არსებითად, ჩარხი არის ხელსაწყო მანქანისთვის, რომელიც ხელმძღვანელობს ხელსაწყოს გზას - არა პირდაპირი, ხელით ხელმძღვანელობით, როგორიცაა ხელით ხელსაწყოები და თითქმის ყველა ადამიანის ხელსაწყო, სანამ ადამიანებმა გამოიგონეს ჩარხები.
რიცხვითი კონტროლი (NC) გულისხმობს პროგრამირებადი ლოგიკის გამოყენებას (მონაცემები ასოების, რიცხვების, სიმბოლოების, სიტყვების ან კომბინაციების სახით) დამუშავების ხელსაწყოების ავტომატურად გასაკონტროლებლად. სანამ ის გამოჩნდებოდა, დამუშავების ხელსაწყოებს ყოველთვის აკონტროლებდნენ ხელით ოპერატორები.
კომპიუტერული ციფრული კონტროლი (CNC) გულისხმობს მიკროპროცესორისთვის ზუსტად დაშიფრული ინსტრუქციების გაგზავნას დამუშავების ხელსაწყოს მართვის სისტემაში, რათა გაუმჯობესდეს სიზუსტე და თანმიმდევრულობა. CNC, რომელზეც დღეს ადამიანები საუბრობენ, თითქმის ყველა ეხება კომპიუტერთან დაკავშირებულ საღეჭ მანქანებს. ტექნიკურად რომ ვთქვათ, ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას კომპიუტერის მიერ კონტროლირებადი ნებისმიერი მანქანის აღსაწერად.
გასულ საუკუნეში ბევრმა გამოგონებამ საფუძველი ჩაუყარა CNC ჩარხების განვითარებას. აქ ჩვენ განვიხილავთ რიცხვითი კონტროლის ტექნოლოგიის განვითარების ოთხ ძირითად ელემენტს: ადრეული ჩარხები, პანჩ ბარათები, სერვო მექანიზმები და ავტომატური პროგრამირების ხელსაწყოები (APT) პროგრამირების ენა.
ადრეული ჩარხები
ბრიტანეთში მეორე ინდუსტრიული რევოლუციის დროს ჯეიმს უოტს ადიდებდნენ ორთქლის ძრავის შექმნისთვის, რომელიც ამუშავებდა ინდუსტრიულ რევოლუციას, მაგრამ მას შეექმნა სირთულეები ორთქლის ძრავის ცილინდრების სიზუსტის წარმოებაში, სანამ 1775 წლამდე ჯონ ჯონვილკინსონმა შექმნა ის, რაც ცნობილია, როგორც მსოფლიოში პირველი ჩარხ. მოსაწყენი ორთქლის ძრავის ცილინდრებისთვის და მოგვარდა. ეს მოსაწყენი მანქანა ასევე შექმნილია უილკინსონის მიერ მისი ორიგინალური ქვემეხის საფუძველზე;
Punch ბარათი
1725 წელს ბაზილ ბუშონმა, ფრანგმა ტექსტილის მუშაკმა, გამოიგონა ლუქების კონტროლის მეთოდი ქაღალდის ფირზე დაშიფრული მონაცემების გამოყენებით ხვრელების სერიის მეშვეობით. მიუხედავად იმისა, რომ ინოვაციურია, ამ მეთოდის მინუსიც აშკარაა, ანუ მას მაინც სჭირდება ოპერატორები. 1805 წელს ჯოზეფ მარი ჟაკარდმა მიიღო ეს კონცეფცია, მაგრამ ის გაძლიერდა და გამარტივდა თანმიმდევრობით დალაგებული უფრო ძლიერი დარტყმული ბარათების გამოყენებით, რითაც პროცესის ავტომატიზაცია მოხდა. ეს დარტყმული ბარათები ფართოდ განიხილება თანამედროვე გამოთვლის საფუძვლად და აღნიშნავს სახლის ხელსაქმის ინდუსტრიის დასასრულს ქსოვის სფეროში.
საინტერესოა, რომ ჟაკარდის ძაფებს წინააღმდეგობა გაუწიეს იმ დროს აბრეშუმის მქსოველებმა, რომლებიც წუხდნენ, რომ ეს ავტომატიზაცია მათ სამუშაოსა და საარსებო წყაროს წაართმევდა. მათ არაერთხელ დაწვეს წარმოებაში ჩაშვებული ძაფები; თუმცა, მათი წინააღმდეგობა უშედეგო აღმოჩნდა, რადგან ინდუსტრიამ გააცნობიერა ავტომატიზირებული ლუქების უპირატესობა. 1812 წლისთვის საფრანგეთში გამოიყენებოდა 11000 ჟაკარდის ძაფი.
პუნჩირებული ბარათები განვითარდა 1800-იანი წლების ბოლოს და იპოვეს მრავალი გამოყენება, ტელეგრაფიდან ავტომატურ პიანინომდე. მიუხედავად იმისა, რომ მექანიკური კონტროლი ადრეული კარტებით იყო გადაწყვეტილი, ამერიკელმა გამომგონებელმა ჰერმან ჰოლერიტმა შექმნა ელექტრომექანიკური დარტყმის ბარათების ტაბულატორი, რომელმაც შეცვალა თამაშის წესები. მისი სისტემა დაპატენტებულია 1889 წელს, როდესაც ის მუშაობდა აშშ-ს აღწერის ბიუროში.
ჰერმან ჰოლერიტმა დააარსა ტაბულატორის კომპანია 1896 წელს და გაერთიანდა ოთხ სხვა კომპანიასთან და დააარსა IBM 1924 წელს. მე-20 საუკუნის მეორე ნახევარში, პუნჩირებული ბარათები პირველად გამოიყენებოდა კომპიუტერებისა და რიცხვითი მართვის მანქანების მონაცემთა შეყვანისა და შესანახად. თავდაპირველ ფორმატს აქვს ხვრელის ხუთი რიგი, ხოლო შემდგომ ვერსიებს აქვს ექვსი, შვიდი, რვა ან მეტი რიგი.
სერვო მექანიზმი
სერვო მექანიზმი არის ავტომატური მოწყობილობა, რომელიც იყენებს შეცდომის ინდუქციურ უკუკავშირს მანქანის ან მექანიზმის მუშაობის გამოსასწორებლად. ზოგიერთ შემთხვევაში, სერვო საშუალებას აძლევს მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობებს აკონტროლონ ბევრად დაბალი სიმძლავრის მქონე მოწყობილობები. სერვო მექანიზმი შედგება კონტროლირებადი მოწყობილობისგან, სხვა მოწყობილობისგან, რომელიც იძლევა ბრძანებებს, შეცდომის გამოვლენის ხელსაწყოს, შეცდომის სიგნალის გამაძლიერებელს და მოწყობილობიდან (სერვო ძრავა), რომელიც ასწორებს შეცდომებს. სერვო სისტემები ჩვეულებრივ გამოიყენება ცვლადების გასაკონტროლებლად, როგორიცაა პოზიცია და სიჩქარე, და ყველაზე გავრცელებულია ელექტრო, პნევმატური ან ჰიდრავლიკური.
პირველი ელექტრო სერვო მექანიზმი დაარსდა H. calendar-ის მიერ ბრიტანეთში 1896 წელს. 1940 წლისთვის MIT-მა შექმნა სპეციალური სერვო მექანიზმების ლაბორატორია, რომელიც წარმოიშვა ამ თემის მიმართ ელექტროტექნიკის დეპარტამენტის მზარდი ყურადღების გამო. CNC დამუშავებისას, სერვო სისტემა ძალიან მნიშვნელოვანია ავტომატური დამუშავების პროცესისთვის საჭირო ტოლერანტობის სიზუსტის მისაღწევად.
ავტომატური პროგრამირების ინსტრუმენტი (APT)
ავტომატური პროგრამირების ინსტრუმენტი (APT) დაიბადა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის სერვო მექანიზმის ლაბორატორიაში 1956 წელს. ეს არის კომპიუტერული აპლიკაციების ჯგუფის შემოქმედებითი მიღწევა. ეს არის ადვილად გამოსაყენებელი მაღალი დონის პროგრამირების ენა, რომელიც სპეციალურად გამოიყენება CNC ჩარხების ინსტრუქციების შესაქმნელად. ორიგინალური ვერსია უფრო ადრე იყო ვიდრე FORTRAN, მაგრამ მოგვიანებით ვერსიები გადაწერილი იქნა Fortran-ით.
Apt არის ენა, რომელიც შეიქმნა MIT-ის პირველ NC აპარატთან მუშაობისთვის, რომელიც არის მსოფლიოში პირველი NC აპარატი. შემდეგ ის კვლავ გახდა კომპიუტერით კონტროლირებადი ჩარხების პროგრამირების სტანდარტი და ფართოდ გამოიყენებოდა 1970-იან წლებში. მოგვიანებით, აპტის განვითარება დაფინანსებული იქნა საჰაერო ძალების მიერ და საბოლოოდ გაიხსნა სამოქალაქო სექტორისთვის.
დუგლას ტი როსი, კომპიუტერული აპლიკაციების ჯგუფის ხელმძღვანელი, ცნობილია, როგორც აპ. მოგვიანებით მან გამოიგონა ტერმინი „კომპიუტერის დამხმარე დიზაინი“ (CAD).
რიცხვითი კონტროლის დაბადება
CNC ჩარხების გაჩენამდე პირველი არის CNC ჩარხების და პირველი CNC ჩარხების შემუშავება. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს გარკვეული განსხვავებები ისტორიული დეტალების სხვადასხვა აღწერილობაში, პირველი CNC მანქანა ხელსაწყო არა მხოლოდ პასუხია სპეციფიური წარმოების გამოწვევებზე, რომლებსაც სამხედროები აწყდებიან, არამედ ასევე პანჩ-კარტის სისტემის ბუნებრივი განვითარება.
„ციფრული კონტროლი აღნიშნავს მეორე ინდუსტრიული რევოლუციის დასაწყისს და მეცნიერული ეპოქის დადგომას, როდესაც მანქანებისა და სამრეწველო პროცესების კონტროლი არაზუსტი ნახაზებიდან ზუსტზე შეიცვლება“. – წარმოების ინჟინრების ასოციაცია.
ამერიკელი გამომგონებელი ჯონ თ. პარსონსი (1913 - 2007) ფართოდ ითვლება რიცხვითი კონტროლის მამად. მან შეიმუშავა და დანერგა რიცხვითი მართვის ტექნოლოგია თვითმფრინავის ინჟინრის ფრენკ ლ. სტულენის დახმარებით. როგორც მწარმოებლის ვაჟი მიჩიგანში, პარსონსმა 14 წლის ასაკში დაიწყო მუშაობა მამის ქარხანაში ასამბლერად.
პარსონსს აქვს პირველი NC პატენტი და შეირჩა ეროვნული გამომგონებლების დიდების დარბაზში მისი პიონერული მუშაობისთვის რიცხვითი კონტროლის სფეროში. პარსონსს სულ 15 პატენტი აქვს, კიდევ 35 მის საწარმოს აქვს მინიჭებული. წარმოების ინჟინრების საზოგადოებამ ინტერვიუ ჩაატარა პარსონსზე 2001 წელს, რათა ყველას გაეგო მისი ისტორია მისი პერსპექტივიდან.
ადრეული NC გრაფიკი
1942:ჯონ თ. პარსონსს Sikorsky Aircraft-მა დაუდო ქვეკონტრაქტი ვერტმფრენის როტორის პირების წარმოებაზე.
1944:ფრთის სხივის დიზაინის დეფექტის გამო, მათ მიერ წარმოებული პირველი 18 პირიდან ერთ-ერთი ჩაიშალა, რის შედეგადაც პილოტი დაიღუპა. პარსონსის იდეა მდგომარეობს იმაში, რომ როტორის პირი დაარტყა მეტალით, რათა ის უფრო გაძლიერდეს და შეცვალოს წებო და ხრახნები შეკრების დასამაგრებლად.
1946:ადამიანებს სურდათ შეექმნათ საწარმოო ხელსაწყოები პირების ზუსტად წარმოებისთვის, რაც იმდროინდელი პირობებისთვის უზარმაზარი და რთული გამოწვევა იყო. ამიტომ, პარსონსმა დაიქირავა თვითმფრინავის ინჟინერი ფრენკ შტულენი და ჩამოაყალიბა საინჟინრო გუნდი სამ სხვა ადამიანთან ერთად. სტულენმა იფიქრა IBM-ის პანჩ-ბარათების გამოყენება დანაზე სტრესის დონის დასადგენად და მათ პროექტისთვის იქირავეს შვიდი IBM მანქანა.
1948 წელს, ავტომატური ჩარხების მოძრაობის თანმიმდევრობის ადვილად შეცვლის მიზანი მიღწეული იქნა ორი ძირითადი გზით - ფიქსირებული მოძრაობის თანმიმდევრობის დაყენებასთან შედარებით - და ხორციელდება ორი ძირითადი გზით: ტრასერის კონტროლი და ციფრული კონტროლი. როგორც ვხედავთ, პირველმა უნდა გააკეთოს ობიექტის ფიზიკური მოდელი (ან თუნდაც სრული ნახაზი, როგორიცაა ცინცინატის საკაბელო ტრასერი ჰიდროენერგეტიკული ტელეფონი). მეორე არის არა ობიექტის ან ნაწილის გამოსახულების დასრულება, არამედ მხოლოდ მისი აბსტრაქცია: მათემატიკური მოდელები და მანქანების ინსტრუქციები.
1949 წელი:აშშ-ს საჰაერო ძალებს სჭირდება ულტრა ზუსტი ფრთის სტრუქტურის დახმარება. პარსონსმა გაყიდა თავისი CNC მანქანა და მოიგო კონტრაქტი 200000 აშშ დოლარის ღირებულების, რათა ის რეალობად აქციოს.
1949 წელი:პარსონსი და შტულენი მუშაობდნენ Snyder machine & tool Corp.-თან მანქანების შესაქმნელად და მიხვდნენ, რომ მათ სჭირდებოდათ სერვო ძრავები მანქანების ზუსტად მუშაობისთვის. პარსონსმა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის სერვო მექანიზმის ლაბორატორიას ქვეკონტრაქტი გადასცა "კარტ-ა-მატური საღარავი აპარატის" სერვო სისტემა.
1952 (მაისი): პარსონსმა მოითხოვა პატენტი "ძრავის მართვის მოწყობილობა ჩარხების პოზიციონირებისთვის". მან პატენტი 1958 წელს მიანიჭა.
1952 წელი (აგვისტო):ამის საპასუხოდ, MIT-მა მიმართა პატენტს "რიცხობრივი კონტროლის სერვო სისტემისთვის".
მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ, აშშ-ს საჰაერო ძალებმა ხელი მოაწერეს რამდენიმე კონტრაქტს პარსონსთან, რათა შემდგომ განევითარებინათ NC machining ინოვაცია, რომელიც დამზადებულია მისი დამფუძნებლის ჯონ პარსონსის მიერ. პარსონსი დაინტერესებული იყო MIT-ის სერვო მექანიზმის ლაბორატორიაში ჩატარებული ექსპერიმენტებით და შესთავაზა, რომ MIT გამხდარიყო პროექტის ქვეკონტრაქტორი 1949 წელს, რათა უზრუნველყოს ექსპერტიზა ავტომატურ კონტროლში. მომდევნო 10 წელიწადში MIT-მა მოიპოვა კონტროლი მთელ პროექტზე, რადგან სერვო ლაბორატორიის „სამ ღერძიანი უწყვეტი ბილიკის კონტროლის“ ხედვამ შეცვალა პარსონსის ორიგინალური კონცეფცია „ჭრის პოზიციონირებაში“. პრობლემები ყოველთვის აყალიბებს ტექნოლოგიას, მაგრამ ისტორიკოს დევიდ ნობლის მიერ ჩაწერილი ეს განსაკუთრებული ისტორია გახდა მნიშვნელოვანი ეტაპი ტექნოლოგიის ისტორიაში.
1952:MIT-მა აჩვენა თავისი 7-ლიანდაგიანი პერფორირებული ქამრების სისტემა, რომელიც რთული და ძვირია (250 ვაკუუმის მილი, 175 რელე, მაცივრის ზომის ხუთ კაბინეტში).
MIT-ის ორიგინალური CNC საღარავი მანქანა 1952 წელს იყო hydro Tel, შეცვლილი 3-ღერძიანი ცინცინატის საღარავი მანქანების კომპანია.
1952 წლის სექტემბერში Scientific American-ის ჟურნალში „ავტომატური კონტროლი“ არის შვიდი სტატია „თვითრეგულირებადი მანქანის შესახებ, რომელიც წარმოადგენს სამეცნიერო და ტექნოლოგიურ რევოლუციას, რომელიც ეფექტურად აყალიბებს კაცობრიობის მომავალს“.
1955 წელი:Concord Controls-მა (დაკომპლექტებული MIT-ის ორიგინალური გუნდის წევრებისგან) შექმნა ციფრული ბარათი, რომელმაც შეცვალა პერფორირებული ლენტი MIT NC აპარატებზე GE-ს მიერ შემუშავებული ფირის წამკითხველით.
ფირის შესანახი
1958:პარსონსმა მიიღო აშშ-ს პატენტი 2820187 და მიჰყიდა ექსკლუზიური ლიცენზია ბენდიქსს. IBM-მა, Fujitsu-მ და General Electric-მა ყველამ მიიღო ქველიცენზია მას შემდეგ, რაც დაიწყეს საკუთარი მანქანების შემუშავება.
1958:MIT-მა გამოაქვეყნა მოხსენება NC ეკონომიკის შესახებ, სადაც დაასკვნა, რომ ამჟამინდელი NC მანქანა ნამდვილად არ დაზოგავს დროს, მაგრამ ქარხნის სახელოსნოდან სამუშაო ძალა გადასცა იმ ადამიანებს, ვინც ამზადებდა პერფორირებულ ქამრებს.
გამოქვეყნების დრო: ივლის-19-2022