Motor divisor - Dividing engine
Un motor divisor es un dispositivo empleado para marcar graduaciones en instrumentos de medición para permitir la lectura de medidas más pequeñas de las que se pueden permitir grabándolas directamente. La conocida escala de nonio y el calibre de tornillo micrométrico son ejemplos clásicos que hacen uso de tales graduaciones.
Historia
Siempre ha existido la necesidad de contar con instrumentos de medición precisos. Ya sea un dispositivo lineal como una regla o un nonio o un dispositivo circular como un transportador , astrolabio , sextante , teodolito o establecer círculos para telescopios astronómicos , siempre ha existido el deseo de una precisión cada vez mayor. Por cada mejora en los instrumentos de medición, como mejores alidades o la introducción de miras telescópicas, inmediatamente siguió la necesidad de graduaciones más exactas.
En los primeros instrumentos, las graduaciones eran típicamente líneas grabadas o trazadas en madera , marfil o latón . Los fabricantes de instrumentos idearon varios dispositivos para realizar tales tareas. Los primeros fabricantes de instrumentos islámicos deben haber tenido técnicas para la división fina de sus instrumentos, ya que esta precisión se refleja en la precisión de las lecturas que hicieron. Esta habilidad y conocimiento parece haberse perdido, dado que los pequeños cuadrantes y astrolabios de los siglos XV y XVI no mostraban buenas graduaciones y estaban hechos de forma relativamente tosca.
En el siglo XVI, los fabricantes de instrumentos europeos se vieron obstaculizados por los materiales disponibles. El latón estaba en láminas martilladas con superficies rugosas y las herramientas de grabado de hierro eran de mala calidad. No había suficientes creadores para haber creado una larga tradición de práctica y pocos fueron entrenados por maestros .
Las transversales establecieron un estándar a principios del siglo XIV. Tycho Brahe usó transversales en sus instrumentos y dio a conocer mejor el método. Las transversales basadas en líneas rectas no proporcionan subdivisiones correctas en un arco, por lo que también se utilizaron otros métodos, como los basados en el uso de arcos circulares desarrollados por Philippe de La Hire .
Otro sistema fue creado en el siglo XVI por Pedro Nunes y fue llamado nonius en su honor. Consistía en trazar un cierto número de círculos concéntricos en un instrumento y dividir cada uno sucesivo con una división menos que el círculo exterior adyacente. Por tanto, el cuadrante más exterior tendría 90 ° en 90 divisiones iguales, el siguiente interior tendría 89 divisiones, el siguiente 88 y así sucesivamente. Cuando se midió un ángulo, se anotó el círculo y la división en la que cayó la alidada . Luego se consultó una tabla para proporcionar la medida exacta. Sin embargo, este sistema fue difícil de construir y utilizado por pocos. Tycho Brahe fue una excepción.
Christopher Clavius y Jacob Curtius desarrollaron algunas mejoras en el sistema de Nunes . El trabajo de Curtius condujo directamente al de Pierre Vernier , publicado en 1631. Vernier refinó este proceso y nos dio la escala de nonio . Sin embargo, aunque estas diversas técnicas mejoraron la lectura de las graduaciones, no contribuyeron directamente a la precisión de su construcción. Las mejoras adicionales llegaron lentamente y se requirió un nuevo desarrollo: el motor divisor.
El trabajo previo en el desarrollo de máquinas de corte de engranajes había preparado el camino. Se requirió que tales dispositivos cortaran una placa circular con dientes de engranaje uniformes . Los relojeros estaban familiarizados con estos métodos y fueron importantes en el desarrollo de motores divisores. George Graham ideó un proceso de uso de métodos geométricos para dividir la extremidad de un instrumento. Desarrolló una sofisticada brújula de rayos para ayudar a marcar las graduaciones. John Bird y Jeremiah Sisson siguieron con estas técnicas. Estas técnicas de brújula de haz se utilizaron en el siglo XIX, ya que los motores divisores que siguieron no alcanzaron los instrumentos más grandes que se estaban construyendo.
El primer motor divisor circular verdadero probablemente fue construido por Henry Hindley , un relojero, alrededor de 1739. Esto fue informado a la Royal Society por John Smeaton en 1785. Se basaba directamente en una máquina cortadora de engranajes para mecanismos de relojería. Utilizaba una placa de índice dentada y un engranaje helicoidal para hacer avanzar el mecanismo. Duc de Chaulnes creó dos motores divisores entre 1765 y 1768 para dividir arcos circulares y escalas lineales. Deseaba mejorar la graduación de los instrumentos eliminando la habilidad del fabricante de la técnica siempre que fuera posible. Si bien el uso de la brújula de haz dependía críticamente de la habilidad del usuario, su máquina producía divisiones más regulares en virtud de su diseño. Sus máquinas también se inspiraron en el trabajo previo de los relojeros.
Jesse Ramsden siguió al duque de Chaulnes por cinco años en la producción de su motor divisor. Al igual que con las invenciones anteriores, Ramsden utilizó un mecanismo de tornillo tangente para hacer avanzar la máquina de una posición a otra. Sin embargo, había desarrollado un torno de corte de tornillos que era particularmente avanzado y producía un producto superior. Este motor fue desarrollado con fondos de la Junta de Longitud con la condición de que se describa en detalle (junto con el torno de corte de tornillos relacionado ) y no esté protegido por patente. Esto permitió a otros copiar libremente el dispositivo y mejorarlo. De hecho, la Junta requirió que él enseñara a otros a construir sus propias copias y que pusiera su motor divisor a disposición de los instrumentos graduados fabricados por otros.
Mejoras al motor divisor
Edward Troughton fue el primero en construir una copia del diseño de Ramsden. Mejoró el diseño y produjo su propia versión. Esto permitió una mejora en la precisión del motor divisor.
Samuel Rhee desarrolló su propia máquina cortadora de tornillos sin fin y pudo vender máquinas a otros. Sus tornillos fueron considerados los mejores disponibles en ese momento.
En Francia, Étienne Lenoir creó un motor divisor de mayor precisión que la versión en inglés. Mégnié, Richer, Fortin y Jecker también habían construido motores divisores de considerable calidad.
A principios del siglo XIX, era posible fabricar instrumentos como el sextante que seguían siendo completamente útiles y con la precisión suficiente para estar en uso durante medio siglo o más.
El motor divisor fue único entre los avances en la fabricación de instrumentos científicos, ya que fue aceptado de inmediato por todos los fabricantes. No hubo incertidumbre en el valor de este desarrollo.
Ver también
Henry Joseph Grayson - inventor australiano que desarrolló un motor (~ 1900) para hacer rejillas de difracción que gobernaban 120.000 líneas por pulgada (aproximadamente 4.700 por mm).
Referencias
enlaces externos
- Palmer, Christopher (2020). Manual de rejilla de difracción (8ª ed.). MKS Newport.