TWI537694B - Mouse circuit module pick and place device - Google Patents

Description

滑鼠的電路模組取放裝置

本發明涉及一種自動化組裝設備，特別是一種滑鼠的電路模組取放裝置，用以從滑鼠的電路模組供應裝置拾取包含一電路板和一電線的一電路模組，以及將取得的電路模組組裝於滑鼠的內部。

已知的自動化組裝設備，通常包含多個沿著產品組裝動線配置的自動組裝工作站，以及可以沿著產品組裝動線移動用以承載產品的載具，利用這些自動組裝工作站分別將不同的產品零組件依序地在經過的載具上進行產品的自動組裝，為了具備彈性製造系統(Flexible Manufacturing System，FMS)的能力以適用於不同型式之產品的自動化組裝，常見的一種方法是透過電腦化的工業控制系統以及機械手臂或自動組裝機器人的組合，進而實現可以對不同型式之產品進行自動化組裝，由於機械手臂或是自動組裝機器人通常具備了多關節或是多自由度的活動能力(例如多軸機器人)，因此在更換產品型態時，不需要更換自動組裝工作站，就能透過更新的控制程序控制機械手臂或自動組裝機器人進行新產品的自動組裝，但是這種自動組裝設備的成本仍然偏高。

以個人電腦(PC)使用的滑鼠為例，由於滑鼠的品牌及型式眾多，大部份的滑鼠零組件也沒有統一的規格及尺寸，各家廠商所設計的滑鼠外形及各個滑鼠零組件的組裝方式或結構特徵也不完全相同，所以在目前滑鼠的生產過程中的最終零組件組裝步驟，仍然以人工為主要的組裝方式，人工組裝的生產方式除了需要雇用大量的人工，產能亦受到人力數量的限制，增加人力雖能提高產能，相對的也會增加生產的成本，相對於其他高單價的電子產品而言，滑鼠的單價相對甚低，對於生產成本不易降低而且產能難以提高的滑鼠生產廠商而言，如何利用自動化組裝設備自動地組裝滑鼠，進而降低生產成本以及提高產能一直是業界努力的目標之一。

實務上，在實現滑鼠自動化組裝時所要克服的技術問題之一，包括電路模組的自動組裝，其中一項困難之處在於電路模組中的電線具有相常的長度而且沒有固定的形狀，內置電線(位在滑鼠內部的一段電線稱為內置電線)通常不是以最短的直線型式穿出滑鼠外殼，內置電線通常以不規則的佈線路徑安裝在滑鼠內部，如何將內置電線準確地組裝於滑鼠內部的佈線路徑，並且能靈活地適用於不同型式的滑鼠，乃是首要面對的問題之一；另一方面，外露在滑鼠外部的電線(下文稱為外置電線)因為具有相當的長度，特別是在滑鼠的自動化組裝的過程中，從滑鼠的電路模組供應裝置拾取電路模組，以及將取得的電路模組移動至滑鼠的組裝位置，都使得外置電線的整理、移動與固定問題顯得較為困難；因此針對具有不同之佈線路徑的電路模組而言，如何使自動組裝設備中的電路模組取放裝置準確的拾取電路板及電線，進而將電路板和電線準確地組裝於滑鼠內部預定的位置，係為實現滑鼠自動化組裝要克服的問題之一。

本發明的目的之一在提出一種滑鼠的電路模組取放裝置，用以從滑鼠的電路模組供應裝置拾取包含一電路板和一電線的電路模組，以及將取得的電路模組組裝於滑鼠的內部；為達上述目的，本發明滑鼠的電路模組取放裝置的一實施例構造包括：一塑形夾具、一電路板拾取器和一電線夾取器；塑形夾具可以將所述電線的一段內置電線塑形成和滑鼠內部之佈線路徑一致的形狀，以及將塑形完成的內置電線組裝於滑鼠內部預定的佈線路徑；電路板拾取器係用於拾取電路模組的電路板以及將電路板組裝於滑鼠內部的預定位置；電線夾取器係用於拾取電路模組的電線及其電連接器，以及將取得的電線及其電連接器置放於滑鼠的組裝位置處的預定位置。

在本發明的一方面，包括一基板和一主驅動器，塑形夾具、電路板拾取器和電線夾取器係安裝於基板，主驅動器和基板連接用以帶動基板移動至一運送高度和一取放高度，以利本發明滑鼠的電路模組取放裝置能在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置之間往復移動，以及分別在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置進行電路模組的拾取和組裝作業。

在本發明的一實施例，塑形夾具包含：一基座、一固定夾板、一活動夾板、一壓線板、一第一驅動器和一第二驅動器；其中固定夾板具有一第一塑形面、活動夾板具有一第二塑形面和第一塑形面匹配，第一塑形面和第二塑形面可以一起夾住電線的一段內置電線，用以將內置電線塑形成和滑鼠內部之佈線路徑一致的形狀。

在本發明的一實施例，塑形夾具的固定夾板和活動夾板係為可更換的設計，可以靈活地更換用於塑造不同形狀的內置電線，以適用於不同型式之滑鼠的自動組裝作業。

有關本發明的具體實施方式及其技術特點和功效，下文將配合圖式說明如下。

為了實現連續自動化組裝的目的，待組裝的電路模組係預置於電路模組供應裝置的一電路模組載具A(見圖8)，電路模組包含一電路板C1、電線以及連接於電線一端的電連接器C4(例如USB連接器)，電路板C1、已整理好的電線及其電連接器C4皆被電路模組載具A固定在預定的位置，滑鼠的組裝位置通常設有一可移動的組裝平臺，組裝平臺可能設置有一公板治具B用以在自動組裝過程中承載並固定滑鼠零組件，組裝平臺能沿著一預定的移動路徑移經數個自動組裝工作站進行不同之滑鼠零組件的組裝，進而完成滑鼠的自動化組裝。圖8繪示了電路模組載具A和公板治具B的一種可能的構造，惟此構造係用以輔助說明本發明的技術內容，並非用以限制本發明滑鼠的電路模組取放裝置的適用範圍，針對其他可能不同的電路模組載具A和公板治具B，熟悉此技術領域者在瞭解本發明的技術內容及功能應能輕易的據以進行置換而實現相同的功效，惟此種置換仍應屬於本發明的技術範疇。

電路模組載具A係用於承載電路模組的電路板C1及電線(見圖5)，電線包含預定組裝於滑鼠內部的一段內置電線C2(見圖10C)，和外露在滑鼠外部的一段外置電線C3，其中內置電線C2一端電連接於電路板C1，內置電線C2在滑鼠的內部係被安裝於不規則形狀的一佈線路徑L(在本發明的一實施例，電路板C1及內置電線C2係被組裝於滑鼠底座90的內部)，電線穿出滑鼠底座90的部份即為所述外置電線C3，外置電線C3的一端通常具有一電連接器C4(例如USB插頭)；一般而言，電路模組載具A和公板治具B的構造類似，電路模組載具A和公板治具B皆具有一種活動夾頭C5用以夾住電連接器，外置電線C3係被置放於一種夾線座C6，其中位於電路模組載具A的內置電線C2及電路板C1被暫時固定在一預定的位置，等待由本發明滑鼠的電路模組取放裝置中的塑形夾具、電路板拾取器和電線夾取器拾取。

請結合參閱圖1、圖2及圖4，係為本發明滑鼠的電路模組取放裝置的一實施例的構造分解圖，電路板拾取器的構造圖以及塑形夾具的構造分解圖；本發明滑鼠的電路模組取放裝置的一實施例構造包括：一塑形夾具、一電路板拾取器和一電線夾取器。在本發明的另一實施例還包括：一基板10和一主驅動器11(見圖11)，塑形夾具、電路板拾取器和電線夾取器係安裝於基板10，主驅動器11和基板10連接用以帶動基板10移動至一運送高度和一取放高度，如圖11所示，在本發明的另一實施例還包括一移動機構，移動機構係用以帶動本發明滑鼠的電路模組取放裝置能在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置之間往復移動，以及分別在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置進行電路模組的拾取和組裝作業。本發明滑鼠的電路模組取放裝置在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置之間往復移動的過程中，基板係位於運送高度(見圖9A)；另一方面，當本發明滑鼠的電路模組取放裝置移動至電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置其中任一者處，進行電路模組的拾取和組裝操作時，基板將會降低至取放高度時(見圖9B)，進而利用塑形夾具、電路板拾取器和電線夾取器進行電路模組的拾取和組裝的操作，在後續的說明中將會以本發明滑鼠的電路模組取放裝置移動至滑鼠的組裝位置進行組裝作業的情形，詳細說明其動作。

為了便於說明，圖11的觀測點係位於移動機構及滑鼠的電路模組取放機構的底部，在本發明的一實施例，移動機構係為一種精密滑臺，包括二互相平行的X軸滑臺51a、51b和一滑車52，主驅動器11係裝設於滑車52，滑車52的兩端跨設於平行的X軸滑臺51a和X軸滑臺51b，滑車52係由X軸滑臺51a和X軸滑臺51b帶動沿著X軸方向在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置之間往復移動，進而利用本發明滑鼠的電路模組取放裝置的塑形夾具、電路板拾取器和電線夾取器從電路模組供應裝置拾取電路模組，再將電路模組移動至滑鼠的組裝位置進行組裝。

塑形夾具用以將內置電線塑形成和滑鼠內部之佈線路徑一致的形狀(見圖10C)，以及將塑形完成的內置電線組裝於滑鼠內部預定的佈線路徑；請結合參閱圖4～圖7，塑形夾具包含：一基座21、一固定夾板22、一活動夾板23、一壓線板24、一第一驅動器25和一第二驅動器26，在本發明的一實施例，第一驅動器25和第二驅動器26可以是雙動氣壓缸和導螺桿機構其中的任一種；固定夾板22裝設於基座21，基座21安裝於基板10，固定夾板22具有一第一塑形面221、活動夾板23具有一第二塑形面231和第一塑形面221匹配，第一驅動器25安裝於基板10，第一驅動器25和活動夾板23連接用以帶動活動夾板23移動至一塑形位置和一釋放位置，在塑形位置的第一塑形面221和第二塑形面231一起夾住滑鼠的內置電線C2(見圖6及圖10B)，用以將內置電線C2塑形成和滑鼠內部之佈線路徑L一致的形狀；其中一種實施方式固定夾板22係以可拆裝的方式裝設於基座21(例如利用螺栓27或其他等效的元件將固定夾板22裝設於基座21)，活動夾板23也以可拆裝的方式和第一驅動器25連接，因此可以靈活地更換用於塑造不同形狀的內置電線C2，以適用於不同型式之滑鼠的自動組裝作業。

第二驅動器26安裝於基板10，第二驅動器26和壓線板24連接用以帶動壓線板24在第一塑形面221和第二塑形面231之間移動，用以將被夾在第一塑形面221和第二塑形面231之間的內置電線C2推動至滑鼠內部預定的佈線路徑L(見圖7及圖10C)，在本發明的一實施例，壓線板24長態係貼靠於固定夾板22的第一塑形面221並且位於一不作用位置(見圖5)，塑形夾具移動至電路模組供應裝置的電路模組載具A時，固定夾板22和活動夾板23係分別位於待塑形之內置電線C2的兩側(見圖10A)，接著活動夾板23朝向固定夾板22的方向移動至塑形位置並夾住內置電線C2，將內置電線C2塑形成和滑鼠內部之佈線路徑L一致的形狀(見圖10B)，被塑形夾具夾住的內置電線C2隨同塑形夾具及基板10上升至運送高度然後被移動至滑鼠的組裝位置，第二驅動器26即帶動壓線板24移動至一壓線位置(見圖7及圖10C)，用以將被夾住並且塑形的內置電線C2推入滑鼠內部預定的佈線路徑L，進而完成電路模組之內置電線C2的組裝。

電路板拾取器，係用以將電路模組的電路板C2組裝於滑鼠內部的預定位置(在本發明的一實施例，電路板C2係被組裝於滑鼠底座90)(見圖10C)；請結合參閱圖2及圖3，電路板拾取器的一種實施例構造包含：一第三驅動器31和一負壓吸取器32，第三驅動器31係用以帶動負壓吸取器32移動至不與電路板接觸的一待命位置(見圖2)以及可與電路板接觸的一吸取位置(見圖3)，在本發明的一實施例，第三驅動器31可以是雙動氣壓缸和導螺桿機構其中的任一種，負壓吸取器32可連接一負壓產生器(例如利用壓縮空氣產生負壓的裝置)，透過控制負壓的方式利用負壓吸取器32在吸取位置拾取或釋放電路板C1，在本發明的一實施例，負壓吸取器32係為一種真空吸爪，負壓吸取器32具採三角形分佈的三個吸盤33用於吸取和釋放電路板C2，利用三點吸取電路板C2可以具有較穩定的效果。

電線夾取器係用以取放電路模組的電線中的一段外置電線C3及其電連接器C4，如圖1所示，電線夾取器的一種實施例構造包含：一機架41，一第四驅動器42、一電線夾爪43、一第五驅動器44、一推頂器45、一第六驅動器46、一連接器夾頭47和一第七驅動器48；第四驅動器42裝設於基板10，機架41與第四驅動器42連接，第四驅動器42帶動機架41移動至一常態位置和一工作位置，當前述基板10移動至取放高度之初，機架41係位於常態位置(見圖9A)，第五驅動器44安裝於機架41，電線夾爪43與第五驅動器44連接，第五驅動器44可以帶動電線夾爪43動作用於夾取或釋放外置電線C3；第六驅動器46安裝於機架41，推頂器45與第六驅動器46連接，第六驅動器46可以帶動推頂器45移動至一作用位置和一不作用位置，推頂器45常態係位於不作用位置(見圖9A)，第七驅動器48安裝於機架41，連接器夾頭47與第七驅動器48連接，第七驅動器48可以帶動連接器夾頭47動作用於夾取或釋放電連接器C4，其中推頂器45和第六驅動器46的功能係用以釋放電連接器C4的活動夾頭C5，以便連接器夾頭47對電連接器C4進行取放的操作；在本發明的一實施例，其中的第四驅動器42、第五驅動器44、第六驅動器46和第七驅動器48可以是雙動氣壓缸和導螺桿機構其中的任一種。

請結合參閱圖9A~圖9D，下文將以電線夾取器在公板治具B取放電線及其電連接器C4為例子說明電線夾取器的動作，在公板治具B進行電路模組的組裝過程中，關於將電路板C1和內置電線C2裝設於滑鼠底座90的情形已於前文中說明，至於電路模組的外置電線C3和電連接器C4則會透過電線夾取器組裝於公板治具B；圖9A繪示電線夾取器在電路模組載具A拾取電路板C2、電線及其電連接器C4之後，基板10和電線夾取器首先會在運送高度移動至公板治具B，接著基板10和電線夾取器會下降至取放高度(見圖9B)，令推頂器45與活動夾頭C5接觸，第六驅動器46帶動推頂器45移動至作用位置(見圖9C)同時將活動夾頭C5推移至釋放電連接器C4的位置，然後第四驅動器42帶動機架41向下移動至工作位置(見圖9D)，最後由第七驅動器48帶動連接器夾頭47將電連接器C4置入公板治具B的預定位置，在此同時第五驅動器44帶動電線夾爪43將外置電線C3放置於夾線座C6；另一方面，當電線夾取器移動至電路模組載具A拾取電路模組之時，也是利用推頂器45推開電路模組載具A的活動夾頭C5，進而在活動夾頭C5釋放電連接器C4之後才以連接器夾頭47夾取電連接器C4，以及利用電線夾爪43夾取外置電線C3。

以上所述之實施例及/或實施方式，僅是用以說明實現本發明技術的較佳實施例及/或實施方式，並非對本發明技術的實施方式作任何形式上的限制，任何熟習相像技術者，在不脫離本發明內容所揭露之技術手段的範圍，當可作些許之更動或修飾為其他等效的實施例，但仍應視為與本發明實質相同之技術或實施例。

(A)‧‧‧電路模組載具 (B)‧‧‧公板治具 (C1)‧‧‧電路板 (C2)‧‧‧內置電線 (C3)‧‧‧外置電線 (C4)‧‧‧電連接器 (C5)‧‧‧活動夾頭 (C6)‧‧‧夾線座 (L)‧‧‧佈線路徑 (10)‧‧‧基板 (11)‧‧‧主驅動器 (21)‧‧‧基座 (22)‧‧‧固定夾板 (221)‧‧‧第一塑形面 (23)‧‧‧活動夾板 (231)‧‧‧第二塑形面 (24)‧‧‧壓線板 (25)‧‧‧第一驅動器 (26)‧‧‧第二驅動器 (27)‧‧‧螺栓 (31)‧‧‧第三驅動器 (32)‧‧‧負壓吸取器 (33)‧‧‧吸盤 (41)‧‧‧機架 (42)‧‧‧第四驅動器 (43)‧‧‧電線夾爪 (44)‧‧‧第五驅動器 (45)‧‧‧推頂器 (46)‧‧‧第六驅動器 (47)‧‧‧連接器夾頭 (48)‧‧‧第七驅動器 (51a)‧‧‧X軸滑臺 (51b)‧‧‧X軸滑臺 (52)‧‧‧滑車 (90)‧‧‧滑鼠底座

圖1，為本發明滑鼠的電路模組取放裝置的一實施例的構造分解圖。 圖2，為圖1之實施例的另一視角構造圖，顯示電路板拾取器的構造。 圖3，為圖2之實施例構造的動作示意圖，顯示負壓吸取器移動至吸取位置的情形。 圖4，為圖1之實施例的另一視角構造圖，顯示塑形夾具的構造分解圖。 圖5，為圖4之實施例的構造組合圖，顯示塑形夾具的活動夾板在常態時的釋放位置。 圖6，為圖4之實施例構造的動作示意圖，顯示塑形夾具的活動夾板移動至塑形位置的情形。 圖7，為圖4之實施例構造的動作示意圖，顯示塑形夾具夾住內置電線時，壓線板移至壓線位置的情形。 圖8，為本發明的使用示意圖之一，顯示滑鼠的電路模組供應裝置以及公板治具的一種實施例構造。 圖9A~圖9D，為本發明的使用示意圖之一，顯示電線夾取器在滑鼠的組裝位置取放電線及其電連接器的動作。 圖10A~圖10C，為本發明的使用示意圖之一，顯示塑形夾具將內置電線塑形成和滑鼠內部之佈線路徑一致的形狀，以及將內置電線組裝於佈線路徑的連續動作。 圖11，為本發明的另一實施例構造圖，其中包含一移動機構用以帶動電路模組取放裝置在電路模組供應裝置和滑鼠的組裝位置之間往復移動。

(10)‧‧‧基板 (25)‧‧‧第一驅動器 (26)‧‧‧第二驅動器 (31)‧‧‧第三驅動器 (41)‧‧‧機架 (42)‧‧‧第四驅動器 (43)‧‧‧電線夾爪 (44)‧‧‧第五驅動器 (45)‧‧‧推頂器 (46)‧‧‧第六驅動器 (47)‧‧‧連接器夾頭 (48)‧‧‧第七驅動器

Claims (7)

1. 一種滑鼠的電路模組取放裝置，用以拾取一電路模組，以及將取得的該電路模組組裝於滑鼠的內部，該電路模組包含一電路板、一電線和電連接於該電線之一端的一電連接器，且該電連接器常態可被一活動夾頭夾住，包括： 一塑形夾具，包含：一固定夾板、一活動夾板、一壓線板、一第一驅動器和一第二驅動器，該固定夾板具有一第一塑形面、該活動夾板具有一第二塑形面和該第一塑形面匹配，該第一驅動器和該活動夾板連接用以帶動該活動夾板移動至一塑形位置和一釋放位置，在該塑形位置的該第一塑形面和該第二塑形面一起夾住該電線的一部份，用以將該電線塑形成和滑鼠內部之一佈線路徑一致的形狀，該第二驅動器和該壓線板連接用以帶動該壓線板在該第一塑形面和該第二塑形面之間移動，用以將被夾在該第一塑形面和該第二塑形面之間的該電線推動至滑鼠內部預定的該佈線路徑； 一電路板拾取器，包含：一第三驅動器和一負壓吸取器，該負壓吸取器具有一吸盤，該負壓吸取器可連接一負壓產生器，該第三驅動器可以帶動該負壓吸取器移動至不與該電路板接觸的一待命位置以及可與該電路板接觸的一吸取位置，利用該負壓吸取器在該吸取位置拾取或釋放電路板；以及 一電線夾取器，包括：一機架、一第四驅動器、一電線夾爪、一第五驅動器、一推頂器、一第六驅動器、一連接器夾頭和一第七驅動器，該第四驅動器與該機架連接，該第四驅動器帶動該機架移動至一常態位置和一工作位置，該第五驅動器安裝於該機架，該電線夾爪與該第五驅動器連接，該第五驅動器可以帶動該電線夾爪用於夾取或釋放該電線的另一部份，該第六驅動器安裝於該機架，該推頂器與該第六驅動器連接，該第六驅動器可以帶動該推頂器移動至一作用位置和一不作用位置，該推頂器常態係位於該不作用位置，該推頂器移至該作用位置係可連動該活動夾頭釋放該電連接器，該第七驅動器安裝於該機架，該連接器夾頭與該第七驅動器連接，該第七驅動器可以帶動該連接器夾頭動作用於夾取或釋放該電連接器。
2. 如請求項1所述滑鼠的電路模組取放裝置，其中包括一基板和一主驅動器，該塑形夾具、該電路板拾取器和該電線夾取器係安裝於該基板，該主驅動器和該基板連接用以帶動該基板移動至一運送高度和一取放高度。
3. 如請求項2所述滑鼠的電路模組取放裝置，其中包括一基座，該固定夾板可拆裝地裝設於該基座，該基座安裝於該基板，活動夾板以可拆裝的方式和該第一驅動器連接。
4. 如請求項3所述滑鼠的電路模組取放裝置，其中該固定夾板係利用一螺栓裝設於該基座，該活動夾板係利用一螺栓和該第一驅動器連接。
5. 如請求項1所述滑鼠的電路模組取放裝置，其中該負壓吸取器具有採三角形分佈的三個吸盤用於吸取和釋放該電路板。
6. 如請求項2所述滑鼠的電路模組取放裝置，其中該電線夾取器的該第四驅動器裝設於該基板。
7. 如請求項1所述滑鼠的電路模組取放裝置，其中該第一驅動器、該第二驅動器、該第三驅動器、該第四驅動器、該第五驅動器、該第六驅動器和該第七驅動器可以是雙動氣壓缸和導螺桿機構其中的任一種。