試作人基礎講座

本日はダイヤルゲージについて解説していきます！
使い方や種類、注意点など解説しますので、是非ご覧ください♪

ダイヤルゲージとは

スタンドと言われる測定治具や各種精密機器に取り付けて使用する測定器です。
寸法精度を確認する必要がある製造現場では、多く使用されています。

スピンドルの直線運動または円弧運動を歯車機構などで機械的に拡大し、その動きを短針と長針で読み取ります。
直接測定と比較測定ができますが、測定長が約1mm～10mmと短いため、多くは比較測定に用いられます。

ダイヤルゲージの特徴

ダイヤルゲージは、スタンドなどに固定して使用します。
ノギスやマイクロメーターのように単体で使用できません。
しかし、ダイヤルゲージと対象物の設置方法を工夫することで、寸法の変化だけでなく平面度や平行度・傾斜度・同軸度・同芯度といった幾何公差を測定することができます。
さらに、ハイトゲージやシリンダーゲージといった他の測定器と組み合わせることで、様々な箇所の寸法変化を測定することができます。

比較測定を行う測定器としては、構造がシンプルで取扱いは手軽です。
しかし、その許容誤差は規格で細かく規定されています。
このため正しく使用した場合、測定値の信頼性は高く、利用範囲の広さもあって、多くの製造現場で使用されています。

ダイヤルゲージの種類

ダイヤルゲージには、「スピンドル式」と「てこ式」があります。
一般にはスピンドル式が多く用いられます。
一方、てこ式は特に精度が求められる測定に利用されます。

スピンドル式ダイヤルゲージ

スピンドル式ダイヤルゲージは、スピンドルの上下動を内部のラックギアとピニオンギアでダイヤルに伝え変化を拡大し、針を回転させて変位を表示します。
スピンドル式はストロークが長く出来るので、旋盤やフライス盤を使った金属加工など、寸法変化の大きな対象物の測定に向いています。

また、スピンドル式ダイヤルゲージは、測定工具の表示部分として活用できるため、シリンダーゲージなど各種精密機器に取り付けて利用されることもあります。

てこ式ダイヤルゲージ

「テストインジケータ」とも言われます。
てこの原理を使って測定するため、「てこ式」と言われます。
スピンドルの角度を内部の大小の歯数で針に伝え、寸法変化を表示します。
スピンドルの部分が細く、スピンドル式ダイヤルゲージでは測れない狭い場所を測定することができます。
てこの動きを読み取る構造であるため、測定長が短いという欠点がありますが、スピンドル式に比べて分解能が高いという長所があります。
このため、回転軸の振れや工作機械の精度検査など、高い精度の比較測定に利用されることが一般的です。

ダイヤルゲージの使い方

ダイヤルゲージは、正しく設置し使用することで、様々な比較測定が可能です。
また、測定精度が高いため、幾何公差の形状公差である平面度はもちろん、同軸度などの位置公差の測定に使うこともできます。

ダイヤルゲージの固定

一般に、ダイヤルゲージはスタンドに固定します。
スピンドル式の場合は、ステム部分または本体裏側の「耳金」と言われるピンで固定します。
一方、てこ式の場合は本体裏面のアリ溝で固定します。

一般に対象物の移動は手動で行います。

ただし、微調整時、スピンドルを手で動かすとダイヤルゲージが動いて測定誤差の原因となります。
このため、スピンドル位置の微調整は、レリーズと言われるレバーで行います。

近年、スタンドとしてよく利用されているのは、「マグネットスタンド」といわれるタイプで、固定位置の微調整機構がついています。
この機能は、測定範囲が狭いてこ式ダイヤルゲージには大変便利です。

平面度の測定

平面度は、「どれぐらい正確に平らな面であるか」を示す値です。
ダイヤルゲージの振れの「最大値-最小値」が平面度となります。

測定の手順

①対象物を精密な平面テーブルの上にのせて固定する
②ダイヤルゲージの測定子が測定面に触れるようにセットする
③測定箇所が均一になるように対象物を動かし、ダイヤルゲージの値を読み取る

同軸度の測定

同軸度は、2つの円筒の中心軸がずれていないことを示す値です。
指定されている軸線上で測定を繰り返し、最大値と最小値の差が最も大きな値が同軸度となります。

測定の手順

①対象物を固定する
②測定子を公差指示がある外周の頂点に当てる
③対象物を回転させ、ダイヤルゲージの振れから最大値と最小値を測定する

ダイヤルゲージ測定の問題点

寸法精度を確認する必要がある製造現場で、多く使用されているダイヤルゲージですが、その構造の特徴上、様々な問題があります。
ここでは、それらを3つのポイントに絞って説明します。

多数検査に不向き

ダイヤルゲージは、対象物を1個ずつ設置し、ダイヤルゲージを正確に設定してから測定します。
このため、対象物の数や測定箇所が多いと、これに比例して測定に要する時間が長くなります。
また、使用前には校正が必要であることも、多数検査に不向きである理由です。
さらに、ダイヤルゲージは油や液体・粉塵などの汚れに弱く、切削やプレス加工といった金属加工装置への搭載は事実上不可能です。

測定誤差の要因が多い

スタンドのアームやスピンドルの長さ、測定子を対象物に当てる測定圧の大小や位置・角度など、些細な設定や操作が測定誤差の原因となります。
例えば、スタンドのアームに取り付けたダイヤルゲージの重さでアームがたわむと、測定誤差が発生します。
また、測定子を対象物に当てる角度も決められており、角度が適切でないと誤差の原因になります。
そして何より、針を目視し測定値を手書きで保存する時点での誤差やミスは、最大の課題といえます。

測定結果の記録・活用が困難

多くのダイヤルゲージは、USBメモリーやその他の記録媒体への記録はできません。
また、LANなどへの接続も不可能です。

測定値は、針を目視し手書きで記録します。
そして、測定結果を表計算ソフトなどで活用する場合は、手書きした測定値を手入力しなければなりません。
このため、たとえば品質管理のために、測定結果の比較・検討などを行う場合は、測定から記録・保存・活用までに多くの工数が必要です。

ダイヤルゲージの使用例

工作物の芯出し作業をする場合(旋盤作業時)

旋盤のチャックに丸棒を固定し、間違いなく回転中心に丸棒がついているのか確認しなくてはいけないタイミングがあります。
この時、軸関係の加工では、通常の付け方±0.2mm程度と精度も高くないため心配です。
少しでも精度を上げようと、精度が10μmと上がるマイクロメータで外径を測定しても意味がありません。

この時に活躍するのがダイヤルゲージです。
丸棒が正しく主軸の中心に取り付けられているのか、ダイヤルゲージなら確認できます。

平行出しやバイス取付(フライス盤作業)

マシンバイスや大きな加工物をフライス盤に乗せて測りたいとき、正しい位置でなければしっかりとした測定値が測れません。
バイスの口金や加工物がフライス盤のX軸と平行になっている必要があります。
この場合もダイヤルゲージがあればスムーズに作業ができます。
平行になっているのか、ダイヤルゲージを主軸側に取り付け、X軸もしくはY軸を動かします。
確認したい面に測定子を当てて傾きをチェックすればOKです。

高分解能を利用したダイヤルゲージの利用方法

ダイヤルゲージは、一目で部品の寸法を測ることができるため、大量の部品検査でも活躍します。
基準の長さはブロックゲージで作り、この高さを基準として加工した部品と設定寸法の差を確認します。
もし定盤の上で比較測定を考えている場合は、ハイトゲージのスクレーバーを外し、ダイヤルゲージに変えればさらに高精度な比較測定が可能です。

ギザギザも測定子交換で測れる

ダイヤルゲージで測る際に、必ず面が滑らかで測りやすい素材とは限りません。
中には、ギザギザでぼこぼこな面がある場合や、きれいではない場合もあります。
このような時は、ギザギザの面にも対応できる測定子を使うと便利です。
スピンドル型ダイヤルゲージの先端形状や材質は、様々なものが用意されています。
測定子の交換も難しくはありません。
測りたい素材を見極め、ぴったり合うもので測定します。

シリンダーゲージとしても使える

穴の奥深い部分を精密に測定する際、シリンダーゲージが活躍します。
ダイヤルゲージを上手に活用して精密に測ります。
どうしても誤差は増えてしまいますが、それでも20μm程度の分解能を持っており、100mm以上の深い穴の内径を測定可能です。
穴の奥深くまで入り、測定子が3点支持になっていて誤差も出にくくメリットが多いのも特徴です。

アスクでももちろんダイヤルゲージ所有しております。
他にもさまざまな検査機器を完備しておりますので、品質には自信があります！
お困りの部品加工は是非アスクまで！！

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