CN1262478A - 应变指位杆装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种应变指位杆装置,为电脑屏幕游标的输入装置,其装置包括底板及杆体,杆体的一端连接于底板且垂直向上延伸,该杆体至少部分区域成一圆柱体,数个应变传感元件印刷在杆体的圆柱表面上,本发明还提供一种制造上述指位杆装置的方法,其中,上述数个应变传感元件,是以转印的方法印刷于杆体的圆柱表面。

Description

应变指位杆装置及其 制作方法

本发明涉及一种电脑屏幕游标的输入装置，特别是涉及一种以应变指位杆装置来作为控制电脑屏幕游标的输入装置。

与本案相关的现有技术为美国专利第5521596号、美国专利第5640178号。由于笔记本型电脑具有使用于非固定场所，且必须便于携带的特性，因此其各种配备均需符合轻、薄、短、小的特别要求，其中的游标控制装置，以传统的摇杆、鼠标等配备，由于体积过大的缘故，即不再适合使用，于是如图1A及图1B所示，一种设置于键盘10上的应变指位杆装置12(PointingStick)，由于其具有非常小型化的结构，便为之广为应用。

现有的指位杆装置一般有两种构造，其中第一种如图2A及图2B所示(美国专利第5640178号)，其结构包括一底板21及一杆体22；杆体22连接且垂直延伸于底板21上；底板21依需求，可为三或四瓣(three-blade or four-blade)的多瓣型，或为圆片型，此处以四瓣型为例，且必须使用具有挠性的材料制成，而于周边设置有螺孔211，藉此，如图2B所示，指位杆装置由螺钉23可锁固组装于键盘底板24上；应变传感元件212分别装设于底板各瓣的底面；应变传感元件212具有随所附着的基板长度拉长或缩短，而改变其电阻值的特性；操作时，由施力于杆体22顶端，造成底板的弯曲形变，应变传感元件212随之拉长或缩短，而产生相对应的信号，经游标处理器处理(示图示)后，提供游标对应移动的信号。

但上述的第一种现有指位杆装置，由于其应变传感元件设置于底板上，底板的形变，是由施加于杆体上的外加施力传递至底板上所造成的，因此底板材料必须选择具有相应的挠性(flexibility)，而杆体需具有相对的刚性(rigidity)，使得材料选择上受限，不能采用一体成型的结构；且由于底板为挠性材料，使其容易被由杆体顶端垂直下压的力量损害；甚至，杆体上的水平施力过大时，也会造成底板破损；此外组装上，如图2B所示，为使底板21能保持挠性，必须有一定的间隔24A存在，如此在键盘体积的缩减上造成不利的影响。

现有第二种指位杆装置则如图3所示，其结构也包括一底板31及一杆体32；杆体32为一矩型的柱体，而在柱体的四个表面321上，分别装设有应变传感元件322；应变传感元件322由二电极3222、3223、应变电阻3221及为增加导电性的导体3224所组成；杆体32的底端连接且垂直向上延伸于底板31；为方便组装，底板31的周边则有数个螺孔311；此时，底板31则选择为刚性材料，因此操作时，施力于杆体32的顶端，仅造成杆体的弯曲形变，应变传感元件322随之拉长或缩短，使得应变电阻3221的电阻值对应变化，而产生相对应的信号，然后由游标处理器处理(未图示)后，提供游标对应的移动信号。

上述的第二种现有指位杆装置，虽然底板为刚性材料而使强度(strength)增加，并且组装上可直接与键盘底板接触，不用保留如前述第一种现有指位杆装置的预定间隔24A，以达到缩减键盘体积的目的，但由于杆体为一矩型柱体，其能提供传感元件附着的基面共有四面，因此一定得装设四个应变传感元件，而无法如前述美国专利第5640178号中，使用三个传感元件的情形，因此在产品应用的弹性上及成本的降低方面，都有不利的负面问题存在；且此种矩型杆体在应变传感元件的印附制作工艺上，必须在杆体的四面分别一面一面的处理，非常不适合自动化制作工艺，造成生产上成本增加及流程繁琐等问题。

本发明的目的在于提供一种以转印方式将多个应变传感元件连续印刷在其为圆柱面的杆体上的应变指位杆装置及其制作方法。

本发明的目的是这样实现的，即提供一种应变指位杆装置，用于提供电脑屏幕的游标装置在屏幕上做两维移动的信号，该应变指位杆包括：一底板；一杆体，该指位杆的一端连接于该底板，其中该杆体至少部分呈圆柱状；数个应变传感元件，该数个应变传感元件位于该杆体的圆柱部分的圆柱面上。

本发明还提供一种应变指位相的应变传感元件制作方法，该应变指位杆的杆体具有圆柱表面，数个应变传感元件设置于该圆柱表面上，该应变传感元件具有数层结构，其中该数层结构中的至少一层由转印方式将该层材料转印于该圆柱表面的预定位置，该转印方式包括下列步骤：(A)提供一转印滚轮，该转印滚轮具有一转印面，该转印面上设置有预定的转印图案，该转印图案中含有该层的材料；(B)将该杆体的圆柱面接触于该转印滚轮的转印面；(C)旋转该转印滚轮及该杆体，将该层材料以该转印图案的图形转印至该杆体圆柱面的预定位置。

本发明还提供一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，该应变指位杆的杆体具有至少部分的圆柱部分，数个应变传感元件设置于该圆柱部的圆柱面上，该应变传感元件具有数层结构，其中该数层结构中至少一层是由转印方式，将该层结构的材料，转印至该圆柱面上的预定位置，该转印方式包括下列步骤：(A)提供一转印面，在该转印面上设置有预定的转印图案，在该图案中含有该层的材料；(B)将该杆体的圆柱面接触于该转印面的一端；(C)该杆体压附于该转印面前进并旋转，该层材料依据该图案的图形转印至该圆柱面的预定位置。

本发明装置及方法的优点在于，其不限定应变传感元件数目，可自动化的批量制作，流程简单，生产成本低。

下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中：

图1A为应变指位杆装置设置于笔记本电脑键盘上的情形。

图1B为应变指位杆装置设置于笔记本电脑键盘上局部放大图；

图2A揭示一现有指位杆装置示意图；

图2B为图2A的现有指位杆装置组装的剖视图；

图3为另一种现有矩型杆体的指位杆装置；

图4为本发明的一具有圆柱型杆体的指位杆装置；

图5为上述圆柱型指位杆装置未组装前的情形图；

图6为本发明转印应变传感元件的自动化装置的第一实施例；

图7为本发明转印应变传感元件的自动化装置的第二实施例。

如图4所示，本发明的应变指位杆装置包括一底板41及一杆体42；该底板41可依装配上的需求而为各式形状，此处以一“T”字形平板为例；而为了便于组装，底板上更可设置有数个螺孔411；杆体42为一圆柱型柱体；而为传感在杆体顶端上水平施力所造成的形变弯曲，在该柱体的圆柱表面421上则设置有数个应变传感元件422，本发明以三个为例，而其两两之间分别相隔120度；该应变传感元件的细部构造分为二电极4222、4223，应变电阻4221，及为增加导电性的4224导电层；杆体42的底端连接于底板41而垂直向上延伸。此处特别说明，上述的圆柱杆体也可制成为仅有部分杆体呈圆柱体，其余部分为其他柱体形状，例如矩型的组合，而应变传感元件则仍设置于圆柱表面上，如此也可达到相同的要求。

杆体与底板的连接方式，可以采用二者为一体成型的方式，或者是两元件分别制成后再结合的方式；如图5所示，若杆体与底座两元件分别制成后，为能将杆体42以预定方向连接于底板41上，在底板41上可设置有一定位孔511，定位孔的形状可按需要而定，此处以矩型定位孔为例；对应于上述定位孔，在杆体22的底端则设置有定位凸块(position-protrusion)522；如此在组装底板41与杆体42时，由定位孔511与定位凸块522互相嵌合牵制的作用，杆体42便能以预定方向定位连接于底板41上。

以下说明本发明中，两种自动化转印系统的设计，利用此两系统，可将应变传感元件222顺序排列地转印于杆体圆柱面221上。

第一自动化转印(first automatic transfer)系统：

如图6所示，其表示第一自动化输送转印系统的侧视图；其中提供一输送架61，其上具有数个由一对承载圆柱杆65所组成的承载装置；承载圆柱杆65利用其轴心651，以可转动的方式枢接在输送架61上；承载圆柱杆65并可具有适当的凹陷部分(未图示)，以保持转印过程中不贴粘转印材料；承载装置可由一弹力装置(未图示)，以提供适当的向上弹性；数个圆柱型杆体42分别顺序排列地平躺于每对承载轮65上；输送架61按图中箭号612向滚轮组方向做水平移动；滚轮组由转印滚轮(transfer-roller)62、滚轮63、注入装置662及刮刀(squeegee)64所组成；转印滚轮62表面设有数个预定的图案组，其中该图案可为电极图案或应变电阻图案，此处以两组为例；此图案可以为凸版(relievo)或凹版(intaglio)设计，此处以凹版说明之；而各图案组中图案的数目，是以柱体上所需的传感元件数目为据，此处以A、B、C三个为例，而此三个图案的全程距离S为杆体42旋转一周的距离；滚轮63由一弹力装置(未图示)紧密压触于转印滚轮63的一侧，当其按箭号631的方向旋转时，带动转印滚轮62按箭号621方向转动，滚轮63并具有搅拌转印材料661的功能；转印材料661由注入装置662注入于两滚轮压合处66；转印滚轮62转动时，同时将压合处66的转印材料661填入凹版图案之中；而贴附于转印滚轮42表面上的多余转印材料，则由刮刀64刮除。以下将详细说明动作步骤：

(1)输送架61承载杆体42，并沿箭号612方向输送；

(2)当一杆体42移至转印滚轮62下方，由承载装置向上的弹力，杆体45紧触于转印滚轮62，输送架61停止前进；

(3)转印滚轮62沿箭号621方向转动，带动杆体42沿箭号6221的方向转动，因此转印材料661由填注于图形A、B、C后，依序转印于杆体42圆柱面上；

(4)转印完成后，输送架61再次前进，将已完成转印的杆体送离；

(5)输送架61继续前进，将下一待转印的柱体移至转印滚轮62下方并与之接触后，输送架61再次暂停前进，重复实施上述3、4的步骤。

如此，序列的杆体42由输送架61输送，转印材料661便由转印滚轮62上预定的图形A、B、C，连续转印在杆体42圆柱面上的预定位置。

第二自动化转印系统：

如图7所示，其表示第二自动化输送转印系统的侧视图；其特点为转印轮72为剖面呈多边型(polygon)的滚轮，此处以八边型(octagon)为例，即转印轮72共具有八个平面，而在该八个平面上共设置有四组的预定图案组，各图案组中具有图案A、B、C，并且两两之间各以间隔一面的方式设置，因此转印轮72上共设有四个转印面；转印轮的一侧设有一涂布装置，以涂布转印材料于图案A、B、C中，此处以一滚轮73、刮刀78及注入装置762为例；滚轮73由弹簧74而弹性且紧密地压触于转印轮72侧边，因此二者之间形成一容器状的压合区76；转印材料761由注入装置762注入于压合区76；刮刀78则具有将转印轮72表面上的多余转印材料刮除的功能。

接着说明杆体表面图形的转印过程：

(1)转印轮72依逆时针方向旋转，其中某面经过压合区76后，转印材料761便填充于其上的图案A、B、C中，再由刮刀刮平后，旋转至下方停；

(2)输送架61承载数个圆柱杆体42，并沿箭号712方向输送；

(3)当一杆体42移至转印滚轮72下方且接触时，输送架继续前进，由输送架承载装置的弹性作用，杆体42压触着转印滚轮72，因而杆体42前进时将同时沿箭号7221方向转动，因此转印材料761依据图案A、B、C，依序转印在杆体42圆柱面上。

(4)将已转印完成的杆体送离转印滚轮上；

(5)转动转印轮72，将下一面填充完成转印材料的平面转至正下方。

(6)重复实施上述2、3、4、5步骤。

利用上述两自动化转印系统，可连续转印预定的图案在杆体圆柱面上，据此，说明应变传感元件的转印制作工艺如下：

如图4所示，应变传感元件由两电极4222、4223，应变电阻4221，及导电体4224所组成，结构上二电极4222、4223及导体层4224使用相同材料且位于同平面，应变电阻4221则覆盖于上，因此应变传感元件，需由两次的转印制作工艺才能完成；所以制作上，分为下述步骤：

(1)将杆体输送于如图6或图7所示的转印系统之一，其中该系统的转印面具有数个二电极4222、4223及导体层4224图案，导体材料便依据该图案连续转印于杆体24圆柱面的预定位置；

(2)烘干、烧结(oven-curing、sinter)处理；

(3)再次将杆体输送于如图6或图7所示的另一转印系统，其中该系统的转印面具有数个应变电阻4221图案，应变电阻材料便依据应变电阻4221图案转印于杆体42的预定位置。

(4)烘干、烧结制作工艺处理，完成应变传感元件转印于圆柱杆体的制作工艺。

虽然结合以上优选实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可做些更动与润饰，因此本发明的保护范围视为附上的权利要求所界定的及其均等的范围为准。

Claims (19)

1.一种应变指位杆装置，用于提供电脑屏幕的游标装置在屏幕上做两维移动的信号，其特征在于，该应变指位杆包括：

一底板；

一杆体，该指位杆的一端连接于该底板，其中该杆体至少部分呈圆柱状；

数个应变传感元件，该数个应变传感元件位于该杆体的圆柱部分的圆柱面上。

2.如权利要求1所述的应变指位杆装置，其特征在于，该数个应变传感元件以转印方式印刷在该杆体圆柱面上的预定位置。

3.如权利要求2所述的应变指位杆装置，其特征在于，该转印方式为滚轮转印(roller transfer)方式，将传感元件连续转印于该杆体圆柱面上的预定位置。

4.如权利要求2所述的应变指位杆装置，其特征在于，该转印方式为多边轮转印(polygon-roller transfer)方式，将传感元件连续转印于该杆体圆柱面上的预定位置。

5.如权利要求1所述的应变指位杆装置，其特征在于，该底板上具有一定位孔，而在该杆体连接端上具有对应的定位凸块，由两者的嵌合作用，该杆体定位连接在该底板上。

6.如权利要求5所述的应变指位杆装置，其特征在于，该底板上的定位孔为一矩型定位孔，而该凸块为一矩型凸块。

7.一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该应变指位杆的杆体具有圆柱表面，数个应变传感元件设置于该圆柱表面上，该应变传感元件具有数层结构，其中该数层结构中的至少一层由转印方式将该层材料转印于该圆柱表面的预定位置，该转印方式包括下列步骤：

(A)提供一转印滚轮，该转印滚轮具有一转印面，该转印面上设置有预定的转印图案，该转印图案中含有该层的材料；

(B)将该杆体的圆柱面接触于该转印滚轮的转印面；

(C)旋转该转印滚轮及该杆体，将该层材料以该转印图案的图形转印至该杆体圆柱面的预定位置。

8.如权利要求7所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该步骤(A)还包括提供一输送架以承载输送该杆体。

9.如权利要求8所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该输送架还包括一具有弹性的承载构件以承载该杆体。

10.如权利要求7所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该步骤(A)还包括提供一刮刀，该刮刀锋面接触于该转印轮的转印面一侧。

11.如权利要求7所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该步骤(A)还包括提供一滚轮，该滚轮弹性压触并提供转动动力于该转印滚轮。

12.如权利要求11所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该步骤(A)还包括提供一注入装置，利用该注入装置将该层材料注于该滚轮与该转印滚轮的压合处。

13.一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该应变指位杆的杆体具有至少部分为圆柱，数个应变传感元件设置于该圆柱部的圆柱面上，该应变传感元件具有数层结构，其中该数层结构中至少一层是由转印方式，将该层结构的材料，转印至该圆柱面上的预定位置，该转印方式包括下列步骤：

(A)提供一转印面，在该转印面上设置有预定的转印图案，在该图案中含有该层的材料；

(B)将该杆体的圆柱面接触于该转印面的一端；

(C)该杆体压附于该转印面前进并旋转，该层材料依据该图案的图形转印至该圆柱面的预定位置。

14.如权利要求13所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，步骤(A)还包括提供一输送架，利用该输送架承载并输送该杆体。

15.如权利要求14所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该输送架还包括一弹性承载装置，以承载该杆体。

16.如权利要求13所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，该转印面由一剖面呈多边型的转印轮的一面提供。

17.如权利要求15所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，步骤(A)还包括提供一刮刀，该刮刀锋面接触于该多面轮的一侧。

18.如权利要求15所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，步骤(A)还包括提供一滚轮，该滚轮弹性压触于该转印轮的一侧。

19.如权利要求17所述的一种应变指位杆的应变传感元件制作方法，其特征在于，步骤(A)更包括提供一注入装置，利用该注入装置将该层的材料注于该滚轮与该转印轮的压合处。

Images