ねじ
日本には1543年、種子島へ漂着したポルトガル人が所有していた火縄銃とともにねじが伝来したとされている。種子島領主・種子島時堯は2挺の火縄銃を購入し、うち1挺を刀鍛冶八板金兵衛に与えて銃の模造を命じている。この時、金兵衛は自分の娘若狭をポルトガル人に嫁がせてまで、ねじの作成法を習得したとする伝説が残っている。火縄銃の銃身の後ろ側(銃底)を塞ぐ尾栓に使われていたおねじとめねじが日本人が初めて見たねじとされている。金兵衛にとって「おねじ」の製造は比較的簡単だったものの「めねじ」の製造は難しく、おねじを雄型とする熱間鍛造法で製作したと推定されている。
日本を含めて東洋では、ねじ構造自体を独自に発見・発明することができなかった。村松貞次郎は『無ねじ文化史』で江戸の工業製品にはねじの使用例はなく、江戸幕府の江戸時代とは「ねじの無い文化」の時代であるとした。結局、ねじ製作のための優れた工作機械や工具に恵まれず、ねじを作ること自体が「大変困難な仕事である」ということがその理由である。和時計も特殊なねじがわずかにあるだけで、ほとんどが楔で作られている。ねじがほとんど無いため、日本ではドアが発達しなかった。火縄銃にはねじが必須であったが、江戸時代の火縄銃のほとんどは新たに作るのではなく、以前の火縄銃の銃口を広げたりして作り替えていたという。
日本では、1857年にモーズリー由来でホイットワースが改良したねじ切り用旋盤が輸入された。1860年、遣米使節として渡米した小栗忠順は、ワシントン海軍工廠を見学後、西洋文明の原動力は「精密なねじを量産する能力である」と考え、1本のねじを持ち帰ったという。
ねじには、用途や機能、形状により、以下のような特殊なねじがある。
ボルトの頭が六角形のもの。特に二面幅(S)とねじの呼び径(d)の比率 s/d が1.45未満の六角ボルトを小型六角ボルトと呼ぶ。 呼び径六角ボルト ねじが切られていない円筒部の直径がおねじの外径(呼び径)に等しい六角ボルト 有効径六角ボルト ねじが切られていない円筒部の直径がおねじの有効径に等しい六角ボルト 半ねじ六角ボルト 一般的なボルトであり円筒部の先端から途中までねじが切られている六角ボルト。必ずしも半分とは限らない。 全ねじ六角ボルト 円筒部の全体にねじが切られている六角ボルト 六角伸びボルト 円筒部の一部、または全部の径を細く削って締め付け力によって伸びやすくした六角ボルト
しかし、弾性域締めつけでは、回転角度による軸力の変化が大きくばらつきやすいため、作業が単なトルク法の方がよく使用されている。一方、塑性域締めつけでは、回転角の誤差による軸力の変化が小さくなるから、ボルトやナットの六角形状を利用した目視による角度管理が可能な場合もある。
トルクこう配法
トルクこう配法とは、ねじの締めつけ軸力が降伏点を超えると、軸力に対して急激に伸びが増加する性質を利用した締めつけ法である。締めつけトルクと回転角を電気的なセンサなどで検出して、弾性域と塑性域の変化点をコンピュータで算出し、弾性域限度で締めつけを行う。 必要な装置が他の方法より大がかりだが、ばらつきの要因は材料の降伏点のみのため、トルク法や回転角法よりも軸力のばらつきが小さい方法である。そのため自動車のエンジンやシリンダヘッドのボルトなど、締めつけの信頼性の高さを求められる場合に用いられている。
その他の方法
これらの締めつけ管理方法以外にも、ねじの伸びを直接測定し管理する測伸法や、ねじを高温に加熱して伸びを与えて、取りつける際の温度を管理する加熱法などがある。
基準山形の引っ掛かり高さに対する実体の引っ掛かり高さの比を百分率で表し、次の式で算出される。 引っ掛かり率=(H1'/H1)×100(%) H1 : 基準山形の引っ掛かり高さ H1' : 実体の引っ掛かり高さ
座金に「舌」と呼ばれる突起を付けて、締結側とナットの両方を噛み合わせることでナットが回転しないようにする。締結側の適切な位置に穴のような舌の保持部分が必要になる。
正四角柱形
丸型と角型がある。角型平座金は木造建築で多用される。「平ワッシャー」とも呼ばれる。
真空装置用ねじ
ねじの軸内を貫通する穴が開いており、真空装置などに使用する場合にボルト穴内に空気などが残留することがないようにできる。
強度区分で8.8以上の鋼鉄製ボルトに対して、ねじ部を加工する前後のいずれかで、焼き入れ焼き戻しによる熱処理が行われる。タッピンねじのように硬度が求められ浸炭処理が行われるものでは、遅れ破壊の危険性が増すために使用時の荷重などに配慮が求められる。
チタンは耐食性、軽量性に優れ、非磁性であり、ほとんどの点で鉄鋼を上回る特性を持ち、生体への親和性も良い。特に海水に対する耐食性は高く金属疲労も起こし難いため、錆びては困り強度が求められる部分で使用されることが多い。熱伝導性は悪く、加工においては工具が磨耗しやすく、チタン自身の価格も高い。純チタン2種と呼ばれるTP340がよく使われる。
皿頭のボルトで、すり割り付きとキー付きがある。
鉄道の線路に使われる枕木にレールを止めるためのボルトである。従来の犬釘に代わって使用されるようになっている。
硬い針金をヘヤピン状に折り曲げただけの、ピンの中でも単純な構造のものである。多様な使い方があるが、ねじの締結では側面に穴を開けたボルトなどに通し、先を広げることでナットの抜け止めに使われる。「コッターピン」とも呼ばれる。
ぜんまいばねを巻き上げる仕掛けとその取手もねじと呼ばれる。ねじ部品ではその溝の立体配置がヘリコイド(helicoid)を基本としているのに対して、ぜんまいばねでは多くがスパイラル(spiral)を基本としている。日本語ではいずれも「螺旋」と呼ばれるため、若干のあいまいさがある。
きちっと締めてあったねじが長年の使用と共に徐々に緩んでくるように、規律が緩んで緊張感なく、ダラけている様子
ねじ山の断面が正方形に近く、比較的小さな回転力で軸方向に移動できるため、プレス機やジャッキなどで利用される。
上面の角に丸みを付けた平頭