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使用锯子不仅是一个技术活,也是一个体力活,因此使用动力取代人力就成了19世纪锯子发展的方向。
早期机械动力的锯子需要锯片做圆周运动,而不是用了几千年的手工锯子做直线运动。今天见多了这种旋转的锯片,已经见怪不怪了,但是在18世纪当英国南安普顿的造船匠塞缪尔米勒提出用风力磨坊(见#发明365#3月1日的一期http://www.weibo.com/p/1001603815511963075097)带动一个圆形的锯片时,大家都觉得不可思议,因此大家已经习惯了锯子来回来去做直线运动。不过米勒还是在1777年获得了英国的专利,但是他一直没有真正制造出风力驱动的锯子。三年后,即1780年,德国的Gervinus发明了真正可以使用的圆形锯片的锯子。
最早的机械动力的锯子有个别使用风能或者水能的,不过都是在木工作坊里,不可能移动,也不能作为产品卖。真正可以挪动,并且可以作为商品的是使用蒸汽动力的锯子,而不是今天的电力。这种锯子(或者说是一套完整的设备)非常庞大,如下图,因此实际只能用于木工加工厂。
图3.26.1
蒸汽驱动的锯子
它的动力来源于一个烧木头的蒸汽炉,蒸汽驱动一个小的蒸汽机,再带动旋转的锯片。这种机械动力的锯子锯大块木头比人工可以提高近百倍的效率。
真正能在各种场合替代手工锯子的是电锯。在电动机出现之后,这种电锯大量涌现,电锯的体积小,转速快,不仅比蒸汽驱动的锯子方便很多,甚至比手工锯子还小巧。不过在很长的时间里,锯片都是圆形的,做圆周运动,这样昨天介绍的各种切曲线的精巧的锯子做的工作电锯还是无法替代。
让电锯模仿手工锯子做直线运动直到1946年才做到。瑞士的工程师Albert Kaufmann在帮助老婆修缝纫机时,受到缝纫机将圆周运动改为上下运动的启发,发明了直线运动的电锯Jinsaw。其核心技术是使用凸轮轴实现圆周运动到直线运动的转变。(关于凸轮轴,请看前面一期的#发明365# http://www.weibo.com/p/1001603821924219249948,在机械制造上,最重要的就是不断地将圆周运动和直线运动相转换,而实现这个功能的凸轮轴是伟大的阿拉伯发明家贾扎里在1200年前后发明的。)
图
3.26.2 电动的jinsaw和相应的锯条。
电动Jinsaw的出现,让各种手工锯子退出了历史舞台。
在电动锯的发明中,有三个技术环节,首先是将锯子原来的直线运动变成圆周运动,因为这样才能靠机械驱动,第二是找到动力源,但是在电器出现之前,人类其实没有找到合适的动力带动锯子,第三则是再反过头来,将圆周运动转换回直线运动,从而使得电动锯完全取代了原有的手工锯。而这个过程,人类走了近两个世纪的时间。