筺体 設計・製作のコストダウン・VA/VEを実現する 技術ハンドブック

Page 1:発行：有限会社 田中金属筐体 設計・製作のコストダウン・ＶＡ/ＶＥを実現するT E C H N I C A L H A N D B O O K技術ハンドブック設計・開発者のための

Page 2:1．設計・開発技術者が知っておくべき、筐体設計における基礎知識・・・ P02　　Ⅰ . 筐体について・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・P02Ⅱ . 筐体の設計・製作の流れ・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・P03Ⅲ . 筐体を設計する際に押えておくべきポイント・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・P052．設計・開発技術者が知っておくべき、筐体設計における基礎知識・・・ P09　　Ⅰ . 筐体設計・製作におけるコストダウン事例・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・P11Ⅱ . 筐体設計・製作における品質向上事例・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・P26Ⅲ . 筐体設計・製作におけるトラブル防止設計事例・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・P353．筐体の製作事例・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ P404．筐体設計・製作に関するよくある質問・・・・・・・・・・・・・・・ P425．企業情報・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ P44tanaka-kinzoku01Page目 次I N D E X

Page 3:筐体は板金加工製品の代表的な製品で、機械や機器、装置などを中に収める箱のことを指します。中に収めている機器や装置、機械を保護する役割があります。外的な衝撃や圧力、電磁波、光、防塵、水滴などに対する防御することで、中に収めた機器や装置、機械を保護することができます。また、パソコンや電子機器など発熱する機器の場合には、その放熱を助ける目的で使用されます。それ以外にも、中に収める機器や装置、機械を裸で設置することが何らかの理由で困難であるがゆえに使われるといったような場合もあります。なお、筐体はケース、ハウジング、エンクロージャー などと呼ばれる場合もあります。Ⅰ. 筐体について筐体とは動力機械、電子機器など中に収めた装置・機械を外的な衝撃から保護筐体を使用する目的と使用例衝撃対策気圧変化に絶えられる機密性を重視し、電子機器などを保護耐圧対策内燃機関、モータ、歯車などの騒音を発する装置の騒音を緩和・遮断騒音対策動力部品や電子機器などが発熱する機器の熱の放熱を補助温度対策盤や電子機器、電気機器などに、外部から塵やホコリが入らないように保護防塵対策産業用機械、盤、電子機器、駆動機など、外部から水滴が入らないように保護防水対策家庭内電化製品や、パソコンのような、自ら発する電磁波の流出を遮断電気的ノイズ対策カメラフィルムやレーザープリンタなど光を外部から遮断または外部への流出を遮断光線対策tanaka-kinzoku02Page設計・開発技術者が知っておくべき、筐体設計における基礎知識1one

Page 4:Ⅱ. 筐体設計・製作の流れ（１）筐体に代表される板金加工製品の設計・製作の流れ板金加工製品の設計を行う際には、加工のし易さ、必要精度およびコスト・生産リードタイムなどを考慮した上で、設計者の意図が加工者に伝わりやすい図面を作成することが重要です。そして、コンピュータを用いて設計・製図を行います。このシステムをCAD（Computer Aided Design）と言います。＜設計・CAD＞CAM (Computer Aided Manufacturing)とは、コンピュータ支援製造のことです。板金加工製品の製造を行うために、CADで作成された形状データを入力データとし、加工用のNCプログラム作成などをコンピュータ上で行います。出力されたデータは、CNC化された加工機械に送られ、加工が行われます。＜CAM＞穴加工、ブランク加工とも呼ばれる工程です。加工材質・材料及び板厚、製品形状、加工精度や寸法公差、製作コスト、数量及び納期などを総合的に考慮し、加工方法を選択します。代表的な加工方法はタレットパンチプレス（タレパン）加工、レーザー加工、金属プレス加工、エッチングなどがあります。＜抜き＞ベンディングと呼ばれる加工工程で、プレスブレーキなどのベンディングマシン（ベンダー）と金型を使用して板材を曲げます。その曲げの形によって、Ｌ字曲げ、Ｚ曲げ、コの字曲げなどがあります。また、曲げ方法もエアベンディング（バーチャルベンディング、ボトミング）、コイニングなどがあります。＜曲げ＞設計・CADCAM 抜き 曲げ 溶接 他工程 検査塗装・表面処理tanaka-kinzoku03Page設計・開発技術者が知っておくべき、筐体設計における基礎知識1one

Page 5:Ⅱ. 筐体設計・製作の流れ（2）筐体に代表される板金加工製品の設計・製作の流れ曲げ加工によって成形を行った金属板同士を接合し、組み立て成形する工程です。金属板の材質・板厚、組立形状（接合形状）などに合わせて適切な溶接方法を選択します。溶接方法も抵抗溶接であるスポット溶接、アーク溶接（ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接など）、ガス溶接、YAGレーザー溶接などがあります。＜溶接＞筐体のような板金加工品において、複数の部品点数から構成されている製品の場合は、完成品としてビスやネジ、スタッド、カシメによる組立作業が必要になります。また、バリ取りや溶接によって発生した歪み取りなどの仕上げ加工も行います。＜他工程＞部品の表面を塗装で処理をすることで塗膜を形成し、防錆・断熱・耐熱などの機能を付加することができます。溶剤塗装、粉体塗装、電着塗装などの塗装の種類があります。屋内で使用するものにはメラミン系の塗料、屋外で使用するものにはアクリル系の塗料が使用される傾向があります。＜塗装・表面処理＞図面に記載されている寸法および公差との照合を行う寸法検査、部品同士の干渉の有無、膜厚検査、員数検査などを実施し、品質に問題がないことを確認してて出荷・納品を行います。＜検査＞設計・CADCAM 抜き 曲げ 溶接 他工程 検査塗装・表面処理tanaka-kinzoku04Page設計・開発技術者が知っておくべき、筐体設計における基礎知識1one

Page 6:tanaka-kinzoku09Page中 目 次Ⅰ．筐体設計・製作におけるコストダウン事例①　筐体設計における板取の計算について・　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・　P11②　筐体の長丸、長角の割付穴加工について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・　P12③　筐体部品の板厚の統一化によるコストダウン設計について・・・・・・・・・・・・　P13④　筐体の板ナット使用によるコストダウン設計について・・・・・・・・・・・・・　P14⑤　筐体部品の締結構造の変更によるコストダウン設計について・　 ・・・・・・・・　P15⑥　薄板筐体のフランジ立ち上げ角度実現について・・・・・・・・・・・・・・・・・　P16⑦　筐体製品の C カット角処理によるコストダウン設計について ・・・・・・・・・　P17⑧　筐体部品の材料変更による表面処理工程の削減について・・・・・・・・・・・・　P18⑨　筐体の 3 次元データでの引き渡しによるリードタイム短縮について・・・・・・・・P19⑩　筐体製品におけるダボ跡の処理について　　　　　　　・ ・・・・・・・・・・・　P20⑪　筐体製品のニブリング加工（追い抜き加工）によるコストダウン設計について・・・　P21⑫　特注スタッドボス使用時の筐体コストダウン設計について・・・・・・・・・・・・　P22⑬　積層加工における筐体コストダウン設計について・・・・・・・・・・・・・・・・　P23⑭　筐体のスタッド長さ表記変更によるコストダウン設計について　　・・・・・・・・　P24⑮　曲げ線に対して対称な長さへの変更によるコストダウン設計について・・・・・・・　P25

Page 7:tanaka-kinzoku10Page中 目 次Ⅱ．筐体設計・製作における品質向上事例　①　バーリングカシメ（バーリング加工）による薄板筐体の品質向上について・・・・　P26②　位置決めダボによる筐体の組み立て工程の簡易化について・・・・・・・・・・・　P27③　筐体図面の角度寸法表記について・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・　P28④　筐体製品の角度もの立ち上がり寸法について・・・・・・・・・・・・・・・・・　P29⑤　筐体の曲げ部分へのスリット加工による品質向上について・・・・・・・・・・・　P30⑥　筐体部品の内Ｒによる位置ずれ防止による品質向上について・・・・・・・・・・　P31⑦　塗装用の捨て穴の作成による品質向上について・・・・ ・・・・・・・・・・・・　P32⑧　曲げ箇所への逃げ穴作成による筐体部品の品質向上について・・・・・・・・・・　P33⑨　筐体部品のダボのピッチ変更による品質向上について ・・・・・・・・・・・・　P34Ⅲ．筐体設計・製作におけるトラブル防止事例①　筐体における曲げの寸法表記について・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・　P35②　筐体材料の裏表明記によるトラブル防止について・・・ ・・・・・・・・・・・・　P36③　筐体図面の穴寸法表記について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　P37④　筐体部品の分割加工について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　P38⑤　筐体の曲げ最小フランジ高さについて・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　P39

Page 8:クランプデッドゾーン金型幅、桟幅、クランプデッドゾーンが考慮されておらず、定尺の材料では歩留まりの悪い板取になってしまいます。クランプデッドゾーン金型幅、桟幅、クランプデッドゾーンと定尺の材料寸法を考慮することで歩留まりの良い板取を行うことが可能になります。30015303015 30600 600306001875300300975230153023030230100914182815 30 30575575 575クランプデッドゾーン金型幅、桟幅、クランプデッドゾーンが考慮されておらず、定尺の材料では歩留まりの悪い板取になってしまいます。クランプデッドゾーン金型幅、桟幅、クランプデッドゾーンと定尺の材料寸法を考慮することで歩留まりの良い板取を行うことが可能になります。30015303015 30600 600306001875300300975230153023030230100914182815 30 30575575 575BeforeAftertanaka-kinzoku11Page筐体設計・製作におけるコストダウン事例筐体などの板金加工製品の設計時において、金型幅や桟幅およびクランプデッドゾーンを考慮せずに図面が作成されているケースがありました。実際の筐体の加工の際には金型幅や桟幅およびクランプデッドゾーンが必要になります。それらの板幅を含めると、定尺と呼ばれる標準的に市場で流通している寸法サイズに合わず、歩留まりの悪い板取になることがあります。これにより、必要以上に材料コストがかかってしまう場合がありました。　筐体などの板金加工製品の設計時には、金型幅、桟幅およびクランプデッドゾーンを含めた板取りを想定しておく必要があります。例えば、筐体の製品に 200mmx600mm が必要な場合、金型幅が上下で 10mm、桟幅が 10mm とすると 230mmx630mm のスケッチ材が必要になります。さらに、クランプデッドゾーンとして 100mm を考慮しておく必要があります。金型幅、桟幅、クランプデッドゾーンを含めた板取りと定尺の寸法を考慮することで歩留まりのよい板取が可能になりました。Ⅰ-① 筐体設計における板取の計算について筐体やケースに代表される板金加工製品を設計する際に、金型幅、桟幅、クランプデッドゾーンとった、ワークに必要となる板幅以外の寸法が考慮されておらず、汎用的に流通している定尺の材料寸法に合わせると歩留まりの悪い板取になる場合があります。一方で、定尺の材料寸法はあらかじめ決まっているので、それに合わせた板取ができるように、設計者が筐体やケースなど板金加工製品のスケッチ材の寸法を検討することで、歩留まりのよい板取を実現することができます。

Page 9:8.5048494.50詳細図 AA 追い抜き跡（ニブリング跡）詳細図Ａのように、複数回の穴加工を行うと、追い抜き跡が発生してしまいます。拡大金型にて一発で抜き加工を行うため、追い抜き穴が発生しません。8.5048494.50詳細図 AA 追い抜き跡（ニブリング跡）詳細図Ａのように、複数回の穴加工を行うと、追い抜き跡が発生してしまいます。拡大金型にて一発で抜き加工を行うため、追い抜き穴が発生しません。BeforeAftertanaka-kinzoku12Page筐体設計・製作におけるコストダウン事例Ⅰ-②筐体などの板金加工製品において長丸、長角の割付穴加工を行う際に、板金加工業者が保有していない金型サイズの割付穴加工が要求される場合があります。その場合には板金加工業者の所有する金型にて複数回の穴加工（ニブリング加工）を行うことになります。これによって追い抜き跡（ニブリング跡）が発生していました。そして、追い抜き跡（ニブリング跡）の補正のためには仕上げ加工が必要になるため、リードタイムが長くなり、これがコストアップの要因となっていました。筐体などの板金加工製品において割付穴加工する際に、機能的に問題がない場合は加工業者の所有する金型サイズに合わせて穴サイズに変更することで、金型一発で抜き加工をすることが可能になります。これにより、従来は複数回のタレパン加工で発生していた追い抜き跡（ニブリング跡）がなく加工が可能になります。また、追い抜き跡（ニブリング跡）が発生しないため、仕上げ加工が不要になるのでリードタイム短縮、コストダウンが可能になりました。筐体の長丸、長角の割付穴加工について筐体に割付穴加工が求められる場合がありますが、その割付穴のサイズに合った金型を加工業者が保有していないため、複数回の穴加工（ニブリング加工）にて対応する場合があります。しかし、その場合、追い抜き跡（ニブリング跡）と呼ばれる加工跡が残ってしまいます。この加工跡を除去するにはバリ取りなどの仕上げ加工が別途必要でした。機能的に問題がない箇所の割付穴加工であれば、加工業者が保有する金型サイズに穴サイズを変更することで、余分な仕上げ加工を省略できます。

Page 10: 医療業界向け筺体の製作実績サイズ非常時用医療機器収納ボックス400×450×180 材質 SECC サイズ非常時用品収納ボックス425×750×213 材質 SECC 食品業界向け筺体の製作実績サイズ給水機器フレーム415×600×345 材質 SUS304 サイズ食品機器レールゲートカバー460×400×60 材質 SUS430サイズ医療用殺菌庫用カバー370×450×300 材質 SUS430 サイズ医療機器ヒーターボックス230×60×40 材質 SUS304、SECCtanaka-kinzoku40Page筐体の製作実績

Page 11: ＯＡ・通信業界業界向け筺体の製作実績サイズ通信機器ハブボックス250×150×50 材質 SECC サイズ通信端末収納ボックス300×560×550 材質 SECCその他筺体の製作実績サイズ火器保管庫600×690×410 材質 SECC サイズ安全装置用操作盤パネル115×120×7 材質 SPCCサイズ通信端末収納ボックス650×610×600 材質 SPCC サイズパンフレットスタンド480×1690×310 材質 SECCtanaka-kinzoku41Page筐体の製作実績

Page 12:田中金属では『筺体ファクトリー』という筐体専門の技術情報サイトを運営しており、コストダウン、リードタイム短縮につながった実際のVA/VE事例をはじめ、筐体に関する技術情報、製品事例を紹介しています。最新の3D CADシステムを導入しており、筐体の3次元設計を含めて、筐体製作に対応させていただいています。■ 会社概要 ■ 田中金属の取り組み■ 設備一覧有限会社 田中金属1987年10月500万円取締役社長 田中 幸雄取締役専務 田中 智隆板金設計、精密板金加工、CNCタレットパンチプレス加工CNCプレスブレーキ加工各種溶接加工、機械加工〒272-0127 千葉県市川市塩浜3-27-21商 号設 立資 本 金代 表 者事 業 内 容本 社 工 場：：：：：：設備名 台数 能力 メーカーNCタレットパンチプレス（AC255NT）曲げ加工機（EG-6013）曲げ加工機（FBDⅢ8020NT）曲げ加工機（FBDⅢ3512NT）NCスタッドウェルダー（SD-600）シャーリング（S-1232）スポット溶接機（ID40ST・インバータ制御式）スポット溶接機（SY-9・足踏式）TIG溶接機（300BP4 / 300BX3）半自動溶接機（AAⅡ-200）半自動溶接機（SP-170T）半自動溶接機(350CF)3D板金CADシステム（SheetWorks）3DソリッドCADシステム（Solidworks）自動プログラミング装置（AP100）ネットワークサーバーシステム（ASIS100PCL）生産管理システム（WILL生産管理）図面管理システム（WILL画像データ）自動曲げプログラミング装置（Dr.ABE_BEND）1 200kN アマダ1 60ton 1300mm アマダ1 80ton 2000mm アマダ1 35ton 1200mm アマダ1 M3 M4 M5 アマダ1 1200mm アマダ1 アマダ1 山陽電機1 パナソニック1 日立1 ナショナル1 リンカーン1 アマダ1 Solidworks2DFX 変換 CAD/CAMNCT レーザー複合機用アマダ1板金加工ネットワークシステムアマダ1 アマダ1 アマダ1 アマダ▲千葉にある本社工場tanaka-kinzoku44Page企業情報

Page 13:田中金属は、□1000級（□30∼□2000程度まで）サイズの筐体製作をもっとも得意な仕事にしています。もちろん□3m、□4m級の大きなサイズの筐体製作も不可能ではありませんが、私たちのスタンスは、お客様に初回のお問合せからお見積りの回答、製作納期、そしてその品質まで、最速のスピードと、最高の品質、適正なコストで筐体をお届けすることです。あえて□1000級までと明言するのは、私たちの本当に得意な領域に絞り、お客様に最もメリットのある形で、私たちの筐体製作サービスをご提供するためなのです。この領域であれば筐体はもちろん、金属フレームやブラケット、ほか精密板金部品など数多くの実績があります。田中金属が選ばれる ５つの理由□1000級までの筐体サイズに特化1理由最速のスピードと、最高の品質、適正なコスト私たちは、お客様の必要とする筐体の製作を、３Ｄデータ製作から製作まで一貫で請け負います。「このサイズの筐体が欲しい」「中にこんな機器が入る前提の筐体が欲しい」私たちはこういったお客様のご要望を聞いて、最適な形状、サイズ、機能の筐体をご用意します。また、各工程ごとに違うサプライヤーに手配する必要もありません。お客様に一切の負担は掛からず、組立、塗装、完成した状態で筐体をお客様まで納品いたします。筐体設計から一貫対応2理由設計と、各工程先の手配はもう不要です私たちは、お客様の製品に対して、筐体製作ならびに関連の深い板金加工技術のプロフェッショナルとして、ＶＡ・ＶＥなどコストダウン、品質向上、納期短縮につながるご提案をいたします。たとえば筐体の各部におけるボスの仕上げ、ダボの位置、角部のＲ曲げ指示寸法など、設計図面を少し変更するだけで製作コストダウンが実現できたり、納品までのリードタイムが短くなるポイントが数多く存在します。私たちは、図面通りのものを言われた通りに作るという仕事には満足しません。筐体設計製作、板金加工のプロとして、お客様にどのような価値が提供できるか、そのことを考え続けています。日本国内でものづくりを続けていくためには、技術を深め、製造技術以外の付加価値を高めることを追求していく必要があると考えているからです。その活動例のひとつが私たちが発行している「筐体設計技術ハンドブック」やＷＥＢ上で公開しているＶＡ・ＶＥ設計事例です。これらの事例は私たちが設計・開発者の方と関わる中で、行ってきた提案を平易な形にまとめたものです。筐体ＶＡ・ＶＥ提案の実施3理由お客様への付加価値を追求することが私たちのものづくりtanaka-kinzoku45Page企業情報

Page 14:一口に筐体といってもその用途や仕様環境、求められる機能は多岐に渡ります。単純に中に入る機器や、内容物を覆うだけのカバー用途として用いられることもあれば、防水性や防爆性、防塵性といった機能が求められることも珍しくありません。私たちが手掛ける筐体は、数多くの用途、機能、業界に分かれます。医療業界や通信インフラ、食品機械など、あらゆる業界、用途に用いられてきた筐体の製作実績とノウハウがあります。たとえば医療業界や食品業界といった、人体に深く関わる製品の筐体は、溶接焦げやバリなど存在することが許されません。そのため私たちは制作した筐体の検査は勿論ですが、問題が発生した場合は前工程にフィードバックを掛け、製造技術を見直す仕組みを作っています。また、蓄積された技術の維持、継承を目的として、積極的に技術評価の場にも参加、機械メーカー主催の技能競技会で優秀賞を獲得するなど、高度な技術を示す数多くの実績があります安心の技術と品質4理由製作技術の追求と高品質の維持は部品サプライヤーの使命創業60年の実績と信頼5理由お客様より先に、最適なものづくりをする田中金属は、終戦後、創業者が自宅の一角で板金加工を始めたところから始まりました。創業当時は簡単な建築材用の板金加工品や、カバーといったものを製作していましたが、次第に主要なお客様の業界が産業機器業界に移っていき、これらの業界向けの精密板金加工が主力事業となりました。そして2代目社長がデジタル化に注力したことを契機として、仕事の中身を大きく変えてきました。お客様から図面を頂くだけでなく、お客様のご要望を読み取り、最適な筐体や板金品をご提案するようになったのです。つまり、設計者の方の設計の意図をくみ取り、目的に応じて最適な筐体製品をご提供することができるようになりました。そして、そのためそれまで取引のなかった他業界のお客様からも仕事を頂けるようになりました。今では単純に設計者が書かれた図面を加工するだけでなく、自社で設計が可能であることが私たちの強みのひとつになっています。tanaka-kinzoku46Page企業情報

Page 15:筐体 設計・製作のコストダウン・ＶＡ/ＶＥを実現する〒272-0127 千葉県市川市塩浜3-27-21電話：047-395-6300 ／ FAX：047-395-0885有限会社田中金属http://www.tanaka-kinzoku.co.jp/田中金属のオフィシャルサイト技術ハンドブック設計・開発者のための田中金属http://www.kyoutai-factory.com/■ 田中金属の運営する技術情報サイト ■筐体ファクトリー