Техника - молодёжи 1966-02, страница 23
ТВОРЕНИЕ И ПОДОБИЕ РУК ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ> С. ЖИТОМИРСКИЙ, инженер Когда трудно (стальная болванка раскалена и весит десятки тонн), когда нудно (одно и то же движение повторяется бесконечно), когда мелко (пальцы виртуоза кажутся грубыми, как ножищи бегемота), когда недоступно (безобидный на вид образец смертельно опасен или находится на другой планете), тогда живым человеческим рукам не обойтись без помощи рук стальных. Без манипуляторов... Сегодня наиболее совершенные манипуляторы служат ученым. По универсальности и возможностям автоматизации цикла эти машины далеко опередили манипуляторы промышленности. Инженеры-производственники начинают осознавать огромные возможности, которые таят в себе эти инструменты науки, и пристально приглядываются к ним. Конкурент муравьиной лапки На пороге нашего века простое наблюдение уже не удовлетворяло биологов, изучавших строение микроорганизмов и клеток. Пора было переходить к опытам, но как прикажете экспериментировать с объектами, размеры которых измеряются микронами? Решение нашел голландский ученый С. Схаутен, построив в 1899 году первый микроманипулятор. В течение нескольких лет появилось несколько систем микроманипуляторов. А в 1912 году С. С. Чахотин с помощью манипулятора своей конструкции уже мог оперировать клеткн. Родилась микрургия — микроскопическая хирургия. Инструменты для микроопераций исследователи изготовляют сами. Это тончайшие трубочки, иглы, ножички. Достаточно сказать, что микропипетка — сверхтонкий капилляр — должна быть в 100 раз тоньше волоса! При таких размерах стекло оказывается прочнее металла, поэтому почти все микрургические инструменты делаются из стекла. Их вытягивают и изгибают, разогревая на пламени крошечной горелки. Такой микрогорелкой зачастую становится иголка шприца. При изготовлении инструмента ученые проявляют бездну изобретательности: микроскальпели, например, делаются из приклеиваемых к стеклянным иглам чешуек бабочек. Изолировать микроба, одного-единственного, выбранного из сотен тысяч, пересадить ядро одной амебы в другую, произвести внутриклеточную инъекцию. Прежде невозможное стало обыденным благодаря микроманипулятору, который передает инструменту уменьшенные в сотнн раз движения ученого. Микроманипуляторы неотделимы от микроскопа. Недаром в большинстве из иих движущим элементом оказался микрометрический винт, который уже давно используется в микроскопах. Есть, правда, и другие решения этой задачи: советский исследователь В. Крюков предложил конструкцию микроманипулятора, работающего по принципу обратного пантографа. Много нового внес в технику микроисследований французский ученый Г1. Фоибрюн. Он создал пневматический микроманипулятор, управляемый одной рукояткой. Инструмент перемещается по трем взаимно перпендикулярным направлениям под действием трех мембран. Камеры мембран сообщаются трубками с пневматическими цилиндриками управляющего устройства. Рукоятка манипулятора так соединена с поршнями двух горизонтальных цилиндриков, что любое ее движение вызывает такое же горизонтальное перемещение державки инструмента, уменьшенное в сотни раз за счет разницы размеров цилиндриков и мембранных камер. Третий цилиндрик, ведающий положением инструмента по высоте, находится внутри рукоятки, а поршень его перемещается винтом, соединенным с поворотной головкой. Так очень удобно управлять манипулятором. От этих тонких приборов всего один шаг к не созданным пока агрегатам, без которых скоро будет невозможно обрабатывать и собирать все уменьшающиеся детали микроминиатюрных электронных устройств. А завтрашние биологические микроманипуляторы? Может быть, с их помощью можно будет разделять н соединять отдельные молекулы? „Железная" хватка железной руки Теперь перенесемся от долей микрона к метрам, от миллиграммов к десяткам тонн, в страну тяжелого машиностроения. Ни при холодной обработке металла, ни в литейном деле манипуляторы не применяют. Чтобы установить деталь или извлечь отливку из формы, достаточно мостового крана. Время установки здесь не играет большой роли — оно все равно намного меньше "времени обработки, а детали настолько разнообразны по форме, что трудно даже вообразить такой сверхуниверсальный манипулятор, который бы управился с ними. Другое дело — прокатка или ковка. Здесь время манипулирования заготовкой очень резко сказывается на производительности. Многие типы прокатных станов даже не мыслятся без манипуляторов, задача которых — направить бегущую по рольгангу заготовку в нужный ручей валка. Рабочие поверхности прокатных манипуляторов — линейки — двигаются только поперек рольганга. Они легко сдвигают многотонную огненную болванку. Эта легкость — свидетельство огромной силы манипулятора. За секунду он может не только перетолкнуть слиток поперек рольганга, но и выправить неровную заготовку между стальными ладонями линеек, сжав ее с усилием в сотню тонн. Ковочный манипулятор в противоположность прокатному способен совершать множество движений. Он чем-то напоминает гигантскую черепаху. Вот она подползла к слитку, раскрыла чудовищную пасть и, наклонив голову, вцепилась в него. Без напряжения она поднимает сорокатонную болванку и, гордо выставив ее перед собой, поворачивается к молоту. Боек со звоном рушится на заготовку, плющит и вытягивает ее. Вертя головой, подаваясь вперед и отъезжая, черепаха подставляет под его удары нужные места поковки. Каким незаметным кажется здесь человек в стеклянной кабинке, прилепившейся к боку чудовища, хотя именно он, машинист манипулятора, превращает эту груду металла в «живое существо»! Ковочные манипуляторы — родственники мостовых кранов и машин, загружающих мартеновские печи. Из них только сравнительно небольшие (грузоподъемностью до 10 т) передвигаются прямо' по полу, наподобие автопогрузчиков; остальные ходят по рельсам. Шею черепахи, увенчанную клещевой головкой, называют хоботом. Он шарнирно подвешен внутри стальной рамы и может качаться, поднимая н опуская заготовку. Шарнир хобота, в свою очередь, может перемещаться по вертикали. Пружинные амортизаторы, встроенные в звенья подвески, защищают механизм привода от ударов, которые передаются манипулятору во время ковки. Эффект от применения манипуляторов огромный. На одном из заводов манипуляторы повысили производительность труда в кузнице в девять раз! Но хотя ковочные манипуляторы тяжелые и сложные машины, грузоподъемность которых достигает 75 т, некоторые особенности микроманипуляторов им бы не помешали... 19 |
