幾何公差の基本。寸法公差だけでは規制できない倒れと穴の位置

例として、ワークを当てて位置決めするストッパを、L形ブラケットの立板に取り付ける場面を考えます。立板が倒れていれば、ワークが当接する位置も倒れた分だけずれます。

L形ブラケットの立板が、上端で0.6mm倒れていました。厚さも高さも図面の公差に入っているので、寸法の検査だけなら合格にできてしまいます。寸法公差が決めるのは2点のあいだの距離で、面の向きや形までは決めていないからです。

JISはこの考え方を独立の原則と呼び、寸法と幾何特性は、特に関係を指定しない限り別々に扱います¹。向きや形や位置に限度を付けたいときに使うのが、幾何公差です。

寸法公差では、倒れを規制できない

左右で見比べてほしいのは、立板の上端です。

左は、厚さ10と高さ70を保ったまま立板だけが倒れた状態。右の枠は、底面Aに直角で間隔0.1mmの平行な2平面のあいだに、立板の外面全体が入るという指示です²。

値の0.1は角度ではなく、この間隔のmmです。

数字で比べると、差ははっきりします。普通公差の中級では、短い辺が50mmの角度の許容差は±30′で、図面に書いていない直角にもこの値が適用されます³。高さ70mmでの上端のずれは、次のとおりです。

70×tan(0.5°)＝0.61mm

両側に倒れるので、上端は幅1.22mmの範囲を動けます。直角度0.1の指示は、その約12分の1。冒頭の0.6mmの倒れは、角度の普通公差には収まっても、この指示には収まりません。

もう一つ、個々に指示がない形体の幾何公差を決めた規格もあり、普通幾何公差と呼ばれます。短い辺が100mm以下の直角度は、精級のHで0.2mm、中級のKで0.4mm、粗級のLで0.6mmです³。ただし長い辺を基準にする決まりなので、ブラケットでは立板のほうが基準になります⁴。

普通公差を使うときは、規格番号と等級を表題欄かその付近に書きます⁵。このメディアのL形ブラケットの図面にあるのは長さと角度の普通公差の注記だけで、普通幾何公差の等級は書いていません。倒れも管理したい部品なら、書き足すことになります。

枠は左から「何を、どれだけ、何を基準に」

幾何公差の枠は、左から特性の記号、公差の値、データムの順に読みます。データムは、基準にする面や軸のこと。先ほどの図なら、直角度を、0.1mmで、面Aを基準に、です。

特性は4つの分類に分かれます⁶。

分類	代表的な特性	データム
形状	真直度、平面度、真円度	不要
姿勢	平行度、直角度、傾斜度	必要
位置	位置度、同軸度、対称度	必要（位置度は例外あり）
振れ	円周振れ、全振れ	必要

見てほしいのは右の列です。形そのものを決める形状公差に基準は必要ありません。ところが、相手に対する向きや位置を決めようとすると、基準を書くことになります。位置度だけはJISの表でデータムが「要・否」となっていて、穴どうしの関係だけを決めるときなどは書かないこともあります⁶。線と面の輪郭度はいくつかの分類にまたがるので、表からは外しました。

穴の位置は、四角より円で考える

ブラケットを締結する穴の位置がずれると、立板に付けたストッパの位置もずれます。±で穴の位置を決めると、中心が動ける範囲は四角になります。底板の穴を一辺から10±0.2、もう一辺から18±0.2で入れると、範囲は0.4mm角です。

図の四隅は、中心から√(0.2²+0.2²)＝0.283mm離れています。四隅まで許すなら、同じ距離の真横も組み付けには困らないはずですよね。この考えを形にしたのが位置度で、公差域を円で指示します。四隅を通る円はφ0.566で、面積はπ×0.283²＝0.251mm²。四角の0.16mm²の約1.57倍で、加工する側の余裕だけが増えます。

実際の値はボルトから逆算します。M5のボルトをφ5.5の穴に通すとき、2枚の板の穴の食い違いは1本あたり5.5−5＝0.5mmまで⁷。2枚とも同じだけ外れるとすると、穴は正しい位置から0.25mm以内、つまり位置度φ0.5です。相手がタップ穴ならボルトは相手の穴に固定されるので、半径の余裕0.25mmを2枚で分け合い、位置度はφ0.25になります。

普通公差の四角に戻ると、四隅の0.283mmはこの0.25mmを超えています。2枚の穴が逆向きの隅に外れると、食い違いは0.566mmで、0.5mmのすきまには収まりません。部品全体をずらしたり回したりして逃がせる場合もありますが、そのぶん取り付け位置が狂います。穴の数が多い部品ほど、逃げ場はなくなるでしょう。

位置度を使う図面では、穴の位置の寸法を四角い枠で囲み、理論的に正確な寸法として入れます⁸。ばらつきの範囲は、幾何公差の枠のほうで決めるわけです。

穴の位置をこの形で示すのは、今のJISの流れでもあります。MONOistの連載によると、2016年の改正で穴の位置の公差はサイズ公差と分けて示すことになりました。もっとも、現場には±の書き方も残っています⁹。

入れるかどうかは、相手があるかで決める

すべての面に幾何公差を入れる必要はありません。編集部の目安は次の3つです。

• 相手の部品と合わせて機能が決まる面や穴。取り付け面の平面度や直角度、ボルトが通る穴の位置度など
• 2点の測定では分からない狂いが機能に影響する部分。軸の曲がりや真円度など¹
• 普通公差のままだと、いま計算したように組み付けが成り立たない寸法

それ以外は普通公差に任せたほうが、図面の指示も検査の項目も少なくて済みます。MONOistの連載の筆者も、構造物の部品は中級がほとんどで、精級を選べば加工コストが上がると書いています⁴。

ストッパの面や穴にどこまで幾何公差を入れるかは、ワークの位置決めにどれだけの精度が必要かで変わり、その精度は客先仕様で確認します。提供前の装置設計の支援アプリMEKARIQは、ワーク仕様などの装置の条件から、3Dと組立図・部品図・部品表を生成し、生成のたびに検図して結果を○▲×で示します。（MEKARIQ は、株式会社Anamorphosis Networks が開発している装置設計の支援アプリです。MANUFAC を制作する株式会社Game は、その開発を受託しています。この段落はその紹介です。）AIが決めきれないワークの条件は、客先への確認事項として一覧にします。

最初のブラケットに戻ります。上端で0.6mm倒れた部品を不良にしたいなら、図面に書くしかありません。書いていない要求は、検査で不合格にはできないのです。

2026年11月9日 更新：ワークを位置決めするブラケットの図面で使う場面を中心に、業界の用語で構成と表現を書き直しました。

注

1. 独立の原則はMONOist「機械設計の基礎はアナログに詰まっている ～JIS製図法（その3）～」（JIS B 0024）。軸の曲がりと真円度の例は東京理科大学の講義資料「第14章 機械の設計と精度」。 ↩ ↩

2. MONOist「幾何公差の基本のキ」。 ↩

3. 普通公差の表はミスミ 技術資料「Regular Machining Dimension Tolerance」（JIS B 0405、0419の1991年版の抜粋）。直角度の「100以下」の区分は三木プーリ「Standard Tolerances」でも確認。書いていない直角の扱いはJIS B 0405:1991の箇条1で、普通幾何公差の規格を引用した図面には当てはまりません（JIS B 0419:1991の6.1）。 ↩ ↩

4. MONOist「データムを必要とする幾何公差【その2】～姿勢公差の直角度～」。 ↩ ↩

5. MONOist「2D図面の“一義性”を考える【その5】」のJIS B 0001:2019の抜粋。 ↩

6. MONOist「幾何公差：メカ設計用語辞典」。データムの要否はJIS B 0021:1998の表1。 ↩ ↩

7. 穴はφ5.5ちょうど、ボルトは呼びの5mmとした単純な計算です。穴径のばらつきを入れると余裕は減り、普通公差の中級（3を超え6以下は±0.1mm）の下限φ5.4なら0.4mmになります。 ↩

8. MONOist「2D図面の“一義性”を考える【その6】」。 ↩

9. MONOist「機械設計の基礎はアナログに詰まっている ～JIS製図法（その3）～」の1ページ目。JIS B 0001:2019の箇条3の注記も、穴の中心間距離を幾何公差で規制する「距離」としています。一方、普通公差のJIS B 0405:1991は今も「間隔」を長さ寸法に含めています。いずれも2026年10月30日に確認。 ↩