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検査治具の基本から製作のポイントまで徹底解説

検査治具は、製品や部品の寸法・角度・形状などの良否判定を効率的に行うための補助装置です。検査作業を誰でも間違いなく行えるようにするために、検査項目や完成品に合わせた検査治具を製作することが必要です。

この記事では、検査治具の基本と製作のポイントについて解説します。

検査治具とは品質検査に特化した治具

検査治具は、品質検査に用いられる治具の一種です。誰でも簡単かつスピーディーに、製品や部品の品質検査を行えるようにするための補助装置です。検査が難しい形状の製品や、大量にある製品の品質検査も、治具に固定するだけで簡単かつ効率的に行えます。

そもそも「治具」とは、英語の「jig(ジグ)」に当て字をした言葉で、検査対象物(ワーク)を固定して位置決めや加工を補助する装置のことを言います。加工治具や検査治具、測定治具、組立治具、搬送用治具など、用途ごとにさまざまな治具の種類があります。

検査治具は、ノギスやマイクロメーターなどのハンドツールでは作業が難しい製品・部品の品質検査を簡単に行えるよう製作されます。ミクロン単位の寸法公差や、特殊な形状にならった測定、深い穴の寸法なども、製品や部品を検査治具にセットするだけで、容易に検査できます。寸法・角度・形状などの良否判定を効率的に行え、人力による検査の精度やスピードのバラツキを抑えることができます。

検査治具は、検査具や検査ゲージ、CF(Checking Fixture)治具と呼ばれることもあります。

検査治具と測定治具の違い

検査治具と似た補助装置に測定治具があります。検査治具は、寸法公差や幾何公差が図面要求に適合しているかを判定するために用いる補助装置です。寸法や角度、穴位置、形状、嵌合性などの合否を判定します。

測定治具は、三次元測定機をはじめとする測定機器を使った検査時に、製品や部品を固定するための治具のことをいいます。寸法公差をはじめ、表面粗さや質量、電流値といった図面寸法を測る際に多く用いられます。

 

検査治具が必要な場合と不要な場合

検査治具は、検査の難しい小型部品や大型部品、複雑形状の製品などの品質検査に必要となります。そのほか、人手による検査でヒューマンエラーが発生している場合や、品質検査に多くの工数がかかり出荷が遅れている場合なども検査治具が必要と考えられます。

一方、ノギスやマイクロメーターを用いた人手による品質検査の方が効率的な場合は、検査治具が不要となります。また、柔らかく変形しやすい素材については検査治具を採用できないこともあります。

そのため、検査治具により削減できる工数や人件費と、検査治具の製作コストを比較して検査治具の導入を検討することが一般的です。

 

検査治具に適した材質と製作のポイント

検査治具の製作には、検査目的と製品素材、使用環境などを総合的に判断して治具を設計しなければいけません。治具自体は変形が許されないため、検査目的とワーク、使用環境などを把握し、検査治具に用いる素材や構造を考案する必要があります。

また品質検査を効率化するための工夫も必要です。360度どの方向からでも位置を検査できる、ワークの乗せ替えを不要にしたいなど、検査作業ごとに効率化のポイントが異なるためです。

検査治具に適した材質や製作のポイントを4つお伝えします。

 

1.検査治具に適した素材を選ぶ

検査治具に用いられる代表的な素材は、鉄鋼やステンレスです。なかでも価格が比較的安価で加工しやすいという性質から、多くの現場で鉄鋼がよく使われます。硬度を得たいときや摩耗対策を行う際は、SKS3やSK3などを用いて熱処理を行います。

ステンレスは英語で「Stainless Steel/汚れ(錆び)ない 鉄鋼」と呼ばれるように、錆びないことで知られる金属です。鉄鋼より高価で、加工工数も1.5~2倍ほどに増えますが、たとえば食品業界などの水を使う工場では、より錆びづらいSUS304などが用いられます。

また、検査治具の使用目的にあわせ、鉄鋼やステンレス以外の炭素工具鋼や合金工具鋼、プリハードン鋼なども使用します。たとえば、ワークと接する部分の硬度を高め耐摩耗性を高めたい場合など、検査治具の一部に特性を持たせたい場合に該当する部品の素材を変更することがあります。さらに、焼入れ後に仕上加工のある部品については、経年変化を抑えるためにサブゼロ処理や安定化処理を追加します。

 

参考:
検査治具とは?適した材質や必要性について解説

 

2.部品単品の精度を高める

保全性の高い高精度な検査治具を作るためには、治具部品の精度を高める必要があります。部品ごとの精度を実現できれば、組み立てたときの累積誤差が極限まで少なくなるためです。

 

3.使用環境や使い勝手を考慮して設計する

誰でもスピーディーに、かつ毎回同じ判定結果を得られるように、検査治具の設計を工夫する必要があります。ワークを簡単に固定できる構造とし、検査箇所がほかの機構と被らず一目で分かるような工夫も必要です。「このピンが穴を通れば合格」というように合否判定の簡便さにも設計の知恵が求められます。

 

 4.適正な温度・湿度管理の徹底

検査治具を製作し保管する環境は、温度と湿度の管理が適切に行われていなければいけません。素材となる金属や樹脂などが、硬度の変化や伸縮によって寸法が狂ってしまったり、錆びついたりするのを防ぐためです。

 

参考:
治具で試作効率化。QCDを向上させ、コストを抑えて製作するには?
治具の代表的な素材12種類とは?各素材の用途もご紹介 – 株式会社FAプロダクツJSS事業部|関東最大級のロボットSIer
第3回 治具構想のポイント(基礎編)

 

検査治具のよくある悩みと解決ポイント

検査治具を製作する際の注意点と、よくある5つの悩みとその解決方法について解説します。

1.治具の消耗が激しく買い替え頻度が高い

とくに量産品の全数検査や、検査治具をラインに組み込んで使用する場合などで、検査治具への負担が大きく消耗が早くなります。検査治具を買い替えるにも、製作する時間と費用がかかってしまい経済面の負担が大きくなります。

その場合は、用途に合わせて素材を工夫することで対応できます。たとえば消耗の激しい部品の硬度を上げたり、ワークを固定する部分だけを超硬材で作るなどして、コストを抑えながら耐久性の高い検査治具を製作できます。その場合は異素材を組みあわせて作るので、素材の知識と治具の製作実績が豊富な治具メーカーに相談できるとよいでしょう。

 

2.検査治具を追加発注したいが図面・設計ノウハウが社内に残ってない

検査治具が消耗してしまったり、増産が見込まれたりなどの理由で、現在使っているのと同様の検査治具を追加発注したい場合に、過去の図面や設計ノウハウが社内に残っていない場合があります。

その際は、検査治具の現物から図面を起こしてもらえる治具メーカーの協力が必要です。またヒアリング時に検査工程や使用環境を見てもらうことで、検査工程をより効率化するための提案をもらえるかもしれません。治具製作の実績が豊富な治具メーカーへ相談してみましょう。

 

3.検査治具のトレーサビリティを求められる

トレーサビリティとは、完成品がいつ、どこで、どのように作られたのかを追跡可能な状態にすることです。原材料・部品の調達から、生産、出荷まで、作業内容や検査結果などを管理します。

国際基準や業界基準にあわせたトレーサビリティ体系を構築する際、検査治具にもトレーサビリティが求められることがあります。その際は、検査成績表や校正証明書、トレーサビリティ体系図などの提出に対応している治具メーカーに製作を依頼しましょう。

 

4.海外拠点でも国内使用品と同品質の検査治具を調達したい

検査品質を統一するため、国内(本社)で採用しているのと同品質の検査治具を海外拠点でも調達したい場合があります。現地で製作できれば合理的ですが、日本から取り寄せなければ同程度の精度を実現できない検査治具もあるでしょう。

一般的な治具であっても、それが武力などに使われないことを証明する「非該当証明書」の発行が必要です。また、重量も重くなりやすいため、輸送条件や関税について詳しく調べる必要があります。輸出入に精通した治具メーカー、または商社に相談するようにしましょう。

 

参考:
大型部品の検査治具(検具)の寸法測定
輸出貿易管理令の基礎知識

 

不二工機製造(FS WORKS)の検査治具の特徴と製作例

不二工機製造(FS WORKS)では、精度要求の厳しい自動車業界で1966年より検査治具の製作に携わってきました。手のひらサイズから縦横500mm、高さ1,000 mm程度の治具まで製作が可能です。年間製作数300件以上・お取引数50社以上の実績があり、図面一致でより長く使える検査治具を提供しております。

検査治具の製作事例:穴位置検査治具

エンジンやミッション部品の加工穴の穴径・穴位置・穴深さが図面規格内に収まっているかを確認するための治具です。ガイドに沿って検査ピンを差し込むことで合否判定を行います。各ガイドの穴位置は、三次元測定を実施することで精度を保証しています(精度保証書を添付しました)。

寸法精度:±5~10μm
材質:①ベース S50C、②その他 SS400、S45 C、SKS93
段取り交換時の繰り返し精度:±5μm
導入後の効果:段取り替えに対応しているため、1台で多品種のワークの品質検査が可能になった。

 

検査治具の製作事例:面高さ検査治具

ワークの高さ寸法が図面規格内に収まっているかを検査する際に使用する、比較測定用の高さ基準マスターです。製作後、三次元測定を実施することで精度を保証しています(精度保証書を添付しました)。

 

寸法精度:±100分の2(0.02mm)
材質:①ベース FC250 、②その他:SUJ2、S50C
段取り交換時の繰り返し精度:±3μm
導入後の効果:段取り替えに対応しているため、1台で多品種のワークの品質検査が可能になった。

 

まとめ

検査治具は、誰でも簡単かつスピーディーに、製品や部品の品質検査を行えるようにするための補助装置です。検査が難しい形状の製品や、大量にある製品の品質検査も、治具に固定するだけで簡単かつ効率的に行えます。

検査項目や完成品に合わせた検査治具を製作することが必要です。よりよく長く使える検査治具を製作するためには、適切な素材を選定し、部品単品の精度が高く、使用環境や使い勝手にあわせた設計を行う必要があります。

外注する場合には検査治具の製作事例を確認しながら、信頼できる治具メーカーへ依頼しましょう。

 

不二工機製造(FS WORKS)の検査治具の製作技術

構想から設計、製作、ASSY(組付け)まで一貫して製作しますので、短納期・高品質な検査治具が提供可能です。ISO基準にもとづく厳しい管理・検査体制のもと、図面要求精度通りの製品を実現することで、分解・組付けの再現性が高く、生産性の高い検査治具を実現します。

検査治具をはじめとする製品には1年間の保証期間を付与し、主に、インド・東南アジア圏への輸出対応も可能です。使用後の故障・不具合や消耗品の入れ替えにも駆け付けており、お客様がお持ちの他社製品や既存設備の改造といったお悩みごとにも親身になって対応いたします。

検査治具の製作や改善をご検討の方は、お気軽にご相談ください。

不二工機製造(FS WORKS)の検査治具はこちら

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