(曖昧さ回避)」をご覧ください。screw)とは、円筒や円錐の面に沿って螺旋状の溝を設けた固着具。主として別個の部材の締結に用いられる。回転運動と直線運動との変換などにも用いられる。ボルトのように外表面にねじ山がある「おねじ[1]」(雄ねじとも書く)とナットのように内表面にねじ山のある「めねじ[1]」(雌ねじとも書く)がある。多くは、おねじとめねじの組み合わせで使用される。後者がなく木材や薄い金属などの部材に穴を開けながら締結するもので、タッピングネジ、木ねじ(もくねじ)と呼ばれる[1]ものがある。これらの他にも、ぜんまいやぜんまいを巻く装置もねじと呼ばれる[2]。言葉の比喩として「ねじを巻く」とは、ぜんまいに動力を与えるところから、誰かを、何かを『追い込む』の意味として使われる。(helix)」と呼ばれる三次元曲線を描く。ねじは、このつる巻き線に沿って溝を形成したものである。今日ではねじはあらゆる用途で大量に使用されており、その多くはボルトやナット、木ねじなどによる締結用途である。ねじは各種の機械の運動や位置決めなどでも欠かせないものとなっている。このため「産業の塩」と呼ばれることもある。ねじメーカーの日東精工は本体直径0.6ミリメートルというねじも開発しており、これを世界最小としている[3]。書かれることがあり、JISでは「ねじ」が正式な呼称になっている。「ねじ」は動詞「捩づ」(ねづ)の連用形であり、「ねじ」の他に「ねぢ」と表記されることがある[2]。ボルトとナット編集ねじと同様の名称として「ボルト」があるが、JISでは以下のように定義している。実際には、ナットと組んで使わないものをボルトと呼ぶことや、ナットと組んで使うものもねじと呼ぶことがあるため、これらの用語の使用には揺らぎが存在する。昔の米国自動車整備マニュアル上での表記boltとscrew、studの違いが分かる。thread"(スクリュ・スレッド)と呼び、これが日本語のねじに相当する。thread"と呼ばれる。fastener"と呼ばれる。英語圏でも"screw"と"bolt"の区別には混乱がある(1970年代の米国自動車整備マニュアル上での表記を参照。ビス編集ビスはぶどうの蔓を意味するラテン語vitisがフランス語でねじを表すvisとなり、英語のviseになった[4]。「すりわり」や「十字穴」を持つおねじ部品を指すことが多く「小ねじ」とほぼ同義である。歴史編集ねじの起源と黎明編集ねじの起源は明確にはなっていない[5]。現代の歴史家によれば、アルキタスが発明したとする説と、ペルガのアポロニウスが発明したとする説がある。ギリシャの学者エウスタシウスはアルキメデスが発明したと主張した。実際、円筒状の筒の中に大きなねじを入れた揚水用のアルキメディアン・スクリューはアルキメデスの発明といわれ、今まで知られている限り、最初に螺旋構造を機械に使用した例だとされている[6]。水ねじは古代、灌漑や船底の水の汲み上げ、鉱山に溜まった水を排水することなどに使われ、労力に比べ極めて効率的に水を揚水することができた[6]。当時は他の揚水手法に比べて効率性が高く、現代でもねじ式コンベアーとして使われている。シケリアのディオドロスはこの発明がアルキメデスがアレキサンドリアで学んでいた青年時代に行われたと記している。ねじ構造はアルキメデスのような天才機械学者によってのみ思い描くことができたとする者もおり、実際「ねじは中国で独自に生み出されなかった、唯一の重要な機械装置である」とも言われる。ギリシア時代には既に機械として使われていた事が知られている。西洋では、木の棒で作られたねじを利用してオリーブやブドウなどの果汁を搾るねじ圧縮機(スクリュープレス)として使われていた[7]。ルネッサンス期と産業革命編集ルネッサンス期にあたる1500年頃には、レオナルド・ダ・ビンチによってねじ部品を使った様々な装置が製作され、締結用のねじ部品の利用が広がった[5][8]。実際に作られたかどうかは不明ながら、ねじ切り盤[9]やタップ、ダイス[8]のスケッチも見受けられた。16世紀半ばになると、ねじは様々な場面で使われるようになった。腕時計用の小さなねじや、銃に使う大きなねじ、甲冑用のボルトなどにねじが使われた。当時のリヨン近郊のフォレの町は、ねじ作りを専門にした町で、イングランドのミッドランド地方でも家内工業としてねじが作られた。ねじの作成には原始的な旋盤が使われていたが、1760年ミッドランド地方のジョブとウイリアムスのワイアット兄弟は手で刃を動かしてねじを切る代わりに、カッターで自動的にねじを切れるようにして、数分掛かっていた作業をわずか6,7秒で作ることができるようにするという画期的なねじ製造法を開発した。需要の高まりとともに大量のねじが作られることになる。18世紀の終わりまで、旋盤で物を作るのはヨーロッパ貴族の趣味の1つとなっていた。1762年ヨークシャで生まれロンドンで精密機械を作っていたジェシー・ラムスデンは当時天体観測用や航海用として使われていた精密機器の精度を上げるために、手作りで作る代わりに、より精密な旋盤を作ることによって達成するプロジェクトを始めた。ラムスデンは木製旋盤の代わりに金属製の旋盤を作り、カッターの先端にダイアモンドを使用し、11年掛けて旋盤を使って旋盤の部品を作り、それを使いさらに精密な旋盤を作り上げ旋盤を次第に精密にしていき、最後には千分の4インチという精度のねじを作り上げた。彼が作った高精度のねじは顕微鏡や天文学といった科学分野で活用された。船の経度と緯度を300mの誤差で割り出せる航海用観測機器ができ、キャプテン・クックなどの航海上の偉業が達成されることになる。1771-1831)であった。1800年に彼は、それまでの旋盤をさらに改良し鉄鋼製のねじ切り用旋盤を開発した[5]。モーズリーはフランス人マーク・イザムバード・ブルネルと組みポーツマスに世界初の完全に自動化された工場を作った。この工場は10人の工員が44台の機械を使い、年間16万個の滑車を作ることができたという。1825年には、ブルネルはテムズ川の下をくぐる365mのトンネル工事を受注した。モーズリーはブルネルが発明した矩形のトンネル用鋳鉄製シールドを製造してトンネルを完成させた。これがシールド工法の始まりである。モーズリーは他に印刷機、プレス機、貨幣鋳造の特殊機械、ボイラー板穴開け機などを作ったが、最も有名なのは蒸気機関であった。ブルネルの息子が初の大西洋横断蒸気船を作った際に、モーズリーの息子もその船に搭載する、当時世界最大の750馬力の蒸気機関を作った。これらの成功は、モーズリーが作り上げた極めて精度が高い基準ねじを用いた、規模が大きくなっても精密に仕事ができる旋盤によるものだった。モーズリーは1万分の1インチの精度のマイクロメーターを作っている。このマイクロメーターはモーズリーの工場で寸法を測る際の至高の基準とされ「大法官」と言われていて、弟子の製品の精度チェックに使われた。ナットとボルトは一対で作られ、それらが混じってしまうと合うものを探すことは大変だったが、モーズリーの工場でねじの規格化が行われた。1803-1887)がねじのさらなる大量生産技術を確立した。彼は顧客から製作を求められる多様なねじの形状を整理した上で、1841年には山の角度を55度とするなど独自の規格を決めて公表した。彼のおかげでモーズリーのような天才的職人でなくても、良質な機械で同程度の精度の機械を作り上げることができるようになった。ホイットワースのモーズリーの工場での規格化にヒントを得てねじの規格化を行った。西洋での産業革命期には、締結用のねじが大量に生産されるようになった。欠かせないようになっただけでなく、そもそも精密に物の長さや角度を測ったり物を加工するには、ねじ構造が必須であり、産業革命もこれらの技術がなければ成り立たなかった。日本には、1543年に種子島に漂着した時にポルトガル人の所有していた火縄銃とともにねじが伝来したとされ、それ以前にねじが使われていた証拠は発見されていない。このとき、藩命で銃を模造しようとした刀鍛冶八板金兵衛は、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さえ残っている。種子島領主が2挺の火縄銃を購入し、この銃の銃身の後ろ側を塞ぐ尾栓に使われていたおねじとめねじが日本で初めて登場したねじとされており、やがて火縄銃を模した時に作られたねじが日本でつくられた最初のものだと定説になっている。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、ねじを作るという事が「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、江戸時代では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。[2]製造方法と標準化の発展編集1850年代の欧州では、それまでのねじ切りという切削加工法に変わって、冷間鍛造法による加工が始まり、互換性に優れたねじが大量に作られるようになった。ねじの標準化の動きは、工業製品の大量生産を得意するアメリカ合衆国でも進められ、ウィリアム・セラーズがウィットウォースねじに改良を加え、山の角度60度の「インチ系ねじ」を発表した。全面的に採用され、「USねじ」「アメリカねじ」とも呼ばれるようになった。このUSねじ規格は、第2次世界大戦中に米国、英国、カナダの3ヶ国が武器に使用するための互換性のあるねじとして生み出された「ユニファイねじ」規格へと発展した。いった北米圏での「インチ系ねじ」とは別に、1894年にまずフランスで制定され、1898年にはフランス、スイス、ドイツが採用した、山の角度60度の「メートル系ねじ」が「SIねじ」規格として欧州域で普及し、その後も広く使われた。このSIねじが21世紀現在、世界中で最も普及している「メートルねじ」の原形になっている。メートル系やインチ系といった違いの他にも、各国ごとにそれぞれ異なるねじ規格が存在していたため、国際間の物流の拡大につれて不便が生じ始めた。世界的なねじの互換性の要求が高くなり、国際間でのねじを統一しようとする動きが起こった。第二次世界大戦期の中断を経て、1947年に国際標準化機構(ISO)が設立され、ねじ規格でも国際的な標準化が進められた結果、「ISOメートルねじ」規格が制定された。日本でも、日本産業規格(JIS)によってねじの標準規格が作られている。1975年からは毎年の6月1日を「ねじの日」としている。ISOによるねじの国際規格は世界の統一規格のために定められたが、北米圏や豪州では使用されていない。日本国内ではかつてはインチねじが主流を占めていたが、今では国際規格であるISO規格に準じたJIS規格によって寸法が統一され、インチねじが土木建築関係で少し使われる程度になっている。日本国内での輸入製品などの修理には、ユニファイやインチといった海外規格のねじが必要になる。[2]ねじの幾何編集ねじの螺旋は3角形が作る斜面に等しい。左:通常のねじの巻き(円筒形)右:テーパねじの巻き(円錐形の一部)ねじの動きの幾何的関係は、斜面の原理で説明される。このため、ねじをそのねじ山稜線に沿って進んだ時、軸方向の移動距離と軸に対する回転角との間には比例関係が生じるが、この性質から、位置決めやマイクロメータなどにおける微細寸法の拡大にねじが使われる。