Stromabnehmer - Pantograph
Ein Stromabnehmer (griechische Wurzeln παντ - "alle, alle" und γραφ - "schreiben", von ihrer ursprünglichen Verwendung zum Kopieren von Schriften) ist ein mechanisches Gestänge , das auf Parallelogrammbasis so verbunden ist, dass die Bewegung eines Stiftes beim Nachzeichnen und Bild, erzeugt identische Bewegungen in einem zweiten Stift. Wird eine Strichzeichnung vom ersten Punkt gezeichnet, wird eine identische, vergrößerte oder miniaturisierte Kopie mit einem am anderen fixierten Stift gezeichnet. Nach dem gleichen Prinzip werden verschiedene Arten von Stromabnehmern für andere Formen der Vervielfältigung in Bereichen wie Bildhauerei, Prägung, Gravur und Fräsung verwendet.
Aufgrund der Form der ursprünglichen Vorrichtung, eine Pantograph bezieht sich auch auf eine Art von Struktur , die wie ein komprimieren oder ausdehnen kann Akkordeon , ein charakteristisches bilden rhomboidal Muster. Dies findet sich in Auslegern für Wandspiegel, provisorischen Zäunen, Stromabnehmermessern , Scherenhebern und anderen Scherenmechanismen wie dem Stromabnehmer, der bei Elektrolokomotiven und Straßenbahnen verwendet wird.
Geschichte
Der antike griechische Ingenieur Hero of Alexandria beschrieb Stromabnehmer in seinem Werk Mechanics .
1603 benutzte Christoph Scheiner einen Stromabnehmer, um Diagramme zu kopieren und zu skalieren, und schrieb über die Erfindung 27 Jahre später in "Pantographice" (Rom 1631). Ein Arm des Stromabnehmers enthielt einen kleinen Zeiger, während der andere ein Zeichengerät hielt, und indem man den Zeiger über ein Diagramm bewegte, wurde eine Kopie des Diagramms auf ein anderes Blatt Papier gezeichnet. Durch Ändern der Positionen der Arme in der Verbindung zwischen dem Zeigerarm und dem Zeichenarm kann der Maßstab des erzeugten Bildes verändert werden.
1821 erfand Professor William Wallace (1768–1843) den Eidographen, um den praktischen Nutzen des Stromabnehmers zu verbessern. Der Eidograph verlagert den Fixpunkt in die Mitte des Parallelogramms und verwendet ein schmales Parallelogramm, um verbesserte mechanische Vorteile zu erzielen.
Verwendet
Abfassung
Der Stromabnehmer wurde ursprünglich zum Kopieren und Skalieren von Strichzeichnungen verwendet . Moderne Versionen werden als Spielzeug verkauft .
Skulptur und Münzprägung
Bildhauer verwenden eine dreidimensionale Version des Stromabnehmers, normalerweise einen großen Ausleger, der an einem Ende mit einem festen Punkt verbunden ist und an beliebigen Punkten entlang dieses Auslegers zwei rotierende Zeigenadeln trägt. Durch Verstellen der Nadeln können unterschiedliche Vergrößerungs- oder Verkleinerungsverhältnisse erreicht werden. Dieses Gerät, das nun weitgehend von überholt Computer geführt Router - Systemen , die scannen ein Modell und sie in einer Vielzahl von Materialien und in beliebiger Größe erzeugen kann, wurde vom Erfinder und Pionier Dampf erfunden James Watt (1736-1819) und perfektionierte durch Benjamin Cheverton ( 1796–1876) im Jahr 1836. Chevertons Maschine war mit einem rotierenden Schneidemeißel ausgestattet, um reduzierte Versionen bekannter Skulpturen zu schnitzen. Ein dreidimensionaler Stromabnehmer kann auch zur Vergrößerung der Skulptur verwendet werden, indem die Position von Modell und Kopie vertauscht wird.
Eine andere Version wird immer noch sehr häufig verwendet, um die Größe von großen Reliefdesigns für Münzen auf die erforderliche Größe der Münze zu reduzieren .
Akustische Zylinderduplizierung
Ein Vorteil von Phonographen- und Grammophonplatten gegenüber Zylindern in den 1890er Jahren – bevor es die elektronische Verstärkung gab – bestand darin, dass eine große Anzahl von Platten schnell und kostengünstig gestempelt werden konnte. Im Jahr 1890 bestanden die einzigen Möglichkeiten, Kopien eines Hauptzylinders herzustellen, darin, die Zylinder zu formen (was langsam war und früh sehr schlechte Kopien produzierte), Zylinder in "Runden" immer wieder aufzunehmen oder akustisch zu bespielen Kopieren Sie den Ton, indem Sie die Hörner zweier Phonographen zusammensetzen oder die beiden mit einem Gummischlauch zusammenhaken (ein Phonograph nimmt auf und der andere spielt den Zylinder ab). Edison , Bettini , Leon Douglass und andere haben dieses Problem (teilweise) gelöst, indem sie einen Schneidestift und einen Wiedergabestift mechanisch miteinander verbunden und die "Berg-und-Tal"-Rillen des Zylinders mechanisch kopiert haben. Als sich die Formgebung etwas verbesserte, wurden geformte Zylinder als Stromabnehmermeister verwendet. Dies wurde 1898 von Edison und Columbia eingesetzt und bis etwa Januar 1902 verwendet (danach wurden kolumbianische braune Wachse geformt). Einige Firmen wie die United States Phonograph Co. aus Newark, New Jersey , lieferten Zylindermeister für kleinere Firmen, damit sie diese, manchmal pantographisch, duplizieren konnten. Stromabnehmer könnten etwa 30 Datensätze pro Tag und bis zu etwa 150 Datensätze pro Master produzieren. Theoretisch könnten Pantograph-Master für 200 oder 300 Duplikate verwendet werden, wenn Master und Duplikat rückwärts laufen würden und der Datensatz rückwärts dupliziert würde. Theoretisch könnte dies die Verwendbarkeit eines Stromabnehmer-Masters erweitern, indem der ungetragene/weniger abgenutzte Teil der Aufzeichnung zur Vervielfältigung verwendet wird. Pathé verwendete dieses System bis 1923 beim Mastering ihrer vertikal geschnittenen Schallplatten; ein Hauptzylinder mit einem Durchmesser von 5 Zoll (130 mm) und einer Länge von 100 oder 150 mm (4 oder 6 Zoll), der sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, würde aufgezeichnet werden. Dies geschah, da der resultierende Zylinder beträchtlich laut und von sehr hoher Wiedergabetreue war. Dann wurde der Zylinder auf den Dorn eines Duplizierstromabnehmers gesetzt, der mit einem Griffel am Ende eines Hebels gespielt wurde, der den Ton auf ein Wachsscheiben-Master überträgt, das galvanisiert und zum Ausstanzen von Kopien verwendet wird . Dieses System führte zu einer gewissen Reduzierung der Wiedergabetreue und zu einem Rumpeln, aber zu einer relativ hohen Klangqualität. Edison Diamond Disc Records wurden durch direktes Aufnehmen auf die Wachs-Master-Disc erstellt.
Fräsmaschinen
Vor dem Aufkommen von Steuerungstechnologien wie der numerischen Steuerung (NC und CNC) und der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) war es beim Fräsen von Duplikatteilen auf einer Fräsmaschine nicht möglich, ihre Konturen durch Bewegen des Fräsers in einem "connect-the- Punkte" ("nach Zahlen"). Die einzige Möglichkeit, die Bewegung des Schneidwerkzeugs zu kontrollieren, bestand darin, die Positionen mit geschickter Geschicklichkeit von Hand zu wählen (mit natürlichen Grenzen für die Genauigkeit und Präzision eines Menschen ) oder eine Kurvenscheibe, Schablone oder ein Modell in irgendeiner Weise zu verfolgen und den Fräser zu haben ahmen Sie die Bewegung des Abtaststifts nach. Wenn der Fräskopf auf einem Stromabnehmer montiert war, konnte ein Duplikatteil (und in verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben außer 1:1) einfach durch Nachziehen einer Schablone geschnitten werden. (Die Schablone selbst wurde normalerweise von einem Werkzeug- und Formenbauer mit Werkzeugbaumethoden hergestellt , einschließlich Fräsen über Wählscheiben, gefolgt von Handformen mit Feilen und/oder Gesenkschleiferspitzen .) Dies war im Wesentlichen das gleiche Konzept wie das Reproduzieren von Dokumenten mit einem mit einem Stift ausgestatteten Stromabnehmer , sondern auf die Bearbeitung von harten Materialien wie Metall, Holz oder Kunststoff angewendet . Es gibt auch Stromabnehmer- Routing , das konzeptionell identisch mit dem Stromabnehmer-Fräsen ist (ebenso wie das CNC-Routing). Die Blanchard-Drehmaschine, eine von Thomas Blanchard entwickelte Kopierdrehmaschine , verwendet das gleiche grundlegende Konzept.
Die Entwicklung und Verbreitung von NC-, CNC-, SPS- und anderen Steuerungstechnologien in der gesamten Industrie bot eine neue Möglichkeit, die Bewegung des Fräsers zu steuern: über die Zuführung von Informationen aus einem Programm an Aktoren ( Servos , Selsyns , Leitspindeln , Maschinenschlitten, Spindeln , und so weiter), die den Cutter gemäß den Anweisungen bewegen würden. Heutzutage erfolgt die meiste kommerzielle Bearbeitung über solche programmierbaren, computergestützten Verfahren. Heimwerker arbeiten wahrscheinlich mit manueller Steuerung, aber die computergestützte Steuerung hat auch die Ebene der Heimwerker erreicht (sie ist nur noch nicht so weit verbreitet wie ihre kommerziellen Gegenstücke). Stromabnehmerfräsmaschinen gehören damit weitgehend der Vergangenheit an. Sie werden immer noch kommerziell genutzt, jedoch auf stark reduziertem und immer weniger werdendem Niveau. Sie werden nicht mehr von Werkzeugmaschinenbauern neu gebaut, aber es gibt noch einen kleinen Markt für Gebrauchtmaschinen. Was die Vergrößerungs- und Verkleinerungsfunktion eines Stromabnehmers angeht (der Maßstab wird durch die einstellbaren Armlängen bestimmt), wird in der CNC durch mathematische Berechnungen erreicht, dass der Computer die Programminformationen praktisch augenblicklich anwendet. Skalierungsfunktionen (sowie Spiegelungsfunktionen) sind in Sprachen wie G-Code integriert .
Andere Verwendungen
Der allgemein bekannteste Stromabnehmer ist vielleicht der Ausleger eines verstellbaren Wandspiegels.
In einer anderen zeichnungsähnlichen Anwendung wird der Stromabnehmer in eine Stromabnehmer-Graviermaschine mit einem umlaufenden Messer anstelle eines Stiftes und einer Ablage am Zeigerende zur Fixierung vorgeschnittener beschrifteter Platten (sogenannte 'Kopie') eingebaut, denen der Zeiger folgt und somit reproduziert der Schneider über den Stromabnehmer die 'Kopie' in einem Verhältnis, auf das die Stromabnehmerarme eingestellt wurden. Der typische Übersetzungsbereich beträgt maximal 1:1 minimal 50:1 (Untersetzung) Auf diese Weise können Maschinenbediener Zahlen und Buchstaben sauber und präzise auf ein Teil gravieren . Stromabnehmer werden in der modernen Gravur nicht mehr häufig verwendet, wobei computergestützte Laser- und Rotationsgravuren bevorzugt werden.
Das in Elektrolokomotiven und Straßenbahnen eingesetzte Gerät, das den elektrischen Kontakt mit dem Fahrdraht aufrechterhält und den Strom vom Draht auf das Triebfahrzeug überträgt , wird auch als „ Stromabnehmer “ bezeichnet.
Einige Arten von Zügen der New Yorker U-Bahn verwenden Endstromabnehmertore (die, um Störungen zu vermeiden, während der Fahrt in Kurven unter Federdruck zusammengedrückt werden), um zu verhindern, dass Fahrgäste auf Bahnsteigen in die Lücken zwischen den Bahnsteigen fallen oder darin fahren Autos.
Einige Nutzfahrzeuge haben Scheibenwischer an Stromabnehmern, damit das Blatt bei jedem Wischen mehr von der Windschutzscheibe abdecken kann.
"Babytore" im alten Stil verwendeten einen zweidimensionalen Stromabnehmermechanismus (in einem ähnlichen Stil wie Stromabnehmertore in U-Bahn-Wagen), um Kleinkinder von Treppen fernzuhalten. Die Öffnungen in diesen Toren sind zu groß, um die modernen Sicherheitsstandards für Babygitter zu erfüllen.
Herman Hollerith ‚s "Keyboard punch" verwendet für die 1890 US - Volkszählung war ein Pantograph - Design und manchmal als "The Pantograph Punch" bezeichnet.
Ein Gerät aus dem frühen 19. Jahrhundert, das diesen Mechanismus einsetzt, ist der Polygraph , der ein Duplikat eines Briefes erzeugt, während das Original geschrieben wird.
In Kirchen in vielen Ländern (im Allgemeinen vor dem modernen Tierschutz ) verwendeten Hundepeitscher "Hundezangen " mit einem Pantograph-Mechanismus, um Hunde aus der Ferne zu kontrollieren.
Fools in Deutsch karnevale verwenden Streckschere ( "Streckschere"), auch bekannt als Nürnberger Schere ( de: Nürnberger Schere ) als Hut snatchers die Massen zu unterhalten.
Die Umzäunung und Fecht Handbuch Ms.Thott.290.2º 1459 durch schriftliche Hans Talhoffer beinhaltet , was eine Verlängerung Klinge auf dem gleichen Prinzip arbeiten zu sein scheint.
1886 patentierte Eduard Selling eine preisgekrönte Rechenmaschine auf Basis des Stromabnehmers, die jedoch kommerziell nicht erfolgreich war.
In vielen Cartoons wird der Vogel in einer Kuckucksuhr so dargestellt, als würde er sich auf einem Stromabnehmermechanismus erstrecken, obwohl dies bei echten Uhren selten der Fall ist.
Für die Erweiterung von Zäunen oder Spalieren werden klappbare Pantographenmechanismen verwendet, um Transport und Lagerung zu erleichtern.
Bediener von Langarm-Quiltmaschinen können mit einem Laserpointer ein Pantograph-Papiermuster nachzeichnen, um ein benutzerdefiniertes Muster auf die Steppdecke zu sticken. Auf digitalisierte Stromabnehmer folgen computergesteuerte Maschinen.
Linn Boyd Benton erfand eine pantografische Graviermaschine für das Schriftdesign, die nicht nur in der Lage war, ein einzelnes Schriftdesignmuster auf verschiedene Größen zu skalieren, sondern das Design auch verdichten, erweitern und schrägen konnte (mathematisch handelt es sich um Fälle von affiner Transformation , die die grundlegende geometrische Operation der meisten Systeme der digitalen Typografie heute ist, einschließlich PostScript ).
Stromabnehmer werden auch als Führungsrahmen in Schwerlastanwendungen verwendet, einschließlich Scherenhebebühnen , Flurförderzeugen , Bühnenliften und Spezialscharnieren (z. B. für Paneeltüren an Booten und Flugzeugen).
Richard Feynman verwendete in seinem Vortrag There's Plenty of Room at the Bottom die Analogie eines Stromabnehmers, um Werkzeuge auf die Nanometerskala zu verkleinern .
Zahlreiche Messedisplays verwenden 3-dimensionale Pantographenmechanismen, um Kulissen für Ausstellungsstände zu unterstützen. Der Rahmen erweitert sich in 2 Richtungen (vertikal und horizontal) von einem Bündel verbundener Stäbe zu einer selbsttragenden Struktur, an der eine Stoffkulisse aufgehängt ist.
Die Ultra Hand ist ein Spielzeuggreifer, der ein Pantographengerät verwendet.
Siehe auch
- Autopen
- Parallelbewegung von James Watt
- Spirograph
- Beschriftungsanleitung