英語で「ねじ」を意味する「screw」は、ここ数世紀で意味が大きく変化し、少なくとも 1725 年以降は「嵌合」を意味します。
名前が知られるようになっただけでなく、小さなネジが時計回りに締められ、反時計回りに緩められるよう規定されるまでに何千年もかかりました。
なぜネジは時計回りに締めなければならないのですか?
最も単純な 6 種類の工作機械は、ネジ、傾斜面、レバー、滑車、くさび、車輪、車軸です。
ねじは六つの単純機械の 1 つですが、軸とそれを巻き付ける傾斜面にすぎません。今日、ねじは標準サイズに進化しています。ねじの一般的な使用方法は、時計回りに回して締めることです (反時計回りに回して緩めるのとは対照的です)。
しかし、発明当初のネジはすべて手作業で作られており、ネジの細かさは一定ではなく、職人の個人的な好みによって決まることが多かった。
19世紀半ばまでに、フランスの宮廷技師ジャック・ベッソンがネジを切る旋盤を発明しましたが、この技術が普及するまでに100年かかりました。イギリス人のヘンリー・モーズリーは1797年に現代の旋盤を発明し、ネジの細かさを大幅に改善しました。それにもかかわらず、ネジのサイズと優雅さに関する統一された基準はまだありません。
この状況は 1841 年に変わりました。モーズリーの弟子であるジョセフ・ウィットワースは、スクリュー モデルの統合を求める論文を都市技術者協会に提出しました。彼は 2 つの提案をしました。
1. ねじ山の傾斜角度は55度を標準とします。
2. ネジの直径に関係なく、1 フィートあたりのワイヤの本数は一定の基準に従う必要があります。
ネジは小さいですが、初期のネジの製造には n 種類の工作機械と n + 1 種類の装置が必要で、初期のネジは製造工程に「3 つの工具と 2 つの工作機械が必要」だったため、製造が容易ではありませんでした。イギリスの一般的な製造問題を解決するために、アメリカ人のウィリアム セラーズは 1864 年にフラット トップ フラット ヒール スレッドを発明しました。これは、ネジの製造に必要なのは工具と工作機械だけという小さな変更でした。より速く、より簡単に、そしてより安価になりました。
セラーのねじ山は米国で人気を博し、すぐに米国の鉄道会社の標準となりました。
セラーのねじ山は米国で人気を博し、すぐに米国の鉄道会社の標準となりました。
締め付けプロセスの主な変数:
（１）トルク（T）：適用される締め付けトルク（Nm）
（２）締め付け力（F）：接続体間の実際の軸方向締め付け（押圧）サイズ、単位はN。
（３）摩擦係数（U）：ボルトの頭、ねじ山等によって消費されるトルク係数。
（４）回転角度（A）：特定のトルクに基づいて、ボルトは一定の軸方向の伸び、または接続部が圧縮によって回転する必要があるねじ角度を生成します。
1. トルク制御方式
意味：締め付けトルクが特定の設定制御トルクに達すると、直ちに締め付けを停止する制御方法。
利点:制御システムは簡単で、トルクトランスデューサーや高精度トルクレンチを使用して締め付け品質を簡単に確認できます。
デメリット:制御精度が高くなく（予圧誤差±約25％）、材料の潜在能力を十分に引き出すことができません。
2. トルク角制御方式
意味：まずボルトを小さなトルクで締め、そこから指定の角度で締めるという制御方法です。
利点:ボルトの軸方向予圧力の精度は高く（±15％）、かなりの軸方向予圧を得ることができ、その値は平均値付近に集中させることができます。
デメリット:制御システムは、トルクと角度という 2 つのパラメータを測定するために複雑になります。さらに、品質検査部門が締め付け結果を確認するための適切な方法を見つけるのは簡単ではありません。
3. 降伏点制御法
意味：ボルトが降伏点まで引き抜かれた後に締め付けを停止する方法。
利点:締め付け精度は非常に高く、予圧誤差を±8%以内に制御できますが、その精度は主にボルト自体の降伏強度に依存します。
デメリット:締め付けプロセスでは、トルクと角度曲線の傾きを動的かつ継続的に計算および判断する必要があり、制御システムのリアルタイム性と計算速度には高い要件があります。