JPH0464499A - 自動作図装置のペン上下動制御装置 - 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］ 本発明は、作図用紙、フィルムなどの記録媒体に鉛筆、
ボールペン、インクペンなどの筆記具（ペンと総称する
）を用いて作図を行う自動作図装置のペン上下動制御装
置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の装置は、特開昭６１−２８４４０−ク下
限からペンダウン定速モード開始位置内に存在する場合
、記録媒体を基準としてペンを一定距離だけ上昇させ、
記録媒体の傾きや、ひずみに影響されずにペンの上昇距
離を最小にできるようにし、高速応答性を達成したもの
である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来装置は、ペン下降時に定速制御されているが、
ソフトランディングとなってなく、このため、作図の条
件（ペンの種類や記録媒体の種類）によっては、ジャン
ピングや誤用、更には字欠け（文字などの書出し部分の
欠け）などの作図不正が発生した。また、ペンの上下動
速度も充分でないなどの問題点があった。

本発明の目的は、ペン下降時、記録媒体へのソフトラン
ディングを実現し、また、ペン上下動速度の向上を図り
、より高速な自動作図を可能とした自動作図装置のペン
上下動制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、ペン上下動時、加速、減速及び定速駆動を
順次経て所望高さ位置にペン移動させる加減速信号発生
回路を設けることにより達成される。

［作　用コ 加減速信号発生回路は、ペン上下動時、加速、減速及び
定速駆動を順次経て所望高さ位置にペン移動させる。こ
れにより、ペン下降時には、記録媒体へのソフトランデ
ィングが実現され、また、ペン上下動速度の向上が図れ
、より高速な自動作図が可能となる。

［実施例コ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明による自動作図装置のペン上下動制御装置の
一実施例を示すブロック図で、この第１図に示すように
、ベン５はアクチュエータ３とベン５の垂直位置検出用
のフラグ４とに機械的に接続されている。

アクチュエータ３に電流ｉＡを流すことにより、そのア
クチュエータ３は上下方向に駆動するが、電流ｉＡは定
電流増幅器２に入力される電流（電圧）により制御され
る。

ペン圧（筆圧）設定用Ｄ／Ａコンバータ１は、内部のア
ナログスイッチＤ、Ｅ及びＦを選択的に閉じる（図示し
ない処理装置による）ことにより、各スイッチＤ、　Ｅ
及びＦの重み抵抗Ｒ４，Ｒ３及びＲ２の逆数に比例した
電流を定電流増幅器２へ流してベン５を記録媒体１６方
向へ一定の圧力で駆動する。逆に、前記Ｄ／Ａコンバー
タ１のアナログスイッチＣを閉じることにより、抵抗Ｒ
５の逆数に比例した一定の圧力でベン５を記録媒体１６
と逆方向（上方）へ駆動することができる。

ベン５が上下に駆動されることによりフラグ４もそれに
伴って上下し、赤外線発光ダイオード７からの赤外線を
ベン５の上下位置に比例した量だけ遮ることにより、赤
外線フォトトランジスタ６に到達する赤外線の量をベン
５の垂直方向に比例させ、ペン位置検出できるようにし
ている。

位置検出用増幅器９は、内部の可変抵抗器（図示せず）
を適宜調整することにより、その出力（位置出力）Ｐが
、ベン５がそのストローク上限１５（第４図参照）に位
置しているときに一〇。

２ｖとなり、ベン５がストローク下限１７（第４図参照
）に位置しているときに＋５．８ｖとなるように調整さ
れている。そして、その出力Ｐは、ベン５が上記上限１
５にある位置から上記下限１７の位置までの間を直線的
に位置に比例した電圧となるようになされている。

１９はスプリングで、電源ＯＦＦされた場合にベン５を
上限に位置付けするために設けられている。１１は反転
増幅器であり、電源ＯＮしている間、スプリング１９に
よりベン５が上方に引張られる圧力を補正するために、
位置出力Ｐの反転出力をある調整された重み抵抗（図示
せず）を介してＤ／Ａコンバータ１の出力と結合させて
いる。

１０は、ベン５が記録媒体１６方向へ移動するときに一
定速度で記録媒体１６に接触させるために、位置出力Ｐ
を微分して速度に相当する信号を得るための微分増幅器
で、その出力（ベン５の速度に相当）はアナログスイッ
チＡを介してＤ／Ａコンバータ１の出力と結合される。

１４は位相補償回路で、位置出力Ｐが抵抗Ｒ１ａを介し
て入力され位置出力Ｐに対して位相補償した出力をＤ／
Ａコンバータ１の出力へ結合させる。

したがって、アナログスイッチＡ、Ｃ，Ｄ、Ｅ。

Ｆ及びＨがＯＦＦしているときにベン５は位置出力Ｐが
Ｏｖになる位置まで位相補償回路１４の出力により移動
すること、すなわち位置サーボを構成することになる。

ただし、アナログスイッチＢを閉じることにより、上記
位置サーボが無効になるように位相補償回路１４の内部
回路は構成されている。

１２は反転増幅器であり、その利得は１である。

したがって、前記微分回路１０の出力とは極性が逆で絶
対値は同一となる。１３は積分回路であり、ベン５の筆
圧印加信号３１がＯＮのとき（ペンダウン時）、内部の
コンデンサを放電（リセット）し、同信号３１がＯＦＦ
の時に反転増幅器１２の出力を積分する。すなわち積分
回路１３からは、ペンダウンからペンアップする過程に
おける上昇量に相当する信号が出力されることになる。

なお、定電流駆動回路８はフォトダイオード７の電流を
一定に保つためのものである。

前記アナログスイッチＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＨは
、図示しない処理装置によって適時に、適宜選択０Ｎ１
０ＦＦできるようになっている。

例えば積分回路１３の出力３ｏが一３ｖであるとき、ア
ナログスイッチＨをＯＮした場合、位相補償回路１４の
入力には積分回路１３の出力と位置出力Ｐが同一抵抗値
の抵抗Ｒ１ａ、Ｒ１ｂを通じて加算された信号が入力さ
れる。したがって前記位置サーボは、位相補償回路１４
の入力がＯｖになるまで作動し、その結果、ペン５は位
置出力Ｐが３ｖになる位置で安定することになる。

積分回路１３の出力信号３０は加減速信号発生回路２０
にも与えられ、ペンアップ又はペンダウン時の相対的な
ペン移動量の変化により加速電流又は減速電流に相当す
る電流指令を定電流増幅器２の入力に加算する。なお加
減速信号発生回路２０は、ペンアップ又はペンダウン変
化時のみ作動すべく信号３１によりコントロールされる
ものである。

第２図は上記加減速信号発生回路２０の一例である。こ
の第２図中、３２，３４，３５．３６は電圧比較器、３
３．４７は演算増幅器である。３７はゲート回路で、ア
ナログスイッチ８４〜Ｓ７の０Ｎ１０ＦＦの指令を出力
する。Ｓ１〜Ｓ３は、ペン５のストロークを選択するた
めのアナログスイッチであり、図示しない処理装置によ
り、ペン５の種類や、ペン移動時それがショートリフト
ペンアップ時のペン移動か否かなどに応じて適宜ＯＮさ
れる。これにより演算増幅器４７からは、所定のペンス
トローク指令値が出力される。４２〜４６．４８．５１
〜５７は抵抗である。このうち抵抗５４〜５７は、ペン
ストローク中の所定の分割点（第４図中、６１，２１．
６２又は６３，６４．６５参照）に相当する電圧ｖ１〜
ｖ３を得る分圧抵抗である。

上記電圧Ｖ１〜Ｖ３は、電圧比較器３６，３５゜３４に
より相対的なペン移動量を示す信号３０と比較される。

この比較結果に基づき、ゲート回路３７によりアナログ
スイッチＳ４．Ｓ５．Ｓ６を制御する信号ａ、　　ｂ、
　　ｃが生成される。Ｓ４はペンダウンの加速電流指令
を生成し、Ｓ５はペンダウンの減速電流及びペンアップ
時の加速電流指令を生成する。またＳ６は、ペンアップ
時の減速電流指令を生成する。Ｓ７は、定常時と、ペン
ダウン時の分割点６２．６５及びペンアップ時の分割点
６１．６３の通過後と、において加減速電流を遮断し、
ペン５を定速駆動させるためのアナログスイッチである
。

このような加減速信号発生回路２０によって得られた加
減速電流指令信号４９は、第１図の定電流増幅器２の入
力信号に加算される。

第３図は、第１図中のペン駆動部１８の機械的構造の一
例を示す。この第３図において、アクチュエータ３の可
動部であるムービングコイル３ａはボビンに導線を巻い
てなるもので、このムービングコイル３ａは、固定具３
ｂで固定された磁石３ｃの内部を上下動可能になってい
る。すなわち、ムービングコイル３ａに電流を流すこと
により、磁石３Ｃ内に形成された磁気回路３ｄをムービ
ングコイル３ａの電流がさえぎることになって支持部３
ｅが駆動され、その結果、フラグ４とペン５が記録媒体
１６に対して上下動するように構成されている。なお、
このペン駆動部１８の構成自体は従来技術の場合と特に
変るところはない。

以下、第４図及び第５図を併用して上述本発明装置の動
作について詳述する。第４図は、本発明装置の動作を示
すタイミングチャートで、前記ペン５は、この第４図中
の■〜０に示すようにペンストローク上限１５とペンス
トローク下限１７の間で上下動する。

上記■〜０でのペン５の動作モートを以下に説明する。

■・・・ペン待機モード・・・位置サーボを構成し、上
限１５より若干（約０．１ｍｍ）下に位置している。

■・・・ペンダウン加速モード・・・最大ペン圧にて速
度制御せずに下方へ加速しつつ移動するモード・■・・
・ペンダウン減速モード・・・減速電流指令を付加し、
ペンダウン下降速度をペン５がジャンピングなしに記録
媒体１６に達する速度まで減速する。

■−１・・ペンダウン定速モード・−・一定速でペン５
が記録媒体１６に達するモード。

■・・・作図モード・・・図示しない処理装置又はオペ
レータより指定されたペン圧で、ペン５を記録媒体１６
に接触しているモード（ペン５と記録媒体１６との平面
上の相対移動、すなわちＸ、　Ｙ軸移動により作図をす
ることができる）。

■・・・ショートリフトペンアップモード・・・スイッ
チ８１〜Ｓ３にて指定されたショートリフト設定位置（
ここでは分割点２１と同じ位置）へ上昇を開始するモー
ド。ペン上昇時の加速電流を、第２図の電圧Ｖ２（この
モード場合は分割点６４に相当する電圧）に信号３０が
達するまで流す。

■、■′・・・ペンアップモード・・・ペン上昇時の減
速電流付加モード■及び定速上昇モード■−０第２図の
電圧Ｖ３（このモード場合は分割点６３に相当する電圧
）に信号３０が達するまでの減速電流付加モードと、信
号３０がショートリフト停止点（ここでは分割点２１に
相当する電圧）に達するまでの定速移動モードである。

■・・・ショートリフトアップモード・・・スイッチ８
１〜Ｓ３で設定されたショートリフト設定位置（ここで
は分割点２１の位置）で待機しているモード。

■、■、■−・・・■、■、■−と同様のモード。

■・・・■と同様のモード。

０、０．０−・・・■、■、■′と同様のモード（ただ
し、移動は■の位置まで移動するモード）。

０・・・■と同様のモード。

第５図は、第４図の各モードにおけるアナログスイッチ
Ａ−Ｆ、Ｈ，Ｓｔ〜Ｓ７の０Ｎ１０ＦＦ状態を示す。こ
の第５図において、”１”はスイッチＯＮ、”Ｏ”はス
イッチＯＦＦを示す。また＊１で示す箇所は、ペンダウ
ン時のペン圧の選択により１又はＯが、例えばｒｌｌＯ
Ｊ　　（Ｄ＝ＯＮ。

Ｅ＝ＯＮ、Ｆ＝ＯＦＦ）というように組み合わされる（
なお、ｒｌ　１１Ｊでペン圧最大、「０００」でペン圧
最小）。同様に＊２で示す箇所は、ショートリフトアッ
プの高さの選択により１又はＯが組み合わされる（なお
、ここでは「ＯＯｏ」、すなわち５１＝ＯＦＦ、５２＝
ＯＦＦ、５３＝ＯＦＦがショートリフト最大高さとなる
）。

前記各モード■〜０は、第５図に示すようなアナログス
イッチＡ−Ｆ、Ｈ，Ｓｌ〜Ｓ７の０Ｎ１０ＦＦ状態によ
り、設定される。

自動作図装置のペン５の上下動の応答性は作図時間に大
きな影響を与えるため、作図中におけるペン５の記録媒
体１６からの上昇距離を最小にすることが肝要であると
共に、最短時間でかつ、記録媒体１６とペン先が接触す
る際の加速度を小さく抑える必要がある。

上述本発明装置によれば、ペン５の種類に応じてスイッ
チ８１〜Ｓ３を適宜０Ｎ１０ＦＦ選択設定して、非作図
時のペン５の上昇短離を設定することにより、ペン上昇
距離の最短化を図ると共に、ペン５の上下動時に加減速
電流を適宜付加することにより最短時間でかつ、ペン先
が記録媒体１６に接する際の加速度を最小に抑えること
ができる。

また、点線作図などの微少線分作図においては、ペン上
昇中の記録媒体１６の浮き上がりは少なく、ペン上昇時
、ペンストロークの最上昇端までペン５を逃す必要はな
い。したがって、ペンストロークの中間位置でペン５を
待機させることによって応答性が改善される。

更に、鉛筆作図、ボールペン作図など、充分なペン圧が
印加されなければ記録媒体１６に記録できないペン種の
使用時においても、ペン上昇時、ペンストロークの最上
昇端までペン５を逃す必要はなく、上述と同様に、ペン
ストロークの中間位置でペン５を待機させることによっ
て応答性が改善される。

［発明の効果コ 本発明によれば、ペン上下動時、加速、減速及び定速駆
動を順次経て所望高さ位置にペン移動させるようにした
ので、特にペン下降時には、減速及び定速駆動を順次経
ることから記録媒体へのソフトランディングが実現され
る。したがって、ジャンピングや誤用、更には字欠けな
どの作図不正の発生が防止できると共に、使用するペン
の長寿命化が図れる。またペン上下動時、常に加速駆動
されるので、その分、ペン上下動速度の向上が図れ、従
来装置に比べてより高速な自動作図か可能になるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示すブロック図、第２
図は第１図中の加減速信号発生回路の一例を示す図、第
３図は第１図中のペン駆動部の機械的構造の一例を示す
断面図、第４図及び第５図は本発明装置の動作を説明す
るための図である。 回路、３０・・・積分回路出力信号、３１・・・ペンア
ップ。 ペンダウン信号、４９・・・加減速電流指令信号、Ａ〜
Ｆ、Ｈ，Ｓｌ−Ｓ７・・・アナログスイッチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ペン上下動時、加速、減速及び定速駆動を順次経て
   所望高さ位置にペン移動させる加減速信号発生回路を具
   備することを特徴とする自動作図装置のペン上下動制御
   装置。 ２、ペンの種類に応じたペン上昇時の待機位置を設定す
   る手段を具備することを特徴とする自動作図装置のペン
   上下動制御装置。