公差設計 -Tolerance Design-


  
  
  
  
 
 

 公差とは… 

■ 公差設計とは

実際の設計においては、図1のように、公差が決められます。

完成品仕様がある範囲に入るためには、サブ組立主要寸法がある範囲に入ることが要求され、そこから各部品の公差が割り付けられます。これが、本来の①設計の流れであり、設計者の意図が反映されています。完成品からは出来るだけ厳しい公差を要求したい(小型化、高性能化等に向け)が、部品側からは逆に公差をゆるめて欲しい(コスト上)という要望が上がります。これが、②製造上の要求です。これら設計者の意図①と製造上の要求②とを、経済性(コスト)という一つの共通の軸に投影してながめ、そのバランスするところに公差が決められるわけです。その際に、統計的考察も加えて計算し、公差を設定することを「公差設計」と呼びます。近年は激しい国際競争の中で、完成品仕様の要求レベルが格段に上がっています。その結果、当然のように部品の要求レベルが著しく厳しくなってきています。
多くのトップ企業で「公差設計」に対する要求が顕著になってきているのは上記理由によります。
 
 

■ 設計者の公差知識の実態

多くの企業において、公差設計手法がきちんと教育されているとは言えません。若い設計者は、以前の同種部品の公差をそのまま利用することが多く、まったく新しい製品(部品)の場合は、KKD(勘と経験と度胸)で設定しているというのが実態です。公差設計がベテランの設計者には当たり前のことでも、若い設計者には理解できていません。
最近でも、部品はすべて設計者の指示(設計図面)通りに作られているにもかかわらず、組立てられない、あるいは組立後に動作しない、といった声を耳にすることがあります。そこには、設計者がこの公差設計を正しく理解して実践されていないケースも多く存在しています。そういったことが、「Fコスト(失敗コスト)の増加」「次期開発商品の遅れ(設計者の手離れの悪さ)」等の悪循環に繋がっています。
 

■ セミナーでは…

講座(セミナー)では、図2のような実際的な演習事例を複数用意して、「互換性の方法」「不完全互換性の方法」で手計算を行い、さらにモンテカルロ法、その他の方法に関しても基本的な概念を学び、実際の設計業務の中で実践できることを目標としています。

さらに重要なことは、設計者が設定する公差が製造側の工程能力に合致したものであるかどうかです。工程能力とは、与えられた標準通りの作業が行われたとき、その工程で製造される品物の品質特性が、規格をどの程度満足しているかを図る尺度であり、一般的には工程能力指数(Cp、Cpk)の形で表わされます。前述した①設計者の意図と②製造上の要求とのキャッチボールがいかに重要であるか、また、ある部品だけに特別に厳しい公差が設定されている等の対応の仕方も学べます。
 

■ 導入後の状態

1)公差計算理論と判断基準を有して、正しい設計が出来るようになります。
2)従来公差設計を実施していない会社には、大きなコストメリットが得られます。(30~50%)
3)設計品質問題を理論的に未然に解決します。
4)他者の設計に対して、正しい評価が出来るようになります。(検図)
5)セミナー及びコンサルを通じて、“強い商品の創出に結びつける仕事の進め方”を体得します。


■ 注意事項 ■

公差設計確立には、設計側と製造側の強固な協力体制が不可欠であり、課題が多いのも事実である。正しい公差設計理論を学ぶとともに、設計部門が工程能力及びコストに対する関心を深めるための施策と製造部門(あるいは生産技術部門)から設計部門に工程能力及びコスト情報が伝達される仕組みの再構築が必要である。


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 公差設計のPDCA解説

          公差設計のPDCAを確実にまわしていくことにより、
公差設計技術の企業としての確実な実践活用につながる。        
 

■ 設計者の公差知識の実態

○多くに企業において、公差設計・解析手法がきちんと教育されていない。
○若い設計者は、以前の同種部品の公差をそのまま利用する。
○まったく新しい製品(部品)の場合、KKDで設定している。
☆GPS規格により、幾何公差方式に対する要求が高まっている。
 (正しく教えてくれる人がいない…)
☆設計者のQC理解度調査では、工程能力に関する知識が極端に不足している。

              そのツケは… 

製作に 非常に苦労している(=コストアップ)部品はありませんか?
全部品を設計図面通りに製造しているにもかかわらず、製品が組み立てられない…
動作しない…といったことが起きていませんか?
そういったことが…『Fコストの増加』『次期開発商品の遅れ(設計者の手離れの悪さ)』等の悪循環につながります。
 

悪循環を止め、企業としての総合力をアップさせるには
公差設計のPDCAを機能させることが重要!

※設計者が公差設計を実践するだけでは、まったく意味がない。
 
 
 
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 例題

■ 問題

次の2つの条件が与えられているとき、B、C、Dが同一部品
とした場合の寸法と公差を、「互換性の方法」と
「不完全互換性の方法」のそれぞれについて計算せよ。
 
 
 
 
 

■ 答え

寸法値は 

公差の計算においては…
「互換性の方法」の場合 

「不完全互換性の方法」の場合
 

したがって、部品 B,C,D の寸法と公差は
次のようになる。
 
●「互換性の方法」では・・・・・・・ 

●「不完全互換性の方法」では・・・・

    

 あなたはどちらの公差計算をしていますか?
   この違いが生む効果は?
  
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 設計者に必要なスキルと研修 体系図

 
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 セミナー受講者のご感想

 ■ 公差設計セミナー後、皆さまより頂きましたご感想の一部をご紹介します。

●会社の中で着実に公差が浸透して、調整が不要な設計をせよ!といった話がよく出ます。
 
●今までの設計に対する考えを180度変えるような話であった。
 
●今まで公差について勉強したことが無く、他人の図面をそのままマネをしながら設計をしていましたが、今回のセミナーで自分で考えて公差を設定できるようになりました。
 
●実習での計算に手間取りましたが、大変勉強になりました。
 
●大変わかりやすく、経験に基づいているので説得力があった。
 
●公差について、深く考えずに図面化することが多かったが、「不良率」と「コスト経済性」を意識しながら図面化することができると思う。
 
●セミナー内容は非常にわかりやすく実習も多かったため、すぐに実務に取り込めるかと思われます。また、「公差設計」自体を知らなかった私自身にとって新鮮な内容だったと感じております。
 
●貴社が行っているセミナーは日本の技術が生き残る為の生命線と言えます。是非日本中の企業に広めて欲しいですね。
 
●先日の講習会は大変勉強になり、 今後の自身のレベルアップのためにも 大変有益なものでした。
 
●先般のセミナーは大変勉強になりました。ありがとうございました。課を挙げて、日々の業務に役立てて参りたいと思います。
 
●先日の栗山先生の講義は、たいへん興味深く公差の重要性・可能性を強く感じました。ありがとうございました。
 
●早速社内にて勉強会を行い、社内の者も感心を示しておりました。今後も機械設計での寸法設定にどんどん使っていきたいと思います。
 
●非常に良い講義でした。是非関連のセミナーも受けたいと思いました。今後の実務に活かしていきたいと思います。
 
●本当のものづくりを熱くかつ柔らかく訴えられていた栗山先生の言葉が毎日思い出されています。
    
●先般の講習では、大変ためになる講義をありがとうございました。実際の経験に基づく事例を数多くご紹介いただき、大変有意義な講習だったと思います。また、機会があれば是非お話をお聞きしたいと思います。
 
●先日は大変参考になる講義をして頂きましてとても有意義な時間を過ごすことが出来ました。
 今後、弊社内の他の設計者にも受講させたいと思っております。
 
●日常設計部門と製作部門の間で品質の問題で板ばさみになっていることの原因が、つかめた感じがしました。よく復習をして上流工程の設計部門教育に活用したいと考えます。
 
●先日の講演は短時間ではありましたが大変参考になりました。図面確認等に対し視野が少し広がった気がします。
 
●先日受講した公差解析、本当に勉強になりました。現在キャンセル待ちですが、応用編も是非受講したいと考えております。
 
 

 ●図面・計算書の活用度合を大幅にUPできるヒントになった。もっと分かりやすい図面をつくろうと思ってはいたが、やり方に行きづまっていた。大きなプラスになった。図面作成について、社内の役割についても見直すきっかけになると思う。

●ガタ、レバー比などを利用した複雑な公差解析を実演問題を通して得ることができた点。
 ガタ設計のやり方が自己流だったため、やり方を学べ、自分のやり方との比較・間違いを確認できた点が大変有益であった。

●レバー比に関して、きちんと計算をしたのが初めてだったので最初は戸惑ったが、公差計算の寄与として非常に大きな要因であるため、しっかりとレバー比計算を習熟することは非常に重要だと思う。

●実際の公差計算にすぐに役立てる内容であり、実践的な演習が多くあったので使い方を覚えやすかった。

●設計担当部門が関連部門と協議して、公差に対して真摯になることが(地味ではあるが)、製造業に携わる企業にとって生き残る1つの努力すべきことであると感じた。

●今まで、良く知らずに公差を図面に入れていたと、講座を受けて改めて感じました。

●大変勉強になるセミナーを受講でき、ありがとうございました。学んだことをしっかりと自分のものにし、後輩等に伝えていかなければならないと強く感じました。

●非常に分かり易かった。入社以来、何となく教わったまま不安があったが、これからは「この方法を使う」と言う自分の中の基準が作られたので助かりました。

●演習が中心だったので、実際にどのように考えれば良いかを具体例を通して学べた。講師の方の話し方もとても上手で、聞いていて疲れなかった。
 
 

●仕事上海外とのやり取りが多いので、これからどんどん活用していくことになる。独学で始めるよりは、こういったセミナーで、基礎をしっかりと学べた事はとても良かった。

●これまで自身が考えていた幾何公差の概念を大きく変えた使用方法、応用方法に大変感銘を受けました。また、使うことのメリット、デメリットも非常に分かりやすかったと思います。実際の業務において、研修でご紹介頂いた方法などを使いこなすには、やや時間のかかることも予想されますが、使いこなす努力(覚える事ではなく良い記載方法、使用方法)を行ってみたいと思います。ありがとうございました。

●今まで曖昧に使っていたのでこれからは正しく使って工数削減、COST削減を図る事ができる。

●幾何公差について、理解を深めることが出来た。また、実用例を含めた講習であった為、自己の業務へ反映するイメージがついた。図面など基礎的な項目については、チェック担当を含めルールの共有化が必要だと感じた。上位者を含め、図面に関連する担当者は、このような講座が必要だと感じた。

●幾何公差は何となく使っていたレベルではっきりいって、いいかげんな感じでした。今日の講座を受講することができて、自信をもってこれからは幾何公差をいれることができます。ありがとうございました。

●実態である測定方法と合わせての説明であり、COSTに関する影響への理解が深まったため。

●セミナー内容はとても面白く、参考になったと思いました。セミナー内容が多いため、最初は付いて行けないかと感じました。しかし、セミナー中に演習問題が豊富なため、沢山練習が出来ました。自分でやった演習と正解の答え合わせで、分からない点が分かるようになりました。

●測定方法や生産技術と関連付けて説明頂いたので、幾何公差を使う意義を実感できたように思う。質問にも丁寧に答えて頂いて、大変勉強になった。
 
 

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 成果事例


 

 

PLANER®公差計算ソフト(Excel)

PLANER®公差計算ソフト(3点セット)

《セット内容》
①公差計算一覧表 
②公差計算ソフト 
③工程能力評価ソフト
価格:18,800円(税別)
保守・サポート期間:2年間
(保守期間中はQ&A対応させていただきます。)
PLANER®では、公差設計・解析講座を受講されて「手計算を習得された方」に対してのみ、計算ソフト(Excel)をご提供しています。
手計算と全く同じ扱いで入力し、互換性の方法・不完全互換性の方法・一様分布計算 等の複数計算結果および不良率の推定が短時間で得られ、判定(設計の合否)・改善に集中できます。
また、ガタの扱い(非常に重要)を明確にしています。
「公差設計のPDCA」が実践できるよう、一覧表および工程能力評価ソフトとの連携(3点セット)も図っています。

 
 
※ モンテカルロ対応シートもございます。
 (お問い合わせください。) 
 

 

 PLANER®品質管理ソフト(4点セット) 

《セット内容》
①パレート図・ヒストグラムの描き方 
②工程能力評価ソフト 
③管理図 
④検定・推定
価格:18,800円(税別)
保守・サポート期間:2年間(保守期間中はQ&A対応させていただきます。)
PLANER®では、統計的手法基礎講座(工程能力)を受講されて「ヒストグラム・工程能力について習得された方」に対してのみ、計算ソフト(Excel)をご提供しています。
Excelの「分析ツール」でもヒストグラムを描くことはできますが、区間の設定など面倒な作業が必要となります。本ソフトは、規格値とデータを入力するだけで、自動的にヒストグラムの作図と工程能力指数および推定不良率の計算を行いますので、工程データの効率的な分析・把握ができます。この他に、Xbar-R管理図や、検定・推定についても、データを入力するだけで面倒な計算は自動で行えますので、工程管理・データ分析には最適なソフトです。


■ 受託図面ご指導(幾何公差の表記)■

 【特  徴】 設計図面の幾何公差表記に関するお悩みを解決
 【内  容】 設計図面意図の確認(半日)+ 受託図面改善(2日間)= 計2.5日
         ※3~6図面程度(事前調整)要
 【対  象】 幾何公差表記に関してお悩みの設計者
 【成果物】 ヒアリング・ノウハウシート、図面改善結果報告、課題解決提案
 
■ 受託検図・公差計算書のチェック ■

【特  徴】・検図体制※を整え、重要箇所を正しく検図できるようにご支援
         ※お客様の開発製品のご担当者様(設計者及び検図者の複数名)と弊社講師による検図体制
        ・ご担当者が既に実施された公差計算書および図面チェック。
【内  容】 事前ヒアリング(半日)+ 検図実施・報告(3日間)= 計3.5日
         ※1~3機種程度(事前調整)要
【対  象】 検図対象図面の設計者、検図者、関係者
【成果物】 検図結果報告、公差計算書チェック結果、課題解決提案(公差設計&幾何公差) 
 
■ 受託測定 ■
【特  徴】・お客様の測定対象物と測定目的に、最適な測定方法のご提案と受託測定が可能。
        ・非接触式と接触式の両方の受託測定が可能。
          ※また、その比較もできます。
        ・測定現場に立ち会っていただくことも可能。
        ・測る側、造る側からの図面に対するご提案。
【相談ステップ】
   Step1.測定対象物の図面をお送りいただく。
         (CADマッチングが必要であれば3Dデータもご提供ください。)
          ※必要に応じ機密保持契約の締結をいたします。
   Step2.お見積書のご送付(非接触式、接触方式、測定機名称、納期、他)
   Step3.測定実施(測定現場に立ち会っていただくかのご相談)
   Step4.ご報告(レビュー会の設定も可能) 
 

★詳しくは ⇩下記⇩ より お問い合わせください。

各種セミナー・コンサルティング承ります。