専攻科実験レポート

機械測定

担当 本橋

提出日 H23-05-11

1-ME-9 菅埜 諒介

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1.三次元測定機による形状測定

1-1.目的

三次元測定機による形状測定を体験することにより、基礎的な操作を理解する。さら

に同一物体をノギスで測定した結果と比較検討する。

1-2. 三次元測定機の操作方法

1 システムの起動

2 測定

① MCOSMOS 起動

② GEOPAK 起動

③ プローブデータマネージャ

(ア) すべて選択し削除

(イ) 新規作成をクリックし、プローブ番号1と直径4.000を入力

(ウ) キャリブレートをクリックしてマスターボールを測定（マスターボー

ルの設定はしてある。直径4ミリを超えたり5マイクロ以上小さくな

ったらもう一度測定。）

(エ) OKをクリックしデータを保存

④ 測定物座標系設定

(ア) 補正パターンの「面－線－線」を選びOKをクリック

(イ) 茶色で表示されている要素を設定された点数だけ測定

⑤ プリントフォーマット指定が表示されたらOKをクリック

⑥ 要素測定

(ア) 円要素をクリック

(イ) ダイアログボックスが表示されたら、一つだけ自動要素反復に変え

る

(ウ) 円を６つ測定

(エ) 測定表示の画面の×をクリック

⑦ 出力のメニューからプリントフォーマット終了をクリックしOKをクリック

3 システムの停止

1-3.課題

（1）三次元測定機による測定手順を簡単にまとめる

① MCOSMOSを起動させる

② GEOPAKを起動させる

③ プローブデータマネージャ

(ア) すべて選択し削除

(イ) 新規作成をクリックし、プローブ番号 1と直径 4.000を入力す

る

(ウ) OKをクリックしてデータを保存する

④ 測定物座標系設定

(ア) 補正パターンで「面－線－線」を選択しOKをクリックする。

(イ) 茶色で表示されている要素を設定された点数だけ測定（面－４

つ、線－３つ測定）

⑤ プリントフォーマット指定が表示されたらOKをクリックする

⑥ 要素測定

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(ア) 円要素をクリックする

(イ) ダイアログが表示されたら、自動要素反復に変える

(ウ) 円を６つ測定（１つの円－4つの点を測定）

(エ) 測定表示の画面の×をクリック

⑦ 出力メニューからプリントフォーマット終了をクリックしてOKをクリックする。

⑧ GEOPAKを終了する

⑨ MCOSMOSを終了する

（2）平板上の穴のサイズと位置を測定して、機械図面として表す。

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（3）同じものをノギスでも測定し比較検討する。直接計らずに計算して求めた寸法に

ついては、もとの値も記憶すること。

測定物の図を図１に示し、ノギスと三次元測定機の比較の表を表１にそれぞれ示す

図１ 測定物のスケッチとノギスによる測定値[mm]（測定品6番）

表1 ノギスによる測定値・計算値と三次元元測定機との比較表

ノギス 三次元測定機

直径 X 軸の位置 Y 軸の位置 直径 X 軸の位置 Y 軸の位置

① 28.55 29.63 29.62 28.592 28.521 28.520

② 28.55 69.58 29.78 28.582 68.524 28.512

③ 28.20 108.35 29.35 28.602 108.519 28.509

④ 26.35 107.58 68.58 26.592 108.530 68.493

⑤ 26.60 67.70 68.55 26.597 68.523 68.570

⑥ 26.60 27.70 68.50 26.584 28.529 68.520

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ノギスと三次元測定機との測定値を比較すると、ノギスでの測定の場合、0.05ミリ単

位での測定になるので三次元測定機と比較すると値のズレが大きく、測定値の精度は 1

ケタ異なることが分かる。また、ノギスは三次元測定機と比較して約±1mm の誤差が

あることが分かった。ノギスは目視による確認となるので誤差が大きくなったものと思

われる。

（4）寸法測定における温度変化の影響を具体的に調べる

熱膨張について

一般的に物体は温度上昇に伴い体積が増加する。このことは金属でも同じで、微小な

がら寸法が変化する。熱による膨張する係数を熱膨張率と定めている。

熱膨張率は、1K（℃）当たり温度の上昇によって物体の長さ・体積が膨張する割合を

示したものである。熱膨張係数ともいう。単位は[ 1/K ]である。

温度の上昇に対応して長さが変化する割合を線膨張率（線膨張係数）といい、また体

積の変化する割合を体積膨張率という。線膨張率をα、体積膨張率をβとすると β=3

α の関係がある。つまり、体積膨張率は線膨張率の3倍ということになる。

固体の線膨張率について

固体の線膨張率 α は、単位長さあたりにおける、温度による長さの変化率として定

義されるので、物体の長さを L、セルシウス温度をTとすると、

と定義される。 そして、固体の線膨張率はごく小さく、また、温度によらずほぼ一定と

みなせるので、T ℃における物体の長さ L は次のように表せる。

ここで は0℃における物体の長さである

上記を考慮し、例に挙げると、今回の実験で使用した材料は「アルミ」である。主な金

属の線膨張率表3に示す

表3 主な金属の線膨張係数（理科年表2007）

金属名 線膨張係数×E-6[1/K]

アルミ 23.1

鉄 11.8

以上よりアルミの線膨張率は23.1 ℃]である。測定場所の温度が10℃の場合は

となり、0℃の時の物体の長さが1[m]の場合、10℃の時の物体の1.00023[m]となり、温

度が10℃違うだけで0.23[mm]も長さが変わることが分かる。

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1-4. まとめ

・三次元測定機を使用することにより、物体の寸法を正確に簡単に測定することができ

た。ノギスと三次元測定機での測定値に約1㎜の誤差が生じた。これは、ノギスは目視

での測定であり、測定者によって測定値が異なる場合も考えられる。三次元測定機を使

用した部屋は温度をエアコンにより一定に保っていたが、ノギスの使用した部屋では温

度を一定に保つことが容易ではなく、人が触って測定したので体温が移り温度の違いに

よっても誤差が出たと考えられる。

1-5. 感想

ノギスの使い方が分かった。寸法測定では温度変化が与える影響は微小ながら、測定

する上で重要な要素になっていくことが分かった。

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2.マイクロメータによる寸法測定

2-1.目的

はめあい と組み立ての関係を調べる。

2-2.課題

軸径と穴径をマイクロメータで測定し、はめあい と組み立て具合の関係を調べる。

組み立て具合の様子については、言葉で説明する。

マイクロメータの測定結果を表4に示す。

1-3.結果

表4マイクロメータ測定結果（丸棒：黒、リング長さ：12mm）

丸棒長さ[mm] 50 70 80 90 100 リング径

径[mm] 12.01 11.99 11.98 11.96 11.94 12.03

1-4.考察

50mm丸棒

遊び、ガタがなく、キツキツであった。なめらかに回転しない。

70mm丸棒

目立ったガタはなく、回転もスムーズであった。

80mm丸棒

多少のガタがあり、カタカタという感じであった。

90mm丸棒

大きなガタがあった。丸棒の長さが長い分、終端部分では大きな変位となった。

100mm丸棒

非常に大きなガタがある。ガタガタという感じ。隙間から光が漏れ、目視できる程度

のガタがある。

はめあい について

あらかじめ、寸法に許容できる誤差を定める、寸法公差というものがある。

そのひとつに、はめあい があり大きく3つの種類がある。

（大喜多株式会社http://www.ohkitaweb.co.jp/pages/refarence-f/kousa.htmlより）

・すきまばめ

組み合わせたとき、常にすきまができるはめあい。

・しまりばめ

組み合わせたとき、常にしめしろができるはめあい。

・中間ばめ

組み合わせたとき、穴・軸の実寸法によってすきま又はしめしろができるはめあい。

すなわち、穴と軸の公差域が全部又は部分的に重なり合うはめあい。

軸の直径が穴の直径より小さくなければ組み立てることができない。逆に，軸の直径

が軸受の直径よりも小さすぎると軸受は適切に機能しない。 このような軸や穴には，適

度なはめあいが必要になる。はめあいの記号やその許容寸法はJISによって細かく決め

られている。

（http://iwata-fa.jp/html/technicaldata/tec_other_04.pdfより）

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1-5.まとめ

はめあい は機械においてよく用いられまた、寸法によって非常に重要となる。使い

方に応じて適切なはめあい が必要であり、それらは規格で決められていることを知っ

た。

1-6.所感

マイクロメータの使い方が分かった。0.01mmオーダーの測定を行えるのがすごいと

思った。数mmの誤差を感じ取れる人間の感覚は素晴らしいのもなのだと感じた。機械

計測においても誤差は非常に重要であると分かった。