試作人基礎講座

弊社の試作品は短納期でお届けするのはもちろんのこと、高品質な試作品をお届けできるように日々第三者の検査を行っております。
この製品検査について記事を書いていきたいと思いますので、本日もお付き合いください♪

測定の意味

製造品質を保証する

図面に基づいて加工を行い、図面どおりに完成したかを測定によって判断します。
図面には「狙い値」と、許されるずれの範囲を表す「公差」が支持されているので、最小許容寸法(下限値)と最大許容寸法(上限値)の間が合格範囲となります。

真の値と測定値

測定値には必ず誤差が含まれるので、真の値は神のみぞ知るところです。
誤差の原因は、測定器自体のバラツキや温度変化による影響、メモリの読取りずれ、測定箇所の異物付着などさまざまです。

この誤差を少なくするために、測定器の取扱い方の教育訓練を行ったり、測定環境を整えたりします。
測定器自体の誤差については、誤差が限りなくゼロに近い測定器を基準に補正を行います。
これを「校正」といいます。
定期的に校正を実施することで、信頼性の高い測定を行います。

寸法精度は21～22℃で保証する

材料は温度が上がると膨張する性質を持っています。
膨張の度合いは材料によって異なり、プラスチックやアルミニウムは大きく膨張し、セラミックは膨張の少ない材料です。
上昇温度に対して何ｍｍ伸びるかは、「伸び量＝線膨張係数×元の長さ×上昇温度」の式から簡単に計算することができます。

膨張係数は材料ごとの膨張の度合いを示した係数です。
たとえばアルミニウムの膨張係数は23.5×10-6/℃なので、長さ200ｍｍのアルミニウム材料が10℃上昇したときの伸び量は、「伸び量＝23.5×10-6/℃×200ｍｍ×10℃＝0.047ｍｍ」になります。

これを見ても、温度の影響がとても大きいことがわかります。
とくに冬の現場では、暖房がいきわたるまでの間に室温が20℃くらいは簡単に変動するので注意が必要です。

寸法測定器の種類

ノギス

ノギスは機械加工工場内では、最も頻繁に使用される測定工具です。
主尺と副尺からなり分解能(測定器が判別できる最小の読取り可能な差のこと)は0.05ｍｍですが、測定誤差が生じやすく、保証制度は±0.2程度です。

外径測定、内径測定、深さ測定、段差測定が可能です。
測定範囲が150ｍｍ、300ｍｍがあり、もっと大きいものもあります。
副尺による測定値直読が慣れないと難しく、ダイヤル付きノギスやデジタルノギスが普及しています。

マイクロメータ

精密なネジの回転を利用した、精密な長さの測定に用いる測定機器です。
アンビルトとスピンドルの間に測定物を挟んで測定します。

ラチェットストップを使い、測定物に力が加わらないように測定します。
シンブルと言われる副尺の読み方が難しく、最近ではデジタルマイクロメータもあります。
分解能は0.01ｍｍですが、気温や体温の影響を受けますので注意が必要です。
用途に応じて、ポイントマイクロメータ、三点マイクロメータ、デプスマイクロメータ、インサイドマイクロメータなどがあります。

ダイヤルゲージ

円形の目盛部のダイヤルとスピンドルから構成され、マグネットスタンドに取り付けて使用します。
測定物の長さを直読する測定器ではなく、例えば30ｍｍのブロックゲージでゼロ点調整し、30ｍｍの測定物を挟んで30±ダイヤルゲージの読みとして測定します。

組立現場では、軸の側面にマグネットスタンドで接触させ、軸を一回転させ、±の値を読み、値が最小になるように調整します。
これを芯だしと言います。
分解能は0.01ｍｍおよび0.0001ｍｍのものがあります。

ハイトゲージ

機械部品加工や金型・治工具の測定やケガキ作業には欠かせない測定器です。
また、各種設定やケガキ作業には、基準となる定盤などが必要になります。

本尺目盛の付いたスケール部と、そのスケールのベース部、及びトースカン(ケガキ工具)と一体にしたバーニャ目盛、またはデジタルにより正確な測定値の読取りができるようにしたものです。
最小読取値は本体サイズにより、0.01ｍｍ・0.02ｍｍ・0.05ｍｍまであります。

また、ダイヤルインジケータホルダなどを利用して、てこ式ダイヤルゲージ(ダイヤルインジケータ)を取り付け、平行度・平面度・真直度の測定を行えるものもあります。

投影機

光学測定器の一種で測定原理は光学顕微鏡に似ています。
対象物を台に乗せ、下から光を当てることで、対象物の影がスクリーン上に投影される仕組みです。

スクリーン上の影を基準線などに合わせて、ステージを手動で移動させ、その移動量で寸法を測定したり、拡大した図面と重ね合わせてエッジ(輪郭)との差を目視で比較します。
大型の投影機では、スクリーンが直径1ｍを超えるものもあります。

このように投影機は、物理的にスクリーンに映した対象物の影から目視でエッジを判断する必要があります。
また、ステージの物理的な移動量や物理的なスケールを目視で確認して測定します。
そのため、測定にはスキルが求められ、多くの工数を要します。

三次元測定機

弊社所有の接触式三次元測定機

弊社所有の非接触式三次元測定機

測定対象立体を三次元的に測定できる測定器です。
接触式と非接触式に大別されます。

接触式ではプローブと呼ばれる触針で測定対象物を測定し、非接触式では走査レーザープローブや光学で、測定対象物に接触せず計測します。
製品を点測定もしくは線測定して、得られた数値で三次元の座標値を検出します。
点群データを合成して、面要素や円要素を合成して円筒要素などを作ることができます。

円の内外径や、平面度、平行度、直角度、位置度など幾何学公差も求めることができます。
これらの検出値は、接続されたコンピュータにより演算処理されます。
ただし、精密であるために、計測条件も厳しく、気温の影響を受けやすく、恒温室が必要になります。
そして測定物も恒温室の温度になることが必要です。

三次元測定機についての詳しく記事も書いています。

画像寸法測定器

画像寸法測定器の測定原理は、投影機のそれとはまったく異なります。
まず、画像センサ(カメラ)で対象物を画像として捉えます。

寸法測定には画像の画素を用いて寸法を算出・測定するため、撮像できる画像が高解像度であるほど高い精度でエッジを捉えることができ、より正確な測定が可能となります。
また、画像処理で対象物のエッジを検出したりパターンを認識して位置・向きの補正、ステージの自動制御などが可能です。
そのため、近年では投影機よりも画像寸法測定器を用いた測定が主流となっています。

限界ゲージ

限界ゲージは測定器とは言えないかもしれませんが、はめあい部品を大量に生産する場合には、いちいち現物を上記のような測定方法で測定していては能率が上がらないので、限界ゲージを用いてはめあい寸法を検査します。
穴ゲージと軸ゲージがあります。
大量に測定物を扱うので、限界ゲージには治具として、正確な精度と硬さが必要になります。

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