機械製造分野で最も一般的に使用される測定ツールの1つであるノギスは、操作が簡単で、外径測定に広く適用されています。しかし、依然として多くの固有の
技術的限界があります。現代の製造業における精度要求の高まりに伴い、外径のノギス測定の欠点が
ますます明らかになり、測定結果の精度と信頼性に影響を与えています。標準的なノギス
の測定精度は±0.02ミリメートルですが、デジタルノギスは±0.01
ミリメートルに達することができます。しかし、実際の用途では、操作スキル、環境
条件、およびワークの特性など、複数の要因の影響を受け、実際の測定誤差は理論的な
精度範囲を超えることがよくあります。I. 測定精度の限界の根本的な理由1. 人間の操作ミスは、外径測定にノギスを使用する際の主な欠点です。
測定力の
制御は、測定結果の精度に直接影響します。標準的な
測定力は、8〜12ニュートンの範囲内に制御する必要がありますが、実際の操作では一定の測定力を維持することは困難です。
測定力の1ニュートンの変化は、0.005〜0.01ミリメートルの測定誤差を引き起こす可能性があります。特に薄肉部品や柔らかい
材料を測定する場合、過度の測定力はワークを変形させ、測定精度に深刻な影響を与える可能性があります。2. 読み取り誤差は、ノギスの固有の技術的欠陥です。目盛線を
読み取る際の人間の目の主観性は、一貫性のない測定結果につながります。ノギスの原理の最小読み取り値は0.02ミリメートルですが、実際の読み取りは、光の状態、観察
角度、およびオペレーターの視力などの要因の影響を受けます。同じサイズに対する異なるオペレーターの読み取り差は、0.03〜0.05ミリメートルに達する可能性があります。
この種の人間の読み取り誤差は、精密測定では受け入れられません。3. 接触面積の制限は、測定結果の代表性の不足につながります。
ノギスのジョーとワーク間の接触面積は、通常、わずか数平方ミリメートルです。表面粗さの高いワークや局所的な欠陥があるワークの場合、接触
点の位置のわずかな変化が、異なる測定結果をもたらす可能性があります。円形
断面ワークの真円度誤差と楕円度誤差は、単一点測定では正確に反映されません。信頼性の高い幾何学的パラメータを得るには、多点
測定が必要です。II. 環境条件が測定精度に与える影響1. 温度変化は、ノギス
測定の精度に影響を与える重要な環境要因です。
金属材料の熱膨張係数は、温度とともに寸法を変化させます。鋼の線形膨張
係数は約11×10^-6/℃です。10℃の温度
変化は、100mmの寸法で0.011mmの
変化をもたらします。作業場の
環境温度の変動、オペレーターの手の温度の伝達、および残留
ワーク加工からの熱はすべて、測定結果の精度に影響を与える可能性があります。
2. 湿度と汚染物質は、ノギスの測定精度に悪影響を及ぼします。特に過酷な
製造環境では、金属切削液と冷却液がワークの表面に残り、実際の接触状態と測定基準を変える液体
膜を形成します。 表面油膜の厚さは、0.01〜0.05ミリメートルで、測定結果に直接重ね合わされます。正確な
測定データを得るには、 ワークの表面を徹底的に清掃する必要があります。3. 振動と衝撃は、精密測定に干渉を引き起こす可能性があります。製造現場では、工作機械の操作と重機の移動はすべて振動を発生させる可能性があります。ハンドヘルド測定ツールとして、ノギスは 振動干渉に特に敏感です。振動振幅が0.02ミリメートルを超えると、
読み取りの安定性に著しく影響します。
測定プロセス中、オペレーターの手の震えも測定結果に伝達され、測定の再現性と精度に影響を与えます。
III. ワークの特性が測定結果に与える制約1. 表面品質の大きな違いは、ノギス測定の信頼性に影響を与えます。粗い表面の
山と谷は、接触点に不確実性をもたらします。表面粗さRaが1.6マイクロメートルを超えると、表面の微視的幾何形状のランダム性が、測定結果の分散を増加させます。
鋳造面、鍛造面、溶接面などの粗い表面の測定誤差は、±0.1ミリメートルに達し、ノギスの公称精度をはるかに超えています。
2. ワークの幾何形状の複雑さは、ノギスの適用範囲を制限します。非標準の
幾何形状は正確に測定できません。楕円断面、多角形断面、
および不規則断面のワークには、専門的な測定方法と設備が必要です。ノギスは、局所的な寸法しか測定できず、幾何学的精度を包括的に
評価することはできません。幾何学的精度要件の高い部品の場合、ノギス測定結果の代表性は不十分です。
3. 材料の硬度と弾性特性は、測定結果の安定性に影響を与えます。 柔らかい材料は、測定力の作用下で弾性または塑性変形を受けます。アルミニウム合金、プラスチック、ゴムなどの材料の測定には、測定力の特別な制御が必要です。
硬度がHB100より
低い材料の場合、測定誤差は±0.05ミリメートルを超える可能性があります。高
弾性材料の反発特性は、
測定結果を経時的に変化させ、測定データの再現性に影響を与えます。IV. 測定範囲と柔軟性の制限
1. 測定範囲は、ノギスの構造寸法によって制限され、範囲を超える大型 ワークを測定することはできません。標準ノギスの最大測定範囲は通常、150〜300ミリメートルです。
大型ワークの外径を測定するには、専門的な大型ノギスまたは他の測定方法が必要です。
深穴の内径、止まり穴の底径、および溝の幅などの特殊な位置の寸法は、通常のノギスを使用して直接
測定することはできません。2. 測定角度と位置の制約は、特定のワークの測定の実現可能性に影響を与えます。
ノギスは、正確な結果を得るために、測定対象の表面に垂直である必要があります。複雑な形状のワークの場合、一部の部品はノギスで正確に位置決めできない場合があります。
垂直方向から5度の測定角度のずれは、約0.4％のコサイン誤差をもたらします。組立
状態での部品の測定は、スペースによって制限されることが多く、理想的な測定条件を達成することはできません。
3. 不十分な動的測定能力は、自動化された生産におけるノギスの適用を制限し、
オンライン測定とリアルタイム監視の実現を妨げます。現代の製造業は、迅速な検出とフィードバックを必要とします。しかし、ノギスは測定速度が遅く、手動操作が必要であるため、高効率の生産リズム要件を満たすことができません。
自動化された生産ラインには、統合された測定システムが必要です。ノギスの手動的な性質は、生産効率のボトルネックになります。
