08/9/2024で公開されています 547

ワイヤーラッピング：包括的なガイド

ワイヤーラッピングは、はんだ付けを必要とせずに電気接続を行うための手法です。この方法は、その信頼性と有効性が代替として知られています。エレクトロニクス業界では、ワイヤーラッピングは主にプロトタイプと小さな生産バッチを作成するために使用されます。この手法は、可逆的であり、部品を損傷する可能性のあるはんだ付けせずに変化を可能にするため、評価されます。多くの短期回路基板がアセンブリを必要とする電気通信とデータ処理ハードウェアに役立ちます。

この記事では、伝統的なはんだ付けと比較してワイヤーラッピングの利点について、学習がどれほど簡単か、使用がどれだけ迅速か、その柔軟性に焦点を当てています。また、ワイヤーラッピングに必要なツールと材料を説明し、基本的な手順の概要を説明し、一般的な間違いとその原因を指摘し、ワイヤーラップを安全に削除する方法を示しています。

カタログ

図1：ワイヤーラッピング

ワイヤーラッピングの利点

最小限の学習曲線

ワイヤーラッピングは学習と使用が簡単で、初心者にとって魅力的なオプションです。はんだとは異なり、正確な温度制御、はんだ化学の安定した手と知識が必要です。ワイヤーラッピングには、マニュアルまたは電気ワイヤーラップツール、ワイヤー、ワイヤーストリッパーのいくつかの簡単なツールのみが必要です。テクニック自体は簡単です。まず、断熱材をワイヤーの端から剥ぎ取ります。次に、ワイヤーをラップツールに挿入します。次に、ツールをポストの上に置き、それを回して、ポストの周りにワイヤーをしっかりと包みます。この単純なプロセスは数時間以内に習得でき、新人はほぼすぐに回路を構築し始めることができます。

図2：ワイヤーラッピング

プロトタイピングの汎用性

ワイヤーラッピングは、頻繁な変更と修正が一般的なプロトタイプや小規模なエレクトロニクスプロジェクトに有益です。デコルリングなしで接続を迅速に変更できることは、開発をスピードアップし、生産性を高めます。この柔軟性により、ワイヤーラッピングは迅速なプロトタイピングと反復設計に最適です。

冷たいまたは乾燥した関節のリスクが低下します

ワイヤーラッピングは、はんだによくある問題である冷たいまたは乾燥した関節のリスクを最小限に抑えます。はんだが完全に溶けることができず、弱くて信頼性の低い接続につながるときに、冷たい関節が発生します。乾燥した関節は、不純物や誤った加熱によって引き起こされる不適切なはんだの流れに起因し、回路の故障を引き起こす可能性があります。ワイヤーラッピングは、これらのはんだジョイントの故障を避け、接続の問題の可能性を減らすために、タイトなコイルでポストにワイヤーを固定します。

プロセス中の熱と有毒な煙の欠如

ワイヤーラッピングは、はんだとは異なり、熱または有毒な煙の必要性を排除します。はんだ付けには、熱い鉄が含まれ、フラックスとはんだから煙が生成され、潜在的に鉛のような有害な物質が含まれています。これらの条件は健康上のリスクをもたらし、厳格な安全対策と適切な換気を必要とします。対照的に、ワイヤーラッピングは室温で実行される機械的プロセスであり、危険な排出量がなく、環境と技術者の両方にとってより安全です。

複数の安全な連絡先を作成します

ワイヤーラッピングは、鉛を挿入するコンポーネントまたはソケットの一部であるポストの周りにワイヤーをしっかりと巻いて接続します。この巻線は、ワイヤーとポストの間に複数の接点ポイントを作成します。各コイルは、ワイヤーの張力のためにポストにしっかりと押し付けられ、電気接触が改善されます。複数の接点ポイントにより、接続が強くて信頼性が高く、振動、温度の変化、またははんだ接合を弱める可能性のあるその他の環境要因によって影響を受ける可能性が低くなります。

ワイヤーラッピングのツールと材料

•ワイヤーラップワイヤー

ワイヤーラッピングのコア材料は、ワイヤー自体です。このワイヤは、塩化ポリビニル（PVC）またはテフロンの薄い層で絶縁されており、隣接するワイヤ間の短絡を防ぎます。コアは、その優れた導電率と柔軟性のために、固体銅で作られています。ワイヤのゲージは変化しますが、30 AWG（アメリカのワイヤゲージ）は、柔軟性と強度を効果的にバランスさせるため一般的です。30 AWGワイヤは、電子部品のポストやピンを包むのに十分薄いですが、簡単に壊れることなく強くて導電性を保つのに十分な厚さです。

図3：ワイヤーラップワイヤ

•ワイヤーラップツール

ワイヤーラップツールは、ポストの周りにワイヤーをラッピングするために必須です。マニュアルとエレクトリックの2つの主なタイプがあります。

マニュアルワイヤーラップツール：このハンドヘルドツールは、小さなドライバーに似ています。ワイヤーの端にソケットまたは穴があります。ユーザーはツールをポストの上に配置し、手動でひねり、ポストの周りにワイヤーをラップします。手動ツールはより手頃な価格でポータブルであるため、小さなプロジェクトやフィールドの修理に最適です。

図4：手動ワイヤラップツール

電動線ラップツール：このツールは、ラッピングプロセスを自動化し、物理的な努力を少なくして一貫したタイトなラップを確保します。大規模なプロジェクトや、多くの接続が必要な場合に役立ちます。電線ラップツールは、長いワイヤーラッピングジョブ中の生産性を高め、疲労を軽減します。

図5：電線ラップツール

•ワイヤーアンラップツール

間違いまたは再構成回路を修正するために、ワイヤーアンラップツールが使用されます。このツールは、ワイヤーラップツールに似ていますが、損傷を引き起こすことなくポストからワイヤーを安全に除去するように設計されています。プロトタイピング中にワイヤラップされた接続をデバッグして変更するのに適しています。

図6：ワイヤーアンラップツール

•ワイヤーストリッパー

包む前に、ワイヤーの断熱材を端で剥がして、良好な電気接続を確保する必要があります。ワイヤーストリッパーは、銅線をニックまたは切断せずに断熱材を取り除きます。精密ワイヤストリッパーにより、ストリップの長さとゲージのサイズを調整することで、毎回きれいで一貫したストリップが確保されます。

図7：ワイヤーストリッパー

•ポストとターミナルストリップ

ポスト、またはピンは、ワイヤーが包まれているポイントです。これらは、統合回路や端子ストリップなど、接続されているコンポーネントの一部です。端子ストリップは、ワイヤーをさまざまなコンポーネントに接続する便利な方法を提供します。それらは銅や真鍮などの導電性材料で作られており、導電率を高め、酸化に抵抗するためにスズまたは金でコーティングされています。

図8：ターミナルストリップ

図9：端子ストリップブロック

•検査拡大器

ワイヤーラッピングに必要な小さなサイズと精度を考えると、検査拡大器は役立つツールです。ラップの品質を検査し、短絡や開いた回路につながる可能性のあるゆるい接続やオーバーラップがないようにします。

図10：検査拡大器

ワイヤーラッピングの基本的な手順

まず、ツールと素材を収集します。ワイヤーラップツール、手動ツール、または電線ラップガン。ワイヤーラップワイヤ、30ゲージを使用できます。ワイヤーラップポストまたはピン。ストリッパーとカッター、ワイヤーを長さまで切り取り、断熱材を除去するためのツール。

意図したすべての接続ポイントに到達するワイヤの長さと、少し余分にカットします。ワイヤーストリッパーを使用して、両端から約1インチの断熱材を剥ぎ取ります。信頼できる接続のために、露出したワイヤーがきれいでストレートであることを確認してください。

出発点、通常は回路のピンまたは投稿を選択してください。ワイヤの剥がれた端をワイヤーラップツールの中心穴に挿入します。ツールをポストの上に配置し、ワイヤーが垂直であることを確認します。

ワイヤーラップツールを誘導して、ポストの周りにワイヤーをしっかりと巻き付けます。このツールは、各コイルが前のコイルに対してぴったりとぴったりと、ポストを上に移動して、きちんとしたものを作成する必要があります。7-10ターンを目指して、しっかりした接続を確保します。

最初の接続の後、ワイヤーを次の投稿に導きます。あなたがそれをルーティングするとき、ワイヤーをぴんと張って滑らかにしてください。次の各接続ポイントでラッピングプロセスを繰り返します。

すべての接続が作成されたら、各ラップを視覚的に検査して、それらが緊密で一貫性があることを確認します。ワイヤーがゆるいまたは重複すると、信頼できない接続を引き起こす可能性があります。マルチメーターを使用して、連続性と適切な機能について回路をテストします。

ラップを超えて余分なワイヤーをトリミングして、プロジェクトを整頓し、短絡を防ぎます。ケーブルタイまたはクリップを使用して、接続間のより長いワイヤストレッチを管理します。

ラッピングエラーの種類

ピグテール：豚の尾に似たワイヤーまたは繊維がループまたはカールにひねると、ピグテールエラーが発生します。このひねりは、一端またはその全長に沿って発生する可能性があります。このようなねじれは、ケーブルの構造的完全性を危険にさらし、信号伝達を破壊します。

図11：ピグテールラップ

ラッピングの連続性に休憩がある場合、オープンが発生します。この場合、ラップはコア素材のセクションを完全にカバーできず、露出しています。この曝露により、コアは環境の損傷と干渉を受けやすくなります。

図12：オープンラップとスパイラルラップ

スパイラルラッピングエラーは、一貫性のないピッチまたは深さでラップがらせん状で適用されると発生します。この矛盾は、不均一な厚さとカバレッジにつながり、ケーブルまたはファブリックに沿って弱い斑点を作成します。

図13：オーバーラップ

ラップ材料が重複しすぎると、ラップエラーが発生します。この過度のオーバーラップにより、厚さが増加し、柔軟性が低下し、ラップされた製品の機能が潜在的に損なわれます。

ラッピングエラーの一般的な原因

ラッピングエラーは、多くの場合、いくつかの一般的な問題から生じます。緊張の誤り、機器の壊れ、オペレーターによる間違い、材料品質の低さです。間違った緊張は一般的な問題です。緊張が高すぎる場合、材料は後ろにカールし、「ピグテール」を形成します。低すぎると、ラップはゆるく、「スパイラル」を作ります。部品の誤った状態や摩耗したコンポーネントなど、機器の問題も問題を引き起こす可能性があります。たとえば、フィードメカニズムが誤って調整されている場合、ラップを均等に適用することはなく、ギャップや重複が大きすぎます。通常、セットアップと使用中のトレーニングや不注意の不足によるオペレーターの間違いも、エラーに貢献します。最後に、ラッピング材料の品質は非常に重要です。脆性、硬い、または不均一な材料は、スムーズに包まれず、プロセス中に壊れる可能性があるため、ピグテールやギャップを引き起こす可能性があります。

ワイヤーラップを削除するための方法論

ワイヤーラップは、電気および電子アセンブリに安全ではんだのない接続を作成します。繊細なまたは熟成回路からこれらのラップを除去するには、損傷を避けるために細心の注意が必要です。電子アセンブリからワイヤーラップを安全に削除する手順を次に示します。

ステップ1：準備と安全

ワークスペースがきれいで、明るく、ハザードがないことを確認することから始めます。自分自身と敏感なコンポーネントの両方を保護するために、ESD（静電排出）リストストラップやセーフティグラスなどの適切な安全装置を着用してください。

ステップ2：作業領域を評価します

必要に応じて、拡大ツールを使用して、ワイヤーで包まれた接続を徹底的に検査します。これにより、脆弱なコンポーネントまたは株の下でのワイヤーを識別するのに役立ち、それらをより安全に処理するように導きます。

ステップ3：適切なツールを選択します

ワイヤゲージとラップタイプに一致する特殊なワイヤーラップ除去ツールを選択します。これらのツールは、それを切断せずにワイヤーを解き放ち、ワイヤーと端子のポストの整合性を維持します。滑りや損傷を避けるために、ツールが良好な状態で適切に校正されていることを確認してください。

ステップ4：ラップを緩めます

除去ツールの先端をラップワイヤの端の下に静かに挿入します。わずかな上向きの力を適用して、ポストからワイヤーを徐々に持ち上げます。破損や損傷を防ぐために、ワイヤーを直接引っ張らないようにしてください。

ステップ5：ワイヤーの包装を解除します

ラップ方向（通常は反時計回り）のポストの周りにツールを回転させます。ワイヤーが手動で解き放たれるのに十分な量を緩めるまで続けます。接続されたコンポーネントに戻ったり張力をかけたりしないように、ワイヤーをサポートします。

ステップ6：検査とクリーンアップ

アンラッピング後、摩耗や損傷のためにポストとワイヤーを点検してください。小さなブラシまたは圧縮空気を使用して、作業エリアの周りの破片をきれいにします。回路を再組み立てる前に、緊張したワイヤまたは破損したワイヤまたはコンポーネントを交換します。

ステップ7：回路をテストします

回路をテストして、すべてのラップを取り外してエリアをクリーニングした後、それが正しく機能するようにします。マルチメーターまたは回路テスターを使用して、除去プロセス中に他のコンポーネントが損なわれていないことを確認します。

効果的なワイヤールーティング

ワイヤーラッピングのワイヤールーティングとは、各ワイヤーが1つの接続ポイントから別のポイントに移動する計画を意味します。これは、信号の問題を軽減し、レイアウトをきれいで整頓するために重要です。優れたルーティングにより、ワイヤーが互いに交差しすぎないようにし、問題を修正するときに混乱を避け、短絡の可能性を低下させます。

配線をルーティングするときは、互いに最も近いものを接続してから外側に作業することから始めます。この方法は、物事をきれいに保つのに役立ち、ワイヤーが互いに交差する可能性を減らします。並列ルーティングの場合は、可能な限り等しい間隔でワイヤを並べて実行します。これにより、レイアウトがきれいに保たれ、電磁干渉のリスクが低下します。ワイヤーが交差する必要がある場合は、電源の上に信号配線を維持するなど、一貫した階層化戦略を使用します。また、正しいツールを使用すると、配線がどれだけうまくルーティングされているかを大幅に改善できます。

ワイヤーラッピングでの効果的なワイヤールーティングにより、回路がどれだけうまく機能し、後で修正して変更しやすくなります。レイアウトを慎重に計画し、適切なツールを使用し、優れたワイヤ管理慣行に従うことにより、技術者は回路接続が信頼性が高く効率的であることを確認できます。

図14：ワイヤールーティング

ワイヤーラッピングとはんだ付け技術の比較

特徴	ワイヤーラッピング	はんだ
簡単な変更	損傷することなく簡単な変更を可能にします コンポーネントまたはボード	変更、削除/交換が困難です 部品は損傷を引き起こす可能性があります
接続強度	強力で信頼性の高い接続を生成します	強力で耐久性のある絆を生み出します さまざまな条件に耐えます
熱リスク	のリスクを避けるため、熱がありません 過熱	熱が必要で、熱のリスクがあります コンポーネント/ボードの損傷
外観	かさばり、きちんとしたものになる可能性があります	きちんとしたコンパクト、適しています 大量生産されたデバイス
生産規模	労働集約的で、実用的ではありません 大規模な生産	簡単にスケーラブルで自動化できます 大規模な生産
スキル要件	タイトで安全なスキルが必要です 接続	練習、精度、および適切な機器が必要です
全体的な実用性	プロトタイプや小さな実行に最適です	大規模な生産に最適です スペースと均一性のニーズ

結論

ワイヤーラッピングは、いくつかの利点がある電子回路を構築するためのテクニックです。学習は簡単で、プロトタイプを作成するのに柔軟で、熱を使用したり、有害な煙を生成したりしないため安全です。この方法は初心者に最適であり、部品を接続するための信頼できる可逆的な方法を必要とする経験豊富なユーザーにも役立ちます。ワイヤーラッピングに必要なツール、材料、および手順について学ぶことで、技術者が作業を改善し、間違いを減らし、プロジェクトをより信頼できるようにすることができます。はんだと比較すると、ワイヤーラッピングは、簡単な変更を可能にし、スケールアップを必要としないため、プロトタイプや小さな生産の実行に適していることがよくあります。これらの違いを理解することは、回路の設計とアセンブリのより良い選択をするのに役立ち、電子システムのパフォーマンスと柔軟性の向上につながります。

よくある質問[FAQ]

1.ワイヤーラッピングの欠点は何ですか？

まず、多数の接続または複雑な回路を扱う場合、プロセスは時間がかかる場合があります。この労働強度により、大規模または大量生産に適しています。ワイヤーラッピングには、初期コストと学習曲線を表すことができる特殊なツールとスキルが必要です。接続は、通常の条件下では信頼できますが、振動や熱の変動性が高い環境に耐えられず、時間の経過とともに潜在的な緩みにつながる可能性があります。最後に、ワイヤーで包まれた接続の美学は、プリント回路基板（PCB）と比較して、きちんと整理されていない場合があります。

2.ワイヤーを包むと損傷しますか？

ワイヤー自体を包むと、正しく行われた場合、ワイヤーが損傷しません。ワイヤーラッピングツールを誤って使用すると、ワイヤーをニックまたはカットして、その完全性を損なう可能性があります。締めすぎはワイヤーを強調し、終端ポイントの近くでワイヤーの破損または変形につながる可能性があります。薄すぎるワイヤや特定のアプリケーションのために間違った材料を使用すると、ラッピング中の損傷のリスクが高まる可能性があります。手法自体はワイヤーにとって安全ですが、オペレーターのエラーまたはマテリアルミスマッチは問題を導入できます。

3.ワイヤーラップに使用されるゲージワイヤは何ですか？

ワイヤーラッピングに最も使用されるゲージは30 AWG（American Wire Gauge）です。このゲージは、柔軟性と強度のバランスをとることができるため、かさばっているか、壊れやすすぎることなく、安全で信頼性の高い接続を作成するのに適しています。簡単に操作するのに十分な薄さですが、ポストに包まれたときに良好な接続を確保するのに十分な厚さです。他のゲージは、プロジェクトの特定の要件に応じて使用できますが、ほとんどのワイヤラップアプリケーションでは30 AWGが標準です。

4.ワイヤーラップの厚さはどれくらいですか？

ワイヤーラップの厚さは、使用されるワイヤのゲージに大きく依存します。標準の30 AWGワイヤの場合、直径は約0.010インチ（0.255 mm）です。包まれると、ワイヤーの厚さは、ポストの周りで数回転する回転数に応じて蓄積する可能性があります。各ターンは、ラップされたセクションの全体的な直径に追加されます。たとえば、数回転すると、約0.03〜0.05インチの厚さのラップバンドルが作成される可能性があります。

5.ワイヤーを包むのは安全ですか？

正しく、適切な材料を使用して、ワイヤーラッピングは安全です。すべてのワイヤー端が適切に断熱され、接続が安全であることを確認すると、ショートパンツまたは切断のリスクが最小限に抑えられます。