JPH05169895A

JPH05169895A - 自動製図機の筆圧制御装置

Info

Publication number: JPH05169895A
Application number: JP35694391A
Authority: JP
Inventors: Joji Fujita; 譲二藤田
Original assignee: Mutoh Industries Ltd
Current assignee: Mutoh Industries Ltd
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】所定の筆圧を印加して作画する自動製図機に
おいて、ペンダウン時に指定筆圧を印加する前に微少筆
圧をかけて系を安定させるように筆圧制御する。【構成】ペンを保持したペンヘッドを作画面に沿って
移動させ、前記ペンをダウンさせた状態で作画を行い、
又前記ペンをアップさせた状態で非作画時の水平移動又
は芯出し等を行う自動製図機の筆圧制御装置において、
前記ペンをダウンさせてその先端を所定の筆圧で作画面
に接触させる筆圧付与手段と、この筆圧付与手段による
筆圧を制御して、前記ペンの先端が作画面に接触するま
では低い筆圧をかけ、接触した後に指定筆圧まで徐々に
上昇させる筆圧制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、所定の筆圧を印加して
作画する自動製図機に関し、特にペンダウンして指定筆
圧を印加する前に微少筆圧をかけて系を安定させるよう
にした筆圧制御装置に関する。

【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。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。

【０００４】上述したペンダウンには２種類の制御が伴
う。一つは、ペン全体をダウンさせる位置制御であり、
他の一つは、ペン先端から突出した鉛筆芯を指定筆圧で
作画面に圧接させる筆圧制御である。位置制御には、ペ
ンアップ位置から通常の速度で降下し、作画面付近で降
下速度を小さくするソフトランディング法がある。筆圧
制御の指定筆圧は任意であり、例えば０．２ｍｍ径の鉛
筆芯を用いる場合に、１００ｇを指定筆圧にするのがそ
の一例である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、０．２
ｍｍ芯のように芯径が細くなると強度が低くなるため、
上述したソフトランディング法を採用しても、鉛筆芯の
先端を指定筆圧でいきなり作画面に圧接した場合は、芯
砕けの原因になる。

【０００６】本発明は、このような点を改善し、所定の
筆圧を印加して作画する自動製図機において、ペンダウ
ン時に指定筆圧を印加する前に微少筆圧をかけて系を安
定させるように筆圧制御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、ペンを保持したペンヘッドを作画面に沿っ
て移動させ、前記ペンをダウンさせた状態で作画を行
い、又前記ペンをアップさせた状態で非作画時の水平移
動又は芯出し等を行う自動製図機の筆圧制御装置におい
て、前記ペンをダウンさせてその先端を所定の筆圧で作
画面に接触させる筆圧付与手段と、この筆圧付与手段に
よる筆圧を制御して、前記ペンの先端が作画面に接触す
るまでは低い筆圧をかけ、接触した後に指定筆圧まで徐
々に上昇させる筆圧制御手段とを備えてなることを特徴
としている。

【０００８】

【作用】位置制御によるペンダウンを終了したら、筆圧
制御に移るが、この時いきなり指定筆圧を印加する前
に、それより小さな微少筆圧を印加する。このようにす
ると、０．２ｍｍペンのように強度が弱い鉛筆芯を用い
る場合でも、筆圧印加初期の衝撃が減少し、芯砕けを防
止できる。この後に所望とする指定筆圧を印加すれば、
作画品質を低下させることなく所望とする位置から作画
開始することができる。

【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】図４は本発明の筆圧制御特性の一例を示し
ている。同図の時刻ｔ₀ は位置制御から筆圧制御に切替
えた時点であり、この段階では鉛筆芯の先端は作画面に
接触していない。ここで微少筆圧Ｗ₁ を印加し始める。
この微少筆圧Ｗ₁ は指定筆圧Ｗ₂ を例えば１００ｇとし
たとき、その半分の５０ｇ程度に設定する。この微少筆
圧Ｗ₁ を加えると、やがて時刻ｔ₁ で鉛筆芯先端が作画
面に接触する。この様に微少な筆圧Ｗ₁ で鉛筆芯先端を
作画面に接触させると、鉛筆芯の先端が衝撃で砕けるこ
とはない。鉛筆芯が作画面に接触したら、これより大き
な指定筆圧Ｗ₂ を印加しても問題ない。但し、その場合
でも筆圧を徐々に増加させて鉛筆芯に衝撃を加えないよ
うにする。この例では、鉛筆芯が作画面に接触した後の
時刻ｔ₂ から筆圧を漸増させ、時刻ｔ₃ で作画に必要な
指定筆圧Ｗ₂ に達するように制御している。

【００２３】この筆圧制御は、図２のヘッド構成ではモ
ータ２３のトルクによって実現できる。即ち、モータ２
３を制御するコントローラは、ヘッド３が保持したペン
４の種類を検出し（ペン外周に光学的にペン種を示すマ
ークが付されている）、そのペン種に応じた指定筆圧の
筆圧制御特性マップを利用する。このマップは予め各ペ
ン種毎に記憶しておけば良い。そして、例えば０．２ｍ
ｍ芯のペンシルの場合は図４の様な筆圧変化となるよう
に、モータ２３の駆動電流を制御する。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、所定
の筆圧を印加して作画する自動製図機において、ペンダ
ウン時に指定筆圧を印加する前に微少筆圧をかけるよう
にしたので、０．２ｍｍ径の鉛筆芯のように強度の低い
芯を使用する場合でも、筆圧印加初期の芯砕けを防止す
ることができ、作画品質を低下させずに済む利点があ
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】本発明の筆圧制御特性図である。

【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

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペンを保持したペンヘッドを作画面に沿
って移動させ、前記ペンをダウンさせた状態で作画を行
い、又前記ペンをアップさせた状態で非作画時の水平移
動又は芯出し等を行う自動製図機の筆圧制御装置におい
て、前記ペンをダウンさせてその先端を所定の筆圧で作画面
に接触させる筆圧付与手段と、この筆圧付与手段による筆圧を制御して、前記ペンの先
端が作画面に接触するまでは低い筆圧をかけ、接触した
後に指定筆圧まで徐々に上昇させる筆圧制御手段とを備
えてなることを特徴とする自動製図機の筆圧制御装置。