Automaten: Die magischen Geheimnisse der Antike, die mechanischen Wunder des Mittelalters, die modernen Wunder der Meisterhandwerker. Nun, genug der Alliteration.
Automaten, Automaten, Roboter, automatische Maschine: Alle diese Wörter beschreiben eine Klasse von Maschinen, die als relativ selbsttätig gelten und aufgrund einer Reihe vorgegebener mechanischer Anweisungen vorprogrammierte Funktionen oder Vorgänge ausführen können.
Randbemerkung für Grammatik-Nerds: Automaten und Automaten sind beide legale Pluralversionen von Automaten; Ein „Verkaufsautomat“ ist jedoch eine Art Cafeteria, die wie ein Verkaufsautomat mit Lebensmitteln in einer Kabine aussieht. Sie öffnet sich, wenn eine Münze eingeworfen wird.
Automaten können verschiedene Formen und Größen haben und fast alles tun, was Menschen sich vorstellen und in ein mechanisches System integrieren können.
Bei den Automaten, auf die ich mich konzentrieren möchte, handelt es sich um einige komplexe Versionen, mit denen Sie vielleicht vertraut sind, wie zum Beispiel Kuckucksuhren (Vögel, die aus der Tür springen, um die Zeit anzuzeigen) oder einfache tierische Tischspielzeuge mit Handkurbel (wie Pferde, Vögel oder Fische). ) und interessante Szenen.
Zu den historischen Automaten gehören Spieldosen mit Figuren, zwitschernde Vögel und hochkomplexe und beeindruckende menschliche Figuren von Pierre Jaquet-Droz, die Bilder zeichnen, Sätze schreiben oder Musikinstrumente spielen.
Ich werde später weitere Beispiele vorstellen, aber lassen Sie uns zunächst die Geschichte der Automaten von Anfang an verstehen.
Kluge Ingenieure und Handwerker bauen seit langem Automaten, und einige Aufzeichnungen erschienen bereits etwa 1000 v. Chr., also vor mehr als 3000 Jahren.
Leider sind Beispiele aus alten Kulturen wie China, Griechenland und Rom entweder von der Geschichte vergessen worden oder können nur durch Texte, Zeichnungen und Gemälde erhalten bleiben. Man könnte den antiken Antikythera-Mechanismus um 100 v. Chr. in die Diskussion einbeziehen, aber da es sich dabei möglicherweise nicht um eine automatische Maschine, sondern um eine komplizierte Zähl- und Rechenmaschine handelt, werde ich ihn hier nicht erwähnen.
Die frühesten Objekte wurden in der Regel als religiöse Maschinen geschaffen, um die Macht von Führern zu demonstrieren oder spirituelle Erfahrungen beim Besuch heiliger Orte wie Tempel hervorzurufen. Doch bereits im ersten Jahrhundert n. Chr. schuf der Held Alexanders, der für seine Beiträge zu Naturwissenschaften, Mathematik und Ingenieurwesen bekannt ist, ein mechanisches Bühnenstück, bei dem er Seile, Knoten, Zahnräder und andere einfache Maschinen verwendete, um es zu vollenden, das angeblich 10 Minuten dauerte .
Mithilfe seines Fachwissens in Hydraulik, Pneumatik und Mechanik erfand Hero Maschinen, die neben der Unterhaltung auch Aufgaben übernehmen können, wie zum Beispiel programmierbare selbstfahrende Karren, Verkaufsautomaten, Windorgeln und verschiedene Kriegsmaschinen.
Dies ist normalerweise die parallele Geschichte von Automaten: Die interessante Seite wird mit Erfindung und Technik kombiniert, um den mechanischen Fortschritt auf interessante und manchmal magische Weise zu inspirieren und zur Schau zu stellen.
Abhängig von der Zeit und dem Ort in der Geschichte können abergläubische Zivilisten Automaten mit Argwohn betrachten, da viele Menschen keine Erfahrungen aus erster Hand mit solchen Geräten haben. Das bedeutet, dass sich die Geschichte einer wundersamen Statue oder eines Wunders in der Menge verbreiten wird, aber in Wirklichkeit handelt es sich um ein geniales Gerät, das ein mysteriöses Erlebnis nachahmen soll.
Im Mittelalter verloren die meisten Menschen in der „westlichen“ Welt die Fähigkeiten und das Know-how zur Herstellung solcher Maschinen. Byzanz und die weitere arabische Welt setzten die Traditionen der Griechen (und möglicherweise der Chinesen dank des Handels mit dem Fernen Osten) fort, schufen ähnliche Maschinen und verfassten Schriften wie „Ein Buch über geniale Geräte“ im heutigen Irak 850 n. Chr.
Die von muslimischen Ingenieuren und Erfindern geschaffenen Automaten sind wirklich unglaublich, Jahrhunderte früher als viele berühmte westliche Beispiele. Das islamische Goldene Zeitalter zwischen 780 und 1260 n. Chr. erlebte eine Explosion wissenschaftlichen Fortschritts, die mit jeder anderen Epoche in der Geschichte vergleichbar war: Sie bildeten die Grundlage der meisten westlichen wissenschaftlichen Traditionen.
Zu den Automaten aus Zeit und geografischen Regionen gehören von Menschenhand geschaffene Kreaturen wie Windstatuen, Schlangen, Skorpione und Singvögel, programmierbare Flötenspieler, Boote mit „Vier-Personen“-Roboterbändern und praktischere Hände – mit moderner automatischer Waschmaschine mit Waschmechanismus .
Bis dahin könnte China auf eine zweitausendjährige Automatentradition zurückblicken und Automaten herstellen, die aus brüllenden Tigern, singenden Vögeln, fliegenden Vögeln und sogar komplexen Wasseruhren mit Zeitmesszahlen bestehen.
Es gibt Beschreibungen von automatischen mechanischen Puppenspielen, automatischen Orchestern und mechanischen Drachen, um nur einige zu nennen. Leider wurden die meisten geschaffenen oder aufgezeichneten Dinge später von der eroberten Ming-Dynastie in der Mitte des 14. Jahrhunderts zerstört, wodurch viele Dinge in der Geschichte vergessen wurden.
Obwohl es in einigen Teilen Europas immer noch eine Tradition von Automaten gibt, gab es im 13. Jahrhundert ein erneutes Interesse an Kreationen und Geräten, die Touristen schockieren sollten, und diese Produkte und Geräte tauchten erneut an Gerichten in ganz Europa auf.
Es wird angenommen, dass diese Zeit weitgehend von den ins Lateinische und Italienische übersetzten griechischen Texten beeinflusst wurde, was das Interesse an der Schöpfung antiker Mathematiker und Erfinder weckte. Die berühmte Renaissance der Automaten fand in der Zeit der Renaissance und der Aufklärung statt.
In der Vergangenheit wurde die Automatentechnologie durch Hydraulik (Wasser), Pneumatik (Wind und Dampf) oder Schwerkraft (durch Gewicht) angetrieben, was die Komplexität und Größe der Ausrüstung stark einschränkte. Sehr kleine und komplexe Automaten erfordern die Entwicklung neuer Technologien.
Mit der weit verbreiteten Einführung fortschrittlicherer technischer, mathematischer und technologischer Systeme (z. B. der Uhrmacherei) und metallurgischer Wissenschaft (zur Herstellung von Federn) hat sich die Fähigkeit, wirklich komplexe (und schöne) Maschinen zu schaffen, weiterentwickelt.
Seit Hunderten von Jahren sind wir in das eingetreten, was ich als das goldene Zeitalter der Automaten bezeichne, in dem einige der berühmtesten Beispiele noch existieren. Es gibt viele gute Beispiele, und viele Leute denken vielleicht, dass das Konzept der Automaten größtenteils aus dieser Zeit stammt.
Vom frühen 15. bis zum frühen 20. Jahrhundert entwickelten sich Automaten parallel zu Uhren und Industriemaschinen und verfolgten informell den Fortschritt von Innovationen und mechanischen Erfindungen.
Japan und China sind in dieser Hinsicht immer noch stark, und selbst nach den Turbulenzen der Dynastie werden immer noch wunderbare Beispiele dieser Zeit entdeckt. In Japan hat die Praxis mechanischer „Karakuri“-Puppen eine lange Tradition, die von Mitte der 1660er Jahre bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts reicht.
Werkzeughersteller, Uhrmacher, Schlosser, Erfinder und sogar Zauberer haben einige wirklich erstaunliche Automaten geschaffen, obwohl sie denen von vor Hunderten oder Tausenden von Jahren immer noch ähneln, aber jetzt kompakter und komplexer sind.
Detail der Astronomischen Uhr des Straßburger Münsters, Frankreich (Foto mit freundlicher Genehmigung von Tangopaso/Wikipedia Commons)
In diese Zeit fiel die Erfindung der modernen Kuckucksuhr, die sich möglicherweise aus den frühen Beispielen großer Stadtuhren entwickelt hat, bei denen animierte Figuren in berühmten Maschinen wie den astronomischen Uhren in Straßburg und Prag enthalten waren. Der vergoldete Hahn in der ersten Version des berühmtesten Straßburger Münsterelements, der sich heute im Kunstgewerbemuseum der Stadt befindet, gilt als der älteste Automat der Welt.
Angetrieben durch das philosophische Denken von René Descartes und anderen sind lebensgroße und weitere Miniaturmaschinen entstanden. Er glaubte, dass Tiere nur komplexe biomechanische Maschinen seien, die gebaut werden könnten.
Verdauungsente, gezeichnet von Jacques de Vaucanson (Foto geteilt von Scientific American/Wikipedia)
Dies ist keine völlig neue Idee, führt jedoch zu einer Betonung tierischer Automaten, von denen einige den Rahmen bisheriger Überlegungen sprengen. Ein interessantes Beispiel ist die Verdauungsente, die in vielerlei Hinsicht einer Ente ähnelt, aber das Einzigartigste ist, dass sie körniges Futter frisst und dann scheinbar Stuhlgang hat.
Für das moderne Publikum ist es nicht verwunderlich, dass die Automaten eigentlich keine Nahrung verdauen, aber der französische Ingenieur Jacques de Vaucanson nutzte dies eindeutig, um den primitiven Realismus der Natur zu verfolgen.
Wir sollten nicht zu sehr lachen: de Vaucanson war ein Pionier auf vielen Gebieten (einschließlich der Erfindung des automatischen Webstuhls und der Konstruktion der ersten Ganzmetalldrehmaschine), er baute den vermutlich ersten biomechanischen Automaten, eine Flöte Player, Es können zwölf verschiedene Lieder abgespielt werden. Er baute auch einen Tamburinspieler. Die Inspiration für diese beiden Automaten stammt aus dem Anatomiekurs eines französischen Chirurgen.
Dies war auch die Ära der berühmten Uhrmacher Pierre Jaquet-Droz und Henri Maillardet, die einige der beeindruckendsten humanoiden Automaten schufen, die Bilder zeichnen, unterschreiben und einfache Nachrichten schreiben konnten.
Die Mitte des 19. Jahrhunderts (ca. 1860) bis etwa 1910 galt als das „goldene Zeitalter der Automaten“ (es gab sogar ein gleichnamiges Buch), da die industrielle Revolution eine große Anzahl standardisierter mechanischer Teile hervorbrachte. und die Zahl der Unternehmen, die Automaten herstellten, nahm zu. Einfach herzustellen. Tausende Automaten und mechanische Singvögel wurden in die ganze Welt exportiert und erfreuten sich bis zum Vorabend des Ersten Weltkriegs noch großer Beliebtheit bei Sammlern.
Es überrascht nicht, dass das globale wirtschaftliche Dilemma und die konservativen Einstellungen, die durch die zerstörerischen Tragödien der globalen Kriege hervorgerufen wurden, die Prioritäten ganz Europas (eines der Produktionszentren für Automaten) verändert haben und die Schaffung von Automaten nicht mehr in der breiteren Praxis Anwendung findet. Obwohl sie in Europa, Asien und den Vereinigten Staaten von Amerika nie ganz verschwand, machte die mechanische Erfindung der künstlerischen Seite der Dinge Platz, da Fortschritte in der Elektrizitäts- und Fertigungstechnologie die Herstellung von Automaten relativ einfach machten.
Eine Zeit lang konzentrierten sich die Unternehmen entweder auf die Schaffung eleganter Kunst mit Automaten oder auf die Herstellung billiger, spielzeugähnlicher Geräte. Jetzt, im Internetzeitalter, erleben wir eine Renaissance dieser Projekte, weil die Menschen wieder mit den beeindruckenden, aber interessanten Aspekten von Automaten konfrontiert werden – im Internet finden Sie viele interessante und günstige Beispiele.
Obwohl es für diejenigen, die die künstlerische Handwerkskunst und die unglaubliche Technik von Automaten mögen, etwas frustrierend sein mag, ermöglicht der erschwingliche Preis den Menschen den einfachen Einstieg in die Welt der technischen Prinzipien durch interessante Automaten.
Dies gab mir ein detailliertes Verständnis dafür, wie einfache mechanische Prinzipien zusammenkamen, um einige der spektakulärsten Erfindungen der Geschichte hervorzubringen.
Für jeden, der heute auf High-End-Automaten achtet, ist es offensichtlich, dass außergewöhnliche Ingenieurskunst mit beeindruckender künstlerischer Handwerkskunst kombiniert werden kann, um wunderbare Ziele zu erreichen. Aber selbst in den hochwertigsten Beispielen sind die Prinzipien zum Antrieb von Automaten im Wesentlichen dieselben wie die, die seit Jahrhunderten verwendet werden, da die meisten von ihnen auf sehr einfachen mechanischen Prinzipien zur Erzeugung von Bewegung basieren.
Ich möchte sagen, dass 95 % der Automaten fünf mechanische Grundprinzipien nutzen, um Bewegung zu erzeugen, und nur in seltenen Fällen werden Dinge verwendet, die nicht in diese Kategorien passen. Die Kategorien sind wie folgt: Räder, Riemenscheiben, Zahnräder, Nocken und Pleuel. Wenn ich ein Verfechter wäre, könnte ich Räder, Riemenscheiben und Zahnräder zu einer größeren Gruppe zusammenfassen. Die von ihnen erstellten Aktionen sind jedoch etwas anders und können für einzigartige Aktionen verwendet werden. Bleiben wir also bei den fünf allgemeinen Kategorien.
Das erste ist das Rad. In vielen Fällen bewegt es sich einfach auf einer Achse, damit sich das Objekt drehen kann, oder erzeugt auf der Grundlage eines Automaten eine lineare Bewegung für die gesamte Maschine, treibt sie wie einen Personenwagen oder einen Zug an oder nutzt versteckte Räder, um Tiere zu erschaffen der Bewegung.
Das Rad kann der interne Antrieb eines anderen Mechanismus sein oder nur die letzte Komponente einer mechanischen Kette. Ein gutes Beispiel dafür, dass die Endkomponente ein Rad ist, ist eine Kuckucksuhr, die durch einen Zeichenring gekennzeichnet ist, der aus der Innenseite des Uhrengehäuses herausragt und normalerweise an der Seite eines einfachen Rades angebracht ist.
Riemenscheiben sind die Weiterentwicklung von Rädern, da sie glatt oder gezahnt sein und mit Ketten oder Riemen kämmen können, um die Drehung auf entfernte Objekte zu übertragen. Abhängig von der Einstellung kann die Riemenscheibe eine Drehbewegung in einem bestimmten Winkel über einen flexiblen Riemen übertragen (normalerweise bei verschiedenen älteren Industriemaschinen zu finden) und einen gewissen Aufprallschutz für den Mechanismus bieten.
Die Änderung des Durchmessers zwischen den beiden Riemenscheiben kann die Geschwindigkeit erhöhen oder verringern, aber was noch wichtiger ist, sie kann tatsächlich die Menge der ausgeübten Kraft verändern. Dies löst das Problem, dass der Eingang zu schwach ist, um große Komponenten direkt zu bewegen, oder dass er zu stark ist und reduziert werden muss, um den Mechanismus zu schützen.
In einer Weiterentwicklung handelt es sich bei den Zahnrädern grundsätzlich um Zahnscheiben, sie sind sehr präzise gefertigt und können direkt mit einer anderen Zahnscheibe kämmen.
Die ersten Zahnräder waren absolut ungenau. Eines der Zahnräder hatte zwei parallele Räder, die durch gleichmäßig verteilte Stangen verbunden waren. Diese Räder kämmten mit einem einzelnen Rad, das an gleichmäßig verteilten Stäben aus der Felge herausragte. Diese finden sich in den ältesten Automaten im antiken China oder Griechenland und sind die Hauptbestandteile einiger der berühmtesten Großuhren der Welt.
Aber mit dem Fortschritt der Technologie und dem weiteren Verständnis der Zahnradgeometrie entstanden die sehr präzisen Zahnräder, die Sie heute kennen, die sehr große Kräfte sehr genau übertragen können und wie Riemenscheiben verwendet werden können, um Geschwindigkeit, Kraft oder Geschwindigkeit zu ändern ein präzises Timing-Mechanismus-Verhältnis (offensichtlich). Durch die Erfindung von Präzisionsgetrieben konnten sehr komplexe Maschinen mit einfachen Hebeln ihr volles Potenzial entfalten.
Die Nocke ist ein weiterer ältester Mechanismus, da sie im einfachsten Sinne ein Rad mit einer Exzenterwelle ist. Dadurch entstehen unkonventionelle, sich wiederholende Bewegungen, die zur Ansteuerung linearer Bewegungen genutzt werden können. Das Grundprinzip besteht aus speziell geformten Rädern, meist in Form eines kreisförmigen Blattes oder einer Spiralschnecke, mit einem Nockenfolger (einem einfachen Finger oder Zahn, der auf der Peripherie ruht), um die Bewegung auf ein anderes Rad oder eine Pleuelstange umzuwandeln und so A zu bilden Rückwärts- und Viertelbewegung. Dies kann eine äußerst einfache oder äußerst komplexe Bewegung sein, das Prinzip ist jedoch dasselbe.
Der letzte Baustein ist die Pleuelstange, die den Nockenfolger, den Hebel und den grundlegenden Schwenkarm umfasst. Diese Strukturen sind sehr einfach, aber sie sind tatsächlich die Hauptmerkmale, die Bewegung in Automaten erzeugen. Die Pleuelstange besteht aus einer Stange, die sich um eine einzelne Achse dreht, zwei Achsen an beiden Enden verbindet oder drei oder mehr Achsen verbindet, um einen komplexen Bewegungspfad zu erzeugen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.12.2021
