実例で学ぶ公差設計 〜穴と軸から不良率を推測する〜：若手エンジニアのための機械設計入門（8）（3/3 ページ）

3D CADが使えるからといって、必ずしも正しい設計ができるとは限らない。正しく設計するには、アナログ的な知識が不可欠だ。連載「若手エンジニアのための機械設計入門」では、入門者が押さえておくべき基礎知識を解説する。第8回では、穴と軸のはめ合いを題材に、公差設計に確率統計を応用し、不良率をどのように予測できるかを取り上げる。

[土橋美博／スワニー，MONOist]

3．まとめ

　今回のポイントは、公差の設定、確率統計の考え方、そして工程能力指数（Cp）でした。公差の設定は設計者が行うものですが、確率統計は数学や工学に基づく理論です。そしてCpは、机上の計算値ではなく、実際の現場データから算出されるものであることを押さえておく必要があります。

　では、そのCpを現場ではどのように求めるのでしょうか。以下に代表的な流れを示します。

工程能力指数（Cp）を求める流れ（現場でのやり方）

（1）製品や寸法を決める
　評価対象とする寸法（例：穴径、外径、厚みなど）を決め、図面に記載された規格（上限値／下限値）を確認します。

• 例：穴径10.00±0.10mm → 上限10.10、下限9.90

（2）実際にサンプルを測定する
　現場で連続生産された製品を20〜50個程度抜き取り、ノギスやマイクロメーターなどで寸法を測定します。ここで重要なのは「通常の製造条件」で測定することです。これにより、工程の実力を正しく把握できます。

（3）平均値（μ）と標準偏差（σ）を計算する
　測定データから「平均寸法」と「バラつき（σ）」を算出します。

（4）Cpを計算する

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　今回の事例では、現場のサンプルから得られた工程能力指数と照らし合わせても、不良率はごくわずかで問題にはなりませんでした。ただし、常に同じ結果になるとは限りません。場合によっては不良が問題となるケースもあり、そのときは公差の見直しが必要になります。これこそが公差設計における「PDCA」です。次回は、この公差設計のPDCAについて詳しく説明していきます。　（次回へ続く）

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著者プロフィール

土橋美博（どばし よしひろ）

半導体組み立て関連装置メーカー、液晶パネル製造関連装置メーカーを経て、「メイドINジャパンを、再定義する。」有限会社スワニーに入社。CIOとして最新デジタルツールによるデジタルプロセスエンジニアリング推進に参画する。

ソリッドワークス・ジャパンユーザーグループ（SWJUG）、ワールドワイドのソリッドワークス・ユーザーグループネットワーク（SWUGN）のリーダーも務める。