Пантограф

Пантограф механическое (от греческого παντ — «весь, каждый» и γραφ — «писать», от их первоначального использования для копирования письма) — это 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 .

История

Диаграмма, иллюстрирующая принципы, используемые эйдографом Уильяма Уоллеса.

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 г.). 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 рисующим рычагом, 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.

Использование

Составление

Первоначально пантограф использовался для копирования и масштабирования штриховых рисунков . Современные версии продаются как технические игрушки.

Скульптура и чеканка

Скульпторы используют трехмерную версию пантографа. ^{[ 4 ]} обычно это большая стрела, соединенная с фиксированной точкой на одном конце и несущая две вращающиеся указательные иглы в произвольных точках вдоль этой стрелы. Регулируя иглы, можно добиться различных коэффициентов увеличения или уменьшения. вытеснено с компьютерным управлением системами фрезерования , которые сканируют модель Это устройство, которое сегодня в значительной степени и могут производить ее из различных материалов и любого желаемого размера. ^{[ 5 ]} был изобретен изобретателем и пионером пара Джеймсом Уоттом и усовершенствован Бенджамином Чевертоном в 1836 году. Машина Чевертона была оснащена 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 ]}

Дублирование акустического цилиндра

Одним из преимуществ граммофонных и граммофонных дисков перед цилиндрами в 1890-х годах (до того, как стало доступно электронное усиление) было то, что большое количество дисков можно было штамповать быстро и дешево. В 1890 году единственными способами 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 одновременная запись исполнения на несколько граммофонов, 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. Это использовалось Эдисоном и Columbia в 1898 году и использовался примерно до января 1902 года (после этого были отлиты коричневые воски Columbia). 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, который передавал звук мастеру воскового диска, на который наносили гальванопокрытие 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.

Фрезерные станки

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»). человека Единственным способом контролировать движение режущего инструмента было набирать позиции вручную, используя ловкие навыки (с естественными ограничениями на точность и аккуратность ) 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 путем 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 применительно к обработка твердых материалов, таких как металл, дерево или пластик. пантографа Также существует фрезерование , которое концептуально идентично фрезерованию пантографа (как и фрезеровка 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), которые будут перемещать резак в соответствии с указаниями информации. Сегодня большая часть коммерческой обработки выполняется с помощью таких программируемых компьютеризированных методов. Домашние станки, скорее всего, будут работать с помощью ручного управления, но компьютеризированное управление также достигло уровня домашнего цеха (просто оно еще не так 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 (с масштабом, определяемым регулируемой длиной рычага), то она достигается в ЧПУ путем математических вычислений, что компьютер практически мгновенно применяет к программной информации. Функции масштабирования (а также функции зеркалирования) встроены в такие языки, как G-код .

Другое использование

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 ».

Германа Холлерита, использованный «Клавиатурный удар» 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 ссылка ]} За цифровыми пантографами следуют компьютеризированные машины. ^{[ нужна ссылка ]}

Линн Бойд Бентон изобрел пантографический гравировальный станок для шрифтового дизайна. ^{[ 12 ]} которая была способна не только масштабировать единый шаблон дизайна шрифта до различных размеров, но также могла сжимать, расширять и наклонять дизайн (математически это случаи аффинного преобразования , которое является фундаментальной геометрической операцией большинства систем цифровых технологий). типографика сегодня, включая PostScript ). ^{[ 13 ]}

Ричард Фейнман использовал аналогию с пантографом как способ уменьшения инструментов до нанометрового масштаба в своем докладе « На дне много места ».

См. также

Autopen - Устройство для автоматической подписи или автографа.
Руководство по леттерингу – Шаблон для написания текста
Рычажный механизм параллельного движения – шестизвенный прямолинейный механизм.
Спирограф - устройство для геометрического рисования.

Ссылки

^ Чеккарелли, Марко (2007). Выдающиеся деятели в области механизмов и машиноведения: их вклад и наследие . Спрингер . п. 230. ИСБН 978-1-4020-6366-4 .
^ Ван Хелден, Альберт (1995). «Проект Галилео — Шайнер, Кристоф» (история)» . Проект Галилео, Университет Райса . Архивировано из оригинала 9 июля 2004 года . Проверено 24 марта 2020 года .
^ «Труды Королевского общества Эдинбурга. — Эдинбург, Диксон, 1788–1905» . Труды Королевского общества Эдинбурга . 13 . Диксон: 418–439, 637. 1836.
^ «Неоконченная симфония в камне: видео со скульптором К.С. Джаггером, использующим трехмерный пантограф» . Британский Пате . 28 января 1935 года. 1 мин. 7 сек . Проверено 24 марта 2020 г.
^ Кастро, Ян Гарден (январь – февраль 2003 г.). «Сделать личное монументальным: разговор с Патрисией Кронин» . Скульптура . 22 (1). Международный центр скульптуры . Архивировано из оригинала 1 октября 2019 года . Проверено 23 августа 2017 г.
^ «Человек, который уменьшил мраморную скульптуру до размеров — WriteAntiques» . writeantiques.com . Архивировано из оригинала 23 августа 2017 года . Проверено 23 августа 2017 г.
^ «Увеличение и уменьшение скульптуры» . www.keropiansculpture.com . Проверено 23 августа 2017 г.
^ «Увеличение копии Статуи Свободы (французская) с помощью 3d-пантографа со сканирующим колесом и режущей кромкой, в глине» . Архивировано из оригинала 16 июля 2004 года . Проверено 23 августа 2017 г.
^ Андрулакис, Иоаннис. «Проектирование и чеканка монет» . www.fleur-de-coin.com . Проверено 23 августа 2017 г.
^ Трусделл, Леон Э. (1965). Развитие табулирования перфокарт в Бюро переписи населения: 1890-1940 гг . Генеральная прокуратура США.
^ Продажа, Э. (1887). Новая счетная машина . Берлин: Шпрингер. дои : 10.3931/e-rara-18446 .
^ Стоимость, Патрисия. (2011). Бентоны: как американские отец и сын изменили полиграфическую индустрию . Рочестер, Нью-Йорк. ISBN 978-1-933360-42-3 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Линотипия (2022). «Дизайнер шрифтов — Линн Бойд Бентон» . www.linotype.com . Проверено 8 октября 2022 г.

Внешние ссылки

[1] Чеккарелли, Марко (2007). Выдающиеся деятели в области механизмов и машиноведения: их вклад и наследие . Спрингер . п. 230. ИСБН 978-1-4020-6366-4 .

[GPscheiner-2] Ван Хелден, Альберт (1995). «Проект Галилео — Шайнер, Кристоф» (история)» . Проект Галилео, Университет Райса . Архивировано из оригинала 9 июля 2004 года . Проверено 24 марта 2020 года .

[3] «Труды Королевского общества Эдинбурга. — Эдинбург, Диксон, 1788–1905» . Труды Королевского общества Эдинбурга . 13 . Диксон: 418–439, 637. 1836.

[4] «Неоконченная симфония в камне: видео со скульптором К.С. Джаггером, использующим трехмерный пантограф» . Британский Пате . 28 января 1935 года. 1 мин. 7 сек . Проверено 24 марта 2020 г.

[castro2003-5] Кастро, Ян Гарден (январь – февраль 2003 г.). «Сделать личное монументальным: разговор с Патрисией Кронин» . Скульптура . 22 (1). Международный центр скульптуры . Архивировано из оригинала 1 октября 2019 года . Проверено 23 августа 2017 г.

[6] «Человек, который уменьшил мраморную скульптуру до размеров — WriteAntiques» . writeantiques.com . Архивировано из оригинала 23 августа 2017 года . Проверено 23 августа 2017 г.

[7] «Увеличение и уменьшение скульптуры» . www.keropiansculpture.com . Проверено 23 августа 2017 г.

[8] «Увеличение копии Статуи Свободы (французская) с помощью 3d-пантографа со сканирующим колесом и режущей кромкой, в глине» . Архивировано из оригинала 16 июля 2004 года . Проверено 23 августа 2017 г.

[9] Андрулакис, Иоаннис. «Проектирование и чеканка монет» . www.fleur-de-coin.com . Проверено 23 августа 2017 г.

[10] Трусделл, Леон Э. (1965). Развитие табулирования перфокарт в Бюро переписи населения: 1890-1940 гг . Генеральная прокуратура США.

[11] Продажа, Э. (1887). Новая счетная машина . Берлин: Шпрингер. дои : 10.3931/e-rara-18446 .

[12] Стоимость, Патрисия. (2011). Бентоны: как американские отец и сын изменили полиграфическую индустрию . Рочестер, Нью-Йорк. ISBN 978-1-933360-42-3 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )

[Linotype2022-13] Линотипия (2022). «Дизайнер шрифтов — Линн Бойд Бентон» . www.linotype.com . Проверено 8 октября 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]