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頑丈なデザイン

ほこり、乾燥、粉塵の多い環境に対するNEMAの堅牢なコンピュータ

堅牢なコンピュータとは?


NEMA堅牢コンピュータは、強い振動、極端な温度、濡れた状態や埃っぽい状態など、過酷な環境や条件下でも確実に動作するように特別に設計されたコンピュータです。外部筐体だけでなく、内部コンポーネントや冷却装置も過酷な使用に耐えるように設計されています。頑丈なノートパソコン、タブレットPC、PDAの典型的な使用環境は、公共安全、フィールドサービス、製造、小売、ヘルスケア、輸送、倉庫、物流、国防です。

事実上すべての堅牢コンピュータは、設置された電子機器に制御された環境を提供するという基本的な設計理念を共有しています。

NEMA堅牢コンピュータは、以下のような複数の課題に直面しても動作するように設計されています:

電子部品は、一般的な市販部品よりも高い動作温度や低い動作温度に耐えられるように選択されています。ケーブル配線の削減、液冷やヒートシンクの追加、頑丈な素材など、設計工学上の決定が過酷な環境での性能を保証します。高品質の部品、ハイテク素材、機械設計の正しい選択は、私たちのコアコンピタンスです。また、組み立て、接続、取り付けに関するノウハウも不可欠です。

侵入保護

IPシーリングは、製品を液体、ほこり、湿気から保護するために、様々な用途で必要とされています。Winmateは製品設計をテストするために、標準的なテスト手順に従っています。

様々なレベルの機械的防塵・防水設計を提供し、堅牢化された産業用フラットパネルLCDを提供しています。これらの堅牢化された製品は信頼性が高く、衝撃や振動に耐え、極端な温度や腐食環境に耐えることができます。埃や水のような外装材は、時間の経過とともにあらゆる機器に大きな破壊をもたらします。

Winmateの侵入防止技術

製品のシーリングには様々な可能性があります。最も典型的なシーリングは前面シーリングです。取り付け後、テストされたグレードに応じて防塵・防水シーリングが施されます。前面シーリング以外の部分には、用途に応じて、コネクター、背面、上面、完全シーリングなどがあります。

製品との密閉度を確認するためのテストが実施され、水、ほこり、汚れが当社の密閉設計を通過するかどうかがチェックされます。

Winmateのシーリングコンセプトには、次のような製品シーリングがあります:
  • ガラスまたはタッチスクリーンとフロントベゼル
  • LCDからガラスまたはタッチスクリーンへの内部ダストシール
  • 機器に取り付けるためのシーリング

水シーリング以外にも、洗浄、消毒、海水などの液体が使用される可能性があり、これらの環境はシーリングの材料と方法の選択に影響を与えます。

また、紫外線はほとんどのシーリング材のポリマー構造を破壊する可能性があるため、直射日光の影響も考慮する必要がある。材料の適切な選択は、Winmateのエンジニアリングと設計能力のコアコンピタンスです。

写真1. 侵入防止機構設計
侵入防止機構設計
写真2. 侵入保護(IP)等級ガイド
侵入保護(IP)等級ガイド

NEMAエンクロージャの定格とIPコードとの比較

NEMA(National Electrical Manufacturers Association:全米電機工業会)は、電気機器のエンクロージャに関する米国の業界標準を定めています。非危険区域では、特定のエンクロージャの種類、用途、および完全かつ適切に設置された場合に保護するように設計された環境条件について、いくつかの異なるNEMA定格があります。

以下にNEMAタイプの概要を示します。完全な定義、説明、テスト基準については、全米電機工業会(NEMA)規格出版物No.250を参照してください。欧州規格は石油協会によって決定され、侵入保護(IP)番号と呼ばれることもあります。規格を以下に示す。

表1. NEMAエンクロージャ定格とIPコードとの比較
NEMAエンクロージャ定格 説明 IP分類コード
1. NEMA 1 屋内用で、密閉された機器との偶発的な接触に対する人員の保護と、落下する汚れに対する保護の程度を提供する。 IP20
2. NEMA 2 NEMA 1 と同じで、液体の滴下や軽い飛散に対する保護を含む。 IP21
3. NEMA 3 屋内または屋外で使用するために構築されたエンクロージャで、密閉された機器との偶発的な接触に対して作業員を保護し、落下する汚れ、雨、みぞれ、雪、および風による粉塵に対してある程度の保護を提供し、エンクロージャ上に氷が形成されても損傷しないもの。 IP54
3R. NEMA 3R NEMA 3と同じですが、風による粉塵に対する保護は除きます。 IP24
3S. NEMA 3S 屋内または屋外で使用するために構築された筐体で、密閉された機器との偶発的な接触に対して作業員を保護し、落下する土、雨、みぞれ、雪、および風に吹かれた粉塵に対してある程度の保護を提供し、氷が付着しても外部機構が動作可能であるもの。 IP54
4, 4X. NEMA 4 屋内または屋外で使用するために構築されたエンクロージャで、密閉された機器との偶発的な接触に対して作業員を保護し、落下する土、雨、みぞれ、雪、風で飛散する塵埃、飛沫水、ホースから噴射される水に対して保護し、エンクロージャに氷が付着しても損傷しないもの。 IP56
IP65
IP66
NEMA 4X 腐食に対する保護を含むNEMA 4と同じ。
5. NEMA 5 密閉された機器への偶発的な接触に対して作業員を保護し、落下する塵埃に対して保護し、空気中の塵埃、糸くず、繊維の沈降に対して保護し、液体の滴下および軽度の飛散に対して保護する、屋内使用向けに構築されたエンクロージャ。 IP52
6, 6P. NEMA 6 密閉された機器への偶発的な接触に対して作業員を保護し、落下する汚れ、雨、みぞれ、雪、風で飛散するほこり、水しぶき、ホースから噴射される水に対して保護し、エンクロージャに氷が付着しても損傷しない、屋内または屋外での使用のために構築されたエンクロージャ。 IP67
NEMA 6P NEMA 6と同じで、限定された深さでの長時間の水没時の水の浸入に対する保護を含む。
12, 12K. NEMA 12 密閉された機器への偶発的な接触に対して作業員を保護する程度、落下する汚れに対して保護する程度、循環するほこり、糸くず、繊維に対して保護する程度、および液体の滴下や軽い飛散に対して保護する程度を提供するよう、屋内使用向けに構築されたエンクロージャ(ノックアウトなし)。 IP52
NEMA 12K ノックアウトで構成されたエンクロージャを含むNEMA 12と同じ。
13. NEMA 13 密閉された機器への偶発的な接触に対して作業員を保護し、落下する汚れに対して、循環するほこり、糸くず、繊維に対して、および水、油、非腐食性冷却剤の噴霧、飛散、浸透に対して保護する、屋内使用向けに構築されたエンクロージャ。 IP54

耐衝撃性と耐振動性

Winmateは、ブチルゴム、ENR、高減衰シリコン、SBRなどのハイテク素材の選択と適切な機械設計により、製品が要求される業界標準に準拠していることを保証します。輸送中の損傷を防ぐために、適切な梱包方法も考慮されています。

耐衝撃・耐振動設計

頑丈な製品を設計する際、Winmateは社内の研究所で環境ストレステストを実施しています。社内の試験設備により、当社の研究開発エンジニアは製品開発の初期段階で潜在的な問題を発見し、それに応じて設計や材料の選択を改善することで、量産時の不具合を防ぐことができます。

  1. 振動・衝撃試験

    振動試験の目的は、3方向(X、Y、Z)の機械的共振をチェックすることです。この試験結果をもとに、当社の機械エンジニアは設計を最適化し、製品の信頼性を高めることができます。この手順の間と後に、製品は100%機能し、誤動作がない必要があります。

  2. 落下試験

    落下試験は、製品の構造的完全性をチェックする試験です。

耐衝撃・耐振動設計
耐衝撃・耐振動設計

温度と湿度

堅牢なデバイスは極端な天候にさらされます。凍てつくような寒さから、ピークを迎えるような暑さまで、デバイスはどんな場所でも安定した作業を保証できなければなりません。Winmateは、低温(-20℃)、高温(60℃)、湿度試験機で機器の堅牢性をテストしています。

温度と湿度

耐腐食性

腐食とは、環境との化学反応によって引き起こされる材料の特性劣化です。例えば、鉄の腐食は酸素や水との相互作用によって錆が発生することに起因する。

耐腐食性

腐食防止の方法

海洋機器や電子機器は、コンクリートへの塩分や水分の混入により腐食に悩まされている。防錆対策として実績のある方法は以下の通りです:

  • 防錆材料の選択
  • 防錆のための筐体設計
  • 表面塗装処理
  • 表面化成皮膜処理
  • 表面電着処理
  • 使用環境管理
  • 陽極酸化処理
  • 2種類の防錆方法
  • 正の不動態: 陽極保護
  • 負のイミュニティ カソード保護

Winmateはどのように耐食性をテストしますか?

塩水噴霧試験は標準化された試験で、海産物や工業製品に広く使用され、様々な防錆方法を評価します。

試験方法
試験期間は塗膜の耐食性によって異なり、腐食防止効果が高いほど、腐食が見られない試験期間が長くなります。

写真1. Winmate ソルトミスト試験装置Weiss/ SC45、国立台湾大学。
Winmate塩水噴霧試験装置Weiss/ SC45、国立台湾大学。

IEC60945:2002、セクション8.12を参照。
試験順序-1:塩水噴霧試験、2時間暴露
温度35
生理食塩水: 5%NaCl、PH6.5~7.2
霧の量: 1.0~2.0ml/80cm2/時間
試験順序-2:湿度保存試験、168時間暴露
保管温度 40C
保管中のチャンバー内湿度:93%
上記のテストシーケンスを4サイクル実施する。

写真2. ソルトマシンの時間スケールサイクル
ソルトマシンのタイムスケールサイクル
データソース データ出典:台湾工業技術研究院材料化学研究所先進電気化学・腐食防止部、RollyLuo博士。