fbpx

Skąd się wzięło sterowanie numeryczne? (część II)

Thomas Edison zwykł mawiać, że nie ma porażek, jest tylko odnalezienie błędnych rozwiązań. Ta zasada sprzyjała Parsonowi w poszukiwaniu środków na realizację projektu wykorzystania kart perforowanych w produkcji przemysłowej. Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych pracowały nad nowym projektem silników odrzutowych. Parson zaproponował jednej z amerykańskich korporacji przemysłu lotniczego – Lockheed Corporation –  nowe rozwiązanie w zakresie prowadzonego przez nich projektu. Firma jednak nie była zainteresowana jego ofertą decydując się na wykorzystanie kopiarek do szablonów do produkcji skrzydeł samolotu. Parson stwierdził, że nie jest to dobra metoda, bowiem zbyt dużym ryzykiem obarczone jest wykonanie kształtu płata przy użyciu niedokładnych szablonów. Obawy Parsona się ziściły i w roku 1949 amerykańskie siły powietrzne zorganizowały środki na samodzielną budowę maszyny. W początkowych pracach wraz z Snyder Machine & Tool Corp napotkał na pierwsze problemy. Okazało się, że system sterowania nie zapewniał dokładności idealnie gładkiego skrawania. Mechaniczne elementy sterujące nie działały w sposób liniowy, a różne siły wpływały na to, że ta sama ilość mocy nie zawsze powodowała taką samą ilość ruchów – produkowane elementy były szorstkie. 

Jakie były dalszy rozwój pomysłu Parsona?

Parson potrzebował mechanizmu sprzężenia zwrotnego, aby mierzyć jak daleko obracały się elementy sterujące. Pomocą okazała się wiedza i doświadczenie Georga S. Browna, pracownika laboratorium MIT (Massachusetts Institute of Technology). Podczas wojny laboratorium opracowało systemy wieżyczek z działaniem silnikowym dla Boeinga B-29 czy system automatycznego śledzenia radaru SCR-584. Rozwiązania te nawały się do transferu do maszyny Parsona. Wniosek zespołu laboratorium był taki – gdyby maszyna nie przecinała w punktach A-B, ale zamiast tego płynnie przesuwała się między punktami, to nie tylko wykonałaby gładkie cięcie (skrawanie), ale także mogła to robić z jeszcze większą ilością punktów. Postanowiono połączyć doświadczenie i wiedzę laboratorium i dotychczasowe dokonania Parsona i nawiązano trójstronny kontrakt pomiędzy Parsonem, MIT a Siłami Powietrznymi USA. Jego efektem miała być budowa “Card-a-matic Milling Machines”.

RADMOT - Wiedza o CNC - sterowanie numeryczne


Nowy akcent i pierwsze patenty?

Zamiast tej maszyny MIT nawiązało współpracę z Cincinnati Milling Machnine i zawarł nowy kontrakt z Siłami Powietrznymi USA, tym samym zamykając drogę do dalszego wkładu idei Parsona w rozwój sterowania numerycznego. On sam czuł się dumny, że tak szacowna instytucja jak MIT przejmie jego projekt i będzie kontynuowała pracę w tej materii. Zgłosił także patent na “urządzenie sterowane silnikiem do pozycjonowania obrabiarek”, natomiast MIT opatentowało  rozwiązanie, które nazwało “Numerical Control Servo-System”. Parson w kolejnych latach udostępniał swoje licencje firmie Bendix, IBM, Fujitsu i General Electric.

RADMOT - Wiedza o CNC - sterowanie numeryczne - John Parsons i Frank Stulen

Jak daleko zaszło MIT w dalszym rozwoju sterowania numerycznego?

MIT koła zębate dopasowywał do różnych wejść koła ręcznego i napędzał łańcuchami rolkowymi podłączonymi do silników, po jednym dla każdej z trzech osi maszyny (X, Y i Z). Powiązany sterownik składał się z pięciu szaf wielkości lodówki. Trzy z szaf zawierały sterowniki silników, a dwie pozostałe zawierały cyfrowy systemem odczytu. Parson jako wejście wykorzystywał standardowy szablon karty dziurkowanej, natomiast MIT wykorzystał 7-ścieżkową taśmę dziurkowaną jako wejście danych do obrabiarki. Taśma była odczytywana w szafce, w której znajdowały się rejestry sprzętowe oparte na przekaźnikach. Przy każdej operacji odczytu poprzednio odczytany punkt był kopiowany do rejestru „punktu początkowego”, a odczytany nowo do rejestru „punktu końcowego”. Odczyt taśmy odbywał się w sposób ciągły, a liczba w rejestrach zwiększała się z każdym otworem (dziurką na taśmie) napotkanym na ścieżce kontrolnej, aż napotkano na instrukcję STOP – tj. cztery dziury w linii. W jednej z szafek znajdował się także zegar wysyłający impulsy przez rejestry, porównując je i generując impulsy wyjściowe interpolowane między punktami. Jeśli punkty były daleko od siebie, to na wyjściu byłyby impulsy z każdym cyklem zegara, gdy blisko siebie rozmieszczone punkty generowałyby impulsy tylko po wielu cyklach zegara. Impulsy zostały wysyłane do rejestru sumującego w sterownikach silników, zliczając ich liczbę za każdym razem gdy tylko były odbierane. Rejestry sumujące były zintegrowane z przetwornikiem cyfrowo-analogowym, który zwiększał moc silników proporcjonalnie do wzrostu liczby rejestrów, co wpływało na to, że sterowanie działało szybciej.

Rejestry sumujące były zintegrowane z przetwornikiem cyfrowo-analogowym, który zwiększał moc silników proporcjonalnie do wzrostu liczby rejestrów, co wpływało na to, że sterowanie działało szybciej. Rejestry były dekrementowane (tj. zmniejszano ich wartość o jednostkę). Działo się to przez enkodery (czyli urządzenia służące do kodowania informacji) przymocowane do silników – zmniejszało liczbę rejestrów o jeden na każdy stopień obrotu. Każdy obrót elementów o 1 stopień powodował ruch głowicy tnącej o 0,0005 cala. Programujący kontrolował prędkość obróbki poprzez wybór punktów będących bliżej siebie dla wolnej obróbki lub punktów w większej odległości dla szybszej obróbki. System opracowany przez MIT opublikowano we wrześniu 1952 roku w czasopiśmie Scientific American. Był to wybitny sukces techniczny, przełomowy i innowacyjny. Można było wykonać szybkie operacje obróbcze z niezwykle dużą dokładnością. Przewyższało to kopiowanie części i inne poprzednio stosowane rozwiązania. System ten jednak był bardzo złożony i składał się z wielu elementów (m.in. 175 przekaźników). Jego konstrukcja zmniejszyła jego niezawodność w praktyce produkcyjnej. Na ówczesne czasy MIT wystawiło za niego rachunek siłom powietrznym na 360 tys. USD (czyli ok.. 2,5 mln USD obecnie). Mimo wszystko system ten był wykorzystywany przez kolejne lata do frezowania części dla projektów lotniczych. Projekt ten był współtworzony przez grupę specjalistów laboratorium MIT. Każdy z nich przeczuwał, że wymaga on dalszego doskonalenia i jest niesamowitą szansą na osiągnięcie sukcesu przez stworzenie rozwiązania mogącego usprawnić proces przetwarzania danych w obrabiarce oraz zmniejszenia systemu do rozmiarów zachęcających przemysł do powszechnego stosowania. Była to szansa dla każdego z twórców tego projektu, by poszukać nowych idei i pomysłów poza laboratorium.

Poszukujesz dostawcy elementów stalowych?

Oferujemy precyzyjną obróbkę skrawaniem metalu.

Specjalizujemy się w toczeniu i frezowaniu CNC.

Zapraszamy do kontaktu.

RADMOT - Wiedza o CNC - sterowanie numeryczne
Skąd się wzięło sterowanie numeryczne?

Wielu laików odwiedzając zakłady produkcyjne zajmujące się toczeniem CNC i frezowaniem CNC zastanawia się jak to wszystko działa? W czym tkwi fenomen, że na podstawie danych, liczb i kodów maszyna potrafi wykonać tak bardzo skomplikowane wyroby, mierzone w mikronach.

Wiedza o CNC - RADMOT - Wiedza o CNC - obróbka skrawaniem a przemysł 4.0
Dlaczego miedź jest jednym z ciekawszych materiałów?

Miedź obok stali jest jednym z głównych materiałów strategicznych. Jest znana od starożytności głównie ze względu na fakt, że jest podstawowym składnikiem brązów, stąd też nazwa epoki brązu. Jej łacińska etymologia wskazuje na pochodzenie – Cuprum – to inaczej materiał pochodzący z Cypru, bowiem tam najbardziej powszechne dla starożytnych było jej wydobywanie.

RADMOT - produkcja seryjna
Czym jest stal jako stop żelaza?

Jednym z ważniejszych pierwiastków na naszej planecie jest żelazo. Jest symbolem czegoś trwałego, mocnego, twardego. O silnych osobowościach mówi się, że ma ktoś żelazne serce, żelazny charakter. Gdy dyskusja nabiera niepewności potrzeba jest żelaznych argumentów lub żelaznych dowodów. Nawet w organizmie człowieka żelazo odgrywa nieocenioną rolę, jest głównym składnikiem homoglobiny.