Pantograf

Sorensons Gravurpantograf um 1867

Pantograf oder Pantograph (vereinzelt auch Pantagraf bzw. Pantagraph) bedeutet wörtlich aus dem Griechischen übersetzt Allesschreiber. Das Gerät, auch als Storchenschnabel oder Storchschnabel bezeichnet, ist ein mechanisches Präzisionsinstrument zum Übertragen von Zeichnungen in einen gleichen, größeren oder kleineren Maßstab.

Entwicklung

Bereits 1603 wurde der mechanische Pantograf von Christoph Scheiner erfunden. Heute gibt es auch optische Pantografen.

Anwendung

Skalieren von Zeichnungen

Demonstration der Funktionsweise

Früher wurden die Pantografen beispielsweise in der Kartografie und Geodäsie zur Verkleinerung und Vergrößerung von Karten und Plänen benutzt und waren lange die einzige Möglichkeit, Zeichnungen zuverlässig mit wechselndem Maßstab zu übertragen. Heute, in der Zeit von CAD und Digitaler Bildbearbeitung, spielt der Pantograph in der Technik keine große Rolle mehr, wird aber mitunter noch als Malspielzeug für Kinder und Jugendliche oder für Versuchszwecke eingesetzt.

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  Mechanischer Pantograf: Einsatz beim Musterzeichnen

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  Pantograph beim Skalieren einer Karte

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  Einfache Transformationshilfe (Reduktionszirkel)

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  Pantograf von 1970. Der Führungsstift wurde mit Plastilin beschwert

Skalieren bei Fräsarbeiten

Mechanische Pantografen finden sich auch noch bei Kopierfräsen und ermöglichen dort durch stufenlose Verstellmöglichkeit der Position der Gelenkwinkel bzw. der Stiftaufnehmer jeden beliebigen Verkleinerungsmaßstab anzulegen. Vergrößerungen werden bei dieser Anwendung eher selten verwendet, weil die Qualität der Bahnführung technische Grenzen aufweist und Führungsfehler bei Vergrößerung ebenfalls mit skaliert werden. Die Führung mittels mechanischem Pantografen bewirkt eine Bewegung in allen drei Raumachsen. Es lässt sich also neben der Bearbeitungsposition auch die Bearbeitungstiefe bzw. das Abheben des Fräsers vom Werkzeug mit bestimmen. Die Führung geschieht meist von Hand durch den Bediener. Solch ein Gerät bekommt meist Buchstaben-Schablonen als Vorlage, so dass man damit z. B. Türschilder fertigen kann. Die erzeugten großflächigen Gravuren in Metall oder Kunststoffen werden danach gerne mit Farbe verfüllt, sofern das Material nicht bereits farblich mehrschichtig aufgebaut ist.

Im Jahr 1834 konstruierte William Leavenworth in den USA die erste Holzletternfräse.

Funktionsweise

Generelle Funktionsweise

Detail einer Radierung, (Physionotrace), die mit Hilfe eines Pantografen auf der Kupferplatte vorgezeichnet wurde. Man erkennt die gepunktete Linie, die von der auf die Druckplatte tippenden Radiernadel erzeugt wurde.

Der Pantograf besteht aus vier Leisten (je nach Bauform), die gelenkig miteinander verbunden sind (siehe Skizze, V1–3 und B sind die Gelenke). S bezeichnet den Punkt, um den der Pantograf gedreht wird. Dieser wird neben der Vorlage aufgesetzt. Zur Vergrößerung einer Vorlage wird diese mit dem Stift B abgefahren; Stift Z erzeugt dann die Vergrößerung. Zur Verkleinerung fährt man die Vorlage mit Stift Z ab; Stift B erzeugt die Verkleinerung:

Hinweise: Die Strecke $\overline{SZ}$, zu der auch der Punkt B gehört, wurde zur besseren Veranschaulichung eingefügt, sie ist kein Baubestandteil. Ein Kopierfaktor von 1:1 ist systembedingt nur mit speziell darauf abgestimmten Schenkelkonstruktionen möglich.

Mathematische Erklärung

Die grünen Linien bezeichnen das Strahlenbündel, die blauen die Parallelenschar. Laut den Strahlensätzen gilt: $\frac{\overline{SV1}}{\overline{SV3}} = \frac{\overline{SB}}{\overline{SZ}}$

Dies bedeutet also, dass bei einem Verhältnis von $\frac{\overline{SV1}}{\overline{SV3}} = \frac{1}{3}$ und S als Fixpunkt die Verschiebung des Punktes B um 1 LE (Längeneinheit) eine Verschiebung des Punktes Z um drei LE zur Folge hat. Somit lassen sich mit Hilfe des Pantographen Vergrößerungen bzw. Verkleinerungen im Maßstab $\frac{\overline{SV1}}{\overline{SV3}}$ erstellen.

Siehe auch

• Spirograph
• Physionotrace

Weblinks

 Commons: Pantografen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Pantograph - Mathematische Fakultät der Uni Halle/Wittenberg
• Simulation von Pantographen - als Java-Applet
• Pantograph mit Dynamischer Geometrie Software (von H.-J. Elschenbroich und M. Rechmann) - nur für Internet Explorer, erstellt mit DynaGeoX. Ermöglicht auch Effekte mit „schiefen“ Pantographen
• Bauanleitung für einen Pantographen (englisch)
• Youtube: Alter Werbeclip für einen in den US vertriebenen Pantographen (englisch)