計量管理事例

計量管理教材の開発と利用
計量士

1

はじめに日髙

鉄也

提案に役に立つ手順である。

計量ワークショップを 2010 年 11 月より開催して現在 84 回になっており、その中で計量管理に関わる企業の関係者の参加により、品質管理、計量管理に関する基本から管理手法に関するワークショップを開催し、参加者の理解を進めるため、既存のテキスト、文献ではなく、実物の教材を開発し、実践的な研修を進めている。
その中から開発した教材とその利用及び近年これら図⚑：クリップ利用の教材の開発に使用している 3 D プリンター（以下 3DP とする）の活用の経過について報告する。なお、教材は原理を説明するものであり精密にできていないので実務に利用する場合は各分野の専門資料の確認が必要である。

2ノギスの測定力練習器（実用新案登録）

2.1 非常に多いノギスの測定力の質問
新入社員教育でノギスは測定部位とスケールが同軸上になくアッベの原理に反しており、測定力により測図⚒：キッチンスケール改造

定結果が変化することから、最適な測定力について指導会で非常に多くの質問が出ることから、測定力の見える化に取り組むことにした。
2.2 ノギスの測定力練習器の製作
ノギスの測定力を測るため、図⚑のクリップを改造した物、図⚒のキッチンスケールを改造した物、図⚓の 3 DP 製作したものを用意した。いずれの練習器も図⚓：3 DP 製作品製作に手間がかかったが、仕上がり状態は 3 DP で製作した物の出来栄えがよかったので実用新案を登録し2.3 ノギスの測定力練習器の利用例た。余談であるが、実用新案の明細書を作成する手順

計量ワークショップでゴム製品の測定に測定力練習が ISO 9001 の 10.2.1 項の手順と共通性があり、改善器を使った効果は表⚑及び表⚒に示すようである。こVol. 67, No. 4, 201849

計量管理教材の開発と利用のデータは製品の検査を担当している人が実施したも図⚕のように設計した。測定サンプルには、識別符号ので（図⚔）、練習器を使うと同じ製品をしても品質の（図⚕の例 008）をつけて異常データが出た場合の遡を判断が異なることの指導用である。

可能にし、測定指導を可能にした。

3 ゲージ R&R(GRR)測定サンプル(実用新案登録)

3.3 測定サンプルの製作

3.1 経緯測定サンプルは 3 DP を使用し、識別符号別に個々

GRR は自動車関係の計測担当者には知られているに製作した。製作したサンプルを図⚖に示す。
本測定サンプルは⽛測定手法講習会用測定物⽜としが、その実践教育を行うには、実物の測定サンプルがて実用新案登録した。

10 個必要で、実物の部品が望ましいが、技術の保持、生産数の管理などの理由により、入手が困難となった。
また、市販されている部品はばらつきが小さく、GRR

3.4 測定サンプルの利用例（GRR）の目的である、測定者の技量の差、再現性の変化など(1) 測定サンプルの測定結果計量士の会合の機会を利用して、製作したサンプル明確な結果が得られず、研修が計算式の習得が重点となっていた。そこで、GRR の目的が理解できる結果が10 個を利用して GRR の測定実験を実施した。

得られるサンプルを作成することにした。

測定者はＡ：ノギス校正の経験者、Ｂ：ノギスによる部品検査経験者、Ｃ：ノギス初心者の計量士に参加

3.2 測定サンプルの設計により繰返し測定を行った。測定状態を図⚗、測定結

測定サンプルは寸法と質量の用途に使えるように、果を表⚒に示す。

表⚑：練習器の利用効果

数値

デジタルノギス：100/0.1 mm
練習前

練習後

デジタルノギス：150/0.01 mm

変 化

練習前

練習後

変 化

平 均 値

22.8422.76

􂈒􂈒 0.0822.95422.909

標準偏差0.0980.065

􂈒􂈒 0.033

0.05850.02920.0293

工程能力指数※

0.68

1.03

􀀫􀀫 0.035

1.132.28

􀀫􀀫 1.15※：工程能力指数 􀀽􀀽 製品規格／(6 􀃗􀃗 標準偏差) 製品規格 􀂱􀂱 0.2

会 場 第 75 回ワークショップ
日 時 2017 年 3 月 21 日
測定者 脂製品職場の検査係長（女性）50

図⚔：測定の様子

図⚖：測定サンプルの例

図⚕：測定サンプルの設計識別符号

図⚗：測定サンプルの測定事例

計測標準と計量管理􂈒􂈒 0.045計量管理教材の開発と利用
表⚒：サンプルの測定結果
測定者

測繰返し

Ａ
校 正経験者

Ｂ
部 品
検 査
経験者

Ｃ
初心者

定対

象

(部品等)

平 均

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

１回目

24.70

24.78

24.78

24.80

24.73

24.64

24.75

24.87

24.82

24.85

24.772

２回目

24.72

24.75

24.82

24.82

24.72

24.73

24.78

24.86

24.89

24.85

24.794平 均

24.71024.76524.80024.81024.72524.68524.76524.86524.85524.85024.783

Ｒ0.02

0.03

0.04

0.02

0.01

0.09

0.03

0.01

0.07

0.00

0.032

１回目

24.75

24.78

24.81

24.79

24.70

24.65

24.74

24.89

24.85

24.84

24.780

２回目

24.74

24.75

24.83

24.83

24.70

24.68

24.78

24.89

24.84

24.85

24.789平 均

24.74524.76524.82024.81024.70024.66524.76024.89024.84524.84524.785

Ｒ

0.01

0.03

0.02

0.04

0.00

0.03

0.04

0.00

0.01

0.01

0.019

１回目

24.74

24.76

24.80

24.83

24.75

24.61

24.80

24.90

24.86

24.86

24.791

２回目

24.73

24.60

24.77

24.74

24.77

24.64

24.7124.90

24.8324.89

24.758平 均

24.73524.68024.78524.78524.76024.62524.75524.90024.84524.87524.775

Ｒ

0.01

0.16

0.03

0.09

0.02

0.03

0.09

0.00

0.03

0.03

0.049

24.73024.73724.80224.80224.72824.65824.76024.88524.84824.85724.781-􀀽􀀽(-ƞ􀀫􀀫-Ɵ􀀫􀀫-Ơ)􀀯􀀯3

0.033-ƒ

0.227

平 均

24.7853 􎩭􎩭􎩡􎩡􎩸􎩸

3 􎩭􎩭􎩩􎩩􎩮􎩮

24.775(2) 評価結果

3 ƆƋƈƇ

0.010

定システムの改善が必要となる。その原因として EV測定結果から、GRR の手順に従い、（3.1）式から値(0.0295)が比較的大きく、さらに初心者のＲ(範囲）（3.6）式により評価した結果を表⚓に示す。この結果

平均値（0.049）が他の測定者に比べ大きいことが原因

から％ GRR が評価基準の 30 ％を超えており。この測と推測でき、測定者の訓練が重要なことが解る。

ę1 􀀽􀀽 - 􀃗􀃗 & 􎨱􎨱 􀀽􀀽 0.0333 􀃗􀃗 08862 􀀽􀀽 0.0295

繰返し性
再現性

(3.1)

1 􀀽􀀽 Ĝ (3 ƆƋƇƈ 􀃗􀃗 & 􎨲􎨲) 􎨲􎨲 􂈒􂈒 ( 1 􎨲􎨲/(GK)) 􀀽􀀽 ě (0.010 􀃗􀃗 0.5231 􎨲􎨲) 􂈒􂈒 0.0295 􎨲􎨲/(10 􀃗􀃗 2) 􎎳􎎳 0.00

繰返し・再現性1 􎨲􎨲 􀃗􀃗 1 􎨲􎨲 􀀽􀀽 ě 0.0295 􎨲􎨲 􀀫􀀫 0 􎨲􎨲 􀀽􀀽 0.0295(3.3)+1 􀀽􀀽 -ƒ 􀃗􀃗 & 􎨳􎨳 􀀽􀀽 0.227 􀃗􀃗 0.3146 􀀽􀀽 0.0714(3.4)"-- 􀀽􀀽 ě

部品(サンプル)変動(3.2)

全変動/1 􀀽􀀽 ě "-- 􎨲􎨲 􀀫􀀫 /1 􎨲􎨲 􀀽􀀽 ě 0.0295 􎨲􎨲 􀀫􀀫 0.0714 􎨲􎨲 􀀽􀀽 0.0773(3.5)％ GRR％ "-- 􀀽􀀽 100("--//1) 􀀽􀀽 100(0.0295/0.0773) 􀀽􀀽 38.2 ％(3.6)

表⚓：R & R の評価結果

記号

内容

計算結果

4 ばね定数の学習教材
4.1 経緯EV

繰返し性

0.0295AV

再現性

0.0000

計量士を目指す人の中で、苦手の科目として、基礎

R&R

繰返し性・再現性

0.0295である物理を挙げる人が多く、物理学の見える化を進

PV

部品変動

0.0714

めており、その第一段階としてフックの法則を理解す

TV

総変動

0.0773

るためのばね定数の実験用具を作成した（図⚘）。

R & R/TV 比率38.2 %％R&R

Vol. 67, No. 4, 201851

計量管理教材の開発と利用

図⚘：ばね定数測定教材

4.2 計算式で求めるばね定数⑥ 平均コイル径

フックの法則 GAME は、ばね定数実験用具の荷重が 10 g～100 g の範囲で実験できるように準備してあē 􀀽􀀽0.0098!
􀀽􀀽 0.098(N/mm)
􀀽􀀽0.1ĕ

ē 􀀽􀀽"= 􎨴􎨴68600 􀃗􀃗 0.62 􎨴􎨴10136
􀀽􀀽􀀽􀀽 0.102(N/mm)
􎨳􎨳 􀀽􀀽993688 )ƞ 8 􀃗􀃗 37 􀃗􀃗 6.95 􎨳􎨳(4.3)

る。この実験用具のコイルばねの線径と巻き数を測定して、ばね定数を(1)式⚑で計算して求める。
ばね定数ē 􀀽􀀽!：荷重(N)!
"= 􎨴􎨴􀀽􀀽ĕ8 )ƞ  􎨳􎨳(1)=：ばね線径(mm))ƞ：有効巻き数、：平均コイル径(mm)4.3 ワークショップでの実験結果

荷重(N)

読み値(mm)

たわみ(mm)05.600.0098

5.70.10.0196

5.80.20.0294

5.90.3

第 69 回品質測定ワークショップ（2016 年⚘月 23 日開催）においてＷ、Ｍチームにおいて測定した結果を表⚔に、荷重と変位の関係を図⚙に示す。
測定に用いたばねの諸特性は以下に示すもので、(4.2)式、(4.3)式の結果から、計算値と実験結果がほぼ一致している。
① 荷重 ! 􀀽􀀽 0.0098(N)② たわみ ĕ 􀀽􀀽 0.1(ｍｍ）③ ばね材料の弾性係数" 􀀽􀀽 7000(gf/mm) 􀀽􀀽 68600(N/mm2)④ ばね線径= 􀀽􀀽 0.62(mm)⑤ ばね有効巻き数52)ƞ 􀀽􀀽 37(回)

計測標準と計量管理(4.2)

表⚔：測定結果

ĕ：変位(ｍ)、"：ばね材料の弾性係数(N/mm2)、 􀀽􀀽 6.95(mm)図⚙：ばね定数グラフ

計量管理教材の開発と利用水平出しをするときには、始めに⚓点で水平出しがで5 水平出し練習器

きるように図 11 のスキマができるようにねじを回し

5.1 製作の経緯て上に上げてスキマを作り、その後で水準器の気泡の⚔点支持の大型定盤の水平出しで苦労した経験があ位置が中央に来るように各ねじを回して水平を出す。

り、また、秤の水平が大きくずれている場合も散見さ

水平出しが完成してから荷重用のねじゆっくりと回しれ、それと、水平出しの指導を先輩から受けた経験もてスキマを無くす。

ないことから水平出し練習器の必要性を感じたので⚓
5.4 ⚔点支持の水平の出し方

点支持（⚕点支持）と⚔点支持の練習器を製作した。

図12 の⚔点支持の水平出しは大変やりにくく、何回5.2 用具も微調整が必要なことを認識し、横型の水平器の場合は、縦方向又は、横方向に水準器を置いて、気泡がお水平出し練習器の製作をために載せ台及び、図10 のよそ中央になるようにねじを回し、次に反対方向に水丸型、横型水平器を用意した。

準器を置いて、気泡がおよそ中央に来るようにねじを5.3 ⚓点支持（⚕点支持）の水平の出し方

回し、この方法を繰り返して、縦、横の両方の向きで

図11 の右が⚓点支持のであり、水平出し練習器には気泡が中央に来るように調整する。円型の水平器は気⚕点の調節ねじ（以下ねじ）が付いているが、これは泡が中央に来るように⚓点のねじを回す。

荷重の大きいものを載せるために⚕点になっている。

図10：水平器

左４点支持

中央スキマの説明

右使用例

図11４点点支持

右使用例
図12Vol. 67, No. 4, 201853

計量管理教材の開発と利用

6 3 D プリンターの活用
6.1 経緯ワークショップで使う教材を作るためにホームセンターや百円ショップ等で材料を購入して製作してきたが、材料購入の制約から 3 DP を導入している。

図13：バスタブカーブ

6.2 3 DP の特色
3 DP の使用は失敗続きであるが、それでも測定教材は多く出来ている。 教材は、これまでの計量士業務及び関連データをメーカーに送ったが技術的な返事はなかった。の中で不便を感じていたものから作っており、計量士

次に武藤エンジニアリング社の MF 1100 を 23 万円のような一人で①設計、②製造、③使用する場合にはで購入したところ、はじめの⚑ケ月で大きな故障が起時間が多くかかるが設備費が安いので便利な機械であきたがその後は順調であるのでバスタブカーブの安定る。

期間は長くなると予想している。
以上のように 3 DP の故障は多いが、それでも記述

6.3 価値のある教材の製作した教材が出来たので興味のある機械である。

先に紹介した教材を作成するには 3 CAD による設計から 3 DP の出力が完成するまでには、約 20 回の試

6.6 学習方法

作（学習と失敗）があったが、最近の作品は⚕～10 回

3 DCAD ソフトは、日本語の説明書があるものを選の試作で出来るようになった。今後は、品質要求が高び、最 初 に Shade 3 D を 学 習 し た が 何 も 作 れ ず にまると思えるから試作は現在と同様に⚕～10 回必要

Metasequoia 4 に移った。しかし寸法設定が不便であと思える。従って製作コストは高くなるから価値の大ったので AUTODESK FUSION 360 に移り、現在も使きい作品、例えばこれから自動秤の管理に関係する物っている。

があると思える。

学習方法は、2015 年⚓月に秋葉原の小さいラボで 3DP の講習を⚒時間受けて、その後 3 CAD の講習を⚒

6.4 3 DP を始めるための情報取り

回計⚖時間、それと 3 DP メーカーの操作方法の講習

3 DP をはじめるのに困ったことは、マシンとソフトを⚒回、計⚖時間受けたのみである。このように受講及び学習方法の選択があった。インターネット情報や時間が少ないことは、講習会が名古屋地域には少ない販売店で説明を聞いても納得のできる情報は得られなことが原因であるが、テキスト、講師、受講料などのかったので、使って情報を得ることにした。

講習会の開催準備が出来ていない状態と推測している。

この原稿も 3 D プリンターの導入を検討して見える方の情報の一つになればと思って書いているが、文章表現が上手くできないので不十分な情報になり申し訳ないと思いながら書いている。

7 終わりに3 DP の学習は、適当な講習会もテキストも少ない状況であったから失敗をしながらの学習になったが、その時に参考になったものに南極越冬隊長の西堀栄三郎

6.5 3 DP の価格と信頼性

氏の講演（計量管理協会主催）と、二宮金次郎の弟子はじめに勉強用に THE MICRO という約⚓万円のが書いた⽛二宮翁夜話⽜があった。いずれも資源が少3 DP を購入して、次に xyz プリンティング社のダヴィない中で目的を実現させるためのヒントが沢山あった。

ンチ PRO 3 in 1 を 13 万円で購入した。約⚑年間使用し計量管理の資源は多くないが前述した偉大な⚒名にた結果は、使い方の不慣れなことと、色々と不具合も学び計量計測の根本的な効果を活用すすると共に、今ありバスタブカーブは図13 であり、これは機械部品の後 10 年間の計量行政の方針定まり、それにより自動品質の安定性に問題があるように思えた。この図 13

秤の検定周期が検定の周期が適正計量管理事業所（適54計測標準と計量管理計量管理教材の開発と利用
管事業所）は、一般事業所の⚓倍に長いという大きなの国際規格と融合した適管事業所の運営が期待できる。

メリットがあるので、適管事業所の管理方法を見直し計量思想の指導が行き届いている百貨店やスーパなて自動秤に限らず多くの事業所で見直す機会である。

どでのデータの不正利用が極めて少ない現実を、B to

愛知県計量士会や計量ワークショップで感じること

B の場面にも利用する方法として、適管事業所以外にに計量計測関係の人材は豊富であるから、数年後にはも計量思想のポスターを配布（販売）してはどうであ実務的な計量士が誕生できると予想しており、その人ろうか。最後にワークショップに各位から器材や資金たちは ISO 9001/10012、JISQ 9100、ISI/IEC 17025 ななど多数の御支援をいただいていますことに、厚く感

どの国際規格と関係した実務を経験しており、これら謝申し上げます。

Vol. 67, No. 4, 201855