幾何公差の読み方と設計への使い方｜データムと記号を現場で使えるようにする

記号だけでなく、対象と基準まで読む

幾何公差を読むときは、どの要素を、どの基準に対して、どんな範囲に収めるかを一組で確認する。記号と数値だけでは、測る場所や公差域を決められない。

この記事は、主要な記号から図面要求を読み、検査で確認すべき条件へつなぐための入口である。最初に図面の単位、適用する規格と版、注記・共通仕様を確認する。以下はJIS系の基本的な読み方を中心にした例で、ISOやASMEを含むすべての規格・版で同じ扱いになるとは限らない。JIS B 0021:1998の書誌情報も参照し、実務ではその図面に適用される規定を照合する。

サイズ公差だけでは、形状や姿勢を判定できない

サイズ公差は直径などの許される大きさを指定する。単位がmmの図面で直径20±0.05なら、サイズの許容範囲は19.95〜20.05 mmになる。ただし、どのサイズをどう評価するかは図面と適用規定で確かめる。この範囲に入ることだけで、部品全体の合格とはならない。

幾何公差は形状・姿勢・位置・振れを規制する。たとえば同じ「真直度」でも、円筒表面の母線を対象にする場合と、円筒から求める軸線を対象にする場合がある。円筒に付いた真直度をすべて軸の曲がりと読まない。 対象の指示位置と、公差値の前の直径記号も確認する。キーエンスの真直度・形状公差の解説

主要な記号と、読み分ける対象

次の表は主要記号の見分け方であり、全記号・全指示方法を網羅した規格表ではない。線の輪郭度・面の輪郭度などもある。図形は名称と併記し、単円と同心二円、平行四辺形と四角形を区別する。キーエンスの記号一覧

形状公差

以下の4項目は、他の面や軸をデータムにして姿勢・位置を決める要求とは分けて読む。

姿勢公差

たとえば面の平行度0.05をmm単位で指定した場合、その面をデータムに平行な二平面の間隔0.05 mmの中へ収める。単なる角度の差でも、データムからの高さ寸法でもない。

位置公差

位置度などは、記号だけからデータムの有無や公差域を決めず、記入枠と図面全体の指示を読む。

振れ公差

径方向の円周振れなら、軸に直交する各断面で、データム軸上に中心を持つ二つの同心円の半径差が公差域の幅になる。円筒面の径方向の全振れなら、データム軸と同軸な二つの円筒面の半径差で面全体を規制する。

一方、端面を軸方向に評価する場合は同じ円筒域にはならない。端面の円周振れは各半径位置の円周、端面の全振れは面全体を対象とし、軸方向の変動を評価する。後者の公差域はデータム軸に垂直な二平面で挟まれる。回す対象、測定方向、走査範囲を図面に対応させる。 ミツトヨの幾何公差・検証方法の図解（PDF）

データムは基準、データム形体はその基準を作る実物

データムは、幾何公差を評価するための理論的に正確な平面・軸などの基準である。それを設定するために部品上で指定された実在の面などがデータム形体になる。現物の面にある凹凸と、評価に使う理想的な基準面を同じものとして扱わない。

図面では、三角形を含む指示線と枠で囲まれた文字などによってデータム形体を示す。面を指すのか、サイズ寸法に結び付いて軸線や中心面を基準にするのかは、指示の付く位置まで確かめる。キーエンスのデータム解説

記入枠とデータムの優先順位

公差記入枠は、幾何特性の記号、公差値と必要な付加記号、必要に応じてデータム参照を組み合わせる。たとえば「平行度｜0.05｜A」を面に指示し、図面の単位をmmとした例では、データムAに平行な二平面の間隔0.05 mmが要求となる。公差記入枠の解説

データムを別々の区画にA、B、Cと並べた場合、その並びは第一・第二・第三データムの優先順位を示す。CMMで点を取る時間順を指定したものではない。先に取った点でも、評価時には指定された優先順位で基準を構成する必要がある。

互いに直交する三つの平面を使う例では、第一の基準で決まる自由度を保ちながら第二、第三で残る自由度を拘束する。ただし、軸や共通データムなど別の構成もあるため、すべての図面を三平面の3-2-1支持へ置き換えない。共通データムとデータム系の解説

包絡要求は、サイズ限界と完全形状の境界を分ける

サイズの指示に付く は丸囲みEで、包絡要求を表す。最大実体寸法での完全形状の境界と、サイズの許容範囲の両方を満たすように読む。最大実体状態は材料が最も多い状態なので、穴は許される最小径、軸は許される最大径が最大実体寸法になる。包絡要求の解説

直径20 H7の穴に包絡要求が付いた例

ここでは、単位mm、ISO 286に基づく20 H7の円筒穴を例とする。寸法許容差は下側0、上側+0.021なので、サイズ限界は20.000〜20.021 mmである。H7の数値はこの呼び寸法についてのもので、他の径へそのまま流用しない。Elesa+Ganterの20 H7の数値例

たとえば、局部的な直径が範囲内でも、穴が曲がっていて直径20.000 mmの真っ直ぐな完全円筒を収められなければ、包絡要求を満たさない。これは境界を理解するための例で、測定点数や通りゲージの設計・判定手順を定めたものではない。

独立の原則を適用する図面では、特別な関係を指定しないサイズ要求と幾何要求は独立に扱う。包絡要求などの指定がある場合は、その関係も評価する。丸囲みEがないという一点だけで、他の形状要求や共通指示まで存在しないとは判断しない。図面の適用規格・版・個別指定を確かめる。産総研公開の幾何公差基礎資料、独立の例外規定の節（PDF）

最大実体公差方式の丸囲みMを読む

幾何公差値の後ろに付く は丸囲みMで、最大実体公差方式を表す。適用できる対象と指示を確認した上で、サイズが最大実体状態から離れる分を幾何公差へ関係付ける。サイズ公差そのものを外れてよいという意味ではない。

位置度などで組立時の関係を管理するために使われるが、穴と軸の組付け専用ではなく、部品内の形体間の関係にも使える。すべての幾何公差へ自動的に加算できるわけではない。組立機能、対象のサイズと幾何要求、検査方法を確かめて採否を決める。データム参照に付くMなど、別の位置にある付加記号は同じ説明だけで処理しない。キーエンスの最大実体公差方式の説明、産総研公開資料の最大実体公差方式の節

普通幾何公差は、適用の指定を探す

個別の幾何公差が書かれていないからといって、JIS B 0419が自動的に適用されるとは判断しない。図面の注記、表題欄、参照された共通仕様・契約条件から、適用する規格・版・等級と対象範囲を確認する。個別指示との関係も確かめる。

JIS B 0419は個別に指示がない幾何特性を扱う普通幾何公差の規格で、3等級を規定している。ただし、すべての特性や加工法に一律の数値を与える表として使わない。JSAの公開プレビュー、適用範囲（PDF）、ミスミの一般公差の指定方法

設計時は、回転の振れ、基準面への着座、穴同士の位置関係など、機能上必要な要求を先に決める。その要求を共通指示で満たせるか確認し、満たせない箇所には個別に指定する。根拠なく厳しい公差を一律に付けたり、指示がない箇所へ検査側だけで数値を追加したりしない。

図面要求から測定条件へ渡す手順

1. 適用条件を確かめる。 図面版、単位、規格・版、普通公差や共通仕様を確認する。
2. 対象と公差域を読む。 記号、指示の付く要素、公差値、直径記号、付加記号を一組で確認する。面の平行度なら二平面、直径指定の軸線真直度なら円筒域、径方向円周振れなら各断面の同心二円、という違いを保つ。
3. 基準を構成する。 データム形体と参照の優先順位を特定し、支持・固定の方法と、測定データから基準を作る方法を整理する。
4. 評価範囲と測定方法を決める。 対象面のどこを何点測るか、走査範囲、測定器、評価方法、測定の不確かさを確認する。
5. 要求と手順を整合させる。 要求の追加・変更は図面または正式に参照する仕様へ反映して合意する。測定点や支持方法等は検査手順へ記録し、要求と矛盾させない。

三点で平面を作れることと、実際の面を十分に測って評価できることは別である。CMMの測定点の位置・個数やデータムの定義は測定結果の不確かさに関係する。任意の面を「三点測れば合格判定できる」と扱わない。ミツトヨのCMMと測定の不確かさの解説

また、面の平行度をダイヤルゲージで評価する場合は、基準の作り方、走査範囲、支持や押付けによる変形などを確かめる。一箇所の読みや、部品を置いたという事実だけで対象面全体の適合を判定しない。キーエンスの平行度測定の解説

社内・外注先へ確認するときの文案例

設計要求を確認する例： 「この面には平行度0.05 mmが必要という理解です。図面と参照仕様で既に要求されているか確認し、未指定なら正式な要求へ追加して承認しましょう。測定方法の補足は検査手順に対応付けます。」

測定条件を相談する例： 「データムAに対する面の平行度を評価します。Aの支持・固定と基準面の構成方法、対象面の測定点・走査範囲を決めましょう。CMMの点を取る順番と、データムの優先順位を分けて確認します。」

次のステップ：

• 寸法公差と嵌め合いの基礎 — サイズ公差と穴・軸の組合せを整理する
• 累積公差（スタックアップ）の計算 — 単品への要求を確認した上で、組立寸法のばらつきを考える
• 機械図面の読み方 — 寸法、注記、図面版など図面全体の読み方を確認する