JPS60116499A - 自動製図機の芯加圧装置 - 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】 本発明はトルクモータによって押しピンを駆動し、該押
しピンの押圧力によって芯カートリツジ内の消耗性筆記
芯を作画面に押圧するようにした自動製図機の芯加圧装
置に関する。

従来、芯カートリツジ内の鉛芯等の消耗性筆記芯をトル
クモータによって駆動される押しピンによって加圧する
とき、芯カートリッジの芯保持パイプの内周面と鉛芯の
外周面との間にガタが存すると、鉛芯は、押しピンの加
圧力によってわん曲し、しばしば折れてしまう。押しピ
ンは、その強度を大きくするためある程度太くする必要
が存する。押しピンを太くすると、必然的に押しピンを
受け入れる芯保持パイプの内径も押しピンの太さに応じ
て大きくしなければならない。芯保持パイプの内径を大
きくすると、この芯保持パイプの内周面と鉛芯の外周面
との間に必要以上の隙間即ちガタが生じ、芯折れの原因
となる。

本発明は、上記欠陥を除去することを目的とするもので
ある。

以下に本発明の構成を添付図面に示す実施例に基いて詳
細に説明する。

１は図板、２は画線ヘッドであり、前記図板ｌの作画面
に対して平行な平面内で、且つ該作画面に対して一定の
間隔を保持した状態で、所定の方向に移動制御されるよ
うに、数値制御装置（図示省略）に連結している。尚、
前記図板１は回転駆動装置に連繋されたドラムに置き換
えても良く、又、前記ヘッド２に対して、作画面側を移
動可能に構成しても良い。３はへラドケーシング４に固
定された基板であり、これにパルスモータ５が固定され
、該パルスモータ５の回転軸の一方にはウオーム６が、
他方には原点検出用の盤７が固定されている。前記盤７
には小孔８が透設され、該小孔８の移動経路には検出装
置９が配設されている。１０は前記基板３に固定された
保持管であり、これにボールベアリングを介して主軸１
１が回転自在に支持されている。１２は前記主軸１１に
固定されたカートリッジホルダーであり、これの上下の
鍔部には図板１面に対して垂直な軸線に沿って孔１３，
１４が透設され、該孔１３．１４はカートリッジ保持案
内部を構成している。該カートリッジ保持案内部は、前
記ホルダー１２の上下鍔部に前記主軸１１を中心として
所定間隔毎に多数設けられている。前記ホルダー１２の
上位鍔部に透設された孔１３は、第３図に示す如く、小
径部と大径部を有している。前記ホルダー１２の上位鍔
部の上端面には、リング３− 状の板部材１５が固定され、該板部材１５には前記孔１
３．１４と同一中心線上に位置して孔１６が透設されて
いる。１７は前記孔１３の大径部内に配置されたカラ一
部材であり、スプリング１８の弾力によって、前記板部
材１５の下面に弾接している。１９は、鉛芯その他同効
物質から成る芯２０が内置された芯カートリッジであり
、前記孔１６，１３，１４に摺動自在に挿入配置されて
いる。芯カートリッジ１９の上部の外周面は、前記カラ
一部材１７の孔にスライド自在に嵌挿し、芯カートリッ
ジ１９の上部の外周面に形成された段部１９ａの水平面
が前記カラ一部材１７の上面に係止され、該係止作用に
よって前記芯カートリッジ１９は、その下端が丁度前記
図板１面に近接して対向すべく保持されている。

前記芯カートリッジ１９の内部構造を第３図に参照して
説明する。

２２は上部管体であり、これの管部にテーパ一部２４と
押しピン案内部２６と、パイプ４− 保持部２８の大径部３０が形成されている。

３２は下部管体であり、これの先端には芯出口３４が開
口し、管部にゴム製の芯ガイド３６が嵌着している。前
記上部管体２２と下部管体３２は外パイプ３７によって
連結している。３８は下部管体３２の管部に圧入配置さ
れたガイドであり、これの小径部に芯用の孔が透設され
たキャップ４０が嵌着固定されている。４２は外パイプ
３６内に配置された芯保持パイプであり、これの上部は
前記パイプ保持部２８に圧入配置され、下部は前記ガイ
ド３８に圧入している。前記芯保持パイプ４２内にはそ
の略全長にわたってパイプ４２の内径より若干小径塚外
径を有するコイルスプリング４４が嵌挿配置され、該ス
プリング４４の下端はキャップ４０の底面に係止されて
いる。前記コイルスプリング４４の内径部には鉛芯２０
がスライド自在に挿入配置されている。前記芯２０は芯
ガイド３６の孔に適宜の摩擦力を有してスライド自在に
嵌挿されている。５０は前記ケーシング４に固定された
トルクモータであり、この出力軸の一方に固定されたプ
ーリ５２と、前記ケーシング４に回転自在に支承された
プーリ５２との間には、無端状タイミングベルト５４が
適宜のテンションを有して掛は渡されている。前記トル
クモータ５０の出力軸の他方には、タコジェネレータ５
６及びパルス発生エンコーダ５８の入力軸が連結してい
る。６０は前記３に立設された案内軸であり、これの上
端は、前記ケーシング４に固定された支持片６０に固定
されている。前記案内軸６０には、スライドボールベア
リング６２を介して昇降体６４が昇降自在に嵌挿され、
該昇降体６４には、押しピン６６の上端が固定されてい
る。前記昇降体６４には取付片が固定され、該取付片は
前記ベルト５４に固定されている。６８は、前記基板３
に立設された案内板であり、これの上部に市販の光学的
物体検出センサ７０が配設され、該センサ７０に対応し
て前記昇降体６４にフラグ７２が取付けられている。７
４はボールベアリングを介して、前記案内板６８に透設
されたガイドスリットに摺動自在に嵌挿された軸であり
、該軸７４の一端は前記昇降体３１に固定されている。

前記押しピン６６の下端ハ、その上昇端位置において、
前記芯カートリツジ１９頭部の中心移動円線上に位置す
るように前記基板３に固設されたガイド７６の案内孔内
に摺動自在に嵌挿されている。７８は前記基板３に固定
されたペンアップダウン用ソレノイドであり、その出力
軸８０は基板３に枢着されたアーム８２の一方に係合し
ている。アーム８２の他方は芯カートリッジ１９の上端
面の移動線上に位置している。上記センサ７０、パルス
エンコーダ５８はマイクロコンピュータ８４のインプッ
トポート８６に接続している。マイクロコンピュータ８
４のインプットボート８６には、計算機から成るコント
ローラ８８が接続している。前記コントローラ８８はプ
ログラムに基いてツレ７− ライド７８へのペンアップダウン信号、及び画線ヘッド
２を図板１面に対してＸＹ座標方向に駆動するｘｙモー
タ制御指令を出力する。

又、モータ駆動回路９０はそのダウン端子にＬＬ　Ｉ　
Ｉｔの信号が入力されると、Ｄ／Ａコンバータから成る
筆圧印加回路９２によって予じめ設定された値のペンダ
ウン用プラス電流をトルクモータ５０に供給し、アップ
端子ｌ１１ｗの信号が入力されると、筆圧印加回路９２
によって予じめ設定されたペンアップ用マイナス電流を
トルクモータ５０に供給するように構成されている。尚
、筆圧印加回路９２はその入力端ａ　（第７図参照）に
Ｉｔ　１７７の信号が入力されると入力端すに入力され
る筆圧用ディジタル信号に基くアナログプラス筆圧用電
流を出力するように構成されている。

上記トルクモータ５０にプラス電流を印加すると、ブー
「Ｊ５２が回転し、押しピン６６が下降して、該押しピ
ン６６の下端が芯２０の上端に圧接し、この圧接力によ
って芯２０は８− 図板ｌ上の両紙に所定の筆圧で圧接する。画線ヘッド２
をコントローラ８８で制御して両紙に作画してゆくと芯
２０が摩滅する。この芯２０の減少に伴って押しピン６
６も下降するが押しピン６６がコイルスプリング４４に
当接していると、押しピン６６によってスプリング４４
が圧縮変形される。このスプリング４４のたわみは押し
ピン６６に対して上方向に作用する。そのため、トルク
モータ５０の出力軸のトルクが一定であると、押しピン
６６が下降し、コイルスプリング４４のたわみ量が増大
すると、芯２０の画紙面に対する圧力即ち筆圧が減少し
てしまう。従って、作画中、筆圧を一定に保持すること
ができないことになる。上記筆圧減少現象を防止するに
はコイルスプリング４４のたわみ量に応じてトルクモー
タ５０への電流を増加し、その出力軸のトルクを増大す
れば良い。そこで本実施例では、コイルスプリングのた
わみによる筆圧の減少を補償するための８圧補償手段を
マイクロコンピュータ８４によって行い、該８圧補償手
段によって８圧を常に一定に保持している。マイクロコ
ンピュータ８４のＲＯＭ１００には筆圧印加回路９２へ
のデータを造出するためのプログラムが書き込まれてお
り、ＣＰＵ１０２はこのプログラムに従ってインプット
ポート８６より必要とされる外部データを取込んだりあ
るいは又、ＲＡＭ８４との間でデータの授受を行なった
りしながら演算処理し、必要に応じてアウトプットボー
ト９６へ出力する。ＲＯＭ　１００に書き込まれている
プログラムをフローチャートで示すと第５図のようにな
る。

次に本実施例の作用について説明する。

カートリッジホルダー１２に芯カートリッジ１９を挿着
する場合には、まず昇降体３１を上昇位置に保持した状
態において、ヘッドケーシング４を持ち上げる。次にカ
ートリッジホルダー１２の各カートリッジ保持案内部に
芯カートリッジ１９を挿入配置し、このカートリッジホ
ルダー１２を、主軸１１に固定する。次に、ヘッド２を
原位置に戻し、各芯カートリッジ１９の各下端が図板１
上の作画面に所定の間隔で近接する状態に設定する。次
にステップｌで、コントローラ８８からスタート信号が
インプラｌ−ポート８６へ入力されると、センサＯＮ、
ＯＦＦ判断手段１１．２が作動状態となり、モータアッ
プ信号発生手段１１０に“１”のアップ信号が供給され
、モータアップ信号発生手段１１０は１″′の信号をモ
ータ駆動回路９０のアップ端子に供給する。これにより
、筆圧印加回路９２の所定のマイナスの電流がトルクモ
ータ５０に供給され、トルクモータ５０はペンアップ方
向に回転して（ステップ２）押しピン６６が上昇する。

押しピン６６が最上昇位置に達するとフラグ７２がセン
サ７０に達し、センサ７０はＯＦＦとなる。（ステップ
３）このセンサ７０のＯＦＦ信号はセンサオンオフ判断
手段１１２に供給され、該手段１１２はモータストップ
信−１１＝ 号発生手段１１４を駆動する。ストップ信号発生手段１
１４はモータストップ信号をモータアップ信号発生手段
１１０に供給し、このモータアップ信号発生手段１１０
の出力を停止させ、トルクモータ５０を停止させる。

（ステップ４）。尚、予じめ押しピン６６が最上昇位置
にあるときはコントローラ８８がスタート信号を出して
もモータ５０はアッピ方向に駆動しない。次に、コント
ローラ８８によってパルスモータ５を駆動し、所定の芯
カートリッジ１９を選択して、該芯カートリッジ１９を
押しピン６６の直下に位置させる。

次にコントローラ８８から成るペンダウン信号がソレノ
イド７８に供給されると、アーム８２が第１図上、反時
針回転方向に揺動して芯カートリッジ１９がコイルスプ
リング１８の弾力に抗して所定量下降し、芯カートリッ
ジ１９の先端は図板１上の画紙面に接近する。

上記コントローラ８８のペンダウン信号はモータダウン
信号発生手段１１６に供給され、該１２一 手段１１６はモータ駆動回路９０のダウン入力端に信号
を入力し、トルクモータ５０はペンダウン方向に回転を
開始する（ステップ５）。トルクモータ５０のペンダウ
ン方向の駆動により、センサ７０がＯＮとなると、ゲー
ト１２０が導通してエンコーダ５８の出力パルスがアッ
プダウンカウンターから成るパルスカウント手段１１８
に供給され、モータ５０の出力軸の回転によってパルス
を出力するエンコーダ５８のパルスがカウントされる（
ステップ７）。前記手段１１８のカウント出力Ｎは（Ｎ
−Ｍ）演算手段１２２に送られ、ここでＮ−Ｍが計算さ
れる。ここでＭの値はセンサ７０がＯＦＦからＯＮに切
り換ったとき即ち押しピン６６の最上昇位置から押しピ
ン６６の下端がコイルスプリング４４の上端に達するま
でのエンコーダ５８の発生パルス数であり、この値Ｍは
、予じめディジタルスイッチから成るＭ記憶手段１２４
にセットされている。押しピン６６の下降により、押し
ビン６６の下端が芯カートリツジ１９内の鉛芯２０の上
端に達し、これを下降すると鉛芯２０の先端は両紙面に
衝突し、その下降が阻止される。これによって、モータ
５０の回転が阻止され、エンコーダ５８のパルスの発生
が停止する。ある一定時間内（１０マイクロＳＥＣ程度
）にエンコーダ５８からパルスが発生しなくなると、こ
の状態をパルス発生有無判断手段１２６が判断しくステ
ップ８）、筆圧設定手段１２８にｒｒ　１　ｎの信号を
出力する。これにより筆圧設定手段１２８は所定の筆圧
ディジタル値Ｔをアンドゲート１３０とオア回路１３２
を経て、筆圧印加回路９２に供給する（ステップ９）。

筆圧印加回路９２は上記ディジタル値Ｔをアナログの電
流信号に変換する。この電流信号はモータ駆動回路９０
を経てトルクモータ５０に供給され、鉛芯２０の両紙面
に対する筆圧は、所定の値Ｔに設定される（ステップ１
０．１１）。コントローラ８８からのヘッド駆動信号に
よってヘッド２が図板１面に対して平行な平面内で所定
の方向に移動制御されると両紙上に所定のパターンが作
図される（ステップ１２）、、作画によって芯２０が減
少するとトルクモータ５０は一定電流値Ｔを保持しなが
らトルクを発生しつづけ、次第にペンダウン方向に回転
してゆく。

トルクモータ５０の回転につれてエンコーダ５８の入力
軸が回転し、エンコーダ５８からパルスが出力され、こ
のパルスはパルスカウント手段１１８にカウントされる
。上記パルスカウント手段１１８のカウント値Ｎが上記
Ｍより大きくなると、即ち押しピン６６の下端がコイル
スプリング４４の上端に圧接してこれを圧縮方向に変形
すると、この状態は（Ｍ−Ｎ＞Ｏ）判断手段１３６によ
って検出され、該手段１３６は１１１　＃ｌを（Ｎ−Ｍ
）ＸＴＫ設定手段１３８に出力して、該手段１３８を作
動させるとともにアンドゲート１３０を遮断する。ここ
でＴＫはコイルスプリング４４のパルスに対するトルク
定数である。エン１５− コーグ５８の入力軸が１回転するときに発生するパルス
数を１２５．トルクモータ５０とエンコーダ５８のギア
比を２＝１．トルクモータ５０の出力軸のプーリ径を１
０ｍｍとすると、トルクモータ５０の出力軸の１回転で
押しピン６６はＩＯＸ　＝３１．４１４ｍｍ移動する。

その際エンコーダ５８の入力軸は２回転し、その発生パ
ルス数は２５０パルスである。従ってこのパルス１個に
対する押しピン６６の移動量は３１，４１４÷２５０＝
Ｏ１１２５ｍｍである。芯保持スプリング４４のばね定
数をＫとすると、該スプリング４４の１パルス分に相当
する反力は０．１２５７にとなる。これから上記ＴＫ＝
０，１２５７にとなる。よって、所望筆圧を得るために
トルクモータ５０の増加トルクは（Ｎ−Ｍ）Ｘｏ。

１２５７に＝Ｔｉとなる（ステップ１３）。

トルクモータ５０のトルク定数をＴＭとすれば筆圧を一
定に保持するためにトルクモータに供給すべき増加電流
値ｉは、Ｔ　ｉ　＋ＴＭと１６− なる。上記手段１３８の出力Ｔｉは、（Ｔ＋Ｔｉ）設定
手段１４０に供給されて、Ｔ＋Ｔｉの演算が行われ（ス
テップ１４）、この演算ディジタル値はアンドゲート１
４２及びオアゲート１３２を経て筆圧印加回路９２の入
力端すに供給され、ここでＴ＋Ｔｉに対応するトルクを
発生するための電流信号に変換されて、この電流はモー
タ駆動回路９０を経てトルクモータ５０に供給される（
ステップ１５）。トルクモータ５０への筆圧設定電流は
、スプリング４４のたわみ量に応じて増加し、これによ
って両紙面に対する筆圧が一定に保持される。鉛芯２０
の摩耗減少によって押しピン６６が所定の最下降位置ま
で下降すると、この状態は（Ｎ＞ＭＡＸ）判断手断１４
６によって検出され、該手段１４６はコントローラ８８
に芯無し状態を知らせる信号を供給し、コントローラ８
８はこの信号を受けて作画動作を停止する（ステップ１
７．１８）。

次に作画中のペンアップ動作について説明する。

ペンアップ動作時コントローラ８８からモータダウン信
号発生手段１１６に供給されていたｉｉ　１　ｔ＋の信
号は“０”に変わり、同時にコントローラ８８のＩＩ　
Ｉ　１１のペンアップ信号は遅延手段１４６に供給され
る。これにより、遅延手段１４６の遅延時間中、アンド
ゲート１５０は導通し、モータアップ信号発生手段１１
０にモータアップ信号が供給され、押しピン６６は上昇
し、遅延時間が経過するとゲート１５０が非導通状態と
なって押しピン６６の上昇が停止する。一方、上記押し
ピン６６の上昇と同時に、コントローラ８８からのソレ
ノイド７８への通電が停止し、アーム８２は復帰スプリ
ング（図示省略）の弾発力によって第１図上、時針回転
方向に回動し、芯カートリッジ１９への下向きの圧力が
解除される。

これにより、芯カートリッジ１９はスプリング１８の弾
発力によって所定量上昇する。芯カートリッジ１９が上
昇するとき、鉛芯２０はゴム環３６との摩擦力により芯
カートリッジ１９と連動して上昇し、鉛芯２０の先端は
画紙面から若干離反し、ペンアップ状態となる。

本発明は上述の如く、芯カートリッジの芯保持パイプ内
にコイルスプリングを挿入し、このコイルスプリングの
内周面で芯を案内するようにしたので、芯保持パイプを
芯よりもかなり太くしても、押しピンの押圧力によって
芯が折れることがなく、しかも押しピンの押圧力とは反
対方向に作用するコイルスプリングの圧縮の反力によっ
て生じる８圧の減少分をトルク補償手段によって補償す
るようにしたので画紙面に対する８圧を一定に保持する
ことができる効果が存する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の好適な実施例を示し、第１図は断面図、第
２図は断面図、第３図は芯カートリッジの断面図、第４
図は説明図、第５図は本装置の動作を示すフローチャー
ト、第６１９− 図は本装置のブロック回路図、第７図は本装置のブロッ
ク説明図である。 １・・・・図板、２・・・・画線ヘッド、３・・・・基
板。 ４・・・・ケーシング、５・・・・パルスモータ、６・
・・・ウオーム、１０・・・・保持管、１１・・・・主
軸、１２・・・・ホルダー、１３．１４・・・・孔。 １５・・・・板部材、１６・・・・芯、１９・・・・芯
カートリッジ、２２・・・・上部管体、２４・・・・テ
ーパ一部、４４・・・・コイルスプリング、５０．。 ・・トルクモータ、５２・・・・プーリ、５４・・・・
タイミングベルト、５６・・・・タコジェネレータ、５
８・・・・パルスエンコーダ、６０・・・・案内軸、６
４・・・・昇降体、６６・・・・押しピン。 ６８・・・・案内板、７０・・・・センサ、７２・・・
・フラグ、７４・・・・ガイドスリット、７６・・・・
ガイド、７８・・・・ソレノイド、８０・・・・出力軸
、８２・・・・アーム、８４・・・・マイクロコンピュ
ータ、８６・・・・インプットポート、８８−２０＝ ・・・・コントローラ、９０・・・・モータ駆動回路。 特許出願人　武藤工業株式会社 代理人弁理士　西　島　綾　雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、芯保持パイプにコイルスプリングを嵌挿配置し、該
   コイルスプリングの内径部に筆記用消耗芯を嵌挿配置し
   、前記芯保持パイプ内にトルクモータの出力軸に連係し
   た押しピンを嵌入し、前記トルクモータに所定のトルク
   発生電流を印加して前記押しピンの先端で前記芯保持パ
   イプ内の前記筆記用消耗芯を前記コイルスプリングとと
   もに加圧するようにしたことを特徴とする自動製図機の
   芯加圧装置。 ２、芯保持パイプにコイルスプリングを嵌挿配置し、該
   コイルスプリングの内径部に筆記用消耗芯を嵌挿配置し
   、前記芯保持パイプ内に、トルクモータの出力軸に連係
   した押しピンを嵌入し、前記トルクモータに所定のトル
   ク発生電流を加圧して前記押しピンの先端で前記芯保持
   パイプ内の前記筆記用消耗芯を前記コイルスプリングと
   ともに加圧するように成した装置において、前記コイル
   スプリングのたわみ量を検出して、このたわみ量に相当
   するトルク発生電流を前記所定のトルク発生電流に加え
   て前記トルクモータに供給する８圧補償手段を設けたこ
   とを特徴とする自動製図機の芯加圧装置。