分割エンジン

分割エンジンは、測定機器に 目盛りを付けるために使用される装置です。

正確な測定機器に対するニーズは常に存在してきました。定規やバーニヤなどの直線機器であれ、分度器、アストロラーベ、六分儀、セオドライト、天体望遠鏡の基準円などの円形機器であれ、より高い精度を求める欲求は常に存在してきました。アリダードの改善や望遠鏡の照準器の導入など、測定機器が改良されるたびに、より正確な目盛りの必要性がすぐに生じました。

初期の計器では、目盛りは通常、木、象牙、真鍮に刻まれていた。計器製作者は、そのような作業を行うためにさまざまな装置を考案した。初期のイスラムの計器製作者は、計器の目盛りを細かく刻む技術を持っていたに違いない。この精度は、彼らが行った測定の精度に反映されているからだ。15世紀と16世紀の小さな四分儀やアストロラーベには細かい目盛りがなく、比較的粗雑に作られていたことから、この技術と知識は失われたようだ。^[1]

16世紀、ヨーロッパの楽器製作者は入手可能な材料に阻まれていた。真鍮は表面が粗く叩かれた板状で、鉄の彫刻刀は質が悪かった。長い伝統を築けるほど製作者がいなかったし、名人から訓練を受けた人もほとんどいなかった。^[1]

横断線は14 世紀初頭に標準となりました。ティコ・ブラーエは自身の計測器に横断線を使用し、この手法を広く知られるようになりました。直線に基づく横断線では円弧の正確な分割が行えないため、フィリップ・ド・ラ・イールが開発した円弧に基づく手法など、他の手法も使用されました。

16 世紀にペドロ・ヌネスが考案した別のシステムは、彼にちなんでノニウスと呼ばれました。このシステムは、器具で一定数の同心円を描き、各円を隣接する外側の円より 1 つ少ない目数で分割するというものです。したがって、最も外側の象限は 90° を 90 等分し、次の内側の象限は 89 等分し、次の象限は 88 等分というように続きます。角度を測定すると、アリダードが当たった円と目数を記録します。次に、正確な測定値を得るために表を参照します。ただし、このシステムは構築が難しく、使用する人はほとんどいませんでした。ティコ・ブラーエは例外の 1 人でした。

ヌネスのシステムに対するいくつかの改良は、クリストファー・クラビウスとジェイコブ・クルティウスによって行われました。クルティウスの研究は、1631 年に出版されたピエール・ヴェルニエの研究に直接つながりました。ヴェルニエはこのプロセスを改良し、バーニヤ目盛りをもたらしました。しかし、これらのさまざまな技術によって目盛りの読みやすさは向上しましたが、目盛りの構造の精度に直接貢献することはありませんでした。さらなる改良はゆっくりと進み、新しい開発、つまり除算エンジンが必要になりました。

歯車切削機の開発に関するこれまでの研究が、その道を開いていました。そのような装置は、均一な歯車の歯を持つ円板を切削するために必要でした。時計職人はこれらの方法に精通しており、それらは分割エンジンの開発において重要でした。ジョージ・グラハムは、幾何学的方法を使用して計器のリムを分割するプロセスを考案しました。彼は、目盛りのマーキングを容易にするために、洗練されたビームコンパスを開発しました。ジョン・バードとジェレミア・シッソンがこれらの技術を引き継ぎました。これらのビームコンパス技術は、その後に続いた分割エンジンが、構築されていた最大の計器にまでスケールアップしなかったため、19世紀まで使用されました。

最初の真の円形分割エンジンは、おそらく1739年頃に時計職人のヘンリー・ヒンドレーによって作られたものです。これは1785年にジョン・スミートンによって王立協会に報告されました。 ^[2]これは時計仕掛けの歯車切削機械を直接ベースとしていました。歯車付きインデックスプレートとウォームギアを使用してメカニズムを進めました。デュック・ド・ショールヌは1765年から1768年の間に、円弧と線形スケールを分割するための2つの分割エンジンを作成しました。彼は、可能な限り製作者のスキルを技術から排除することで、計器の目盛りを改善したいと考えました。ビームコンパスの使用は使用者のスキルに大きく依存していましたが、彼の機械はその設計により、より規則的な分割を生み出しました。彼の機械は、以前の時計職人の研究にも触発されていました。

ジェシー・ラムズデンは、ショールヌ公爵に5年遅れて除算機を製作した。ラムズデンの発明は、以前の発明と同様に、接線ねじ機構を使用して機械をある位置から別の位置へ移動させた。しかし、彼は特に進歩的で優れた製品を生産するねじ切り旋盤を開発していた。 ^{[3] [4]このエンジンは、}経度委員会^[1]からの資金援助を受けて開発されたが、その条件は、関連するねじ切り旋盤とともに詳細に記述され、特許で保護されないことだった。これにより、他の人が自由にこの装置をコピーして改良することができた。実際、委員会は、ラムズデンが他の人に独自のコピーを製作するように指導し、他の人が製作した卒業式用機器に除算機を使用できるようにすることを要求した。^[1]

エドワード・トラウトンは、ラムズデンの設計のコピーを最初に製作した人物です。彼は設計を改良し、独自のバージョンを製作しました。これにより、分割エンジンの精度が向上しました。

サミュエル・リーは独自のエンドレスねじ切り機を開発し、他社にも販売することができた。彼のねじは当時入手可能な中で最も優れたものと考えられていた。^[1]

フランスでは、エティエンヌ・ルノアがイギリス版よりも精度の高い除算エンジンを開発した。メニエ、リシェ、フォルタン、ジェッカーもかなり高品質の除算エンジンを製作していた。^[1]

19世紀初頭までに、半世紀以上も使用に耐えるほどの精度と機能性を備えた六分儀などの計測機器の製造が可能になった。 ^[5]

除算エンジンは科学機器の製造における開発の中でもユニークなものであり、すべてのメーカーにすぐに受け入れられました。この開発の価値に疑いの余地はありませんでした。^[5]

ブライアン・ドンキンは1826年にネジ切り・分割エンジン旋盤を設計・製作し、正確なリードスクリューの製造における新たな精度基準を確立しました。これは産業革命における精密機械加工の発展に不可欠な前身でした。^[6]

• ヘンリー・ジョセフ・グレイソン- 1 インチあたり 120,000 線 (1 mm あたり約 4,700 線) の回折格子を作成するためのエンジンを開発したオーストラリアの発明家 (1900 年頃) 。

ウィキメディア・コモンズには、除算エンジンに関連するメディアがあります。

• Palmer, Christopher (2020)。回折格子ハンドブック（第 8 版）。MKS Newport。