Altium Designer 25でハーネス設計を始める

ケーブルハーネス設計は、現代の電子機器を開発する上で不可欠な部分です。特に、電源、フロントパネル、制御基板、バックプレーンなど、複数の協力モジュールで構成されるマルチボード設計プロジェクトでは、特に重要な役割を果たします。

複雑な環境では、ケーブル接続の正確な計画がシステムの信頼性を確保するために重要になります。設計が不十分なハーネスは、干渉、サービスの困難、あるいは装置の損傷につながる可能性があります。そのため、電気的および機械的要件の両方を考慮して、最初から慎重にハーネスを設計することが非常に重要です。

適切に準備されたケーブルドキュメントは、プロトタイピング中のエラーのリスクを最小限に抑えるだけでなく、プロジェクト開発の後期段階を大幅に容易にします。Altium Designerでのハーネス設計の統合は、エンジニアリングドキュメント全体の一貫性、明瞭さ、整頓を維持するのに役立ち、設計チームの効率を高めます。

ハーネス設計 - ワークフローはどのようなものですか？

ワイヤーハーネス設計は、古典的なPCB設計プロセスに例えることができます。標準的なPCB設計ワークフローでは、3つの主要な段階を区別します：

1. スキーマティックの作成 - コンポーネント間の論理的な接続を定義します。
2. PCBレイアウトの設計 - ボード上にコンポーネントを配置し、トレースをルーティングします。
3. プロジェクト文書の生成 - 材料表、技術図面、および生産ファイルを含む。

ハーネス設計のワークフローも非常に似ています。これも論理的な構造と接続の視覚的表現に基づいています。Altium Designerでのワイヤーハーネスプロジェクトの主要な要素は次のとおりです：

図1: Altium Designerでのハーネスプロジェクトの内容の概要

ワイヤーハーネスの回路図 (*.WirDoc)

*.WirDocファイルは、設計されたワイヤーハーネスプロジェクト内のケーブルハーネスの論理的配線図を示しています。これはPCBプロジェクトの従来の電気回路図と同様の機能を果たし、どのようにワイヤーを接続するか、どのような構成で、どのタイプのコネクタを使用する必要があるかを定義します。

図2: シールドとツイストペアワイヤーを取り入れた配線図（論理的接続）

配線図 (*.WirDoc)はワイヤーハーネスの論理的構造を定義します。これは、個々のワイヤーがシステム内でどのように相互接続され、特定のコネクタピンや端子にどのようにリンクするかを示します。各ワイヤーには、タイプ（例：単心、シールド、多心）、断面、絶縁色、信号機能（例：GND、VCC、CAN_H、CAN_L）などの属性を割り当てることができます。

このドキュメントの重要な側面は、配線の物理的なルーティングを示さないことであり、要素間の論理的な関係のみを示します。これにより、デザイナーはハーネスが物理的にどのように見えるかに関係なく、コンポーネント間の機能的な接続に集中できます。*.WirDocは、さらなる物理的レイアウト設計（*.LdrDoc）および生産文書の生成の基礎を形成します。

さらに、Altium Designerは自動接続検証（電気ルールチェック）を可能にし、これによりプロジェクトの安全性がさらに向上し、レイアウト設計段階に移る前のエラーのリスクが低減されます。

ワイヤーハーネスのレイアウト（*.LdrDoc）

*.LdrDocファイルは、ワイヤーハーネスの物理的レイアウト、つまりその実際の形状、ワイヤー、コネクター、および取り付け要素の配置を示すグラフィカルなドキュメントです。論理的な接続のみを示す回路図（*.WirDoc）とは対照的に、*.LdrDocはハーネスの物理的レイアウトの2D表現を提供します。これは、実際のデバイスやシステム内のパネル上、エンクロージャ内、または取り付け面に沿ってどのように配置されるかを示します。

このビューでは、ワイヤーが長さ、曲げ半径、コネクターの位置、分岐点を考慮して空間的に伸ばされ、配置されます。また、ケーブルタイ、保護テープ、熱収縮チューブ、その他の取り付けアクセサリーの説明を追加することもできます。ワイヤーは定義された束内をルーティングされ、その長さは2Dレイアウトでの経路に基づいて自動的に導出されます。これにより、ハーネスの物理的な構成を反映しながら、正確な製造データを確保するのに役立ちます。

Altium Designerでは、*.WirDocの回路図からデータに基づいて*.LdrDocレイアウトが作成され、物理レイアウトでの論理接続の自動マッピングが可能になります。これにより、設計者はすべてが意図した機能に沿っていることを確認できるだけでなく、人間工学、組み立ての容易さ、製造要件に合わせたハーネスレイアウトの最適化も可能になります。

さらに、2Dドキュメント（例えば、製造者や組み立て者向け）を生成する能力も追加の利点です。これには、ワイヤーの長さ、コネクターの種類、取り付けポイント、許容誤差など、必要なすべての情報が含まれます。

図3: コネクターの物理ビューを使用したハーネスレイアウト

プロジェクトドキュメント – それには何が含まれるのか？

プロジェクトを完了させるためには、適切なドキュメントを準備する必要があります。Altium Designerでのワイヤーハーネス設計の場合、一般的に使用されるドキュメントは次のとおりです：

ActiveBOM (*.BomDoc)

*.BomDocファイルには、プロジェクトで使用される全てのコンポーネントと要素の詳細な部品表が含まれています。これには、サプライヤー情報、数量、部品番号、在庫状況、価格が含まれます。ActiveBOMは変更の動的追跡と自動データ更新を可能にし、購買部門や生産部門との協力を大幅に改善します。

図4: サンプルワイヤーハーネスのActive BOM

Draftsman harness drawing (*.HarDwf)

*.HarDwfファイルは、Draftsmanモジュールで準備されたワイヤーハーネスの詳細な技術図面です。その主な目的は、生産チーム、組立作業者、およびシステムインテグレーター向けに完全な組立および製造文書を提供することです。

図5: Altium DesignerでのDraftsmanハーネス図面の例

回路図 (*.WirDoc) やレイアウト (*.LdrDoc) が主に設計者向けであるのに対し、*.HarDwfファイルには、印刷やエクスポート（例えばPDF、DXF、DWGへ）のための準備が整った、ハーネス全体の明確なグラフィカル表現が含まれています。このような図面には以下が含まれる場合があります：

• ハーネスの正確な物理的ビューで、ワイヤーの長さが示されています。
• ワイヤーラベル、色、チャネル番号、接続点、
• ワイヤーとコネクタの表、
• ワイヤータイプ、製造業者、部品番号、組み立て指示（例：タイの配置、曲げ半径）に関する情報、
• 改訂ブロックとプロジェクトのメタデータ。
• 特別な取り扱いや工具要件を含む組み立て指示と製造ノート。

*.HarDwfファイルは、他のハーネス設計文書のデータに基づいて作成され、論理層、物理層、および文書層間の完全な一貫性を保証します。*.WirDocおよび*.LdrDocの変更は、Draftsman内で自動的に同期されることができます。

重要なのは、Draftsmanを使用すると、例えば、会社のロゴ、プロジェクトのタイトル、改訂フィールド、標準的な説明、その他必要な要素を含むカスタムの図面テンプレートを作成できることです。これにより、文書は完全であるだけでなく、受け手に関係なく、明確でプロフェッショナルなものになります。

結論

ご覧の通り、Altium Designerは、初期設定から最終文書まで、一貫した環境でハーネス設計のための包括的なツールセットを提供します。今日から無料トライアルを始めて、次のハーネス設計プロジェクトにおける業界をリードするソフトウェアの力を体験してください。