キャリブレーションとは？意味や校正との違いをわかりやすく解説
測定機器やロボットを正確に動作させるためには、定期的なキャリブレーションの実施が欠かせません。キャリブレーションを適切に行うことで、測定誤差を最小限に抑え、精度の高い作業の維持が可能です。特に、製造業や研究分野では、わずかなズレが品質や成果に大きな影響を与えるため、キャリブレーションの重要性が増します。
この記事では、キャリブレーションの基本的な概念や校正・較正との違い、適切な実施タイミングについて詳しく解説します。さらに、ロボットキャリブレーションの役割や、キャリブレーションを実施する理由についても紹介するので、ぜひ参考にしてください。
1. キャリブレーションとは？
キャリブレーションとは、計測器やセンサーなどの測定機器が正確な値を示すように調整・補正する作業のことを指します。計測器は使用を続けるうちに誤差が生じることがあり、これを放置すると測定結果に影響を及ぼします。そのため、キャリブレーションを定期的に実施し、測定値の信頼性を確保することが重要です。
キャリブレーションの具体的な作業としては、国家標準に基づく標準機（基準となる機器や測定値）と測定装置を比較し、測定器の計測精度や指示値の誤差を確認した上で、必要に応じて調整を行います。調整には、ソフトウェアを用いた補正や機器の較正装置を用いた手動キャリブレーションが含まれることもあります。特に、高い精度が求められる計量器を使用した工業計測、医療機器、研究分野などでは、キャリブレーションの精度が品質基準や安全性に直結するため非常に重要です。
キャリブレーションは、計測器が使用環境の変化や長期間の使用によって生じる誤差を最小限に抑えるために不可欠なプロセスであり、適切な周期での実施が求められます。
1-1. 校正・較正との違い
キャリブレーションと混同されやすい概念に「校正」と「較正」があります。これらは似た意味を持ちますが、それぞれ異なる目的や役割があります。
校正とは、計測器の測定値を標準器と比較し、どの程度の誤差があるかを確認する作業です。校正では、測定器の調整や補正は行わず、あくまで測定値のズレを把握することが目的です。例えば、温度計の校正を行う場合、基準となる温度と比較して誤差を特定し、測定結果の信頼性を評価します。
較正とは、計測器の精度を一定の基準に合わせるための調整作業を指します。キャリブレーションと同様に、測定器の誤差を補正するための調整が含まれますが、較正は主に製造工程や品質管理の段階で行われることが多いです。
キャリブレーションとの違いは、校正が「測定器の誤差を確認するだけ」であるのに対し、キャリブレーションは「誤差の確認だけでなく、必要に応じて調整を行う」点にあります。また、較正は調整作業を含む点でキャリブレーションと類似していますが、一般的には較正のほうがより包括的な意味を持つことが多いです。
このように、キャリブレーション、校正、較正はそれぞれ異なる役割を担っており、適切な場面で使い分けることが求められます。
2. キャリブレーションを実施するタイミング
キャリブレーションは、測定機器の精度を維持し、信頼性の高いデータを得るために定期的に行う必要があります。しかし、具体的にいつ実施すればよいのでしょうか。ここでは、キャリブレーションを実施すべき代表的なタイミングを紹介します。
（1）測定機器を使う前に
新しい測定機器を導入した際や、長期間使用していなかった機器を再び使用する前には、必ずキャリブレーションを行うことが推奨されます。機器は輸送や保管の過程で微細なズレが生じることがあり、これを確認せずに使用すると誤った測定結果を招く可能性があります。そのため、使用前にキャリブレーションを実施し、適切な状態であることを確認することが重要です。
（2）周辺の環境が変わったときに
測定機器は温度や湿度、気圧などの環境条件の変化に影響を受けることがあります。例えば、高温多湿の環境から低温乾燥の環境へ移動した場合、測定精度に影響が出る可能性があります。特に精密測定を行う機器では、こうした環境変化による誤差が大きな問題となるため、新しい環境で使用する際にはキャリブレーションを行い、正確な測定ができる状態の確認が必要です。
（3）決まったタイミングに
キャリブレーションは、定期的なスケジュールに基づいて実施することも重要です。一般的には、半年から1年ごとの周期で行われることが多いですが、使用頻度や求められる精度によって適切な間隔を設定する必要があります。また、品質管理基準や業界規格に沿ってキャリブレーションの頻度を決めることも一般的です。例えば、ISOなどの規格では、機器の定期的なキャリブレーションが求められる場合があります。そのため、社内のルールや業界の基準を確認し、計画的にキャリブレーションを実施することが大切です。
このように、キャリブレーションを適切なタイミングで実施することで、測定の精度を維持し、信頼性の高いデータを確保することができます。
3. ロボットキャリブレーションとは？
ロボットキャリブレーションとは、産業用ロボットの動作精度を向上させるために行う調整作業のことを指します。ロボットは関節やアームの動きによって作業を行いますが、経年劣化や使用環境の変化、組み立て時の微細な誤差によって、理論上の動作と実際の動作にズレが生じることがあります。このズレを補正し、ロボットの動作を高精度に保つためにキャリブレーションが必要です。
ロボットキャリブレーションの手法には、関節角度の補正や外部測定器を用いた位置調整などがあります。例えば、レーザートラッカーや三次元測定機を使用し、ロボットの実際の動作データを取得し、理論値との差を計算して補正を行う方法が一般的です。この調整を行うことで、ロボットの位置決め精度が向上し、製造ラインでの作業品質を高めることができます。
特に、高精度な組み立て作業や微細な部品の加工を行う現場では、ロボットキャリブレーションの実施が欠かせません。適切なキャリブレーションを行うことで、製品の品質向上や生産効率の向上につながるため、定期的なキャリブレーションが推奨されています。
4. キャリブレーションを実施する理由
キャリブレーションは、測定機器やロボットなどの精度を維持するために欠かせない作業です。正確な測定や動作が求められる分野では、キャリブレーションを怠ることで品質の低下や作業効率の悪化につながる可能性があります。ここでは、キャリブレーションを実施する主な理由について解説します。
（1）測定精度の維持・向上
測定機器やロボットは使用を重ねるうちに、わずかなズレや誤差が生じることがあります。キャリブレーションを行うことで、これらの誤差を補正し、正確な測定結果や動作を維持できます。特に、高精度な測定が求められる医療、製造、研究分野では、定期的なキャリブレーションが不可欠です。
（2）品質管理の向上
製造業や精密加工の分野では、測定機器やロボットの精度が製品の品質に直結します。キャリブレーションを実施しないと、製品の寸法誤差や不良品の発生が増加し、企業の信頼性や収益に悪影響を及ぼす可能性があります。品質管理の一環としてキャリブレーションを実施することで、安定した製品品質の確保が可能です。
（3）法規制や業界基準への対応
多くの業界では、計量法や電波法などの法規制に基づき、キャリブレーション対象機器の精度を維持するためのキャリブレーション実施が義務付けられています。例えば、ISO（国際標準）の品質管理規格では、定期的な較正評価や較正調整が必要です。これらの基準に適合しない場合、指定較正機関の認証が得られず、検定に通らないこともあります。規制や基準に準拠しないと、取引先からの信頼を失い、顧客満足度の低下やコンプライアンス違反のリスクが生じる可能性があります。そのため、キャリブレーションを適切に実施し、企業活動の安定した運営を確保することが重要です。
このように、キャリブレーションは測定精度の維持だけでなく、品質管理や法規制への対応といった側面でも重要な役割を果たします。
まとめ
キャリブレーションは、測定機器やロボットの精度を維持し、正確なデータや動作を確保するために重要な作業です。校正・較正との違いを理解し、適切なタイミングで実施することで、品質の向上や作業効率の改善につながります。また、定期的なキャリブレーションは、法規制や業界基準の遵守に役立つものです。
特に、ロボットキャリブレーションは、製造ラインの精度向上や生産性の向上に大きく貢献します。キャリブレーションの重要性を認識し、計画的に実施することで、より高品質な製品やサービスの提供が可能となるでしょう。