幾何公差の読み方入門——寸法公差との違いと、なぜ公差域が57%広がるのか

図面に、見慣れない記号の入った枠が並んでいる。

「⌖ φ0.2 Ⓜ A B」

読み方がわからないまま、とりあえず寸法公差だけ見て加工を頼む——製造業で10年やっていても、意外とここで止まっている人は多いです。

これが幾何公差です。この記事では、寸法公差との違いを1つの穴の例で説明し、なぜ幾何公差にすると公差域が57％広がるのかまで数字で示します。

寸法公差だけでは決まらないもの

まず、寸法公差でできることを確認します。

板の厚さを 2.50±0.03 と書けば、2.47〜2.53に入っていればOK。これは寸法公差で完結します。

では、板に開けた穴の位置はどうでしょうか。

「端から50±0.1、下から30±0.1」と書けば、位置は指定できます。これも寸法公差です。座標公差とも呼びます。

一見、これで足りているように見えます。ですが、ここに落とし穴があります。

問題：斜めにずれると、公差が広がってしまう

「±0.1」で指定した穴の位置が、どこまでずれてよいかを図にしてみます。

横に±0.1、縦に±0.1。つまり許される範囲は、0.2×0.2の正方形です。

公差域の形     面積
0.2 × 0.2 の正方形    0.0400 mm²

ここで問題になるのが角です。

正方形の角、つまり斜め45度の方向を見てください。中心から角までの距離は、

0.1 × √2 ＝ 0.1414 mm

斜めなら0.1414mmずれても図面上は合格です。真横なら0.1までしか許されないのに、斜めなら0.1414まで許される。

同じ「位置のずれ」なのに、方向によって基準が変わってしまっている。 これが座標公差の弱点です。

穴にピンが入るかどうかは、**方向に関係なく「中心からどれだけずれたか」**で決まります。方向で基準が変わるのは、機能から見ればおかしいわけです。

幾何公差なら、公差域が「円」になる

幾何公差の位置度を使うと、公差域を円で指定できます。

⌖ φ0.283 A B

これは「穴の中心が、直径0.283mmの円の中に入っていればOK」という意味です。方向は関係ありません。

先ほどの「斜め0.1414mmまで許す」と同じ条件を円にすると、半径0.1414 → 直径0.283の円になります。

面積を比べます。

指示のしかた            公差域          面積
座標公差 ±0.1          0.2角の正方形    0.0400 mm²
位置度 φ0.283          直径0.283の円    0.0628 mm²

面積比は1.571倍。公差域が57％広がります。

「甘くなった」のではありません。機能上ずれても構わない範囲を、正しく全部使えるようになったのです。

座標公差では、円の外側にあたる部分——角以外の斜め方向——を、理由もなく捨てていました。それを回収した結果が57％です。

公差が広がれば、加工は楽になり、不良は減り、コストは下がります。 これが幾何公差を使う実利です。

⚠ 逆向きの換算も知っておいてください。位置度φ0.2 を座標公差に直すと ±0.0707 相当です。図面に「φ0.2」とあるのを「±0.1くらいだろう」と読むと、実際より甘く見積もることになります。

データムとは何か

幾何公差の枠には、たいてい A や B という記号がついています。これがデータムです。

データムは、測るときの基準のことです。

「端から50mm」と言っても、どの端から測るかが決まっていなければ、測る人によって答えが変わります。データムは「この面を基準にして測ってください」と図面で指定する仕組みです。

• A ＝ 第1基準（たいてい、いちばん広い面や取付面）

• B ＝ 第2基準（Aに垂直な面や、位置決めの穴）

⚠ 順番に意味があります。 「A B」と「B A」では、測り方が変わって結果も変わります。並び順は書いてあるとおりに読んでください。

データムがあるおかげで、設計者・加工先・検査部門の3者が同じ測り方をできるようになります。これが幾何公差のもう1つの価値です。

現場でよく出る記号4つ

全部で14種類ありますが、実務で頻出するのはこのあたりです。

• 平行度：基準面に対して平行か。取付面やレール座面でよく使う

• 直角度：基準面に対して垂直か。柱や立ち上がりの面

• 平面度：その面自体が平らか。基準は不要（データムなし）

• 位置度：穴やピンの位置。今回の例。ボルト穴の指定で頻出

⚠ 平面度にはデータムがつきません。 「その面だけで決まる」性質だからです。データムが要るのは、他の面との関係を言う場合だけです。

Ⓜ（マルエム）は何か

位置度の枠に Ⓜ がついていることがあります。最大実体公差方式といいます。

ざっくり言うと「穴が大きめにできていたら、位置のずれをその分だけ多めに許してよい」という指示です。

穴が大きければ、多少ずれてもピンは入る。だったら位置の公差を追加で認めよう、という考え方です。組み立てられるかどうかが判断基準になっています。

⚠ Ⓜ は組み立てのための穴に使うものです。位置そのものが機能に効く場所（位置決めピンなど）には使いません。

図面を書く側・読む側で気をつけること

• すべてを幾何公差にしない。厚み・長さのような単純な寸法は、寸法公差のままでよい

• 位置度を使うなら、データムを必ず指定する。データムのない位置度は測れない

• 検査できるかを考える。指示はできても測定器がなければ意味がない

• 加工先に確認する。幾何公差に慣れていない工場だと、見積もりが跳ね上がることがある

最後の点は実務的に大事です。図面をきつくすると値段が上がります。 幾何公差は公差を広げられる道具なので、うまく使えば逆に安くなります。

まとめ

• **寸法公差は「大きさ」、幾何公差は「形・姿勢・位置」**を決める

• 座標公差 ±0.1 の公差域は 0.2角の正方形（0.0400 mm²）。斜めなら 0.1414mm までずれても合格

• 同じ条件を位置度で書くと φ0.283の円（0.0628 mm²）。公差域が57％広がる

• 広がるのは甘くなったからではなく、捨てていた範囲を回収したから

• 位置度φ0.2 は座標公差 ±0.0707 相当。甘く読み間違えない

• データムは「測る基準」。A・Bの順番に意味がある

• 頻出は平行度・直角度・平面度・位置度の4つ。平面度にデータムはつかない

• Ⓜ は組み立て用の穴に使う。位置決めピンには使わない

「読めない記号」が「公差を57％広げられる道具」に変わると、図面を見る目つきが変わります。

あわせて読みたい

▼ 図面を読むのが怖い新人へ——公差・寸法の基本を現場20年から解説

▼ 表面粗さRa・Rzの違いと使い分け——図面指示の読み方

▼ 何を測るかを決める——図面の公差と管理項目【測定の基本 2/8】

生産技術の全体像から見たい方へ

▼ 生産技術とはどんな仕事か——職種選びからキャリア設計まで【57記事の地図】

Excelテンプレートを作っています

図面と一緒に残す完成図書や、検査成績書のテンプレートをBOOTHで公開しています。マクロは使っていないので、会社のPCでも動きます。

▶ 機械設備 完成図書フォーム（表紙・目次・仕様書・部品リスト・検査成績書）¥500

▶ QC工程図テンプレート【コントロールプラン・Excel版】¥900

▶ 【無料】仕様書作成 確認・調整メモシート

続きは本にまとめました（Kindle）

センサユニットの量産ラインを6か月で立ち上げるプロジェクトを、工程設計・図面と公差・部品選定・設備導入・制御・IE・品質・プロジェクト管理・キャリアまで全11章で追いかけます。図面と公差の章では、この記事の内容を実際のプロジェクトの中で使っています。

▼ 生産技術の教科書——工程設計・設備導入・現場改善　20年分の実務を1冊に

※ Kindle Unlimited をご利用の方は追加料金なしで読めます。

このnoteの歩き方

記事が増えてきたので、どこから読めばいいかの案内を作りました。
連載シリーズの入口、Kindleの既刊、Excelテンプレートの一覧もここにまとめています。

▼ はじめまして、MKM_techです——生産技術20年、このnoteの歩き方

💬 記事の内容で質問・疑問があれば、コメント欄へどうぞ。よくいただく質問は、記事にして詳しくお答えしています。