ半径144 mmの場合、比較結果は次のとおりです。
| 曲げ角度 | 弧長 | 弦長 | 中心線矢高 |
|---|---|---|---|
| 60° | 150.80 mm | 144.00 mm | 19.29 mm |
| 90° | 226.19 mm | 203.65 mm | 42.18 mm |
| 180° | 452.39 mm | 288.00 mm | 144.00 mm |
12 mmケーブルの90°曲げの例では、弧の中点における外面は中心線の弦より48.18 mm高くなります。これは42.18 mmに外径の半分を加えた値です。平らな障害物が弦と平行に弧側へ50 mm離れていると仮定します。この仮想レイアウトでは、障害物までの距離から外面の高さを差し引くと、公称クリアランスはわずか1.82 mmでした。経路を採用する前に、この隙間をケーブル寸法のばらつき、支持具の位置公差、想定される動きと比較してください。余裕がなくなる場合は、障害物、引込み口、または支持具を移動して曲げを再設計します。その際もケーブルの許容半径を維持してください。壁の角度が異なる場合は、ケーブル外形全体で最も近い点を確認します。中点の高さが最短距離とは限りません。
このツールはより広い角度範囲に対応しますが、180°を超えるループでは、長弧として明確に解釈し、包絡全体を示す図面が必要です。単純な弦クリアランス比較を劣弧に限定すると、弦のどちら側を選ぶかが曖昧になりません。
接線後退距離は、2本の直線部の中心線を延長したときの仮想交点から円形曲げが始まる点まで、いずれかの直線中心線に沿って測った距離です。直線状のケーブル部分を測る前に、私は各接線点を記します。方向変化が0より大きく180°未満で、交差する2本の直線を円弧でつなぐ場合は、次のようになります。
これは直角三角形における三角関数の正接の関係から導けます。半径は直線に対して直角に交わります。曲げを二等分すると、対辺が、隣辺がになります。には進行方向の変化角を使い、角部の補角は使わないでください。180°の折り返しでは直線部分が平行になるため、有限の接線後退距離ではなく別のレイアウトが必要です。
半径144 mm、曲げ角度90°の場合、接線後退距離は各側144 mmです。仮想の角までの図面寸法が324 mmと364 mmだとします。それぞれの寸法から接線後退距離を差し引くと、直線部分は180 mmと220 mmになります。これらは接線点から各端点までの長さで、後の合計に使用します。
使用可能な直線区間が接線後退距離より短い場合、選んだ曲線はその端点間に収まりません。私は引込み口または支持具を移動し、ケーブルの許容半径を維持して曲線を引き直します。接線点を決めた後、曲げの外形も図面に記入し、長さ計算と同じ形状でクリアランスを確認してください。
弧長は経路の一部です。各直線区間の終端を接線点として図面に示し、すべての曲線区間と、別途指定された終端またはサービス用余長を加えます：
直線部分が180 mmと220 mmで、半径144 mm、90°の曲げでつながる経路を考えます。私はまず各直線が曲線に接続する接線点を記します。直線寸法はその点で終わらせ、仮想交点まで延長しないでください。別途指定した端末余長が60 mmなら、合計は180 + 220 + 226.19 + 60 = 686.19 mmです。いずれかの直線寸法に余長が含まれている場合は、その箇所で数え、追加の60 mmは加えません。引込み側も確認してください。エンクロージャの取付面からの寸法には、ケーブルグランド、バックシェル、またはコネクタが含まれる場合がありますが、ケーブルの始点は別の位置です。ストリップ長は外被を除去する長さであり、すでに数えたケーブル長の一部に含まれることがあります。この計画合計を切断長にする前に、端点を図面上で明確にしてください。
直角引込では、出口軸とケーブル外部曲げの開始位置が変わります。外側への突出を抑えられる一方、横方向により多くのスペースを使う場合があります。有用な比較では、両方の組立品全体を同じ筐体基準面に重ねます。
| 両方の案で確保するスペース | レイアウトに含める理由 |
|---|---|
| 据付済みケーブルグランド、エルボ、付属品の包絡 | 各部の突出寸法が、外部配線の開始位置を決めます |
| 必要な直線ケーブル区間 | 最初の曲げはシール部または把持部の先から始める必要がある場合があります。螺旋状または屈曲保護用の延長部があれば、その曲げへのつなぎ方に含めてください。 |
| ケーブル外側の包絡寸法 | 中心線だけでは外被の表面位置がわかりません |
| 工具作業とロックナットへのアクセス | 組立品は収まっても、取り付け作業ができない場合があります |
| 支持具と扉の可動範囲 | 通常の機器の動きによって、最接近位置が変わることがあります |
直角ケーブルグランドガイドでは、選定条件を説明しています。ケーブルメーカーの限界値を両方の案で維持したまま、現在の幾何形状を使って、文書化された直角引込経路と直線引込の代替案を比較できます。
複合経路は、各接線移行部を定義できれば、直線区間と円弧を合計して見積もることができます。自重で垂れ下がる区間、ねじれたケーブル、繰り返し動くループ、またはガイドに沿って引き込むケーブルは、荷重によって形状が変わることがあります。その動きと適用されるケーブル指示を反映できる配線モデルまたは機械モデルを使ってください。繰り返し動作については、ロボット・自動化ケーブル配線ガイドで支持と動作の設計方法を説明しています。
静的な曲げでも、ケーブルの復元や支持具の移動によって位置がずれることがあります。意図した支持状態で図面上の外形を確認し、指定された寸法ばらつきを見込んでください。ケーブルグランドの適合性確認は別途必要です。IEC 62444:2010は、完成したケーブルグランドの構造と性能を扱います。経路寸法の確認に加え、選定したケーブルを実際の構成で組み立てた状態で、ケーブルグランドの密封性と保持力を確認してください。
弧長は湾曲したケーブル経路の長さを見積もり、弦長と矢高は端点に対するその経路の位置を示します。中心線半径が定義されていれば、3つの量を計算し、近接する障害物へのクリアランスを評価する前にケーブル厚さを加えられます。半径の基準を明示しておけば、小さな図面上の約束が実際のクリアランス誤差に変わることを防げます。
実用的なエンクロージャレイアウトにするため、これらの結果をケーブル経路全体に反映します。直線部分と余長は一度だけ加算し、取り付けた引込み金具を同じ基準点で配置し、支持具、工具、通常の動作に必要な空間を確保してください。私は、得られた外形を使ってレイアウトを比較し、実際に取り付けるケーブルと金具で密封性と保持力を確認します。
いいえ。弦長は曲げの両端点間の直線距離です。ケーブルは円弧に沿うため、曲げ角度が0°でなければ弧長のほうが長くなります。私は経路長の合計には弧長を使い、端点の位置決めには弦長を使います。直線部と別途指定された終端余長も加える必要があります。
その基準を確認した後に限ります。この式で使うのはケーブル中心線半径です。ケーブル文書に内面半径が記載されている場合、円形で変形していないケーブルなら外径の半分を加えます。その値には、指定された設置条件または使用条件を紐付けてください。この幾何学的換算によって、許容されるケーブルの使用条件が変わるわけではありません。
弦に対する壁の位置と向きが定義されている場合に限ります。矢高は選択した円弧の中心線中点の位置を示します。ケーブル厚さ、寸法のばらつき、動きも含める必要があります。障害物の向きが異なる場合、私は実際の図面に照らしてケーブル全体の包絡を確認します。
いいえ。引込形状と出口方向が変わるだけです。筐体の内外にわたるケーブル経路全体が、該当するケーブルおよび組立要件を満たす必要があります。直角型で有効なスペースを節約できるか判断する前に、私は文書化された据付寸法、直線出口の要件、ケーブルの包絡、工具作業スペースを比較します。