寸法基準を理解させるための視覚認識用教材の製作
佐藤 清美 1*、秋元 博幸 １*、小林 邦宏 １*、吉橋 照夫 １*
1*

機械建設系

１．はじめに図面の寸法数値通りに部品を作ろうとし本グループでは、これまでに図面で多く使ても、それぞれの寸法に対して小さな誤差がわれる「かくれ線」について視覚認識できる生じる。また、同じ部品を 10 個、20 個と作教材（図 1～4）を製作してきた。

った場合、全てを同じ大きさに削ることはできない。 例えば 100mm の寸法を作ろうとしても 99.96mm や 99.81mm、100.05mm など、100mm に近いものの数値が違う部品が幾つかできてしまう。こうした数値の中には、製品と し て 出 荷 する 場 合 に許 さ れ る 範 囲の 寸 法

図１．凹型教材

図 2．交差凹型教材と許されない範囲の寸法がある。
そこで JIS（日本工業規格）では、ここまで の 寸 法 の 誤差 は 許 容で き る と い う範 囲 を定めている。この範囲のことを「寸法公差」または「寸法許容差」という。

図3．上下Ｒ付穴あき教材

図 4．ＭＷ型教材

さらに昨年は、穴形状が理解しやすい「穴形状認識用教材」（図 5、6）を製作した。

JIS

B0405：1991（普通公差－第 1 部：個々に 公 差 指 示 がな い 長 さ寸 法 及 び 角 度寸 法 に対する公差）より抜粋した寸法許容差の表を
表 1 に示す。
表 1．長さ寸法に対する普通寸法許容差

図5．穴認識教材(上)図6．穴認識教材(前)

本年度は、図面の寸法基準位置を部品ごとに変えてしまうと、寸法公差によって組み合表中の単位は mm である。例えば、100mm のせることができなくなる場合があることを理寸 法 で あ れ ば ± 0.3mm な の で 、 99.7mm ～解させるための視覚認識用教材について製作

100.3mm までが許容範囲となる。

を行ったので、報告する。
２．寸法公差機械部品などを加工するときには、その設計図となる「図面」が必要となる。図面には加工物の大きさや穴、溝、切り欠き、段差などの位置表す「寸法」が記入されている。

通常、個々の図面に寸法公差の指示がない
場合には図 1 の公差等級ｍ（中級）を用いことになっている。
３．寸法の記入方法
図面に寸法を記入する場合は、必ず基準となる面からの距離で記入する。

これには、「部品の中央を通る中心線から中心を基準とした場合は、図 9 に示したよの距離で記入する方法」（図 7）と「部品のうに、穴間距離は 70mm なので、寸法公差は左端からの距離で記入する方法」（図 8）の最大で 0.3mm となる。

２通りがある。

左端を基準とした場合は、図 10 に示したように左側の穴が左端から 15mm で±0.2mm、右側の穴が左端から 85mm で±0.3mm となるため、穴間距離の寸法公差は最大で 0.5mm となってしまう。
このように寸法を記入する基準の位置を変 え て し ま うと 寸 法 公差 が 大 き く なっ て しまう場合があり、組み合わせて使用する部品
では、組み合わせできないことになり、問題

図 7．中心線を基準とした寸法記入が発生する。
４．はめあい
図 11 のように軸を穴に挿入する場合において、穴の大きさと軸の太さの組み合わせによっては、軸が太すぎて穴に入らない（図 12）、または軸が細すぎて穴との間に隙間が生じてしまう（図 13）などの問題が起こる。
特に通常の寸法公差を用いた場合は、挿入

図 8．左端を基準とした寸法記入

時に問題が起こる可能性が大きい。

2 種類の記入方法それぞれに対して寸法公差を考えてみると、図 9、図 10 のようになる。

図 11．軸を穴に挿入した状態

図 9．中心基準の場合

図 12．軸が太すぎて穴に挿入できない状態

図 10．左端基準の場合

図 13．軸が細すぎて穴に隙間が生じる状態

表 2．JIS を基に作成した「はめあい」の公差表
はめあいの程度記号

ゆるい（すきまばめ）

H9/e9

許容寸法

基準寸法8mm
基準寸法25mm
基準寸法60mm
穴の直径 軸の直径 穴の直径 軸の直径 穴の直径 軸の直径

最大8.036mm

7.975mm 25.052mm 24.960mm 60.074mm 59.940mm

最小8.000mm

7.939mm 25.000mm 24.902mm 60.000mm 59.866mm

最大8.022mm

7.987mm 25.033mm 24.980mm 60.046mm 59.970mm

最小8.000mm

7.972mm 25.000mm 24.959mm 60.000mm 59.940mm

最大8.015mm

7.995mm 25.021mm 24.993mm 60.030mm 59.990mm

最小8.000mm

7.986mm 25.000mm 24.980mm 60.000mm 59.971mm

このため、寸法公差とは別にできるだけ少部品 2 はめねじが 2 箇所あるものを組み合わない隙間で軸を穴に挿入するために使われるせて表現することとし、中心を基準とした組み寸法公差の規格を「はめあい」という。

合わせと左端を基準とした組み合わせ、さらに

適 度 （中間ばめ）

きつい(しまりばめ)

H8/f7

H7/g6

JIS には多くのはめあい方式の規格が決まっ

中心基準と左端基準を組み合わせと３種類のているが、その規格の中から抜粋して、だいた教材を製作することにした。さらに、はめあいいの目安になるように筆者が作成したものが、を理解させるために中心に部品 1 には凸型、部表 2 である。

品 2 には凹型の形状を施し、凸部と凹部のはめはめあいの寸法許容差は、0.008mm など基本単位は 1μm の特に高い精度が要求される。また、寸法許容範囲は寸法に対し、±ではなく０あいは中間ばめとすることにした。
これを基にして設計した部品 1、部品 2 の図面および組立図を図 14～18 に示す。

を基準として、軸はマイナス方向、穴はプラス方向のみとなっている。はめあいは、軸と穴の間の隙間が多い順に、ゆるめの組み合わせを「すきまばめ」、適度な組み合わせを「中間ばめ」、きつめの組み合わせを「しまりばめ」という。すきまばめでは、軸と穴に挿入したときの隙間は 0.1～0.2mm 程度ある。中間ばめはさらに隙間が少なく、0.05～0.1mm 程度である。
しまりばめの場合は、僅かに 0.02～0.05mm 程度しか隙間がない。
このように部品同士を接続する場合には、軸図 14．中心基準の部品 1 図面寸法、穴寸法とも寸法許容範囲が狭くしなければならない。これら軸と穴に対するはめあいの数値は、キー（凸部）とキー溝（凹部）などの組み合わせに対しても用いられる。
５．教材の設計
今年度は、「図面寸法の基準位置の取り方を部品ごとに変えてしまうと組み合せることができなくなる」ことを理解させるために
部品 1 はボルトが通る穴が 2 つあいたもの、

図 15．中心基準の部品 2 図面

図 16．左端基準の部品 1 図面

図 19．左端基準の部品 1 図面

図 17．左端基準の部品 2 図面

図 20．左端基準の部品 1 図面

図 18．組立図
本研修で使用した図面の製図については、秋元が行った。
６．教材の製作
加工に用いたアクリルは熱に弱いため、切削液が利用できるマシニングセンタ（実習工場に設置）で加工を行った。プログラム製作に関しては小林、工具長や座標系の設定等は、吉橋が担当した。
完成した教材を図 19～21 に示す。

図 21．左端基準の部品 1 図面
７．今後の予定
今後の予定としては、①寸法基準については、現状のねじでの結合ではなく、軸を穴に通すような「はめあい」を含めた形状を考える。②すきまばめ、中間ばめ、しまりばめを理解しやすくするために円柱形状（棒とパイプ）に形状を変更することも考える。③平行度 や 直 角 度 など の 幾 何偏 差 に 関 し ても 製 作したいと考えている。