マイクロメータの種類、構造と名称、精度

今回はマイクロメータの種類や構造などについて解説します。

高い精度で寸法を測るものとして、マイクロメータやノギスがあります。マイクロメータは、ノギスと同じく接触式の測定機器で、測定したい対象物を挟み込むことで、正確な寸法が得られます。

マイクロメータはアッベの原理に基づいた構造のため、ノギスよりも高い精度で測定できる点が魅力です。しかしマイクロメータの構造上、対象物によっては種類を使い分ける必要があります。

マイクロメータとは

マイクロメータとは、測定面に対象物を挟んで、寸法を測定するための工具のことを指します。一般的にマイクロメータは、「標準マイクロメータ、外側マイクロメータ」などと呼ばれるものを指しますが、そのほかにもさまざまな種類があります。

また、マイクロメータは一般的なもので、0.01mmの単位まで測定が可能です。

アッベの原理

アッベの原理とは、「測定する対象物と測定器の目盛線を同一直線上に置いたとき、測定の誤差を最も小さくすることができる」というものです。

マイクロメータは、目盛りの位置と対象物を挟む箇所(アンビルとスピンドル)が、同一直線上にあることから、アッベの原理に従っています。一方で、同じ測定機器であるノギスは、アッベの原理に従っていないため、測定の精度はマイクロメータに劣ります。

マイクロメータの構造と各部名称

基本的なマイクロメータの構造は以下の通りです。

引用元：KEYENCE 測定ナビ マイクロメータ

A：アンビル

B：スピンドル

C：クランプ

D：スリーブ

E：フレーム

F：防熱板

G：基準線

H：シンブル

I：ラチェットストップ

マイクロメータの基本的な使い方は以下の通りです。

1. 事前にアンビルとスピンドルの面を綺麗なウエスで掃除し、ゼロ点が合っているかを確認する。
2. ゼロ点がズレている場合は、専用の補正用ゲージとキースパナでゼロ点設定を行う。
3. アンビルとスピンドルの間に測定したい対象物をセットし、シンブルを回転させて挟み込む。マイクロメータを持つときは片手でフレームの防熱板を、もう片方の手でシンブルやラチェットストップを持ち操作する。
4. ラチェットストップを回し、空転したところで目盛りを読み取る。目盛りの読み取りは、スリーブとシンブルの両方から行う。下図の場合、Aの基準線が15を示しており、Bは12を超えていることから、12＋0.15＝12.15mmの値を示す。

引用元：KEYENCE 測定ナビ マイクロメータ

マイクロメータの種類

マイクロメータは、高い精度で寸法を測定できることから、標準的なタイプだけでなく、特殊な用途で用いるタイプもあります。ここでは、代表的なマイクロメータの種類について紹介します。

標準マイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

標準マイクロメータは、一般的なタイプで対象物の外側を測定するのに適しています。別名「外側マイクロメータ」とも呼ばれています。

U字型鋼板マイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

U字型鋼板マイクロメータは、フレームに奥行があり、鋼板などの厚みを測定するのに適したタイプです。アンビルの形状が平面のタイプと球面のタイプがあります。

スプラインマイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

スプラインマイクロメータは、アンビルとスピンドルの測定面が細く設計されたタイプで、スプラインシャフトの溝径などを測定するのに適しています。

直進式歯厚マイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

直進式歯厚マイクロメータは、はずば歯車や平歯車のまたぎ歯厚を測定するのに適したタイプです。

直進式ブレードマイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

直進式ブレードマイクロメータは、アンビルとスピンドルの測定面がブレード状になったタイプで、丸物の細溝の径などを測るのに適しています。

片球面マイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

片球面マイクロメータは、測定面の片側が球面になったタイプで、管の厚みを測定するのに適しています。

ポイントマイクロメータ

引用元：AXEL マイクロメータの使い方

ポイントマイクロメータは、アンビルとスピンドルの測定面が鋭角に設計されたタイプで、対象物の谷径を測定するのに適しています。

デジタルとアナログ

引用元：株式会社ミツトヨ 商品情報[マイクロメータ : 標準外側マイクロメータ]

マイクロメータやノギスには、デジタル式とアナログ式のタイプがあります。

アナログ式の目盛りを素早く正確に読むには、慣れや経験が必要ですが、デジタル式は寸法が即座に表示されるため、普段測定機器を使用しない方でも扱いやすいというメリットがあります。

しかしデジタル式の場合、限界精度を超えた値については、対象物を挟み込む力によって寸法の数値が上下します。特に高い精度で測定できる機器を用いた場合、測定値が定まらないデメリットがあります。

状況や使用する人によっては、アナログ式の測定機器のほうが使いやすい場合もあります。用途や求める精度の高さに応じてデジタル式とアナログ式を使い分けるといいでしょう。

マイクロメータの精度と誤差、校正

精度と誤差について

マイクロメータは、ノギスよりも高い精度で寸法を測定できます。マイクロメータの最小読み取り値は、一般的なもので0.01mm、製品によっては0.001mm単位まで読み取れるものもあります。

マイクロメータは、測定する人の力加減などによって測定に多少のバラつきが出る場合があります。また、本体の温度変化や対象物やマイクロメータにゴミが付くことで、測定値に誤差が生じることもあるので注意してください。

校正について

マイクロメータなどの測定機器は、経年変化などにより測定値が変動することもあります。正しい精度の測定機器を使用しているかの証明するには、校正を行う必要があります。

校正とは、計測器の精度や機能、動作が正常なものかどうかを確認することを指します。校正は校正機関やメーカーなどで依頼が可能です。

校正を行う間隔は明確に定められておらず、有効期間についても校正機関が決めることはできないため、使用者や企業の任意で間隔を決めて校正を行います。自社製品の正確な寸法データを証明するためにも、定期的に校正を行う必要があります。