Herramienta programada automáticamente (APT)

Nacido en el Laboratorio de Servomecanismos del MIT en 1956, como una idea del Grupo de Aplicaciones Informáticas, la Herramienta Programada Automáticamente (APT) es un lenguaje de programación de alto nivel, fácil de usar, destinado específicamente a generar instrucciones para máquinas herramienta de control numérico. La versión original precedió a FORTRAN, pero las versiones posteriores se reescribieron en FORTRAN.

APT fue el lenguaje creado para trabajar con la primera máquina de control numérico del MIT, una de las primeras del mundo. Pasó a convertirse en el estándar para la programación de máquinas herramienta controladas por ordenador y se utilizó ampliamente durante la década de 1970. El desarrollo de APT fue patrocinado por las Fuerzas Aéreas, y finalmente pasó a ser de dominio público.

El jefe del Grupo de Aplicaciones Informáticas, Douglas T. Ross, es conocido como el padre de APT. También acuñó más tarde el término «diseño asistido por ordenador» (CAD).

El nacimiento del control numérico

Antes de la llegada de las máquinas controladas numéricamente por ordenador, lo primero fue el desarrollo del control numérico y las primeras máquinas herramienta de control numérico. Y aunque hay algunas discrepancias en los diferentes relatos de los detalles históricos, las primeras máquinas-herramienta de control numérico fueron tanto una respuesta a los retos específicos de fabricación a los que se enfrentaba el ejército como una progresión natural del sistema de tarjetas perforadas.

«El control numérico marcó el inicio de la segunda revolución industrial y el advenimiento de una era en la que el control de las máquinas y los procesos industriales pasaría de ser un borrador impreciso a una ciencia exacta.» – The Society of Manufacturing Engineers

Conozca a JOHN T. PARSONS, EL PADRE DEL CONTROL NUMÉRICO

El inventor estadounidense John T. Parsons (1913-2007) es considerado el padre del control numérico, que concibió e implementó con la ayuda del ingeniero aeronáutico Frank L. Stulen. Hijo de un fabricante de Michigan, Parsons empezó a trabajar en la fábrica de su padre como montador a los 14 años. Más tarde, fue propietario y operador de varias plantas de fabricación bajo el negocio familiar, Parsons Manufacturing Co.

Parsons tiene la primera patente de control numérico y fue incluido en el Salón de la Fama de los Inventores Nacionales por su trabajo pionero en el control numérico. En total, Parsons es titular de 15 patentes, con otras 35 concedidas a su empresa. La Sociedad de Ingenieros de Fabricación entrevistó a Parsons en 2001 para conocer la historia desde su perspectiva. Esta atractiva lectura está disponible en un archivo en línea.

Línea de tiempo del control numérico temprano

• 1942: John T. Parsons es subcontratado por Sikorsky Aircraft para construir las palas de los rotores de los helicópteros.

«Sikorsky fabricaba las palas a mano. Yo hacía los accesorios de montaje. Las palas eran complicadas porque se instalaba un peso de equilibrio en el extremo delantero de la pala para ayudar a la inclinación hacia arriba para el ángulo de cambio de paso. Mis técnicas de montaje funcionaron muy bien». – John T. Parsons

• 1944: Causado por un defecto de diseño en el larguero, una de las primeras 18 palas que fabricaron falla, matando al piloto. Parsons tiene la idea de estampar las palas del rotor en metal para hacerlas más fuertes y eliminar el pegamento y la fijación con tornillos.
• 1946: La creación de una herramienta de fabricación para producir las palas con precisión iba a ser complicada, por lo que Parsons contrata al ingeniero aeronáutico Frank Stulen y reúne un equipo de ingenieros con otras tres personas. Stulen tiene la idea de emplear tarjetas perforadas IBM para determinar los niveles de tensión en las palas, y alquilan siete máquinas IBM para el proyecto.

«En 1948, el objetivo de variar fácilmente la secuencia de movimientos de una máquina-herramienta automática -en contraste con la mera puesta en marcha de una secuencia fija- se perseguía de dos formas principales: el control de trazado y el control numérico. El primero, como hemos visto, requería un modelo físico del objeto a fabricar (o al menos un dibujo completo del mismo, como en el caso del Cincinnati Line-Tracer Hydro-Tel). El segundo requería no una imagen del objeto o pieza acabada, sino sólo una abstracción del mismo: un modelo matemático e instrucciones para la máquina.» – La electricidad en la economía americana

• 1949: Las Fuerzas Aéreas de Estados Unidos necesitan ayuda para la construcción de alas ultraprecisas. Parsons presenta su máquina de control numérico y recibe un contrato de 200.000 dólares para hacerla realidad.
• 1949: Parsons y Stulen habían estado trabajando con Snyder Machine & Tool Corp. en la máquina y se dieron cuenta de que necesitaban servomotores para que su máquina funcionara con precisión. Parsons subcontrata los servos para las «Fresadoras Card-a-matic» al Laboratorio de Servomecanismos del MIT.
• 1951: El acuerdo de la máquina NC de la Fuerza Aérea se adjudica al MIT. Existen diversas versiones sobre lo que ocurrió para que Parsons quedara fuera del acuerdo: El MIT no ofreció lo suficiente a Parsons y Parsons se quedó sin dinero son dos versiones (ver más abajo).
• 1952 (mayo): Parsons presenta una patente para «Aparato controlado por motor para posicionar una máquina herramienta». Se le concede la patente en 1958.

• 1952 (agosto): En respuesta, el MIT registra la patente del «Servosistema de Control Numérico»

El relato del MIT sobre la disputa

«Después de la Segunda Guerra Mundial, la Fuerza Aérea de EE.Después de la Segunda Guerra Mundial, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos otorgó varios contratos a la Parsons Corporation para que desarrollara aún más las innovaciones de mecanizado con control numérico realizadas por su fundador John Parsons. Interesado en los experimentos que se estaban llevando a cabo en el Laboratorio de Servomecanismos del MIT, Parsons propuso en 1949 que el MIT se convirtiera en subcontratista del proyecto para aportar su experiencia en control automático. Durante los 10 años siguientes, el MIT se hizo con el control de todo el proyecto, ya que la visión del Laboratorio de Servomecanismos sobre el «control de trayectoria continua en tres ejes» sustituyó a la concepción original de Parsons sobre el «posicionamiento por inmersión». Los conflictos siempre dan forma a la tecnología, pero esta historia en particular, relatada por el historiador David Noble, se ha convertido en una importante lección objetiva de la historia de la tecnología.»

El relato de la disputa de Parsons

«El problema fue que el MIT se excedió en su presupuesto conmigo en unos 50.000 dólares. Finalmente tuve que pedir al gobierno más dinero para el servomecanismo. El MIT me dio una cantidad que utilicé para la oferta y luego añadí mi parte del trabajo. Así que presenté mi oferta para un aumento de precio, y el MIT me subcotizó.

«El MIT me dijo que tenían una tasa de gastos generales para la industria privada, y otra, más baja, para el gobierno. Pero nunca soñé que alguien tan reputado como el MIT se adelantara deliberadamente y se hiciera cargo de mi proyecto. El MIT sabía que los costes iban a aumentar y temía que el gobierno se echara atrás. Incluso estaban buscando una máquina para experimentar. El MIT conocía muchos excedentes de máquinas-herramienta del gobierno utilizados durante la Segunda Guerra Mundial, y fueron a buscar una, que acabó siendo una fresadora vertical Cincinnati Hydro-Tel con un tamaño de bancada de 24×60″. En este punto, el MIT negoció un nuevo contrato con la Fuerza Aérea que esencialmente eliminó a la compañía Parsons del desarrollo posterior del sistema NC.»

• 1952: El MIT demuestra su sistema de cinta perforada de 7 pistas (con un artículo de William Pease en Scientific American), que es complejo y caro (250 tubos de vacío, 175 relés, en 5 armarios del tamaño de un frigorífico).

Número de septiembre de 1952 de Scientific American

El número de septiembre de 1952 de Scientific American sobre Control Automático se adelantó a su tiempo, presentando un conjunto de siete artículos sobre «las máquinas autorreguladoras, que representan una revolución científica y tecnológica que moldeará poderosamente el futuro del hombre.» Modern Mechanix escaneó y compartió cinco de los artículos, entre ellos «An Automatic Machine Tool», de William Pease, del MIT, sobre la primera máquina de control numérico que crearon. El eslogan dice: «El control de retroalimentación ha comenzado a avanzar en el trabajo de los metales. Se presenta el primer relato de una fresadora que convierte la información de la cinta perforada en los contornos de una pieza acabada»

• 1955: Concord Controls (formada por miembros del equipo original del MIT) crea el Numericord, que sustituye la cinta perforada de la máquina NC del MIT por un lector de cinta magnética en el que trabaja GE.

• 1958: Parsons recibe la patente estadounidense 2.820.187 y vende una licencia exclusiva a Bendix. IBM, Fujitsu y GE obtienen sublicencias después de haber iniciado el desarrollo de sus propias máquinas.
• 1958: El MIT publica un informe sobre la economía del control numérico, en el que se concluye que la encarnación actual no ahorra realmente tiempo, sino que desplaza la mano de obra de la planta de producción a quienes crean las cintas perforadas.

«El sistema del M.I.T. combina procesos digitales y analógicos bajo control de retroalimentación para gobernar una fresadora cuya herramienta de corte se mueve en tres planos en relación con la pieza de trabajo. En este caso, el «modelo» del objeto a fabricar se suministra a la máquina en forma de cinta de papel perforada, similar a la utilizada en los sistemas de teletipo. Para una operación típica, 10 pies de cinta mantendrán la máquina ocupada durante una hora». – William Pease, Scientific American

Video: Vídeo promocional de Sperry Numeric Control para el lector de cinta industrial

Terminamos la primera parte de esta serie de tres partes con un vídeo clásico de la época: un vistazo a la era del mecanizado de los años 50.

«¡Este lector de cinta puede leer 20 líneas de cinta en 200 milisegundos! Diseñado para ser fiable además de rápido, puede leer un bloque entero de información de una sola vez, eliminando así el registro de desplazamiento o el almacenamiento de memoria que es normal en otros sistemas que utilizan lectores secuenciales.»