幾何公差記号と公差指定 (GD&T)
図面上で公差を定義するための標準化された記号言語です。GD&T は形状、方向、位置、振れを制御し、サイズだけでなく部品の幾何学的な正確さを伝えます。曖昧さを排除し、不合格部品の発生を防ぎます。
なぜ ± 公差ではなく GD&T を使うのか？
± 公差はサイズを制御します。GD&T は幾何学を制御します。多くの部品では ± 公差で十分ですが、特定の用途では曖昧さがコストとリスクを増大させます。
| ± 公差で十分な場合 | GD&T が必要な場合 |
|---|
| 重要な組み合わせ面がない単純な矩形または円筒部品 |
穴の位置が組立に影響するボルト穴パターン |
| 非重要な外観・構造寸法 |
軸受穴、シール溝、または圧入に形状制御（真円度、円筒度）が必要 |
| 単一機能部品（1つの穴、1つの面） |
部品の向きを定義するために複数のデータムが必要 |
| 機能的なはめあいがまだ検討中のプロトタイプ |
振れが振動を引き起こす回転部品（軸、スピンドル） |
| 調整可能な組み立て（シム、セットネジ、スロット） |
平面度が漏れ防止に直結するシール面 |
コストの法則
GD&T が自動的にコストを上げるわけではありません。0.2mm 必要な面に 0.01mm の平面度を指定することが真のコスト要因です。GD&T は必要なものを正確に指定できます。問題は過度な指定であり、GD&T 自体ではありません。正しく使用すれば、GD&T は設計と製造の間の紛争を減らします。
規格の参考
ASME Y14.5-2018（北米および世界的なサプライチェーンで広く使用）。ISO 1101:2017（欧州および ISO ベースの図面で使用）。記号と概念は両規格でほぼ同一。差は主に特定の修飾記号と複合公差の適用方法にあります。
14種の幾何公差記号
GD&T は5つのカテゴリに整理された14の幾何特性を定義します。形状公差はデータムを不要とします。他のすべては少なくとも1つのデータム参照を必要とします。
| 記号 | 名称 | カテゴリ | 対象 | データム？ | 制御内容 | 実践例 |
|---|
| — |
真直度 |
形状 |
線 / 軸 |
不要 |
線要素または軸の直線度 |
ガイドロッドがブッシング内を自由に摺動 |
| ∩ |
平面度 |
形状 |
面 |
不要 |
面上のすべての点が2つの平行平面間に収まる |
ガスケット結合面、機械取付面 |
| ˆ |
真円度 |
形状 |
面 |
不要 |
断面が2つの同心円間に収まる |
ピストンピン穴、軸受レース |
| / |
円筒度 |
形状 |
面 |
不要 |
円筒面全体が2つの同軸円筒間に収まる |
油圧シリンダボア、軸受座 |
| ⊥ |
直角度 |
方向 |
面 / 軸 |
必要 |
対象がデータムに対して 90° 以内 |
ボルト取付用の穴の直角度 |
| ∥ |
平行度 |
方向 |
面 / 軸 |
必要 |
対象がデータムに対して平行 |
2つの組み合わせレール、スロットの対面 |
| ∠ |
傾斜度 |
方向 |
面 / 軸 |
必要 |
対象がデータムに対して指定角度 |
傾斜取付面、テーパボア |
| ∅ |
位置度 |
位置 |
寸法要素 |
必要 |
対象の真位置のデータムに対する偏差 |
ボルト穴パターン、ピン位置 |
| ≅ |
同心度 |
位置 |
寸法要素 |
必要 |
対象の軸がデータム軸と一致 |
軸受ジャーナルアライメント（振れ推奨） |
| &sym; |
対称度 |
位置 |
寸法要素 |
必要 |
対象の中心面がデータム中心面と一致 |
キー溝が軸軸に対して対称 |
| ↗ |
円振れ |
振れ |
面 |
必要 |
1断面の回転中の全指示計読取値 |
軸受座の軸肩 |
| ↗ |
全振れ |
振れ |
面 |
必要 |
全体面の回転中のTIR（円筒度 + 円振れを制御） |
精密軸、スピンドルジャーナル |
| ∩ + 弧 |
線の輪郭 |
輪郭 |
任意 |
任意 |
2D輪郭が真の輪郭に従う |
CAM輪郭、複雑な2D曲線 |
| ∩ + 線 |
面の輪郭 |
輪郭 |
任意 |
任意 |
3D曲面が真の輪郭内に収まる |
航空機面、金型キャビティ、複雑な3D幾何 |
CNC部品で主要な5つ
実際には、CNC部品の80%は5つのGD&T指示のみを使用：平面度、直角度、位置度（MMC付き）、円筒度、振れ。残りの9つの記号は特殊な要件に使用されます。部品が機能的に必要としないGD&T指示を追加しないでください。
特性制御枠（FCF）
特性制御枠（FCF）は図面上で幾何公差を指定する標準方法です。左から右に読む矩形のボックスに分割されます。
| ブロック | 内容 | 例 | 注意 |
|---|
| 1番目 |
幾何特性記号 |
⊥ |
適用される公差の種類を識別 |
| 2番目 |
公差帯の形状 + 値 + 修飾記号 |
∅0.05 M |
円筒形公差帯には ∅、適用可能な場合は修飾記号（M/L） |
| 3番目 |
主データム参照 |
A |
主基準機能 |
| 4番目 |
副データム（任意） |
B |
残りの自由度を拘束 |
| 5番目 |
第3データム（任意） |
C |
機能を完全に拘束 |
FCFの読み方
⊥ | ∅0.05 | A | B | M
「この穴の軸はデータムAに対して直角でなければならず、0.05mm の円筒形公差帯内で、データムBを副参照とし、最大実体条件とする。」
シンプルなFCFの読み方
∩ | 0.02
「この面は 0.02mm 以内で平面でなければならない。データム不要。」形状公差は単一機能の形状を制御し、他の機能との関係を制御しないため、データムを参照しません。
データム選択
データムはすべての幾何公差の測定基準となる基準機能です。図面上でひし形のボックス内に文字でマークし、機能に接続します。データム選択は部品の加工と検査の治具方法を決定 — 組立品での機能に基づいて選択します。
データムの階層
| データム | 拘束自由度 | 典型的な機能 | 選択ルール |
|---|
| 主 (A) |
3 |
大きな平面、フランジ面 |
組立品で部品が置かれる面。最大で最も安定した接触面である必要がある。 |
| 副 (B) |
2 |
側面、エッジ、円筒面 |
組立品で部品を横方向に整列させる面。データムAに直角である必要がある。 |
| 第3 (C) |
1 |
エッジ、ピン穴、止め面 |
残りの軸方向の移動を止める面。AとBの両方に直角である必要がある。 |
データム選択ルール
| ルール | 説明 | 違反例 |
|---|
| 組立に一致させる |
加工に便利な面ではなく、実際の組立品での機能に基づいてデータムを選択。 |
組立品で鋳造面に載るのに加工面をデータムAに選択。 |
| 最大接触面を優先 |
主データムは組み合わせ部品と接触する最大の安定した面。 |
大きなフランジ面ではなく狭いエッジをデータムAに使用。 |
| 機能的な組み合わせ面 |
データムは組立品で組み合わせ部品とインターフェースする面。 |
ボルト穴パターンのデータムAに非組み合わせの外観面を使用。 |
| 加工順序を考慮 |
可能であれば1回のセットアップで加工・測定できるデータムを選択。 |
データムBが部品を反転しないとアクセスできない面。 |
| 穴/軸には寸法要素をデータムに |
穴と穴または穴と軸の間の重要な関係がある場合、穴/軸の軸をデータムに。 |
実際の要件が穴と穴の同心度なのにエッジ面をデータムに。 |
よくあるデータム間違い：データムBがAに直角でない
副データムは主データムに直角でなければなりません。データムAが底面なら、データムBは側面 — 角度のある別の面ではありません。
修飾記号：MMC, LMC, RFS
材料条件修飾記号は、幾何公差が機能のサイズとどう相互作用するかを定義します。公差が厳しくなるか、緩やかになるか、サイズの変化にかかわらず同じままかを決定します。これは検査に合格する部品の数に直接影響するため、コストに直結します。
| 修飾記号 | 記号 | 意味 | ボーナス公差 | コスト影響 | 使用場面 |
|---|
| 最大実体条件 (MMC) |
M（円内） |
機能が最も多くの材料を含む状態。穴が最小径、軸が最大径。 |
あり — MMC から離れると公差が増加 |
コストを大幅に削減。更多の部品が検査合格。 |
ボルト穴、すきまばめ、位置決めピン — 組立が重要で、ある程度の偏差が許容される場合。 |
| 最小実体条件 (LMC) |
L（円内） |
機能が最も少ない材料を含む状態。穴が最大径、軸が最小径。 |
あり — LMC から離れると公差が増加 |
適度なコスト削減。薄肉に有用。 |
最小肉厚制御、ボア内の流体の流れ、材料が限界以上に除去されないことの確保。 |
| 機能サイズに関わらず (RFS) |
なし（古いASMEでは円内 S） |
機能の実際のサイズにかかわらず公差を適用。 |
ボーナスなし。公差は固定。 |
高いコスト。検査合格の部品が少ない。 |
サイズに依存しない機能要件：シール面、重要なアライメント機能、バランス要件。 |
MMC ボーナス公差の計算例
MMC 付きボルト穴の位置度
∅6.5 ±0.2 | 位置度 | ∅0.4 M | A | B | C
穴の MMC = 6.3mm（最小穴、最も材料が残る）。
MMC 時：位置度公差 = 0.4mm。
LMC 時（6.7mm）：位置度公差 = 0.4 + (6.7 − 6.3) = 0.8mm。
穴が大きくなるほど、位置度公差が大きくなる。穴ドリルがより大きく振れても部品が合格 — 不良率とコストを削減。
デフォルトは RFS（ASME Y14.5-2009 以降）
修飾記号が指定されていない場合、現在のASME規格ではデフォルトは RFS（機能サイズに関わらず）。ボーナス公差なし。ボーナス公差が必要な場合は常に M または L を指定。ISO 1101 でもデフォルトの動作は同じです。
形状公差
形状公差は個々の機能の形状を制御します。データムを必要としません。形状公差はサイズ公差に追加的です — 実際の形状誤差はサイズ公差が消費された後に残る空間に収まらなければなりません。
平面度
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | ∩ |
| 制御内容 | 面上のすべての点が公差値で離れた2つの平行平面間に収まる |
| データム | なし |
| 典型的な値 | 0.005mm（シール面）– 0.1mm（一般取付） |
| 一般的用途 | ガスケット面、Oリング組み合わせ面、機械取付ベース |
| 検査 | 定盤 + ダイヤルゲージ、CMM 表面スキャン |
| コストノート | 100mm 面で 0.01mm の平面度は標準CNC。0.005mm は軽仕上げパスが必要。0.001mm は研削が必要。 |
真直度
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | — |
| 制御内容 | 面上の線要素（面の真直度）または円筒機能の軸（誘導中央線の真直度） |
| データム | なし |
| 典型的な値 | 0.01mm – 0.05mm（機能長さに対して） |
| 一般的用途 | ガイドロッド、ブッシング内で摺動する軸 |
真円度
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | ˆ |
| 制御内容 | 円筒または円錐面の各断面が2つの同心円間に収まる |
| データム | なし |
| 典型的な値 | 0.005mm（軸受穴）– 0.05mm（一般軸） |
| コストノート | ≤0.005mm の厳しい真円度は通常研削またはホーニングが必要。標準CNC旋削で 0.01–0.02mm。 |
円筒度
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | / |
| 制御内容 | 円筒面全体が2つの同軸円筒間に収まる。真円度、真直度、テーパーを1つの制御に統合。 |
| データム | なし |
| コストノート | 円筒度は最も高価な形状公差の一つ。真円度と真直度のみで済む場合は、個別に指定してください。 |
方向公差
方向公差は機能と1つ以上のデータム間の角度関係を制御します。常に少なくとも1つのデータム参照が必要です。
直角度
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | ⊥ |
| 制御内容 | 機能が参照データムに対して 90° 以内（面は平行平面、軸は円筒形公差帯） |
| データム | 必須（少なくとも1つ） |
| 典型的な値 | 0.01mm（精密）– 0.05mm（一般）/ 25mm の高さ |
| コストノート | 面に対する穴の直角度は機械精度で制御。標準3軸CNCで特別な対策なしで 0.02mm/25mm。より厳しい値にはボーリングまたはリーマ加工が必要。 |
平行度
傾斜度
位置公差
位置公差はデータム基準に対する機能の位置を制御します。位置度はCNC加工で最も一般的に使用される位置公差です。
位置度
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | ∅ |
| 制御内容 | 機能の真位置（中心点、軸、または中心面）のデータムに対する位置 |
| データム | 必須 |
| 典型的な値 | ∅0.1mm（一般）– ∅0.5mm（ボルト穴）MMC |
| コストノート | MMC 付き位置度は穴パターンの最もコスト効果の高い公差指定方法。ボーナス公差により更多の良品が合格。 |
MMC 付き位置度 — ボルト穴の標準
4x ∅8.4 ±0.2 | 位置度 | ∅0.4 M | A | B | C
4つの M8 すきま穴、位置度公差 0.4mm（MMC）。MMC 時（8.2mm 穴）、位置度公差は 0.4mm。LMC 時（8.6mm）、ボーナス公差が 0.4mm 追加され、合計 0.8mm。機能ゲージで一括検査 — 量産には高速で安価な検査。
振れ公差
振れ公差は回転中の複合表面誤差を制御します。部品をデータム軸周りに回転させ、全指示計読取値（TIR）を読み取って測定します。使用中に回転する部品の標準的な制御方法です。
円振れ
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | ↗ |
| 制御内容 | 1断面での TIR。その断面のみの真円度 + 同心度誤差を検出。 |
| データム | 必須（データム軸） |
| 典型的な値 | 0.005mm（精密軸受）– 0.02mm（一般軸） |
| 検査 | Vブロックまたは両センター + ダイヤルゲージ。回転させ、1箇所で読み取り。 |
| コストノート | シンプルで安価に測定可能。標準設備で対応。CMM不要。 |
全振れ
| 特性 | 詳細 |
|---|
| 記号 | ↗ |
| 制御内容 | 全体面の TIR（指示器が軸方向に移動）。真円度 + 円筒度 + 同心度 + テーパーを同時制御。 |
| コストノート | 円振れより制限が厳しい。達成も検査も困難。全体の面を制御する必要がある場合のみ使用。 |
円振れ vs 全振れの選択
組み合わせ部品が狭い帯域（軸受が肩に当たる部分）で接触する場合は円振れ。全体の円筒面が組み合わせ部品と接触する（軸受ジャーナルで軸受が全長に沿って滑る）場合は全振れを使用。
GD&T のコスト影響
| 公差種類 | 典型的な値 | 検査方法 | 相対検査コスト | 加工コスト影響 |
|---|
| 平面度（一般） | 0.02–0.05mm | 定盤 + ダイヤルゲージ | 低 | なし（標準CNC） |
| 平面度（厳） | 0.005–0.01mm | 光学フラット / CMM | 中 | +10–20%（仕上げパスまたは研削） |
| 真円度 | 0.005–0.02mm | 真円度測定器 / CMM | 中〜高 | +15–30%（研削またはホーニング） |
| 円筒度 | 0.005–0.02mm | CMM 全表面スキャン | 高 | +20–40%（ホーニングまたは研削） |
| 直角度 | 0.01–0.05mm | 直角定規 + ダイヤルゲージ / CMM | 低〜中 | なし（標準CNC） |
| 位置度（MMC） | ∅0.1–0.5mm M | 機能ゲージ（通止） | 低（ゲージ）/ 中（CMM） | なし（ボーナス公差が支援） |
| 円振れ | 0.005–0.02mm | Vブロック + ダイヤルゲージ | 低 | +5–10% |
| 全振れ | 0.005–0.03mm | Vブロック + ダイヤルゲージ（スイープ） | 低〜中 | +10–25% |
累積コスト効果
図面上のGD&T指示の追加は検査時間を増加させます。平面度 + 直角度 + 位置度 + 円筒度 + 振れを持つ部品は、位置度 + 平面度のみの部品より検査に significantly 時間がかかります。各指示は「この機能を制御しないとどうなるか？」に答える必要があります。「重要でない」なら指示を削除してください。
よくある間違い
| # | 間違い | 影響 | 正しい方法 |
|---|
| 1 |
すべての機能にGD&Tを適用 |
各指示が検査時間とコストを追加。過度に制御された図面は検査が高価で生産が遅れる。 |
幾何制御が必要な機能のみにGD&Tを適用。その他は ± 公差と ISO 2768 を使用。 |
| 2 |
位置度公差で直径記号を忘れる |
∅ 記号がないと、公差帯は円形ではなく正方形または矩形。良い部品を不合格にする。 |
位置度には常に ∅ を使用：∅0.4、0.4 ではない。 |
| 3 |
ボーナス公差が許容できる場合に MMC を指定しない |
現在のASME/ISO では RFS がデフォルト。M 修飾記号がないとボーナス公差なし — 不良率が増加。 |
すきま穴と位置決め機能には MMC を使用。サイズに依存しない重要なアライメントのみ RFS。 |
| 4 |
データムが組立と一致しない |
データム A-B-C で検査合格でも、異なる面に載る組立品に合わない可能性。 |
実際の組立品での機能に基づいてデータムを選択。検査治具が組立条件を再現すべき。 |
| 5 |
同じ面に平面度と平行度を指定 |
平行度は既にデータムに対する平面度を制御している。 |
面が他の機能に関係なく平面である必要がある場合は平面度。面が別の面に平行である必要がある場合は平行度。 |
| 6 |
振れの代わりに同心度を使用 |
同心度は中央点の測定が必要で複雑で高価。振れは実際の表面を測定し、回転部品にとって重要。 |
回転部品には円振れまたは全振れを使用。同心度は動的バランスの特殊な用途に留める。 |
| 7 |
形状公差をサイズ公差が許す範囲より厳しく指定 |
10.0 ±0.1mm の穴に 0.001mm の真円度は不可能。形状公差はサイズ公差帯内に収まる必要がある。 |
形状公差は常にサイズ公差より小さくすること。目安：形状公差 ≤ サイズ公差の 20〜30%。 |
| 8 |
データム機能が小さすぎるまたは不安定 |
狭いエッジや小さな面をデータムAにすると、安定した治具が提供されない。 |
主データムは利用可能な最大で最も安定した面。機能面が小さい場合は、検査治具用のツーリング穴を追加。 |
| 9 |
データム上の MMC 修飾記号によるデータムシフトを考慮しない |
データム機能が MMC で参照されると、データム基準枠がシフト可能。意図しない場合、組立問題。 |
データム M はデータムシフトを許可。組立が許す場合は意図的に使用。データムを固定する必要がある場合は RFS。 |
| 10 |
図面上でデータムを定義せずにGD&Tを指定 |
データム A, B, C を参照する公差は、図面上で定義されていなければ無意味。 |
FCF で使用される各データム文字は、図面上のデータム機能記号に対応する必要がある。 |