一个可部分实现机床可编程序自动化的方案就是跟踪控制(tracer con-trol)。[4]跟踪控制的目的是保证物件断面的精确复制,机器要实现这点相当困难,耗时而且成本不菲。在这里,“程序”指一种所要求断面的模板或模型。一旦为机器操作定下一个具体的轮廓,记录针就跟踪确定的模板,编程信息则自动传输到切削工具上,后者则在工作件上复制出相同的断面。跟踪控制就像配钥匙的机器一样,钥匙原件被用做复制件的模板。如果要改变断面,仅仅改变模板就够了。
最早的跟踪控制技术是19世纪托马斯·布朗夏尔(Thomas Blanchard)发明的仿形切木车床,军械制造商用它来生产枪托。一旦将一部成品枪托作为原型,仿形车床就跟踪一个指针运动,并引导一个切削器具在工作件上复制出相同的断面。机器能够自动而准确地控制整个断面的切削过程,从而不必让机械工在工作中停下来检查切削是否精确。在布朗夏尔车床中,跟踪模板的指针与在工作件上动作的切削工具直接相连,指针在模板上的运动轨迹有力地移动刀具在工作件上进行加工。这种技术对于木制品生产来说已经足够——虽然模板往往会磨损不少(从而丧失了精确性)—但对于金属切削来说远不充分,因为它需要力量更大的杠杆作用。
1921年,在约瑟夫·凯勒公司工作的约翰·肖(John Shaw)发明了用于金属切削的凯勒电子机械仿形系统,它由塑模石膏或木制模型、电子传感器、电动机以及机械传动装置构成。在这种凯勒雕刻机中,指针的作用本质上仅仅限于提供信息,而不是动力,后者由传感器所带动的电动机来提供。在1930年,辛辛那提铣床公司采纳了一种液压靠模铣床,其发明者是汉斯·厄恩斯特(HansErnst)和伯纳德·萨松(Bernard Sasson),它采用一种液压系统,具有良好的可靠性。当第二次世界大战爆发的时候,已经出现了各类组合使用电子、机械、液压、气压装置的靠模铣床。1942年,通用电气公司发明了全部使用电子装置的跟踪控制系统。
在战争结束的时候,跟踪控制在金属切削业中已经发展成为一种相当先进的技术,它被广泛运用于各种要求极其严格和精密的机械工艺。但是跟踪技术也存在着不足,这对那些迷恋整体控制和自动化工厂的人来说尤其无法忍受。第一,跟踪技术只是一种局部的自动化,因为针对部件的每一个断面都必须制造一个单独的模板,而不能够做到针对一个部件只需要一个模板。第二,装配工作极其复杂而成本居高不下,尤其是那些部件的三维都需要进行加工的生产过程。第三,重复使用模板不可避免地导致表面磨损,从而降低了精确度。第四,绝大部分模板仅仅只能用于某种工艺或者该工艺的一部分,贮藏模板本身就耗资不少,还需要建立复杂的存货与检索系统。最后,从管理层的角度来看,最重要的是,跟踪技术不仅严重依赖于那些装配机器并监控操作过程的机械工的技艺,而且还依赖于制造模板的模型工的技艺。
生产力:工业自动化的社会史
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