Í meginatriðum eru vélar verkfæri fyrir vél til að leiðbeina verkfæraleiðinni - ekki með beinni, handvirkri leiðsögn, svo sem handverkfærum og næstum öllum mannlegum verkfærum, þar til fólk fann upp vélar.
Talnastýring (NC) vísar til notkunar forritanlegrar rökfræði (gögn í formi bókstafa, tölustafa, tákna, orða eða samsetningar) til að stjórna vinnsluverkfærum sjálfkrafa. Áður en það birtist var vinnsluverkfærum alltaf stjórnað af handvirkum stjórnendum.
Tölvustýring (CNC) vísar til þess að senda nákvæmlega kóðaðar leiðbeiningar til örgjörvans í stjórnkerfi vinnsluverkfæra til að bæta nákvæmni og samkvæmni. CNC sem fólk talar um í dag vísar nánast allt til fræsna sem tengjast tölvum. Tæknilega séð er hægt að nota það til að lýsa hvaða vél sem er stjórnað af tölvu.
Á síðustu öld hafa margar uppfinningar lagt grunninn að þróun CNC véla. Hér skoðum við fjóra grunnþætti í þróun tölulegrar stýritækni: snemma vélaverkfæri, gatakort, servókerfi og sjálfvirkt forritunarverkfæri (APT) forritunarmál.
Snemma vélar
Í seinni iðnbyltingunni í Bretlandi var James Watt hrósað fyrir að búa til gufuvélina sem knúði iðnbyltinguna, en hann lenti í erfiðleikum við að framleiða nákvæmni gufuvélastrokka þar til 1775, John Johnwilkinson bjó til það sem er þekkt sem fyrsta vélar heimsins. fyrir leiðinlega gufuvélarhólka og var leyst. Þessi leiðinlega vél er einnig hönnuð af Wilkinson út frá upprunalegu fallbyssu hans;
Gata kort
Árið 1725 fann Basile bouchon, franskur textílverkamaður, upp aðferð til að stjórna vefstólum með því að nota kóðuð gögn á pappírsböndum í gegnum röð af holum. Þó að hún sé byltingarkennd er ókosturinn við þessa aðferð líka augljós, það er að hún þarf enn rekstraraðila. Árið 1805 tók Joseph Marie Jacquard upp þetta hugtak, en það var styrkt og einfaldað með því að nota sterkari gataspil sem raðað var í röð og gerði þannig ferlið sjálfvirkt. Þessi gataspil eru almennt talin vera undirstaða nútíma tölvunarfræði og marka endalok heimilishandverksiðnaðar í vefnaði.
Athyglisvert er að jacquard vefstólar fengu mótstöðu af silkivefnaðarmönnum á þessum tíma, sem höfðu áhyggjur af því að þessi sjálfvirkni myndi svipta þá vinnu og lífsviðurværi. Þeir brenndu ítrekað vefstólana sem settir voru í framleiðslu; Viðnám þeirra reyndist hins vegar tilgangslaust, vegna þess að iðnaðurinn viðurkenndi kosti sjálfvirkra vefstóla. Árið 1812 voru 11000 Jacquard vefstólar í notkun í Frakklandi.
Gatspjöld þróuðust seint á 18. áratugnum og komust víða við, allt frá símariti til sjálfvirks píanós. Þrátt fyrir að vélræn stjórnun hafi verið ákvörðuð af fyrstu spilum, bjó bandaríski uppfinningamaðurinn Herman Hollerith til rafvélrænan gatakortatöflu, sem breytti leikreglunum. Kerfið hans fékk einkaleyfi árið 1889, þegar hann starfaði fyrir bandarísku manntalsskrifstofuna.
Herman Hollerith stofnaði töfluvélafyrirtækið árið 1896 og sameinaðist fjórum öðrum fyrirtækjum til að stofna IBM árið 1924. Á seinni hluta 20. aldar voru gataspjöld fyrst notuð til gagnainntaks og geymslu á tölvum og tölustýringarvélum. Upprunalega sniðið hefur fimm raðir af holum, en síðari útgáfur hafa sex, sjö, átta eða fleiri raðir.
Servó vélbúnaður
Servo vélbúnaður er sjálfvirkt tæki sem notar villuframleiðandi endurgjöf til að leiðrétta afköst vélarinnar eða vélbúnaðarins. Í sumum tilfellum gerir servó kleift að stjórna aflmiklum tækjum af tækjum með miklu minni afl. Servo vélbúnaðurinn er samsettur af stýrðu tæki, öðru tæki sem gefur skipanir, villuskynjunartæki, villumerkismagnara og tæki (servómótor) sem leiðréttir villur. Servókerfi eru venjulega notuð til að stjórna breytum eins og stöðu og hraða og algengast er að það séu rafmagns-, loft- eða vökvakerfi.
Fyrsta rafmagns servó vélbúnaðurinn var stofnaður af H. dagatalinu í Bretlandi árið 1896. Árið 1940 stofnaði MIT sérstaka servo vélbúnaðarrannsóknarstofu, sem er upprunnin vegna aukinnar athygli rafverkfræðideildar á þessu efni. Í CNC vinnslu er servókerfi mjög mikilvægt til að ná þeirri umburðarnákvæmni sem krafist er í sjálfvirku vinnsluferli.
Sjálfvirkt forritunarverkfæri (APT)
Sjálfvirk forritunartól (APT) fæddist í servó vélbúnaði Laboratory of Massachusetts Institute of Technology árið 1956. Það er skapandi afrek tölvuforritahópsins. Það er auðvelt í notkun háþróað forritunarmál, sem er sérstaklega notað til að búa til leiðbeiningar fyrir CNC vélar. Upprunalega útgáfan var fyrr en FORTRAN, en síðari útgáfur voru endurskrifaðar með Fortran.
Apt er tungumál sem er búið til til að vinna með fyrstu NC vél MIT, sem er fyrsta NC vél í heimi. Síðan hélt það áfram að verða staðall tölvustýrðrar vélaforritunar og var mikið notað á áttunda áratugnum. Síðar var þróun apt styrkt af flughernum og var að lokum opnuð fyrir borgaralega geirann.
Douglas T. Ross, yfirmaður tölvuforritahópsins, er þekktur sem faðir apt. Síðar fann hann hugtakið „tölvuaðstoð hönnun“ (CAD).
Fæðing tölulegrar stjórnunar
Áður en CNC vélar komu til sögunnar er fyrst þróun CNC véla og fyrstu CNC vélar. Þó að það sé nokkur munur á mismunandi lýsingum á sögulegum smáatriðum, er fyrsta CNC vélbúnaðurinn ekki aðeins svar við sérstökum framleiðsluáskorunum sem herinn stendur frammi fyrir, heldur einnig náttúruleg þróun gatakortakerfisins.
„Stafræn stjórnun markar upphaf annarrar iðnbyltingar og komu vísindatímabilsins þar sem stjórnun véla og iðnaðarferla mun breytast úr ónákvæmum drögum í nákvæmar. – Félag framleiðsluverkfræðinga.
Bandaríski uppfinningamaðurinn John T. Parsons (1913 – 2007) er almennt talinn faðir tölulegrar stjórnunar. Hann hugsaði og innleiddi tölulega stýritækni með aðstoð Frank L. stulen flugvirkja. Sem sonur framleiðanda í Michigan byrjaði Parsons að vinna sem samsetningarmaður í verksmiðju föður síns 14 ára gamall. Síðar átti hann og rak fjölda verksmiðja undir fjölskyldufyrirtækinu Parsons framleiðslufyrirtækinu.
Parsons er með fyrsta NC einkaleyfið og var valinn í National Inventors Hall of Fame fyrir brautryðjendastarf sitt á sviði tölulegrar stjórnunar. Parsons hefur samtals 15 einkaleyfi og önnur 35 eru veitt fyrirtæki hans. Félag framleiðsluverkfræðinga tók viðtal við Parsons árið 2001 til að láta alla vita sögu hans frá hans sjónarhorni.
Snemma NC dagskrá
1942:John T. Parsons var undirverktaki af Sikorsky Aircraft til að framleiða þyrlusnúningsblöð.
1944:vegna hönnunargalla vænggeislans bilaði eitt af fyrstu 18 blaðunum sem þeir framleiddu með þeim afleiðingum að flugmaðurinn lést. Hugmynd Parsons er að kýla snúningsblaðið með málmi til að gera það sterkara og skipta um lím og skrúfur til að festa samsetninguna.
1946:fólk vildi búa til framleiðslutæki til að framleiða nákvæmar blöð, sem var mikil og flókin áskorun fyrir aðstæður á þeim tíma. Því réði Parsons flugvélaverkfræðinginn Frank stulen og stofnaði verkfræðiteymi með þremur öðrum. Stulen datt í hug að nota IBM gatakort til að ákvarða álagsstigið á blaðinu og leigðu þeir sjö IBM vélar fyrir verkefnið.
Árið 1948 náðist markmiðið um að breyta hreyfiröð sjálfvirkra véla á einfaldan hátt á tvo vegu - samanborið við bara að setja fasta hreyfingarröð - og er framkvæmt á tvo megin vegu: sporastýringu og stafræna stjórn. Eins og við sjáum þarf sá fyrsti að gera líkamlegt líkan af hlutnum (eða að minnsta kosti heila teikningu, eins og Cincinnati snúru rekja vatnsafls síma). Annað er ekki að fullkomna myndina af hlutnum eða hlutanum, heldur aðeins að draga úr því: stærðfræðilíkön og vélaleiðbeiningar.
1949:Bandaríski flugherinn þarf hjálp vængjabyggingar af mikilli nákvæmni. Parsons seldi CNC vélina sína og vann samning upp á $200.000 til að gera hana að veruleika.
1949:Parsons og stulen hafa verið að vinna með Snyder machine & tool Corp. að þróun véla og komust að því að þeir þurftu servómótora til að láta vélar vinna nákvæmlega. Parsons gerði undirverktaka servókerfis „card-a-matic fræsarvélarinnar“ til servóbúnaðarins Laboratory of Massachusetts Institute of Technology.
1952 (maí): Parsons sótti um einkaleyfi fyrir „mótorstýringartæki til að staðsetja vélar“. Hann veitti einkaleyfið árið 1958.
1952 (ágúst):til að bregðast við, sótti MIT um einkaleyfi fyrir „tölulegt stjórnservókerfi“.
Eftir seinni heimsstyrjöldina undirritaði bandaríski flugherinn nokkra samninga við Parsons til að þróa frekar NC-vinnslunýjungina sem stofnandi þess John Parsons gerði. Parsons hafði áhuga á tilraunum sem gerðar voru í servóvélinni Laboratory of MIT og lagði til að MIT yrði undirverktaki verkefnisins árið 1949 til að veita sérfræðiþekkingu á sjálfvirkri stjórn. Á næstu 10 árum náði MIT stjórn á öllu verkefninu, vegna þess að framtíðarsýnin um „þriggja ása samfellda leiðarstýringu“ á servórannsóknarstofu kom í stað upprunalegu hugmynda Parsons um „skera í skurðstaðsetningu“. Vandamál móta tækni alltaf, en þessi sérstaka saga sem sagnfræðingurinn David Noble skráði hefur orðið mikilvægur áfangi í tæknisögunni.
1952:MIT sýndi 7-teina götótta beltakerfið sitt, sem er flókið og dýrt (250 lofttæmisrör, 175 liða, í fimm skápum á stærð við ísskáp).
Upprunalega CNC fræsivél MIT árið 1952 var Hydro Tel, breytt 3-ása Cincinnati fræsunarvélafyrirtæki.
Það eru sjö greinar um „sjálfstýrandi vél, sem táknar vísinda- og tæknibyltingu sem mun í raun móta framtíð mannkyns“ í tímaritinu „sjálfvirk stjórn“ Scientific American í september, 1952.
1955:Concord stýringar (sem samanstanda af meðlimum upprunalega teymi MIT) bjuggu til numericard, sem kom í staðinn fyrir götuðu límbandið á MIT NC vélum fyrir segulbandalesara sem verið er að þróa af GE.
Geymsla á segulbandi
1958:Parsons fékk bandarískt einkaleyfi 2820187 og seldi Bendix einkaleyfið. IBM, Fujitsu og general electric fengu öll undirleyfi eftir að þau byrjuðu að þróa sínar eigin vélar.
1958:MIT birti skýrslu um NC hagfræði, sem komst að þeirri niðurstöðu að núverandi NC vél sparaði í raun ekki tíma, heldur flutti vinnuafl frá verksmiðjuverkstæðinu til fólksins sem bjó til götuð belti.
Birtingartími: 19. júlí 2022