Pantógrafo

El uso original del pantógrafo era para copiar y escalar dibujos lineales . Las versiones modernas se venden como juguetes técnicos.

Los escultores utilizan una versión tridimensional del pantógrafo, ^{[ 4 ]} generalmente un brazo grande conectado a un punto fijo en un extremo, que sostiene dos agujas giratorias apuntando en puntos arbitrarios a lo largo de este brazo. Al ajustar las agujas se pueden lograr diferentes relaciones de ampliación o reducción. Este dispositivo 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. ^{[ 5 ]} Aunque ahora, ha sido superado en gran medida por sistemas de enrutamiento guiados por computadora que escanean un modelo y pueden producirlo en una variedad de materiales y en cualquier tamaño deseado, ^{[ 6 ]} Un pantógrafo tridimensional también se puede utilizar para ampliar una escultura intercambiando la posición del modelo y la copia. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Otra versión sigue siendo muy utilizada para reducir el tamaño de los diseños de relieve grandes para monedas al 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 existiera la amplificación electrónica— era que se podían estampar grandes cantidades de discos de forma rápida y económica. En 1890, las únicas maneras de fabricar copias de un cilindro maestro eran moldear los cilindros (un proceso lento que, al principio, producía copias de muy mala calidad) o copiar acústicamente el sonido juntando las bocinas de dos fonógrafos o conectándolos con un tubo de goma (un fonógrafo grababa y el otro reproducía el 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 (en parte) uniendo mecánicamente una aguja de corte y una aguja de reproducción y copiando mecánicamente los surcos del cilindro. Cuando el moldeo mejoró, los cilindros moldeados se utilizaron como maestros de pantógrafo. Edison y Columbia emplearon este sistema en 1898 y lo utilizaron hasta aproximadamente enero de 1902 (las ceras marrones de Columbia posteriores a esta fecha se moldearon). Algunas compañías, como la United States Phonograph Company de Newark, Nueva Jersey , suministraban másteres de cilindros a compañías más pequeñas para que pudieran duplicarlos, a veces pantográficamente. Los pantógrafos podían producir unos 30 discos al día y hasta unos 150 discos por máster. En teoría, los másteres de pantógrafo podían utilizarse para 200 o 300 duplicados si el máster y el duplicado se reproducían en sentido inverso y el disco se duplicaba en sentido inverso. Esto, en teoría, podía extender la utilidad de un máster de pantógrafo al utilizar la parte menos desgastada o en mejor estado de la grabación para la duplicación. Pathé empleó este sistema para la masterización de sus discos de corte vertical hasta 1923. Se grababa en un cilindro maestro de 130 mm (5 pulgadas ) de diámetro y 100 o 150 mm (4 o 6 pulgadas) de largo, que giraba a alta velocidad. Esto se hacía porque el cilindro resultante tenía un volumen considerable y una fidelidad muy alta. Luego, el cilindro se colocaba en el mandril de un pantógrafo duplicador que se accionaba con una aguja en el extremo de una palanca, la cual transfería el sonido a un disco maestro de cera, que se galvanizaba y se utilizaba para estampar copias. Este sistema resultaba en cierta reducción de la fidelidad y ruido de fondo, pero en un sonido de calidad relativamente alta. Los discos Edison Diamond Disc se fabricaban grabando directamente sobre 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), no era posible trazar los contornos de las piezas duplicadas en una fresadora moviendo la fresa de forma mecánica. Las únicas maneras de controlar el movimiento de la herramienta de corte eran ajustar las posiciones manualmente con destreza (con las limitaciones inherentes a la precisión humana ) o trazar una leva, plantilla o modelo, y hacer que la fresa imitara el movimiento del puntero. Si el cabezal de fresado estaba montado sobre un pantógrafo, se podía cortar una pieza duplicada (con distintos niveles de aumento, además de 1:1) simplemente trazando una plantilla. (La plantilla en sí solía ser fabricada por un matricero utilizando métodos de taller , incluyendo el fresado por marcado seguido de modelado manual con limas y/o puntas de amoladora ). Este era esencialmente el mismo concepto que reproducir documentos con un pantógrafo equipado con pluma, pero aplicado al mecanizado de materiales duros como metal, madera o plástico. El fresado con pantógrafo , que es conceptualmente idéntico al fresado con pantógrafo, también existe (al igual que el fresado CNC). El torno Blanchard, un torno copiador desarrollado por Thomas Blanchard , utilizaba el mismo concepto esencial.

El desarrollo y la difusión en la industria de las tecnologías de control NC, CNC, PLC y otras proporcionaron una nueva forma de controlar el movimiento de la fresa: mediante la transmisión de información desde un programa a actuadores ( servomotores , selsyns , husillos , guías de máquina, husillos , etc.) que movían la fresa según las indicaciones de la información. Hoy en día, la mayor parte del mecanizado comercial se realiza mediante estos métodos programables y computarizados. Los aficionados al mecanizado suelen trabajar con control manual, pero el control computarizado también ha llegado a los talleres domésticos (aunque todavía no está tan extendido como en los comerciales). Por lo tanto, las fresadoras de pantógrafo son prácticamente 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 fabrican nuevas, pero aún existe un pequeño mercado de máquinas usadas. En cuanto a la función de ampliación y reducción de un pantógrafo (cuya escala está determinada por la longitud ajustable de sus brazos), en el control numérico computarizado (CNC) se logra mediante cálculos matemáticos que el ordenador aplica a la información del programa de forma prácticamente instantánea. Las funciones de escalado (así como las de simetría) están integradas en lenguajes como el código G.

En otra aplicación similar al dibujo técnico, el pantógrafo se incorpora a una máquina de grabado con una cuchilla giratoria en lugar de una pluma, y ​​una bandeja en el extremo del puntero para fijar placas precortadas con letras (denominadas "copia"), que el puntero sigue y, por lo tanto, la cuchilla, a través del pantógrafo, reproduce la "copia" en una proporción determinada por los brazos del pantógrafo. El rango típico de proporción es de 1:1 como máximo y 50:1 como mínimo (reducción). De esta manera, los operarios pueden grabar números y letras de forma precisa y limpia en una pieza. Los pantógrafos ya no se utilizan comúnmente en el grabado moderno, donde el grabado láser computarizado y el grabado rotativo han ganado terreno.

La perforadora de teclado de Herman Hollerith , utilizada para el censo estadounidense de 1890, era un diseño de pantógrafo y a veces se la denominaba "la perforadora de pantógrafo". ^{[ 10 ]}

Un dispositivo de principios del siglo XIX que emplea este mecanismo es el polígrafo , que produce una copia de una carta mientras se escribe la original.

En 1886, Eduard Selling patentó una máquina calculadora premiada basada en el pantógrafo, aunque no tuvo éxito comercial. ^{[ 11 ]}

Los operadores de máquinas de acolchado de brazo largo pueden trazar un pantógrafo, un patrón de papel, con un puntero láser para coser un patrón personalizado en la colcha. ^{[ 12 ]} A los pantógrafos digitalizados les siguen máquinas computarizadas.

Linn Boyd Benton inventó una máquina de grabado pantográfico para el diseño tipográfico, ^{[ 13 ]} que era capaz no solo 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 ). ^{[ 14 ]}

En su charla " Hay mucho espacio en el fondo ", Richard Feynman utilizó la analogía de un pantógrafo para reducir las herramientas a la escala nanométrica.