3Dプリント用デジタルノギス:分解能と精度

表示分解能と公称精度は別々の仕様項目

Mitutoyoの技術資料はデジタル、ダイヤル、バーニヤのノギスを対象としています。ASME B89.1.14-2018に基づき、部分面接触誤差Eとスケールシフト誤差Sという2つの精度特性を説明しています。表示分解能は別に読むべき仕様で、資料はそれだけで測定器を選べるとはしていません。

技術資料はEを外側測定面に、Sを内側、段差、深さの測定を含むその他の面に関連付けています。仕様は外側測定面でゼロ設定した前提であるため、他の面ではより大きな誤差が生じる可能性があると注記しています。販売中のすべてのモデルについて値を示しているわけではありません。

製品シートには、表示分解能と、そのモデルの公称精度特性を分けて記録します。Mitutoyoによると、標準値はデフォルトであり、メーカーやユーザーが別の値を定めることがあります。モデルを比較する際は、仕様を小数点以下の桁数に単純化せず、誤差項目、測定面、条件をセットで見てください。

表示された数字から寸法の判断まで

分解能は読み取りの単位を示すもので、最大許容誤差のすべてを示すものではありません。Mitutoyoの技術資料は最大許容誤差EとSを示し、デフォルト値をASME B89.1.14-2018に基づいて記載し、メーカーやユーザーが異なる値を定められるとしています。また仕様は20 °Cで適用されるとしています。この表の1行を、同じ表示単位のすべての測定器に自動的に保証された特性と見なさないでください。

NISTの計画ルールを説明するために、仮のプロジェクトで公差Tを0.20 mmと定めたとします。その10分の1は0.02 mmなので、0.01 mmの表示単位はそれだけでこの分解能の目標を満たします。ただし、最大誤差が0.01 mmであることを示すものでも、部品の合格を正当化するものでもありません。寸法と測定面についての測定器の誤差、判定に必要な手順は別に評価する必要があります。この例のために造形物の寸法やノギスを測定してはいません。

NISTのはかりのFAQにも別の例があります。表示目量と検定目量を区別しており、表示を細かくしてもはかりの精度が上がるわけではありません。このFAQの等級や記号は計量のもので、ノギスの仕様ではありません。購入にあたっては、別の種類の測定器からの類推に頼らず、選んだモデルのメーカー公称値と検査する寸法に立ち返ってください。そのモデルの根拠資料は選定記録とともに保管しましょう。

目標の公差から分解能を選ぶ

NISTハンドブックは測定の目的と分解能を結び付け、経験則として公差より少なくとも10倍細かい分解能を提案しています。表示単位でいえば、選んだ公差Tに対してT/10以下です。これは一般的な計画の指針であり、特定のモデルの仕様でも、精度の保証でも、造形物の合否基準でもありません。

同じ文書には機械加工の例もあります。値が公称から数千分の1インチ以上ずれるとは考えにくい旋削作業では、直径を1000分の1インチ以内で測る必要があり、ハンドブックはその用途の測定器としてバーニヤノギスで十分と結論づけています。

機能上重要な寸法については、まず設計で許容する公差を決めます。NISTのルールは必要な分解能を考える助けになりますが、そのモデルのマニュアルなしにノギスを選ぶことも、造形物を合否判定することもできません。バーニヤノギスの例は記載された旋削作業にのみ当てはまり、造形した樹脂には当てはまりません。

繰り返し性:探す価値のある3つ目の項目

提供された資料はノギスの繰り返し性を定義していません。モデルのマニュアルに別記載があれば、その定義と条件を記録してください。分解能や公称精度の値だけから導き出さないでください。

部品を比較するために測定を繰り返す場合は、読み取り値と条件を記録してください。これらの情報源は、ノギスのばらつきや、差のうちツールに起因する割合を測定していません。

Mitutoyoの技術資料によると、仕様は測定器の全範囲ではなく測定長に依存し、20 °Cで適用されます。ノギスの繰り返し性の一般的な値は定義していません。記載があれば、該当モデルのマニュアルで定義、値、条件を確認してください。

購入前に読むべき仕様項目

MitutoyoによるとE誤差とS誤差は、全測定範囲だけでなく測定長によって変わります。確認したい寸法を、対応する仕様とその条件に照らしてください。公差の10分の1というNISTのルールは分解能の目標設定に役立ちますが、この確認やモデルのマニュアルの代わりにはなりません。

内側を測る場合は、そのモデルの測定面の形状も確認してください。技術資料には、一部のノギスは交差したナイフエッジを使っており、その厚みとすき間によって小さな内径で誤差が増える可能性があると記されています。300 mmまでの対象ノギスについては、ASME B89.1.14-2018で求められる5 mmリングゲージの追加テストを挙げています。これは資料に記載された測定面とノギスの検証に適用されるもので、造形した穴の合否を判定するものではありません。

正式な適合検証について、技術資料はゲージブロック、ノギスチェッカーその他の基準器を挙げています。範囲に応じて少なくとも3〜5点、その範囲の90%以上をカバーし、ビーム付近からジョウの先端付近までの位置で測ることを定めています。他の測定モードにもテスト点が必要です。これらの手順はASME B89.1.14-2018をまとめたもので、このページではテストを行っていません。内側測定の基準器としてはノギスチェッカー、リングゲージ、アクセサリー付きゲージブロックが挙げられ、デフォルトのテストサイズは20〜50 mmとされています。技術資料は、深さや段差など他の各モードについても、定盤上のゲージブロックを使うテスト点を求めています。

ツールの役割の終わりと手法の始まり

提供された2つのNIST資料は、造形した樹脂の測定方法を説明していません。そのためこのページでは、読み取りの差をクランプ力、ジョウの角度、バリのせいとすることはできません。ツール、寸法、検査条件を別々に記録してください。

NISTハンドブックは計画のためのルールを示しており、目標の公差が必要な分解能を決める助けになります。ノギスをランク付けしたり、デジタルノギスで造形物を合否判定できるとしたりするものではありません。適合性や安全性の要件がある場合は、その用途に求められる方法と測定器を確認してください。

出典と限界

• NIST — 計量とはかりに関するFAQ(計量が対象)
• NIST Engineering Statistics Handbook — パラメーター、範囲、分解能
• Mitutoyo — ノギスの精度と校正、EDU-15003A(2018)

当サイトはメーカーとコミュニティの資料を整理したもので、これらの製品を自分たちで実測したわけではありません。お使いの機種の取扱説明書が、一般的なガイダンスより優先されます。