Применяя фотоэлемент, конструкторы добиваются необъяснимых, чудесных, на первый взгляд, явлений.
Ползун быстроходного пресса, штампующего детали кузова автомобиля или самолета, работает с большой скоростью. Отдельные металлические листы, служащие заготовками, подаются под штамп вручную. Рабочий должен успеть, пока ползун взлетает вверх, подать на стол пресса новый лист. Это движение нужно сделать очень быстро и очень осторожно, чтобы руки рабочего не оказались слишком близко к ползуну. Один миг запоздания — и могучий ползун расплющит руки рабочего. Рассчитывать только на внимание нельзя, на работе возможны всякие случайности: что-то на мгновение задержит движение рабочего, и несчастье неизбежно. Конечно, можно оградить опасное место так, чтобы руки рабочего не могли попасть под ползун. Но такое ограждение, несомненно, помешает работе. Значит, надо придумать какую-то иную ограду, которая надежно охраняла бы руки рабочего и в то же время не мешала работе. И тут на помощь работникам техники безопасности пришла техника фотоэлемента. {69}
Надежным ограждением служит пучок света, направленный на фотоэлемент. Ограждение расположено так, что под ним свободно проходит заготовка. Но если руки рабочего последуют за ней слишком далеко и окажутся в угрожающей близости от уже летящего вниз ползуна, луч света разорвется, освещенность фотоэлемента мгновенно уменьшится, реле в цепи фотоэлемента сработает, двигатель станка выключится, и ползун замрет, будто перед невидимым препятствием. Так работает механический глаз.
Применение фотоэлемента для контроля и сигнализации многообразно: фотоэлемент как привратник-невидимка раскрывает ворота гаража перед быстро въезжающим автомобилем, распахивает двери перед посетителем, останавливает поезда перед внезапно возникшим препятствием, считает и сортирует изделия... Естественно, что у станочников возникла мысль: нельзя ли приспособить фотоэлемент к станку так, чтобы он заменил глаза рабочего, чтобы станок сделался «зрячим»?
Изобретатели и конструкторы стали создавать одну за другой конструкции «зрячих» приспособлений и станков. Это чудесные «умные» механизмы и машины, автоматически выполняющие такие работы, которые казались немыслимыми без вмешательства человека.
До сих пор речь шла об изготовлении деталей с прямыми очертаниями — цилиндров, плоскостей, конусов. Движения инструмента или изделия при такой обработке довольно просты. Но не всегда детали машин бывают такими простыми: бывает нужда и в изделиях с криволинейными фасонными очертаниями. В таких случаях приходится так приспосабливать движения супорта с инструментом или стола станка, чтобы в разных местах с поверхности изделия снимались и разные по толщине слои металла. Изделия с фасонными очертаниями приходится обрабатывать на разных станках — на токарных и фрезерных. Специальные приспособления — шаблон или копир — заставляют инструмент повторять очертания изделия по чертежу и точно его обрабатывать. Станки эти называются копировальными. Им дали такое название потому, что инструмент в своем движении копирует линию профиля шаблона или копира. Именно такой станок впервые был создан А. К. Нартовым. Следуя по линии профиля копира, резец снимает стружку и воспроизводит на {70} заготовке такие же очертания, копирует их. Но тут возможны всякие погрешности: и пружина может неточно сработать, и кромка копира износится, и очертания изделия могут получиться неправильными. А рабочий не заметит этой неправильности, будет продолжать обработку, изделие выйдет в брак.
Чтобы избежать этого, станкостроители прибегли к помощи фотоэлемента, который управляет движением резца и как бы следит за тем, чтобы очертания изделия точно совпадали с очертаниями копира.
На салазках супорта в застекленной рамке помещается копир, изготовленный из непрозрачного материала. Сверху от источника света на кромку копира направляется световой кружок очень малого диаметра — яркая световая точка. Под рамкой находится фотоэлемент, электрическая цепь которого связана с механизмом движения супорта.
Пучок световых лучей падает на рамку в точку начала профиля копира. Яркий глазок внимательно следит за линией профиля, послушно следуя всем его изменениям. А резец или иной инструмент станка так же послушно обрабатывает изделие, точно воспроизводя все извилины фасонного профиля.
Существуют, ставшие уже обычными, копировально-фрезерные станки. Эти станки не «зрячие», скорее, наоборот, их можно назвать «слепыми». «Палец» копирующего механизма, точно ощупывающая рука слепого, скользит по контурам образца-эталона изделия. Все движения «пальца» через систему рычагов передаются фрезе, и она воспроизводит из металла заготовки точно такое же изделие. Копировальный станок тоже следует отнести к «умным» машинам. Но еще «умнее» копировально-фрезерный станок с механическим глазом, не «слепой», а «зрячий» станок.