適切なねじの公差設定で作業効率改善　～不具合品と図面の手戻り防止～

特殊形状のねじ付き部品を製作する際、皆様は製図から製作開始までにどのくらいの時間がかかっていますか？
製図した図面を検図して、工場に製作可能か確認し、場合によっては工場から製作不可の連絡が来て図面を修正し…。
気付けば2週間近く経過していた、ということはないでしょうか。

この時間、図面の公差設定を見直すことで削減し、品質を保った上で生産効率を上げることができるかもしれません。
このコラムでは、特殊形状のねじ付き部品の図面製作時の公差設定のうち、ねじ部長さの公差設定に着目してお話ししていきます。

厳しすぎる公差設定で生じるタイムロス

JIS規格の中に、JISB0405「個々に公差の指示がない長さ寸法及び角度寸法に対する公差」という規格があります。
こちらは主に「切削加工部品」の寸法指示のない部分に適用する公差であり、工場又は検査部門において、寸法の採否判定が暗黙の了解のもとに任されることがないようにするための規格です。
特殊形状のねじ付き部品の公差はJISB0405の中級で設定されていることが多いですが、本来は切削加工部品に適用する規格なので製作コストの安い鍛造や圧造の製作方法ではこの規格の公差内での製作が難しいです。

例えば、下記のような特殊形状のねじ付き部品の図面を製図したとします。

こちらの図面は、イケキンの品質管理部で製図しました。
製図にかかった時間は約30分です。

ここから見積に進みますが、図面製作品の見積にかかる時間は確認作業等も含めると平均で約80時間と言われています。
この80時間には工場担当者の図面確認とサプライヤーを介して工場と調整する時間などが含まれます。

この図面のねじ部長さ（M16の部分）をJISB0405の中級公差に当てはめると、長さ35mmの±0.3mmの間に入るよう製作しなければなりません。
ですが、これほどの精度で特殊形状のねじ付き部品を製作できる工場が少ないのが現実で、この図面で工場に見積をとっても「製作不可」と返答がくる可能性が高くなります。
そうなると、製作不可の部分の理由を確認し、どこをどう修正すれば製作できるのかを考え、製図しなおさなければなりません。
他にもたくさん仕事がある中、製図しなおして再度見積を取り…となると気付けば再び80時間近く経過していた、など大きなタイムロスが生じることもあります。
ここまでで合計160時間弱、日数に換算すると6日間弱かかっています。

また、仮にJIB0405の公差で図面が完成し製作段階に移ったとしても、公差が厳しすぎるが故に不適合判定になるケースが多く見受けられます。
そして、多くの場合公差は外れているものの、製品に組み込む上で支障が出るほどのことはなく、「特別採用」という形で再製作せずそのまま使用されています。
しかし、検査結果上は公差範囲外となっているため、毎回工場・サプライヤー・ユーザー間での確認作業が必要となり、作業負担が増えてしまいます。

設計者の現状

実際にメーカーで設計をしている方にお話を伺いました。
その方の会社では設計者1人が1ヶ月で製図する図面は150～200枚ほどだそうです。
これは本製作が決まっているものの図面で、ここに見積図面などが追加で依頼されることがあります。
納期などを鑑みて大量の図面に優先順位を付けながら製図に取り組んでいる中、手戻りが多発するとキャパオーバーですよね。
修正自体にそこまで時間はかからないのですが、他のものの製図との兼ね合いもあるので夜遅くまで残業になることもあるそうです。
また、書いた図面は設計者本人だけでなく部門長や営業部など社内での確認作業にも時間がかかるため、手戻りしてくるとその作業時間も2倍になります。

JISB1021　この公差の存在を知っておくメリット

こういった無駄な時間や負担を、JISB1021「締結用部品の公差」を知っておくだけで削減できるかもしれません。
JISB1021は標準化されていない締結用部品に用いることを推奨されている規格です。
この規格であればJISB0405よりも優しい数値で公差が設定されており、この規格であれば製作できる工場やねじ付き部品の製造方法の選択肢も増えます。
この規格では、ボルトのねじ部長さに関する公差は全ての部品等級で0～＋2ピッチと定められています。

試しに、先ほどの図面をこちらの公差に当てはめなおして修正してみます。

ねじ部公差は0mm～＋4mmになるので、先ほどよりも公差範囲が広くなっています。
この条件であれば製作できる工場も多く、製作方法も転造・切削など選択肢を増やせるので数量や予算に応じて調整が可能です。

もし最初からJISB1021を適用していれば修正の必要はなく、2回目の見積・確認時間は削減できます。
そうすると約80時間は短縮でき、生産効率の向上に繋がります。

※この時間は他の作業もしながら経過している時間です。

また、公差範囲が広くなることで、1つ目の図面の時は「不具合品」とされて確認後に特別採用していたものが、「合格品」になる可能性が高まります。
そうすると今まで行っていた工場・サプライヤー・ユーザー間の確認作業がなくなり、ねじ付き部品完成から納品までのタイムロスも削減できます。

また、公差を見直すことは加工方法や単価、納期などにも影響します。
JISB1021の公差範囲であれば製作できる工場も多く、製作方法も転造・切削など選択肢を増やせるので数量や予算に応じて調整が可能です。

まとめ

皆様の会社にも、公差を見直すだけで生産効率が改善される図面がいくつかあるのではないかと思います。
今回はねじ部長さにフォーカスしてお話しましたが、他にもL寸に適用できる公差（js公差）などもあります。
ご紹介した規格JISB1021は、JISハンドブックやねじの総合カタログに記載がありますが、情報量が多い規格なのでどこに記載されているか探すだけでも一苦労です。
そこで、知っておくと皆様のためになる可能性が高い部分のみをピックアップした資料をご用意しました。
特殊形状のねじ付き部品を製作する際にお役に立つかと思いますので、ぜひダウンロードしてご活用ください。