ミシガン測量博物館のデバイディング・エンジン
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Dividing engine - Wikipedia (デバイディング・エンジン、目盛り刻印機)
dividing engine を直訳すれば「分割エンジン」で、その意味は「目盛り刻印機」です。 少し特殊な名前が付いているのは、八分儀や六分儀などを非常に高精度にする機械だからのようです。 そして、またその理由からラムスデンは経度委員会から資金援助を受けたようです。
ラムスデンの偉業に関しては、日本語のページにほとんど記載がありませんが、 わずかに ねじ - Wikipedia の「歴史」の項目に記述があります。 ラムスデンのデバイディング・エンジンは超精密なネジに依存していました。
目盛り刻印機 (dividing engine) は、測定装置に目盛りを付けるために特別に使用される装置である。
正確な測定装置には常に需要があった。 定規や副尺のような直線状の装置であれ、 分度器、 アストロラーベ、 六分儀、 セオドライト や 天体望遠鏡の設定輪 (setting circle) のような円状の装置であれ、 更により高い精度への望みが常に存在していた。 測定装置が改良されるたびに -- 例えば、より良好な アリダードや望遠照準が製造されるたびに -- より正確な目盛りが直ちに必要となった。
初期の装置では目盛りは木や象牙や真鍮に刻み込まれたり、印がつけられたりした。 装置製造業者はそのような仕事を実行するために色々な装置を考案した。 初期のイスラム世界の装置製造業者は彼らの装置を精密に分割する技術を 持っていたのに相違ない。これは彼らが作った装置の精密さに反映されているのである。 この技と知識は失われたようである。 というのも、15 世紀と 16 世紀の小さな四分儀とアストロラーベには精密な目盛りが付いておらず、 比較的に粗雑に作られているからである。
16 世紀のヨーロッパの装置製造業者は利用可能な材料に制約があった。 真鍮はハンマーで平らにしたもので、表面が荒れており、 鉄製の彫刻機は品質が落ちていた。
長時間にわたり製造を続けていた業者が十分におらず、 しかも名匠によって訓練された人もほとんどいなかった。
横断線は 14 世紀の初頭には標準となっていた。 ティコ・ブラーエ は彼の装置に横断線を使用し、 この方法を良く世に知らしめた。 (ティコ・ブラーエの装置のように) 直線に基づいた横断線により、弧の正確な分割ができるわけではなく、 別の方法、例えば、 フィリップ・ド・ラ・イール (Philippe de La Hire) が開発した円弧に基づくものが使用された。【訳注：しかし実際にはティコ・ブラーエの横断線は使用され続けた。】
別の方式が 16 世紀に ペドロ・ヌネシュ (Pedro Nunes) によって創設され、彼の名前を取って、ノニウス (nonius) と呼ばれた。 この方法では、装置に同心円を幾つも描き、隣接する外側の円よりも、内側の円の分割数を 1 つ少なくする。 従って 4 分の 1 の円は 90° で、90 個に分割され、 次の内側の円は 89 個に分割され、その次の内側の円は 88 個に分割される、等々。 角度を測定する時はアリダードが示す円と分割が記録される。 次に表を参照すれば、正確な角度がわかる。しかしながら、 この方式は製造するのが困難で、ほとんど使用されなかった。 ティコ・ブラーエはその 1 つの例外である。
ヌネシュ の方式の幾つかの改良が クリストファー・クラヴィウス (Christopher Clavius) と ヤコブ・クルチウス (Jacob Curtius) に よって開発された。 クルチウスの仕事は直接的に ピエール・ヴェルニエ (Pierre Vernier) の仕事に発展し 1631 年に出版された。 ヴェルニエ は方式を精査 (refine) し、今日の バーニヤ・スケール (副尺) となったのである。 しかしながら、これらの色々な技術は目盛りの読み取りを改善したが、 目盛りの精度には直接貢献しなかったのである。 これ以上の改善は遅々としたものであり、新たな開発 -- デバイディング・エンジン (deviding engine) -- が必要とされた。
これに先行した歯車を切り抜く機械の開発が道を与えた。 このような装置では円板を一様な歯に切り抜くことが必要とされる。 時計業者はこのような方法には慣れており、デバイディング・エンジン (deviding engine) の 開発には重要なことであった。 ジョージ・グラハム (George Graham) は装置を等分するために、幾何学的方法を使用する工程を考案した。 彼は洗練されたビームコンパス【訳注：大きな円を描くコンパス】を開発して、目盛りの印を付けた。 ジョン・バード (John Bird) と ジェレミア・シッソン (Jeremiah Sisson) はこれらの技術を踏襲した。 これらのビームコンパスの技術は 19 世紀まで使用された。 これはデバイディング・エンジンでは非常に大きな装置には対応できなかったためである。
最初の本当の円のデバイディング・エンジンは 1739 年頃に時計製造業者の ヘンリー・ヒンドレー (Henry Hindley) によって製造されたと思われ、 1785 年に ジョン・スミートン (John Smeaton) によって王立学会に報告された。 これは、時計細工の歯車切り抜き機械に直接基礎を置き、 歯の付いたインデックス・プレート (割出し板、index plate) と 機械を前進させる ワーム・ギアを使用した。 デュク・ド・ショルヌ (Duc de Chaulnes) は 1765 年から 1768 年の間に 円弧や直線の目盛りを付けるために 2 つのデバイディング・エンジンを創作した。 彼が望んだことは装置の目盛りつけを改善することであり、 できる限り製造業者の技術に依存しないようにすることであった。 ビームコンパスの使用は使用者の技術に致命的に依存していたが、 彼の機械はそのデザインによって、もっと均等に分割できるようになった。 彼の機械も、それ以前の時計製造業者の仕事から インスピレーションを得たものである。
ジェシー・ラムスデン (Jesse Ramsden) はデュク・ド・ショルヌの 5 年後にデバイディング・エンジンを 製造した。ラムスデンは、機械をある位置から別の位置に前進させるために 接線方向のスクリュー (ねじ) の仕組みを使用した。 【訳注：この点はデュク・ド・ショルヌと類似していると思われる】 しかしながら、彼は スクリューを切り抜く旋盤を開発した。 これはとりわけ先進的で、卓越したスクリューを製造したのである。 このエンジンは 経度委員会の資金で開発され、 次の条件が課せられていた：(関連するスクリューを切り抜く装置と共に) 詳細な説明をし、特許で保護しないこと。 これにより、他の人が装置を自由にコピーして、 改善することが可能となったのである。 実際には、 経度委員会はラムスデンに装置のコピーの作り方を教えさせ、 他の人によって作成された装置に目盛りを付けるために彼のデバイディング・エンジンが 利用可能となるようにしたのであった。
エドワード・トラウトン (Edward Troughton) はラムスデンのデザインをコピーした最初の人である。 彼はデザインを強化し、自分自身のバージョンを製造した。 これにより、デバイディング・エンジンの精度が向上した。
サミュエル・リー (Samuel Rhee) は無限スクリュー切り抜き機を開発し、それを売ることができた。 彼のスクリューは当時利用可能なものでは最も精密と思われた。
フランスでは エティエンヌ・ルノワール (Étienne Lenoir) が英国版よりは高精度なデバイディング・エンジンを創り上げた。 Mégnié, Richer, Fortin そして Jecker もかなり質の高いデバイディング・エンジンを製造した。 19 世紀初頭には、六分儀のような装置は半世紀を経た後にも利用可能で、十分な精度を保つことが可能となったのである。
デバイディング・エンジンは科学装置製造の開発においては特異であった。 すべての製造業者が直ちに受け入れたからである。 この装置の開発の価値には不確定性がなかったのである。