JPH066400B2 - 自動製図機の芯なし検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は芯自動繰り出し機構を内蔵した記録ペンを作画
面に対して昇降制御する一方、該記録ペンを作画面に対
して移動制御して作図を行うようにした自動製図機にお
いて、前記記録ペン内の芯が所定量消耗したときに芯な
し信号が発生するようにした芯なし検出方法に関する。

〔従来の技術〕

鉛芯などの消耗性筆記芯を使用した自動製図機におい
て、上記芯を作画動作に伴うその摩滅に応じて作画面に
繰り出すには、従来、特公昭５８−５４６７７号公報に
開示されているように、画線ヘッドに昇降可能に配設し
た押し軸を芯に圧接して、該芯をその摩耗量に応じて作
画面に押し出している。

このような構成において、芯が作図に適しなくなるまで
減少した場合には、押し軸と連動する突起が画線ヘッド
の基板に配設したリミットスイッチに衝突し、該リミッ
トスイッチの投入信号によって芯が作図に不適当な程摩
耗した状態即ち芯なし状態を検出するように構成されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに最近、芯自動繰り出し機構を内蔵した記録ペン
が開発された。この記録ペンを自動製図機の画線ヘッド
に、作画面に対して昇降可能に保持し、該記録ペンを作
画面に対して昇降制御すれば、上記押し軸を用いなくと
も、自動作画が可能となる。この場合、作画中、記録ペ
ン内の芯が摩滅により短くなり、作画に不適当な状態に
なると、線がかすれしかる後に、線が描くなり、該状態
で画線ヘッドが移動制御されることになる。この芯なし
状態をどのようにして検出するかが問題となる。

本発明は、芯自動繰り出し機構を内蔵した記録ペンを用
いた自動製図機において、記録ペン内の芯が減って所定
の寸法まで短くなったときこれを検出して芯なし信号を
出力するようにした芯なし検出方法を提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため消耗性筆記芯４６のホ
ルダー筒４０に対する上昇方向の移動を阻止し前記芯４
のホルダー筒４０に対する下降方向の移動に対しては前
記芯４に対する固定力が作用しないように、前記芯４６
を挟持する前記ホルダー筒４０内に配設された芯チャッ
ク４８，５０と前記ホルダー筒４０の下方に所定量弾発
的に突出し、前記ホルダー筒４０が作画面に対して下降
したとき下端が前記作画面に当接するとともに前記芯チ
ャック４８，５０から所定間隔離れた下方で前記芯４６
を所定の摩擦力を有してスライド自在に保持し、前記ホ
ルダー筒４０がコントローラからのペンアップ信号で作
画面に対して所定位置まで上昇されると、前記芯４６を
前記芯チャック４８，５０に対して該芯４６のペンアッ
プ信号までの摩耗量分だけ下降方向に繰り出す芯保持管
５６とを備え前記芯４６の下降方向への繰り出しによっ
て前記芯チャック４８，５０から芯４６が離脱すると、
該芯チャック４８，５０の下端面によって前記芯４６の
前記ホルダー筒４０に対する上昇方向の移動が係止され
るようにした芯自動繰り出し機構を内蔵した記録ペン１
８の前記ホルダー筒４０を、コントローラのペンダウン
信号による、画線ヘッド８に内蔵したアップダウン駆動
手段２４の駆動力によって前記芯４６の下端が作画面に
圧接するまで下降し、該下降状態で前記画線ヘッド８を
コントローラの指令により前記作画面に対して相対的に
移動制御して所定の作図を行うようにした自動製図機に
おいて、前記記録ペン１８が設定位置まで下降されると
動作するペン位置検出器３９を設け、該検出器３９が前
記記録ペン１８の設定下降位置を検出すると、該検出信
号により作図動作を停止し、前記アップダウン駆動手段
２４にペンアップ信号を供給するとともに、次に、前記
アップダウン駆動手段２４にペンダウン信号を供給して
作図動作を再開するとき、前記検出器３９が連続して記
録ペン１８の設定下降位置を検出すると、コントローラ
が記録ペンの芯なしを検出するようにしたものである。

〔作用〕

上記した構成において、新しい芯４６は予じめ、芯保持
管５６がホルダー筒４０に対して最下降位置にあるとき
芯４６の下端と芯保持管５６の下端とが丁度一致するよ
うに初期位置が設定される。上記した芯の初期位置にお
いて、ホルダー筒４０がアップダウン駆動手段２４の付
勢力によって下降すると、芯４６の下端は作画面に衝突
し、これにより、ホルダー筒４０の下降が停止し、芯４
６の下端はアップダウン駆動手段２４の励磁力によって
決定される圧力で作画面に圧接する。次に、画線ヘッド
８がコントローラにホルダー筒４０はアップダウン駆動
手段２４の励磁力によって駆動され、作画面に対して一
定の間隔を保持した状態で該作画面に対して移動し、こ
れにより、作画面に所定の作図が行われる。この作図
中、芯４６の減少に応じてホルダー筒４０はアップダウ
ン駆動手段２４の励磁力によって下降方向に移動し、芯
圧が一定に保持される。このとき、芯４６の減少に応じ
て芯保持管５６は作画面からの圧力によってホルダー筒
４０に対して相対的に上昇し、これによりホルダー筒４
０が下降して作画面に接近する。ホルダー筒４０が予じ
め設定したペンダウン状態に達すると検出器３９が動作
し、該検出器３９の検出信号に基いて作画動作が停止す
るとともに、コントローラの指令によってホルダー筒４
０は作画面に対して所定位置まで上昇する。このとき、
芯保持管５６は芯４６の減少分に応じて、ホルダー筒４
０に対して上昇した分だけ該ホルダー筒４０に対して最
下降位置まで下降し、芯４６はこの芯保持管５６の下降
と連動して、芯チャック４８，５０に対して下降し、芯
４６は芯チャック４８，５０から、その減少分だけ下降
方向に繰り出される。次に、ホルダー筒４０が下降して
作画動作が再開される。このような記録ペン１８の昇降
動作が複数回行われると、芯４６は徐々に短くなり、つ
いには、芯４６は芯チャック４８，５０から離脱する。
該状態において、ホルダー筒４０が作画面に対して下降
すると、芯４６の上端は芯チャック４８，５０の下端に
より係止され、この係止作用によって作画面に所定の芯
圧が加わる。即ち、アップダウン駆動手段２４の励磁力
によるホルダー筒４０の作画面に対する下降力は、芯チ
ャック４８，５０の下面で受けることになる。上記のよ
うに芯４６が芯チャック４８，５０から離脱した状態
で、一定時間毎にホルダー筒４０の昇降動作が行われる
と、芯４６の減少に伴い、ホルダー筒４０は、芯４６が
芯チャック４８，５０に挟持されていた状態のときより
も、作画面により近く接近する。芯４６が芯保持管５６
と同じ長さになるまで減少すると、芯保持管５６の上端
から芯４６が突出しなくなり、芯保持管５６の上端が芯
チャック４８，５０の下面に圧接して、芯保持管５６の
下端が作画面に対して圧接することになり、芯４６は、
芯チャック４８，５０から圧力を受けることができなく
なる。従って芯４６が作画面に圧接しなくなってしま
う。そのため、芯４６の長さが、芯保持管５６の全長よ
りも若干長く、芯４６に作画面からの圧力がかかってい
る状態においてペン位置検出器３９が動作し、該検出器
３９から芯なし情報が出力される。該芯なし情報によ
り、作図動作が停止してホルダー筒４０が上昇する。し
かる後、再びアップダウン駆動手段２４にペンダウン信
号が供給されてホルダー筒４０が下降すると、検出器３
９が連続してホルダー筒４０の、予じめ設定したペンダ
ウン状態を検出することになる。コントローラは検出器
３９が２度連続してペンダウン状態検出信号を出力する
と記録ペン１８の芯なし状態を検出し、作図動作停止状
態を続行し、又は記録ペンを交換動作に移行する等の所
要の動作を行う。

〔実施例〕

以下に本発明の構成を添付図面に示す実施例を参照して
説明する。

第９図において、２はＸ−Ｙプロッタの機体であり、テ
ーブル４上にＹレール６がＸ座標軸方向に沿って移動自
在に配設され、該Ｙレール６には画線ヘッド８が移動自
在に取付けられている。前記画線ヘッド８には、第３図
に示す如く、アルミニウム等の非磁性体から成る昇降体
１０に固設されたペン保持枠１２と、一端部が前記昇降
体１０にテーブル２面に対して平行な平面内で回転自在
に軸支され、開放端側が前記ペン保持枠１２と接近する
方向に付勢されたペン保持アーム１４とから成るペンホ
ルダー１６が設けられ、該ペンホルダー１６に芯自動繰
り出し機構が内蔵された記録ペン１８が着脱可能に保持
されている。前記昇降体１０はヘッド８の基板に固設さ
れたガイド軸２０にスライド自在に嵌挿され、該昇降体
１０はコイルばね２２によって上方向に付勢されてい
る。２４はヘッド８の基板に固定されたソレノイドから
なるアップダウン駆動手段であり、これの出力軸は昇降
体１０に形成された突片１０ａに対向している。前記ア
ップダウン駆動手段２４はパーソナルコンピュータのＣ
ＰＵ７４（第１図参照）から成るコントローラのソレノ
イドドライバに接続している。３３は昇降体１０に配設
されたペン保持検出器であり、リミットスイッチにより
構成されている。前記Ｙレール６と画線ヘッド８はコン
トローラによって制御されるＸＹモータに連係し、これ
らの駆動によってテーブル４上の所定の位置に送られ
る。３８は、ペンストッカーであり、複数の記録ペン１
８が保持されている。前記画線ヘッド８を前記ペンスト
ッカー３８の空の保持部３８ａに移動させ、そのペンホ
ルダー１６を該保持部３８ａ内に位置させ、しかる後
に、画線ヘッド８を保持部３８ａから離反させると、ペ
ンストッカー３８に内蔵された公知のペン交換機構（図
示省略）によって、ペンホルダー１６に保持されている
記録ペン１８が前記保持部３８ａに移行し、ペンの交換
が行われるように構成されている。また、記録ペンを保
持していない画線ヘッド８を、記録ペンを保持している
ペンストッカー３８の保持部３８ｂに移動させ、ペンホ
ルダー１６を該保持部３８ｂ内に位置させ、しかる後
に、画線ヘッド８を保持部３８ｂから離反させると、上
記ペン交換機構によって、保持部３８ｂに保持されてい
る記録ペンが画線ヘッド８のペンホルダー１６に保持さ
れ、ペンの交換が行われるように構成されている。第４
図において、３９は磁束検出器から成るペン位置検出器
であり、前記ヘッド８の基板に、前記突片１０ａの立ち
上り部に固定されたヨーク（鉄心）６１に固定された永
久磁石５９に対向して、固定されている。

次に、上記記録ペンの内部構造を第６乃至第８図を参照
して説明する。

４０はホルダー筒であり、これの内周面に案内筒４２が
固定されている。４４は頭部ブロックであり、これの外
周部に環状の鍔部４４ａが形成され、該ブロック４４の
下部は前記案内筒４２の上部に固定されている。前記ブ
ロック４４の中心部には、鉛芯から成る筆記用消耗芯４
６をスライド自在に保持するための軸穴が透設されてい
る。前記案内筒４２の下部内壁面には下方に向けて拡径
するテーパー面４２ａが形成されている。４８，５０は
一対の芯チャックであり、これらの下部には下方に向け
て芯チャック４８，５０の横幅が増大するように曲面４
８ａ，５０ａが形成されている。前記テーパー面４２ａ
と前記曲面４８ａ，５０ａとの間には複数個の鋼球５２
が配設されている。前記一対の芯チャック４８，５０
は、コイルスプリングの弾発力によって上方向に付勢さ
れている。５４は前記ホルダー筒４０の下部に固着され
た有底の筒体であり、これの内周面にスライド自在に芯
保持管５６の鍔部の外周面が嵌合している。前記保持管
５６の下半分は、前記筒体５４の底部に形成された穴か
ら下方に突出している。前記保持管５６の鍔部の上面と
前記芯チャック４８，５０の下面との間にはコイルスプ
リングが圧縮配置されている。５７は環状のゴム体であ
り、前記保持管５６の上端に固着され、該ゴム体５７の
軸穴の径は芯４６の径よりも若干小径に形成されてい
る。前記ブロック４４の軸穴、芯チャック４８，５０、
ゴム体５７の軸穴及び保持管５６内には１本の芯４６が
嵌挿配置されている。前記磁束検出器３９は磁束を電圧
に変換するＢ／Ｖ変換回路６２に接続し、該回路６２は
これが磁束を検出して電圧を出力している間、“１”の
信号を出力するパルス信号発生回路６４を経て、マイク
ロコンピュータから成るコントローラ６０の入力端に接
続している。

次に本実施例の作用について説明する。

まず、記録ペン１８内に新しい芯４６をセットする。芯
４６はその下端が丁度芯保持管５６の下端と一致するよ
うにその突出量が設定される。コントローラのＣＰＵ３
０からペンダウン信号が出力されると、ドライバー７６
が駆動されてアップダウン駆動手段２４が通電し、アッ
プダウン駆動手段２４のロッドが下降する。これによ
り、昇降体１０が下降し、ペンホルダー１６に保持され
た記録ペン１８が下降して芯４６の先端がテーブル４上
の画紙面にアップダウン駆動手段２４の励磁力により、
所定の圧力で弾接する。芯４６が画紙に圧接すると、芯
４６は、画紙からの圧力によって芯チャック４８，５０
に対して相対的に上昇しようとする。芯チャック４８，
５０は芯４６が上昇しようとすると、鋼球５２が曲面４
８ａとテーパー面４２ａとの間にきつく喰い込み、鋼球
５２によってチャック４８，４８ａは互いに接近する方
向に加圧される。この加圧力によって芯４６は、チャッ
ク片４８，４８ａに対して上昇する方向の移動が阻止さ
れる。芯４６の下端がテーブル４上の画紙即ち作画面に
圧接すると昇降体１０の下降が停止する。芯４６が画紙
に圧接した状態において、保持管５６は、第６図に示す
ように、筒体５４に対して最下降位置にあり、保持管５
６の鍔部の下面は、筒体５４の底壁の上面に弾接してい
る。次に、ＣＰＵ７４からドライバー７６にパルスが供
給されて、ＸＹモータが駆動されると、画線ヘッド８が
テーブル４面に対して平行な平面内で所定の方向に移動
し、画紙上に所定の作図が行われる。作図中、芯４６は
芯チャック４８，５０に固定された状態で、その先端が
摩減する。芯４６先端に摩減に伴って、昇降体１０及び
ペンホルダー１６はアップダウン駆動手段２４の励磁力
によって下降し、芯４６の下端の作画面との圧力を一定
に維持する。この芯４６下端の摩減により、保持管５６
は、芯４６の摩減量と同量だけ筒体５４に対してコイル
ばねの弾力に抗して相対的に上昇し、保持管５６の鍔部
の下面は筒体５４の底壁の上面から離反する。記録ペン
１８の下降状態が長時間続き、芯４６が所定量摩耗し
て、ホルダー筒４０が予じめ設定されたペンダウン位置
に達すると、検出器３９が永久磁石５９の磁束を検出
し、電圧信号を出力する。この電圧信号により、パルス
信号発生回路６２は、“１”のパルスを第１図の、ペン
アップ信号発生回路６８と、作画停止信号発生回路７０
に供給し、ＣＰＵ７４は、ヘッド８の移動を停止すると
ともに、ペンアップ信号をドライバー７６を介してアッ
プダウン駆動手段２４に出力する。上記ペンアップ信号
によってアップダウン駆動手段２４への通電が遮断され
ると、昇降体１０はコイルスプリング２２の弾発力によ
って所定の位置まで上昇する。この昇降体１０の上昇に
より、記録ペン１８は上昇し、芯４６の先端が作画面か
ら離反する。この記録ペン１８が上昇するとき、保持管
５６は、コイルスプリングＳ１の弾発力によって該保持
管５６の鍔部が筒体５４の底壁に係止されるまで、筒体
５４に対して相対的に下降する。この保持管５６の筒体
５４に対する下降により、ゴム体５７に密嵌する芯４６
は、該ゴム体５７との摩擦力により、保持管５６と連動
して下降する。この芯４６の下降により、芯４６は、チ
ャック４８，５０に対して相対的に下降方向に引張られ
るのであるが、この芯４６の引張方向は、チャック４８
と５０の締付力が緩む方向に作用するため、芯４６は、
その摩耗量分だけ、保持管５６と連動してチャック４
８，５０間をスライドし、下方向に繰り出されることに
なる。一方、パルス信号発生回路６４のパルスは、遅延
回路６６を経て、ペンダウン信号発生回路７２に供給さ
れ、ＣＰＵ７４は、ペンダウン信号を出力してアップダ
ウン駆動手段２４を駆動するとともに、遅延回路７８に
より所定時間遅れて、作図スタート信号がスタート信号
発生回路８０からＣＰＵ７４に供給され、自動製図機は
作画動作を再開する。このようにして、検出器３９が動
作するごとにペンアップ動作が行われ、芯４６がその摩
耗量分下方向に繰り出される。芯４６が短くなると、芯
４６は第７図に示すように、チャック４８と５０との間
から外れ、チャック４８と５０は、これらの下部がテー
パー面４２ａと曲面４８ａ，５０ａ、鋼球５２及びコイ
ルスプリングの相互案内作用により、互いに当接し、こ
の当接状態のチャック４８，５０の下端面によって芯４
６の上端を係止することになる。更に芯４６が摩耗する
と、芯４６の下端がテーブル４上の画紙に圧接するのに
必要とされる昇降体１０の下降量が増大し、記録ペン下
降時において、突片１０ａは検出器３９に更に接近す
る。芯４６の全長が第８図に示すように、ゴム体５７を
含む芯保持管５６の全長より若干長い又は同長程度まで
短くなり、芯４６の上端がゴム体５７の上端より若干突
出し、又は同一平面上に位置した状態で、検出器３９が
動作すると、記録ペン８は上昇し、作画動作が停止す
る。このとき、芯４６は摩耗量分下方向に繰り出されな
い。次に、ＣＰＵ７４からペンダウン信号がアップダウ
ン駆動手段２４に供給されて、昇降体１０が下降する
と、上記のように、芯の自動繰り出しが行われないた
め、昇降体１０は、予じめ設定さペンダウン位置まで下
降してしまい、検出器３９が再び連続して動作してしま
う。この検出器３９の動作により“１”のパルス信号が
アンド回路８２に反転器を介して供給される。そのた
め、作画スタート信号発生回路８０の出力はアンド回路
８２によって遮断され、ＣＰＵ７４に到達せず、自動製
図機は、作画停止動作を続行する。該状態において、オ
ペレータは、ペン交換スイッチを手動スイッチ操作し
て、記録ペンの交換を行う。尚、検出器３９が２度連続
して検出信号を出力した場合、自動的にペン交換が行わ
れるプログラムをコントローラ６０のＲＯＭに書き込ん
でおいても良い。

もし、第８図に示す状態において、画線ヘッド８の作画
方向の駆動を続行すると、芯４６先端の摩滅により、芯
保持管５６の下端に作画面からの圧力がかかってしま
い、芯４６の下端が画線面に圧接しなくなり、画線がか
すれ、その後、画線が不可能な状態となる。

尚、上記検出器３９の２回連続動作信号に基づいて、Ｃ
ＰＵ７４は、芯無し警報ランプを点灯し、あるいは、芯
無し警報ブザーを駆動するようにしても良い。また、検
出器３９は種々の構成のものを用いることができ、例え
ば記録ペン１８のホルダー筒４０が設定位置まで下降し
たとき、リミットスイッチが投入されるようにしても良
い。また、自動製図機は作画面を床面に対して垂直とし
た構成即ち、第９図が正面図となるような構成としても
良い。従って、上記明細書において、用いた上昇と下降
という表現は作画面を基準としたものであり、作画面を
垂直に設定した場合には、作画面に垂直に近づく移動が
下降、遠ざかる方向の移動が上昇ということになる。

〔効果〕

本発明は上述の如く、芯自動繰り出し機構を内蔵した記
録ペンが予じめ設定した下降位置に達すると、動作する
ようにした検出器が２回連続して動作したとき、芯なし
状態を検出するようにしたので、作画ミスを防止するこ
とができる効果が存する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の好適な実施例を示し、第１図はブロック説
明図、第２図はフローチャート、第３図は断面図、第４
図は部分断面図、第５図は側面図、第６図は断面図、第
７図は断面図、第８図は断面図、第９図は平面図であ
る。 ２‥‥機体，４……テーブル，６……Ｙレール，８……
画線ヘッド，１０……昇降体，１２……ペン保持枠，１
４……ペン保持アーム，１６……ペンホルダー，１８…
…記録ペン，２０……ガイド軸，２２……コイルばね，
２４……アップダウン駆動手段，３０……ＣＰＵ，３２
……ソレノイドドライバ，３３……ペン保持検出器，３
４，３６……モータ，３８……ペンストッカー，３９…
…ペン位置検出器，４０……ホルダー筒，４４……頭部
ブロック，４２……案内筒，４６……芯，４８，５０…
…芯チャック，５６……芯保持管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消耗性筆記芯４６のホルダー筒４０に対す
   る上昇方向の移動を阻止し前記芯４のホルダー筒４０に
   対する下降方向の移動に対しては前記芯４に対する固定
   力が作用しないように、前記芯４６を挟持する前記ホル
   ダー筒４０内に配設された芯チャック４８，５０と前記
   ホルダー筒４０の下方に所定量弾発的に突出し、前記ホ
   ルダー筒４０が作画面に対して下降したとき下端が前記
   作画面に透設するとともに前記芯チャック４８，５０か
   ら所定間隔離れた下方で前記芯４６を所定の摩擦力を有
   してスライド自在に保持し、前記ホルダー筒４０がコン
   トローラからのペンアップ信号で作画面に対して所定位
   置まで上昇されると、前記芯４６を前記芯チャック４
   ８，５０に対して該芯４６のペンアップ信号までの摩耗
   量分だけ下降方向に繰り出す芯保持管５６とを備え前記
   芯４６の下降方向への繰り出しによって前記芯チャック
   ４８，５０から芯４６が離脱すると、該芯チャック４
   ８，５０の下端面によって前記芯４６の前記ホルダー筒
   ４０に対する上昇方向の移動が係止されるようにした芯
   自動繰り出し機構を内蔵した記録ペン１８の前記ホルダ
   ー筒４０を、コントローラのペンダウン信号による、画
   線ヘッド８に内蔵したアップダウン駆動手段２４の駆動
   力によって前記芯４６の下端が作画面に圧接するまで下
   降し、該下降状態で前記画線ヘッド８をコントローラの
   指令により前記作画面に対して相対的に移動制御して所
   定の作図を行うようにした自動製図機において、前記記
   録ペン１８が設定位置まで下降されると動作するペン位
   置検出器３９を設け、該検出器３９が前記記録ペン１８
   の設定下降位置を検出すると、該検出信号により作図動
   作を停止し、前記アップダウン駆動手段２４にペンアッ
   プ信号を供給するとともに、次に、前記アップダウン駆
   動手段２４にペンダウン信号を供給して作図動作を再開
   するとき、前記検出器３９が連続して記録ペン１８の設
   定下降位置を検出すると、コントローラが記録ペンの芯
   なしを検出するようにしたことを特徴とする芯なし検出
   方法。