ねじの種類と効果的な締め方：究極のガイド

ねじの基礎

大小スクリュー

ねじは、スクリュー、ボルト、リベット、ねじ棒、スクリュー、小ねじ、小ねじ付きねじなど、さまざまな名前で知られている。ネジにはさまざまなサイズがあり、現代の技術では、1ミリやそれ以下のサイズのネジも作ることができる。

0.5ミリ以下の小さなネジは、腕時計やパソコン、携帯電話などによく使われている。一方、大ねじは一般に建築や橋の建設に使用され、太さは50ミリ、幅は100ミリや200ミリにもなります。

ねじの種類

ねじは、さまざまな産業で不可欠な締結部品であり、特定の用途のニーズを満たすために世界中のメーカーが開発した設計の範囲は拡大し続けている。

一般的に、雌ねじ（ナットを含む）と雄ねじ（ねじ、機械ねじ、止めねじ、鉛ねじ、木ねじなどを含む）に大別される。この分類は、かみ合わせの方法と耐荷重特性に基づいている。

マシンスクリューは、パンヘッド、ラウンドヘッド、オーバルヘッド、フラットヘッド、フィリスターヘッド、およびソケットヘッドを含むそれらのヘッド構成に応じてさらに分類することができます。これらのバリエーションは、異なる機能的および審美的な目的を果たす。さらに、スロット、プラス、ポジドリブ、トルクス、六角ソケットなどのドライブタイプは、特定の工具やトルク要件に対応するように設計されています。

ボルトは、ねじに似ているが、一般的に高荷重用途向けに設計されている。一般的には、トルクを大きくするために六角形の頭を持つが、特定の場面では、四角い頭、キャリッジヘッド（四角い首を持つ丸い頭）、T字型の頭のボルトも利用される。ボルト頭部の選択は、取り付け方法、荷重配分、アクセス性などの要因によって決まる。

これに対応して、ナットの設計も、ねじやボルトの種類に応じて様々である。一般的な構成には、六角ナット、四角ナット、ウィングナット、キャップナット、フランジナットなどがある。ナットの種類の選択は、荷重分布、耐振動性、取り付けや取り外しの容易さなどの要因に影響される。

ねじはさらに、さまざまな産業における用途に基づいて区別される。例えば

• 時計製造における精密ネジは、極めて細いネジ山と厳しい公差が要求される。
• 自転車の部品には、重量と強度のバランスを取るために、独特のネジピッチと材質を持つ特殊なネジが使われることが多い。
• 建設用ねじは、屋外での使用のために、攻撃的なスレッドと耐腐食性コーティングを備えている場合があります。
• 自動車用ファスナーには、振動に耐えるためにユニークなヘッド設計やセルフロック機能が組み込まれていることが多い。
• 産業機械のネジは、極端な温度や応力に耐えるために高強度合金から作られている場合があります。
• 造船で使用される船舶用ファスナーは、海水環境での腐食に耐えるように設計されています。

これらのねじの材料、コーティング、特定の設計機能は、各業界の性能要件、規制基準、および環境条件を満たすように調整されています。

ネジ仕様

日本では、ねじのサイズはISO（国際標準化機構）の規定に厳格に準拠しており、全国で統一された寸法が保証されています。この標準化は当初、ファスナー仕様の世界的な一貫性を促進するために実施された。

しかし、このISO規格は欧米など他の地域では普遍的に採用されているわけではない。そのため、輸入品を修理する場合、技術者はしばしば海外の多様なねじ規格に対応しなければならない。一般的なねじの規格には、統一ねじ規格（UTS）、SAE（自動車技術者協会）仕様、インチベース・システム、各種ボルト規格などがあります。

歴史的に、日本では主にイギリスねじが使われてきた。しかし、日本は現在ISO規格への移行を進めている。イギリスねじは、現在でも主に土木建設プロジェクトで使用されている。1回転あたりのねじの貫入深さは、隣接するねじ山頂間の軸方向距離であるねじ山ピッチによって決定される。

標準的なピッチは1.0mmであることが多いが、0.8mmなどのより小さいピッチは、自動車部品やその他の高応力用途に一般的に採用されている。これらのファインピッチねじは、より浅いねじ山角度を特徴とし、ねじ山の損傷やクロススレッドを防ぐために、インストール時に慎重な取り扱いが必要です。

カメラやモバイル機器などの精密電子機器では、極細ピッチのねじが普及しています。全長が短くても、正確なねじピッチを維持することは、これらの小型ファスナーにとって極めて重要です。ねじ山の高さとピッチを小さくすることで、保持強度を損なうことなくファスナー全体の寸法を小さくできるため、小ピッチねじの使用は製品の小型化に大きく貢献します。

ファインピッチねじは、特殊な用途においていくつかの利点を提供します：

1. 所定の長さに対してスレッドのかみ合わせが増加し、負荷分散が強化される
2. 振動による緩みへの耐性が向上
3. より低い入力トルクでより高いクランプ力
4. 流体システム用途におけるシール能力の向上

グローバルな製造業が進化し続ける中、国際的なサプライチェーンや修理サービスに携わるエンジニアや技術者にとって、さまざまなねじの規格を理解し、それに適応することは依然として不可欠です。

ねじの種類

(1) 小ネジ

小ねじは直径が小さく、頭部が付いたねじである。ISO規格では、小ねじの頭部形状は、平頭、なべ頭、皿頭、密着頭などがあり、JIS規格では、平丸、ねじ頭、丸頭、平頭、丸平頭などがある。小ねじは締め付ける役割を果たし、通常、回転を補助するための螺旋状の溝や十字穴が付いている。

丸頭小ネジ	十字穴付き皿小ねじ

(2) 位置決めネジ

スクリューの先端を通して、可動する機械部品同士を固定するために使用される。ねじの先端には、平らなもの、尖ったもの、円筒形のもの、凹んだもの、丸いものなどがある。締め付け手段としては、溝付き、六角穴付き、角頭などが一般的。

溝付き位置決めネジ	六角穴付き位置決めネジ

(3) 機械ネジ

ねじ山を自分で切ることができるねじのこと。頭部形状は丸、平、皿、六角などがある。スロット、十字の凹み、六角形のソケットなどがあり、一般に締め付け装置として使用される。

十字穴付きマシンスクリュー	3つの溝と穴のある十字穴付きマシンスクリュー

(4) 木ネジ

先端が尖ったネジで、木材にねじ込むために使われる。頭の形は丸、平、楕円などがある。一般的に締め付け手段として使用され、締め付け方法として溝や十字の凹みなどがある。

十字埋め込み木ねじ	木ねじ

(5) ボルト

ナットと組み合わせたボルトの総称。形状や性能、用途によって様々な種類がある。

呼び六角ボルト（部品等級A）	有効径六角ボルト（部品等級B）

(6) ナット

雌ねじ部品の総称である。

六角ナット タイプ1（部品等級A）	スロット付き六角ナット

(7) ワッシャー

小ねじ、ボルト、ナットなどの座面と締め付け部の間に使用される部品です。形状や性能、用途によって多くの種類がある。

平座金	スプリングワッシャー

(8) ピン

棒状または円柱状の部品で、関節や位置の固定、ねじの回転を穴に固定することなどに使われる。ピンには頭部がある場合もある。

テーパーピン	スロット付きスプリングピン

ねじ加工

以下の工具を使用して、約 M2 から M12 を加工することができる。

1.タップ

これは次のような用途に使用される。 ボーリング 穴を開け、穴の内側に内ねじを加工する。この工程は「タッピング」と呼ばれる。

2.死ぬ

円筒状物体の外周に外ねじを加工するのに使われる。

スクリュー成形

ねじの製造工程は、おおよそ以上のような手順で行われる。これらに加えて、酸洗などの工程がある、 アニールピアスなども必要。

スレッドを形成する方法には、切断と転造がある。切削は糸を一本ずつ形成するため、大量生産には向かない。

一方、転造は、ガイド上に配置された鋼鉄製のダイスを使って圧力をかけ、ねじ山を必要な形状に転造する。

小ネジとボルトの取り付け方法

ネジには、大きさ、頭の形、ネジ山、材質、長さ、取り外しやすさなど様々な種類があり、それぞれに目的があります。私たちは日々の仕事の中で、主に固定用として多くのネジを使用しています。ここでは、一般的なネジの締め方について説明します。

機械の組み立てには、2種類の作業がある：「固定」と「移動」である。従って、装置の構成を理解し、どのように固定し、どのように動かすかが重要である。

一緒に考えよう。

スクリュー固定の構成

一般に、ネジは可能な限り締め付けるべきと考えられているが、ネジの首と被締結材がどのような状態で接続されているかを知らない場合がある。

青と赤のパーツは、スクリューの回転によって漁網のように引き伸ばされ、締め付けるとしっかりと固定される。

適切な締め付けとは？

モバイル機器のネジは生きており、時間の経過とともに自然に緩むことがある。締め付けの過程で、ネジは前方に伸びますが、それは目には見えません。このとき、ネジは最も強く働き、必要な固定力を発揮する。

締めすぎると緩み、固定力が急激に低下する。それ以上締めすぎるとネジが折れてしまい、せっかく完成しかけた作業も失敗してしまう。

適切な締め付けはどの程度か」という質問については、ネジのサイズや材質、目的などによって異なるため、適切な数値の結論を出すのは難しい。一般的な締め付けの距離については後述する。

ねじ締め方法 1：

まず、ネジとネジが固定される材質の両方が清潔でなければならない。異物があると、ネジがスムーズに回らず、しっかりと固定できないことがある。

ねじに傷、バリ、ほこりがないか点検し、締め付け工具が正しく使用されていることを確認する。ナットを使用している場合も同様に、傷、バリ、ほこりがないか点検し、あれば取り除く。

締め付けの際は、小さなハンドルでも力を入れやすい姿勢を心がけましょう。間違った姿勢で操作すると、ねじがねじれやすくなり、その後の締め付けのたびに寿命が縮むことになる。また、力加減にも注意し、一般的には「押し：締め＝7：3」とする。

締め付けの際は、まず手で回してネジがスムーズに回ることを確認する。仮に問題があっても、工具を使うよりこの段階で確認しやすい。ナット側の有効締め付け寸法にも注意し、有効長より長いとネジが動かなくなる。

半導体装置に使用される特殊ねじ。

真空チャンバー内の部品の固定には真空ネジを使用する。開口部の目的は、チャンバー内を真空にする時間を短縮し、外気の影響を少なくすることです。開口部があるタイプはないタイプより弱いので、締め付けトルクに注意してください！

ねじ締め方法 2：

複数のネジを使って部品を固定する場合、締め付けの順番にも注意が必要だ。基本的な順番は、図のような形から、一番遠いものから順に締めていく。

仮固定の基本的な順序は、上下両方に締め付けネジがある場合、まず上部を締め、次に下部を締め、残りを特定の順序で締めることである。補強と締め付けは上記の方法で行う。すべてのネジを仮止めしたら、順番に補強して完全に締め付ける。

また、補強や締め付けは、必要なトルクになるまで少しずつ繰り返し行う。仮締めをする前にすべてのネジが入ったことを確認することが重要で、ネジを上から入れるのは安全性を確保するためである。

すべてのネジを締める前に、差し込むメネジとオネジの組み合わせを確認する必要がある。このとき、固定具の位置も確認しなければならない。これは業界ではプロの仕事である。

タッパー・タップの使い方

十字型タップの選択と使い方

ネジの「＋」スロットに合わないタップは使用できますか？

タップをネジの「＋」の溝に差し込み、水平に観察する。例えば、長さ1cm以下、直径φ4mm以下のネジの場合、タップの先端がスムーズにはまるようにします。抜け落ちたり、ぐらついたりすると、タップの先端が摩耗し、タップのサイズと合わなくなります。もちろん、ネジ溝の損傷も締め付けトルクに影響します。

ネジを回すとき、タップは傾けるべきですか？

手首からタップ、スクリューまで、一貫性を保つことが重要である。タップをねじ溝に強くねじ込みすぎると、ねじ溝とタップの両方が摩耗することがあります。

専門家によるアプローチ

ネジに合ったドライバーを選ぶ。ドライバーのヘッドをネジの上に置き、水平にスロットにぴったりはまるか、下向きに置かなければならない場合でも、ネジ穴に挿入できることを確認する。

そして、ドライバーをネジから手首まで一直線に保ち、楽にネジを締めます。磁石や接着剤を使わず、ドライバーでネジを水平に保つ。

アマチュアのアプローチ

高品質のドライバーを使用しているが、サイズが間違っている。ドライバーの先端がネジに入らず、水平を保てないため、ドライバーの先端に接着剤を塗布したくなる。

その結果、ネジがまっすぐに保てず傾いてしまう。ドライバー溝とネジが不安定になり、ネジ溝が破損する。回す際、手首の動きでネジ溝に摩擦が生じ、ネジ穴が破損する。

六角レンチ（六角レンチ）のトルク

• 注1：レンチのトルクであり、締め付けトルクとは異なります。
• 注2：ボールエンドレンチの方がトルクは小さくなります。

六角レンチのトルクは、レンチの大きさのおよそ1/2である。

六角レンチの使用方法

六角キーには2種類ある。モデルに関係なく、短い方を「A」側、長い方を「B」側と呼ぶ。B」側は仮止め用で、「A」側は補強・締め付け用である。もちろん、「A」側だけを使って締め付けることもできる。

B "側を補強や締め付けに使用しないでください。特にボールエンドのモデルはボール部分が弱く、簡単に破損する恐れがあります。ご注意ください。

では、なぜボールエンドなのか？作業効率を考慮し、ボールエンドは簡単に回転させることができる。

ボールエンドのないモデルに比べ、使い方がわかりやすい。ボールエンドのないモデルでは、片手での締め付けは容易ではありません。

ネジを締める回転方向

一般的にはね、 ネジを締める回転方向は時計回り (CW）である。もちろん、ネジを緩めるための反時計回り（CCW）もあり、これは特定の目的に使用される。したがって、すべてのねじ締め方向が時計回りというわけではない。

反時計回り(CCW)の回転は、主に緩み止めと長さ調整のために使われます。反時計回りのネジを使ったことがありますか？自転車とか？

左右に取り付けるネジは同じではありません。右側のペダルを左側に取り付けることはできません。

スクリューの使い方のヒントと知識

"ネジ "は、私たちの身の回りでよく使われている金属部品です。使い方を誤ると、ネジが緩んだり、外れたりすることがある。また、ネジの締め付けには、ある程度のテクニックと関連する知識が必要です。

ネジ締めのコツを紹介しよう：

1.ネジの締め付けが不十分だと、緩んで外れることがある。

ネジを回転させると（締め付けトルクと呼ばれる）、締め付ける部品に締め付け力が発生します。適切な締め付けが、最適な締め付け力を生み出します。ねじが緩むのは、締め付けが不十分なためです。

2.ネジは締めすぎると緩むこともあります。

締め過ぎはネジが緩むだけでなく、柔らかい素材を締め付けるとネジが緩むことがあります。その場合は増し締めをしてください。

3.ネジを締めすぎると、破損することがあります。

一般的に、ボルトを強く締めすぎると、ボルト自体が破損したり、ボルトの横穴ネジの先端も破損したりする。

高強度ボルト（六角穴付ボルトなど）のナット部品として、通常のナット（軟鉄や真鍮など）を使用した場合、ボルトを強く締めすぎるとナットが破損することがあります。

このとき、作業者はナットの損傷に気づかないかもしれない。締めすぎてネジを破損させないように注意してください。締め付け後に他の荷重が加わると、ネジや周辺部品が変形し、ネジが緩むことがあります。

4.正しく締めてください。

前述したように、ネジを締めないと緩むことがある。また、締めすぎたネジも緩むことがある。適切な締め付けが必要であり、適切な締め付けの目安が最も重要である。

目標締め付け力は、ねじの種類、ねじの強度、ねじとベース面との摩擦、締め付け方法などによって決まります。締め付け方法はJIS規格で定められています。

締め付け作業の目標締め付け力の計算式もJIS規格に規定されている。

5.推奨締め付けトルクは絶対的なものではありません。

締め付け管理には、トルク法、回転角度法、ボルト傾斜法など様々な方法がある。

その中でもトルク法が最も広く使われている。従って、各種資料や見本帳に記載されている推奨締め付けトルクは、あくまでも限定された条件下での使用に適したものであり、絶対的なものではありません。

乱暴に使っても問題はないが、頼りすぎてはいけない。

6.目標締め付けトルクの算出方法：

T_ファ = 0.001kdF_f / (1 + 0.01m)

• T_ファ目標締め付けトルク（N・m） 「トルク法」で締め付ける場合は、上記の書式に従って計算することで、おおよその目標締め付けトルクを求めることができます。
• k:トルク係数（JIS B 1084の締付け試験による最小値）
• d:ねじの呼び径（mm）
• F_f:共通ねじ部品の耐久性（または降伏点）×Asの85%（N / mm²)
• As：スクリューの有効断面積（mm²)
• m:締付工具（%）のトルク精度

例えば ボルト強度 等級を8.8、ボルトサイズをM10とし、k＝0.195、m＝±5%として、目標締付トルク（Tfa）を次式で算出する：Tfa = 0.001 × 0.195 × 10 × 0.9 × 640 × 58 / (1 + 0.05) = 63(N・m)

7.ネジは様々な要因で緩むことがあります：

a.急激な温度変化。ねじと熱膨張係数の異なる材質の部品を組み合わせ、温度が急激に変化すると、ねじが緩むことがある。接続にリベットを使用するか、部品と同じ材質のネジに交換する必要がある。

b.激しい振動。ネジ固定位置の振動によりネジが緩むことがある。

c.軸の周囲と軸に垂直にかかる力。ねじが回転する力や、ねじに垂直にかかる力は、ねじの緩みや破損を引き起こしやすい。この場合、ねじの取り付け方向とかかる力をよく検討することが重要である。

d.締め付ける接合面に塗料がある場合。締め付ける部分の表面に塗装があると、ねじがすぐに緩むことがある。

e.締め付ける部分の剛性が低い場合。締め付けねじで締め付ける部分を被締め付け部という。この部分が変形すると、塑性変形だけでなく、弾性変形によってもねじが緩むことがある。

f.軽合金やプラスチックを締め付けた場合。わずかな温度変化でも、締め付ける部品がアルミ合金やプラスチックの場合、ネジが緩むことがある。

g.その他の要因

• 複数の部品を1本のネジで締め付ける場合。
• ワッシャーを使ってネジを締める場合。
• 呼び径の短いネジを使用する場合。

ネジの緩みを防止する方法はいろいろあるが、「補強締め」が最も効果的である。ネジの種類にかかわらず、最初は緩みがあります。時間が経つと緩みの度合いや締め付け力が弱くなることがあります。締め付け後、時間がたってから再度締め付けると、ネジの緩みをかなり防ぐことができる。