なぜネジは時計回りに締めるのか？謎を解く

スクリュー」という英語は、過去数世紀にわたってその意味を大きく変えてきた。

その名前だけでなく、地味なネジはその発明から時計回りに締め、反時計回りに緩めるという標準化まで、何千年にもわたって使われてきた。

なぜネジは時計回りに締めるのか、考えたことはあるだろうか？

スクリューを発明したのはプラトンの友人だった。

最も単純な6つの機械工具とは、ねじ、傾斜面、てこ、滑車、くさび、車輪、車軸である。

これら6つの単純機械のうち、スクリューは本質的に、軸の周りにらせん状の表面を巻いたものである。今日に至るまで、ねじのサイズは標準化されている。一般的なネジの使い方は、時計回りに回して締める（緩める場合は逆）。

時計回りの締め付けが優勢なのは、主に右利きによるものだ。

当初、ネジは手作業で作られていたため、職人の好みによって細かいディテールが一定しないことが多かった。

16世紀半ばには、フランスの宮廷技師ジャック・ベッソンがねじ山を切削できる旋盤を発明したが、この技術が普及するのに100年かかった。1797年、イギリス人のヘンリー・モーズリーが近代的な旋盤を発明し、ねじ山の精度を大幅に向上させた。

とはいえ、1841年までスクリューのサイズと精度は標準化されていなかった。モーズレーの弟子、ジョセフ・ウィットワースは、スクリューモデルの標準化を提唱する論文を市工学会に提出した。

彼は2つの点を提案した：

1. ねじピッチ角は55°に統一する。
2. ねじの直径に関係なく、1インチあたりの標準ねじ山数を採用すべきである。

初期のスクリューの製造は困難で、「3つの切削工具と2台の機械を必要とした」。

イギリス規格の製造上の問題に対処するため、アメリカ人のウィリアム・セラーズが1864年にフラットトップスレッドを発明した。この小さな技術革新により、ねじの製造が簡素化され、切削工具と機械が1台で済むようになった。

セラーズのねじ山はアメリカで普及し、瞬く間にアメリカの鉄道会社の標準となった。

ボルトジョイントの特徴

引き締めプロセスにおける主な変数

1. トルク（T）：ニュートン・メートル（N-m）で測定される、適用される締め付けトルク；
2. クランプ力（F）：接合体間の実際の軸方向クランプ（圧縮）力で、単位はニュートン（N）；
3. 摩擦係数（U）：ボルトの頭部とねじ山のペアなどで消費されるトルク係数；
4. 回転角度（A）：あるトルクを加えたときに、ボルトが回転し、接合部分の軸方向の伸びや圧縮を達成するために必要なねじの角度。

ボルトの締め付け管理方法

1. トルク制御方式

定義定義：設定トルクに達すると、直ちに締め付けを停止する制御方法。

利点制御システムはシンプルでダイレクト、締め付け品質はトルクセンサーや高精度トルクレンチで簡単にチェックできる。

デメリット制御精度が高くなく（予張力誤差±25%程度）、素材のポテンシャルを十分に生かせない。

2. トルク・アングル制御方式

定義定義：ボルトをまず小さなトルクで締め付け、そこから所定の角度で締め付ける方法。

利点軸方向の予張力精度が高く（±15%）、平均値付近に密接に分布する値で、より高い軸方向の予張力を実現。

デメリット：制御システムがより複雑になり、トルクと角度の両方を測定する必要がある。品質検査部門は、締め付け結果をチェックする適切な方法を特定するのが難しいと感じるかもしれない。

3. 降伏点管理法

定義：定義：ボルトが降伏点まで締まると締め付けを止める方法。

メリット締め付け精度が非常に高く、予張力の誤差は±8%以内に制御可能。ただし、その精度は主にボルト自身の降伏強度に依存する。

デメリット締め付けプロセスでは、トルクと回転角曲線の傾きを動的かつ連続的に計算・判断する必要があるため、制御システムには高いリアルタイム性能と計算速度が求められる。