「治具ってなに？」
「そもそも読み方がわからない…」
「治具の役割は？」
「治具設計のポイントを教えてほしい」
このような疑問を解決します。
こんにちは。機械設計エンジニアのはくです。
2019年に機械系の大学院を卒業し、現在はメーカーで機械設計エンジニアとして働いています。
今回は、機械設計をするうえで欠かせない「治具設計のポイント」を解説します。
この記事を読むとできるようになること。
- 治具とは何かがわかる
- 治具の役割やメリットがわかる
- 治具設計のポイントがわかる
- 用途に応じて適切な治具を設計できるようになる
機械設計にかぎらず、ものづくりに携わる仕事をしている方なら一度は使ったことがある「治具」。
用途はいろいろありますが、基本的な考え方はどれも共通です。
本記事では、治具とは何かという話から設計時のポイントまで、初心者にもわかりやすく解説します。
治具の設計で悩んでいる方は、ぜひ参考にしてください。
治具とは
そもそも治具とは、部品の加工・組立・検査などの際に、固定や位置決めを行うための補助部品です。
読み方は「治具（じぐ）」。
身近な例だと、機械加工で材料を固定する万力やバイスなどがあります。
明確な定義はないので、製品の加工や組立を補助するパーツは治具と言えるでしょう。
治具の役割はいくつかありますが、基本的な目的はQCDを改善すること。
ここで、Qは品質（Quality）、Cは価格（Cost）、Dは納期（Delivery）です。
たとえば、治具を導入することによって、以下のようなメリットが挙げられます。
- 加工や組立のばらつきが少なくなる（Qの改善）
- 誰でも同じように組み立てられる（Q、Cの改善）
- 作業時間が短縮できる（C、Dの改善）
- 安全に作業できる
治具は市販品として安く販売されているもの多く、低コストで品質改善・作業性改善できるのが最大のメリットです。
治具設計の基本的な考え方
治具に求められる機能としては、以下の3つが挙げられます。
- 対象物の位置決め
- 対象物の固定
- 作業性の向上
したがって、治具を設計する際は、上記3つを抑えることが重要です。
対象物の位置決め
加工や組立工程では、対象物の位置が毎回同じに決まる必要があります。
たとえば、穴あけ加工で、この部品は右に傾いているけど、次の部品は左に傾いているとなれば、部品によって穴の精度が保証できませんよね。
毎回右に傾いているならまだしも、部品を変えるごとに位置が変わっていては、加工者は部品ごとにドリルの向きを調整する手間もかかります。
したがって、加工や組立の精度が要求される部品では、用途に応じて適切な治具を選定し、対象物の位置決めを行います。
位置決めの基本的な考え方は、前後・左右・上下の移動と回転を止めることです。
詳しいポイントは下記記事で解説しているので、チェックしてみてください。
対象物の固定
位置が決まっていても、正しく固定されていなけば意味がありません。
旋盤で穴をあけている最中に部品が動くと、穴がどんどんズレていってしまいますよね。
したがって、治具は対象物の固定にも使われます。
固定の基本的な考え方は3つ。
対象物を確実に保持すること・押さえた力で変形しないこと・傷がつかないことです。
こちらも詳細は別記事で解説しています。
作業性の向上
製品を大量につくる場合は、誰が作業しても毎回同じ品質で加工・組立ができることが重要です。
この製品は品質が良いけど、「〇〇さんしか組立できない」となっては、生産コストが上がってしまいますよね。
治具を導入すれば、特別なスキルがなくても誰でも簡単に作業できるようになります。
治具を使って作業性を向上させるためには、できるだけ構造や使い方がシンプルであることが求められます。
せっかく治具を設計しても、使い方がの違いによって製品にばらつきが出ては意味がありません。
誰が使っても全く同じに組み上がること。この考えが大切です。
そのためには、設計段階から使い方をイメージすることが重要。
また、設計したら実際に自分で使ってみて、使いづらさがないか確認するのも有効でしょう。
まとめ：適切な治具を設計しよう！
記事のポイントをまとめます。
- 治具とは、部品の加工・組立・検査などの際に、固定や位置決めを行うための補助部品
- 治具の目的は、品質(Quality)・価格(Cost)・納期(Delivery)の改善
- 治具に求められる機能は、対象物の位置決め・固定・作業性の向上の3つ
- 治具を設計したら、実際に使って検証してみることが大切
以上です。
ものづくりに携わるならほとんど必ず使う治具。
治具を導入することで、誰でも簡単に品質の良い製品をつくれるのがメリットです。
今回は、そんな治具設計の基本的な考え方を紹介しました。
治具の設計で困っているという方は、ぜひ記事の内容を参考にしてください！
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