サインバーの原理、種類、応用を解説

サインバーとは？

サインバーは、両端に精密研削された2つのシリンダーを固定した、焼入れ精密研削された本体で構成されます。2つのシリンダー中心間距離は精密に制御され、バーの上面は2つのローラー中心を通る線と平行です。

2ローラー間寸法は整数（後で計算しやすいように）で選ばれ、使用時に三角形の斜辺を形成します。

サインバーを水平面上に置くと、上面はその面と平行になります。一方のローラーを既知距離（通常ゲージブロック使用）だけ持ち上げると、バーの上面は同量傾斜し、サイン則（正弦定理）の適用により計算可能な角度が形成されます。

• 斜辺は一定寸法（例示では100mmまたは10インチ）。
• 高さは、一方のローラー底面とテーブル面の間の寸法から得られます。
• 角度はサイン則（数学の三角関数）を用いて計算。一部の工学・金属加工参考書には、0〜90度を1分間隔で得るために必要な寸法を示す表が掲載されています。

sin(角度) = (対辺/斜辺)

この工具で角度を測定または設定できます。

サインバーの理解

サインバーはスリップゲージブロックと併用して精密角度測定に使用されます。サインバーは、角度を非常に精密に測定するか、ワークを所定の角度で面取り位置決めするために使用されます。サインバーは高クロム耐食鋼製で、焼入れ、精密研削、安定化処理されています。

同径の2つのシリンダーがバー両端に配置されます。これら2シリンダーの軸は互いに平行で、サインバー上面とも平行かつ等距離にあります。サインバー長さ1mあたり0.01mmの精度が得られます。

サインバーは一般的にスリップゲージブロックと併用されます。サインバーが直角三角形の斜辺を形成し、スリップゲージブロックが対辺を形成します。スリップゲージブロックの高さは、所望角度の正弦にサインバー長さを乗じて求めます：H = L × sin(θ)。

例えば、5.000インチサインバーで13°の角度を得るゲージブロック高さを求めるには、sin(13°)に5.000インチを乗じます：H = 5.000″ × sin(13°)。高さ1.124インチに積み上げたスリップゲージブロックで、サインバーを所望の13°に傾斜させます。

原理

角度は、ゲージブロックとダイヤルゲージまたはスピリットレベルを用いてサインバーで測定されます。測定の目的は、ダイヤルゲージまたはスピリットレベルが置かれた面を水平にすることです。

例えば、楔の角度を測定する場合、楔を水平テーブル上に置きます。サインバーを楔の傾斜面上に置くと、サインバー上面は楔と同量傾斜します。

ゲージブロックを用いて上面を水平にします。楔の傾斜角の正弦は、使用したゲージブロック高さと2シリンダー中心間距離の比です。

サインバーの種類

最もシンプルなタイプは、両端に精密シリンダーを取り付けたラップ鋼バーで、シリンダー軸は互いに平行かつバー上面と平行です。高度なタイプでは、バー本体に穴を開けて軽量化と取り扱い容易化を図っています。

1. サインセンター

サインバーの特殊タイプであるサインセンターは、雄雌部を持つ円錐物体に使用されます。60度以上の角度は測定できません。

2. サインテーブル

サインテーブル（サインプレート）は、大型・幅広のサインバーで、通常位置決め後のロック機構を備え、作業中のワーク保持に使用されます。

3. 複合サインテーブル

大型ワークの複合角度測定に使用。2つのサインテーブルを直角に重ねて搭載。テーブルを捻じって所望のアライメントを得ます。

制限事項

サインバーの制限事項は以下の通り：

• 部品に未知の突起があると、測定角度に誤差が生じる。
• スリップゲージの製作に科学的アプローチがなく、試行錯誤で構築する必要があり、時間がかかる。
• サインバー長さは、検査対象部品の長さ以上でなければならない。
• 検査部品が長すぎる場合、部品より長いサインバーが存在しない。この場合、サインバーをハイトゲージと併用して測定する。

応用

サインバーの応用は以下の通り：

• ワークを所定角度で設定または決定する。
• ワークの未知角度測定を検査する。
• 特殊設計サインバーでワークを保持し、円錐形加工を行う。
• 重量物の未知角度を検査する。
• テーパーキーの角度検査。
• 面平度の検査。