デジタルノギス。

背景

ノギスとは何か

ノギスは、目盛の刻まれた本尺に沿って滑る一対のジョウを使い、長さを精密に測る手持ちの器具です。外径、内径、段差の高さ、穴の深さなどを測れます。

定規と違うのは2本目の目盛があることです。本尺には1ミリメートルごとに刻まれた主尺があります。スライダー側にはそれより短い補助目盛があり、この補助目盛こそが器具の名前の由来です — ピエール・ベルニエが1631年にこの仕掛けを記しました。その1目盛は主尺の1目盛よりわざと短く刻まれているため、そのうちのただ1本だけが主尺の線とぴったり一致できます。どれが一致しているかを見つけることで、主尺では粗すぎて表せないミリメートルの端数が得られます。よい器具はこの方法で0.02 mmまで分解します — 紙1枚の厚さのおよそ40分の1です。

デジタルノギス（電子ノギス、デジタルキャリパーなどとも呼ばれます）は、読み取るという行為を静電容量センサーとLCDに置き換えたものです。ジョウ、本尺、測定の幾何は変わりません。違うのは表示だけです。

実際に使えるオンラインノギス

多くの人がこの器具に出会うのは、30人の学生に対してノギスが4本しかない実験室です。このオンラインノギスシミュレーターは、練習をどこででもできるようにするために存在します。

ジョウはドラッグできます。目盛は実際の比率で描かれ、本尺の下端にミリ、上端にインチが刻まれています — 両読みの器具そのままの配置です。動かすと一致する副尺の目盛がハイライトされるので、見つけるよう求められているものが曖昧になることはありません。必要なくなればその補助を切ることもできます。読み取り窓は目盛を拡大して表示するので、150 mmの本尺が手のひら幅に縮んで読めなくなるスマートフォンの画面でも扱えます。

ページ上の他のすべてはそこから導かれます。切り替えられる3種類の最小読取値、ジョウが物理的に止まる9種類の実在部品、意図的に入れられるゼロ点誤差、答えを採点する練習モード、そしてレポート用にCSVで書き出せる測定記録。登録は不要で、ページを一度読み込めばオフラインでも動き続けます。

オンラインノギスの使い方（手順）

器具の上に並ぶボタンでモードを選びます。「測定」が自由に動かせる器具で、ほかの4つはその上に成り立っています。

1. 1. 器具を設定する

   スマートフォンでは、操作部は設定の中にたたまれています。副尺かデジタル、最小読取値 0.1・0.05・0.02 mm、単位（メートル法またはインチ）を選びます。副尺を読んだことがなければ 0.1 mm から始めましょう。10目盛ならすぐに見渡せますし、方法はどの最小読取値でも同じです。基本の読みが自然にできるようになるまで、ゼロ点誤差は「なし」のままにしておきます。

2. 2. ジョウを動かす

   大きく動かすときはスライダーのジョウを、細かく動かすときはローレット付きの微動送りローラーをドラッグします。キーボードでは、ジョウにフォーカスを合わせて矢印キーを押すと最小読取値1つ分、Shift + 矢印キーで1 mm 動きます。タッチ画面では −1 mm、−1 LC、+1 LC、+1 mm のボタンでジョウを正確に送れます。親指で100分の1ミリを狙うよりずっと簡単です。特定の寸法に直接合わせたいときは「開き量を指定」に入力します。

3. 3. 答えより先に目盛を読む

   器具の下の表示は計算を代わりにやってくれます。確認には便利ですが、学習には役に立ちません。まず自分で目盛を読み、それから見比べましょう。一致線ボタンは一致している副尺の線を強調します。自力で見つけられるようになったらオフにしましょう。拡大はスワイプで動かせる拡大読み取り窓を開きます。スマートフォンでは、0.02 mm 間隔の目盛を見る方法はこれしかありません。

4. 4. 部品を測る

   対象物を測るから9つの工作物のどれかを選びます。ジョウは部品に当たると止まるので、本物と同じように、それ以上は閉じられません。リングは上側の内側用ジョウを使い、閉じるのではなく、穴の内壁に触れるまで開いて測ります。

5. 5. 記録して書き出す

   測定ごとに読みを記録を押し、最後にCSVで書き出しを押すと、Excel、Google スプレッドシート、LibreOffice で開けるファイルができます。記録は開いているページの中にしかなく、再読み込みやタブを閉じると消えるので、離れる前に書き出しておきましょう。

ノギスの読み方

3つの数字と1回の足し算。型が身につけば数秒で終わります。

1. 主尺を読む

   副尺のゼロ線より左にある最後の整数ミリ目盛を探します。それが主尺の読み — たとえば23 mmです。

2. 一致する目盛を見つける

   副尺に沿って目を走らせ、主尺のいずれかの線とぴったり同じ高さになっている線を探します。そこまで何目盛かを数えます。一致するのは1本だけです。

3. かけて足す

   その目盛の番号に最小読取値をかけ、主尺の読みに足します。0.02 mmのノギスで23目盛なら0.46 mmですから、合計は23.46 mmです。

ノギスの使い方を知るとは、読む前に何をするかを知ることでもあります。ジョウを拭く、閉じてゼロを確認する、測定面に対して部品を直角に据える、そして握り込まずに微動送りローラーで測定圧を与える。この4つの習慣は、計算そのものよりも結果を左右します。

最小読取値ごとの読み取り計算例

シミュレーターが描く4種類の目盛それぞれで、同じ3つの手順をたどります。どの読みも上の器具で再現できるので、計算を鵜呑みにせず、刻まれた線と照らし合わせて確かめられます。

数えずに数字を使う

37本も線を数える人はいません。50目盛の副尺には、ふつう5本おきに0から10までの数字が振られていて、数字1つが0.1 mmに当たります。12.74 mmの例では、一致線は数字7から短い目盛2つ先にあるので、端数は 0.70 + (2 × 0.02) = 0.74 mm です。いちばん近い数字から数えるほうが速く、間違えにくくなります。

インチの例を詳しく

インチ主尺の大きな数字は0.1インチ単位で、その0.1インチがさらに0.025 inずつ4つに分かれています。最後の行では、副尺のゼロが8（0.800 in）と、その先の小目盛2つを越えているので 0.850 in。副尺の17番目の線が一致しているので 0.017 in を足し、0.867 in になります。見落としやすいのは 0.025 in の目盛です。これを飛ばすと 0.817 in となり、それらしく見えてしまいます。

同じ部品をゼロ点誤差ありで

直径18.50 mmの「円柱（立てた状態）」を選び、ゼロ点誤差を +0.04 にします。ジョウが閉じる位置は同じですが、目盛は18.54 mmを示すので、0.04 mmを引きます。−0.06 に切り替えると目盛は18.44 mmを示し、今度は0.06 mmを足します。どちらの補正でも18.50 mmに戻ります。部品は何も変わっておらず、変わったのは目盛が考えるゼロの位置だけだからです。

デジタル表示が示すもの

シミュレーターのLCDは、メートル法で0.01 mm、インチで0.0005 inまで表示します。実際のデジタルノギスで一般的な分解能です。15.88 mmのボールベアリングでは15.88 mm、つまり0.6250 inと表示されます。同じボールを0.05 mmの副尺で挟むと、15.90 mmとしか読めません。この差は0.05 mm目盛の限界であって、読む人のミスではありません。

読みの換算：ミリからインチ、インチからミリへ

1インチはちょうど25.4 mmです。1959年の国際ヤード・ポンド協定以来、これは測定値ではなく定義なので、換算そのものは誤差を生みません。誤差を生むのは雑な丸めです。

ミリからインチへは25.4で割り、インチからミリへは25.4を掛けます。下の分数は、図面やドリルセット、インチ規格の材料でよく見かけるものです。

測った精度だけを残す

0.867 in × 25.4 = 22.0218 mm ですが、元の読みは0.001 in、つまり0.0254 mmまでしか正しくありません。22.02 mmと書きます。逆方向では、12.74 mm ÷ 25.4 = 0.50157 in。0.02 mmまで読んだ値なら、インチでは小数3桁が妥当なので 0.502 in と書きます。換算後に余分な4桁を並べると精密に見えますが、その桁は一度も測っていません。

最小読取値の比較

0.02 mmは0.00079 in、0.001 inは0.0254 mmです。つまり0.02 mmのメートル副尺と0.001 inのインチ副尺はほぼ同じ刻みを読み分け、メートル式のほうがほんのわずかに細かいことになります。0.05 mmの副尺は約1000分の2インチ、0.1 mmの副尺は約1000分の4インチ刻みです。

ミリ規格の部品か、インチ規格の部品か

読みをインチに換算し、64を掛けて最も近い整数に丸めます。19.04 mmの部品は0.7496 in、× 64 = 47.97 で、48/64 = 3/4 inに丸まります。中途半端なミリ寸法ではなく、ほぼ確実にわずかに小さめに作られた3/4インチの部品です。どのスパナ、ドリル、交換部品を選べばよいかがこれで分かります。このサイトの両目盛ノギスなら計算すら不要で、「単位」を切り替えて同じ開きをインチ目盛で読めば済みます。

ノギスの読みはどれくらい正確か

3つの言葉が同じ意味のように使われていますが、そうではありません。混同すると、数値をそれに値する以上に信じてしまいます。

読みが分解能より良くなることはありませんが、悪くなることはよくあります。日常の使用で最も大きく効くのは扱い方、次に温度で、器具そのものはその後です。お手持ちの器具の精度は仕様書で確認してください。上の値は一般的な目安で、すべてに当てはまるわけではありません。

本尺の近くで測る

ノギスの目盛は測定する線の延長上ではなく、その横を走っています。これは計測でいうアッベの原理に反する配置です。スライダーのわずかな傾きやガタは、目盛とジョウが部品に触れる点との距離に比例して拡大されます。ですから、部品が許す限りジョウの奥、本尺に近いところで測り、先端は避けましょう。スピンドルが測定線上にあるマイクロメーターにはこの問題がなく、それがより正確な器具である大きな理由です。

温度に気をつける

寸法測定の基準温度は20 °Cです。鋼は10 °Cごとに100 mmあたり約0.012 mm伸び、アルミニウムはその約2倍です。機械から外したばかりの温かい部品や、1分間手のひらに載せていた部品は、本当に図面より大きくなっています。0.02 mmの器具なら、数十ミリを超える部品ではこれが効いてきます。

公差に合った器具を選ぶ

現場でよく使われる目安は「10対1」です。器具の分解能は、確認する公差幅のおよそ10分の1にします。±0.1 mmの寸法なら公差幅は0.2 mmで、0.02 mmのノギスがよく合います。±0.01 mmの寸法にはマイクロメーター以上が必要です。

シミュレーターの精度は？

これはモデルであって測定器ではありません。目盛には摩耗もたわみも温度もないので、ノギスの読み方は教えられても、ノギスで測ることは教えられません。「画面上」モードで表示される寸法は校正の良し悪しで決まり、定規程度の確認と考えるのが妥当です。はめ合いが必要なものには、決してこれを本物の校正済みノギスの代わりに使わないでください。

目盛を読む前に起こる測定ミス

読み方ガイドでは目盛の読み違いを6つ取り上げています。ここで挙げる6つは別物で、ジョウの当て方が間違っているため、目盛を完璧に読んでも寸法は間違っています。

デジタルか副尺か — 実際に変わること

電子ノギスは読むのが速く、ある種類のミスをなくします。ただし、あなたをより正確にはしません。

LCDは読み間違いをなくします — 目盛を数える必要も、斜めから見たときの視差もなく、ゼロボタンで基準をどこにでも置けるため、あらゆる測定を比較に変えられます。多くの機種はボタン1つでミリとインチを切り替えられ、分解能は副尺の0.02 mmに対して0.01 mmが一般的です。

変わらないのは機械的な要素すべてです。ジョウの摩耗、直角の出ていない部品、押し潰された対象物、熱膨張は、どちらの器具にも同じように効きます。さらにデジタルノギスには副尺にはない故障モードがあります — 電池切れ、目盛の汚れによるドリフト、センサーが混乱しているのに自信満々に数字を出す表示。刻まれた目盛は自分の状態について嘘をつけません。

だからこのシミュレーターは両方を描きます。副尺／デジタルの切り替えが変えるのは「どこから読むか」であって、ジョウの動きではありません。

ノギスと定規・メジャー・マイクロメーター・すきまゲージの比較

ノギスは測定工具の中で真ん中に位置します。最適な道具といえる作業はごくわずかですが、十分に使える作業は非常に多く、だからこそ最も多くの人が持っている測定具なのです。

手順として理にかなっているのは、おおよその寸法はメジャーか直尺で、ほとんどの寸法はノギスで、ノギスでは分解しきれないほど公差の厳しい一部の箇所だけマイクロメーターで、という順番です。いきなり最も精密な器具を手に取っても時間の節約になることはまれですし、マイクロメーターでは穴も深さも測れません。

計算つきの実践的な使い方

ノギスで最も役立つ測定の多くは、1回の読みではなく、2回の読みと1回の計算でできています。工場、実験室、ガレージで何度も出てくるものを紹介します。

パイプの肉厚

外径を下側のジョウで、内径を上側のジョウで測ります。肉厚 = (外径 − 内径) ÷ 2。外径25.40 mm、内径22.10 mmのパイプなら肉厚は1.65 mmです。続けて、端面の周囲の数か所で肉厚を直接測りましょう。値がばらつくなら穴が偏心していて、式で出した平均値がそれを隠していたことになります。

穴の中心間距離

穴の中心にジョウを当てることはできませんが、穴の縁には当てられます。同じ径の穴が2つあるなら、上側のジョウを両方の穴の中で開き、外側の縁2か所に触れさせてから、穴の径を1つ分引きます。10.00 mmの穴2つにまたがって58.30 mmなら、中心間距離は48.30 mmです。内側の縁どうしを測って径を1つ分足しても同じ答えになり、検算に役立ちます。

ボルトを見分ける

外径はねじ山の頂を挟んで測ります。M8ボルトは設計上、8 mmより少し小さく測れます。ピッチは、ねじ山10個分の長さを測って10で割ります。10ピッチが12.5 mmなら、ピッチは1.25 mm、M8の並目ねじです。1山ではなく10山で測ることで、読み取りの誤差も10分の1になります。

実験室での体積と密度

円柱の体積 = π × d² × h ÷ 4。シミュレーターの円柱（直径18.50 mm、長さ45.00 mm）なら約12 096 mm³、つまり12.10 cm³です。測った質量をこれで割れば密度が出ます。直径は2乗されるので2倍効くことに注意してください。直径の0.02 mmの不確かさは体積に約0.22 %影響しますが、長さの同じ不確かさは約0.04 %にとどまります。直径は複数の位置で測って平均しましょう。

3Dプリンター

公称1.75 mmのフィラメントが、ちょうど1.75 mmであることはまれです。1メートルほどにわたって数か所測り、ラベルの値ではなく平均値をスライサーに入力しましょう。キャリブレーションキューブを印刷し、各軸をジョウを面に平らに当てて測れば、はめ合いが必要なものを印刷する前に、プリンターが大きめに作るのか小さめに作るのかが分かります。

サイズ：150 mm、200 mm、300 mm

測定範囲はどのノギスでも最初の仕様ですが、大きいほどよいわけではありません。

150 mm（6 in）の器具が標準で、工場の仕事の圧倒的多数をこなします。200 mmはささやかな一段上です。このシミュレーターが再現しているのは150 mm / 6 inの両読みノギスで、実際にほぼ誰もが手に取るのがこれだからです。

300 mmのデジタルノギスは買う価値があるか

150 mmでは届かないものを日常的に測る場合だけです — 建具金物、大きな鋳物、木材、配管など。300 mm（12 in）の器具は重く、かなり高価で、幅の広い部品に対して直角を保つのが難しくなります。理由は本尺の剛性です。長い本尺はジョウの圧力でたわみ、たわめばジョウの平行が崩れます。それはノギスが最も検出しにくい種類の誤差です。精度仕様にもそれが表れており、150 mmのノギスが通常±0.02 mmに収まるのに対し、300 mmではおよそその倍になります。

300 mmのデジタルノギスで良し悪しを決めるもの

宣伝文句の分解能よりも、本尺の剛性とジョウの深さです。断面の厚い本尺は上で述べたたわみに耐えます。長いジョウは器具を傾けずに障害物を越えて届きます。ゼロ点ではなく全測定範囲での精度表示を確認してください。長いノギスが性能を落とすのはそこだからです。300 mmを超えるなら、ノギスを探すのはやめましょう — ハイトゲージや棒形ノギスのほうが、その寸法では信頼できる器具です。

実物の器具を選ぶ

ここでの練習は無料ですが、いずれ実物が手に必要になります。優れたデジタルノギスとそうでないものを分けるのは4つの点で、分解能はそこに入りません。

どれを買うにせよ、作業のたびにゼロを確認してください。落としたノギスは、もっともらしい数字を、全部同じだけ狂わせて出します — 測定における最も高くつく故障であり、このサイトがあえてそれを再現できるようにしている理由です。

シミュレーターのトラブルシューティング

報告される問題の多くは、設定の問題か、シミュレーターがわざと本物のノギスと同じようにふるまっているだけです。まず次の点を確認してください。

ジョウが動かずにページがスクロールする

タッチ画面では器具の上を横方向にドラッグします。上下にスワイプするとページがスクロールします。正確に位置を合わせるなら、親指ではなく ±1 mm と ±1 LC のボタンを使いましょう。

どの副尺の線が一致しているか分からない

「拡大」をオンにすると拡大読み取り窓が開き、「一致線」をオンにすると線が強調されます。補助なしで探すときは、両隣の線が反対方向に同じだけずれている線を探します。片方は少し上、もう片方は少し下です。

答えがちょうど1 mm、または0.025 inずれる

副尺のゼロが最後に越えた主尺の目盛ではなく、その直後の目盛を読んでいます。最もよくある読み違いです。

どの答えも同じ小さな量だけずれる

ゼロ点誤差がオンになっています。ゼロ点誤差を「なし」に戻すか、そのままにして補正をかけましょう。正の誤差は引き、負の誤差は足します。

ジョウがそれ以上閉じない、または開かない

工作物が選ばれていて、ジョウがそれに当たっています。外側を測る部品はジョウが閉じるのを止め、リングは上側のジョウが開くのを止めます。「対象なし」を選べば自由に動きます。

画面上の目盛の大きさが合わない

国際規格で幅85.6 mmと決まっているキャッシュカードや身分証で校正してください。ブラウザのズームやOSの表示倍率を変えたとき、別のモニターに移したときは校正し直します。校正はこのブラウザにだけ保存されるので、別のブラウザや端末では改めて校正が必要です。

測定記録が消えた

記録は開いているページの中にしかなく、サーバーには何も送られないので、再読み込みすると消えます。更新したりタブを閉じたりする前にCSVで書き出してください。

音が出ない

ブラウザは、ページを初めて操作するまで音を出しません。「音」が「オン」になっているか、端末が消音になっていないかを確認してください。

オンラインノギスについての質問

シミュレーターの読みを実験レポートに使えますか？

読み方の練習や手順の予行演習に使ってください。CSV書き出しで、その練習をきちんと記録に残せます。ただし、その数値を実物の測定値として報告してはいけません。シミュレーションの器具から出た値なので、レポートは本物の器具で読んだ値に基づくべきです。

どの最小読取値で練習すればいいですか？

授業や職場で使っているものです。分からなければ、メートル式ノギスで最も一般的なのは0.02 mmです。手順は同じで目盛も見渡しやすいので、まず0.1 mmで方法を覚え、それから0.02 mmに進みましょう。

副尺とデジタル表示が0.01 mm食い違うのはなぜですか？

分解能が違うからです。0.02 mmの副尺は偶数の100分の1しか示せませんが、LCDは100分の1をすべて表示します。ジョウが副尺の2つの刻みの間にあると、2つの表示は別の値に丸められます。どちらも間違いではありません。

スマートフォンで実物を測れますか？

おおよそなら測れます。「画面上」モードをカードで校正し、物をガラス面に置いて、視差を抑えるために真上から読みます。結果は印刷された定規と同程度で、M5とM6のねじを見分けるには十分ですが、はめ合いにはまったく足りません。

アカウントやインターネット接続は必要ですか？

アカウントもインストールも不要です。シミュレーターはブラウザの中で動き、ページの読み込みが終われば接続が切れても動き続けます。

このサイトが役に立つ人

実験レポートに取り組む工学部・理学部の学生、実物に触れる前に型を身につけたい見習いや機械工、30人が同時に見られるようプロジェクターにノギスを映したい教員、そして職場で手渡されたものの読めないとは言い出しにくい人。テストモードは答えを採点するので、本番の前に副尺が読めるかどうかを確かめられます。

このサイトは、ひとつの問いだけに答えるために作った無料ツールのひとつです。知りたいのが「この目盛りはいくつ？」ではなく「このドライブにいくらかかる？」なら、燃料費計算ツール Bensalaskuriがフィンランドのガソリン車・ディーゼル車・電気自動車について答えてくれます。日本国内なら、ガソリン代計算で円とkm/Lのまま同じ計算ができます。たとえば燃費14.1 km/Lの車にレギュラー175円/Lを入れて300 km走ると、いくらかかるかがすぐにわかります。

このページの書き方について

このページとシミュレーターは同じ人が書き、管理しています。このページは信じてもらうためではなく、確かめてもらうためのものです。上に挙げた計算例はすべて、ページ上部の器具で再現し、刻まれた目盛と見比べることができます。1インチ = 25.4 mm、基準温度20 °C、校正に使う85.6 mmのカードといった固定の値は公表された規格に基づいており、ノギスそのものの規格は部品ガイドに挙げています。

±0.02 mmの精度や0.01 mmの分解能のように「一般的な値」として示したものは、あくまで一般的な値です。お手持ちの器具の仕様書が常に優先します。誤りを見つけたらお知らせください。訂正します。