Delande motor
En delande motor är en anordning som används för att markera gradering på mätinstrument för att möjliggöra avläsning av mindre mått än vad som kan tillåtas genom att direkt gravera dem. Den välkända vernierskalan och mikrometerskruvmätaren är klassiska exempel som använder sig av sådana graderingar.
Historia
Det har alltid funnits ett behov av noggranna mätinstrument. Oavsett om det är en linjär anordning som en linjal eller en vernier eller en cirkulär anordning som en gradskiva , astrolabium , sextant , teodolit eller sättande cirklar för astronomiska teleskop , har önskan om allt större precision alltid funnits. För varje förbättring av mätinstrumenten, såsom bättre alidader eller införandet av kikarsikten, följde omedelbart behovet av mer exakta graderingar.
I tidig sort instrumenterar, var examen typisk etsade eller ritade linjer i trä , elfenben eller mässing . Instrumenttillverkare utarbetade olika anordningar för att utföra sådana uppgifter. Tidiga islamiska instrumenttillverkare måste ha haft tekniker för findelningen av sina instrument, eftersom denna noggrannhet återspeglas i noggrannheten av avläsningarna de gjorde. Denna skicklighet och kunskap tycks ha gått förlorad, med tanke på att små kvadranter och astrolaber på 1400- och 1500-talen inte uppvisade fina graderingar och var relativt grovt gjorda.
På 1500-talet hämmades europeiska instrumentmakare av tillgängliga material. Mässing fanns i hamrade plåtar med grova ytor och järngravverktyg var av dålig kvalitet. Det fanns inte tillräckligt många tillverkare för att ha skapat en lång tradition av praktik och få utbildades av mästare .
Transversaler satte en standard i början av 1300-talet. Tycho Brahe använde transversaler på sina instrument och gjorde metoden mer känd. Transversaler baserade på raka linjer ger inte korrekta indelningar på en båge, så andra metoder, som de som baseras på användningen av cirkelbågar som utvecklats av Philippe de La Hire, användes också.
Ett annat system skapades på 1500-talet av Pedro Nunes och kallades nonius efter honom. Det bestod av att spåra ett visst antal koncentriska cirklar på ett instrument och dela varje efterföljande med en färre divisioner än den intilliggande yttre cirkeln. Den yttersta kvadranten skulle alltså ha 90° i 90 lika delar, nästa inre skulle ha 89 divisioner, nästa 88 och så vidare. noterades cirkeln och divisionen som alidaden föll på. En tabell konsulterades sedan för att ge det exakta måttet. Detta system var dock svårt att konstruera och användes av få. Tycho Brahe var ett undantag.
Vissa förbättringar av Nunes system utvecklades av Christopher Clavius och Jacob Curtius. Curtius arbete ledde direkt till det av Pierre Vernier , publicerat 1631. Vernier förfinade denna process och gav oss vernierskalan . Men även om dessa olika tekniker förbättrade läsningen av examen, bidrog de inte direkt till exaktheten i deras konstruktion. Ytterligare förbättringar kom långsamt, och en ny utveckling krävdes: delningsmotorn.
Tidigare arbete med utvecklingen av kugghjulsskärmaskiner hade förberett vägen. Sådana anordningar krävdes för att skära en cirkulär platta med enhetliga kuggar . Klockmakare var bekanta med dessa metoder och de var viktiga för att utveckla delningsmotorer. George Graham utarbetade en process för att använda geometriska metoder för att dela lem av ett instrument. Han utvecklade en sofistikerad strålkompass för att underlätta markeringen av graderingarna. John Bird och Jeremiah Sisson fortsatte med dessa tekniker. Dessa strålkompasstekniker användes in på 1800-talet, eftersom de delningsmotorer som följde inte skalade upp till de största instrumenten som konstruerades.
Den första riktiga cirkulära delande motorn konstruerades förmodligen av Henry Hindley , en klockare, omkring 1739. Detta rapporterades till Royal Society av John Smeaton 1785. Den var baserad direkt på en kuggskärmaskin för urverk. Den använde en tandad indexplatta och en snäckväxel för att föra fram mekanismen. Duc de Chaulnes skapade två delande motorer mellan 1765 och 1768 för att dela cirkelbågar och linjära skalor. Han ville förbättra instrumentets gradering genom att ta bort tillverkarens skicklighet från tekniken där det var möjligt. Medan användningen av strålkompass var kritiskt beroende av användarens skicklighet, producerade hans maskin mer regelbundna indelningar i kraft av sin design. Hans maskiner var också inspirerade av klockmakarnas tidigare arbete.
Jesse Ramsden följde duc de Chaulnes med fem år i produktionen av sin delande motor. Som med tidigare uppfinningar använde Ramsden's en tangentskruvmekanism för att föra fram maskinen från en position till en annan. Han hade dock utvecklat en skruvsvarv som var särskilt avancerad och producerade en överlägsen produkt. Denna motor utvecklades med finansiering från Board of Longitude under förutsättning att den beskrivs i detalj (tillsammans med tillhörande skruvsvarv ) och inte skyddas av patent. Detta gjorde det möjligt för andra att fritt kopiera enheten och förbättra den. Faktum är att styrelsen krävde att han skulle lära andra att konstruera sina egna kopior och göra sin delningsmotor tillgänglig för att gradera instrument tillverkade av andra.
Förfining av delningsmotorn
Edward Troughton var den första som byggde en kopia av Ramsden-designen. Han förbättrade designen och producerade sin egen version. Detta möjliggjorde en förbättring av noggrannheten hos den delande motorn.
Samuel Rhee utvecklade sin egen ändlösa skruvskärmaskin och kunde sälja maskiner till andra. Hans skruvar ansågs vara de finaste som fanns på den tiden.
I Frankrike skapade Étienne Lenoir en delande motor med större noggrannhet än den engelska versionen. Mégnié, Richer, Fortin och Jecker hade också byggt delande motorer av hög kvalitet.
I början av 1800-talet var det möjligt att tillverka instrument som sextanten som förblev fullt användbara och med tillräcklig noggrannhet för att kunna användas i ett halvt sekel eller mer.
Delningsmotorn var unik bland utvecklingen inom tillverkningen av vetenskapliga instrument, eftersom den omedelbart accepterades av alla tillverkare. Det fanns ingen osäkerhet i värdet av denna utveckling.
Se även
Henry Joseph Grayson - en australisk uppfinnare som utvecklade en motor (~1900) för att göra diffraktionsgitter som styrde 120 000 linjer till tum (ungefär 4 700 per mm).
externa länkar
- Palmer, Christopher (2020). Handbok för diffraktionsgitter (8:e upplagan). MKS Newport.