JP2506728Y2 - Ｘｙプロッタに於ける筆記具昇降制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、ＸＹプロッタに於け
る筆記具昇降制御装置に関するものであり、特に、筆記
具の昇降速度を制御する筆記具昇降制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヘッドキャリッジにインクペン等
の筆記具を装着して作画するＸＹプロッタは広く知られ
ている。此種のＸＹプロッタに於て作画速度を高速化す
るためには、作画中の筆記具の昇降動作を可及的に高速
化する必要がある。一方、昇降速度を高速化すると、イ
ンクペン等の筆記具のペン先が作画面へ当接する際の衝
撃が増大してペン先が破損する虞れがある。

【０００３】そこで、筆記具を降下させる際は、一定の
位置まで高速で降下させ、その後は低速に減速して作画
面へ当接させるように制御するものが知られている。図
１８は上述した制御を表わし、縦軸は筆記具のペン先の
位置を示し、横軸は時間を示している。筆記具の下降が
指示されると筆記具を装着したペンホルダは、目標１の
位置まで高速駆動されて下降する。目標１に達した後は
速度制御により減速され、定速で下降して作画面へ当接
する。ここで、筆記具の作画面への到達速度を高速化す
る条件としては、目標１の位置を下げることと、速度制
御の部分を高速化することであるが、目標１の位置は、
図板面の平面度の精度誤差と、制御の切換えによる振動
を考慮して設定する必要があり、目標１の位置を下げる
ことは限界がある。

【０００４】又、等速制御である速度制御部分を高速化
すれば、ペン先が作画面に当接したときのバウンドが増
大するため、バウンシングＢが消滅するまで作画開始の
ディレイ時間を延長しなければならず効果的ではない。
従って、ＸＹプロッタの作画速度をより高速化するため
には、同図中鎖線で示すような制御切換え部分に対する
制御と、バウンシングに対する制御を行うことによって
目標１を目標１ａに下げ、バウンシングが消滅する時間
を短縮させる必要がある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】前述した筆記具の動作
パターンを線形システムで構成する場合は、多数の線形
システムの合成となって制御系が複雑化し、構築が困難
であるとともに、制御対象である機構部の精度等も考慮
しなければならず、実際の動作を制御パターンに一致さ
せることは困難である。

【０００６】そこで、比較的構築が容易で高精度な動作
が期待でき、作画動作をより高速化できる制御装置を提
供して、ＸＹプロッタの性能向上を図るために解決すべ
き技術的課題が生じてくるのであり、本考案は該課題を
解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この考案は上記目的を達
成するために提案するものであり、インクペン等の筆記
具を使用するＸＹプロッタに於て、作画面に対して昇降
するペンホルダの変位量を検出する変位センサを設け、
前記変位センサの検出値を制御部へフィードバックし、
筆記具の位置及び速度のパラメータとするとともに、筆
記具の上下位置と昇降速度と制御出力の尺度を夫々複数
のファジィ集合に分類し、前記位置と速度とのファジィ
集合の組合わせに制御出力のファジィ集合を対応させた
制御規則を設定し、検出された位置並びに速度に対応す
る夫々のファジィ集合を構成するメンバシップ関数への
グレードを求め、前記制御規則に基づき、前記位置並び
に速度に対応する制御出力値のファジィ集合を構成する
メンバシップ関数に対する前記グレードの適合度を求め
て出力値のファジィ集合を合成し、合成された領域の重
心を演算して制御出力とする制御部を設けたＸＹプロッ
タに於ける筆記具昇降制御装置を提供するものである。

【０００８】

【作用】変位センサによってペンホルダの上下位置の変
位が検出され、上下位置及び昇降速度のデータとして制
御部に入力される。制御部は、上下位置並びに昇降速度
が夫々段階的に分類された位置と速度のファジィ集合へ
帰属する度合を計り、制御規則から制御出力のファジィ
集合を対応づける。そして、対応する全てのファジィ集
合のメンバシップ関数を求め、このメンバシップ関数に
よって考え得る出力のファジィ集合を合成し、合成され
た領域の重心を求めて制御出力値とする。

【０００９】

【実施例】以下、この考案の一実施例を図に従って詳述
する。図１はフラット形ＸＹプロッタ１のヘッドキャリ
ッジ部分を示し、図板２の後縁部に設けたＸレール（図
示せず）にＹレール３を装着し、Ｙレール３はＸ軸方向
（同図中左右）へ平行移動できる。Ｙレール３にはヘッ
ドキャリッジ４が走行自在に装着され、ヘッドキャリッ
ジ４へ固設したガイドシャフト５へコイルばね６とスラ
イダ７を遊挿してスライダ７を上方へ付勢し、ガイドシ
ャフト５の先端部に止め輪８を嵌着してスライダ７を上
方に保持している。

【００１０】スライダ７の昇降動作は、ヘッドキャリッ
ジ４に固定した磁気回路９と、スライダ７に固定したム
ービングコイル１０とによって行われ、磁気回路９のポ
ール１１とヨーク１２との間の円筒状の空隙に挿入され
たムービングコイル１０へ電流が流されると、電流に比
例してムービングコイル１０が下降又は上昇する。又、
前記スライダ７とヘッドキャリッジ４とに差動トランス
等の変位センサ１３を介装し、図２に示すように変位セ
ンサ１３の出力電圧を制御部１４へフィードバックして
スライダ７の上下位置を検出するとともに、単位時間の
変位量から昇降速度が算出される。制御部１４は、前記
位置と速度とからムービングコイルドライバ回路１５へ
の出力を制御し、筆記具を図３及び図４に示す昇降パタ
ーンで動作させる。ここで、縦軸は筆記具の上下位置、
横軸は時間を示し、昇降動作を高速に維持しつつ、上下
の停止位置に接近すると徐々に速度を落とす。そして、
上昇時は上部停止位置へ緩やかに達し、殆どバウンドす
ることなく停止する。又、下降時は等速で作画面に着地
し、速度がゼロになった位置を着地点とみなし、バウン
シングに対する制御を行った後に筆圧目標位置を決定し
て筆圧制御に移行する。

【００１１】以下、上述した制御部１４の動作を更に説
明する。先ず、筆記具の上昇、下降、筆圧の夫々の動作
状態に於けるフィードバック値及び制御出力の変数に対
応させるファジィ集合を夫々設定する。尚、位置、速
度、筆圧はともに上方向を正とする。図５は筆記具上昇
時に於ける筆記具位置のファジィ集合を示し、上方停止
位置をゼロＺとし、Ｚより上方では制御すべき方向は負
方向Ｎであり、下方では正方向Ｐとなり、Ｎは小（Ｎ
Ｓ）と大（ＮＢ）、Ｐは小（ＰＳ）、中（ＰＭ）、大
（ＰＢ）の合計６段階とする。又、縦軸に示すメンバシ
ップ関数の最大値は１である。

【００１２】速度に対するファジィ集合対応表は、図６
のようにＮＢ、ＮＳ、Ｚ、ＰＳ、ＰＢの５段階のファジ
ィ集合に分類し、制御出力に対するファジィ集合対応表
を図７に示すようにＮＢ、ＮＳ、Ｚ、ＰＳ、ＰＢと定め
る。以上のように定めたファジィ集合を図３に示す動作
パターンにあてはめて、位置誤差ｘ₁ と速度ｘ₂ との組
合わせに対応する制御出力ｙを任意に設定した制御規則
を定める。図８は上記のようにして定めた制御規則表で
あり、前述したファジィ集合対応表とともに、制御部１
４のＲＯＭ１６内に制御規則テーブルとして格納してお
く。

【００１３】次に、例を挙げて制御の手順を説明する。
位置誤差ｘ₁ が１．２mmで速度ｘ₂が１２５mm／sec
（例えば図３中Ａ点近傍）のときは、図９に示すように
ｘ₁ のメンバシップ関数ＰＳに対するグレードは０．８
であり、メンバシップ関数ＰＭに対するグレードは０．
２である。又、ｘ₂ のグレードは、図１０に示すように
ＰＳ＝０．７５，ＰＢ＝０．２５である。従って、考え
得る制御出力を図８の制御出力表から求めれば、 ｘ₁ がＰＳ，ｘ₂ がＰＳ→ｙ＝ＰＳ ｘ₁ がＰＳ，ｘ₂ がＰＢ→ｙ＝ＰＳ ｘ₁ がＰＭ，ｘ₂ がＰＳ→ｙ＝ＰＳ ｘ₁ がＰＭ，ｘ₂ がＰＢ→ｙ＝ＰＢ となる。

【００１４】この４つについて適合度ω₁ 〜ω₄ を計算
する。上述したメンバシップ関数のグレードから

【００１５】

【数１】 となる。次に、図７の制御出力のファジィ集合対応表か
ら対応する出力ｙのファジィ集合ＰＳ（ｙ），ＰＢ
（ｙ）（ｙ：出力値）をグレードω₁ 〜ω₄ でカットし
たメンバシップ関数を求める。これをＡ₁ 〜Ａ₄ とおく
と

【００１６】

【数２】 となる。続いて、Ａ₁ 〜Ａ₄ の和のファジィ集合Ａ₀

【００１７】

【数３】 を求め、図１１に示すその領域をファジィ集合Ａ₀ のメ
ンバシップ関数Ｂ（ｙ）として表し、その重心のｙ座標
ｙ₀ を計算して制御出力値が得られる。

【００１８】

【数４】 筆記具を下降させる場合の制御内容は位置のファジィ集
合対応表と制御規則表を除いて、上昇の場合と同一であ
る。図１２は下降時の筆記具位置のファジィ集合対応表
を示し、図６及び図７に示した速度と制御出力のファジ
ィ集合対応表及び図１３の制御規則表とを用いて図４に
示す動作パターンを実行させる。制御の手順は上昇の場
合と同様に行うため説明を省略するが、速度がゼロにな
った時点でその位置を着地点とみなし、筆圧制御に移
る。

【００１９】図１４は筆圧制御に於ける位置のファジィ
集合対応表であり、図１５は速度に対するファジィ集合
対応表、図１６は制御出力のファジィ集合対応表であ
る。又、図１７は制御規則表であり、筆記具の着地点を
目標位置として下方向に一定筆圧をかけ、図４のＢ点に
示すように筆記具がはねた場合は、位置誤差ゼロに向け
て制御する。又、従来公知の筆圧制御系によって筆記具
の種類別の筆圧制御を前記出力に加算し、各種の筆記具
に対応させる。

【００２０】尚、位置、速度及び制御出力のファジィ集
合の分割数は本実施例に限定するものではないことは当
然である。

【００２１】

【考案の効果】この考案は、上記一実施例に於て詳述し
たように構成したので、従来の線形システム制御では実
現困難な筆記具の昇降動作の高速化と、バウンシングに
対する細かな制御が可能となり作画速度を高速化するこ
とができる。又、複数の線形システムの合成がもたらす
方程式の複雑化を避けることができ、対象の精度等の条
件を把握して制御値を定める必要も無く、システムを感
覚的且つ容易に構築でき、ＸＹプロッタの性能向上に寄
与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＸＹプロッタのヘッドキャリッジ部分の縦断面
図。

【図２】ＸＹプロッタの回路ブロック図。

【図３】筆記具上昇時の動作パターンを示すグラフ。

【図４】筆記具下降時の動作パターンを示すグラフ。

【図５】筆記具上昇時の位置のファジィ集合対応グラ
フ。

【図６】筆記具昇降時の速度のファジィ集合対応グラ
フ。

【図７】筆記具昇降時の制御出力のファジィ集合対応グ
ラフ。

【図８】筆記具上昇時の制御規則表。

【図９】筆記具上昇時の位置誤差のメンバシップ関数を
示す解説グラフ。

【図１０】筆記具上昇時の速度のメンバシップ関数を示
す解説グラフ。

【図１１】筆記具上昇時の制御出力のメンバシップ関数
を示す解説グラフ。

【図１２】筆記具下降時の位置のファジィ集合対応グラ
フ。

【図１３】筆記具下降時の制御規則表。

【図１４】筆圧制御の位置のファジィ集合対応グラフ。

【図１５】筆圧制御の速度のファジィ集合対応グラフ。

【図１６】筆圧制御の制御出力のファジィ集合対応グラ
フ。

【図１７】筆圧制御の制御規則表。

【図１８】従来の筆記具下降制御の動作パターンを示す
グラフ。

【符号の説明】

１ ＸＹプロッタ ４ ヘッドキャリッジ ７ スライダ １３ 変位センサ １４ 制御部

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクペン等の筆記具を使用するＸＹプ
   ロッタに於て、作画面に対して昇降するペンホルダの変
   位量を検出する変位センサを設け、前記変位センサの検
   出値を制御部へフィードバックし、筆記具の位置及び速
   度のパラメータとするとともに、筆記具の上下位置と昇
   降速度と制御出力の尺度を夫々複数のファジィ集合に分
   類し、前記位置と速度とのファジィ集合の組合わせに制
   御出力のファジィ集合を対応させた制御規則を設定し、
   検出された位置並びに速度に対応する夫々のファジィ集
   合を構成するメンバシップ関数へのグレードを求め、前
   記制御規則に基づき、前記位置並びに速度に対応する制
   御出力値のファジィ集合を構成するメンバシップ関数に
   対する前記グレードの適合度を求めて出力値のファジィ
   集合を合成し、合成された領域の重心を演算して制御出
   力とする制御部を設けたＸＹプロッタに於ける筆記具昇
   降制御装置。