[发明专利]笔控电路

说明书

本发明涉及一种笔控电路，该笔控电路在驱动线圈中的电流控制下，使诸如X-Y标绘器或绘图机类绘图设备中的标绘笔起落移动。

在诸如X-Y标绘器这类通用绘图设备中，利用插棒式螺管线圈的作用使笔夹向下移动（落笔），标绘笔便与记录纸面接触，然后利用回动弹簧的反弹力，使标绘笔提起到抬笔位置。这种系统的控制操作较为简单，但笔尖与记录纸的接触却增加了冲力，也增大了冲击声。此外，这种落笔方式难以获得最佳的笔压。再者，插棒式螺管线圈的旋转铁芯和固定铁芯中常留有剩磁场，从而笔的响应速度随时间而变慢。另一种通用的X-Y标绘器使用类似气动阻尼器的冲击阻尼方法。然而，气动阻尼器也会降低响应速度。

为了解决上述问题，本发明的同一申请者曾经提出过一种通用的笔控电路。如图1到3所示，该电路用来电控加到笔驱动线圈中的电流（日本专利公布号NO    60-83134和58-182469）。参见图1，笔架座1包括一个滑动组件1A，1A能沿导轴2按Y方向来回滑动，一个笔架组件1B，1B能夹持着笔4沿活动轴3按Z方向（抬笔和落笔方向）来回移动。驱动线圈5、速度检测线圈6和位置检测器（例如霍尔元件）7安装在笔夹组件1B内。一对永久磁铁板8A和8B沿图1的A-A线彼此相对地安装在笔架座1上，如剖面图（图2）所示。驱动线圈5、速度检测线圈6和位置检测器7安装在一对永久磁铁板8A和8B限定的间隔内。笔夹φ1B沿笔的起落方向，根据加给驱动线圈5的电流的极性垂直运动，并根据该电流的大小而控制笔夹1B的驱动力。与笔的抬起或落下的动作速度成正比的电压由速度检测线圈6检测。永久磁铁8A和8B的磁场沿Z方向的变化，用位置检测器7检测位置信号。标号9表示用于抬笔动作的回动弹簧，1C为限定笔上升位置的止挡，标号10表示记录纸。

在如图3所示的笔控电路中，使从电流检测器12和速度检测线圈6来的检测信号在加法器13中相加后得出的总信号通过相补偿器14的输出反馈到电流控制电路11，选择器16选择从位置检测器7输出的位置检测信号或由笔压设定器15输出的设定值作为驱动电流的设定值，当由抬/落笔信号发生器17输出的控制信号代表落笔方式时，反馈控制动作响应从选择器16输出的驱动电流设定值，但是当该控制信号代表抬笔方式时，反馈控制则响应一个预定的驱动电流设定值而动作。

如图4所示，在落笔方式中，选择器16选择从位置检测器7来的笔位置信号VA，一直进行到笔从抬笔位置PA落到接近记录纸并达到位置PB为止。该笔位置信号VA用作驱动电流设定值。而在笔落到接近记录低时，也即经过位置PB时，选择器16即选择从笔压设定器15来的笔压设定信号VB。在这种情况下，该笔压设定信号VB用作驱动电流设定值。相补偿器14用作延时元件，由于相补偿器14的动作，该信号VA在起始驱动期间具有极大的幅值并且具有无反馈分量（相延迟）的相当大的驱动电流，由此便提高了落笔速度。当笔尖接近位置PB时，信号VA的幅值降低，同时，速度检测信号的阻尼效应上升，从而使笔尖在笔与记录纸面开始接触时产生的冲力减弱。

在抬笔方式中，根据从抬笔/落笔控制信号发生器17来的抬笔指令，对电流控制电路11施加与落笔方式中极性相反的预定驱动电流设定值，于是，响应配合着由回动弹簧9产生的反弹力的抬笔电流，笔便被向上抬起。

在如上所述的通用的笔控电路中，为了获得相应于一种具体型式的笔4（例如自来水笔，毡头笔或圆球自来水笔）的最佳笔压，笔压设定值VB须在较宽的范围内改变。假定设定值VB被设定在低值VBL或高值VBH上，如图4中长短破折线所示，当控制电路相应部分的常数和增益是按照设定值VB的要求而设定获得合适的响应速度和较小的冲力时，则相应于高值VBH，驱动电流设定值便在笔尖还没落到与记录纸面足够接近的位置时被连续地施加，于是追随速度检测的制动效应便被降低，以致增大了冲力，然而，当驱动电流设定值是在相应于位置信号VA的低值VBL时，速度检测的制动效应便造成笔在到达十分接近记录纸面的过程中移动过慢，从而降低了响应速度。