JPH05169894A - 自動製図機の芯折れ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノック式ペンシルを用いる自動製図機におい
て、作画中の芯折れを迅速に検出して作画動作を停止さ
せ、更にペン交換させることにより、芯折れに起因する
芯詰まりや作画線分の途切れを生じさせないようにす
る。 【構成】 ノック式ペンシルを保持したペンヘッドを作
画面に沿って移動させ、前記ペンシルから突出した鉛筆
芯を所定の筆圧で作画面に接触させながら作画を行う自
動製図機の芯折れ検出装置において、前記芯の消耗速度
を検出する手段と、前記芯の消耗速度が通常の作画時に
はない異常値に達したときに芯折れと判断する手段と、
芯折れ判定されたときは作画動作を停止してペン交換さ
せる手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノック式ペンシルを用
いる自動製図機に関し、特に作画中の芯折れを迅速に検
出して芯詰まりや作画線の途切れを未然に防止する芯折
れ検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノック式ペンシルを保持したペンヘッド
を作画面に沿って移動させ、前記ペンシルを降下させた
状態で作画を行い、又前記ペンシルを上昇させた状態で
非作画状態の水平移動または芯出しを行う自動製図機
（プロッタ）は、ＣＡＤにより作成された作画データを
任意の倍率で画像表現できるため極めて有用である。

【０００３】作画時は、ペンシル先端から突出した鉛筆
芯を所定の筆圧で作画面に接触させながらペンヘッドを
作画面に沿って移動させるため、鉛筆芯は作画時間に比
例して消耗する。一般に、この芯の消耗速度（単位時間
当たりの消耗量）は、芯径、芯の固さ、記録用紙の表面
状態等によって異なるが、同じ条件であれば作画中にさ
ほど変動するものではない。

【０００４】作画中に芯が消耗すると、徐々にペンダウ
ンしながら芯繰り出しを行うが、この芯繰り出しができ
ない位置までペンダウンしたときは、一旦ペンアップし
て芯出しノックを行ってから再度ペンダウンして作画を
継続する。一般に、１本の鉛筆芯は複数回の芯出しノッ
クで一部ずつ繰り出されて使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したペンシルで使
用する芯の径が細くなると、作画中に芯折れが生じ易く
なる。芯折れはペンシル外部に突出している部分とペン
シル内にある部分で生ずるが、ここではペンシル内で発
生する芯折れを問題とする。このペンシル内芯折れは、
続く芯繰り出し動作で芯詰まりを生ずる原因になる。の
みならず、芯折れは作画途中の線分に途切れを生じさせ
るため、画質を低下させる。

【０００６】本発明は、このような点を改善し、上述し
た芯折れを迅速に検出して作画動作を停止させ、更にペ
ン交換させることにより、芯折れに起因する芯詰まりや
作画線分の途切れを生じさせないようにすることを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、ノック式ペンシルを保持したペンヘッドを
作画面に沿って移動させ、前記ペンシルから突出した鉛
筆芯を所定の筆圧で作画面に接触させながら作画を行う
自動製図機の芯折れ検出装置において、前記芯の消耗速
度を検出する手段と、前記芯の消耗速度が通常の作画時
にはない異常値に達したときに芯折れと判断する手段
と、芯折れ判定されたときは作画動作を停止してペン交
換させる手段とを備えてなることを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明では芯折れを芯の消耗速度から判定す
る。即ち、通常の作画時の芯消耗速度は多少の偏差はあ
っても一定の範囲内に収まるものである。ところが、ペ
ンシル内で芯折れが発生すると、一定の筆圧を付与する
ために芯を降下させる手段は急激に降下するので、あた
かも芯の消耗速度が急増したように観測される。しかし
ながら、この様に大きな消耗速度は通常の作画時には発
生しない異常値なので、これを芯折れに起因するものと
判断することができる。この様な芯の消耗速度の急増に
よる芯折れ判定は、芯折れをその発生直後に迅速に検出
できるので、これにより直ちに作画停止、及びペン交換
の各処理を行うことができる。従って、その後の芯繰り
出しによる芯詰まりや、芯なし状態での作画による作画
線の途切れを発生させずに済む。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例に係るペーパムービング
タイプのプロッタ全体を示す外観斜視図である。この図
において、キャリー付き支持台１には、Ｙ軸レール２が
架設されており、このＹ軸レール２に、これに沿って移
動するペンヘッド３が装着されている。このペンヘッド
３には作画用のペン４とディジタイジング用のスコープ
５が装着されており、その直下には図示せぬ作図ローラ
が配置されている。記録用紙６は、この作図ローラとペ
ンヘッド３との間でＸ方向に搬送されるようになってお
り、全体は開閉可能な保護カバー７によって覆われてい
る。

【００１０】Ｙ軸レール２の一方の端部には、ペンスト
ッカ収容部８が形成され、ここにはペン種の異なる複数
本のペンを保持したペンストッカと、芯径の異なる鉛筆
芯を区分して収容した芯収容部が配置されている。そし
て、ペン交換時又は新芯要求時には、芯収容部から選択
した芯を対応する芯径のペンに挿入してペンヘッド３に
受け渡すのである。又、Ｙ軸レール２の他方の端部に
は、ペンヘッド３や各種ローラを駆動するモータの収容
部９が形成されている。更に、本プロッタの上部には、
操作パネル１０が設けられ、ここには各種パラメータや
オペレーションセット等を登録するためのメモリカード
１１が装着できるように構成されている。

【００１１】図２はペンヘッド３の詳細とペン４の概略
を示している。ペンヘッド３は外部に固定式のノック板
２０、可動式の筆圧アーム２１及びアップ／ダウンアー
ム（以下、Ｕ／Ｄアームと略称する）２２を有し、又、
内部には筆圧アーム２１を昇降するモータ２３、その昇
降量を検出するリニアエンコーダ２４、Ｕ／Ｄアーム２
２を昇降するムービングコイル２５、モータ２３の回転
を直線運動に変換するラック・ピニオン機構２６等を有
している。

【００１２】ペン４はノック式のペンシルであり、基本
的には同軸の３部材３０〜３２から構成される。３０は
最も中央のノック部、３１は中間の中胴部、３２は最も
外側のホルダ部である。ノック部３０はノブ３３を有
し、これをノック時にペンヘッド３の最上位に固定され
たノック板２０に衝合させる。中胴部３１は筆圧ツバ３
４を有し、これをペンヘッド３の中央にある筆圧アーム
２１に嵌合させて保持される。ホルダ部３２はホルダツ
バ３５を有し、これをペンヘッド３の最下位に位置する
Ｕ／Ｄアーム２２に嵌合させて保持される。３６はホル
ダ部先端から突出した鉛筆芯である。

【００１３】モータ２３はラック・ピニオン機構２６を
介して筆圧アーム２１を昇降させ、これにより中胴部３
１を昇降させる。又、ムービングコイル２５はＵ／Ｄア
ーム２２を介してホルダ部３２を昇降させる。この２つ
の駆動源２３，２５によって作画に必要なペンアップ、
ペンダウン、筆圧付与、芯出し等の各種動作が行われ
る。以下、図３に示すペン４の詳細断面図を参照してこ
れを説明する。

【００１４】ノック部３０は全体が中空で、上部開口端
４０から新たな芯３６が供給される。このノック部３０
の下端はすり割り状のチャック４１になっており、供給
された芯３６を強固に把持できるようになっている。中
胴部３１も全体は中空で、下端には芯３６を通過させる
孔４２が形成され、またその手前にはチャック開放用の
空所４３が形成されている。ホルダ部３２も全体は中空
で、その下端には芯突出孔４４が形成され、またその内
側には芯３６を摩擦力で保持できる制動ゴム４５を備え
ている。

【００１５】ノック部３０と中胴部３１との間には第１
復帰バネ４６が介在し、又中胴部３１とホルダ部３２と
の間には第２復帰バネ４７が介在している。従って、自
然状態においては、例えば中胴部３１を基準にすると、
ノック部３０は上方へ変位し、又ホルダ部３２は下方へ
変位する。この場合、チャック４１の先端を収容してい
る中胴部３１の空所４３の形状によって、ノック部３０
の上方への変位には限界がある。又、ホルダ部３２と中
胴部３１とが係合する段部４８によって、ホルダ部３２
の下方への変位には限界がある。

【００１６】ホルダ部３２の内側には、第４の部材とし
て、芯貫通用の孔４９を形成した芯追従管５０が収容さ
れ、これが中胴部３１の孔４２とホルダ部３２の孔４４
との中間的な芯ガイドになっている。この芯追従管５０
は中胴部３１とホルダ部３２との間で軸方向に移動でき
るが、常に第３復帰バネ５１で上方へ変位するように付
勢されている。

【００１７】以上のペンシル構造を念頭において、再び
図２のヘッド動作を説明する。先ず、ヘッド３がペン４
を保持している状態において、モータ２３を回転させて
中胴部３１を上昇させると、第１復帰バネ４６の弾性で
同時にノック部３０も上昇し、やがてノブ３３がノック
板２０の下面に衝合する。この状態はモータ２３のトル
ク変動で検出できる。尚、この中胴部３１の上昇時に
は、ホルダ部３２も同時に上昇させておく。

【００１８】ノブ３３がノック板２０の下面に衝合して
から更にモータ２３を回転させて中胴部３１を上昇させ
ると、中胴部３１の空所４３がチャック４１の先端位置
に達し、チャック４１は開放される。チャック４１が開
放すると、芯３６がチャック４１を通って下方に落下
し、中胴部３１の孔４２、芯追従管５０の孔４９を通過
して制動ゴム４５に到達する。この芯落下を確実にする
には、孔４２、４９、制動ゴム４５が近いほど良い。こ
のため、ホルダ部３２を充分に上昇させ、且つ芯追従管
５０を押し上げて中胴部３１の先端に接近させる。

【００１９】チャック４１から芯３６が落下したら、チ
ャック４１を開放したままの状態でホルダ部３２を下げ
る。このことにより、制動ゴム４５に先端を衝合させて
いる芯３６はチャック内から更に引き出される。このホ
ルダ部３２の引き下げ量が１回当たりの芯出しによる芯
出し長を決定する。この芯出しを完了したら中胴部３１
を僅かに下げてチャック４１を閉じ、芯３６の一部を強
固に保持させる。

【００２０】チャック４１で芯３６を保持した状態にな
ると、ホルダ部３２を固定して中胴部３１を降下させた
場合、ノック部３０も一体的に降下するので、芯３６の
先端は制動ゴム４５を貫通して下方に突出する。これで
作画可能な状態になる。以後、作画にともない突出して
いる芯３６が消耗したら、その分だけ中胴部３１を降下
させることで芯３６が常に一定長突出する。やがて、中
胴部３１が最下端に降下してしまうとそれ以上芯３６を
突出させることはできないので、前述したチャック開放
を伴うノック動作を行う。一般に、一本の芯３６を使い
きるには数回のノック動作を伴う。

【００２１】作画はペン４をダウンさせた状態で行い、
芯出しはペン４をアップさせた状態で行う。又、ペン交
換や作画中の線分間移動は芯出しより低いアップ位置に
て行う。この構造のペン４は中胴部３１を押下する力で
所望の筆圧を付与する。従って、モータ２３は芯の繰り
出し制御だけでなく、この筆圧制御にも兼用される。

【００２２】本発明では、作画中の芯折れを迅速に検出
して作画動作を停止させる。図３のペンシルを例にする
と、ペンシル内芯折れはホルダ部３２と芯追従管５０と
の間の空間、或いは芯追従管５０と中胴部３１との間の
空間において発生する。この様な空間部で折れた芯は斜
めになったり横になったりして孔４９や４４を塞ぎ、チ
ャック４１から新たに繰り出される芯とかみ合って動き
様のない芯詰まり状態を引き起こす。通常、この芯折れ
状態になったペンシルは正常なペンシルと交換しなくて
はならないが、芯折れの検出が遅れるとその間に芯詰ま
りを生じさせたり、作画線に途切れを生じさせる。

【００２３】本発明では、この芯折れを芯の消耗速度か
ら検出する。図４はこの説明図である。通常の作画時の
芯消耗速度（＝芯消耗量／有効作画時間）が直線Ａで示
すように一定範囲Ｃ内の勾配を有するものとしたら、芯
折れを生ずると直線Ｂで示すように急激に勾配が増加
し、通常作画時の勾配範囲Ｃを逸脱する。そこで、この
芯消耗速度を常時又は定期的に監視することにより、芯
折れの発生を迅速に検出することができる。

【００２４】図２のペンヘッド３及びペンシル４の組み
合わせによると、芯３６の消耗量は中胴部３１の降下量
として把握され、これはリニアエンコーダ２４の値から
検出できる。消耗速度は単位時間当たりの消耗量として
計算されるので、これを図示せぬコントローラで計算す
る。この場合の有効時間は、作画中に実際にペンダウン
して作画している時間に限られ、作画途中に線分間移動
（ペンアップした水平移動）した様な時間等は除かれ
る。この有効時間判断はコントローラで行うことができ
る。

【００２５】コントローラは上述したようにして芯折れ
を検出したら直ちに作画動作を停止する。具体的には、
ペン４を上昇させ、芯繰り出し動作も行わないようにし
てペン交換を行う。ペン交換は、現在のペン４をペンス
トッカ収容部８内のペンストッカに返し、代わりに同じ
ペン種のペンを取り込んで同じ作画位置に戻ってくる動
作を含む。この様にしてから作画を再開すると、ペンス
トッカに戻したペンで芯詰まりを生じていることもな
く、又作画中の線分に途切れが発生することもない。

【００２６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。即ち、平坦な作画面に記録用紙を固定し、ペ
ンヘッドをＸ−Ｙ方向に移動させて作画するフラットベ
ットタイプのプロッタに適用する場合、ペンストッカは
作画領域外のペンラインと呼ばれる固定式のものであ
り、そこでは複数本のペンがそれぞれ嵌合収容される複
数の凹部が形成されている。また、残芯排出する部分は
このペンストッカと別の場所に形成されていることもあ
る。

【００２７】使用するペンシルも実施例のものに限定さ
れない。即ち、予めノック部に複数本の芯を収容して１
本ずつ使用する多芯型のノック式ペンシルもあれば、チ
ャック機構がなく、単なる筒に１本の芯を入れ、それを
押し出し部材で押し出しながら使用する単芯式の押し出
し型ペンシルもある。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ノッ
ク式ペンシルを用いる自動製図機において、作画中の芯
折れを迅速に検出して作画動作を停止させ、更にペン交
換させることができるので、芯折れに起因する芯詰まり
や作画線分の途切れを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すペーパムービングタ
イプのプロッタの外観斜視図である。

【図２】 同プロッタのペンヘッド部分の詳細構成図で
ある。

【図３】 ノック式ペンシルの断面図である。

【図４】 芯消耗速度の説明図である。

【符号の説明】

３…ペンヘッド、４…ノック式ペンシル、６…記録用
紙、８…ペンストッカ収容部、１０…操作パネル、２０
…ノック板、２１…筆圧アーム、２２…アップ／ダウン
アーム、２３…モータ、２４…リニアエンコーダ、２５
…ムービングコイル、３０…ノック部、３１…中胴部、
３２…ホルダ部、３３…ノブ、３４…筆圧ツバ、３５…
ホルダツバ、３６…芯、４１…チャック、４５…制動ゴ
ム、５０…芯追従管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノック式ペンシルを保持したペンヘッド
   を作画面に沿って移動させ、前記ペンシルから突出した
   鉛筆芯を所定の筆圧で作画面に接触させながら作画を行
   う自動製図機の芯折れ検出装置において、 前記芯の消耗速度を検出する手段と、 前記芯の消耗速度が通常の作画時にはない異常値に達し
   たときに芯折れと判定する手段と、 芯折れ判定されたときは作画動作を停止してペン交換さ
   せる手段とを備えてなることを特徴とする自動製図機の
   芯折れ検出装置。