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» 2020年03月06日 10時00分 公開

産機設計者が解説「公差計算・公差解析」(13):位置度を考える上で重要な「最大実体公差」 (3/4)

[土橋美博/飯沼ゲージ製作所,MONOist]

2つの部品のアセンブリを例に最大実体公差を考える

 これら2つの部品(部品Aと部品B)は図5のように「軸と穴のはめ合い」に多く適用されます。

最大実体公差(アセンブリ例) 図5 最大実体公差(アセンブリ例) [クリックで拡大]

 それでは、この図5のように、2つの軸が加工される部品と、2つの穴が加工される部品の組み合わせ(アセンブリ)を行う場合を例に、最大実体公差方式について考えてみましょう。

 設計者は、組み立て部門の要求を受けて次のように考えます。

設計者の考え(組み立て部門の要求)
・部品Aの軸の中心間距離、部品Bの穴の中心間距離が、最悪の組み合わせになっても、組み立て可能としたい
・部品Aと部品Bのそれぞれの上/下の許容サイズにおいて、軸径が最大値、穴径が最小値になっても、組み立て可能としたい

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軸部品と穴部品は最大実体サイズ 図6 軸部品と穴部品は最大実体サイズ。位置度公差内で、軸の中心距離が公差範囲内で広く、穴の中心距離が狭い場合 [クリックで拡大]

 図6は、軸と穴が最大実体サイズの場合で、軸の中心距離が最大、穴の中心距離が最小となる場合を示しています。このとき、軸の外側最大サイズは

(軸の中心距離最大値)50.1[mm]+(軸の最大実体サイズ)11.9[mm]=(軸の外側最大サイズ)62.0[mm]

となります。また、穴の外側最大サイズは

(穴の中心距離最大値)49.9[mm]+(穴の最大実体サイズ)12.1[mm]=(穴の外側最大サイズ)62.0[mm]

となります。これは、軸と穴の関係を見たとき、その外側最大の位置では「ガタ」はないものの、軸は穴に“はめる”ことができる状態であることを示しています。

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軸部品と穴部品は最小大実体サイズ 図7 軸部品と穴部品は最小大実体サイズ。位置度公差内SW、軸の中心距離が公差範囲内で広く、穴の中心距離が狭い場合 [クリックで拡大]

 図7は、軸と穴が最小実体サイズの場合で、軸の中心距離が最大、穴の中心距離が最小となる場合を示しています。先ほどと同様に、軸と穴の関係を見ると

(軸の中心距離最大値)50.1[mm]+(軸の最小実体サイズ)11.8[mm]=(軸の外側最大サイズ)61.9[mm]

となります。また、穴の外側最大サイズは

(穴の中心距離最大値)49.9[mm]+(穴の最小実体サイズ)12.2[mm]=(穴の外側最大サイズ)62.1[mm]

となります。これは、軸と穴の関係を見たとき、その外側最大の位置では、62.1[mm]−61.9[mm]=0.2[mm]の「ガタ」が生じていることを示し、軸は穴に“はめる”ことができる状態です。

 最小実体サイズに注目したとき、この「ガタ」を詰めても「はめ合い」の機能には問題は生じません。つまり、このガタには「マージン」があるともいえます。そこで、軸と穴を規定する位置度公差に注目し、このマージンを公差域に対して加味して考える設計方法のことを、「最大実体公差方式」といいます。

最大実体公差方式で、部品が正しく“はまる”ようにすることとは

  • 穴と軸の隙間が最大となるとき:マージンは最大
  • 穴と軸の隙間が最小となるとき:マージンは最小


  • 実物をはめ合わせてみると“はまらない”ということが起きないようにすること
  • “はまらない”ということを防ぐための、過剰なサイズ公差の設定を防止すること

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