一种全自动键盘组装流水线的制作方法

本发明属于键盘组装技术领域，特别是涉及一种全自动键盘组装流水线。

背景技术：

键盘是计算机设备中必不可少的部件，键盘包括电路基板、设置在电路基板上的弹性按压头、转轴支架、以及键帽，对于特殊功能的按键如shift键、capslock键、空格键、enter键、tab键、backspace键等处还设置有保障键帽按压时保持平衡的平衡杆。由于这些特殊按键的尺寸均不相同，因此，在键盘的组装时，需要安装多个不同规格长度、不同形状结构的平衡杆；且这些特殊功能的按键的键帽尺寸也不一致，因此对于实现自动化组装而言是一个需要解决的难题。

现有技术中的键盘自动化组装设备中，平衡杆的安装工站会拉的特别长，且键帽的安装与平衡杆的安装时分开的，在键帽的安装工序中又分为普通按键安装工站和特殊功能按键安装工站，所以整条流水线结构非常庞大，空间占用也较大，且制作成本高。且普通键帽的组装也会分成多个工站完成，使得组装效率难以提高，普通键帽在安装时，容易出现安装不到位或造成键帽损坏的现象，良率不高。

因此，有必要提供一种新的全自动键盘组装流水线来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种全自动键盘组装流水线，巧妙的将平衡杆的安装与特殊功能按键键帽的安装集成在一个工站中，将普通键帽的组装集成在一台设备上，大大提高了生产效率，缩小了流水线的整体体积，大大降低了制作成本。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种全自动键盘组装流水线，其包括输送键盘基板与键帽治具的第一输送线、位于所述第一输送线首端的键盘基板上料工站、位于所述第一输送线末端的普通按键组装设备、设置在所述键盘基板上料工站与所述普通按键组装设备之间的若干平衡杆与特殊键帽一体组装设备、在所述第一输送线上移动的基板工装、位于所述第一输送线下方的用于回收工装的第二输送线、设置在所述第一输送线两端连通所述第一输送线与所述第二输送线的顶升机构。

进一步的，所述第一输送线包括两条平行设置的基板输送线与键帽治具输送线。

进一步的，所述普通按键组装设备包括承载键帽的键帽组装下模板、设置在所述键帽组装下模板上方的键帽组装导向板、位于所述键帽组装下模板上方的且进行上下运动的键帽按压上模板和基板按压上模板、驱动所述键帽组装下模板在所述键帽按压上模板与所述基板按压上模板之间来回运动的第三气缸。

进一步的，所述键帽组装下模板上设置有与按键位置对应的若干支撑柱；所述键帽组装导向板上设置有若干与所述支撑柱位置对应的镂空导向口；所述键帽按压上模板上设置有若干与所述镂空导向口位置对应的推压杆；所述基板按压上模板上设置有若干与键帽位置对应的按压块。

进一步的，所述平衡杆与特殊键帽一体组装设备包括能够实现多种规格平衡杆自动供应与上料的平衡杆自动供料单元、以及实现多规格平衡杆多角度安装的夹持组装机构。

进一步的，所述平衡杆自动供料单元包括料仓安装板、安装在所述料仓安装板上的若干平衡杆料仓、与所述平衡杆料仓出料口对接的承接料板、以及驱动所述承接料板进行伸缩运动的第一气缸。

进一步的，所述夹持组装机构包括机器人、受所述机器人驱动的进行上下运动与水平旋转的第一支撑架、固定在所述第一支撑架上的第一驱动件、水平架设在所述第一支撑架上且受所述第一驱动件驱动进行旋转的转轴、固定在所述转轴上与其同步旋转的第二支撑架、以及设置在所述第二支撑架上的夹持平衡杆的平衡杆夹持单元和对平衡杆两边进行定位的平衡杆撑持单元。

进一步的，所述平衡杆撑持单元包括固定在所述第二支撑架上的第二驱动件、受所述第二驱动件驱动进行旋转的丝杆、设置在所述丝杠上的两个进行靠拢与分离动作的螺母、固定在所述螺母上的撑压杆。

进一步的，所述平衡杆夹持单元包括固定在所述第二支撑架上的第二气缸、受所述第二气缸驱动夹持平衡杆的第一夹爪。

进一步的，所述夹持组装机构还包括实现键帽取料与安装的键帽吸附按压单元。

与现有技术相比，本发明一种全自动键盘组装流水线的有益效果在于：巧妙的将平衡杆的安装与特殊功能按键键帽的安装集成在一个工站中，可以根据生产效率需求灵活调整工站数量，大大提高了生产效率，缩小了流水线的整体体积，大大降低了制作成本；且将特殊功能按键的安装与平衡杆的安装集成在一台设备上，形成一个单独的组装工站，通过设置多个这样的组装工站，可根据需求灵活的进行装配调整，提高组装效率；在特殊功能按键与平衡杆安装工站后面，通过设置普通按键的安装设备，一次性的完成所有普通按键键帽的安装，大大提高了组装效率；通过巧妙的设计普通按键的安装设备，将所有的键帽倒扣放置，然后将基板反过来整体去寻找键帽位置，实现基板与所有普通键帽的整体性一次安装，大大提高了安装效率。

【附图说明】

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中平衡杆与特殊键帽一体组装设备的结构示意图；

图3为本发明实施例中平衡杆自动供料单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中夹持组装机构的结构示意图；

图5为本发明实施例中夹持组装机构的部分结构示意图之一；

图6为本发明实施例中夹持组装机构的部分结构示意图之二；

图7为本发明实施例中撑压杆的结构示意图；

图8为本发明实施例中弹性吸嘴的结构示意图；

图9为本发明实施例中基板工装的结构示意图；

图10为本发明实施例中安装辅助机构的一实施例的局部结构示意图；

图11为本发明实施例中安装辅助机构的另一实施例局部结构示意图；

图12为本发明实施例中普通按键组装设备的结构示意图；

图13为本发明实施例中键帽组装导向板的结构示意图；

图14为本发明实施例中键帽组装下模板的结构示意图；

图15为本发明实施例中键帽按压上模板的结构示意图；

图16为本发明实施例中基板按压上模板的结构示意图；

图中数字表示：

100全自动键盘组装流水线；1第一输送线；2键盘基板上料工站；3普通按键组装设备，31键帽组装下模板，311支撑柱，32键帽组装导向板，321镂空导向口，33键帽按压上模板，331推压杆，34基板按压上模板，341按压块，35第三气缸，36第四气缸，37第三驱动件；4基板工装，41承载底板，42压板，43基板承置槽，431第一磁性块，432弹性顶针，433限位卡块，434限位凹槽，435弹性挡片，436受压支撑块，44键帽治具承置槽；5平衡杆与特殊键帽一体组装设备，51平衡杆自动供料单元，511料仓安装板，512平衡杆料仓，513承接料板，514第一气缸，515弹性压块，516平衡杆承接槽；52夹持组装机构，521机器人，522第一支撑架，523第一驱动件，524平衡杆撑持单元，5241第二驱动件，5242丝杆，5243螺母，5244撑压杆，5245按压凹槽，5246撑开凹槽，525平衡杆夹持单元，5251第二气缸，5252第一夹爪，526键帽吸附按压单元，5261滑轨，5262滑动板，5263弹性吸嘴，5264第一浮动压板，5265第二浮动压板，527第二支撑架，528弹性推杆；6第二输送线；7顶升机构。

【具体实施方式】

实施例：

请参照图1-图16，本实施例为全自动键盘组装流水线100，其包括输送键盘基板与键帽治具的第一输送线1、位于第一输送线1首端的键盘基板上料工站2、沿第一输送线1设置的若干平衡杆与特殊键帽一体组装设备5、在第一输送线1上移动的基板工装4、沿第一输送线1设置的普通按键组装设备3、用于回收基板工装4的第二输送线6以及连通第一输送线1与第二输送线6的过渡机构。

在一实施例中，第一输送线1包括两条平行设置的基板输送线与键帽治具输送线，键帽治具输送线直接对接喷漆工站中的输送线，这样，喷漆后的键帽在键帽治具上经过流水线直接进入到组装流水线上进行组装。同样的，第二输送线6与第一输送线1对应设置，包括基板工装回收输送线和键帽治具回收输送线。

在另一实施例中，第一输送线1仅仅只有一条流道，在键盘基板上料工站2位置，可以由人工或机械手将键盘基板与键帽治具一起放置在基板工装5中。同样的，第二输送线6与第一输送线1对应设置。

第二输送线6可以设置在第一输送线1的上方、下方或同一水平面，所述过渡机构可以是顶升机构7、斜面滑道与推动机构的结合、也可以是单独的推动机构实现基板工装4在第一输送线1与第二输送线6之间进行流转。

平衡杆与特殊键帽一体组装设备5包括能够实现多种规格平衡杆自动供应与上料的平衡杆自动供料单元51、以及实现多规格平衡杆多角度安装的夹持组装机构52。

本实施例中，平衡杆自动供料单元51与夹持组装机构52分别设置在第一输送线1的两侧且相对设置。

平衡杆自动供料单元51包括料仓安装板511、安装在料仓安装板511上的若干平衡杆料仓512、与平衡杆料仓512出料口对接的承接料板513、以及驱动承接料板513进行伸缩运动的第一气缸514。平衡杆料仓512的大小根据相应平衡杆长度设置，且数量根据需要安装平衡杆种类数量可进行灵活调整。平衡杆料仓512垂直水平面或与水平面呈设定角度设置，且在储料流道上方设置有将平衡杆向出料口方向施加压力的弹性压块515。承接料板513上设置有与平衡杆料仓512对接的平衡杆承接槽516。通过第一气缸514驱动承接料板513在平衡杆料仓512出料口处与平衡杆待抓取位置之间来回运动，实现平衡杆的上料，本实施例中的承接料板513一次性可推出多个不同或相同规格的平衡杆，等待夹持组装机构52的夹取。

夹持组装机构52包括机器人521、受机器人521驱动的进行上下运动与水平旋转的第一支撑架522、固定在第一支撑架522上的第一驱动件523、水平架设在第一支撑架522上且受第一驱动件523驱动进行旋转的转轴(图中未标识)、固定在所述转轴上与其同步旋转的第二支撑架527、以及设置在第二支撑架527上的平衡杆夹持单元525和平衡杆撑持单元524。

机器人521为scara机器人，或为三模组驱动移载装置与带有旋转轴的结合机构，实现x、y、z三轴的运动以及水平旋转运动。

在实现第二支撑架527的上下运动、水平旋转以及垂直旋转的驱动机构中，除了采用scara机器人加上第一驱动件523的组合之外，还可以直接利用五轴或六轴机器人，直接采用五轴或六轴机器人存在以下缺陷：1)设备空间占用增大；2)多轴机器人在运动精度上会大大降低，对于平衡杆这种细小的且安装精度要求高的安装需求而言，无法满足；3)从经济性来看，成本会大大提高。

平衡杆安装入基板中时，一般会有两种结构形式，一种是左右两端带有向内扣的弯钩，该结构的平衡杆的安装需要将两边的弯钩撑开后从左右

方向分别插入基板安装扣中，且在安装时，平衡杆尽可能的垂直于基板表面插入更加便于平衡杆的安装；另一种是左右两边不带弯钩的，该结构的平衡杆的安装是从前后方向直接插入基板安装扣中，但在插入时，平衡杆的倾斜角度越贴近基板表面越容易安装。因此，对于不同结构的平衡杆的安装需要灵活调整平衡杆的摆放角度，并需要精准控制两边杆径部的位置和张开距离。因此，本实施例通过设计机器人实现水平旋转，在通过第一驱动件523实现垂直旋转，从而实现平衡杆的多角度调整。

平衡杆除了结构形式有不同类型的，在长度规格上也有多种，有的长，有的短；且平衡杆在成型模出来后由于有一定的尺寸误差，且平衡杆本身具有一定的弹性，因此，在安装时，平衡杆两边的杆径部的距离大小不一定是精准的，且因为长度规格的不同两边杆径部的距离也不同，因此，则需要对平衡杆两边的杆径部进行撑开、或保持、或卡住定位。因此，本实施例设计了平衡杆撑持单元524。

平衡杆撑持单元524包括固定在第二支撑架527上的第二驱动件5241、受第二驱动件5241驱动进行旋转的丝杆5242、设置在丝杠542上的两个进行靠拢与分离动作的螺母5243、固定在螺母5243上的撑压杆5244。为了使得平衡杆夹持单元54整体体积减小，第二驱动件5241设置在第二支撑架527的内部，丝杆5242设置在第二驱动件5241的下方，第二驱动件5241与丝杆5242在端部通过同步带轮与同步带实现传动，也便于安装防护罩在第二支撑架527上。

本实施例通过第二驱动件5241利用同步带驱动丝杆5242旋转，可以高精度的控制两个撑压杆5244之间的距离，从而满足不同长度规格平衡杆的两边杆径部的精准限位。且通过丝杆5242驱动，能够提供足够大的撑开力将带有弯钩的平衡杆两边撑开，且对于平衡杆两边杆径部定位后的位置稳定性也更高。

撑压杆5244的下部设置有开口向下的按压凹槽5245和开口朝外的撑开凹槽5246。

平衡杆夹持单元525包括固定在第二支撑架527上的第二气缸5251、受第二气缸5251驱动夹持平衡杆的且位于两个撑压杆5244之间的第一夹爪5252。

由于在带有弯钩的平衡杆安装时，平衡杆是垂直于基板表面装入的，因此，有可能出现平衡杆始终处于垂直状态而不能被第一磁性块431吸附呈水平状态，导致键帽无法正常安装。因此，本实施例的夹持组装机构52还包括将平衡杆向外推的弹性推杆528，弹性推杆528固定设置在第二气缸5251的两侧。

当安装有弯钩需要将其撑开进行安装的平衡杆时，平衡杆夹持单元525首先夹持住平衡杆并将平衡杆保持在垂直状态，然后平衡杆撑持单元524中的撑压杆5244插入到弯钩内侧，通过第二驱动件5241驱动两个撑压杆5244对平衡杆两边的杆径部进行撑开、或保持、或向内压缩限位，再将弯钩插入到基板的安装扣内实现安装，此时，第二气缸5251是处于水平夹持状态，且弹性推杆528也是水平状态，在弹性推杆528的弹性推力作用下，平衡杆受到切线方向的推力由垂直状态翻转到水平状态，并被第一磁性块431吸附住。

当安装没有弯钩的平衡杆时，为了防止在安装过程中，平衡杆发生旋转，使得平衡杆两边的插杆角度发生变化，因此，在抓取平衡杆时，第二驱动件5241首先驱动撑压杆5244到相应的距离位置，压住平衡杆两边，然后再通过平衡杆夹持单元525夹住平衡杆从前后方向插入平衡杆。

夹持组装机构52还包括实现键帽取料与安装的键帽吸附按压单元526。

在一实施例中，键帽吸附按压单元526设置在第二支撑架527上，键帽吸附按压单元526包括设置在第二支撑架527上的滑轨5261、在滑轨5261上进行滑动的滑动板5262、固定在滑动板5262上的弹性吸嘴5263，滑动板5262通过一弹性件连接在一固定座上。利用机器人521的上升与下降驱动实现键帽的吸附按压。

在另一实施例中，键帽吸附按压单元526设置在第一支撑架522上。键帽吸附按压单元526包括进行上下运动的弹性吸嘴。

键帽吸附按压单元526还包括设置在弹性吸嘴5263两侧的第一浮动压板5264和第二浮动压板5265，在吸附键帽时，第一浮动压板5264的下表面低于第二浮动压板5265的下表面。通过两个具有高低差的浮动压板设计，使得键帽被吸附后处于一边高一边低的状态，从而能够有效的将键帽的一边将与转轴支架进行组装，让转轴支架的一边先扣进键帽内，再在弹性吸嘴5263的继续下降过程中，第一浮动压板5264与第二浮动压板5265逐渐的趋于同一水平高度，从而将键帽顺利的有效的压入实现安装。

由于大多数特殊功能按键中有两个平衡杆，且两个平衡杆的安装需要从两个相对的方向上安装进去，因此，本实施例通过第一驱动件523驱动第二支撑架527实现角度调整，从而实现设置在第二支撑架527上的平衡杆夹持单元525、平衡杆撑持单元524和键帽吸附按压单元526的角度调整，进而实现平衡杆多角度的安装方式，通过角度的调整还可以实现键帽的吸附按压组装功能。

在键帽安装前，为了由于平衡杆安装不到位导致的键帽安装受损或无法安装的情况发生，本实施例在夹持组装机构52中还设置了ccd检测装置(图中未标识)，所述ccd检测装置最佳的设置在机器人521的水平旋转臂上，在机器人521驱动实现键帽的吸附过程中通过机器人521的走位即可实现平衡杆安装位置的检测，若平衡杆安装不到位，则不能实施键帽的安装；若平衡杆安装到位后，才能进行键帽的组装。所述ccd检测装置也可以设置在第一支撑架522上。

基板工装4包括承载底板41、将基板压平整的压板42，承载底板41上设置有基板承置槽43。基板承置槽43上设置有对特殊功能按键的平衡杆和键帽安装进行限位的安装辅助机构，所述安装辅助机构包括内嵌在承载底板41上的且将平衡杆向下吸附的第一磁性块431、将基板中的转轴支架向上顶起的弹性顶针432、对安装后的平衡杆端部进行限位的限位卡块433、以及支撑转轴支架的受压支撑块436。限位卡块433上设置有限定平衡杆端部插入基板安装扣中深度的限位凹槽434。

因此，在一实施例中，限位卡块433中的限位凹槽434限定平衡杆两端弯钩内扣程度，且所述限位卡块433上中限位凹槽434设置有两个，分别对两个平衡杆的同一端进行限位。对于有弯钩的平衡杆的限位，所述限位卡块433上还设置有限定该结构平衡杆前后方向位置的弹性挡片435。弹性挡片435构成限位凹槽434的一边侧壁且与限位凹槽434的阻挡面呈夹角设置，将平衡杆的端部限定束缚在限位凹槽434内。在另一实施例中，限位卡块433中的限位凹槽434限定平衡杆两端插入后前后方向的位置。

承载底板41上还设置有位于基板承置槽43旁的键帽治具承置槽44，由于键帽在组装前需要喷漆，而在喷漆工序中键帽会放置在一个键帽治具上，进行统一喷漆，通过设置键帽治具承置槽44，可以将喷漆后的键帽治具带着一套完整的键帽整体放置在键帽治具承置槽44中，方便夹持组装机构52实现键帽的吸取组装。

压板42的一边铰接设置在承载底板41上，压板42的周边下表面设置有若干可以被磁铁吸附的金属块(图中未标识)，承载底板41上设置有若干与所述金属块对应的第二磁性块(图中未标识)，使得压板42能够有力的压紧在基板表面，保障基板保持平整并紧紧的贴附在基板承置槽43中。

普通按键组装设备3包括承载键帽的键帽组装下模板31、设置在键帽组装下模板31上方的键帽组装导向板32、位于键帽组装下模板31上方的且上下运动的键帽按压上模板33和基板按压上模板34、驱动键帽组装下模板31在键帽按压上模板33与基板按压上模板34之间来回运动的第三气缸35、驱动键帽按压上模板33上下运动的第四气缸36、以及驱动基板按压上模板34上下运动的第三驱动件37。

键帽组装下模板31上设置有与按键位置对应的若干支撑柱311。键帽组装导向板32上设置有若干与所述支撑柱311位置对应的镂空导向口321。键帽按压上模板33上设置有若干与镂空导向口321位置对应的推压杆331，通过推压杆331的上下运动将键帽向下按压经过镂空导向口321推入到支撑柱311上。基板按压上模板34上设置有若干与键帽位置对应的按压块341，通过按压块341的上下运动将基板整体与键帽组装下模板31上的键帽一次性实现全部的组装。

普通按键组装设备3的工作原理为：首先人工将装满键帽的键帽治具倒扣放置在键帽组装导向板32上，再通过键推到键帽帽按压板33上的推压杆331将该工站所需组装的所有键帽全部推到键帽组装下模板31上；然后人工再将基板倒扣放在键帽组装导向板32上，第四气缸36驱动键帽组装下模板31移动到基板按压上模板34下方，在第三驱动件37的驱动下，基板按压上模板34将基板整体向下与键帽进行压合，从而完成普通按键的组装。

本实施例全自动键盘组装流水线100的工作原理为：人工在键盘基板上料工站2位置将基板和/或装满键帽的键帽治具放在基板工装4上，由第一输送线1输送至夹持组装机构52位置；承接料板513在第一气缸514的驱动下一次送出一组不全相同规格的平衡杆供抓；机器人521驱动平衡杆夹持单元525从承接料板513中抓取待安装的平衡杆，在平衡杆撑持单元524的辅助作用下实现安装，然后抓取另一平衡杆，将其旋转一定角度，从按键的另一相对侧装入；当所有的平衡杆安装完后，第一驱动件523驱动第二支撑架527旋转一定角度，使得键帽吸附按压单元526中的吸嘴563朝下，在机器人521的驱动下实现特殊功能键帽的抓取与安装；第一输送线1继续将基板工装4移动至普通按键组装设备3位置，实现普通按键的一次性组装，安装好后的键盘由人工取出，空的基板工装4由顶升机构7下落到第二输送线6并运回至键盘基板上料工站2位置，再经过首端的顶升机构7上升，人工再将键帽治具与基板放入到基板工装4上形成一个循环。

本实施例全自动键盘组装流水线100的有益效果在于：巧妙的将平衡杆的安装与特殊功能按键键帽的安装集成在一个工站中，可以根据生产效率需求灵活调整工站数量，大大提高了生产效率，缩小了流水线的整体体积，大大降低了制作成本；且将特殊功能按键的安装与平衡杆的安装集成在一台设备上，形成一个单独的组装工站，通过设置多个这样的组装工站，可根据需求灵活的进行装配调整，提高组装效率；在特殊功能按键与平衡杆安装工站后面，通过设置普通按键的安装设备，一次性的完成所有普通按键键帽的安装，大大提高了组装效率。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。