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機構学たんの機構学その1『機構って何?』

機構学たんによる機構学解説のまとめです. 今回は第1弾と言う事で,初歩の初歩,機構や機械についての解説になります.
テクノロジー 学術たん 機械 機構学
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機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
えっと,まず「機構学って何よ?」って思われた方,やっぱり多いんじゃないかなと思います.そう言う訳で,まずはこの『機構』とか,『機械』について改めて把握した上で,機構学を学んで行きましょう.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
既に何人かの方から御質問を頂き,結構ぶっちゃけた解説を返してしまったのですが,今回は真面目に.

「歯車とかぐるぐるーってイメージして頂ければ」とか,「機械が動く仕組みを扱う学問」とか.後者はともかく前者は流石に乱暴過ぎましたね……反省.

機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
まず,『機械』について.これはドイツの機械工学者である、フランツ・ルーローと言う人が1875年に著した『Theoretisch Kinematik』と言う本で,以下の様に定義しています.

『Theoretisch Kinematik』,和訳すると『理論機械運動学』だとか.

機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
1:外力に対して十分な強さを有する物体の組合せである. 2:これらの物体は必要な相対運動を行う. 3:入力としてエネルギを受け入れ,これを変換・伝達してわれわれに役立つ有用な力学的仕事を行う.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
つまり,固めな固体でできていて,互いに連動する様に動いて,何らかのエネルギを加えてやれば仕事をする物が機械って事になるね.……力学での『仕事』って,高校の物理でもやったよね?

この辺りから何故か口調が敬語じゃなくなっちゃいました.評判次第で敬語に戻すかこのままで行くかを考えたいと思います.

機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
定義の3つ目がちょっと分かり辛いと思うから,急拵えの写真だけど図を用意したよ.これなら少し分り易くなるかな? http://t.co/FHhSFvmzpv
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機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
この時、入力のエネルギの種類と,出力としての力学的仕事の形態によって,機械は『原動機械』と『作業機械』の2つに分類されるんだ.原動機械は水車や蒸気タービン,エンジンとか.対する作業機械は工作機械,運搬機械に建設機械が代表的だね.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
また,入出力の条件に電気エネルギを加えてやれば,発電機やモータみたいな電気機械もさっきの3つの条件を満たせるから,機械の仲間入りだね.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
ここで,「あれ?」って思った人がいるかも知れない.今や現代人に無くてはならない物の中で,みんなが機械だと思っている物が,さっきの機械の3条件を満たす事が出来ないんだ.それは一体何だろう? 考えてみてね.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
答えは『情報機械』.パソコンやケータイとかの事だね.他にも時計や体重計みたいな『測定機械』も,機械の3条件が満たせず機械にはなれないんだ.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
ルーローが機械の定義を提唱したのは1875年.当然パソコンとかまだ無いし,体重計もまだ天秤みたいな物だったんじゃないかな.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
ともかくそんな訳で,ルーローさんがお墓の中でどう思ったかはいざ知らず,機械なのか機械じゃないのかよく分からない物が出て来る様になってしまった.ここで,渡辺茂と言う人が広い意味での『機械』を次の様に定義する事で,機械の概念の拡張を提案しているんだ.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
“物理量を変形したり伝達したりする人間に有用なもの”
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
……うん,凄く単純な定義だと私も思う.けど,あの外力にどうだーとか,相対運動だーとか,ましてや入力エネルギを力学的仕事にうんたらーとか言うのよりは全然分り易いんじゃないかな?
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
でも,これはあくまでも『広義の』機械の定義として『提案』されているに過ぎない,って言うのを心に留めておいてね.あくまで厳密な機械の定義は,ルーローの3条件.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
ちょっと時間経っちゃったから,改めてルーローの3条件行ってみよう.『外力に対して十分な強さを有する物体の組合せ』で,『必要な相対運動を行う』物であり,『入力されたエネルギを変換・伝達して有用な力学的仕事を行う』物。大丈夫かな?
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
それじゃ,次は『機構』について.これは機械に比べれば幾らか単純だから,続けて話しちゃうね.途中で寝ちゃっても後で纏めておくから,興味があったらそれを参考にして下さい.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
機構についても,ルーローが定義しているんだ.“剛体または抵抗力のある物体を,限定された相対運動が互いに行えるように組み立てて連結したもの”って言うのが,その定義だね.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
きちんと読んで貰えれば分かると思うけど,固体なんだなって事と相対運動するんだなって事はさっきの機械と同じでも,入出力についての指定が無いんだ.これを表にしてみると,この写真の様になるよ. http://t.co/oNZqCvhiLc
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機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
この表とルーローの機構の定義から分かる様に,機構とはルーローの機械の定義の3条件のうち,初めの2つを満たすものであるとも言えるんだ.だから,ルーローの機械の3条件さえ覚えておけば,機構についても覚えたのと同じ事になるね.
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
渡辺の提案した広義の機械に対しての機構の場合,“入力を変換伝達して出力として出すために必要な構造のモデル”と言うのがその定義になっているよ.これはまぁ,あんまり覚えてなくても大丈夫かな?
機構学たん(MT限定) @mechanism_tan
取り敢えず,以上が機械と機構についての定義のお話.この機構について学んで行くのが機構学って事は,分かって貰えたかな? 機械工学の分野の中では最も基本的な学問で,新しい発見とかは無いけれど,それだけに重要な学問でもあるんだ.そっちの道に進んだ人は,落とさない様にね!

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