Станки-автоматы


Станок, автоматически вытачивающий болты из прутка, или станок, набивающий папиросы, повторяет различные операции над обрабатываемым изделием в заранее заданной последовательности во все время своей работы. В таких механических станках-автоматах есть распределительный вал, снабженный кулачками. Они при вращении вала передвигают соответствующие тяги и заставляют воздействовать на обрабатываемое изделие тот или другой инструмент. За один оборот распределительного вала завершается весь цикл обработки изделия. И все время, пока автомат действует, повторяется один и тот же цикл. Эти станки часто так и называют «циклическими автоматами».

Схема технологического процесса выработки стеклянного изделия (банки) на автоматической прессовыдувной машине
Схема технологического процесса выработки стеклянного изделия (банки) на автоматической прессовыдувной машине: 1 — прием капли стекла в черновую форму; 2 — выпрессовывание пульки в черновой форме; 3 и 4 — передача горячей заготовки (пульки) из черновой формы в чистовую; 5 — выдувание изделия в чистовой форме; 6 — готовое изделие передается по конвейеру к отжигательной печи.

В современной промышленности такие циклические автоматы применяются широко. Производительность многих из них высока — до нескольких сотен изделий в минуту.

Существуют циклические автоматы не только для механической холодной обработки, но и для горячих операций — для сварки, пайки и т. д. Есть автоматы для выпуска точного литья. Из расплавленной стекломассы автоматы штампуют и выдувают самые разнообразные изделия: бутылки, банки, строительные блоки, телевизионные трубки, колбы для осветительных и радиоламп; автоматы заворачивают конфеты, пакуют многие готовые изделия.

Однако циклические автоматы — лишь первая ступень современной автоматизации. Сейчас созданы значительно более совершенные самодействующие машины, которые сами контролируют свою работу, сами предотвращают брак, сами настраиваются на наивыгоднейшие режимы работы. Чтобы понять принципы их действия, надо прежде всего познакомиться с одним из важнейших понятий современной автоматики — с обратной связью.

 

ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ

Схема действия автомата для завертки конфет
Схема действия автомата для завертки конфет

Два с половиной века назад на одной из английских угольных шахт была впервые установлена поршневая паровая машина для откачки воды, которую изобрел и построил кузнец Томас Ньюкомен. К цилиндру ее вели две трубы с кранами — от парового котла и от бака с холодной водой. Когда открывали паровой кран, пар из котла поступал в цилиндр и поднимал поршень. Затем паровой кран закрывали и открывали водяной, пар сгущался, давление под поршнем падало, и поршень медленно опускался в свое нижнее положение. Потом закрывали водяной кран, открывали паровой, и поршень начинал ползти вверх. Чтобы машина работала, около нее должен был стоять человек, который бы открывал и закрывал краны. Работа была несложная, и ее поручали мальчику.

Есть легенда, будто мальчику Гемфри Поттеру наскучила эта однообразная работа. Он соединил рукоятки кранов и шток веревочками.

Машина стала сама открывать краны и пускать в цилиндр то пар то воду, т. е. стала сама управлять своим движением. В современной технике часто применяют условные понятия: вход и выход какого-либо устройства, машины. В паровой машине «вход» это подача пара, «выход» — движение штока. Обратной связью называют всякое соединение входа с выходом. Веревочки между кранами и штоком машины — это простейший механизм обратной связи.

Этот принцип управления — соединение входа с выходом при помощи обратной связи — был применен во всех без исключения поршневых паровых двигателях. И во всех современных двигателях внутреннего сгорания клапаны, которые впускают в цилиндр горючую смесь и выпускают отработанные газы, работают при помощи обратной связи от движения поршня.

Важная область применения обратных связей — это автоматические регуляторы.