機械化

水車はローマ時代に遡り、穀物を挽いたり灌漑用水を汲み上げたりするのに使われていました。水力で動くふいごは、西暦31年には中国の溶鉱炉で使われていました。 ^{[ 4 ]} 13世紀までには、水車は製材所^{[ 5 ]}やトリップハンマーの動力源となり、布を引っ張ったり、亜麻や後に綿のぼろ布を叩いてパルプを作り、紙を作るのに使われていました。トリップハンマーは『De re Metallica 』（1555年）で鉱石を砕いている様子が描かれています。

時計は初期の機械装置の中でも最も複雑なもののひとつでした。時計職人は歯車やねじ切り盤などの工作機械の重要な開発者であり、歯車設計の数学的開発にも携わっていました。時計は1830年頃から大量生産された初期の製品のひとつです。^{[ 6 ] [ 7 ]}

古代中国で用いられていた高炉用の水力式ふいごは、15世紀にはヨーロッパでも使用されていた。『デ・レ・メタリカ』には、高炉用ふいごに関する図面、特に製作図が掲載されている。

歯車の設計改良により摩耗が減り、効率が向上した。数学的な歯車設計は17世紀半ばに開発された。フランスの数学者でエンジニアのデザルグは、1650年頃にエピサイクロイド歯を持つ最初のミルを設計・製作した。18世紀には、別の数学的設計であるインボリュート歯車が使用されるようになった。インボリュート歯車は、エピサイクロイド歯車よりも異なるサイズの歯車をかみ合わせるのに適している。^{[ 7 ]} 歯車切削機は18世紀に使用された。^{[ 6 ]}

ニューコメン式蒸気機関は、1712年に鉱山から水を汲み上げるために初めて使用されました。ジョン・スミートンは、 18世紀中頃から後半にかけて、水車に金属製の歯車と車軸を導入しました。産業革命は主に、紡績機（1764年）や水車（1768年）などの繊維機械から始まりました。

繊維機械に使用される金属部品の需要の高まりにより、1700年代後半から1800年代半ばにかけて多くの工作機械が発明されました。19世紀初頭以降、繊維機械の歯車や軸には、木材に代わって鉄がますます使われるようになりました。1840年代には、自動操作式の工作機械が開発されました。釘を作る機械は1810年頃に開発されました。紙を連続生産するフォアドリニエ抄紙機は1801年に特許を取得し、何世紀にもわたって行われてきた一枚一枚の紙を作る手作業の方法に取って代わりました。

農業で最初に使われた機械装置の一つは、1700 年頃にジェスロ・タルが発明した種まき機でした。種まき機は、手作業よりも均一な間隔で種をまき、植える深さも均一にすることができ、収穫量を増やし、貴重な種子を節約することができました。1817 年、ドイツで最初の自転車が発明され、使用されました。18世紀後半から 19 世紀初頭にかけて、馬が引く刈り取り機や馬力の脱穀機によって、機械化された農業が大きく発展しました。^{[ 8 ]} 19 世紀後半には、脱穀に蒸気力が応用され、蒸気トラクターが登場しました。20 世紀初頭には、トラクターに内燃機関が使われるようになりました。脱穀と収穫は当初トラクターのアタッチメントで行われていましたが、1930 年代には独立動力のコンバインハーベスターが使われるようになりました。

19世紀半ばから後半にかけて、油圧装置や空気圧装置は、工具や工作物の位置決めなど、さまざまな機械的動作に動力を供給することができた。^{[ 9 ]} 杭打ち機や蒸気ハンマーは、重作業の例である。食品加工では、空気圧装置や油圧装置によって、コンベア上の缶やボトルの充填を開始および停止することができた。自動車のパワーステアリングは油圧機構を使用しており、事実上すべての土木機械やその他の建設機械、トラクターの多くの付属品も同様である。空気圧（通常は圧縮空気）動力は、工業用バルブの操作に広く使用されている。

20世紀初頭までに、機械は熟練した職人が行っていたより複雑な作業を実行できるようになった。^{[ 10 ]} 1905年に開発されたガラス瓶製造機はその一例である。この機械は高給取りのガラス吹き職人や児童労働者の仕事を置き換え、ガラス瓶の大量生産につながった。 ^{[ 11 ]}

1900年以降、工場は電化され、電気モーターや制御装置を用いてより複雑な機械作業が行われるようになった。その結果、ほぼすべての製品の製造工程が機械化された。

製造業では、機械化によって手作業による製品製造方法が置き換えられました。原動機は、熱エネルギー、位置エネルギー、または運動エネルギーを機械的な仕事に変換する装置です。原動機には、内燃機関、燃焼タービン（ジェットエンジン）、水車とタービン、風車と風力タービン、蒸気機関とタービンが含まれます。機関車、自動車、トラック、飛行機などの動力付き輸送機器は、内燃機関、燃焼タービン、蒸気機関などのエンジンタイプによるサブクラスを含む機械の分類です。工場、倉庫、製材所、その他の製造および流通業務内では、マテリアルハンドリング機器が手作業による運搬やハンドトラック、カートに取って代わりました。^{[ 10 ]}

鉱業や掘削では、パワーショベルがつるはしやシャベルに取って代わった。^{[ 10 ]} 岩石や鉱石の破砕は、何世紀にもわたって水力式のトリップハンマーで行われてきたが、トリップハンマーは現代の鉱石破砕機やボールミルに取って代わられた。

バルク材搬送システムおよび機器は、石炭、鉱石、穀物、砂、砂利、木材製品など、さまざまな材料に使用されます。^{[ 10 ]}

建設機械には、クレーン、コンクリートミキサー、コンクリートポンプ、高所作業車、各種電動工具などが含まれる。

今日、動力機械といえば、通常は電動モーターか内燃機関のいずれかによって動くものを指す。20世紀初頭の10年間以前は、動力といえば蒸気機関、水力、風力などが一般的だった。

初期の機械や工作機械の多くは手動式だったが、19世紀初頭までにはほとんどが水力または蒸気動力に切り替わった。

電化以前は、製粉所や工場の動力は通常、ラインシャフトを使用して伝達されていました。電化により、ユニットドライブと呼ばれる方式で、個々の機械をそれぞれ別のモーターで駆動できるようになりました。ユニットドライブにより、工場の配置が改善され、異なる機械を異なる速度で運転することが可能になりました。また、ユニットドライブははるかに高速化も可能にし、これは工作機械にとって特に重要でした。^{[ 12 ]}

機械化のさらに一歩先にあるのが自動化である。初期の生産機械、例えばガラス瓶吹き機（1890年代頃）などは、多くの作業員の関与を必要とした。1920年代までには、作業員の注意をはるかに必要としない完全自動機械が使用されるようになった。^{[ 10 ]}

この用語は軍事用語としても用いられ、特に装甲兵員輸送車などの装軌式装甲車両を用いて、本来であれば行軍またはトラックで戦闘に向かうはずだった部隊（機械化歩兵）を移動させることを指す。軍事用語では、機械化とは車両から戦闘を行うことができる地上部隊を指し、自動車化とはトラックなどの非装甲車両で輸送され戦闘に向かう部隊（自動車化歩兵）を指す。したがって、牽引式砲兵部隊は自動車化されているとみなされ、自走式砲兵部隊は機械化されているとみなされる。