測定工具の基礎講座
ものづくりの現場において欠かせない存在、「測定工具」。
測定工具にはさまざまな種類があり、それぞれに特徴があります。
本連載では、各測定工具の使い方や寸法の読み取り方に関して、実際の写真や図を通してご紹介していきます。
第4章 定盤

4-1 定盤とは

定盤とは、機械加工や測定の基準となる「理想平面」を提供するものです。写真1は鋳鉄製のもの、写真2は石(御影石、グラナイトなど)製のもので、 300mm角程度から数mのものまで、様々な大きさと目的のものがあります。平面精度は等級で表示されています(本文2項参照)。

  • 写真1 鋳鉄製定盤
  • 写真1 鋳鉄製定盤
  • 写真2 石製定盤
  • 写真2 石製定盤

定盤の理想平面を用いた加工・組立・検査の手法はその後の機械文明を大きく発展させ、私たち人類を近代文明へと導きました。そして今でも定盤は機械加工や組み立て、計測・検査の基本的な基準器として、あるいは精密な機械のベースとして使われています。

この定盤を上手に使いこなすことは、機械に関わる者の基本中の基本と言えるものです。この章では定盤の知識、使い方、手入れの仕方について解説します。

1:定盤の種類

(1)箱型定盤

私たちの最も身近な定盤は鋳鉄製の箱型定盤(写真3)です。箱型定盤は平面精度もほどほど(2級が多い)で、内部は軽量化のため、大きくくりぬかれており、適当にリブで補強されています。

平面は主に型削り盤のヘールバイトによる切削加工で仕上げられており、約20mm幅の規則的な挽き目(写真4)になっています。 軽くて薄い分だけ剛性も低くなりますが、取り扱いに熟練が必要な精密定盤に比べて気楽に使えるところが大きなメリットです。

写真3 箱型定盤

写真3 箱型定盤

写真4 箱型定盤の裏側

写真4 箱型定盤の裏側

(2)精密定盤

最も精度の高い「精密定盤」(又は「仕上げ定盤」)は、厚みがあり、撓まないように作られています。精密定盤は鋳鉄製と石製があります。

平面精度の高い精密定盤は、測定器の検査を行う際の基準面として使われているため、温度管理された部屋に置かれており、大切にされているのであまり見ることはありません。 まさにその工場(あるいは企業)の製品の基準となるものです。

それに比べ、比較的小型の精密定盤は工場の片隅や工作機械の傍に置いてあり、加工品のチェックや精度検査など生産現場で必要な作業に頻繁に使われています。きさげ仕上げは鋳鉄定盤の表面に僅かな凹を刻みこむことでリンギングを防ぐ効果もあります。

※リンギングとは:鉄の平面どうしを擦りわせると吸い付いて動かなくなる現象、きさげの凸凹があると発生しにくい

図3 ねじの条数

写真5 鋳鉄製精密定盤

(3)ブラウンシャープ型(BS型)定盤

鋳鉄定盤をきさげ仕上げするときに、平面の基準として用いるのが「ブラウンシャープ型定盤」(以後BS型定盤と記す)です。 図6のようにBS型定盤は中央を分厚くして2個の取手を付け、大きな定盤の上できさげ仕上げの前に行う「擦り合わせ」ができるようになっています。 擦り合わせ専門なので「擦り合わせ定盤」と呼ばれることもあります。

図6 ブラウンシャープ型定盤

図6 ブラウンシャープ型定盤

BS型定盤は平面を作る基本技術である3枚合わせの手法によって平面を形成しているので平面精度は最も高いと言えますが、古いものはすでに平面が失われている可能性があるので要注意です。

(4)たたき定盤

箱型定盤の天板を厚くして強度を持たせたものを「たたき定盤」と言い、板金作業での基準面として使います。「たたき定盤」は文字通り、定盤の上で木槌や金槌を使えるようにできています。

精密定盤ほどの平面精度は必要ないが、天板の剛性を高くして、木ハンマーやカケヤ(大型の木槌)で上を叩いても耐えられるようになっています。

しかし、いくら丈夫なたたき定盤とはいえ、平面の上で鉄製ハンマーを使うのは厳禁です。鉄製ハンマーで定盤の上を叩くと不規則な凸ができ、板金加工ができなくなります。 プラスチックハンマーや、銅、アルミニウム、鉛など、鋳鉄より柔らかい素材のハンマーを使ってください。

2:平面の基準・・・平面度と等級

定盤の平面度はJIS規格によって0級、1級、2級に区分されています。

平面度とは理想平面との差のことで、使用面を幾何学的に正しい平行2平面で挟んだ時、平行2平面の距離が最少となる間隔の寸法(JIS B 7513)で表します。

t=C1l+C2   ここで、C1、C2は定盤の等級に対する変数t

定盤の等級:0級 C1=0.003/C2=2.5

定盤の等級:1級 C1=0.006/C2=5

定盤の等級:2級 C1=0.012/C2=10

精密定盤とブラウンシャープ型定盤は0級〜1級、箱型定盤は1級〜2級が普通です。

3:定盤の置き方(水平だしの手順)

小型の定盤は作業台や鉄アングル溶接構造の専用台のそのまま置いて使います。定盤専用の架台にはレベル調整用のネジ(以後単に調整ネジと記す)が付いています。 1mを超えるような大きな定盤は写真8のようにレベリングブロックが使われています。

定盤は3点支持を基本として、基準面が水平になるように調整します。水平は水準器(水準器の使い方は別の章で紹介します)を使います。 写真9のように2個の水準器をTの字に直行交差するように中央に置いて調整しますが、水準器が一個しかない場合は縦を見るときと横を見るときで方向を変えます。

写真7 レベリングブロック

写真7 レベリングブロック

写真8 水平だし1

写真8 水平だし1

写真9 水平だし2

写真9 水平だし2

図10 定盤の水平だし

図10 定盤の水平だし

B1〜B5:調整ネジ(レベリングブロック)が配置されている場所

B1〜B3:3点支持の主支点(この3点で水平を出す)

B4〜B5:副支点(補助支点)

それでは水平だしを追ってみましょう。

  1. 調整ネジ(レベリングブロック)B1、B2、B3中央よりやや下に、B4、B5は一番下になるように高さ合わせのネジを調整しておく
  2. B1とB2を調整して、縦の水準器1が水平を示すようにする。
  3. 次に、横の水準器2を見ながらB3を調整して水準器2を水平にする。
  4. 1〜3を3回ほど繰り返す。
  5. B4とB5を上げて、定盤の底面に軽く接触するようにする。これで水平出しは終了です。
  6. 作業が収束しない場合のときの対処方法

初めて定盤や工作機械の水平だしを行うときは作業がなかなか収束しないことがあります。そのような時の対処方法です。

  • 水準器の底にゴミを噛んでいることが多いので、水準器の底面や定盤の上面の清掃に心がける。
  • 水準器が狂っている場合があるので、水準器を読み取るときは2〜3度180°反転させて値を見る。
  • レベリングブロックのネジを下げる方に回したときは、滑る部分の摩擦抵抗によってスムーズに動かないので、 上がりすぎた時は一旦大きく下げて、再度上げるようにする。

これだけの作業ですが、慣れてしまえば簡単ですので、落ち着いて作業を進めます。

執筆:株式会社日本中性子光学 河合 利秀

『測定工具の基礎講座』の目次

第1章 ノギス

第2章 マイクロメータ

第3章 ダイヤルゲージ

第4章 定盤

第5章 ブロックゲージ

第6章 水準器

第7章 基準器

第8章 トルクなどの力を測る

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