小径チューブ:最適な ID 検査方法の選び方

ピン ゲージと小型パーツ チューブの光学測定

小型部品調達の基本の 1 つは、仕様について十分な情報に基づいた決定を下すことが、製造可能性の最適化に大きな影響を与えるということです。たとえば、部品の最終用途を考慮に入れることで、どの公差が最も重要であるかを判断でき、それが部品の生産とコストを左右します。

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部品が指定された寸法と公差の要件を満たすかどうかに影響を与える要因は多数あります。このブログでは、小さなチューブなどの部品の製造可能性を最適化する上で重要な要素、つまり、内径 (ID) が要件を満たしているかどうかを判断する方法について説明します。

チューブ ID の測定方法とその重要性

小径チューブは、次のような幅広い業界の無数のアプリケーションで広く使用されています (ただし、これらに限定されません)。

• 医療機器
• エレクトロニクス
• 生命科学
• 物理研究
• 航空宇宙
• クロマトグラフィー
• 獣医学
• 自動車
• 化学処理

たとえば、皮下チューブと呼ばれることが多い小さな部品のチューブは、強度、均一性、および耐腐食性を必要とする医療機器で使用するために、長さに合わせて正確に切断できます。これには、次のような低侵襲の外科および治療用途向けのデバイスが含まれます。

• カテーテル
• 内視鏡検査
• 腹腔鏡検査
• 関節鏡検査
• 眼科
• 生検
• 歯科処置
• 血糖値の収集
• 整形外科

医療機器用の小型チューブは、さまざまな外径 (OD) だけでなく、さまざまな ID と肉厚で利用できます。

これらおよびその他のタイプの小径チューブの ID を測定および検証する秘訣は、使用するツールと方法について事前に合意することです。一貫した検査は、非常に正確なアプリケーションの仕様を満たすか、追加作業のコストを負担するかの違いを意味します。

小さいチューブの ID を検査する 2 つの一般的な方法を見てみましょう:ピン ゲージ および 光学測定 .

シンプルで効果的なピンゲージ

従来、小径のチューブまたはシリンダーの内径は、ピン ゲージを使用して測定されていました 、シンプルに設計されたフェールセーフ測定方法。属性または固定限界ゲージと呼ばれることもあるピン ゲージを使用すると、部品の適合性を検査し、機能的に適合しているかどうかをすばやく判断できます。

ピン ゲージは、プレス フィット ID を決定し、直径が小さすぎないことを確認するために、部品に挿入するように調整された小さなピンです。このプロセスでは、直径が徐々に大きくなる一連の較正済みピンを使用します。

ピンは小さいチューブにサイズ順に挿入され、チューブを伸ばさずに収まる最大のピンを見つけます。チューブの材質の柔らかさによっては、ピンがチューブの ID 面にくっつくのを防ぐために、水または潤滑剤が使用される場合があります。

内径が 0.005 インチから 0.200 インチのほとんどの小径チューブ サイズでは、ピン ゲージを使用すると、相関可能な許容可能な結果が得られます。ただし、単純な合否判定法であるため、ピン ゲージは部品の直径の個々の特性の測定値を提供するようには設計されていません。

ピン ゲージ公差の検討

ピンゲージは、プラスとマイナスの両方ではなく、公差の 1 つの限界のみを測定できることに留意することも重要です。さらに、ピン ゲージには独自の公差があり、積み重ねにつながる可能性があります。

ピン ゲージ公差クラスは、米国国立標準技術研究所 (NIST) によって確立され、ZZ、Z、Y、X、XX、XXX などの文字指定を使用します。異なるクラスのゲージの違いは、各ゲージの製造プロセスで許容される公差です。

一般に、アルファベットが前にあるほど (追加される文字が多いほど)、公差の許容範囲は小さくなります。たとえば、サイズが 0.001 インチから 0.08250 インチのゲージの場合、クラス Z ゲージの公差は 0.0001 インチ以下ですが、クラス X ゲージの公差は 0.00004 インチ以下です。

細いチューブを測定するためのピンゲージのその他の制限

非常に小さい ID (0.004 インチ未満など) では、チューブを曲げたり、ピン ゲージに損傷を与えたりすることなく、繊細なピン ゲージを小径のチューブに挿入することは困難です。ピンゲージ自体は摩耗しやすく、損傷を監視する必要があります。

さらに、結果はユーザーごとに異なる可能性があり、合否基準を一貫して満たすとは限りません。また、長さが 6 フィートもあり、一貫した ID が必要な小径チューブなどの非常に長い円筒を検査する場合、ピン ゲージは実用的ではありません。

細いチューブを検査するためのより洗練されたオプション

より厳密なニーズや、標準のピン ゲージでは測定できない ID を持つ小さなパーツ チューブの場合 - たとえば、直径が 0.002 インチから 0.004 インチの場合 - 光学測定 円柱または管の直径を計算するためのより洗練されたオプションを提供します。

この方法は、ライトを使用してチューブの詰まりを視覚的に確認したり、チューブの端のすぐ内側のポイントを測定したりするなど、簡単な場合があります。ただし、一般に、光学測定では、センサーを使用してチューブの円周と内部のさまざまな点を測定し、その数値をアルゴリズムに通して、平均 ID が許容範囲内にあるかどうかを判断します。

光学測定はピンゲージよりも正確で、円、円弧、およびより複雑な形状の測定に使用できます。これは、液体が長くて小径のチューブを確実に流れるようにするのに最適です (ピン ゲージが実用的でない可能性があるアプリケーション)。

ただし、光学測定には欠点があります。

光学測定とピンゲージの欠点

センサーベースの光学測定システムは、ピンゲージを使用するよりも高価です。さらに、光学系はチューブの奥までしか見ることができず、Z 軸の奥深くまで分解することはできません。ピン ゲージが通過できる場所と通過しなければならない場所です。

光学測定では、チューブの平均直径が仕様の範囲内であることを保証できますが、ID がチューブ全体で一貫しているかどうかはわかりません。システムは「見える」ものを平均化するため、チューブ内の突起などの問題は単に平均化される可能性があります。

ただし、ピン ゲージは ID の最小点を通過する必要があるため、光学系では測定できない突起をゲージが検出する可能性があります。

別の部品をチューブに取り付ける必要がある場合、光学的方法も十分に正確ではない可能性があり、適合を確認するためにピン ゲージまたは他の Go/No Go 方法で ID を再確認する必要があります。

さらに、光学測定は、測定される部品の表面仕上げと清浄度、および光学センサーとの関係における部品配置の再現性によって影響を受ける可能性があります。

小さな部品チューブの検査に関する一般的なガイドライン

パーツの寸法と公差を決定するために時間と労力を費やすのと同じように、小さなチューブの ID が仕様を満たしているかどうかを決定する方法を決定する際には、選択肢を慎重に検討する必要があります。

いつものように、部品の最終用途を考慮することが重要です。たとえば、チューブは気体または液体を運ぶ必要がありますか?もしそうなら、光学測定は、チューブの直径が気体または液体を流すのに十分であることを保証する最も信頼できる方法かもしれません.

ただし、チューブの長さが短い場合 (たとえば 1 インチ未満) は、ピン ゲージで問題ない場合があります。正しく校正されていて、摩耗や損傷がない限り、短いチューブの ID が小さすぎるかどうかはピン ゲージでわかります。さらに、ピンゲージは光学測定よりも安価です。

ピンゲージの使用に関するガイドライン

ピン ゲージを使用する場合は、内部または外部で校正済みの、NIST トレーサブルなマスター ゲージを使用する必要があります。

さらに、あなたとベンダーが同じ品質の校正済みゲージを使用していることを確認することが重要です。そうすれば、小径チューブの ID を測定する際の誤った不一致による不必要な追加コストが発生することはありません。

どのピン ゲージ公差クラスが最も適切であるかは、次の 2 つの要素によって決まります。

• プロセスがどれだけ緊密に行われているか
• 下位クラスのゲージを使用して許容限界をさらに厳しくしても、必要な結果が得られるかどうか

疑問がある場合は、製造パートナーがゲージ メーカーの公差チャートを参照して、ニーズに最適なピン ゲージを決定するのを手伝ってくれます。

小管 ID 検査方法を事前に指定してください

また、完成した部品を検査するためにどのような方法を使用する予定かをパートナーに前もって伝えることも重要です。なぜこれが重要なのですか?

ある金属切削顧客は、供給ベンダーが顧客の要件である最大 ID 0.015 インチを満たしていると示したチューブを提供してくれました。しかし、顧客が完成品を検査したところ、0.015 インチの校正済みピン ゲージがチューブに収まらないため、拒否されました。

不一致は何でしたか？顧客は、ピン ゲージを使用して部品を検査することを指定していませんでした。また、部品は液体を運ぶことになっていたため、チューブ サプライヤは光学測定を使用してチューブを検査していました。

IDの指定や末端の機能だけでなく、検査の仕方にも配慮しなければならないことがよくわかる事例です。部品は機能的には正しいものでしたが、顧客の ID 検査要件を満たしていないため拒否されました。

要するに、コミュニケーション ラインを開いたままにして、あなたとあなたの製造パートナーが確実に情報を得られるようにすることで、協力して小さなチューブ ID の目標を達成し、飛行色で検査に合格することができます。

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