Un pantógrafo (del griego παντ- 'todo, cada', y γραφ- 'escribir', de su uso original para copiar escritura) es un enlace mecánico conectado de manera basada en paralelogramos de modo que el movimiento de una pluma, al trazar una imagen, produce movimientos idénticos en una segunda pluma. Si el primer punto traza un dibujo lineal, se dibujará una copia idéntica, ampliada o miniaturizada con un bolígrafo fijado al otro. Siguiendo 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 .
El antiguo ingeniero griego Héroe de Alejandría describió los pantógrafos en su obra Mecánica . [1]
En 1603, [2] Christoph Scheiner utilizó un pantógrafo para copiar y escalar diagramas, y escribió sobre la invención más de 27 años después, en "Pantographice seu Ars delineandi res quaslibet per paralelogrammum lineare seu cavum" (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. Cambiando las posiciones de los brazos en el enlace entre el brazo del puntero 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. [3] El eidógrafo reubica el punto fijo en el centro del paralelogramo y utiliza un paralelogramo estrecho para proporcionar ventajas mecánicas mejoradas.
El uso original del pantógrafo era copiar y escalar dibujos lineales . Las versiones modernas se venden como juguetes técnicos.
Los escultores utilizan una versión tridimensional del pantógrafo, [4] generalmente un gran brazo conectado a un punto fijo en un extremo, que lleva dos agujas giratorias que apuntan en puntos arbitrarios a lo largo de este brazo. Ajustando las agujas se pueden lograr diferentes proporciones de ampliación o reducción. Este dispositivo, ahora superado en gran medida por los sistemas de enrutador guiados por computadora que escanean un modelo y pueden producirlo en una variedad de materiales y en cualquier tamaño deseado, [5] fue inventado por el inventor y pionero del vapor James Watt y perfeccionado por Benjamin Cheverton en 1836. La máquina de Cheverton estaba equipada con una broca de corte giratoria para tallar versiones reducidas de esculturas conocidas. [6] También se puede utilizar un pantógrafo tridimensional para ampliar la escultura intercambiando la posición del modelo y la copia. [7] [8]
Todavía se utiliza mucho otra versión para reducir el tamaño de grandes diseños en relieve de monedas hasta el tamaño requerido de la moneda. [9]
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 podían estampar grandes cantidades 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 enganchando los dos junto con un tubo de goma (uno grabando el fonógrafo y el otro tocando el cilindro). En lugar de copiar un cilindro maestro, la otra alternativa era grabar una interpretación en varios gramófonos simultáneamente, una y otra vez, haciendo de cada cilindro una copia maestra. Edison , Bettini , Leon Douglass y otros resolvieron este problema (en parte) uniendo mecánicamente un lápiz de corte y un lápiz de reproducción y copiando mecánicamente las ranuras de "colina y valle" del cilindro. Cuando el moldeado mejoró un poco, se utilizaron cilindros moldeados como maestros de pantógrafo. Esto fue empleado por Edison y Columbia en 1898, y se utilizó hasta aproximadamente enero de 1902 (después se moldearon ceras marrones de Columbia). Algunas empresas, como la United States Phonograph Company de Newark, Nueva Jersey , suministraban cilindros maestros a empresas más pequeñas para que pudieran duplicarlos, a veces pantográficamente. Los pantógrafos podían producir unos 30 registros por día y producir hasta unos 150 registros por maestro. En teoría, los maestros de pantógrafo podrían usarse para 200 o 300 duplicados si el maestro y el duplicado se ejecutaran al revés y el registro se duplicaría al revés. Esto, en teoría, podría ampliar la usabilidad de un pantógrafo maestro al utilizar la parte no usada o menos desgastada de la grabación para la duplicación. Pathé empleó este sistema para dominar sus discos cortados verticalmente hasta 1923; Se grabaría en un cilindro maestro de 5 pulgadas de diámetro (130 mm) y 4 o 6 pulgadas de largo (100 o 150 mm), que gira 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 de duplicación que se tocaría con un lápiz en el extremo de una palanca, que transferiría el sonido a un disco maestro de cera, que se galvanizaría y se usaría para estampar copias. . Este sistema produjo cierta reducción de la fidelidad y ruido, pero un sonido de calidad relativamente alta. Los discos Edison Diamond Disc se crearon grabando directamente en el disco maestro de cera.
Antes de la llegada de tecnologías de control como el control numérico (NC y CNC) y el control lógico programable (PLC), los contornos de las piezas duplicadas que se fresaban en una fresadora no se podían trazar moviendo la fresa en un modo de "conectar-las-partes". "puntos" ("por-los-números"). Las únicas formas de controlar el movimiento de la herramienta de corte eran marcar las posiciones a mano usando una habilidad diestra (con límites naturales a la exactitud y precisión de un ser humano ) o trazar una leva, plantilla o modelo de alguna manera, y hacer que el cortador imitar el movimiento del lápiz de calco. 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 , incluido el fresado mediante marcado seguido del esculpido manual con limas y/o puntas de amoladora ). Este era esencialmente el mismo concepto que reproducir documentos con un pantógrafo equipado con un bolígrafo. , pero aplicado al mecanizado de materiales duros como metal, madera o plástico. También existe el fresado por pantógrafo , que es conceptualmente idéntico al fresado por pantógrafo (al igual que el fresado CNC). El torno Blanchard, un torno copiador desarrollado por Thomas Blanchard , utilizó el mismo concepto esencial.
El desarrollo y la difusión en toda la industria de NC, CNC, PLC y otras tecnologías de control proporcionaron una nueva forma de controlar el movimiento de la fresa: mediante la alimentación de información desde un programa a los actuadores ( servos , selsyns , husillos , guías de máquina, husillos , y así sucesivamente) que movería el cortador según lo indique la información. Hoy en día, la mayor parte del mecanizado comercial se realiza mediante métodos computarizados programables. Es probable que los maquinistas domésticos trabajen mediante control manual, pero el control computarizado también ha llegado al nivel de los talleres domésticos (aunque todavía no es tan generalizado como sus homólogos comerciales). De este modo, las fresadoras de pantógrafo son en gran medida cosa del pasado. Todavía se utilizan comercialmente, pero a un nivel muy reducido y cada vez menor. Los fabricantes de máquinas herramienta ya no las construyen nuevas, pero todavía existe un pequeño mercado para máquinas usadas. En cuanto a la función de aumento y reducción de un pantógrafo (con la escala determinada por la longitud ajustable de los brazos), se consigue en CNC mediante cálculos matemáticos que el ordenador aplica a la información del programa de forma prácticamente instantánea. Las funciones de escala (así como las funciones de duplicación) están integradas en lenguajes como el código G.
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"), que el puntero sigue. y así el cortador, a través del pantógrafo, reproduce la "copia" en una proporción 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 utilizan comúnmente en el grabado moderno, prevaleciendo el grabado láser computarizado y el grabado rotatorio.
El dispositivo que mantiene contacto eléctrico con el cable de contacto y transfiere energía del cable a la unidad de tracción , utilizado en locomotoras eléctricas y tranvías , también se llama " pantógrafo ".
El "punzón de teclado" de Herman Hollerith utilizado para el censo estadounidense de 1890 era un diseño de pantógrafo y, a veces, se lo denomina "el punzón de pantógrafo". [10]
Un dispositivo de principios del siglo XIX que emplea este mecanismo es el polígrafo , que produce un duplicado de una carta tal como se escribe la original.
En 1886, Eduard Selling patentó una máquina de calcular premiada basada en el pantógrafo, aunque no tuvo éxito comercial. [11]
Los operadores de máquinas de acolchar de brazo largo pueden trazar un pantógrafo, un patrón de papel, con un puntero láser para coser un patrón personalizado en la colcha. [ cita necesaria ] A los pantógrafos digitalizados les siguen máquinas computarizadas. [ cita necesaria ]
Linn Boyd Benton inventó una máquina de grabado pantográfico para diseño tipográfico, [12] que era capaz no sólo de escalar un único 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 ). [13]
Richard Feynman utilizó la analogía de un pantógrafo como una forma de reducir las herramientas a la escala nanométrica en su charla Hay mucho espacio en la parte inferior .
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