CN103915272B - 一种具有防水抗砸结构的操作键盘 - Google Patents
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Abstract
一种具有防水抗砸结构的操作键盘，包括印刷电路板、导气层、金属簧片、顶层薄膜、插接件和指示膜，印刷电路板为双面板，印刷电路板上焊接有插接件；导气层包括涂有双面胶的薄膜，其一面与印刷电路板粘接，另一面与顶层薄膜粘接并将金属簧片封装固定，导气层上开有导气槽和假键；指示膜放置在顶层薄膜上。本发明在导气层上开有假键，使在多个按键操作时有足够的空气交换空间；在顶层薄膜周边加厚薄膜，防止键盘金属衬板不平造成键盘中间鼓起造成的周边薄膜上的双面胶松弛；在指示膜上增加具有弹性的凸起的防护层，即可用来防止键盘受到外部尖锐的机械应力而损坏，提高了对键盘防砸、抗砸的可靠性，并具有安装、维护、使用方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有防水抗砸结构的操作键盘，尤其涉及一种在采煤工作面控制装置上安装使用的操作键盘。
背景技术
在煤矿井下采煤工作面生产过程中，有粉尘、喷雾、片帮，导致控制装置上的操作键盘经常会进水、进潮，或被砸坏，从而降低了控制装置的可靠性，一般情况下，控制装置的使用寿命为5年以上，而操作键盘的寿命则不足两年，在环境较恶劣的煤矿有时甚至用不到半年，使操作键盘与控制装置的可靠度不能匹配，操作键盘的可靠性成为制约采煤工作面设备使用寿命的瓶颈。
目前，用于采煤工作面控制装置上使用设备的操作键盘大部分都采用基于硬性薄膜开关式的操作键盘，即键盘的控制电路采用印刷电路板，通过薄膜将金属簧片固定在键盘的上下电路之间，并通过操作金属簧片使上下电路导通，从而起到电路开／关导通的作用。薄膜开关式的操作键盘具有生产成本低、生产效率高、生产易于标准化等优点，为国内外煤矿设备制造上所普遍采用的一种方法。国外公司的操作键盘也经常由于防水性不好，导致键盘经常性失效，后来改进工艺，使用整体涂胶并用金属外框压死的方法提高了产品的防水能力，但产品无法在进行维修更换，成为一次性的产品，在被砸坏使，只能进行控制装置的整体更换，降低了设备的可维护性能。
现有技术中，CN201126776Y公开了一种防水键盘，其具有外置的气囊以实现整体的全密封，但这种外置气囊容易损坏，不适用于环境恶劣的井下工作面，且气囊独立于整个键盘外壳，运输安装和使用都很不方便。
为此，本领域急需研制一种具有防水抗砸结构的高可靠性操作键盘，以提高煤矿电气产品的整体可靠性能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种具有防水抗砸结构的操作键盘，包括印刷电路板、导气层、金属簧片、顶层薄膜、插接件和指示膜，其特征在于：键盘电路采用印刷电路板来实现，印刷电路板为双面板，分别布置有键盘的上电路和下电路，并可通过所述金属簧片操作使上电路和下电路连通，从而达到电路开／关的作用。印刷电路板上焊接有所述插接件，可与外部电路实现电气连接。所述导气层是在薄膜上涂有双面胶，其一面可与所述印刷电路板粘接，另一面可与所述顶层薄膜粘接并将所述金属簧片封装固定，从而使印刷电路板、导气层、金属簧片和顶层薄膜以及插接件形成一个组件并达到防水密封作用。
具体技术方案如下：
一种具有防水抗砸结构的操作键盘，包括印刷电路板、导气层、金属簧片、顶层薄膜、插接件和指示膜，所述印刷电路板为双面板，分别布置有键盘的上电路和下电路，并可通过所述金属簧片操作使上电路和下电路连通，印刷电路板上焊接有所述插接件；所述导气层包括涂有双面胶的薄膜，其一面可所述印刷电路板粘接，另一面与所述顶层薄膜粘接并将所述金属簧片封装固定，所述导气层上开有导气槽和假键，所述导气槽和假键通过裁减所述涂有双面胶的薄膜形成；所述指示膜放置在所述顶层薄膜上。
优选所述顶层薄膜的周边贴覆有一层薄膜使所述指示膜凸起。
优选所述指示膜上具有按键，所述按键为凸起的弹性实体。
上述具有防水抗砸结构的操作键盘的装配方法，包括：
①印刷电路板测试，确保印刷电路板上电路和下电路的各回路连接线路可靠，并用酒精将电路板擦拭干净；
②进行导气层开模切割，将导气层上的导气槽和假键切割下来，并将周边残渣碎屑清理干净；
③将导气层的一面的不干胶撕去，与印刷电路板对好粘贴并压实；
④将金属簧片放置在印刷电路板按键的上下电路之间，并与电路板键盘电路对齐；
⑤将导气层的另一面不干胶撕去，与顶层薄膜对齐粘贴并压实；
⑥将指示膜放置在顶层薄膜上，也可用不干胶固定；
⑦将已经粘贴好的键盘使用双面胶粘贴在一个金属衬板上并压实；
⑧使用周边有螺钉孔的金属防护板把以上操作键盘机构通过螺钉紧固在控制装置壳体上，使操作键盘周边受力，把键盘压实，金属衬板与壳体通过密封圈压实，以保证控制装置壳体腔内的密封。
本发明的优点在于：①在导气层上开有假键，假键作为储气囊对被按键的压缩气体进行排泄，在键盘内部形成一个呼吸腔室，使在多个按键操作时有足够的空气交换空间；②在顶层薄膜周边加厚薄膜，使在操作键盘安装时，螺钉加载在金属防护板上的压力能够全部传导到操作键盘的周边，使操作键盘的周边薄膜上的胶被充分挤压，从而保证操作键盘的密封性，防止键盘金属衬板不平造成键盘中间鼓起，周边薄膜上的双面胶松弛，容易受到外部潮气的侵蚀；③在指示膜上增加具有弹性的凸起的防护层，即可用来防止键盘受到外部尖锐的机械应力而损坏，又可用来防止在操作按键框内粘连着大量的污物，，造成操作困难。通过本方法提高了键盘多多键操作的适应性，提高了安装的密封性，提高了对键盘防砸、抗砸的可靠性，并具有安装、维护、使用方便等优点。
附图说明
附图1为本发明所使用的操作键盘的爆破分解结构示意图；附图标记如下：1-印刷电路板；2-导气层；3-顶层薄膜；4-指示膜；5-键盘防护板；6-键盘衬板；7-键盘安装面(法兰)；8-上电路；9-下电路；10-导气层双面胶A面；11-导气层双面胶B面；12-键盘衬板双面胶；13-键盘衬板与控制装置壳体法兰之间的0型密封圈；14-操作键盘组件；15-支架控制装置外壳；
附图2为本发明所述操作键盘所使用的导气层示意图；附图标记如下：16-按键电路开孔；17-导气槽；18-假键(储气囊)；
附图3为本发明所使用的顶层薄膜的俯视图；附图4为本发明所使用的顶层薄膜的侧视图；附图标记如下：3-顶层薄膜；19-键盘顶层周边加厚的薄膜。
具体实施方式
参见附图1，其显示了本发明所述操作键盘的一个优选实施例的结构示意图。操作键盘整体安装在支架控制装置外壳的键盘安装面上，安装采用法兰连接。操作键盘基本包括印刷电路板、导气层、金属簧片、顶层薄膜、插接件和指示膜，印刷电路板为双面板，分别布置有键盘的上电路和下电路，并可通过金属簧片(未示出)操作使上电路和下电路连通，从而达到电路开／关的作用。印刷电路板上焊接有插接件，可通过接插件与外部电路实现电气连接。导气层包括涂有双面胶的薄膜，其一面(导气层双面胶A面)可与印刷电路板下电路侧粘接，另一面(导气层双面胶B面)可与顶层薄膜粘接并将金属簧片封装固定。参见附图2，导气层上开有导气槽和假键(即储气囊)，导气槽和假键通过裁减导气层的涂有双面胶的薄膜形成，使导气槽和假键都处于操作键盘的整体框架之内，在导气槽和假键的地方印刷电路板和顶层薄膜之间形成一个厚度为导气层薄膜厚度的空间场，用来进行按键操作时，假键作为储气囊对被按键的压缩气体进行排泄，在键盘内部形成一个呼吸腔室。在进行多键同时操作时，可以通过导气槽将被压缩的气体排泄到假键中，防止键盘按键操作时按键的气体被挤压从键盘边缘向外排放呼吸，并防止从键盘边缘与外部接触的部分与外部空气进行交换而导致的键盘进潮。在操作键盘的四周靠边的位置不布置上、下电路和按键，参见附图3，优选在顶层薄膜的周边多贴一层薄膜(附图3-4中键盘顶层周边加厚的薄膜)使其凸起，在操作键盘固定在控制装置上时，使操作键盘的周边优先着力被压紧，以保证键盘模块薄膜周边的双面胶被压实，以增强键盘模块的防水性。指示膜放置在顶层薄膜上，用来指示操作按键功能，指示膜上的按键为凸起具有弹性实体，使按键操作具有手感，键盘具有一定的抗砸性能，同时避免操作按键框内粘连着大量的污物，降低键盘操作性能。
上述操作键盘可方便的用于采煤工作面液压支架控制装置，实现对液压支架的动作控制，使用时，印刷电路板、导气层、顶层薄膜、指示膜依次安装在板状的操作键盘组件上，在指示膜的外侧设置键盘防护板防止矸石、落煤等对键盘造成破坏，组装完成后的操作键盘组件通过键盘衬板双面胶粘贴在板状的金属或硬塑料键盘衬板上，键盘衬板双面胶一侧粘贴上电路，另一侧粘贴键盘衬板，组装完成后的键盘衬板通过螺栓、焊接、粘接等方式连接在键盘安装面上，为起到更好的防水效果，在键盘衬板与控制装置壳体键盘安装面的法兰之间设置有O型密封圈。
上述操作键盘的优选的安装方式包括以下步骤：
①印刷电路板做防水处理，表面涂抹防水胶，触盘及焊盘沉金工艺，沉金厚度1.3微米，焊接插接件，完成电路板测试，确保印刷电路板上电路和下电路的各回路连接线路可靠，并用酒精将电路板擦拭干净；
②导气层采用VHB材质4920规格的0.40mm厚度的薄膜双面胶，采用激光切割技术将导气槽和假键切割下来制作导气层薄膜，并将导气层薄膜激光切割的周边残渣碎屑清理干净；
③将导气层的一面的不干胶撕去，与印刷电路板对好粘贴并压实，压着力不小于15(N／25mm)。
④采用300g以上金属簧片，保证金属簧片的手感性能，将金属簧片放置在印刷电路板按键的上、下电路之间，并与电路板键盘电路对齐，在安装时应采用橡胶滚轮，将电路板上的杂物吸去，保持印刷电路板按键位置上下电路的清洁；
⑤顶层薄膜为0.25mmPET材质的薄膜，顶层薄膜上不涂胶，将导气层的另一面不干胶撕去，与顶层薄膜对齐粘贴并压实，压着力不小于15(N／25mm)；
⑥指示膜采用滴塑的方式进行成型，选用具有较好弹性且韧性较好的双组份AB胶，其厚度使安装后按键稍凸起高出键盘金属防护板，使操作人员可以摸到凸起的键，防止在按键框内粘连污物造成操作困难，将指示膜放置在顶层薄膜上，也可用不干胶固定；
⑦键盘衬板采用金属加工制作，将已经粘贴好的操作键盘组件通过0.5mmPET双面胶粘贴在键盘衬板上并压实，压着力不小于15(N／25mm)；
⑧使用周边有螺钉孔的金属防护板把以上操作键盘机构通过螺钉紧固在支架控制装置壳体上，使操作键盘周边受力，把键盘压实，金属衬板与壳体通过密封圈压实，螺钉的扭矩不小于4Nm，以保证控制装置壳体腔内的密封变形张力和操作键盘周边薄膜的压着力。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种具有防水抗砸结构的操作键盘，包括印刷电路板、导气层、金属簧片、顶层薄膜、插接件和指示膜，其特征在于：
所述印刷电路板为双面板，分别布置有键盘的上电路和下电路，并可通过所述金属簧片使上电路和下电路连通，所述印刷电路板上焊接有所述插接件；
所述导气层包括涂有双面胶的薄膜，其一面与所述印刷电路板粘接，另一面与所述顶层薄膜粘接并将所述金属簧片封装固定，所述导气层上开有导气槽和假键，所述导气槽和假键通过裁减所述涂有双面胶的薄膜形成；通过所述导气槽将被压缩的气体排泄到所述假键中，防止键盘按键操作时按键的气体被挤压从键盘边缘向外排放呼吸；
所述指示膜放置在所述顶层薄膜上。
2.如权利要求1所述的一种具有防水抗砸结构的操作键盘，其特征在于：所述顶层薄膜的周边贴覆有一层薄膜使所述指示膜凸起。
3.如权利要求1所述的一种具有防水抗砸结构的操作键盘，其特征在于：所述指示膜上具有按键，所述按键为凸起的弹性实体。
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