独立の原則を頭に入れて測定したり、アセンブリーを設計したりする：3D設計推進者の眼（35）（1/5 ページ）

　今回は「公差計算・公差解析」のお話について、「他国に負けない日本の設計技術の1つ」として話を続けましょう。前回は、「独立の原則」のお話をしました。

　まず下図のようなモデルを例にて、「独立の原則」のおさらいをします。

「独立の原則」説明モデル

　このモデルの寸法（サイズ）公差と幾何公差の解説を行います。直方体モデルの左側面がデータムAです。このデータムAは0.02以内の平面によって構成されています。

　直方体モデルの長手方向長さは100［mm］でその寸法（サイズ）公差は±0.5［mm］です。また右側面は、データムAに対し、平行度0.05以内になければならないと規定されています。

　寸法は、99.5［mm］から100.5［mm］の間でバラツキがあることと、平行度は0.05以内にあるということは、別々に設定されています。一瞬「ん？」となるかもしれませんが、

「寸法（サイズ）公差と平行度公差領域が別々に設定されている」ということを言い換えると、「寸法（サイズ）公差と幾何公差が互いに独立して適用される」という「独立の原則」が成り立っているということになります。

幾何公差の測定方法

　そこで幾何公差の測定方法を考える必要があります。平行度測定を考えてみます。最も簡単な方法とするのであれば、定盤基準に対するダイヤルゲージによる測定です。この場合は、測定物は定盤上に置かれるので、測定物のデータム面と定盤の基準面は同じになります。

　別の方法としては、（接触式）3次元測定器による測定があります。この場合は、データム面と平行度を測定する面が見える状態で、3次元測定器のテーブルに置いて測定する場合もあります。

3次元測定器イメージ

　この測定での測定面は、その面上の複数点の測定データを最小二乗法などを用いた演算処理した測定面（理論的な仮想データム）を採用します。このため、ダイヤルゲージの測定とは異なる測定データによる算出となっていますので、注意が必要となります。

　設計を行う上では、設定する幾何公差の機能を重要視しますが、加工方法を考えることと同じように、どのような測定方法を行うのか考えることも需要でしょう。

　「測定方法も考えずに、安易に部品全数検査」などとISOのQC工程表に書いていないですよね？」

　Vブロックを用いた真直度の測定、ここでお話しした平行度、輪郭度など、その幾何公差の測定方法に興味を抱かずにはいられません。

　過去記事の「幾何公差と寸法公差、測定方法は何が違うの？」に詳細があるので、ぜひ参考にしてください。

　ここまで説明したモデルの平行度の例で言えることは、平行度の値（例では0.05）は、寸法（サイズ）公差の値（例では0.5）に対して、小さな値を設定しています。もし、ここに平行度が設定しなかった場合は、データム面Aの対面は、99.5［mm］から100.5［mm］内にあれば問題ありません。

　極端な例では加工面のうねりがありまながらも、下図のような状態でも許されますが、平面度が設定されていることにより、その公差域をさらに限られたものになっているわけです。

　寸法（サイズ）公差だけの設定の場合に形状幾何公差が、寸法（サイズ）公差の公差域の中での幾何公差の公差を設定していることから、公差領域が更に制約され、加工のうねりはあるものの、データム面に対する平行である幾何特性を作っていることが、理解できることでしょう。