專利名稱：馬達驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種馬達驅動系統(tǒng)，尤其涉及一種可進行馬達定位的馬達驅 動系統(tǒng)。
背景技術：
馬達在電子以及機械領域中占著舉足輕重的地位，馬達的種類大致包括 直流馬達、交流馬達以及步進馬達。
步進馬達在定位功能上具有較高的精密性，但無法產(chǎn)生較大的動力輸 出，因此一般被應用于小體積且需要較佳定位精密性的裝置，例如相機中伸 縮鏡頭的操控。與步進馬達相比，直流馬達以及交流馬達則可提供較大的動 力輸出，但在定位的精密度方面則無法達到步進馬達所能提供的效果。
因此，在需要較大輸出動力的裝置中通常會使用直流馬達或交流馬達。 然而，總有一些裝置不僅需要較大的輸出動力，而且也需要精密的定位。例 如，以辦公室常用的電動打孔機為例，為了提供足夠的動力來驅動打孔用的 刀具， 一般會使用直流馬達、串激馬達或同步馬達。當打孔程序結束而馬達 的動力被瞬間解除時(可稱之為馬達的煞車)，刀具必須能夠精確定位于預 定的復歸位置，若非如此，則刀具可能被定位在偏移該復歸位置之處而擋住 打孔機的置紙槽，因而使文件無法被放入其中。
在前述的電動打孔機的情況中，刀具位置無法被正確定位的原因在于， 當馬達的動力被解除后，馬達的轉速不會立即下降為零，因而使刀具在馬達 的動力被解除后不會立即靜止在復歸位置，而是會產(chǎn)生慣性的擺動，使刀具 無法精確地回到復歸位置。
當然，在面臨需要使用較大動力以及精確的定位的情況時，有時也會使 用交流馬達中的感應馬達。但感應馬達的缺點在于，當進行煞車時會產(chǎn)生一
大脈沖電流(Inrush current)，該電流相當容易損毀感應馬達的組件。
因此需要一種可兼具動力輸出需求與定位準確性且不產(chǎn)生大脈沖電流的馬達驅動系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在提供一種馬達驅動系統(tǒng)，可使大動力輸出的 馬達具備較精確的定位效果。
在一較佳實施例中，本發(fā)明提出一種馬達驅動系統(tǒng)，用以控制連動單元 的移動，該馬達驅動系統(tǒng)包括
馬達，用以提供控制移動連動單元用的運行能量E;
傳動構件，連接于馬達及連動單元，傳動構件受馬達的驅動而使連動單 元被移動；
位置偵測光發(fā)射器以及復歸光發(fā)射器，用以分別產(chǎn)生第一光束以及第二 光束；
位置偵測光接收器以及復歸光接收器，用以分別接收第一光束以及第二 光束；以及
定位探測組件，設置于傳動構件上，定位探測組件具有前端及后端且在 前端與后端之間具有多個設置成列的開孔，而定位探測組件在位置偵測光發(fā) 射器與位置偵測光接收器之間移動而使多個開孔依序通過位置偵測光發(fā)射 器與位置偵測光接收器之間；其中，當定位探測組件往復歸位置移動，且定 位探測組件上最接近前端的一開孔通過位置偵測光發(fā)射器以及位置偵測光 接收器之間時，運行能量E被降低至第一馬達能量El以減緩傳動構件的移 動速度，以及當最接近后端的一開孔通過位置偵測光發(fā)射器及位置偵測光接 收器之間時，馬達的能量E被降低至最終馬達能量En，其中第一馬達能量 El大于最終馬達能量En。
在一較佳實施例中，馬達可為串激馬達、直流馬達、同步馬達或感應馬達。
在一較佳實施例中，連動單元是一刀具。
本發(fā)明的有益技術效果在于本發(fā)明的馬達驅動系統(tǒng)既可滿足動力輸出 的需求與定位準確性，又不會產(chǎn)生大脈沖電流。


圖1是本發(fā)明的較佳實施例的馬達驅動系統(tǒng)的結構示意圖。
圖2 (a)、圖2 (b)、圖2 (c)是本發(fā)明的較佳實施例的定位探測組 件的動作示意圖。
圖3是本發(fā)明的另一較佳實施例的馬達驅動系統(tǒng)的結構示意圖。
g巾，附圖標記說明如下
100電動打孔機101馬達
102傳動構件1021傳動柄
1022傳動凸輪103刀具
104位置偵測光發(fā)射器105位置偵測光接收器
106、106A定位探測組件107、107 A開孔
1071第一開孔1072第二開孔
1073第三開孔1074第四開孔
1075最終開孔108復歸位置
109復歸光發(fā)射器110復歸光接收器
111平臺112置紙槽
113穿孔Bl、B2光束
具體實施例方式
請參閱圖1，其為本發(fā)明的第一較佳實施例的馬達驅動系統(tǒng)應用于一電
動打孔機的結構示意圖。圖1公開的電動打孔機100包括馬達IOI、傳動
構件102、刀具103、位置偵測光發(fā)射器104、位置偵測光接收器105 (參見 圖2)、定位探測組件106、放置文件的平臺111、 一復歸光發(fā)射器109以及 一復歸光接收器110 (參見圖2)。其中定位探測組件106具有一前端1061 以及一后端1062，且在其前端1061與其后端1062之間設置有多個開孔107。
電動打孔機IOO在初始狀態(tài)時，刀具103位于平臺111的上方且刀具103 與平臺111之間相距一段距離以便讓文件可被放置于刀具103與平臺111之 間，刀具103所處的位置被定義為初始位置。
接下來說明電動打孔機的打孔步驟當電動打孔機100處于初始狀態(tài)時， 在平臺111的置紙槽112內(nèi)放入將被打孔的文件(圖未示)，接著啟動電動 打孔機IOO。當電動打孔機100開始運行時，馬達101驅動傳動構件102中的傳動柄1021以及傳動凸輪1022，而刀具103位于傳動凸輪1022的一端并 隨著傳動構件102的動作而移動。具有置紙槽112的平臺111設置于刀具103 的下方，而平臺111上對應刀具103的正下方處設置有一穿孔113，用以使 刀具103穿過其中而在文件上形成穿孔，完成打孔工作。其中，刀具103構 成了供馬達控制的連動單元的實例，顯然，本發(fā)明也可適用于其它連動單元 的控制。
電動打孔機100完成打孔工作后，為了不使刀具103因為慣性擺動而停 止于置紙槽112進而擋住置紙槽112，必須將刀具103移回打孔機被啟動前 的初始位置，為了達到將刀具103定位于初始位置的目的，本發(fā)明提出一種 設置有定位探測組件106的馬達驅動系統(tǒng)。
圖1中，刀具103設置于傳動凸輪1022的一端，而在傳動凸輪1022另 一端設置一定位探測組件106，其中當馬達101驅動傳動柄1021以及傳動凸 輪1022，使得傳動凸輪1022帶動刀具103移動時，設置于傳動凸輪103另 一端的定位探測組件106也隨之移動，也就是說刀具103移動，定位探測組 件106也會跟著移動；刀具103停止，定位探測組件106也隨著停止；若是 刀具103欲停止在初始位置上，則定位探測組件106也必須停止于某一特定 位置，其中此一特定位置被定義為復歸位置108。由于初始狀態(tài)時，刀具103 位于初始位置上，故在初始狀態(tài)時，定位探測組件106也位于復歸位置108 上。
在上述打孔工作步驟的部分已提到刀具103的移動，因此，在此說明移 動刀具103以進行打孔工作時，與刀具103同步移動的定位探測組件106的 移動情況在初始狀態(tài)時，設置于傳動凸輪1022 —端的刀具103位于初始 位置，而設置于傳動凸輪1022另一端的定位探測組件106位于復歸位置108。 當馬達101被驅動以準備進行打孔動作時，定位探測組件106由復歸位置108 向位置偵測光發(fā)射器104的方向移動，其中在定位探測組件106的移動過程 中，多個開孔107依序經(jīng)過位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105 之間而使位置偵測光接收器105依序接收穿過多個開孔107的光束。而在打 孔工作結束后，刀具103必須由穿孔113回到初始位置，定位探測組件106 也必須回到復歸位置108。為了使定位探測組件106在打孔動作完成后停止 于復歸位置108上，本發(fā)明利用定位探測組件106上的多個開孔107來進行馬達101的減速。在打孔動作完成后，定位探測組件106往復歸位置108移 動，而在移動途中，定位探測組件106上的多個開孔107再度經(jīng)過位置偵測 光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間，從而使位置偵測光接收器105 依序接收穿過多個開孔107的光束，其中，通過使每個開孔107經(jīng)過位置偵 測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間，從而通過位置偵測光接收器 105的光束接收狀態(tài)的變化來使馬達101減速，以讓定位探測組件106停止 在復歸位置108上。
請參照圖1，本發(fā)明在復歸位置108稍上方處設置復歸光發(fā)射器109以 及復歸光接收器110，使定位探測組件106得以通過復歸光發(fā)射器109與復 歸光接收器110之間。復歸光發(fā)射器109與復歸光接收器IIO用以確認定位 探測組件106是否到達復歸位置108。其中，在打孔工作完成后，定位探測 組件106的前端1061若未遮斷復歸光發(fā)射器109所產(chǎn)生的光束，則表示定 位探測組件106尚未到達復歸位置108，反之亦為同理。
由上述定位探測組件106的移動情形可知每次打孔工作，定位探測組 件106會經(jīng)過位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間兩次，若 是定位探測組件106的每次經(jīng)過都使馬達101減速煞車，那么電動打孔機100 根本無法進行打孔動作，因此，必須設法使定位探測組件106第一次經(jīng)過位 置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間時，馬達101照常運行， 而定位探測組件106第二次經(jīng)過位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器 105之間時則使馬達101減速。
本發(fā)明可通過復歸光發(fā)射器109以及復歸光接收器110來控制馬達101 是否減速。說明如下電動打孔機100開始運行，定位探測組件106由復歸 位置108向位置偵測光發(fā)射器104的方向移動，在定位探測組件106的前端 1061離開復歸光發(fā)射器109與復歸光接收器110之間的瞬間，復歸光接收器 110接收到來自復歸光發(fā)射器109的光束，表示電動打孔機100即將進行打 孔工作，因此，設定復歸光接收器110的光束接收狀態(tài)由未接收切換成接收 時馬達101照常運行，也就是說多個開孔107第一次通過位置偵測光發(fā)射器 104與位置偵測光接收器之間時，使馬達101維持一定的運轉速度。反之， 當復歸光接收器110持續(xù)接收到光束一特定時間，且定位探測組件106的多 個開孔107通過位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間時，可判斷打孔工作己結束，準備進入馬達煞車階段，故此時使馬達101開始減速。 至于馬達能量方面，在初始狀態(tài)，馬達101提供的能量為零，當電動打
孔機100處于運行狀態(tài)時，馬達101給予傳動構件102的運行能量為E，當 打孔動作完成之后，必須讓馬達煞車，也就是馬達能量最終必須降低為零。
請參閱圖2 (a)-圖2 (c)，其為本發(fā)明定位探測組件的一較佳實施例 動作示意圖。在圖2 (a)-圖2 (c)中，定位探測組件106具有前端1061以 及后端1062，且在前端1061與后端1062之間具有五個開孔，由接近其前端 1061開始，依序為第一開孔1071、第二開孔1072、第三開孔1073、第四開 孔1074以及最終開孔1075。在進行打孔動作期間，定位探測組件106由復 歸位置108向位置偵測光發(fā)射器104的方向移動，從而使位置偵測光接收器 105依序接收到穿過開孔1075-1071的光束，在定位探測組件106移動的同 時，位于傳動構件另一端的刀具也同步移動(請參閱圖1)。當電動打孔機 IOO完成打孔動作后，刀具將要回到初始位置，因此定位探測組件106往復 歸位置108的方向移動，此時定位探測組件106的前端1061進入位置偵測 光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間，從而遮斷第一光束B1，使位 置偵測光接收器105無法接收到第一光束Bl。
定位探測組件106繼續(xù)向復歸位置108移動，請參閱圖2 (a)，接續(xù)前 端1061之后，定位探測組件106的第一開孔1071經(jīng)過位置偵測光發(fā)射器104 與位置偵測光接收器105之間，使得位置偵測光接收器105再度恢復接收到 第一光束Bl的狀態(tài)，此時，馬達開始降低轉速，因此可將提供給傳動構件 的能量由原本工作時的運行能量E降到第一馬達能量El。而位于接近復歸 位置108的復歸光接收器110也接收到來自復歸光發(fā)射器109的第二光束 B2，此時的復歸光接收器110接收到第二光束B2，表示定位探測組件106 尚未到達復歸光發(fā)射器109的位置。在下一瞬間，定位探測組件106繼續(xù)向 復歸位置108移動且第一開孔1071與第二開孔1072間的無開孔的部分將遮 斷第一光束Bl，使位置偵測光接收器105的光束接收狀態(tài)變?yōu)槲唇邮展馐?的狀態(tài)，通過瞬間光束接收狀態(tài)的改變，可得知定位探測組件106的第一開 孔1071剛通過位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間。接下 來，定位探測組件106的第二開孔1072移動至可使第一光束Bl穿過第二開 孔1072且被位置偵測光接收器105接收的位置，此時馬達的能量改變?yōu)榈诙R達能量E2，其中第二馬達能量E2小于第一馬達能量E1。接著定位探測 組件106的第二開孔1072與第三開孔1073間的無開孔的部分遮斷第一光束 Bl，因此位置偵測光接收器105再度變?yōu)楸徽跀嗟谝还馐鳥1的狀態(tài)。
請參閱圖2 (b)，該圖描述定位探測組件106的第三開孔1073到達位 置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間的情況。此時，位置偵測 光發(fā)射器104射出的第一光束B1穿過第三開孔1073且被位置偵測光接收器 105接收，馬達提供的能量為第三馬達能量E3，其中第三馬達能量E3小于 第二馬達能量E2。定位探測組件106繼續(xù)向復歸位置108移動，定位探測組 件106的第三開孔1073與第四開孔1074之間無開孔的部分遮斷第一光束 Bl，從而造成位置偵測光接收器105無法接收到第一光束B1。接著，定位 探測組件106的第四開孔1074移動到位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光 接收器105之間，使第一光束Bl穿過第四開孔1074而被位置偵測光接收器 105接收，此時馬達的能量為第四馬達能量E4。定位探測組件106仍然向復 歸位置108方向移動，而第四開孔1074與最終開孔1075之間無開孔的部分 遮斷了第一光束B1，位置偵測光接收器105變?yōu)椴唤邮展馐臓顟B(tài)。當最 終開孔1075移動至位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接收器105之間時， 使第一光束Bl穿過最終開孔1075而再度被位置偵測光接收器105接收，此 時馬達的能量為第五馬達能量E5，其中第五馬達能量小于第四馬達能量E4， 且第五馬達能量E5的能量值僅可使傳動構件102 (請參閱圖1)移動一段相 當小的距離。第五馬達能量E5將定位探測組件106的前端1061移動到復歸 位置108上，在最終開孔1075通過位置偵測光發(fā)射器104與位置偵測光接 收器105之間后到定位探測組件106到達復歸位置108這段時間內(nèi)，位置偵 測光接收器105是否接收到第一光束B1已無關緊要，不會影響到馬達煞車 的進行，因此不再多加敘述。
請參閱圖2 (c)，復歸光發(fā)射器109產(chǎn)生的第二光束B2被定位探測組 件106的前端1061遮斷，表示定位探測組件106的前端1061已相當接近復 歸位置108，當馬達的能量從第五馬達能量E5降到零時，定位探測組件106 會停止于復歸位置108上。前述的控制程序可通過設置于電動打孔機內(nèi)的程 序來完成。
復歸光發(fā)射器以及復歸光接收器除了先前提到的確定定位探測組件是否到達復歸位置以及偵測定位探測組件是否向位置偵測光發(fā)射器的方向移 動之外，還可解決電動打孔機卡住時的問題。例如當電動打孔機的刀具鈍 化或被打孔的文件太厚而導致電動打孔機故障時，此時使用者關閉電動打孔 機的電源并排除文件，再度開機時，內(nèi)部程序必須在無法得知定位探測組件 的所在位置的情況下，將定位探測組件移動至復歸位置(也就是將刀具移動 至初始位置)，對于電動打孔機而言，定位探測組件的移動是一種循環(huán)式的 移動，因此，內(nèi)部程序只要得知復歸位置的所在位置并將定位探測組件移動 至復歸位置再停止移動即可，此時則必須通過定位探測組件遮斷復歸光接收 器所接收的光束，才可確定定位探測組件己到達復歸位置，否則電動打孔機 將無法定位。
再回到有關馬達能量的描述，在打孔工作期間，馬達提供的能量為運行 能量E，而當定位探測組件的各個開孔依序通過位置偵測光發(fā)射器與位置偵 測光接收器之間時，馬達的能量逐漸變?yōu)榈谝获R達能量El、第二馬達能量
E2、第三馬達能量E3、第四馬達能量E4以及第五馬達能量E5。本發(fā)明的 較佳實施例中采取的是能量遞減的方式。但本發(fā)明不限于能量遞減，只要馬 達能量E大于第一馬達能量El ，第一馬達能量El大于第五馬達能量E5都 是本發(fā)明的保護范圍，且馬達能量E1-E5的大小可依據(jù)實際需求經(jīng)過實驗來 調(diào)整為最適當?shù)臄?shù)值。
請參閱圖3，其為本發(fā)明的另一較佳實施例的馬達驅動系統(tǒng)的結構示意 圖。此圖3的實施例與圖1的實施例的結構、原理幾乎完全相同，不同之處 只是定位探測單元上的多個開孔的形狀。在圖1實施例中，定位探測單元106 上的每一開孔107不是封閉式開孔。而圖3中的定位探測單元106A上的每 一開孔107A是完全封閉的開孔。差異在于，圖1的定位探測單元106的非 封閉式開孔107的透光面積較大，因此具有較大的誤差容許范圍。具體而言， 電動打孔機100的馬達結構相當容易因各組件之間的接合的精密性不足而發(fā) 生誤差，而這種誤差容易影響定位探測單元106的移動。以圖3的實施例而 言，若因打孔機組件之間的接合誤差而使移動中的定位探測單元106A稍微 偏離正常的移動路徑，致使開孔107A無法準確經(jīng)過位置偵測光接收器時， 第一光束可能會無法準確照射在開孔107A，而會照射到定位探測單元106A 中非開孔的部分，造成位置偵測光接收器無法接收到光束。當然，圖1的定位探測單元106的非封閉式開孔107由于具有較大的穿透面積，因此允許較
大的誤差范圍。然而，圖3中的實施例在制作成本上比圖1中的實施例低。
當然，這兩種實施例都包含了本發(fā)明的精神。
本發(fā)明中并未限定定位探測組件的開孔數(shù)目，開孔數(shù)目越多，馬達的定 位則越精細，開孔數(shù)目可配合各種不同的應用來調(diào)整。本發(fā)明達成馬達兼具 動力輸出以及精確的馬達定位的功效，使串激馬達、同步馬達以及直流馬達 等大動力輸出的馬達也可進行馬達定位，至于將本發(fā)明使用于感應馬達上的 情況，則可在不產(chǎn)生大脈沖電流的情況下進行馬達定位。由上述各項可知， 本發(fā)明確實改善了已知技術中的不足。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明的權利要求范 圍，因此凡其它未脫離本發(fā)明所公開的構思情況下所完成的等效改變或修 改，均應包含于本發(fā)明的權利要求書的范圍內(nèi)。
權利要求
1、一種馬達驅動系統(tǒng)，用以控制一連動單元的移動，包括一馬達，用以提供控制該連動單元移動所用的一運行能量E；一傳動構件，連接于該馬達及該連動單元，該傳動構件受該馬達的驅動而使該連動單元移動；一位置偵測光發(fā)射器以及一復歸光發(fā)射器，用以分別產(chǎn)生一第一光束以及一第二光束；一位置偵測光接收器以及一復歸光接收器，用以分別接收該第一光束以及該第二光束；以及一定位探測組件，設置于該傳動構件上，該定位探測組件具有一前端及一后端且在該前端與該后端之間具有多個設置成列的開孔，而該定位探測組件在該位置偵測光發(fā)射器與該位置偵測光接收器之間移動而使所述多個開孔依序通過該位置偵測光發(fā)射器與該位置偵測光接收器之間；其中，當該定位探測組件向一復歸位置移動，且該定位探測組件上最接近該前端的一開孔通過該位置偵測光發(fā)射器以及該位置偵測光接收器之間時，該運行能量E被降低至一第一馬達能量E1以減緩該傳動構件的移動速度，以及當最接近該后端的一開孔通過該位置偵測光發(fā)射器及該位置偵測光接收器之間時，該馬達的能量E被降低至一最終馬達能量En，其中該第一馬達能量E1大于該最終馬達能量En。
2、 如權利要求1所述的馬達驅動系統(tǒng)，其中該馬達是一串激馬達、一 直流馬達、 一同步馬達或一感應馬達。
3、 如權利要求1所述的馬達驅動系統(tǒng)，其中該連動單元是一刀具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種馬達驅動系統(tǒng)，包括馬達、傳動構件、連動單元、位置偵測光發(fā)射器、位置偵測光接收器以及定位探測組件。定位探測組件具有多個開孔，且定位探測組件在位置偵測光發(fā)射器與位置偵測光接收器之間移動而使多個開孔依序通過位置偵測光發(fā)射器與位置偵測光接收器之間。其中根據(jù)該位置偵測光接收器的光束接收狀態(tài)可控制馬達轉速的下降。
文檔編號H02P29/00GK101436845SQ20071018631
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權日2007年11月12日
發(fā)明者林佳璋, 林志勛 申請人:致伸科技股份有限公司