CN103892525A - 手环式穿戴设备及成形模具、制造系统和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手环式穿戴设备及成形模具、制造系统和加工方法。手环式穿戴设备包括具有开口槽的腕状弹片，及固定于腕状弹片一端外侧的PCB板、固定于腕状弹片外侧的电池，还包括位于腕状弹片和电池外周的壳体；壳体包括硬质内壳和设于硬质内壳外周的软质外壳；PCB板上设有与电池电性连接的MCU芯片。本发明手环式穿戴设备解决了手环式穿戴设备需要同时具有强度和柔韧度的难题。软质外壳采用内侧和外侧的分次成形结构，有助于美化产品的外形，在内侧和外侧的相邻处设有台阶面或转角处，有助于隐藏二次成形的联接处的毛刺。采用了机械手的制造系统，可以实现手环式穿戴设备的四个阶段的模具成形，并且无需人工操作，提高生产效率。

Description

手环式穿戴设备及成形模具、制造系统和加工方法

技术领域

本发明涉及一种穿戴设备及其成形模具，更具体地说是指一种手环式穿戴设备及成形模具、制造系统和加工方法。

背景技术

在当今的市场上，出现了不少穿戴设备，这些穿戴设备受到年轻人的追捧。所谓的穿戴设备，是“穿戴式智能设备”的简称，是应用穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。

而广义的穿戴式智能设备包括功能全、尺寸大、可不依赖智能手机实现完整或者部分的功能，例如智能手表或智能眼镜等，以及只专注于某一类应用功能，需要和其它设备如智能手机配合使用，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。随着技术的进步以及用户需求的变迁，可穿戴式智能设备的形态与应用热点也在不断的变化。

穿戴式技术在国际计算机学术界和工业界一直都备受关注，只不过由于造价成本高和技术复杂，很多相关设备仅仅停留在概念领域。随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向商用化，新式穿戴式设备不断传出，谷歌、苹果、微软、索尼、奥林巴斯等诸多科技公司也都开始在这个全新领域的深入探索。

手环式穿戴设备又称为智能手环，众多科技公司均推出这些概念性的产品，给未来的电子产品指明了发展方向。然而，再美好的产品设想也都离不开产品的生产加工，没有成熟的生产工艺，再美好的产品设计，也难于形成批量大规模的生产，从而形成一个消费市场。

手环式穿戴设备由于使用上的特殊要求，对于其产品外形的注塑成形提高了极高的要求。为此，本公司受科技公司的委托，对手环式穿戴设备的产品造形加工中的重大技术难题进行开发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种手环式穿戴设备及成形模具、制造系统和加工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

手环式穿戴设备，其特征在于包括具有开口槽的腕状弹片，及固定于腕状弹片一端外侧的PCB板、固定于腕状弹片外侧的电池，还包括位于腕状弹片和电池外周的壳体；所述的壳体包括硬质内壳和设于硬质内壳外周的软质外壳；所述的PCB板上设有与电池电性连接的MCU芯片。

其进一步技术方案为：所述的硬质内壳包括左半内壳和右半内壳，所述左半内壳、右半内壳分别由左侧、右侧至中心位置设有1-5度的拔模斜度；所述的PCB板上还设有与MCU芯片电性连接的电机。

其进一步技术方案为：所述的软质外壳包括软质内圈和位于软质内圈外侧的软质外圈；所述软质外圈与软质内圈的联接处为一台阶面，且软质外圈的宽度大于软质内圈的宽度。

一种加工前述手环式穿戴设备的外侧成形模具，包括前模仁和后模仁，以及位于前模仁、后模仁之间的环状模块组，环形模块组包括用于构成软质外圈型腔的若干个模具滑块；后模仁包括用于固定软质外壳内圈的内腔型芯和斜杆机构。

一种手环式穿戴设备的制造系统，包括前述的外侧成形模具；还包括位于外侧成形模具上一个工位的内侧成形模具，所述的内侧成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定硬质内壳外侧的环形型腔和外侧斜杆机构，及用于形成软质内圈型腔的内侧型芯。

其进一步技术方案为：还包括位于内侧成形模具上一个工位的右半内壳成形模具；所述的右半内壳成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定左半内壳的环形型腔；前模仁设有用于右半内壳成形的模腔。

其进一步技术方案为：还包括位于右半内壳成形模具上一个工位的左半内壳成形模具；所述的左半内壳成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定腕状弹片右半部分的环形型腔；前模仁设有用于左半内壳成形的模腔。

其进一步技术方案为：还包括设于左半内壳成形模具与右半内壳成形模具之间的第一夹送料机械手和第一切水口刀具、设于右半内壳成形模具与内侧成形模具之间的第二夹送料机械手和第二切水口刀具，及设于内侧成形模具与外侧成形模具之间的第三夹送料机械手和第三切水口刀具。

一种前述的手环式穿戴设备的制造方法，包括以下步骤：

1）PCB板、电池固定于腕状弹片；

2）通过后模仁固定腕状弹片的右半部分，对腕状弹片左半部分的外周进行硬质塑料的注塑加工；

3）通过后模仁固定左半内壳，对腕状弹片的右半部分的外周进行硬质塑料的注塑加工；

4）通过后模仁固定硬质内壳的外侧部分，对硬质内壳的内侧部分的外周进行软质塑料的注塑加工；

5）通过后模仁固定软质外壳的内侧部分，对软质外壳的外侧部分的外周进行软质塑料的注塑加工。

其进一步技术方案为：所述的步骤1）中还包括将充电口固定于腕状弹片上并与电池电性连接；还包括将按键固定于PCB板上，将透明胶片固定于PCB板的外侧。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明手环式穿戴设备采用硬质内壳和软质外壳的分层结构，解决了手环式穿戴设备需要同时具有强度和柔韧度的难题。软质外壳采用内侧和外侧的分次成形结构，有助于美化产品的外形，在内侧和外侧的相邻处设有台阶面或转角处，有助于隐藏二次成形的联接处（即分型面）的毛刺或分型线，无需后序的加工，即可成为具有精美外观的电子产品。采用了机械手的制造系统，可以实现手环式穿戴设备的四个阶段的模具成形，并且无需人工操作，提高生产效率。采用工艺定位孔的结构，可以简化硬质内壳的成形过程为一次成形，增加的工艺定位孔不会影响手环式穿戴设备的使用性能和强度等产品性能。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明手环式穿戴设备的剖面结构示意图；

图2为图1所示实施例中的腕状弹片的立体示意图；

图2A为图1所示实施例中的硬质内壳的立体示意图；

图3为图1所示实施例中的硬质内壳的另一角度的立体示意图；

图3A为图1所示实施例中的软质外壳的立体示意图；

图4为本发明手环式穿戴设备的成形模具的外形结构示意图（外侧成形模具、内侧成形模具、右半内壳成形模具和左半内壳成形模具均可以采用这种结构）；

图5为本发明手环式穿戴设备具体实施例中的局部剖面图（图中示出硬质内壳和软质外壳共分四次成型的分型面位置）；

图6为本发明手环式穿戴设备另一具体实施例中的局部剖面图（图中示出硬质内壳和软质外壳共分三次成型的分型面位置）；

图6A为图6中的工艺定位孔的另外一种实施结构的截面示意图；

图7为本发明一种手环式穿戴设备的制造系统的平面示意图；

图8为本发明手环式穿戴设备的外侧成形、内侧成形合在一个模具中成形的实施结构的前模仁平面示意图；

图9为本发明手环式穿戴设备的外侧成形、内侧成形合在一个模具中成形的实施结构的后模仁平面示意图。

附图标记

10        手环式穿戴设备    11        腕状弹片

12        PCB板             13        电池

141       硬质内壳          141A      左半内壳

141B      右半内壳          142       软质外壳

142A      软质内圈          142B      软质外圈

143       台阶面            14        壳体

21     前模仁              22     前固定板

23     后模仁              231    腕状弹片

232    半成品              24     后固定组件

241    底板                242    底座

243    联接板              251    顶针底板

252    顶针活动板

81     第一夹送料机械手    811    第一切水口刀具

82     第二夹送料机械手    821    第二切水口刀具

83     第三夹送料机械手    831    第三切水口刀具

91     外侧成形模具        92     内侧成形模具

93     右半内壳成形模具    94     左半内壳成形模具

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

图1至图3A为本发明手环式穿戴设备10，包括具有开口槽（也可以称之为手环开口）的腕状弹片11（上面设有按键空槽111和PCB板槽112），及固定于腕状弹片11一端外侧的PCB板12、固定于腕状弹片11外侧的电池13，还包括位于腕状弹片11和电池13外周的壳体14；壳体14包括硬质内壳141和设于硬质内壳141外周的软质外壳142；PCB板12上设有与电池13电性连接的MCU芯片（图中未示出，还包括存储器、通讯模块等部件，用于实现智能设备的各种功能）。

如图5所示，硬质内壳141包括左半内壳141A和右半内壳141B，左半内壳141A、右半内壳141B分别由左侧、右侧至中心位置设有1-5度的拔模斜度（易于成型之后的脱模）；PCB板12上还设有与MCU芯片电性连接的电机（图中未示出，用于产生振动提示）。软质外壳142包括软质内圈142A和位于软质内圈外侧的软质外圈142B；软质外圈与软质内圈的联接处为一台阶面143，且软质外圈的宽度大于软质内圈的宽度（使台阶面不易被察看到）。

图4所示为本发明加工手环式穿戴设备的成形模具（外侧成形模具、内侧成形模具、右半内壳成形模具和左半内壳成形模具均可以采用这种结构），它包括前模仁21、用于固定前模仁21的前固定板22、后模仁23、用于固定后模仁23的后固定组件24，后固定组件24包括底板241、底座242，及用于联接底板241和底座242的联接板243。联接板243的中间设有顶针底板251和顶针活动板252（与斜顶机构传动联接，还与动力机构联接，以产生斜顶动作）。图4中还示出了注塑加工之前放在后模仁23上的二个腕状弹片231（钢片），注塑加工之后的半成品232。

图7所示的则为本发明一种手环式穿戴设备的制造系统，该制造系统适合于自动化生产。包括外侧成形模具91；还包括位于外侧成形模具91上一个工位的内侧成形模具92、位于内侧成形模具92上一个工位的右半内壳成形模具93、位于右半内壳成形模具93上一个工位的左半内壳成形模具94。这四套模具分别装四台注塑机上。每套模具中可以同时设有二个以上的产品成形模腔，即每次可以成形多个产品。

还包括设于左半内壳成形模具94与右半内壳成形模具93之间的第一夹送料机械手81和第一切水口刀具811、设于右半内壳成形模具93与内侧成形模具92之间的第二夹送料机械手82和第二切水口刀具821，及设于内侧成形模具92与外侧成形模具91之间的第三夹送料机械手83和第三切水口刀具831。每个机械手在将工件从第一个模具中取下移至另外一个模具中时，会经过切水口刀具的位置，通过设于机械手活动端的夹具的固定作用，在机械手的驱动作用下，完成切水口的工序，从而无需其它人为的操作，进而实现四个部分的连续自动化加工。

各模具的主要结构说明如下（附图中未示出）：

外侧成形模具包括前模仁和后模仁，以及位于前模仁、后模仁之间的环状模块组，环形模块组包括用于构成软质外圈型腔的若干个模具滑块；后模仁包括用于固定软质外壳内圈的内腔型芯和斜杆机构。

内侧成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定硬质内壳外侧的环形型腔和外侧斜杆机构，及用于形成软质内圈型腔的内侧型芯。

右半内壳成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定左半内壳的环形型腔；前模仁设有用于右半内壳成形的模腔。

左半内壳成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定腕状弹片右半部分的环形型腔；前模仁设有用于左半内壳成形的模腔。

本发明一种手环式穿戴设备的整个加工制造方法，包括以下步骤：

1）PCB板、电池固定于腕状弹片；这个可以通过工装夹具实现，配上机械手或机器人，实现自动化安装；

2）通过后模仁固定腕状弹片的右半部分，对腕状弹片左半部分的外周进行硬质塑料的注塑加工；采用左半内壳成形模具；

3）通过后模仁固定左半内壳，对腕状弹片的右半部分的外周进行硬质塑料的注塑加工；采用右半内壳成形模具；

4）通过后模仁固定硬质内壳的外侧部分，对硬质内壳的内侧部分的外周进行软质塑料的注塑加工；采用内侧成形模具；

5）通过后模仁固定软质外壳的内侧部分，对软质外壳的外侧部分的外周进行软质塑料的注塑加工；采用外侧成形模具。

其中，步骤1）中还包括将充电口固定于腕状弹片上并与电池电性连接；还包括将按键固定于PCB板上，将透明胶片固定于PCB板的外侧。上述注塑加工过程中，分模线控制在0.03mm以下，无需后序的加工，即可以达到分模线的抛光效果；另具有热弯成型的效果（手环是弯形的），并具有极好的一致性。

于其它实施例中，为了让硬质内壳在一次注塑中全部完成成型，需要考虑腕状弹片的固定，因此，可以采用图6所示的结构，在硬质内壳的内外两侧设有相对应的工艺定位孔15，在硬质内壳成形时，可以通过后模仁上的斜顶机构固定腕状弹片。而在软质外壳的内侧、外侧的成形时，将工艺定位孔一同填充。这样的结构可以减少一次模具成形的工序，可以大大地降低生产成本。而对整个手环式穿戴设备的性能不会有影响。作为工艺定位孔的优选方案，可以选择图6A所示出的十字架型的工艺定位孔15A，这种工艺定位孔，可以减少软质外壳注塑时的材料用量，从而节约生产成本，并且能保证模具的定位元件与腕状弹片有足够的接触区域，保证稳定性。其中，十字架型的工艺定位孔包括二个相垂直的直槽，每个直槽的宽度和厚度的比值为1：4至1：8。

于其它实施例中，可以在同一个模具中，加工出二个成形模腔，其中一个模腔是用于成形软质内圈的，另外一个模腔是用于成形软质外圈的，如图8、图9所示。

于其它实施例中，本发明手环式穿戴设备的开口槽也可以是活动式的联接型开口槽，即在配戴时，开口槽的两端通过卡扣式结构固定联接在一起，形成一个封闭的手环结构，拆下时或装上时，开口槽的两端分离，以便于从手腕上拆下或装上该手环式穿戴设备。

综上所述，本发明手环式穿戴设备采用硬质内壳和软质外壳的分层结构，解决了手环式穿戴设备需要同时具有强度和柔韧度的难题。软质外壳采用内侧和外侧的分次成形结构，有助于美化产品的外形，在内侧和外侧的相邻处设有台阶面或转角处，有助于隐藏二次成形的联接处（即分型面）的毛刺。采用了机械手的制造系统，可以实现手环式穿戴设备的四个阶段的模具成形，并且无需人工操作，提高生产效率。采用工艺定位孔的结构，可以简化硬质内壳的成形过程为一次成形，增加的工艺定位孔不会影响手环式穿戴设备的使用性能和强度等产品性能。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.手环式穿戴设备，其特征在于包括具有开口槽的腕状弹片，及固定于腕状弹片一端外侧的PCB板、固定于腕状弹片外侧的电池，还包括位于腕状弹片、PCB板和电池外周的壳体；所述的壳体包括硬质内壳和设于硬质内壳外周的软质外壳；所述的PCB板上设有与电池电性连接的MCU芯片。

2.根据权利要求1所述的手环式穿戴设备，其特征在于所述的硬质内壳包括左半内壳和右半内壳，所述左半内壳、右半内壳分别由左侧、右侧至中心位置设有1-5度的拔模斜度；所述的PCB板上还设有与MCU芯片电性连接的电机。

3.根据权利要求1或2所述的手环式穿戴设备，其特征在于所述的软质外壳包括软质内圈和位于软质内圈外侧的软质外圈；所述软质外圈与软质内圈的联接处为一台阶面，且软质外圈的宽度大于软质内圈的宽度。

4.一种加工权利要求1所述手环式穿戴设备的外侧成形模具，其特征在于包括前模仁和后模仁，以及位于前模仁、后模仁之间的环状模块组，环形模块组包括用于构成软质外圈型腔的若干个模具滑块；后模仁包括用于固定软质外壳内圈的内腔型芯和斜杆机构。

5.一种手环式穿戴设备的制造系统，其特征在于包括权利要求4所述的外侧成形模具；还包括位于外侧成形模具上一个工位的内侧成形模具，所述的内侧成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定硬质内壳外侧的环形型腔和外侧斜杆机构，及用于形成软质内圈型腔的内侧型芯。

6.根据权利要求5的制造系统，其特征在于还包括位于内侧成形模具上一个工位的右半内壳成形模具；所述的右半内壳成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定左半内壳的环形型腔；前模仁设有用于右半内壳成形的模腔。

7.根据权利要求6的制造系统，其特征在于还包括位于右半内壳成形模具上一个工位的左半内壳成形模具；所述的左半内壳成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定腕状弹片右半部分的环形型腔；前模仁设有用于左半内壳成形的模腔。

8.根据权利要求7的制造系统，其特征在于还包括设于左半内壳成形模具与右半内壳成形模具之间的第一夹送料机械手和第一切水口刀具、设于右半内壳成形模具与内侧成形模具之间的第二夹送料机械手和第二切水口刀具，及设于内侧成形模具与外侧成形模具之间的第三夹送料机械手和第三切水口刀具。

9.一种权利要求1所述的手环式穿戴设备的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1）PCB板、电池固定于腕状弹片；

2）通过后模仁固定腕状弹片的右半部分，对腕状弹片左半部分的外周进行硬质塑料的注塑加工；

3）通过后模仁固定左半内壳，对腕状弹片的右半部分的外周进行硬质塑料的注塑加工；

4）通过后模仁固定硬质内壳的外侧部分，对硬质内壳的内侧部分的外周进行软质塑料的注塑加工；

5）通过后模仁固定软质外壳的内侧部分，对软质外壳的外侧部分的外周进行软质塑料的注塑加工。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于所述的步骤1）中还包括将充电口固定于腕状弹片上并与电池电性连接；还包括将按键固定于PCB板上，将透明胶片固定于PCB板的外侧。

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