一种笔记本触控模组的力传感器组装设备

技术领域：

本发明涉及触控模组自动化生产技术领域，特指一种笔记本触控模组的力传感器组装设备。

背景技术：

触控模组在笔记本电脑中扮演着重要的角色，通常用于光标控制、手势操作等，主要用在触控板和触控屏幕上。在触控模组中力传感器是最主要的零部件之一，力传感器的组装精度直接影响到触控模组的灵敏性和准确性，常见的装配方式是将力传感器贴合在触控模组的半成品上。

目前市场上通用的笔记本触控模组在生产过程中，力传感器组装技术是使用传统的外形定位的方案执行组装，该方法因产品的外形公差影响导致组装方式工作效率低，组装成品良率低。

中国发明专利申请公布号为CN 103522714 A的一种传感器和盖板贴合装置及其贴合生产工艺，该专利中采用将盖板通过翻转的方式贴合到传感器上，再通过滚轮驱动传感器贴合到盖板上，这种方式虽然能在一定程度上提升传感器的组装效率，但是贴合精度难以得到保证，不适用于触控模组中力传感器的高精度组装，且该方式采用翻转的方式进行对接贴合，应用在触控模组组装中容易造成半成品内其他零部件松动，造成触控模组的整体精准降低。

有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种笔记本触控模组的力传感器组装设备。

为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种笔记本触控模组的力传感器组装设备，包括：机架、设置于所述机架上并分别用于承载触控模组和力传感器的第一定位底模和第二定位底模、设置于所述第一定位底模与所述第二定位底模旁侧的Y轴移动模组、设置于所述Y轴移动模组上的Z轴移动模组、设置于所述Z轴移动模组上并用于抓取所述力传感器移动到所述触控模组上方的取料装置、设置于所述取料装置上方并用于将所述力传感器贴合到所述触控模组上的热压合模组及设置于所述第一定位底模上方并用于对所述触控模组和所述力传感器进行视觉定位的相机模组。

进一步而言，上述技术方案中，所述热压合模组包括有设置于所述Z轴移动模组上并位于所述取料装置旁侧的升降装置、设置于所述升降装置上的浮动平台、多个设置于所述浮动平台上的加热模组、多个设置于所述升降装置上并位于所述加热模组下方用于与所述力传感器接触抵压的热压头、设置于所述加热模组上并用于施压的重物装置及用于驱动所述浮动平台上升使所述加热模组脱离所述热压头的抬升装置，所述热压头浮动安装于所述升降装置上并位于所述第一定位底模上方。

进一步而言，上述技术方案中，所述升降装置包括有用于支撑所述热压头和所述浮动平台的升降台及用于驱动所述升降台运动的Z轴驱动装置，所述热压头包括有浮动安装于所述升降台上的第一安装套座、设置于所述第一安装套座下端的第一隔热套筒及安装于所述第一隔热套筒底部并用于与所述加热模组和所述力传感器接触抵压的导热压件。

进一步而言，上述技术方案中，所述加热模组包括有贯穿设置于所述浮动平台上的活动连杆、设置于所述活动连杆下端的安装套筒、设置于所述安装套筒内并向下延伸的发热芯、套设于所述发热芯上并与所述安装套筒下端连接固定的固定导热套筒及设置于所述固定导热套筒下端并用于与所述导热压件接触抵压的导热连接件。

进一步而言，上述技术方案中，所述导热压件通过多个插销以可拆装的方式安装于所述第一隔热套筒的底部，所述第一隔热套筒通过一弹簧套限位安装于所述第一安装套座内；所述安装套筒上套设有第二隔热套筒，并通过销钉与卡位套限位于所述安装套筒上。

进一步而言，上述技术方案中，所述重物装置包括有安装于所述活动连杆上端的砝码支撑座及若干以能够减少或增加的方式堆叠于所述砝码支撑座上的砝码，所述浮动平台上设置有用于供所述活动连杆穿过的第二安装套座。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一定位底模包括有调节底座、滑动设置于所述调节底座上的第一滑动座、设置于所述第一滑动座与所述调节底座之间的Y轴滑轨副、设置于所述调节底座上并用于推动所述第一滑动座滑动调节的第一驱动单元、滑动设置于所述第一滑动座上的第二滑动座、设置于所述第二滑动座与所述调节底座之间的X轴滑轨副、设置于所述第一滑动座上并用于推动所述第二滑动座滑动调节的第二驱动单元、安装于所述第二滑动座上的中空旋转平台及设置于所述中空旋转平台上并用于定位所述触控模组的定位治具。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一定位底模旁侧还设置有用于在所述相机模组对所述触控模组进行位置识别时补光的第一光源模组，所述Y轴移动模组上还设置有用于在所述相机模组对所述力传感器与所述触控模组对位识别时进行补光的第二光源模组。

进一步而言，上述技术方案中，所述相机模组包括有安装于所述机架上并位于所述第一定位底模上方的悬臂支架、四个并列设置于所述悬臂支架上并对所述触控模组进行位置识别的相机及设置于悬臂支架上并用于调节所述相机的调节座。

进一步而言，上述技术方案中，所述第一光源模组包括有安装于所述机架上并位于所述第一定位底模旁侧的悬臂梁架、设置于所述悬臂梁架上并垂直于所述第一定位底模的第一X轴导轨、滑动安装于所述第一X轴导轨上并能够伸出移动至所述第一定位底模上方的第一X轴滑板、四个设置于所述第一X轴滑板上并能够所述相机一一对应的补光灯及设置于所述悬臂梁架上并用于驱动所述第一X轴滑板移动的第一气缸。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明中采用将触控模组和力传感器分别放置到第一定位底模和第二定位底模上，先由相机模组对触控模组进行位置识别，再由Y轴移动模组和Z轴移动模组驱动取料装置将力传感器抓取移送到触控模组上方，通过再次经相机模组进行位置识别对位，并由第一定位底模调整触控模组位置，使力传感器与触控模组保持精准对位，最后由热压合模组将力传感器贴合到触控模组上，完成力传感器的组装，整个过程无需人工对位，利用相机模组实现位置精准识别和实时监测，以确保力传感器与触控模组的准确贴合，从而极大提高组装精度，及产品性能，满足设计需求及提升生产效率。该方案中，经过视觉定位精准抓取触控模组的定位特征及力传感器的定位特征，通过视觉辅助进行自动校准导正后，将力传感器精准组装于半品的触控模组上，组装精度为+-0.03mm，再进行预压及加热头直接加热预压合,加热预压完成后，取出产品执行下一个产品的自动操作。

附图说明：

图1是本发明的立体图一；

图2是本发明的立体图二；

图3是本发明中Y轴移动模组的立体图；

图4是本发明中热压合模组的立体图；

图5是本发明中热压合模组的内部结构示意图；

图6是本发明中第一定位底模的立体图一；

图7是本发明中第一定位底模的立体图二；

图8是本发明中相机模组的立体图；

图9是本发明中第二光源模组的结构示意图；

图10是本发明中取料装置的结构示意图；

图11是本发明中冷却模组的结构示意图；

图12是本发明中第一光源模组的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

见图1至图12所示，为一种笔记本触控模组的力传感器组装设备，其包括：机架1、设置于所述机架1上并分别用于承载触控模组10和力传感器100的第一定位底模2和第二定位底模3、设置于所述第一定位底模2与所述第二定位底模3旁侧的Y轴移动模组4、设置于所述Y轴移动模组4上的Z轴移动模组5、设置于所述Z轴移动模组5上并用于抓取所述力传感器100移动到所述触控模组10上方的取料装置6、设置于所述取料装置6上方并用于将所述力传感器100贴合到所述触控模组10上的热压合模组7及设置于所述第一定位底模2上方并用于对所述触控模组10和所述力传感器100进行视觉定位的相机模组8。采用将触控模组10和力传感器100分别放置到第一定位底模2和第二定位底模3上，先由相机模组8对触控模组10进行位置识别，再由Y轴移动模组4和Z轴移动模组5驱动取料装置6将力传感器100抓取移送到触控模组10上方，通过再次经相机模组8进行位置识别对位，并由第一定位底模2调整触控模组10位置，使力传感器100与触控模组10保持精准对位，最后由热压合模组7将力传感器100贴合到触控模组10上，完成力传感器100的组装，整个过程无需人工对位，利用相机模组8实现位置精准识别和实时监测，以确保力传感器100与触控模组10的准确贴合，从而极大提高组装精度，及产品性能，满足设计需求及提升生产效率。该方案中，经过视觉定位精准抓取触控模组10的定位特征及力传感器100的定位特征，通过视觉辅助进行自动校准导正后，将力传感器100精准组装于半品的触控模组10上，组装精度为+-0.03mm，再进行预压及加热头直接加热预压合,加热预压完成后，取出产品执行下一个产品的自动操作。

所述热压合模组7包括有设置于所述Z轴移动模组5上并位于所述取料装置6旁侧的升降装置71、设置于所述升降装置71上的浮动平台72、多个设置于所述浮动平台72上的加热模组73、多个设置于所述升降装置71上并位于所述加热模组73下方用于与所述力传感器100接触抵压的热压头74、设置于所述加热模组73上并用于施压的重物装置75及用于驱动所述浮动平台72上升使所述加热模组73脱离所述热压头74的抬升装置76，所述热压头74浮动安装于所述升降装置71上并位于所述第一定位底模2上方。

所述升降装置71包括有用于支撑所述热压头74和所述浮动平台72的升降台711及用于驱动所述升降台711运动的Z轴驱动装置712，所述热压头74包括有浮动安装于所述升降台711上的第一安装套座741、设置于所述第一安装套座741下端的第一隔热套筒742及安装于所述第一隔热套筒742底部并用于与所述加热模组73和所述力传感器100接触抵压的导热压件743。

所述加热模组73包括有贯穿设置于所述浮动平台72上的活动连杆731、设置于所述活动连杆731下端的安装套筒732、设置于所述安装套筒732内并向下延伸的发热芯733、套设于所述发热芯733上并与所述安装套筒732下端连接固定的固定导热套筒734及设置于所述固定导热套筒734下端并用于与所述导热压件743接触抵压的导热连接件735。

所述导热压件743通过多个插销744以可拆装的方式安装于所述第一隔热套筒742的底部，所述第一隔热套筒742通过一弹簧套745限位安装于所述第一安装套座741内；所述安装套筒732上套设有第二隔热套筒736，并通过销钉与卡位套737限位于所述安装套筒732上。

所述重物装置75包括有安装于所述活动连杆731上端的砝码支撑座751及若干以能够减少或增加的方式堆叠于所述砝码支撑座751上的砝码752，所述浮动平台72上设置有用于供所述活动连杆731穿过的第二安装套座721。

所述第一定位底模2包括有调节底座2C、滑动设置于所述调节底座2C上的第一滑动座2D、设置于所述第一滑动座2D与所述调节底座2C之间的Y轴滑轨副2E、设置于所述调节底座2C上并用于推动所述第一滑动座2D滑动调节的第一驱动单元2F、滑动设置于所述第一滑动座2D上的第二滑动座2G、设置于所述第二滑动座2G与所述调节底座2C之间的X轴滑轨副2H、设置于所述第一滑动座2D上并用于推动所述第二滑动座2G滑动调节的第二驱动单元2I、安装于所述第二滑动座2G上的中空旋转平台2J及设置于所述中空旋转平台2J上并用于定位所述触控模组10的定位治具2K。

所述第一定位底模2还包括有安装于所述机架1上的底板2A、以能够转动微调的方式安装于所述底板2A上并用于支撑所述调节底座2C的转盘2B及设置于所述底板2A上并用于推动所述转盘2B旋转的微调手柄2L，所述转盘2B上环周设置有多个用于与所述底板2A固定的弧形槽2M，采用螺钉穿过该弧形槽2M将转盘2B与底板2A固定在一起，利用弧形槽2M结构可以使转盘2B在一定形成范围内通过微调手柄2L手动调节。所述定位治具2K上设置有用于负压吸附固定所述触控模组10的真空孔2K1，该真空孔2K1的一角相邻两侧分别设置有两个用于定位所述触控模组10的第一定位柱2K2和第二定位柱2K3，所述真空孔2K1的另一角两侧分别设置有用于对所述触控模组10滑动抵压定位的第一定位块2K4和第二定位块2K5，所述定位治具2K上铰接安装有用于推动所述第一定位块2K4滑动的第一摆动推块2K6，所述定位治具2K一侧设置有用于推动所述第一摆动推块2K6摆动的第二气缸2K7，所述第一摆动推块2K6旁侧设置有铰接于所述定位治具2K上并用于摆动推动所述第二定位块2K5滑动的第二摆动推块2K8，所述第一摆动推块2K6呈Y字形，其一端伸入所述第一定位块2K4内，另一端与所述第二摆动推块2K8接触抵压，最后一端与第二气缸2K7接触抵压。

所述相机模组8包括有安装于所述机架1上并位于所述第一定位底模2上方的悬臂支架81、四个并列设置于所述悬臂支架81上并对所述触控模组10进行位置识别的相机82及设置于悬臂支架81上并用于调节所述相机82的调节座83。所述加热模组73和热压头74呈矩阵的方式排列设置四个，所述相机82排列设置于四个加热模组73的之间。所述取料装置6上设置有四个供所述热压头74穿过的第一通孔60，所述取料模组6还设置有四个供相机82穿过进行拍摄的第二通孔600，且第二通孔600沿Y轴方向从四个第一通孔60之间排列穿过。

所述第一定位底模2旁侧还设置有用于在所述相机模组8对所述触控模组10进行位置识别时补光的第一光源模组9，所述Y轴移动模组4上还设置有用于在所述相机模组8对所述力传感器100与所述触控模组10对位识别时进行补光的第二光源模组90。所述第一光源模组9包括有安装于所述机架1上并位于所述第一定位底模2旁侧的悬臂梁架91、设置于所述悬臂梁架91上并垂直于所述第一定位底模2的第一X轴导轨92、滑动安装于所述第一X轴导轨92上并能够伸出移动至所述第一定位底模2上方的第一X轴滑板93、四个设置于所述第一X轴滑板93上并能够所述相机82一一对应的第一补光灯94及设置于所述悬臂梁架91上并用于驱动所述第一X轴滑板93移动的第一气缸95。

所述第一定位底模2旁侧还设置有冷却模组1A，该冷却模组1A包括有竖直设置于所述机架1上的立板1A1、至少两个竖直排列安装于所述立板1A1上的风扇1A2及呈V字形夹角设置于所述立板1A1一侧并朝向所述热压合模组7的第一导风槽板1A3和第二导风槽板1A4。

所述Y轴移动模组4包括有两条并列设置于所述机架1上的第一Y轴导轨41、设置于所述第一Y轴导轨41上的第一Y轴移动座42、设置于两条所述第一Y轴导轨41之间并用于带动所述第一Y轴移动座42运动的第一丝杆螺母副43及设置于所述第一丝杆螺母副43一端并用于驱动该第一丝杆螺母副43带动所述第一Y轴移动座42运动的第一电机44，其中，第一丝杆螺母副43中的丝杆支撑座431呈U型槽状，且第一丝杆螺母副43中的丝杆螺母座与丝杆支撑座431以滑槽滑块的方式匹配对接，同时，第一Y轴移动座42上与第一Y轴导轨41匹配组装的滑块421呈C字形抱紧于第一Y轴导轨41上，以此来增加第一Y轴移动座42的承载力，避免第一Y轴移动座42受到较大的剪切力矩产生脱轨。

所述Z轴移动模组5包括有两条并列设置于所述第一Y轴移动座42上的第二X轴导轨51、设置于所述第二X轴导轨51上的第二X轴移动座52、设置于两条所述第二X轴导轨51之间并用于带动所述第二X轴移动座52运动的第二丝杆螺母副53及设置于所述第二丝杆螺母副53一端并用于驱动该第二丝杆螺母副53带动所述第二X轴移动座52运动的第二电机54，其中，第二丝杆螺母副53与第一丝杆螺母副43的结构相同。所述取料装置6和热压合模组7均安装于所述第二X轴移动座52上。

所述取料装置6包括有设置于所述第二X轴移动座52上的取料支撑板61、至少两个设置于所述取料支撑板61底部并用于吸取所述力传感器100的吸嘴62、设置于所述取料支撑板61一侧并用于连通所述吸嘴62的真空管连接头63及安装于所述取料支撑板61上并盖合于所述真空管连接头63与所述吸嘴62连接的连通通道上的盖板64，所述第一通孔60分布于所述吸嘴62的外围。所述第二X轴移动座52的一端设置有用于安装所述取料装置6的安装孔位521，所述第二X轴移动座52的底部设置有延伸至所述安装孔位521中并用于托起所述取料支撑板61的安装块522，所述取料支撑板61的侧壁与所述安装孔位521的内壁之间设置有多组便于取料支撑板61安装的滑轨滑块运动副523。所述安装孔位521的下端为沉孔并用于配合所述安装块522对所述取料支撑板61进行固定，所述滑轨滑块运动副523位于所述沉孔内。

所述第二光源模组90包括有设置于所述安装孔位521两侧的第二Y轴导轨901、滑动安装于所述第二Y轴导轨901上的第二Y轴移动座902、四个设置于所述第二Y轴移动座902上并能够所述相机82一一对应的第二补光灯903及设置于所述第二X轴移动座52上并用于驱动所述第二Y轴移动座902移动的第三气缸904。

综上所述，本发明工作时，首先在Y轴移动模组4将取料装置6移开第一定位底模2上方时，由人工将半成品的触控模组10放置到第一定位底模2上，通过定位治具2K将触控模组10定位夹紧住，并在Y轴移动模组4将取料装置6移开第二定位底模3上方时，将力传感器100放置到第二定位底模3上；进一步，在触控模组10放置到第一定位底模2上后，且取料装置6移动到第一定位底模3上方前，通过第一光源模组9将补光灯94移动到第一定位底模3上方进行补光，由相机模组8透过第一补光灯94对第一定位底模2上的触控模组10进行拍照识别位置；进一步，由Y轴移动模组4将取料模组6移动到第二定位底模3上方，并由Z轴移动模组5将取料模组6下降到与力传感器100接触，从而将力传感器100抓住，再由Y轴移动模组4与Z轴移动模组5配合将取料装置6移动到第一定位底模2上方，此时，第一光源模组9以离开第一定位底模2上方；进一步，由第二光源模组90将第二补光灯903移动到取料装置6上方进行补光，并由相机模组8透过第二补光灯903对力传感器100进行拍照识别，通过将力传感器100的位置信息与之前获取的触控模组10位置信息进行对比，并由第一定位底模2对触控模组10进行角度和位置的调整，使力传感器100在XY平面内正处于触控模组10相应的对接贴合位上方；进一步，由热压合模组7中抬升装置76将浮动平台72放下，利用重物装置75将热压头74抵压在力传感器100上，进行预压，并使加热模组73与热压头74接触，并由相机模组8实时对力传感器100与触控模组10的相对位置进行检测；进一步，在相机模组8确认力传感器100与触控模组10精准对接后，由升降装置71将加热模组73向下压，且加热模组73同时对热压头74加热，从而将力传感器100紧密贴合在触控模组10上，完成力传感器100的精准组装；最后，由Y轴移动模组4将取料装置6移开第一定位底模2，同时，其他各零部件均回到初始位置状态，再由人工将贴合组装后的产品从第一定位底模2上取下，而在取料装置6处于第一定位底模2上方继续力传感器100贴合工作时，由人工将力传感器100放置安装到第二定位底模3上，从而实现交替对力传感器100和触控模组10的上下料，实现连续的组装加工。

本发明采用上述方案后，具有以下优点：

1、模块化设计：

1)相机模组设计兼容4组；

2)软件平台的开发应用：AOI视觉模块、自动标定模块、自动切换机种。

2、AOI精准对位：

1)使用高精度AOI对位视觉系统；

2)视觉系统分辨率:0.0035mm。

3、独创加热系统和加热组装装置：

1)匹配产品制程及结构特性要求,独创DHC直接热固化微型加热系统；

2)使用可参数化调整点检的加热组装装置,可针对机台的加热系统的温度/压力/平整度执行定期点检确认，确保机台稳定。

4、定制化产品真空吸取方案：

利用产品平且薄特性使用真空吸取方式,以确保取料组装的稳定性及产品外观效果。

当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。