Кіріспе

Суреттерді көшіру үшін қолданылатын механикалық байланыс – көшіру құралы. Пантограф (алғашқыда жазуды көшіру үшін пайдаланылған) – параллелограммдарға негізделген принцип бойынша байланыстырылған механикалық құрылғы, сондықтан бір қаламның суретті сызу кезіндегі қозғалысы екінші қаламда да сол қозғалысты қайталайды. Егер сызба бірінші нүктемен сызылса, екінші нүктеге бекітілген қаламмен сол сызбаның бірдей, үлкейтілген немесе кішірейтілген көшірмесі жасалады. Осы принципті пайдалана отырып, пантографтардың түрлі нұсқалары мүсін жасау, монета соғу, гравюра және фрезерлеу сияқты салаларда басқа да көшіру түрлері үшін қолданылады.

Тарих

Ежелгі грек инженері Александриялық Герон өзінің "Механика" атты еңбегінде пантографтарды сипаттаған. 1603 жылы Кристоф Шейнер пантографты сызбаларды көшіру және масштабтау үшін пайдаланды және 27 жылдан соң "Pantographice seu Ars delineandi res quaslibet per parallelogrammum lineare seu cavum" (Рим, 1631) атты еңбегінде осы өнертабыс туралы жазды. Пантографтың бір жағында кішкентай көрсеткіш, екінші жағында сурет салу құралы болды. Көрсеткіш жағы мен сурет салу жағы арасындағы байланыстағы жақтардың орналасуын өзгерту арқылы алынған суреттің масштабын өзгертуге болады. 1821 жылы профессор Уильям Уоллес (1768–1843) пантографтың практикалық пайдалылығын арттыру үшін эйдографты ойлап тапты. Эйдограф бекітілген нүктені параллелограмның ортасына жылдырады және жақсырақ механикалық мүмкіндіктерді қамтамасыз ету үшін тар параллелограмды қолданады.

Жазу

Пантограф бастапқыда сызықтарды көшіру және өлшемдерін өзгерту үшін қолданылған. Қазіргі заманғы нұсқалары техникалық ойыншықтар ретінде сатылады.

Мүсін және монета жасау

Скульпторлар пантографтың үш өлшемді нұсқасын пайдаланады, әдетте бір жағында бекітілген нүктесі бар үлкен тіреуіш, ал осы тіреуіш бойында кездейсоқ жерлерде екі айналмалы ине орналасқан. Инелерді реттеу арқылы түрлі ұлғайту немесе кішірейту коэффициенттеріне қол жеткізуге болады. Бұл құрылғыны қазірде модельді сканерлеп, оны әртүрлі материалдардан және кез келген қажетті өлшемде шығара алатын компьютерлік басқару жүйелері ығыстырды. Оны өнертапқыш және бу машиналарын дамытушы Джеймс Уотт ойлап тапты, ал Бенджамин Шевертон 1836 жылы оны жетілдірді. Шевертонның машинасы айналмалы кескішпен жабдықталған, ол танымал мүсіндердің кішірейтілген нұсқаларын жасауға қолданылды. Үш өлшемді пантографты модель мен көшірменің орнын ауыстыру арқылы мүсінді ұлғайту үшін де қолдануға болады. Тағы бір түрі әлі күнге дейін монеталардың қажетті өлшемдеріне дейін үлкен бедерлерді кішірейту үшін қолданылып келеді.

Акустикалық цилиндрдің дубликациясы

1890 жылдары – электрондық күшейткіштер пайда болғанға дейін – фонограф және граммофон дискілерінің цилиндрлерге қарағанда бір артықшылығы – көптеген дискілерді жылдам және арзан басып шығаруға болатындығы болды. 1890 жылы басты цилиндрдің көшірмелерін жасаудың жалғыз жолдары цилиндрлерді қалыптау (бұл баяу болды және бастапқыда өте нашар көшірмелерді тудырды) немесе екі фонографтың рупорларын біріктіру арқылы дыбысты акустикалық түрде көшіру, немесе екеуін резеңке түтікпен қосу (біреуі жазады, екіншісі цилиндрді ойнатады). Басты цилиндрді көшірудің орнына, тағы бір мүмкіндік – әр цилиндрді басты көшірме етіп, бірнеше граммофонға бір мезгілде, қайта-қайта орындауды жазу болды. Эдисон, Беттини, Леон Дуглас және басқалар бұл мәселені (ішінара) кескіш және ойнату стилустарын механикалық түрде байланыстыру арқылы және цилиндрдің «жыртылған» жолдарының (hill and dale) механикалық көшірмесін жасау арқылы шешті. Қалыптау жақсарған кезде, қалыпталған цилиндрлер пантографтық мастерлер ретінде қолданылды. Бұл әдісті Эдисон мен Колумбия 1898 жылы қолданды және 1902 жылдың қаңтарына дейін қолданылды (осыдан кейін Колумбияның қоңыр балауыздары қалыпталған). Нью-Джерси штатының Ньюарк қаласындағы АҚШ Фонограф компаниясы сияқты кейбір компаниялар кіші компанияларға цилиндр мастерлерін ұсынды, олар оларды кейде пантографиялық түрде көшіре алатын. Пантографтар күніне шамамен 30 жазба шығарып, бір мастерден 150 жазбаға дейін жасауға қабілетті болды. Теория бойынша, мастер мен көшірме кері бағытта жұмыс істесе және жазба кері бағытта көшірілсе, пантографтық мастерлерді 200 немесе 300 көшірме үшін пайдалануға болады. Теория бойынша, бұл пантографтық мастердің пайдалы өмірін ұзартуға болады, өйткені жазбаның тозыққан бөлігін көшіру үшін пайдалануға болады. Pathé осы жүйені 1923 жылға дейін тік кесілген жазбаларын жасауда қолданды; жоғары жылдамдықпен айналатын басты цилиндрге жазу жүргізілді. Бұл цилиндрдің дыбысы күшті және өте жоғары сапалы болды. Содан кейін цилиндр дубликациялық пантографтың осіне орналастырылды, оны рычагтың ұшындағы стилуспен ойнатты, ол дыбысты балауыз дискіге берді, одан кейін электропликация жасалып, көшірмелерді басып шығару үшін пайдаланылды. Бұл жүйе дыбыстың сапасының төмендеуіне және гулға (rumble) әкелді, бірақ салыстырмалы түрде жоғары сапалы дыбысқа қол жеткізді. Edison Diamond Disc Records тікелей балауыз дискіге жазу арқылы жасалды.

Фрезерлік машиналар

Сандық басқару (NC және CNC) және бағдарламалық логикалық басқару (PLC) сияқты басқару технологиялары пайда болғанға дейін, фрезерлік станокта өңделетін бірдей бөлшектердің контурларын фрезерді "нүктелерді қосу" ("сандар бойынша") әдісімен жылдырып, картаға түсіру мүмкін болмады. Кесу құралының қозғалысын басқарудың жалғыз жолы – тәжірибелі шеберлікпен қолмен орнату (адамның дәлдігі мен нақтылығының табиғи шектерімен) немесе белгілі бір жолмен камушканы, шаблонды немесе модельді іздеу және кескіштің іздеу стилусының қозғалысын қайталау болды. Егер фрезерлік басы пантографқа орнатылса, 1:1 қатынастан өзгеше түрлі масштабтарда да бірдей бөлшекті (тек үлгіні іздеу арқылы) кесуге болар еді. (Мұндай үлгі әдетте құрал-саймандар жасаушылармен құралдық әдістерді қолдана отырып жасалған, оның ішінде дискілік фрезерлеу және кейін файлдармен немесе тозаңдау таспен қолмен өңдеу). Бұл, металл, ағаш немесе пластик сияқты қатты материалдарды өңдеуге қолданылатын, қаламмен жабдықталған пантограф көмегімен құжаттарды көшірудің ұқсас принципі еді. Пантографты бағыттау, пантографты фрезерлеумен ұғымдық тұрғыдан бірдей, сондай-ақ CNC бағыттау да бар. Томас Бланшард жасаған көшірмелік токарлық станок Бланшард станогы да осы принципті қолданды. NC, CNC, PLC және басқа да басқару технологияларының өндірісте дамуы мен таралуы фрезерлік кескіштің қозғалысын басқарудың жаңа тәсілін ұсынды: бағдарламадан берілген ақпарат арқылы іске қосу механизмдеріне (сервомоторлар, селсин, винттік берілістер, станок жылжымалы бөліктері, шпиндельдер және т.б.) сигнал беру арқылы. Бүгінде коммерциялық өңдеудің көп бөлігі осындай бағдарламаланатын, компьютерлік әдістермен жүзеге асырылады. Жеке станоктармен айналысатындар көбінесе қолмен басқаруды пайдаланады, бірақ компьютерлік басқару да үй жағдайына жетті (әзірге ол коммерциялық аналогтарындай кең таралмаған). Осылайша пантографты фрезерлеу станоктары көбінесе өткеннің қалың іздеріне айналды. Олар әлі де коммерциялық мақсатта қолданылады, бірақ олардың саны азайып, олардың қолданылуы шектелген. Станок жасаушы компаниялар енді оларды жаңадан шығармайды, бірақ қолданылған станоктарға сұраныс әлі де бар. Пантографтың масштабтау мүмкіндігіне келетін болсақ (өлшемі реттелетін иілімдермен анықталады), CNC-де бұл компьютердің бағдарламалық ақпаратқа дерлік бірден қолданатын математикалық есептеулер арқылы жүзеге асырылады. Масштабтау функциялары (сондай-ақ көшіру функциялары) G-коды сияқты тілдерге енгізілген.

Басқа қолданыстар

Жазуға ұқсас тағы бір қолданбада пантограф гравировка машинасына қаламның орнына айналатын кескішпен және алдын ала кесілген әріпті тақталарды бекіту үшін (копия деп аталады) сілтемеші ұшында табақшамен біріктіріледі. Сонда сілтемеші осы "копияны" қадағалап, кескіш пантограф арқылы пантограф қолдары орнатылған қатынаста қайта жасайды. Типик қатынас диапазоны: Максималды 1:1, Минималды 50:1 (қайта өлшемдеу). Осылайша, машина жасаушылар бөлшектерге сандар мен әріптерді таза және дәл гравировкалай алады. Қазіргі заманғы гравировкада пантографтар жиі қолданылмайды, олардың орнына компьютерлік лазерлік және роторлық гравировка қолданылады. Электр локомотивтері мен трамвайларда контактілік сыммен электр байланысын қамтамасыз ететін және сымнан қуатты тарту блогына жеткізетін құрылғы да "пантограф" деп аталады. Герман Холлериттің 1890 жылғы АҚШ халық санағы үшін қолданған "Пернетақталық перфораторы" пантограф дизайнында жасалған және кейде "Пантограф перфораторы" деп аталды. 19 ғасырдың басында осы механизмді қолданған құрылғы – полиграф, ол жазылған мәтіннің көшірмесін шығарады. 1886 жылы Эдуард Селинг пантограф негізіндегі есептеу машинасына патент алды, бірақ ол коммерциялық сәттілікке жете алмады. Ұзын қолды тігіш машиналарын операторлары лазерлік нұсқаушымен пантографты немесе қағаз үлгіні қадағалап, матаға арнайы тігіс үлгісін түсіре алады. Цифрлық пантографтар компьютерлік машиналармен басқарылады. Линн Бойд Бентон әріптерді дизайн үшін пантографиялық гравировка машинасы ойлап тапты, ол бір әріп дизайнының үлгісін түрлі өлшемдерге дейін өзгерте алатын болды, сонымен қатар дизайнды жинақылауға, кеңейтуге және көлбеуге мүмкіндік берді (математикалық тұрғыдан алғанда, бұл аффиндік түрлендірулер болып табылады, бұл қазіргі цифрлық типографияның, соның ішінде PostScript-тің негізгі геометриялық операциясы). Ричард Фейнман "Төменде орын жеткілікті" атты лекциясында құралдарды нанометрлік деңгейге дейін кішірейтудің аналогы ретінде пантографты пайдаланды.