JPH04197697A - 作図装置のペン制御装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、作図装置のペン制御装置に関し、特にペン
先を記録面との離間状態から、記録面に対して接触させ
る際のペンの移動速度制御に係わる。

【従来の技術】

例えばコンピュータからの作図命令によりペンを記録面
、例えば記録紙面上を相対的に移動させて、目的の作図
を自動的に行なうＸ−Ｙブロックや製図機等か知られて
いる。 この種の作図装置において、作図時間を決定する要因と
しては、ペンの記録紙面に平行な方向の移動時間たけて
なく、ある作図終点から次の作図始点に移動する際に必
要な、記録紙面に対するペンの上げ下げに要する時間か
比較的大きなウェイトを占めている。 このため、高速応答を必要とするペンの制御を行なう場
合、従来、ペン先を記録紙と離間させた状態から記録紙
面に接触させるようにするペンダウン時には、ペン先の
記録紙面への衝撃、はね返り等を考慮して、できるたけ
高速応答の可能な一定の降下特性の速度パターンで制御
している。すなわち、ペンダウンの初期時には高速で降
下させ、記録紙面近傍のところで、ゆっくりと降下させ
て衝撃を抑え、記録紙面に対してペン先をソフトランデ
ィングさせる制御方式か用いられている。

【発明か解決しようとする課題】

前記のペンダウン時のペン制御の速度パターンを決定す
るには、特に、ペン先が記録面と接触するときの衝撃値
（衝撃荷重）について考慮する必要かある。すなわち、
接触時の衝撃値が大きいと、ペン先が傷みやすく、また
、記録紙を傷めてしまうこともあるからである。 ところて、Ｘ−Ｙプロッタ等の作図装置においては、ペ
ンとして、シャープペンシル、サインペン、インクペン
、ボールペン等の複数種のものを交換使用できるものが
多々ある。 前記の衝撃値の大きさは、これらペンの種類によって異
なり、また、同一種のペンでもペンの重さのばらつき、
インク残量、用紙の種類等によって変化する。 例えばインクペンにおいては、インクの残量、ペンの太
さ、ペン先端の磨耗、用紙の種類なとにってペンダウン
時の衝撃値が変化する。 水性ボールペンにおいては、インクの残量、ペン先端の
長さのばらつき、用紙の種類なとによってペンダウン時
の衝撃値が変化する。 シャープペンシルにおいては、シャープ芯の磨耗による
形状変化、用紙の種類などによってペンダウン時の衝撃
値か変化する。 このように、ペンダウン時の衝撃値（衝撃荷重）は、一
定ではなく、種々の要因によって変化する。 ところが、前述したように、従来は、一定の降下特性の
速度パターンにより、ペンダウン時の速度制御を行なっ
ているため、この速度パターンとしては、最悪の条件、
すなわち、最大の衝撃値のときにも、ペン及び記録紙に
与える影響を少なくすべく、速度を抑制するように設定
せさるを得なかった。 このため、従来は、ペン種やペンの状態変化に応じたペ
ンダウン時の速度制御ができず、高速の作図の支障とな
っていた。 この発明は、以上の点に鑑み、ペン種やペンの状態変化
、記録用紙なとに応したペンダウン時の速度制御を行な
うことかできるようにしたペン制御装置を提供すること
を目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明においては、ペンを
保持するとともに、ペン先を記録面に対して接触及び離
間させるペン駆動手段を備える作図装置において、 前記ペン先か前記記録面に接触したときのペン先の移動
加速度を検出する加速度検出手段を設け、この加速度検
出手段の出力に基づいて、前記ペン先を前記記録面との
離間状態から、前記記録面に接触させるときの移動速度
パターンを制御するようにしたことを特徴とする作図装
置のペン制御装置を提供する。

【作用】

ペン先か記録面に接触するときの衝撃値は、その時のペ
ン先の移動加速度に対応している。したかって、加速度
検出手段により検出したペン先の記録面との接触時の加
速度に基づいて制御されて作成された速度パターンは、
前記衝撃値に応したものとなり、ペンダウン時の高速制
御が可能になる。

【実施例】

以下、この発明によるペン制御装置の一実施例を図を参
照しながら説明する。 第１図は、この発明によるペン制御装置の一実施例のブ
ロック図を示す。なお、この第１図において、主要な各
部は、コンピュータのソフトウェアとして構成可能で、
その場合には、各部は、コンピュータで実行する機能を
ブロックで示したものとなる。 すなわち、作図データが端子１を介してペンダウン・ア
ップ設定信号発生部２に供給され、これより第２図Ａに
示すような矩形波からなるペンダウン・アップ設定信号
ＵＤが得られる。このベンダウン・アップ設定信号ＵＤ
の立ち上かりはペンアップ、その立ち下がりはペンダウ
ンを示し、そして、ハイレベルの状態はペンアップ状態
での水平方向移動距離に応したもの、ローレベルの状態
はペンダウン状態での水平方向移動距離に応したものと
なっている。 このペンダウン・アップ設定信号ＵＤは、速度設定信号
発生部３に供給される。 速度設定信号発生部３は、速度パターンの標準パターン
発生部４と、後述するようにペンダウン時のペン先の記
録紙面との接触時の衝撃値（加速度のピーク値に対応）
に応じて速度パターンを修正した修正パターン形成部５
と、修正パターン形成部５で修正された速度パターンを
登録する例えばＲＡＭからなる速度パターン発生部６と
、パターン読み出し制御部７とを備える。 この速度設定信号発生部３の標準パターン発生部４は、
例えばＲＯＭで構成され、例えばペンの種類に応じた速
度パターンの標準パターン（例えば第２図Ｂ参照）が登
録（記憶）されている。この標準パターンは、ペンアッ
プ時のパターンは、ペン種によらず同一であってもよい
か、ペンダウン時のパターンはペン種に応した適切な衝
撃値となるような標準パターンとされ、ペン種により異
なっている。この標準パターン発生部４には、端子８を
通してペン交換時に得られるペン種選択１．５′号ＳＥ
が供給され、二の標準パターン発生部４がらペン種に応
した標準速度パターンが読み出されるようにされている
。 パターン読み出し制御部７は、ｆ’１図の開始に先たっ
て、ペン種選択信号ＳＥか与えられた標準パターン発生
部４から、そのペン種に応した速度パターンの標準パタ
ーンを読み出し、その標準べターンを速度パターン発生
部６に登録する。そして、作図の開始に当たっては、ペ
ンダウン・アップ設定信号ＵＤに応して、速度パターン
発生部６に登録されている速度パターンを読み出し、速
度設定信号発生部３の出力である速度設定信号とする。 速度パターン発生部６の速度パターンデータは、作画動
作中においても、後述するように修正パターン形成部５
により修正された速度パターンのデータに書き替えられ
る。 速度設定信号発生部３からの速度設定信号ｖ５は速度制
御部９に供給され、この速度制御部９がらの速度制御信
号（サーボ信号）がペン上下駆動手段としてのアクチュ
エータ１０に供給されて、ペンの記録紙に対するアップ
及びダウン時の速度制御かなされる。 この例の場合、アクチュエータ１ｏは、後述するように
リニアモータの原理を利用したリニアアクチュエータ（
特公昭６３−１８４３１号公報に詳述されている）が用
いられている。 このアクチュエータ１０には、後述のようにペンの上下
移動の移動速度検出手段が設けられており、その速度検
出信号ＤＶが速度制御部９に供給されている。そして、
こうして形成される速度制御ループにより、速度制御部
９はペンの上下移動の速度が速度設定信号に応じたもの
となるようにサーボ制御を行なうものである。 ペンダウン・アップ設定信号発生部２の出力信号ＵＤは
、また、ペン高さ位置設定信号発生部４１に供給される
。このペン高さ位置設定信号発生部４１は、ペンアップ
時及びペンダウン時のペンの高さ位置設定信号Ｈ３を予
め記憶するＲ　ＯＭで構成できる。この高さ位置設定信
号発生部４１がらのペンダウン・アップ設定信号ＵＤに
応じて読み出された高さ位置設定信号Ｈ５は位置制御部
４２に供給される。 一方、アクチュエータ１ｏには、後述するように、ペン
の記録紙面に対する高さ位置の検出手段が設けられてお
り、その高さ位置検出信号ＤＨが位置制御部４２に供給
される。そして、位置制御部４２は、高さ位置検出信号
ＤＨが前記高さ位置設定信号Ｈ５て設定される高さ位置
を示すものとなるように、アクチュエータ１ｏをサーボ
制御する。 圧力制御部４３は、ペンダウン・アンプ設定信号発生部
２からの信号ＵＤと、アクチュエータ］０からの速度検
出信号ＤＶ及び高さ位置検出信号ＤＨを受けると共に、
筆圧設定部４４がらの筆圧設定信号を受けて、ペンダウ
ンの状態で、高さ位置が零かつ速度か零の状態（ペン先
が記録紙に接触している状態）からとの程度ペンをさら
に強制的にダウンさせるかにより筆圧を決定するための
もので、そのための制御信号をアクチュエータに供給し
て筆圧を制御する。 そして、この場合、アクチュエータ１０にはペンの上下
移動時の加速度を検出する加速度センサが設けられてお
り、そのセンサ出力である加速度信号ＡＣかアンプ５１
を介してピークホールド回路５２に供給され、加速度の
ピーク値がホールドされる。加速度センサの出力ＡＣは
、例えば第２図Ｅ又はＦに示すようになる。第２図Ｅは
、例えばペンダウン時の速度パターンが標準速度パター
ン（第２図Ｂ参照）のときて、ペンかサインペンの時の
加速度信号ＡＣを示し、また、同図Ｆは、同しくペンが
インクペンであるときの加速度信号ＡＣを示している。 この第２図Ｅ及びＦからも明らかなように、ペンダウン
時、ペン先が記録紙面に接触したときに加速度信号ＡＣ
は、ピーク値を示し、そのピーク値はペン先か記録紙面
と接触したときの衝撃値に応したものとなっている。し
たかって、ピークホールド回路５２の出力は、前記衝撃
値に応じたものとなる。 このピークホールド回路５２の出力は、衝撃値検出回路
５３に供給されて衝撃値が検出され、適切な衝撃値と比
較される。この比較出力は速度設定信号発生部３の修正
パターン形成部５に供給される。そして、修正パターン
形成部５は、衝撃値検出回路５３で、ピークホールド回
路５２の出力が、適切な衝撃値より大きいと検出された
ときは、速度パターン発生部６に登録されていた速度ノ
々ターンを読み出し、より衝撃値が小さくなるように、
すなわちペン先かゆっくりと記録紙と接触するように速
度パターンを修正し、この修正、＜ターンを速度パター
ン発生部６に書き替え、登録する。また、衝撃検出回路
５３で、ピークホールド回路５２の出力が、適切な衝撃
値に対して余裕のある小さいものであるときは、速度パ
ターン発生部６に登録されていた速度パターンを読み出
し、ペンダウン時の速度がより早くなる（衝撃値は大き
くなる）速度パターンに修正し、この修正パターンを速
度パターン発生部６に書き替える。 この場合、速度パターンか標準パターンであるときに得
られるアクチュエータ１０からの位置検出信号ＤＨが、
第２図Ｂに示すようなものであるとしたとき、速度パタ
ーンをより衝撃値が小さくなるように修正したときは、
位置検出信号ＤＨは第２図Ｃに示すようになり、また、
ペンダウン時に速度がより速くなるように速度パターン
を修正したときは、第２図りに示すようになる。 そして、例えば同一種のペンで作画中であってもピーク
ホールド回路５２の出力は、ペン先の磨耗等先端形状の
変化やインク残量の変化等により変化するので、このピ
ーク値変化に応して、筆圧等の筆記条件を補正すること
かできる。 この例の場合には、衝撃値検出回路５３の出力は筆圧設
定部４４に供給され、適切な衝撃値に対してピークホー
ルド回路５２の出力か大きくなったり、また、小さくな
ったりしたときは、筆圧設定部４４の筆圧設定値か衝撃
値に応して補正される。 また、インクペンや水性ボールペン等、インク残量に応
じてペン重量の変化が比較的大きいペン種の場合には、
ピークホールド回路５２の出力はインク残量検出回路６
１に供給されて、ピーク値の変化からインク残量か検出
され、インク残量表示部６２においてインク残量が表示
される。なお、これらインク残量検出回路６］、インク
残量表示部６２は、端子８からのペン種選択信号ＳＥに
より制御され、これら回路６１．６２か、インク残量表
示か適切となるペン種のときのみ駆動するようにされて
いる。 また、アンプ５１からの加速度検出信号ＡＣは、ペン接
触時点検出回路５４に供給される。ペンダウン時の加速
度かピークを示す大きく変化する時点は、ペン先が記録
紙に接触する時点であるので、ペン接触時点検出回路５
４ては、アンプ５１からの加速度検出信号ＡＣの変化を
検出することにより、ペン先の記録紙に対する接触時点
を検出することができる。そして、この接触時点の情報
は接触位置検出回路５５に供給され、検出された接触時
点でのアクチュエータ１０からの位置検出信号ＤＨが参
照されて、接触高さ位置が正確に検出される。そして、
この検出された接触高さ位置の情報が位置制御部４２に
供給されて、高さ位置制御の基準とされる。 従来、ペン先の記録紙に対する接触位置は、ペンダウン
後のアクチュエータ１０からの位置検出信号ＤＨを、ア
クチュエータに加えられた信号（電流又は電圧）の接触
位置における変化によって読み取る（サンプリングする
）ことによって得るようにしていた。しかし、この検出
位置は、ペン先が記録面に接触した位置よりも多少変化
した位置であった。なぜなら、ペンのはねかえり、また
は、ペン先端及び記録媒体の変形かあるからである。こ
のため、従来は、記録紙面とペンとの接触位置を基準と
して高さ位置制御を行なった場合、正確な制御ができな
かった。 これに対し、この例の場合には、上記のように加速度検
出信号ＡＣかペン先の記録面との接触時点て大きく変化
することを接触時点検出回路５４て検出し、接触位置検
出回路５５てこの接触時点てアクチュエータ１０からの
位置検出信号ＤＨをサンプリングして接触位置を検出す
るようにしたので、正確な接触位置の把握かでき、正確
な高さ位置制御を行うことかできる。 以上の例に用いられたアクチュエータ１０の一例を第３
図及び第３図のＡ−Ａ断面図である第４図に示す。 このアクチュエータ１０は、第４図に示すように、第１
．第２．第３及び第４の永久磁石１１゜１２．１３及び
１４からなる磁気回路形成装置を有する。すなわち、第
１及び第２の永久磁石１１及び１２が、互いの磁極が異
なるような状態で上下に設けられると共に、これら第１
及び第２の永久磁石１］及び１２に上部空間〕７と下部
空間］８を開けて対向するように第３及び第４の永久磁
石１３及び１４か、第１及び第２の永久磁石と同様に、
互いの磁極か異なるような状態で上下に設けられている
。 そして、第１の永久磁石１１、上部空間１７、第３の永
久磁石］３、第４の永久磁石１４、下部空間１８、第２
の永久磁石１２から成る閉磁路か形成される。 そして、上部空間１７に第１の部分］、　９　ａか位置
し、この第１の部分１９ａに対向する第２の部分１９ｂ
か下部空間１８に位置するように駆動コイル１９か、こ
の４個の永久磁石１１〜１４て形成される空間１７，１
．８内に設けられる。 そして、この駆動コイル１９に、ペン２２か装着される
移動部材２１が結合されている。移動部材２１に対して
は、ペンは着脱自在であって、複数種のペンの脱着か可
能である。ペンの交換時には、ペン選択信号ＳＥか移動
部材２１に設けられたペン識別手段から得られる。この
移動部材２１は、所定の範囲で上下動するようにスライ
ドベアリング２３に係合する輔２４て移動自在に支持さ
れていると共に、ガイド部材２５てガイドされている。 なお、移動部材２１と固定部材２７との間に配設されて
いるコイルハネ２６は、完全」二昇位置に移動部材２１
を復帰させるためのもので、２８は完全上昇位置で移動
部材２１を停止させるためのストッパである。なお、３
５は、記録紙である。 そして、このアクチュエータ］０には、コイル１９の中
空部分３０にホール素子からなる高さ位置検出器２つか
固着されている。この高さ位置検出器２９は、空間１７
．１８中の磁界の向き及び強さを検出する二とにより高
さ位置を検出し、位置検出信号ＤＨを出力する。 また、駆動コイル１９の外周に速度検出コイル３２が同
軸的に設けられている。この速度検出コイル３２には、
駆動コイル］９の移動速度に対応した電圧か発生するの
で、この速度検出コイル３２は、この電圧の変化から速
度を検知し、速度検出信号ＤＶを出力する。 そして、このアクチュエータ］０の高さ位置検出器２９
からの位置検出信号ＤＨ及び速度検出コイル３２からの
速度検出信号ＤＶが、前述した位置制御部４２及び速度
制御部９を含む駆動制御部３４に供給される。そして、
この駆動制御部３４によって制御された駆動電流が駆動
回路２０を介して駆動コイル１９に供給されて、移動部
材２１したがってペン２２の上下移動か制御される。 また、この例の場合、移動部材２］には、加速度センサ
３３か取り付けられており、この加速度センサ３３の出
力ＡＣか、前述したように、アンプ５１を介してピーク
ホールド回路５２に供給される。 なお、加速度センサ３３を設ける代わりに、速度検出コ
イル３２の速度検出信号ＤＶを微分回路により微分する
ことにより加速度信号を得るようにしてもよい。 次に、第５図及び第６図のフローチャートを参照しなが
ら、ペンダウン時の速度パターンをペン種や筆記条件に
対応して修正及び設定する動作について説明する。 先ず、第５図に示すように、作図に先立って、ペン種が
選択されると、そのペン種を示す信号ＳＥか読み込まれ
（ステップ１０１．　）　、標準パターン発生部（例え
ばＲＣｌｉ）４からそのペン種に応した速度パターンの
標準パターンか読み比される（ステップ１０２）。そし
て、この読み出された標準パターンか速度パターン発生
部（例えばＲＡＭ）６に書き込まれて登録される（ステ
ップ１０３）。 そして、ペンタウン・アップ設定信号発生部２からの設
定信号ＵＤからペンダウン命令か検知されると（ステッ
プ１０４）、ペンダウン時ンスか読み出される（ステッ
プ］０５）。すなわち、速度パターン発生部６からペン
ダウン時の速度パターンか読み出されると共に、高さ位
置設定信号発生部４１からペンダウン時の高さ位置設定
信号か出力される。そして、このペンダウン時のシーケ
ンスか実行される（ステップ１０６）。 次に、このペンダウン時の加速度信号ＡＣのピークホー
ルド出力が衝撃値検知回路５３で検知される（ステップ
１０７）。そして、検知した衝撃値と適切な衝撃値とを
比較し、速度パターンを変更する必要かあるか否がか判
別される（ステップ１０８）。その判別の結果、変更の
必要かあると判別されたときは、速度パターン発生部６
に記憶されている速度パターンか、修正パターン形成部
５において、衝撃値の適切値と検知した衝撃値との違い
に応して修正される（ステップ１０９）。 そして、この修正された速度パターンか、速度パターン
発生部６にペンダウンシーケンスとして登録される（ス
テップ１１０）。 ステップ１０８ての判別の結果、変更の必要かないと判
別されたときは、速度パターン発生部６の速度パターン
は、そのまま据え置かれる（ステップ１１１）。 その後、作図動作のフローチャート、次にペンアップの
動作のフローチャートに続く。 そして、再び、ペンダウン・アップ設定信号発生部２か
らの設定信号ＵＤからペンダウン命令が検知されると（
ステップ２０１）、前述と同様にしてペンダウンのシー
ケンスか読み出され（ステップ２０２）、このペンダウ
ン時のシーケンスか実行される（ステップ２０３）。 そして、このペンダウン時の加速度信号ＡＣのピークホ
ールド出力か衝撃値検知部５３て検知される（ステップ
２０４）。そして、検知した衝撃値と適切な衝撃値とを
比較し、速度パターンを変更する必要があるか否かが判
別される（ステップ２０５）。その判別の結果、変更の
必要かあると判別されたときは、速度パターン発生部６
に記憶されている速度パターンか、修正パターン形成部
５において、衝撃値の適切値と検知した衝撃値との違い
に応して修正される（ステップ２０６）。 そして、この修正された速度パターンか、速度パターン
発生部６にペンダウンシーケンスとして登録される（ス
テップ２０７）。 ステップ２０５ての判別の結果、変更の必要かないと判
別されたときは、速度パターン発生部６の速度パターン
は、そのまま据え置かれる（ステップ２０８）。 以上のようにして、ペン先の記録紙への接触時の衝撃値
を、ペンダウン時のペンの移動加速度を検出することに
より検出し、この衝撃値に応してペン種やペンの状態変
化に応した適切な速度パターンを得ることができ、ペン
ダウン時の高速応答が可能になる。 また、加速度信号の変化に応じて、ペンダウン時の速度
パターンのみてなく、筆圧等の筆記条件を変更すること
により、安定した作図品質を実現することができる。 また、さらに、加速度信号からインク残量を推定するこ
とが可能であるのて、インクペンなどにおける作図濃度
変化に対する対応として、ペンダウン後の筆圧、筆記加
速度、筆記速度等を制御することが可能になり、より一
層の作図品質の安定化を図ることができる。 なお、以上の実施例においては、ペンダウン時の速度パ
ターンを検知した衝撃値に応して修正（演算）を行なう
ようにしたが、予め、ペンダウン時の複数の速度パター
ンを記憶した例えばＲＯＭを用意しておき、検知した衝
撃値に応じて、このＲＯＭから読み出す速度パターンを
、その前に使用していたパターンとは変更するようにし
てもよい。 また、以上の例では、加速度のピークホールド出力に着
目し、このピークホールド値がペン先の記録面との接触
時の衝撃値に対応したものとなることを利用して、速度
パターンをこの衝撃値か適切なものとなるように設定す
るようにしたが、第２図Ｅ及びＦに示したように、ペン
種に応じて加速度パターンが変化するので、ペン先か記
録面に衝突したときの加速度パターンを検出し、この加
速度パターンの変化に応してペンのそのときの筆記条件
に即応した速度パターンを設定するようにすることもて
きる。 そして、加速度のピーク値たけてなく、この加速度パタ
ーンの変化を検出して、ペンダウン時の速度パターンた
けてなく、筆圧等の筆記条件を変更するようにしても勿
論よい。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明によれば、ペンダウン時
のペンの記録面との接触時の加速度変化に応じて、ペン
ダウン時の速度パターンを変更、設定するようにしたの
で、ペン種、ペン先の摩耗、インク残量の異なり等によ
るペン重量変化等のペンの状態変化、記録用紙の種類な
どに応した、高速のペン降下速度を設定することができ
、高速作画が可能になる。 また、ペンと記録媒体の状態の変化に対応したペンダウ
ン時の速度制御ができるので、安定した作画品質を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるペン制御装置の一実施例のブロ
ック図、第２図はその動作説明のための波形図、第３図
及び第４図はその一部の構成の一例を示す図、第５図及
び第６図はこの発明の要部の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。 ２；ペンダウン・アップ設定信号発生部３；速度設定信
号発生部 ５：修正パターン形成部 ６；速度パターン発生部 ９、速度制御部 １０；アクチュエータ ３３：加速度センサ 代理人　弁理士　佐　藤　正　美 Ｆ　（ＡＣ）　　ｍ フローチャート 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ペンを保持するとともに、ペン先を記録面に対して接触
   及び離間させるペン駆動手段を備える作図装置において
   、 前記ペン先が前記記録面に接触したときのペン先の移動
   加速度を検出する加速度検出手段を設け、この加速度検
   出手段の出力に基づいて、前記ペン先を前記記録面との
   離間状態から、前記記録面に接触させるときの移動速度
   パターンを制御するようにしたことを特徴とする作図装
   置のペン制御装置。