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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7章 基準器

7-2 直角の基準<イケール、マス、Vブロック、スコヤ>

直線の基準は、その測定方法によって基準の形状も違ってきます。

工作機械のテーブルや刃物台などの直線案内精度を測定するのはI(アイ)ビーム型ストレートエッジ、定盤やブロックゲージの平面を検査するのはナイフエッジ型ストレートエッジ、床に設置して、定盤と同じように長手方向の直線を保証する直線定盤などがあります。

ここでは最も使う頻度の高い直線案内の精度を測定・検査するアイビーム型ストレートエッジを中心に解説します。

1. 様々な形のストレートエッジ

バーニア式ハイトゲージは操作する箇所が多数あるので、まずそれぞれの名称と機能を確認しましょう。ハイトゲージの各部の名称と機能は以下の通りです。

最も多く使われるのは鋼鉄製のI(アイ)ビーム型ストレートエッジ(写真1)です。これは断面がアルファベットのIの形からこのように呼ばれ、A級とB級があります。フラットバーのような形状(断面が長方形)のべベル型ストレートエッジは現場使いが中心となるのでB級が多く、Hチャネルと同じ断面のチャネル形や断面が正方形の天然石ストレートエッジは精密級が多く恒温室などで使用します。

写真1 アイビーム型ストレートエッジ

写真1 アイビーム型ストレートエッジ

アイビーム型ストレートエッジは、概ね300mmから数mまで、色々な長さがあり、上下の測定面は硬く焼き入れされて、傷が付きにくくなっています。ストレートエッジは精度検査表(グラフ)が付属しているものもあるので、実際に測定するときはこの誤差を考慮します。

2. Iビーム型ストレートエッジの使い方

写真2はフライス盤X軸の直線案内精度を測定しているところです。この写真のようにコラム側にストレートエッジを置き、テーブルにダイヤルゲージ(この場合は一目盛り1μmのピークメータ)をマグネットスタンドで固定します。ストレートエッジはテーブルに平行に置きます。

写真2 X軸の直線案内精度測定

写真2 X軸の直線案内精度測定

ストレートエッジを平行に置くコツは、中央付近300mm程度の範囲でダイヤルの目盛りがほぼ同じ値を示すようにストレートエッジをタッピング(ドライバーの柄の部分などで軽く叩く)で微調整します。

これで準備は完了。中央付近でダイヤルをゼロに合わせ、フライスのテーブルを左右に動かし、ダイヤルの動きを見ます。ダイヤルゲージは理想的な直線基準であるストレートエッジとテーブルの移動経路の偏差を示しています。

これが直線案内誤差です。

このフライス盤の可動範囲は530mm、この時の測定ではわずかにうねりがあり、左右両端は10μm以上変化しますが、よく使う中央400mm範囲は2〜3μmの誤差しかなく、大変優秀であることがわかりました。このときのダイヤルの値を連結合成したものが写真3です。このフライス盤のX軸は案内機構の遊びを極小に調整したので、左右どちらに動かしても同じ値を示したので、遊びのない直線送りになったことも確認できました。

この時に使うダイヤルゲージは分解能の高いテコ式ダイヤルゲージ(ピークメータ)がよく、測定誤差も少なくなります。

写真3 測定結果

写真3 測定結果

動きのある装置を組み立てるとき、直線案内機構を精度よく取り付ける場合にもストレートエッジを使います。この場合は直線案内機構の固定側にストレートエッジを、移動側にダイヤルゲージを取り付けます。写真4はリニアガイドを使った直線案内機構の組立作業です。このようにストレートエッジを使えば難しい直線案内機構の調整も簡単にできます。

写真4 リニアガイドを使った直線案内機構の組立作業

写真4 リニアガイドを使った直線案内機構の組立作業

3. ナイフエッジ型ストレートエッジ

Iビーム型ストレートエッジが直線を検査するための「細長い面」であるのに対し、ナイフエッジ型ストレートエッジは文字通りの直線です。

ナイフエッジ型ストレートエッジの形状は写真5のように三角形柱になっており、3本のエッジが正確な直線となっています。この直線は、長さ標準の項で紹介するブロックゲージなど比較的小さい面の平面を検査するときに大いに役に立ちます。

写真5 ナイフエッジ型ストレートエッジ

写真5 ナイフエッジ型ストレートエッジ

ナイフエッジ型ストレートエッジは片手で持てる小型のものが多く、ブロックゲージ・アクセサリに入っています。

ナイフエッジ型ストレートエッジの使い方は極めて簡単です。写真6のように、検査したい面にナイフエッジ型ストレートエッジの稜線(エッジ)を当て、光を透かして見るだけです。検査面の直線性が良ければナイフエッジを当てても向こう側の光は見えません。このようにして、検査面の色々な位置にナイフエッジをあてて、光が漏れているかどうかを見るのです。

写真6 ナイフ型ストレートエッジ

写真6 ナイフ型ストレートエッジ

ナイフエッジによる平面検査は定性的に判断できますが、定量的な評価はできないので、三次元測定機やレーザー干渉計など高度な平面検査をする前の簡易検査として有効です。

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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