Pantógrafo
Um pantógrafo (do grego παντ- 'todos, todos' e γραφ- 'para write', de seu uso original para copiar escrita) é uma ligação mecânica conectada de maneira baseada em paralelogramos, de modo que o movimento de uma caneta, ao traçar uma imagem, produz movimentos idênticos em uma segunda caneta. Se um desenho de linha for traçado pelo primeiro ponto, uma cópia idêntica, ampliada ou miniaturizada será desenhada por uma caneta fixada na outra. Seguindo o mesmo princípio, diferentes tipos de pantógrafos são usados para outras formas de duplicação em áreas como escultura, cunhagem, gravura e fresagem.
Devido à forma do dispositivo original, um pantógrafo também se refere a um tipo de estrutura que pode se comprimir ou se estender como um acordeão, formando um padrão romboide característico. Isso pode ser encontrado em braços de extensão para espelhos montados na 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, ao mover o ponteiro sobre um diagrama, uma cópia do diagrama era desenhada em outro pedaço de papel. Ao alterar as posições dos braços na ligação entre o braço do ponteiro e o braço do desenho, a escala da imagem produzida pode ser alterada.
Em 1821, o professor William Wallace (1768–1843) inventou o eidógrafo para aprimorar 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
Esboço
O uso original do pantógrafo era para copiar e dimensionar desenhos de linha. Versões modernas são vendidas como brinquedos técnicos.
Escultura e cunhagem
Os escultores usam uma versão tridimensional do pantógrafo, geralmente uma grande lança conectada a um ponto fixo em uma extremidade, com duas agulhas apontadoras rotativas em pontos arbitrários ao longo dessa lança. Ao ajustar as agulhas, diferentes proporções 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 e aperfeiçoado por Benjamin Cheverton em 1836. Cheverton' A máquina de;s foi equipada com uma broca de corte rotativa 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 de grandes desenhos de relevo para moedas até o tamanho necessário da moeda.
Duplicação de cilindro acústico
Uma vantagem dos discos fonográficos e gramofones sobre os cilindros na década de 1890 - antes da amplificação eletrônica estar disponível - era que um grande número de discos podia ser carimbado de forma rápida e barata. Em 1890, as únicas formas de fabricar cópias de um cilindro mestre eram moldar os cilindros (que era lento e, no início, produzia cópias muito ruins), ou copiar acusticamente o som juntando as cornetas de dois fonógrafos ou enganchar os dois juntos com um tubo de borracha (um gravando fonógrafo e o outro tocando o cilindro de volta). Em vez de copiar um cilindro mestre, a outra alternativa era gravar uma performance em vários gramofones simultaneamente, repetidas vezes, tornando cada cilindro uma cópia mestre. Edison, Bettini, Leon Douglass e outros resolveram esse problema (parcialmente) vinculando mecanicamente uma caneta de corte e uma caneta de reprodução e copiando o padrão "monte e vale" sulcos do cilindro mecanicamente. Quando a moldagem melhorou um pouco, cilindros moldados foram usados como mestres de pantógrafos. Isso foi empregado por Edison e Columbia em 1898 e foi usado até cerca de janeiro de 1902 (as ceras marrons da Columbia depois disso foram moldadas). Algumas empresas, como a United States Phonograph Company de Newark, Nova Jersey, forneceram matrizes de cilindros para empresas menores para que pudessem duplicá-los, às vezes pantograficamente. Os pantógrafos podiam produzir 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 em sentido inverso e o registro fosse duplicado em sentido inverso. Isso, em teoria, poderia estender a usabilidade de um mestre de pantógrafo usando a parte não usada/menos desgastada da gravação para duplicação. A Pathé empregou esse sistema para dominar seus discos cortados verticalmente até 1923; um cilindro mestre de 5 polegadas de diâmetro (130 mm), 4 ou 6 polegadas de comprimento (100 ou 150 mm), girando em alta velocidade, seria gravado. Isso foi feito porque o cilindro resultante era consideravelmente alto e de altíssima fidelidade. Em seguida, o cilindro seria colocado no mandril de um pantógrafo duplicador que seria tocado com um estilete na ponta de uma alavanca, que transferiria o som para um disco mestre de cera, que seria galvanizado e usado para estampar as 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 mestre de cera.
Fresadoras
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 &# 34;ligar os pontos" ("pelos-números"). As únicas maneiras de controlar o movimento da ferramenta de corte eram discar as posições manualmente usando habilidade hábil (com limites naturais na exatidão e precisão de um ser humano) ou traçar um came, gabarito ou modelo de alguma forma, e faça com que o cortador imite o movimento da caneta de rastreamento. Se a cabeça de fresagem fosse montada em um pantógrafo, uma peça duplicada poderia ser cortada (e em várias escalas de ampliação além de 1:1) simplesmente traçando um gabarito. (O modelo em si geralmente era feito por um fabricante de ferramentas e moldes usando métodos de sala de ferramentas, incluindo fresamento via discagem seguido de escultura manual com arquivos e/ou pontos de moagem.) Esse era essencialmente o mesmo conceito de reproduzir documentos com um pantógrafo equipado com caneta, mas aplicado à usinagem de materiais duros, como metal, madeira ou plástico. O roteamento pantográfico, que é conceitualmente idêntico ao fresamento pantográfico, 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, fusos de avanço, corrediças da máquina, fusos e assim por diante) que moveriam o cortador conforme as informações direcionadas. Hoje, a maior parte da usinagem comercial é feita por meio de métodos computadorizados e programáveis. É provável que os mecânicos domésticos trabalhem por meio de controle manual, mas o controle computadorizado também atingiu o nível da loja doméstica (ainda não é tão difundido quanto suas contrapartes comerciais). Assim, as fresadoras pantográficas são em grande parte uma coisa do passado. Eles ainda estão em uso comercial, mas em um nível muito reduzido e cada vez menor. Elas não são mais construídas novas pelos fabricantes de máquinas-ferramenta, mas ainda existe um pequeno mercado para máquinas usadas. Quanto ao recurso de ampliação e redução de um pantógrafo (com a escala determinada pelos comprimentos ajustáveis do braço), ele é obtido no CNC por meio de cálculos matemáticos que o computador aplica às informações do programa praticamente instantaneamente. As funções de dimensionamento (assim como as funções de espelhamento) são incorporadas a linguagens como o código G.
Outros usos
Talvez o pantógrafo mais familiar para o público em geral seja o braço de extensão de um espelho ajustável montado na parede.
Em outra aplicação semelhante ao desenho, o pantógrafo é incorporado a uma máquina de gravação pantográfica com um cortador giratório em vez de uma caneta e uma bandeja na extremidade do ponteiro para fixar placas com letras pré-cortadas (referidas como 'copiar' 39;), que o ponteiro segue e assim o cortador, via pantógrafo, reproduz a 'cópia' a uma proporção para a qual os braços do pantógrafo foram ajustados. A faixa típica de relação é Máximo 1:1 Mínimo 50:1 (redução) Dessa forma, os operadores podem gravar números e letras de maneira organizada e precisa em uma peça. Os pantógrafos não são mais comumente usados na gravação moderna, com a preferência da gravação a laser e rotativa computadorizada.
O dispositivo que mantém contato elétrico com o fio de contato e transfere energia do fio para a unidade de tração, usado em locomotivas e bondes elétricos, também é chamado de "pantógrafo".
Alguns tipos de trens no metrô de Nova York usam portas pantográficas finais (que, para evitar interferência, comprimem sob pressão de mola nas curvas enquanto o trem está em trânsito) para evitar que os passageiros nas plataformas da estação caiam ou andem no vãos entre os carros.
Alguns veículos comerciais têm limpadores de para-brisa em pantógrafos para permitir que a lâmina cubra mais o para-brisa a cada limpeza.
Os 'portões de bebê' usou um mecanismo pantográfico bidimensional (em estilo semelhante aos portões pantográficos dos vagões do metrô) como meio de manter as crianças afastadas das escadas. As aberturas nesses portões são muito grandes para atender aos padrões modernos de segurança de portões para bebês.
O "soco no teclado" usado para o Censo dos EUA de 1890 era um projeto de pantógrafo e às vezes referido como "The Pantograph Punch".
Um dispositivo do início do século 19 que emprega esse mecanismo é o polígrafo, que produz uma duplicata de uma letra conforme o original é escrito.
Em igrejas em muitos países (geralmente antes do bem-estar animal moderno), os chicoteadores de cães usavam 'pinças para cães' com um mecanismo de pantógrafo para controlar os cães à distância.
Os tolos nos carnavais alemães usam tesouras de alongamento ("Streckschere"), também conhecidas como Tesouras de Nürnberger (de:Nürnberger Schere) como ladrões de chapéu para entreter as multidões.
O manual de esgrima e esgrima Ms.Thott.290.2º escrito em 1459 por Hans Talhoffer inclui o que parece ser uma lâmina estendida trabalhando no mesmo princípio.
Em 1886, Eduard Selling patenteou uma máquina de calcular premiada baseada no pantógrafo, embora não tenha obtido sucesso comercial.
Em muitos desenhos animados, o pássaro em um relógio de cuco é retratado como se estendendo sobre um mecanismo de pantógrafo, embora isso raramente seja o caso em relógios reais.
As cercas ou treliças expansíveis usam mecanismos pantográficos dobráveis, para facilitar o transporte e o armazenamento.
Operadores de máquinas de quilting de braço longo podem traçar um pantógrafo, padrão de papel, com um apontador laser para costurar um padrão personalizado no quilt. 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 padrão de design de fonte única 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 armações de guia em aplicações pesadas, incluindo elevadores de tesoura, equipamentos de manuseio de materiais, elevadores de palco e dobradiças especiais (como para portas de painel em barcos e aviões).
Richard Feynman usou a analogia de um pantógrafo como uma forma de reduzir as ferramentas para a escala nanométrica em sua palestra There's Plenty of Room at the Bottom.
Vários expositores de feiras comerciais usam mecanismos pantográficos tridimensionais para oferecer suporte a cenários para estandes de exibição. A estrutura se expande em 2 direções (vertical e horizontal) a partir de um feixe de hastes conectadas em uma estrutura autoportante na qual um pano de fundo de tecido é pendurado.
O Ultra Hand é um pegador de brinquedo que usa um dispositivo pantográfico.