Пантограф

ПантографПАНТОГРАФ, прибор, служащий для перерисовки планов и чертежей в том же или в ином измененном масштабе; изобретен в 1603 г. Шейнером, впоследствии значительно усовершенствован. Он состоит (фиг. 1) из четырех, имеющих в сечении прямоугольник, металлических штанг, соединенных в своих концах шарнирами; штанги образуют параллелограмм. Скрепленные вершины позволяют штангам параллелограмма изменять взаимное положение, т. е. размеры диагоналей параллелограмма, оставаясь в то же время неизменными по своей длине при данной установке пантографа. Пантограф устроен т. о., что линейки ДЕ и БГ представляют постоянные стороны параллелограмма, а две другие - АБ и ВГ - переменные, для чего скрепление этих штанг в точках Д и Е устроено таким образом, что позволяет сближать и удалять штанги ДЕ и БГ и устанавливать их в любом положении, параллельном между собой.

В точках Б, О и В устроены обоймы с отверстиями, в которые вставлены обводная игла (точка - Б), карандаш (точка - В) и неподвижная вертикальная ось - О вращения прибора. Обоймы в точках Б к В неподвижны, обойма же в точке О переставляется вдоль рычага ДЕ. Линейки ДЕ, АБ и ВГ имеют миллиметровые деления, что позволяет во время работы пантографа соблюсти основное требование правильности его работы, состоящее в том, что точки Б, О и В должны лежать на одной прямой линии. Для удобства работы пантографа в точке Б и В имеются на подставках колесики, которые предохраняют бумагу при обводе контура чертежа от повреждений; кроме того в точке Г' устроен подвес на проволоке, который поддерживает весь прибор на весу в горизонтальном положении т. о., чтобы карандаш и обводный шпиль касались бумаги. Этот подвес, регулируемый при самом начале работ по пантографированию, обеспечивает правильность, а также точность работы прибора.

Пантограф

Принцип работы пантографа основан на следующих 2 геометрических зависимостях: 1) установленные на одной прямой карандаш, обводная игла и ось вращения прибора остаются все время на прямой при всяком положении пантографа; 2) если ось вращения во время работы неподвижна, то фигуры, описываемые иглой и карандашом, подобны между собой. Действительно, если точки Б, О и В лежат на одной прямой, то вследствие параллельности ДЕ и БГ будем иметь (фиг. 1):

ДБ : ДО = BE : ОЕ            (1)

При любом положении штанг АБ будет параллельна ВГ, длины частей штанг ДБ, ДО, BE и ОЕ останутся неизменными, и следовательно отношение (1) будет иметь место при любом положении пантографа. Отсюда вытекает, что < ДОБ = < ВОЕ, так как треугольники ДОБ и ВОЕ подобны, а следовательно, если точки Д, О и Е расположены на одной прямой, то и точки Б, О и В также будут лежать всегда на одной прямой.

Для доказательства 2-го условия рассмотрим следующий чертеж (фиг. 2).

Схема пантографа

Допустим, что обводная игла переместилась из точки Б в точку Б'; тогда карандаш переместится из точки В в точку В'. Точки Б, О и В, а также Б', О и В' лежат на прямых; следовательно треугольники ДОБ и ВОЕ, а также треугольники Д'ОБ' и В'ОЕ' подобны между собой; отсюда

БО : ОВ = ДО : ОЕ           (2)

Б'О : ОВ' = ОД' : ОЕ' = ДО : ОЕ   (3)

Если вторая часть равенства (2) равна второй части равенства (3), то, следовательно, и первые части их равны. Отсюда следует, что треугольники ББ'О и ВВ'О подобны, т. е.

ББ' : ВВ' = БО : ОВ = ОД : ОЕ      (4)

При помощи равенства (4) можно доказать вторую зависимость.

Практическое пользование пантографом сводится к следующему: допустим, что требуется уменьшить данный чертеж в 1/n раз, для этого необходимо, чтобы

ОЕ : ОД = ЕВ : ЕГ = 1/n и БД = ЕГ

Установка пантографа производится по миллиметровым делениям, нанесенным на штангах, или по особым нарезкам, отмеченным на штангах: 1/2, 1/3,1/4, 1/5 и т. д. После установки штанг неподвижная ось ставится на подставку пантографа, представляющую тяжелый груз, остающийся неподвижным во все время работы инструмента. Штанги приводятся в горизонтальное положение при помощи накладного уровня и регулирования проволоками. Далее под обводный шпиль подкладывают чертеж, а под карандаш чистый лист бумаги, на который наносится уменьшенный чертеж. После ряда сравнений по разным направлениям правильности установки штанг или коэффициента уменьшения начинается перерисовка. Для того чтобы при переводе с одного контура на другой карандаш не чертил лишних линий, в пантографе на карандаше устроена специальная муфта, которая может выключать карандаш из работы путем натяжения струны, идущей к обводному шпилю.

При работе пантографа последний следует устанавливать на плоский горизонтальный стол, карандаш по мере его притупления следует чинить; сила нажима карандаша регулируется специальными грузиками, одеваемыми на карандаш. Пантографы новейших систем отличаются от прежних: 1) длиной рычагов, доходящих до 1 м, что обеспечивает возможность перерисовки больших чертежей; 2) устройством подставки для установки неподвижной оси, которая делается более массивной и привинчивающейся струбцинкой к столу, что гарантирует неподвижность и постоянство установки всего пантографа во время работы; 3) более тщательной регулировкой пантографа подвесными проволоками; 4) совершенством устройства шарниров, соединяющих штанги пантографа между собой, и 5)устройством микрометрических винтов для тщательной установки обойм, движущихся по штангам пантографа. (фиг. 3).

Пантограф

Правильность и точность работы пантографа обусловливаются следующими условиями его изготовления: 1) тщательной и точной пригонкой осей шарниров (отсутствие люфта), связывающих штанги между собой; 2) тщательной и точной пригонкой цилиндра с карандашом в муфте (отсутствие люфта); 3) точной подгонкой гнезда для установки конца неподвижной оси, оканчивающейся обыкновенно сферой; 4) правильностью нанесения делений на штангах, что обеспечивает установку на одной линии карандаша, обводного шпиля и неподвижной оси.

В настоящее время пантографы изготовляются на заводах Треста точной механики в СССР, фирмой Коради в Швейцарии, фирмой Вихмана в Германии и пр.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 15 - 1931 г.