Pantógrafo - Pantograph

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Desenhando pantógrafo em uso
Pantógrafo usado para dimensionar uma imagem. A forma vermelha é traçada e ampliada.
Renderização 3d do pantógrafo

Um pantógrafo (raízes gregas παντ- "todos, todos" e γραφ- "escrever", de seu uso original para copiar a escrita) é uma ligação mecânica conectada de uma maneira baseada em paralelogramos de modo que o movimento de uma caneta, ao traçar um imagem, produz movimentos idênticos em uma segunda caneta. Se um desenho de linha é traçado pelo primeiro ponto, uma cópia idêntica, ampliada ou miniaturizada será desenhada por uma caneta fixada na outra. Usando o mesmo princípio, diferentes tipos de pantógrafos são usados ​​para outras formas de duplicação em áreas como escultura, cunhagem, gravura e moagem.

Por causa do formato do dispositivo original, o pantógrafo também se refere a um tipo de estrutura que pode se comprimir ou se estender como um acordeão , formando um padrão romboidal característico . Isso pode ser encontrado em braços de extensão para espelhos de parede, cercas temporárias, facas pantográficas , elevadores de tesoura e outros mecanismos de tesoura , como o pantógrafo usado em locomotivas elétricas e bondes.

História

O antigo engenheiro grego, Herói de Alexandria, descreveu os pantógrafos em sua obra Mecânica .

Em 1603, Christoph Scheiner usou um pantógrafo para copiar e dimensionar diagramas e escreveu sobre a invenção 27 anos depois, em "Pantographice" (Roma, 1631). Um braço do pantógrafo continha um pequeno ponteiro, enquanto o outro segurava um instrumento de desenho e, movendo o ponteiro sobre um diagrama, uma cópia do diagrama era desenhada em outra folha de papel. Ao alterar as posições dos braços na ligação entre o braço indicador e o braço de desenho, a escala da imagem produzida pode ser alterada.

Diagrama ilustrando os princípios usados ​​pelo eidógrafo de William Wallace

Em 1821, o professor William Wallace (1768-1843) inventou o eidógrafo para melhorar a utilidade prática do pantógrafo. O eidógrafo realoca o ponto fixo para o centro do paralelogramo e usa um paralelogramo estreito para fornecer vantagens mecânicas aprimoradas.

Usos

Rascunho

O uso original do pantógrafo era para copiar e dimensionar desenhos de linha . Versões modernas são vendidas como brinquedos .

Escultura e cunhagem

Os escultores usam uma versão tridimensional do pantógrafo, geralmente uma grande lança conectada a um ponto fixo em uma das extremidades, com duas agulhas rotativas em pontos arbitrários ao longo dessa lança. Ajustando as agulhas, diferentes taxas de aumento ou redução podem ser alcançadas. Este dispositivo, agora amplamente ultrapassado por sistemas de roteadores guiados por computador que escaneiam um modelo e podem produzi-lo em uma variedade de materiais e em qualquer tamanho desejado, foi inventado pelo inventor e pioneiro do vapor James Watt (1736–1819) e aperfeiçoado por Benjamin Cheverton ( 1796-1876) em 1836. A máquina de Cheverton foi equipada com uma broca de corte giratória para esculpir versões reduzidas de esculturas conhecidas. Um pantógrafo tridimensional também pode ser usado para ampliar a escultura, trocando a posição do modelo e da cópia.

Outra versão ainda está muito em uso para reduzir o tamanho dos grandes desenhos em relevo para moedas até o tamanho necessário da moeda.

Duplicação de cilindro acústico

Uma vantagem dos discos de fonógrafo e gramofone sobre os cilindros na década de 1890 - antes que a amplificação eletrônica estivesse disponível - era que um grande número de discos podia ser carimbado de forma rápida e barata. Em 1890, as únicas maneiras de fabricar cópias de um cilindro mestre eram moldando os cilindros (o que era lento e, no início, produzia cópias muito pobres), registrar os cilindros ao "redondo", repetidamente, ou acusticamente copie o som colocando as buzinas de dois fonógrafos juntos ou enganchando os dois juntos com um tubo de borracha (um fonógrafo gravando e o outro tocando o cilindro). Edison , Bettini , Leon Douglass e outros resolveram esse problema (parcialmente) ligando mecanicamente uma caneta de corte e uma caneta de reprodução e copiando as ranhuras "colina e vale" do cilindro mecanicamente. Quando a moldagem melhorou um pouco, os cilindros moldados foram usados ​​como mestres do pantógrafo. Isso foi empregado por Edison e Columbia em 1898, e foi usado até cerca de janeiro de 1902 (as ceras marrons Columbia depois disso foram moldadas). Algumas empresas, como a United States Phonograph Co. de Newark, New Jersey , forneciam modelos de cilindros para empresas menores para que pudessem duplicá-los, às vezes de forma pantográfica. Os pantógrafos podem gerar cerca de 30 registros por dia e produzir até cerca de 150 registros por mestre. Em teoria, os mestres do pantógrafo poderiam ser usados ​​para 200 ou 300 duplicatas se o mestre e a duplicata estivessem rodando ao contrário e o registro fosse duplicado ao contrário. Isso, em teoria, poderia estender a usabilidade de um pantógrafo mestre usando a parte não usada / menos gasta da gravação para duplicação. A Pathé empregou esse sistema com o domínio de seus registros cortados verticalmente até 1923; um cilindro mestre de 5 polegadas de diâmetro (130 mm) e 4 ou 6 polegadas de comprimento (100 ou 150 mm), girando em alta velocidade, seria registrado. Isso foi feito porque o cilindro resultante era consideravelmente barulhento e de alta fidelidade. Em seguida, o cilindro seria colocado no mandril de um pantógrafo duplicado que seria tocado com uma caneta na ponta de uma alavanca, que transferiria o som para um disco mestre de cera, que seria eletrodepositado e utilizado para estampar cópias . Este sistema resultou em alguma redução de fidelidade e ruído, mas som de qualidade relativamente alta. Edison Diamond Disc Records foram feitos gravando diretamente no disco master de cera.

Fresadoras

Uma pequena fresadora de pantógrafo.
Detalhe da mesa de uma fresadora pantógrafo maior.

Antes do advento das tecnologias de controle, como controle numérico (NC e CNC) e controle lógico programável (PLC), peças duplicadas sendo fresadas em uma fresadora não podiam ter seus contornos mapeados movendo a fresa em um "conecte-o- pontos "(" pelos-números "). As únicas maneiras de controlar o movimento da ferramenta de corte eram marcar as posições manualmente usando habilidade destra (com limites naturais para a exatidão e precisão de um ser humano ) ou traçar um came, gabarito ou modelo de alguma forma e ter o cortador imitar o movimento da caneta de rastreamento. Se a cabeça de fresagem fosse montada em um pantógrafo, uma parte duplicada poderia ser cortada (e em várias escalas de ampliação além de 1: 1) simplesmente traçando um molde. (O modelo em si foi geralmente feita por uma ferramenta e máquina de morrer usando toolroom métodos, incluindo moagem através da marcação seguido por mão esculpir com arquivos e / ou moedor de morrer pontos.) Esta era essencialmente o mesmo conceito que reproduzem documentos com um pantógrafo equipado caneta , mas aplicado à usinagem de materiais duros, como metal, madeira ou plástico. O roteamento do pantógrafo , que é conceitualmente idêntico ao fresamento do pantógrafo, também existe (assim como o roteamento CNC). O torno Blanchard, um torno copiador desenvolvido por Thomas Blanchard , usava o mesmo conceito essencial.

O desenvolvimento e a disseminação em toda a indústria de NC, CNC, PLC e outras tecnologias de controle forneceram uma nova maneira de controlar o movimento da fresa: através da alimentação de informações de um programa para atuadores ( servos , selsyns , parafusos de avanço , corrediças de máquina, fusos , e assim por diante) que moveria o cortador de acordo com as informações direcionadas. Hoje, a maior parte da usinagem comercial é feita por meio desses métodos computadorizados programáveis. Os maquinistas domésticos provavelmente trabalharão por meio do controle manual, mas o controle computadorizado também atingiu o nível da loja doméstica (só que ainda não é tão difundido quanto seus equivalentes comerciais). Assim, as fresadoras pantógrafo são em grande parte uma coisa do passado. Eles ainda estão em uso comercial, mas em um nível bastante reduzido e cada vez menor. Eles não são mais construídos por fabricantes de máquinas-ferramenta, mas ainda existe um pequeno mercado para máquinas usadas. Quanto ao recurso de ampliação e redução de um pantógrafo (com escala determinada pelos comprimentos de braço ajustáveis), é realizado em CNC por meio de cálculos matemáticos que o computador aplica às informações do programa de forma praticamente instantânea. As funções de dimensionamento (bem como as funções de espelhamento) são integradas a linguagens como o código-G .

Outros usos

Espelho pantógrafo

Talvez o pantógrafo mais conhecido do público em geral seja o braço extensível de um espelho ajustável montado na parede.

Em outra aplicação semelhante ao desenho, o pantógrafo é incorporado a uma máquina de gravação de pantógrafo com um cortador giratório em vez de uma caneta e uma bandeja na extremidade do ponteiro para fixar placas pré-cortadas com letras (referido como 'cópia'), que o ponteiro segue e assim o cortador, por meio do pantógrafo, reproduz a "cópia" em uma relação para a qual os braços do pantógrafo foram ajustados. A faixa típica de proporção é Máximo 1: 1 Mínimo 50: 1 (redução). Desta forma, os maquinistas podem gravar números e letras de maneira organizada e precisa em uma peça. Os pantógrafos não são mais comumente usados ​​na gravura moderna, com o laser computadorizado e a gravura rotativa em alta.

O dispositivo que mantém contato elétrico com o fio de contato e transfere energia do fio para a unidade de tração , usado em locomotivas elétricas e bondes , também é chamado de " pantógrafo ".

Alguns tipos de trens no metrô de Nova York usam portões de pantógrafo (que, para evitar interferência, comprimem sob a pressão da mola em torno das curvas enquanto o trem está em rota) para evitar que os passageiros nas plataformas da estação caiam ou andem nos espaços entre os carros.

Alguns veículos comerciais possuem limpadores de para -brisa nos pantógrafos para permitir que a lâmina cubra mais o para-brisa a cada limpeza.

O estilo antigo de 'portões para bebês' usava um mecanismo de pantógrafo bidimensional (em um estilo semelhante aos portões do pantógrafo nos vagões do metrô) como um meio de manter as crianças longe das escadas. As aberturas nesses portões são muito grandes para atender aos padrões modernos de segurança para portões de bebês.

O "soco do teclado" de Herman Hollerith usado no Censo dos EUA de 1890 era um desenho de pantógrafo e às vezes referido como "O soco do pantógrafo".

Um dispositivo do início do século 19 que emprega esse mecanismo é o polígrafo , que produz uma duplicata de uma carta conforme o original é escrito.

Em igrejas em muitos países (geralmente antes do bem-estar animal moderno ), os cães cortadores de cães usavam 'pinças para cães' com um mecanismo de pantógrafo para controlar os cães à distância.

Os tolos nos carnavais alemães usam tesouras extensíveis ("Streckschere"), também conhecidas como tesouras Nürnberger ( de: Nürnberger Schere ) como arrancadores de chapéu para entreter as multidões.

Lâmina extensível de Talhoffer

O manual de esgrima e esgrima Ms.Thott.290.2º escrito em 1459 por Hans Talhoffer inclui o que parece ser uma lâmina extensível trabalhando no mesmo princípio.

Em 1886, Eduard Selling patenteou uma máquina de calcular premiada baseada no pantógrafo, embora sem sucesso comercial.

Em muitos desenhos animados , o pássaro em um relógio cuco é representado estendendo-se por um mecanismo de pantógrafo, embora isso raramente seja o caso em relógios reais.

Cercas de expansão ou treliças usam mecanismos de pantógrafo dobráveis, para facilitar o transporte e armazenamento.

Os operadores da máquina de quilting com braço longo podem traçar um pantógrafo, padrão de papel, com um apontador laser para costurar um padrão personalizado na colcha. Pantógrafos digitalizados são seguidos por máquinas computadorizadas.

Linn Boyd Benton inventou uma máquina de gravação pantográfica para design de tipos, que era capaz não apenas de dimensionar um único padrão de design de fonte para uma variedade de tamanhos, mas também condensar, estender e inclinar o design (matematicamente, esses são casos de transformação afim , que é a operação geométrica fundamental da maioria dos sistemas de tipografia digital hoje, incluindo PostScript ).

Os pantógrafos também são usados ​​como estruturas de guia em aplicações pesadas, incluindo elevadores de tesoura , equipamentos de manuseio de materiais , elevadores de palco e dobradiças especiais (como portas de painel em barcos e aviões).

Richard Feynman usou a analogia de um pantógrafo como uma forma de reduzir as ferramentas à escala nanométrica em sua palestra Há muito espaço no fundo .

Numerosos monitores de feiras comerciais usam mecanismos de pantógrafo tridimensionais para apoiar os planos de fundo dos estandes de exibição. A estrutura se expande em 2 direções (vertical e horizontal) de um feixe de hastes conectadas em uma estrutura autossustentada na qual um pano de fundo é pendurado.

O Ultra Hand é um pegador de brinquedos que usa um dispositivo pantógrafo.

Veja também

Referências

links externos