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제네바 구동 장치

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작동 중인 6위치 외부 제네바 구동 장치 애니메이션.

제네바 구동 장치, 제네바 드라이브(Geneva drive) 또는 제네바 메커니즘(Geneva mechanism)은 연속적인 회전 운동을 간헐적인 회전 운동으로 변환하는 톱니바퀴 메커니즘이다.

회전하는 구동 바퀴는 일반적으로 다른 바퀴(피동 바퀴)의 슬롯으로 들어가 한 번에 한 단계씩 전진시키는 핀이 장착되어 있다. 구동 바퀴에는 또한 단계를 멈춰 세울 수 있는 튀어나온 원형 차단 디스크가 있어 회전하는 피동 바퀴를 단계 사이에 제 위치에 "잠근다".

역사

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제네바 구동 장치 한 사이클의 네 가지 단계(90도 각도에서 동작 정지)를 보여주는 그림.

제네바 구동 장치라는 이름은 제네바에서 대중화된 기계식 시계에 이 장치가 처음 적용된 것에서 유래한다.[1] 이 메커니즘은 작은 규모로 제작할 수 있고 상당한 기계적 스트레스를 견딜 수 있기 때문에 기계식 휴대용 시계에 자주 사용된다.

제네바 구동 장치는 회전하는 바퀴에 네 개의 바퀴살이 있을 때 시각적으로 유사하여 "몰타 십자 메커니즘"이라고도 불린다.

제네바 구동 장치의 가장 일반적인 배열에서 클라이언트 바퀴에는 네 개의 슬롯이 있어 마스터 바퀴가 한 번 완전히 회전할 때마다 구동 장치를 한 번에 한 단계(각 단계는 90 도)씩 전진시킨다. 조향 바퀴에 n개의 슬롯이 있으면, 프로펠러 바퀴가 완전히 한 바퀴 회전할 때마다 ⁠360°/n⁠만큼 전진한다. 실용적인 제네바 구동 장치의 최소 슬롯 수는 3개이며, 18개 이상의 슬롯을 가진 메커니즘은 드물다.[2]

메커니즘은 잘 윤활되어야 하므로 종종 오일 캡슐에 밀폐되어 있다.

용도 및 적용

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수동 크랭크 및 제네바 구동 장치가 있는 영화 영사기

제네바 구동 장치의 한 가지 적용은 영화 영사기와 영화 카메라에서 필름이 노출 게이트를 통해 주기적인 시작과 정지를 반복하며 당겨지는 방식에 있다. 필름은 프레임별로 진행되며, 각 프레임은 프레임 주기(일반적으로 초당 24회)의 일부 동안 렌즈 앞에서 정지해 있고, 주기 나머지 동안에는 빠르게 가속, 진행 및 감속한다. 이 간헐적인 움직임은 제네바 구동 장치에 의해 구현되며, 이 장치는 다시 필름의 스프로킷 구멍에 맞물리는 클로를 작동시킨다. 제네바 구동 장치는 또한 정확하게 반복 가능한 정지 위치를 제공하며, 이는 연속적인 이미지에서 지터를 최소화하는 데 중요한다. (현대 영사기는 필름을 빨리 감을 수 있도록 전자 제어 색인 메커니즘이나 스테퍼모터를 사용할 수도 있다.) 영화 영사기에 제네바 구동 장치를 처음 사용한 것은 1896년 오스카 메스터와 막스 글리베의 영사기 및 로버트 윌리엄 폴의 테아트로그라프(Teatrograph) 시대로 거슬러 올라간다. 에디슨이 바이타스코프(Vitascope)로 판매한 토머스 아마트의 영사기를 포함한 이전 영사기들은 1893년 조르주 드메니가 발명한 "비터 메커니즘"을 사용하여 간헐적인 필름 이송을 달성했다.[3]:138

다섯 개의 바퀴살이 있는 제네바 정지 장치, 구동 바퀴의 네 번 회전 허용

피동 바퀴 형태의 제네바 바퀴는 기계식 휴대용 시계에도 사용되었지만, 구동 장치에서가 아니라 용수철의 장력을 제한하여 탄성력이 거의 선형인 범위에서만 작동하도록 하는 데 사용되었다. 피동 바퀴의 슬롯 중 하나가 막히면 구동 바퀴가 회전할 수 있는 횟수가 제한된다. 시계에서는 "구동" 바퀴가 용수철을 감는 바퀴이며, 네 개 또는 다섯 개의 바퀴살과 하나의 닫힌 슬롯을 가진 제네바 바퀴는 용수철의 과도한 감김(및 완전한 풀림)을 방지한다. 이른바 제네바 스톱 또는 "제네바 스톱 워크"는 17세기 또는 18세기 시계공의 발명이었다.

제네바 구동 장치의 다른 적용 분야에는 플로터의 펜 교환 메커니즘, 자동 샘플링 장치, 지폐 계수기, 그리고 제조에 사용되는 여러 형태의 인덱싱 가능한 장비(예: CNC 기계의 공구 교환기, 터릿 선반, 스크루 머신 및 터릿 드릴의 터릿, 일부 종류의 인덱싱 헤드 및 회전 테이블 등)가 있다. 철제 링 시계는 제네바 메커니즘을 사용하여 링 중 하나에 간헐적인 움직임을 제공한다.

제네바 구동 장치는 2011년 소행성 4 베스타를 촬영하는 데 사용된 돈 탐사선의 프레이밍 카메라에서 필터를 변경하는 데 사용되었다. 이 장치는 메커니즘이 고장 나더라도 최소한 하나의 필터는 사용할 수 있도록 보장하기 위해 선택되었다.[4][5]

내부 버전

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구동 바퀴가 피동 바퀴 안에 있는 변형이 있다. 외부 제네바 구동 장치가 구동 바퀴의 180° 회전 미만으로 피동 바퀴를 한 단계씩 전진시키는 반면 (일정한 속도 구동 바퀴를 가정할 때) 정지는 항상 움직임보다 길다. 내부 바퀴에서는 움직임이 항상 구동 바퀴의 180° 회전 이상을 필요로 하므로 움직임이 정지보다 오래 걸린다. 구동 바퀴의 축은 한쪽 면에만 베어링을 가질 수 있다.

외부 형태가 더 일반적인데, 더 작게 만들 수 있고 더 높은 기계적 응력을 견딜 수 있기 때문이다. 외부 구동 바퀴에 두 개 이상의 구동 핀을 가짐으로써 더 짧은 정지 시간을 달성할 수도 있다.

구형 버전

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다른 변형으로는 구형 제네바 구동 장치가 있다.[3]:128

운동학

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그림은 외부 4슬롯 제네바 구동 장치의 운동 곡선을 임의의 단위로 보여준다. 구동 핀이 슬롯에 진입하고 나갈 때 가속도에 불연속성이 나타나며, 이는 강성 베어링 표면이 접촉하거나 분리되는 순간에 발생한다. 이는 저크의 "무한한" 피크(디랙 피크)를 생성하여 진동을 유발한다.[3]:127

같이 보기

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각주

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  1. ↑ Willis, William A. (April 1945). 《Analysis of Geneva Mechanisms》. 《Journal of the Society of Motion Picture Engineers》 44. 275–284쪽. doi:10.5594/J09782. ISSN 0097-5834. 2018년 3월 25일에 원본 문서에서 보존된 문서.
  2. ↑ “Geneva mechanism | Cam-operated, Indexing, Ratcheting | Britannica” (영어). 《www.britannica.com》. 1998년 7월 20일. 2023년 12월 28일에 확인함.
  3. 1 2 3 Bickford, John H. (1972). 〈Geneva Mechanisms〉 (영어). 《Mechanisms for intermittent motion》 (PDF). New York: Industrial Press Inc. ISBN 0-8311-1091-0.
  4. ↑ 〈Camera〉 (moving pictures), 《Multimedia》 (Mov), US: Jet propulsion laboratory, Nasa.
  5. ↑ Christopher Russell; Carol Raymond (2012). 《The Dawn Mission to Minor Planets 4 Vesta and 1 Ceres》. Springer. ISBN 9781461449034.

더 읽어보기

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  • Sclater, Neil (2011), 〈Cam, Geneva, and Ratchet Drives and Mechanisms〉 5판, 《Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook》, New York: McGraw Hill, 180–210쪽, ISBN 978-0-07170442-7 . 다양한 드라이브의 도면 및 디자인.

외부 링크

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