Пантографа (греческие корни παντ- «все, каждый» и γραφ- «писать», от их первоначального использования для копирования записи) представляет собой механическую связь соединены таким образом , на основе параллелограммов так , что движение одной ручкой, в отслеживании изображение, производит идентичные движения во втором перо. Если линия обведена первой точкой, идентичная, увеличенная или уменьшенная копия будет нарисована пером, прикрепленным к другой точке. Используя тот же принцип, различные виды пантографов используются для других форм дублирования в таких областях, как скульптура, чеканка, гравировка и фрезерование.
Из-за формы исходного устройства пантограф также относится к типу структуры, которая может сжиматься или расширяться, как гармошка , образуя характерный ромбовидный узор. Его можно найти в удлинителях для настенных зеркал, временных ограждений, пантографических ножах , ножничных подъемниках и других ножничных механизмах, таких как пантограф, используемый на электровозах и трамваях.
История [ править ]
Древнегреческий инженер Герой Александрийский описал пантографы в своей работе « Механика» . [1]
В 1603 г. [2] Кристоф Шайнер использовал пантограф для копирования и масштабирования диаграмм и написал об изобретении более 27 лет спустя в «Пантографике» (Рим, 1631 г.). [3] На одном плече пантографа находился маленький указатель, а в другом - инструмент для рисования, и при перемещении указателя по диаграмме копия диаграммы была нарисована на другом листе бумаги. Путем изменения положений плеч в соединении между стрелкой указателя и рукой рисования можно изменить масштаб создаваемого изображения.
В 1821 году профессор Уильям Уоллес (1768–1843) изобрел эйдограф, чтобы улучшить практическую полезность пантографа. [4] Эйдограф перемещает фиксированную точку в центр параллелограмма и использует узкий параллелограмм для обеспечения улучшенных механических преимуществ.
Использует [ редактировать ]
Составление [ править ]
Первоначально пантограф использовался для копирования и масштабирования линейных рисунков . Современные версии продаются как игрушки .
Скульптура и чеканка [ править ]
Скульпторы используют трехмерную версию пантографа [5], обычно большую стрелу, соединенную с фиксированной точкой на одном конце, с двумя вращающимися иглами в произвольных точках вдоль этой стрелы. Регулируя иглы, можно добиться различных коэффициентов увеличения или уменьшения. Это устройство, теперь в значительной степени обгоняет компьютерных руководствовались маршрутизатор систем , которые сканируют в модели и может производить его в различных материалах и любого желаемого размера, [6] был изобретен изобретателем и паровой пионер Джеймс Ватт (1736-1819) и усовершенствован Бенджамин Чевертон(1796–1876) в 1836 году. Машина Чевертона была оснащена вращающейся режущей головкой для вырезания уменьшенных версий известных скульптур. [7] Трехмерный пантограф также можно использовать для увеличения скульптуры путем изменения положения модели и копии. [8] [9]
Другая версия все еще широко используется для уменьшения размера больших рельефных рисунков для монет до необходимого размера монеты. [10]
Дублирование акустического цилиндра [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Июль 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Одним из преимуществ дисков фонографа и граммофона перед цилиндрами в 1890-х годах - до появления электронного усиления - было то, что большое количество дисков можно было штамповать быстро и дешево. В 1890 году единственным способом изготовления копий главного цилиндра было формование цилиндров (что было медленным и вначале давало очень плохие копии), запись цилиндров по "кругу", снова и снова, или акустическая запись. скопируйте звук, сложив вместе рожки двух фонографов или зацепив их вместе резиновой трубкой (один записывает фонограф, а другой воспроизводит цилиндр). Эдисон , Беттини , Леон Дугласи другие решили эту проблему (частично), механически связав режущий и воспроизводящий стилус вместе и механически скопировав канавки цилиндра. Когда формовка несколько улучшилась, в качестве мастеров пантографов стали использовать формованные цилиндры. Он использовался 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 Co. из Ньюарка, Нью-Джерси, поставляла мастер-цилиндры для небольших компаний, чтобы они могли их дублировать, иногда пантографически. Пантографы могли производить около 30 записей в день и производить до 150 записей на одного мастера. Теоретически мастер-пантограф может использоваться для 200 или 300 дубликатов, если мастер и дубликат работают в обратном порядке, а запись будет дублироваться в обратном порядке. Теоретически это могло бы расширить возможности мастера пантографа за счет использования неизношенной / менее изношенной части записи для копирования. Pathéиспользовали эту систему при мастеринге своих вертикально вырезанных пластинок до 1923 года; будет записываться главный цилиндр диаметром 5 дюймов (130 мм) и длиной 4 или 6 дюймов (100 или 150 мм), вращающийся с высокой скоростью. Это было сделано, поскольку получившийся цилиндр был значительно громким и очень точным. Затем цилиндр будет помещен на оправку дублирующего пантографа, который будет воспроизводиться стилусом на конце рычага, который будет передавать звук мастеру воскового диска, который будет гальванизирован и использован для штамповки копий. . Эта система привела к некоторому снижению точности воспроизведения и грохоту, но относительно качественному звуку. Записи Edison Diamond Disc были сделаны путем записи непосредственно на восковой мастер-диск.
Фрезерные станки [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Июль 2018 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
До появления таких технологий управления, как числовое управление (ЧПУ и ЧПУ) и программируемое логическое управление (ПЛК), дублирующиеся детали, фрезеруемые на фрезерном станке, не могли иметь отображение их контуров путем перемещения фрезы в режиме «подключи-то- точки »(« по номерам ») мода. Единственный способ контролировать движение режущего инструмента - это набирать положение вручную, используя ловкие навыки (с естественными пределами человеческой точности и точности.) или для отслеживания кулачка, шаблона или модели каким-либо образом, а резак имитирует движение копирующего иглы. Если фрезерная головка была установлена на пантографе, дублирующую деталь можно было бы вырезать (и в различных масштабах увеличения, кроме 1: 1), просто отслеживая шаблон. (Сам шаблон обычно создавался изготовителем инструментов и штампов с использованием методов инструментальной мастерской , включая фрезерование посредством набора номера с последующей ручной лепкой 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. Маршрутизация пантографа, который концептуально идентичен фрезерованию пантографом, также существует (как и фрезерование с ЧПУ). Токарный станок Blanchard, копировальный станок, разработанный Томасом Бланшаром , использовал ту же основную концепцию.
Развитие и распространение в отрасли технологий ЧПУ, ЧПУ, ПЛК и других технологий управления обеспечили новый способ управления движением фрезы: путем передачи информации из программы в исполнительные механизмы ( сервоприводы , сельсины , ходовые винты , направляющие станка, шпиндели).и т. д.), которые будут перемещать резак в соответствии с указаниями. Сегодня большая часть промышленной обработки выполняется с помощью таких программируемых компьютеризированных методов. Домашние машинисты, вероятно, будут работать с ручным управлением, но компьютеризированное управление также достигло уровня домашнего цеха (просто еще не так широко, как его коммерческие аналоги). Таким образом, фрезерные станки с пантографом во многом остались в прошлом. Они по-прежнему используются в коммерческих целях, но их количество значительно сокращается и становится все меньше. Производители станков больше не строят их новыми, но небольшой рынок подержанных машин все еще существует. Что касается функции увеличения и уменьшения пантографа (с масштабом, определяемым регулируемой длиной плеча), это достигается в ЧПУ с помощью математических вычислений, что компьютер применяет к программной информации практически мгновенно.Функции масштабирования (а также функции зеркалирования) встроены в такие языки, какG-код .
Другое использование [ править ]
Пожалуй, наиболее знакомый широкой публике пантограф - это удлинитель регулируемого настенного зеркала.
В другом приложении, аналогичном черчению, пантограф встроен в гравировальный станок с пантографом с вращающимся резаком вместо ручки и лотком на конце указателя для фиксации предварительно вырезанных буквенных пластин (называемых «копией»), за которым следует указатель. и, таким образом, резак через пантограф воспроизводит «копию» с соотношением, на которое были установлены рычаги пантографа. Типичный диапазон соотношения - Максимум 1: 1 Минимум 50: 1 (уменьшение). Таким образом, машинисты могут аккуратно и точно выгравировать цифры и буквы на детали. Пантографы больше не используются в современной гравировке, и их предпочтение отдается компьютеризированной лазерной и ротационной гравировке.
Устройство, которое поддерживает электрический контакт с контактным проводом и передает мощность от провода к тяговому устройству , используемому в электровозах и трамваях , также называется « пантографом ».
В некоторых типах поездов в метро Нью-Йорка используются концевые пантографные ворота (которые, чтобы избежать помех, сжимаются под давлением пружины на поворотах во время движения поезда), чтобы пассажиры на станционных платформах не могли упасть или заехать в промежутки между ними. легковые автомобили.
Некоторые коммерческие автомобили имеют дворники на пантографах, чтобы лезвие могло закрывать большую часть ветрового стекла при каждом протирании.
В «детских воротах» старого стиля использовался двухмерный пантографический механизм (в стиле пантографических ворот в вагонах метро) как средство удержания малышей от лестниц. Проемы в этих воротах слишком велики, чтобы соответствовать современным стандартам безопасности детских ворот.
Холлерит «s „Keyboard удар“ , используемый для переписи населения США 1890 был дизайн пантографа и иногда называют„пантограф Удара“. [11]
Устройство начала 19-го века, использующее этот механизм, - полиграф , который создает копию буквы по мере написания оригинала.
В церквях во многих странах (как правило, до появления современной защиты животных ) кузники для собак использовали «собачьи щипцы» с пантографическим механизмом для управления собаками на расстоянии.
 | Викискладе есть медиафайлы по теме пантографов (инструментов) . |
Глупцы на немецких карнавалах используют ножницы-растяжки (Streckschere), также известные как Nürnberger Scissors ( de: Nürnberger Schere ), как похитители шляп, чтобы развлечь толпу.
Ограждения и фехтование ручной Ms.Thott.290.2º , написанные в 1459 году по Тальхоффер включает то , что , как представляется, расширяющаяся лезвие работает по тому же принципу.
В 1886 году Эдуард Селлинг запатентовал удостоенную награды вычислительную машину на основе пантографа, хотя она не имела коммерческого успеха. [12]
Во многих мультфильмах птица в часах с кукушкой изображается вытягивающейся на пантографическом механизме, хотя в настоящих часах это бывает редко.
В раздвижных ограждениях или решетках используются складывающиеся пантографные механизмы для удобства транспортировки и хранения.
Операторы стегальных машин с длинными рукавами могут нарисовать пантограф, бумажный узор с помощью лазерной указки, чтобы вышить индивидуальный узор на квилте. [ необходима цитата ] За цифровыми пантографами следуют компьютеризированные машины. [ необходима цитата ]
Линн Бойд Бентон изобрел пантографический гравировальный станок для шрифтового дизайна [13], который был способен не только масштабировать шаблон дизайна одного шрифта до различных размеров, но также мог уплотнять, расширять и наклонять дизайн (математически это случаи из аффинного преобразования , которая является основной геометрической операцией большинство систем цифровой типографии сегодня, в том числе PostScript ). [ необходима цитата ]
Пантографы также используются в качестве направляющих рам в тяжелых условиях эксплуатации, включая ножничные подъемники , погрузочно-разгрузочное оборудование , сценические подъемники и специальные петли (например, для панельных дверей на лодках и самолетах).
Ричард Фейнман использовал аналогию с пантографом как способ масштабирования инструментов до нанометрового масштаба в своем выступлении « На дне много места» .
Многочисленные дисплеи торговых выставок используют трехмерные пантографические механизмы для поддержки фона для выставочных стендов. Каркас расширяется в 2 направлениях (вертикальном и горизонтальном) от связки соединенных стержней до самонесущей конструкции, на которую навешивается тканевый задник. [14]
См. Также [ править ]
- Автооткрытие
- Параллельное движение Джеймса Ватта
- Спирограф
- Буквенное руководство
Ссылки [ править ]
- ^ Ceccarelli, Марко (2007). Выдающиеся деятели механики и машиноведения: их вклад и наследие . Springer . п. 230. ISBN 978-1-4020-6366-4.
- ^ Ван Хелден, Альберт (1995). "Проект Галилео - Шайнер, Кристоф" (история) " . Проект Галилео, Университет Райса . Архивировано 9 июля 2004 года . Проверено 24 марта 2020 года .
Между 1603 и 1605 годами он изобрел пантограф, инструмент для копирования планов на любой Он изобрел
аппарат для гелиоскопии,
который позволял проводить измерения, особенно солнечных пятен.
- ^ Полное название "Pantographice" является "Pantographice Сеу Ars delineandi Рез quaslibet за parallelogrammum Lineare Сеу cavum" (Рим 1631).
- ^ "Сделки Королевского общества Эдинбурга. - Эдинбург, Диксон 1788-1905" . Труды Королевского общества Эдинбурга . Диксон. 13 : 418–439, 637. 1836.
Пантограф не имеет недостатков в своих геометрических принципах, но, рассматриваемый как инструмент для практики, он ни в коем случае не идеален. Он состоит из металлических стержней, вращающихся вокруг пяти центров; он поддерживается шестью роликами, которые также вращаются по центрам и постоянно меняют свое направление при движении по бумаге; и когда инструмент используется, сила, изменяющая его форму, в некоторых положениях прикладывается под наклоном и, таким образом, действует в невыгодном положении. Летом 1821 года мое внимание было направлено на копирование инструментов. Я обнаружил, что тогда использовался только пантограф, и принял решение попытаться изобрести новый инструмент, который не должен иметь недостатков. … Эйдограф был показан (так в оригинале) каждому гениальному человеку, приходившему ко мне с 1821 года,
- ^ "Незаконченная симфония в камне: видео со скульптором К. С. Джаггером, использующим трехмерный пантограф" . Британский Пате . 28 января 1935 г. 1 мин. 7 сек . Проверено 24 марта 2020 года .
Деревянный каркас, приближенный к пропорциям, был построен с помощью этого гениального типа пантографа, который передал очертания модели четвертного размера ... Затем
снова вступил в действие пантограф
мистера Джаггера
. Каждый маленький контур из предыдущей модели был перенесен штифтами, вставленными в большую модель на их правильной и различной высоте.
- ^ Кастро, Ян Гарден (январь – февраль 2003 г.). «Создание личного монументала: беседа с Патрисией Кронин» . Скульптура . Международный центр скульптуры . 22 (1). Архивировано 1 октября 2019 года . Проверено 23 августа 2017 года .
[Мы] изготовили эту деталь, используя новейшую цифровую технологию, пятиосевой фрезерный станок в Johnson Atelier в Мерсервилле, штат Нью-Джерси. Специально для того, чтобы вырезать это изделие, они купили в Милане новый станок - это второй станок, построенный в мире. Станки называются ЧПУ - резьбовые станки с ЧПУ. Сочетание технологий 21 века с мрамором ..., мы отсканировали мою гипс в масштабе две трети, чтобы запрограммировать фрезерный станок на выполнение сложной резьбы.
- ^ "Человек, который довел мраморные скульптуры до размеров - WriteAntiques" . writeantiques.com . Архивировано из оригинального 23 августа 2017 года . Проверено 23 августа 2017 года .
- ^ "Увеличение и уменьшение скульптуры" . www.keropiansculpture.com . Проверено 23 августа 2017 года .
- ^ "Увеличение копии Статуи Свободы (французский язык) с помощью 3D-пантографа с колесом сканирования и режущей кромкой, в глине" . Архивировано из оригинала 16 июля 2004 года . Проверено 23 августа 2017 года .
- ^ Androulakis, Иоаннис. «Дизайн и чеканка монет» . www.fleur-de-coin.com . Проверено 23 августа 2017 года .
- ^ Трусделл, Леон Э. (1965). Развитие табулирования перфокарт в Бюро переписи: 1890-1940 . GPO США.
- Перейти ↑ Selling, E. (1887). Eine neue Rechenmaschine . Берлин: Springer. DOI : 10,3931 / е-Рар-18446 .
- ↑ Стоимость, Патрисия. (2011). Бентоны: Как американский отец и сын изменили полиграфическую промышленность . Рочестер, штат Нью-Йорк. ISBN 978-1-933360-42-3.
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-01-16 . Проверено 1 мая 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
Внешние ссылки [ править ]
- Пантограф Java-апплет
- Пантограф на mathworld.wolfram.com
- Как построить пантограф
- Подставка с пантографом, используемая в системе доступа к фасаду здания
- Механизм пантографа
- Отраслевой альбом R&I, часть 2: Эра пантографов, Кристин Хафф
