JPS58155999A - プロツタにおけるペン位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプロッタにおけるペン位置制御装置に関する。

近時マイクロコンピュータおよびミニコンピユータの発
展につれて、これに関連する周辺機器の価格はＣＰＵ自
身の価格を越えるようになっている。このことは、特に
電子製図装置の分野についてあてはまる。その結果、電
子製図装置の技術分野ではコストを低くするために多く
の努力がはられれてきた。その基本となる考え方は必要
な電子機器部品の数を減らすこと、およびできるたけ多
くの静止部品に依存するということである。この考え方
は特にペン保持装置およびペン交換装置の開発において
顕著であるが、ペン検出装置の分野ではいまだ実施され
ていない。

一般に多ペンプロッタにおいては、プロッタが装置に装
着されているすべてのペン位置を検出し、そして存在し
ないペンを選択しようとしたり、あるいはλンなしで描
写することを防止し、あるいはまたペンとペンの衝突を
なくすようにすることが重要である。ペンの検出には一
般に機縁的スイッチや光学検出器が用いられているけれ
ども、これらはいずれも重大な欠点をもっている。機械
的スイッチの場合には、各センサがスイッチ、ワイヤ、
ハンダ付け、調整装置および組立時でかなりの諸工数を
必要とする。更にこれらのスイッチ自体に信頼性の問題
がある。光学検出器もかなりの組立時間、ワイヤ、ハン
ダ付けおよび調整装置を必要とし、光検出器のコストも
相当なものになる。

更に紙の塵やその他の異物粒子が光検出器の表面に付着
してその動作を妨害することが知られている。このよう
な検出方法はいずれもその手段を提供するためのコスト
が高い。その理由は、ペンを保持するのに必要なハード
ウアの他にかなり多数のハードウアを必要とするからで
ある。

本発明は双方向ペン交換装置に関するもので、ペンの位
置を検出するのに機械的スイッチや光学検出器を必要と
しない。本装置はペンキャリッジの両側にそれぞれ１（
Ｉずつある２つのペン収納部と、使用していないペンを
紙面から持ち上げるためのバーと、前記２つのペン収納
部の間に配置されそしてプロッティングとして稼動中の
ペンを保持するためのペン保持部とから構成されている
。

ペン保持部はペン摺動用パーの上に装着され、そして対
称的し？設けられた２つの独立したクランプ腕を備えて
おり、各クランプ腕はそれぞれ一方のペン収納部と係合
するようになっている。各ペン収納部は、固定部材と、
該固定部材に接してペンを確実に保持するための申−ク
ランプ腕を備えている。

ペン収納部からペンを把持するには、空のペン保持部を
移動させてペン収納部と接触させ、そしてペン保持部の
クランプ腕をペン収納部のクランプ腕と係合させる。そ
して、ペン保持部のクランプ腕がペン収納部のクランプ
腕を脇に押しやり、ペンを制御するようにする。次に、
ペン保持部を移動させてペン収納部から引き離し、通常
のプロット操作を行う。前記のプロット操作が完了した
ら、これと反対の操作を行なってペン保持部にあるペン
をペン収納部に戻す。しかし、この逆の操作においては
ペン保持部のクランプ腕がペン収納部のクランプ腕によ
って脇に押しやられる。次に、ペン収納部のクランプ腕
がペンを把持し、そしてペン保持部を再び移動させてペ
ン収納部から引き離す。このペン保持部は対称的に成形
されているので、どちらのペン収納部からでもペンを把
持したり、またどちらのペン収納部でもペンを再挿着す
ることができる。なお、ペン保持部における２つのクラ
ンプ腕は、ペンをどちらの収納部から把持しても、ペン
保持部がペンを保持している際にペン保持部のクランプ
腕に対してペン先が常に同じ場所にくるように形成され
ている。ペンの位置がどこにあるかという情報は、プロ
ット操作を始める曲の初期化計画によって蓼えられる。

本発明の実施例では、ペン保持部と各ペン収納部とは協
同してその接触の際に４つの独立した異なる停止状態を
与えるように形成されている。この４ｓ類の停止状態は
両側においてそれぞれ取り得る４種類の可能な配置に対
応するものである。すなわち、（１）　　ペンがペン収
納部およびペン保持部の両者にある場合、 （２）ペンがペン収納部およびペン保持部のどちらにも
ない場合、 （３）　　ペン収納部にはペンがあり、そしてペン保持
部にはペンがない場合、および α）ペン保持部にはペンがあり、そしてペン収納部には
ペンがない場合、 である。この４つの停止状態はペン保持部を駆動するの
に使用する直流モータの停止位置に直接対応するもので
ある。

モータを始動すると、先ずペン保持部がペン摺動パーの
一方の側のペン収納部まで移動し、そしてペン保持部が
停止位置に衝接して直流モータの回転が停止する。次に
ペン保持部を若干後退させた後再度これをペン収納部に
衝接させるようにする。次にペン保持部をペン摺動パー
の反対側端部まて移動させ、そして直流モータの回転が
停止した点の位置を決める。次にペン保持部を若干後退
させた後、さらにこの他方のペン収納部に衝接させて第
２の停止点の相対的な位置を決める。この初期化計画を
適当なアルゴリズムと組合せることによって得られる上
記４つの停止点の相対的な位置に関する情報は、プロッ
タ制御装置が該装置のすべてのペンの初期位置をただ−
っに決めるのに十分なものである。以下図面を用いて本
発明を詳述する。

第１図〜第８図はペンを把持してから再挿着するまでの
本装置の動作を示す平面図である。すなわち、第１図に
は凹部をもつペン収納部１１が示されている。この凹部
はペン１２を定位置に載置するための側面１０と２０に
よって形成されている。また、ペン収納Ｎ１１１の垂直
軸２の周りにヒンジされた片持クランプ腕１３が示され
ている。

このクランプ腕１３はあごの形をしたクランプ腕端部２
３を備えている。クランプ腕１３には一般にゴムバンド
またはゴムスプリング（図示せず）が取付けられ、そし
てクランプ腕１３をペン１２と緊密に接触させて保持し
、ペン１２が側面１゜と２０によって形成されたペン収
納部１１の凹部の所定位置に保持されるようになってい
る。また、ペン収納部１１からペン１２を把持しそして
プロットの際にはペン１２を保持するためのペン保持６
１１１４が示されている。ペン保持部１４はその動作方
向に対して垂直な平面Ｐに対し２つのクランプ腕１６と
１７が対称的に装着されている。その結果、ペン保持部
１４は両側のペン収納部からペンを把持することができ
るようになっている。なお、クランプ腕１６と１７はあ
ご型端部２６と２７をそれぞれ備えている。

第２図において、ペン保持部１４はペン収納部１１の方
向（矢印で示す）に移動し、そしてクランプ腕１６のあ
ご型端部２６はクランプ腕１３を外向きに回動させて、
ペン１２をペン収納部１１から外して把持する。なお、
ゴムバンドまたはゴムスプリンタ（図示せず）を用いて
クランプ腕１６に復帰力を与え、そしてクランプ腕１６
を第１図に示すような本来の位置近くに保持する。第３
図はあご型端部２６が、クランプ腕１３に形成されてい
る停止部３３に衛接し、そしてペン保持部１４がペン収
納部１１に完全に挿入された状態を示している。第４図
はペンを把持した後、ペン保持部１４の凹部１５に配置
されたペン１２の位置を示している。

第５図〜第８図はペン１２をペン収納部１１に再挿着す
るプロセスを示している。このプロセスにおいてペン保
持部゛１４は再びペン収納部１１の方に移動される。ク
ランプ腕１３はペンを把持していないときの位置をとる
ように形成されている。

ペン保持部１４が第６図に示すようにペン収納部１１に
近づくに従い、クランプ腕１３はクランプ腕１６の内側
に移動してクランプ腕１６を外側に押しやる。ペン保持
部１４はペン収納部１１に近づき、そしてペン１２がペ
ン収納部１１の凹部の側面２０に衝接し、第７図に示す
ようにペン保持部１４の移動を所定の位置で停止させる
。クランプ腕１３がクランプ腕１６の内側に入るとクラ
ンプ腕１３がペン１２を制御し、そしてペン保持部１４
は第８図に示すようにペン収納部１１から離れる。

第９図〜第１３図は上記プロセスを示す斜視図である。

第９図でペン保持部１４はペン摺動パー１９に装着され
、そして一般にはベルト３９にょつてペン収納部１１の
方に移動される。ベルト３９は光学軸エンコーダ３７を
有するペン軸モータ３５によって駆動されている。クラ
ンプ腕１６と１７はそれぞれ伸長腕２８と２９によって
水平軸の周りにヒンジされている。第１０図に示すよう
に、クランプ腕１３はペン保持部１４がペンを把持する
際に外向きに押しやられる。

第１１図〜＄１３図にボす逆の動作においてペン１２は
ペン収納８Ｉ１１１に内挿着される。ペン１２を保持す
るペン保持部１４がペン収納部１１に接近すると、クラ
ンプ腕１３がクランプ腕１６を外向きに押しやり、そし
て伸長腕２８をそのヒンジの周りに回転させる。次にク
ランプ腕１３がペン１２を把持し、それによってペン１
２をペン収納部１１と緊密に接触保持する。この把持動
作と再挿着動作がペン収納部１１のある一方の側から行
うことができるのと全く同じように、ペン保持ｆｌｌｌ
　１４が対称に形成されているために他方の側からも同
じ操作をすることができる。このような対称性の利点を
十分に活用するために前記ペン収納部１１の反対側に第
２のペン収納部３１とペン２２を設けることにより、第
９図〜第１３図に示すように単一のペン保持部で一方の
ペンと他方のペンとを交互に使用するような２ペン装置
の実現がなされる。。一般にペンの位置を探しだすのに
必要とされるスイッチや光学検出器を省略するために、
本発明による装置では初期化計画を採用し、これにより
プロット操作を始める前にこの装置で取り得るすべての
ペン位置を定める。第１４図〜第１８図に示すように、
上記の初期化計画はペン収納ｇｌｌ　１　ｔとペン保持
部１４との幾何学的関係および相互作用に基づいてなさ
れる。ペン保持部１４は両ペン収納部と協動してそれぞ
れ４つの独立した異なる停止点を与えるように形成され
ている。各停止点はペン保持部１４を移動するのに使用
される直流モータ３５（＠９図参Ｒ１ｉりの停止点に対
応している。ペン摺動パー１９の中心に最も近い停止点
（第１８図のＤ点参照）は、ペン収納部１１とペン保持
部１４とが共にペンを保持しているときに生ずる。この
状態は第１４図に示されており、あご型端部２６はクラ
ンプ腕＃ｉ部２３の切頭部にｍｒＭしている。同様にペ
ン摺動パー１９の中心に次に近い停止点（第１８図の０
点）は第１５図に示すようにペン収納部１１とペン保持
部１４がいずれもペンを保持していないときの衝接で生
ずる。

この停止点は第１４図に示されている停止点よりペン摺
動パー１９の中心から遠くなっている。これはクランプ
腕１３があご型端部２６と整合していない回転軸の周り
に弧を描いているという事実によるものである。従って
ペン保持部１４はクランプ腕２３とあご型＠部２６が衝
接する的に更に走行する。この距離の差（第１８図の間
隔Ｃ）は一般に小さい（約１１ＩＩｆｆｉ）が、光学軸
エンコーダ３７はプロットする要求に適合するために約
０．０２５Ｍあるいはそれより優れた分解能をもつよう
に選ばれる。従ってこれら２つの停止点を識別するには
分解能などは問題でない。第１６図に示す停止点はペン
摺動パー１９の中心からさらに遠くに位置（第１８図の
Ｂ点）されており、この停止点は第３図に示した状態す
なわち、ペン収納部１−１にペンがあり、そしてペン保
持部１４にはペンがない状態に対応するものである。前
述したように、この停止点はあご型端部２６がクランプ
腕１３の停止部３３に衝接したときに生ずる。ペン摺動
パー１９の中心から最も遠い停止点（第１８図のＡ点）
は第１７図に示す。この停止点は第７図において述べた
ように、ペン保持部１４にペンがあり、このペンを空の
ペン収納Ｎｌ１１に挿着する状態に対応するものである
。なお、第１８図には左側と右側におけるこれら各停止
点の相対的な位置を模式的に示しである。Ｌは開停止点
ＡとＡとの間隔である。そして、ペンの取り得る種々の
配置を第１９図に示しである。　本装置における初期化
計画はほとんど第９図〜第１３図に述べた順序で開始さ
れる。制御装置４ｏは一般に初めのペン位置あるいはペ
ン保持部１４の位置に関する情報をもっていない。第２
０図のフローチャートに示すように、ペン保持１１１４
が停止点に衝接して直流モータ３５が停止するまで、ペ
ン保持ＮＪ１４は先ず左（至）のペン収納部１１の方に
移動する。′このようにして装置を初期化し、そして光
学軸エンコーダ３７によって測定したペン保持部１４の
初期位置Ｙ１を決定する。次に、ペン保持部１４を後退
させ、そして再びペン収納部１１に衝接させる。新しい
停止位置が制御装置４０によってＹ２として記録される
。次にペン保持部１４を右側のペン収納部３１に衝接す
るまで移動する。かくして新しい停止位置Ｙ３が制御装
置４０によって記録される。…Ｊと同じようにペン保持
部１４を後退させそして再びペン収納部３１に衝接する
ように移動させる。このようにして新しい停止位置Ｙ４
が決められる。第２０図から−明らかなように、相対的
な停止位置Ｙ１．Ｙ２　　Ｙ３およびＹ４に関する情報
は、ペンの初期位置をただ一つに決定するのに十分であ
る。そのため、プロッタ制御装置４０には第９図に示す
ようなＲＯＭ装置４１があり、これが各種のプロット操
作を実行する。従ってＲＯ、′：・ Ｍのわずかなファームウェアの変更によって第２０図に
示した簡単な論理を容易に実行することができ、そして
初期化計画を与えることができる。

なお、本発明装置は上述の実施例に限定されるものでは
なく、例えば各種のクランプ腕の形状を大幅に変更し、
且つ４つの独立した停止点を与えることができるやまた
、光学軸エンコーダ以外の距離測定装置を多数用いるこ
とができる。さらに、多数の興なるアルゴリズムを開発
することもできる。例えば、ペン収納部３１の相対位置
Ｙ３　、Ｙ４だけを使用する代わりに、ｙｌ　、ｙ２か
らこれらの右側停止点までの実際の距離は、ペンが右側
にあるのかどうかという情報を直接に与えることになる
。また、実行する場合に論理の順序を若干変更した方が
有利なこともある。例えば、制御装置が左側の初期情報
を知ることによつペンがペン保持部にあってペン収納部
にないことを確認できるならば、右側の情報調査を続行
する前にペンをペン収納部１１に挿着するのが有利であ
る。さらに、本発明はペン保持部の一方の側にだけペン
がある装置、例えば１ペン式装置にも有用である。

しかし、このような装置においては固定停止点のような
、距離を測定するた枦の原点を与えるものが必要である
。また本発明は、初期化計画に制限されるものではなく
、プロットの際にペンの位置を決定できるようなものに
等しく適用できるということは勿論である。例えば、何
らかの理由によってプロット動作の際に、ペンがペン収
納部からＪｉｍ脱したような場合、この制御装置はそこ
に存在しないペンを把持しようとしたときに、ペンか存
在していないことを検出することができる。なぜならば
、直流モータは不適当な位置で停止することになるから
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の一実施例による装置でペンの
把持から再挿着までの動作を示す平面図、第９図〜第１
３図はこれら動作を説明するための斜視図、第１４図〜
第１８図はペン位置の初期化計画を説明するための平面
図および模式図、第１９図はペンの取り得る種々の配置
図、第２０図は上記初期化計画のフローチャート図であ
る。 １１．３１：ペン収納部、１２．２２：ペン、１４：ペ
ン保持部、１９：ペン摺動パー、１３，１６．１７：ク
ランプ腕。 出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の（イ）〜（す）より成るプロッタにおけるペン位置
   制御−４＆置。 （イ）　…Ｊ記ペンが使用されていないとき、第１固定
   位置にペンを保持するために１１’ｉｌ記プロツタに装
   着された第１ペン収納部、 （ロ）　前記ペンが使用されていないとき、第２固定位
   置にペンを保持するために前記第１ペン収納部から隔離
   されて配置された第２ペン収納部、（ハ）　プロッティ
   ング中ペンを保持し、そして前記第１および第２ペン収
   納部のいずれか一方からペンを把持し、いずれか他方に
   ペンを挿着するために前記第１．第２ペン収納部の間に
   配置されたペン保持部、 （ニ）　　ＩｒＩＩ記ペン保持部を第１および第２ペン
   収納部のいずれかに接近した位置に移動させる駆動手段
   、 （ホ）　前記ペン保持部および第１ペン収納部は共同し
   て４つの可能なペン停止位置を有し、それらは前記駆動
   手段の４つの別々の停止点の第１組をかえるために前記
   接近した位置に移動したときに作動する位置決め手段 （へ）　前記ペン保持部および第２ペン収納部は共同し
   て４つの可能なペン停止位置を有し、それらは前記駆動
   手段の４つの別々の停止点の第２組を与えるために前記
   接近した位置に移動したときに作動する前記位置決め手
   段、 （ト）　　前記ペン保持部が前記第１ペン収納部と協動
   して２つの停止点間に対向するように前記ペン保持部の
   相対位置を決定し、且つ前記ペン保持８１（は第２ペン
   収納部と協動して２つの引き続く停止点間に対向させる
   前記位置決め手段、（チ）ｌｔｔｌ記位置決め手段によ
   って決定された各相対位置から初期のペン位置を推定す
   るためにアルゴリズムを実行する論理回路。