JPH0720754B2 - 記録芯の上下移動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば作図装置に使用される記録芯（鉛筆芯）
の上下移動機構に関する。

〔従来の技術〕

記録手段として記録芯特に鉛筆芯を使用する作図装置は
種々実用化されている。

この種の芯上下移動機構として一般的なものに芯の保持
・開放を機械的手段で行うチャック機構と、さらにこの
チャック機構を上下動するためのペンブロックを有した
ものがある。

ペンブロックは鉛筆芯を記録面に近接および離間を行う
ためのものであり、チャック機構はペンブロックにより
鉛筆芯先端が記録面に近接した際鉛筆芯を所定長さだけ
芯出しし記録を可能にするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような構造を有する芯上下移動機構の問題点として
は、第１に芯を押し出すための駆動機構がペンブロック
の駆動機構とチャック機構との２つの駆動機構を有する
点にある。すなわち、この２つの駆動機構が協働して適
正な量だけ芯出しを行う構成となっているのでそれぞれ
の動作が複雑になる欠点があった。

また、特にチャック機構はくり返し芯の保持および開放
動作を行うため、チャック自体が摩耗したりあるいは芯
粉により目づまりが起き、適正な芯出しが行えなくなる
欠点があった。

本発明はこれらの点を改善するためのものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明は新規な芯上下移動機構を提供するも
ので圧電素子を利用したリニア駆動部のみにより芯上下
を行うようにしたものである。

〔作用〕

圧電素子はその圧電材料およびこれに印加される電圧の
方向によって決定される所定の方向に伸縮する。従っ
て、これらの圧電素子を複数個組み合せることによりリ
ニア駆動部として動作させることができる。

〔実施例〕

第１図、第２図および第３図は本発明に関わる先の出願
に説明した実施例である。

まず、これについて説明する。

第１図において、１はリニア駆動部、11は第１の圧電素
子、12は第２の圧電素子、13は第３の圧電素子、14は第
４の圧電素子、15は固定子、２は鉛筆芯である。

第１の圧電素子11、第２の圧電素子12、第３の圧電素子
13および第４の圧電素子14をそれぞれ積層状に構成して
いる。なお、固定子15はこれらの圧電素子11、12、13、
14を所定位置に固定するものであり、第２、第３の圧電
素子12、13の間に設けられている。

第１の圧電素子11および第４の圧電素子14はともに鉛筆
芯２を保持・開放する方向に伸縮し、第２の圧電素子12
および第３の圧電素子13は鉛筆芯２と平行な方向に伸縮
するよう選択的に配置されている。

さらに、これらの圧電素子はその材料および印加電圧の
方向によりその伸縮方向が決定されるので、仮にこの実
施例においては第１、第４の圧電素子11、14は電圧を印
加した時伸び、第２、第３の圧電素子12、13はこれと逆
の動作すなわち電圧が印加された時縮小するものとして
説明する。

まず、鉛筆芯２を下方向に移動する動作を第２図を参照
して説明する。

第２図（ａ）は通常の状態図ですべての圧電素子11、1
2、13、14には電圧が印加されていない。従って、第１
および第４の圧電素子11、14は鉛筆芯２を保持固定して
いる。第２図（ｂ）は第４の圧電素子14に電圧を印加し
た状態図である。第４の圧電素子14は鉛筆芯２の保持力
を失うが、第１の圧電素子11により鉛筆芯２の位置は変
わらない。この状態で、第２の圧電素子12に電圧を印加
する。これにより第２の圧電素子12は縮小し、従って鉛
筆芯２の位置はこの縮小量Ｔだけ下方向に移動する（第
２図（ｃ））。

次の第２図（ｄ）の状態においては、第４の圧電素子14
はOFFとなり、鉛筆芯２を保持する。第２図（ｅ）の状
態は第１の圧電素子11に電圧を印加しその保持力を失わ
せている。この状態で第２の圧電素子の電圧を切断す
る。従って、第２の圧電素子12が上方向に伸びる（元の
形状に戻る）（第２図（ｆ））。第２図（ｇ）は第２図
（ｆ）の状態で第１の圧電素子11をOFFし鉛筆芯２を保
持する。この状態は第２図（ａ）の状態と同一であるが
鉛筆芯２は第２の圧電素子12の縮小量Ｔだけ下方向に送
り出されている。この一連の動作を所定回数行うことに
より所定距離だけ鉛筆芯２を送り出すことができる。

第３図（ａ）はこの一連の動作のタイミング図である。

鉛筆芯２を上方向に移動させる時には上述した動作の第
２の圧電素子12のかわりに、第３の圧電素子13を縮小さ
せる、一連の逆動作を行えば良い。

第３図（ｂ）にはこの鉛筆芯２の上方駆動の動作タイミ
ング図を示す。

なお、効率的に芯送り動作を行わせるため、リニア駆動
部１を複数個連続して設けることもできる。それぞれの
リニア駆動部１を同一駆動すればよい。

次に、本発明の他の種々の実施例について説明する。

まず、第２の実施例について第４図および第５図を参照
して説明する。

第２の実施例のリニア駆動部１は固定子15を挿んで第
１、第２の圧電素子11、12が設けられている。第１、第
２の圧電素子11、12の一端は固定子15に固定され、他端
は鉛筆芯２を挟持する。圧電素子11、12は正の電圧印加
で鉛筆芯２の保持・開放を、負の電圧印加で鉛筆芯２の
上下動駆動を行うように適当に調整されている。なお、
固定子15は他のハウジングに固定される。

第５図を参照してその動作を説明する。

第５図（ａ）は通常の状態図で、第１の圧電素子11およ
び第２の圧電素子12は鉛筆芯２をともに保持している。
第５図（ｂ）は第１の圧電素子11に正の電圧を印加しそ
の保持力を失なわせた状態図である。第５図（ｃ）はこ
の状態（第５図（ｂ））から第２の圧電素子12に負の電
圧を印加した状態を示している。第２の圧電素子12の芯
保持端が保持したまま垂直下方に長さＴだけ延びてい
る。従って、鉛筆芯２は長さＴだけ下方に押し下げられ
る。

第５図（ｄ）は第１の圧電素子に正の電圧の印加を切断
し、保持動作を行わせたもので、この状態では第１、第
２の圧電素子11、12とも鉛筆芯２を保持している。第５
図（ｅ）は垂直下方に鉛筆芯２を保持したまま延びてい
る第２の圧電素子12に正の電圧を印加することにより保
持力を失なわせたものである。次に第５図（ｆ）に示す
ように第２の圧電素子12に印加してある正の電圧を切断
し、第２の圧電素子12が鉛筆芯２を保持し第５図（ａ）
と同様の通常状態となっている。この一連の動作が鉛筆
芯２の１ストローク動作となる。鉛筆芯２のこの１スト
ローク動作による芯出し量は一定となるので所定距離行
う場合はくり返し行うようにすればよい。

なお芯の上昇動作を行わせる場合には上述した動作の逆
の動作を行えばよい。

第６図、第７図および第８図は本発明の第３の実施例を
示す説明図である。

この実施例においても第１、第２の２つの圧電素子11、
12を使用している。この圧電素子11、12はその中央部が
固定子15に固定されており、両者のその反対面部分はそ
れぞれ芯押出材17および18が装着されている。この芯押
出材17、18の他端が鉛筆芯２を保持固定している。

この実施例に示すリニア駆動部の動作を第７図に示して
いる。

第７図（ａ）に示す状態は２つの圧電素子11、12が鉛筆
芯２を保持している通常の状態図である。第７図（ｂ）
は第１の圧電素子11に正の電圧を印加し、鉛筆芯２の第
１の圧電素子11による保持を解く。第７図（ｃ）はこの
状態で第２の圧電素子12に負の電圧を印加し、鉛筆芯２
を下方向に駆動する力を与えている。第７図（ｄ）は第
１の圧電素子11の正の電圧を切断し、第１の圧電素子11
においても鉛筆芯２の保持力を生じさせている。第７図
（ｅ）では第２の圧電素子12に与えていた負の電圧を切
断し、その伸縮（そり）を通常の状態としている。鉛筆
芯２は２つの圧電素子11、12により保持されている。

この実施例においても先の実施例と同様図示した逆の動
作を行うことにより鉛筆芯２を上昇駆動させることがで
きる。

第８図はこのリニア駆動部１を２個連結させたものであ
る。２つのリニア駆動部１を同様に動作させることによ
り、大きな力を得られる。記録圧力を大きくすることが
できる。

第９図および第10図は本発明に関わる第４の実施例を示
す説明図である。

第９図はこの実施例装置のリニア駆動部１を示すもの
で、３つの圧電素子11、12および13を有している。第１
の圧電素子11と第２の圧電素子12は固定子15にそれぞれ
その一端が固定されており、第３の圧電素子13は第２の
圧電素子12の他の一端に固定されている連結子19に固定
されている。第１、第３の圧電素子11、13はその伸縮方
向が鉛筆芯２を保持・開放する方向に調整されており、
第２の圧電素子12は鉛筆芯２と平行な方向に調整されて
いる。そして第１、第３の圧電素子11、13は電圧が印加
されていない時に鉛筆芯２を保持し、電圧が印加されて
いる時、その保持力が失われる。第２の圧電素子12は例
えば正方向に電圧をお印加した時には伸張し、負方向に
印加した時、縮小するよう調整されている。

第10図はこの実施例による鉛筆芯繰り出しの動作説明図
である。

第10図（ａ）は通常状態ですべての圧電素子11、12、13
は電圧が遮断されている。鉛筆芯２は第１、第３の圧電
素子11、13により保持されている。

第10図（ｂ）は第１の圧電素子11に正の電圧を印加し、
第１の圧電素子11の鉛筆芯２の保持力を失なわせた状態
である。第10図（ｃ）では第２の圧電素子12に正方向の
電圧を与えて長さＴだけ下方向に圧電素子が伸び同時に
鉛筆芯２を下方向へ繰り出している。10図（ｄ）は先の
状態において、第１の圧電素子11の電圧を遮断し第１の
圧電素子においても鉛筆芯２を保持する。第10図（ｅ）
は第１の圧電素子11が鉛筆芯２を保持している状態で第
３の圧電素子13に正の電圧を印加し鉛筆芯２を開放す
る。第10図（ｆ）は第２の圧電素子12に印加してあった
正の電圧を遮断し通常の長さにもどした状態図、第10図
（ｇ）は第３の圧電素子13に印加してあった正の電圧を
遮断し、１ストローク動作の終了図である。

なお、保持力を強くしたい時は、正の電圧を切断するだ
けでなく負の電圧を印加すればよい。

このように１ストロークにより長さＴだけ芯繰り出し動
作を行うことができる。また、この図と逆の動作を行う
ことにより鉛筆芯２を上昇させることができる。

なお、大きな力を得たい場合にはこのリニア駆動部１を
複数個用いればよい。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明においては圧電素子を利用
しているので構成が簡単で確実な芯送り動作を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明に関わる第１の実
施例を示す説明図、 第４図および第５図は本発明の第２の実施例を示す説明
図、第６図、第７図および第８図は本発明の第３の実施
例を示す説明図、第９図および第10図は本発明の第４の
実施例を示す説明図である。 １……リニア駆動部、11……第１の圧電素子、 12……第２の圧電素子、13……第３の圧電素子、 14……第４の圧電素子、15……固定子、 ２……鉛筆芯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電素子を用いた記録芯の上下移動機構に
   おいて、 信号に応じて上記記録芯の繰り出し方向（上下移動方
   向）に伸縮する１個または複数の上下伸縮圧電素子と、 信号に応じて上記記録芯を保持または開放する方向に伸
   縮する１個または複数の保持開放圧電素子とからなり、 上記保持開放圧電素子が上記記録芯を保持した状態で上
   記上下伸縮圧電素子を伸縮させることにより上記記録芯
   を上下移動方向に移動させた後、上記記録芯を保持した
   保持開放圧電素子を開放させて上記上下伸縮圧電素子を
   逆方向に伸縮させて元の状態に復帰させることにより、
   上下移動方向に繰り出すべき上記記録芯の上記保持開放
   圧電素子による保持位置を順次変化させていくことで当
   該記録芯を繰り出し方向に移動させるよう構成したこと
   を特徴とする記録芯の上下移動機構。
2. 【請求項２】圧電素子を用いた記録芯の上下移動機構に
   おいて、 信号に応じて上記記録芯の繰り出し方向（上下移動方
   向）への伸縮作用、上記記録芯の保持作用及び上記記録
   芯の開放作用の少なくとも３つの作用を有した１個また
   は複数の圧電素子を設け、 上記圧電素子が上記記録芯を保持した状態で上記圧電素
   子を上記記録芯の繰り出し方向に伸縮させることにより
   上記記録芯を上下移動方向に移動させた後、上記圧電素
   子をその保持状態から開放させて該圧電素子を逆方向に
   伸縮させて元の状態に復帰させることにより、上下移動
   方向に繰り出すべき上記記録芯の上記圧電素子による保
   持位置を順次変化させていくことで当該記録芯を繰り出
   し方向に移動させるよう構成したことを特徴とする記録
   芯の上下移動機構。