穴はリーマ仕上げ済みで、図面にはØ 20 H7とあります。作業台には限界栓ゲージ、内側マイクロメータ、ダイヤルゲージ付きシリンダゲージが並んでいます。3つとも穴を検査できますが、すべてがH7に十分な精度を持つわけではなく、そのうち2つは2点でしか測りません。そのため、真円でない穴をあっさり見逃すことがあります。ここでは、どの測定具がどんな場面に合うかを説明します。
H7は実際どれほど厳しいか
H7の穴では、下の許容差は常にゼロです。つまり最小許容寸法は図示サイズで、上側には基本公差等級IT7の幅があります。Ø 20 H7なら、穴は20.000 mmから20.021 mmの間に入っていればよいのです。どのはめあいでも許容限界寸法を求める方法は、計算ガイドISOはめあいの計算で紹介しています。ここでは、穴が公差内にあることをどう証明するかを扱います。
測定技術の黄金律
21 µmは髪の毛の太さよりも小さい値です。測定具は、公差の幅より少なくとも10倍細かく分解できなければなりません。厳密には測定の不確かさが基準になりますが、最初の目安には最小表示量や目量を使います。
- V 公差と分解能の比
- T 穴の公差（µm）
- u 測定具の分解能または測定の不確かさ（µm）
V = 10以上なら測定具は適しており、5～10では条件付き、5未満では不適です。これらは目安値で、検査計画や図面の指示が優先します。Ø 20 H7では次のようになります。
| 測定具 | 分解能（µm） | 21 µmでのV | 評価 |
|---|---|---|---|
| 測定ジョウ付き内側マイクロメータ | 10 | 2,1 | 不適 |
| ダイヤルゲージ付きシリンダゲージ | 10 | 2,1 | 不適 |
| 3点式内側マイクロメータ（目量5 µm） | 5 | 4,2 | 不適 |
| 3点式内側マイクロメータ（最小表示量1 µm） | 1 | 21 | 適する |
| 精密指示計付きシリンダゲージ | 1 | 21 | 適する |
| 限界栓ゲージ 20 H7 | – | – | 適するが、測定値は得られない |
穴が大きくなると、H7の公差も広がります。Ø 80 H7ではすでに30 µmあり、目量5 µmの3点式内側マイクロメータでもV = 6となって、条件付きで使えます。直径30 mmまではH7に1 µmの分解能が必要で、18 mm以上なら2 µmでも足ります。あるいはゲージを使います。
限界栓ゲージ – 速くて明確
限界栓ゲージには2つの検査円筒があります。通り側は最小許容寸法（ここでは20.000 mm）で、力を加えずに穴へ滑り込まなければなりません。止まり側は最大許容寸法（ここでは20.021 mm）です。通り側より短く、赤い印が付いており、入口にかかる程度まではよいものの、中に入ってはいけません。
- 長所：通り側は長い円筒です。後で入る軸と同じようにふるまい、穴を狭くする形状誤差、たとえば真円でない、テーパになっているといった誤差も検出します。
- 短所：測定値は得られません。穴が20.002 mmなのか20.019 mmなのか、ゲージは教えてくれません。リーマの摩耗に気づくのは、通り側が入らなくなってからです。
量産では栓ゲージが第一の選択です。寸法を補正したいなら、表示付きの測定器が必要です。
2点か、3点か？
測定ジョウ付き内側マイクロメータとシリンダゲージは、向かい合う2点で穴に触れます。3点式内側マイクロメータは120°間隔の3本の測定子を持ち、自動的に求心します。これによって、どの形状誤差が見えるかが決まります。
典型的な例は、三つ爪チャックでつかんで内径を旋削した薄肉リングです。爪がリングを3か所でわずかに押し込みます。チャックから外すとリングが元に戻り、穴は円ではなく3つの平たい弧の形になります。このような形を等径ひずみ円と呼びます。向かい合う2点間の幅がどこでも同じだからです。
例
Ø 20 H7のリングは、チャックから外した後に等径ひずみ円の形になります。中心からの最小距離と最大距離の差は12 µmで、これが真円度の偏差です。
2点測定では全周で20.010 mmとなり、ほぼ公差の中央です。
3点式内側マイクロメータは、角度位置によって19.998 mmから20.022 mmの値を示します。この幅は真円度の偏差の2倍です。
20.022 mm − 19.998 mm = 0.024 mm = 2 · 12 µm
3点測定の値は直径ではなく、形状誤差を見えるようにするものです。重要なのは最小値です。19.998 mmの円がこの穴に入る最大の円で、最小許容寸法を下回っています。限界栓ゲージもそれを裏付けます。20.000 mmの通り側は入りません。つまり20.000 mmの軸は、2点測定が「合格」と判定したにもかかわらず、詰まって入らないのです。
逆に、だ円の穴は、90°ずらしてもう一度測れば2点測定ではっきりわかります。3点測定は純粋なだ円をほとんど示しません。そのため、はめあい穴は複数の方向と深さで測定し、迷ったら両方の方法を組み合わせてください。
ダイヤルゲージ付きシリンダゲージ
シリンダゲージは比較するだけです。セッティングリングでゼロに合わせ、穴の中で揺動させます。指針の折り返し点で、設定寸法からの偏差を読み取ります。精密指示計付きならH7に適し、深い穴の奥まで届きます。目量0.01 mmのダイヤルゲージ付きでは、小さなH7の穴には粗すぎます。
どの測定具をいつ使う？
| 状況 | 適した選択 |
|---|---|
| 量産、同じ穴が多数 | 限界栓ゲージ、加えて測定値による抜き取り検査 |
| 単品、寸法を補正したい | 3点式内側マイクロメータ（1 µm） |
| 三つ爪チャックでつかんだ薄肉部品 | 3点測定と限界栓ゲージ |
| 万力でつかんだ部品、だ円の疑い | 2方向での2点測定 |
| 深い穴または大きな穴 | 精密指示計付きシリンダゲージ |
よくある間違い
- 温かいうちに測定：アルミニウム製のハウジングが35 °Cで機械から出てきます。このときØ 20 mmの穴は20 °Cのときより約7 µm大きく、公差の3分の1に当たります。冷ましてから検査してください。
- 栓ゲージを押し込む：力をかけると、通り側は小さすぎる穴にも入ってしまうことがよくあります。結果は誤りで、ゲージも摩耗します。
- 1か所だけで測定：穴の入口の測定値からは、中央の様子はわかりません。穴はラッパ状やたる形になっていることがあります。
- 測定器を合わせていない：一連の測定を始める前に毎回、3点式測定ヘッドとシリンダゲージをセッティングリングで確認します。
よくある質問
なぜ止まり側は短いのですか？
通り側は、後で軸が入るのと同じように穴全体を検査します。一方、止まり側は、大きすぎるかもしれない個々の箇所を調べるためのものです。理想は2点だけで接触することです。短い円筒は長い円筒よりそれに近く、しかも両側をすぐに見分けられます。
アプリで測定具とその使い方はどこにありますか？
Geselloのモジュール「測定・検査」にあります。測定具が図、正しい使い方、よくある間違いとともに載っています。測定具が公差に合うかを確認でき、2点測定と3点測定でそれぞれどの形状誤差がわかるかも見られます。