Automatically Programmed Tool (APT)

Az Automatically Programmed Tool (APT) egy könnyen használható, magas szintű programozási nyelv, amelyet kifejezetten a numerikusan vezérelt szerszámgépek utasításainak generálására szántak. Az eredeti változat megelőzte a FORTRAN-t, de a későbbi verziókat FORTRAN-ban írták át.

Az APT-t az MIT első NC-gépével, a világ egyik első gépével való együttműködéshez hozták létre. A későbbiekben ez lett a számítógép-vezérelt szerszámgépek programozásának szabványa, és az 1970-es években széles körben használták. Az APT fejlesztését a légierő támogatta, és végül közkinccsé tették.

A Computer Applications Group vezetője, Douglas T. Ross az APT atyjaként ismert. Később ő alkotta meg a “számítógéppel segített tervezés” (CAD) kifejezést is.

A numerikus vezérlés születése

A számítógépes-numerikusan vezérelt gépek megjelenése előtt először a numerikus vezérlés és az első NC szerszámgépek kifejlesztése következett be. És bár a történelmi részletek különböző beszámolói között van némi eltérés, az első NC-szerszámgépek egyrészt a hadsereg konkrét gyártási kihívásaira adott válasz, másrészt a lyukkártyás rendszer természetes továbbfejlesztése voltak.

“A numerikus vezérlés a második ipari forradalom kezdetét és egy olyan korszak kezdetét jelentette, amelyben a gépek és az ipari folyamatok vezérlése a pontatlan vázlatból az egzakt tudományba lépett át”. – The Society of Manufacturing Engineers

MIT JOHN T. PARSONS, A NUMERIKUS SZABÁLYOZÁS ATYJA

Amerikai feltaláló John T. Parsonst (1913-2007) széles körben a numerikus vezérlés atyjának tartják, amelyet Frank L. Stulen repülőgépmérnök segítségével talált ki és valósított meg. Egy michigani gyáros fiaként Parsons 14 évesen kezdett el apja gyárában összeszerelőként dolgozni. Később a családi vállalkozás, a Parsons Manufacturing Co.

Parsons az első NC szabadalom tulajdonosa, és a numerikus vezérlés terén végzett úttörő munkájáért bekerült a National Inventors Hall of Fame-be. Parsons összesen 15 szabadalommal rendelkezik, és további 35 szabadalmat kapott a vállalkozásának. A Society of Manufacturing Engineers 2001-ben interjút készített Parsonsszal, hogy megismerje a történetet az ő szemszögéből. Ez a lebilincselő olvasmány elérhető egy online archívumban.

Kora NC idővonal

• 1942: John T. Parsons a Sikorsky Aircraft alvállalkozójaként helikopter rotorlapátokat készít.

“A Sikorsky kézzel készítette a lapátokat. Én szerelőszerkezeteket készítettem. A lapátok bonyolultak voltak, mert a lapátok elülső végére egyensúlyi súlyt szereltek, hogy segítse a felfelé dőlést a dőlésszög-változtatáshoz. Az én összeszerelési technikáim remekül beváltak.” – John T. Parsons

• 1944: A gerenda tervezési hibája miatt az általuk gyártott első 18 lapát egyike meghibásodik, és megöli a pilótát. Parsonsnak támad az az ötlete, hogy a rotorlapátokat fémből préseljék, hogy erősebbek legyenek, és megszüntessék a ragasztást és a csavaros rögzítést.
• 1946: A lapátok pontos gyártásához szükséges gyártási eszköz létrehozása bonyolultnak bizonyult, ezért Parsons felveszi Frank Stulen repülőgépmérnököt, és három másik mérnökkel együtt összeállít egy mérnöki csapatot. Stulennek az az ötlete támad, hogy IBM lyukkártyákat alkalmazzanak a pengék feszültségszintjének meghatározására, és hét IBM gépet bérelnek a projekthez.

“1948-ban azt a célt, hogy egy automata szerszámgép mozdulatsorát könnyen változtatni lehessen – szemben a rögzített mozdulatsor egyszerű beindításával -, két fő módon próbálták elérni: a nyomkövető vezérléssel és a numerikus vezérléssel. Az elsőhöz, mint láttuk, szükség volt a gyártandó tárgy fizikai modelljére (vagy legalábbis annak teljes rajzára, mint a Cincinnati Line-Tracer Hydro-Tel esetében). A másodikhoz nem volt szükség a kész tárgy vagy alkatrész képére, hanem csak annak absztrakciójára: egy matematikai modellre és a gépnek szóló utasításokra”. – Elektromosság az amerikai gazdaságban

• 1949: Az amerikai légierőnek segítségre van szüksége az ultraprecíz szárnyépítéshez. Parsons bemutatja számjegyvezérlésű gépét, és 200 000 dolláros szerződést kap annak megvalósítására.
• 1949: Parsons és Stulen a Snyder Machine & Tool Corp. vállalattal dolgozott a gépen, és rájöttek, hogy szervomotorokra van szükségük ahhoz, hogy a gépük pontosan működjön. Parsons alvállalkozásba adja a “Card-a-matic marógépek” szervóit az MIT Servomechanizmusok Laboratóriumának.
• 1951: A légierő NC-gépekkel kapcsolatos üzletét most az MIT nyerte el. Különböző beszámolók vannak arról, hogy mi történt, ami ahhoz vezetett, hogy a Parsons kiszállt az üzletből: Az MIT alullicitálta a Parsons ajánlatát, és a Parsonsnak elfogyott a pénze – ez két beszámoló (lásd alább).
• 1952 (május): Parsons szabadalmat nyújt be a “Motorvezérelt készülék szerszámgép pozicionálására”. A szabadalmat 1958-ban kapja meg.

• 1952 (augusztus):

MIT beszámolója a vitáról

“A második világháború után az U.S. Air Force több szerződést is adott a Parsons Corporationnek, hogy fejlessze tovább az alapítója, John Parsons által létrehozott numerikus vezérlésű megmunkálási innovációkat. Az MIT Servomechanisms Laboratóriumában folyó kísérletek iránt érdeklődve Parsons 1949-ben azt javasolta, hogy az MIT legyen a projekt alvállalkozója, hogy az automatikus vezérléssel kapcsolatos szakértelmet nyújtson. A következő 10 év során az MIT megszerezte az irányítást a teljes projekt felett, ahogy a Servomechanisms Laboratory elképzelése a “háromtengelyes folyamatos pályavezérlésről” felváltotta Parsons eredeti elképzelését a “merülő-vágó pozicionálásról”. A konfliktus mindig formálja a technológiát, de ez a különleges történet, amelyet David Noble történész örökített meg, a technikatörténet jelentős tárgyi leckéjévé vált.”

Parsons beszámolója a vitáról

“A probléma az volt, hogy az MIT körülbelül 50 000 dollárral túllépte velem a költségvetését. Végül több pénzt kellett kérnem a kormánytól a szervomechanizmusra. A MIT adott nekem egy összeget, amit felhasználtam az ajánlathoz, majd hozzáadtam a munkából rám eső részt. Tehát beadtam az ajánlatomat egy áremelésre, és a MIT alullicitált engem.”

“A MIT azt mondta nekem, hogy van egy rezsiköltségük a magánipar számára, és egy másik, alacsonyabb a kormány számára. De álmomban sem gondoltam volna, hogy valaki, aki olyan jó hírű, mint az MIT, szándékosan megy előre, és átveszi a projektemet. Az MIT tudta, hogy a költségek emelkedni fognak, és attól féltek, hogy a kormány visszalép az egész üzlettől. Még egy gépet is kerestek, amivel kísérletezhettek volna. Az MIT tudott a második világháború alatt használt kormányzati szerszámgépfeleslegekről, és kerestek egyet, ami végül egy Cincinnati Hydro-Tel függőleges marógép lett 24×60″-es ágymérettel. Ekkor az MIT új szerződést tárgyalt a légierővel, amely lényegében kivonta a Parsons Company-t az NC-rendszer további fejlesztéséből.”

• 1952: Az MIT bemutatja 7 sávos lyukszalagos rendszerét (William Pease cikkével a Scientific Americanben), amely bonyolult és drága (250 vákuumcső, 175 relé, 5 hűtőszekrény méretű szekrényben).

SCIENTIFIC AMERICAN’S SEPTEMBER 1952 ISSUE

Scientific American 1952. szeptemberi száma az automatikus vezérlésről jóval megelőzte korát, hét cikket közölt az “önszabályozó gépekről, amelyek olyan tudományos és technológiai forradalmat képviselnek, amely erőteljesen fogja alakítani az emberiség jövőjét”.” A Modern Mechanix öt cikket szkennelt be és osztott meg, köztük az MIT munkatársa, William Pease “An Automatic Machine Tool” című cikkét az általuk készített első NC-gépről. A szalagcím így szól: “A visszacsatolásos vezérlés elkezdett előretörni a fémek megmunkálásában. Bemutatjuk az első beszámolót egy olyan marógépről, amely a lyukszalagon lévő információt a kész alkatrész kontúrjaivá alakítja.”

• 1955: A Concord Controls (az eredeti MIT csapat tagjaiból alakult) létrehozza a Numericordot, amely az MIT NC-gépen lévő lyukszalagot egy mágnesszalagos olvasóval helyettesíti, amelyen a GE dolgozik.

• 1958: Parsons megkapja a 2,820,187 amerikai szabadalmat, és kizárólagos licencet ad el a Bendixnek. Az IBM, a Fujitsu és a GE mind allicencet szerez, miután már megkezdték saját gépeik fejlesztését.
• 1958:

“Az M.I.T. rendszer digitális és analóg folyamatokat kombinál visszacsatolásos vezérléssel egy olyan marógép irányítására, amelynek vágószerszáma a munkadarabhoz képest három síkban mozog. Ebben az esetben a megmunkálandó tárgy “modelljét” egy perforált papírszalag formájában juttatják el a géphez, hasonlóan a távírógépes rendszerekhez. Egy tipikus műveletnél 10 lábnyi szalag egy órán keresztül lefoglalja a gépet.” – William Pease, Scientific American

Videó:

A háromrészes sorozatunk első részét egy klasszikus korabeli videóval zárjuk: bepillantást nyújtunk az 1950-es évek gépi megmunkálási korszakába.

“Ez a szalagolvasó 200 milliszekundum alatt 20 sor szalagot képes beolvasni! A megbízhatóság és a sebesség érdekében egyaránt úgy tervezték, hogy egyszerre olvassa be az egész információs blokkot, így kiküszöbölhető a váltóregiszter vagy a memóriatárolás, ami más, szekvenciális olvasót használó rendszereknél szokásos.”