USA 01アメリカン・システムと工作機械の誕生

銃の契約と「互換性」という考え（1785〜1815 年）

互換部品の考え方そのものは、アメリカより先にフランスにありました。1785 年、パリにいた駐仏公使 Thomas Jefferson（トーマス・ジェファーソン）は、銃の錠前（引き金と撃鉄のしかけ）の部品を 50 組ばらして混ぜても、取った順に組めばきちんと合うのを自分の手で確かめ、本国に知らせています。作ったのは Blanc という職人でした^[1]。1880 年の国勢調査の報告を書いた Charles H. Fitch（フィッチ）は、フランスでは 1717 年と 1785 年に試みがあったものの、偏見と、仕組みと機械の不足で実用にならなかったとまとめています^[2]。

国営兵器廠と、銃の請負

独立したばかりのアメリカは、銃を自前で作る必要がありました。1794 年 4 月の法律で国営の兵器廠を 2 か所に置くことが決まり、北は Springfield（スプリングフィールド、マサチューセッツ州）、南は Harpers Ferry（ハーパーズ・フェリー、いまのウェストバージニア州）が選ばれます。Springfield は 1795 年、40 人の職人でフランス式を写したマスケット銃を作り始めました^[3]。Harpers Ferry では 1799 年に工場と水路の工事が始まり、水車の水路ができた 1801 年に、28 人の銃工がマスケット銃 293 丁を作りました^[4]。国の工場だけでは足りないので、政府は民間の請負業者にも銃を注文します。

1798 年、綿繰り機の発明者 Eli Whitney（イーライ・ホイットニー）が、マスケット銃 1 万丁の契約を受けました。綿繰り機の特許は守りきれず、彼は新しい商売を探していたのです。Whitney は財務長官への手紙で、水車で動かす機械を使えば手間を大きく減らせると売り込み、New Haven（ニューヘイブン）の近くの Whitneyville に工場を建てました。ただ、機械を一から作るのに 2 年近くかかり、1 年目に納めたのは 4,000 丁の予定に対して 500 丁、契約を終えるまでに 8 年かかりました^[1]。それでも政府は前金を出し続けました。

翌 1799 年には、Connecticut 州 Berlin で鎌を作っていた Simeon North（サイミオン・ノース）が騎兵用ピストル 500 丁の契約を受けます^[1]。North は 1808 年の手紙で、1 人の職人を 1 つの部品だけに 2,000 個まで専念させると、手間が 4 分の 1 減り、出来もよくなると書いています。部品ごとに仕事を分け、同じ作業をくり返す。これが互換方式の土台になります。そして 1813 年、North はピストル 2 万丁の契約を結び、その中に「どの部品もほかのどのピストルにも付けられるように作る」という条項が入りました。互換性を約束した最初の政府契約とされます^[1]。North はこの年に Middletown（ミドルタウン）に移り、3 階建てのれんがの工場を建てました。

Whitney の「伝説」

Whitney については、ワシントンで部品の山から無作為に選んで 10 丁の銃を組んでみせた、という有名な話があります。Jefferson も 1801 年の手紙で、Whitney の錠前は 100 個ばらして混ぜても組めると書きました^[1]。Roe（ロー）の 1916 年の本はこの話を大きく取り上げ、Whitney と North の工場で互換方式が生まれたとまとめています。ところが 1960 年、MIT の Woodbury（ウッドベリー）が「Whitney と互換部品の伝説」という論文で、この評価に疑問を出しました^[6]。その後の研究では、互換性が実際に達成されたのは Whitney の工場ではなく、次に見る Harpers Ferry の Hall の工場だったとみる見方が強くなっています。

この時代の「互換」はどの程度か。Fitch によれば、初期の互換性は、焼入れしたジグ（部品の形をした型板）に合わせてやすりで削るやり方に大きく頼っていました。検査もまだゆるく、ジグに沿ってやすりをかけるとやすりがすぐ傷むので費用もかさみました。互換性が本当に保たれるようになったのは、鋼の型で鍛造し、刃物そのものが形を決めるフライス削りで寸法を出すようになってからです^[2]。

国営兵器廠と倣い旋盤・最初のフライス盤（1815〜1839 年）

Blanchard の倣い旋盤

銃でいちばん形が複雑なのは、木の銃床でした。1 丁ごとに手で削り、金具を合わせるので、熟練工でも 1 日に 1〜2 本しか作れませんでした^[2]。Thomas Blanchard（トーマス・ブランチャード）は、まず 1818 年に Springfield で銃身の外側を削る機械を動かし、1819 年に型をなぞって同じ不規則な形を削る機械の特許を取ります^[8][10]。仕組みは、鍵屋の合鍵の機械に似ています。鉄の見本（マスター）と木の材料を同じ速さでゆっくり回し、見本をなぞる案内の車の動きを、回る刃の車がそのまま材料に写します。刃が回るので、正確には「削る機械（シェーパ）」に近いと NPS は説明しています^[8]。

1827 年には、切断・平らにする・銃身の溝を掘る・錠前の座を掘るなど、Blanchard の銃床の機械は 16 種類に増え、両方の国営兵器廠で使われていました。初期の機械でも 1 人 1 日 5〜6 本の銃床を作れたといいます^[2]。おもしろいのは、木の加工の精度が金属の部品より先に進んでしまったことです。錠前の板の形がまだ 1 枚ずつ違ったため、Blanchard は錠前の板そのものを型にして、その形に合わせて銃床を掘る仕掛けまで作りました。Springfield では 1840 年までこの方法が続き、そのころには金属の部品のほうが銃床と同じ精度で作れるようになっていました^[2][1]。現存するただ 1 台の Blanchard の機械（1822 年）が、いまも Springfield に残っています^[8]。

Harpers Ferry の Hall

1819 年、後装式（銃尾から弾を込める）ライフルの特許を持つ John H. Hall（ジョン・ホール）が、1,000 丁の契約を結んで Harpers Ferry の兵器廠に入ります。古い製材所を工場にし、何年もかけて互換部品を作るための精密な機械を作りました^[7]。Hall が作ったのは、落としハンマ、銃床の機械、穴あけ盤、そしてまっすぐ・てこ形・曲線を削る専用の機械で、まっすぐ削る機械は今のフライス盤の先祖の 1 つとされます^[7]。1822 年 12 月、Hall は陸軍長官への手紙で、普通の工員の手で、見本どおりの全く同じ銃を経済的に作る方法を確立したと書きました^[7]。

1824 年に完成した最初の 100 丁は、銃尾のすき間が「紙 1 枚なら滑るが、2 枚だと止まる」ほどに合わせてありました^[1][2]。マイクロメータのない時代の、紙をすきまゲージにした合わせ方です。そして 1827 年、3 人の調査委員が、1824 年製の Hall のライフル 100 丁をばらして金属の部品を混ぜ、新しい銃床 100 本に組み直してもよく合ったと報告しました^[2]。Fitch は、これが実現したのは、やすりではなく機械で削ったすべてのはめあいと型鍛造のおかげだとし、すき間は細かくないが互換性は事実だったと書いています^[2]。1832 年には兵器局の Talcott 大佐が、ほとんどの作業を機械がこなし、手の仕事に頼るところはわずかだと報告しました^[7]。

最初のフライス盤

回る刃物で平らな面や溝を削るフライス盤は、この時期の兵器工場で形になりました。誰が最初かははっきりしません。いま残る最古のフライス盤は Whitney の工場のものとされ、テーブルを送りねじで動かす動力送りと、削り終わると送りを外す仕掛けを持っています^[9][2]。Roe はこれを 1818 年より前の機械としましたが、Woodbury はその年の根拠が百科事典の一文しかないと指摘し、「1820 年ごろ」としています。同じころ Middletown では、英国から来た Robert Johnson らの工場で手送りの小さなフライス盤が 1818 年に使われ始めたと伝わりますが、これは 1900 年に記憶から復元されたものです^[9]。確かな記録としては、Whitney が 1823 年 3 月の陸軍長官への手紙でフライス削りに触れ、その時点で両方の国営兵器廠もフライス削りを使っていました^[9]。

Springfield で最初のフライス盤が入ったのは 1834 年で、主軸が動かない機械でスパナを荒削りしました。翌 1835 年には Middletown から職人を呼んでフライス盤を作らせています^[2]。1830 年ごろには、刃物の外形を部品の形にした総形の刃物で錠前の部品を削る方法も考えられました^[2][9]。刃物の形がそのまま部品の形になるので、職人の手の差が入りません。これが、やすり仕上げから機械仕上げへの大きな一歩でした。

ゲージで検査する

部品をそろえるには、測って合否を決める道具が要ります。Roe によれば、部品をはめてみる受けゲージは 1829 年に Middletown で使われ、1840 年には Springfield でも当たり前になっていました^[1]。Fitch は 1829 年ごろから検査がきびしくなり、受けゲージが使われたと書いています。1880 年の時点では、入る側と入らない側の 2 つで限界を決める限界ゲージ（通り・止まり）が普通になり、Springfield のライフル 1 丁の部品を 154 個のゲージで検査していました^[2]。今のはめあいの考え方（はめあい）の原型です。

民間の兵器工場とフライス盤・タレット旋盤（1840〜1850 年）

Springfield の改革

1840 年、Springfield の Thomas Warner（トーマス・ワーナー）が、フライス盤・ジグに合わせた仕上げ・きびしい検査で互換性を保つ方式を入れます。主軸を縦の案内面に沿って上下できるフライス盤を 5 台作り、銃剣の加工をそろえて研削の手間を省きました^[2][9]。1842 年には雷管式の新型マスケット銃（Model 1842）の製造が始まり、見本のジグ・タップ・ゲージが一式そろえられます^[2][1]。NPS の目録は、これを機械で作った完全に互換な部品だけで組んだ最初の Springfield の銃としています^[3]。ただし帳簿を見ると、焼入れ前に錠前を 10 組ずつ仮組みして印を付ける古い習慣は 1849 年まで残っていました^[2]。民間でも、Ames 社の Albert Eames が 1842 年にゲージとジグをそろえ、検査のたびに 10 丁をばらして混ぜ、組み直して確かめています^[2]。

Windsor の Robbins & Lawrence

この時代のもう 1 つの中心は、Vermont 州の小さな町 Windsor（ウィンザー）でした。1843 年、腕のいい銃工 Richard S. Lawrence（リチャード・ローレンス）と N. Kendall が銃の工房を開き、そこへ実業家の S. E. Robbins が政府のライフル 1 万丁の入札を持ち込みます^[1]。落札した 3 人は 1846 年に 4 階建てのれんがの兵器工場を建て、新しい機械を考え、古い機械を作り替えて、互換部品を作る技術を磨きました^[13]。最初の契約は 18 か月早く終わり、さらに 1 万 5,000 丁を受けます^[1]。ASME（米国機械学会）はこの工場を「互換方式を実用の規模で達成した最初の機械工場」として機械遺産に選んでいます^[14]。

Windsor には、Lawrence のほか、設計の Frederick W. Howe（フレデリック・ハウ）、のちにタレット旋盤を育てる Henry D. Stone（ヘンリー・ストーン）という 3 人の優れた機械屋がいました。Howe は 1848 年に同社のフライス盤と、型をなぞって部品の輪郭を削る倣いフライス盤（プロファイラ）を設計します^[9][1]。1850 年に Howe が設計したフライス盤は、外に売るために作られた最初のフライス盤だったとみられ、横送りにも動力送りが付いていました^[9]。兵器工場が自分で使う機械を自分で作る時代から、機械そのものを売る時代への入り口です。

タレット旋盤のはじまり

1 つの部品に、穴あけ・中ぐり・ねじ切り・突切りと何本もの刃物を順に当てるとき、普通の旋盤では刃物を付け替えるたびに位置合わせが要ります。そこで、何本もの刃物を回る台（タレット）に載せ、台を回すだけで次の刃物を同じ位置に出す工夫が生まれました。1900 年の American Machinist 誌によれば、Connecticut 州 Middlefield のピストル工場で、Stephen Fitch（スティーブン・フィッチ）が雷管の火門 3 万個を作るため、刃物 8 本を載せて自動で回るタレットの機械を自費で作り、1845 年から 1853 年まで使いました^[12][1]。Fitch のタレットは軸が水平で、Colt の工場の Root も水平軸のタレットを使っていました。のちに広まる垂直軸のタレット旋盤は、1854 年に Robbins & Lawrence が売り物として作ったのが早い例で、図面は Stone が引き、Howe と Lawrence も設計に関わっています^[1]。同社は 1850 年に、2 本の刃物と振れ止めを 1 つの箱に収めたボックスツールも作りました^[1]。タレット旋盤のその後（自動盤・平タレット）は第 6 章で扱います。

Colt と Root

Samuel Colt（サミュエル・コルト）は 1836 年に回転弾倉式拳銃の特許を取りましたが、Paterson の最初の会社は 1842 年に閉じています^[1][11]。メキシコ戦争で政府から 1,000 丁ずつ 2 回の注文を受けると、Colt は最初の分を New Haven の Whitney の工場で作らせ、製造の細部を学びました。1848 年に Hartford（ハートフォード）に移り、1849 年に、Collins 社の斧工場を近代化した Elisha K. Root（イライシャ・ルート）を高い給料で迎えます^[1]。Root は型鍛造の落としハンマ、穴あけ・ライフリング・銃床の機械、そしてジグ・治具・工具・ゲージの体系を作りました。Roe は、拳銃そのものの手柄は Colt に、作り方の手柄は主に Root にあるとまとめています^[1]。

万国博覧会と英国の視察、機械の輸出（1851〜1860 年）

1851 年、ロンドン

1851 年のロンドン万国博覧会（Crystal Palace）に、Robbins & Lawrence は政府向けの Mississippi rifle を互換方式で作って出品し、メダルを受けました^[2][1]。Colt も拳銃を出しています^[13]。部品を混ぜても組めるアメリカの銃は、英国の技術者の目を引きました。1853 年には New York の博覧会を視察に来た英国の Joseph Whitworth（ジョセフ・ホイットワース）が Springfield 兵器廠を訪ね、Blanchard 式の機械で銃床を作る工程を 1 つずつ時計で測って報告書（1854 年）に載せています^[15]。Whitworth が記録したのは、1 工程ごとの分と秒です。機械ごとの作業時間を測って比べるという見方そのものが、のちの生産管理につながります。

英国の委員会と Enfield

続いて英国政府は、米国の機械を調べる委員会（Committee on the Machinery of the United States）を送ります。委員会は Colt、Springfield、Windsor の Robbins & Lawrence などを見て回り、Springfield では工場長の Ripley 少佐が、1843 年から 1853 年までの 10 年分の銃を 1 丁ずつ計 10 丁ばらし、部品を混ぜて組み直してみせました^[2][1]。Fitch と Roe はこれを 1853 年と書きますが、委員会の報告書は 1855 年付けで議会に出されています^[16]。視察の年は 1854 年とされることが多く、本ページの年表では「1853〜54 年」としました。

結果は大きな注文になりました。1855 年、米国の会社が英国に、互換方式の Enfield 銃 2 万丁と、兵器を作る機械一式を納めます。最初の 157 台は 4 万 4,360 ドルで、フライス盤 57 台・万能フライス盤 8 台・4 軸の穴あけ盤 12 台・ねじ切りや溝削りの専用機などでした^[2]。Roe は、この一覧に旋盤がほとんどないことに目を留めています。銃の部品の多くは回転体ではなく、フライス盤と専用機で削るものだったからです^[1]。機械は主に Robbins & Lawrence と Ames 社が作り、Harpers Ferry と Ames 社にいた James H. Burton（ジェームズ・バートン）が英国に渡って Enfield の国営工場の据え付けと運転を指揮しました^[1][2]。Fitch は、これらの機械が英国とドイツで盛んに写されたと書いています^[2]。

おもしろいことに、157 台を輸出した Robbins & Lawrence 自身は、自分たちを工作機械メーカーとは考えていませんでした。工場で使う機械はその工場で作るのが普通だったからです。それでもこの注文が、工作機械を作って売る商売の転機になったと Ashburn は書いています^[21]。Robbins & Lawrence はその後、鉄道車両への手出しと、裏付けのないライフルの大口契約で経営が行き詰まり、1856 年 10 月に破産します^[17]。1859 年に Windsor の工場は Lamson, Goodnow & Yale の手に渡ります。設計の Stone はそのまま残り、のちの Jones & Lamson へつながりました^[1]。

Lincoln miller と Colt の新工場

1855 年、Hartford の George S. Lincoln & Co. が、F. A. Pratt（フランシス・プラット）の設計したフライス盤を Colt の新しい工場のために作ります。これが Lincoln miller です。下敷きは Robbins & Lawrence の機械で、Pratt はテーブルの送りを、重い削りの始めにびびりやすいラックとピニオンから送りねじとナットに替え、全体を頑丈で小さくまとめました^[9][1]。機械そのものも最初から部品に互換性を持たせて大量に作られ、1880 年までに写しも含めて約 10 万台が作られたと Fitch は書いています（Roe は 15 万台以上）^[2][1]。前年の 1854 年には Root が、主軸の先を上から腕で支えるオーバーアームをフライス盤に付けています^[9]。フライス盤の構造の移り変わりは第 7 章で詳しく見ます。

Colt の Hartford の兵器工場（東工廠）は 1855 年に完成しました。Colt・Pomeroy・Root が設計し、大きな窓と換気とガス灯を備え、一時は世界最大の私設の兵器工場だったと NPS は説明しています^[11]。Roe によれば、中には 1,400 台を超える機械があり、その多くを社内で設計して作り、治具と工具に機械と同じほどの費用をかけたといいます^[1]。1857 年には 1 日に 150 丁の拳銃が仕上がりました^[11]。この工場からは、のちに Pratt & Whitney を作る Pratt と Amos Whitney、自動盤の Spencer、鍛造の Billings、かさ歯車の Gleason などが育ちます（第 2 章）^[1]。

なぜアメリカだったのか。Whitney は 1812 年の手紙で、自分の方式の狙いは「この国にはほとんどいない、長い修業で身につく職人の腕」を正確な機械の動きで置き換えることだと書きました^[1]。Fitch は、互換方式の条件を「大きな需要が約束されていること」と「細かい仕事が求められること」とまとめ、それが最初にそろったのが政府の契約による銃づくりだったと説明しています^[2]。職人が足りない、しかし量はまとまって必要で、注文主の政府は前金を出して何年も待ってくれる。この組み合わせが、専用機・ジグ・ゲージへの投資を割に合うものにしました。

★南北戦争と、その先へ（1861〜1865 年）

1861 年 4 月に南北戦争が始まると、Harpers Ferry の兵器廠は焼かれ、Springfield が北軍の小銃づくりを引き受けます。開戦のときに月 1,000 丁だった生産は、最盛期には1 日 1,000 丁になりました^[3]。民間でも Colt が西工廠を建てて工場を倍にし、陸軍・海軍の拳銃の注文を受けます^[1][11]。Colt は 1862 年 1 月に亡くなり、Root が社長として工場を率いました。1864 年 2 月には東工廠が火事で焼けています^[11]。

戦争は、銃の工場の外に新しい工作機械を生みました。Springfield 式のマスケット銃を請け負った Providence Tool Company（プロビデンス）のために、Brown & Sharpe（ブラウン・アンド・シャープ）が 1861 年にタレットのねじ切り機械を作ります。同社が売り物として作った最初の工作機械とみられます^[1]。さらに、銃の火門の穴をあけるドリルのねじれ溝を手のやすりで削っていた手間をなくすため、J. R. Brown が万能フライス盤を作り、1 号機を 1862 年 3 月に同社へ売りました^[20][1]。ねじれ溝も歯車も不規則な形も削れるこの機械が、次の時代の主役になります（第 2 章）。Colt で働いた Christopher M. Spencer（クリストファー・スペンサー）の連発銃は、政府が約 20 万丁を買いました^[1]。Spencer はのちに、カムで動く自動盤を作ります。

戦争が終わると、余った兵器と兵器工場の機械は海外へ向かいました。1880 年の報告は、英国・ロシア・プロイセン・スペイン・トルコ・スウェーデン・デンマーク・エジプトなどの政府が米国の兵器の機械を買い、日本・アルゼンチン・チリ・ペルー・メキシコなども米国から多くを得たと書いています^[2]。1870 年代には Pratt & Whitney がプロイセンの Spandau・Erfurt・Danzig の兵器工場に機械を納め、プロイセン政府は「職人の腕と力から大きく自由になり、賃金が半分になった」と礼状に書きました^[2]。兵器工場で生まれた互換方式は、ミシン・時計・自転車・農機へと広がっていきます。

現場で何に効くか。この時代に生まれた道具の多くは、今も形を変えて工場にあります。刃物が形を決める総形フライス、型をなぞる倣い加工（今の NC の倣いやデジタイズの先祖）、刃物を順に出すタレット、通り・止まりの限界ゲージ、部品を決まった位置に置くジグと治具。図面に公差を書き、ゲージで合否を決め、段取りを治具に任せる、という今の量産の考え方の出発点がここにあります。

⛩日本とのつながり

アメリカン・システムが育っていたころ、日本はまだ工作機械を持つ前の時代でした。1860 年（万延元年）、日米修好通商条約の批准のための遣米使節が Washington Navy Yard（ワシントン海軍工廠）に上陸し、のちに工廠の溶鉱炉などの設備を見学しています。使節は Philadelphia と New York も回りました^[19]。ただ、幕末の日本に入った工作機械の早い例は、おそらくオランダ製とみられる長崎製鉄所の機械（1856 年の銘）や、1867 年に横須賀造船所が買ったフランス製の機械（Mulhouse 1866 年の銘）で、アメリカの機械ではありませんでした（国産アーカイブ第 1 章）^[22]。

アメリカの兵器の機械と日本の関係を示す一次資料として、1880 年の国勢調査の報告は、日本が米国から多くの供給を受けた国の 1 つだと書いています^[2]。ただし、この文が銃そのものを指すのか、銃を作る機械を指すのかははっきりせず、どの工廠にどの機械が入ったかまでは確かめられませんでした。日本の工作機械づくりがアメリカ式に大きく舵を切るのは、明治の終わりに東京高等工業学校が米国人技師フランシスを招き、池貝鉄工所が米式旋盤の量産を始めたころからです。これは第 2 章と、国産アーカイブ第 1 章「国産旋盤の系譜」で扱います。

よくある質問

「アメリカン・システム」とは何ですか？

部品を専用の機械・ジグ・ゲージで同じ形にそろえ、どの部品を選んでも組み付けられるようにして（互換性）、熟練した職人の手合わせに頼らずに量産する作り方です。19 世紀の前半に米国の兵器廠と銃の請負業者が育て、1850 年代に英国が Enfield の兵器工場に取り入れたころから、ヨーロッパでこう呼ばれました。

互換部品を発明したのは Eli Whitney ですか？

昔はそう言われましたが、今は見直されています。考え方はフランスに先例があり（1785 年に Jefferson が報告）、Whitney の銃の部品が本当に互換だったかには 1960 年に Woodbury が疑問を出しました。国営兵器廠で互換性が実証された記録としては、1827 年に Harpers Ferry の John H. Hall のライフル 100 丁をばらして組み直した調査が早い例です。

最初のフライス盤は誰が作ったのですか？

はっきりしません。現存最古とされるのは Whitney の工場のフライス盤（1820 年ごろ）で、ほかに 1818 年ごろの Middletown の手送りの機械の話や、Hall の工場の「まっすぐ削る機械」があります。確かな記録は 1823 年の Whitney の手紙で、その時点で Springfield と Harpers Ferry の国営兵器廠でもフライス削りが使われていました。売り物として広く作られたのは 1855 年の Lincoln miller からです。

Blanchard の倣い旋盤は、今の加工のどこにつながっていますか？

見本（マスター）をなぞって同じ形を写すという考え方は、のちの倣い旋盤・倣いフライス盤、そして形状を測って NC のデータにするデジタイズへとつながります。もう 1 つの意味は、木の銃床という「職人の腕がいちばん要る部品」を機械で作れると示したことで、互換方式を金属の部品へ広げるきっかけになりました。