Käfigmutter

Aufbau, Funktion und Einsatz in 19-Zoll-Racks

Eine Käfigmutter (auch Kastenmutter genannt) ist ein Befestigungselement zur Montage von Geräten an dünnen Blechen und Profilen. Besonders verbreitet ist sie bei 19-Zoll-Racks und Netzwerkschränken, in denen Geräte wie Server, Switches, Router, Patchpanels oder USV-Komponenten an den vertikalen Montageschienen befestigt werden.

Aufbau einer Käfigmutter

Eine klassische Käfigmutter besteht aus zwei Teilen:

• einer Vierkantmutter mit metrischem Innengewinde
• einem Federstahlkäfig, der die Mutter hält und gleichzeitig als Befestigungsmechanismus dient

Der Käfig besitzt seitliche Federlaschen beziehungsweise Nasen. Diese werden in eine quadratische Öffnung der Montageschiene eingesetzt. Die Federwirkung hält die Mutter im Blech fest. Die eigentliche Mutter kann sich innerhalb des Käfigs geringfügig bewegen und dadurch Toleranzen zwischen Schraube und Loch ausgleichen.

Käfigmutter im 19-Zoll-Rack

Der typische Einsatzbereich ist die Montage von 19-Zoll-Komponenten. Die vertikalen Rackprofile besitzen dafür eine Reihe von quadratischen Montageöffnungen. In diese Öffnungen werden die Käfigmuttern eingesetzt. Spezielle Montagewerkzeuge erleichtern den Einsatz der Käfigmuttern in das Profil.

Anschließend wird das Gerät positioniert und mit passenden Schrauben befestigt. Die Käfigmutter stellt dabei das Innengewinde bereit.

Im europäischen Raum sind die metrischen Gewinde M5 und M6 am häufigsten anzutreffen. Die DIN 557 definiert den Standard für Vierkantmuttern.

Die 19-Zoll-Bauweise selbst ist in der Normenreihe IEC 60297 beschrieben.

Warum werden Käfigmuttern verwendet?

Der wesentliche Vorteil besteht darin, dass das Rackprofil kein festes Gewinde benötigt. Die Montageposition der Mutter kann frei gewählt werden. Dadurch lassen sich unterschiedliche Gerätehöhen und Montagepositionen flexibel realisieren.

Das ist beispielsweise praktisch, wenn ein Gerät nicht exakt auf das vorhandene Lochraster abgestimmt ist oder nachträglich weitere Komponenten in einem bereits bestückten Rack montiert werden sollen.

Ein weiterer Vorteil ist die Austauschbarkeit: Wird eine Käfigmutter beschädigt, kann sie einzeln ersetzt werden, ohne das gesamte Rackprofil austauschen zu müssen.

Montage

Bei einer klassischen Käfigmutter wird zunächst eine Seite des Käfigs in die quadratische Öffnung eingesetzt. Anschließend wird die gegenüberliegende Federlasche mit einem geeigneten Werkzeug oder vorsichtig von Hand in die Öffnung gedrückt.

Beim anschließenden Einschrauben der Schraube wird die Mutter gegen das Rackprofil gezogen. Beim Anziehen wird die Mutter gegen die Rückseite des Profils gezogen; der Käfig hält sie lediglich in Position und trägt keine nennenswerte Kraft.

Für die Montage existieren auch spezielle Käfigmuttern-Werkzeuge, die das Einsetzen erleichtern und insbesondere bei vielen Montagepunkten die Verletzungsgefahr durch die Federlaschen reduzieren. In der Praxis nutzt der Field Service Techniker einfach einen Schlitzschraubendreher als Hilfsmittel.

Neben klassischen Metallkäfigen gibt es außerdem Ausführungen mit Kunststoffkäfig. Diese können teilweise von der Vorderseite des Rackprofils eingesetzt werden und sind dadurch bei bereits bestückten Schränken einfacher zu montieren.

Typische Größen

Schrauben und Unterlegscheiben

Für die Rackmontage werden Käfigmuttern häufig als Montagesatz zusammen mit Schrauben und Unterlegscheiben angeboten. Bei M6-Rackmontagen sind beispielsweise M6-Schrauben in verschiedenen Längen üblich.

Unterlegscheiben schützen die Frontplatte des Geräts vor Beschädigungen und verteilen die Anpresskraft. Hersteller von 19-Zoll-Gehäusen bieten entsprechende M6-Montagesätze beispielsweise mit Schrauben, Käfigmuttern und Unterlegscheiben an.

Für hohe Anpresskräfte haben sich Unterlegscheiben aus Metall bewährt, da sie robuster und haltbarer sind als Kunststoffscheiben. Unterlegscheiben aus Kunststoff schonen wiederum die Frontplatten der Geräte.

Wichtig ist, dass Schraubenlänge und Gewindetiefe zur verwendeten Käfigmutter und zur Materialstärke des montierten Geräts passen.

Käfigmutter und Vierkantmutter

Die eigentliche Mutter innerhalb des Käfigs ist konstruktiv eine Vierkantmutter. Käfigmuttern verbinden somit die Eigenschaften einer Vierkantmutter mit einem Federmechanismus zur Befestigung im Blech.

Die Vierkantmutter selbst ist in DIN 557 genormt. Die Käfigkonstruktion kommt zusätzlich hinzu und ermöglicht die Befestigung der Mutter in einer Blechöffnung.

Varianten

Neben der klassischen Ausführung gibt es verschiedene Varianten:

• Stahlkäfig mit verzinkter Stahlmutter
• Edelstahl-Käfigmuttern für korrosionsgefährdete Umgebungen
• Käfigmuttern mit Kunststoffkäfig
• Erdungs-Käfigmuttern für definierte elektrische Kontaktierung
• unterschiedliche Ausführungen für verschiedene Blechstärken
• Varianten für M5, M6 und weitere Gewindegrößen

Bei der Auswahl muss deshalb nicht nur das Gewinde, sondern auch die Lochabmessung und die zulässige Blechstärke berücksichtigt werden. Hersteller führen beispielsweise unterschiedliche Käfiggeometrien für verschiedene Klemmbereiche.

Abgrenzung zu anderen Blechmuttern

Der Begriff Käfigmutter wird im Rackbereich häufig synonym zu Cage Nut verwendet. Technisch handelt es sich um eine beweglich im Federkäfig gehaltene Mutter.

Das unterscheidet sie beispielsweise von:

• Einpressmuttern, die dauerhaft in das Blech eingebracht werden,
• Schweißmuttern, die fest mit dem Blech verbunden werden,
• Schnappmuttern, die teilweise ohne separaten Käfig auskommen,
• Klemmmuttern, die auf einer Blechkante befestigt werden.

Die Käfigmutter hat insbesondere bei Racks den entscheidenden Vorteil, dass sie positionierbar und wieder lösbar ist. Sie wird auch als Kastenmutter bezeichnet.

US-Gewinde bei Käfigmuttern

Neben metrischen Gewinden werden bei Käfigmuttern für 19-Zoll-Racks auch US-amerikanische Unified-Gewinde verwendet. Besonders verbreitet ist 10-32 UNF, teilweise findet man auch 12-24 UNC. Beide Varianten sind im IT- und Rackbereich etabliert und dürfen nicht mit metrischen M5- oder M6-Gewinden verwechselt werden.

10-32 UNF besitzt einen Nenndurchmesser von etwa 4,83 mm und 32 Gewindegänge pro Zoll. 12-24 UNC hat etwa 5,49 mm Durchmesser und 24 Gewindegänge pro Zoll. Die Schrauben sind daher untereinander und mit metrischen Gewinden nicht kompatibel. Beim Austausch von Käfigmuttern sollte deshalb immer geprüft werden, welches Gewinde das Rack verwendet.

Die relevante US-Norm ist EIA‑310.