円筒度の普通交差について

質問

機械製図の勉強をはじめて1ヶ月未満のため、初歩的な質問です。

課題でφ10k6の軸をすきまばめするための、軸受側の穴のある部品の製図をしています。
手で抜き差しすることを想定し、穴をφ10E7で設定したところ、なぜその交差を選択したのか、もっと緩くても問題ないのではないかとの指摘があり、つぎは幾何交差の普通交差をふまえてなぜ、穴の交差をE7としたのかを考えなさいと講師に言われました。

そこで、幾何交差の普通交差について調べたところ、

JIS B 0419:1991「普通公差―第２部：個々に公差の指示がない形体に対する幾何公差」に円筒度には普通交差は規定しないと記載があり、備考として、円筒度は、三つの構成要素、すなわち、真円度、真直度及び相対向する母線の平行度からなる。これらの構成要素のそれぞれは、個々に指示した公差又はその普通公差によって規制される。また、機能的理由から、円筒度が真円度、真直度及び平行度の普通公差の複合効果よりも小さくなければならない場合には、ISO 1101 によって、個々に円筒度公差を対象とする形体に指示するのがよい。真円度、真直度及び平行度の普通公差の複合効果は、寸法公差によるある制限があるので、幾何学的理由のため三つの公差の合計よりも小さい。しかし、包絡の条件 E 又は個々の円筒度公差のいずれを指示するかを決めるために、簡単化のために三つの公差の合計を考慮に入れることができる。

と書かれており、その意味を理解できませんでした。
このJISに書かれている内容を分かりやすく説明していただけないでしょうか。
また、今回のケースですと幾何交差の普通交差を考えるのではなく、円筒度を指定したほうがよいのでしょうか。
さらに調べていたところ、包絡の条件や最大実体交差方式というものにも辿り着き、これらについても違いを踏まえて分かりやすく教えていただけると幸いです。

非常に拙い文章で申し訳ないですが、ご回答よろしくお願いいたします。

※OKWAVEより補足：「技術の森( 開発・設計)」についての質問です。

回答No.1

kon555 · ベストアンサー

まず円筒度からいきましょう。
　円筒度、というのは、理想的な円筒形状から現実の物体がどのくらい離れているかを数値化したものです。
　イメージとしては凸凹に変形した空き缶などを想像するといいでしょう。形状としてはこのHPの『円筒度測定』の図が分かりやすいですね。
https://www.kptc.jp/kiki/188/

　そして『円筒』という形状は、薄い円を積み上げた立体と考える事ができます。
　その形状を示す幾何公差も、個々の『円』の綺麗さと、積み上げ方の綺麗さに分解できます。
　これはイメージとしてはダルマ落としとか、硬貨を積み上げた状態ですね。
　一段一段の『円』がボコボコなら円筒としても汚くなりますし、に『円』が綺麗でも少しずつズレた積み上げ方をしていれば円筒としては崩れた形になります。
　これが『円筒度は真円度、真直度及び相対向する母線の平行度からなる』という事の意味です。
　そしてそれぞれの要素は個々の普通公差(または公差指示)によって規定されるので、わざわざ円筒度としての普通公差は存在しないわけです。逆に、そうした複合的に決まる公差より良好な形状にしたい場合には、個々に円筒度公差を指定する必要があるわけです。
　これが『機能的理由から～～形体に指示するのがよい。』の部分です。

>>幾何交差の普通交差を考えるのではなく、円筒度を指定したほうがよいのでしょうか。
　まあ講師の先生から「幾何交差の普通交差をふまえて」と言われたとの事ですから、とりあえずは普通公差で考えるべきではあるでしょう。
　一方で実務的な話をするなら、そもそも「嵌め合い」という設計をする場合に普通公差で考えるのは無意味に近いです。
　普通公差というのはあくまで目安であって、守られるかもしれないし、守られないかもしれない、という程度の物です(会社次第、業界次第の側面が非常に強いですが)。重要な部分については明示した方がトラブルは減ります。

>>包絡の条件や最大実体交差方式というもの
　これらは文章で読むと色々複雑に感じますが、現実の話で言えばシンプルです。
　要は「穴に棒が入るかどうかで判定しよう」という事です。
　先の円筒度の例で言うと、例えば「直径がΦ10.0。円筒度0.1の棒」という物体を仮定します。分かりやすく0.1mm分曲がっていると考えて下さい。
　この場合、Φ10.05の穴には入りません。必ず入るようにしたい場合、直径にも円筒度にも公差指定が必要です。
　しかし仮に直径がΦ9.9の場合、円筒度0.1でも入ります。逆に棒の直径がΦ10.04と大きくても、円筒度が0.01ならギリギリ入る事になります。
　このように『直径』と『円筒度』というのは複合的に作用するため、片方が綺麗に出来ていればもう片方には余裕ができます。こうした考え方が包絡の条件や最大実体交差方式というものです。

お礼

お忙しいところとても丁寧に教えてくださり、ありがとうございます。非常に分かりやすく、円筒度について、包絡の条件についてイメージができました。