ジュネーブドライブ

ジュネーブドライブまたはジュネーブ機構は、連続的な回転運動を断続的な回転運動に 変換するギア機構です。

回転する駆動 輪には通常、もう一方の車輪 (従動輪)にあるスロットに差し込むピンが装備されており、これにより駆動輪が 1 段ずつ前進します。駆動輪には、回転する従動輪を段間で所定の位置に「ロック」する、高く盛り上がった円形のブロッキング ディスクも装備されています。

ジュネーブドライブという名前は、ジュネーブで普及した機械式時計にこの装置が最初に採用されたことに由来しています。^[1]この機構は小型で製造でき、大きな機械的ストレスに耐えられるため、 機械式時計によく使用されています。

ジュネーブドライブは、回転するホイールに 4 本のスポークがあるという見た目の類似性から、「マルタ十字機構」とも呼ばれています。

ジュネーブ駆動の最も一般的な配置では、クライアントホイールには4つのスロットがあり、マスターホイールが1回転するごとに、駆動が1ステップずつ進みます（各ステップは90度です）。ステアリングホイールにn個のスロットがある場合は、⁠360°/ん⁠プロペラホイールの1回転あたり。実用的なジュネーブ駆動装置のスロットの最小数は3であり、18を超えるスロットを備えた機構を見つけることはまれです。^[2]

機構は十分に潤滑される必要があるため、多くの場合、オイルカプセルに封入されています。^[要出典]

ジュネーブ駆動の応用例の 1 つは、映写機や映画カメラです。映写機や映画カメラでは、フィルムが露光ゲートを通って定期的に開始と停止をしながら引き込まれます。フィルムは 1 フレームずつ進みます。各フレームはフレーム サイクルの一部 (通常は 1 秒あたり 24 サイクル) の間レンズの前で静止し、サイクルの残りの時間は急速に加速、前進、減速します。この断続的な動きはジュネーブ駆動によって実行され、これによりフィルムのスプロケット ホールに噛み合う爪が作動します。ジュネーブ駆動は、正確に繰り返し可能な停止位置も提供します。これは、連続する画像のジッターを最小限に抑えるために重要です。(現代の映写機では、フィルムを早送りできるように電子制御のインデックス機構またはステッピング モーターも使用される場合があります。) 映写機におけるジュネーブ駆動の最初の使用は、1896 年のOskar Messterと Max Glieweの映写機とRobert William PaulのTeatrographにまでさかのぼります。エジソンがヴィタスコープとして販売したトーマス・アーマットの映写機を含む以前の映写機は、断続的なフィルム送りを実現するために、1893年にジョルジュ・ドメニーが発明した「ビーター機構」を使用していた。^{[3] : 138}

駆動輪の形状をしたジュネーブホイールは機械式時計にも使われていましたが、駆動用ではなく、バネの張力を制限するために使われ、バネの弾性力がほぼ直線になる範囲でのみ作動するようにしていました。駆動輪のスロットの 1 つが塞がれていると、駆動輪の回転数が制限されます。時計では、「駆動」ホイールがバネを巻き上げ、4 本または 5 本のスポークと 1 つの閉じたスロットを備えたジュネーブホイールがバネの巻きすぎ (および巻き戻し) を防止します。このいわゆるジュネーブストップまたは「ジュネーブストップワーク」は、17 世紀または 18 世紀の時計職人の発明でした。

ジェネバ駆動のその他の用途としては、プロッタのペン交換機構、自動サンプリング装置、紙幣計数機、製造業で使用されるさまざまなインデックス可能な装置（ CNCマシンのツールチェンジャー、タレット旋盤のタレット、スクリューマシン、タレットドリル、ある種のインデックスヘッドや回転テーブルなど）などがあります。アイアンリングクロックは、ジェネバ機構を使用してリングの 1 つに断続的な動きを提供します。

ジュネーブドライブは、2011年に小惑星ベスタ4号を撮影したドーンミッションのフレーミングカメラのフィルターを交換するために使用されました。このドライブが選ばれたのは、メカニズムが故障した場合でも少なくとも1つのフィルターが使用可能であることを保証するためでした。^{[4] [5]}

駆動輪が従動輪の内側にあるバリエーションもあります。外部のジェネバ駆動では、駆動輪の 180° 未満の回転で従動輪が 1 ステップ進むため、(一定速度の駆動輪を想定) 停止時間が常に動作時間よりも長くなりますが、内部ホイールでは動作に駆動輪の 180° を超える回転が常に必要となるため、動作時間が停止時間よりも長くなります。駆動輪の軸は、片側にのみベアリングを持つことができます。

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  内部ジュネーブドライブ
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  内部のジュネーブドライブの動作を示すアニメーション

外部形状は、小型化が可能で、より高い機械的ストレスに耐えられるため、より一般的です。^[要出典] 外部駆動輪に複数の駆動ピンを配置することで、停止時間を短縮することもできます。

もう一つのバリエーションは球面ジュネーブドライブである。^{[3] : 128}

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  球面ジュネーブドライブ

この図は、外部 4 スロット ジェネバ ドライブの運動曲線を任意の単位で示しています。ドライブ ピンがスロットに出入りするときに加速度に不連続性が現れますが、これは剛性ベアリング面が接触または分離する瞬間に発生します。これにより、ジャークの「無限」ピーク(ディラック ピーク) が発生し、振動が発生します。^{[3] : 127}

• ドウェルカム

• スクレイター、ニール (2011)、「カム、ジュネーブ、ラチェット駆動機構」、メカニズムと機械装置のソースブック(第 5 版)、ニューヨーク: マグロウヒル、pp. 180–210、ISBN 978-0-07170442-7各種ドライブの図面と設計。

ウィキメディア・コモンズには、ジュネーブドライブに関連するメディアがあります。

• ジュネーブ機構：その歴史、機能、弱点、ネブラスカ大学。
• 外部ジュネーブ駆動（アニメーション）、ブロック英語。
• 米国特許 6,183,087 – Quickermittent。高速プルダウン用に改良されたスターホイール。
• 「LEGO ジュネーブ メカニズム」、ブリック エンジニア (アニメーションと組み立て手順)、2007 年 10 月 7 日