JPS5936201B2 - 二次元座標位置決め機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、製図機等に於て、ペン等を取り付けたカーソ
ルを、ＮＣ装置等の制御でモータを回転させることによ
り、ＸＹの直角座標上を移動させて、描画等を行なう装
置の位置決め機構に関するものである。

従来この種の装置では、第１図に示すように、描画板１
の両側面に置かれたレールにガイドされて、描画板１の
上をまたがつて走るビーム２にカーソル３が取り付けら
れ、このカーソル３がビーム２の上を走行して、カーソ
ル３に取り付けられたペン４により描画する機構が用い
られてきた。

しかるに、この機構ではカーソル３の位置決め精度を向
上させるために、ビーム２の剛性を大きくせねばならず
、その結果移動部の重量が増し、、駆動の際のモータの
加減速時定数や、最高描画速度を低くおさえざるを得な
いという欠点が有つた。また、これ等の従来の機構では
、カーソルのＸ方向の移動とＹ方向の移動とを、独立な
駆動機構を用い、ＸＹそれぞれ別個のモータにより駆動
していた。すなわち、Ｘ方向は描画板１の上をまたがつ
て走るビーム２を１台または２台のモ・一タを用いて動
かすことにより、またＹ方向はビーム２の上を走るカー
ソル３を別のモータを用いて動かすことにより、ＸＹ両
方向の位置決めを行なう方法が一般的であつた。しかる
にこの方法では、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向の移動を行
なう場合には、一方の軸のモータのみの駆動であり、他
方の軸のモータは休んでいることになる。

ところが一般に製図機等の位置決め、駆動は、Ｘあるい
はＹの軸方向の移動が最も多く、ＸＹ合成による斜め方
向の移動はむしろ少ない。このことから、一番使用頻度
の高いＸあるいはＹの軸方向移動時に、一方のモータの
みを使用するということは、位置決めのスピードを上げ
、作動時間の短縮を行なおうとする際に、非常に損失が
大きいことが伴る。本発明は、以上の理由から、ＸＹの
位置決め駆動の際にビーム等の剛性に頼らず、柔軟性に
富む帯材または線材等によつて、直接カーソルの位置決
めを行ない、更にＸあるいはＹの軸方向移動の際は、複
数のモータをフル回転させ、その複数のモータの回転方
向の一致、不一致により、Ｘ方向あるいはＹ方向の移動
として、カーソルを駆動しようとするものである。

以下、本発明の実施例を示す図面にもとずいて説明を行
なう。

第２図は、描画板１の上に置かれたカーソル３を、線材
によつて４方向に均等に引張ることにより、位置決めを
行なう機構を示したものである。

図で、線材２１はカーソル３上のピン２２に一端を固定
され、Ｘキヤリツジ１０上の渭車２５、描画板１に固定
されたモータ２０にその軸を連結した渭車２９、描画板
１上の渭車２６，２７、およびＸキヤリツジ１２上の渭
車２８にそれぞれ掛けられて、他端を引張バネ２４を介
してカーソル３上のピン２３に固定されている。また線
材３１も同様に、一端をカーソル３上のピン３２、他端
を引張バネ３４を介してカーソル３上のピン３３に固定
し、途中渭車３５，３６，３Ｔ，３８および、軸をモー
タ３０に連結された渭車３９に、それぞれ掛けられてい
る。引張バネ２４，３４はいずれも線材２１，３１にた
るみが生じないよう、常に一定量の張力をかけておく為
のものである。ここでＸキヤリツジ１０，１２は、描画
板１の側面に平行に置かれた２本のレール５，Ｔの上を
、互に対称な位置、すなわちＸキヤリツジ１０，１２お
よびカーソル３が常に図に示すＹ軸方向に一直線に並ぶ
ような関係位置を保ちながら、図のＸ軸方向に移動する
。一方Ｙキヤリツジ９，１１も描画板１の左右に平行に
置かれた２本のレール６，８の上を、それぞれ対称な位
置を保ちながら図に示すＹ軸方向に移動する。Ｘキヤリ
ツジ１０，１２、またはＹキヤリツジ９，１１をそれぞ
れ描画板１に対して対称的な位置に保つには、第２図に
示した線材等の配置だけでは不完全で、その方法として
は幾つか考えられるが、第３図および第４図にそれぞれ
前記条件を満足させるための方法を示す。

第３図は、線材を用いてキヤリツジを互に引張り合うこ
とにより、互に対称的な位置に保とうとするもので、ま
ずＸキヤリツジ１０および１２に対し第２図に示したと
同様に線材２１を張る。

更に線材１８を第３図のように、一方の端をＸキヤリツ
ジ１０上のピン１３に固定し、他方の端を引張バネ１５
を介してＸキヤリツジ１２上のピン１４に固定する。緑
材１８は又描画板１の端に設けられた渭車１６，１７に
械けられ、途中描画板１の裏側を通つて結ばれている。
このようにすればカーソル３が描画板１の上を如何なる
場所に移動しても、常にＸキヤリツジ１０，１２および
カーソル３は互にＹ軸方向に一直線に並ぶことになる。
同様に第２図のＹキヤリツジ９，１１に関しても他の線
材によつて、Ｙキヤリツジ９，１１およびカーソル３が
互にＸ軸方向に一直線に並ぶようにすれば、前記条件を
満足させることができる。第４図は、Ｘキヤリツジ１０
，１２を、描画板１の裏面を通したビーム４１によつて
結合したもので、この方法ではビーム４１が常にＹ軸に
平行な状態を保つように、Ｘキヤリツジ１０，１２とガ
イドレール５，７とを、コロ４２を介してしつかり組み
付けなければならない。以上のように、各キヤリツジお
よびカーソルが常にＸまたはＹ軸方向に直線的に並ぶよ
うな構造となつているとして、次に第２図に示す機構に
おけるカーソル３のＸＹ平面内における位置決め駆動に
ついて説明する。

今モータ３０を静止して、モータ２０により渭車２９を
第２図に矢印で示すように反時計まわりに回転したとす
ると、渭車３６，３Ｔ，３９が静止状態のまま、線材２
１によつてカーソル３は、第５図に示す矢印４８の方向
に移動する。

何故なら、この時Ｘキヤリツジ９，１１は共に−Ｙ方向
に移動するので、同時にカーソル３は＋Ｘ方向に移動し
て行くことになる。よつてカーソル３は−Ｙ方向への移
動と共に＋Ｘ方向にも移動し、第５図に示す矢印４８の
方向へ移動する。また、渭車２９を時計まわりに回転し
たときには、カーソル３は第５図の矢印４６の方向に移
動する。次に、今度はモータ２０を静止して、モータ３
０を第２図に矢印で示すように反時計まわりに回転すれ
ば、カーソル３は第５図に示す矢印４５の方向に、逆に
回転すれば矢印４Ｔの方向に移動することが判る。

以上を総合すれば、第２図に示す機構は、第５図に示す
ようにＸ−Ｙ座標系を４５度回転して、Ｘ’−Ｙ’ 座
標系とし、Ｘ’ 軸駆動用としてモータ２０を、Ｙ’軸
駆動用としてモータ３０を使用したと考えてよい。

従つて力ゾール３を第２図のＸ方向に動かすためには、
モータ２０により滑車２９を反時計まわりに、またモー
タ３０により渭車３９を反時計まわりに、それぞれ同時
に等速度で回せばよく、この時カーソルは、第５図の矢
印４８と矢印４５の合成ベクトル方向、すなわち＋Ｘ方
向に、矢印４５あるいは４８で示す速度の２倍の速さで
移動することが判る。

同様に渭車２９，３９を同時に等量時計まわりに回転す
れば力ゾール３は−Ｘ方向に移動する。また、渭車２９
を時計まわりに、渭車３９を反時計まわりに回転した場
合には＋Ｙ方向に、それぞれ逆の方向に回した場合には
−Ｙ方向に、カーソル３は移動する。このように、この
機構は従来の機構におけるＸＹの座標方向を、描画板１
に対して４５度回転したにすぎないので、ＸＹの軸方向
および軸に対して４５度方向以外の角度方向の描画も、
単にＸＹの座標回転を施す従来の方法で行なえることに
なり、ｍリ御上何ら問題はない。

次に、第６図に示した機構は、第２図に示した線材の配
置を二重構造として、位置決め駆動時における精度の向
上を計つたものである。

すなわち、描画板１、ガイドレール５，６，Ｔ，８、Ｘ
キヤリツジ１０，１２，Ｙキヤリツジ９，１１、および
線材２１，３１等の配置は第２図の場合と全く同様であ
る。

第６図に於ては、この他に線材２１と対称的に線材５１
が、また線材３１と対称的に線材６１がそれぞれ設けら
れている。ここで線材５１はカーソル３上のピン２２と
並んで設けられたピン５２に一端を固定され、途中渭車
５５，５６，５７，５８，５９に図に示すように掛けら
れて、他端をカーソル３上のピン５３に固定されている
。また線材６１も両端をカーソル３上のピン６２，６３
に固定され、途中を渭車６５，６６，６Ｔ，６８，６９
に図に示すように掛けられている。しかるに、第６図に
示すように４本の線材２１，３１，５１，６１によつて
支持されているカーソル３およびＸキヤリツジ１０，１
２，Ｙキヤリツジ９，１丁は、カーソル３が描画板１上
を移動しても、常にＹ軸方向あるいはＸ軸方向に直線的
に並んでいることになる。

また、渭車２９および６９は、ともにモータ２０の軸に
連結されて、互に逆方向に回転するようになつている。

一方、渭車３９および５９もともにモータ３０の軸に連
結されて、互に同方向に回転する。今、モータ３０を静
止して、モータ２０により、第６図に示すように渭車２
９を反時計まわりに、渭車６９を時計まわりに回転させ
るとすれば、カーソル３は第５図に示した矢印４８の方
向に移動する。

また、４モータ２０を静止してモータ３０によつて、第
６図に示すように渭車３９，５９をともに時計まわりに
興転すれば、カーソル３は第５図に示す矢印４５の方向
に移動する。すなわち、第６図に示す機構は、第２図に
示す機構と同様、Ｘ−Ｙ座標系を４５度回転して、第５
図に示すＸ’− Ｙ’座標系とし、Ｘ’軸駆動用として
モータ２０を、Ｙ’・蝕駆動用としてモータ３０を使用
したと考えてよい。また、第６図に示す機構の長所の一
つは、あらゆる方向にカーソル３が移動する際、常に数
本の線材により均等に進行方向に、カーソル３およびＸ
キヤリツジ１０，１２あるいはＹキヤリツジ９，１１が
引つ張られることがある。

例えば、＋Ｘ方向にカーソル３を移動させる場合を考え
てみる。

今、モータ２０，３０により、渭車２９，３９，５９，
６９がそれぞれ第６図に示す矢印方向に回転すると、そ
の結果カーソル３は、ピン３２および渭車３５間の線材
３１と、ピン６２および渭車６５間の線材６１の、２本
の線材によつて均等に＋Ｘ方向に引つ張られる。一方、
Ｘキヤリツジ１０は渭車５５，５６間の線材５１で、Ｘ
キヤリツジ１２は滑車２８，２？間の線材２１で、それ
ぞれ均等な力で＋Ｘ方向に引張られることになる。従つ
て、ＸあるいはＹの軸方向移動の際には、カーソル３お
よび２個のキヤリツジが、常に均等な力で同時に４本の
線材により、進行方向に引張られることになり、第６図
に示す機構では、第３図あるいは第４図に示すような機
構を用いずとも常にカーソル３および各キヤリツジが、
ＸあるいはＹ軸に平行な一直線上に並んだ状態を保つこ
とができるわけである。

ところが、第２図および第６図で説明した機構は、とも
にカーソル３を描画板１上に、数本の線材によつて支え
ているに過ぎず、このままではカーソル３と描画板１の
間隔を一定に保つことは難しい。

この対策として、第Ｔ図に示すように、Ｘキヤリツジ１
０，１２の間に細いビーム２をわたし、このビーム２の
上をカーソル３が走るようにしてもよい。

この際、描画板１が地面に対して水平に置かれている場
合には、ビーム２はカーソル３の重量を支える機能のみ
を果せばよく、ビーム２がＸ方向に移動する際のカーソ
ル３の慣性力は、十字形に張られた線材によつて支えら
れるので、第１図に示したような従来の機構にくらべ、
はるかに軽量のビームを設けるだけでよいことになる。
また、描画板１を地面に対して傾斜させて使用する場合
には、カールソ３の重量の一部を、位置決めに使用して
いる線材で支えることになり、ますますビームの軽量化
を計ることができる。特に描画板１を地面に対して垂直
に立てて使用する場合には、カーソル３の重量の全てを
線材によつて支えることになるので、ビーム２は単に、
ペン４を描画板の上に下して描画する際の筆圧に対抗で
きる程度の、ごく弱い力に耐えられればよいことになる
。従つて本発明による装置は、描画板１が地面に対し傾
斜し、あるいは垂直に立てた場合の自動製図機等に於て
、特に有効であることが判る。

一方、描画板１が水平に保持された自動製図機等におい
て、カーソル３にある程度の重量がある場合には、ビー
ムによつて支える代りに、カーソル３に圧縮空気を送つ
て、描画板１との間をエアベアリングによつて浮かせて
もよい。以上の説明は、線材を使用した機構に関して行
なつたが、線材の代りに柔軟性に富んだ帯状の板材ある
いは鎖等を用いてもよい。

また本発明による機構は、自動製図機だけではなく、自
動布線機あるいは自動組立機等、数値制御装置を用いて
位置決めを行なう、種々の装置に使用することができる
。

以上のように、本発明によれば、従来の機構において移
動部重量が増える主要因であつたビームの重量を軽減し
、あるいはビーム自体を無くすことができるとともに、
２台あるいは２組のモータが同時に回転した際にカーソ
ルはＸあるいはＹの軸方向に移動することになるので、
特に使用頻度の高い軸方向移動時の速度を増すことがで
きる等の利点をもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の位置決め機構による自動製図機の上面図
、第２図は本発明による位置決め機構を使用した自動製
図機の一実施例の上面図、第３図、第４図はともにカー
ソルと２つのキヤリツジを常に一直線上に保つための対
策を施した図、第５図はカーソルの移動方向とＸＹ座標
の関係を示す図、第６図は本発明による位置決め機構の
他の実施例の上面図、第Ｔ図は本発明による製図機のカ
ーソルを支えるために細いビームを使用した場合の他の
実施例の上面図である。 第１図、１：描画板、３：ビーム、３：カーソル、４：
ペン。 第２図、１：描画板、３；カーソル、４：ペン、５，６
，Ｔ，８：ガイドレール、９，１１：Ｙキヤリツジ、１
０，１２：Ｘキヤリツジ、２０：モータ、２１：線材、
２２，２３：ピン、２４：引張バネ、２５，２６，２７
，２８，２９：滑車、３０：モータ、３１：線材、３２
，３３：ピン、３４：引張バネ、３５，３６，３７，３
８，３９：滑車。 第３図、１：描画板、３：カーソル、４：ペン、１０，
１２Ｘキヤリツジ、１３，１４ピン、１５：引張バネ、
１６，ＩＴ：滑車、１８：線材、２１：線材、２２，２
３：ピン、２４：引張バネ、２５，２６，２１，２８，
２９二滑車。 第４図、１：描画板、３：カーソル、４：ペン、５，Ｔ
：ガイドレール、１０，１２：Ｘキヤリツジ、２１：線
材、２２，２３：ピン、２５，２８：滑車、４１：ビー
ム、４２：コロ。 第５図、４５，４６，４Ｔ，４８：矢印。 第６図、１：描画板、３：カーソル、４：ペン、５，６
，Ｔ，８：ガイドレール、９，１１：Ｙキヤリツジ、１
０，１２：Ｘキヤリツジ、２０：モータ、２１：線材、
２２．２３：ピン、２５，２６，２Ｔ，２８，２９：滑
車、３０：モータ、３１；線材、３２，３３：ピン、３
５，３６，３７，３８，３９：滑車、５１：線材、５２
，５３：ピン、５５，５６，５７，５８，５９：滑車、
６１：線材、６２，６３：ピン、６５，６６，６７，６
８，６９：滑車。 第Ｔ図、１：描画板、２：ビーム、３：カーソル、４：
ペン、５，６，７，８ガイドレール、９，１１：Ｙキヤ
リツジ、１０，１２：Ｘキヤリツジ、２１，３１：線材
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カーソルを線材等によつて十字方向に引張つて支持
   し、上記線材等の掛けられた複数個の滑車のうち少なく
   とも２個を、２台あるいは２組のモータによつて回転駆
   動し、上記カーソルを支える線材等の十字方向に対し４
   ５度回転した直角座標方向に上記モータのそれぞれがカ
   ーソルを移動させる働きをすることを特徴とする製図機
   等における二次元座標位置決め機構。 ２ カーソルを線材等によつて十字方向に引張つて支持
   し、かつ上記十字の４方向の各々に対し少なくとも２本
   の線材等を使用し、前記線材等の掛けられた複数個の滑
   車のうち少なくとも４個を、２台あるいは２組のモータ
   により回転駆動し、上記カーソルを二次元座標上で移動
   させることを特徴とする製図機等における位置決め機構
   。 ３ 平面上を一方向に往復移動するビームと、ビーム上
   をビームの移動方向とは直角の方向に移動するカーソル
   とよりなる装置に於て、カーソルを線材等によつて十字
   方向に引張つて支持し、該線材等の掛けられた複数個の
   滑車のうち少なくとも２個を、２台あるいは２組のモー
   タによつて回転駆動し、上記モータのそれぞれが、上記
   ビームの移動方向に対して４５度座標回転した直角座標
   方向に、カーソルを移動させる働きをすることを特徴と
   する製図機等における二次元座標位置決め機構。