手環式穿戴設備及成形模具、制造系統和加工方法

手環式穿戴設備及成形模具、制造系統和加工方法
【專利摘要】本發明公開了一種手環式穿戴設備及成形模具、制造系統和加工方法。手環式穿戴設備包括具有開口槽的腕狀彈片，及固定于腕狀彈片一端外側的PCB板、固定于腕狀彈片外側的電池，還包括位于腕狀彈片和電池外周的殼體；殼體包括硬質內殼和設于硬質內殼外周的軟質外殼；PCB板上設有與電池電性連接的MCU芯片。本發明手環式穿戴設備解決了手環式穿戴設備需要同時具有強度和柔韌度的難題。軟質外殼采用內側和外側的分次成形結構，有助于美化產品的外形，在內側和外側的相鄰處設有臺階面或轉角處，有助于隱藏二次成形的聯接處的毛刺。采用了機械手的制造系統，可以實現手環式穿戴設備的四個階段的模具成形，并且無需人工操作，提高生產效率。
【專利說明】手環式穿戴設備及成形模具、制造系統和加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種穿戴設備及其成形模具，更具體地說是指一種手環式穿戴設備及成形模具、制造系統和加工方法。
【背景技術】
[0002]在當今的市場上，出現了不少穿戴設備，這些穿戴設備受到年輕人的追捧。所謂的穿戴設備，是“穿戴式智能設備”的簡稱，是應用穿戴式技術對日常穿戴進行智能化設計、開發出可以穿戴的設備的總稱，如眼鏡、手套、手表、服飾及鞋等。
[0003]而廣義的穿戴式智能設備包括功能全、尺寸大、可不依賴智能手機實現完整或者部分的功能，例如智能手表或智能眼鏡等，以及只專注于某一類應用功能，需要和其它設備如智能手機配合使用，如各類進行體征監測的智能手環、智能首飾等。隨著技術的進步以及用戶需求的變遷，可穿戴式智能設備的形態與應用熱點也在不斷的變化。
[0004]穿戴式技術在國際計算機學術界和工業界一直都備受關注，只不過由于造價成本高和技術復雜，很多相關設備僅僅停留在概念領域。隨著移動互聯網的發展、技術進步和高性能低功耗處理芯片的推出等，部分穿戴式設備已經從概念化走向商用化，新式穿戴式設備不斷傳出，谷歌、蘋果、微軟、索尼、奧林巴斯等諸多科技公司也都開始在這個全新領域的深入探索。
[0005]手環式穿戴設備又稱為智能手環，眾多科技公司均推出這些概念性的產品，給未來的電子產品指明了發展方向。然而，再美好的產品設想也都離不開產品的生產加工，沒有成熟的生產工藝，再美好的產品設計，也難于形成批量大規模的生產，從而形成一個消費市場。
[0006]手環式穿戴設備由于使用上的特殊要求，對于其產品外形的注塑成形提高了極高的要求。為此，本公司受科技公司的委托，對手環式穿戴設備的產品造形加工中的重大技術難題進行開發。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種手環式穿戴設備及成形模具、制造系統和加工方法。
[0008]為實現上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0009]手環式穿戴設備，其特征在于包括具有開口槽的腕狀彈片，及固定于腕狀彈片一端外側的PCB板、固定于腕狀彈片外側的電池，還包括位于腕狀彈片和電池外周的殼體；所述的殼體包括硬質內殼和設于硬質內殼外周的軟質外殼；所述的PCB板上設有與電池電性連接的MCU芯片。
[0010]其進一步技術方案為:所述的硬質內殼包括左半內殼和右半內殼，所述左半內殼、右半內殼分別由左側、右側至中心位置設有1-5度的拔模斜度；所述的PCB板上還設有與MCU芯片電性連接的電機。[0011]其進一步技術方案為:所述的軟質外殼包括軟質內圈和位于軟質內圈外側的軟質外圈；所述軟質外圈與軟質內圈的聯接處為一臺階面，且軟質外圈的寬度大于軟質內圈的覽度。
[0012]一種加工前述手環式穿戴設備的外側成形模具，包括前模仁和后模仁，以及位于前模仁、后模仁之間的環狀模塊組，環形模塊組包括用于構成軟質外圈型腔的若干個模具滑塊；后模仁包括用于固定軟質外殼內圈的內腔型芯和斜桿機構。
[0013]一種手環式穿戴設備的制造系統，包括前述的外側成形模具；還包括位于外側成形模具上一個工位的內側成形模具，所述的內側成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定硬質內殼外側的環形型腔和外側斜桿機構，及用于形成軟質內圈型腔的內側型芯。
[0014]其進一步技術方案為:還包括位于內側成形模具上一個工位的右半內殼成形模具；所述的右半內殼成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定左半內殼的環形型腔；前模仁設有用于右半內殼成形的模腔。
[0015]其進一步技術方案為:還包括位于右半內殼成形模具上一個工位的左半內殼成形模具；所述的左半內殼成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定腕狀彈片右半部分的環形型腔；前模仁設有用于左半內殼成形的模腔。
[0016]其進一步技術方案為:還包括設于左半內殼成形模具與右半內殼成形模具之間的第一夾送料機械手和第一切水口刀具、設于右半內殼成形模具與內側成形模具之間的第二夾送料機械手和第二切水口刀具，及設于內側成形模具與外側成形模具之間的第三夾送料機械手和第三切水口刀具。
[0017]一種前述的手環式穿戴設備的制造方法，包括以下步驟:
[0018]I) PCB板、電池固定于腕狀彈片；
[0019]2)通過后模仁固定腕狀彈片的右半部分，對腕狀彈片左半部分的外周進行硬質塑料的注塑加工；
[0020]3)通過后模仁固定左半內殼，對腕狀彈片的右半部分的外周進行硬質塑料的注塑加工；
[0021]4)通過后模仁固定硬質內殼的外側部分，對硬質內殼的內側部分的外周進行軟質塑料的注塑加工；
[0022]5)通過后模仁固定軟質外殼的內側部分，對軟質外殼的外側部分的外周進行軟質
塑料的注塑加工。
[0023]其進一步技術方案為:所述的步驟I)中還包括將充電口固定于腕狀彈片上并與電池電性連接；還包括將按鍵固定于PCB板上，將透明膠片固定于PCB板的外側。
[0024]本發明與現有技術相比的有益效果是:本發明手環式穿戴設備采用硬質內殼和軟質外殼的分層結構，解決了手環式穿戴設備需要同時具有強度和柔韌度的難題。軟質外殼采用內側和外側的分次成形結構，有助于美化產品的外形，在內側和外側的相鄰處設有臺階面或轉角處，有助于隱藏二次成形的聯接處(即分型面)的毛刺或分型線，無需后序的加工，即可成為具有精美外觀的電子產品。采用了機械手的制造系統，可以實現手環式穿戴設備的四個階段的模具成形，并且無需人工操作，提高生產效率。采用工藝定位孔的結構，可以簡化硬質內殼的成形過程為一次成形，增加的工藝定位孔不會影響手環式穿戴設備的使用性能和強度等產品性能。
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發明手環式穿戴設備的剖面結構示意圖；
[0027]圖2為圖1所示實施例中的腕狀彈片的立體示意圖；
[0028]圖2A為圖1所示實施例中的硬質內殼的立體示意圖；
[0029]圖3為圖1所示實施例中的硬質內殼的另一角度的立體示意圖；
[0030]圖3A為圖1所示實施例中的軟質外殼的立體示意圖；
[0031]圖4為本發明手環式穿戴設備的成形模具的外形結構示意圖(外側成形模具、內側成形模具、右半內殼成形模具和左半內殼成形模具均可以采用這種結構);
[0032]圖5為本發明手環式穿戴設備具體實施例中的局部剖面圖(圖中示出硬質內殼和軟質外殼共分四次成型的分型面位置);
[0033]圖6為本發明手環式穿戴設備另一具體實施例中的局部剖面圖(圖中示出硬質內殼和軟質外殼共分三次成型的分型面位置);
[0034]圖6A為圖6中的工藝定位孔的另外一種實施結構的截面示意圖；
[0035]圖7為本發明一種手環式穿戴設備的制造系統的平面示意圖；
[0036]圖8為本發明手環式穿戴設備的外側成形、內側成形合在一個模具中成形的實施結構的前模仁平面示意圖；
[0037]圖9為本發明手環式穿戴設備的外側成形、內側成形合在一個模具中成形的實施結構的后模仁平面示意圖。
[0038]附圖標記
[0039]10 手環式穿戴設備 11 腕狀彈片
[0040]12 PCB 板13 電池
[0041]141 硬質內殼141A 左半內殼
[0042]141B 右半內殼142 軟質外殼
[0043]142A 軟質內圈142B 軟質外圈
[0044]143 臺階面14 殼體
[0045]21 前模仁22 前固定板
[0046]23 后模仁231 腕狀彈片
[0047]232 半成品24 后固定組件
[0048]241 底板242 底座
[0049]243 聯接板251 頂針底板
[0050]252 頂針活動板
[0051]81 第一夾送料機械手 811 第一切水口刀具
[0052]82 第二夾送料機械手 821 第二切水口刀具
[0053]83 第三夾送料機械手 831 第三切水口刀具
[0054]91 外側成形模具92 內側成形模具
[0055] 93 右半內殼成形模具 94 左半內殼成形模具【具體實施方式】
[0056]為了更充分理解本發明的技術內容，下面結合具體實施例對本發明的技術方案進一步介紹和說明，但不局限于此。
[0057]圖1至圖3A為本發明手環式穿戴設備10，包括具有開口槽(也可以稱之為手環開口)的腕狀彈片11 (上面設有按鍵空槽111和PCB板槽112)，及固定于腕狀彈片11 一端外側的PCB板12、固定于腕狀彈片11外側的電池13，還包括位于腕狀彈片11和電池13外周的殼體14 ;殼體14包括硬質內殼141和設于硬質內殼141外周的軟質外殼142 ;PCB板12上設有與電池13電性連接的MCU芯片(圖中未示出，還包括存儲器、通訊模塊等部件，用于實現智能設備的各種功能)。
[0058]如圖5所示，硬質內殼141包括左半內殼141A和右半內殼141B，左半內殼141A、右半內殼141B分別由左側、右側至中心位置設有1-5度的拔模斜度(易于成型之后的脫模)；PCB板12上還設有與MCU芯片電性連接的電機(圖中未示出，用于產生振動提示)。軟質外殼142包括軟質內圈142A和位于軟質內圈外側的軟質外圈142B ;軟質外圈與軟質內圈的聯接處為一臺階面143，且軟質外圈的寬度大于軟質內圈的寬度(使臺階面不易被察看到)。
[0059]圖4所示為本發明加工手環式穿戴設備的成形模具(外側成形模具、內側成形模具、右半內殼成形模具和左半內殼成形模具均可以采用這種結構)，它包括前模仁21、用于固定前模仁21的前固定板22、后模仁23、用于固定后模仁23的后固定組件24，后固定組件24包括底板241、底座242，及用于聯接底板241和底座242的聯接板243。聯接板243的中間設有頂針底板251和頂針活動板252 (與斜頂機構傳動聯接，還與動力機構聯接，以產生斜頂動作)。圖4中還示出了注塑加工之前放在后模仁23上的二個腕狀彈片231 (鋼片)，注塑加工之后的半成品232。
[0060]圖7所示的則為本發明一種手環式穿戴設備的制造系統，該制造系統適合于自動化生產。包括外側成形模具91 ;還包括位于外側成形模具91上一個工位的內側成形模具92、位于內側成形模具92上一個工位的右半內殼成形模具93、位于右半內殼成形模具93上一個工位的左半內殼成形模具94。這四套模具分別裝四臺注塑機上。每套模具中可以同時設有二個以上的產品成形模腔，即每次可以成形多個產品。
[0061]還包括設于左半內殼成形模具94與右半內殼成形模具93之間的第一夾送料機械手81和第一切水口刀具811、設于右半內殼成形模具93與內側成形模具92之間的第二夾送料機械手82和第二切水口刀具821，及設于內側成形模具92與外側成形模具91之間的第三夾送料機械手83和第三切水口刀具831。每個機械手在將工件從第一個模具中取下移至另外一個模具中時，會經過切水口刀具的位置，通過設于機械手活動端的夾具的固定作用，在機械手的驅動作用下，完成切水口的工序，從而無需其它人為的操作，進而實現四個部分的連續自動化加工。
[0062]各模具的主要結構說明如下(附圖中未示出):
[0063]外側成形模具包括前模仁和后模仁，以及位于前模仁、后模仁之間的環狀模塊組，環形模塊組包括用于構成軟質外圈型腔的若干個模具滑塊；后模仁包括用于固定軟質外殼內圈的內腔型芯和斜桿機構。
[0064]內側成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定硬質內殼外側的環形型腔和外側斜桿機構，及用于形成軟質內圈型腔的內側型芯。
[0065]右半內殼成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定左半內殼的環形型腔；前模仁設有用于右半內殼成形的模腔。
[0066]左半內殼成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定腕狀彈片右半部分的環形型腔；前模仁設有用于左半內殼成形的模腔。
[0067]本發明一種手環式穿戴設備的整個加工制造方法，包括以下步驟:
[0068]I) PCB板、電池固定于腕狀彈片；這個可以通過工裝夾具實現，配上機械手或機器人，實現自動化安裝；
[0069]2)通過后模仁固定腕狀彈片的右半部分，對腕狀彈片左半部分的外周進行硬質塑料的注塑加工；采用左半內殼成形模具；
[0070]3)通過后模仁固定左半內殼，對腕狀彈片的右半部分的外周進行硬質塑料的注塑加工；采用右半內殼成形模具；
[0071]4)通過后模仁固定硬質內殼的外側部分，對硬質內殼的內側部分的外周進行軟質塑料的注塑加工；采用內側成形模具；
[0072]5)通過后模仁固定軟質外殼的內側部分，對軟質外殼的外側部分的外周進行軟質塑料的注塑加工；采用外側成形模具。
[0073]其中，步驟I)中還包括將充電口固定于腕狀彈片上并與電池電性連接；還包括將按鍵固定于PCB板上，將透明膠片固定于PCB板的外側。上述注塑加工過程中，分模線控制在0.03mm以下，無需后序的加工，即可以達到分模線的拋光效果；另具有熱彎成型的效果(手環是彎形的)，并具有極好的一致性。
[0074]于其它實施例中，為了讓硬質內殼在一次注塑中全部完成成型，需要考慮腕狀彈片的固定，因此，可以采用圖6所示的結構，在硬質內殼的內外兩側設有相對應的工藝定位孔15，在硬質內殼成形時，可以通過后模仁上的斜頂機構固定腕狀彈片。而在軟質外殼的內偵U、外側的成形時，將工藝定位孔一同填充。這樣的結構可以減少一次模具成形的工序，可以大大地降低生產成本。而對整個手環式穿戴設備的性能不會有影響。作為工藝定位孔的優選方案，可以選擇圖6A所示出的十字架型的工藝定位孔15A，這種工藝定位孔，可以減少軟質外殼注塑時的材料用量，從而節約生產成本，并且能保證模具的定位元件與腕狀彈片有足夠的接觸區域，保證穩定性。其中，十字架型的工藝定位孔包括二個相垂直的直槽，每個直槽的寬度和厚度的比值為1:4至1:8。
[0075]于其它實施例中，可以在同一個模具中，加工出二個成形模腔，其中一個模腔是用于成形軟質內圈的，另外一個模腔是用于成形軟質外圈的，如圖8、圖9所示。
[0076]于其它實施例中，本發明手環式穿戴設備的開口槽也可以是活動式的聯接型開口槽，即在配戴時，開口槽的兩端通過卡扣式結構固定聯接在一起，形成一個封閉的手環結構，拆下時或裝上時，開口槽的兩端分離，以便于從手腕上拆下或裝上該手環式穿戴設備。
[0077]綜上所述，本發明手環式穿戴設備采用硬質內殼和軟質外殼的分層結構，解決了手環式穿戴設備需要同時具有強度和柔韌度的難題。軟質外殼采用內側和外側的分次成形結構，有助于美化產品的外形，在內側和外側的相鄰處設有臺階面或轉角處，有助于隱藏二次成形的聯接處(即分型面)的毛刺。采用了機械手的制造系統，可以實現手環式穿戴設備的四個階段的模具成形，并且無需人工操作，提高生產效率。采用工藝定位孔的結構，可以簡化硬質內殼的成形過程為一次成形，增加的工藝定位孔不會影響手環式穿戴設備的使用性能和強度等產品性能。
[0078]上述僅以實施例來進一步說明本發明的技術內容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發明的實施方式僅限于此，任何依本發明所做的技術延伸或再創造，均受本發明的保護。本發明的保護范圍以權利要求書為準。
【權利要求】
1.手環式穿戴設備，其特征在于包括具有開口槽的腕狀彈片，及固定于腕狀彈片一端外側的PCB板、固定于腕狀彈片外側的電池,還包括位于腕狀彈片、PCB板和電池外周的殼體；所述的殼體包括硬質內殼和設于硬質內殼外周的軟質外殼；所述的PCB板上設有與電池電性連接的MCU芯片。
2.根據權利要求1所述的手環式穿戴設備，其特征在于所述的硬質內殼包括左半內殼和右半內殼，所述左半內殼、右半內殼分別由左側、右側至中心位置設有1-5度的拔模斜度；所述的PCB板上還設有與MCU芯片電性連接的電機。
3.根據權利要求1或2所述的手環式穿戴設備，其特征在于所述的軟質外殼包括軟質內圈和位于軟質內圈外側的軟質外圈；所述軟質外圈與軟質內圈的聯接處為一臺階面，且軟質外圈的寬度大于軟質內圈的寬度。
4.一種加工權利要求1所述手環式穿戴設備的外側成形模具，其特征在于包括前模仁和后模仁，以及位于前模仁、后模仁之間的環狀模塊組，環形模塊組包括用于構成軟質外圈型腔的若干個模具滑塊；后模仁包括用于固定軟質外殼內圈的內腔型芯和斜桿機構。
5.一種手環式穿戴設備的制造系統，其特征在于包括權利要求4所述的外側成形模具；還包括位于外側成形模具上一個工位的內側成形模具，所述的內側成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定硬質內殼外側的環形型腔和外側斜桿機構，及用于形成軟質內圈型腔的內側型芯。
6.根據權利要求5的制造系統，其特征在于還包括位于內側成形模具上一個工位的右半內殼成形模具；所述的右半內殼成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定左半內殼的環形型腔；前模仁設有用于右半內殼成形的模腔。
7.根據權利要求6的制造系統,其特征在于還包括位于右半內殼成形模具上一個工位的左半內殼成形模具；所述的左半內殼成形模具包括前模仁和后模仁；后模仁包括用于固定腕狀彈片右半部分的環形型腔；前模仁設有用于左半內殼成形的模腔。
8.根據權利要求7的制造系統，其特征在于還包括設于左半內殼成形模具與右半內殼成形模具之間的第一夾送料機械手和第一切水口刀具、設于右半內殼成形模具與內側成形模具之間的第二夾送料機械手和第二切水口刀具，及設于內側成形模具與外側成形模具之間的第三夾送料機械手和第三切水口刀具。
9.一種權利要求1所述的手環式穿戴設備的制造方法，其特征在于包括以下步驟: 1)PCB板、電池固定于腕狀彈片； 2)通過后模仁固定腕狀彈片的右半部分，對腕狀彈片左半部分的外周進行硬質塑料的注塑加工； 3)通過后模仁固定左半內殼，對腕狀彈片的右半部分的外周進行硬質塑料的注塑加工； 4)通過后模仁固定硬質內殼的外側部分，對硬質內殼的內側部分的外周進行軟質塑料的注塑加工； 5)通過后模仁固定軟質外殼的內側部分，對軟質外殼的外側部分的外周進行軟質塑料的注塑加工。
10.根據權利要求9所述的制造方法，其特征在于所述的步驟I)中還包括將充電口固定于腕狀彈片上并與電池電性連接；還包括將按鍵固定于PCB板上，將透明膠片固定于PCB板的外側。
【文檔編號】B29C45/14GK103892525SQ201410112523
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】陳福年 申請人:深圳市好年華模具有限公司