マイクロメータに関するガイド

マイクロメータとは？

マイクロメータ（別名：測微計）は、機械エンジニアや機械工、その他の技術職の方々が使用する重要な測定機器です。マイクロメータは、非常に精密な測定（10分の1または0.0001まで）が可能であり、測定値は帝国単位またはメートル単位で表示されます。 マイクロメータは、ダイヤルノギスやバーニアノギスに比べて、より高い精度での測定が可能です。デジタル式、ダイヤル式、バーニア式などがあります。マイクロメータの名称は新古典主義期のギリシャにさかのぼり、直訳すると「小さなものさし」です。 マイクロメータの測定範囲は、25mmから1インチの間でさまざまなタイプがあります。これはメートル法では0～25mm、25～50mm、50～75mmなどです。帝国法では、0～1インチ、1～2インチ、2～3インチなどがあります。箱入りのマイクロメータセットであれば、幅広い範囲で測定をすることができます。

マイクロメータの仕組みは？

マイクロメータの特徴は、スピンドル内に配置された校正されたネジ（スレッド）です。これにより優れた測定精度を実現しています。マイクロメータのネジは、主に小さな距離を測定するために使用されます。ラチェットノブまたはシンブルを回転させて、スピンドルとアンビルが軽く接触するまでスピンドルを動かすことができます。スピンドルを360度回転させるごとに、計測表示の間隔をメートル法で0.05、帝国法で0.025インチ調整する効果があります。

針のネジピッチは、測定精度に直接影響します。スピンドルは機械ねじを使って非常に高い精度で固定されており、被測定物はスピンドルとアンビルの間に配置します。マイクロメータの中にはディファレンシャルスクリューを採用したものもあり、特に高い測定精度を実現しています。

マイクロメータで測定する際には、測定物の安定性を保つことが重要です。測定物をアンビルと平行に保ち、一定の圧力をかけて測定してください。

また、ラチェットシンブルマイクロメータは、トルクレンチとしても機能するため、高い測定精度が得られます。ラチェットハンドルを回して、「カチッ」という音が繰り返し聞こえてくるまで測定を続けます。これにより、安定したトルクで測定することができます。

では、デジタルマイクロメータの仕組みはどうでしょうか。デジタルマイクロメータは、電気回路を搭載しており、デジタルで正確な測定ができます。測定値は液晶画面にはっきりと表示されます。

なぜマイクロメータを使うのか？

前述したように、マイクロメータは非常に小さな物体の測定のために特別に設計されています。アンビルとスピンドルの間に収まるものであれば、どんなものでも高精度に測定できます。標準的なマイクロメータは、1インチ以下の長さ、深さ、厚さのものを精密に測定できます。しかし、より精密な測定が可能な高機能モデルもあります。また、さまざまな形や大きさのものを測定できるアンビルマイクロメータもあります。携帯性、使いやすさ、安定した測定など、マイクロメータのメリットは多岐にわたります。

マイクロメータの使い方

それでは、マイクロメータの正しい使い方について紹介していきます。

マイクロメータの基本的な使い方

まずは基本的な使い方について確認していきましょう。

1. 防熱カバー部分を片手で持つ
2. 先の方に測りたい物をはさむ
3. シンブルをまわして対象物を軽めにはさむ
4. シンブルを逆回転させる
5. ラチェットをまわして対象物をはさむ
6. メモリから寸法を読み取る

測定する時には、最初はシンブルで対象物をはさむようにしますが、実際に寸法を測る際には、ラチェットを操作するようにしましょう。ラチェットには力の加え方を一定にする働きがあるので、ラチェットではさまなければ、誤った数値を読み取る可能性があるからです。正しい測定の値を読み取るには、ここで紹介させていただいた基本的な使い方をマスターしてください。

メモリの読み方

対象物を測ったらメモリから寸法を読み取りますが、メモリを読む際にはスリーブとシンブルの2つのメモリから読み取ります。

たとえば、スリーブとシンブルの境目が8.0を示していて、スリーブの中央線がシンブル側のメモリの37を指していたなら、測定値は8.37mmです。メモリを読み取るときは、スリーブとシンブルの2種類のメモリを組み合わせて正確な値を読み取ります。

マイクロメータの構成要素と部品

「マイクロメータとは？」というテーマで述べたように、マイクロメータは物体を高精度に測定するために特別に設計された計測器です。マイクロメータの仕組みを理解するためには、主要な構成要素について知る必要があります。また、その構成要素を分析することで、マイクロメータの読み方の理解を深めることができます。

マイクロメータの種類

最も広く使われているのは外側マイクロメータです。しかし、内側マイクロメータやデプスマイクロメータも様々な用途に使用されています。

その他のマイクロメータ

ユニバーサルマイクロメータ

平板、球面、スプライン、ディスク、ブレード、ポイント、ナイフエッジなど、交換可能なアンビルが付属しています。外径、深さ、その他のモジュール機能を持つ便利なマイクロメータです。

ピッチマイクロメータ

別名「スレッドマイクロメータ」と呼ばれます。ネジの直径を正確に把握するために、特別に設計されたネジ状のチップを備えています。

リミットマイクロメータ

リミットマイクロメータは、特にチューブの厚さを測定するのに適しており、2つのアンビルと2つのスピンドルがセットになっています。これが効果的なはさみゲージとして機能します。隙間がそのまま公差の上限と下限に対応しています。

ボアマイクロメータ

ボアマイクロメータは、一般的に3つのアンビルヘッドと強固な台座の組み合わせで、内径を正確に測定するのに適しています。特に、機械の流体や冷却剤の周りにあるものを測定するのに適しています。

ベンチマイクロメータ

ベンチマイクロメータは、非常に高い精度を備えており、一般的に作業場での検査に使用されます。100万分の50.8センチまでの測定が可能で、繰り返し精度は約4分の1ミリです。

V溝マイクロメータ

外径測定を目的として作られたV溝マイクロメータには、アンビル用の小さなV型ブロックが付属しています。円径の測定に最適で、3点を等距離に離して測定します。これにより、3枚刃のエンドミルやツイストドリルを効果的に測定することができます。

マイクロメータの読み方

マイクロメータは、円筒形や球形の物体の測定に最適なツールです。マイクロメータを使うためには、以下の手順を踏む必要があります。

1. 主な技術用語をしっかりと覚える。
2. マイクロメータの掃除をします。きれいな紙や柔らかい布を使って、アンビルとスピンドルの間についた汚れやゴミを取り除きます。
3. 測定対象物をアンビルの横に置くことから始めます。このとき、測定物を安定させ、傷をつけないようにすることが重要です。マイクロメータの操作は、手で行ってもかまいません。また、固定式の万力を使用して、両手でマイクロメータを操作することもできます。
4. ラチェットを反時計回りに回し、シンブルの0マークがスリーブの目盛と一致するようにします。スピンドルが対象物に密着するまで回し続けます。3回転が目安です。
5. シンブルロックは、マイクロメータを対象物に密着させた状態で行います。必要に応じて、スピンドルを調整することができます。マイクロメータが十分に機能していることを確認したら、アンビルやスピンドルの表面に傷がつかないように注意しながら、対象物の取り外しを進めてください。
6. 最後に、スピンドルが安定していることを確認しながら、測定値を記録します。

以下では、特定のマイクロメータの読み方について詳しく説明します。

メトリックマイクロメータ

メトリックマイクロメータを使用する際には、マイクロメータのシンブルに表示されている数字の目盛りを知っておく必要があります。一般的には、シンブルの一番上の目盛りがミリメートルで、その下の目盛りが1/2ミリメートルとなっています。

メトリックマイクロメータを読む際は、まずミリ数を記録します。最初に「7」と表示されていれば、7mmに相当します。シンブルの半分の長さの線はそれぞれ考慮に入れなければなりません。つまり、下側の線を注意深く読み、対応する0.01mmの数字を正しく認識するのです。例えば、この例では0.5mmを確認したとします。 続いて、メトリックマイクロメータの0.01mmの合計数を確認します。つまり、シンブルの読みが42であれば、測定値は0.42mmとなります。3本の線をそれぞれ足して、合計の読みを出します。この場合、7＋0.5＋42となります。

バーニアマイクロメータ

バーニアスケールと一体化したマイクロメータを使用して、スリーブの基線から読み取ることができます。これにより、0.001mm以内の正確な読み取りが可能です。最初の読み取りはスリーブから行います。測定値は0.25ミリまたは0.025インチの間隔で表示されるようになっています。例えば、スリーブの読み取り値を3.25mmとします。

次に、シンブルの測定値を測定します。これらの測定値は、0.1ミリまたは0.01インチの間隔で表示されます。例えば、シンブルの測定値が0.8mmだったとします。最後に、スリーブの最初の目盛のすぐ隣にあるバーニア目盛から読み取ります。

バーニアマイクロメータの目盛は、0.001mmまたは0.0001インチで表示され、対象物のサイズを極めて正確に把握することができます。ここでは、バーニア目盛の読みを0.068mmと確認したとします。3つの読み取り値を合計すると、4.118mmとなります。

なお、マイクロメータの測定値は、温度の変化によって影響を受けやすいので注意が必要です。マイクロメータをポケットの中に入れたり、熱のこもった作業環境に置いたりしないようにしてください。

インペリアルマイクロメータ

インペリアルマイクロメータのスピンドルには、1インチあたり40本のねじ山が刻まれています。1回転するごとに、スピンドルは0.0025インチの軸を中心に移動しますが、これはスリーブの隣り合う目盛りの間の面積に相当します。

シンブルには25個の目盛りがあり、これは測定値をその数だけ分割できることを意味します。表示される数値は、スリーブの目盛りの整数部に25を掛けたものに直接対応しています。つまり、結果として得られる直径は1000分の1インチで表示されることになります。

マイクロメータの測定値の換算について

ここでは、マイクロメータの測定結果を他の測定単位に変換する方法について簡単にご紹介します。

マイクロメートルからミリメートルへ

マイクロメートル(μm)をミリメートルに変換する最も早くて簡単な方法は、1000で割ることです。つまり、645μmを1000で割ると、0.645mmという数字になります。また、小数点を3つ左に移動させる方法もあります。

マイクロメートルからインチへ

1インチは25,400マイクロメートルで、1メートルは1,000,000マイクロメートルに相当します。また、1マイクロメートルは3.9×10e-5（eは乗数）に相当することも知っておいてください。例えば、1,200μmをインチに変換したいとします。この場合、まず「1200×1μm＝1200×3.9×10e-5」とします。つまり、1200μm＝10³×3.9×10e-5インチとなります。そうすると、最終的には3.9×10e-2という数字になります。

マイクロメートルからセンチメートルへ

換算する前に、1μmは0.0001cm（10e-4）に相当することを覚えておいてください。例えば、2,400μmをcmに変換したいとしましょう。10e4μm x 10e-4μmと入力すると、10e4μm = 1cmという結論になります。

マイクロメータツールの校正方法

お使いのマイクロメータが正確なデータを知らせるには、ツールの校正が必要です。

校正が必要かどうかは、どのように判断すればよいですか？

標準的な1インチタイプのマイクロメータは、読み取り単位が0.001インチで、精度レベルは±0.0001インチです。しかし、このような高い精度を得るためには、マイクロメータと測定対象物が常温であることを確認する必要があります。

マイクロメータの読み取りテストでは、望ましい精度を確認するために、ゲージブロックの測定を行います。ゲージブロックが0.75000±0.00005インチであることがわかっている場合、マイクロメータは0.7500インチの読みを示すはずです。もし、その測定値が0.7503以上であれば、そのマイクロメータは校正されていないと判断できます。

この問題を避けるためには、細心の注意を払ってマイクロメータを洗浄し、使用し、保管しておく必要があります。しかし、マイクロメータの形状やサイズに問題がある場合などは調整だけでは不十分です。その場合は修理が必要になります。

マイクロメータの校正 (ゼロ調整の方法)

• マイクロメータの校正を行う前に、ツールがきちんと機能していること、関連する問題がないことを確認する必要があります。前述のようにアンビルを清掃し、読み取り値がゼロに設定されていることを確認してください。（設備メンテナンス・クリーニング用品は今すぐ購入）
• 次のステップでは、高精度のゲージブロックや代替標準器を使って、さまざまな試験点でマイクロメータをチェックします。各試験点では、さまざまな測定値を取る必要があります。読み取り値を記録する際には、選択したマイクロメータの許容範囲を考慮する必要があります。校正プロセスのガイダンスとして、米国規格 ASMEB89.1.13-2013「マイクロメータ」を参照する必要があります。
• お使いのマイクロメータには、小さな引っ掛けスパナが付いていることが多いと思います。これは、バレルに対してスリーブを回転させ、シンブル目盛に対してゼロラインを最適に再配置できるようにするものです。
• スリーブにはスパナのピンを通すための小さな穴が開いています。この校正プロセスにより、ジョーを閉じたときに発生する可能性のあるゼロエラー以外を回避することができます。マイクロメータの精度を確保するために、ゼロ調整を数回繰り返すことをお勧めします。

よくある質問

ゼロエラーとは何ですか？

シンブルのゼロマークとメインスケールの基準線が一致しない場合、ゼロエラーとなります。メインスケールの読み取り値もゼロにならなければなりません。

ミクロンとマイクロメータの違いは何ですか？

ミクロンは100万分の1メートルを表す単位で、マイクロメータは校正されたネジを持つ測定器です。

マイクロメータの精度とは何ですか？

マイクロメータの精度は、ねじ山（またはデジタルスケール）の精度と、プロセスエラーの2つの重要な要素に関連しています。マイクロメータの精度は、バーニア目盛を用いた場合、0.01mmとされています。

マイクロメータとノギスの違いは何ですか？

マイクロメータとノギスは、どちらも物の大きさを測るのに使われます。しかし、これらのツールの効率と使用方法にはいくつかの違いがあります。ノギスは物理的な寸法、内部の寸法、外部の寸法、深さなどを測定するために使用されます。しかし、マイクロメータは一般的に、外寸や内寸の測定など、より特定の目的に使用されます。ノギスの精度は±0.001、マイクロメータの精度は±0.00005が目安です。

マイクロメータの最小表示量とは何ですか？

手動式マイクロメータの最小表示量は0.01mmです。デジタルマイクロメータの最小表示量は0.001mmです。

マイクロメートルの記号は何ですか？

国際度量衡局で使用されているマイクロメートルの記号はμmです。マイクロメートルとは、SI規格で定められた長さの単位で、1×10-6メートル（SI接頭辞「micro-」＝10-6）に相当し、1メートルの100万分の1、1ミリメートルの1000分の1に相当します。

ナノとマイクロ、どちらが大きい？

1マイクロは、1,000ナノに相当します。