クリンチングハードウェアで「箱の中」をデザインする
DFMA(製造・組立容易性設計)やDFS(保守性の設計)の原則を遵守しようとする設計エンジニアにとって、効果的な締結や接合方法を指定することは、単に好みの問題ではありません。締結・接合方法は、組立の効率化、最終製品の完全性の確保、必要な場合の部品へのアクセスなどを明確に実現する必要があります。エンクロージャの場合、その後の修理や交換が必要な様々な部品のためのスペースの制限に関連して、独自の取付け課題が発生します。
接着剤や溶接などの従来のいわゆる「永久」固定方法は、本質的に製品の分解を可能にするものではありません。さらに、溶接は、望ましくない煙や焼損を引き起こし、しばしば複雑な電極やパイロットを必要とするため、生産が滞ることがあります。従来の機械式ファスナーにも欠点があります。例えば、シートメタルスクリューは、再利用性や保持力の面で不十分な点があります。
エンクロージャの接続アプリケーションの理想的なソリューションのひとつがセルフクリンチングファスナーです。従来のファスナーや接合方法では不可能だった性能とサービスの利点を提供します。セルフクリンチングファスナーは、従来の締結・接合方法にはない性能とサービス上の利点を備えており、迅速かつ恒久的に取付けられ、追加のハードウェアの必要性を最小限に抑え、アクセス性とサービス性を促進します。また、DFMAやDFSの目的にも合致しています。
セルフクリンチングファスナーは、長年にわたって12,000種類以上のバリエーションが開発されてきました。エンクロージャ用の最新の革新的なクリンチ金具は以下の通りです。
- ネジ式アクセスハードウェア これらのタイプ(パネルファスナーアセンブリとしても知られている)は、通常、エンクロージャの外部パネルに配置され、その後のアクセスを可能にするためにインストールされます。キャプティブスクリューは、扱う部品の数を減らすことで、平均修理時間(MTTR)の向上に貢献することができます。また、ネジが固定されているため、緩んだハードウェアが電源や回路に落下する危険性もありません。ほとんどのパネルファスナータイプはスプリング式で、すべて永久固定が可能で、安全な取付けのための強力かつ再利用可能なネジ山を提供します。
- セルフクリンチングSNAP-TOP®スペーサー ネジやその他のネジ式ファスナー金具を使用せずに、これらのタイプのファスナーは、プリント基板とサブアセンブリを取付け、正確に配置するように設計されています。取付け時には、バネの力で基板やサブアセンブリをしっかりと固定し、基板やパネルの着脱はスナップオン/スナップオフの簡単な操作で、工具を使わずに素早く行うことができます。
- セルフクリンチングKEYHOLE®スペーサー プリント基板やパネルを素早く所定の位置にはめ込み、必要なときに基盤を横にスライドさせて持ち上げるだけで簡単に取り外すことができるエンクロージャです。オンオフのための工具は必要ありません。特に、交換可能な部品のスペーシングや吊り下げに便利です。通常、KEYHOLEスペーサーは、基板やコンポーネントの不要な動きに対して固定するためのネジを受け入れる標準的なネジ付きスペーサーと一緒に複数使用されます。
- セルフクリンチングケーブルタイマウントとフック これらのタイプは、エンクロージャ内のワイヤーを取付けるための安全で信頼性の高い取付けポイントを提供することができます。彼らはネジなしで永久的に取り付けられ、時間と温度変化により通常失敗する接着剤の使用を排除します。
- 実装は、ユーザーがハードウェアの「目」を通してタイを簡単にスライドさせ、ケーブルの取り付けを迅速に行うことを可能にします。フックは、ユーザーがサービスのためにアクセスする必要がある場合や、ワイヤーを交換する必要がある場合に、タイが束ねられたワイヤーを取り付けポイントで取り付けたり、取り外したり、戻したりすることを可能にします。フックの特性は、タイを完全に保持し、ワイヤーを巻き続けることができます。
- 従来の取り付け方法と比較して、このハードウェアは設計された位置や角度で安全に配置され、組み立ての寿命の間、固定されたままであることが保証されており、それらは反対側に突出せず、裏面の外観やクリアランスに影響を与えません。また、EMI/RFIや塵や汚れによる電子部品の汚染を引き起こすような開口部を作り出さないでしょう。
- 直角取付け用クリンチングファスナー これらは、強力な直角取付けポイントを提供するように独自に設計されており、シートの端の曲がったタブ、シートの中央の曲がったタブ、曲がったフランジ、直角ブラケット、鋲溶接、およびハードウェアのゆるみに代わる費用効果の高い代替物としてハウジング内の様々な場所で使用できます。直角クリンチングファスナーを使用する利点としては、より予測可能な設計とより厳密な設計管理、タブの切り欠きがない(EMI/RFIシールドの向上)、材料と組み立てコストの節約、緩んだ金具の削減、より美しいパネル、溶接の省略などがあります。
一般的には、箱の側面を直角に固定するために使用されますが、そのユニークな外形は、他の目的にも役立ちます。例えば、両端から嵌合ネジを挿入できるため、両端に一対のプリント基板を取付ける(間隔をあける)ことができ、オープントップタイプではプリント基板の一端を支持・収納でき、箱の隅に小型のエンクロージャを作ることができます。
このほかにも、ほぼすべてのクリンチ金具が、エンクロージャの設計と組み立ての課題にうまく応用できます。
実際の例として、Jonathan Engineered Solutions社(カリフォルニア州アーバイン)は、高度に設計されたスライド機構とブラケット、そして当社のセルフクリンチ金具を組み合わせた筐体のラックマウント・サーバー・アプリケーションを開発しました。
スライド機構は、スライドの外側の部材にスチール製のブラケットを取付け、スライド機構を筐体内部に取付ける手段を提供するものです。各ブラケットには、PEM®セルフクリンチングカスタムスチールピンが6本取付けられており、筐体の垂直マウントレールの穴に位置決めして係合する機能を果たしています。ピンはテーパー状(一端が他端より大きい)になっており、穴の形状が四角でも丸でも対応できるため、現在の筐体に見られるさまざまな穴形状に最適な方法となっています。
JESでは、PEMのハードウェアを追加利用し、厚さ0.090″のブラケットの裏側に、標準的なセルフクリンチングスチールナットを取付けています。このナットは、アセンブリを固定する際、PEMのカスタム蝶ネジと嵌合するものですが、ブラケット内のピンも蝶ネジも工具を必要としないため、工具なしでの取付けが可能です。
Eldre Corporation(ニューヨーク州ロチェスター)は、電源から部品に大電流を流すバスバーのアプリケーションで、部品の機械嵌合や終端処理を実現するために、標準のセルフクリンチングナットとスタッドを多用しています。さらに、PEMのハードウェアは、電流が流れる嵌合面を維持しています。
例として、中央通信局の交換システム内で電力を分配するためにEldre社が設計した3層ラミネートバスバーには、各フレキシブルタブに取付けられたセルフクリンチングスレッドスタッドがあります。これにより、バックプレーンへの簡単な取付けが可能となり、取付け時間を最小限に抑えることができます。
別のEldre社のお客様では、遮断機内に取り付けられた個々のバスバーを、機械加工されたFR-4フレームを入れ子にして出力接続を行っています。各バスバーに取り付けられた2つのセルフクリンチングスタッドとセルフクリンチング溶接ナットは、高価なカスタムコネクターを必要とせず、効果的な相互接続ソリューションを提供します。この組み立てのデザインは、適切な安全分離と単一成分のインストールをさらに促進します。
このようなアプリケーションとファスナーの種類が示唆するように、ファスナーの選択は、エンクロージャや内部コンポーネントの設計の初期段階から組立てまで、さらには最終製品の性能にも影響を与える重要なものです。このような背景からファスナーサプライヤーは、エンクロージャやその他ユニット設計エンジニアの作業パートナーとなり、セルフクリンチング技術の価値と汎用性について認識を広めるための専門的な業界リソースとして機能するようになりました。