GD&Tの対称度とは？記号・公差・測定方法を解説

GD&Tの対称度とは、相対する形体要素から求めた導出中心点の位置を、データム参照に対して規制する幾何公差です。指定した公差域内で形体の中心位置を維持するために使用します。

形体が寸法公差内に収まっていても、中心位置がずれている場合があります。例えば、溝幅が正しくても、2つの基準面の間で要求どおり中央に配置されていないことがあります。GD&Tの対称度は、このような状態を規制するために使用します。

対称度公差は、データム中心平面またはデータム軸に対する形体の導出中心点を規制します。溝の場合、両側の面を個別に評価するのではなく、相対する2面の間にある中心位置を評価します。

このため、対称度は、基準に対して中心を維持する必要がある形体に適しています。

本記事では、GD&Tの対称度記号、対称度公差、図面指示、関連する幾何公差との違い、CNC加工部品における実践的な測定方法について解説します。

GD&Tの対称度とは

GD&Tの対称度（出典：GD&T Basics）

GD&Tの対称度は、相対する、または対応する位置にある形体要素から求めた導出中心点と、データム形体の中心平面との関係を規制します。公差域は、データム中心平面を中心として等間隔に配置された2つの平行平面で構成されます。規制対象形体の導出中心点は、この2平面の間に収まる必要があります。

この公差が規制するのは形体の中心位置であり、寸法そのものではありません。例えば、溝幅が正しくても、データムに対して片側へずれている場合があります。対称度は、形体の導出中心点を指定した公差域内に維持することで、そのずれを制限します。

したがって、溝幅を測定するだけでは、対称度要件を満たしているか判断できません。寸法要件を満たしていても、中心がデータムからずれている可能性があります。対称度は、この位置ずれを規制し、参照データムに対する形体の中心位置を維持します。

GD&Tの対称度記号と図面指示

GD&Tの対称度記号（出典：InspectionXpert）

旧版のGD&T図面における対称度指示は、規制対象形体に付けられた幾何公差枠から読み取ります。幾何公差枠には、対称度記号と指定公差が示されます。検査や製造を開始する前に、各要素を順番に確認することで、図面上の要求を正しく理解できます。

対称度指示の読み方

対称度による位置規制（出典：Eng-Tips）

旧版図面における一般的な対称度指示は、次のように表されます。

⌯ | 0.10 | A

⌯は対称度記号、0.10は公差の総幅、Aは基準中心平面を設定するデータムを示します。

0.10という値は、対称度公差域の幅を表します。規制対象形体は、データムAに対して、この公差域内で中央に位置する必要があります。この数値は公差域全体の幅です。図面の単位がミリメートルの場合、境界となる2平面は、データム中心平面の両側0.05 mmの位置にあります。

データム参照も同様に重要です。データムAは、データム基準を確立し、該当する場合には形体の対称度を評価する中心平面を設定します。そのため、同じ形体が寸法要件を満たしていても、データムに対する位置がずれていれば対称度要件を満たしません。

図面を読む際は、まず幾何公差枠が接続されている対象形体を確認します。次に、公差値とデータム参照を読み取ります。さらに、図面の普通公差、データム構成、単位、要件を変更する注記も確認してください。これらの情報は、検査時の指示の適用方法に影響する場合があります。

したがって、旧版図面で対称度指示を確認した場合、現行の位置度へ自動的に置き換えるのではなく、その図面に適用される規格と改訂版に従って解釈する必要があります。

GD&Tの対称度公差の仕組み

GD&Tの対称度公差（出典：Dimensional Consulting）

GD&Tの対称度は、形体がデータム中心平面に対して均等に配置されているかを評価します。相対する2つの平面を持つ加工溝を例に考えてみましょう。データムによって、溝の中心位置を評価する基準を設定します。その後、相対する2面の測定結果から、溝に沿った対応断面ごとの導出中心点を求めます。

これらの導出中心点が、データム中心平面を中心とする指定公差域内に収まっていれば、対称度要件を満たします。したがって、対称度は溝の各側面を独立した面として規制するのではなく、形体の中心位置の関係を評価します。

対称度の公差域

対称度の公差域は、データム中心平面を中心として等間隔に配置された2つの平行平面で構成されます。図面で対称度公差を0.10 mmと指定した場合、公差域全体の幅は0.10 mmです。

データム中心平面を理論上の中心とすると、2つの境界はその両側0.05 mmに位置します。すべての導出中心点が、この境界内に収まる必要があります。

これは、片側だけの限界ではなく、中心を基準とした公差域です。データム中心平面から0.04 mmずれた導出中心点は公差域内ですが、0.05 mmを超えるずれは指定公差を外れます。

導出中心点と導出中心平面

溝のような平面形体では、相対する面上の対応位置を使用して導出中心点を求めます。これらの中心点によって、対称度の評価に使用する導出中心形体が定まります。相対する平面の場合、一連の導出中心点から導出中心平面を設定できます。CMM測定によって形体に沿った個々の導出中心点を計算し、その集合から導出中心平面を求めることができます。

導出中心平面に対する対称度公差域（出典：Tec-Ease）

溝の場合、同じ断面にある相対する2面から対応点を取得します。その2点間の中点が導出中心点になります。この評価を規制対象形体に沿って繰り返すことで、複数の中心点が得られます。

これらの点は、形体の中心位置を示します。すべての点が対称度公差域内に収まれば、形体は位置要件を満たします。1点でも公差域を外れた場合は、対称度要件を満たしません。

対称度が直接規制する対象は、溝の各表面ではありません。各表面の測定位置を使用して導出中心点を求めます。そのため、表面に局所的なばらつきがあっても、導出された中心位置の関係が指定公差域内に収まる場合があります。

対称度公差の計算例

基本寸法による溝幅が20.00 mmで、データムAに対して0.10 mmの対称度公差が指定されているとします。データムAは、対称度評価に使用するデータム基準を設定します。データム形体と図面の定義によっては、この基準は中心平面そのものではなく、データム平面またはデータム軸の場合があります。

ある断面で、溝の2面がデータム中心基準から反対方向にそれぞれ9.97 mmと10.03 mmの位置にあるとします。この中点は、理論上の中心平面から0.03 mmずれています。別の断面では、中点が0.06 mmずれているとします。

最初の断面は±0.05 mmの公差域内ですが、2つ目の断面は公差域外です。そのため、個々の表面寸法が指定寸法公差内であっても、この溝は対称度要件を満たしません。

検査では、導出中心形体を寸法や表面位置の測定結果とは別に評価する必要があります。

GD&Tの対称度を測定する方法

旧版図面の対称度要件を検査する場合、通常は最初に指定データムを設定し、その後で規制対象形体の相対する表面を測定します。加工溝では、CMMを使用して両側面に沿った点を取得し、測定した表面位置から対応する導出中心点を求めます。

検査は、各側面を図面寸法と比較するだけでは完了しません。測定した表面データをデータム参照へ関連付け、指定された対称度公差域に対する中心形体として評価する必要があります。

データムの設定と測定準備

CMMでは、最初に幾何公差枠で指定されたデータム基準を設定します。これにより、対称度評価に使用する基準中心平面が得られます。測定対象形体を正しいデータム座標系で評価できるよう、部品を適切にアライメントする必要があります。

溝の場合、プローブを使用して、規制対象の長さに沿った複数の断面で相対する2つの側面を測定します。単一断面だけに依存せず、位置のばらつきを検出できる十分な範囲を測定してください。

測定準備では、表面状態も重要です。バリ、切りくず、損傷、局所的な加工痕は、プローブの接触へ影響し、測定した表面位置を歪める可能性があります。そのため、清浄で安定した表面を使用し、形体の形状に適した測定方法を設定します。

点のサンプリング数が少ないと、特に長い形体やアクセスしにくい加工形体において、相対する表面の局所的なばらつきを見落とす可能性があります。そのため、検査前に測定方法を定義する必要があります。

導出中心点の測定と算出

CMMは、相対する溝側面上の対応点の位置を記録します。各断面で、一対の表面位置の中点を求め、その点を導出中心点とします。

例えば、相対する2つの溝側面が、データム中心平面から反対方向に9.98 mmと10.06 mmの位置にある場合、導出中心点のデータム中心平面からのずれは、（10.06－9.98）÷2＝0.04 mmです。

重要な測定結果は、データム中心平面に対する導出中心点の位置です。各側面の測定値は計算の入力データですが、それ自体が最終的な対称度結果ではありません。

対称度要件の評価

導出中心点を求めた後、CMMソフトウェアで各点の位置を指定された対称度公差域と比較します。対称度の総公差が0.10 mmの場合、許容範囲はデータム中心平面の両側0.05 mmです。

評価対象となるすべての導出中心点がこの範囲内に収まれば、形体は対称度要件に合格します。必要な中心点のいずれかが公差域を外れた場合は不合格です。

検査報告書では、対称度の結果を、溝幅、表面位置、形状などの他の特性と区別して記載してください。溝の寸法が要件を満たしていても、導出中心点がデータム中心平面からずれていれば、対称度要件は不合格になります。

GD&Tの対称度・位置度・輪郭度の違い

図面上の要件が、データムに対する形体の位置に関するものである場合、対称度、位置度、輪郭度は似ているように見えることがあります。しかし、それぞれが評価する幾何学的な関係は異なります。

対称度は、相対する表面の導出中心点を使用して中心位置の関係を評価します。位置度は一般に、データムに対する形体の位置と姿勢を規制します。輪郭度は、定められた境界内で表面全体を規制します。そのため、どの公差を使用するかは、設計意図が形体の軸または中心、中心位置の関係、実際の表面境界のいずれを対象とするかによって決まります。

対称度と位置度の違い

対称度と位置度（出典：dimcax.com）

新規図面でデータムに対する形体位置を規制する場合は、位置度が選択されることがよくあります。例えば、穴パターンは理論的に正確な寸法で位置を定め、該当するデータムに対する位置度公差で規制できます。

一方、旧版図面の対称度指示では、相対する表面の導出中心点を評価します。そのため、似た中心位置の要件に見えても、2つの公差では異なる検査結果になる可能性があります。

現行の図面作成では、形体位置を規制することが設計意図である場合、一般に位置度が使用されます。ただし、実際に選択する幾何公差は、形体の種類と適用されるASME Y14.5の要件によって異なります。

対称度と輪郭度の違い

GD&Tの線の輪郭度（出典：ECOREPRAP）

データム参照枠に対して、位置と姿勢を含む実際の表面境界を規制する必要がある場合は、面の輪郭度が適しています。輪郭度公差では、理論的に正確な形状と指定データムを基準として、表面全体を規制できます。

例えば、加工面が所定の位置と姿勢を維持しながら指定輪郭に従う必要がある場合、輪郭度によってその表面を直接規制できます。対称度は導出中心点に基づいて評価するため、同じように表面全体を規制することはできません。

したがって、旧版の対称度指示を別の幾何公差へ置き換える場合、記号だけで判断してはいけません。最初に図面の設計意図を明確にし、その要件に適した公差を選択する必要があります。

旧版図面にGD&Tの対称度が残っている理由

対称度指示は、ASME Y14.5の旧版に基づいて発行されたエンジニアリング図面に現在も残っています。正式に図面が改訂されない限り、旧版の指示も図面要件として有効です。そのため、その図面に適用される規格に基づいて検査する必要があります。

ASME Y14.5-2018では、対称度が現行の幾何特性から削除されました。ただし、既存図面の解釈を支援するため、旧定義と記号は非強制附属書Dに収録されています。この変更によって旧版図面が無効になるわけではありません。例えば、発行済み図面の加工溝に0.10 mmの対称度が指定されている場合、図面を改訂しない限り、その要件は引き続き適用されます。

新しい図面で位置度が使用されているという理由だけで、旧版の指示を位置度へ置き換えてはいけません。対称度は導出中心点を評価しますが、位置度と輪郭度は異なる設計要件を規制します。CMM検査では、適用されるデータム構成と図面の改訂版を含め、実際の図面要件に従う必要があります。

新しいGD&T要件で使用する公差

新規設計では、機能要件に基づいて幾何公差を選択してください。データムに対して形体位置または導出中心を規制する場合は位置度を使用し、実際の表面境界を規制する場合は輪郭度を使用します。既存部品では、解釈や検査方法を変更する前に、適用される規格を確認してください。

GD&Tの対称度に関するよくある質問

GD&Tの対称度についてのまとめ

ASME Y14.5-2018において、対称度は、相対する、または対応する位置にある形体要素の導出中心点を、データム中心平面またはデータム軸に対して評価する旧幾何特性です。ASME旧版図面を解釈する際には引き続き重要であり、ISO 1101では現在も対称度が幾何仕様として定義されています。

対称度指示を確認したら、まず図面の改訂版と適用されるGD&T規格を確認します。次に、データム参照、公差値、規制対象形体、必要な検査方法を特定してください。これにより、旧版の要件を誤って別の幾何公差として解釈することを防げます。

新規図面では、要件が形体位置と実際の表面境界のどちらに関するものかに応じて、位置度または輪郭度を使用することで、設計意図をより明確に伝えられる場合があります。

明確なGD&T要件を持つ部品の高精度なCNC加工が必要な場合、JLCCNCは試作から量産まで、技術レビューを重視した製造・検査体制で対応します。見積もりをご依頼いただく前に図面要件を確認し、重要寸法、データム、公差を明確に指定してください。