幾何公差の定義・種類・記号完全ガイド｜産業設備・装置設計エンジニア向け

早速ですが、幾何公差でこんな経験、ありませんか？

• 図面に寸法公差しか書いていなかったら「平行に仕上げてほしかった」が伝わらなかった
• 「平行度」と「平面度」、どっちを使えばいいか咄嗟に判断できなかった
• 海外メーカーから「幾何公差で指示してほしい」と言われて困った
• データムって何？と聞かれたが、うまく説明できなかった

これらはすべて、幾何公差の理解不足から起きる設計現場のリアルな悩みです。

産業設備・装置設計では、幾何公差を正しく使えるかどうかが、品質・コスト・グローバル対応の鍵を握っています。この記事は「これだけ覚えれば実務で使える」をコンセプトに、幾何公差の定義・種類・記号・判断方法を一本にまとめました。

1. 幾何公差の定義とは？

JIS B 0021:1998（製品の幾何特性仕様 ─ 幾何公差表示方式）では、幾何公差を次のように定義しています。

「形体に指示した幾何公差は、その中に形体が含まれる公差域を定義する」
（JIS B 0021:1998 4-1）

むずかしい言葉を使わずわかりやすく言うと?

🔑 「部品の”形・向き・位置・振れ”が、どのくらいズレていいかを数値で決めるルール」

たとえば、工作の時間に「まっすぐな板を作りなさい」と言われたとします。でも机に置いたら少し反っていることがあります。その「反りが0.05mm以内なら合格」と決めるのが幾何公差のイメージです。

「形体」という言葉を押さえる

JISの定義に出てくる「形体（けいたい）」とは、面・穴・軸・輪郭など、部品を構成する各パーツのことです。

形体の種類	具体例
実在する形体	円筒の外周面、穴の内面、平らな面
派生した形体	円筒の軸線、穴の中心、対称中心面

2. 寸法公差との違い ─ なぜ幾何公差が必要なのか

寸法公差で起きる「落とし穴」

板状の部品に対して「厚み 10 ± 0.05mm」とだけ指示した場合、ノギスやマイクロメータで測れば公差内に収まっていても、板が波打ったように反っていることがある。この場合、寸法公差は合格でも、部品として機能しません。

なぜなら、寸法公差は「2点間の距離の大きさ」しか規制しておらず、面の平坦さ（平面度）や向き（平行度）は規制できないからです。

「原因は図面に平行性が記載されていないためです。この責任は加工業者ではなく、設計者の公差指示にあります」

参考：キーエンス｜幾何公差の利点

2つの公差の比較表

比較項目	寸法公差（サイズ公差）	幾何公差
規制する内容	長さ・直径などの”大きさ”	形状・向き・位置・振れ
測定手段	ノギス・マイクロメータ	ダイヤルゲージ・CMM・真円度測定機
設計者の意図伝達	大きさのみ伝わる	3次元的な形の要求が伝わる
図面への記入	寸法線に数値 ± 公差	公差記入枠 + データム記号
どちらが良いか	どちらかではなく両方を併用	← 同左

3. JIS B 0021が定める「4分類・16種類の記号」完全一覧

JIS B 0021（ISO 1101に対応）では、幾何公差の記号が16種類定められており、大きく4つの分類に整理されています。

✅ 最重要ポイント：「データムが必要か・不要か」でまず2つに分ける

• 形状公差（単独形体）→ データム不要
• 姿勢・位置・振れ公差（関連形体）→ データム必要

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① 形状公差（単独形体 ─ データム不要）

特性名	JIS記号イメージ	規制する内容
真直度	─（一本線）	直線・軸がどれだけまっすぐか
平面度	◇（ひし形）	面がどれだけ平らか
真円度	○（円）	断面がどれだけ正円か
円筒度	○＋斜線	円筒面全体の形状精度（真円度＋真直度）
線の輪郭度	⌒（半円弧）	曲線の形状精度
面の輪郭度	⌓（ハット型）	曲面全体の形状精度

⚠️ 輪郭度の注意点： 線の輪郭度と面の輪郭度は、データムなしで使えば「形状公差」、データムと組み合わせると「位置公差」として機能します。同じ記号でも使い方で意味が変わります。

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② 姿勢公差（関連形体 ─ データム必要）

特性名	JIS記号イメージ	規制する内容
平行度	∥（平行線）	基準に対してどれだけ平行か
直角度	⊥（垂直記号）	基準に対してどれだけ直角か
傾斜度	∠（角度線）	基準に対して指定角度からのズレ

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③ 位置公差（関連形体 ─ データム必要）

特性名	JIS記号イメージ	規制する内容
位置度	⊕（丸に十字）	理論的正確位置（TED）からのズレ
同軸度	◎（二重丸）	基準軸と対象軸の中心のズレ
対称度	≡（三本線）	基準中心面に対する対称のズレ
線の輪郭度（位置）	⌒	データムと組み合わせた曲線の位置精度
面の輪郭度（位置）	⌓	データムと組み合わせた曲面の位置精度

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④ 振れ公差（関連形体 ─ データム必要）

特性名	JIS記号イメージ	規制する内容
円周振れ	矢印（単線）	軸1回転時の振れ量（各断面）
全振れ	矢印（二線）	軸回転時の円筒面・端面全体の振れ

振れ公差は「回転する部品」に使います。モーター軸・ロール・スピンドルが代表例です。

4. 幾何公差記入枠の読み方

幾何公差は図面上で「公差記入枠」という長方形の枠に記入されます。この枠の読み方を覚えるだけで、どんな図面の幾何公差も読み解けます。

公差記入枠の構成

① 幾何特性記号（例：∥ = 平行度）
② 公差値（例：0.05）　※ φが付く場合は「円筒公差域」を意味する
③ データム記号（例：A、B、C）

具体的な読み方の例

【例1】 ◇ | 0.05
→ 平面度 0.05mm（データムなし ＝ 面単体の平坦さの要求）

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【例2】 ∥ | 0.03 | A
→ データムAに対して平行度 0.03mm

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【例3】 ⊕ | φ0.1 | A | B
→ データムA・Bを基準に、直径0.1mmの円筒公差域内に形体を収めること
（φがついているので公差域は円筒形）

データム記号の見方

データム記号は、正三角形 ＋ アルファベット入りの四角い枠で図面に表示されます。

「このアルファベットが公差記入枠のデータム欄に記入され、『どの面を基準にしているか』を示します。データムを設定することで、加工者・測定者が同じ基準で作業でき、図面の意図が正確に伝わります。」

参考：幾何公差記号一覧の種類と図面への読み方・使い方

5. データムとは？ ─ 設定の考え方と優先順位のルール

データム＝「ものさしの基準点」

データム（Datum） とは、幾何公差を指示するときの「基準となる面・線・点」のことです。

わかりやすく言うと——

🔑 「この面（線・点）を基準にして測ってください、という設計者の指示」

工場の床は「平ら」が前提です。その床に対して「壁が垂直かどうか」を確認するとき、床が「データム」になります。

データムが必要な公差 vs 不要な公差

データム不要（形状公差）	データム必要（姿勢・位置・振れ公差）
真直度	平行度・直角度・傾斜度
平面度	位置度・同軸度・対称度
真円度・円筒度	円周振れ・全振れ
線の輪郭度・面の輪郭度（単独）	線の輪郭度・面の輪郭度（データムと組合せ）

✅ シンプル判断ルール：
「他の何かと比べて判断する公差」→ データム必要
「その形体単体で判断できる公差」→ データム不要

データムの優先順位

複数のデータムを使う場合、優先順位の高い順に左から右に並べます。

• 第一データム（A）：最も面積が大きく安定した面 ─ 加工・測定の主基準
• 第二データム（B）：第一データムを補う次の基準面・穴
• 第三データム（C）：位置を確定するための補助基準

「データムの優先順位は、部品の組み立て順序や加工機への取り付け順序なども考慮した上で、製品の設計意図に沿って設定しましょう」

参考：サイバネット Sigmetrix｜データムの設定方法

6. 実務でよく使う8種類を徹底解説（産業設備・装置設計の使いどころ）

実務的な観点から重要な情報があります。

「幾何公差の記号は全部で16種類もあるのに、現場で実際に使われているのはそのうち8種類程度です。」

参考：幾何公差記号一覧の種類と図面への読み方・使い方

まずよく使う8種類を完全に理解することが、実務への最短ルートです。以下に産業設備・装置設計での使いどころを加えて解説します。

① 平面度（◇）─ ベースプレート・取付面の基本

規制する内容： 面が「2枚の平行な平面」に挟まれた公差域に収まっているか。

産業設備での使いどころ：

• リニアガイドの取付面
• 精密装置の設置ベース
• 搬送ステージのプレート面

読み方の例：

【公差記入枠】 ◇ | 0.05
→「この面は、0.05mm以内の平坦さで仕上げること」

✅ 平面度はデータム不要。 「その面そのものがどれだけ平らか」だけを規制します。基準との関係（平行かどうか）は別記号（平行度）で指示します。

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② 真直度（─）─ 長尺シャフト・ガイドレール

規制する内容： 直線・軸線がどれだけまっすぐか。

産業設備での使いどころ：

• 長尺シャフト・スピンドルの反り管理
• リニアガイドのレール自体の真直性
• 搬送コンベアのメインフレーム

③ 平行度（∥）─ 2面・2軸の並行性

規制する内容： データム（基準）に対して対象の面・軸が、どれだけ平行か。

産業設備での使いどころ：

• ガイドレール取付面と装置ベースの関係
• 複数ブロックが同一高さに並ぶ構造
• スライドテーブルの上下面

読み方の例：

【公差記入枠】 ∥ | 0.03 | A
→「データムAに対して、0.03mm以内の平行性で仕上げること」

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④ 直角度（⊥）─ 組み付け精度の要

規制する内容： データムに対して、対象の面・軸が直角（90°）からどれだけズレているか。

産業設備での使いどころ：

• 垂直に立てるコラムとベースの関係
• 搬送装置フレームの立柱
• 射出成形機・プレス機の上下プラテン

⑤ 真円度（○）─ 穴・軸受けの断面精度

規制する内容： 断面がどれだけ正円（正確な円）に近いか。

産業設備での使いどころ：

• ベアリング穴の断面管理
• ロール・ドラムの断面精度
• 精密軸の断面管理

寸法公差の直径指示だけでは、断面が楕円や多角形になっても検出できません。断面の「まんまるさ」を指示するには真円度が必要です。

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⑥ 位置度（⊕）─ 穴位置の精度管理

規制する内容： 「理論的に正確な位置（TED：Theoretically Exact Dimension）」から、実際の位置がどれだけズレているか。

産業設備での使いどころ：

• ボルト穴のPCD（ピッチ円直径）管理
• 複数穴の相互位置関係
• 精密ブロックの取付穴

読み方の例：

【公差記入枠】 ⊕ | φ0.1 | A | B
→「データムA・Bを基準に、直径0.1mmの円筒公差域内に穴の中心が収まること」

✅ 公差値の前に「φ」をつけると「円筒公差域」になります。 寸法公差の累積公差よりも多くの合格品を生み出す効果があり、コスト削減につながります。（参考：産業技術総合研究所｜幾何公差の基礎講座）

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⑦ 円周振れ（矢印）─ 回転体の基本指示

規制する内容： 基準軸を中心に部品を1回転させたとき、外周面・端面が基準軸からどれだけ振れるか（各断面ごとに評価）。

産業設備での使いどころ：

• モーター取付軸・カップリング
• ロール・ドラム式搬送装置
• スピンドル・回転テーブル

⑧ 同軸度（◎）─ 多段シャフト・ベアリング座

規制する内容： 2つの軸（基準軸と対象軸）の中心線のズレを規制。

産業設備での使いどころ：

• ベアリング座の同軸性管理
• カップリングで繋ぐ2軸の芯出し精度
• 回転シリンダーの多段加工

7. 間違えやすいポイント ─ 現場でよくある混同パターン3選

設計者が特につまずきやすいポイントをまとめます。

混同① 「平面度」と「平行度」

これは最も頻繁に起きる混同です。

	平面度（◇）	平行度（∥）
データム	不要	必要
問いかけ	「その面だけで見てフラットか？」	「基準面と比べて平行か？」
使う場面	面単体の平坦さ	2面間の平行関係

「平面度は滑らかさを表現しており、データムとして指定された形体や他の幾何公差などと一緒に使う場合がほとんどです。」

参考：PTC Japan｜幾何公差の種類と分類

→ 判断の鍵： 「他の面と比べて」という言葉が必要なら平行度。比べる必要がないなら平面度。

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混同② 「真円度」と「円筒度」

	真円度（○）	円筒度（○＋斜線）
対象	各断面の輪	円筒面全体
軸方向	評価しない	評価する
用途	断面の丸さ管理	軸受け部・嵌合部の全体管理

「円筒度は真円度と真直度を合わせたような公差。断面が正円で、かつ真っ直ぐな円筒であることを一度に指示できます。」

参考：幾何公差記号一覧の種類と図面への読み方・使い方

→ 判断の鍵： 軸方向まで含めて管理したいなら円筒度を選ぶ。

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混同③ 「円周振れ」と「同軸度」

	円周振れ（矢印）	同軸度（◎）
測定方法	ダイヤルゲージで簡単に測れる	CMMなどが必要で測定複雑
規制内容	回転1回転の振れ量（結果）	2軸の中心のズレ（幾何的関係）
加工コスト	比較的低い	比較的高い

実務上の使い分け： 回転時の振れを管理したい場合は円周振れ（測定がシンプル）を優先。2軸の中心のズレを厳密に管理したい場合は同軸度を使います。

最後に

ここまで、幾何公差の定義・種類・記号の完全ガイドとしてまとめました。
本記事によって機械設計の参考として活用して頂けたら幸いです。
ここまでご覧いただきありがとうございました。

なお、AKLABO.学習帳では、機械設計のご相談も承っております。
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