TWI637418B - 插件機之抓取裝置與插件方法 - Google Patents

Abstract

一種插件機之抓取裝置，包括一抓取頭，抓取頭包括相對設置的第一側壁與第二側壁，第一側壁包括有一彈性件，彈性件提供彈性力使第一側壁與第二側壁之間共同形成彈性夾持力。

Description

插件機之抓取裝置與插件方法

本發明係關於一種抓取裝置，特別是指一種插件機之抓取裝置與插件方法。

在鍵盤的製造過程中，一般都需要經過一插件流程，例如將開關插入電路板中，使開關與電路板結合。為了提高開關插件的速度，市面上發展出一種自動插件設備，以取代傳統人工插件的作業方式。

然而，現有的自動插件設備於插件過程中仍存在動作過多而無法在速度上進一步突破之問題。詳言之，目前自動插件設備主要透過一抓取頭抓取開關，以控制開關移動插入電路板中。現有的抓取頭主要可分為機械式與真空吸取式，對於機械式來說，其一般具有多個夾臂，在抓取頭抓取開關的過程中，需先控制夾臂張開並移動套於開關外，再控制夾臂收縮以進行抓取的動作，且將開關插入電路板後，也需控制夾臂張開才能移動脫離開關。對於真空吸取式來說，其通常具有一真空抽取裝置，在抓取頭抓取開關的過程中，需控制真空抽取裝置抽取真空以吸取開關，且將開關插入電路板後，也需經過解除真空的動作才能移動脫離開關。

有鑑於此，於一實施例中，提供一種插件機之抓取裝置，包括一抓取頭，抓取頭包括相對設置的第一側壁與第二側壁，第一側壁包括有一彈性件，彈性件提供彈性力使第一側壁與第二側壁之間共同形成彈性夾持力。

於一實施例中，提供一種插件機之插件方法，包括下列步驟：預備步驟：提供一插件機之一抓取頭至一取件位置，取件位置位於一按鍵開關之上方位置，其中，抓取頭包括相對設置的第一側壁與第二側壁，第一側壁包括有彈性件，彈性件提供一彈性力使第一側壁與第二側壁之間共同形成一彈性夾持力；抓取步驟：相對於按鍵開關向下移動抓取頭，以將抓取頭套入按鍵開關，其中抓取頭當套入按鍵開關時透過彈性夾持力夾住按鍵開關；移動步驟：將抓取頭移動至一插件位置，插件位置位於基板之裝配孔上方；插件步驟：以抓取頭將按鍵開關對應插入裝配孔內，其中，按鍵開關包括相對的第一側面與第二側面，第一側面設有一卡擎件，卡擎件提供一卡擎力使按鍵開關卡擎於基板之裝配孔內；釋放步驟：移動抓取頭以遠離裝配孔，其中，卡擎力大於彈性夾持力使按鍵開關保持卡擎於基板之裝配孔內。

綜上，根據本發明實施例抓取裝置與插件方法，透過抓取頭的第一側壁與第二側壁之間共同形成彈性夾持力，於插件的過程中，可直接移動抓取頭套入按鍵開關，即能藉由彈性夾持力夾住按鍵開關，以移動按鍵開關插入對應之基板，並且利用按鍵開關與基板之間的卡擎力大於抓取頭的彈性夾持力，使抓取頭可直接移動脫離按鍵開關，達到有效減少插件流程中的操作步驟而大幅節省插件的時間。

以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1為本發明抓取裝置第一實施例之立體圖，如圖1所示，本實施例中係揭示一種插件機的抓取裝置G，抓取裝置G包括有一抓取頭1，其中抓取頭1可按照預設程序移動，以抓取電子元件安裝於電路板上。例如圖1中所示，在此，抓取裝置G可為鍵盤插件機之抓取裝置，抓取頭1可用以抓取按鍵開關20以對應插入鍵盤的基板30（例如電路板或底板）上。舉例來說，抓取頭1可連接驅動件（例如馬達、滑軌或機械手臂，此圖面省略繪示），以藉由驅動件驅動抓取頭1位移，以執行抓取與插件的動作。

圖2為本發明抓取裝置第一實施例之分解立體圖。請對照圖1與圖2所示，在此，抓取頭1包括相對設置的二側壁（在此為第一側壁11與第二側壁12），其中第一側壁11及第二側壁12之至少其中一者包括有一彈性件，所述彈性件可提供一彈性力使第一側壁11與第二側壁12之間共同形成一彈性夾持力。

例如在圖2所示的實施例中，抓取頭1更凹設有一容置凹槽10，第一側壁11與第二側壁12位於容置凹槽10的相對兩側。第一側壁11包括有一彈性件（在此為第一彈性件111），且第二側壁12包括有另一彈性件（在此為第二彈性件121），第一彈性件111與第二彈性件121可提供一彈性力使第一側壁11與第二側壁12之間共同形成一彈性夾持力。第一彈性件111與第二彈性件121為一彈性片或一彈性臂，且第一彈性件111與第二彈性件121可為塑膠或金屬材質。

承上所述，第一彈性件111的頂部組接（例如藉由螺絲鎖固）於第一側壁11的外側，第一彈性件111的底部則未與第一側壁11固定而形成一自由端112。此外，第一彈性件111之自由端112更包括有一夾持墊115，夾持墊115可為金屬或塑膠塊體並組設於第一彈性件111之自由端112。第二彈性件121與第一彈性件111的結構大致相同，第二彈性件121的頂部組接（例如藉由螺絲鎖固）於第二側壁12的外側，第二彈性件121的底部則未與第二側壁12固定而形成一自由端122。此外，第二彈性件121之自由端122更包括有一夾持墊125，夾持墊125可為金屬或塑膠塊體並組設於第二彈性件121之自由端122。

上述第一彈性件111頂部與第一側壁11之間的組接方式、第二彈性件121的頂部與第二側壁12之間的組接方式、夾持墊115組設於第一彈性件111之自由端112的方式、以及夾持墊125組設於第二彈性件121之自由端122的方式，除了可以藉由螺絲鎖固的方式，也可以藉由黏膠固定、熱熔固定等方式，且不以此等為限。

一實施例中，第一側壁11更包括有一通口113，通口113沿X軸方向貫通第一側壁11的相對二表面，且夾持墊115由通口113穿入而位於容置凹槽10之內側；第二側壁12亦包括有一通口123（表示於圖4）與夾持墊125，通口123沿X軸方向貫通第二側壁12的相對二表面，且夾持墊125由通口123穿入而位於容置凹槽10之內側。

藉此，當按鍵開關20容設於容置凹槽10中時，第一彈性件111與第二彈性件121可提供彈性力以夾住按鍵開關20而達成抓取動作，以進行後續插件作業。以下即進一步配合圖式詳細說明插件流程。

請參閱圖3所示，圖3為本發明插件方法一實施例之步驟流程圖。接下來即以前述第一實施例之抓取頭1配合說明。本實施例之插件方法包括預備步驟S1、抓取步驟S2、移動步驟S3、插件步驟S4以及釋放步驟S5。

預備步驟S1：先提供插件機之抓取頭1至一取件位置，取件位置位於按鍵開關20之上方位置（例如圖1與圖4所示位置）。具體而言，如圖1與圖4所示，按鍵開關20可位於一載台40上，可啟動前述驅動件（例如馬達、滑軌或機械手臂）驅動抓取頭1移動，使抓取頭1位移至按鍵開關20的上方，以下關於抓取頭1的移動皆可以此方式實現，先此敘明。

抓取步驟S2：相對於按鍵開關20，向下移動插件機之抓取頭1以將抓取頭1套入按鍵開關20，其中抓取頭1當套入按鍵開關20時透過上述彈性夾持力夾住按鍵開關20。具體來說，抓取頭1位於上述取件位置時，抓取頭1與按鍵開關20是處於相互對位的狀態，如圖4所示，抓取頭1之容置凹槽10寬度W1略大於按鍵開關20的寬度W2，並使按鍵開關20能夠對應容設於容置凹槽10中，而第一側壁11與第二側壁12上的二夾持墊115、125之間的寬度W3則略小於按鍵開關20的寬度W2。藉此，如圖5與圖6所示，當驅動抓取頭1向下移動時，二夾持墊115、 125會先接觸於按鍵開關20（如圖5所示），當抓取頭1再繼續向下移動時，二夾持墊115、 125即會受到按鍵開關20二相對側的推擠而向外移動，使按鍵開關20能夠順利進入容置凹槽10中，並驅使第一彈性件111與第二彈性件121之自由端112、122產生形變，以形成彈性夾持力夾住按鍵開關20的二相對側（如圖6所示）。

再如圖5所示，在一實施例中，二夾持墊115、 125的內側可分別具有一導引斜面116、126，當抓取頭1向下移動時，二夾持墊115、 125按鍵開關20的二相對側可順著二導引斜面116、126推擠二夾持墊115、 125向外移動，進而減少取件時的干涉力，並增加抓取頭1與按鍵開關20相互對位的誤差包容性。

移動步驟S3：將抓取頭1移動至一插件位置，插件位置位於基板30之裝配孔31上方。具體而言，如圖7與圖8所示，抓取頭1夾住按鍵開關20後即可向上移動，使按鍵開關20脫離載台40（如圖7所示），接著再移動抓取頭1至基板30的裝配孔31上方（如圖8所示），在此，基板30為設置於一電路板32上方之一金屬板體。

插件步驟S4：以抓取頭1將按鍵開關20對應插入裝配孔31內。具體而言，如圖8所示，按鍵開關20包括相對的第一側面21與第二側面25，第一側面21與第二側面25之至少一者設有一卡擎件在此，第一側面21設有卡擎件22A、第二側面25設有卡擎件22B，二卡擎件22A、22B為一彈性片或一彈性臂，且二卡擎件22A、22B的底端分別設有一彈性卡勾23、26。當抓取頭1移動至基板30的裝配孔31上方後，可向下移動抓取頭1以使二卡擎件22A、22B卡擎於基板30之裝配孔31內。詳言之 ，如圖9所示，在抓取頭1向下移動的過程中，二卡擎件22A、22B的彈性卡勾23、26會先抵觸於裝配孔31的孔壁，當抓取頭1再繼續向下移動時，裝配孔31的孔壁會抵壓彈性卡勾23、26，使二卡擎件22A、22B向內潰縮而能穿進裝配孔31中。當二卡擎件22A、22B的彈性卡勾23、26越過裝配孔31時，二卡擎件22A、22B即彈性復位而使彈性卡勾23、26鉤組於基板30的底面，即可提供一卡擎力使按鍵開關20卡擎固定於基板30之裝配孔31內。

再如圖9與圖10所示，在一實施例中，彈性卡勾23、26可分別包括外導引斜面231、261 ，使抓取頭1在向下移動的過程中，基板30之裝配孔31的孔壁能順著外導引斜面231、261抵壓彈性卡勾23、26而減少組裝時的干涉力。另外，本實施例利用雙卡擎件22A、22B可提供較平均的卡擎力，但並不以此為限，在一些實施態樣中，亦可僅於按鍵開關20的單側設置卡擎件。

再如圖10所示，在一實施例中，按鍵開關20的外周可設有一擋止件24，擋止件24在此為凸設按鍵開關20外周的一環周緣，當按鍵開關20對應插入裝配孔31時，擋止件24係擋止於基板30上，使按鍵開關20能夠更穩固地卡擎於裝配孔31上。此外，擋止件24與卡擎件22A、22B之間的間距可略大於或等於基板30鄰近裝配孔31處之板厚，使按鍵開關20對應插入裝配孔31時，擋止件24與卡擎件22A、22B可分別抵靠於基板30的相對二表面，避免後續基板30移動時，按鍵開關20發生晃動或跳動的情形。

釋放步驟S5：移動抓取頭1以遠離裝配孔31。其中，二卡擎件22A、22B所提供的卡擎力大於彈性件111、121所形成的彈性夾持力。例如圖11所示，由於二卡擎件22A、22B的彈性卡勾23、26分別倒鉤於基板30的下表面， 因此，當抓取頭1向上移動而遠離裝配孔31時，按鍵開關20能夠受到彈性卡勾、26的阻擋而保持卡擎於基板30之裝配孔31內，抓取頭1則可直接與按鍵開關20分離而使第一彈性件111與第二彈性件121彈性復位，即可移動抓取頭1去抓取另一個按鍵開關20復進行前述插件流程。

綜上所述，本發明實施例之抓取裝置G，透過抓取頭1的第一側壁11與第二側壁12之間共同形成彈性夾持力，因此，於抓取步驟S2時，僅需向下移動抓取頭1即可將容置凹槽10套入按鍵開關20，以夾住按鍵開關20而快速完成抓取作業，不須控制夾臂張開或收縮、或者控制真空抽取裝置抽取真空以吸取開關，而有效減少取件的時間。另外，於插件步驟S4與釋放步驟S5中，僅需向下移動抓取頭1即可將按鍵開關20對應卡擎於裝配孔31內，再向上移動抓取頭1遠離裝配孔31，即可使抓取頭1與按鍵開關20分離，因此，同樣不需控制夾臂張開或收縮、或者控制真空抽取裝置解除真空以釋放開關，而有效減少插件的時間。據此，本發明實施例無論在取件或插件的流程，只需移動抓取頭1的位置即可達成，不需額外控制其他機械結構或吸取裝置作動，除了可節省時間之外，也可省去複雜的構件而進一步節省成本。

圖12為本發明抓取裝置第一實施例之另一剖視圖。請對照圖2與圖12所示，在一實施例中，容置凹槽10可包括有相對的第三側壁13與第四側壁14，其中第三側壁13與第四側壁14鄰近於第一側壁11與第二側壁12之間。舉例來說，第三側壁13與第四側壁14可分別連接於第一側壁11與第二側壁12之間（如圖2與圖12所示）。或者，在一些實施態樣中，第三側壁13與第四側壁14也可位於第一側壁11與第二側壁12之間但不直接連接第一側壁11與第二側壁12、又或者第三側壁13與第四側壁14亦可位於第一側壁11與第二側壁12的外部且靠近第一側壁11與第二側壁12的二側而鄰近第一側壁11與第二側壁12之間。

再如圖12所示，在本實施例中，抓取頭1的第三側壁13與第四側壁14可分別設有內導引面131、141，在此內導引面131、141分別位於容置凹槽10的槽口處。藉此，於前述抓取步驟S2中，在抓取頭1向下移動以將抓取頭1之容置凹槽10套入按鍵開關20的過程中，若按鍵開關20與容置凹槽10之間發生些微偏移而未彼此對位時，可藉由內導引面131、141抵推按鍵開關20的頂部邊緣，使按鍵開關20能夠順著內導引面131、141移動而導正對位於容置凹槽10。

在一些實施態樣中，抓取頭1的第三側壁13與第四側壁14中的至少一個側壁上，亦可具有與前述彈性件111、121相同結構之彈性件（圖面省略繪示），以提供另一彈力使第三側壁13與第四側壁14之間共同形成另一彈性夾持力，使抓取頭1在抓取步驟S2中，能夠藉由第一側壁11與第二側壁12之間的彈性夾持力、以及第三側壁13與第四側壁14之間的另一彈性夾持力夾住按鍵開關20，從而形成較強的夾持力道而使按鍵開關20更加穩固。另外，值得一提的是，在此實施態樣時， 第一側壁11與第二側壁12之間的彈性夾持力、以及第三側壁13與第四側壁14之間的另一彈性夾持力兩者的總合需小於二卡擎件22A、22B所提供的卡擎力，使抓取頭1移動遠離裝配孔31時能夠順利脫離按鍵開關20。

如圖13所示，為本發明抓取頭第二實施例之剖視圖。本實施例之抓取頭1A與上述第一實施例之抓取頭1的差異在於，抓取頭1A僅其中一個側壁包括有彈性件。如本圖所示，僅有容置凹槽10的第一側壁11包括有第一彈性件111，第二側壁12則未包括有第二彈性件121，同樣可使第一側壁11與第二側壁12之間共同形成一彈性夾持力。

如圖14所示，為本發明抓取頭第三實施例之剖視圖。本實施例之抓取頭1B與上述第一實施例之抓取頭1的差異在於，抓取頭1B的彈性件111、121為一彈性片或一彈性臂，且彈性件的自由端具有一迴折區段而一體形成夾持墊。舉例來說，第一彈性件111的自由端112具有一迴折區段而一體形成夾持墊115’，第二彈性件121的自由端122同樣也具有一迴折區段而一體形成125’。在一些實施態樣中，第一彈性件111與第二彈性件121亦可為一彈簧且分別容設於第一側壁11與第二側壁12中，且彈簧的末端伸入容置凹槽10中 ，二夾持墊115、 125則分別設於彈簧的末端（此實施態樣圖面省略繪示）。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

G‧‧‧抓取裝置

1、1A、1B‧‧‧抓取頭

10‧‧‧容置凹槽

11‧‧‧第一側壁

111‧‧‧第一彈性件

112‧‧‧自由端

113‧‧‧通口

115、115’‧‧‧夾持墊

116‧‧‧導引斜面

12‧‧‧第二側壁

121‧‧‧第二彈性件

122‧‧‧自由端

123‧‧‧通口

125、125’‧‧‧夾持墊

126‧‧‧導引斜面

13‧‧‧第三側壁

131‧‧‧內導引面

14‧‧‧第四側壁

141‧‧‧內導引面

20‧‧‧按鍵開關

21‧‧‧第一側面

22A、22B‧‧‧卡擎件

23‧‧‧彈性卡勾

231‧‧‧外導引斜面

24‧‧‧擋止件

25‧‧‧第二側面

26‧‧‧彈性卡勾

261‧‧‧外導引斜面

30‧‧‧基板

31‧‧‧裝配孔

32‧‧‧電路板

40‧‧‧載台

S1‧‧‧預備步驟

S2‧‧‧抓取步驟

S3‧‧‧移動步驟

S4‧‧‧插件步驟

S5‧‧‧釋放步驟

[圖1] 係本發明抓取裝置第一實施例之立體圖。 [圖2] 係本發明抓取裝置第一實施例之分解立體圖。 [圖3] 係本發明插件方法一實施例之步驟流程圖。 [圖4] 係本發明預備步驟一實施例之動作示意圖。 [圖5] 係本發明抓取步驟一實施例之動作示意圖。 [圖6] 係本發明抓取步驟一實施例之動作示意圖。 [圖7] 係本發明移動步驟一實施例之動作示意圖。 [圖8] 係本發明移動步驟一實施例之動作示意圖。 [圖9] 係本發明插件步驟一實施例之動作示意圖。 [圖10] 係本發明插件步驟一實施例之動作示意圖。 [圖11] 係本發明釋放步驟一實施例之動作示意圖。 [圖12] 係本發明抓取裝置第一實施例之另一剖視圖。 [圖13] 係本發明抓取頭第二實施例之剖視圖。 [圖14] 係本發明抓取頭第三實施例之剖視圖。

Claims (21)

1. 一種插件機之抓取裝置，包括：一抓取頭，包括相對設置的一第一側壁與一第二側壁，該第一側壁包括有一彈性件，該彈性件的底部未與該第一側壁固定而形成一自由端，該彈性件的該自由端產生形變藉以提供一彈性力使該第一側壁與該第二側壁之間共同形成一彈性夾持力。
2. 如請求項1所述之插件機之抓取裝置，其中該第一側壁更包括有一夾持墊，該夾持墊設於該彈性件之該自由端、並位於該彈性件之內側。
3. 如請求項2所述之插件機之抓取裝置，其中該夾持墊具有一導引斜面。
4. 如請求項1所述之插件機之抓取裝置，其中該第二側壁包括有另一彈性件，該另一彈性件的底部未與該第二側壁固定而形成一自由端，該另一彈性件的該自由端產生形變藉以提供一彈力使該第一側壁與該第二側壁之間共同形成該彈性夾持力。
5. 如請求項1所述之插件機之抓取裝置，其中該抓取頭更包括有一第三側壁，該第三側壁鄰近於該第一側壁與該第二側壁之間。
6. 如請求項5所述之插件機之抓取裝置，其中該抓取頭更包括有一第四側壁，該第四側壁鄰近於該第一側壁與該第二側壁之間、並位於該第三側壁的相對側。
7. 如請求項6所述之插件機之抓取裝置，其中該第三側壁與該第四側壁分別設有一內導引面。
8. 如請求項5所述之插件機之抓取裝置，其中該第三側壁包括一彈性件，該第三側壁的該彈性件的底部未與該第三側壁固定而形成一自由端，該第三側壁的該彈性件的該自由端產生形變藉以提供另一彈性力，使該第三側壁與該第四側壁之間共同形成另一彈性夾持力。
9. 如請求項1所述之插件機之抓取裝置，其中該抓取頭更凹設有一容置凹槽，該第一側壁與該第二側壁位於該容置凹槽的相對二側。
10. 一種插件機之插件方法，包括下列步驟：預備步驟：提供一插件機之一抓取頭至一取件位置，該取件位置位於一按鍵開關之上方位置，其中，該抓取頭包括相對設置的一第一側壁與一第二側壁，該第一側壁包括有一彈性件，該彈性件提供一彈性力使該第一側壁與該第二側壁之間共同形成一彈性夾持力；抓取步驟：相對於該按鍵開關向下移動該抓取頭，以將該抓取頭套入該按鍵開關，其中抓取頭當套入按鍵開關時透過該彈性夾持力夾住該按鍵開關；移動步驟：將該抓取頭移動至一插件位置，該插件位置位於一基板之一裝配孔上方；插件步驟：以該抓取頭將該按鍵開關對應插入該裝配孔內，其中，該按鍵開關包括相對的一第一側面與一第二側面，該第一側面設有一卡擎件，該卡擎件提供一卡擎力使該按鍵開關卡擎於該基板之該裝配孔內；以及釋放步驟：移動該抓取頭以遠離該裝配孔，其中，該卡擎力大於該彈性夾持力使該按鍵開關保持卡擎於該基板之該裝配孔內。
11. 如請求項10所述之插件機之插件方法，其中該插件步驟中之該卡擎件包括一彈性卡勾以彈性卡擎於該基板之該裝配孔。
12. 如請求項11所述之插件機之插件方法，其中該彈性卡勾包括一外導引斜面。
13. 如請求項11所述之插件機之插件方法，其中該第二側面更包括另一彈性卡勾，該另一彈性卡勾亦能彈性卡擎於該基板之該裝配孔。
14. 如請求項10所述之插件機之插件方法，其中該插件步驟中之該按鍵開關的外周更設有一擋止件，該按鍵開關對應插入該裝配孔時，該擋止件係擋止於該基板上。
15. 如請求項14所述之插件機之插件方法，其中該擋止件與該卡擎件之間相距一特定距離，該特定距離大於等於該基板鄰近該裝配孔處之板厚。
16. 如請求項10所述之插件機之插件方法，其中該預備步驟中之該第一側壁更包括有一夾持墊，該夾持墊設於該彈性件之一自由端、並位於該彈性件之內側。
17. 如請求項16所述之插件機之插件方法，其中該夾持墊具有一導引斜面。
18. 如請求項10所述之插件機之插件方法，其中該插件步驟中之該第二側壁包括有另一彈性件，該另一彈性件提供一彈力使該第一側壁與該第二側壁之間共同形成該彈性夾持力。
19. 如請求項10所述之插件機之插件方法，其中該插件步驟中之該抓取頭更包括有一第三側壁，該第三側壁鄰近於該第一側壁與該第二側壁之間。
20. 如請求項19所述之插件機之插件方法，其中該抓取頭更包括有一第四側壁，該第四側壁鄰近於該第一側壁與該第二側壁之間、並位於該第三側壁的相對側。
21. 如請求項20所述之插件機之插件方法，其中該第三側壁與該第四側壁分別設有一內導引面。