ガイドレールの平行度は、あらゆる装置に共通する1つの数値ではありません。根拠のある取付け仕様では、アクチュエータとガイドの機種を明記し、測定データムと方向を定義し、オフセットと角度誤差を分けて扱い、加工、組立て、ボルト締付け、負荷、温度に十分な公差を配分します。最終的な合否判定値は、選定した機器と機械図面に基づいて決める必要があります。
HIWINの組立マニュアルは、限界値が機種に依存することを示しています。で示される基準面の最大平行度は、表に掲載されたガイドシリーズ、サイズ、予圧等級によって2 µmから80 µmまで変化します。これらは最大平行度であり、両側の±限界値ではありません（HIWIN リニアガイド組立マニュアル、2026年7月26日閲覧）。
ガイドレール平行度とは、規定された長さにわたり、定義したデータムに対するガイド基準の方向を管理することです。公差累積とは、それらの形体を結ぶ製造・組立て上のばらつきが、機能に及ぼす総合的な影響です。
要点
- HIWINが公表する機種別の最大平行度は、2 µmから80 µmの範囲です。
- 1つのデータム基準機能連鎖で結び付けるまでは、平面度、真直度、直角度、オフセットを加算しないでください。
- 限界を保証する場合はワーストケース法を使用し、RSS法は工程能力があり、中心が管理され、各工程が独立している場合に限って使用します。
- 最終締付け、実負荷の搭載、温度安定後に、芯出し状態を再確認します。
一般的な支持間隔、本体平面度、締付けトルク、立上げ時の注意事項については、別記事のロッドレスシリンダ取付けガイドをご覧ください。本記事では、ロッドレスシリンダ、外部ガイド、移動負荷の間にある幾何公差連鎖を構築し、検証するという、より限定した課題を扱います。
一般的な平行度の数値ではなく、データム構成から始める
ISO 5459:2024は、データムおよびデータム系に関するISO規格の現行第3版です。この規格が示す出発点は明確です。平行度の要求は、基準データムと被管理形体を特定して初めて意味を持ちます（ISO 5459:2024、2024年）。
まず、機能上の荷重経路を確認します。ガイドレールとアクチュエータ本体のどちらを主運動軸とするかを決めてください。外部ガイドを使用する一般的な構成では、レールが横荷重とモーメントを受け、シリンダは規定量の芯ずれを吸収できる接続部を介して推力を伝えます。それぞれの部品が受入検査に合格していても、2本の軸を剛に位置決めすると互いに競合することがあります。
組立図または検査計画には、次の項目を記載します。
- データムA： 機械側の主取付け面。
- データムB： 水平方向の運動方向を定める基準エッジ、マスターレール、またはその他の形体。
- 被管理形体： 芯出し対象となるアクチュエータ接続軸、従側レールのデータム、またはキャリッジ接続面。
- 測定方向： 垂直、水平、ピッチ、ヨー、またはロール。
- 評価長さ： 取付け後の移動距離、またはメーカーが定めた測定長さ。
- 合否限界： 総変動、両側偏差、角度限界のいずれであるかを含む、対象製品または機械の正確な要求値。
ISO 1101:2017は、形状、姿勢、位置、振れに関する幾何公差の表記方法を定めています。真直度は1つの形体の形状を管理し、平行度はデータムに対する姿勢を管理します。両者は表計算で相互に置き換えられる項目ではありません（ISO 1101:2017、2017年）。
主データムの選定は、拘束の設計でもあります。レールとシリンダの両方を基準として扱うと、公差累積の中に不一致を逃がす場所がありません。フローティングブラケットは、加工不良を補うための応急処置ではなく、荷重経路に意図的な自由度を設ける部品です。
公差累積に含めるべき誤差
同じ機能出力に影響する誤差だけを、1つの公差累積に含めます。HIWINの表では、製品群ごとにZ0/ZA/ZBやZF/Z0/Z1など異なる予圧等級が用いられ、最大値は2～80 µmです。公差設計では、単なる「リニアレール」ではなく、実際に構成したガイドを記述する必要があります（HIWIN、2026年7月26日閲覧）。
ある寸法を公差累積に含めるには、4つの問いに答えられる必要があります。どの形体が変動するのか、どのデータムに対して変動するのか、どの方向に変動するのか、その変動1単位が最終的な芯出し結果をどれだけ変えるのか、という問いです。これらに答えられないままカタログ値を加算しても、できるのは計算であって設計ではありません。
| 寄与要因 | 幾何学的な意味 | 機能結果への影響 | 検証方法 |
|---|---|---|---|
| 機械取付け面の平面度 | データムAの形状誤差 | 取付け後のアクチュエータまたはレールを曲げたり傾けたりする可能性がある | 取付け領域を取り付けた状態で走査する |
| マスターレールの真直度 | 移動方向に沿った形状誤差 | ガイドの基準経路を変化させる | 規定長さにわたりレールまたはキャリッジの経路を測定する |
| ブラケットの直角度 | 接続面の姿勢 | ブラケット高さを介してオフセットまたは角度誤差を生じる | 図面データムから検査する |
| アクチュエータ本体の取付けばらつき | 製品固有の取付け面 | 締付け後にシリンダ軸を移動させる可能性がある | アクチュエータの取扱説明書と取付け後の測定結果を使用する |
| 締結部の着座とトルク | 組立てによる変形 | 仮締め時と最終締付け時の測定値を変化させる | 締付け順序と最終走査結果を記録する |
| 負荷プレートの形状 | ガイドブロックと駆動接続部の関係 | キャリッジを過拘束にしたり、モーメントを加えたりする可能性がある | 無負荷時と負荷時に確認する |
| 熱膨張 | 温度に依存する寸法変化 | 材料や支持点が異なる場合、オフセットまたは角度を変化させる | 定義した運転条件で検証する |
カタログに記載された走り平行度を、取付け許容差として使用しないでください。THKは走り平行度を、基準面に固定したレール上をLMブロックが移動するときの、LMブロックとレールのデータム面間の変動と定義しています。これは定義された測定構成で評価する製品精度の特性です（THK 精度ガイダンス、2026年7月26日閲覧）。
ロッドレスシリンダの定義ガイドは、キャリッジが基本形、内部ガイド付き、磁気結合式のいずれであるかを確認する際に役立ちます。その構造によって、公差累積に含める面と接続自由度が決まります。
ストローク全体でオフセットと角度誤差が累積する仕組み
オフセットと角度誤差は別々に公差を配分する必要があります。一方は一定のままですが、もう一方は移動距離に応じて増加するためです。Festoの2026/05版DGCカタログでは、FKC補正部品の補正量を、DGC-Gの内径8～40では±2.5 mm、内径50/63では±4 mmと、図示された補正方向について規定しています（Festo DGCカタログ、2026年）。
を、評価長さの開始位置におけるアクチュエータ接続軸とガイド基準の間の初期横方向オフセットとします。2本の軸に角度差がある場合、距離における横方向誤差は次式で求めます。
ここで、とには同じ長さ単位を用い、は評価対象の移動距離、は符号付きの角度差です。この関係式では、剛体の基準線と一貫した測定平面を仮定しています。各入力値には、取付け後の測定値または検証済み工程の値を用い、カタログ値からの推測値は使用しません。
RSS法よりワーストケース法が適する場合
適合するすべての組立品で嵌合を保証する必要があり、入力値が図面限界値である場合は、ワーストケース法が適しています。NISTは、互いに独立した変数と、線形またはほぼ線形の応答関数を用いるRSS線形伝播を説明しています（NISTIR 6524、2000年）。これらの仮定が成立しなければ、RSS法で適合を保証することはできません。
次の場合はワーストケース解析を使用します。
- 選別組合せを行わず、適合するすべての部品を組み立てられる必要がある。
- 入力値が、測定された工程分布ではなく図面限界値である。
- 限界を超えると、かじり、危険な負荷移動、ガイド損傷が生じる。
- 供給元または工程が、公差の同じ側へ偏る可能性がある。
限界が定められた入力値の線形化された公差累積は、次式で表します。
ここで、は機能への最大計算寄与量、は入力の限界付き変動量、は絶対値を取る前の符号付き感度係数です。すべての入力を、同じ出力方向と単位に換算する必要があります。
工程平均、標準偏差、相関、検査管理が既知の場合は、統計解析を使用できます。独立した入力を標準偏差で表す場合、基本的な線形RSS関係は次式です。
ここで、は機能出力の予測標準偏差、は入力の測定標準偏差です。これは、すべての±図面公差を式へ代入することとは異なります。工程能力調査では、平均値が中心に維持されること、および同一段取りで加工する複数形体などの相関を無視していないことも確認する必要があります。
ワーストケースでは不合格になり、RSS法では合格になる場合はどうすべきでしょうか。この結果は、進行の許可ではなく設計判断として扱ってください。調整機構を導入する、管理されたコンプライアンスを追加する、主要寄与要因の公差を厳しくする、部品を測定して組み合わせる、または統計的な合否判定方針と検査計画を文書化する必要があります。
フローティングコネクタは、単に「公差を追加する」のではなく、機能連鎖そのものを変えます。軸方向の推力を伝達しながら、拘束された横方向の感度係数を低減できる場合があります。そのため、カップリング構造は図面完成後に選ぶ付属品ではなく、公差設計の一部です。
計算例：取付け誤差を公差配分へ換算する
合計値を計算する前に、各幾何学的入力を、符号付きの1つの機能寄与量に換算します。Festoの2026/05版DGCカタログでは、FKC補正部品の補正量を、DGC-Gの内径8～40では±2.5 mm、内径50/63では±4 mmと規定しています（Festo DGCカタログ、2026年）。以下の例も、同様に特定プロジェクトを想定したものです。
機械図面で、評価ストローク全体における取付け後の仮想的な最大横方向偏差を0.060 mmに定めたとします。設計者は、限界のある4つの寄与要因を同じ方向に換算します。
| 寄与要因 | 限界付き寄与量 | 感度係数 | 機能寄与量 |
|---|---|---|---|
| フレームデータムのばらつき | ±0.020 mm | 1.0 | 0.020 mm |
| ブラケットによるオフセット | ±0.010 mm | 1.0 | 0.010 mm |
| ガイド経路の真直度による寄与 | ±0.015 mm | 1.0 | 0.015 mm |
| ボルト最終締付けによる変位 | ±0.005 mm | 1.0 | 0.005 mm |
ワーストケースの結果は次のとおりです。
計算上の限界付き累積値と、仮想的なプロジェクト限界0.060 mmの間には0.010 mmが残ります。ただし、これで取付け後のアセンブリが合格すると証明されたわけではありません。測定不確かさ、温度、負荷によるたわみ、コネクタのすきま、見落とした寄与要因についても、引き続き検討が必要です。
説明のため、4つの数値が公差限界ではなく、検証済みの独立した標準偏差であったとすると、RSS法の結果は次のようになります。
この2つの答えが表すものは異なります。1つ目は簡略化した公差累積の限界を示し、2つ目は統計的仮定の下で標準偏差を予測します。どちらも自動的に合否判定値になるわけではありません。0.027 mmを限界値と直接比較するには、採用する包含係数と、工程が安定していることを示す根拠が必要です。
公差配分が厳しい場合は、機能寄与量の絶対値を順位付けします。感度係数の小さい形体の公差を厳しくしても、得られる効果はわずかです。データムを変更したり、適切なコンプライアンスを追加したりする方が、フレーム全体に高価な研削加工を指定するよりもリスクを大きく減らせる場合があります。
取付け時の平行度測定方法
最終締付け後、管理対象の各方向について取付け後の経路を測定し、規定した負荷状態でも測定を繰り返します。THKは、単一レールの走り精度を測定する方法の1つとして、2個のLMブロックを検査用プレートに固定すること、またダイヤルゲージを使用する場合はストレートエッジをブロックの近くに配置することを推奨しています（THK 測定方法、2026年閲覧）。
アセンブリを締め付ける前に、測定計画を定義します。
- データムAを特定します。 未検証のフレーム端面ではなく、機械図面で指定された加工基準面を使用します。
- 測定子の方向を明記します。 水平方向と垂直方向の誤差は、別々に記録します。
- 評価長さを明記します。 シリンダの呼びストロークだけでなく、実際に走査した長さを記録します。
- 3位置を記録します。 収縮端付近、中間位置、伸長端付近で測定し、可能であれば全行程の走査データも保存します。
- 仮締め時と本締め時の測定値を分けます。 仮締め時は良好で、本締め後に悪化する場合は、取付けによる変形が疑われます。
- 想定負荷を搭載して繰り返します。 負荷やケーブルの力によって、柔軟なフレームが変位する可能性があります。
- 測定器の分解能と構成を記録します。 分解能0.01 mmのインジケータでは、数µmの合否判定を裏付けられません。
この写真は、測定器と作業スペースの一例を示しています。実際のインジケータベース、測定子の接触対象、データム、走査方向、合否判定値は、機械の検査計画に基づいて決める必要があります。
測定器で最大値と最小値を記録した場合は、「呼び値から±」という結果だけを報告しないでください。両方の測定値、符号付き変化量、全振れを保存します。これらの値は、一定の取付けオフセット、角度変化、局所的な真直度不良を区別する際に役立ちます。
接続後にアクチュエータが引っ掛かる場合は、承認されたエネルギー遮断手順に従ってのみ接続を外し、アクチュエータとガイドを個別に比較してください。横荷重の診断ガイドでは、位置に依存する抵抗と方向性のある摩耗から、不適合な荷重経路を特定する方法を説明しています。
アセンブリが無理に芯出しされることを防ぐ取付け手順
最初に主ガイドのデータムを確立し、アクチュエータに無理な力を加えずに芯出しし、規定のコンプライアンスを介して接続し、最終締付け後に再測定します。SMCのMY1B取扱説明では、引用されている外部ガイド構成について、フローティングするY方向とZ方向に自由度を確保するよう求めています（SMC MY1Bカタログ、2026年閲覧）。
選定したメーカーから別の指示がある場合を除き、次の順序で取り付けます。
- 空気圧、電気、重力、蓄積された機械エネルギーを隔離します。
- データム面を清掃してバリを除去し、ねじ穴の周囲に盛り上がりがないか点検します。
- 規定の締付け順序とトルクを用いて、主ガイドを定義された基準に沿って取り付けます。
- ボルトでプロファイルを無理に曲げて位置合わせしないよう、ロッドレスシリンダと支持部を十分に緩めた状態で配置します。
- アクチュエータを自身のデータムに合わせ、ガイドとアクチュエータの関係を2つの横方向について走査します。
- いずれのキャリッジもこじることなく、規定のフローティングブラケットまたはモーメント補正部品を介して負荷を接続します。
- 文書化された順序で段階的に締め付けます。重要な各段階の後にインジケータ走査を繰り返します。
- 許可された手動移動を確認した後、速度とエネルギーを管理した条件で立ち上げ、問題がないことを確認してから生産条件へ戻します。
芯ずれのすきまを閉じるために、取付けねじをプレス代わりに使用しないでください。フレームに弾性ひずみが蓄積され、2つの軸受系がストローク全体で互いに反力を生じます。シムを使用できるのは、その材質、面積、保持方法、位置が図面または供給元の指示で定義されている場合に限ります。
長いプロファイルでは、支持間隔を別途計算する必要があります。取付けガイドでは、最大ストロークが最大無支持スパンを意味しない理由を説明しています。負荷力と許容モーメントについては、ガイドサイズから推測せず、ロッドレスシリンダの負荷容量ガイドを使用してください。
最も有用な記録は、取付け段階間の測定値の変化である場合が少なくありません。接続前の測定値が安定していても、負荷プレート取付け後に値が変化する場合、幾何拘束のループを閉じた接続部を特定できます。最終値が1つだけでは、その原因を示せません。
芯ずれを示す症状
位置に依存する力、締付けトルクによって変化する測定値、接続後にのみ生じる引っ掛かりは、芯ずれを示す可能性があります。THKの比較では、ラジアルすきまがゼロで、シールも潤滑もなく、30 kgのテーブルを搭載した2列ゴシックアーチ製品において、誤差0.03 mmで34 N、0.04 mmで62 Nが測定されています（THK LMガイド、2026年閲覧）。この結果は、これらの条件に限って適用できます。
位置、負荷、組立て状態の変化に対するパターンを確認します。
| 観察結果 | 想定される幾何学的原因 | 次の確認 |
|---|---|---|
| 一方の端へ近づくほど抵抗が連続的に増える | 移動経路間の角度ずれ | 符号付き終端測定値と計算したを比較する |
| 短い区間だけ動きが重い | 局所的なレール真直度不良、汚染、または軸受損傷 | 局所面を点検し、連続走査を測定する |
| 接続を外すと滑らかだが、接続すると重い | 剛なコネクタが不適合な拘束ループを閉じている | フローティング自由度とコネクタの芯出しを確認する |
| 最終締付け後に測定値が変化する | 取付け面または締付け順序によってプロファイルが変形している | 仮締め時、段階締付け時、最終締付け時の測定値を比較する |
| 無負荷では滑らかだが、負荷搭載時に重い | フレーム、プレート、またはガイドがモーメントによってたわむ | 生産時の負荷とケーブル力を加えて測定を繰り返す |
| 圧力を上げると症状が隠れる | 軸方向推力が横方向抵抗を上回っている | 圧力を上げることを止め、機械的原因を切り分ける |
方向性のある摩耗は診断の手掛かりになりますが、それだけで原因を証明することはできません。汚染、潤滑不足、シール損傷、ストッパへの衝突、過負荷でも同様の痕跡が残ることがあります。再芯出し、コンプライアンスの追加、ガイド方式の変更、損傷部品の交換を決める前に、測定記録と対象製品の正確な限界値を確認してください。
すでに横荷重の問題が確認されている場合は、横荷重対策ガイドで外部ガイドと接続方法の変更を確認できます。アクチュエータの構造自体が不明な場合は、ロッドレスシリンダの種類に関する概要から始めてください。
ガイドレール平行度に関するFAQ
Festoの2026/05版DGCカタログでは、FKC補正部品の補正量を内径8～40で±2.5 mm、内径50/63で±4 mmと規定しています。一方、HIWINの最大レール平行度は、シリーズ、サイズ、予圧によって異なります（Festo、2026年、HIWIN、2026年閲覧）。したがって、FAQへの正しい回答は、実際に構成する製品の確認から始まります。
±0.05 mmはガイドレール平行度の標準公差ですか？
いいえ。HIWINの表に示される最大値は、対象製品と予圧等級によって2～80 µmの範囲であり、両側の±値ではありません。ロッドレスシリンダアセンブリには、アクチュエータ、カップリング、フレーム、機械側の要件も含まれます。データム、方向、長さ、負荷状態、測定定義が一致する適用限界値を使用してください。
平面度、真直度、直角度の公差をそのまま加算できますか？
各形体のばらつきを、1つの機能出力への寄与量に換算した後に限ります。ISO 5459:2024はデータム系の枠組みを定め、各感度係数は幾何学的関係から求めます。直角度は腕の長さを介して変位となり、平面度は締付け後のねじれを生む場合があります。互いに関係のない図面公差を直接加算しても、有効な公差累積にはなりません。
ワーストケース解析の代わりにRSS法を使用できるのはいつですか？
応答がほぼ線形で、入力分布、平均値、標準偏差、独立性、工程管理がデータで裏付けられている場合にRSS法を使用します。NISTの線形伝播では入力が相互に独立であると仮定しています。図面限界値しかない場合、互換性を保証する出発点としてはワーストケース解析の方が安全です。
ダイヤルゲージはどこに取り付けるべきですか？
測定構成は、指定されたデータムと評価出力に従う必要があります。THKは、単一レールの走り精度を測定する方法の1つとして、2個のブロックを検査用プレートに固定し、ストレートエッジをブロックの近くに配置することを推奨しています。磁石で固定しやすい面が、必ずしも有効な基準面とは限りません。ベース、測定子の接触対象、方向、測定長さを記録してください。
フローティングブラケットはどのような芯ずれでも補正できますか？
いいえ。フローティングブラケットには、定められた自由度、許容能力、形状、移動量があります。SMCは引用したMY1Bの構成でY方向とZ方向の自由度を求めています。Festoの2026/05版FKCデータでは、DGC-Gの内径8～40に±2.5 mm、内径50/63に±4 mmと規定しています。このアクセサリでは、レールの真直度不良、剛性不足、過負荷、誤ったデータムを修正できません。