기계의 재발견 / 나카야마 히데타로

주변의 기계를 보는 아이디어

• 성능이 좋은 기계를 만들어 생활을 편리하게 하고 풍요롭게 하려고 생각하는 것은, 모든 사람의 공통된 소망이다.
• 평소 익숙하게 쓰고 있는 간단한 기계라도 그것의 메커니즘이 어떠한 것이냐를 뚜렷이 알지 못하는 것이 의외로 많다.

 

 

 

 

1. 기계의 재발견

• 우리가 무신히 쓰고 있는 기계류에서 얼핏 보기에 복잡하게 보이는 것도 사실은 아주 간단한 기구의 조합인 것이 많다.
• 기계란 무엇인가? 1) 재료: 어느 기계에도 밀거나 끌어당기거나 하는 힘이 가해졌을 때는 그 힘에 견뎌내는 강한 재료가 사용되어 있다. 2) 운동: 기계를 구성하고 있는 각 부분은 서로 어떤 일정한 운동을 하고 있다.  3) 동력원: 기계를 움직이기 위해서는 어떤 동력원이 필요하다.

 

 

 

 

2. 기계의 기초 메커니즘

 

 

 

A. 왕복운동과 회전운동의 조합

• 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 가장 일반적인 장치는 '크랭크'를 이용하는 것이다. 크랭크는 반대로 회전운동을 왕복운동으로 바꾸는 데도 사용할 수 있다. 

• 제임스 와트는 왕복운동을 회전운동으로 바꾸는 새로운 방법, '유성치차장치'를 고안했다.

• 두 개의 맞물리고 있는 평치차의 치차를 랙(Rack)이라고 부른다. 랙과 맞물리는 작은 치차를 피니언(Pinion)이라고 한다. 피니언이 회전하면 랙은 직선운동을 한다. 반대로 랙이 직선운동을 하면 피니언이 회전한다. (시계)

• 세 개의 링크를 핀으로 서로 결합하면, 링크는 저마다 서로 움직일 수 없게 된다. 그래서 링크를 넷으로 하면 각 링크는 서로 움직일 수 있으나, 어떤 일정한 운동을 할 수 있을 뿐 제멋대로 움직일 수는 없다. 링크의 수를 다섯으로 하면 어떨까? 이 경우는 일정한 운동이 아니라 제멋대로 움직여 버린다.  - 링크를 조합한 것 중에 기계의 구성 부분으로 이용할 수 있는 것은 네 개의 링크를 조립한 것이다. 이것을 '사절 기구'라고 부른다.
• 사절 기구는 회전운동을 왕복운동으로 바꾸고 싶을 때, 혹은 왕복운동을 회전운동으로 바꾸고 싶을 때에 쓰이는 기본적인 기구다. (포크레인 삽, 재봉틀)

 

 

B. 평행운동

 

C. 급속복귀 기구

• 왕복운동에서 왕복의 속도가 다른 기구를 '급속복귀 기구'라고 한다. 형상반에 응용되어 바이트가 절산을 할 때는 느리게 움직이고, 바이트가 원위치로 돌아갈 때는 재빠른 쪽인 능률적임으로 이 기구가 사용된다.

 

D. 간헐운동

• 한 개의 축이 연속적으로 회전하고 있을 때, 다른 축을 간헐적으로 회전시키는 장치를 일반적으로 '제네바 스톱'이라고 한다. 시계의 태엽을 감는 장치에 처음으로 사용되었으므로 시계의 제조지인 스위스 제네바의 이름을 따서 이렇게 불린다.
• 기계를 움직이게 하는 동력원으로서 가장 많이 사용되고 있는 것은 모터이다.

 

E. 방향 전환

• 유니버설 조인트 (천장에 장치한 선풍기의 회전운동)

 

 

 

3. 힘을 확대하는 이야기

지렛대

활차, 바퀴에다 밧줄을 걸어서 무거운 것을 들어올리는 목적에 쓰인다.

토글 조인트

 

 

 

4. 속도를 바꾸는 기술

 

 

 

5. 힘을 저장하는 장치

 

6. 운동을 조절하는 아이디어

 

7. ‘링크장치’를 가진 기계

 

 

8. ‘한 방향운동’을 가진 기계

 

9. ‘역지판’을 가진 기계

 

 

10. ‘정지’를 위한 기계

 

 

11. ‘치차’를 가진 기계

12. 영구기관을 화제로 삼아

 

mubnoos

지적이다.