JPH05208591A - 自動製図機の残芯排出装置 - 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、給芯動作終了時にペンシルを振動させることで、残
芯排出を確実なものにする。 【構成】 複数本の鉛筆芯４２を内蔵したノック機構３
４と、このノック機構の上下動作により把持開放動作が
行われる芯チャック機構３６と、この芯チャック機構に
対して相対的に上下して鉛筆芯の保持位置を変化する鉛
筆芯変位管３８と、この変位管を下方に押し下げるスプ
リング６４とを有するノック式ペンシル２０を上下動可
能なペンホルダ２２で保持し、このペンホルダを降下さ
せて作画し、またこのペンホルダを上昇させて芯出し及
び給芯を行う自動製図機において、前記鉛筆芯変位管の
みで保持された残芯を前記芯チャック機構で保持された
新芯で押し出す給芯動作の終了時に、前記ペンシルを軸
方向に振動させて前記残芯を前記変位管から強制的に落
下させる残芯排出手段を備える。

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
いて作画する自動製図機において、短い残芯を確実に排
出する自動製図機の残芯排出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ−Ｙプロッタと呼ばれる自動製図機
は、コンピュータから出力される作画データを基に作画
用のペンシルを移動させて順次作画を行うものである。
このペンシルは複数本の鉛筆芯を内蔵し、その内の１本
を順番に繰り出しながら使用するノック式であるため、
内部にはこの動作に必要な鉛筆芯変位管（中駒）や芯チ
ャック機構等を備えている。

【０００３】鉛筆芯変位管は中心部に鉛筆芯を貫通させ
て保持するゴム環を有し、スプリングの弾性で芯チャッ
ク機構から遠ざかろうとする。芯チャック機構は鉛筆芯
を保持して把持、開放動作を行い、開放時に変位管がス
プリングの弾性で遠ざかると、その分鉛筆芯が芯チャッ
ク機構から繰り出される。この動作が「芯出し」にな
る。この芯チャック機構が鉛筆芯を把持している時は、
上記のように変位管がスプリングの弾性により遠ざかろ
うとしても鉛筆芯は引き出されない。これとは逆に、変
位管の先端を後述する下部ノック板に衝合させること
で、上記スプリングの弾性に抗して変位管を芯チャック
機構に接近させたときも、鉛筆芯は変位できない。但
し、このときは鉛筆芯の先端が、変位管の移動量だけ変
位管から外部に突出する。

【０００４】上述した芯出し動作を何回も繰り返すうち
に、やがて旧芯（残芯）は短くなってその後端が新チャ
ック機構から外れる（「芯切れ」）。この芯切れ状態に
なると、残芯は変位管のゴム環でのみ保持されて不安定
になるため、作画には適さなくなる。そこで、この残芯
を芯チャック機構内の新芯で追い出す「給芯」動作が必
要になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の給芯は、芯チャ
ック機構を一時開放して新芯を落下させる動作と、変位
管を上昇させて芯チャック機構により把持された新芯に
より残芯を押し出す動作とを複数回繰り返すことで行わ
れている。この給芯動作の最後には、変位管のゴム環に
後端部が保持された残芯を完全に落下させる必要がある
が、作画面が水平でない場合にはこの残芯落下が不完全
になることがある。例えば、作画面が４５゜傾いている
場合は、水平時に比べて残芯は落下しににくなる。この
給芯動作は作画面から外れた残芯排出位置において行わ
れるが、残芯排出動作が確実になされていないと、その
後の作画時に残芯が落下して作画面を汚す原因にもな
る。

【０００６】本発明は、この様なノック式ペンシルを用
いる自動製図機において、給芯動作時にペンシルを振動
させることで、残芯排出を確実なものにすることを目的
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、複数本の鉛筆芯４２を内蔵したノック機構
３４と、このノック機構の上下動作により把持開放動作
が行われる芯チャック機構３６と、この芯チャック機構
に対して相対的に上下して鉛筆芯の保持位置を変化する
鉛筆芯変位管３８と、この変位管を下方に押し下げるス
プリング６４とを有するノック式ペンシル２０を上下動
可能なペンホルダ２２で保持し、このペンホルダを降下
させて作画し、またこのペンホルダを上昇させて芯出し
及び給芯を行う自動製図機において、前記鉛筆芯変位管
のみで保持された残芯を前記芯チャック機構で保持され
た新芯で押し出す給芯動作の終了時に、前記ペンシルを
軸方向に振動させて前記残芯を前記変位管から強制的に
落下させる残芯排出手段を備えてなることを特徴として
いる。

【０００８】

【作用】給芯動作の最後にペンシルを振動させると、鉛
筆芯変位管で僅かにその後端が保持されている残芯で
も、この振動により強制的に変位管からふるい落とされ
るため、作画面が傾斜し、それに対応してペンシルを傾
けて作画する場合でも確実に残芯を排出することができ
る。即ち、給芯動作を終了したらペシンルをダウン位置
に降下させ、変位管の先端を下部ノック板に当接させ
る。この状態でペンシルを振動させると、変位管が振動
の都度ペンシル内に入り込み、新芯の先端が通常の給芯
動作完了時より更に変位管内に進入する。従って、この
振動の１回目で概ね残芯は押し出されるが、念のため複
数回振動させることで、変位管に付着している残芯でも
確実に落下させるようにする。

【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。先ず、図１及び図２を参照して自動製図機におけ
る作画ヘッドの説明をする。これらの図において、２は
Ｘ−Ｙプロッタの作画ヘッドであり、用紙載置部材４上
の用紙６に対して、Ｘ−Ｙの２軸方向に相対的に移動可
能に支持されている。作画ヘッド２の基盤８にはムービ
ングコイルから成る昇降駆動装置１０が固定され、この
駆動装置１０の昇降出力体１２に昇降体１４が固定さ
れ、この昇降体１４は基盤８に固定されたガイド軸１
６，１８に昇降自在に支持されている。

【００１０】昇降体１４には、ノック式ペンシル２０を
脱着自在に保持するペンホルダ２２が設けられている。
基盤８に立設された取付板２４には、上部ノック板２６
が固定されている。この上部ノック板２６は、ペンシル
２０のフランジ２８の上方に位置して配置され、この上
部ノック板２６のＵ字状の溝穴２６ａ（図４参照）に、
ペンシル２０のノック管３４ａが遊嵌配置されている。

【００１１】一方、基板８には、下部ノック板３０が固
設され、この下部ノック板３０は、前期ペンシル２０の
鉛筆芯変位管３８のガイドを兼用している。下部ノック
板３０の、前方が開放された溝穴３１（図３参照）に前
記変位管３８の先端突部３８ａ（図４参照）がスライド
自在に嵌合し得るように構成され、変位管３８の下部水
平面は、下部ノック板３０の溝穴３１の周囲の段部水平
面３０ａに係止されるように構成されている。

【００１２】基板８には、フォトセンサを用いた変位管
検出センサ２９がペンシル２０に向けて配設されてい
る。このセンサ２９は、ペンシル２０を所定位置まで上
昇させたとき、ノック管３４ａのフランジ２８が上部ノ
ック板２６に係合する手前でペンシル２０の鉛筆芯変位
管３８がペンシル２０のケース４０の先端から突出して
いるか、あるいはケース４０の内部方向に後退している
か否かを検出する高さ位置に配置されている。６８は基
板８に固設されたストローク検出用フォトセンサであ
り、昇降体１４に取り付けられた変位板７０との相互作
用によって、昇降体１４の昇降変位を電気信号に変換し
て、コントローラにフィードバックするためのものであ
る。

【００１３】Ｘ−Ｙプロッタの機体には、複数ノック式
ペンシルを保持するストッカが配設され、このストッカ
と作画ヘッド２のペンホルダ２２との間で、相互ペンシ
ルの交換を自動的に行なうことができるように構成され
ているが、この部分の図示及び説明は省略してある。

【００１４】次に、ノック式ペンシル２０の構造を図４
を参照して説明する。図中、３４はノック機構、３６は
芯チャック機構、３８は鉛筆芯変位管、４０はケースで
ある。ノック機構３４は複数の鉛筆芯４２を保持する芯
通路４４を有するノック管３４ａと、ノックスプリング
４６を有している。

【００１５】芯チャック機構３６は、先割れしたチャッ
ク部材４８と、このチャック部材４８に取りつけられる
ボール５０と、管体５３を介して内ケース６２に固定さ
れたチャックケース５２、および２つのチャックスプリ
ング５４，５６を有している。前記チャック部材４８は
チャックスプリング５４，５６の弾発力によって内部の
芯４２を圧接保持している。

【００１６】鉛筆芯変位管３８はペンシル２０の先端部
に設けられ、その中心部に適当な摩擦力を持って鉛筆芯
４２を保持するゴム環６０を有している。この鉛筆芯変
位管３８は上下にスライド可能に支持されており、スプ
リング６４により下方向に付勢されている。

【００１７】次にノック式ペンシル２０の作用を説明す
る。芯通路４４内に保持された１本の鉛筆芯４２は芯チ
ャック機構３６の上部に形成された漏斗状部材６６によ
りその芯通路内に取りこまれる。ここでは先に取り込ま
れた鉛筆芯（旧芯）を第１の鉛筆芯４２ａとし、後から
取り込まれる鉛筆芯（新芯）を第２の鉛筆芯４２ｂとす
る。

【００１８】ノック機構３４を１回または複数回上下
し、その数だけチャック部材４８の開放及び把持動作を
行わせることにより、第１の鉛筆芯４２ａは自重で落下
して芯チャック機構３６のチャック部材４８に把持され
る。この時、第１の鉛筆芯４２ａの先端は、一般的には
鉛筆芯変位管３８のゴム環６０の上端に当接するまで落
下する。この状態で鉛筆芯変位管３８を上下動させるこ
とにより第１の鉛筆芯４２ａは除々に繰り出される。

【００１９】この動作を、さらに詳しく説明すると、こ
のペンシル２０の芯チャック機構３６は、鉛筆芯を把持
した状態において、鉛筆芯を取り出す方向と鉛筆芯を押
しもどす方向には極めて強い保持力を有するように構成
されている。従って、鉛筆芯変位管３８が上方向に移動
する時には第１の鉛筆芯４２ａは、チャック部材４８に
把持されているので第１の鉛筆芯４２ａは変位せず、従
って、鉛筆芯変位管３８が第１の鉛筆芯４２ａに対して
位置変化する。

【００２０】この状態からチャック部材４８を開放する
と、鉛筆芯変位管３８は、スプリング６４の弾発力によ
り元の位置に復帰する。このとき、ゴム環６０の摩擦力
により第１の鉛筆芯４２ａが変位管３８の上下ストロー
ク分だけ引き出される。これで第１の鉛筆芯４２ａがペ
ンシル２０の先端から出ると作画を行うことができる。

【００２１】次に作画動作を説明する。この作画動作
は、ペンダウン、ペンアップ、芯出し、芯なし検出、給
芯等の各動作を伴う。作画動作がスタートし、ホストコ
ンピュータからコントローラに作画命令が入力される
と、コントローラは昇降駆動装置１０を通電制御し、昇
降体１４を下降する。この状態において、鉛筆芯変位管
３８は、図４に示す如く、スプリング６４の弾発力によ
って、ケース４０から最も長く突出した状態にある。昇
降体１４が下降すると、変位管３８の水平面は下部ノッ
ク板３０に係止され、鉛筆芯４２ａの先端はケース４０
からの下降力によって用紙載置部材４の用紙６面に圧接
する（ペンダウン状態）。

【００２２】コントローラが作画命令によって、作画ヘ
ッド２を用紙６に対して相対的にＸ−Ｙ方向に移動する
と、作画ヘッド２の用紙６に対する相対的移動軌跡に沿
って用紙６上に鉛筆芯４２ａによる作画が行なわれる。
この作画を行なっているうちに、鉛筆芯４２ａが消耗す
ると、この鉛筆芯４２ａの減りに伴ってケース４０は、
昇降駆動装置１０からの下降力によって下降し、鉛筆芯
４２ａの用紙６に対する筆圧は常に一定に保持される。

【００２３】ケース４０が下降すると、下部ノック板３
０により定位置に係止されている変位管３８は、スプリ
ング６４の弾発力に抗してケース４０内に次第に後退し
ていく。作画中におけるペンアップ動作は、昇降駆動装
置１０の昇降出力体１２が若干上昇することにより行わ
れる。昇降出力体１２の上昇により、ケース４０がその
下降位置から若干上昇し、これと連動して鉛筆芯４２ａ
が用紙６面から上昇する。

【００２４】作画中鉛筆芯４２ａが消耗し、ケース４０
が所定の最下降位置まで下降すると、この下降位置の信
号は、ストローク検出用センサ７０によってコントロー
ラに供給される。コントローラは、ケース４０が最下降
位置まで下降したか否かを判断し、下降したと判断する
と、昇降駆動装置１０を駆動制御してケース４０を所定
の最大上昇位置まで上昇させる。このケース４０の最大
上昇位置までの上昇過程において、フランジ２８が上部
ノック板２６に係止される手前で、コントローラは、セ
ンサ２９がオンか否かを判断する。

【００２５】変位管３８が、ケース４０内に最も後退し
た状態（図２参照）においては、変位管３８はセンサ２
９によって検出されない。即ちセンサ２９はオフの状態
にある。この状態は、鉛筆芯４２ａが未だ充分に長く、
芯チャック機構３６によって把持されていることを示し
ている。即ち鉛筆芯４２ａが芯チャック機構３６によっ
て把持されている場合には、変位管３８はケース４０の
上昇により、下部ノック板３０との係合が解除されて
も、芯４２ａとの摩擦によりケース４０内に引込んだ状
態を保持する。コントローラは、この変位管３８が引込
んだ状態を認識すると、「芯あり」と判断し、作画を続
行する。

【００２６】ケース４０の上昇により、フランジ２８が
上部ノック板２６と係合して、これにより押し下げられ
ると、芯チャック機構３６が開放され、スプリング６４
の弾発力によって、変位管３８はケース４０から最大量
突出する方向に変位する。このとき、ゴム環６０の摩擦
力によって、鉛筆芯４２ａは変位管３８の変位ストロー
ク分、芯チャック機構３６から繰り出される。これが
「芯出し」動作である。

【００２７】次に鉛筆芯４２ａが磨耗して短くなり、芯
チャック機構３６から外れた場合（芯なし状態）につい
て説明する。鉛筆芯４２ａが短くなり、芯チャック機構
３６から外れた状態において、ケース４０が上昇する
と、変位管３８はスプリング６４の弾発力によってケー
ス４０に対して、図１に示すように、最大突出位置まで
突出する。コントローラは、フランジ２８が上部ノック
板２６に係止される手前で、センサ２９がオンか否かを
判断する。この場合、変位管３８は図５のようにセンサ
２９の検出軸線上に位置しているので、センサ２９は変
位管３８を検出してオンとなる。従って、コントローラ
は、センサ２９のオンにより「芯なし」と判断する。

【００２８】次に、芯なし検出後の「給芯」動作と「給
芯完了認識」動作を図５〜図９を参照して説明する。鉛
筆芯変位管３８のゴム環６０に保持された旧芯４２ａが
図５のように短くなったときは、給芯動作に移行し、ケ
ース４０の昇降動作をくり返し行う。先ず、図６のよう
にケース４０を上昇して、上部ノック板２６によりケー
ス４０に対して、ノック管３４ａが相対的に押し下げら
れると、芯チャック機構３６に把持されていた新芯４２
ｂが開放されて自重で落下し、その下端が旧芯４２ａ上
端に当接する。旧芯がない場合は、鉛筆芯変位管３８の
ゴム環６０の上端に当接する。

【００２９】次に、ケース４０を図７のように下降して
下部ノック板３０により、鉛筆芯変位管３８がケース４
０に対して相対的に押し上げられると、芯チャック機構
３６に把持された新芯４２ｂにより係止されている旧芯
４２ａは、鉛筆芯変位管３８内を該鉛筆芯変位管３８の
上昇ストローク分だけ下方向に繰り出される。

【００３０】再び、ケース４０を図６のように上昇させ
ると、鉛筆芯変位管３８は下部ノック板３０からの圧力
が解除され、スプリング６４の弾発力によって旧芯４２
ａを保持したまま、ケース４０に対して突出方向に移動
し、この移動によって旧芯４２ａと新芯４２ｂとの間に
は、鉛筆芯変位管３８の突出ストロークと同じ長さの間
隔が生じる。ケース４０が更に上昇して、ノック管３４
ａが上部ノック板２６に係合して芯チャック機構３６が
開放されると、新芯４２ｂは、自重により旧芯４２ａに
衝突する位置まで下方向にくり出される。

【００３１】上記動作をくり返し行なうことにより、新
芯４２ｂは鉛筆芯変位管３８のゴム環６０に圧入し、こ
の新芯４２ｂにより押し出された旧芯４２ａは図８のよ
うに鉛筆芯変位管３８から離脱して下方に落下する。新
芯４２ｂが鉛筆芯変位管３８のゴム環６０に圧入する
と、鉛筆芯変位管３８は、ケース４０が図９のように上
昇し、鉛筆芯変位管３８に対する下部ノック板３０から
の押し上げ力が解除されても、ケース４０の奥方向に後
退した状態を保持する。この後退状態は、ノック管３４
ａが上部ノック板２６に係合して、芯チャック機構３６
が開放されるまで保持される。これが給芯動作である。

【００３２】コントローラは、ノック管３４ａが上部ノ
ック板２６に係合する手前で、鉛筆芯変位管３８がケー
ス４０の先端から所定量突出しているか否かを、センサ
２９の出力により認識し、図９のように鉛筆芯変位管３
８が、ケース４０から所定量突出していない場合即ち後
退している場合に「給芯の完了」を認識する。

【００３３】図１０は本発明の残芯排出制御を示すフロ
ーチャートである。この残芯排出制御は給芯制御の一部
に組み込まれている。従って、ステップＡ１の前までに
前述した給芯動作が行われ、その完了を確認するため
に、変位管（中駒）３８をセンサ２９で検出できる高さ
になるまで、ペンシルがダウンさせられる（ステップＡ
１）。この状態でセンサ２９の出力をリードし（ステッ
プＡ２）、そのセンサ出力から中駒が出ているか否かを
判定する（ステップＡ３）。

【００３４】前述したように中駒が出ていると給芯動作
が完了していないので、給芯動作を継続するが、中駒が
出ていなければ少なくとも新芯が変位管３８のゴム環６
０で保持されている状態と判断できる。従来はこの段階
で残芯排出と認識しているが（ステップＡ５）、本発明
ではこの前にペンシル２０を微振動させて強制的に残芯
を落下させる残芯排出振動処理を行う。この微振動は、
変位管３８を下部ノック板３０に当接させた状態にし
て、ペンシル２０を軸方向に例えば１ｍｍの振幅で高速
度に往復運動させるように行う。

【００３５】この様な残芯排出振動処理を行うと、ゴム
環６０に僅かにその後端が保持されている残芯であって
も強制的に落下させられるため、重力方向の成分が減少
する傾斜作画面に対する作画時でも、確実に残芯を排出
することができる。この給芯動作は作画面から外れた残
芯排出位置において行われるため、残芯排出動作が確実
になされていれば、その後の作画時に残芯が落下して作
画面を汚すことも回避される。

【００３６】

【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、給芯動作終
了時にペンシルを振動させるようにしたので、ペンシル
を傾斜させて作画する場合でも、確実に残芯排出を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 作画ヘッドの側面図である。

【図２】 作画ヘッドの異なる状態の側面図である。

【図３】 下部ノック板の外観図である。

【図４】 ノック式ペンシルの断面図である。

【図５】 芯なし状態のペンシルの部分断面図である。

【図６】 給芯開始時のペンシルの部分断面図である。

【図７】 給芯動作中のペンシルの部分断面図である。

【図８】 給芯完了時のペンシルの部分断面図である。

【図９】 給芯完了認識時のペンシルの部分断面図であ
る。

【図１０】 本発明の残芯排出制御のフローチャートで
ある。

【符号の説明】

２…作画ヘッド、６…作画面、２０…ペンシル、２２…
ペンシルホルダ、２６…上部ノック板、２８…フラン
ジ、２９…変位管検出用センサ、３０…下部ノック板、
３４…ノック機構、３６…芯チャック機構、３８…鉛筆
芯変位管、４２…鉛筆芯、６４…スプリング、６８…ス
トローク検出用センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の鉛筆芯４２を内蔵したノック機
   構３４と、このノック機構の上下動作により把持開放動
   作が行われる芯チャック機構３６と、この芯チャック機
   構に対して相対的に上下して鉛筆芯の保持位置を変化す
   る鉛筆芯変位管３８と、この変位管を下方に押し下げる
   スプリング６４とを有するノック式ペンシル２０を上下
   動可能なペンホルダ２２で保持し、このペンホルダを降
   下させて作画し、またこのペンホルダを上昇させて芯出
   し及び給芯を行う自動製図機において、 前記鉛筆芯変位管のみで保持された残芯を前記芯チャッ
   ク機構で保持された新芯で押し出す給芯動作の終了時
   に、前記ペンシルを軸方向に振動させて前記残芯を前記
   変位管から強制的に落下させる残芯排出手段を備えてな
   ることを特徴とする自動製図機の残芯排出装置。