Automatically Programmed Tool (APT)
1956年にMIT Servomechanisms Labからコンピュータ応用グループの発案で生まれたAutomatically Programmed Tool (APT) は、特に数値制御工作機械のための命令を生成するために考えられた使いやすい高レベルプログラミング言語である。 オリジナルのバージョンは FORTRAN に先行したが、後のバージョンは FORTRAN で書き直された。
APT は MIT の最初の NC 機械、世界初の 1 台で動作するように作られた言語であった。 その後、コンピュータ制御の工作機械をプログラミングするための標準となり、1970年代まで広く使われた。 APTの開発は空軍がスポンサーとなり、最終的にはパブリックドメインに加えられた。
コンピュータ応用グループのリーダー、ダグラス・T・ロスはAPTの父として知られている。 また、後にCAD（Computer-Aided Design）という言葉を作った。
Numerical Controlの誕生
コンピュータ数値制御機械の出現の前に、まず数値制御と最初のNC工作機械の開発が行われた。 歴史的な詳細については、さまざまな記述に食い違いがありますが、最初のNC工作機械は、軍が直面していた特定の製造上の課題への対応であると同時に、パンチカードシステムの自然な進展でもありました
“数値制御は、第2の産業革命の始まりと、機械と工業工程の制御が不正確な草案から正確な科学へと移行する時代の到来を示した”。 – The Society of Manufacturing Engineers
MEET JOHN T. PARSONS, THE FATHER OF NUMERICAL CONTROL
American inventor John T. Parsons。 パーソンズ（1913-2007）は、数値制御の父と呼ばれ、航空機エンジニアのフランク・L・スチューレンの協力を得て、数値制御を考案、実現しました。 パーソンズは、ミシガン州の製造業者の息子で、14歳の時に父親の工場で組立工として働き始めた。 その後、家業であるパーソンズ・マニュファクチャリング社のもと、多くの製造工場を所有、経営した。
パーソンズは最初のNC特許を持ち、数値制御の画期的な業績により全米発明家殿堂入りを果たした。 パーソンズは合計で15の特許を持ち、さらに35の特許が彼のビジネスに対して付与されている。 製造技術者協会では、2001年にパーソンズ氏にインタビューを行い、彼の視点からの話を伺っている。
Early NC Timeline
- 1942年。
「シコルスキーはブレードを手作業で作っていたんだ。 私は組み立て用の治具を作りました。 ブレードの前端にバランスウェイトを取り付け、ピッチを変えるために傾けるので、ブレードは複雑でした。 私の組み立て技術はとてもうまくいった。 – ジョン・T・パーソンズ
- 1944: スパーに設計上の欠陥があり、最初に作った18本のブレードのうち1本が故障し、パイロットが死亡する。 パーソンズは、ローターブレードを金属でプレスして強度を高め、接着剤とネジによる固定をなくすことを思いつく
- 1946年 ブレードを精密に製造するための工具の製作が複雑になるため、パーソンズは航空機エンジニアのフランク・スチューレンを雇い、他の3人とともにエンジニアリングチームを結成した。 Stulenは、ブレードの応力レベルを決定するためにIBMパンチカードを採用することを思いつき、彼らはプロジェクトのために7台のIBMマシンを借りました。
「1948年には、自動工作機械の動作シーケンスを簡単に変えるという目標は、単に固定シーケンスを動かすのと対照的に、トレーサー制御と数値制御という主要2方法で追求されていました。 トレーサー制御と数値制御である。前者は、これまで見てきたように、加工する対象物の物理的モデル（シンシナティ社のライントレーサー「ハイドロテル」のように、少なくともその完全な図面）が必要であった。 もう1つは、完成した物体や部品の画像ではなく、それを抽象化した数学的モデルと機械への指示書が必要であった。 – アメリカ経済における電気
- 1949年：アメリカ空軍が超精密な翼の製造に助けを求めている。 パーソンズは数値制御の機械を売り込み、20万ドルの契約を獲得して実現させた
- 1949年。 パーソンズとスチューレンは、スナイダー・マシン&・ツール社と共同で機械の開発を行い、機械が正確に動作するためにはサーボモーターが必要であることに気づく。 パーソンズは「カード・ア・マティック・ミリング・マシン」用のサーボをMITサーボメカニズム研究所に下請けに出す。
- 1951: 空軍のNCマシンの案件がMITに発注されることになった。 パーソンズがこの契約から外されることになった経緯については、さまざまな説がある。 MITがParsonsを過小評価した、Parsonsが資金不足に陥ったという2つの説がある（下記参照）。 パーソンズは “Motor Controlled Apparatus for Positioning Machine Tool” の特許を申請する。 1958年に特許を取得する。
- 1952（8月）：パーソンズが “工作機械を位置決めするためのモーター制御装置 “の特許を申請。 これに対してMITは「Numerical Control Servo-System (数値制御サーボシステム)」の特許を出願する。
MITの説明
“After World War II, U.第二次世界大戦後、アメリカ空軍はパーソンズ社にいくつかの契約を与え、創業者ジョン・パーソンズが行った数値制御加工の革新的技術をさらに発展させることにした。 1949年、パーソンズはMITのサーボメカニズム研究所で行われていた実験に興味を持ち、MITに自動制御の専門知識を提供するプロジェクトの下請け会社になることを提案した。 その後10年間で、MITはプロジェクト全体をコントロールするようになった。サーボメカニズム研究所の考える「3軸連続経路制御」が、パーソンズの考えた「プランジカットの位置決め」に取って代わったのである。 しかし、歴史家デイビッド・ノーブルが記録したこの特別な物語は、技術の歴史における重要な教訓となった。
Parsons’ Account of the Dispute
「問題は、MITが私との予算を5万ドルほどオーバーしていたことだ。 結局、サーボメカニズムのために、政府にもっとお金を出してもらわなければならなかったのです。 MITは私に入札に使う金額を渡し、私は自分の分を上乗せしました。 MITは、民間企業向けの間接費と、政府向けのもっと低い間接費を用意していると言っていました。 しかし、MITのような評判のいい会社が、わざわざ私のプロジェクトを引き継いでくれるとは夢にも思っていませんでした。 MITもコストが上がることは承知していたし、政府が取引から手を引くかもしれないと恐れていた。 実験用の機械も探していた。 第二次世界大戦中に使われた政府の余剰工作機械がたくさんあることを知っていたMITは、その中から1台、ベッドサイズ24×60インチのシンシナティ・ハイドロテル社の縦型フライス盤を探し当てた。 この時点で、MITは空軍と新しい契約を交渉し、パーソンズ社をNCシステムのさらなる開発から実質的に排除しました。”
- 1952: これは複雑で高価なものでした（真空管250本、リレー175個、冷蔵庫サイズのキャビネット5台分）。
SCIENTIFIC AMERICAN’S SEPTEMBER 1952 ISSUE
Scienceican 1952年の9月号は自動制御について時代を先走っていた。 自己制御型機械は、人間の未来を力強く形作る科学技術革命である」という7編の記事を掲載した。” Modern Mechanixは、このうちMITのWilliam Peaseが初めて作ったNC工作機についての記事「An Automatic Machine Tool」などをスキャンし、5つシェアしました。 キャッチフレーズは、「金属の加工にフィードバック制御が進み始めた。 パンチングテープの情報を完成部品の輪郭に変換するフライス盤の最初の記録を紹介」
- 1955年。 コンコード・コントロールズ（MITのオリジナルチームのメンバーで結成）が、MITのNCマシンのパンチテープをGEが研究している磁気テープリーダーに置き換えるNumericordを作成する。
- 1958年。 パーソンズが米国特許2,820,187を取得し、ベンディックスに独占ライセンスを販売する。 IBM、富士通、GEはすでに自社機の開発に着手した後、サブライセンスを受ける
- 1958: MITがNCの経済性に関するレポートを発表し、現在の形態は時間を節約するものではなく、工場の現場からパンチテープの作成者に労働力をシフトさせるものであると結論付けました」
「MITシステムはデジタルとアナログプロセスを組み合わせてフィードバック制御し、ワークピースに対して3平面で動く刃物のフライスを制御しています。 この場合、製造されるオブジェクトの「モデル」は、テレタイプ システムで使用されるものと同様のミシン目入りの紙テープの形でマシンに供給されます。 典型的な作業では、10フィートのテープがあれば、機械は1時間忙しく働くことができる」。 – William Pease, Scientific American
Video: Sperry Numeric Control Promo Video for Industrial Tape Reader
この 3 部構成のシリーズの第 1 部を、当時の名作ビデオで締めくくります: 1950 年代の機械加工時代を垣間見る
“This tape reader can read 20 lines of tape in 200 milliseconds ! 速さだけでなく信頼性も重視した設計で、ブロック全体を一度に読み取ることができるため、シーケンシャル・リーダーを使用する他のシステムでは当たり前のシフト・レジスタやメモリ・ストアが不要になりました」
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