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円運動を直線運動に変換する機構はありますか？
（往復）直線運動を円運動に直すリンケージには「クランク機構」がありますが、逆の場合は「ポーセリエ少佐が発明した”ワットの平行四辺形”と呼ばれる機構」があるようです。 しかし、これは厳密には「往復」円（弧）運動とでも言うべきものであって、「完全な」（回転）円運動にはなっていない気がするのですが・・・ 完全な回転円運動を（往復）直線運動に直す機構（リンケージ）はあるのでしょうか？ どうぞよろしくお願いします。
- quantum2000
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- 科学
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- silverbear
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- silverbear
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No7です。 とりあえず。直線の作図はめっちゃ簡単ですよ。定規なんて必要ありません。 まず、墨つぼに糸をいれて、二人でその糸の両端を持って引っ張り、書きたいものの上に合わせて糸を少し持ち上げて離す。 大工がやっている方法です。糸を引くことにより直線ができ、糸に付いた墨が直線を作図します。原始的ですが驚くほどきれいな直線です。 ただ、円運動をしていないので「どうなのかな？」と思い書きませんでした。 ちなみに、ポーセリエのリンク機構というものには直線が６個も使われていますが、それはいいのでしょうか？ ネジや円柱すら許可できないと言うのであれば、ポーセリエのリンク機構なんてどうやって作る気なのかな？？と思いました。
お礼
再度のご回答をありがとうございました。 「直線を作る」といっても、色々あるんですね。平面の上に直線を引くのであれば、実用的にはご指摘の通りの大工さんがやっている方法が１番かも知れません。やはり「ぴんと張った糸」が、直線の具象化の代表例でしょうね。 ただ厳密に考えると、大工さんの方法も（墨の付いた糸を弾いて打ちつける）平面（状のもの）を必要としていると思われるので、ではその平面は「どのようにして作り出すのか？」というジレンマに陥る気がするのですが・・・。「平面」が作れれば、「直線」は作り出せるとは思います。 ここで言う「作る」とか「作り出す」というのは、イメージ的には「（金属の塊から）削り出す」といったイメージを考えています。完全回転円運動を使って、どうやったら完全な直線（状の面）を削り出せるのか？という事を知りたいのです。 なお「ポーセリエのリンク機構」は、６個の「ピン」と７本の「棒」から出来ていますが、これらの「棒」は「直線（状）」である必要はなく、長さが与えられた条件を満たしていればよい訳です。
- silverbear
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的外れかもしれませんが。 皆さんが議論しているのとは別の所から。 ネジのような物を使うと円運動を直線運動に出来ますよ。 例えばサーボアクチュエータのようなものです。 後は、ローラーを二つ並べ、同じ回転をさせれば直線運動になると思います。 バレーボール飛ばす機械とかのイメージですね。 その様な機械を使えば直線が作れませんかね？
お礼
ご回答をありがとうございました。 「サーボアクチュエータ」というのはよくは分かりませんが、回転するネジが上下（とか左右）の直線状の動きを作り出す機器なのかなと思います。確かにネジは、締めたり緩めたりする時には、回転しながら直線状の動きをしていますよね。 「バレーボールを飛ばす機械」というのもよく分からないのですが、ローラーを２つ並べて同じ回転をさせるというのは、「コロの原理」の動きでしょうかね？ 違うかな？ いずれにしても、どれも回転運動から直線運動を作り出しているような気がしますが、厳密に言うと「回転運動だけ」から「直線運動」を作り出しているのではない、のではないでしょうか？ 例えば「ネジの場合」で言うと、その「直線状の動きをする」ネジを作るのに、「直線状の動きをする」旋盤などの機械を使っている、のではないでしょうか？ つまり、元々の質問の出発点は「直線とはどのようにして作図するのか？」、「直線状の物体はどのようにして製作するのか？」というものです。同じような発問に「どのようにして平面（状の面）を作り出すのか？」といったものがあります。 ですから質問の趣旨としては、「回転円運動（など）だけを使って、直線（運動）を作り出せないか？」という事なのです。「直線（運動）」を基にして「直線（運動）」を作るのはあまり意味はない訳なのですが、どうでしょうか？ いずれにしろ、ご回答をありがとうございました。
- dai0222
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No5です。おっしゃるようにポーセリエは平行運動，ワットは近似平行運動になります。 ついでに，下で紹介した参考書は，もともとは ”機械の素”という本からとったものだそうです。 機械の素は結構古いらしいので，大きな図書館には あるかもしれませんね。
お礼
再度のご回答をありがとうございました。 「ポーセリエ」と「ワット」についてはよく分かりました。 『機械の素』という本は、どうも明治期の出版のようですね。そんな昔にもう「機構学」のようなものが成立していたのでしょうか。驚きました。・・・もっとも、ワットの蒸気機関などは１８世紀後半、ポーセリエの機構も１９世紀後半のようですから、日本は別として世界は進んでいた訳ですね。 それにしても、数ある（平行運動）の中に、完全な回転円運動を正確な（往復）直線運動に変換する機構はない訳でしょうか？ いずれにしても、ご回答をありがとうございました。
- dai0222
- ベストアンサー率39% (11/28)
このような内容は，機構学にあたります。 良い参考書として，以下を紹介します。 メカニズムの事典 伊藤茂編 理工学社 1983年 この中より，いくつか紹介します。 (近似平行運動) ・スコットラッセル近似平行運動 ・ロバート近似平行運動 （平行運動） ・ハート平行運動 ・ケンプ平行運動
お礼
ご回答をありがとうございました。 機構学という学問があるとは、お恥ずかしながら知りませんでしたが、内容の豊富な１つの分野でしょうから、当然でしょうか。きっと面白い「メカニズム」が色々とあるのでしょうね。「歯車」とか「カム」とか「継手」とか・・・ 紹介されている（近似平行運動）という中に「ワットの機構」があり、（平行運動）という中に「ポーセリエの機構」があるのでしょうか。また、（平行運動）にも色々なものがあるという訳ですね。 専門家の方のご回答をありがとうございました。
- tshot
- ベストアンサー率46% (14/30)
ワットの仕掛けは正確な直線運動ではないようです。 ＣＡＤで作図してみましたが、条件を変えると誤差 が小さくはなりますが、ゼロにはならないようです。 パラメーターを全て試みたわけではないので、直線 となる解があるのかもしれませんが・・・ リンク仕掛けによる直線運動に関しては下記ＨＰに 載っています。できるようです。 http://www.saturn.dti.ne.jp/~y-aeda/Link_Mech.htm
お礼
ご回答ありがとうございました。 元の質問中の「ポーセリエ少佐が発明した”ワットの平行四辺形”と呼ばれる機構」という表現が、 誤解を招いたようです。すみませんでした。Ｎｏ．１さんにも申し訳ないことをしました。 この「ポーセリエ少佐が発明した”ワットの平行四辺形”と呼ばれる機構」という表現は、 Ｎｏ．１さんの回答に対するお礼の中で述べている http://www.shirakami.or.jp/~eichan/java/java33/linkage.html のページに載っている記述で、その時はあまり考えずにそのままコピーして貼り付けたのですが、 Ｎｏ．４さんがご指摘の http://www.saturn.dti.ne.jp/~y-aeda/Link_Mech.htm（このページは私も見ていたのですが） では、「ワットの平行四辺形」と「ポーセリエ（ポースリエ）の機構（反転器）」は、はっきり別物として書いてあります。もちろん別物でした！ すみませんでした。 また、ＣＡＤでわざわざ検証していただいたようで、ありがとうございました。 最後に、この質問でお聞きしたい点を再度述べさせていただくと、 http://www.shirakami.or.jp/~eichan/java/java33/linkage.html に載っている「ポーセリエのリンク機構」が、完全な回転円運動を描いているか？という点なのですが・・・
レシプロエンジンのクランクを外部から回転させたらどうでしょうか？ （例えばセルモーターを回す場合など）
お礼
ご回答をありがとうございました。 基本的には、色々なご意見をいただいた方が参考になりますが、元々の質問の出発点は、「直線」状の物体をどのように「作り出す」か？ということなのです。例えば「直線定規」の縁の「直線」とは、どのようにして「作った」のでしょうか？ 直線の「原器」から？ その「原器」は何から作ったの？・・・ それが「ワットの平行四辺形」を使うと、回転運動から「正確な直線」が描ける！というのです。 エンジンの「クランク機構」の場合は、ピストンが直線運動するように、シリンダーが元々「直円柱状」に削られていますから、クランクを回転したときに直線運動をするのは、当然と言えば当然な訳です。 説明不足で済みません。
- te12889
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的はずれな回答で、恐縮ですが・・・。 水車小屋の「こっとんこっとん」というのが思い浮かびました。 （杵を持ち上げるのは水車の力ですが、下ろすのは重力ですよね、あれは。）
お礼
ご回答をありがとうございました。 杵が上下に真っ直ぐ動く方式の場合は、確かに「回転運動」を「直線運動」に変えていますね。
回答ではありませんが、 ワットの平行四辺形は「完全な」（回転）円運動ですよ。ただし、完全な「直線」運動への変換ではなく「近似的な直線運動」なのです。
お礼
早速のご回答をありがとうございます。 「ワットの平行四辺形は「完全な」（回転）円運動ですよ。ただし、完全な「直線」運動への変換ではなく「近似的な直線運動」なのです。」 ということですが、例えば、 http://www.shirakami.or.jp/~eichan/java/java33/linkage.html によれば、完全な直線運動になる場合があるようです。しかしその場合でも、回転運動をする「ピン」は、円周上を「ぐるぐる回る」のではなく、円周上の「一部の円弧の部分しか動かない」ように見えるのですが・・・ どうなのでしょうか？
お礼
再度ありがうございます。 「糸で線を引く」場合は、線を引かれる「平面」はアバウトな平面でもどんな面でも、引かれた「直線」は「糸を弾いた方向」から見ると確かに直線（状）な訳です。しかしその方向に対して垂直な方向から見ると、墨の跡は必ずしも直線（状）とは限りません。例えば波打った道路に糸で線を引く場合、道路に顔をつけて真横からその「線」を見ると、道路の歪みに合わせて波打っているのが判るのではないでしょうか。 本来の「直線」というのは、もちろんどの方向から見ても「真っ直ぐな線」でないといけない訳です。 円運動でなくても、本質的に「平面や直線を含んでいない」他の基本的な運動から、「平面」や「直線」が作れればよいのですが・・・