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M20ケーブルグランドが、必ずしも直径20mmのケーブルに適合するとは限りません。これは、ケーブル引込部品の選定で最もよく見られ、同時に最も大きな損失につながるミスの一つです。M20という表記は通常、取付ねじを示しており、密封可能なケーブル径は別途定められたクランプ範囲によって決まります。
このガイドでは、ケーブル外径、クランプ範囲、取付ねじ、ねじ長さ、材質、保護等級の要件に基づいてケーブルグランドを選ぶ方法を説明します。また、非常に細いケーブル、既存の筐体穴、端末処理済みのRJ45ケーブル、1つの引込口を通す複数のケーブル、内部に水がたまってしまう屋外ボックスなど、実際の設置で繰り返し発生する難しいケースについても取り上げます。
簡単な回答
まず、実測したケーブル外径に基づいてグランドを選定してください。その後、筐体のねじまたは取付穴、使用可能なねじ長さ、密封方法、材質、温度範囲、完成した設置状態でのIP等級を確認します。M、PG、NPTの表記だけでグランドを選定しないでください。
1. ケーブルグランドのサイズが誤解されやすい理由
ねじサイズとケーブルサイズは異なる仕様です
ケーブルグランドには、筐体側とケーブル側という2つの接続部分があります。取付ねじは、グランドをパネル、ジャンクションボックス、または機械のハウジングに接続します。シーリングインサートはケーブルシースの周囲を圧縮します。この2つの部分は製品設計上関連していますが、同じ寸法ではありません。
例えば、M20 × 1.5は、呼び外径20mm、ピッチ1.5mmのメートル取付ねじを示します。直径20mmのケーブルが通過できる、または正しく密封できることを保証するものではありません。グランドのシリーズやシーリングインサートによっては、M20製品のクランプ範囲が6–12mm、6–13mm、またはメーカーが定めた別の範囲になる場合があります。
| 仕様 | 決定される項目 | 例 | よくある間違い |
|---|---|---|---|
| 取付ねじ | 筐体との互換性 | M20 × 1.5 | M20が直径20mmのケーブルに適合すると考える |
| クランプ範囲 | 密封および保持できるケーブル外径 | 6–13mm | 最大径だけを確認する |
| ねじ長さ | 使用可能な壁厚とねじのかみ合い | 8mm | 厚い筐体に短ねじタイプのグランドを購入する |
| 有効開口部 | ケーブルまたはコネクタが物理的に通過できるかどうか | 製品ごとに異なる | 大型の端末処理済みプラグを考慮しない |
| IP等級 | 規定条件下で試験された固形物および水の侵入に対する耐性 | IP68 | すべての設置済みアセンブリがIP68を維持すると考える |
大きなねじの内側に小さな密封穴がある理由
同じ設置環境で、大きな筐体引込口と細いケーブルを組み合わせる場合があります。そのためメーカーは、同じねじサイズに対して、縮径用クランプインサート、取り外し可能な内部インサート、異なる密封範囲を提供しています。これにより、別途ねじ変換アダプターを追加せずに、既存のM20穴へ細いケーブルを密封できます。
この設計は便利ですが、M16からM20へ変更しても、必ずしも適合ケーブル範囲が広くなるわけではありません。ねじの表記だけでゴムインサートを判断せず、必ずケーブルの最小径と最大径を確認してください。
注文前に記録すべき4つの寸法
- ケーブル外径： 密封する位置で、完成したケーブルシースの外径を測定します。
- 引込口サイズとねじ： メートルねじ、PG、NPT、またはねじのない貫通穴かを確認します。
- 筐体の壁厚： ロックナットの固定または完全なねじ締結に必要な長さが残ることを確認します。
- 最大通過寸法： 取り外せないRJ45プラグ、端子、フェルール、またはモールドコネクタを測定します。
2. 適切なケーブルグランドサイズの選び方
ステップ1：実際のケーブル外径を測定する
ノギスを使用し、シーリングインサートがケーブルを保持する位置で外径を測定します。導体断面積、AWGサイズ、芯数、または公称ケーブルシリーズ名だけで選定しないでください。5芯電源ケーブルと5芯制御ケーブルでは、外径が大きく異なる場合があります。
ラベル、熱収縮チューブによる補修箇所、コルゲートスリーブ、変形部分ではなく、正常なシース部分を測定してください。楕円形または不規則なケーブルの場合は長軸と短軸の両方を測定し、その形状に対応するグランドまたはインサートを選択します。
ステップ2：ケーブルを公表されているクランプ範囲に合わせる
ケーブル径は、メーカーが指定する最小および最大クランプ範囲内に収まっている必要があります。最小値を下回るケーブルは、適切に保持または密封できない場合があります。最大値を上回るケーブルは、インサートを損傷させたり、組み立てを妨げたり、シースに過度な応力を加えたりする可能性があります。
可能であれば、特にシースの寸法公差、温度変化、繰り返し動作が予想される場合は、ケーブル径が範囲の限界値と一致する選定を避けてください。一般に範囲の中央付近に余裕をもって適合すれば、設置時の許容幅が広がりますが、最終的にはメーカーのデータに従ってください。
ステップ3：ねじ、ピッチ、筐体の開口部を一致させる
ケーブルが適合することを確認したら、筐体側の接続仕様を確認します。ねじ付き引込口の場合は、規格とピッチの両方を一致させてください。ねじのない貫通穴の場合は、推奨される取付穴径を確認し、適切なロックナットとシーリングワッシャーまたはOリングを使用します。
メートルねじのグランドをPG開口部へ無理に取り付けたり、外観が似ているNPTサイズを互換品として扱ったりしないでください。部分的にかみ合っただけでも締まっているように感じられますが、保持力の低下、ねじの損傷、環境シールの信頼性低下につながります。
ステップ4：ねじ長さ、材質、使用環境を確認する
厚い鋳造筐体には長ねじタイプのグランドが必要になる場合があります。一方、薄い板金パネルでは標準ねじとロックナットを使用できます。次に使用環境を確認してください。紫外線、油、化学薬品、洗浄水、塩水噴霧、温度、衝撃、電磁両立性によって、適切な材質や構造が変わります。
- ケーブル外径を測定します。
- 円形、平形、複数、または端末処理済みのケーブル構造かを確認します。
- 測定した外径を含むクランプ範囲を選択します。
- 正確なねじ規格とピッチを筐体に合わせます。
- 取付穴径、壁厚、ねじ長さを確認します。
- ナイロン、真鍮、ステンレス鋼、EMC、または用途別の構造を選択します。
- 必要なIP等級、認証、設置手順を確認します。
| 材質 | 一般的な特長 | 一般的な用途 | 選定前の確認事項 |
|---|---|---|---|
| ポリアミド／ナイロン | 軽量、耐食性、経済性 | 制御ボックス、照明、一般機械、屋内・屋外筐体 | 耐紫外線グレード、温度、耐薬品性 |
| ニッケルめっき真鍮 | 機械的強度、耐久性の高いねじ、EMCオプション | 産業機械、モーター、制御盤 | 腐食環境、接地、シールド終端 |
| ステンレス鋼 | 高い耐食性と優れた洗浄性 | 船舶、食品加工、化学、海洋設備 | 合金グレード、シール材、洗浄要件 |
3. メートルねじ、PG、NPTケーブルグランドの比較
メートルねじケーブルグランド
メートルねじケーブルグランドでは、一般的にM12 × 1.5、M16 × 1.5、M20 × 1.5、M25 × 1.5などの表記が使用されます。最初の数字はねじの呼び外径を示し、2番目の数字はピッチを示します。メートル取付ねじは現代の産業機器で広く使用されており、ケーブルグランド用途ではIEC関連の要件が適用されます。
PGケーブルグランドねじ
PG（Panzergewinde）は、既存の機械、ジャンクションボックス、複数の市場で販売される製品に現在も見られる旧式のねじ規格です。PG表記をメートル単位のケーブル径や穴径として直接解釈しないでください。メーカーのPGねじ寸法表とクランプ範囲データを使用してください。欧州の機器ではメートル引込口への移行が広く進んでいますが、PG製品は交換や改修作業で今も重要です。
NPTケーブルグランドねじ
NPTは、北米の機器で広く使用されているインチベースのテーパー管用ねじです。平行構造のメートルねじやPGねじとは、寸法と機能の両方が異なります。正確なNPT規格を一致させ、指定された密封方法に従ってください。外観が似ているメートルねじまたはPGグランドで代用しないでください。
| ねじ規格 | 一般的な表記 | 一般的な形状 | 選定時の優先事項 |
|---|---|---|---|
| メートルねじ | M20 × 1.5 | 平行メートルねじ | 外径、ピッチ、クランプ範囲を一致させる |
| PG | PG9, PG13.5, PG21 | 旧式の平行ねじ | 実際のPG寸法表を使用し、ミリメートル値を推測しない |
| NPT | 1/2" NPT | テーパーインチ管用ねじ | NPTサイズと指定されたねじ密封方法を一致させる |
重要： 変換表は候補を特定するのに役立ちますが、メートルねじ、PG、NPTねじを相互に互換可能にするものではありません。アダプターや交換用グランドを注文する前に、実際の筐体仕様を確認してください。
4. 細いケーブル、複数ケーブル、端末処理済みケーブル用のケーブルグランド
約3mmの細いケーブルを密封する方法
直径3mmのケーブルがグランドの最小クランプ径を下回る場合、強く締め付けることは信頼できる解決策ではありません。より小さいクランプ範囲、メーカー承認の縮径インサート、または細径ケーブル専用に設計されたグランドを選択してください。認証機器や安全性が重要な機器では、ホーススリーブ、テープ、注入式シリコーンなどの応急処置によって、元のIP等級、ストレインリリーフ、認証が維持されると考えてはいけません。
RJ45プラグまたはモールドコネクタ付きケーブルを通す方法
大きすぎる一般的なグランドを使用するとコネクタは通過できますが、その後ケーブルシースの周囲に大きな隙間が残る場合があります。通常は、端末処理済みケーブル用の分割式ケーブルグランド、分割式ケーブル引込フレーム、または専用設計のバルクヘッドインターフェースがより適切です。コネクタを通過させた後、分割式インサートをケーブルの周囲に閉じることができるため、現場で再度端末処理する必要がありません。
これは現在のケーブル引込設計における一つの方向性でもあります。モジュール式分割システムは、工場で端末処理されたイーサネット、サーボ、データ、電源ハーネスに対応し、改修やメンテナンスも容易にします。製品によって性能が異なるため、使用する正確な構成のケーブル径、コネクタ寸法、ストレインリリーフ、定格IP性能を確認してください。
1つの引込口に複数または平形ケーブルを通す方法
標準の単孔インサート内に2本以上の円形ケーブルを押し込まないでください。ケーブル間の谷部分が漏水経路となり、クランプも不均一になります。各ケーブル径に合わせた多孔シーリングインサート、マルチケーブルグランド、またはモジュール式ケーブル引込システムを使用してください。平形ケーブルにも、円形シールではなく形状に合った平形インサートが必要です。
| 設置上の問題 | 推奨される解決策 | 避けるべき方法 |
|---|---|---|
| ケーブルが最小クランプ範囲を下回っている | より小さいグランドまたは承認済み縮径インサート | 過度な締め付けまたはテープへの依存 |
| RJ45またはモールドプラグがケーブルより大きい | 分割式グランド、分割式引込フレーム、またはバルクヘッドコネクタ | 隙間が残る大きすぎる単孔グランド |
| 複数のケーブルで1つのパネル引込口を共有する必要がある | 多孔インサートまたはモジュール式マルチケーブル引込口 | 1つの円形シールにケーブルをまとめて通す |
| 平形またはリボンケーブル | 形状に合った平形ケーブル用インサート | 標準の円形シールへ無理に押し込む |
5. 防水ケーブルグランドを正しく取り付ける方法
IP等級の適用範囲を理解する
IEC 60529は、固形物および水の侵入に対する筐体の保護性能を分類しています。グランド自体がIP等級付きで販売されていても、完成した筐体の性能は、適切なケーブル径、損傷のないシール、適合する筐体表面、正しい取付穴、シーリングワッシャーまたはOリング、ねじのかみ合い、締付手順を含む、設置された接続部全体によって決まります。
IP68を、共通の浸水深度や無制限の水中使用を意味するものとして解釈しないでください。IPX7条件を超える深度と時間は、試験された製品ごとに定義されます。メーカーが指定する試験条件と、その等級が実際に使用する組立構成に適用されるかを確認してください。
屋外筐体の設置手順
- 穴を開ける前に、グランド、ケーブル、筐体の互換性を確認します。
- 指定された取付穴を加工し、穴を大きくしすぎないようにバリを除去します。
- 清潔で適切な筐体表面に、本体シールまたはOリングを平らに配置します。
- 貫通穴への設置では適切なロックナットで固定し、ねじ付き引込口では斜めにねじ込まないよう完全に締結します。
- ケーブルを通し、損傷のない円形のシース部分を密封位置に配置します。
- メーカーの手順または指定トルクに従って、グランド本体とキャップを締め付けます。
- 管理された引張試験で保持力を確認し、シールを検査して、必要な筐体試験を実施します。
屋外ボックスでは、機器設計が許す場合は側面または底面からのケーブル引込を優先し、引込口の手前にドリップループを形成してください。これらの対策は直接的な水の負荷を軽減しますが、適切な定格を持つグランドと筐体の代わりにはなりません。
よくある設置ミスと故障モード
| 間違い | 予想される結果 | 修正方法 |
|---|---|---|
| M、PG、NPTの表記だけで選定する | ケーブルが適合しない、または密封できない | ねじとクランプ範囲を個別に確認する |
| ケーブルが最小径を下回っている | 保持力不足と水の侵入経路が生じる | より小さい範囲または承認済みリデューサーを使用する |
| 1つの単孔シールに複数のケーブルを入れる | ケーブルシース間に隙間が生じる | 多孔インサートを使用する |
| 誤ったねじを使用する、または一部しかかみ合っていない | 引込口が損傷し、密封性能が低下する | 正確な規格とピッチを一致させる |
| 壁厚に対してねじが短すぎる | ロックナットまたはねじのかみ合いが不足する | 長ねじタイプを選択する |
| 水対策なしで上面に引込口を設置する | 滞留水や吹き付ける水への曝露が増える | 可能な場合は側面／底面引込とドリップループを使用する |
| テープやシリコーンを主な密封材として使用する | メンテナンスが困難で、性能も検証されていない | 対象ケーブル用に設計された定格引込ソリューションを使用する |
6. 実際のケーブルグランド選定事例2例
事例1：M16グランドでは小さすぎるが、M20のインサートもまだ小さく見える
施工者がM16グランドに入らないケーブルのため、M20の交換品を注文しました。届いたM20グランドには縮径インサートと短い取付ねじが付いています。ケーブルは依然として適合せず、グランドも厚い筐体壁を通して固定できません。
このミスは、M20をケーブル収容能力として解釈したことが原因です。正しい手順は、ケーブル外径を測定し、その測定値が公表されたクランプ範囲に含まれる製品を選び、適切なねじ長さを選択することです。筐体にすでにM20穴がある場合、適切なフルレンジインサートを備えたM20グランドを使用できる可能性があります。壁が厚い場合は、長ねじタイプも必要になることがあります。
事例2：端末処理済みのPoEカメラケーブルを屋外ボックスへ引き込む
RJ45プラグはイーサネットケーブルよりも大幅に太くなっています。プラグを通せるほど大きい一般的なグランドでは、その後ケーブルシースを密封できない場合があります。プラグを取り外して再度端末処理すると、工具、作業品質、リンク信頼性に関する問題が増えます。
分割式ケーブルグランドまたは分割式引込フレームを使用すると、端末処理済みケーブルを通した後、適切なサイズの分割式インサートでシースの周囲を密封できます。引込口が保護されるようジャンクションボックスを取り付け、露出したケーブルを下向きに配線してドリップループを作り、接続部を筐体内に収めてください。絶縁テープだけを主要な環境保護手段として使用しないでください。
7. ケーブルグランドサイズに関するFAQ
7.1 サイズとねじに関する質問
M20はケーブルグランドが直径20mmのケーブルに適合するという意味ですか？
いいえ。M20はメートル取付ねじの呼び径を示します。ケーブルの適合性は、製品のクランプ範囲と有効開口部によって決まります。
直径3mmのケーブルには、どのケーブルグランドを使用すればよいですか？
公表されたクランプ範囲に3mmが含まれるグランドまたはメーカー承認の縮径インサートを選択してください。実際の最小・最大ケーブル径を確認せずに、PG7が適していると判断しないでください。
PG9とは何ですか？
PG9は標準化された旧式のねじ規格であり、すべてのPG9グランドが直径9mmのケーブルを密封できるという意味ではありません。PGねじ寸法、必要な筐体開口部、対象グランドのクランプ範囲を確認してください。
M16ケーブルグランドをM20に交換できますか？
筐体がM20引込口または適切なアダプターに対応でき、選択したM20グランドのクランプ範囲が適切な場合に限り可能です。ねじが大きいというだけでは、ケーブルとの互換性は証明されません。
7.2 特殊なケーブル引込に関する質問
1つのケーブルグランドに2本のケーブルを通せますか？
専用設計の2孔インサートを備えたケーブルグランド、またはモジュール式マルチケーブル引込口を使用してください。標準の単一円形シール穴に2本のケーブルを入れないでください。
RJ45プラグ付きケーブルを筐体へ取り付けるにはどうすればよいですか？
端末処理済みケーブル用に設計された分割式ケーブルグランド、分割式ケーブル引込フレーム、または適切なバルクヘッドインターフェースを使用してください。これにより、細いケーブルシースの周囲を密封できない大きすぎるグランドを選ぶ問題を回避できます。
7.3 防水性と機能に関する質問
すべてのIP68ケーブルグランドは、恒久的な水中使用に適していますか？
いいえ。メーカーが指定する試験深度、時間、ケーブル範囲、設置要件を確認してください。完成した筐体も、使用予定の環境に合わせて設計および検証されている必要があります。
ケーブルグランドと防水コネクタの違いは何ですか？
ケーブルグランドは、連続したケーブルが筐体へ入る部分を密封し、保持します。防水コネクタは、着脱可能な電気接続部を形成します。固定されたケーブル引込にはグランドの方が簡単な場合があります。機器を取り外す必要がある場合は、定格コネクタの方が適していることがあります。より詳しい比較については、M12では不十分？防水丸形コネクタの選び方をご覧ください。
まとめ
適切なケーブルグランドサイズは、1つの数字ではなく、一連の確認によって決まります。まず、実測したケーブル外径とクランプ範囲を確認してください。次に、ねじ規格、ピッチ、取付穴、壁厚、ねじ長さ、材質、IP要件、開口部を通過させる必要があるコネクタを確認します。
標準的な円形ケーブルでは、この手順によって適合不良や密封不良の大部分を防止できます。細いケーブル、平形ケーブル、複数ケーブル、端末処理済みケーブルの場合は、標準グランドを定格範囲外で無理に使用せず、適切な縮径式、多孔式、または分割式引込システムを選択してください。
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