はじめに

機械設計では、すべての部品を一から設計するわけではありません。

ボルト、ナット、ベアリング、リニアガイド、シリンダ、モーター、取手、蝶番、キャスター、アジャスタ、センサーなど、さまざまな標準部品を使います。

一方で、装置の形状や用途に合わせて、専用のブラケット、プレート、フレーム、治具、カバーなどを設計することもあります。

初心者のうちは、

「自分で部品を設計した方が自由に作れる」
「標準部品を使えば簡単そう」
「とりあえず前に使った部品を使おう」
「専用品の方がぴったり作れるから良さそう」

と考えてしまうことがあります。

しかし実務では、標準部品と専用部品にはそれぞれメリットと注意点があります。

今回は、機械設計初心者がつまずきやすい
「標準部品を使うか専用部品を作るかの判断」
について解説します。

標準部品とは何か

標準部品とは、メーカーや規格品として販売されている部品のことです。

たとえば、

  • ボルト、ナット、ワッシャ
  • ベアリング
  • リニアガイド
  • シャフト
  • シリンダ
  • モーター
  • 減速機
  • センサー
  • 取手
  • 蝶番
  • キャスター
  • アジャスタ
  • クランプレバー
  • ノブ
  • カップリング

などがあります。

標準部品を使うメリットは、設計や製作の手間を減らしやすいことです。

一から図面を描いて製作する必要がなく、カタログやメーカー資料から選定できます。

また、品質が安定しており、交換部品として手配しやすい点も大きなメリットです。

機械設計では、標準部品をうまく使うことで、コスト、納期、メンテナンス性を改善できることがあります。

専用部品とは何か

専用部品とは、その機械や装置に合わせて設計する部品です。

たとえば、

  • 専用ブラケット
  • 取付プレート
  • ワーク受け
  • 位置決め治具
  • 架台
  • フレーム
  • カバー
  • ストッパ
  • スペーサ
  • ガイド部品
  • 溶接構造部品
  • 機械加工部品

などです。

専用部品は、装置の目的やスペース、ワーク形状に合わせて自由に設計できます。

標準部品では対応しにくい形状や、特定の機能を持たせたい場合には専用部品が必要になります。

たとえば、特殊なワークを正確に位置決めする治具や、既存設備に合わせた取付ブラケットなどは、専用設計になることが多いです。

ただし、専用部品は図面作成、材料手配、加工、検査、表面処理などが必要になります。

そのため、標準部品で対応できる部分まで専用部品にしてしまうと、コストや納期が増えやすくなります。

標準部品を使うメリット

標準部品を使う大きなメリットは、手配しやすいことです。

メーカー品や規格品であれば、型式を指定して購入できます。

また、仕様が明確で、寸法、性能、材質、許容荷重、使用条件などがカタログに記載されているため、選定しやすい場合があります。

標準部品のメリットには、次のようなものがあります。

  • 図面作成の手間を減らせる
  • 加工手配が不要になる
  • 品質が安定しやすい
  • 納期が読みやすい
  • 交換部品を手配しやすい
  • コストを抑えやすい場合がある
  • 保守時に同じ型式で交換できる

特に、消耗品や交換が必要な部品は、標準部品を使うとメンテナンスしやすくなります。

たとえば、ベアリング、センサー、シリンダ、キャスターなどは、型式がわかれば同じ部品を手配できます。

標準部品は、設計者だけでなく、製作、組立、保全の現場にとっても扱いやすい部品です。

標準部品の注意点

標準部品は便利ですが、何でも標準部品を使えばよいわけではありません。

標準部品には、メーカーが決めた形状や寸法、使用条件があります。

そのため、機械側の条件に合っていない部品を選ぶと、トラブルにつながります。

たとえば、

  • 許容荷重が足りない
  • 使用環境に合っていない
  • 取付スペースが足りない
  • メンテナンスしにくい位置になる
  • 周辺部品と干渉する
  • 必要な精度を満たせない
  • 納期が長い
  • 将来廃番になる可能性がある

といった点です。

また、標準部品に合わせるために、周辺構造が複雑になってしまうこともあります。

本来は簡単な専用ブラケットで済むのに、無理に標準部品を使った結果、部品点数が増えたり、調整箇所が増えたりする場合もあります。

標準部品を使うときは、

その部品が本当に条件に合っているか

を確認することが大切です。

専用部品を作るメリット

専用部品のメリットは、目的に合わせて自由に形を決められることです。

標準部品では対応しにくい条件でも、専用部品であれば装置に合わせた形状にできます。

たとえば、

  • 限られたスペースに収めたい
  • 特殊なワーク形状に合わせたい
  • 既存設備の穴位置に合わせたい
  • 必要な剛性を持たせたい
  • 複数の機能を一体化したい
  • 作業しやすい形にしたい
  • カバーやガイドを装置専用にしたい

このような場合には、専用部品が有効です。

特に、ワークに直接触れる部品や、位置決めに関係する部品、既存設備への改造部品などは、専用設計になることが多いです。

専用部品をうまく設計すると、装置全体をシンプルにできる場合もあります。

標準部品を無理に組み合わせるより、専用部品1点でまとめた方が、組立しやすく、剛性も出しやすいことがあります。

専用部品の注意点

専用部品には自由度がありますが、その分だけ注意点もあります。

専用部品は、設計者が形状、寸法、材質、公差、表面処理などを決める必要があります。

そのため、加工しにくい形状や、必要以上に厳しい公差にしてしまうと、コストや納期が増えます。

また、専用部品は図面が必要です。

図面が増えれば、設計工数、チェック工数、加工手配、部品管理も増えます。

専用部品の注意点には、次のようなものがあります。

  • 図面作成が必要
  • 加工費がかかる
  • 納期がかかる
  • 加工ミスのリスクがある
  • 表面処理や検査が必要になる
  • 交換時に再製作が必要
  • 図面管理が必要
  • 形状によってはコストが大きく上がる

特に消耗部品を専用品にすると、交換時に同じ部品を再製作する必要があります。

その場合、図面管理や予備品管理が重要になります。

専用部品は便利ですが、作る理由を明確にしておくことが大切です。

標準部品で済むところは標準部品を使う

実務では、標準部品で済むところは標準部品を使うのが基本です。

たとえば、取手、蝶番、アジャスタ、キャスター、クランプレバー、ノブ、センサー、シリンダなどは、標準品で対応できる場合が多いです。

これらをわざわざ専用設計すると、図面作成や加工手配が必要になります。

標準部品を使えば、手配が簡単になり、交換もしやすくなります。

ただし、標準部品を選ぶときは、取り付けるだけでなく、周辺部品との関係も確認します。

取付穴位置は合うか。
工具は入るか。
可動範囲に干渉しないか。
荷重に耐えられるか。
使用環境に合っているか。
交換時に手が届くか。

標準部品は便利ですが、選んだ後の配置と使い方が重要です。

専用部品にした方がよい場合

一方で、専用部品にした方がよい場合もあります。

たとえば、

  • 標準部品ではスペースに収まらない
  • ワーク形状に合わせる必要がある
  • 位置決め精度が必要
  • 既存設備の形状に合わせる必要がある
  • 標準部品を使うと周辺構造が複雑になる
  • 強度や剛性を確保したい
  • 複数部品を一体化した方が組みやすい
  • 標準部品では安全性や作業性に問題がある

このような場合は、専用部品を設計する価値があります。

特に、装置の機能を決める重要な部分は、標準部品だけでは対応できないことがあります。

ワークを受ける、位置を決める、押さえる、逃がす、案内する、保護する。

こうした部分では、装置に合わせた専用設計が必要になることが多いです。

大切なのは、標準部品か専用部品かを最初から決めつけないことです。

機能、コスト、納期、メンテナンス性を見て判断する必要があります。

標準部品に合わせすぎると使いにくくなることもある

標準部品を使うことは大切ですが、標準部品に合わせすぎることで装置全体が使いにくくなることもあります。

たとえば、標準のブラケットやレールを使うために、作業位置が悪くなる。
標準カバーを使うために、点検しにくくなる。
標準品の取付穴に合わせた結果、フレーム形状が複雑になる。

このような場合、標準部品を使ったことで、かえって設計が無理になることがあります。

標準部品は、装置の目的を達成するための手段です。

標準部品を使うこと自体が目的ではありません。

そのため、

標準部品を使うことで本当に良くなるのか
専用部品の方がシンプルにならないか

を考えることが大切です。

専用部品を作りすぎると管理が大変になる

反対に、専用部品を作りすぎると管理が大変になります。

部品ごとに図面が必要になり、加工手配も増えます。
似たような部品が増えると、組立時に取り違えが起きることもあります。
予備品を持つ場合も、管理点数が増えます。

たとえば、少し寸法が違うだけのブラケットを何種類も作ると、図面枚数も部品管理も増えます。

可能であれば、部品を共通化することも考えます。

左右共通にする。
取付穴を共通にする。
標準サイズのプレートを使う。
似た部品を統合する。
同じセンサーや同じシリンダを使う。

このように、専用部品を使う場合でも、できるだけ管理しやすい設計にすることが大切です。

交換部品は標準品を優先する

交換頻度が高い部品は、できるだけ標準品を使うと保全性が良くなります。

たとえば、

  • ベアリング
  • ブッシュ
  • ベルト
  • センサー
  • シリンダ
  • ゴム足
  • キャスター
  • スイッチ
  • エアチューブ
  • フィルタ

などです。

これらを標準品にしておけば、故障時や摩耗時に同じ型式を手配しやすくなります。

一方で、専用部品にしてしまうと、交換のたびに図面をもとに製作する必要があります。

もちろん、ワークに合わせた専用樹脂ガイドや専用ストッパなど、専用品が必要な消耗部品もあります。

その場合は、図面管理、予備品、材質、表面処理、交換方法を明確にしておくことが大切です。

交換部品は、設計時から保全目線で考える必要があります。

標準部品の型式管理も大切

標準部品を使う場合は、型式管理も重要です。

せっかく標準部品を使っても、図面や部品表に型式が正しく記載されていなければ、手配ミスにつながります。

たとえば、

  • メーカー名
  • 型式
  • サイズ
  • 材質
  • オプション
  • 付属品の有無
  • 数量
  • 取付方向
  • 代替品の可否

などを確認します。

特にセンサー、シリンダ、リニアガイド、モーターなどは、型式の中に仕様が細かく含まれていることがあります。

ひと文字違うだけで、ストローク、電圧、取付形状、ケーブル長、出力形式などが変わる場合もあります。

標準部品は便利ですが、型式を正確に管理することが大切です。

判断するときの考え方

標準部品を使うか専用部品を作るか迷ったときは、次の視点で考えると判断しやすくなります。

1. 機能を満たせるか

まず、必要な機能を満たせるかを確認します。

標準部品で目的を達成できるなら、標準部品を優先できます。

しかし、精度、形状、強度、スペース、安全性などの理由で標準部品では難しい場合は、専用部品を検討します。

2. コストはどうか

標準部品の価格だけでなく、周辺部品や組立工数も含めて考えます。

標準部品自体は安くても、取り付けるためのブラケットや調整部品が増えれば、全体では高くなることがあります。

3. 納期はどうか

標準部品でも、在庫がなければ納期がかかる場合があります。

専用部品も、加工内容や表面処理によって納期が変わります。

設計時には、入手性も確認しておくことが大切です。

4. メンテナンスしやすいか

交換頻度が高い部品は、標準品の方が扱いやすい場合があります。

一方で、専用部品でも交換しやすい構造にしておけば問題ない場合もあります。

5. 装置全体がシンプルになるか

標準部品を使うことで周辺構造が複雑になるなら、専用部品の方が良い場合もあります。

逆に、専用部品を作ることで部品点数が増えるなら、標準部品を検討します。

部品単体ではなく、装置全体で判断することが大切です。

初心者が確認したいポイント

標準部品と専用部品を判断するときは、次のような内容を確認すると整理しやすくなります。

  • 標準部品で必要な機能を満たせるか
  • 荷重や使用環境に合っているか
  • 取付スペースに収まるか
  • 周辺部品が複雑になりすぎないか
  • 専用部品にする理由は明確か
  • 加工しやすい専用部品になっているか
  • 交換頻度が高い部品ではないか
  • 標準品なら型式管理できているか
  • 専用品なら図面管理できているか
  • コスト、納期、保守性のバランスはよいか
  • 部品点数が増えすぎていないか
  • 将来の交換や改造に対応しやすいか

標準部品と専用部品の判断は、単に安いか高いかだけではありません。

機能、作りやすさ、組みやすさ、交換しやすさまで含めて考える必要があります。

まとめ

機械設計では、標準部品を使うか、専用部品を作るかの判断が大切です。

標準部品は、手配しやすく、品質が安定し、交換もしやすいというメリットがあります。

一方で、使用条件やスペースに合わない標準部品を無理に使うと、周辺構造が複雑になることがあります。

専用部品は、装置に合わせた形状にできるため、機能や作業性を高めやすいメリットがあります。

しかし、図面作成、加工、管理、交換時の再製作などの手間が増えます。

判断するときは、

標準部品で機能を満たせるか
専用部品にする理由はあるか
コストや納期に無理はないか
メンテナンス時に交換しやすいか
装置全体がシンプルになるか

を考えることが大切です。

良い設計とは、何でも標準部品にすることでも、何でも専用部品にすることでもありません。

標準部品と専用部品を使い分け、機能・コスト・納期・保守性のバランスを取る設計

です。

次回は、
「設計変更が起きたときに確認すること」
について解説します。