図面の「φ20 H7」は何ミリか — JIS B 0401 のはめあい記号を規格まで遡る

図面に「φ20 H7」と書かれた穴は、20.000 mm から 20.021 mm までに入っていれば合格です。幅は 21 マイクロメートル。下側はぴったり 20.000 mm で、そこから上にだけ 21 μm 開いています。相手の軸が「φ20 g6」なら、そちらは 19.980 mm から 19.993 mm。図示サイズの 20.000 mm より、上も下も小さい側にずれています。

では、この 21 μm や 13 μm（g6 の幅）はどこから来た数字でしょうか。「H7」の二文字は、どちらが幅を決めて、どちらが位置を決めているのでしょうか。ここを分けて見ると、公差の表がぐっと読みやすくなります。

資料には何が書かれているか

根拠は JIS B 0401 で、二部構成になっています。日本規格協会の書誌ページで、番号と表題と改正年を確認しました。

JIS B 0401-1:2016 / JIS B 0401-2:2016（日本規格協会 書誌ページ・プレビューPDF）｜資料の記述（要旨）

第1部の表題は「製品の幾何特性仕様（GPS）－長さに関わるサイズ公差のISOコード方式－第1部：サイズ公差，サイズ差及びはめあいの基礎」、第2部は「－第2部：穴及び軸の許容差並びに基本サイズ公差クラスの表」。どちらも制定は1998年1月20日、改正が2016年3月22日。第1部は46ページ、第2部は58ページ。対応国際規格はそれぞれ ISO 286-1:2010、ISO 286-2:2010 で、一致の程度は IDT（同等）。原案作成は日本規格協会、審議は日本工業標準調査会。第1部は2025年6月20日に確認されている。

2016年の改正で大きく変わったのは、数値ではなく言葉のほうです。旧規格（1998年版）の表題は「寸法公差及びはめあいの方式」でした。改正でこれが GPS（製品の幾何特性仕様）の体系に組み込まれ、用語も置き換わりました。

JIS B 0401-1:2016 用語の新旧対比表（サイエンス社 公開資料）｜資料の記述（要旨）

基準寸法は「図示サイズ」に、寸法公差は「サイズ公差」に、公差域は「サイズ許容区間」に、公差等級は「基本サイズ公差等級」に、公差域クラスは「公差クラス」に、基本公差は「基本サイズ公差」に置き換わった。実寸法は「当てはめサイズ」、上の寸法許容差は「上の許容差」。逆に、局部実寸法・基準線・公差単位・最大実体寸法・最小実体寸法は新規格の用語表から消えている。

いま現場で「基準寸法」と呼んでいるものは、規格の上では2016年から「図示サイズ」です。第1部の序文にも、図示サイズは従来「基準寸法」と呼んでいた、と断り書きがあります。呼び名が変わっただけで、21 μm という数値そのものは動いていません。

記号の分解は、JIS B 0401 を抜粋した公開資料が分かりやすくまとめています。

ねじの参考書 付表(4) IT公差 － JIS B 0401 抜粋 －（ゆら産商）｜資料の記述（要旨）

公差クラスは「基礎となる許容差」と、その後に続く「基本サイズ公差等級」の組合せによる。基礎となる許容差は、図示サイズに関連してサイズ許容区間の位置を定義する許容差で、アルファベット A（a）〜 ZC（zc）の指示記号で表す。穴に対しては大文字、軸に対しては小文字を用いる。間違いを避けるため、I・L・O・Q・W の大文字および小文字は使用しない。基本サイズ公差等級は共通識別記号 IT で特徴付けられ、IT01 〜 IT18 がある。等級が公差クラスの基礎となる許容差と結び付けられている場合は、「H7」のように IT の文字を省略する。

つまり「H7」は「H」＋「IT7」の省略形です。H が位置を決め、IT7 が幅を決めます。この二つは別々の仕事をしています。

試験条件／定義

この記号をどう読むか

この記号方式のポイントは、幅と位置が完全に別の層で管理されていることです。

IT7 という等級が表すのは幅だけです。どこに幅があるかは決めません。H7 も G7 も F7 も P7 も、幅はすべて同じ IT7。φ20 ならどれも 21 μm です。違うのは、その 21 μm の区間を図示サイズ 20.000 mm のどこに置くかだけ。H なら区間の下端が 20.000 mm に接し、G なら区間全体が少しプラス側へ持ち上がり、P なら全体がマイナス側へ沈みます。

逆に、H という文字は位置だけを表します。幅は決めません。H6・H7・H8・H9 は、どれも下の許容差がゼロで、上にだけ開きます。開く量が 13・21・33・52 μm（φ20 の場合）と変わるだけです。

幅と位置が別だと分かると、H7/g6 が「すきまばめ」になる理屈は記号だけで読めます。H は穴のサイズ許容区間を図示サイズより上に置き、小文字の g は軸の区間を図示サイズより下に置きます。穴は必ず 20.000 mm 以上、軸は必ず 19.993 mm 以下。区間が重ならないので、軸が穴に入らないことは定義上ありえません。

数字にすると、最小すきまは 20.000 − 19.993 ＝ 7 μm、最大すきまは 20.021 − 19.980 ＝ 41 μm です。すきまは必ず 7 μm から 41 μm の間に入ります。この 7 μm という下限は、g という文字が持つ「基礎となる許容差 −7 μm」そのものです。文字が、すきまの最小値を直接決めています。

図面の記号は、等級を表す文字と数字の組み合わせで、この組み合わせが二つの独立した量を指定します。ボルトの強度区分「10.9」が引張強さと降伏比を一つの記号に畳み込んでいるのと同じ作りです。記号は、圧縮された表だと思ってください。

文字の並びも、位置の連続的な変化として設計されています。a からアルファベットが進むほど、軸のサイズ許容区間は図示サイズに近づきます。h でちょうど上端が図示サイズに接し、j・k・m・n と進むとプラス側へ食い込みます。穴側の大文字も同じで、A から H へ下がってきて、H で下端が図示サイズに接し、その先の P・R・S ではマイナス側に入ります。アルファベットの位置が、そのまますきま側からしめしろ側への目盛りになっています。H と h は、その目盛りのゼロ点です。

途中の js・JS だけは性格が違います。図示サイズをまたいで上下対称に開く指定で、上の許容差が +IT/2、下の許容差が −IT/2 になります。φ20 の js6 なら ±6.5 μm、19.9935 mm から 20.0065 mm です。他の文字が片側へ寄せるのに対して、js は上下に均等に振り分けます。同じ IT6 の幅 13 μm を、g6 は下に寄せ、js6 は真ん中に置きます。幅は同じで、置き方だけが違います。

規格は、穴を基準にして軸側の文字を動かす「穴基準はめあい方式」と、軸を基準にして穴側の文字を動かす「軸基準はめあい方式」の両方を定義しています。2016年改正の用語対比表でも、この二つは独立した用語として残っています。H7 が図面でよく目につくのは、それが穴基準方式のゼロ点だからです。穴を H7 に固定しておけば、あとは軸側の文字を g・h・k・p と選ぶだけで、すきまからしめしろまでを連続的に指定できます。

「同じ H7」が同じ公差ではない

ここが一番誤解されやすいところです。IT7 は絶対値ではありません。寸法区分ごとに表で定義された値の集合です。

φ20 の H7 は 21 μm、φ100 の H7 は 35 μm。同じ「H7」でも公差は 1.67 倍違います。理由は単純で、大きい物を同じ絶対量で作るほうが難しいからです。規格は、加工の難しさが寸法とともに増えることを織り込んで、等級ごとに区分別の値を与えています。IT等級は「同じくらいの作りにくさ」を束ねたラベルで、「同じマイクロメートル数」ではありません。

だから「うちは H7 で統一している」というのは、公差の値ではなく難易度を統一しているという意味です。φ20 の部品と φ200 の部品に同じ H7 を指示すれば、要求する μm 数は倍以上違います。図面では同じ二文字でも、検査で見る数字は別物です。表面粗さのRa 1.6が評価長さや基準長さとセットでしか意味を持たないのと同じで、H7 も「どの寸法区分の H7 か」まで見て初めて数値になります。

20 ℃ という前提

公差値は 20 ℃ の物として定義されています。根拠は ISO 1、正式表題は「幾何及び寸法特性の仕様のための標準基準温度」です。2022年版で6ページの短い規格ですが、GPS 体系全体の温度の土台になっています。

これは実務で効きます。公開されている線膨張係数（出典の特殊金属エクセルが鋼に与える 11.0×10⁻⁶/K）で計算すると、φ20 の鋼部品が 20 ℃ から 30 ℃ に上がると、直径は約 2.2 μm 伸びます。IT7 の幅 21 μm に対して、1割ほどを温度が食う計算です。夏場の工場で、朝一番に測った値と昼過ぎの値が違うのは、測定器や腕のせいではなく温度のせいです。

しかも、この効き方は寸法が大きいほど厳しくなります。熱膨張は寸法に比例して増えますが、IT 公差は比例しては増えないからです。φ100 の鋼部品を 10 ℃ 上げると約 11 μm 伸びます。IT7 の幅は 35 μm。温度が公差の3分の1を食う計算です。φ20 では1割だったものが、φ100 では3割になります。「大きい物ほど公差が緩い」という直感は、温度を入れると逆向きに働きます。

材質が違えば、もっとはっきり出ます。アルミニウム（23.9×10⁻⁶/K）は鋼のおよそ2倍膨張します。アルミの穴に鋼の軸を入れる組み合わせでは、温度が上がるほどすきまが増える方向に動きます。φ20・10 ℃ の差で、両者の伸びの差は約 2.6 μm。H7/g6 の最小すきま 7 μm と比べれば、無視できる大きさではありません。規格が 20 ℃ を明示しているのは、こういうズレを議論の外に追い出すためです。

なお、2016年改正では測り方の前提も動いています。第2部の序文によれば、旧規格（1998年版）では形体のサイズの標準的な当てはめ基準は「包絡の条件」でした。現在は JIS B 0420-1（ISO 14405-1）が「2点サイズ」を標準として採用しています。同じ 20.021 mm という上限に対して、何を「サイズ」と見なすかの既定値が変わったわけです。公差の数値表だけを見ていると、この変更は見落とします。

あなたの条件ならこう読み替える

φ20 H7 の 21 μm は、20 ℃ の環境で、18 mm超30 mm以下という寸法区分に対して、IT7 という等級が与える幅です。そして H の一文字が、その幅を図示サイズの上側にぴたりと接して置いています。図面の二文字が指定しているのは、ここまでです。残るのは、あなたの現場が何度か。それだけは、図面には書かれていません。