Пантограф (от греческого παντ — «весь, каждый» и γραφ — «писать», от их первоначального использования для копирования письма) — это механическое соединение , соединенное способом, основанным на параллелограммах , так что движение одного пера при отслеживании изображение, производит идентичные движения вторым пером. Если чертить линию по первой точке, то идентичная, увеличенная или миниатюрная копия будет нарисована пером, прикрепленным к другой. Используя тот же принцип, различные виды пантографов используются для других форм дублирования в таких областях, как скульптура , чеканка , гравировка и фрезерование .
Древнегреческий инженер Герой Александрийский описал пантографы в своем труде «Механика» . [1]
В 1603 году [2] Кристоф Шайнер использовал пантограф для копирования и масштабирования диаграмм и написал об изобретении более 27 лет спустя в «Pantographice seu Ars delineandi res quaslibet per параллелограммум линейный seu cavum» (Рим, 1631). В одном плече пантографа была маленькая указка, а в другом — инструмент для рисования, и, перемещая указатель по диаграмме, копия диаграммы рисовалась на другом листе бумаги. Изменяя положения рычагов в соединении между указателем и рычагом рисования, можно изменить масштаб создаваемого изображения.
В 1821 году профессор Уильям Уоллес (1768–1843) изобрел эйдограф, чтобы повысить практическую ценность пантографа. [3] Эйдограф перемещает фиксированную точку в центр параллелограмма и использует узкий параллелограмм для обеспечения улучшенных механических преимуществ.
Первоначально пантограф использовался для копирования и масштабирования штриховых рисунков . Современные версии продаются как технические игрушки.
Скульпторы используют трехмерную версию пантографа, [4] обычно большую стрелу, соединенную с фиксированной точкой на одном конце, несущую две вращающиеся указательные иглы в произвольных точках вдоль этой стрелы. Регулируя иглы, можно добиться различных коэффициентов увеличения или уменьшения. Это устройство, которое в настоящее время в значительной степени вытеснено системами фрезерования с компьютерным управлением , которые сканируют модель и могут производить ее из различных материалов и любого желаемого размера [5] , было изобретено изобретателем и пионером пара Джеймсом Уоттом и усовершенствовано Бенджамином Чевертоном в 1836 году. Станок Чевертона был оснащен вращающимся режущим инструментом для вырезания уменьшенных версий известных скульптур. [6] Трехмерный пантограф также можно использовать для увеличения скульптуры, меняя положение модели и копии. [7] [8]
Другая версия все еще широко используется для уменьшения размера больших рельефных рисунков на монетах до необходимого размера монеты. [9]
Одним из преимуществ граммофонных и граммофонных дисков перед цилиндрами в 1890-х годах (до того, как стало доступно электронное усиление) было то, что можно было быстро и дешево штамповать большое количество дисков. В 1890 году единственным способом изготовления копий главного цилиндра было формование цилиндров (что было медленным и вначале давало очень плохие копии) или акустическое копирование звука путем сложения рупоров двух фонографов вместе или соединения оба вместе с резиновой трубкой (одна записывает фонограф, а другая воспроизводит цилиндр). Вместо копирования главного цилиндра другой альтернативой была запись исполнения на несколько граммофонов одновременно, снова и снова, делая каждый цилиндр мастер-копией. Эдисон , Беттини , Леон Дуглас и другие решили эту проблему (частично), механически соединив вместе режущую иглу и воспроизводящую иглу и механически скопировав «холмы и долины» канавок цилиндра. Когда литье несколько улучшилось, в качестве мастеров-пантографов стали использовать литые цилиндры. Он был использован Эдисоном и Колумбией в 1898 году и использовался примерно до января 1902 года (после этого были отлиты коричневые воски Колумбии). Некоторые компании, такие как United States Phonograph Company из Ньюарка, штат Нью-Джерси , поставляли мастер-цилиндры для небольших компаний, чтобы они могли дублировать их, иногда пантографически. Пантографы могли производить около 30 пластинок в день и производить до 150 пластинок на мастер. Теоретически мастер-пантограф можно было использовать для 200 или 300 дубликатов, если мастер и дубликат работали в обратном порядке, а запись дублировалась в обратном порядке. Теоретически это может расширить возможности использования мастера-пантографа за счет использования неизношенной/менее изношенной части записи для дублирования. Пате использовал эту систему при мастеринге своих вертикально разрезанных пластинок до 1923 года; будет записан главный цилиндр диаметром 5 дюймов (130 мм) и длиной 4 или 6 дюймов (100 или 150 мм), вращающийся с высокой скоростью. Это было сделано потому, что получившийся цилиндр оказался достаточно громким и очень точным. Затем цилиндр помещался на оправку дублирующего пантографа, на котором играли иглой на конце рычага, что передавало звук мастеру воскового диска, на который наносили гальваническое покрытие и использовали для штамповки копий. . Эта система привела к некоторому снижению точности воспроизведения и грохоту, но к относительно высокому качеству звука. Пластинки Edison Diamond Disc Records производились путем записи непосредственно на восковой мастер-диск.
До появления технологий управления, таких как числовое управление (ЧПУ и ЧПУ) и программируемое логическое управление (ПЛК), контуры повторяющихся деталей, фрезеруемых на фрезерном станке , нельзя было наметить путем перемещения фрезы по принципу «подключи-все». мода «точки» («по цифрам»). Единственные способы контролировать движение режущего инструмента заключались в том, чтобы набирать положения вручную, используя ловкие навыки (с естественными ограничениями на точность и аккуратность человека ) или каким-либо образом отслеживать кулачок, шаблон или модель и иметь резак. имитировать движение стилуса. Если фрезерная головка была установлена на пантографе, дубликат детали можно было вырезать (причем в различных масштабах увеличения, кроме 1:1), просто обведя шаблон. (Сам шаблон обычно изготавливался изготовителем инструментов и штампов с использованием методов инструментального цеха , включая фрезерование посредством набора номера с последующей ручной скульптурой с помощью напильников и/или шлифовальных головок.) По сути, это была та же концепция, что и воспроизведение документов с помощью пантографа с ручкой. , но применяется для обработки твердых материалов, таких как металл, дерево или пластик. Также существует фрезерование пантографа , которое концептуально идентично фрезерованию пантографа (как и фрезерование на станках с ЧПУ). Токарный станок Бланшара, копировальный станок, разработанный Томасом Бланшаром , использовал ту же основную концепцию.
Разработка и распространение в промышленности технологий ЧПУ, ЧПУ, ПЛК и других технологий управления предоставили новый способ управления движением фрезы: посредством подачи информации из программы на исполнительные механизмы ( сервоприводы , сельсины , ходовые винты , салазки станка, шпиндели , и так далее), что приведет к перемещению резака в соответствии с указаниями информации. Сегодня большая часть коммерческой обработки выполняется с помощью таких программируемых компьютеризированных методов. Домашние машинисты, скорее всего, будут работать с помощью ручного управления, но компьютеризированное управление также достигло уровня домашнего цеха (просто оно еще не так широко распространено, как его коммерческие аналоги). Таким образом, фрезерные станки с пантографами остались в прошлом. Они все еще используются в коммерческих целях, но в значительно сокращенном и постоянно сокращающемся объеме. Производители станков больше не производят их новыми, но небольшой рынок подержанных станков все еще существует. Что касается функции увеличения и уменьшения пантографа (масштаб которого определяется регулируемой длиной рычага), то она достигается в ЧПУ путем математических вычислений, что компьютер практически мгновенно применяет к программной информации. Функции масштабирования (а также функции зеркального отображения) встроены в такие языки, как G-code .
В другом приложении, похожем на черчение, пантограф встроен в гравировальный станок пантографа с вращающимся резаком вместо ручки и лотком на конце указателя для фиксации предварительно вырезанных пластин с буквами (называемых «копией»), за которыми следует указатель. и, таким образом, резак через пантограф воспроизводит «копию» в том соотношении, в котором были установлены рычаги пантографа. Типичный диапазон соотношения: Максимум 1:1. Минимум 50:1 (уменьшение). Таким образом, станочники могут аккуратно и точно выгравировать цифры и буквы на детали. Пантографы больше не используются в современной гравировке, предпочтение отдается компьютеризированной лазерной и ротационной гравировке.
Устройство, поддерживающее электрический контакт с контактным проводом и передающее мощность от провода к тяговому агрегату , используемому в электровозах и трамваях , называется также « пантографом ».
«Клавиатурный удар» Германа Холлерита , использованный при переписи населения США 1890 года, представлял собой конструкцию пантографа и иногда назывался «Пантографический удар». [10]
Устройством начала 19-го века, использующим этот механизм, является полиграф , который создает копию письма по мере написания оригинала.
В 1886 году Эдуард Селлинг запатентовал счетную машину на основе пантографа, получившую награду, но она не имела коммерческого успеха. [11]
Операторы стегальных машин с длинными руками могут обвести пантограф, бумажный узор, с помощью лазерной указки, чтобы вышить индивидуальный узор на одеяло. [ нужна цитация ] За оцифрованными пантографами следуют компьютеризированные машины. [ нужна цитата ]
Линн Бойд Бентон изобрел пантографический гравировальный станок для шрифтового дизайна, [12] который был способен не только масштабировать один рисунок шрифта до различных размеров, но также мог сжимать, расширять и наклонять дизайн (математически это случаи аффинного преобразования , которое является фундаментальной геометрической операцией большинства систем цифровой типографики сегодня, включая PostScript ). [13]
Ричард Фейнман использовал аналогию с пантографом как способ масштабирования инструментов до нанометрового масштаба в своем докладе « На дне много места ».
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )