Pantógrafo - Pantograph

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Pantógrafo de dibujo en uso
Pantógrafo utilizado para escalar una imagen. La forma roja se traza y se agranda.
Representación 3d del pantógrafo

Un pantógrafo (raíces griegas παντ- "todos, cada" y γραφ- "escribir", de su uso original para copiar la escritura) es un enlace mecánico conectado de una manera basada en paralelogramos de modo que el movimiento de una pluma, al trazar un imagen, produce movimientos idénticos en una segunda pluma. Si se traza un dibujo lineal por el primer punto, se dibujará una copia idéntica, ampliada o miniaturizada con un bolígrafo fijado al otro. Siguiendo el mismo principio, se utilizan diferentes tipos de pantógrafos para otras formas de duplicación en áreas como escultura, acuñación, grabado y fresado.

Debido a la forma del dispositivo original, un pantógrafo también se refiere a un tipo de estructura que puede comprimirse o extenderse como un acordeón , formando un patrón romboidal característico . Esto se puede encontrar en brazos de extensión para espejos de pared, cercas temporales, cuchillos pantográficos , elevadores de tijera y otros mecanismos de tijera como el pantógrafo utilizado en locomotoras eléctricas y tranvías.

Historia

El antiguo ingeniero griego Héroe de Alejandría describió pantógrafos en su obra Mecánica .

En 1603, Christoph Scheiner usó un pantógrafo para copiar y escalar diagramas, y escribió sobre la invención más de 27 años después, en "Pantographice" (Roma 1631). Un brazo del pantógrafo contenía un pequeño puntero, mientras que el otro sostenía un implemento de dibujo, y al mover el puntero sobre un diagrama, se dibujaba una copia del diagrama en otra hoja de papel. Al cambiar las posiciones de los brazos en el enlace entre el brazo del puntero y el brazo de dibujo, se puede cambiar la escala de la imagen producida.

Diagrama que ilustra los principios utilizados por el eidógrafo de William Wallace

En 1821, el profesor William Wallace (1768-1843) inventó el eidograma para mejorar la utilidad práctica del pantógrafo. El eidograma reubica el punto fijo en el centro del paralelogramo y usa un paralelogramo estrecho para proporcionar ventajas mecánicas mejoradas.

Usos

Redacción

El uso original del pantógrafo era para copiar y escalar dibujos lineales . Las versiones modernas se venden como juguetes .

Escultura y acuñación

Los escultores utilizan una versión tridimensional del pantógrafo, generalmente un gran brazo conectado a un punto fijo en un extremo, que lleva dos agujas rotativas apuntando en puntos arbitrarios a lo largo de este brazo. Ajustando las agujas se pueden lograr diferentes proporciones de ampliación o reducción. Este dispositivo, ahora ampliamente superado por los sistemas de enrutadores guiados por computadora que escanean un modelo y pueden producirlo en una variedad de materiales y en cualquier tamaño deseado, fue inventado por el inventor y pionero del vapor James Watt (1736-1819) y perfeccionado por Benjamin Cheverton ( 1796-1876) en 1836. La máquina de Cheverton estaba equipada con una broca de corte giratoria para tallar versiones reducidas de esculturas conocidas. También se puede utilizar un pantógrafo tridimensional para ampliar la escultura intercambiando la posición del modelo y la copia.

Otra versión todavía está muy en uso para reducir el tamaño de los diseños en relieve grandes para monedas hasta el tamaño requerido de la moneda.

Duplicación de cilindros acústicos

Una ventaja de los discos de fonógrafo y gramófono sobre los cilindros en la década de 1890, antes de que estuviera disponible la amplificación electrónica, era que se podían estampar grandes cantidades de discos de forma rápida y económica. En 1890, las únicas formas de fabricar copias de un cilindro maestro eran moldear los cilindros (que era lento y, al principio, producía copias muy pobres), registrar cilindros por "ronda", una y otra vez, o acústicamente Copie el sonido colocando los cuernos de dos fonógrafos juntos o enganchando los dos juntos con un tubo de goma (una grabación de fonógrafo y la otra que reproduce el cilindro). Edison , Bettini , Leon Douglass y otros resolvieron este problema (en parte) uniendo mecánicamente un lápiz de corte y un lápiz de reproducción y copiando mecánicamente las ranuras "colina y valle" del cilindro. Cuando el moldeado mejoró algo, se utilizaron cilindros moldeados como maestros del pantógrafo. Esto fue empleado por Edison y Columbia en 1898, y se utilizó hasta aproximadamente enero de 1902 (después de moldear las ceras marrones Columbia). Algunas empresas, como la United States Phonograph Co. de Newark, Nueva Jersey , suministraron maestros de cilindros para empresas más pequeñas para que pudieran duplicarlos, a veces de forma pantográfica. Los pantógrafos podrían producir alrededor de 30 registros por día y producir hasta alrededor de 150 registros por maestro. En teoría, los patrones de pantógrafo podrían usarse para 200 o 300 duplicados si el maestro y el duplicado se estuvieran ejecutando al revés y el registro se duplicaría al revés. Esto, en teoría, podría ampliar la usabilidad de un patrón de pantógrafo utilizando la parte sin usar / menos desgastada de la grabación para la duplicación. Pathé empleó este sistema para dominar sus registros cortados verticalmente hasta 1923; se grabaría un cilindro maestro de 5 pulgadas de diámetro (130 mm), 4 o 6 pulgadas de largo (100 o 150 mm), que gira a alta velocidad. Esto se hizo porque el cilindro resultante era considerablemente ruidoso y de muy alta fidelidad. Luego, el cilindro se colocaría en el mandril de un pantógrafo duplicador que se tocaría con un lápiz en el extremo de una palanca, lo que transferiría el sonido a un disco maestro de cera, que se galvanizaría y se usaría para sellar copias. . Este sistema dio como resultado cierta reducción de la fidelidad y retumbos, pero un sonido de calidad relativamente alta. Los discos Edison Diamond Disc se hicieron grabando directamente en el disco maestro de cera.

Fresadoras

Una pequeña fresadora de pantógrafo.
Detalle de la mesa de una fresadora pantógrafo de mayor tamaño.

Antes del advenimiento de las tecnologías de control, como el control numérico (NC y CNC) y el control lógico programable (PLC), las piezas duplicadas que se fresan en una fresadora no podían tener sus contornos mapeados moviendo la fresa en un "conectar-el-" puntos "(" por-números ") moda. Las únicas formas de controlar el movimiento de la herramienta de corte eran marcar las posiciones a mano usando una destreza diestra (con límites naturales en la exactitud y precisión de un ser humano ) o trazar una leva, plantilla o modelo de alguna manera, y tener el cortador imitar el movimiento del lápiz de rastreo. Si el cabezal de fresado estuviera montado en un pantógrafo, se podría cortar una parte duplicada (y en varias escalas de aumento además de 1: 1) simplemente trazando una plantilla. (La plantilla en sí la hacía generalmente un fabricante de herramientas y matrices utilizando métodos de sala de herramientas , incluido el fresado mediante marcación seguido de esculpido a mano con limas y / o puntas de esmerilado de matrices ). Este era esencialmente el mismo concepto que la reproducción de documentos con un pantógrafo equipado con bolígrafo. , pero aplicado al mecanizado de materiales duros como metal, madera o plástico. El fresado del pantógrafo , que es conceptualmente idéntico al fresado del pantógrafo, también existe (al igual que el fresado CNC). El torno Blanchard, un torno de copiado desarrollado por Thomas Blanchard , utilizó el mismo concepto esencial.

El desarrollo y la difusión en toda la industria de NC, CNC, PLC y otras tecnologías de control proporcionaron una nueva forma de controlar el movimiento de la fresa: mediante la alimentación de información desde un programa a los actuadores ( servos , selsyns , tornillos de avance , deslizadores de máquinas, husillos , y así sucesivamente) que movería el cortador como se indica en la información. Hoy en día, la mayor parte del mecanizado comercial se realiza mediante métodos informáticos programables. Es probable que los maquinistas domésticos trabajen a través del control manual, pero el control computarizado también ha alcanzado el nivel de la tienda en el hogar (todavía no es tan generalizado como sus contrapartes comerciales). Por lo tanto, las fresadoras de pantógrafo son en gran parte una cosa del pasado. Todavía están en uso comercial, pero a un nivel muy reducido y cada vez menor. Los fabricantes de máquinas herramienta ya no las construyen nuevas, pero todavía existe un pequeño mercado de máquinas usadas. En cuanto a la función de aumento y reducción de un pantógrafo (con la escala determinada por las longitudes de brazo ajustables), se logra en CNC mediante cálculos matemáticos que la computadora aplica a la información del programa de manera prácticamente instantánea. (Funciones, así como funciones de reflejo) de escala están integradas en idiomas como el G-código .

Otros usos

Espejo pantógrafo

Quizás el pantógrafo más familiar para el público en general es el brazo de extensión de un espejo de pared ajustable.

En otra aplicación similar a la de dibujo, el pantógrafo se incorpora a una máquina de grabado pantógrafo con un cortador giratorio en lugar de un bolígrafo, y una bandeja en el extremo del puntero para fijar placas precortadas con letras (denominadas 'copia'), que sigue el puntero. y así el cortador, a través del pantógrafo, reproduce la "copia" en una proporción a la que se han colocado los brazos del pantógrafo. El rango típico de relación es Máximo 1: 1 Mínimo 50: 1 (reducción) De esta manera, los maquinistas pueden grabar números y letras de manera ordenada y precisa en una pieza. Los pantógrafos ya no se utilizan habitualmente en el grabado moderno, y se favorece el grabado láser computarizado y rotatorio.

El dispositivo que mantiene contacto eléctrico con el cable de contacto y transfiere energía del cable a la unidad de tracción , que se utiliza en locomotoras eléctricas y tranvías , también se denomina " pantógrafo ".

Algunos tipos de trenes en el metro de la ciudad de Nueva York usan compuertas de pantógrafo en los extremos (que, para evitar interferencias, se comprimen bajo la presión de un resorte alrededor de las curvas mientras el tren está en ruta) para evitar que los pasajeros en las plataformas de la estación caigan o viajen en los espacios entre los carros.

Algunos vehículos comerciales tienen limpiaparabrisas en pantógrafos para permitir que la hoja cubra más del parabrisas en cada pasada.

Las 'puertas para bebés' de estilo antiguo usaban un mecanismo pantógrafo bidimensional (en un estilo similar a las puertas pantógrafo en los vagones del metro) como un medio para mantener a los niños pequeños alejados de las escaleras. Las aberturas en estas puertas son demasiado grandes para cumplir con los estándares modernos de seguridad de puertas para bebés.

El "golpe de teclado" de Herman Hollerith utilizado para el censo de los EE. UU. De 1890 era un diseño de pantógrafo y, a veces, se lo denomina "el punzón del pantógrafo".

Un dispositivo de principios del siglo XIX que emplea este mecanismo es el polígrafo , que produce un duplicado de una carta a medida que se escribe el original.

En las iglesias de muchos países (generalmente antes del bienestar animal moderno ), los azotadores de perros usaban 'pinzas para perros' con un mecanismo de pantógrafo para controlar a los perros a distancia.

Los tontos en los carnavales alemanes usan tijeras de estiramiento ("Streckschere"), también conocidas como Nürnberger Scissors ( de: Nürnberger Schere ) como ladrones de sombreros para entretener a la multitud.

Hoja extensible de Talhoffer

El manual de esgrima y esgrima Ms.Thott.290.2º escrito en 1459 por Hans Talhoffer incluye lo que parece ser una hoja extensible que trabaja con el mismo principio.

En 1886, Eduard Selling patentó una máquina de calcular premiada basada en el pantógrafo, aunque no tuvo éxito comercial.

En muchas caricaturas , el pájaro en un reloj de cuco se representa extendiéndose sobre un mecanismo de pantógrafo, aunque esto rara vez es el caso en los relojes reales.

Las vallas o enrejados expandibles utilizan mecanismos de pantógrafo plegable, para facilitar su transporte y almacenamiento.

Los operadores de la máquina de acolchado de brazo largo pueden trazar un pantógrafo, patrón de papel, con un puntero láser para coser un patrón personalizado en la colcha. Los pantógrafos digitalizados son seguidos por máquinas computarizadas.

Linn Boyd Benton inventó una máquina de grabado pantográfico para diseño tipográfico, que era capaz no solo de escalar un patrón de diseño de fuente única a una variedad de tamaños, sino que también podía condensar, extender e inclinar el diseño (matemáticamente, estos son casos de transformación afín , que es la operación geométrica fundamental de la mayoría de los sistemas de tipografía digital en la actualidad, incluido PostScript ).

Los pantógrafos también se utilizan como bastidores de guía en aplicaciones de servicio pesado, incluidos elevadores de tijera , equipos de manipulación de materiales , elevadores de escenario y bisagras especiales (como para puertas de panel en barcos y aviones).

Richard Feynman utilizó la analogía de un pantógrafo como una forma de reducir las herramientas a la escala nanométrica en su charla Hay mucho espacio en la parte inferior .

Numerosas exhibiciones de ferias comerciales utilizan mecanismos de pantógrafo tridimensionales para apoyar los fondos de los stands de exhibición. El marco se expande en 2 direcciones (vertical y horizontal) desde un paquete de varillas conectadas a una estructura autoportante en la que se cuelga un telón de fondo de tela.

El Ultra Hand es un agarrador de juguetes que utiliza un dispositivo de pantógrafo.

Ver también

Referencias

enlaces externos