સારમાં, મશીન ટૂલ એ ટૂલ પાથને માર્ગદર્શન આપવા માટે મશીન માટેનું એક સાધન છે - જ્યાં સુધી લોકો મશીન ટૂલની શોધ ન કરે ત્યાં સુધી મેન્યુઅલ ટૂલ્સ અને લગભગ તમામ માનવ સાધનો જેવા સીધા, મેન્યુઅલ માર્ગદર્શન દ્વારા નહીં.
સંખ્યાત્મક નિયંત્રણ (NC) એ મશીનિંગ ટૂલ્સને આપમેળે નિયંત્રિત કરવા માટે પ્રોગ્રામેબલ લોજિક (અક્ષરો, સંખ્યાઓ, પ્રતીકો, શબ્દો અથવા સંયોજનોના સ્વરૂપમાં ડેટા) નો ઉપયોગ સૂચવે છે.તે દેખાય તે પહેલાં, પ્રોસેસિંગ ટૂલ્સ હંમેશા મેન્યુઅલ ઓપરેટરો દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં આવતા હતા.
કોમ્પ્યુટર ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ (CNC) એ મશીનિંગ ટૂલ કંટ્રોલ સિસ્ટમમાં માઇક્રોપ્રોસેસરને ચોક્કસ એન્કોડેડ સૂચનાઓ મોકલવાનો સંદર્ભ આપે છે, જેથી ચોકસાઈ અને સુસંગતતામાં સુધારો થાય.આજે લોકો જે CNC વિશે વાત કરે છે તે લગભગ તમામ કમ્પ્યુટર્સ સાથે જોડાયેલા મિલિંગ મશીનોનો સંદર્ભ આપે છે.તકનીકી રીતે કહીએ તો, તેનો ઉપયોગ કમ્પ્યુટર દ્વારા નિયંત્રિત કોઈપણ મશીનનું વર્ણન કરવા માટે થઈ શકે છે.
પાછલી સદીમાં, ઘણી શોધોએ CNC મશીન ટૂલ્સના વિકાસ માટે પાયો નાખ્યો છે.અહીં, અમે સંખ્યાત્મક નિયંત્રણ તકનીકના વિકાસના ચાર મૂળભૂત ઘટકો પર ધ્યાન આપીએ છીએ: પ્રારંભિક મશીન ટૂલ્સ, પંચ કાર્ડ્સ, સર્વો મિકેનિઝમ્સ અને ઓટોમેટિક પ્રોગ્રામિંગ ટૂલ્સ (APT) પ્રોગ્રામિંગ ભાષા.
પ્રારંભિક મશીન ટૂલ્સ
બ્રિટનમાં બીજી ઔદ્યોગિક ક્રાંતિ દરમિયાન, ઔદ્યોગિક ક્રાંતિને શક્તિ આપનાર સ્ટીમ એન્જિન બનાવવા માટે જેમ્સ વોટની પ્રશંસા કરવામાં આવી હતી, પરંતુ તેમને 1775 સુધી સ્ટીમ એન્જિન સિલિન્ડરોની ચોકસાઈના ઉત્પાદનમાં મુશ્કેલીઓનો સામનો કરવો પડ્યો હતો, જ્હોન જ્હોનવિલ્કિન્સન એ બનાવ્યું જે વિશ્વના પ્રથમ મશીન ટૂલ તરીકે ઓળખાય છે. કંટાળાજનક સ્ટીમ એન્જિન સિલિન્ડરો માટે અને હલ કરવામાં આવી હતી.આ કંટાળાજનક મશીન પણ વિલ્કિન્સન દ્વારા તેની મૂળ તોપ પર આધારિત છે;
પંચ કાર્ડ
1725 માં, ફ્રેન્ચ ટેક્સટાઇલ કામદાર, બેસિલ બાઉચને, છિદ્રોની શ્રેણી દ્વારા કાગળની ટેપ પર એન્કોડેડ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને લૂમ્સને નિયંત્રિત કરવાની પદ્ધતિની શોધ કરી.જો કે તે ગ્રાઉન્ડબ્રેકિંગ છે, આ પદ્ધતિનો ગેરલાભ પણ સ્પષ્ટ છે, એટલે કે, તેને હજુ પણ ઓપરેટરોની જરૂર છે.1805 માં, જોસેફ મેરી જેક્વાર્ડે આ ખ્યાલ અપનાવ્યો હતો, પરંતુ તે ક્રમમાં ગોઠવાયેલા મજબૂત પંચ કાર્ડનો ઉપયોગ કરીને તેને મજબૂત અને સરળ બનાવવામાં આવ્યો હતો, જેનાથી પ્રક્રિયા સ્વચાલિત થઈ હતી.આ પંચ કરેલા કાર્ડને આધુનિક કમ્પ્યુટિંગનો આધાર તરીકે વ્યાપકપણે ગણવામાં આવે છે અને વણાટમાં ગૃહ હસ્તકલા ઉદ્યોગના અંતને ચિહ્નિત કરે છે.
રસપ્રદ વાત એ છે કે, જેક્વાર્ડ લૂમ્સનો તે સમયે રેશમ વણકરો દ્વારા વિરોધ કરવામાં આવ્યો હતો, જેમને ચિંતા હતી કે આ ઓટોમેશન તેમને તેમની નોકરીઓ અને આજીવિકાથી વંચિત કરશે.તેઓ ઉત્પાદનમાં મુકવામાં આવેલ લૂમને વારંવાર બાળી નાખતા હતા;જો કે, તેમનો પ્રતિકાર નિરર્થક સાબિત થયો, કારણ કે ઉદ્યોગે સ્વયંસંચાલિત લૂમ્સના ફાયદાઓને માન્યતા આપી હતી.1812 સુધીમાં, ફ્રાન્સમાં 11000 જેક્વાર્ડ લૂમ્સ ઉપયોગમાં લેવાતા હતા.
પંચ્ડ કાર્ડ્સ 1800 ના દાયકાના અંતમાં વિકસિત થયા અને ટેલિગ્રાફથી ઓટોમેટિક પિયાનો સુધીના ઘણા ઉપયોગો જોવા મળ્યા.જોકે યાંત્રિક નિયંત્રણ પ્રારંભિક કાર્ડ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, અમેરિકન શોધક હર્મન હોલેરિથે ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ પંચ કાર્ડ ટેબ્યુલેટર બનાવ્યું, જેણે રમતના નિયમોમાં ફેરફાર કર્યો.તેમની સિસ્ટમને 1889 માં પેટન્ટ કરવામાં આવી હતી, જ્યારે તેઓ યુએસ સેન્સસ બ્યુરો માટે કામ કરતા હતા.
હર્મન હોલેરિથે 1896માં ટેબ્યુલેટર કંપનીની સ્થાપના કરી અને 1924માં IBM ની સ્થાપના કરવા માટે અન્ય ચાર કંપનીઓ સાથે મર્જ કરી. 20મી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં, કોમ્પ્યુટર અને ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ મશીનના ડેટા ઇનપુટ અને સ્ટોરેજ માટે પ્રથમ વખત પંચ્ડ કાર્ડનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો.મૂળ ફોર્મેટમાં છિદ્રોની પાંચ પંક્તિઓ છે, જ્યારે અનુગામી સંસ્કરણોમાં છ, સાત, આઠ અથવા વધુ પંક્તિઓ છે.
સર્વો મિકેનિઝમ
સર્વો મિકેનિઝમ એ એક સ્વચાલિત ઉપકરણ છે, જે મશીન અથવા મિકેનિઝમના પ્રદર્શનને સુધારવા માટે ભૂલ ઇન્ડક્ટિવ ફીડબેકનો ઉપયોગ કરે છે.કેટલાક કિસ્સાઓમાં, સર્વો ઉચ્ચ-પાવર ઉપકરણોને ઘણી ઓછી શક્તિવાળા ઉપકરણો દ્વારા નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.સર્વો મિકેનિઝમ નિયંત્રિત ઉપકરણથી બનેલું છે, અન્ય ઉપકરણ જે આદેશો આપે છે, ભૂલ શોધવાનું સાધન, ભૂલ સંકેત એમ્પ્લીફાયર અને ઉપકરણ (સર્વો મોટર) જે ભૂલોને સુધારે છે.સર્વો સિસ્ટમનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે સ્થિતિ અને ગતિ જેવા ચલોને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે, અને સૌથી સામાન્ય ઇલેક્ટ્રિક, ન્યુમેટિક અથવા હાઇડ્રોલિક છે.
પ્રથમ ઇલેક્ટ્રિક સર્વો મિકેનિઝમની સ્થાપના બ્રિટનમાં એચ. કેલેન્ડર દ્વારા 1896માં કરવામાં આવી હતી. 1940 સુધીમાં, એમઆઈટીએ એક વિશેષ સર્વો મિકેનિઝમ પ્રયોગશાળાની રચના કરી, જે આ વિષય પર વિદ્યુત ઈજનેરી વિભાગના વધતા ધ્યાનથી ઉદ્દભવી.CNC મશીનિંગમાં, ઓટોમેટિક મશીનિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા જરૂરી સહનશીલતાની ચોકસાઈ હાંસલ કરવા માટે સર્વો સિસ્ટમ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.
સ્વચાલિત પ્રોગ્રામિંગ ટૂલ (APT)
ઑટોમેટિક પ્રોગ્રામિંગ ટૂલ (APT) નો જન્મ 1956 માં મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજીની સર્વો મિકેનિઝમ લેબોરેટરીમાં થયો હતો. તે કમ્પ્યુટર એપ્લિકેશન જૂથની રચનાત્મક સિદ્ધિ છે.તે ઉપયોગમાં સરળ ઉચ્ચ-સ્તરની પ્રોગ્રામિંગ ભાષા છે, જેનો ઉપયોગ ખાસ કરીને CNC મશીન ટૂલ્સ માટે સૂચનાઓ બનાવવા માટે થાય છે.મૂળ સંસ્કરણ ફોર્ટ્રેન કરતા પહેલાનું હતું, પરંતુ પછીના સંસ્કરણો ફોર્ટ્રેન સાથે ફરીથી લખવામાં આવ્યા હતા.
Apt એ MIT ના પ્રથમ NC મશીન સાથે કામ કરવા માટે બનાવવામાં આવેલ ભાષા છે, જે વિશ્વની પ્રથમ NC મશીન છે.પછી તે કમ્પ્યુટર-નિયંત્રિત મશીન ટૂલ પ્રોગ્રામિંગનું માનક બનવાનું ચાલુ રાખ્યું, અને 1970 ના દાયકામાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થયો.પાછળથી, એપ્ટના વિકાસને વાયુસેના દ્વારા પ્રાયોજિત કરવામાં આવ્યું હતું અને આખરે તેને નાગરિક ક્ષેત્ર માટે ખોલવામાં આવ્યું હતું.
ડગ્લાસ ટી. રોસ, કોમ્પ્યુટર એપ્લિકેશન જૂથના વડા, એપ્ટના પિતા તરીકે ઓળખાય છે.બાદમાં તેમણે "કમ્પ્યુટર એઇડેડ ડિઝાઇન" (CAD) શબ્દ પ્રયોજ્યો.
સંખ્યાત્મક નિયંત્રણનો જન્મ
CNC મશીન ટૂલ્સના ઉદભવ પહેલા, પ્રથમ CNC મશીન ટૂલ્સ અને પ્રથમ CNC મશીન ટૂલ્સનો વિકાસ છે.ઐતિહાસિક વિગતોના વિવિધ વર્ણનોમાં કેટલાક તફાવતો હોવા છતાં, પ્રથમ CNC મશીન ટૂલ માત્ર સૈન્ય દ્વારા સામનો કરવામાં આવતા ચોક્કસ ઉત્પાદન પડકારોનો પ્રતિભાવ નથી, પરંતુ પંચ કાર્ડ સિસ્ટમનો કુદરતી વિકાસ પણ છે.
"ડિજિટલ નિયંત્રણ એ બીજી ઔદ્યોગિક ક્રાંતિની શરૂઆત અને વૈજ્ઞાનિક યુગના આગમનને ચિહ્નિત કરે છે જેમાં મશીનો અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓનું નિયંત્રણ અચોક્કસ ડ્રાફ્ટ્સમાંથી સચોટ લોકોમાં બદલાશે."- ઉત્પાદન ઇજનેરોનું સંગઠન.
અમેરિકન શોધક જ્હોન ટી. પાર્સન્સ (1913 - 2007) વ્યાપકપણે સંખ્યાત્મક નિયંત્રણના પિતા તરીકે ગણવામાં આવે છે.તેણે એરક્રાફ્ટ એન્જિનિયર ફ્રેન્ક એલ. સ્ટુલેનની મદદથી સંખ્યાત્મક નિયંત્રણ ટેકનોલોજીની કલ્પના કરી અને તેનો અમલ કર્યો.મિશિગનમાં એક ઉત્પાદકના પુત્ર તરીકે, પાર્સન્સે 14 વર્ષની ઉંમરે તેના પિતાની ફેક્ટરીમાં એસેમ્બલર તરીકે કામ કરવાનું શરૂ કર્યું. બાદમાં, તેઓ પાર્સન્સ મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીના પારિવારિક વ્યવસાય હેઠળ સંખ્યાબંધ ઉત્પાદન પ્લાન્ટની માલિકી અને સંચાલન કરતા હતા.
પાર્સન્સ પાસે પ્રથમ NC પેટન્ટ છે અને સંખ્યાત્મક નિયંત્રણના ક્ષેત્રમાં તેના અગ્રણી કાર્ય માટે નેશનલ ઈન્વેન્ટર્સ હોલ ઓફ ફેમમાં તેની પસંદગી કરવામાં આવી હતી.પાર્સન્સ પાસે કુલ 15 પેટન્ટ છે, અને અન્ય 35 તેના એન્ટરપ્રાઈઝને આપવામાં આવી છે.મેન્યુફેક્ચરિંગ એન્જિનિયરોની સોસાયટીએ 2001માં પાર્સન્સનો ઈન્ટરવ્યુ લીધો હતો જેથી દરેકને તેમની વાર્તા તેમના પરિપ્રેક્ષ્યમાં જણાવવામાં આવે.
પ્રારંભિક NC શેડ્યૂલ
1942:જ્હોન ટી. પાર્સન્સને હેલિકોપ્ટર રોટર બ્લેડ બનાવવા માટે સિકોર્સ્કી એરક્રાફ્ટ દ્વારા પેટા કોન્ટ્રાક્ટ આપવામાં આવ્યો હતો.
1944:વિંગ બીમની ડિઝાઈનની ખામીને લીધે, તેઓએ બનાવેલા પ્રથમ 18 બ્લેડમાંથી એક નિષ્ફળ ગયો, પરિણામે પાઈલટનું મૃત્યુ થયું.પાર્સન્સનો વિચાર રોટર બ્લેડને ધાતુથી પંચ કરવાનો છે અને તેને મજબૂત બનાવવા માટે અને એસેમ્બલીને જોડવા માટે ગુંદર અને સ્ક્રૂને બદલવાનો છે.
1946:લોકો બ્લેડનું ચોક્કસ ઉત્પાદન કરવા માટે એક ઉત્પાદન સાધન બનાવવા માંગતા હતા, જે તે સમયની પરિસ્થિતિઓ માટે એક વિશાળ અને જટિલ પડકાર હતો.તેથી, પાર્સન્સે એરક્રાફ્ટ એન્જિનિયર ફ્રેન્ક સ્ટુલેનને નોકરીએ રાખ્યો અને અન્ય ત્રણ લોકો સાથે એન્જિનિયરિંગ ટીમની રચના કરી.સ્ટુલેને બ્લેડ પર સ્ટ્રેસ લેવલ નક્કી કરવા માટે IBM પંચ કાર્ડનો ઉપયોગ કરવાનું વિચાર્યું અને તેમણે પ્રોજેક્ટ માટે સાત IBM મશીનો ભાડે આપ્યા.
1948 માં, સ્વચાલિત મશીન ટૂલ્સના ગતિ ક્રમને સરળતાથી બદલવાનો ધ્યેય બે મુખ્ય રીતે પ્રાપ્ત થયો હતો - માત્ર એક નિશ્ચિત ગતિ ક્રમ સેટ કરવાની સરખામણીમાં - અને તે બે મુખ્ય રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે: ટ્રેસર નિયંત્રણ અને ડિજિટલ નિયંત્રણ.જેમ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, સૌપ્રથમને ઑબ્જેક્ટનું ભૌતિક મોડેલ (અથવા ઓછામાં ઓછું સંપૂર્ણ ચિત્ર, જેમ કે સિનસિનાટી કેબલ ટ્રેસર હાઇડ્રોપાવર ફોન) બનાવવાની જરૂર છે.બીજું વસ્તુ અથવા ભાગની છબીને પૂર્ણ કરવા માટે નથી, પરંતુ માત્ર તેને અમૂર્ત કરવા માટે છે: ગાણિતિક મોડેલો અને મશીન સૂચનાઓ.
1949:યુએસ એરફોર્સને અલ્ટ્રા પ્રિસિઝન વિંગ સ્ટ્રક્ચરની મદદની જરૂર છે.પાર્સન્સે તેનું CNC મશીન વેચ્યું અને તેને વાસ્તવિકતા બનાવવા માટે $200000 નો કોન્ટ્રાક્ટ જીત્યો.
1949:પાર્સન્સ અને સ્ટ્યુલેન મશીનો વિકસાવવા માટે સ્નાઇડર મશીન એન્ડ ટૂલ કોર્પો. સાથે કામ કરી રહ્યા છે અને તેમને સમજાયું કે મશીનો સચોટ રીતે કામ કરવા માટે તેમને સર્વો મોટર્સની જરૂર છે.પાર્સન્સે મેસેચ્યુસેટ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજીની સર્વો મિકેનિઝમ લેબોરેટરીમાં "કાર્ડ-એ-મેટિક મિલિંગ મશીન" ની સર્વો સિસ્ટમનો સબકોન્ટ્રેક્ટ કર્યો.
1952 (મે): પાર્સન્સે "મશીન ટૂલ્સની સ્થિતિ માટે મોટર નિયંત્રણ ઉપકરણ" માટે પેટન્ટ માટે અરજી કરી.તેમણે 1958માં પેટન્ટ આપી હતી.
1952 (ઓગસ્ટ):જવાબમાં, MIT એ "ન્યુમેરિકલ કંટ્રોલ સર્વો સિસ્ટમ" માટે પેટન્ટ માટે અરજી કરી.
બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી, યુએસ એરફોર્સે પાર્સન્સ સાથે તેના સ્થાપક જોન પાર્સન્સ દ્વારા કરવામાં આવેલી NC મશીનિંગ નવીનતાને વધુ વિકસાવવા માટે ઘણા કરારો પર હસ્તાક્ષર કર્યા.પાર્સન્સને એમઆઈટીની સર્વો મિકેનિઝમ લેબોરેટરીમાં હાથ ધરવામાં આવતા પ્રયોગોમાં રસ હતો અને તેણે પ્રસ્તાવ મૂક્યો કે એમઆઈટી 1949માં ઓટોમેટિક કંટ્રોલમાં કુશળતા પ્રદાન કરવા માટે પ્રોજેક્ટ પેટા કોન્ટ્રાક્ટર બની જાય.આગામી 10 વર્ષોમાં, MIT એ સમગ્ર પ્રોજેક્ટ પર નિયંત્રણ મેળવ્યું, કારણ કે સર્વો લેબોરેટરીના "ત્રણ-અક્ષ સતત પાથ નિયંત્રણ"ની દ્રષ્ટિએ પાર્સન્સના "કટ ઇન કટીંગ પોઝિશનિંગ"ના મૂળ ખ્યાલને બદલી નાખ્યો.સમસ્યાઓ હંમેશા ટેક્નોલોજીને આકાર આપે છે, પરંતુ ઈતિહાસકાર ડેવિડ નોબલ દ્વારા નોંધાયેલી આ વિશેષ વાર્તા ટેકનોલોજીના ઈતિહાસમાં એક મહત્વપૂર્ણ સીમાચિહ્નરૂપ બની ગઈ છે.
1952:MIT એ તેમની 7-રેલ છિદ્રિત બેલ્ટ સિસ્ટમનું નિદર્શન કર્યું, જે જટિલ અને ખર્ચાળ છે (250 વેક્યૂમ ટ્યુબ, 175 રિલે, પાંચ રેફ્રિજરેટર કદના કેબિનેટમાં).
1952માં MITનું મૂળ CNC મિલિંગ મશીન હાઇડ્રો ટેલ હતું, જે 3-અક્ષવાળી સિનસિનાટી મિલિંગ મશીન કંપની હતી.
સપ્ટેમ્બર, 1952માં સાયન્ટિફિક અમેરિકનની જર્નલ "ઓટોમેટિક કંટ્રોલ"માં "સ્વયં નિયમનકારી મશીન, જે એક વૈજ્ઞાનિક અને તકનીકી ક્રાંતિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જે માનવજાતના ભાવિને અસરકારક રીતે આકાર આપશે" વિશે સાત લેખો છે.
1955:કોનકોર્ડ કંટ્રોલ્સ (એમઆઈટીની મૂળ ટીમના સભ્યોની બનેલી)એ ન્યુમેરિકાર્ડ બનાવ્યું, જેણે એમઆઈટી એનસી મશીનો પર છિદ્રિત ટેપને જીઈ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલ ટેપ રીડર સાથે બદલ્યું.
ટેપ સંગ્રહ
1958:પાર્સન્સે યુએસ પેટન્ટ 2820187 મેળવ્યું અને બેન્ડિક્સને વિશિષ્ટ લાઇસન્સ વેચ્યું.IBM, Fujitsu અને જનરલ ઇલેક્ટ્રીક બધાએ તેમના પોતાના મશીનો વિકસાવવાનું શરૂ કર્યા પછી પેટા લાઇસન્સ મેળવ્યા.
1958:MIT એ NC અર્થશાસ્ત્ર પર એક અહેવાલ પ્રકાશિત કર્યો, જેમાં તારણ કાઢ્યું કે વર્તમાન NC મશીન ખરેખર સમય બચાવી શક્યું નથી, પરંતુ ફેક્ટરી વર્કશોપમાંથી શ્રમબળને છિદ્રિત પટ્ટા બનાવનારા લોકોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-19-2022