幾何寸法公差

幾何寸法公差（GD&T ）は、物理的な物体の公称形状とその許容される変動を記述するエンジニアリング図面やコンピュータ生成の3Dモデル上で、記号言語を用いてエンジニアリング公差を定義し伝達するシステムです。GD&Tは、部品やアセンブリの公称（理論的に完璧な）形状、個々のフィーチャのサイズ、形状、向き、位置の許容変動、そしてコンポーネントが意図された用途に対して満足できるとみなされるようなフィーチャ間の相対的な変動を定義するために使用されます。寸法仕様は、公称形状、モデル化された形状、または意図された形状を定義し、公差仕様は、部品またはアセンブリの個々のフィーチャの許容される物理的な変動を定義します。

GD&Tで使用される記号とルールを記述した規格は世界中にいくつか存在します。その1つが米国機械学会（ASME）Y14.5です。この記事はこの規格に基づいています。国際標準化機構（ISO）などの他の規格では、解釈とルールに微妙な違いがある別のシステムが記述されています（GPS&Vを参照）。Y14.5規格は、1つの文書でGD&Tのかなり完全なルールセットを提供します。これに対し、ISO規格は通常、一度に1つのトピックのみを扱います。以下の主要な記号とトピック（位置、平面度、プロファイルなど）の詳細を提供する個別の規格があります。BS 8888は、多くのGPS&V規格を考慮した自己完結型の文書を提供します。

GD&Tの起源は、スタンリー・パーカーに帰せられる。彼は「真位置」という概念を開発した。パーカーの生涯についてはほとんど知られていないが、スコットランドのウェスト・ダンバートンシャー、アレクサンドリアにある王立魚雷工場で働いていたことは分かっている。彼の功績により、新規請負業者による海軍兵器の生産が増加した。

1940年、パーカーは幾何寸法公差に関する最初期の著作である『大量生産エンジニアリング作業の設計と検査に関する覚書』を出版した。 ^{[ 1 ]} 1956年には、パーカーは『図面と寸法』を出版し、これがこの分野の基本参考書となった。^{[ 1 ]}

GD&T の目的は、部品やアセンブリの設計意図を記述することです。^{[ 2 ]} GD&T は、部品の寸法要件をより正確に定義でき、場合によっては座標 (または線形) 寸法よりも 50% 以上広い公差域を許容できます。GD&T を適切に適用することで、図面に定義された部品が、可能な限り大きな公差で、所望の形状、嵌合 (許容範囲内)、および機能を持つことが保証されます。GD&T は、生産性を通じて品質を向上させると同時にコストを削減できます。

ASME Y14.5によると、GD&Tの基本ルールは以下のとおりである^{[ 2 ]： 7-8}

1. すべての寸法には公差が必要です。プラス公差とマイナス公差は、寸法に直接適用することも、一般公差ブロックまたは一般注記から適用することもできます。基本寸法の場合、幾何公差は関連するフィーチャー制御枠で間接的に適用されます。ただし、最小値、最大値、ストック値、または基準値としてマークされた寸法は例外です。
2. 寸法と公差は、各形状を完全に定義するものとする。寸法が記載されていない特別な図面を除き、図面から直接測定したり、寸法を推測したりすることは認められない。
3. 図面には、最終製品を完全に定義するために必要な最小限の寸法のみを記載すべきである。参照寸法の使用は最小限に抑えるべきである。
4. 寸法は、部品の機能と嵌合関係を表すように、形状に適用され、配置されるべきである。寸法の解釈方法は一つだけであるべきである。
5. 部品の形状は、製造方法を明示的に指定することなく定義されるべきである。
6. 製造工程で寸法が必要だが、最終的な形状が（収縮などの理由で）必要でない場合は、それらは必須ではないとマークする必要があります。
7. 寸法は、最大限の視認性を考慮して配置し、実際の輪郭線上の見える線上に表示する必要があります。
8. 形状が通常、ゲージサイズまたはコード（例：標準材料）によって管理されている場合、寸法は、寸法の後に括弧で囲まれたゲージ番号またはコード番号とともに記載する必要があります。
9. 線（中心線を含む）が直角に描かれているが、角度が指定されていない場合は、90°の角度であるとみなされます。
10. 2D正投影図において、パターン内の特徴の中心線または直角に示された表面の中心線が基本寸法によって位置または定義され、角度が指定されていない場合、基本90°の角度が想定されます。
11. 図面上で軸、中心面、または面が一致している場合、基本寸法はゼロとみなされ、形状間の関係は幾何公差によって定義されます。
12. 特に明記されていない限り、寸法および公差は20 ℃（68 °F）および101.3kPa （14.69psi ）の条件下で有効です。    
13. 特に明記されていない限り、寸法および公差は自由状態の場合にのみ適用されます。
14. 明示的に記載されていない限り、許容誤差は形状の全長、全幅、全深さに適用されます。
15. 寸法および公差は、指定された図面レベルでのみ適用されます。組立図などの他のレベルに適用する必要はありません。
16. 図面に示される座標系は右手系でなければなりません。各軸にはラベルを付け、正の方向を示す必要があります。

アメリカ機械学会（ASME）は2つのレベルの認証を提供しています。 ^{[ 4 ]}

• GDTPテクノロジストとは、幾何寸法公差の用語を用いて作成された図面を理解する個人の能力を評価する資格です。
• 上級GDTPは、適切な幾何学的制御を選択し、それを図面に適切に適用する個人の能力をさらに評価するものです。

ISO GPS認証はヨーロッパとアジアで一般的です。DIN [ ^{5 ]}のような現地の標準化機関を通じて取得できます^。

GD&T basics、GeoTol、Excedifyなどの他の認証プロバイダーは、通常、図面の読み取りから始まり、GD&T のエッセンシャル/基礎、そして GD&T のアドバンス/応用へと続く 3 レベルの認証モデルを採用しています。^{[ 6 ]}また、検査のための専門的な認証も一般的です。ただし、すべての認証は ASME モデルに基づいています。^{[ 6 ]}

CADシステム間での幾何寸法公差（GD&T）情報の交換は、さまざまな目的に応じて、異なるレベルの精度で利用可能です。

• CADの黎明期には、交換専用の線、テキスト、記号が交換ファイルに書き込まれていた。受信システムはそれらを画面に表示したり印刷したりすることはできたが、解釈できるのは人間だけだった。
• GD&Tの表示：さらに上位のレベルでは、表示情報が特定の目的に合わせてグループ化され、例えばデータムフィーチャーのコールアウトやデータム参照フレームといったコールアウトとしてまとめられます。また、ファイル内の曲線が引出線、投影線、寸法線のいずれであるか、そして製品の形状を形成するためにどの曲線が使用されているかといった情報も表示されます。
• GD&T表現：GD&T表示とは異なり、GD&T表現は情報の表示方法ではなく、製品の形状のどの要素がどのGD&T特性を持つかのみを扱います。GD&T表現をサポートするシステムでは、ツリーやその他のダイアログにGD&T情報を表示し、ユーザーが製品の形状（2Dおよび3D）上の対応するフィーチャを直接選択して強調表示することができます。
• 理想的には、GD&Tの表示形式と表現形式の両方が交換ファイル内に含まれており、互いに関連付けられていることが望ましい。そうすることで、受信システム側でユーザーがGD&Tの指示を選択し、製品の形状上で対応するフィーチャーをハイライト表示させることができる。
• GD&T表現の強化策として、GD&Tの適切な使用に関する規則や制約を組み込んだ、プログラミング言語に似た形式言語を定義することが挙げられます。これはまだ研究段階の分野です（下記、McCalebおよびISO 10303-1666を参照）。
• GD&T検証：GD&T表現データ（GD&T表示データではない）と、何らかの有用な形式（例えば境界表現）で表された製品の形状に基づいて、GD&T情報の完全性と一貫性を検証することが可能です。カンザスシティ工場のソフトウェアツールFBTolは、おそらくこの分野における最初のツールでしょう。
• GD&T表現情報は、ソフトウェア支援による部品の製造計画やコスト計算にも使用できます。詳細は、下記のISO 10303-224および238を参照してください。

• 寸法測定器
• エンジニアリング適合性
• エンジニアリング公差
• ゲージ（計器）
• 幾何学的製品仕様および検証
• 位置センサー
• 表面仕上げの仕様

• McCaleb, Michael R. (1999). "データムシステムの概念的データモデル" . Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology . 104 (4): 349–400 . doi : 10.6028/jres.104.024 . PMC 4880403 . 
• ヘンツォルト、ゲオルク（2006）。設計、製造、検査のための幾何寸法公差（第2 版）。オックスフォード、英国：エルゼビア。ISBN 978-0750667388。
• Srinivasan, Vijay (2008).「製品形状の仕様、検証、および交換の標準化：研究、現状、および動向」Computer -Aided Design.40 ( 7 ): 738–49.doi : 10.1016 /j.cad.2007.06.006 .
• ドレイク・ジュニア、ポール・J. (1999).寸法公差ハンドブック. ニューヨーク: マグロウヒル. ISBN 978-0070181311。
• ニューマン、スコット、ニューマン、アル（2009）。GeoTol Pro：ASME Y14.5-2009に基づく幾何公差の実践ガイド。ミシガン州ディアボーン：製造技術者協会。ISBN 978-0-87263-865-5。
• ブランブル、ケリー L. (2009).幾何学的境界 II、解釈と適用に関する実践ガイド ASME Y14.5-2009 . エンジニアーズエッジ。
• ウィルソン、ブルース A. (2005).設計寸法と公差. 米国: グッドハート・ウィルコックス. p.  275. ISBN 978-1-59070-328-1。

ウィキメディア・コモンズには、幾何寸法公差に関連するメディアがあります。

• ISO 2768に基づく線形寸法および角度寸法の一般公差
• GD&Tとは何ですか？
• GD&Tの重要性
• GD&Tの記号と定義
• GD&T用語集（用語と定義）2008年9月15日アーカイブ（Wayback Machine）
• GDT：概要
• ASME認証
• ASME Y14.5Mの変更点と追加点
• NIST MBE PMI検証および適合性試験プロジェクトは、 CADソフトウェアにおけるGD&Tの実装をテストします。
• STEPファイルアナライザーおよびビューア- STEPファイル内のGD&Tを解析する