JPS5914858Y2

JPS5914858Y2 - 座標検出装置

Info

Publication number: JPS5914858Y2
Application number: JP13795478U
Authority: JP
Inventors: 剛山口; 正保落合; 弘藤尾; 光一飯塚; 洋一浜中
Original assignee: 日立精工株式会社
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1978-10-09
Publication date: 1984-05-01
Also published as: JPS5555709U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、機械製図、設計図、地図等の図面において、
図面内の任意の点が座標のどの位置にあるかを検出する
座標検出装置に関する。

例えば製図機において、製図を行なう者がペンで指定し
た点の座標上の位置を座標検出装置によって検出し、そ
の位置対応に予め記憶されていた単位回路データを記憶
装置から読み出して製図機の入力に与えて製図機に製図
を行なわせるとが、座標検出板上に地図等をのせ、ペン
でその地図等をなぞることによって座標信号を連続的に
製図機に与えて地図等を描がせることか行なわれている
。

このような座標検出装置は、第１図に示すような原理を
用いるものである。

平行線１□、１２を有するセンスループＬ上で、交流を
流す励磁コイルを矢印り方向、すなわち平行線１１，１
２に直角に変位させたとき、励磁コイルＣが平行線１１
又は１□上に位置するときにはセンスループＬの出力端
子Ｔ１．Ｔ２から得られる電圧は零であるが平行線１□
又は１２の中間まで移動させると、出力電圧の波高は増
加する。

この原理を応用した座標検出装置として、特開昭４９−
６７５２１号公報に記載のものがある。

これは、第２図に示すように、Ｘ軸周ベース１とＹ軸周
ベース２とセレクタ用ベース３とを重ね合わせて座標検
出板（タブレット）を構成したものである。

Ｘ軸周ベース１は、絶縁材でなるシート３０に２条の導
体３１．３２を図示のように配置し、導体３１の両出力
端子１ａ１，１ａ２をＸ軸ｓｉｎ出力端子、導体３２の
両出力端子１ｂ１，１ｂ２をＸ軸ｃｏｓ出力端子とした
ものである。

Ｙ軸胴ベースも同様の構成であり、シート３１に配設し
た２本の導体３４．３５の両端はそれぞれＹ軸ｓｉｎ出
力端子２ａ１，２ａ２及びＹ軸ＣＯ８出力端子２ｂ１，
２ｂ２となる。

セレクタ用ベース３１よ、シート３ｂにたんざく状に組
まれた２組の導体３７．３８を互いに直角に重ね合わせ
たものである。

導体３７の先端にはＸ軸位置検出端子３ａ１〜３ａ４を
有し、導体３８の先端にもＹ軸位置検出端子３ｂｔ〜３
ｂ４を有する。

この座標検出装置の作用をＹ軸に関して第３図により説
明する。

第３図の３１．３２．３７は第２図に示したＸ軸ベース
１及びセレクタ用ベース３に配設された導体であって実
際には平行線の部分の平面上の位置は重なり合うが、図
では理解を容易にするために若干ずらして描いである。

ｐは導体３１のピッチであり、導体３２の平行線のよう
に変位ｄに比例した位相変調信号を得る。

これとペンの発振信号の位相とを比較することによりピ
ッチＰ（電気角３６０°）の範囲について変位を検出す
ることができる。

しかし、導体３１．３２だけであると、ペンが電気角θ
の位置であるか、ｎＸ３６０’＋θの位置であるか
が判別することができない。

そのために従来のものにおいてはセレクタ用ベース３を
設けて導体３７をたんざく状に配設しているのである。

即ち、ペンが端子３ａｌ、３ａ２の間に位置する時には
曲線Ｃに示すような波高の電圧が得られ、端子３ａｚ、
３ａ３の間に位置するときには曲線ｄに示すような波高
の電圧が得られ、端子３ａ３ｓ３ａ４の間に位置すると
きには曲線Ｃのような波高の電圧が得られるから、これ
らの端子間の出力電圧を検出することによってペンの位
置を知ることができるのである。

Ｙ軸に関する構成も各導体がＹ軸に関する各導体３１．
３２．３７に対して直角に配設されている点が異なるだ
けで、原理的には同じである。

このような公知の座標検出板は、前記のように３枚のベ
ースを重ね合わせる必要があるので、位置決め精度の向
上の観点から、導体の配置精度及び重ね合せ精度等を厳
格なものとしなければならず、製作を困難とし、製造原
価が割高になるという欠点があった。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、位
置決め精度等の性能を落とすこと無く、しかも製作が容
易となる座標検出装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本考案による座標検出装置は
、位置決めペンの位置を検出する座標検出板を、Ｙ軸、
Ｙ軸のペン位置検出導体として各々櫛形状のものを２種
類ずつ有し、各導体の支線を電気角１８０°毎に１枚又
は２枚の絶縁材シートに配設したＹ軸、Ｙ軸周ベースに
より構成したことを特徴とするものである。

次に本考案による座標検出装置の一実施例を図面により
説明する。

第４図は本考案による座標検出板の一例を示している。

この座標検出板４は、絶縁材でなるシート４０の表面に
、電気角で１８０゜間隔毎に、Ｘ軸ｓｉｎセレクタ導体
支線４ａ１，４ａ２゜・・・・・・Ｘ軸ＣＯＳセレクタ
導体支線４ｂ１，４ｂ２．・・・・・・が配設されてい
る。

前記導体支線４ａ１，４ａ２．・・・・・・の一端は共
通に線４１により接続されており、他端には出力端子４
３ａｘ、４３ａ２・・・・・・が設けられてい
る。

また前記導体支線４ｂ０，４ｂ２．・・・・・・の一端
も線４２により共通に接続されこれらの一端には出力端
子４３ｂ、、４３ｂ２．・・・・・・が設けられてい
る。

導体支線４ａ１，４ａ２．・・・・・・と導体支線４ｂ
１，４ｂ２゜・・・・・・は電気的に互に絶縁されてい
る。

一方、シー）４０の裏面には、前記Ｙ軸の導体支線４
ａｌ、４ａ２．・・・４ｂ１，４ｂ２．・・・・・・と
直角に、電気角で１８０゜間隔毎にＹ軸ｓｉｎセレクタ
導体支線４Ｃ１，４Ｃ２゜・・・・・・Ｙ軸ｃｏｓセレ
クタ導体支線４ｄ１，４ｄ２．・・・が配設されており
、前記導体支線４Ｃ１，４Ｃ２，・・・・・・の一端は
線４４で共通に接続され、他端には出力端子４６Ｃｉ
５４６Ｃ２９・・・が設けられ、前記導体支線４ｄ
１゜４ｄ２．・・・・・・の一端も線４５により共通に
接続され、他端には出力端子４６ｄｌ、４６ｄ２．
・・・・・・が設けられている。

また、導体支線４Ｃ１，４ｃ２．・・・・・・と導体支
線４ｄ１，４ｄ２．・・・・・・とは電気的に絶縁され
ている。

次に発振コイルを有する位置決めペンを該座標検出板４
に近接させた場合にＸ軸ｓｉｎセレクタ導体支線４ａ１
，４ａ２．・・・・・・の各端子４３ａ１，４３ａ２゜
・・・間に現われる誘導電圧、及びＸ軸ＣＯＳセレクタ
導体支線４ｂ１，４ｂ２．・・・・・・の各端子４３ｂ
１，４３ｂ２゜・・・間に現われる誘導電圧について、
第５図により説明する。

第５図ａに示すように、ペンがＡに示すように、支線４
ａ２と４ａ３との間の領域にある場合、端子４３ａ３を
基準とする端子４３ａ２の電圧は第５図すに示すように
、ペンが支線４ａ２，４ａ３上に来ると零となり、支線
４ｂ２上にあるときに最大となるｓｉｎ波状になる。

ペンが支線４ａ２，４ａ３の間の範囲以外にあるときは
位相が反転する。

同じく支線４ｂｚと支線４ｂ３との間をペンが変位する
と、端子４３ｂ３に対する端子４３ｂ２の電圧はＣのよ
うに変化する。

また、Ｂに示すように支線４ａ４と４ａ５との間をペン
が変位すると、端子４３ａ５に対する端子４３ａ４の電
圧はｄのように変化し、同じく支線４ｂ３と４ｂ４との
間を変位させると、端子４３ｔ）。

に対する端子４３ｂ４の電圧ｅのように変化する。

即ち、ペンの変位に対して、ｆの如き電圧がそのペンを
挾む位置にある支線の端子間に生じることになる。

従って、どの端子間に電圧が生じているかを検出するこ
とによってペンがどの領域にあるかを判別することがで
きるし、かつ端子間電圧の振幅比較によってどの位の位
置ずれがあるかを検出しうるから、支線間領域内でのペ
ンの位置を検出しうる。

即ち、例えばＡ点の場、合、端子４３ａ２と４３ａ３と
の間の電圧と、端子４３ｂ、、！＝４３ｂ３との
間の電圧の振幅の比較により、例えば支線４ｂｚを基準
としてＡ点がどの位ずれているかを検出することができ
るから、領域内のどの位置にペンがあるかを検出するこ
とができる。

上記の原理はＹ軸支線に生じる誘導電圧についても同様
であるので、Ｙ軸に関する説明は省略する。

次に該座標検出板を用いて構成された座標検出装置の回
路構成例を第６図により説明する。

第６図において、５は発振器であり、該発振器は、位置
決めペン１８に内蔵する励磁コイルにリード線１９を介
して励磁電圧を与えると共に、回路のタイミング制御用
クロックの原信号を発生させるものである。

６はＸ軸上の支線を順次選択するセレクタ、７はＹ軸上
の支線を順次選択するセレクタである。

８はＸ軸上の支線セレクト回数を計数する計数回路であ
り、Ｘ軸のｓｉｎ線対応のものとｃｏｓ線対応のものを
内蔵し、それぞれ数値“０”より計数し、セレクトされ
たＸ軸ｓｉｎ支線間あるいはｃｏｓ支線間に電圧が発生
していると計数を止める。

９は同様にＹ軸の支線セレクト回数を計数する計数回路
であって、セレクトされたＹ軸ｓｉｎ支線間あるいはｃ
ｏｓ支線間に電圧が発生していると計数を止める。

これらの計数回路８，９の出力は、Ｘ軸上、Ｙ軸上のど
の領域にペンがあるかを示すものとなる。

１０はセレクトされたＸ軸ｓｉｎ支線間の電圧とＸ軸ｃ
ｏｓ支線間の電圧を移相器によって電気角９σの位相差
を持たせて合成する信号合成回路であり、その出力は、
ペンの励磁電圧に対して領域内のペンの位置に比例して
位相がずれたものとなる。

１１はこのＸ軸の信号合成回路と同様に構成されたＹ軸
用の信号合成回路である。

１２はＸ軸の信号合成回路１０の出力電圧と発振器５の
出力である励磁電圧との位相差を検出してその位相差を
デ゛イジタル値で出力するＸ軸周の位相差検出回路、１
３はこれと同様構成のＹ軸用の位相差検出回路である。

１４は前記位相差検出回路１２の出力値と計数回路８の
出力値とを加算する加算回路、１６は該加算により得た
値を格納するレジスタである。

１５は前記位相差検出回路１３の出力値と計数回路９の
出力値を加算する加算回路、１７は該加算により得た値
を格納するレジスタである。

前記セレクタ６．７としては、例えば第７図のような回
路を用いることができる。

第７図はＸ軸ｓｉｎ支線のみに関するセレクタを示して
いるが、Ｘ軸ｃｏｓ支線やＹ軸ｓｉｎ支線、Ｙ軸ｃｏｓ
支線についても構成しうるものである。

第７図において、５１〜５６は各Ｘ軸ｓｉｎ支線４ａ工
〜４ａ５の出力端子４３ａ１〜４３ａ５とアース線５０
との間に挿入したスイッチ素子、６１〜６５はＸ軸ｓｉ
ｎ支線４ａ２〜４ａ５と出力線７１との間に挿入したス
イッチ素子で、５１と６１．５２と６２．５３と６３．
・・・・・・はそれぞれ連動である。

７０はこれらのスイッチ素子を駆動するリンク゛カウン
タで、例えば励磁電圧の周期の５倍程度の周期を有する
クロックＣＬが与えられることによって順次“■”とな
るステージが移り、スイッチ素子５１と６１、５２と６
２．５３と６３．・・・が順次一時閉威し、支線閾電圧
を出力線７１とアース線５０との間に出力する。

７２は出力を増幅する増幅器でその出力は前記信号合成
回路１０に加わる。

第８図はクロックＣＬとリングカウンタ７０のあるステ
ージの出力と、そのステージの出力が“１“となった時
にスイッチ素子が動作することによってセレクトされた
支線間の電圧を増幅した電圧Ｅｓ１ｎとの関係を示して
いる。

セレクトされた支線間にペンが位置しているときは出力
電圧Ｅｓ１ｎの波高は高くなる。

第９図は計数回路８の内のＸ軸ｓｉｎ支線のセレクト回
数を計数する回路について示している。

Ｘ軸ｃｏｓ支線のセレクト回数を計数する回路及びＹ軸
のｓｉｎ支線、ｃｏｓ支線のセレクト回数の計数回路も
同様に構成されるものである。

第９図において、７３は第７図にも示したクロックＣＬ
を計数するカウンタで、その計数値はリングカウンタ７
０のステージ番号を示すものである。

７４はセレクタ出力Ｅｓ１ｎが基準電圧Ｅｓより高いと
きにはカウンタ７３の歩進動作を停止させる比較器であ
る。

このような構成において、発振器５が動作し、図示しな
い回路でクロックＣＬが作られ、セレクタ６．７がＸ軸
ｓｉｎ支線４ａ１と４ａ２、４ａ２と４ａ３゜・
・・Ｘ軸ｃｏｓ支線４ｂ１と４ｂ２，４ｂ２と４ｂ３・
・・、Ｙ軸ｓｉｎ支線４ｃ、と４Ｃ２，４ｃ２と４Ｃ３
，・Ｙ軸ｃｏｓ支線４ｄ、と４ｄ２，４ｄ２と４ｄ３・
・・という風に各々順にセレクトする。

即ち、例えば第７図の例においては、リングカウンタ７
０にクロックＣＬが加わる度毎にスイッチ素子５１と６
１．５２と６２・・・が順に一時閉或して４ａ＋と４ａ
２，４ａ２と４ａ３．・・・の支線間型圧を信号合成回
路１０に加える。

同時に、支線４ｂ。と４ｂ２，４ｂ２と４ｂ３．・・・
の電圧が信号合成回路１０に加わり、９０°の位相差を
持たせて加算され、この加算された電圧と発振器５の出
力電圧との位相差が位相差検出回路１２で検出され、位
相差をディジタル値で加算回路１４に出力する。

一方、計数回路８は、クロックを計数し、Ｘ線ｓｉｎ支
線間又はＸ軸ＣＯＳ支線間の電圧が発生すると計数を止
める。

この計数停止の動作は、第９図に示したように、支線間
型圧が基準電圧を越えたときにクロックを停止する等の
制御動作によって行なわれる。

加算回路１４における計数回路８の出力値と位相差検出
回路１２の出力値の加算結果は、Ｘ軸座標位置を示すも
のであり、レジスタ１６に格納され、図示しない上位装
置（製図機等）に与えられ、所望の動作がなされる。

Ｙ軸についてもＸ軸と同様な処理により得られたＹ軸座
標位置テ゛−夕がレジスタ１７に格納される。

上記の実施例においては、１枚のシートの表面及び裏面
にＸ軸、Ｙ軸のｓｉｎ支線、ｃｏｓ支線を設けたもので
あるから、従来品のように３枚のベースを重ね合わせる
構成に比較して極めて簡単に座標検出板を製作すること
ができる。

このことは製造原価の低減に寄与するものである。

また、上記構成によると、増幅器は４個でよく、従来必
要とされていた６個に比べて少なくてすみ、構成が簡略
化される利点がある。

上記実施例はシートを１枚とした例について説明したが
、２枚のシートの各々にＸ軸、Ｙ軸の各支線を配設した
場合も従来構成に比べて座標検出板の製作が容易となる
。

以上述べたように、本考案による座標検出装置は、発振
器に接続された励磁コイルを有する位置決めペンと、Ｘ
軸、Ｙ軸周導体として各々たんざく形のものを２種類ず
つ有し、各導体の支線を電気角１８０°毎に絶縁材シー
トに配設したＸ軸、Ｙ軸周ベースと、該ベースからの信
号を検出しＸ軸、Ｙ軸座標を算出する回路とを備えて構
成されたものであって、１枚又は２枚のシートによって
座標検出板を製作しうるから、従来のものに比較して座
標検出板を簡単に製作することができ、かつ位置決め精
度を落とすこともない。

さらに、信号検出及び算出を行なう回路を簡略化しうる
という利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の母体となる位置検出の原理を説明する
図、第２図は従来の座標検出板の構成を示す分解斜視図
、第３図は第２図の座標検出板の作用を説明する図、第
４図は本考案による座標検出板の一例を示す斜視図、第
５図はその作用を説明する図、第６図は本考案による座
標検出装置の一実施例の構成を示すブロック図、第７図
は第６図のセレクタの構成例を示す回路図、第８図は第
７図のセレクタの作用を説明する波形図、第９図は第６
図の計数回路の構成例を示す回路図である。４・・・座標検出板、４ａ１〜４ａ６・・・Ｘ軸ｓｉｎ
セレクタ導体支線、４ｂ１〜４ｂ５・・・Ｘ軸ｃｏｓセ
レクタ導体支線、４ｃ１〜４Ｃ３・・・Ｙ軸ｓｉｎセレ
クタ導体支線、４ｄ１〜４ｄ３・・・Ｙ軸ｃｏｓセレク
タ導体支線、５・・・発振器、６，７・・・セレクタ、
８，９・・・計数回路、１０゜１１・・・信号合成回路
、１２．１３・・・位相差検出回路、１４゜１５・・・
加算回路、１６．１７・・・レジスタ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

発信器に接続された励磁コイルを有する位置決めペンと
、櫛形状に形成され且つ相互に電気角１８０°ずらして
配置されたＸ軸周ペン位置検出導体と、櫛形状に形成さ
れ且つ相互に電気角１８０°ずらし配置されたＹ軸周ペ
ン位置検出導体と、上記Ｘ軸及びＹ軸周ペン位置検出導
体を互いに直交配置する絶縁シートを有する座標検出板
と、該座標検出板からの信号を検出しＸ軸及びＹ軸の座
標を算出する回路とを備えた座標検出装置。