UK 05英国の旋盤の系譜

時計師と計器職人の旋盤（1740〜1796 年）

飾り旋盤と送り台

18 世紀の英国で、金属を正確に削る旋盤を持っていたのは、工場ではなく、時計師・計器職人と、旋削を趣味にした裕福な人たちでした。趣味の旋盤の代表が飾り旋盤（ローズエンジン）です。主軸に波形の板（ロゼット）を付け、それを当て金に押し付けながら主軸をゆっくり回すと、主軸が揺れて工作物に花模様のような線が刻まれます。Science Museum には、王立協会の会長も務めた 2 代 Macclesfield 伯の持ち物とされる 1740 年ごろの 1 台が残っています^[1]。大事なのは、こうした旋盤では刃物を手で持たず、送り台で機械的に支えていたことです。この送り台が、のちに工場の旋盤へ持ち込まれます^[2]。

ねじを「写す」道具

時計師は、ぜんまいの力をならす円すい形の部品（フュジー）に、らせんの溝を切る小さなねじ切り機を使っていました。主軸に切ったねじにナットをはめ、ナットの動きをてこで刃物台に伝えて、てこの比でピッチを変える仕組みです。英国の工具商 Ford, Whitmore & Brunton の 1775 年ごろのカタログにも同じ型が載っています^[2]。飾り旋盤でも、主軸の端に付けた何種類かの「案内ねじ」で主軸ごと工作物を送り、短いねじを写していました。ただ、どちらも小さく、写せるのは元のねじの精度までです。

Ramsden の精密ねじ

精度そのものを追ったのが計器職人の Jesse Ramsden です。円や直線に細かい目盛りを刻む機械（分度機）を作るため、1777 年と 1778 年に精密なねじ切り旋盤を作りました。案内には、2 面を仕上げるだけで正確になる三角断面の棒を使い、親ねじと換え歯車で刃物を送りました。できたねじを目盛りと比べると 100 山で 1 山ほどずれていたので、198 対 200 の換え歯車で補正してねじを切り直しています^[3]。1793 年には Samuel Bentham が特許の中で、刃物を進める動きを歯車で工作物の回転とつなげれば送りが一定になると書きましたが、図はなく、機械にはなりませんでした^[4]。

現場で何が変わったか。この時代の工場の旋盤は、木の枠に、手で持つ刃物でした。精密な旋盤は時計と計器と趣味の世界にあり、工場の機械を削るには小さすぎました。Woodbury は、金属でできた精密な旋盤という考えは、計器職人たちとつきあいの広かった Maudslay を通じて工場の旋盤に入ったと書いています^[3]。

Maudslay のねじ切り旋盤と弟子たち（1797〜1849 年）

全部を金属で作った旋盤

Henry Maudslay は、錠前で知られる Joseph Bramah の工場の職長として、錠を作る専用機を手で作った人です。1795 年ごろには、心押台と一体の送り台を作りましたが、まだ軽く弱いものでした^[4]。1797 年に独立すると^[2]、Maudslay は工作機械を枠まで全部金属で作り始めます。それまでの工場の工作機械は木の枠でした。金属にすると、かたくなるだけでなく、正確な平面の案内面を作れるようになります^[2]。

親ねじと換え歯車

Science Museum に残る Maudslay の最初のねじ切り旋盤（1800 年ごろ）は、平行な三角棒 2 本をベッドにしています。片方の棒に主軸台を載せ、送り台は 2 本にまたがって走り、その間の親ねじが送り台を動かします。送り台の刃物台には切り込みのねじとマイクロメータの目盛りが付き、親ねじは換え歯車（いまは失われています）で主軸とつながっていました^[5][3]。Roe によると、初めは切りたいピッチごとに親ねじそのものを替えていたといいます^[4]。

すぐ後の 2 台目は、鋳鉄のベッドに 1 インチ 30 山の親ねじを持ち、15〜50 歯の換え歯車 28 枚を備えていました。中間の歯車を振り腕に付けて、どの組み合わせでもかみ合うようにし、1 インチ 16 山から 100 山までのねじの見本が残っています^[2][4]。1 本の親ねじと換え歯車でいろいろなピッチを切る。この組み合わせを工場の道具として使えるものにしたことが、Maudslay のいちばんの仕事でした。Roe は、同時代の人が送り台を「Maudslay の go-cart（手押し車）」と呼んでいたことを、Maudslay が元祖と見られていた証拠に挙げています^[4]。

原ねじ・平面・測る道具

正確なねじを切るには、まず正確な親ねじが要ります。Maudslay は、円柱に斜めのナイフを当てて回し、ナイフが自分の切った溝に沿って進むことで「原ねじ」を作る道具を作りました^[6]。木や柔らかい金属の原ねじの良いものを仮の親ねじにして鋼の親ねじを削り、さらに親ねじの両端を入れ替える、2 本の親ねじの平均で送るなどの工夫で誤差を減らしています^[3]。案内面の平らさは、定盤を 3 枚同時にすり合わせて確かめ、作業台に置いて職人に使わせました^[4][2]。長さの基準には、1805 年の卓上マイクロメータ「Lord Chancellor」を使っています^[7]。案内面・親ねじ・測る道具の 3 つがそろって、はじめて旋盤は精度を「作れる」機械になりました。

Maudslay の会社は、三角棒のベッドの足踏み旋盤をアマチュアや小さな工場向けにも売りました。それまで飾り旋盤の道具だった送り台を、技術者の道具として作り直したものです^[8][2]。飾り旋盤の側でも、London の Holtzapffel が 1815 年に、主軸を揺らす代わりに後ろの軸のロゼットで送り台を動かして模様を削る旋盤を作っています^[2]。

Roberts のバックギヤと自動送り

Maudslay の工場で 2 年働いた Richard Roberts は、1816 年に Manchester で独立し^[11]、1817 年に今の普通旋盤によく似た旋盤を作りました。Science Museum の 1 台は、センタ高さ 9.5 インチ、心間 6 フィートで、三枚の縦板を横の補強でつないだかたいベッドを持ちます。主軸にはバックギヤがあり、4 段の段車の回転を歯車で落として重い切削ができました。往復台はベッドの端から端まで親ねじで自動送りされ、止めに当たると送りが外れます^[2][3]。この旋盤は 1854 年まで Roberts の工場で、その後は機関車メーカー Beyer, Peacock の工場で使われ、1909 年に博物館へ入りました^[2]。Woodbury は、1817 年には本当の意味の工場用の旋盤が使われていたと書いています^[3]。

Fox・Clement と、親ねじを守る工夫

Derby の James Fox は、レース機械を作りながら工作機械も売り、1830 年に長さ 22 フィートの大形旋盤を作りました。ねじを切らないときはラックで往復台を送り、別の送り軸とウォームで往復台を動かして、親ねじをねじ切りだけに使います。親ねじが減らなければ、ねじ切りの精度が長持ちします^[3]。Fox の旋盤はフランス・ドイツ・ポーランドにも出ていき、1826 年に Fox が機械一式を入れたポーランドの工場は、今も博物館として残っています^[2][3]。腕の良い製図家だった Joseph Clement は、長さ 12 フィートのベッドに足踏みを 2 つ付け、2 人が同じ旋盤で別の仕事をできるねじ切り旋盤を作り、計算機の Charles Babbage のために 3 段の複式送り台も作っています^[2]。

Whitworth の箱形ベッドと半割りナット

Maudslay・Holtzapffel・Clement のもとで働いた Joseph Whitworth は、1833 年に Manchester で独立しました^[4][3]。1835 年の特許には、往復台と親ねじを好きなときにつなぐ半割りナットと、親ねじから取る自動の横送りが入っています。横送りが自動になると、正面削りの面がそろいます^[3]。1837 年には、正面削りで刃物が中心に近づくほど送りを変えて削る速さを一定にしようとする仕組みまで特許にしました。今の CNC 旋盤の「周速一定」と同じ考えです^[3]。

そして Whitworth は、三角棒をやめ、中が空洞の箱形のベッドにしました。同じ重さなら三角棒よりずっとかたく、親ねじもごみや傷から守れます。1843 年の 5 インチ旋盤には、箱形ベッド・半割りナット・親ねじから取る横送り・推力を受ける円すいの主軸受がそろっていました^[2]。Woodbury は、Whitworth が骨組みを「建築風の」細い形から箱形に変え、金属の量を増やしてかたさを得たことを、精度の基準と並ぶ大きな貢献としています^[3]。

現場で何が変わったか。ねじは、やすりと鏨で一本ずつ作る物から、換え歯車を計算して旋盤で「切る」物になりました。同じ親ねじから切ったねじは互いにはまり、ボルトとナットを工場の中でそろえられます。バックギヤで重い鉄の部品を削れるようになり、往復台の自動送りで、長い軸も人の手の加減に頼らずに同じ太さに削れるようになりました。蒸気機関・紡績機械・機関車の部品は、この旋盤で作られました^[3]。

Whitworth の時代からキャプスタン旋盤へ（1850〜1913 年）

1851 年の頂点と、主役の交代

1851 年の London 万国博覧会で、Whitworth の工作機械は別格でした。ほかの 20 社が 1〜3 台を出したのに対し、Whitworth は旋削・平削り・形削り・穴あけ・歯切り・ねじ切り・測長機など 23 点を並べ、1862 年の博覧会でも 60 社の首位で、工作機械の面積の 4 分の 1 を使いました^[2]。Woodbury は、1850 年の Whitworth を世界でいちばん大事な工作機械メーカーと呼んでいます^[3]。

ところが同じころから、旋盤の新しい形は米国で生まれるようになります。刃物を回転台に並べるタレット旋盤、カムで全部を動かす自動盤です（米国の旋盤の章）。Gilbert と Woodbury は、1850 年ごろを境に先導は米国、のちにドイツへ移ったとし^[2][3]、Woodbury は Whitworth の設計があまりに尊敬されたことも一因かもしれないと書いています^[3]。Whitworth 自身も、1855 年に銃身の倣い旋盤、1857 年に刃物を自動で送るテーパ削りの旋盤の特許を取っていて、専用の自動旋盤の考えは持っていました^[3]。

送り軸とエプロン

普通旋盤の細部は英国でも進みました。1862 年の博覧会で Shepherd, Hill & Co. は、ベッドの後ろの送り軸から縦送りと横送りを円すいクラッチで取り出す仕組みを出しました。切り込みが重すぎるとクラッチが滑って機械を守り、親ねじはねじ切り専用にできます^[2]。1870 年ごろの Whitworth の 6 インチ旋盤では、4 段の段車とバックギヤで 8 速を出し、半割りナットのレバーや送りの切り替えを往復台の前板（エプロン）に集め、手送りはベッド下のラックで行いました^[14][2]。今の普通旋盤の操作の配置は、このころにほぼ決まっています。

キャプスタン旋盤：同じ部品をたくさん

19 世紀の終わり、蛇口などの真鍮部品、ミシン、自転車の部品を大量に作るため、英国でも刃物台を回して刃物を替える旋盤が広がります。Manchester の Smith & Coventry の 1890 年ごろの「真鍮仕上げ旋盤」は、数本の刃物を持つ回転刃物台（キャプスタン）で、機械を止めずに次の刃物に替えられました^[20]。1892 年には A. Muir が、普通旋盤に付ける 4 面のキャプスタン刃物台の特許を取っています^[2]。

この流れの中心になったのが Coventry の Alfred Herbert です。Herbert と William Hubbard は 1889 年に Coventry の小さな機械工場を買い、自転車の工場向けに研磨旋盤や手旋盤を作り始めました^[18]。Science Museum には同じ年の Herbert & Hubbard の動力旋盤（4 段の段車とバックギヤ）が残っています^[19]。1894 年に Alfred Herbert Ltd. になり、1895 年に No.4 キャプスタン旋盤を作ります。右ねじも左ねじも切れる追い切り（チェーシング）の往復台を持ち、レバー 1 本で刃物とナットを同時に引けました。この型は 1961 年までに 2 万 4,000 台以上作られています^[18]。1899 年には材料をマガジンから送る全自動のねじ切り機、1900 年には段車の代わりにベルト 1 本で回して主軸台の中の歯車で変速する single-pulley 主軸台を出しました^[18]。工具が炭素鋼から高速度鋼に替わり、削る速さが 3 倍ほどになった時代で、回転を上げ、変速を楽にする工夫が求められていました^[2]。

平タレットと、米国との行き来

1901 年の Glasgow 博覧会で、Smith & Coventry は平タレット旋盤を出し、The Engineer はそれを「米国のメーカーへの挑戦」と書きました。主軸を中空にして棒材を手で引き出せるようにし、ラックを往復台の側に付けて往復台を軽くしています^[22]。平タレット旋盤は米国の Hartness が 1891 年に出した形で（米国の旋盤の章）、1909 年ごろには Keighley の Dean, Smith & Grace が Hartness 式の 21 インチ平タレット旋盤を作っています^[24]。同じ Glasgow の会場で、Scotland の Johnstone の John Lang & Sons は、ありの形ではなく四角い案内面のベッドを持つ旋盤を出しました。砲弾旋盤は左右 2 つの往復台で同時に削り、半径の棒で弾頭の丸みを削ります^[22]。

現場で何が変わったか。キャプスタン旋盤で、熟練工が 1 本ずつ刃物を付け替えていた小物の仕事は、止めの位置を合わせておけば同じ寸法が出る「段取りの仕事」になりました。英国では一般に、ラム（往復する腕）の上に回転刃物台を載せた小物向けの型をキャプスタン旋盤、往復台の上に載せて往復台ごと動かす大物向けの型をタレット旋盤と呼び分けます。

戦争と量産の旋盤（1914〜1945 年）

砲弾を削る旋盤

第一次世界大戦で、英国は大量の砲弾を必要とし、旋盤工場は砲弾の旋盤を作りました。1916 年 1 月の Engineering は、Colchester Lathe Company の砲弾荒削り専用の 9.5 インチ旋盤を紹介しています。1 つのサイズの砲弾しか削らないので主軸は 1 速だけ、頭上の中間軸も要らず、未熟練の人でも扱えるがっちりした作りでした^[25]。汎用の旋盤を「1 つの仕事しかしない機械」に絞り込んで、熟練工の足りない分を補ったのです（戦争と工作機械の全体は第 3 章）。

電動機・超硬と、主軸台の前選択

19 世紀の終わりから電気が使えるようになり、天井の軸からベルトで回す代わりに、機械ごとに電動機を付ける個別駆動が広がりました。1920 年代には刃先に超硬（炭化タングステン）を付けた工具も出てきます^[2]。削る速さが上がると、刃物を替えるたび・径が変わるたびに回転数を替える時間が惜しくなります。

そこで Herbert が 1934 年に出したのが Preoptive（前選択）主軸台です。削っている間に次の回転数をダイヤルで選んでおき、レバー 1 本で切り替えます^[18]。1944 年の教科書は、No.4 キャプスタン旋盤の Preoptive 主軸台が毎分 42〜1,000 回転の 8 速を持ち、どの速度へも削りながら切り替えられると説明しています^[26]。キャプスタン旋盤の段取りの中に「この刃物はこの回転数」という段取り表が入り、刃物と回転数の組み合わせを作業者の勘でなく機械の操作で守れるようになりました。

Wickman の多軸自動盤

同じ部品をもっと速く作るには、主軸を何本も持つ多軸自動盤です。米国では 1890 年代に生まれた機械ですが^[2]、Coventry の Wickman は 1930 年代の初めから自社の多軸自動盤を開発し、1937 年に 1 号機を出荷しました。特徴は「自動設定」の仕組みで、仕事ごとに専用のカムを作らなくても段取りができました。1939 年には Tile Hill に新しい工場を建て、第二次世界大戦中には 5 軸の自動盤を 300 台以上作り、さらに約 300 台を技術者を付けて外部の工場に作らせています^[30]。

現場で何が変わったか。カム式の自動盤では、カムを作ることそのものが段取りの大仕事でした。専用のカムなしで段取りできれば、数千個単位の注文にも多軸自動盤を使えます。前選択の主軸台と合わせて、この時代の英国の旋盤の工夫は「段取り替えの時間を減らす」方向に向いていました。

戦後：模型の旋盤から NC へ（1946〜1979 年）

Myford ML7：家と学校の旋盤

Beeston（Nottingham）の Myford Engineering Co. は、Cecil Moore が始めた会社で、遅くとも 1935 年には模型工作の雑誌に旋盤と付属品の広告を出していました^[28][29]。1946 年 2 月、模型工作の雑誌 The Model Engineer は、Beeston（Nottingham）の Myford の新しい旋盤 ML7 を紹介しました。センタ高さ 3.5 インチ、心間 20 インチの小形旋盤ですが、ギャップ付きのベッド、研削で仕上げた案内面、最初から組み込んだ電動機、主軸台の下に置いたバックギヤの軸など、戦時生産で得た工夫が入っています。記事は、英国の旋盤の良いところとして、ギャップ付きベッド・大きな中ぐり台・中空の心押し軸を挙げています^[31]。記事は模型工作の読者に向けたもので、ML7 は Science Museum にも 1 台が収められています^[32]。

ドイツの自動盤と、米国の旋盤

戦後の英国には、外国の旋盤の技術も入ってきます。BSA Tools の J. E. Maclaren らは、戦争の賠償としてドイツ Esslingen の Index-Werke の機械工場を Redditch へ移し、Index Automatic Machine Co. で Index の自動盤を作りました^[33]（Index はドイツの旋盤の章）。1959 年には John Lang & Sons が米国 Wisconsin 州の Gisholt と Lang Gisholt Machine Co. をつくり、Johnstone の工場で Gisholt の機械も作り始めます^[36]。1952 年の London・Olympia の国際工作機械展では、Dean, Smith & Grace が超硬と高速度鋼の両方に合わせた 26 インチ旋盤（20 馬力、レバー 3 本で 24 速、送り 48 種）を出していました^[34]。主軸台は全部歯車になり、変速はレバーで選ぶ時代です。

Colchester と Harrison

汎用の普通旋盤では Colchester が伸びました。1954 年に George Cohen の 600 Group に入り^[35][17]、1967 年には輸出の実績と「旋盤の製造方法の技術革新」で Queen’s Award to Industry を受けています^[37]。1968 年 2 月に量産 1 号機ができた Triumph 2000 は、角ばった形と人の手に合わせた操作、明るい塗装で、小さな工場や腕のよいアマチュアにも買える汎用旋盤でした^[38]。600 Group は 1971 年に T. S. Harrison & Sons も買い、Colchester と Harrison という英国の普通旋盤の 2 大ブランドを持つことになります^[35]。

プラグボードと NC

自動化は、カムとレバーから電気へ移ります。Herbert-BSA の NC 単軸旋盤 Batchmatic 50 は、少ない数の部品を速く安く削るための機械で、1971 年の米国の見本市で米国市場に初めて出ました^[39]。1977 年ごろの Herbert の Auto Robot キャプスタン旋盤は、機械の動きを電気のシーケンスで制御し、順番をプラグボード（差し込み盤）で組みます。3 つの横送りと変速は油圧、タレットは空気で動き、8 本の刃物を小さなロットの仕事で使い回せました。H. W. Ward のキャプスタン旋盤にも Gearaid というプラグボードの制御が付きました^[41][42]。数字のプログラムの NC と、配線で順番を組むプラグボードが並んでいた時代です（NC の全体は第 4 章）。

Herbert の行き詰まり

1961 年の Herbert は従業員 7,336 人を抱える英国最大の工作機械メーカーでした^[18]。しかし 1970 年代に経営が苦しくなり、1975 年 7 月、政府は Industry Act 1972 にもとづく最大 2,500 万ポンドの長期資金を出すと発表します。資金の大部分は株式とし、設立を控えた国家企業庁（NEB）が持つとしました^[40]。

★1980 年から：縮小と再編

1980 年 7 月、Alfred Herbert の最終的な閉鎖が発表され、10 月に任意清算に入りました^[43][44]。キャプスタン旋盤とともに 90 年あまり続いた英国最大の旋盤メーカーの終わりです。

代わりに英国で新しく NC 工作機械の大きな工場を動かしたのは、日本のメーカーでした。ヤマザキマザックは 1980 年 7 月に英国の会社を設立し、1987 年 6 月に Worcester の欧州工場（CIM 工場）を稼働させます。1988 年 3 月には英国の工場で作った NC 工作機械が初めて日本へ出荷されました^[46]。Worcester の工場は今も欧州向けの機械を作り続けています^[48]。

英国の旋盤ブランドも CNC 化します。Colchester の 2000L は FANUC の NC 装置 6-TB を載せた CNC 旋盤で、Science Museum は、カムや人の腕に頼らず図面の寸法をそのまま刃物の動きに変える CNC の例として収蔵しています^[47]。会社の形は変わり続け、1992 年に Colchester と Harrison が合わさって 600 Lathes、2009 年にチャックの Pratt Burnerd International と合わさって 600 UK、2018 年に Colchester Machine Tool Solutions と名前を変え、2022 年に 600 Group の手を離れました^[17][35]。今の旋盤の選び方は旋盤、NC のプログラムはNC プログラム、刃物は工具のページにまとめています。

日本とのつながり

日本の旋盤づくりは、英国式から始まりました。1889 年 5 月、池貝庄太郎は東京・芝金杉で、英式旋盤 2 台の付いた借り工場から仕事を始め、その年の暮れに弟の喜四郎と自家用の英式 9 フィート旋盤を作ります。これが動力式で現存最古の国産旋盤で、機械遺産第 53 号として国立科学博物館にあります^[52][53][55]。池貝が米国人技師の仕様書にもとづく米式旋盤の量産に移ったのは 1905 年で、それまでは主に英式でした^[54]。第一次世界大戦中には逆に、池貝が英国へ旋盤を輸出しています（1915 年に 5 台）^[54]。日本側の出来事は国産アーカイブ第 1 章の年表にあります。

戦後のつながりは NC です。Colchester の CNC 旋盤 2000L は FANUC の NC 装置を載せていました^[47]。そして 1987 年、ヤマザキマザックの Worcester 工場が稼働し、翌年には英国製の NC 工作機械が日本へ出荷されます^[46]。英国での工作機械づくりの一部を、日本のメーカーの工場が担うようになったのです。

よくある質問

ねじ切り旋盤を発明したのは Maudslay ですか？

親ねじ・換え歯車・送り台という部品は、Maudslay より前から時計師や計器職人の旋盤にありました（1777 年の Ramsden の精密ねじ切り旋盤など）。Maudslay の功績は、1800 年ごろにそれらを全部金属の、工場で使える大きさの旋盤にまとめ、1 本の親ねじと 28 枚の換え歯車でいろいろなピッチのねじを切れるようにしたことです。その最初の旋盤は London の Science Museum にあります。

Roberts と Whitworth は旋盤の何を変えたのですか？

Richard Roberts は 1817 年の旋盤で、バックギヤ（歯車で回転を落として重い切削をする仕組み）と、ベッドの端から端まで走る往復台の自動送りを使いました。Joseph Whitworth は 1835 年の特許の半割りナットと自動の横送り、そして三角棒に代わる中空の箱形ベッドで、旋盤をかたく、操作しやすくしました。

Herbert の Preoptive 主軸台とは何ですか？

Alfred Herbert が 1934 年に出した、回転数を前もって選んでおける主軸台です。削っている間に次の回転数を選び、レバー 1 本で切り替えます。No.4 キャプスタン旋盤では毎分 42〜1,000 回転の 8 速を削りながら替えられ、刃物を替えるたびの段取りの時間を減らしました。

Myford ML7 はどんな旋盤ですか？

Nottingham 近くの Beeston の Myford が 1946 年に発表した小形の旋盤です。センタ高さ 3.5 インチ、心間 20 インチで、ギャップ付きのベッド、研削仕上げの案内面、組み込みの電動機を持ち、模型工作の雑誌で紹介された、アマチュアにも手の届く旋盤でした。Science Museum にも収められています。