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要点： ピンタンブラー錠では、外筒の中に内筒（プラグ）が収まっていて、開けるには内筒が回らなければなりません。両者の境目の線、シアラインを、5 列ほどのピンがまたいでいます。1 列はキーピン、ドライバーピン、ばねの組み合わせです。鍵がないと、ばねがドライバーピンを線の向こうまで押し込み、内筒は動きません。鍵の刻みがそれぞれの列を決まった高さまで持ち上げ、正しい鍵だけが、キーピンとドライバーピンのすべての境目をぴったり線の上にそろえます。刻みがひとつでも深すぎたり浅すぎたりすれば、どこかのピンがまだ邪魔をします。ピン 5 本に深さ 10 段なら、理論上は最大 10 万通りの鍵ができます。マスターキーで開くのは、スペーサーピンがその列に 2 つ目の境目をつくるからです。
回らなければならない内筒
Wikipedia のピンタンブラー錠の項："In this type of lock, an outer casing has a cylindrical hole in which the plug is housed. To open the lock, the plug must rotate."（この種の錠では、外側のケースに円筒形の穴があり、そこに内筒が収まっている。錠を開けるには、内筒が回転しなければならない。）Lockwiki："The plug is the inner piece of the lock that rotates upon insertion and tension of the correct key."（内筒は錠の内側の部品で、正しい鍵を差し込んでひねると回転する。）
The Engineering Mindset は、両者の境目の線に名前をつけています："The intersection between the plug and the lock housing is known as the shear line."（内筒と錠のハウジングの境目は、シアラインと呼ばれる。）
シアラインをまたぐピン
内筒と外筒の両方に穴があけられています。Wikipedia："A series of holes, typically five or six of them, are drilled vertically into the plug."（内筒には縦に一列の穴があけられていて、ふつうは 5 個か 6 個である。）（私たちの図では 5 個です。）その中には "key pins of various lengths, which are rounded to permit the key to slide over them easily"（長さの異なるキーピンで、鍵がその上をなめらかに滑るよう先が丸くなっている）が入り、"Above each key pin is one or more spring-loaded driver pins."（それぞれのキーピンの上には、ばねで押された 1 本以上のドライバーピンがある。）The Engineering Mindset："Within each chamber we find a spring which pushes another pin, known as a driver pin."（それぞれの穴の中にはばねがあり、ドライバーピンと呼ばれるもう 1 本のピンを押している。）
鍵がないと、動かない
Wikipedia："When the plug and outer casing are assembled, the pins are pushed down into the plug by the springs."（内筒と外側のケースを組み立てると、ピンはばねによって内筒の中へ押し下げられる。）そして："When the key is not in the lock, the pins straddle the shear point, preventing the plug from rotating."（鍵が錠に入っていないとき、ピンはシアポイントをまたいでいて、内筒が回るのを妨げる。）
The Engineering Mindset："With no key inserted, the driver pins sit part way in the housing chamber and part way within the plug. This means the plug is unable to rotate."（鍵を差していないとき、ドライバーピンは一部がハウジングの穴に、一部が内筒の中にある。つまり内筒は回転できない。）
刻みごとに、それぞれの高さ
鍵は高さの並びです。The Engineering Mindset："Each key pin is a different height, and this will correspond to the profile of the key."（キーピンはそれぞれ高さが違い、それが鍵の形に対応している。）Lockwiki："Key pins are sized differently corresponding to the different depth cuts on the key."（キーピンは、鍵の異なる深さの刻みに合わせて長さが違う。）この深さが鍵のビッティング（bitting）で、"the depth of key cuts on a cylinder key for a pin tumbler lock, often expressed as a number"（ピンタンブラー錠用のシリンダーキーの刻みの深さで、数字で表されることが多い）（Wikipedia）です。私たちの例の鍵は 2-6-4-8-3 と刻まれています。
正しい鍵：すべての境目が線の上に
Wikipedia："With a key properly cut and inserted into the groove on the end of the plug, the pins will rise causing them to align exactly at the shear point. This allows the plug to rotate, thus opening the lock."（正しく刻まれた鍵を内筒の端の溝に差し込むと、ピンが持ち上がってシアポイントでぴったりそろう。これで内筒が回転でき、錠が開く。）Lockwiki："Each pin stack must be properly aligned to allow pins to separate at the shear line. Once all pin stacks are properly aligned the plug can freely rotate and actuate the locking bolt to lock or unlock the lock."（ピンがシアラインで分かれるには、各ピンの列が正しくそろわなければならない。すべての列がそろえば内筒は自由に回転し、かんぬきを動かして施錠や解錠ができる。）
内筒が回ると、ピンは線のところで分かれます。The Engineering Mindset："The driver pins will have been pushed up and will now fully sit within the housing while the key pins sits fully within the plug. This means the plug is now able to rotate."（ドライバーピンは押し上げられて完全にハウジングの中に収まり、キーピンは完全に内筒の中に収まる。つまり内筒はもう回転できる。）
刻みがひとつ違えば、止まる
Wikipedia："If the wrong key is used, the pins remain misaligned, preventing the plug from turning"（違う鍵を使うとピンはそろわないままで、内筒は回らない）。刻みが深すぎればドライバーピンが線をまたいだまま残り、浅すぎればキーピンが線の向こうまで押し上げられます。その両方を止める設計は古くからあります。Wikipedia の歴史の節は、ダブルアクションのピンタンブラー錠を "one where lifting the pins too much or too little prevented opening"（ピンを持ち上げすぎても足りなくても開かないもの）と説明しています。Lockwiki："An incorrect key will not align all components correctly; rotation of the plug will be blocked at the shear-line."（間違った鍵ではすべての部品が正しくそろわず、内筒の回転はシアラインで止められる。）
理論上は最大 10 万通り
Lockwiki："Theoretically, most locks have a very high number of differs but in reality tolerances and bitting restrictions lower this number dramatically. For example, a 5 pin lock with 10 depth spacings has 10⁵ (100,000) theoretical key differs."（理論上、ほとんどの錠は鍵違い数がとても多いが、実際には公差やビッティングの制約でこの数は大きく減る。たとえば、ピン 5 本で深さ 10 段の錠には、理論上 10⁵（100,000）通りの鍵違いがある。）つまり 10 × 10 × 10 × 10 × 10 です。Lockwiki の言うとおり実際はもっと少なくなりますが、どれだけかの数字は出しません。
マスターキー：2 つ目の境目
Wikipedia："In a master-keyed lock, some or all of the pin chambers in the lock have three pins in them instead of two. Between the driver pin and the key pin is a third pin called the spacer pin, also known as a master wafer. Thus each pin line has two shear points."（マスターキー方式の錠では、一部またはすべてのピン穴に、2 本ではなく 3 本のピンが入っている。ドライバーピンとキーピンのあいだに、スペーサーピン（マスターウェハーとも呼ぶ）という 3 本目のピンがある。そのため各ピンの列には 2 つのシアポイントがある。）そして："So the lock will open with two keys; one aligns the first set of shear points and the other aligns the second set of shear points."（だからこの錠は 2 本の鍵で開く。1 本は 1 組目のシアポイントを、もう 1 本は 2 組目のシアポイントをそろえる。）
建物ではこう使われます："Each tenant is given a key that only unlocks their own door, called the change key, but the second key is the master key, which unlocks all the doors."（入居者はそれぞれ自分の部屋のドアだけを開けられる鍵、子鍵を受け取る。一方、2 本目の鍵がマスターキーで、すべてのドアを開けられる。）
まとめ
- 内筒が回るのは、すべてのピンの列がちょうどシアラインで分かれるときだけです。鍵がないと、ばねがドライバーピンを線の向こうまで押し込みます。
- あなたの鍵は高さの並びです。刻みがそれぞれの列を違う量だけ持ち上げ、ひとつでも 1 段ずれれば、ピンが邪魔をします。
- ピン 5 本に深さ 10 段で、理論上は最大 10 万通りの鍵。マスターキーで開くのは、スペーサーピンが各列に 2 つ目の境目をつくるからです。
出典
- Wikipedia: Pin tumbler lock, Master key, Bitting (key)
- The Engineering Mindset, P. Evans, How Padlocks Work (2020)
- Lockwiki: Pin-tumbler, Differs
動画はコードでアニメーションを作り、台本は AI の手を借りて書きました。上の引用はすべて出典で確認しています。錠と鍵の図（比率、5 列のピン、ピンの長さ、鍵穴、端面図）、ビッティング 2-6-4-8-3 と等間隔の 10 段の深さ、間違った鍵、マスターキー方式の列のピンの長さ、そしてたくさんの鍵はイメージです。この動画が説明するのはしくみだけで、鍵なしで錠を開ける方法には一切触れていません。動画のナレーションは英語です。制作には Shotloop を使いました。コードで解説動画をつくり、1 ショットずつ直せる、私の無料 Mac アプリです。
