JPH04111495U - 記録ペンの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録装置に用いられる記録ペンの駆動制御装
置で、記録ペンの着地制御における速度制御の切換を円
滑にする。 【構成】 制御演算装置の積分回路の初期値を適当な値
とすることで、切換時点で指令値が変化しないようにし
たことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は記録装置に使用する記録ペンの駆動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は、記録ペンの制御装置の構成を示す図で、図において、１は記録ペン、 ２はペンホルダ、３は基台、４はアクチュエータ、５はスライドベアリング、６ は位置センサ、７は記録紙表面を示す。

【０００３】 図１は、本考案の一実施例を示すブロック図であるが、同時に図２の制御回路 の一例を示す図で、図において、８は制御演算装置、８１，８７は互いに連動す る切換スイッチ、８２は減算器、８３は増幅器、８４は微分回路、８５は積分回 路、８６は加算器、９はディジタルアナログ変換器、１０は増幅器、１１，１２ はそれぞれ積分装置、１３はアナログディジタル変換器である。 図１は速度制御の場合を示し、制御演算装置８には基準速度ｖ₁ またはｖ₂ が 与えられ、ｉ＝Ｐ（ｖ₁ −ｖ）・・・（１）または、 ｉ＝Ｐ（ｖ₂ −ｖ）＋Ｉ∫（ｖ₂ −ｖ）ｄｔ・・・（２）により算出した指令値 ｉを出力する。但し、ｖは記録ペンの降下速度、Ｐ，Ｉは定数であり、ｖ＝ｄｚ ／ｄｔの関係にある。

【０００４】 アクチュエータ４は、例えばダイナミックスピーカのムービングコイルに相当 する駆動コイルと、弾性力を作用させるスプリングとを備えており、スプリング 自体の平衡位置がｚ₀ であるとすると、記録ペン１の位置がｚであるときは、駆 動コイルにＫ（ｚ−ｚ₀ ）の力を加える。ここにＫは弾性係数である。

【０００５】 また駆動コイルの出す力は、そのコイルに流れる電流に比例し、コイルに流れ る電流は指令値ｉに比例するので、Ｔｉ（Ｔはアクチュエータの電力−力変換定 数）によって駆動コイルの出す力を表すことができる。このアクチュエータ４に 連結されている系の質量合計をＭとし、重力の加速度をｇとすれば、力Ｍｇがこ の系に加えられている。系の摩擦係数を無視すると、運動の方程式として次の式 （３）が成立する。 Ｍｄ² ｚ／ｄｔ² ＝−Ｋ（ｚ−ｚ₀ ）＋Ｔｉ＋Ｍｇ・・・（３）

【０００６】 増幅器１０からアクチュエータ４の駆動コイルに入力される電流によって力Ｔ ｉが発生し、記録ペン１はｚ方向の加速を受け、この加速が積分装置１１，１２ （特別の積分装置が存在するわけではなく、記録ペン１の加速結果がその位置変 化として表れることを意味する）で２回積分され位置ｚとして位置センサ６によ り検知され、アナログディジタル変換器１３によりディジタル値に変換され、制 御演算装置８に入力される。

【０００７】 ところで、この種の記録ペン１の位置制御においては、制御すべき位置は、 記録ペン１の着地高さ位置（ペンダウン位置）ｚｄ、 記録ペン１のペンアップ位置ｚｕ、および必要な場合には、 記録ペン１のペン交換高さｚｓ（ペン交換機付きプロッタのみ）である。 これらの位置は、それぞれ制御演算装置８が発する指令値ｉ_d ，ｉ_u ，および ｉ_s によって制御される。

【０００８】 そして特にペン交換機を有する記録装置などでは、記録ペン１の交換などの際 に、アクチュエータ４に連結される系の質量が移動し得る。 このような場合には、制御演算装置８の発するそれぞれの指令値ｉ_d ，ｉ_u ， およびｉ_s に、上述の質量変動分だけ加えた新たな指令値ｉ_d'，ｉ_u'，およびｉ _s 'を、それぞれ発生するよう制御演算装置８を構成しておくことができる。

【０００９】 上述の指令値の決定方法としては、図４に示す方式を採用することができる。 上述の式（３）の左辺ｄ² ｚ／ｄｔ² は、記録ペン１が所望の指令値より、所望 の位置に位置付けられ安定し、静止状態となった時はもと（ゼロ）となるので、 −Ｋ（ｚ−ｚ₀ ）＋Ｔｉ＋Ｍｇ＝０・・・（４）が成立し、記録ペン１が静止 状態にある時には、位置ｚと指令値ｉ（電流）の間には、直線的な関係があるこ とが解る。

【００１０】 ステップ１００において装置に電源が投入され、初期化の段階に入ると、ｉ＝ ｉ₁ およびｉ＝ｉ₂ の２個のｉの値に対応するｚの値、ｚ₁ ，ｚ₂ を測定し、ス テップ１０９に示す演算によって所望のｚの値、すなわちｚ_d ，ｚ_U ，ｚ_S に対 応するｉの値、ｉ_d ，ｉ_U ，ｉ_S を算出しておく。

【００１１】 これらの高さに記録ペンを移動させる時は、指令値としてｉ_d ，ｉ_U ，ｉ_S を それぞれ出力すれば良い。一定値の出力であるから制御演算を必要とせず、記録 ペンは所望の位置で停止する。 この場合、ペン交換を行った場合には、アクチュエータ４に連結されている系 の質量が変化するので、式（４）から明らかなようにｚの値が変化する。 この事実を利用し、記録ペンの重量４を測定することができる。すなわち、式 （４）において、Ｋ，ｚ₀ ，Ｔ，ｉは変わらないので、ＫΔｚ＋ｇΔＭ＝０・・ ・（５）となる。ここにΔｚは位置ｚの増分、ΔＭは質量の増分であり、式（５ ）から記録ペン１の重量の増分ｇΔＭを位置の増分Δｚで表すことができる。

【００１２】 また、図４に示す作業で決定した比例定数（ｉ₁ −ｉ₂ ）／（ｚ₁ −ｚ₂ ）は 、Ｍの値によって変化せず、この比例定数を用いΔｚを補正するΔｉを算出する ことができるので、質量変化がある場合においても、この変化分を補償する新た な指令値ｉ_d'，ｉ_u'，ｉ_s'を決定記憶することができる。

【００１３】 ところで、記録ペン１の着地制御は、図３に示すように２段階の速度制御で行 われる。すなわち、現時点ｔ０から着地点近傍の位置ｚ₁ までは大きな速度ｖ₁ で近接し、この点以下では記録ペン１が記録用紙表面に激突するのを避けるため 、小さな速度ｖ₂ で降下させている。 また、この制御には式（２）に示すように、Ｐ，Ｉ制御が用いられる。 式（３）の右辺のｉに式（２）を代入すると、 −Ｋ（ｚ−ｚ₀ ）＋Ｔｐ（ｖ₂ −ｖ）＋Ｔ・Ｉ∫（ｖ₂ −ｖ）ｄｔ＋Ｍｇ・・・ （３’）となる。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

解決しようとする問題点は、従来の記録ペンの駆動制御装置では、図３のｔ１ における切換時点で過度現象が生ずるという点にある。 すなわち、基準速度がｖ₁ からｖ₂ へ急激に変更されるため、その結果として 過度現象が発生してしまう。然しながら、基準速度をｖ₁ からｖ₂ へ漸次変化さ せながら過度現象を避けるためには、面倒な制御が必要となる。 本考案は、制御の切換時点で過度現象を発生させない記録ペンの駆動制御装置 を得ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、Ｐ，Ｉ制御の積分回路の初期値に適当な数値を選ぶことで、切換時 点の過度現象を防止することを最も主要な特徴とする。

【００１６】

【実施例】

図１は、本考案の一実施例を示すブロック図であって、各部分の説明は従来の 技術で既に説明しており、ここでは重複した説明は省略する。 この考案においては、積分回路８５の初期値として速度切換点ｔ₁ での記録ペ ン１を含む可動部の上向きの力を相殺するような力を付与するように設定したも のである。具体的には、速度切換点ｚ₁ で静止するような力を初期値として与え るように構成すれば良い。 すなわち、式（３’）において、速度指令値を与えない状態であると考えれば 良く、従って、−Ｋ（ｚ−ｚ₀ ）＋ＴＩ・∫Ｉｓ＋Ｍｇ＝０（Ｉｓ：積分項の初 期値）となり、この値Ｉｓを初期値とすることにより、速度切換点でのペンの振 動を防止することができる。

【００１７】

【考案の効果】 以上説明したように本考案の記録ペンの駆動制御装置は、記録ペンの着地制御 における基準速度の切換点での過度現象を、容易に防止することができる利点が ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すブロック図である。

【図２】記録ペンの制御装置の構成を説明する図であ
る。

【図３】記録ペンの着地制御における速度制御の切換を
説明する図である。

【図４】指令値の決定方法を説明する図であある。

【符号の説明】

１ 記録ペン ４ アクチュエータ ６ 位置センサ ８ 制御演算装置 ８３ 増幅器 ８４ 微分回路 ８５ 積分回路 ８６ 加算器 ｉ 指令値 ｚ 記録ペン位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 杉本 貴央 東京都品川区西品川３−19−６ グラフテ ツク株式会社内 (72)考案者 種村 明彦 東京都品川区西品川３−19−６ グラフテ ツク株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録装置に用いられ、制御演算装置から
   出力される指令値に基づいて駆動されるアクチュエータ
   によりその上下運動が制御され、位置センサによりその
   上下方向位置が測定される記録ペンの先端を記録紙表面
   に当接させるため記録ペンを駆動させる記録ペンの駆動
   制御装置において、記録ペンの先端が記録紙表面から適
   当な距離離隔した状態における記録ペンの位置ｚ₁ に到
   るまでは第１の速度ｖ₁ （但し、ｖは記録ペンの降下速
   度であり、記録ペンの位置をｚとすると、ｖ＝ｄｚ／ｄ
   ｔの関係にある）を基準速度として速度制御を行い、上
   記制御演算装置から指令値としてｉ＝Ｐ（ｖ₁ −ｖ）を
   出力し、記録ペンの位置がｚ₁ 以下の領域では第２の速
   度ｖ₂ を基準速度として速度制御を行い、上記制御演算
   装置から指令値としてｉ＝Ｐ（ｖ₂ −ｖ）＋Ｉ∫（ｖ₂
   −ｖ）ｄｔを出力し上記積分の初期値として上記記録ペ
   ンの上記位置ｚ₁ での上記記録ペンの上向きの力を相殺
   する力に対応する値を設定したことを特徴とする記録ペ
   ンの駆動制御装置。