治具とは?治具の役割や種類、活用するメリットを解説

治具とは?治具の役割や種類、活用するメリットを解説

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※本シリーズは設計者の皆さまの学習にお役立ていただくために、一般的な製造手法のノウハウについてご紹介します。記事内でご紹介する内容はプロトラブズにて未展開のものも含まれます。

 


≪目次≫

1. 治具とは

(1)治具の役割

(2)治具の種類

2. 治具を活用するメリット

(1)品質の平準化

(2)難しい作業の低減

(3)作業効率の向上

3. 治具製作の流れ

(1)精度・形状設計

(2)部品製作

(3)組み立て


製造業を中心に、治具は多くの業界で使用されています。広く使われている治具の役割や種類、治具を活用することのメリットについて解説します。また、治具を製作する際の流れについても、あわせて紹介します。

 

1.治具とは

治具は、ワークの位置決めや加工のガイドをする補助工具です。ここでは、治具の役割や種類について解説します。

 

(1)治具の役割

治具は、製造現場において行われる作業を、誰でも安定して行えるようにサポートするものです。治具をうまく活用することで稼働率を向上させ、製品品質を安定化させることが可能なため、大量生産には必要不可欠です。

治具にはさまざまな種類があり、それぞれの治具の役割は用途によって異なります。例えば、加工をする際に工具の位置決めに活用したり、部品の固定に用いられたりします。

 

 

(2)治具の種類

治具は、目的に応じてさまざまな種類があります。代表的なものとしては、以下のような種類が挙げられます。

 

・固定治具

・切断治具

・塗装治具

・検査治具

・曲げ治具

・溶接治具

・圧入治具

・組み立て治具

・熱処理治具

 

固定治具は、材料を加工する工程で、部品や材料を固定するために使用します。また、切断治具は材料を所定の大きさや長さに切断する治具で、鉄板やパイプなどの汎用的な材料を切断する際に使用します。

塗装治具は、塗装の簡略化および塗装部分の限定に用いられます。塗装したい部分にだけ穴が開いたカバーのようなものが一般的です。検査治具は、製品が正常に製造できているかを人間の力だけでは確認できない場合にサポートしてくれます。

治具は、作業者が簡単に行うことができない作業を効率的に行うために開発され、アイディア次第で新たなものが次々と生み出されています。

 

 

2.治具を活用するメリット

治具を活用することで得られる代表的なメリットを3つ紹介します。

 

(1)品質の平準化

複雑な作業や難しい作業を行う場合、経験の長さや得意不得意により、作業者ごとに品質のばらつきが生じます。作業の難易度を下げることが可能な治具を活用することで、品質のばらつきを低減でき、品質を平準化できます。

特に複数の工場、複数のラインなど多くの作業者が同じ作業をする場合には、品質の平準化を行うために治具の活用は必要不可欠です。

 

(2)難しい作業の低減

熟練の技術が必要な難しい作業でも、治具を使えば比較的簡単にできる場合があります。例えば部品に複数の穴を開ける場合、目安がなければ全ての穴を短時間で正確な位置に開けることは困難です。

しかし、治具で必要な場所にしか穴が開けられないようになっていれば、作業経験が少なくても正確な位置に穴を開けられます。治具の活用で難しい作業を低減することで、失敗によるロスの軽減や教育に必要な時間を削減し、コスト低減につながります。

 

(3)作業効率の向上

治具がない場合には複数の工程の作業が必要な場合でも、適切な治具を利用することでいくつかの工程を削減可能です。工程が削減できれば、製品を製造する際の作業効率が向上します。

前述した材料に対する穴あけを例に取ると、治具を用いない場合には材料を固定して初めて正確な位置決めができます。その上で、ポンチ穴などの加工を行い、穴を開けます。一方で固定・位置決めの治具を用いれば、材料をセットし治具で固定するだけで、正確な位置に穴を開けることが可能です。

 

 

3.治具製作の流れ

治具を製作する際には、大まかに設計・製作・組み立ての流れで進められます。それぞれの工程で実施する内容や注意すべきポイントを解説します。

 

(1)精度・形状設計

治具を製作する際には、目的に応じた精度と形状を設計する必要があります。治具を用いた加工で実現できる精度は、治具の精度よりも低くなります。そこで、製品に必要とされる精度に基づき、それを実現するために治具の要求精度を決めていきます。

また、治具の形状を工夫することで作業の効率化や品質の維持・向上が実現できます。治具を用いる工程で使われる工具や設備、さらには前後の手順を含め効率化できないかを考えながら形状を設計することが重要です。

 

(2)部品製作

治具の精度と形状の設計が完了したら、治具部品の製作に移ります。治具は単一の部品でできているものから、複数の部品を組み合わせたものまでさまざまです。治具に求められる性能・機能が複雑になるにつれて、治具の構成も複雑なものになる傾向があります。

また、治具の部品を製作する場合には、加工方法にも注意が必要です。生産数量が少ないためコストが高くなりすぎないように注意しつつ、必要な精度を実現できる加工方法が求められます。近年は3Dプリンターを用いた治具製作が普及しています。

 

(3)組み立て

治具の構成部品が完成したら、組み立てを行います。組み立てが完了したら、寸法のチェックを行い、問題なければテストを実施します。実際の環境を想定したテストで、設計時に狙っていた精度を実現し、目的が果たせるかを確認します。テストの結果、期待通りできていることが確認できれば治具の完成です。

 

 

まとめ

治具は、製造業での生産活動において、作業の効率化や品質のばらつき低減などを実現するために必要不可欠です。熟練した職人しかできないような複雑で難しい作業でも、適切な治具を導入することで、経験が浅い作業者でもこなせるようになります。

目的に合わせた精度・形状の治具を設計、製造してラインに導入し、作業者の負担軽減やコスト削減を実現させて、競争力を強化していきましょう。