JPH05177987A - 自動製図機のペン交換制御装置 - 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、ペンストッカにある短い残芯のペンをペン交換対象
から外すことで作画効率を改善すること 【構成】 鉛筆芯を繰り出すチャック内蔵のノック式ペ
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
記ペンシルを作画領域外のペンストッカへ移動させてペ
ン交換を行う自動製図機のペン交換制御装置において、
ペン交換要求時に前記ペンストッカに返却するペンで１
回ノック動作を行う手段と、このノック動作で芯がチャ
ックから外れたか否かを検出する手段と、この手段によ
りチャック外れと判定されたペンは次のペン交換対象か
ら外す手段とを備える。

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、特にペン返還時に１回ノック動
作を行って残芯の短いペンを検出し、これを次のペン交
換対象から除外するようにして作画効率を改善したペン
交換制御装置に関する。

【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。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】１本の鉛筆芯を最後まで使うと、多芯型の
ペンシルでなければ１本の芯しか内蔵していないため、
ペン交換を行う必要がある。このペン交換は、ペンヘッ
ドを作画面から外れた位置にあるペンストッカまで移動
し、ここで待機している別のペンと交換して作画位置に
戻る動作である。この様なペン交換で取り込んだ新たな
ペンに長い芯が入っていれば問題ないが、短い芯が入っ
たペンを取り込んでしまうと作画再開後すぐに芯切れと
なって再びペン交換する必要が生じ、作画効率が低下す
る。

【０００５】ペンシルの種類にもよるが、後述するノッ
ク式ペンシルのように、残芯がチャックから外れても２
０数ｍｍも残る場合には残芯の後端をチャック先端で押
しながら作画し続ける方式もある。これは、できるだけ
ペン交換を少なくして作画時間を長くとり、作画効率を
高くしようとするためである。この様な方式では、当然
残芯が極めて短い状態でペンストッカに返却される可能
性がある。この場合、次にこのペンをペンストッカから
取り出したとすると、すぐに芯なしになってペン交換が
必要になり、これも作画効率を低下させる原因になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、作画
中はできるだけ短くなるまで芯を使い、ペン交換すると
きはできるだけ長い芯の入ったペンを取ることで、作画
効率が改善される。しかしながら、ペンストッカにある
どのペンが長い芯を内蔵しているか判らないと、短い残
芯を内蔵したペンを取り込んでしまうこともある。

【０００７】本発明は、このような点を改善し、ノック
式ペンシルを用いる自動製図機において、ペンストッカ
にある短い残芯のペンをペン交換対象から外すことで作
画効率を改善することを目的としている。

【０００８】

【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、鉛筆芯を繰り出すチャック内蔵のノック式
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
記ペンシルを作画領域外のペンストッカへ移動させてペ
ン交換を行う自動製図機のペン交換制御装置において、
ペン交換要求時に前記ペンストッカに返却するペンで１
回ノック動作を行う手段と、このノック動作で芯がチャ
ックから外れたか否かを検出する手段と、この手段によ
りチャック外れと判定されたペンは次のペン交換対象か
ら外す手段とを備えてなることを特徴としている。

【０００９】

【作用】作画中は作画効率を高めるため、芯がチャック
から外れてもチャック先端で残芯の後端を押して作画し
続ける。この結果、芯の消耗が更に進んで遂にペン交換
が必要になれば、通常のペン交換処理をする。これに対
し、作画中に他の要因でペン交換要求が生じたら、残芯
長を検出するために１回ノック動作を行う。このノック
動作の後でチャック外れか否かを判定し、チャック外れ
でなければ長い残芯、チャック外れとなったら短い残芯
と判定する。

【００１０】上述した短い残芯も通常の作画中であれば
充分に作画可能であるが、ペン交換時には次のペン交換
対象から外すように制御する。例えば、そのペンのペン
番号（ペンストッカ内の番号）を記憶し、次にペン交換
要求があったときはそのペン番号のペン以外の同種のペ
ンを交換対象とする。この様にすれば、作画中は残芯が
短くなるまで使用することができ、しかもペン交換時に
は長い芯を有するペンを取り込むことができるので、作
画効率が可能な限り改善される。又、ペン返却時に芯な
しが検出できるため、自動給芯サービスを受け易くな
る。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】本発明では、このペンストッカ７０にペン
４を返還する前に残芯長を判定し、短い残芯のペンは次
のペン交換対象から外すようにする。このために先ず、
作画中にペン交換要求が生じたら、１回ノック動作を行
う。このノック動作は通常作画時に図２の中胴部３１が
限界まで降下したときに行うノック動作（芯消耗をした
場合の芯出し）とは異なり、残芯の長さを検出するため
のものである。即ち、残芯長に関係なくノック動作を行
い、更に後述する方法の一つでチャック外れを検出す
る。このようにすると、このノック動作でチャックから
外れてしまう程度の残芯長であるか否かを検出できる。

【００２６】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５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５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６
（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。

【００２７】（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６（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。

【００２８】（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６（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の位置が高い同図（ａ）の方が狭くな
る。

【００２９】上述したチャック外れ検出を、ペン交換直
前のノック動作直後に行い、ここでチャック外れと検出
されたペンは、そのペン番号を記憶して次のペン交換対
象から除外する。この様にすると、作画中は可能な限り
短くなるまで残芯を使用することができ、しかもペン交
換して取り込むペンはある程度の長さを有しているた
め、ペン交換直後に再度ペン交換するようなことがなく
なり、作画効率が向上する。

【００３０】

【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、ペンストッ
カにある短い残芯のペンをペン交換対象から外すように
したので、作画時には可能な限り短くなるまで芯を使
い、しかもペン交換時には長い芯を有するペンを取り込
むことができ、もって作画効率を改善できる利点があ
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】 ペンストッカ部分の概略構成図である。

【図５】 チャック先端の拡大断面図である。

【図６】 ペンシル全体の動作状態図である。

【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、７０…ペンストッカ、８０…芯タ
ンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛筆芯を繰り出すチャック内蔵のノック
   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
   前記ペンシルを作画領域外のペンストッカへ移動させて
   ペン交換を行う自動製図機のペン交換制御装置におい
   て、 ペン交換要求時に前記ペンストッカに返却するペンで１
   回ノック動作を行う手段と、 このノック動作で芯がチャックから外れたか否かを検出
   する手段と、 この手段によりチャック外れと判定されたペンは次のペ
   ン交換対象から外す手段とを備えてなることを特徴とす
   る自動製図機のペン交換制御装置。