專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于嬰兒搖擺器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是針對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其配置為維持用于嬰兒搖擺器的用戶(hù)選定的擺幅。
背景技術(shù)：
嬰兒搖擺器是一種常用的幼兒用品，可以營(yíng)造出適度搖晃，使嬰兒有舒適感和安全感。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示范實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)組件和傳感器組件。一般來(lái)說(shuō)，電機(jī)組件包括 電機(jī)、樞轉(zhuǎn)軸以及配置為使電機(jī)連接至樞轉(zhuǎn)軸的齒輪箱。傳感器組件包括編碼器輪和傳感器。編碼器輪包括圍繞其周邊形成的一系列隔開(kāi)的槽(和/或“虛擬”槽，其通過(guò)圍繞編碼器輪的周邊的振蕩的黑與亮區(qū)域而產(chǎn)生)，并配置為連接至齒輪箱，使得編碼器輪由齒輪直接驅(qū)動(dòng)。傳感器配置為感測(cè)槽(無(wú)論是真實(shí)的槽或虛擬的槽)何時(shí)通過(guò)傳感器并生成指示槽何時(shí)通過(guò)傳感器的信號(hào)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括控制電路，控制電路配置為接收來(lái)自傳感器的信號(hào)并計(jì)算搖擺器的當(dāng)前擺幅，搖擺器的當(dāng)前擺幅作為在一特定時(shí)間段內(nèi)通過(guò)傳感器的槽的數(shù)量的函數(shù)。將當(dāng)前擺幅和用戶(hù)設(shè)定的所需擺幅相比較，并且控制電路指令電機(jī)相應(yīng)地調(diào)整其功率輸出。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還包括為電機(jī)供給電力的電源。


現(xiàn)在將參照附圖，附圖不是必須按比例繪制，其中圖I顯示了嬰兒搖擺器的前視立體圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的電機(jī)組件；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的圖2的電機(jī)組件連接至下殼體；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的圖3的電機(jī)組件還連接至中間殼體；圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的傳感器組件；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明示范實(shí)施例的用于控制嬰兒搖擺器的擺幅的方法。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考相關(guān)附圖更加充分地描述本發(fā)明，附圖描繪了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以以許多不同的形式體現(xiàn)，而不應(yīng)認(rèn)為限于此處所描述和/或顯示的實(shí)施例。圖I圖示了根據(jù)示范實(shí)施例的嬰兒搖擺器100。在所圖示的實(shí)施例中，嬰兒搖擺器100包括支架102 ;至少一個(gè)搖擺臂104，其可樞轉(zhuǎn)地連接至支架102 ;搖擺座106，其連接至搖擺臂104。支架102包括基部108，其配置為擱置在支撐表面(例如地板110)上；基本直立部分112，其連接至基部108并從基部108向上延伸。圖示實(shí)施例包括兩個(gè)搖擺臂104，但可選實(shí)施例可以包括僅一個(gè)搖擺臂104，或包括另外的搖擺臂104。搖擺臂104優(yōu)選地以鐘擺狀布置方式連接至支架102的頂點(diǎn)，但如果需要也能夠連接在沿著支架的直立部分112的其他部位。如圖I所示，搖擺臂104配置為相對(duì)于支架102樞轉(zhuǎn)。搖擺座106固定至搖擺臂104，并且適于接納嬰兒或兒童。在一些實(shí)施例中，搖擺器100配置為折疊以允許更容易儲(chǔ)存和/或攜帶。搖擺器100還包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置為驅(qū)動(dòng)搖擺臂104通過(guò)一搖擺弧，如以下進(jìn)一步說(shuō)明的。在優(yōu)選實(shí)施例中，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置為以用戶(hù)(如父母或監(jiān)護(hù)人)預(yù)選的擺幅來(lái)驅(qū)動(dòng)搖擺臂104。搖擺器100可以包括用戶(hù)接口 180，用戶(hù)接口 180包括控制器，控制器允許監(jiān)護(hù)人選擇多個(gè)預(yù)定擺幅之一(例如，10° >20°或30° )?？蛇x地，所需擺幅可通過(guò)下列方式設(shè)定由用戶(hù)手動(dòng)使搖擺臂104定位在所需擺幅并且觸發(fā)一控制器，該控制器使得驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)計(jì)算并維持搖擺器的當(dāng)前所需擺幅。圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的電機(jī)組件114。電機(jī)組件114包括電機(jī)，電機(jī)配置為通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸116。樞轉(zhuǎn)軸116連接至搖擺臂104中的一個(gè)，使得當(dāng) 樞轉(zhuǎn)軸116旋轉(zhuǎn)時(shí)，搖擺臂104樞轉(zhuǎn)通過(guò)一搖擺弧。電機(jī)可以是傳統(tǒng)的機(jī)電電機(jī)118,如圖2所示，或可以是可選的驅(qū)動(dòng)器件，例如電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)118可以通過(guò)齒輪箱120連接至樞轉(zhuǎn)軸116，齒輪箱120用來(lái)降低樞轉(zhuǎn)軸116的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的數(shù)值。齒輪箱120包括至少一個(gè)正齒輪(spur gear) 122,正齒輪122配置為嚙合編碼器輪,如圖5所示,并在下面更詳細(xì)地描述。電機(jī)118可由各種電源(未顯示)提供電力，例如電池或與電源插座電連接的電源線。圖3圖示了圖2的電機(jī)組件114連接至下殼體124。下殼體124配置為支撐電機(jī)組件114，并且包括第一接收開(kāi)口 126，第一接收開(kāi)口 126配置為接合傳感器組件的一部分，如圖5所示，在下文作更詳細(xì)的描述。圖4圖示了圖2的電機(jī)組件114連接至下殼體124和中間殼體128兩者。中間殼體128包括第二接收開(kāi)口 130、輪形凹部(wheel well) 132以及傳感器殼體134，第二接收開(kāi)口 130與第一接收開(kāi)口 126通常對(duì)齊。圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的傳感器組件136。傳感器組件136包括配對(duì)正齒輪138、配對(duì)正齒輪軸140、編碼器輪142和光學(xué)傳感器144。配對(duì)正齒輪138連接至編碼器輪142，并且配置為配合該正齒輪122 (如圖2所示)，使得當(dāng)正齒輪122接合該配對(duì)正齒輪138時(shí)，編碼器輪142旋轉(zhuǎn)。編碼器輪142配置為定位于輪形凹部132中，為了防止編碼器輪142與輪形凹部132的物理性接觸，間隔件146可以定位在配對(duì)正齒輪138和編碼器輪142之間。編碼器輪142還包括圍繞其周邊形成的一系列等距間隔的槽148，槽148允許日光和/或環(huán)境光通過(guò)(在可選實(shí)施例中，槽可以是“虛擬的”使得位于圓盤(pán)上的交替的黑白條紋允許光通過(guò))。光穿過(guò)槽148并且入射光學(xué)傳感器144，光學(xué)傳感器144被固定地定位成鄰近編碼器輪142。隨著編碼器輪142被正齒輪122旋轉(zhuǎn)，傳感器144有效計(jì)數(shù)在預(yù)定時(shí)間段上通過(guò)的槽148的數(shù)量(即傳感器144被光入射的次數(shù))。因此，傳感器144能夠確定正齒輪122轉(zhuǎn)動(dòng)的速度。此信息被傳遞到控制電路(未顯示)，控制電路利用該信息來(lái)計(jì)算搖擺弧的當(dāng)前擺幅，當(dāng)前擺幅作為在給定時(shí)間段內(nèi)計(jì)數(shù)出的槽148的函數(shù)?？刂齐娐啡缓髮?dāng)前擺幅與用戶(hù)設(shè)定的所需擺幅比較，并指令電機(jī)118相應(yīng)地調(diào)整功率輸出。值得注意的是，傳感器144不檢測(cè)電機(jī)的速度，而是只能夠感測(cè)正齒輪122的運(yùn)動(dòng)。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組件150。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組件包括電機(jī)組件114、傳感器組件136、下殼體124和中間殼體128，如關(guān)于之前的附圖所描述的。配 對(duì)正齒輪軸140配置為接合第一接收孔126和第二接收孔130，從而穩(wěn)定傳感器組件136相對(duì)于電機(jī)組件114的位置。此外，如圖所示，編碼器輪142配置為利用間隔件146定位在輪形凹部132內(nèi)，該間隔件防止編碼器輪142與輪形凹部132接觸，使得輪形凹部132不會(huì)干擾編碼器輪142的旋轉(zhuǎn)。光學(xué)傳感器144配置為固定地定位在傳感器殼體134內(nèi)并且鄰近編碼器輪142，從而當(dāng)輪142旋轉(zhuǎn)時(shí)允許傳感器144感測(cè)槽148通過(guò)。圖7圖示了一種用于控制嬰兒搖擺器的擺幅的方法。該方法包括以下步驟電源發(fā)送能量至電機(jī)(步驟200);電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪箱(步驟202);齒輪箱直接驅(qū)動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸和編碼器輪(步驟204);傳感器發(fā)送第一信號(hào)至控制電路，該第一信號(hào)指示齒輪箱內(nèi)的至少一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速(步驟206);控制電路利用齒輪速度輸入來(lái)計(jì)算當(dāng)前擺幅的值(步驟208);以及控制電路發(fā)送第二信號(hào)，該第二信號(hào)使電機(jī)調(diào)整功率輸出從而以更接近所需擺幅的擺幅或以所需擺幅來(lái)驅(qū)動(dòng)搖擺器(步驟210)。對(duì)這種嬰兒搖擺器所做的超出此處明確提到的那些的各種變化和修改被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)指出的是，此處提到的特定配置和目標(biāo)僅僅是示范性的，而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種用于嬰兒搖擺器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括 電機(jī)組件，包括 電機(jī)； 連接至所述電機(jī)的樞轉(zhuǎn)軸； 連接至所述電機(jī)和樞轉(zhuǎn)軸的齒輪箱； 傳感器組件，其配置為生成指示所述齒輪箱內(nèi)的至少一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速的信號(hào)； 控制電路，其配置為接收所述信號(hào)并基于所述信號(hào)來(lái)計(jì)算搖擺器的實(shí)際擺幅，將所述搖擺器的實(shí)際擺幅與預(yù)設(shè)的所需擺幅比較，并指令所述電機(jī)增加或減少功率輸出以使搖擺器的實(shí)際擺幅基本匹配所述預(yù)設(shè)的所需擺幅；以及 電源。
2.一種用于嬰兒搖擺器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括 電機(jī)組件，包括 電機(jī)； 樞轉(zhuǎn)軸；以及 齒輪系組件，其使所述電機(jī)連接至所述樞轉(zhuǎn)軸，包括至少一個(gè)正齒輪； 傳感器組件，包括 編碼器輪，其包括圍繞所述編碼器輪的周邊形成的等間隔的多個(gè)槽； 配對(duì)正齒輪，其連接至所述編碼器輪并配置為配合所述正齒輪，使得當(dāng)所述正齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)編碼器輪旋轉(zhuǎn)； 固定位置光學(xué)傳感器，其配置為每當(dāng)其中一個(gè)所述槽經(jīng)過(guò)所述傳感器時(shí)生成信號(hào)； 控制電路，其配置為接收所述信號(hào)并基于在一時(shí)間段接收到的信號(hào)的數(shù)量來(lái)計(jì)算搖擺器的當(dāng)前擺幅，將所述當(dāng)前擺幅與預(yù)設(shè)的所需擺幅比較，并指令所述電機(jī)增加或減少功率輸出以使擺幅更接近預(yù)設(shè)的所需擺幅；以及電源。
3.一種用于設(shè)定嬰兒搖擺器的所需擺幅的方法，其中嬰兒搖擺器包括支架；搖擺臂，其可樞轉(zhuǎn)地連接至支架；搖擺座，其連接至搖擺臂并配置為沿著由最大擺幅限定的搖擺弧移動(dòng)，該方法包括以下步驟 電源向電機(jī)供電； 電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪箱； 所述齒輪箱直接驅(qū)動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸和編碼器輪； 傳感器生成指示所述齒輪箱內(nèi)的至少一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速的信號(hào)； 控制電路接收所述信號(hào)并計(jì)算搖擺器擺幅的值；以及 所述控制電路生成使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以預(yù)定擺幅驅(qū)動(dòng)搖擺器的第二信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于嬰兒搖擺器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電機(jī)組件，傳感器組件，控制電路和電源。電機(jī)組件包括電機(jī)、樞轉(zhuǎn)軸、齒輪箱。傳感器組件生成指示齒輪箱內(nèi)至少一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速的信號(hào)，控制電路接收所述信號(hào)并計(jì)算搖擺器的實(shí)際擺幅，將實(shí)際擺幅與預(yù)設(shè)的所需擺幅比較，并指令所述電機(jī)增加或減少功率輸出以使搖擺器的實(shí)際擺幅基本匹配所述預(yù)設(shè)的所需擺幅。本發(fā)明還涉及一種驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟向電機(jī)供電；驅(qū)動(dòng)齒輪箱；所述齒輪箱直接驅(qū)動(dòng)樞轉(zhuǎn)軸和編碼器輪；傳感器生成指示所述齒輪箱內(nèi)的至少一個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速的信號(hào)；控制電路接收所述信號(hào)并計(jì)算搖擺器擺幅的值；以及所述控制電路生成使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以預(yù)定擺幅驅(qū)動(dòng)搖擺器的第二信號(hào)。
文檔編號(hào)A47D9/02GK102846094SQ20121008131
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者P·杰克森, S·彭斯, M·曼德斯, D·吉爾伯特 申請(qǐng)人:兒童二代公司