Pantógrafo
Un pantógrafo (del griego παντ- 'todo, cada', y γραφ- 'to write', de su uso original para copiar escritura) es un enlace mecánico conectado de una manera basada en paralelogramos de modo que el movimiento de una pluma, al trazar una 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. Utilizando el mismo principio, se utilizan diferentes tipos de pantógrafos para otras formas de duplicación en áreas como la escultura, la acuñación, el grabado y el 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 montados en la pared, vallas temporales, cuchillas pantográficas, elevadores de tijera y otros mecanismos de tijera como el pantógrafo utilizado en locomotoras y tranvías eléctricos.
Historia
El antiguo ingeniero griego Héroe de Alejandría describió los 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 instrumento 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 indicador y el brazo de dibujo, se puede cambiar la escala de la imagen producida.
En 1821, el profesor William Wallace (1768–1843) inventó el eidógrafo para mejorar la utilidad práctica del pantógrafo. El eidógrafo reubica el punto fijo en el centro del paralelogramo y utiliza 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 técnicos.
Escultura y acuñación
Los escultores utilizan una versión tridimensional del pantógrafo, generalmente un brazo grande conectado a un punto fijo en un extremo, que lleva dos agujas giratorias 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 (27.09.1796 – 01.02.1876) 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.
Todavía se usa mucho otra versión para reducir el tamaño de los diseños de relieve grande para monedas hasta el tamaño requerido de la moneda.
Duplicación de cilindro acústico
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 podía estampar una gran cantidad de discos de forma rápida y económica. En 1890, las únicas formas de fabricar copias de un cilindro maestro eran moldear los cilindros (lo que era lento y, al principio, producía copias muy pobres), o copiar acústicamente el sonido juntando las bocinas de dos fonógrafos o enganchar los dos juntos con un tubo de goma (uno de grabación de fonógrafo y el otro de reproducción de la parte posterior del cilindro). En lugar de copiar un cilindro maestro, la otra alternativa era grabar una interpretación en varios gramófonos simultáneamente, una y otra vez, convirtiendo cada cilindro en una copia maestra. Edison, Bettini, Leon Douglass y otros resolvieron este problema (parcialmente) conectando mecánicamente un lápiz de corte y un lápiz de reproducción y copiando el "hill-and-dale" ranuras del cilindro mecánicamente. Cuando el moldeo mejoró un poco, los cilindros moldeados se utilizaron como pantógrafos maestros. Esto fue empleado por Edison y Columbia en 1898, y se usó hasta aproximadamente enero de 1902 (las ceras marrones de Columbia después de esto fueron moldeadas). Algunas empresas, como la United States Phonograph Company de Newark, Nueva Jersey, suministraron maestros de cilindros para empresas más pequeñas para que pudieran duplicarlos, a veces pantográficamente. Los pantógrafos podían producir alrededor de 30 registros por día y producir hasta alrededor de 150 registros por maestro. En teoría, los maestros de pantógrafo podrían usarse para 200 o 300 duplicados si el maestro y el duplicado se ejecutan al revés y el registro se duplicaría al revés. Esto, en teoría, podría extender la usabilidad de un patrón de pantógrafo al usar la parte sin usar/menos desgastada de la grabación para la duplicación. Pathé empleó este sistema para dominar sus discos cortados verticalmente hasta 1923; se registraría un cilindro maestro de 5 pulgadas de diámetro (130 mm) y 4 o 6 pulgadas de largo (100 o 150 mm), girando 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 óptico en el extremo de una palanca, que transferiría el sonido a un disco de cera maestro, que se galvanizaría y se usaría para estampar copias.. Este sistema dio como resultado cierta reducción de la fidelidad y ruido, pero un sonido de calidad relativamente alta. Edison Diamond Disc Records se hizo grabando directamente en el disco maestro de cera.
Fresadoras
Antes de la llegada de las tecnologías de control como el control numérico (NC y CNC) y el control lógico programable (PLC), las piezas duplicadas que se fresaban en una fresadora no podían trazar sus contornos moviendo la fresa en un &# 34;conecta los puntos" ("por-los-números") moda. Las únicas formas de controlar el movimiento de la herramienta de corte eran marcar las posiciones a mano usando destreza (con límites naturales en la exactitud y precisión de un ser humano) o trazar una leva, plantilla o modelo de alguna manera. y haga que el cortador imite el movimiento del lápiz de trazado. Si el cabezal de fresado estuviera montado en un pantógrafo, se podría cortar una pieza duplicada (y en varias escalas de aumento además de 1:1) simplemente trazando una plantilla. (La plantilla en sí generalmente la hacía un fabricante de herramientas y troqueles utilizando métodos de taller de herramientas, incluido el fresado mediante marcado seguido de la escultura manual con limas y/o puntas de esmerilado). Este era esencialmente el mismo concepto que la reproducción de documentos con un pantógrafo equipado con un lápiz., pero aplicado al mecanizado de materiales duros como metal, madera o plástico. El enrutamiento de pantógrafo, que es conceptualmente idéntico al fresado de pantógrafo, también existe (al igual que el enrutamiento CNC). El torno Blanchard, un torno copiador desarrollado por Thomas Blanchard, utilizó el mismo concepto esencial.
El desarrollo y la difusión en la industria de NC, CNC, PLC y otras tecnologías de control proporcionaron una nueva forma de controlar el movimiento de la fresa: a través de la alimentación de información de un programa a los actuadores (servos, selsyns, tornillos de avance, correderas de máquina, husillos, etc.) que moverían la cortadora según las indicaciones de la información. Hoy en día, la mayoría del mecanizado comercial se realiza a través de estos métodos programables y computarizados. Es probable que los maquinistas domésticos trabajen a través del control manual, pero el control computarizado también ha llegado al nivel del taller doméstico (solo que todavía no es tan generalizado como sus contrapartes comerciales). Por lo tanto, las fresadoras de pantógrafo son en gran parte cosa del pasado. Todavía están en uso comercial, pero a un nivel muy reducido y en constante disminución. Los fabricantes de máquinas herramienta ya no las fabrican nuevas, pero aún existe un pequeño mercado para las máquinas usadas. En cuanto a la característica de aumento y reducción de un pantógrafo (con la escala determinada por las longitudes de los brazos ajustables), se logra en CNC mediante cálculos matemáticos que la computadora aplica a la información del programa de manera prácticamente instantánea. Las funciones de escala (así como las funciones de duplicación) están integradas en lenguajes como el código G.
Otros usos
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 al dibujo, el pantógrafo se incorpora a una máquina de grabado de pantógrafo con un cortador giratorio en lugar de un bolígrafo y una bandeja en el extremo del puntero para fijar placas con letras precortadas (denominadas 'copia' 39;), que sigue el puntero y, por lo tanto, el cortador, a través del pantógrafo, reproduce la 'copia' en una relación a la que se han ajustado 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 forma clara y precisa en una pieza. Los pantógrafos ya no se usan comúnmente en el grabado moderno, y el láser computarizado y el grabado rotativo se están volviendo populares.
El dispositivo que mantiene el contacto eléctrico con el hilo de contacto y transfiere potencia desde el hilo a la unidad de tracción, que se utiliza en locomotoras y tranvías eléctricos, 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 se caigan o viajen en el espacios entre los coches.
Algunos vehículos comerciales tienen limpiaparabrisas en los pantógrafos para permitir que la escobilla cubra una mayor parte del parabrisas en cada limpieza.
Estilo antiguo 'puertas para bebés' usó un mecanismo de pantógrafo bidimensional (en un estilo similar a las puertas de 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 de seguridad de las puertas para bebés modernas.
Herman Hollerith's "Golpe de teclado" utilizado para el censo de EE. UU. de 1890 era un diseño de pantógrafo y, a veces, se lo denomina "El punzón de pantógrafo".
Un dispositivo de principios del siglo XIX que emplea este mecanismo es el polígrafo, que produce un duplicado de una letra 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 mecanismo de pantógrafo para el control de perros a distancia.
Los tontos en los carnavales alemanes usan tijeras para estirar ("Streckschere"), también conocidas como Tijeras Nürnberger (de:Nürnberger Schere) como ladrones de sombreros para entretener a la multitud.
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 funciona según el mismo principio.
En 1886, Eduard Selling patentó una premiada máquina calculadora basada en el pantógrafo, aunque no tuvo éxito comercial.
En muchas caricaturas, el pájaro en un reloj de cuco se representa como si se extendiera sobre un mecanismo de pantógrafo, aunque esto rara vez ocurre en los relojes reales.
Las vallas o celosías extensibles utilizan mecanismos de pantógrafo abatible, para facilitar su transporte y almacenamiento.
Los operadores de máquinas de acolchado de brazo largo pueden trazar un pantógrafo, patrón de papel, con un puntero láser para coser un patrón personalizado en el edredón. A los pantógrafos digitalizados les siguen las máquinas informatizadas.
Linn Boyd Benton inventó una máquina de grabado pantográfico para el diseño tipográfico, que era capaz no solo de escalar un solo patrón de diseño de fuente 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 actuales, incluido PostScript).
Los pantógrafos también se utilizan como marcos de guía en aplicaciones de trabajo pesado, como elevadores de tijera, equipos de manejo de materiales, elevadores de escenarios y bisagras especiales (como para puertas de panel en barcos y aviones).
Richard Feynman usó la analogía de un pantógrafo como una forma de reducir las herramientas a escala nanométrica en su charla There's Plenty of Room at the Bottom.
Numerosas exhibiciones de ferias comerciales utilizan mecanismos de pantógrafo tridimensionales para sostener los fondos de los puestos de exhibición. El marco se expande en 2 direcciones (vertical y horizontal) desde un haz de varillas conectadas hasta una estructura autoportante sobre la que se cuelga un fondo de tela.
Ultra Hand es un dispositivo de agarre de juguete que utiliza un dispositivo de pantógrafo.
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