大型ゴム部品は設計初期で8割決まる！？ ―量産トラブルを防ぐために最初に考えるべきこと―

前回の記事では、産業機械の継ぎ手に使用される角形パッキンにおいて、試作では問題なかったにもかかわらず、量産で「一部だけ漏れが発生した」事例をご紹介しました。
このようなトラブルは、決して珍しいものではありません。むしろゴム部品においては、「試作はうまくいったのに量産で問題が出る」というケースは多くの現場で経験されています。

あわせて読みたい

産業機械の継ぎ手に使われる角形パッキンー試作は成功したのに量産で一部だけ漏れが発生した理由ー

産業機械の継ぎ手部に使用されるゴムパッキンは、設備の密封性を支える重要な部品の一つです。中でも大口径の角形パッキンは、わずかな設計差や成形ばらつきが、漏れや設備トラブルに直結することがあります。 今回ご相談いただいたのは、試作段階では問題なく密封できていたにもかかわらず、量産後に「一部だけ漏れが発

では、なぜこのようなことが起きるのでしょうか。

その原因の多くは、量産工程そのものではなく、実は「設計初期の考え方」にあります。

ゴム部品は図面通りに作れば成立する部品ではなく、金型構造や成形条件、使用環境を含めて成立させる必要があります。

そのため、設計初期の段階でどこまで想定できているかによって、量産時の品質や安定性が大きく左右されます。

本記事では、大型ゴム部品において「設計初期で8割が決まる」と言われる理由と、量産トラブルを防ぐために最初に考えておくべきポイントについて解説します。

 量産で問題が出るのはあるある！？なんでそうなるの・・・？

ゴム部品においては、「試作はうまくいったのに量産で問題が出る」というケースは、よくあります。しかもこの問題は、一度経験したからといってなくなるものではなく、別の案件でも同じように繰り返されることが少なくありません。
これは学習能力がないからなのでしょうか。

違います。
単なる設計ミスや判断ミスというよりも、開発の進め方そのものに起因する“構造的な問題”です。多くの開発現場では、まず図面を成立させることが優先されます。寸法や干渉、強度といった項目をクリアし、「図面として成立している状態」をゴールとして設計が進みます。
この進め方は、金属や樹脂部品では非常に合理的です。金属や樹脂の多くは、

• 剛性が高く、形状が安定している
• 成形後も寸法が変わりにくい
• 図面通りに作れば、ほぼ同じものが再現できる

という前提があるため、図面の完成度を高めることがそのまま品質につながります。そのため、「図面通りに作る」という考え方が成立します。しかしゴム部品の場合、この前提が成り立ちません。

ゴムは、

• 柔らかく変形する
• 押され方によって性能が変わる
• 成形条件や金型の影響を大きく受ける

という特性を持っており、図面通りに作ったとしても、同じ性能になるとは限りません。
つまりゴム部品は、図面を再現する部品ではなく、“条件の中で成立させる部品”です。

さらにゴムは、

• 金型構造
• 成形条件
• 材料の流れ
• 使用時の変形

といった要素が重なって初めて成立します。にもかかわらず、設計段階ではこれらの要素が十分に織り込まれないまま、「図面として成立しているかどうか」を基準に判断されてしまうことが多くあります。さらに、試作段階では条件を丁寧に合わせ込みやすいため、本来は量産で問題になるはずの要素が表面化しにくいという特徴があります。その結果、「試作で問題なかった＝量産でも問題ない」という前提で開発が進み、量産段階で初めてトラブルが顕在化します。

そして不具合が発生すると、現場ではさまざまな工夫によって対応が試みられます。

例えば、

• 材料の仕込工程で手間をかけ、成形しやすい状態に調整する
• 特定の作業者の経験に依存した成形条件で安定させる
• 仕上げ工程で人手と工数をかけて品質を合わせ込む

といった形で、「なんとか成立させる」ための対応が積み重ねられていきます。これらは現場の努力として非常に重要な対応ですが、一方で、設計で解決すべき問題が、現場での工夫や属人的な対応によって“吸収されてしまう”という側面もあります。
その結果、「なぜ成立しているのか」という条件が整理されないまま案件が完了し、次の案件でも同じような構造で設計が進んでしまいます。

つまり、ゴム部品の量産トラブルが繰り返されるのは、個々の設計の問題というよりも、「図面中心で進める開発」と「量産前提の成立条件」が分断されていることに原因があります。

この構造を変えない限り、同じような問題は形を変えて何度でも発生します。では、このようなトラブルを防ぐためには、どのタイミングで何を考えるべきなのでしょうか。

結論から言うと、その多くは「設計初期」で決まっています。

 設計初期で決まる“8割”の正体

では、具体的に「設計初期で決まる8割」とは何を指しているのでしょうか。
結論から言うと、それは寸法や形状の細かい作り込みではなく、“成立条件をどこまで織り込めているか”です。
この成立条件は、大きく3つに分けて考えると整理しやすくなります。

① その形状は“無理なく作れるか”
まず最初に確認すべきは、その形が「作れるか」ではなく、“無理なく作れるか”です。
ゴム製品では、

• 金型からスムーズに抜けるか
• 無理な引っ張りや応力がかからないか
• 薄肉部や角部に負担が集中していないか

といった点が成立条件になります。図面上で成立していても、成形や脱型の過程で無理がある形状は、試作ではうまくいっても量産で必ず問題になります。

あわせて読みたい

ゴム製品は形状で9割決まる ― 図面通りで作るのは至難の業 ―

「図面は完璧なんです。寸法も合っているし、干渉もない。なのに、なぜかうまく作れないんです。」 これは、ゴム製品の開発相談を受ける中で、本当によく聞く言葉です。 設計レビューも通っている。社内の承認も取れている。材料も問題なさそう。 それでも実際に作ってみると、 金型から外れない

② どう押されるか（機能が成立するか）

次に重要なのが、そのゴムが“どう押されるか”です。

ゴム部品は、材料そのものの性能だけで機能するのではなく、押されたときの変形によって初めて性能を発揮します。

例えば、

• 面圧は均一にかかる構造になっているか
• 一部だけ押しが弱くなる箇所はないか
• 相手部品がたわんだときに影響が出ないか

といった条件によって、機能は大きく左右されます。
実際に起きる「一部だけ漏れる」といったトラブルの多くは、この“押され方”の設計が不十分なことに起因しています。

あわせて読みたい

ゴムパッキンが漏れる本当の原因～材料劣化と設計ミス、そして「成形」まで含めて考える～

「ボルトは締め直しました。」 「パッキンも新品に交換しました。」 「前と同じ材質です。」 それでも、なぜか漏れる。 ゴムパッキンの漏れは、設備保全や設計の現場で非常によくあるトラブルです。 最初はにじむ程度だったものが、いつの間にか広がり、気づけばクレームや設備停止につながる。 多くの現

③ ばらつきの中で成立するか（量産できるか）

そして最後に、最も重要なのが“ばらつきの中で成立するか”という視点です。

試作は“理想状態”ですが、量産は“ばらつき前提”です。

試作段階では、

• 成形条件を丁寧に合わせ込む
• 材料ロットが限定される
• 熟練した作業者が対応する

といった形で、“最も良い条件”で製品が作られます。
そのため、本来問題になるはずの要素も吸収され、「成立しているように見える」状態になります。
一方で量産では、

• 成形条件の微小なズレ
• 材料ロットの違い
• 作業者ごとのばらつき
• 季節や温度による変化

といった変動要因が必ず発生します。
つまり量産とは、「毎回少しずつ違う条件で作られている状態」です。

このとき設計が理想条件に依存していると、

• 一部だけシールしない
• 特定箇所だけ欠ける
• 不良としてばらつきが顕在化する

といった問題が発生します。
逆に言えば、量産で安定する設計とは、「多少ズレても成立する設計」です。

 なぜこの3つは“後から直せない”のか

これらの要素は、後工程で調整できるように見えて、実際には設計初期でほぼ決まってしまいます。

• 形状は金型構想で固定される
• 押され方は相手構造とセットで決まる
• ばらつき耐性は設計思想で決まる

つまり量産で問題が出たときには、すでに“設計で決まっていた結果”が表に出ているだけという状態になっています。

 設計初期で必ず確認すべきチェックポイント

ここまでの内容を踏まえ、設計初期の段階で以下を確認できているか、一度チェックしてみてください。

□ その形状は無理なく作れるか

• 金型からスムーズに抜けるか
• 無理な変形や応力が発生しないか

□ どう押されるかを具体的にイメージできているか

• 面圧は均一にかかるか
• 一部だけ弱くなる箇所はないか

□ ばらつきを前提にしても成立するか

• 寸法や条件のズレを許容できるか
• 少しの変動で成立しなくならないか

□ 特定の人や条件に依存していないか

• 熟練者でないと成立しない前提になっていないか
• 後工程で帳尻を合わせる設計になっていないか

□ 作り方（成形・金型）をイメージできているか

• 材料の流れや金型構造を想定しているか

チェックできても、それだけでは不十分な理由 

ここまでのチェック項目を見て、「意外といけそうだ」と感じた方もいらっしゃるかもしれません。
しかし実際には、これらの項目は“知っている”だけでは不十分で、どの条件がどの程度影響するのかを判断しながら設計に落とし込む必要があります。

例えば、

• 面圧のわずかな偏りが、どの位置で漏れにつながるのか
• 数％の寸法ばらつきが、どこまで許容できるのか
• 成形条件の違いが、どの部分に影響として出るのか

といった点は、図面や理屈だけでは判断しきれないことがほとんどです。
そのため現場では、

• 試作では問題なかったためそのまま量産に進む
• 量産で不具合が出て初めて前提条件のズレに気づく
• 金型修正や設計変更で手戻りが発生する

という流れになるケースが少なくありません。
特に大型ゴム部品の場合、この手戻りは

• 金型の作り直し
• 再試作
• 納期遅延

といった形で、そのまま大きなコストとリスクにつながります。
つまり、チェックリストで“気づくこと”はできても、それだけで“正しく判断すること”は難しい領域です。

そして多くの場合、問題は「気づいていなかったこと」ではなく、“わかったつもりで進めてしまうこと”によって顕在化します。

図面を描ききる前に相談する価値 

ゴム部品は、図面・成形・使用条件が分断されたまま進めると、後工程で必ずどこかに無理が出ます。

だからこそ、

• 図面を描ききる前
• 金型を起こす前
• 量産に入る前

この段階で一度立ち止まり、「本当に成立するか」を整理することが重要になります。

信栄ゴム工業では、

• 実際の相手部品や使用構造
• 成形方法と金型構想
• ばらつきを含めた量産前提の成立条件

まで含めて検討し、「後工程で無理が出ない設計」をご提案しています。
図面はあるが、このまま進めていいか判断に迷っている量産でトラブルが出ないか不安がある

そんな段階でのご相談が、最も効果的です。

「この形、大丈夫そうですか？」

その一言からでも構いません。

手戻りが発生する前に、一度ご相談ください。