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機械設計エンジニアの基礎知識
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【 目 次 】
1. 製図を初めて学ぶ方へ................................... 3
1-1. 製図の基本ルールを知ること ..................... 3
2. 図面の必要性 ............................................... 5
2-1. 図面を証拠として残す .............................. 5
3. 図枠について ............................................... 7
3-1. 図枠のサイズ ......................................... 7
3-2. 図枠の様式 ............................................ 7
3-3. 表題欄に記載される情報 .......................... 8
3-4. どの図枠サイズを使うか ............................ 8
4. 図面の投影法 ............................................... 9
4-1. 第三角法とは ......................................... 9
4-2. 第三角法のマーク .................................. 10
5. 正面図の選び方 .......................................... 11
5-1. 正面図を補足する投影図の作成方法 ........ 11
5-2. 機械加工される部品の正面図の選び方 ..... 12
5-3. 特徴の無い部品の正面図 ....................... 13
6. 様々な投影図 .............................................. 13
6-1. 補助投影図 .......................................... 13
6-2. 部分投影図 .......................................... 14
6-3. 局部投影図 .......................................... 14
7. 部分拡大図 ................................................. 15
8. 断面図の表し方 ........................................... 16
8-1. 切断線について..................................... 17
8-2. ハッチング ............................................ 18
8-3. 片側断面図 .......................................... 18
8-4. 断面にしてはならないもの........................ 18
9. 製図に用いる線 ........................................... 19
9-1. 線の太さ ............................................... 19
9-2. 線の種類 .............................................. 19
10. 図面の尺度 ............................................... 20
11. 寸法補助記号 ............................................ 21
11-1. 寸法補助記号を使う上での注意点 .......... 22
12. 寸法の表し方 ............................................. 23
12-1. 寸法補助線の省略 ............................... 23
12-2. 角度を記入するための寸法線 ................. 23
12-3. 寸法値の記入方法 ............................... 24
12-4. 狭い箇所の寸法記入方法 ...................... 24
12-5. 類似形状における寸法記入方法 ............. 25
12-6. 円寸法の表し方 ................................... 26
12-7. 球寸法の表し方 ................................... 27
12-8. 正方形の寸法の表し方 .......................... 27
12-9. 円弧の寸法の表し方 ............................. 27
12-10. 厚さの寸法の表し方 ............................ 27
12-11. 面取り寸法の表し方 ............................ 28
12-12. 穴の表し方 ........................................ 28
12-13. ざぐり穴の表し方 ................................. 29
12-14. テーパー、勾配の表し方 ...................... 29
13. 寸法の記入の基本ルール ............................ 30
13-1. 寸法配置のルール ............................... 30
13-2. 2重寸法の禁止 .................................... 31
13-3. 並列に記入するときのルール .................. 31
13-4. 形状内には出来るだけ配置しない ........... 32
13-5. 寸法線に重ならないように配置する .......... 32
13-6. 複数形状の表示方法 ............................ 32
14. ねじの表し方 .............................................. 34
14-1. 雄ねじの表記方法 ................................ 34
14-2. 雌ねじの表記方法 ................................ 34
14-3. ねじ部の長さ方向の表記方法 ................. 35
14-4. ねじの種類及び寸法記入方法 ................ 35
14-5. ねじの隠れ線 ....................................... 36
14-6. 雌ねじと雄ねじを組み合わせた際の製図方
法 ............................................................... 36
15. ばね(スプリング)の表し方 ............................ 37
15-1. ばねの簡略図表示 ............................... 39
16. 歯車の表し方 ............................................. 40
16-1. 歯車の種類 ......................................... 40
16-2. 歯車の表記方法 ................................... 41
17. 寸法公差とは ............................................. 42
17-1. 公差の書き方 ...................................... 42
17-2. なぜ公差が必要となるのか ..................... 43
17-3. 普通公差とは ....................................... 44
18. はめあいとは .............................................. 44
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18-1. すきまばめ .......................................... 45
18-2. しまりばめ ........................................... 45
18-3. 中間ばめ ............................................ 46
18-4. はめあい公差 ...................................... 46
18-5. はめあいの表記方法 ............................. 47
19. 幾何公差とは ............................................. 49
19-1. 幾何公差の種類 .................................. 50
19-2. 幾何公差の記入枠 ............................... 51
19-3. データムの優先順位 ............................. 52
20. 幾何公差の記号一覧 .................................. 53
20-1. 真直度 ............................................... 53
20-2. 平面度 ............................................... 53
20-3. 真円度 ............................................... 54
20-4. 円筒度 ............................................... 54
20-5. 線の輪郭度 ......................................... 54
20-6. 面の輪郭度 ......................................... 55
20-7. 平行度 ............................................... 55
20-8. 直角度 ............................................... 56
20-9. 傾斜度 ............................................... 57
20-10. 位置度 .............................................. 58
20-11. 同軸度 .............................................. 58
20-12. 同心度 .............................................. 59
20-13. 対称度 .............................................. 59
20-14. 円周振れ ........................................... 60
20-15. 全振れ .............................................. 60
21. 表面粗さの書き方 ....................................... 61
21-1. 旧 JISの表面粗さ記号 ........................... 61
21-2. 新 JISでの表面粗さ記号 ........................ 62
21-3. Ra 算術平均粗さ(中心線平均粗さ)とは ... 64
21-4. 加工方法とは ....................................... 64
21-5. 節目の方向とは .................................... 65
21-6. 表面粗さ記号の図面への指示方法 .......... 65
22. 溶接とは .................................................... 67
22-1. 溶接の図示方法 ................................... 68
23. 図面の変更方法 ......................................... 69
23-1. 図面の三角記号による改訂方法 ............. 69
23-2. 変更箇所の形状や寸法を修正 ................ 69
23-3. 変更箇所に三角記号を入れる ................ 69
23-4. 変更事項を記入する欄 及び 表題欄 の
改訂番号を上げる ......................................... 70
23-5. 図面管理部署へ提出 ............................ 70
23-6. 3D-CADの場合はどうするの? .............. 70
24. 図面の検図方法 ......................................... 71
25. 組立図の書き方 .......................................... 73
25-1. 組立図はいつ作成するのか? ................ 73
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1. 製図を初めて学ぶ方へ
「製図の基礎を学ぶ」は機械製図を初めて学ぶ方が、実用的な図面の書き方を知っていただくことを目的としてい
ます。あなたがこれから図面作成の仕事をされる際に最低限に必要となる図面の基礎を解説致します。
図面作成という観点から、設計ができるようになるまでのステップは次のようになります。
ステップ1 図面が読めるようになること
ステップ2 図面が書けるようになること
ステップ3 設計が出来るようになること
実際に図面を書く仕事ではないが、図面を読む必要がある人はステップ1までで良いので、当サイトの内容を学習
していただければ、簡単な図面は読めるようになるでしょう。
設計は行わないが指示通り図面を書く必要がある人はステップ2までとなりますので、当サイトで学習した後に、実
際にさまざまな図面を書くことで、図面を書くことができるようになるでしょう。
設計者を目指される人は、図面の読み書きは最低限となります。
当サイトでは「製図の基礎を学ぶ」以外にも設計に必要な基礎知識を解説しておりますので、そちらも必要に応じ
て学習していただくと良いかと思います。
1-1. 製図の基本ルールを知ること
さて、これから製図の基礎を解説して行きますが、最初に重要なポイントをお伝えしておきます。
重要なポイントとは、「製図には基本的なルールがある」 ということです。
そのルールに基づき、線を引いたり、寸法を配置したりします。
ルールさえ知ってしまえば、素人でもプロのような図面を書くことができるようになります。
ルールを知らずに図面を書いていると、「あなたはそれでも設計の仕事をしているの?」
と疑われてしまいます。機械工学科などを卒業されている方であっても、図面作成のルールを知らない人がいま
す。
そのように思われないためにも、図面のルールをしっかり覚えてください。
それともう一つの重要なポイントをお伝えしておきます。
図面は設計者の仕事の結果です。
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設計者の仕事の一部に図面が存在しているように思えますがそうではありません。図面には設計検討の結果、得ら
れた具体的な形状や寸法が表現されています。
最終的な設計者の成果となる図面ですから、いい加減な書き方をしてはなりません。また、さまざまな人が見ること
になりますので、正しく正確に書く必要があります。
これから図面を作成される方は肝に銘じておきましょう。
さて、これから図面について学んで行きますが、実用的な図面を描けるためには、学んだのみでは不十分です。
実際の設計現場において実務経験が必ず必要となります。
当サイトで実務で必要となる最低限の基礎知識を学習していただき、実務で実践を行い、迷った際は辞書的に利
用していただければ幸いです。
当サイトの画面上部には検索ができるようになっております。検索窓からキーワードを入力して必要な情報にアクセ
スしてください。
あなたの今後のご活躍を当サイトは応援いたします。
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2. 図面の必要性
なぜ、図面が必要となるのでしょうか?このような本質的な質問はとても重要です。
3D-CADや 3Dプリンターがあれば、2次元の図面がなくても製品を作れる時代となりました。しかし、まだまだ一部
であり、その利用範囲は限定されています。
図面の必要性は 「情報の伝達」 です。
口頭で形状を伝えることは単純な形状であればともかく、実際の製品形状を伝えることは不可能です。手書きの図
面でも表現に限界があります。
お互いに、形状を正確に伝えるために図面が存在します。
また、図面を用いることでさまざまな情報を共有することができるようになります。
図面には共通の書き方(ルール)が存在します。それぞれが勝手なルールで作成すると認識のズレが生じるからで
す。図面の書き方(ルール)は日本工業規格(JIS)の製図法で規定されています。
日本工業規格(JIS)の製図法の規定に従って作成された図面であれば、共通認識として理解できます。
2-1. 図面を証拠として残す
図面にはもう一つの重要な役割があります。それはお互いが認識し合った証拠となるということです。
図面には、設計で最終的に決定したさまざまな情報が残ります。決定事項を証拠として残すことができるということ
です。
一般的に図面の右下あたりに承認欄を設けて誰がその図面をチェックしたのか、誰がその図面を承認したのか分
かるようになっています。
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図面のチェックや承認を行うのはベテランの設計者です。ベテラン設計者のチェック及び承認によって図面の品質
が保たれます。
承認欄には作成者、検図者、承認者の印鑑を押すのが慣例です。
図面に変更が発生した場合も同じような手順を踏みます。
図面内にある変更事項欄に変更内容と変更した日付、変更者の氏名を記入することになります。
図面は承認欄に印鑑が押された状態をもって完成となります。
押印がされた図面は 「これで制作しても良いですよ」 という正式な契約書のようなものです。
従って、印鑑のない図面は正式なものではありません。印鑑が押されて初めて正式なものとして社外などへ出図が
できます。
正式でない図面を社外へ出図することもあります。その場合、必ず正式でないことが分かるように図面内に大きく記
載します。
例えば、業者に完成前の図面を出図して意見をもらいたい場合などです。このような場合は、図面内に 「検討用
図面」 と記載して、後に正式な図面と間違わないようにすることです。
以上のように、図面は「設計情報の伝達」を行ったり、「作成した履歴」を保存するという重要な役割を持っていま
す。
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3. 図枠について
3-1. 図枠のサイズ
製図に使用される枠を図枠(図面枠)といいます。
図枠には規定の用紙サイズが存在します。一般家庭で使う用紙のサイズは B5、A4、A3 あたりが多いですが、製図
で使う用紙サイズはそれ以上のサイズのものが存在します。
製図で使う図面サイズは A4 から A0 です。
A0の半分が A1 A1の半分が A2 A2の半分が A3 A3の半分が A4 となります。
図で表すと以下のようになります。
自動車業界等大型の部品を扱う業界では A0以上 の図面も存在します。
3-2. 図枠の様式
図枠には各社で規定された様式が存在します。
一般的には右下に表題欄が配置されます。表題欄には「部品名」や「材料名」などの情報を記載します。
また、図枠の中央には中心線が入ります。この中心線は図面を折りたたむときの目安となります。
(※全ての図面サイズは、折りたたみ後のサイズが A4になる。)
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3-3. 表題欄に記載される情報
表題欄に記載する情報や形式はある程度決まっていますが、製品により表記したい内容が異なるため、各社で独
自の内容を記載することもあります。
一般的に表題欄には下記の項目を記載します。
・品名 : 部品名称を記入
・品番 : 図面番号を記入
・個数 : 製作個数を記入
・投影法 : 第三角法で記載していることを示す。(第三角法とは)
・尺度 : 図面に記載する対象物の尺度 1/2 など
・材質 : 材質を記入
・作成年月日 : 図面の作成日付を記入
・承認欄 :設計者、検図者、承認者の署名捺印
3-4. どの図枠サイズを使うか
図枠には様々なサイズが存在しますが、どの図枠サイズを使うかは描く対象物の大きさに依存します。
図枠内に収まるように出来るだけ小さな図枠を用います。必要に応じて尺度を変更しても良いですが、対象物をき
ちんと表現できることが重要です。
従って、小さ過ぎて分かり難い場合は、図枠のサイズをひとつ上のものに変更して、読み間違いが発生しないよう
に明確に表現できる図枠サイズを選択するようにします。
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4. 図面の投影法
図面は 3次元の対象物を 2次元に表現したものです。
3次元の対象物を 2次元に表現する場合、立体をある平面に投影することになります。
投影とは光をある方向からあてた時の影です。影が映し出された面を 投影面 といいます。
図面は投影を使って描かれます。
そして、投影の仕方には主に2つの種類があります。
図面はヨーロッパを中心として発達し、モンジュの画法幾何学の理論を元に第一角法という投影法を発明しました。
一方、日本やアメリカでは一角法よりも分かりやすい第三角法を使います。日本の JIS の製図法においても第三角
法を用いることと規定しています。
4-1. 第三角法とは
3 次元の対象物は1つの投影面だけで表現することはできません。対象物は 3 次元なので最低でも 2 つ以上の投
影面に投影させなければ形状を把握できません。図のように2つの投影面を直交させて4つのゾーンを作ります。
第 1角のゾーンに対象物をおいて、直交する平面に投影して図面を書く方法を、「第一角法」といい、
第 3角のゾーンに対象物をおいて図面を書く方法を「第三角法」と呼びます。
例えば、以下のような 3次元の対象物を第 3角のゾーンにおいて投影するとAから Fの平面に展開することができ
ます。
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4-2. 第三角法のマーク
図面は採用した投影法が分かるようにマークを記載するルールとなっています。
日本では JIS で第三角法を採用して作図することになっているため、下図のマークを図枠内に記入する必要があり
ます。このマークが図枠内にあると、図面の読み手は第三角法で描かれていると判別できます。
ヨーロッパは ISO規格(国際標準化機構)により、第一角法を採用しています。
ヨーロッパの図面を読む時は、マークに注意して読む必要があります。
第1角法のマーク
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5. 正面図の選び方
3次元の対象物を平面に投影したときに、一番形状を理解しやすい方向が正面図となります。
例えば下図のフランジの場合、正面図として正しい方向は (A) です。
(A) はフランジの形状・機能を最も明瞭に表す面だからです。
第三角法に基づいて図面を描く場合、下図の赤い矢印の面に投影させた形状が正面図となるようにします
(※正面図は「主投影図」ともいいます。)
5-1. 正面図を補足する投影図の作成方法
正面図のみではその形状の全体が把握できない場合があります。形状が把握できない場合は、各方向から見た投
影図で補助を行います。第三角法では投影図は正面図に対しての配置位置で次のように命名されます。
・正面図の上に配置する図が平面図
・正面図の下に配置する図が下面図
・正面図の左に配置する図が左側面図
・正面図の右に配置する図が右側面図
・右側面図の右に配置する図が背面図
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実際に配置してみると以下のようになります。
正面図の上に配置される平面図ですが上面図ともいいます。
建築図面において、部屋の間取りなどは上から見た図面が主となります。上から見た図を建築図面では平面図と
呼ぶため、このように命名されたものと思われます。
補足するための投影図は出来るだけ少なくします。この例の場合、「平面図」、「左側面図」、「下面図」は存在しなく
ても形状が把握でき、寸法の配置も必要ないため除外します。
5-2. 機械加工される部品の正面図の選び方
機械加工される部品の正面図の選び方にはコツがあります。
図面は読み手に分かり易くすることが大切です。 機械加工される部品の読み手として想定されるのは作業者です。
作業者に分かり易く図面を配置する必要があります。
旋盤加工はご存知でしょうか?円柱状の材料を回転させた状態で、工具刃物をあてて材料を削る切削加工です。
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作業者が切削加工を行う場合、図のように実物を旋盤加工機に取り付けます。図面を見ながら加工するため、実
物と同じ配置にすると作業者に分かり易くなります。
5-3. 特徴の無い部品の正面図
特徴が無く機能面を表す面も存在しない部品の場合は、あなたの主観で正面図を決めることになります。
特にこれが正解というものはありません。図枠や見やすさを考慮して配置すると良いでしょう。
6. 様々な投影図
図面を分かり易く表現するために、正面図に対して補助的な役割を持つ投影図が必要となります。「正面図の選び
方」では基本的な正面図に対して、垂直及び水平に投影させる「側面図」や「平面図」について解説しましたが、こ
れら以外にも様々な投影方法があります。
6-1. 補助投影図
補助投影図は傾斜部を表現するための投影図です。下図の部品は傾斜している部位が存在します。この傾斜部
に開いている穴は、垂直及び水平に投影した場合、正しく円の形が表現できません。
このような場合に、補助投影図を用います。
通常、補助投影図は投影した方向に図を配置します。
しかし、図枠のサイズに制限があり、配置するスペースが確保できない場合は移動しても構いません。
移動する場合は、どの部分の投影図なのか分かるように矢視を入れます。
矢印 及び 投影図にはそれぞれ同じ記号を配置して分かりやすいようにします。
また、補助線を用いて投影方向を表す方法もあります。
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補助投影図ですが、対象となる一部を表現するために用いられることが多いようです。
先ほどの形状の場合、穴だけが通常の投影図で表現することができません。
従って、全体を表示させる必要がなく、穴の部分が分かるように表示させます。
部分的に表示させる方法として、「部分投影図」や「局部投影図」 があります。
6-2. 部分投影図
部分投影図は全体を投影しなくても一部の形状を示すことで形状を表すことができる場合に用います。
図示したい箇所を投影して、不要な部分は切り抜いて表示します。
投影方向に配置するスペースがない場合は、スペースのある別の場所に移動させても構いません。
その際は、補助投影図で解説したように矢視のマークを入れて、部分投影図はどこから見た図であるか分かるよう
にします。
6-3. 局部投影図
部分投影図と類似した投影図で 局部投影図 というものがあります。部分投影図との違いは、より局部的であるこ
とです。先ほどの例では穴の周りも図示していますが、局部投影図の場合は穴だけ表示させます。
対象物の穴やキー溝など局部を示す形状に良く利用されます。主投影図や補足投影図から中心線や引き出し線
などを使って関係を表示させる必要があります。
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7. 部分拡大図
部分拡大図は、対象物の全体のサイズに対して、小さく詳細な形状を表現するために用います。
拡大させたい部分を細い実線で囲み、別の場所に拡大して図示します。
拡大した図には、尺度(2:1等)と拡大部の記号(A等)を配置します。
例えば自動車のエンジン部品であるピストンには、ピストンリング用の溝が切られています。
(下図の Aの部分)
この部分は全体の形状に対して小さな形状です。拡大せずに寸法を直接記入すると非常に見辛い図面となります。
このような場合は部分拡大図を用いて分かり易く図示します。
尺度(倍率)は JISに規定された尺度を用いるようにします。
(※尺度については、「図面の尺度」にて後述します。
図面のルールでは 2重に寸法を入れてはならないというルールがあります。
従って、寸法の配置は拡大図で行います。
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8. 断面図の表し方
部品の内側に形状が存在する場合、隠れ線を用いて表現します。しかし、図のように内部の構造が複雑になると隠
れ線だけで表現すると非常に分かり難い図面となります。このような場合に部品を切断して断面図を用いると分かり
やすい図面を描けます。
断面図は切断位置の手前を取り除いて作成します。
そして、切断された領域部の線を抽出して2次元にします。すると、下図のような断面形状となります。
断面には必要の応じてハッチングを入れます。(必須ではない) ハッチングは主な中心線に対して45°にするの
が良いとされています。
形状の後ろに見える外形線がないと分かり難い図となります。従って、断面図に外形線を入れます。
外形線を入れると図のように形状が分かり易くなります。
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以上で断面図の作成は終了です。
8-1. 切断線について
断面図はどこで切断したのか分かるようにしなければなりません。部品の切断した位置を示すのが 「切断線」 で
す。先ほどの部品の場合は切断線は不要です。中心で切断した場合、切断位置を示さなくてもわかるからです。
しかし、下図の形状の場合、切断線がなければどこで切断したのか分かりません。このようなケースで切断線を用
います。
断面線は 細い一点鎖線 を用いて指示します。切断線の両端及び折れ曲がり部は太線にします。両端には 投
影方向を示す矢印 を入れて、識別文字( A ) を図のように入れます。
断面には、切断位置を示す 識別文字( A-A ) を断面の上部または下部に入れて、どの位置で切断したのか
分かるように明記します。
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8-2. ハッチング
断面の切り口は、必要に応じてハッチングを入れます。同じ部品の断面は同じハッチングの様式とします。
組図のように複数の部品が組み合わさる場合、隣接する断面のハッチングはハッチングの間隔や傾斜角度を変え
て識別させます。
但し、ハッチングは必須ではありません。部品によってはハッチングを入れると分かり難くなる場合があるため、機械
設計ではハッチングを入れない断面図を採用している企業も多いようです。
8-3. 片側断面図
左右対称形の部品は、外形図の半分と全断面図の半分を組み合わせて表すことが出来ます。
但し、この形状においては片側断面にしない方が良いです。理由は寸法が記入し難くなるためです。直径寸法を
配置するときに寸法線が途切れてしまいます。形状によって使い分ける必要があります。
8-4. 断面にしてはならないもの
組立図のように複数の部品が一緒になった図面の断面図では、切断すると分かり難くなるものがあります。
ボルト・ナットやワッシャ、ピン類などは断面にせず、そのまま作図します。
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9. 製図に用いる線
実際の図面を見て頂くと分かると思いますが、図面に使われている線には様々な種類があります。
同じ線種や太さを使うと、その線が形状の線なのか、寸法の線なのか分かり難い図面となります。
従って、線を上手に使い分け図面を分かり易く図示する必要があります。線の使い方には一定のルールが存在し
ます。使用される線は、「線の太さ」と「線の種類」で使い分けます。
9-1. 線の太さ
「線の太さ」は3種類が一般的です。
・極太線
・太線
・細線
「線の太さ」の比率は、極太線:太線:細線 = 4:2:1 となります。
9-2. 線の種類
用途
実際の線
太い実線 外形線
細い実線 寸法線、引出線、ハッチング
細い破線 かくれ線
細い一点鎖線 中心線、基準線
形状を表す外形の線は太い実線を使います。寸法線や寸法線の対象位置を示す引出線には細線を用います。
内部にある形状を図示する場合は細い破線を用います。中心線や基準線は一点鎖線を用います。
上図を見て頂くと分かると思いますが、形状を示す線以外は全て細線を用います。これは形状線と間違いを避け
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るためです。形状以外の線は必ず細線を使うようにします。
以上のように線種を使い分けることで複雑な形状でも分かりやすく図示することが可能となります。
10. 図面の尺度
図面を描く際には、決まった図枠サイズ内に対象物を収める必要があります。そのため、大きな対象物は縮小して
作図、小さな対象物は拡大して作図することになります。
例えば、建設機械の大型の外装部品は、最も大きな A0サイズの図枠にも収めることはできません。
当然、実物を縮小して表現することになります。
拡大、縮小する尺度の種別は以下の3種類となります。
・現尺
・倍尺
・縮尺
現尺は、実物と同じ大きさで作図します。
倍尺は、実物より大きく作図します。小さな部品等を見やすく表現するために用います。
縮尺は、実物より小さく作図します。
原則として、実物と同じ大きさである現尺を用いるのがベストです。図面と全く同じ大きさなので見る人もイメージが
湧きやすく、読み違いを防止できます。現尺だと図面に入らなかったり、小さすぎる場合に倍尺や縮尺を用います。
倍尺や縮尺を用いる場合、その値が JISにより規定されています。原則、以下の表に示す尺度を利用します。
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2:1 とは 2/1 のことです。従って実物の 2倍の大きさで作図されているということです。
以前は 2/1 のように分数表記でしたが、ISO 規格となり 2:1 という表記に変更されました。尺度は原則、上表の24
種類から選択することになります。
実例
例えば 1:50 の尺度の図面は、実際の長さを 1/50にします。実物高さ 2mのフォークリフトの場合、1:50 で表現す
ると、
2000 X 1/50 = 40 mm
(2m = 2000mm)
図面では高さ寸法を 40 mm で表現することができます。
11. 寸法補助記号
寸法値の前に「補助記号」を付けることで、寸法値に対して意味を持たせることが可能となります。
(例) 半径 10mmの円 = R10 Rは半径という意味
R10 と図面に書けば、JISの図面ルールを知っている人は、瞬時に半径が 10mmであることが理解できます。
「寸法補助記号」はその寸法値が何を表しているのか明確にでき、読み手の理解を助ける役割を持ちます。
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R以外に様々な寸法補助記号が JISで規定されています。
以下は、JIS Z 8310で規定されている寸法補助記号の一覧となります。
これらの「寸法補助記号」の具体的な使い方は「寸法の表し方」で解説します。
11-1. 寸法補助記号を使う上での注意点
寸法補助記号を使う際はいくつかの注意点があります。以下は、最も良く利用される円の寸法補助記号Φの使い
方です。JIS では下図に示す通り、円の形が分かる形状に寸法を入れる場合は寸法補助記号の「Φ」を省略するこ
とになっています。
しかし、実際の設計図面で円の形が分かる形状にも「Φ」をつけているケースは良くあります。JIS 規定と異なるから
間違っている図面ということではありません。
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図面を作成する上で重要なことは、読み手に対して認識の違いを与えないことです。穴形状の寸法に「Φ」が入る
ことで図面の読み違いが発生することはありえません。
従って、JISの規定はあくまでも基本的なルールであって、絶対ではないということを理解しておく必要があります。
また、図面のルールは会社独自に作られるケースも存在します。つまり読み手に対して認識の間違いを防ぐことが
重要であるということです。
12. 寸法の表し方
図面に寸法を入れる場合、次のように寸法補助線を形状の一点から引き出し、寸法補助線の間を矢印の付いた寸
法線で作成します。寸法線の上に寸法値を mm 単位で記入します。寸法値の単位 (mm) は記入せず、数値のみ
記入します。また、寸法値は寸法線の中央部に配置するようにします。
※図面の寸法単位は mmで表現します。
12-1. 寸法補助線の省略
図のようにやむを得ず形状内に寸法を配置する必要がある場合は寸法補助線を省略して寸法線と寸法値のみ記
入します。
12-2. 角度を記入するための寸法線
角度寸法を記入する場合、形状から引出線を作成し、図のように円弧で寸法線を作成します。
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12-3. 寸法値の記入方法
寸法値の記入の方法は2通りあります。
1つは図面の下または右から寸法値が読めるように配置します。(下図:左)
もう一つは、全ての寸法値が下から読めるように配置します。(下図:右)
下と右から読めるように配置する方法が一般的です。
12-4. 狭い箇所の寸法記入方法
寸法を記入するスペースがない場合、矢印の代わりに黒丸●を用います。また、引出線を利用して寸法値を入れ
る場所をスペースのある場所に移動させることもできます。この場合は、引出線の引き出す側の端には黒丸などの
何もつけないようにします。
また、寸法線が隣接して連続する場合は、一直線上に寸法をそろえて記入します。
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12-5. 類似形状における寸法記入方法
下図のように類似の形状が複数ある場合の寸法記入方法を解説します。
・直列寸法記入法
図のように直列に連なる寸法記入法です。
類似形状の寸法を記入する場合はあまり利用されるケースは少ないでしょう。
・並列寸法記入法
図のように類似形状の寸法値の基準が同じとなり、互いの寸法の間隔を空けて並列に配置します。
・累進寸法記入法
各寸法の基準に起点記号(◯)を配置します。寸法線は1本の連続した線で表現し、起点の反対側は矢印を付け
ます。並列寸法記入法と同じ意味を持ちます。上記2つと比較すると最も良く利用される記入法です。
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・座標寸法記入法
類似形状の位置を座標の位置で特定し、その位置を座標テーブルとして表記します。
複数の穴がある部品で利用されるケースが多いです。
12-6. 円寸法の表し方
・半径寸法
寸法値の前に Rを付けます。
円弧の中心から寸法線を作成する場合は Rを省略することができます。
※円弧の中心は十字または黒丸で中心であることが分かるようにします。
・直径寸法
円の形状を描く場合は、そのまま寸法値を記入します。
描かない場合は、寸法値の前にΦを付けます。
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12-7. 球寸法の表し方
図に示すように、寸法値の前に SRまたは SΦを付けます。
12-8. 正方形の寸法の表し方
正方形の一辺である寸法値の前に□を付けます。
12-9. 円弧の寸法の表し方
円弧の長さを示す寸法線を描き、寸法値の上に円弧を表す記号を付けます。
12-10. 厚さの寸法の表し方
薄い肉厚の部品を図示する場合、厚みを図面に記入することで投影図を減らすことができます。
厚さを表す寸法値の前にtを付けて表現します。
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12-11. 面取り寸法の表し方
面取りとは部品の尖ったエッジを無くす為に 45°の角度で角部を削除した部分のことです。面取りの寸法は寸法
値の前に Cを付けます。
12-12. 穴の表し方
穴は複数になることが多く、図のように「5-φ12キリ」などと記入します。12mmの穴が 5個あるということを示していま
す。全ての穴に寸法があると分かり難いため、このように表記します。
※キリはドリルで加工する事を表しています。
キリの以外にも様々な加工方法があり、原則として工具の呼び寸法または基準寸法で寸法値を示し、その後ろに
加工方法の区別を表記します。
穴の深さを指示する場合は、寸法値の後ろに、深さ 20のように記入します。
貫通穴の場合は深さを記入する必要はありません。
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12-13. ざぐり穴の表し方
ざぐりとは、ボルトの座面面積分(またはワッシャの面積分)だけ、ボルトが安定するように平らにすることです。
また、締め付けるネジの頭を隠すために、ざぐりを深く空けたものを深ざぐりといいます。
通常のざぐり穴の場合、ざぐりの穴を表す図形は描かず、図のように表記します。深ざぐりの場合、深ざぐりの直径
の後ろに、深ざぐりと記入し、その深さの数値を記入します。
12-14. テーパー、勾配の表し方
中心線に対して、両側が対称的に傾斜している形状をテーパーといいます。片側だけの場合は勾配となります。
テーパーは両方向に傾斜した記号と比を記入します。勾配は片側に傾斜した記号で表します。1:2 は軸方向に直
角な方向と軸方向の距離の比率のことです。
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13. 寸法の記入の基本ルール
寸法の記入は図面の読み手に配慮して、認識の間違いが発生しないように分かり易く正確に記入する必要があり
ます。図面は製品を完成させるまでに様々な人が読むことになりますが、ここで言う図面の読み手とは誰のことを指
しているのでしょうか?
最も大切な図面の読み手は、その図面を読んで実際に製品を製作する人です。
例えば切削加工品の場合、加工業者 及び 実際に加工する人 が読み手になります。
加工する人に読み間違いが起こらないように図面を作成する必要があります。
図面に寸法を記入するには、ある一定のルールが存在します。
このルールに沿って寸法を記入すると、初心者でも分かりやすい図面を作成することが可能となります。
13-1. 寸法配置のルール
図面に寸法を配置する場合に最も基本的なことを説明します。それは一つのメインのビュー(多くは正面図)に対し
て集中して配置するということです。
メインビューに表現できない寸法のみを他のビューに入れるようにします。(※メインビューはその形状を表現する
代表となるビュー)メインビューに集中して寸法を配置することで、読み手に寸法を探させる手間を省くことができま
す。先ほどの図面ビューに寸法を配置すると下図のようになります。
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13-2. 2重寸法の禁止
一つの図面に2重の寸法は入れてはいけません。2重の寸法とは、同じ部位を示す寸法を異なる2つのビューに入
れることです。
下図を例に説明すると、右側面図の 60 と 50の寸法のことです。
この寸法は既に正面図と平面図に存在しますので右側面図には入れてはいけません。
また、同じ寸法値ではありませんが、正面図の 35の寸法も同様です。
この寸法は他のビューに存在しませんが、計算して算出することができます。(60-25=35)
このような寸法も特別に表示させたい場合を除いて図面には記入しません。
不要な寸法をどうしても記入したい場合は参考寸法 カッコ付き ( ) として記入します。
13-3. 並列に記入するときのルール
並列に寸法を配置する場合、形状から遠い順に大きな寸法を配置します。右図のように寸法線が重なると見難くな
るからです。
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13-4. 形状内には出来るだけ配置しない
製品内に存在する形状に寸法を入れる場合、引出線等を用いて、出来る限り形状の外に寸法を配置するようにし
ます。形状の中に寸法を配置すると形状の線と重なったりして見難くなります。
13-5. 寸法線に重ならないように配置する
寸法値と寸法線が重なって表示すると読み間違いの原因となるため重ならないように配置します。
13-6. 複数形状の表示方法
図面内に同じ形状のものが複数存在する場合、全ての形状に寸法を入れる必要はありません。
次の図に示すように、 4-φ13 、4-R2 のように 「個数と寸法値」 にて表示します。
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寸法記入のまとめ
寸法はできるだけ正面図に集中して記入する。
2重寸法を入れてはならない。入れる場合はカッコ付き寸法とします。
寸法線が重ならないように配置する。
寸法線はできるだけ形状内に配置しない。
関連する寸法は一直線上に配置する。
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14. ねじの表し方
「ねじ」 は使用する目的に応じてとても多くの種類が存在します。その中でも最もスタンダードであるボルトの描き
かたについて説明します。
14-1. 雄ねじの表記方法
ボルト(雄ねじ) には、山と谷 が存在します。ボルトを図の Aの方向から見たとき、谷の形状は山の形状に隠れて
見えません。従って、ボルト(雄ねじ)部を図面に表記する場合、
山 の部分は 太い実線
谷 の部分は 細い実線
で描きます。
14-2. 雌ねじの表記方法
次に雌ねじですが、雌ねじを図の方向から見たとき、雄ねじ同様に谷の形状は、山の形状に隠れて見えません。
従って、雌ねじ部を図面に表記する場合、
山 の部分は 太い実線
谷 の部分は 細い実線
と雄ねじと同様になります。但し、雄ねじと雌ねじでは山谷が入れ替わるため、雌ねじでは外側が細線、内側が太
線となりますので注意が必要です。
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14-3. ねじ部の長さ方向の表記方法
次にねじ部の長さ方向について説明します。ボルトのねじが切られた最後の部分は不完全なねじ部となっていま
す。不完全な ねじ部の谷底は図のように斜めの線で示します。
14-4. ねじの種類及び寸法記入方法
ねじには非常に多くの種類が存在します。ねじの種類及び寸法は規格に規定される呼び方で図示します。
例えば良く利用されるメートルねじの場合、図のように引出線を用いて、ねじの種類(M10)を記入します。
(ねじの種類には様々です。略号(M、Gなど)を用いて表記します。)
ねじ長さ寸法は、不完全ねじ部を除いた長さを記入します。
(左下図では 14の寸法がねじ長さの寸法です。)
また、下穴となる止まり穴深さを指定しない場合、ねじ長さの 1.25倍程度に描きます。
(左下図では 18の寸法が止まり穴深さの寸法です。)
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14-5. ねじの隠れ線
隠れたねじを示す場合、山と谷を表す線は細い破線で表します。
14-6. 雌ねじと雄ねじを組み合わせた際の製図方法
最後に雌ねじと雄ねじを組み合わせた際の製図方法を説明します。
雄ねじは外側が太線、雌ねじは外側が細い線です。重なる線はどちらを優先させるかというと、下図に示すように
雄ねじを優先して作図します。
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15. ばね(スプリング)の表し方
ばねは一般的に市販品を利用することで対応できるのが良いですが、仕様を満足できない場合は個別で設計す
ることになります。個別に設計する場合は、ばねの計算ソフト等を用いて設計します。
ばね は主に以下の種類が存在します。
また、これら以外にも、竹の子ばね、渦巻きばね、ファスナーばね 等があります。
機械設計は機械要素(機械を構成する最小の機能単位のこと)の組み合わせで成り立ちます。
機械要素の中でもばねは様々な製品で利用されます。私自身も圧縮機構を持つ製品設計において、これらのば
ねは利用した経験があります。
ばねの図面表記は JIS B 0004 に基づき表記します。
自由長 と 外形 を下図のように表記します。
自由長(自由高さ)とは、ばねに力をかけていない状態での長さのことです。
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荷重がかかった状態でばねを図面化する場合は、荷重を明記する必要があります。
また、荷重と長さの関係を示す必要がある場合は、下図のように線図や表を用いて表します。
以上のように、ばねは寸法や形状のみで全ての仕様を表すことができないため、ばねの形状と共にこれらの仕様
が分かる要目表と共に図面に表記します。
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・コイル平均径とは
コイルの外側の径 と コイルの内側の径との平均の径です。
すなわちばねの線材の中心が描く円の直径をコイル平均径といいます。
・総巻数とは
巻かれた端から端までのすべての巻数のことです。
・有効巻き数とは
ばねとして作用する巻のことで、端の部分を除く巻き数のことです。
・ばね定数とは
ばねに単位の変形(たわみ又はワタミ角)を与えるのに必要な力又はモーメントのことです。
圧縮コイルばねにおいては、1mm圧縮したときの力となります。
15-1. ばねの簡略図表示
ばねを図示する場合、簡略形状で表示させる方法があります。
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16. 歯車の表し方
歯車も先ほど解説した「ばね」と同様に一般的に市販品を利用することで対応できるのが良いですが、仕様を満足
できない場合は個別で設計することになります。
歯車には以下に示すように様々な種類のものがあります。下表に示す歯車はタイプ別に「平行軸」・「公差軸」・「食
い違い軸」の3つに分類されます。
16-1. 歯車の種類
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(※歯の形は「サイクロイド」と「インボリュート」の2種類が基本的な形状です。)
16-2. 歯車の表記方法
歯車を図面に表記する場合、歯先の円は太い実線で表記、ピッチ円は一点鎖線で表記します。
ピッチ円とは、2つの歯車の接点が描く円です。
その他の仕様は、要目表に記載します。要目表には、歯形、モジュール、圧力角などの情報を記載します。
平歯車の図面の記載例
・モジュールとは
モジュール m は、ピッチ円の直径 ÷ 歯数 で求めることができます。
モジュールは歯の大きさの指標であり、値が大きいほど歯の大きさが大きくなります。
・圧力角とは
歯車の歯面上のある点で、この点を通る半径線と歯形の接線とがなす角のことです。
歯車が回転を伝達させる時に働く力の角度となります。
一般的には、20 と決められています。
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17. 寸法公差とは
「寸法公差」 とは、図面の寸法に対しての許される誤差の範囲のことです。部品を加工する際、厳密には図面の
寸法通りに製作できません。
加工の条件やその時の気温や素材など様々な要因により、実際の寸法はバラツクことになります。
例えば、直径 50 mm の軸を加工で製作した場合、50mmピッタリと加工することはできません。
必ず 50mm より少し大きいか、もしくは小さくなります。
従って、実用性に問題が出ないように寸法の 「最大値」 と 「最小値」 を決める必要があります。
この実際の寸法の 最大値 と 最小値 の差が公差となります。
直径 50 mm の軸 の公差を次のように設定した場合、
最大で 50.1 mm 最小で 49.9mm の範囲で制作してくださいね、ということになります。
上図のように、50mm は制作する際の基準となる寸法なので 基準寸法 といいます。
これに対して、最大値と最小値の寸法を、それぞれ上の寸法許容差 下の寸法許容差 といいます。
17-1. 公差の書き方
公差は基準となる寸法の横に小文字で記入します。例では、基準寸法が 50 であり、上限値が +0.1 下限値が
-0.1 となります。
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上限値と下限値の値が異なる場合は、上付きの小文字と下付きの小文字で記入します。
上下に公差を記入する場合は、小数点以下の桁数をそろえて記入します。どちらか一方が 0 の場合は、小数点以
下の桁数をそろえず 0 と記入します。
17-2. なぜ公差が必要となるのか
公差の目的は 加工のバラツキの許せる範囲を設定して、不良品を排除することにありますが、その先にある真の
目的は部品がきちんと機能するかということです。
公差が設定される寸法の多くは、「相手部品」 が存在します。相手部品と組み付くことで、製品が機能しなければ
なりません。
下図のように、公差の設定を間違えると、軸の直径が穴の直径より大きくなり、組み立てることができないケースが
発生します。
寸法が大きすぎたり、小さすぎたりすると、部品が組み付かなかったり、逆に組み付いても緩くて外れたりします。そ
うならないように組み付け部の寸法には適切な公差設定が必要となります。
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17-3. 普通公差とは
寸法に公差を設定しない場合の寸法公差を 普通公差 といいます。普通公差では、公差の指示がないため、基
準中心に対して以下の表に示す公差を適用することになります。
次の表は長さ寸法に対する普通公差の表となります。例えば 50mm の場合の普通公差は中級で ±0.3 という
ことになります。
18. はめあいとは
「はめあい」 とは 軸と穴の組み合わせ の関係のことです。 「はめあい」 には以下の3つの種類があります。
・すきまばめ
・しまりばめ
・中間ばめ
穴の寸法が軸の寸法より大きい時の差を すきま といいます。
軸 > 穴
穴の寸法が軸の寸法より小さい時の差を しめしろ といいます。
軸 < 穴
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軸と穴をはめる場合に、はめた後に脱着を行ったりスライドさせたりする場合は、すきま のある すきまばめ にし
ます。一旦はめ込んだ後は固定して分解することがない場合は、しめしろのある しまりばめ にします。中間的な
状態が 中間ばめ です。
18-1. すきまばめ
軸と穴の間に すきま があるはめあいを 「すきまばめ」 といいます。
すきまにはバラツキがあり、
穴の最小許容寸法から軸の最大許容寸法を引いた値を 「最小すきま」
穴の最大許容寸法から軸の最小許容寸法を引いた値を 「最大すきま」 といいます。
軸と穴が組み合わさってスライドや回転運動をさせたり、取り外しが可能な場合に すきまばめ が適用されます。
※最大許容寸法とは、物を加工した際にかならずバラツキが発生し、そのバラツキの最大値のことです。最小許容
寸法はその逆です。
18-2. しまりばめ
軸と穴の間に すきま がなく、必ず しめしろ がある状態を 「しまりばめ」 といいます。
穴の最大許容寸法より軸の最小許容寸法が大きい場合となります。
穴の最小許容寸法から軸の最大許容寸法を引いた値を 「最大しめしろ」
穴の最大許容寸法から軸の最小許容寸法を引いた値を 「最小しめしろ」 といいます。
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しめしろがあるため、一度組み付けると原則分解することができません。
18-3. 中間ばめ
穴の最大許容寸法より軸の最小許容寸法が小さく、穴の最大許容寸法より軸の最小許容寸法が大きいという 相
反する条件が中間ばめ です。従って、実物はすきまができたり、しめしろができたりします。
18-4. はめあい公差
軸と穴のはめあいの度合いを示したものを 「はめあい公差」 といいます。JIS によると はめ合い公差 によってす
きまが出来たり、出来なかったりします。はめあいは穴径を基準にする方が良いとされています。理由は穴加工の
方が軸加工より難しいためです。
はめあい公差には軸基準 と 穴基準 があります。一般的には穴基準で選定して、軸のはめあい(すきまばめ や
しまりばめ)を調整します。また、穴基準はアルファベットの大文字 軸基準はアルファベットの小文字で表記しま
す。
穴基準の場合は穴径が大きい順にアルファベットの大文字で A から始まります。基準寸法と一致するのがHです。
基準寸法と一致して分かりやすいため H は良く使われます。H 以降は基準寸法より穴が小さくなります。ZC まで
の 28種類の記号が定められています。
軸基準の場合は、軸径が小さい順にアルフアベットの小文字の a から始まります。穴と同様に h で基準寸法と一
致します。
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18-5. はめあいの表記方法
はめあいの表記方法の一例を説明します。例えば、直径 40mm の穴 寸法公差 H8 とすると、図面には次のよう
に表記します。
Φ40 H8
Φ40 :穴の直径
H :穴の公差域
8 :等級
H8 の公差は JISに定められている「はめあい公差」の表で調べることができます。
下表から 最小許容寸法 0 最大許容寸法 +0.039 となります。
また、直径 40mmの軸で寸法公差を f7 とすると図面には次のように表記します。
Φ40f7
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f7 は以下の表から 最小許容寸法 -0.0050 最大許容寸法 -0.025 となります。
この例では、穴と軸の公差の関係で必ず「すきま」が発生します。
すきまが発生するので「すきまばめ」になります。
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19. 幾何公差とは
寸法を制御するものが 「寸法公差」 であるのに対して、 形状を制御するものを 「幾何公差」 といいます。
例えば下図のように 「円の寸法公差」 のみ規定した場合、公差の範囲でゆがんでいたり、中心がずれていたりし
ても寸法公差の基準は満たしています。「まんまるさ」 である真円を守らせるためには幾何公差で「真円度」を規定
する必要あります。
幾何公差の「幾何」は英語で「ジオメトリー」のことであり、三角形・方形・菱形・多角形・円形などの図形や空間の性
質のことです。
幾何公差には 「単独形体」 と 「関連形体」 の大きく2つに分類されます。
単独形体は先ほどの真円度のように その形状自体に指定できるもの です。
関連形体は平行度や直角度のように 相手との関係を指定するもの です。
機械部品は加工機などにより製作されます。製作する過程において様々な誤差が発生します。その誤差の許せる
範囲が幾何公差です。一般的に幾何公差を指定する図面は少ないです。なぜなら幾何公差を入れなくてもある程
度満足できるレベルのものが仕上がってくるからです。
しかし、精度が要求される部品の場合、幾何公差を指定した方が望ましいです。
幾何公差を指定するには、「加工の知識」 と 「測定の知識」が必要です。なぜなら、どのように加工して、どのよう
に測定するのかを指定するのが幾何公差だからです。
加工や測定の知識といっても、専門的な知識は必要ありません。加工であれば旋盤やフライス盤の加工方法を理
解したり、測定器であれば、ハイトゲージや真円度測定器などの測り方を理解しておけば良いです。
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19-1. 幾何公差の種類
幾何公差は、先ほど解説した「単独形状」と「関連形状」の2つに対して、「形状」,「姿勢」,「位置」,「振れ」の大き
く 4種類に分類されます。
※1 データムの有無
データムとは、幾何公差を指定した対象を検査する際の基準の面や線のことです。以下で解説。
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19-2. 幾何公差の記入枠
幾何公差を図面に記入する際はルールがあります。長方形の枠内に必要な情報を記入します。
長方形の枠は3つに分かれています。
左の枠内には幾何公差の記号を記入します。
中央の枠内にはばらつきの許容値を記入します。
右の枠内にはデータム記号を記入します。
例えば、真円度を指定する場合、下図のように幾何公差を記入します。
真円度は単独形体なので右側のデータム記号は不要です。
関連形体である 直角度の場合、下図のように幾何公差を記入します。
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直角度のように相手との関連公差を指示するときには基準となる面や線が必要となります。
基準となる面や線を データム といい、データム記号をその位置に配置します。
つまり、データムは加工や寸法測定を行う際に、「この面または線を基準に加工・測定しなさい」というものです。
19-3. データムの優先順位
下図は位置度を示す幾何公差の記入例です。この例では穴の中心位置を A と Bの 2箇所から規定しています。2
箇所以上の指定がある場合は、優先する順番に左から入れていきます。
この場合、穴の中心はΦ0.08の幾何公差域に存在しなければなりません。(赤い点線枠内)
尚、データムの優先順位は、一般的に加工機への取り付け順序や部品の組立順序となります。
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20. 幾何公差の記号一覧
幾何公差は、「形状」,「姿勢」,「位置」,「振れ」の 4 種類に対して全部で 19 種類の特性が存在します。この19種
類の特性の公差記号を下記に解説します。
※幾何公差の基礎はこちらで解説しています。
20-1. 真直度
JISでは、「直線形体の幾何学的に正しい直線からの狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
真直度は 真っ直ぐさ を指定するものです。平面ではなく直線に適用されます。従って、長尺物などの反りの許容
などに利用されます。
20-2. 平面度
JISでは、「平面形体の幾何学的に正しい平面からの狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
平面といっても厳密には凸凹しています。
平面度は、最も出っ張った部分 と 最もへこんだ部分 が、上下に離れた2つの平面の間に挟まれた一定の距離
になければなりません。
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20-3. 真円度
JISでは、「円形形体の幾何学的に正しい円からの狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
真円度は まんまるさ を指定するものです。
20-4. 円筒度
JISでは、「円筒形体の幾何学的に正しい円筒からの狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
円筒度は まんまる で 真っ直ぐさ を指定するものです。
20-5. 線の輪郭度
JIS では、「理論的に正確な寸法によって定められた幾何学的に正しい輪郭からの線の輪郭の狂いの大きさ」と定
義されています。
翻訳すると・・・
線の輪郭度はデザインのある部品の曲面が、デザインした通りに出来ているか指示するものです。
指定の曲面を切断した断面の線が公差域に入っていれば OKです。
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20-6. 面の輪郭度
JIS では、「理論的に正確な寸法によって定められた幾何学的に正しい輪郭からの面の輪郭の狂いの大きさ」と定
義されています。
翻訳すると・・・
面の輪郭度はデザインのある部品の曲面などが、デザインした通りに出来ているか指示するものです。
面の輪郭度は、線の輪郭度と違って指定曲面全体が対象となります。
20-7. 平行度
JIS では、「データム直線、データム平面に対して平行な幾何学的直線または幾何学的平面からの平行であるべき
直線形体又は平面形体の狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
平面度と似ていますが、平行度にはデータム(基準となる平面、直線)が存在します。
(※平面度は形状公差、平行度は姿勢公差。姿勢公差には基準面が必要)
平行度は2つの直線または平面が平行であることを指定します。
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ちなみに、平行度 0.1の平面であれば、平面度 0.1以下でなければ平行度が満たされません。
20-8. 直角度
JIS では、「データム直線、データム平面に対して直角な幾何学的直線または幾何学的平面からの直角であるべき
直線形体又は平面形体の狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
データム(基準となる平面、直線)に対してどのくらい正確に直角であるかを指定します。
直角度で指定する数値は角度ではなく単位は mm です。
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20-9. 傾斜度
JIS では、「データム直線またはデータム平面に対して理論的に正確な角度をもつ幾何学的直線または幾何学的
平面からの理論的に正確な角度を持つべき直線形体及び平面形体の狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
傾斜度とは、指定する直線や平面が90°以外であり、データム(基準となる平面、直線)に対して正確に傾斜して
いるかを指定します。
傾斜度で指定する数値は角度ではなく単位は mm です。
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20-10. 位置度
JIS では、「データム直線または他の形体に関連して定められた理論的に正確な位置からの点、直線形体または平
面形体の狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
データム(基準となる平面、直線)に対してどのくらい正確な位置にあるかを指定します。
20-11. 同軸度
JISでは、「データム直線と同一線上にあるべき軸線のデータム軸直線からの狂いの大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
下図のように、2つの円筒の軸が同軸であること (中心軸がずれていないということ) を指定します。
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20-12. 同心度
JIS では、「データム円中心と同一中心上にあるべき点のデータム円中心からの狂いの大きさ」と定義されていま
す。
翻訳すると・・・
下図のように、2つの円筒の軸が同軸であること (中心点がずれていないということ) を指定します。
同軸度との違いは、軸なのか中心点(平面)なのかの違いです。
20-13. 対称度
JIS では、「データム軸直線又はデータム中心平面に関して互いに対称であるべき形体の対称位置からの狂いの
大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
データム(基準となる平面)に対して対称であることを指定します。
図のように上下の2つの面の中心面は±0.04の範囲になければなりません。
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20-14. 円周振れ
JISでは、「データム軸直線を軸とする回転面を持つべき対象物又はデータム軸直線に対して垂直な円形平面であ
るべき対象物をデータム軸直線の周りに回転したとき、その表面が指定した位置又は任意の位置で指定した方向
に変位する大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
部品を回転させたときの任意の円周の一部の振れを指定します。
円周振れは下図のように部品を回転させたときのダイヤルゲージの振れの範囲になければなりません。
20-15. 全振れ
JIS では、「データム軸直線を軸とする回転面をもつべき対象物又はデータム軸直線に対して垂直な円形平面であ
るべき対象物をデータム軸直線の周りに回転した時、その表面が指定した位置又は任意の位置で指定した方向に
変位する大きさ」と定義されています。
翻訳すると・・・
部品を回転させたときの表面全体の振れを指定します。
全振れは下図のように任意の位置のダイヤルゲージの振れが規定の範囲になければなりません。
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21. 表面粗さの書き方
「表面粗さ」は機械加工した表面の粗さを規定するものです。切削や研削により加工された表面には、微細な凹凸
が必ず出ます。
例えばパッキン等のシール面において、大きな凹凸があると液体の漏れに繋がります。従って、部品の加工表面に
凸凹の基準を設けることで製品の品質を確保することができます。
下図のように、丸棒を工具を使って切削した際の加工表面に表れる大きく波打つ凹凸を 「うねり」 といい、加工方
向にできる筋の方向を 「筋目方向」 といいます。そして、これら表面の肌の状態のことを 「表面粗さ(表面性状)」
といいます。
21-1. 旧 JISの表面粗さ記号
凹凸の基準を図面に指示するために「表面粗さ記号」が用いられます。
1992年までの JISにおいては、下記のように▽記号で表面粗さを指定していました。
▽の数が多いほど表面の粗さが 「なめらか」 であるということです。
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21-2. 新 JISでの表面粗さ記号
表面粗さは、「▽三角記号」から数値で規定できるように改正されました。三角記号から2度の改正により、現在の
記号が利用されています。
▽三角記号 → 旧 JIS記号 → 新 JIS記号
「▽三角記号」 や 「旧 JIS記号」 も現在の図面で使われているケースがありますのでその違いを理解しておくと良
いでしょう。
表面粗さに要求がない場合は以下の記号を用います。
表面粗さの要求がある場合は以下の記号を用います。
記号内の a から g に表面性状に必要な基準等を記入します。
まず、旧 JISの表記です。
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a から g には下記を記入します。
a : Ra 算術平均粗さ
b :加工方法
c :カットオフ値
c' :基準長さ・評価長さ
d :節目の方向
e :削り代
f :Ra以外のパラメーター
g :表面うねり
次に、新JISの表記です。
a から g には下記を記入します。
a : 通過帯域または基準長さ、表面性状パラメータ記号とその値
b :複数パラメータが要求されたときの二番目以降のパラメータ指示
c :加工方法
d :節目の方向
e :削り代
※必要に応じて記入しますので、全てを記入する必要があるわけではありません。
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21-3. Ra 算術平均粗さ(中心線平均粗さ)とは
算術平均粗さは山の凸凹を平均にならした値です。
・中心線から上の山の部分の面積の和=S1
・中心線から下の谷の部分の面積の和=S2
としたとき、S1=S2になるような中心線です。
21-4. 加工方法とは
加工方法の記号は JISB0122で規定されており以下を用います。
加工記号の例
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21-5. 節目の方向とは
d の節目の方向には下記の記号が入ります。 (JIS B 0031)
21-6. 表面粗さ記号の図面への指示方法
実際に表面粗さ(表面性状)を図面に図示する場合の事例を説明します。
※下記例は旧 JISの表記です。
① 算術平均粗さ(中心線平均粗さ)Raの上限を指示する場合
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② 算術平均粗さ(中心線平均粗さ)Raの上限と下限を指示する場合
③ 筋目方向を指示する場合
④ 加工方向を指示する場合
⑤ 部品全部に指定する場合
表面粗さ記号を部品の近く、または、表題欄に記入します。
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⑥ 部分的に異なる場合
全体をカッコ外で仕上げ、部分的に指定があるものをカッコ内に記入します。
また、下図は円筒状の部品であり、対称形状となるため、中心線のどちらか一方に記入します。
22. 溶接とは
溶接とは、2つ以上の部材を溶かしてつなげることです。溶接には様々な種類があり、大きいく3つに分類されま
す。
1.融接
・アーク溶接
・ガス溶接
・テルミット溶接
・電子ビーム溶接
・レーザー溶接
・エレクトロスラグ溶接
2.圧接
・スポット溶接(抵抗溶接)
3.ろう接
・ろう付け
・ハンダ付け
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22-1. 溶接の図示方法
溶接した箇所を図示する場合は、JIS B3021 に従い下記のように図示します。基準線の下側には手前の溶接を示
し、基準線の上側には反対側の溶接を示します。
溶接の基本記号と実例の一部を以下に記載します。
その他にも多くの溶接記号があり、それらについては JISを参照ください。
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23. 図面の変更方法
23-1. 図面の三角記号による改訂方法
図面の改訂(変更)方法について解説します。
正式な図面として登録された図面を改訂(変更)する場合、変更前の図面を残す必要があります。
一般的に、図面変更は製品開発途中のみならず、製品発売後も発生します。従って、部品交換などで古い部品や
図面が必要となる場合がありますので、変更内容が分かるように古い図面を履歴として残します。
図面の改訂は以下の流れで実施します。
1.変更箇所の形状や寸法を修正
2.変更箇所に三角記号を入れる
3.変更事項を記入する欄 及び 表題欄 の改訂番号を上げる
4.図面管理部署へ提出
手書き図面の時代は、その図面に変更内容を上書きするしかありませんでしたが、
現在の図面は電子化されているため、「上書き保存」ではなく、「名前をつけて保存」です。
また、PDM などの図面データ管理システムを導入されている会社の場合、自動で古い図面が履歴として保管され
ることになります。
23-2. 変更箇所の形状や寸法を修正
CADの図面の修正を行います。
紙の図面の時代には、不要な形状や不要な寸法は2重線を引いて、変更前の状態を残していましたが、電子化さ
れた図面の場合は削除して構いません。
23-3. 変更箇所に三角記号を入れる
変更部位に△マークをつけます。
△マークの中には数字を記入しますが、はじめての変更の場合は、1 と記入します。
それ以降に発生した変更は、数字を順次上げていきます。
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23-4. 変更事項を記入する欄 及び 表題欄 の改訂番号を上げる
変更内容を図面枠内に配置されている変更事項を記入する欄に記入します。
一般的には、改訂番号、日付(年月日)、訂正又は変更事由、変更者の氏名を記入します。
また、表題欄の図面番号の横付近に改訂番号を記入します。
この番号が大きいほど新しい図面であるということが一目瞭然となります。
23-5. 図面管理部署へ提出
改定した図面は、承認者の印鑑を貰ったあとで印刷して図面管理部署へ提出します。
現在は、電子的に承認して自動で図面の管理ができるシステムを導入している企業も増えてきています。
23-6. 3D-CADの場合はどうするの?
現在は、3D-CADを利用して、3D と 2D図面を作成している企業も多いです。
この場合、3D形状では履歴を残さないのが一般的に取られている手法です。
3Dでは履歴内容を保管せず、2D図面にこれまで解説した手順で履歴を保管します。
従って、3Dにおける設計変更の手順は以下のとおりとなります。
1.3D形状の修正 (変更内容は 3Dには残さない)
2.図面の修正 (変更内容を図面内に記載)
3.図面を PDF等に変換して出図 (PDFで履歴の管理)
以上の流れが一般的となります。
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24. 図面の検図方法
私が初めて書いた図面を検図に出した時のことを今でも覚えています。「お前、それでも本当に機械工学科を出て
いるのか?」 大学で製図を学んではいたのですが、身に付いてなかったということです。
検図の目的は、大きく2つあります。
1つは、「図面の書き方」 のチェックです。
ルールに基づき書かれているかをチェックします。私が先輩設計者から指摘されたのは、図面の書き方のルールを
理解していなかったからです。
そして、もう一つは 「設計的に問題ないか」 のチェックです。
機能、性能、強度など製品として問題が発生しないか、設計経験の豊富な方にチェックをしてもらいます。
検図を行うにはタイミングがあります。
そのタイミングは部外や社外へ正式な図面(又は仮の図面として)を出すタイミングです。図面を貰った側は、その
図面を基準に仕事を進めます。また、設計審査と呼ばれる DR(デザインレビュー)の前に検図を行います。設計審
査では、製造部、品質管理部、営業部など社内のメンバーが集まって、設計図を見ながら次のプロセスへ進んでも
良いかどうかを決めるための審査です。
しかし、これらのタイミング以外にも不安な箇所があれば、都度、経験豊富な方にアドバイスを求めます。設計が完
成してから検図するのではなく、設計しながら検図をすることが大切です。設計図の完成度を最後に求めると、もし
大きな変更が発生することになれば設計の遅れに繋がります。従って、重要なポイントは都度アドバイスをもらうよう
にします。場合によっては、製造部、品質管理部、営業部にもアドバイスを求めます。
検図に出す前に必ず自己チェックを行います。時間がないからとか、たぶん大丈夫だろう、などの理由で自己チェ
ックせずに検図に出すのはやめましょう。人間がやっている以上、必ずミスがあるはずです。また、検図をする人も
見落とす可能性があります。
自己チェックの際は、できれば印刷してチェックします。形状や寸法をチェックしていきます。図面に表現されてい
る形状以外の要素の殆どは寸法です。これらの寸法には設計意図があるはずです。全ての寸法に対して問題が
ないか確認します。寸法公差、幾何公差、表面粗さなども設計的に問題がないかチェックします。それ以外のチェ
ックのポイントを以下に記載します。
<検図で行う一般的なチェックポイント>
・強度的に問題がないか
・加工することができるか
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・製造上問題が発生しないか
・材質は適切か
・購入部品を使うことができないか
・過去のクレームに対する対策ができているか
・オーバースペックになっていないか
・組み立てが行えるか
・部品間の関連で問題がないか
・干渉していないか
このようなチェックリストの資料が社内にあるはずです。なければ作りましょう。
チェックリストは検図漏れが発覚した段階で随時更新します。
検図が終わって指摘を受けた箇所は修正します。
通常は紙に印刷した図面で検図が行われるはずです。赤ペンなどで指摘が入っていると思います。
修正した図面は再度検図することになりますが、赤ペンで指摘が入った図面も一緒に提出します。検図者も忙しい
ため前回どこを指摘したのかなど細かくは覚えていません。
以上が検図の主な流れとなります。
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25. 組立図の書き方
組立図(ASSY 図)は複数の部品の組み合せによる図面です。組立図は製品全体を表す図面となります。(組立図
は 組図、アセンブリ図、Assy図とも言われます。)
組立図は製品全体を表せるように 正面図、平面図、側面図 の3方向のビューで表し必要に応じてその他の投影
図や断面図を追加します。組立図には製品全体の最外形(製品の大きさ)の寸法を記入します。
また、各部品へ引出線を作成してその先にバルーンを飛ばします。バルーン内には下図に示すように数字を採番
します。番号は主要な部品からふっていきます。
図面の表題欄には、部品番号・部品名称・材質・数量・質量などを記入します。
部品番号は組立図に飛ばしたバルーンの番号と一致させます。
25-1. 組立図はいつ作成するのか?
組立図はいつ作成するのか設計者の間でも議論されることですが設計する対象によって変わります。
例えば、先ほどのバルブを私が設計するのであれば、製品の仕様を決めてバルブの最外形を下図のような境界と
なるボックスを CAD で作成します。そのボックス内にバルブの機能として重要な流体が通る通水路、弁の形状、弁
棒形状のレイアウト設計(計画図)を行います。
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このように主要となる部品間のレイアウトをある程度決めた後に部品設計に移ります。部品設計を進めていきながら
都合が悪い部分は再度レイアウトに戻り修正します。「木を見て森を見ず」ではなく、木を見て森を見ての繰り返し
です。
従って、このような製品を設計する場合は部品図と組立図はほぼ同時に完成しています。(実際は組立図をきちん
と 2次元図面に清書するのは一番最後です。) どちらが先かといえば部品図になります。
しかし、全ての製品が部品図から設計するわけではありません。例えばプラスチックの製造にかかせない金型の設
計では組立図を先に作ります。組立図を設計した後に、組立図から部品へばらす作業が発生します。金型業者に
よっては、部品図を作らないところもあるくらいです。
以上より、「組立図はいつ作成するのか?」をまとめると以下のパターンに分かれます。
計画図(レイアウト設計) → 部品図 → 組立図
計画図(レイアウト設計) → 組立図 → 部品図
組立図 → 部品図
対象となる製品によってパターンが異なってきます。但し、いきなり部品から設計する人はいません。設計とは全体
と詳細を何度も行き来しながら進めていくものです。
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