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十五章 機械が機械を監督する時代 《オートメーシーン》
1 ロボットを作る夢 top
アラビアン・ナイトに出てくるアリババは、宝物のはいっている洞穴の岩戸をおける呪文をぬすみぎきする。
そして盗賊がいないとき、こっそり洞穴の前に立って、“ひらけゴマ！”と唱えると、重い岩の扉が一人でにするするとひらく。
このように、呪文を唱えたり魔法の杖をふったりするだけで、人間ができないことが一人でにできるという物語は、昔からたくさんある。
魔法の絨毯に乗ると、まるでスーパーマンのように、自由に空をとぶことができる。
ギリシア神話でも、鍛冶の神、商業の神など、さまざまな神さまが出てきて、普通の人間では、とてもできないことを、片っ端からやってのける。
これは、「何とか、この苦しみからのがれたい。」という願いが、
「もし、そういうことができたら、どんなにすばらしいたろう。」という夢にかわったのだ。
しかし、この夢は、そう簡単には実現できなかった。
まず、人類は、何万年もかかったすえ、石器や石のハンマーのような“道具”を発明して、クルミや骨を割る仕事から“歯”を解放した。
そして、素手でやるより、ずっとらくにたくさんの仕事ができるように、手の力を何倍にもふやした。 |
道具をつくる原始人
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つぎに、馬のせなかを利用して足を解放した。
つづいて、弓矢を発明したので、足でかけても追いつげない獣に、矢を射かげたり、足でとびあがってもとどかない空の鳥を、射ることができるようになった。
そのほか、犬を使えば、鼻の“代用”になることもしった。
こうして、人類は“道具”の発明によって、自然征服への第一歩を踏出したのだ。
そして、人間の手足にかわって、仕事をしてくれるロボットの夢をもちつづけてきた。
冬でもびっしょり汗をかきながら、大きなのこぎりを動かして木を切るきこりは、“ひけ、自動のこぎりよ！”と命令すれば、一人でに木を切ってくれる“自動のこぎり”ができたら、どんなにすばらしいたろう、と思いつづけてきた。
そしてこの夢は、何千年もの努力のあげく、少しずつ実現していった。
人間の力のかわりに、牛や馬の力を利用することをしった人間は、水車や風車のように、風力や水力のような自然の力を利用する「機械」の発明に取り掛った。
そして、手足にかわって仕事をしてくれる工作機械や、大きな動力を生みだす蒸気機関などが発明された。
しかしこういう機械はまだ、人間の手足や目を、すっかり解放したわけではなかった。
ボール盤は、ハンドルできりを上げ下げしなければならないし、旋盤は、手で刃物台を動かさなければならない。
すると今度は人開の夢は、作業だけでなくいろいろな調節まで一人でやってくれる、完全な“自動機械”を作る夢にかわってきた。 |
馬を使って仕事をする
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2 第一の扉を開いたボッタ少年 top
十八世紀のはじめ、イギリスは産業革命の前夜だった。
イギリスの鉱山では、ますます深くなる坑道から、蒸気の力を利用したニューコンメンの大気圧機関が、さかんに水を汲み出していた。
その頃、イギリスのある炭坑に、ハンプリ・ボッタという少年がいた。
きょうも、ボッタ少年は、炭坑夫の父と一緒に、朝早くから山へのぼっていった。
「ねえ、お父さん、もっとほかの仕事はないかしら……
朝から晩まで、同じ事ばかり繰返しているんじや、あきてしまうよ。」
「ああ、むりもないが、もう少し我慢しておくれ。
そのうち火夫にでもなるさ。でも、ものは考えようだよ。
お父さんのように、一日じゅう暗い坑道の中で、もぐらのように仕事をしていると、たまにはおまえのように、おてんとさまの下で、一日でもいいから仕事をしてみたいと思うよ。まあ、元気でいっておいで。」
父は坑道のほうへ、ボッタ少年は坑道の上のほうへとわかれていった。
少年は奇妙な機械のところへくると、さっそく自分の仕事を始めた。
その機械は、少年が蒸気のバルブ（弁）を開けたり閉めたりするたびごとに、ゆりうでが上下して、ポンプのピストンを動かし、坑道にたまった水を汲み上げるのだった。それは、ニューコンメン機関だった。
ボッタ少年の仕事というのは、図のように蒸気機関のバルブＡ、Ｂを、開け閉めすることだった。
なるほど、これではたまらない。明けてもくれても、ただバルブを開けたり閉めたりするだけだ。 しかも、少しでも休めば機械はとまってしまう。
「全く、嫌んなっちまうな。」
ある日、ボッタ少年はうらめしそうに、バルブを開けたり閉めたりするごとに動くゆりうでを見上げていた。その時ふと少年の頭にある考えがうかんだ。
「そうだ、あのゆりうでに、バルブを開けたり閉めたりしてもらうことはできないかしら？」
少年がゆりうでの運動で、バルブを開けたり閉めたりするため、どのような仕掛をしたか、くわしくはわかっていない。
しかし、ひもや棒でバルブとゆりうでをむすびつければ、それは、そんなにむずかしいことではない。
ともかく、少年はとうとうその仕組を取付けたので、機械を時々見張るだけで、あの退屈な仕事から解放されたのだった。
少年の発明は、たちまち評判になったという。 |
ニューコンメン機関の制御
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3 オートメーション top
ここに、オートメーションへの第一の扉が開かれた。
もっともこのボッタ少年の物語は、ブイ（浮子）とボーイ（少年）とを聞き間違えたことからおこった作り話だ、というのが本当のようだ。
が、この頃、この物語のような発明が生まれたことは確かなことだ。
火をたいてボイラーに熱エネルギーを加える。これが「入力」である。
その結果、ゆりうでが運動する。これが「出力」である。
ボッタ少年（？）は、この出力の一部分を使ってバルブを運動させ、機械が自分自身で自分の運動を調節するようにしたというわけだ。
「出力を利用して、運動の調節を機械自身にやらせる。」
これを学者たちは、“自動制御”（または“フィード・バック”）とよんでいる。
“オートメーション”というのは、機械を自動化する（または自動操作させる）という意味だ。
人間が監督していないと、機械がうまく動きつづけないというのでは、まだ、オートメーションではない。
機械が早く動きすぎたり、遅くなりすぎたりしたら、自分でそれを補佐するようになってしるのが、オートメーションというものなのだ。
人間が監視してして、ふたの開け閉めをしないと動きつづけない機械は、まだオートメーションとはいえない。
ふたを開けることが必要になったら、機械が自分でそれに気づいてふたを開ける。
これがオートメーションだ。つまり自動制御の原理こそ、オートメーションの根本原理なのだ。
オートメーションという言葉は、一九四八年、アメリカで生まれた。
自動車の大量生産で有名なフォード自動車会社の副社長バーダーが、高度に自動化されたフォード工場を説明したとき、オートマティック・オペレイション（自動操作）という二つの言葉をくつつけて、“オートメーション”とよんだのに始るという。
また、オートマティゼーション（自動化）という言葉を、簡単にしたものだともいわれている。
4 速度の自動制御 top
ジェームズ・ワットが、ニューコンメンの大気圧機関を、蒸気圧力で動かすように改良したのは、一七六五年だった。
それから二十年ほどすぎたころには、ボールトンとワットの会社が作る蒸気機関は、飛ぶように売れていた。
その頃ワットは、旅行中のボールトンから、一通の手紙を受けとった。
その手紙を読んだワットの目は、急にキラキラ光りだした。
何が書いてあったのだろう。ワットはすぐ机に向かって図面を書きだした。
その手紙で、ワットの発明心はふたたび目をさまし、毎日毎日、図面をひいては考えこむようになった。
そして、それからおよそ五ヵ月ののち、完全な製作図ができあがった。
それは有名な“遠心調速機”の図面だった。
ボールトンは、旅行さきのある製粉所で、粉をひく二つの引き臼のすきまを、自動的に調節する装置をみて、ひどく感心して、そのことをワットに知らせてきたのだった。 |
無線自動車――半世紀前の技術では実現しなかった。
しかし平成になってからの無線技術の進歩は驚異的で、従来のアナログのＡＭ、ＦＭからデジタルのＷＤＭＡ（Wide
Division Multiple Access）になり、世界の自動車メーカーは開発を競っている。
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ワットのするどい頭が、蒸気機関の回転速度を、自動的に調節する“調速機”の構造を思いつくには、その手紙に書いてあることだげで充分だった。
蒸気機関に調速機が取付けられたのは、これが初めてだった。
しかし、ワットは、これだけは特許をとらなかった。
機械自身に調節をやらせるという“考え”は、すでに製粉工場で生かされていたからだ。
ワットの調速機はおもりが二つついていて、機関が早く回転しすぎると、このおもりが遠心力で外側に開き、おもりについたレバーは、蒸気のバルブをしめて、回転をおとすようになっていた。
回転がおそすぎると、二つの球の間隔はちぢまって、反対にバルブを開けるようになっていた。
その後、ワットが作った調速機がもとになって、機械的に回転を調節する、いろいろな調速機が発明された。
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たとえば畜音機のターンテーブルの回転、これはモーターで回転させられているが、このモーターに自動調節機がついていなかったら、きっと円板の回転は初めは遅く、だんだん早くなって、音楽など何が何だかわからなくなってしまっただろう。
このほか電話機のダイヤルの回転、エレベーターの昇降スピードなども、こういう調速機によって目に見えないところで自動制御されている。
5 温度の自動制御 top
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バイメタルの原理 |
機械をうまく利用するには、速度の調節のほかに、温度や蒸気の圧力を調節することも、同じように大切だ。
そこで、ワットの調速機の発明につづいて、“温度の調節”の自動化の研究がすすんだ゜
これは、ワットの発明から、四十二年のちの一八三〇年、イギリスのアンドリュ・ユーアが見事に解決した。
ユーアは、図のように二枚（バイ）の金属（メタル）をはりあわせた“バイメタル”を発明したのだ。
この二枚の金属のうちの一枚は、アンバーといわれる金属で、ニッケル三六パーセント、鉄六四パーセントの合金である。
この金属は、膨張率が非常に小さいので、温度が変化しても、あまり伸び縮みしない。
もう一枚は黄銅六〇〜七〇パーセント、亜鉛三〇〜四〇パーセントの合金で、膨張率が大きく少しの温度変化でも敏感に伸び縮みする。
この二種類の金属をはりあわせると、どういうことがおこるか？
混度があがると、一方の金属は、もう一方の金属より早く膨張するので、全体は図のようにまがる。
逆に温度がさがると、一方の金属が早く縮むので、反対にまがる。
これは非常に簡単で、頭のよい発明だった。
このバイメタルを電気回路にいれ、そのさきを電気の接点にすると、すばらしいことがおこる。
温度があがればバイメタルがまがって、接点がはなれて電気回路が開き、温度がさがれば接点がくつついて、電気回路を閉じるようにすることができる。
これを使えば、電気あんかや室内などの温度を、自由に調節できる。
たとえば、電気ストーブの回路に、バイメタルをいれ、人間の体にもっとも適した温度永氏十八度）をこえれば、接点がはなれるようにしておくと、室内温度をいつでも十八度に保っておくことができるというわけだ。
6 オートメーション時代 top
十九世紀の終り頃から、オートメーションへの大行進が始った。
まず、フランスのジョーゼフ・ファルコは、一八七二年、遠くにいて電動機を自由に操縦できる“サーボ・モーター”を発明した。
「電動機は、運転手の手が、直接または間接に動かす制御ハンドルの動きに、絶対に服従する。
ハンドルと電動機は一緒にすすみ、とまり、進行し、逆転する。
電動機は彼の奴隷のように、彼の指の動きをまねて動く。」
ファルコは自分の発明について、こう語っている。
これがきっかけになって、船や飛行機の遠隔操縦の操舵装置（リモート・コントロール）が考えられるようになった。
やがて二十世紀をむかえると、航空機、大陸間誘導弾、工場の機械などの遠隔操縦装置へと発展していった。
十九世紀のすえから、二十世紀にかけて、電子の運動を利用する電子工学エレクトロニクスが、すばらしい進歩をしたが、これが精密な遠隔操縦や機械の自動化の夢を次々と実現していったのである。
真空のガラス管の中の電子は、外からほんの少しのエネルギーをあたえただけで、実に早くしかも正確に動く。
だからこの電子は、精密な自動制御にもってこいの性質をもっているのだった。
まず、ドイツのルードビッヒ・エルスクと、ハンス・ガイテルは、一八八九年、光の強弱を電流の強弱にかえる“光電管”を発明した。
そこで、人間がドアに近づくと、この光電管がそれをすぐに見つけて機械に命令をくだす。
するとドアが開いたり、エレペーターがおりてくるというような仕掛は、簡単にできるようになった。
光電管は、そのほか無線電灯電話や、製品の自動選別装置など、広く機械の自動装置に利用されている。
つづいて一九〇四年、イギリスのジョン・フレミングが二極真空管を発明し、一九〇六年にはアメリカのド・フォレストがそれを改良して、三極真空管を作った。
こうして、自動制御に一番大切な電子工学が進歩していった。
一九二三年、モーリス・モーター会社は「トランスファマシン」を採用した。
「トランスファ」というのは、「移動する」という意味だ。
モーリス・モーター会社の機械では、長さ五十四メートルのところに、たくさんの工作機械が次々とつながっていて、初めの機械に材料がいれられると、加工された材料はとなりの機械に自動的におくられ、途中で五十三もの加工や検査が、自動的に行われるようになっていた。
この機械は、シリンダー・ブロックを三十一時間に十五組作るが、運転に二十一人の人間が必要なだけだった。
そして二十世紀の後半にはいると、こういう機械はそこらじゅうの大工場に広がるようになった。
そして一つの工程だけでなく、工場全体を自動化したところも現れるようになった。
石油・繊維・紙・フィルム・セメントなどのような液体や粉末を扱う化学工業で、真先にオートメーションへの大革命がおこり、ほとんど人間のいない「無人工場」さえ現れてきている。
ことに電子工学を利用した各種の事務機械や、電子計算機か発明されてからは、オートメーションは化学工業から機械工業に広がり、会社、銀行、官庁などの「事務」にまで広がってきた。
さらに一九四八年（昭和二十三年）アメリカのウィリアム・ショックレイ、ジョン・バーディン、ウォルター・ブラッテンの三人が、“トランジスタ”を発明してからは、各種の自動装置は、いっそう小形で精密になってきた。
こうしてオートメーションは、いまあらゆる分野に広がりつつある。 |
石油精製の工場
ほとんど人間のいない無人工場
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