治工具とは？種類や用途など基礎知識を解説
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治工具(治具）とは、「治具」と「工具」という言葉を合わせた総称として用いられています。治具は、製造工程において製品や部品の加工、検査、組み立て、またはそれらの工程を補助するために用いる器具を指し、日本では「jig（ジグ）｣という英単語に漢字を当てて「治具」と言うようになりました。
今も昔も治工具はものづくりにおいて重要な役割をもっており、近年自動化ロボットによる自動化など、技術革新が著しいものづくりの現場においても基盤を支える重要な器具です。
今回はそんな治工具に関する基礎知識について弊社における設計・製造事例を含めて解説いたします！
治工具とは？ - 定義・用途
治工具は「治具」と「工具」という言葉を合わせた総称になります。先ずは「治具」「工具」それぞれの定義について解説します。
「治具」とは、製造工程において製品や部品の加工、検査、組立、またはそれらの工程を補助するための使われる器具です。製品の品質向上や、効率よく安定した生産を行うためにも不可欠な器具になります。治具は加工する工作物（ワーク）を固定、切削工具などの制御、案内をします。それにより加工する位置に印をつけるケガキなどの作業を行う手間を省くことができます。また、治具によって工作物の位置を固定することができるため、位置合わせが容易であるとともに、位置のズレが最小限となるため、仕上がりの寸法が統一されるため、作業効率を向上することができます。
「工具」とは、部品の加工や組み立てに用いる道具類の総称を指します。機械加工、電気工事、大工工事など様々な用途で用いられます。本記事では、機械加工において用いられる「工具」についてご説明いたします。
機械加工において使われる工具としては、工作物を直接加工するドリル、エンドミル、タップ、バイトなどの切削工具に加えて、それを工作機械に取り付けるためのアダプターの役割を持つミーリングやドリリング、ボーリングなどのツーリングと呼ばれる機械工具があります。
機械加工において精度を担保する上で、工作機械そのものの精度は勿論、直接加工に使用される工具についても精度を担保する上で重要な部品となります。
以上のように、治工具は部品そのものではなく、部品を加工するために用いられる重要な部品・器具であり、加工する製品以上に高い精度が要求される重要な部品です。
治工具の種類について
治工具の種類は以下のようなものが挙げられます。
1. 固定治工具
固定治工具は、加工中の部品を一定の位置に固定するために使用されます。これにより、部品が加工機械に正確に取り付けられ、精度の高い加工が可能となります。
外部からの力がかかっても動かないことが目的であり、クランプやバイスなど工作物を強く締め付けることで固定するものや、位置決めピンなど穴に挿入することで固定するものなどが挙げられます。
2. 検査治工具
検査治工具は、製品や部品の寸法、形状、表面の状態などを測定・検査するために使用されます。寸法や形状などの精度が条件を満たしているか確認するために使用され、
作業者の技術や経験に関係なく、治具に対象物をセットするだけで寸法や形状の合否判定ができ、作業スピードや検査品質のばらつきを抑えることができます。部品や製品ごとに用意する必要があるため、少量生産よりも量産の場合に多く用いられています。
3.加工治工具
加工治具は加工時に使用される治具を指します。固定を含め、溶接や塗装、カシメ、切断など様々な加工において、加工物の形状に合う形の「台」を用いることによって固定することで、安定して加工することができます。加工治工具は作業内容に合わせて専用に設計・製造することが一般的であり、特定の加工工程にて用いられます。
4.組立治工具
組立治工具は、製品を組み立てる際に用いられる治具です。使用することにより部品を正しい位置に置くことができるため、作業のスピードや高効率な作業を行うことが可能となります。組立時には誤った位置への取り付けや、品質の安定性が求められることから、治工具を用いることによって安定した品質の製品を製造することが可能になります。
治工具の設計製作の流れ
治工具は、高品質な製品を加工するためには不可欠な器具であり、製品以上の高い品質が求められます。
ここでは、治工具の設計・製造プロセスについて当社の例をご紹介いたします。
①打ち合わせ・仕様等ヒアリング
治工具はその出来によって、製品の品質や製造効率に直接的な影響が出ます。そのため、治工具を使用する工作機械や、寸法、形状、耐久性、使用環境など、詳細にお打ち合わせを行い、設計における要件を設定します。お客様のご要望を基に、コスト低減に向けた提案など、積極的な提案により最適な治工具製造のため検討を行います。
②お見積
お客様のご要望を満たす（提案内容を含む）内容でのお見積もりを行います。素材や、加工方法、表面･熱処理の内容に応じて日数が変化しますが、製作費、治工具に取り付ける部品費、材料費、設計費用等の内容が含まれます。お見積り時に仕様変更や追加などの要望も対応可能です。
③設計(設計確認）
ご発注いただきましたら設計を行います。設計図と仕様書を紹介いただき、問題ない場合には治具の製作を行います。
治工具の設計・製造に長年のノウハウと実績を有する設計者によりお客様のニーズに沿った最適な設計を行います。
④製作
設計図にも続き治具の製作を行います。
治工具は様々な部品を組み合わせることによって完成するため、複雑な治具であればあるほど製作日数に時間を要します。
また、大小さまざまな部品を高精度に製作する必要があるため、旋盤・フライス盤、マシニングセンタ、平面・円筒・内面研削盤、ジグボーラーなど、各部品の加工に最適な設備を選定し、複数の工程を経ることで高精度な部品の製作を行います。機械加工後には、熱処理・表面処理を協力工場にて実施いたします。
⑤最終検査・組立
組立前に三次元測定機・多種多様な測定器具を用いて、全数全箇所検査を行います。
加工精度によって治工具の精度や耐久性に大きく差が生じるため、社内の厳しい検査体制の基全箇所検査を行っております。
その後、製作された部品を社内にて1つずつ丁寧に組み立てることによって複雑な治工具の製造を行います。
⑥立会検査
お客様の立ち合いの基、お客様の要求に対して問題がないか確認を行います。
⑥納品・アフターサービス
丁寧に梱包し、自社便または郵送便にてお客様の基にお届けいたします。
不具合があった場合には、迅速に対応いたします。
治工具の精度と品質管理
治工具の精度は、製造される部品や製品の品質に直接的に影響を及ぼします。また、治工具の耐用年数は「治具及び取付工具」として3年と規定されています。 実際の使用期間は日々のメンテナンスや使用頻度により変化しますが、一般的に治具の耐用年数は，設計や製作方法，使用環境，使用頻度によって大きく異なり，設計内容や治具の品質によって耐用年数に大きな差が発生し、耐久性が高ければ十数年以上使用することも可能です。
そのため、治工具の設計と製造過程において、精度と品質はとても重要な要素です。特に精密加工にて用いられる治工具は繰り返し高い負荷がかかるため高い耐久性が求められますが、品質の低い(制度の悪い）治工具は、構成する部品ごとのガタつきにより加工による負荷に耐えられず取り付け位置のズレなど、製品の不良や破損に繋がる可能性があります。
治工具設計・精密機械加工センターを運営する弊社(株式会社大塚製作所）では、高品質な治工具の製造の為、新型のCNC装置を搭載した5軸マシニングセンタや研削盤など充実した最新設備に加えて、高い位置決め精度と繰り返し制度を有するジグボーラー（ジグ中ぐり盤）を6台保有しており、治工具専門メーカーとして盤石な体制を構築しております。
加工可能範囲について、最大の設備でテーブルサイズが1830×1200, 可動範囲がX1530×Y1020×Z925の機械(三井精機 7CM)を保有しており、手のひらサイズから大物加工まで、幅広い対応が可能です。また、横型ジグボーラーとも言える超精密横型マシニングセンター（三井精機 Jidic-H5C）を保有しており、高精度を担保しながら、加工時間短縮によるコストダウンを行う提案も可能です。弊社が保有するジグボーラーの一覧を下記の表にまとめます。一方で、治具製造に欠かせない研削盤やマシニングセンターも多数導入しておりますので、弊社の設備一覧に関する詳細は、下記ボタンから設備一覧ページをご参照ください。
治工具制作事例
弊社が製造した治具ベース（イケール）の画像
次に、実際に弊社が製造したジグボーラーを用いた治具の製品事例をご紹介したいと思います。
１．建設機械業界向け油圧クランプ加工治具
| 材質 | S50C |
| サイズ | 奥行500×横710×高さ615 |
| 開発期間・納期の目安 | 開発期間2ヶ月, 加工納期2ヶ月 |
| 公差レベル | 直角度0.02以下 |
建機業界に向けて製造した油圧クランプ加工治具になります。今回の製品はお客様のご要望を丁寧にヒアリングし、弊社にて設計から加工・製作まで一貫して製作を行いました。
確実な高精度の部品加工と、容易な治具の着脱を実現する設計を弊社から提案しており、弊社の強みである治工具設計の高いノウハウを活かした製品です。特殊形状となりますが、弊社では同様の製作事例も複数持っております。
弊社ではこのほかにも、多数治工具の製作事例を有しており、随時追加更新予定となります。
治工具とは？ まとめ
本記事では、治工具(治具)について種類や用途など基礎知識について解説いたしました。
治工具は、自動化が推進されているものづくりの現場においても不可欠であり、大変重要な役割を持つ部品です。治工具の精度と品質管理は、製品の品質と製造効率に直結するため、高精度な治工具を使用して部品の製造を行うことはメーカーにとって競争力向上のための重要であり、治工具の設計・製造は信頼できる専門メーカーへの依頼することが重要です。
弊社（株式会社大塚製作所）は、60年以上治工具専門メーカーとして営業してまいりました。ジグボーラーを6台保有し、熟練技術者も多数在籍しているほか、若手技術者への技術伝承もシステム化して取り組むなど行っており、豊富な経験を活かして、設計提案から承ります。また、製品加工ももちろん承っており、総合的ものづくりを実現する設備環境は盤石に整えております。治工具の設計製作、精密機械加工に関するお困りごとがございましたら、お気軽にご相談ください。
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