JPH05177985A - 自動製図機のノック式ペンシル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動製図機で使用するノック式ペンシルにお
いて、チャック外れした鉛筆芯をチャックで押して作画
する場合、ペンシル内部の気圧変化で鉛筆芯が不安定に
なることを防止する。 【構成】 相対的に軸方向に移動可能な保持力の強いチ
ャックとこれより保持力の弱い制動ゴムとで鉛筆芯を保
持すると共に、前記チャックと制動ゴムの周囲をこれら
を軸方向に移動させるスライド可能な管体で包囲したノ
ック式ペンシルにおいて、前記管体の一部に内部気圧調
整用の小孔を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動製図機で使用する
ノック式ペンシル、特にチャック外れした鉛筆芯をチャ
ックで押して作画する場合、ペンシル内部の気圧変化で
鉛筆芯が不安定になることを防止する気圧調整孔を有し
たノック式ペンシルに関する。

【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。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。

【０００４】例えば、全長６０ｍｍの鉛筆芯を１回のノ
ックで１０ｍｍずつ繰り出して使用するものとすると、
作画前１回、作画中４回の計５回のノック動作でチャッ
クから芯が外れる。ペンシル制御の方式にもよるが、芯
がチャック外れした状態でも充分な長さの残芯がある場
合、これで作画し続ける方式もある。この場合は図５の
様に、残芯３６の後端をチャック４１で押しながら筆圧
をかけ（芯３６の先端を作画面６に圧接する）、残芯長
が所定値まで短くなった段階を「芯なし」としてペン交
換の対象とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図５の様に
チャック外れした芯３６は、チャック４１と作画面６と
の間に挟まれている場合には問題ないが、例えば非作画
部分の水平移動を行うためにペンアップしたような場
合、制動ゴム４５だけの支持になるため、不安定にな
る。例えば、チャック４１を上昇させたりホルダ部３２
を降下させると、鉛筆芯３６は容易に軸方向に移動した
り、傾いたりするようになる。この度合いは鉛筆芯３６
の径が太い場合にはさほど問題にはならない。

【０００６】しかしながら、０．２ｍｍのように細く軽
量の鉛筆芯を用いる場合にはペンシルの気密性が影響
し、ペンシル動作時に内部の気圧変化で鉛筆芯が制動ゴ
ムの保持力に抗してペンシル先端から出たり、入ったり
する事が確認されている。本発明は、このような点を改
善し、自動製図機で使用するノック式ペンシルにおい
て、チャック外れした鉛筆芯をチャックで押して作画す
る場合、ペンシル内部の気圧変化で鉛筆芯が不安定にな
ることを防止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、相対的に軸方向に移動可能な保持力の強い
チャックとこれより保持力の弱い制動ゴムとで鉛筆芯を
保持すると共に、前記チャックと制動ゴムの周囲をこれ
らを軸方向に移動させるスライド可能な管体で包囲した
ノック式ペンシルにおいて、前記管体の一部に内部気圧
調整用の小孔を形成してなることを特徴としている。

【０００８】

【作用】ノック式ペンシルが気密に構成され、また気圧
変化の影響を受け易い軽量の鉛筆芯を使用する場合で
も、ペンシルを構成する管体の壁面に微少な気圧調整孔
を形成しておけばペンシルを構成する管体のスライド時
にも内部気圧の変動を防止できるので、チャック外れし
た芯を安定した状態で使用することができ、作画品質を
低下させることがない。

【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は本発明のノック式ペンシルを使用する自動
製図機の一例として、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の詳細と従来のペンシ
ル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２
３、その昇降量を検出するリニアエンコーダ２４、Ｕ／
Ｄアーム２２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に示すペンシル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、図１のペンストッカ収容部８に収
容されているペンストッカ７０と芯タンク（芯収容部）
８０の概略構成図である。ペンストッカ７０は回転式
で、中心部に回転軸７１を有し、そこにペン４を円周方
向に複数本保持できる凹部を有したツバ部７２，７３を
取り付けてある。この凹部は円周方向に番号が付され、
決められたペン種のペンが該当するペン番号位置に保持
される。芯タンク８０はこのペンストッカの上方に位置
し、複数のタンク８１，８２，…に芯径の異なる鉛筆芯
をそれぞれ複数本内蔵している。各タンク８１，８２，
…の底部にはチャック機構のような芯落下部があり、こ
こから必要とする芯径の芯３６がペン４のノック部３０
に供給（自然落下）される。芯径の選択は芯タンク８０
を回転させて行う。

【００２３】この様なプロッタでは、前述したように作
画時間を長くするため、一度「給芯」したら残芯が「チ
ャック外れ」しても直ちにはペン交換せず、残芯長が更
に減少して「芯なし」となってからペン交換を行う。こ
のため、チャック外れ状態でも暫くの間は図５の様にチ
ャック４１の先端で残芯３６の後端を押しながら作画す
る。

【００２４】「チャック外れ」は次の方法で検出でき
る。 （１）筆圧ツバの昇降量の変化を検出する方法 ノック動作では図２に示すように、ペン４のノブ３３が
ノック板２０に当接した状態からチャック４１を開くた
めに筆圧ツバ３４を上昇させる。そして、芯が落下した
と予測される時間を経過したら筆圧ツバ３４を下降させ
てチャック４１を閉じるが、このチャック閉鎖時のチャ
ック外径は、芯を保持しているときといないときでは異
なり、前者の方が太い。図６はこの説明図で、（ａ）は
チャック４１で芯３６を保持している状態、（ｂ）は保
持していない状態である。中胴部３１のチャック開放用
空所４３の手前には、図６に拡大して示すように上方に
向けて細径となる傾斜部５５が形成されているため、同
図（ａ）のようにチャック外径が太いと、筆圧ツバ３４
の下降量は短くなるので、これを検出する。具体的に
は、筆圧ツバの上昇量が下降量の最大値であるので、こ
の上昇量と下降量をエンコーダ２４の出力で比較し、上
昇量＜下降量であればチャック外れと判定する。図７
（ａ）はチャック４１が芯を保持せずに閉じている全体
図、同図（ｂ）はチャック４１が芯３６を保持して閉じ
ている全体図である。この図から明らかなように、
（ａ）のチャック４１は外径が細いため筆圧ツバ３４の
下降量は（ｂ）の場合より大きくなる。

【００２５】（２）制動ゴムを利用する方法 ノック動作終了後、筆圧ツバ３４を上昇させた時、ホル
ダ部３２も上昇すれば芯３６は図７（ｂ）に示すように
チャック４１と制動ゴム４５の両方で保持されている。
このとき、同図（ａ）に示すように芯がチャック４１か
ら外れていると、ホルダ部３２は上昇できないので、こ
れからチャック外れを検出できる。

【００２６】（３）ノック板とノブとの距離を測定する
方法。 上記（１）と同様にチャック外径が芯の有無で変化する
ことを、ここではノブ３３とノック板２０との間隔から
検出する。即ち、芯がチャックされていなければノブ３
３とノック板２０との間隔は狭く、チャックされている
とこの間隔が広くなるからである。図７（ａ）（ｂ）の
筆圧ツバ３４を同じ高さにすると、筆圧ツバ３４の高低
差よりノブ３３の高低差の方が小さいため、ノブ３３の
高さは（ａ）の方が高い。つまり、定位置のノック板と
の間隔はノブ３３の位置が高い（ａ）の方が狭くなる。

【００２７】「芯なし」は次の方法で検出できる。 （ａ）前回のノック時にチャック４１から芯３６が外れ
たことを検出し、その後、筆圧アーム３４が所定量低下
したとき。 （ｂ）ノック動作をしたにも拘らず、作画動作開始時に
筆圧アーム３４が所定量低下してしまうとき。

【００２８】図５のようにチャック４１の先端部で芯３
６を押しながら作画する「チャック外れ状態」になる
と、作画以外の動作、例えば作画線分間の水平移動等が
行われた場合、残芯３６の保持は制動ゴム４５だけにな
る（図５の状態ではチャック４１と作画面６との間で堅
固に挟持されている）。この様な場合、図３の構造のペ
ンシル４では、中胴部３１の動き又はホルダ部３２の動
きがペンシル内部の気圧を変化させ、この気圧変化で残
芯３６がペンシル内部に引き込まれたり、逆にペンシル
外に押し出されたりして不安定になる。特に、０．２ｍ
ｍ芯のように軽量な芯を用いる場合にはこの動きが顕著
である。

【００２９】本発明では、この様な内部気圧変化による
芯の不安定さを回避するため、ペンシルを構成する管体
の一部に気圧調整用の小孔を形成する。図８に示す本発
明の第１実施例では、ホルダ部３２の先端を構成する口
金５６に、軸方向に沿って複数の気圧調整孔５７を形成
してある。又、図９に示す本発明の第２実施例では、ホ
ルダ部３２の本体側壁と口金５６の側壁を貫通する複数
の気圧調整孔５７を、軸方向に直交して形成してある。
これら複数の気圧調整孔５７は同一断面だけでなく、円
周方向に分散して形成することもできる。

【００３０】この様な気圧調整孔５７を形成すると、ホ
ルダ部３２や中胴部３１、さらには芯追従管５０がスラ
イドして管内気圧を変化させようとしても、外気を導入
することで管内気圧を外気圧に保とうとするので、０．
２ｍｍ芯のような軽量な残芯３６が気圧変化でペンシル
内部に引き込まれたり、逆にペンシル外に押し出された
りするような不安定な動作を回避することができる。

【００３１】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も適用できる。また、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対象となる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、自動
製図機で使用するノック式ペンシルにおいて、チャック
外れした鉛筆芯をチャックで押して作画する場合、ペン
シル内部の気圧変化で鉛筆芯が不安定になることを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のペンシルを用いるプロッタの一例を
示す外観斜視図である。

【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】 従来のノック式ペンシルの断面図である。

【図４】 ペンストッカ部分の概略構成図である。

【図５】 図３のペンシルの部分拡大断面図である。

【図６】 チャック先端の拡大断面図である。

【図７】 ペンシル全体の動作状態図である。

【図８】 本発明の第１実施例の拡大断面図である。

【図９】 本発明の第２実施例の拡大断面図である。

【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、５６…口金、５７…気圧調整孔、
７０…ペンストッカ、８０…芯タンク。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対的に軸方向に移動可能な保持力の強
   いチャックとこれより保持力の弱い制動ゴムとで鉛筆芯
   を保持すると共に、前記チャックと制動ゴムの周囲をこ
   れらを軸方向に移動させるスライド可能な管体で包囲し
   たノック式ペンシルにおいて、 前記管体の一部に内部気圧調整用の小孔を形成してなる
   ことを特徴とするノック式ペンシル。
2. 【請求項２】 前記チャックを有する管状のノック部
   と、前記制動ゴムを有する管状のホルダ部とを相対的に
   軸方向にスライド可能に嵌合させ、前記チャックの開閉
   を制御する管状の中胴部を前記ホルダ部とノック部の間
   に介在させ、前記チャックから前記制動ゴムまでの空間
   をほぼ気密状態にした構造を有し、前記小孔がこの空間
   と外部とを連通させるように形成されていることを特徴
   とする請求項１のノック式ペンシル。