Ferramenta Programada Automaticamente (APT)
Nascido do Laboratório de Servomecanismos MIT em 1956, como criação do Grupo de Aplicações Informáticas, Ferramenta Programada Automaticamente (APT) é uma linguagem de programação de fácil utilização e de alto nível destinada especificamente a gerar instruções para máquinas-ferramenta controladas numericamente. A versão original precedeu FORTRAN, mas versões posteriores foram reescritas em FORTRAN.
APT foi a linguagem criada para trabalhar com a primeira máquina NC do MIT, uma das primeiras do mundo. Tornou-se o padrão para a programação de máquinas-ferramentas controladas por computador e foi amplamente utilizada até os anos 70. O desenvolvimento do APT foi patrocinado pela Força Aérea, e acabou sendo adicionado ao domínio público.
O chefe do Computer Applications Group, Douglas T. Ross, é conhecido como o pai do APT. Ele também cunhou mais tarde o termo “desenho assistido por computador” (CAD).
O nascimento do controle numérico
Antes do advento das máquinas controladas por computador, primeiro veio o desenvolvimento do controle numérico e as primeiras máquinas-ferramentas NC. E embora existam algumas discrepâncias em diferentes relatos dos detalhes históricos, as primeiras máquinas-ferramentas de controle numérico foram tanto uma resposta aos desafios específicos de fabricação enfrentados pelos militares como uma progressão natural do sistema de cartões perfurados.
“O controle numérico marcou o início da segunda revolução industrial e o advento de uma era na qual o controle de máquinas e processos industriais passaria de um esboço impreciso para a ciência exata”. – The Society of Manufacturing Engineers
EET JOHN T. PARSONS, THE FATHER OF NUMERICAL CONTROL
American inventor John T. Parsons (1913-2007) é amplamente considerado o pai do controle numérico, que ele concebeu e implementou com a ajuda do engenheiro aeronáutico Frank L. Stulen. Filho de um fabricante de Michigan, Parsons começou a trabalhar na fábrica do seu pai como montador aos 14 anos de idade. Mais tarde, ele possuía e operava várias fábricas sob a empresa familiar, Parsons Manufacturing Co.
Parsons detém a primeira patente NC e foi admitido no Hall da Fama dos Inventores Nacionais pelo seu trabalho pioneiro em controle numérico. No total, Parsons detém 15 patentes, com outras 35 concedidas ao seu negócio. A Sociedade de Engenheiros de Manufatura entrevistou Parsons em 2001 para obter a história a partir de sua perspectiva. Esta interessante leitura está disponível num arquivo online.
Early NC Timeline
- 1942: John T. Parsons é subcontratado pela Sikorsky Aircraft para construir lâminas de rotor de helicóptero.
“Sikorsky estava a fazer lâminas à mão. Eu fiz acessórios de montagem. As pás foram complicadas porque foi instalado um peso de equilíbrio na extremidade frontal da pá para ajudar na inclinação para cima para o ângulo de mudança de passo. As minhas técnicas de montagem funcionaram muito bem”. – John T. Parsons
- 1944: Causado por uma falha de desenho na peça, uma das primeiras 18 lâminas que eles fizeram falha, matando o piloto. Parsons tem a idéia de estampar as pás do rotor em metal para torná-las mais fortes e eliminar a cola e a fixação dos parafusos.
- 1946: Criar uma ferramenta de fabrico para produzir precisamente as lâminas ia ser complicado, por isso a Parsons contrata o engenheiro aeronáutico Frank Stulen e reúne uma equipa de engenharia com três outros. Stulen tem a idéia de empregar cartões perfuradores IBM para determinar os níveis de tensão nas lâminas, e eles alugam sete máquinas IBM para o projeto.
“Em 1948, o objetivo de variar facilmente a seqüência de movimentos de uma máquina-ferramenta automática – ao contrário de simplesmente colocar em movimento uma seqüência fixa – estava sendo perseguido de duas maneiras principais: controle de traçador e controle numérico. A primeira, como vimos, exigia um modelo físico do objeto a ser fabricado (ou pelo menos um desenho completo do mesmo, como no caso do Cincinnati Line-Tracer Hydro-Tel). O segundo exigia não uma imagem do objeto ou parte acabada, mas apenas uma abstração dele: um modelo matemático e instruções para a máquina”. – A eletricidade na economia americana
- 1949: A Força Aérea Americana precisa de ajuda na construção ultra-precisa das asas. Parsons lança sua máquina controlada numericamente e recebe um contrato de $200.000 para torná-la realidade.
- 1949: Parsons e Stulen tinham estado a trabalhar com a Snyder Machine & Tool Corp. na máquina e perceberam que precisavam de servomotores para que a sua máquina funcionasse com precisão. A Parsons subcontrata os servos para as “Fresadoras Card-a-matic Milling Machines” ao Laboratório de Servomecanismos MIT.
- 1951: O negócio das máquinas NC da Força Aérea é agora adjudicado ao MIT. Há diferentes relatos do que aconteceu que levou a Parsons a ser excluída do negócio: MIT Underbid Parsons e Parsons ficou sem dinheiro são duas contas (veja abaixo).
- 1952 (Maio): A Parsons regista uma patente para “Motor Controlled Apparatus for Positioning Machine Tool”. Ele concedeu a patente em 1958.
- 1952 (Agosto): Em resposta, o MIT patenteia o “Servo-Sistema de Controlo Numérico”
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Conta da Disputa do MIT
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“Após a Segunda Guerra Mundial, a U.S. Air Force deu vários contratos à Parsons Corporation para desenvolver ainda mais as inovações de usinagem de controle numérico feitas por seu fundador John Parsons. Interessado em experiências em curso no Laboratório de Servomecanismos do MIT, Parsons propôs em 1949 que o MIT se tornasse um subempreiteiro de projeto para fornecer expertise em controle automático. Nos 10 anos seguintes, o MIT ganhou controlo sobre todo o projecto, uma vez que a visão do Laboratório de Servomecanismos de “controlo de trajectória contínua de três eixos” suplantou a concepção original da Parsons de “posicionamento de corte por imersão”. O conflito sempre moldou a tecnologia, mas esta história particular, relatada pelo historiador David Noble, tornou-se uma importante lição de objeto na história da tecnologia”.
Parsons’ Account of the Dispute
“O problema foi que o MIT ultrapassou o seu orçamento comigo em cerca de $50.000. Eu finalmente tive que pedir ao governo mais dinheiro para o servomecanismo. O MIT me deu uma quantia que eu usei para o lance então eu adicionei na minha parte do trabalho. Então eu coloquei em minha oferta para um aumento de preço, e o MIT me fez uma oferta menor.
“O MIT me disse que eles tinham uma taxa de despesas gerais para a indústria privada, e outra, mais baixa, para o governo. Mas eu nunca sonhei que alguém tão respeitável como o MIT iria deliberadamente avançar e assumir o meu projeto. O MIT sabia que os custos estavam subindo, e eles tinham medo que o governo pudesse voltar atrás em todo o negócio. Eles até estavam à procura de uma máquina para experimentar. O MIT estava ciente de muitas máquinas-ferramentas excedentes do governo usadas durante a Segunda Guerra Mundial, e eles foram à procura de uma, que acabou sendo uma fresadora vertical Cincinnati Hydro-Tel com um tamanho de cama 24×60″. Neste ponto, o MIT negociou um novo contrato com a Força Aérea que essencialmente retirou a Parsons Company do desenvolvimento posterior do sistema NC”.
- 1952: O MIT demonstra o seu sistema de 7 pistas de fitas perfuradas (com artigo de William Pease em Scientific American), que é complexo e caro (250 tubos de vácuo, 175 relés, em 5 gabinetes do tamanho de frigoríficos).
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SEPTEMBRO DE 1952 DA AMÉRICA CIENTÍFICA ESTRANGEIRA
A edição de Setembro de 1952 da revista científica americana sobre Controlo Automático estava muito à frente do seu tempo, com um conjunto de sete artigos sobre “máquinas auto-reguladoras, que representam uma revolução científica e tecnológica que irá moldar poderosamente o futuro do homem”.” O moderno Mechanix digitalizou e compartilhou cinco dos artigos, incluindo “An Automatic Machine Tool” do William Pease do MIT sobre a primeira máquina NC que eles criaram. O slogan diz: “O controle de feedback começou a avançar no trabalho de metais. Apresentando o primeiro relato de uma fresadora que converte informações em fita perfurada nos contornos de uma peça acabada”
- 1955: Concord Controls (formado por membros da equipe original do MIT) cria o Numericord, que substitui a fita perfurada na máquina NC MIT por um leitor de fita magnética no qual a GE está trabalhando.
- 1958: A Parsons recebe a patente americana 2.820.187 e vende uma licença exclusiva à Bendix. IBM, Fujitsu e GE tomam sub-licenças depois de já terem iniciado o desenvolvimento das suas próprias máquinas.
- 1958: MIT publica relatório sobre a economia da NC, concluindo que a encarnação actual não poupa tempo, mas em vez disso desloca mão-de-obra do chão de fábrica para aqueles que criam as fitas perfuradoras.
“O sistema M.I.T. combina processos digitais e analógicos sob controlo de feedback para governar uma fresadora cuja ferramenta de corte se move em três planos em relação à peça de trabalho. Neste caso o “modelo” do objeto a ser fabricado é fornecido à máquina na forma de uma fita de papel perfurado semelhante à utilizada nos sistemas de teletipo. Para uma operação típica, 3 metros de fita manterá a máquina ocupada durante uma hora”. – William Pease, Scientific American
Video: Sperry Numeric Control Promo Video for Industrial Tape Reader
Acabamos a Parte 1 desta série de três partes com um vídeo clássico da época: um vislumbre da era da maquinação dos anos 50.
“Este leitor de fita pode ler 20 linhas de fita em 200 milissegundos! Desenhado tanto para fiabilidade como para velocidade, pode ler um bloco inteiro de informação como uma vez, eliminando assim o registo de turnos ou o armazenamento de memória que é normal para outros sistemas que utilizam leitores sequenciais.”