پیچ

اختراع پیچ

US 975285
پیتر لیمبرنر رابرتسون

یکی از اختراعات کاربردی بشر که قطعاً در زندگی تک تک ما اثرگذار بوده، پیچ است. اگر از افراد فنی و علاقه‌مند به کارهای تعمیراتی و مکانیکی باشید، احتمالاً در جعبه ابزار خود تعداد زیادی پیچ‌گوشتی برای باز و بستن انواع پیچ‌ها دارید. آیا تا به حال از خود سؤال کرده‌اید که پیچ‌ چگونه اختراع شد؟ آیا از همان ابتدای معرفی، شکل پیچ به‌عنوان یک جزء ایجادکننده اتصال مکانیکی مستحکم، ‌ به همین صورت بوده است؟ مخترعین اثرگذار در توسعه و تکامل پیچ و پیچ‌گوشتی چه کسانی هستند؟

به‌طور کلی، هر شافت فلزی که دارای شیارهایی بر روی سطح خارجی آن باشد را پیچ می‌نامند. پیچ‌ها اغلب برای اتصال دو جسم به یکدیگر استفاده شده که این دو جسم می‌تواند چوب، فلز یا هر سطح محکم دیگری باشند. برای آسان‌تر شدن پیچش پیچ بین دو سطح، لبه بالایی پیچ را مسطح و دارای شیارهای خاص (به شکل یک خط صاف یا دو خط متقاطع) ساخته که امکان قرار گرفتن پیچ‌گوشتی بدون سر خوردن‌های متوالی را فراهم می‌کند. در نگاه نخست و البته برای ما که از ابتدای زندگی خود با پیچ‌های زیادی سروکار داشته‌ایم، چنین ویژگی‌هایی بدیهی به نظر می‌رسد. اما تاریخچه توسعه و تکامل این اختراع پرکاربرد نشان می‌دهد که همین ایده به ظاهر ساده، از نقاط عطف کاربردی‌تر شدن پیچ‌ها بوده است.

بررسی‌های تاریخی حاکی از آن است که پیچ از قرن اول میلادی به یک ابزار متداول بدل شده است. در حالی که مورخین نمی‌دانند چه کسی مبدع اولین پیچ بوده، اما گفته می‌شود که پیچ‌های اولیه از جنس چوب بوده و از آن‌ها برای کاربردهایی همچون فراوری روغن زیتون و یا فشردن لباس استفاده می‌شد. قرن‌ها بعد و در سال‌های ابتدایی قرن پانزدهم میلادی، از پیچ و مهره‌های فلزی برای اتصال دو جسم به یکدیگر استفاده شد.

اگر مسیر توسعه پیچ را از منظر دستگاه‌های طراحی و تولید پیچ بنگریم، نخستین نوآوری بزرگ در این صنعت، ساخت ماشین تراش پیچ‌های فلزی (Screw-Cutting Lathe) بوده که در سال ۱۷۷۰ میلادی، توسط جسی رامسدن (Jesse Ramsden) انجام گرفت. این ایده نوآورانه، الهام‌بخش سایر مخترعین و سازندگان تجهیزات مکانیکی شد و در سال ۱۷۹۷ میلادی، هنری مودسلی (Henry Maudslay)، ماشین تراشی برای تولید انبوه انواع پیچ با اندازه‌های بسیار دقیق طراحی کرد. دقیقاً یک سال بعد، یک مخترع آمریکایی به نام دیوید ویلکینسون (David Wilkinson)، توانست ماشین‌آلات لازم برای تولید انبوه پیچ‌های فلزی رزوه‌ای را در آمریکا تولید کند.

با وجود توسعه انواع روش‌ها و تجهیزات لازم برای تولید انبوه پیچ‌های فلزی، اما یک مشکل بزرگ و لاینحل پیش روی مصرف‌کنندگان و کاربران این پیچ‌ها قرار داشت. پیچاندن این پیچ‌ها بسیار دشوار بود و اغلب به جراحات سطحی روی دست و انگشتان کاربر منجر می‌شد. علت اصلی هم عدم چفت شدن سر پیچ‌گوشتی و پیچ بود که با اعمال فشار و عدم تعادل مناسب پیچ‌گوشتی، به سر خوردن آن و صدمات وارده منتهی می‌شد. این مشکلی بود که پیتر لیمبرنر رابرتسون (Peter Lymburner Robertson)، مخترع بزرگ کانادایی هم با آن مواجه شد. یک حادثه کوچک در هنگام پیچاندن پیچ‌گوشتی و زخمی شدن دست رابرتسون، موجب شد تا وی عمیقاً برای یافتن یک راه چاره به صرافت بیفتد. نتیجه خارق‌العاده بود: یک پیچ ایمن و بهبود یافته به نام «The Robertson® Drive».

ایده اصلی رابرتسون برای ساده‌تر کردن استفاده از پیچ و پیچ‌گوشتی، تعبیه یک حفره مربعی شکل در لبه بیرونی پیچ بود که باعث می‌شد تا پیچ‌گوشتی به خوبی در آن جای گرفته و بدون نگرانی از سر خوردن‌های مداوم، پیچ را با فشار دست پیچاند. این طرح جالب و خلاقانه، توجه بسیاری از سازندگان و تولیدکنندگان را به خود جلب کرد و عملاً به یک استاندارد در آمریکای شمالی تبدیل شد. گفته می‌شود که ماشین مشهور فورد به نام «Model T» که در اوایل قرن بیستم به بازار عرضه شد، از نخستین مشتریان پیچ‌های ابداعی رابرتسون بوده و بیش از هفتصد پیچ در این خودرو به کار رفته است.

لازم به تأکید است که موفقیت پیچ جدید رابرتسون به همین سادگی‌ها به دست نیامد. وی که همواره به دنبال روش‌های جدید برای بهبود و تسهیل کارها از طریق نوآوری‌های مختلف بود، انتظار داشت تا ایده پیچ با حفره مربعی هم با استقبال فوری مشتریان مواجه شود. از همین رو، نخستین اقدامی که برای محافظت از اختراعش صورت داد، ثبت آن در سیستم پتنت کانادا و سپس آمریکا بود. نتیجه این اقدام، اعطای گواهی ثبت اختراعی با شماره «US 975285» از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا در نوامبر سال ۱۹۱۰ میلادی، یعنی سه سال بعد از ثبت آن بود که این مخترع را از عدم سوءاستفاده‌های دیگران در بازار بزرگ و جذاب آمریکا مطمئن ساخت. جالب‌تر این‌که ایده ایجاد یک حفره در پیچ برای ساده‌تر شدن فرآیند باز و بسته کردن آن، قبلاً هم مورد توجه مخترعین قرار گرفته بود. یکی از بهترین مصادیق این امر، پتنت شماره «US 161390» متعلق به فردی به نام «A. Cummings» است که در سال ۱۸۷۵ میلادی (بیش از سه دهه قبل از اختراع رابرتسون) به ثبت رسید. البته طرح مذکور نتوانسته بود به موفقیت تجاری خاصی دست یابد که علت اصلی آن، دشواری ساخت پیچ‌های مذکور بود.

پس از اخذ گواهی ثبت اختراع کانادا در سال ۱۹۰۹ و عدم موفقیت در جلب نظر شرکت فولاد کانادا (Steel Company of Canada)، اولین موانع بر سر راه رابرتسون پدید آمد. حتی عده‌ای درصدد تضعیف و لغو اعتبار پتنت وی بر آمدند که البته در این راه موفق نشدند. نداشتن سرمایه کافی برای تولید انبوه پیچ‌ها و نیز تلاش رقبای محلی برای بیرون راندن این بازیگر تازه‌وارد، مشکلات رابرتسون را دو چندان نمود. با این حال، در سال ۱۹۱۲ و در اوج ناامیدی، دو اتفاق جالب برای رابرتسون رخ داد. از یک طرف، درخواست‌های شرکت‌های تولیدی با هدف کاهش زمان تولید و استفاده از پیچ‌های ایمن در تولیدات، به سوی وی سرازیر شد و از طرف دیگر، مجموعه پتنت‌های به ثبت رسیده از سوی این مخترع در سطح بین‌المللی، فرصت حضور در بازار جهانی را به رویش باز نمود. وی به انگلیس رفت و پیچ خود را به صنعتگران این کشور معرفی نمود. راه‌اندازی دو کارخانه در کانادا و انگلیس، نتیجه این تلاش‌ها بود. اعطای بیش از ۴۰ صدور مجوز به تولیدکنندگان مختلف، اعم از کارخانجات فولاد، خودروسازی و ...، موفقیت دیگر رابرتسون بود که در نهایت، وی را به غول صنعت پیچ و طرح پیچ مربعی وی را به یک استاندارد بین‌المللی مبدل ساخت.

از آن زمان، انواع و اقسام پیچ با اندازه‌های گوناگون ساخته و به بازار عرضه شده است، اما می‌توان ایده اصلی طرح دار کردن لبه پیچ (پیچ و پیچ‌گوشتی‌های دو پخ و چهار پخ فعلی) را متعلق به پیتر رابرتسون دانست. وی الهام‌بخش بسیاری از سازندگان و مخترعین بعدی پیچ و پیچ‌گوشتی شد و نام خود را در تاریخ این صنعت جاودانه ساخت.