Pantografo - Pantograph

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Redazione pantografo in uso
Pantografo utilizzato per ridimensionare un'immagine. La forma rossa viene tracciata e ingrandita.
Rendering 3d pantografo

Un pantografo (radici greche παντ- "tutto, ogni" e γραφ- "scrivere", dal loro uso originale per copiare la scrittura) è un collegamento meccanico collegato in un modo basato su parallelogrammi in modo che il movimento di una penna, nel tracciare un immagine, produce movimenti identici in una seconda penna. Se un disegno al tratto è tracciato dal primo punto, una copia identica, ingrandita o miniaturizzata verrà disegnata da una penna fissata all'altro. Utilizzando lo stesso principio, diversi tipi di pantografi vengono utilizzati per altre forme di duplicazione in aree come la scultura, il conio, l'incisione e la fresatura.

A causa della forma del dispositivo originale, un pantografo si riferisce anche a un tipo di struttura che può comprimersi o estendersi come una fisarmonica , formando un caratteristico motivo romboidale . Questo può essere trovato in bracci di estensione per specchi a parete, recinzioni temporanee, coltelli pantografici , piattaforme elevatrici e altri meccanismi a forbice come il pantografo utilizzato su locomotive elettriche e tram.

Storia

L'antico ingegnere greco Hero of Alexandria ha descritto i pantografi nella sua opera Mechanics .

Nel 1603, Christoph Scheiner utilizzò un pantografo per copiare e ridimensionare i diagrammi e scrisse dell'invenzione oltre 27 anni dopo, in "Pantographice" (Roma 1631). Un braccio del pantografo conteneva un piccolo puntatore, mentre l'altro reggeva uno strumento di disegno, e spostando il puntatore su un diagramma, una copia del diagramma è stata disegnata su un altro pezzo di carta. Modificando le posizioni dei bracci nel collegamento tra il braccio del puntatore e il braccio di disegno, è possibile modificare la scala dell'immagine prodotta.

Diagramma che illustra i principi utilizzati dall'eidografo di William Wallace

Nel 1821, il professor William Wallace (1768–1843) inventò l'eidografo per migliorare l'utilità pratica del pantografo. L'eidografo riposiziona il punto fisso al centro del parallelogramma e utilizza un parallelogramma stretto per fornire migliori vantaggi meccanici.

Utilizza

Redazione

L'uso originale del pantografo era per la copia e il ridimensionamento dei disegni al tratto . Le versioni moderne sono vendute come giocattoli .

Scultura e conio

Gli scultori usano una versione tridimensionale del pantografo, di solito un grande braccio collegato a un punto fisso a un'estremità, che porta due aghi di puntamento rotanti in punti arbitrari lungo questo braccio. Regolando gli aghi si possono ottenere diversi rapporti di ingrandimento o riduzione. Questo dispositivo, ora ampiamente superato dai sistemi di router guidati da computer che scansionano un modello e possono produrlo in una varietà di materiali e in qualsiasi dimensione desiderata, è stato inventato dall'inventore e pioniere del vapore James Watt (1736-1819) e perfezionato da Benjamin Cheverton ( 1796–1876) nel 1836. La macchina di Cheverton era dotata di una punta da taglio rotante per intagliare versioni ridotte di famose sculture. Un pantografo tridimensionale può essere utilizzato anche per ingrandire la scultura intercambiando la posizione del modello e della copia.

Un'altra versione è ancora molto in uso per ridurre le dimensioni dei grandi disegni in rilievo per le monete fino alla dimensione richiesta della moneta.

Duplicazione cilindri acustici

Un vantaggio dei dischi fonografici e grammofonici rispetto ai cilindri negli anni '90 dell'Ottocento, prima che fosse disponibile l'amplificazione elettronica, era che un gran numero di dischi poteva essere timbrato in modo rapido ed economico. Nel 1890, gli unici modi per fabbricare copie di una pompa freno erano modellare i cilindri (che era lento e, all'inizio, produceva copie molto scadenti), registrare cilindri dal "tondo", più e più volte, o acusticamente copiare il suono accostando le trombe di due fonografi o agganciandole insieme con un tubo di gomma (una registrazione del fonografo e l'altra che fa suonare il cilindro). Edison , Bettini , Leon Douglass e altri hanno risolto questo problema (in parte) collegando meccanicamente uno stilo da taglio e uno stilo di riproduzione insieme e copiando meccanicamente i solchi "hill-and-dale" del cilindro. Quando lo stampaggio è leggermente migliorato, i cilindri stampati sono stati utilizzati come maestri del pantografo. Questo fu impiegato da Edison e Columbia nel 1898 e fu usato fino a circa gennaio 1902 (le cere marroni della Columbia dopo furono stampate). Alcune aziende come la United States Phonograph Co. di Newark, New Jersey , fornivano maestri cilindri per aziende più piccole in modo che potessero duplicarli, a volte in modo pantografico. I pantografi potrebbero produrre circa 30 record al giorno e produrre fino a circa 150 record per master. In teoria, i master del pantografo potrebbero essere utilizzati per 200 o 300 duplicati se il master e il duplicato funzionassero al contrario e il record fosse duplicato al contrario. Questo, in teoria, potrebbe estendere l'usabilità di un maestro del pantografo utilizzando la parte mai indossata / meno usurata della registrazione per la duplicazione. Pathé utilizzò questo sistema per padroneggiare i propri dischi tagliati verticalmente fino al 1923; un cilindro maestro di 5 pollici di diametro (130 mm), 4 o 6 pollici di lunghezza (100 o 150 mm), rotante ad alta velocità, verrebbe registrato. Ciò è stato fatto poiché il cilindro risultante era considerevolmente rumoroso e di altissima fedeltà. Quindi, il cilindro verrebbe posizionato sul mandrino di un pantografo di duplicazione che verrebbe suonato con uno stilo all'estremità di una leva, che trasferirà il suono a un maestro del disco di cera, che verrebbe galvanizzato e utilizzato per stampare le copie . Questo sistema ha prodotto una riduzione della fedeltà e un rombo, ma un suono di qualità relativamente alta. I dischi Edison Diamond Disc sono stati realizzati registrando direttamente sul disco wax master.

Fresatrici

Una piccola fresatrice a pantografo.
Particolare della tavola di una fresatrice a pantografo di maggiori dimensioni.

Prima dell'avvento delle tecnologie di controllo come il controllo numerico (NC e CNC) e il controllo logico programmabile (PLC), le parti duplicate da fresare su una fresatrice non potevano avere i loro contorni mappati spostando la fresa in un "collega-il- punti "(" con i numeri "). Gli unici modi per controllare il movimento dell'utensile da taglio erano comporre le posizioni a mano usando abile abilità (con limiti naturali sull'accuratezza e la precisione di un essere umano ) o tracciare una camma, sagoma o modello in qualche modo, e avere il cutter imitano il movimento dello stilo del ricalco. Se la testa di fresatura fosse montata su un pantografo, una parte duplicata potrebbe essere tagliata (e con varie scale di ingrandimento oltre a 1: 1) semplicemente tracciando una dima. (Il modello stesso veniva solitamente realizzato da un produttore di utensili e matrici utilizzando metodi da attrezzeria , inclusa la fresatura tramite composizione seguita da scolpitura a mano con lime e / o punte di smerigliatrice .) Questo era essenzialmente lo stesso concetto della riproduzione di documenti con un pantografo dotato di penna , ma applicato alla lavorazione di materiali duri come metallo, legno o plastica. Pantografo instradamento , che è concettualmente identico al pantografo fresatura, esiste anche (come fa CNC instradamento). Il tornio Blanchard, un tornio a copiare sviluppato da Thomas Blanchard , utilizzava lo stesso concetto essenziale.

Lo sviluppo e la diffusione in tutta l'industria di NC, CNC, PLC e altre tecnologie di controllo hanno fornito un nuovo modo per controllare il movimento della fresa: trasmettendo le informazioni da un programma agli attuatori ( servocomandi , selsyn , viti guida , slitte macchina, mandrini , e così via) che sposterebbe la taglierina come indicato dalle informazioni. Oggi la maggior parte delle lavorazioni commerciali viene eseguita tramite tali metodi programmabili e computerizzati. È probabile che i macchinisti domestici lavorino tramite il controllo manuale, ma anche il controllo computerizzato ha raggiunto il livello di home-shop (non è ancora così pervasivo come le sue controparti commerciali). Le fresatrici a pantografo appartengono quindi in gran parte al passato. Sono ancora in uso commerciale, ma a un livello notevolmente ridotto e in continua diminuzione. Non vengono più costruite nuove dai costruttori di macchine utensili, ma esiste ancora un piccolo mercato per le macchine usate. Per quanto riguarda la funzione di ingrandimento e riduzione di un pantografo (con la scala determinata dalle lunghezze dei bracci regolabili), si ottiene nel CNC tramite calcoli matematici che il computer applica alle informazioni del programma praticamente istantaneamente. Funzioni (così come le funzioni di mirroring) di scala sono costruiti in lingue come il G-code .

Altri usi

Specchio a pantografo

Forse il pantografo più familiare al grande pubblico è il braccio di prolunga di uno specchio regolabile a parete.

In un'altra applicazione simile alla stesura, il pantografo è incorporato in una macchina per incisione a pantografo con una taglierina girevole invece di una penna e un vassoio all'estremità del puntatore per fissare piastre pretagliate con lettere (denominate `` copia ''), che il puntatore segue e così la taglierina, tramite il pantografo, riproduce la "copia" nel rapporto a cui sono stati regolati i bracci del pantografo. L'intervallo di rapporto tipico è Massimo 1: 1 Minimo 50: 1 (riduzione) In questo modo i macchinisti possono incidere in modo ordinato e accurato numeri e lettere su una parte. I pantografi non sono più comunemente usati nell'incisione moderna, con il laser computerizzato e l'incisione rotativa che predilige.

Il dispositivo che mantiene il contatto elettrico con il filo di contatto e trasferisce la potenza dal filo all'unità di trazione , utilizzato nelle locomotive elettriche e nei tram , è anche chiamato " pantografo ".

Alcuni tipi di treni sulla metropolitana di New York City utilizzano cancelli a pantografo di estremità (che, per evitare interferenze, si comprimono sotto la pressione della molla attorno alle curve mentre il treno è in viaggio) per evitare che i passeggeri sui binari della stazione cadano o attraversino automobili.

Alcuni veicoli commerciali hanno i tergicristalli sui pantografi per consentire alla lama di coprire una parte maggiore del parabrezza a ogni tergicristallo.

I "cancelli per bambini" vecchio stile utilizzavano un meccanismo a pantografo bidimensionale (in uno stile simile ai cancelli a pantografo sui vagoni della metropolitana) come mezzo per tenere i bambini lontani dalle scale. Le aperture in questi cancelli sono troppo grandi per soddisfare i moderni standard di sicurezza per i baby gate.

Il "Keyboard punch" di Herman Hollerith utilizzato per il censimento degli Stati Uniti del 1890 era un disegno a pantografo e talvolta indicato come "The Pantograph Punch".

Un dispositivo dell'inizio del XIX secolo che utilizza questo meccanismo è il poligrafo , che produce un duplicato di una lettera mentre l'originale viene scritto.

Nelle chiese di molti paesi (generalmente prima del moderno benessere degli animali ), i frustini per cani usavano "pinze per cani" con un meccanismo a pantografo per controllare i cani a distanza.

Gli sciocchi nei carnevali tedeschi usano le cesoie per allungare ("Streckschere"), alias Nürnberger Scissors ( de: Nürnberger Schere ) come ladri di cappelli per intrattenere la folla.

La lama estendibile di Talhoffer

La scherma e scherma manuali Ms.Thott.290.2º scritte nel 1459 da Hans Talhoffer comprende quello che sembra essere una lama che si estende a lavorare sullo stesso principio.

Nel 1886, Eduard Selling brevettò una premiata macchina calcolatrice basata sul pantografo, anche se non ebbe successo commerciale.

In molti cartoni animati , l'uccello in un orologio a cucù è raffigurato mentre si estende su un meccanismo a pantografo, sebbene questo sia raramente il caso negli orologi reali.

Le recinzioni oi tralicci espandibili utilizzano meccanismi a pantografo pieghevole, per facilitare il trasporto e lo stoccaggio.

Gli operatori della trapuntatrice a braccio lungo possono tracciare un pantografo, un cartamodello, con un puntatore laser per cucire un motivo personalizzato sulla trapunta. I pantografi digitalizzati sono seguiti da macchine computerizzate.

Linn Boyd Benton ha inventato una macchina per incisione pantografica per la progettazione di caratteri, che era in grado non solo di ridimensionare un singolo modello di progettazione di font a una varietà di dimensioni, ma poteva anche condensare, estendere e inclinare il design (matematicamente, questi sono casi di trasformazione affine , che è l'operazione geometrica fondamentale della maggior parte dei sistemi di tipografia digitale oggi, incluso PostScript ).

I pantografi sono anche usati come telai di guida in applicazioni pesanti, inclusi elevatori a forbice , attrezzature per la movimentazione dei materiali , elevatori da palco e cerniere speciali (come per porte a pannelli su barche e aeroplani).

Richard Feynman ha usato l'analogia di un pantografo come un modo per ridurre gli strumenti alla scala nanometrica nel suo discorso C'è spazio in abbondanza in fondo .

Numerose esposizioni di fiere utilizzano meccanismi a pantografo tridimensionale per supportare gli sfondi per gli stand espositivi. La struttura si espande in 2 direzioni (verticale e orizzontale) da un fascio di aste collegate in una struttura autoportante su cui è appeso un fondale in tessuto.

L' Ultra Hand è un giocattolo che utilizza un dispositivo a pantografo.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno