マイクロメーターとは？基本から測定手順まで

マイクロメーターは、外径や厚みをミクロン単位で正確に測れる精密測定器です。

本記事では、基本構造や測定手順、ノギスやダイヤルゲージとの違いまで分かりやすく解説し、高精度センサ技術など最新の計測ソリューションもあわせてご紹介します。

マイクロメーターとは

マイクロメーターとは、精密なねじ機構を利用して対象物の外径や厚みなどを高精度に測定するための測定工具です。フレームの間に測定物を挟み込み、回転ねじによるスピンドル（測定軸）の微小な軸方向移動量で寸法を読み取ります。

一般的なアナログのマイクロメーターではねじのピッチ（山と山の間隔）が0.5mmに設定されており、シンブル（目盛の付いた回転部）1回転あたり0.5mmだけスピンドルが進む構造です。

この回転角度と移動量の関係を利用して、1回転を50等分した目盛、つまり通常0.01mm単位で読み取りが可能となり、肉眼では測れない微小な長さを拡大して測定できます。

マイクロメーターの最小表示量は、アナログ式で一般に0.01mm、デジタル式では0.001mm（1μｍ）が標準的です。

一般的なコピー用紙の厚さが0.09mmなので、非常に精密な測定ができることが実感できます。

ノギス・ダイヤルゲージなど、他の測定器との違い

マイクロメーターと用途が似た代表的な測定器としてノギス（キャリパ）やダイヤルゲージがあります。

ノギスとの比較

ノギス（一般的なデジタル/アナログノギス）は本体のスライダを動かして外径・内径・段差・深さなど様々な寸法を直接測定できる万能測定器です。

ノギスはその構造上、測定単位は0.1mm程度に留まりますが、最小目盛りは0.02mmや0.05mmとなっています。

それに対し、マイクロメーターは対象物の寸法に応じた専用形状（外側用、内側用、深さ用など）のものを選ぶ必要がありますが、ノギスよりも高い精度で測定するために設計された工具です。

ダイヤルゲージとの比較

ダイヤルゲージは主に比較測定に用いられる測定器で、単体では寸法を測定できないため「スタンド」などの固定器具が必要です。

ダイヤルゲージは軸方向の微小変位を針の回転で拡大表示するもので、機械の振れや歪み量など幾何公差の測定に適しています。

これらの違いは、ノギスやマイクロメーターが「絶対寸法を直接読み取る」測定器であることに対し、ダイヤルゲージは分解能や繰り返し精度が高く「ゼロセットされた基準からの差を読み取る」比較器であることです。

マイクロメーターの構成と構造

マイクロメーターは一見シンプルな形状ですが、精密測定を可能にするいくつかの部品で構成されています。中でも主要な部品について説明いたします。

部品名	説明
アンビル	フレーム先端に固定された測定面で、対象物に直接当てる円盤状の金属面です。
スピンドル	アンビルと向かい合うもう一方の測定面を持つ可動軸で、シンブルの回転によって軸方向に前進・後退します。
スリーブ	フレームに固定された円筒部分で、外周に均等な主目盛（基準目盛）が刻まれています。
シンブル	スピンドル後端に取り付けられた回転筒で、指でつまんで回すことでスピンドルを前進・後退させます。
ラチェットストップ	シンブルのさらに後端にある小さなノブで、一定以上のトルクで回そうとするとカチカチと空回りする仕組みになっています。

構造上の特徴

マイクロメーターは構造上、アッベ誤差や余弦誤差を極力抑えた設計になっています。アッベの原理により目盛軸と測定軸が一直線上に配置されており、ノギスのようなスライド式に比べ角度の影響（余弦誤差）が生じにくいという利点があります。

適切な姿勢でラチェットストップを用いて測定することで、これらの構造上の精度を十分に引き出すことができます。

アナログ式とデジタル式

マイクロメーターには昔ながらのアナログ式（機械式）と、液晶に数値を表示するデジタル式があります。基本構造はどちらも同じで、ねじによるスピンドルの送りで寸法を測定する点は共通です。

違いは測定値の表示方法で、アナログ式ではスリーブとシンブルの目盛を人間が読み取るのに対し、デジタル式では内部のスケールが検出した移動量を電子的にカウントし、LCD（液晶ディスプレイ）上に数字で表示します。

デジタル式の内部検出にはロータリエンコーダやリニアスケール（電磁式や静電容量式などメーカーによって方式は様々）が用いられ、シンブルを回した角度（または直進量）を電気信号に変換して演算することで高分解能の読取りを実現しています。

測定単位と換算

マイクロメーターで扱う寸法単位は主にミリメートル（mm）およびマイクロメートル（μm）です。

単位の換算は以下の関係があります。

1mm = 1000μm

1μm = 0.001mm

1μmは非常に小さい単位で、人間の髪の太さがおよそ80μm程度であることからも1μmの微細さが理解できるでしょう。

マイクロメーターで読み取った値は通常mm単位で報告されますが、品質管理上さらに細かく評価する場合や公差表示などではμm単位が用いられることもあります。

例えば「12.72mm」と測定した場合、「12.72mm = 12,720μm」であり、公差±5μmなどという表現と組み合わせて表記されることがあります。

校正とトレーサビリティ

どんなに優れた測定器でも、適切に校正されていなければ信頼できる測定結果は得られません。校正とは「測定器の示す値を、より高精度な標準器と比較して誤差を把握し、必要に応じ調整すること」を指します。

マイクロメーターの場合、通常はブロックゲージ（長さの基準器）を用いて、例えば5mm、10mm、15mm…といった既知の長さを測り、示された値との差を確認します。

こうした校正作業により、そのマイクロメーターが規格内の精度であることを証明し、測定値の信頼性を担保します。

特に品質保証の場面では測定結果のトレーサビリティ（追跡可能性）が重要で、「その測定器がどのような標準器で校正されたか」を明らかにすることで、得られた寸法値が国家標準に結び付いた信頼できるものであることを示します。

測定結果が国際的に通用するには、この計量トレーサビリティの確立が不可欠です。

ブロックゲージは現場用と校正用を区別しておく

ブロックゲージはとても高価で、起業したての会社や規模の小さな町工場では「加工現場で使用するもの」と「校正専用のもの」を揃えておくのが難しいものです。

そのため、現場で使用している「摩耗したブロックゲージ」をそのままマイクロメーターの校正に使用している会社は少なくありません。

品質保証の観点からもこれは推奨できない行為であり、顧客からの信用を失う可能性があることなので、必ず校正用のブロックゲージを準備しておいてください。

校正用ブロックゲージは恒温室（検査室）内で保管・使用する

校正用のブロックゲージを用意しても、温度変化の激しい現場で保管・使用していては意味がありません。

正確な寸法管理には、常温で保たれている「恒温室」が必要不可欠です。加工の現場とは区別した「検査のための部屋」を設置しましょう。

校正用のブロックゲージを恒温室で使用・保管することで、四季や天候による温度変化の影響を最小限にし、測定器具・測定値の信頼性を担保できます。

正しい測定手順

最後に、マイクロメーターを用いた正しい測定手順について、基本的な流れをまとめます。
精密測定では「正しい方法で使う」ことが精度確保の大前提となるため、一つ一つの手順を丁寧に実施しましょう。

①温度馴染みの徹底
測定物とマイクロメーター本体を使用環境の温度に十分馴染ませます​。
例えば屋外から持ち込んだ部品や冷却後の部品は内部温度が周囲と異なるため、そのまま測ると温度変化中に寸法が刻々と変わってしまいます。

②測定面の清掃
アンビルとスピンドル先端の測定面を清潔にします​。乾いた清潔な紙や布を両面に挟み、軽く拭き取るように引き抜いて埃や微細なゴミを除去します​。

③ゼロ点の確認（原点合わせ）
測定前には必ずマイクロメーターのゼロ点をチェックします​。
まずラチェットストップを使ってアンビルとスピンドルをゆっくり閉じ、測定面同士を軽く当接させます​。
ラチェットが空転し始める「カチッ」という感触が適正圧の合図です​。

④測定の実施
いよいよ対象物の測定です。測定物をアンビルとスピンドルの間にまっすぐ挟み、シンブルを回してゆっくりと閉じていきます。
測定面が当たったら、ゼロ点確認と同じ姿勢・力加減でラチェットストップを3～5回ゆっくりと回し、適切な測定圧をかけます。

⑤目盛の読み取り
シンブルとスリーブの目盛を正確に読み取ります（デジタル式なら表示を読み取ります）。

アナログ式の場合、スリーブの目盛を見て、露出している最後の数値（例：19mmなら「19」まで見えている状態）を読み取ります。次に、スリーブの基準線と重なっているシンブルの目盛を読み取り（例：「1」なら0.01ｍｍ）それらを合計した値が測定値（ 例： 19＋0.01＝19.01で測定値は「19.01ｍｍ」）です。もし、基準線とシンブルの目盛が重なっていない場合には、基準線下側の目盛を読み取り合計した値が測定値となります。

⑥測定後の処置
測定が終わったら、スピンドルを少し開いて測定物を取り出します。複数箇所を測る場合は以上の手順を繰り返します。

メトロールの高精度な位置決めセンサとは？

微細寸法を正確に測定できるマイクロメーターですが、測定者の熟練度や使用環境に左右されやすい点が課題とされてきました。

そこで注目されているのが、より安定した計測を可能にするセンサー技術や測定ソリューションです。とくに、工作機械のゼロ点検出や位置決めなど、超精密な測定・制御を得意とする企業として知られているのがメトロールです。

高精度位置決めタッチスイッチ（位置決めセンサ）

ツールセッタ（工具長測定センサ）

タッチプローブ（機上測定プローブ）

エアマイクロセンサ（空圧式センサ）

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