寸法公差と幾何公差の違いは？使い分けと関係性を解説！（形状公差：姿勢公差：位置公差：振れ公差：測定方法など）

製品の設計や製造において、寸法公差と幾何公差は欠かせない概念です。

しかし、「どちらをどのような場面で使えばよいのか」「そもそも何が違うのか」と疑問を持たれる方も多いのではないでしょうか。

寸法公差は長さや角度などの大きさに関する許容範囲を示すのに対し、幾何公差は形状・姿勢・位置・振れといった幾何学的な特性の許容範囲を示すものです。

この2つを正しく理解し使い分けることで、品質の安定した製品づくりと、製造現場でのムダのない検査・測定が実現できます。

本記事では、寸法公差と幾何公差の違いをはじめ、形状公差・姿勢公差・位置公差・振れ公差の種類、測定方法まで、わかりやすく解説していきます。

寸法公差と幾何公差の違い：結論として「何を制御したいか」で使い分ける

それではまず、寸法公差と幾何公差の根本的な違いについて解説していきます。

結論からお伝えすると、「大きさ（サイズ）を制御したいなら寸法公差、形や向き・位置を制御したいなら幾何公差」というのが基本的な使い分けの考え方です。

寸法公差とは何か

寸法公差とは、製品の長さ・直径・角度などの「大きさ」に対して許容できる誤差の範囲を定めたものです。

たとえば、軸の直径が「20mm ±0.05mm」と指定されている場合、19.95mmから20.05mmの範囲であれば合格となります。

JIS規格（JIS B 0401など）に基づいて等級が定められており、IT公差グレードによって精度レベルが分類されているのが特徴です。

寸法公差は図面上でも非常に一般的に使われており、寸法線の近くに上下の許容差を記入する形式が広く採用されています。

幾何公差とは何か

幾何公差とは、JIS B 0021で規定されている概念で、製品の「形状・姿勢・位置・振れ」といった幾何学的な特性の許容範囲を示すものです。

たとえば、面の平面度や円筒の円筒度、穴の位置度など、寸法だけでは表現しきれない複雑な形状の精度を指示するために使われます。

幾何公差は専用の記号（公差記号）と公差記入枠を用いて図面に表記されるため、読み方の習得が必要ではありますが、非常に明確な意思伝達が可能です。

寸法公差と幾何公差の関係性

寸法公差と幾何公差は、互いに独立したものではなく、密接に関連し合っています。

たとえば、寸法公差の中に幾何公差が包含されるケース（独立の原則・包絡の条件）もあり、どちらの原則を適用するかで解釈が変わることもあります。

一般的には、寸法公差だけでは制御しきれない精度要求がある場合に、幾何公差を追加指示するという関係性と考えるとよいでしょう。

寸法公差＝大きさ（サイズ）の許容範囲を制御するもの

幾何公差＝形状・姿勢・位置・振れの許容範囲を制御するもの

この2つを組み合わせることで、より完全な製品精度の指定が可能になります。

幾何公差の種類を理解する：形状公差・姿勢公差・位置公差・振れ公差

続いては、幾何公差の各種類について確認していきます。

幾何公差は大きく4つのカテゴリに分類されており、それぞれが異なる幾何学的特性を制御するために使用されます。

形状公差（単独形体に適用）

形状公差は、データム（基準）なしで単独の形体に適用される公差です。

主な種類としては、真直度・平面度・真円度・円筒度・線の輪郭度・面の輪郭度が挙げられます。

たとえば平面度であれば、「その面がどれだけ理想的な平面からずれているか」を2本の平行平面の間隔で表現します。

形状公差は他の要素を基準とせず、その形体そのものの幾何学的な正確さを評価するためのものです。

姿勢公差・位置公差（関連形体に適用）

姿勢公差は、データムに対する形体の向きの許容範囲を示すものです。

平行度・直角度・傾斜度が代表的な姿勢公差に該当します。

位置公差は、データムに対する形体の位置の許容範囲を示すもので、位置度・同軸度（同心度）・対称度などが含まれます。

特に位置度は、穴や軸の位置精度を管理するうえで非常に重要な公差であり、部品の組み付け精度に直結するものです。

振れ公差（関連形体に適用）

振れ公差は、回転体の軸を基準に、形体の振れ量を制御する公差です。

円周振れ（円形）と全振れ（円筒・平面）の2種類があります。

モータ軸やシャフトなど、回転精度が求められる部品において特に重要視される公差です。

振れ公差は形状誤差と位置誤差の両方を含んでいるため、総合的な精度管理に役立てることができます。

【幾何公差の種類一覧】

分類	公差の種類	データム
形状公差	真直度・平面度・真円度・円筒度・輪郭度	不要
姿勢公差	平行度・直角度・傾斜度	必要
位置公差	位置度・同軸度・対称度	必要
振れ公差	円周振れ・全振れ	必要

寸法公差と幾何公差の使い分けと図面への記入方法

続いては、実務における使い分けの考え方と、図面への記入方法について確認していきます。

設計の現場では、寸法公差と幾何公差をどのように使い分けるかが、製品品質と製造コストに大きく影響するポイントです。

どのような場合に幾何公差を追加するか

寸法公差だけで精度管理が完結できる場合は、あえて幾何公差を追記する必要はありません。

しかし、以下のようなケースでは幾何公差による追加指示が有効です。

・組み付け精度が高い部品（例：精密軸受のハウジング）

・回転体を含む部品（例：モータシャフト）

・基準面との平行度・直角度が製品性能に影響する部品

・穴位置の精度が重要な部品（例：ボルト穴のピッチ円）

これらの場合に幾何公差を明示することで、設計意図を製造側へ正確に伝達できます。

逆に、必要以上に厳しい幾何公差を設定してしまうと、製造コストが跳ね上がる原因にもなるため注意が必要です。

図面への公差記入枠の書き方

幾何公差は、公差記入枠（Feature Control Frame）と呼ばれる長方形の枠を使って図面に記入します。

公差記入枠には、左から順に「公差の種類を示す記号」「公差値」「データム記号」が記入される形式です。

データムとは幾何公差の基準となる形体のことで、通常は大文字アルファベット（A・B・Cなど）で指定されます。

公差記入枠の表記に慣れることで、図面の読み書きが大幅にスムーズになるでしょう。

普通幾何公差（一般公差）の活用

個々の形体すべてに幾何公差を記入するのは煩雑なため、JIS B 0419に規定される普通幾何公差（一般幾何公差）を活用する方法があります。

普通幾何公差は、図面に特に指示がない形体に対して自動的に適用される公差であり、等級（H・K・Lなど）で精度レベルを一括指定できます。

これにより、図面が煩雑になるのを防ぎつつ、必要な精度管理を確保することができます。

寸法公差・幾何公差の測定方法と検査のポイント

続いては、寸法公差・幾何公差の測定方法と検査のポイントについて確認していきます。

いくら正確に公差を図面に指示しても、それを正しく測定・検査できなければ品質保証は成り立ちません。

寸法公差の測定方法

寸法公差の測定には、ノギス・マイクロメータ・ハイトゲージなどの汎用測定器が広く使われています。

精度が要求される場合には、空気マイクロメータや電気マイクロメータ、または三次元測定機（CMM）が用いられることもあります。

測定時には、温度管理（標準温度20℃）や測定力の管理など、環境要因による誤差を排除することが重要です。

ノギスで十分な精度が確認できる場面と、より精密な測定機が必要な場面を見極めることが、効率的な品質管理につながります。

幾何公差の測定方法

幾何公差の測定は、三次元測定機（CMM）が最も汎用的で信頼性の高い手段として知られています。

三次元測定機を使用することで、形状公差・姿勢公差・位置公差・振れ公差をまとめて高精度に測定することが可能です。

また、真円度測定機・輪郭形状測定機・表面粗さ測定機なども、特定の幾何公差の測定に使用されます。

【幾何公差と主な測定器の対応例】

公差の種類	主な測定機器
真直度・平面度	三次元測定機・オートコリメータ・定盤＋ダイヤルゲージ
真円度・円筒度	真円度測定機・三次元測定機
平行度・直角度	三次元測定機・ダイヤルゲージ＋定盤
位置度	三次元測定機
振れ（円周振れ・全振れ）	ダイヤルゲージ＋Vブロック・三次元測定機