JPH089278B2 - Ｘ―ｙプロッタ装置 - 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プロッタ本体に対するＹレールの移
動および／またはＹレールに対するペンキャリッジの移
動が、ラックレールとピニオンギアとの係合駆動により
行われるＸ−Ｙプロッタ装置に関する。なお、本発明に
おいてＸ−Ｙプロッタと称するのは作図機およびカッテ
ィングマシンの両者を包括し、ペンと称するのは作図ペ
ンおよびカッティングペンの両者を包括する。

（従来の技術） Ｘ−Ｙプロッタは、周知のようにＸ−Ｙプロッタ本体
のＹ軸方向に架設されるとともにＸ−Ｙプロッタ本体の
Ｘ軸方向に横動自在なＹレール並びにこのＹレールのＹ
軸方向に沿って摺動自在とされたペンキャリッジが設け
られている。ＹレールがＸ−Ｙプロッタ本体のＸ軸方向
に進退移動し、ペンキャリッジがＸ−Ｙプロッタ本体の
Ｙ軸方向に進退移動することにより或いはこれら両軸方
向への運動が合成されて行われることにより、ペンキャ
リッジに保持されるペンが二次元運動を行う。その結
果、ペンは予め設定されたとおりの運動をＸ−Ｙプロッ
タ本体の表面上に定着された被処理シート上にて示し、
被処理シートに対し、所要の作図またはカッティングを
行うようにされている。

従来のＸ−Ｙプロッタでは、前記Ｙレールの横動はＸ
−Ｙプロッタ本体のＹ軸方向における両縁内部に設けら
れたベルトによる駆動で行われ、前記ペンキャリッジの
Ｙレールに沿った摺動はＹレール内部に設けられたベル
トによる駆動で行われている。また、ベルト駆動による
場合に生じがちなＹレールまたはペンキャリッジの横ま
たは摺動時の移動精度の不足を解消し、さらにＹレール
またはペンキャリッジの始動または停止時の即応性を高
めることを目的として、ラックレールとピニオンギアと
の係合による回転駆動を利用しＹレールの横動またはペ
ンキャリッジの摺動を行うことが試みられている。

一方、ラックレールとピニオンギアとの係合にもとづ
く移動機構は、ピニオンギアの側において担持される移
動体（ピニオンギアを回転駆動させるための回転駆動源
も含めて）の荷重を、ラックレールで支持しながら横動
駆動も併せ行うものとピニオンギア側において担持され
る移動体の荷重は別途支承し、浮動状態となった移動体
の横動駆動のみをラックレールとピニオンギアとの係合
で行うものとがある。ラックレールに形成される歯形を
二重斜歯（いわゆる山形歯）にするとか、ピニオンギア
を複数枚合せのギアとするとともに各要素ギア間の山部
と谷部との各位置をバネによって少しづつずらせる等の
配慮がされ、ラックレールとピニオンギアとの係合の精
度向上策がとられている。

（発明が解決しようとする課題） 前述したような、Ｙレールまたはペンキャリッジの移
動がベルト移動により行われる従来例では、駆動ベルト
の両エンドのプーリ間の距離、すなわち張設スパンが長
くなるとベルトの撓みまたは伸びの差が避けられない。
特にＹレールの横動駆動のために張設されるベルトは張
設スパンが大となって前記の傾向が生じ、Ｙレールの一
端部と他端部とにおいて、Ｘ−Ｙプロッタ本体のＸ軸上
の位置に相互に食い違いが生ずるという問題点がある。
また、ラックレールとピニオンギアとの係合にもとづく
移動機構は、細密なものは構成部品点数が多くてコスト
高が避けられない。さりとて軽荷重に適するものは精度
的に所望の機能が得られ難い。さらにラックレールは所
要の材料で別途製作され、適用される装置、例えば本件
発明におけるＸ−Ｙプロッタ本体を例にとれば、周到な
工程管理のもとに両者が組付けられることとなり、製造
コストが上昇するという問題点もある。

本発明は前述したような問題点を解消すべく、従来の
Ｘ−Ｙプロッタにおいてベルト駆動が用いられた機構
を、ラックレールとピニオンギアとの係合にもとづく駆
動機構に置換するとともに、用いられるラックレール等
をＸ−Ｙプロッタ本体の成形加工時に、例えば合成樹脂
材料を用いて一体的に製作することとした。このことに
よりラックレールとピニオンギアとの係合によるＹレー
ルまたはペンキャリッジの移動精度を精密化し得ると同
時に製造コスト上からも有利なものとしたＸ−Ｙプロッ
タ装置を提供する。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明は、 前後両側に縁部に沿うスリットが設けられたＸ−Ｙプ
ロッタ本体の作図面裏面側にスリットに沿って設けられ
たラックレールに、Ｙレールの両端に垂設され上記スリ
ットを貫通するインサートブラケットに取り付けられた
ピニオンギアを歯合させこのピニオンギアを回動させる
ことにより、上記Ｙレールを作図面上で移動させるよう
になったＸ−Ｙプロッタであって、上記ラックレール
が、上記Ｘ−Ｙプロッタ本体と一体的に形成された断面
略Ｌ形の垂片における横片の下面または上面に形成さ
れ、かつそのラックレールに隣接してフラットレールが
並設され、上記インサートブラケットには、上記ラック
レールと歯合するピニオンギアと、このピニオンギアと
一体的に形成され上記フラットレールと当接するピニオ
ンロールと、このピニオンロールとで上記垂片の横片を
挟んで上記Ｙレールを支受し上記ピニオンギアにかかる
荷重を低減するサポートロールを設けたＸ−Ｙプロッタ
装置を要旨とする。また、Ｙレールが長手方向に沿って
スリットが設けられた断面略四角形の筒状体からなり、
その内部には所定面にラックレールとフラットレールが
隣接して形成された断面略Ｌ形の突片がＹレールの長手
方向に沿ってＹレールと一体的に形成され、このＹレー
ルに沿って移動するペンキャリッジからは、上記スリッ
トを挿通してＹレール内に延びるインサートブラケット
が延設され、このインサートブラケットに、電動機の回
転軸に取り付けられ上記ラックレールと歯合するピニオ
ンギアと、このピニオンギアと一体的に形成されかつピ
ニオンギアのピッチ円の直径と略等しい直径を有し上記
フラットレールに当接するピニオンロールと、このピニ
オンロールとで上記突片を挟んで上記ペンキャリッジを
支受し上記ピニオンギアにかかる荷重を低減するサポー
トロールを設けた請求項１に記載のＸ−Ｙプロッタ装置
を第２の要旨とし、ピニオンロールの直径がピニオンギ
アのピッチ円の直径と略等しく設定され、このピニオン
ロールと当接するフラットレールの表面が上記ピニオン
ギアのピッチ円に対応するラックレールの歯間ピッチを
結ぶ線と略等しい位置になるように設定された請求項１
または２に記載のＸ−Ｙプロッタ装置を第３の要旨とす
る。

（作 用） すなわち、本発明のＸ−Ｙプロッタ装置では、歯部が
形成されたラックレールと平面状のフラットレールを隣
接させた状態で、Ｘ−Ｙプロッタ本体と一体的に形成す
るとともに、上記ラックレールと歯合するピニオンギア
と上記フラットレールと当接する周面が平らなピニオン
ロールを一体的に形成している。したがって、部品点数
が少なくなり、これらの組み付け作業も必要でなくな
る。この場合、ラックレールに歯合した状態でピニオン
ギアを回動させると、ピニオンロールはフラットレール
の表面と当接し転動するようになる。また、上記ピニオ
ンレールとで、ラックレールおよびフラットレールが形
成された垂片の横片を挟んでＹレールの荷重を支受し、
ピニオンギアに過剰な荷重がかかることを防止するサポ
ートロールも設けられている。

その結果、ラックレールの歯が上面に設けられた上面
作用のラックレールとピニオンギアとの係合駆動時に
は、ピニオンギアに連なる移動体の垂直荷重はすべてフ
ラットレールおよびこの踏面上を転動するピニオンロー
ルとにより支保され、ラックレールとピニオンギアとの
係合駆動は前記移動体の移動だけを支配し、この部分に
過重な力を浮けることはない。また、ラックレールの歯
が下面に設けられた下面作用のラックレールとピニオン
ギアとの係合駆動時には、ピニオンギアに連なる移動体
の垂直荷重は後述されるようにラックレール裏面（垂直
方向の上面）に沿設されるサポートロールで支承される
とともに、フラットレールに対しこの踏面上を転動する
ピニオンロールが、前記ラックレールとピニオンギア間
に確実な係合と駆動力の発現とをもたらす。また、Ｙレ
ールに上記のようなラックレールおよびフラットレール
を設けるとともに、ペンキャリッジからＹレール内に延
びるインサートブラケットにも上記のようなピニオンギ
アおよびピニオンロールを設けることにより、Ｙレール
とペンキャリッジの間にも上記と同様の作用効果が得ら
れる。さらに、ピニオンロールの直径をピニオンギアの
ピッチ円の直径と略等しくするとともに、フラットレー
ルの表面の高さ位置をラックレールの歯間ピッチを結ぶ
線と略等しい位置にすることにより、ピニオンギアとラ
ックレールが自然な状態で歯合した際に、ピニオンロー
ルとサポートロールによる上記横片の挟持でＹレールの
荷重が支受されるようになる。その結果、ピニオンギア
に過剰な荷重がかかることが防止され、Ｙレールまたは
ペンキャリッジの適正な移動が行われるようになる。

（発明の効果） 本発明の構成によれば、ラックレールとピニオンギア
との係合機構によりＹレールのＸ−Ｙプロッタ本体のＸ
軸方向の横動およびペンキャリッジのＹレールのＹ軸方
向への摺動が行われるから、 （ａ）各ラックレールと対応するピニオンギアとの係合
にもとづく回転駆動は、作動時の相互間の微誤差および
始動もしくは停止時の慣性によるバックラッシュ等がな
くなった。また、ピニオンギアに連なるＹレールまたは
ペンキャリッジ等の移動体の重量荷重はラックレールと
ピニオンギアとの係合部には付加されないから、ラック
レールの歯およびピニオンギアの歯が噛合により歯相互
の歯当りの面部の損傷を生ずること、いわゆるムシレが
生じない。したがって、高精度の作図またはカッティン
グが永続的に得られる。

（ｂ）ラックレールおよび併設するフラットレールは、
例えば合成樹脂材料を用いることにより、他の部分すな
わちペンストッカー部、被処理シート取付部等とともに
Ｘ−Ｙプロッタ本体の成形時、またはＹレールの成形時
に一体的に製作することがきわめて容易であり、製造コ
ストを低減する、 （ｃ）ラックレールおよびフラットレールがＸ−Ｙプロ
ッタ本体またはＹレールと一体的に製作されているか
ら、これらの各ラックレール、フラットレールに対し、
係合するピニオンギア、ピニオンロールを組付けること
が、各端末部からの送込み嵌合により円滑に達成でき、
生産性を著しく向上させる、 等の効果を奏する。

（実施例） 次に本発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図に示されるように本発明のＸ−Ｙプロッタ装置
10は、その上面の部分が被処理シート取付部15となって
おり、同じく上面側方にペンストッカー16および操作パ
ネル17が設けられている。そして、Ｘ−Ｙプロッタ装置
10のＸ−Ｙプロッタ本体11は、その一端、好ましくはペ
ンストッカー16が設けられた側の反対側に、着脱自在な
本体端板11′が設けられており、その上面にはＸ−Ｙプ
ロッタ本体11のＹ軸方向に沿って前記移動体としてのＹ
レール12が架設されている。Ｙレール１は前記被処理シ
ート取付部15の上方において、Ｘ−Ｙプロッタ本体11の
Ｘ軸方向に横動が自在とされているとともに、前記移動
体としてのペンホルダー14を含むペンキャリッジ13が装
備されており、このペンキャリッジ13はこのＹレール12
のＹ軸方向、すなわち、Ｘ−Ｙプロッタ本体11のＹ軸方
向に摺動可能とされている。Ｙレール12の少くとも一端
はＹレール端板12′が設けられ、Ｙレール12に対して着
脱自在とされている。

本発明のＸ−Ｙプロッタ装置10における、Ｘ−Ｙプロ
ッタ本体11に対するＹレール12の移動は第２図に示され
るように、またＹレール12に対するペンキャリッジ13の
移動は第３図に示されるようにラックレール22または32
とピニオンギア23または33との係合並びにフラットレー
ル28または38に対するピニオンロール29または39の転動
とが協働する回転、駆動により行われる。Ｙレール12の
移動は第２図に示されるように、Ｘ−Ｙプロッタ本体11
と一体的に形成されているラックレール22およびこのラ
ックレール22に平行して設けられたフラットレール28に
対し、Ｙレール12と実質的に一体化されたピニオンギア
23が係合するとともに、ピニオンロール29が転動してお
り、少くともピニオンギア23が電動機26により回転駆動
される（操作パネル17から電動機26への配線は、頭上で
省略されている。）。すなわち、Ｘ−Ｙプロッタ本体11
のＹ軸方向における両縁部には、互に平行なスリット20
がそれぞれ穿設され、Ｙレール12の両端下部にそれぞれ
垂設されインサートブラケット21が前記平行なスリット
20をとおってＸ−Ｙプロッタ本体11の内部に達してい
る。また、Ｘ−Ｙプロッタ本体11の内部には前記二条の
各スリット20に沿ったラックレール22とこのラックレー
ル22に平行なフラットレール28とが設けられている。こ
の実施例では被処理シート取付部15を始め、両縁のラッ
クレール22並びにフラットレール28が合成樹脂材により
Ｘ−Ｙプロッタ本体11と一体的に射出成形により形成さ
れている。

Ｙレール12に結合されたそれぞれのインサートブラケ
ット21には前記ピニオンギア23およびピニオンロール29
のコンビネーションの他にサポートロール24およびガイ
ドロール25が取付けられている。少くとも、ピニオンギ
ア23は、インサートブラケット21に支保された電動機26
から直接または減速機を介して間接的に駆動され、ピニ
オンギア23を回転駆動する駆動シャフト27は電動機26の
反対側にも延長され、他方側のラックレール22と係合す
るピニオンギア23を同期回転させている。この他方側に
おいてもピニオンギア23とコンビネーションとなったピ
ニオンロール29が、ラックレール22と平行に併設された
フラットレール28の踏面を転動することはいうまでもな
い。サポートロール24とピニオンギア23およびピニオン
ロール29とは、第４図に示されるようにラックレール22
およびフラットレール28の向背面に位置している。サポ
ートロール24はＹレール12の荷重を支持するとともに、
ピニオンロール29と協働して両者間においてフラットレ
ール28を確実に挟持しつつピニオンロール29をフラット
レール28に対して転動させ、ピニオンギア23とラックレ
ール22との円滑な係合を介助する。それぞれのガイドロ
ール25は各ラックレール22の側端面に接し、Ｙレール12
自体のＸ−Ｙプロッタ本体11のＹ軸方向への微動を抑止
する。このような機能を有するサポートロール24、ガイ
ドロール25、ピニオンギア23、ピニオンロール29、電動
機26および駆動シャフト27が取付けられたインサートブ
ラケット21が垂設されているＹレール12は、Ｘ−Ｙプロ
ッタ本体11の本体端板11′を離脱することにより、その
端面から、ラックレール22とピニオンギア23とを係合さ
せつつ、また、フラットレール28とピニオンロール29と
を整合させつつきわめて容易に組付けることができる。

Ｙレール12のＹ軸方向に移動するペンキャリッジ13の
移動も、第３図に示されるようにＹレール12に一体的に
設けられたラックレール32および平行するフラットレー
ル38と、インサートブラケット31を介してペンキャリッ
ジ13に設けられたピニオンギア33との係合またはそのピ
ニオンギア33に軸線を共通に付設されたピニオンロール
39との転動にもとづいて、少くともピニオンギア33の回
転駆動により行われている。ペンキャリッジ13に結合さ
れたインサートブラケット31は、Ｙレール12の下部につ
くりだされたスリットからＹレール12の内部に導入され
ている。インサートブラケット31に取付けられたピニオ
ンギア33およびピニオンロール39とサポートロール34と
は、ラックレール32およびフラットレール38に対し、Ｙ
レール12の移動の場合と同様の機能を有する。少くとも
ピニオンギア33は駆動シャフト37を介し、同じくインサ
ートブラケット31に取付けられた電動機36から直接また
は間接的に回転駆動される。インサートブラケット31の
両面に取付けられた二つのガイドロール35は、Ｙレール
12の側板内面および底板端面に接し、Ｙレール12とペン
キャリッジ13との微少な間隙を保全する。Ｙレール12に
対するペンキャリッジ13の組付けに際しても、Ｙレール
12のＹレール端板12′を離脱することにより、その端面
から、ラックレール32とピニオンギア33とを係合させつ
つ、また、フラットレール38とピニオンロール39とを整
合させつつきわめて容易に組付けることができる。

本発明における各ラックレールと各ピニオンギアとの
係合および各フラットレールに対する各ピニオンロール
の転動の状態が第５〜６図に示されている。Ｙレールの
移動の時を例にとって説明すると、ピニオンギア23が電
動機により矢印Ｒの方向に回転駆動されると、ピニオン
ギア23（および図外のインサートブラケットを介してＹ
レール）は矢印Ｍの方向に移動する。この場合のラック
レール22とピニオンギア23との係合において、ラックレ
ール22の歯間ピッチ（隣接する同位歯当り部Ｐ′とＰ′
との距離）とピニオンギア23の歯車ピッチ（前記同様に
ＰとＰとの距離）が一致しておれば、ラックレール22と
ピニオンギア23とは駆動力の損失、各歯に及ぶ過荷重お
よびバックラッシュが生じない最適条件で係合する。同
時にラックレール２の歯間ピッチを結ぶ線に合致する踏
面を有するフラットレール28を前記ラックレール22に平
行に設置し、ピニオンギア23の歯車ピッチを結ぶ円周、
いわゆるピッチ円の直径に相当する直径を有するピニオ
ンロール29を前記ピニオンギア23と軸線を共通にして付
設してある。このような機構とすることによりピニオン
ロール29は、このピニオンロール29と共にラックレール
またはフラットレールを挟持する図外のサポートロール
と協働して、ラックレール22とピニオンギア23との係合
時の深すぎる噛合せもしくは浅すぎる噛褪せを防止する
とともに、移動体の荷重を担うことを可能としている。

本発明におけるラックレールとピニオンギアとの係合
機構は、 （ｉ）取付対象となる本体と一体に製作できる、 （ii）通常の合成樹脂材料等が使用できるにも拘らず、
移動体の優れた移動精度が得られる、 等の特性を有することから、軽荷重の移動体の移動機構
としても多様な改変のもとに適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の好ましい実施の一例を示す説明図
であって、 第１図は斜視図、 第２図はＹレールの移動機構を示す要部縦断面図、 第３図はペンキャリッジの移動機構を示す要部横断面
図、 第４図はラックレールが挟持される状態図、 第５図はラックレール、フラットレールとピニオンギ
ア、ピニオンロールとの関係を示す説明図、 第６図は第５図のVI−VI視説明図である。 10……Ｘ−Ｙプロッタ装置 11……Ｘ−Ｙプロッタ本体 12……Ｙレール 13……ペンキャリッジ 14……ペンホルダー 15……被処理シート取付部 16……ペンストッカー 20……スリット 21,31……インサートブラケット 22,32……ラックレール 23,33……ピニオンギア 24,34……サポートロール 25,35……ガイドロール 26,36……電動機 27,37……駆動シャフト 28,38……フラットレール 29,39……ピニオンロール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後両側に縁部に沿うスリットが設けられ
   たＸ−Ｙプロッタ本体の作図面裏面側にスリットに沿っ
   て設けられたラックレールに、Ｙレールの両端に垂設さ
   れ上記スリットを貫通するインサートブラケットに取り
   付けられたピニオンギアを歯合させこのピニオンギアを
   回動させることにより、上記Ｙレールを作図面上で移動
   させるようになったＸ−Ｙプロッタであって、 上記ラックレールが、上記Ｘ−Ｙプロッタ本体と一体的
   に形成された断面略Ｌ形の垂片における横片の下面また
   は上面に形成され、かつそのラックレールに隣接してフ
   ラットレールが並設され、上記インサートブラケットに
   は、上記ラックレールと歯合するピニオンギアと、この
   ピニオンギアと一体的に形成され上記フラットレールと
   当接するピニオンロールと、このピニオンロールとで上
   記垂片の横片を挟んで上記Ｙレールを支受し上記ピニオ
   ンギアにかかる荷重を低減するサポートロールを設けた
   ことを特徴とするＸ−Ｙプロッタ装置。
2. 【請求項２】Ｙレールが長手方向に沿ってスリットが設
   けられた断面略四角形の筒状体からなり、その内部には
   所定面にラックレールとフラットレールが隣接して形成
   された断面略Ｌ形の突片がＹレールの長手方向に沿って
   Ｙレールと一体的に形成され、このＹレールに沿って移
   動するペンキャリッジからは、上記スリットを挿通して
   Ｙレール内に延びるインサートブラケットが延設され、
   このインサートブラケットに、電動機の回転軸に取り付
   けられ上記ラックレールと歯合するピニオンギアと、こ
   のピニオンギアと一体的に形成され上記フラットレール
   に当接するピニオンロールと、このピニオンロールとで
   上記突片を挟んで上記ペンキャリッジを支受し上記ピニ
   オンギアにかかる荷重を低減するサポートロールを設け
   た請求項１に記載のＸ−Ｙプロッタ装置。
3. 【請求項３】ピニオンロールの直径がピニオンギアのピ
   ッチ円の直径と略等しく設定され、このピニオンロール
   と当接するフラットレールの表面が上記ピニオンギアの
   ピッチ円に対応するラックレールの歯間ピッチを結ぶ線
   と略等しい位置になるように設定された請求項１または
   ２に記載のＸ−Ｙプロッタ装置。