JPH0610785B2 - ペン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 −産業上の利用分野− 本発明は、Ｘ−Ｙプロッタ，製図機等の作図装置のペン
制御装置に係り、特に先端ノック式リードペン（シャー
プペンシル）を使用する作図装置のペン制御装置に関す
る。

−従来技術− Ｘ−Ｙプロッタ等の作図装置，例えば第７図示のような
多ペン式Ｘ−Ｙプロッタは、入力信号によって矢印Ｘ方
向に送られるガイド軸１を有し、このガイド軸１にペン
キャリッジ２をＹ方向に移動可能に支持し、装置本体３
のペン格納部３_aに位置した記録ペンＰのうち選択され
た１つをペンキャリッジ２に拾い上げ、ペンキャリッジ
２を記録開始位置までＸ−Ｙ方向に駆動し、ペンキャリ
ッジ２に設けられるペンアップダウン制御装置によって
ペン筆記面に接触（ペンダウン）し、ペンキャリッジ２
を作図図形に従ってＸ−Ｙ方向に移動及び必要に応じて
ペンを筆記面から離間（ペンアップ）することで筆記面
への記録を行う。

このように、記録ペンの交換制御とＸ−Ｙ方向の位置制
御とペンアップダウン制御を行うことで入力データに従
った作図を得る作図装置において、筆記動作中の記録ペ
ンにインクやシャープ芯が無くなったときには筆記失敗
となる問題があった。そして、筆記失敗にはペン交換又
はインク，芯の補充後に筆記再開という煩わしさ及び作
図効率の低下になる。特に、シャープペンシルは、芯収
納部に多数の芯を収納可能であるが、芯の切換わり時に
後続の芯が続くとは限らないし、続いたとしてもカスレ
を起すことが多く、結果的に１本の芯を消耗すると次の
芯をペン先端までノック操作によって導出又はペン交換
を必要とする。そして、シャープペンシルは、１本の芯
で筆記できる筆記長が比較的短く（例えば筆記長２ｍ／
芯長１mm）、芯残量管理及び芯交換作業が煩わしいもの
になるし筆記失敗も起し易くなる問題があった。

さらに、シャープペンシルは、ペンアップダウンのノッ
ク動作によって芯送り出しを行うこと及び折れ易いこと
から、ノック動作時に芯がペン先端筒から出すぎて作図
時に折損し、筆記失敗になる問題があった。

−発明の目的− 本発明の目的は、以上に述べたような従来の問題点に鑑
み、先端ノック式リードペンの芯無し及び芯送り出し適
否を自動的にしかも正確に判別し、ペン交換も容易にな
るペン制御装置を提供することを目的とする。

−発明の構成− この目的を達成するため、本発明は、ペンを交換し作図
データに従ってペンアップダウン及び筆記制御するペン
制御装置において、ペンキャリッジ上に拾上げられたペ
ンの種類を判別するペン判別器と、ペンダウン制御でペ
ン先端が記録面に接触したときの該記録面に対するペン
高さ位置を検出する位置検出器と、前記ペン判別器の判
別信号が先端ノック式リードペンを示しかつペン交換に
よる初筆記にはペンダウン状態で所定筆圧で一定時間待
った後に前記位置検出器の位置信号から芯の有無を判別
する第１の制御手段と、筆記に際して前記位置検出器の
位置信号から芯の出すぎを判定したときにペンアップし
てホールト状態にする第２の制御手段と、前記位置検出
器の位置信号から芯無しを判定したときに前記ペン判別
器の判別信号からペン収納部に同種ペンが有るときには
当該ペンの交換をし同種ペンが無いときにオペレータの
作図操作位置近傍に移動してホールト状態にする第３の
制御手段とを備えたことを特徴とする。

−実施例− 第２図は、本発明に係る制御装置の回路図を示す。ＣＰ
Ｕ１１，ＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３及び入出力回路１４を
備えるマイクロコンピュータは、入出力回路１４を介し
て作図データＤＡＴＡを取込み、このデータに従ってモ
ータ制御回路１５にはＸ，Ｙ方向の位置制御データを与
え、このデータに従ってモータ制御回路１５がモータ
（パルスモータ，サーボモータ等）１６、１７を駆動す
ることでペンキャリッジ２（第７図参照）を作図データ
に従って移動及び作図に使用するペン種指定に従ってペ
ン交換移動させる。また、マイクロコンピュータは作図
データに従ってペンアップ，ダウン制御信号UP/DOWN及
びD/A交換器１８を介した駆動電流設定値Ｖ_Sを電流制御
回路１９に与える。

電流制御回路１９は、ペンキャリッジ２上に保持する記
録ペンのアップダウン駆動コイル２０の電流を設定値Ｖ
_Sに従ってフィードバック制御するもので、電流検出器
２１の検出電流をフィードバック信号として取込み、ま
た位置検出器２２のペンアップ，ダウン位置検出信号を
取込む。ここでペンアップ，ダウン駆動機構は第３図及
び第４図に例示される。両図において、ペンキャリッジ
本体３１はガイド軸３２に沿ってＹ軸方向に摺動自在に
され、ガイド軸３２はＸ軸方向への摺動体に取付けられ
る。ペン保持部３３はペンキャリッジ本体３１の摺動軸
３４によってＺ軸方向（ペンアップ，ダウン方向）に摺
動自在にされる。このペン保持部３３には前述の駆動コ
イル２０と位置検出器（例えばホール素子）２２がペン
キャリッジ本体３１上で対向配置された一対の板状永久
磁石35A,35B（第４図）の空隙に設けられ、駆動コイル
２０の電流極性によってペン保持部３３をペンアップ，
ダウン方向に駆動しその電流の大きさで駆動力を調整
し、この駆動に際して永久磁石35A,35BのＺ軸方向の位
置の違いによる磁界の変化によって位置検出器２２で位
置に対応した位置信号を検出する。第３図中、３６はペ
ンアップ時の復帰バネ、３７はペンアップ位置を決める
ストッパ、３８はペン保持部３３に保持された記録ペ
ン、３９は記録紙である。

第２図に戻って、マイクロコンピュータには位置検出器
２２からの検出信号をA/D変換器２３によってディジタ
ル信号に変換して取込み、この信号は後述のようにシャ
ープペンシルでの筆記に芯の有無や出すぎ自動判定等に
利用される。さらに、マイクロコンピュータは入出力回
路１４を介してペン判別器２４からのペン種判別信号を
得るようにされ、この判別信号はペン収納部３ａからペ
ンキャリッジ２上に拾上げた記録ペンの種別を判別する
信号を得る。このペン判別器２４は、例えば第５図に示
すように、ペン収納部３ａに格納する各種のペン３８に
は予めその種類（先端ノック式リードペン、水性ボール
ペン，インクペン、サインペン等）やインク色及び等級
（例えば芯の太さの違い）を特定する符号化着色テープ
38A,A38B,38Cを施しておき、ペン保持部３３に拾上げら
れたペン３８の着色テープ38A,38B,38C部分を着色テー
プ読取部24Aが光学的に検出することでペン３８に対応
づけたペン判別コードデータを得る。この着色テープ読
取部24Aの他の構成としては、ペン収納部３ａに一部を
分離して設け、ペンがペン収納部３ａに収納された状態
で予めペン種を読取っておくものにされる。

こうしたペン判別器２４のペン種判別信号及び位置検出
器２２からの位置検出信号は、先端ノック式リードペン
を使った作図制御でのペン交換の必要性有無の判定等に
使用される。以下ＣＰＵ１１による制御を詳細に説明す
る。

第１図はＣＰＵ１１による判定制御のフローチャートの
要部を示す。作図開始のために筆記命令があると、まず
ＣＰＵ１１はペン判別器２４からのデータからペン保持
部３３に保持するペンの種別を判定する（ステップＳ
１）。この判定でシャープペンシル以外のペンであれば
該ペンを使った１本の線の作図を行って次の筆記命令を
待ち（ステップＳ２）、シャープペンシルの判定では該
ペンがペン収納部３ａから取上げた後又はオペレータの
セット後の初筆記か否かを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３の判定で初筆記となるとき、ＣＰＵ１１は
電流制御回路１９にペンダウン指令と共にD/A変換器１
８に所定の筆圧になるペン圧力設定値を与えることでペ
ンダウン制御を行う（ステップＳ４）。ここで、ペン圧
力設定値はペン種判別信号からシャープペンシルの等級
等に応じて予め記憶した値を使用する。このペンダウン
制御でシャープペンシルが記録紙３９面に所定筆圧で下
ろされたときからＣＰＵ１１は一定時間（例えば0.1
秒）待ち（ステップＳ５、その後位置検出器２２の検出
信号Ｖ_Sから当該シャープペンシルの芯有無をチェック
する（ステップＳ６）。

この芯有無チェックは検出信号Ｖ_Sから求められるペン
ダウン状態での位置検出信号Ｐ_Hが基準ペンダウン位置
信号Ｐ_Sよりも所定量（あらかじめ定められたペン先の
ペン先端筒４８が先端キャップ４１内に押込まれていく
量）α以上低いか否かで判定する。この判定で芯有無チ
ェックができる理由を第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）に
示す先端ノック式リードペンの断面図によって説明す
る。

第６図（Ａ）において、筒体40には先端キャップ41が内
部結合金具42への螺合で結合され、筒体40内の芯43は芯
収納部44の先端からチャック45を経てペン先端筒46に送
出される。チャック45はその外周筒体47に対して圧縮バ
ネ48によって収納部44側に戻す方向に付勢され、該筒体
47との間の小球体49を介した押圧力で芯43をつかむこと
で芯43の戻りに抗した把持力を得る。ペン先端筒46はバ
ネ50によって突出する方向に付勢され、該バネ50に抗し
た押圧力（筆記圧又は先端ノック）には先端キャップ41
内に押込まれる。ペン先端筒46の後端部には芯43を把持
するゴム51が設けられ、ペンアップ時にペン先端筒46は
ゴム51の把持力で芯43を把持子てその送出しを行うよう
に構成される。

このような先端ノック式リードペンは、第６図（Ａ）に
示すように、通常時のペンダウン状態では先端キャップ
41に対してペン先端筒46は、寸法Ｈ_Sだけ突出した状態
で筆記が始まり、筆記量に応じて芯が消耗してくるが、
次回のペンアップ時にはゴム51が芯43を把持してバネ50
の復帰力で送り出し、次回のペンダウン時には寸法Ｈ_S
だけ突出した状態に戻る。即ち、ペンダウン時には常に
第６図（Ａ）の状態にあり、寸法Ｈ_Sも変らない。この
状態での位置検出信号Ｖ_Aを基準ペンダウン位置信号Ｐ_S
として記憶しておき、所定量αも設定しておく。一方、
ペン先端筒46内の芯が消耗してその後端がチャック45の
先端以下にまでなったとき、第６図（Ｂ）に示すように
芯の消耗量に応じてペン先端筒46が先端キャップ41内に
押込まれて行く。従って、突出寸法Ｈ_Sに対応するペン
位置検出信号Ｐ_Hをペンダウン時に読み取り、この信号
Ｐ_Hを記憶する基準ペンダウン位置信号Ｐ_Sと所定量αの
差（Ｐ_S−α）と比較することにより、芯の完全な消耗
前に芯無しの判定を得ることができる。

従って、ステップＳ４かＳ６までの制御により、ペン取
後の初筆記に、ペンダウン時の振動，機械的たわみ，記
録紙への押圧による芯の沈込み等による芯有無チェック
の誤りを無くし、確実なチェックひいては確実な筆記を
得る。

第１図に戻って、ステップＳ６での判定で芯有り又はス
テップＳ３でペン取後初筆記と判定されたとき、ＣＰＵ
１１は芯の出すぎをチェックする（ステップＳ７）。こ
の芯出すぎチェックは芯有無チェックと同様にペンダウ
ン位置検出信号Ｐ_Hが基準ペンダウン位置信号Ｐ_Sよりも
所定量β以上高いか否かによって判定する。この判定で
芯が出すぎでないとき、ＣＰＵ１１は１本の線作図制御
を行い（ステップＳ８）、この制御終了後に再び芯有無
チェックし（ステップＳ９）、芯有りでは次回の筆記命
令を待つ。従って、芯出すぎチェックを行うことで同じ
芯有りでも芯出すぎ状態での作図で芯の折損すなわち作
図失敗を確実に防止する。

次に、ステップＳ９又はＳ６での判定で芯無し（残量
少）と判断されたとき、ＣＰＵ１１は現在ペン保持部３
３に取上げているシャープペンシルを芯無しとして記憶
し（ステップＳ10）、ペン収納部３ａに同種、同じ等級
のシャープペンシルが収納されているか否かを判別し
（ステップＳ11）、ペン収納部３ａに同種ペンが存在す
るときには現在保持するペンをペン収納部３ａの空位置
に戻して該同種ペンを拾上げてくる（ステップＳ12）。
この後ステップＳ１に戻る。これらステップＳ11，Ｓ12
での制御にはペン判別器２４の信号を使用し、ペン判別
器２４の読取部24Aが第５図示のようにペン保持部３３
に設けられるときには同種ペン有無判定にペン収納部３
ａの各ペンを１本づつ拾上げ交換する手順になるし、ペ
ン判別器２４の読取部24Aの一部がペン収納部の各収納
位置にアドレス対応づけで設けられるときには該ペン収
納部での同種ペン判定をしてペンキャリッジを当該収納
位置に直接に移動させて交換する手順になる。

従って、同種ペンサーチにはペン判別器の信号に基づい
て行われ、ペン収納部へのペン収納位置は任意にしてオ
ペレータの管理を容易にするし、誤ったペンを拾上げて
くることが無くなる。

次に、ステップＳ11でペン収納部３ａに同種ペンが無い
とき、ＣＰＵ１１は芯無しと判断されて現在ペンキャリ
ッジに保持するペンをペンキャリッジの移動で右下隅
（第７図Ｈ点）に位置させてホールト（ＨＡＬＴ）状態
にし（ステップＳ13）、オペレータによる芯補給の完了
を待ち（ステップＳ14）、芯補給完了でホールト状態を
解除してステップＳ１に戻る（ステップＳ15）。従っ
て、芯無しシャープペンシルについての芯補給には右下
隅への移動（オペレータの作図操作位置近傍への移動）
によってオペレータによる芯補給作業を容易にする。

最後に、ステップＳ７での芯出すぎ判定には、ＣＰＵ１
１はペンをペンアップしてホールト状態とし、オペレー
タによる介入（芯出すぎの修正）をペン判別器信号の一
旦消滅から判定できるまで待ち、オペレータの介入でス
テップＳ15に進む（ステップＳ16）。従って、芯出すぎ
の判定ではペンをペンアップしてオペレータの介入を待
ち、これによって芯出すぎによるホールト状態と他の理
由（故障等）によるホールト状態とのオペレータの識別
を容易にする。

−発明の効果− 以上のとおり、本発明によれば、先端ノック式リードペ
ンによる筆記に芯の有無及び出すぎの有無を自動判定
し、また芯無しにはペン収納部の同種ペンを自動交換
し、これら判定及び芯交換にも確実，容易にする制御手
段としたため、比格的筆記長の短い先端ノック式リード
ペンによる筆記作業に筆記失敗を起すことなく確実，容
易にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における判定制御のフローチ
ャート、第２図は実施例の制御装置回路図、第３図及び
第４図は第１図におけるペンアップ，ダウン駆動機構を
示す一部断面図、第５図は第２図におけるペン判別器を
例示する概略構成図、第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）は
先端ノック式リードペンの芯消耗量による高さ位置変化
を示す断面図、第７図は多ペン式Ｘ−Ｙプロッタの平面
図である。 ２……ペンキャリッジ、 ３ａ……ペン収納部、１１……ＣＰＵ、 １２……ＲＯＭ、１３……ＲＡＭ、 １４……入出力回路、１５……モータ制御回路、 １９……電流制御回路、２０……駆動コイル、 ２２……位置検出器、２４……ペン判別器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ペンを交換し作図データに従ってペンアッ
   プダウン及び筆記制御するペン制御装置において、ペン
   キャリッジ上に拾上げられたペンの種類を判別するペン
   判別器と、ペンダウン制御でペン先端が記録面に接触し
   たときの該記録面に対するペン高さ位置を検出する位置
   検出器と、前記ペン判別器の判別信号が先端ノック式リ
   ードペンを示しかつペン交換による初筆記にはペンダウ
   ン状態で所定筆圧で一定時間待った後に前記位置検出器
   の位置信号から芯の有無を判別する第１の制御手段と、
   筆記に際して前記位置検出器の位置信号から芯の出すぎ
   を判定したときにペンアップしてホールト状態にする第
   ２の制御手段と、前記位置検出器の位置信号から芯無し
   を判定したときに前記ペン判別器の判別信号からペン収
   納部に同種ペンが有るときには当該ペンの交換をし同種
   ペンが無いときにオペレータの作図操作位置近傍に移動
   してホールト状態にする第３の制御手段とを備えたこと
   を特徴とするペン制御装置。