グランドプレート上にケーブルグランドを円形に配置する際、私は隣り合う穴の中心間のすきまを直線の弦で確認します。ピッチ円に沿う円弧の距離はそれより長く、利用できる間隔を過大に見積もるおそれがあります。穴、取り付け後の部品、工具を別々に確認し、明確に定義したプレート輪郭に対する除去面積を計算します。
計算例では6穴プレートを起点とし、12穴の2案を比較します。穴は収まってもグランド同士が干渉する場合や、ピッチ円を大きくすると干渉を解消できても端部の余裕が足りなくなる場合を示します。実際の加工穴、部品、取り付け寸法は、選定した部品と筐体の図面から取得してください。
要点
- 隣接する引込口の中心間を直線で測る場合は弦の間隔を使います。
- 穴、取り付け部品、移動する工具の占有範囲を分けて確認します。
- プレート輪郭、ガスケット領域、固定部、位置公差を含めて検討します。
- 計算ツールに入力する際は半径と直径を区別します。
- 面積計算は材料の除去量を示すために使い、その後プレートと筐体の設計を確認します。
まずプレートの輪郭、基準点、他の機能に割り当てられた領域を確認します。周囲のガスケット、固定ボルト、曲げフランジ、内部レールがあると、見かけ上空いている領域を使えないことがあります。ケーブルグランドプレートの設計ガイドではこれらの接合部を扱い、ここでは寸法の計算に焦点を当てます。
クリアランス包絡線とは、部品が占める空間、または工具の移動に必要な空間です。図面では次の3つの層を分けて扱います。
| 層 | 確認する寸法 | 確認に使う内容 |
|---|---|---|
| 切欠き・開口 | 穴径、公差、位置、ねじまたは回り止め形状 | 穴間距離と、プレートに残る材料 |
| 取付け部品 | 本体、キャップ、座金、ロックナット、内側への突出量 | 干渉の有無とシール面が全体に支持されること |
| 組立て・保守スペース | 工具ヘッド、接近方向、動作、取り外し経路 | 取付け後も作業可能な状態を保てるか |
穴径、公差、ねじまたは回り止めの形状は、選定したグランドの図面から確認します。接続ねじ仕様ガイドでは、公称ねじ呼びの背後にある寸法を説明しています。タップ穴とクリアランス穴では、同じ公称引込口呼びであっても必要な仕様が異なります。
仮定した例では、直径200 mmの円形プレート、直径22 mmの丸穴6個、直径120 mmのピッチ円を使います。取り付けた各引込口の平面視での最大円形占有径は35 mmです。この入力値で配置を比較できます。製作図には実際の部品寸法を使ってください。
ピッチ円は引込口の中心を通る円です。その半径を、中心を、引込口の数を整数とし、とします。等間隔に配置すると、次の関係になります。
定めた図面軸を基準に開始角を選びます。引込口の番号kはとします。
角度は度数法で表し、反時計回りを正とします。図面のy軸は上向きを正とします。これは正弦・余弦による座標関係に基づくものです。CADに取り込んだ際も同じ向きになるよう、軸の規約を図面に記載します。
6穴の例では、半径は60 mm、角度ピッチは60°です。開始角を0°とした場合、プレート中心に対する各穴中心の座標は、すべてmm単位で (60, 0)、(30, 51.96)、(−30, 51.96)、(−60, 0)、(−30, −51.96)、(30, −51.96) となります。
転送したCAD配置は、ピッチ円の呼び径だけでなく座標からも確認します。例の最初の2つの中心では、水平差が30 mm、垂直差が約51.96 mmです。直線距離は約60 mmとなり、弦の計算と一致します。値が異なる場合は、取り込んだ単位、半径と直径の入力、角度の規約を確認します。計算では十分な精度を保ち、表示座標だけを丸めます。製造には図面公差を適用します。次に固定ボルト、フランジ、ケーブルの引き回しを基準に開始角を確認します。配置全体を回転するとそれらとの関係は変わりますが、隣接する弦の間隔は変わりません。長方形プレートでは回転によって最も近い端部余白が変わることもあります。穴位置を発行する前に、これらの別々の誤りを確認します。
弦とは円周上の2点を結ぶ直線です。中心間の弦は隣り合う穴の中心を結びます。円弧ピッチは、同じ中心間をピッチ円に沿って測った距離です。
これらの式ではラジアンを使います。2つの半径でできる三角形を二等分すると弦の式が得られます。円弧長の関係から円周上の距離が得られ、1周を等分すると記載した円弧ピッチになります。余弦の二倍角の公式を使うと、2つの中心座標から同等の確認式を得られます。
、の場合、弦長は60.00 mm、弧長は約62.83 mmになります。弦ピッチの代わりに弧長ピッチを使うと、実際の中心間距離を2.83 mm過大に見積もることになります。
直径の同一円形包絡では、名目上の縁間すきまはです。直径22 mmの穴6個では、穴縁間に38 mmのすきまが残ります。より大きい直径35 mmの取付け部品の外形では、部品同士のすきまは25 mmにとどまります。
数を増やすとこの違いはさらに重要になります。同じピッチ円に12個配置すると弦長は約31.06 mmです。直径22 mmの穴同士には9.06 mmの正の間隔が残る一方、直径35 mmの占有範囲は3.94 mm重なります。取り付け後の占有範囲がすでに重なるため、締め付け順序を決める前に配置を変更します。
隣接する円形外形の直径が異なる場合は、両方の直径の合計の半分を中心間距離から差し引きます。六角形などの形状では、実際の向きを考慮するか、保守的な外接円を使います。対辺寸法だけでは、六角形の角を包絡できません。
円形プレート上に円形パターンを中央配置する場合、穴縁からプレート外縁までの最短の名目半径方向余裕は次式で求めます：
はプレート半径、は穴径です。この例ではとなります。穴径を35 mmの外形径に置き換えると、その外形からプレート外縁までの距離は22.5 mmです。
続いて、周囲のガスケット領域、固定部、実際のワッシャ接触面を重ね合わせます。これにより、引込口のシールを支えるために余白のどれだけを使えるかが分かります。プレート端までの寸法が明記されていても、ガスケットや取り付け部との干渉が隠れていることがあります。
長方形プレートでは、各中心から各直線境界までの距離を計算し、該当する占有範囲の半径を差し引きます。最も近い内部障害物も確認します。これらの距離は円形プレートの式ではなく、実際の外形に基づきます。
名目上のすきまには公差も考慮します。たとえば、隣接する穴中心がそれぞれ最大0.5 mmずつ互いに近づく場合、名目25 mmの金具間すきまは、他の外形誤差を考慮する前でも24 mmまで減少します。指定された位置公差は図面の指示方法に従って解釈してください。直径で示された公差域の値を、そのまま半径方向の変位として扱うことはできません。
工具の空間は移動する包絡線です。プレートの両側で工具頭、差し込み方向、作業時の動きを確認します。ナットを回すだけでなく、本体を押さえるスペースも確保してください。ケーブルグランド締付けガイドでは回す位置と押さえる位置を説明しています。配置には両方の工具の空間が必要です。ジャンクションボックスの穴加工ガイドでは、配置を後工程の加工・組立確認につなげています。
開口面積率は、除去面積を定義したプレート面積で割り、100を掛けた値です。互いに重ならずプレート内に完全に収まる円形開口の場合は、それぞれの面積を合計します。
は除去された開口面積、は基準として明示したプレート面積です。面積の単位はそろえてください。すべての開口径が同じ場合、合計はとなります。
直径22 mmの穴6個で除去される面積は約2,280.80 mm²です。分母によって開口面積率が変わります。
| 明示したプレート境界 | 総面積 | 穴6個の開口面積率 |
|---|---|---|
| 直径200 mmの円形プレート | 31,415.93 mm² | 7.26% |
| 200 × 200 mmの正方形プレート | 40,000 mm² | 5.70% |
どちらの行も除去面積は同じです。2つの値が異なる理由を読み取れるよう、割合の横にプレート輪郭を記載します。
6穴のうち2穴を22 mmから28 mmに広げると、円形プレートの開口面積率は8.76%になります。これは小さい円4個と大きい円2個の面積の合計です。直径を先に平均すると、面積が直径の2乗に比例するため誤った結果になります。
合計に固定用穴、コネクタ用切欠き、その他の除去部分を含めるか明記してください。長穴や不規則な開口には実際の輪郭面積を使います。重なる形状では、重複部分を二重計上せず、除去領域全体の和集合を求めてください。縁の切欠きでは、プレート境界内から除去される部分だけを数えます。
使用可能面積を基準とする開口面積率も、その面積を図面上で明示し、名称を付ければ有用です。ただし、これはプレート全体面積を基準とした開口面積率とは別の指標です。全体面積基準の7.26%を、より小さい有効領域を基準に報告された他社レイアウトと直接比較することはできません。
同じ直径200 mmのプレートでも、穴の数とピッチ円を変えるとクリアランスの結果は大きく異なります。この比較では直径22 mmの穴と直径35 mmの部品占有範囲を固定します。
| 仮定した配置 | ピッチ半径 | 弦の間隔 | 部品外周間の隙間 | 部品外周からプレート端までの余白 | 総開口面積 |
|---|---|---|---|---|---|
| 引込口6個 | 60 mm | 60.00 mm | 25.00 mm | 22.50 mm | 7.26% |
| 引込口12個、同じピッチ円 | 60 mm | 31.06 mm | −3.94 mm | 22.50 mm | 14.52% |
| 引込口12個、より大きいピッチ円 | 77.28 mm | 40.00 mm | 5.00 mm | 5.22 mm | 14.52% |
最終行では、部品間に必要な公称隙間を5 mmと仮定します。必要な弦長は35 + 5 = 40 mmです。弦の式を半径Rについて解くととなり、この例では77.28 mmに切り上げます。5 mmは設計目標を示す例です。実際に必要なクリアランスは工具と組立の要件で決まります。
最後の2行を合わせて確認します。12個の穴を外側に移動すると円形部品の占有範囲同士の干渉はなくなりますが、除去面積の合計は変わりません。部品から外縁までの余白は5.22 mmに減るため、次にガスケット、端部の支持、固定部の配置を確認します。これらを収められる場合に限り、大きいピッチ円が有効です。ワッシャや工具が予約領域にかかる場合は、プレートを大きくする、引込口を減らす、別の配置にする案を比較します。配置を回転させると固定ボルトから引込口を離せる場合がありますが、隣り合う弦の間隔は変わりません。組立順を変えると工具のアクセス性は向上しますが、中央の行にある静的な干渉は解消できません。そのため、締付け順序を計画する前に取り付け後の部品を重ね合わせます。
配置が収まったら、プレートに残る材料と荷重経路を確認します。同じ除去面積でも、穴が密集する場合、一直線に並ぶ場合、広く分散する場合があります。開口部間の狭いリガメント、プレートの材料と厚さ、固定部、取り付けたケーブルから受ける荷重を確認してください。面積率は図面上の有用な特性ですが、構造評価ではこれらの寸法と荷重を使います。
IEC 62208:2023は、低圧開閉装置・制御装置を組み込む前の空の筐体の特性と試験を扱います。IEC 60529は筐体による保護等級を分類します。完成した組立品の検証を計画する際は、該当する筐体要求とメーカーの改造指示を確認します。
この計算シートにより、位置、間隔、除外領域、除去面積を含む配置が得られました。実際に使う引込口、シール、材料厚さ、固定部の詳細とともに、プレートと筐体のレビューに引き継いでください。加工後のプレートと設置作業で同じ寸法を使えるよう、承認済みの改訂版を記録します。
私は、ピッチ円、開始角、実際の部品寸法をもとに、プレート上のケーブルグランドの円形配置を始めます。隣り合う円形占有範囲は弦の間隔で確認し、穴のクリアランス、部品の占有範囲、工具の移動空間を分けて検討します。端部余白は、プレートの実際の輪郭、除外領域、公差に応じて決まります。
6穴と12穴の比較はトレードオフを示しています。引込口を増やすと弦のクリアランスが減り、外側へ移すと端部余白が小さくなります。計算寸法を使って実行可能な配置を選び、工具アクセスを確認してから、使用する部品と組み合わせてプレートと筐体を検証します。
隣接する丸穴または円形部品の外形について中心間のすきまを確認する場合は、直線の弦長を使います。弧長ピッチはピッチ円に沿った距離なので、より長くなります。私が弧長を使うのは、図面上でその円弧に沿った距離が必要な場合に限り、直線距離とは区別します。
いいえ。ピッチ円直径が120 mmなら、半径は60 mmです。円形引込口配置計算ツールには半径を入力します。直径を半径欄に入力すると、同じ引込口数で角度ピッチは変わらないものの、算出される弦長と弧長が2倍になります。
いいえ。本体、座金、ロックナット、キャップ、工具は、穴よりも広いスペースを必要とすることがあります。取付け後の外形全体と向きを比較し、公差と工具の動作スペースも含めてください。外側からは障害物が見えなくても、プレートの反対側やケーブルの接近経路に干渉物がないか確認します。
この計算に一律の許容率はありません。結果が示すのは、明示したプレート面積に対する除去面積の割合であり、剛性、強度、シール性能、筐体規格への適合性ではありません。許容可否は、実際の材質、厚さ、穴位置、荷重、取付け方法、適用される筐体要件によって決まります。