專利名稱：可靈敏地感測帽蓋壓力的指標裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種指標裝置，特別是涉及一種可靈敏地感測帽蓋壓力的指標裝置。
指標裝置可用來控制電腦顯示屏上游標(Cursor)的移動(Movement)、定位(Positioning)、以及執(zhí)行(Execution)。指標裝置已廣泛應(yīng)用于各種臺式及筆記本型電腦的周邊設(shè)備(Peripheral)，例如鍵盤(Keyboard)、鼠標(Mouse)、搖桿(Joystick)及遙控器(Remote controller)等周邊設(shè)備。游標在顯示屏上移動可有三維移動方式，其中包括X-、Y-、及Z-方向。然而現(xiàn)有指標裝置僅能控制游標兩維的“移動”，也就是X-、及Y-方向的移動，并且在X-及Y-方向的位置決定后，必須另外觸壓(Click)按鍵才能實現(xiàn)“定位”或“執(zhí)行”的功能。
隨著電腦周邊設(shè)備的多樣化及縮小化，如何加強在X-方向及Y-方向產(chǎn)生應(yīng)變信號的靈敏度，并且增進指標裝置在Z-方向產(chǎn)生應(yīng)變信號的靈敏度以使指標裝置兼具有“定位”及“執(zhí)行”的功能，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的指標裝置通過Z-方向的按鍵來實施“定位”及“執(zhí)行”的功能，實為當今指標裝置設(shè)計的重要課題。又隨著電腦立體繪圖與立體動畫的日益普及，現(xiàn)有兩維信號傳輸已不能滿足實際應(yīng)用，必須有更有效的方式產(chǎn)生第三維信號傳輸。因此如何設(shè)計一個在Z-方向高靈敏度信號傳輸?shù)闹笜搜b置也為當今指標裝置設(shè)計的重要課題。
請參閱

圖1，圖1為現(xiàn)有指標裝置10的剖視圖?，F(xiàn)有指標裝置10包括一均勻柱形桿體(Stick)12用來控制電腦顯示屏上游標(未顯示)的二維移動。桿體12包括一頂端13、一頂端周圍部分15以及一底端17。指標裝置10另包括有一帽蓋(Adaptor)20套在桿體12的頂端13，一橡皮蓋21套在帽蓋20之上以便使用者的觸壓，一含一孔洞(Aperture)36的基板(Substrate)30用來固定桿體12，多個條形應(yīng)變計(Strain gauge)22垂直地設(shè)置于桿體12的頂端周圍部分15，用來感測壓力并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號，多個端子(Lead)24連接于數(shù)個條形應(yīng)變計22的下端，多條接線(Trace)32設(shè)置于基板30并于焊點34處焊接于多個端子(Lead)24，用來連接應(yīng)變計22以傳輸應(yīng)變計22所產(chǎn)生的感測信號，一匝環(huán)(Collar)28套于桿體底端17的周圍且位于基板30之上，以及一固定膠26(Bounding compound)，填塞于桿體的底端17周圍部分且介于基板30、與匝環(huán)28之間覆蓋于條形應(yīng)變計22的下端，用來將桿體12的底端17固定于基板30的孔洞36內(nèi)。
請參考圖2及圖3。圖2為圖1所示的指標裝置10受到水平方向外力時的示意圖，其中心線代表桿體受力后彎曲的方向。圖3為圖1所示的指標裝置10受到垂直方向外力時的示意圖，其中心線代表桿體受力的方向。當使用者觸壓橡皮蓋21，帽蓋20因外力作用而推拉桿體12，使桿體12產(chǎn)生彎曲變形而使條形應(yīng)變計22感測壓力，并且匝環(huán)28會協(xié)助對桿體12產(chǎn)生彎曲變形經(jīng)由固定膠26的傳遞而使條形應(yīng)變計22感測壓力，因此使條形應(yīng)變計22產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號。其中，當桿體12因受水平力(Fx、Fy)的作用而彎曲，條形應(yīng)變計22會產(chǎn)生彎應(yīng)變信號(Bending strain signal)Sx1、Sy1。當桿體12因受垂直力(Fz)的作用而壓縮，條形應(yīng)變計22會產(chǎn)生壓力應(yīng)變信號(Compressive strain signal)Sz1。
現(xiàn)有指標裝置10的帽蓋20內(nèi)側(cè)為一均勻的柱形槽23，且與其相對應(yīng)的桿體12頂端周圍部分15也呈均勻柱形。當指標裝置10的帽蓋20受到使用者所施加的外力時，條形應(yīng)變計22因受到基板30、匝環(huán)28及固定膠26的擠壓，僅能因X-方向、Y-方向施加的外力Fx、Fy而產(chǎn)生相對應(yīng)的二維應(yīng)變信號(Strain signal)Sx1、Sy1。因Z-方向施加的外力Fz而產(chǎn)生相對應(yīng)的第三維應(yīng)變信號Sz1因過于微弱而不易被利用。并且僅依賴桿體12本身因外力作用所產(chǎn)生彎應(yīng)力(Bending Stress)十分有限，因此X-方向、Y-方向應(yīng)變信號的靈敏度有待加強。此外在組裝指標裝置10時，進行點膠與裝設(shè)匝環(huán)28的手續(xù)頗為麻煩，此為現(xiàn)有指標裝置10的缺點。
本發(fā)明的目的在于提出一種能增加X、Y、及Z方向的應(yīng)變信號靈敏度的指標裝置，可靈敏地感測帽蓋的壓力，以改善上述缺點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種指標裝置，其包括有一基板；一桿體，其包括有一頂端，一頂端周圍部分位于該頂端下，以及一底端，該桿體垂直地延伸在該基板上，該桿體的頂端周圍部分設(shè)有至少一個應(yīng)變計(Strain gauge)，用來感測該桿體頂端所受的壓力并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號；一帽蓋，其設(shè)置在該桿體上，其包括有一上部及一下部，該下部內(nèi)側(cè)設(shè)有一錐形槽，用來容置該桿體的頂端及頂端周圍部分；以及一基座部，覆蓋于該桿體外圍及至少部分的該應(yīng)變計，該基座部的外圍至少部分為該錐形槽所壓觸；其中當外加壓力施加于該帽蓋上時，該帽蓋上的壓力可由其下部的該錐形槽而壓迫該基座部，從而壓迫該應(yīng)變計，以增加該應(yīng)變計的感測靈敏度。
下面結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明的實施例，其中圖1為現(xiàn)有指標裝置的剖視圖；圖2為圖1所示的指標裝置受到水平方向外力時的示意圖；圖3為圖1所示的指標裝置受到垂直方向外力時的示意圖；圖4為本發(fā)明指標裝置的剖視圖；圖5為圖4所示的指標裝置受到水平方向外力時的示意圖；圖6為圖4所示的指標裝置受到垂直方向外力時的示意圖。
請參閱圖4。圖4為本發(fā)明指標裝置40的剖視圖。本發(fā)明指標裝置40包括一基板60、一桿體42、一帽蓋50、以及一基座部56?；?0包括有一孔洞66。桿體42包括一頂端45、一頂端周圍部分47位于頂端45之下、以及一底端49。桿體42的底端49是垂直地固定于基板60的孔洞66內(nèi)。帽蓋50包括一上部51及一下部53，其下部53內(nèi)側(cè)設(shè)有一向下展開的錐形槽58。帽蓋50的錐形槽58是用來容置桿體的頂端45及頂端周圍部分47，而且帽蓋50可于桿體的頂端45作略為移動或轉(zhuǎn)動的操作，帽蓋50與桿體的頂端45間的間隙41用來提供帽蓋50與桿體42做為上述操作所需的空間。帽蓋50上方可裝設(shè)一橡皮帽(Rubber cup)(未顯示)以便于使用者的觸壓。
基座部56為一環(huán)狀的錐形結(jié)構(gòu)，其通過固定膠68而固定于桿體42的底端49及周圍部分47，其外圍的錐形面與帽蓋50的錐形槽58配合，以不妨礙帽蓋50與桿體42間相對運動的操作?；?6可為膠合物所構(gòu)成，例如塑膠等；基座部56也可直接由環(huán)氧樹脂(Epoxy)灌塑成型于桿體42的底端49及周圍部分47，此時則可省略固定膠68。
桿體的頂端周圍部分47的橫截面為近似方形，在桿體42中段的四個側(cè)邊上均垂直地設(shè)有一條形應(yīng)變計52，用來感測桿體42于四個面上的壓力并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號。這些應(yīng)變計52的頂端均延伸至桿體的頂端周圍部分47并為基座部56所覆蓋，使應(yīng)變計52的頂端易于感受帽蓋50所傳來的壓力。
基板60可為一印刷電路板，且基板60設(shè)有多條接線(Trace)62。多個條形應(yīng)變計52的底端設(shè)置多條端子(Lead)(未顯示)。多條端子是分別以焊接的方式電連接至多條接線62，以使條形應(yīng)變計52所產(chǎn)生的感測信號被傳至基板60。
本發(fā)明指標裝置40受到外力作用的方向包括水平方向及垂直方向。圖4中的標示X及Y的箭頭表示二水平方向，標示Z的箭頭表示垂直方向。其為可用來控制一電腦顯示屏上的游標(未顯示)在X-、Y-、及Z-方向的三維移動，或者游標在Z-方向的“定位”及“執(zhí)行”、或“移動”等。
請參閱圖5，圖5為圖4所示的指標裝置40受到水平方向外力時的示意圖，其中心線代表桿體受力后彎曲的方向。當指標裝置40受到水平方向(X-方向、Y-方向)的外力(Fx、Fy)作用時，桿體42因受Fx、Fy作用而彎曲，使設(shè)置于桿體12上的條形應(yīng)變計52產(chǎn)生彎應(yīng)變信號Sx1、Sy1，并且因間隙41的存在使帽蓋50略為轉(zhuǎn)動一角度，而使錐形槽58經(jīng)由基座部56產(chǎn)生垂直于應(yīng)變計52表面的正向力(Rx、Ry)，而Rx、Ry擠壓條形應(yīng)變計52使其產(chǎn)生應(yīng)變信號Sx2、Sy2。因此，指標裝置40在受到外力作用時能在水平方向產(chǎn)生的應(yīng)變信號為Sx1+Sx2、Sy1+Sy2，使水平方向的靈敏度大為提高。
請參閱圖6，圖6為圖4所示的指標裝置40受到垂直方向外力時的示意圖，其中心線代表桿體受力的方向。當指標裝置40受到垂直方向(Z-方向)的外力(Fz)作用時，桿體42因受Fz作用而壓縮，使設(shè)置于桿體42上的條形應(yīng)變計52產(chǎn)生壓力應(yīng)變信號Sz1，并且因間隙41的存在使帽蓋50得以朝Z-方向向下略為移動一段距離而使錐形槽58經(jīng)由基座部56產(chǎn)生垂直于條形應(yīng)變計52表面的正向力Rz，而正向力Rz擠壓條形應(yīng)變計52使其產(chǎn)生應(yīng)變信號Sz2。因此，指標裝置40于受到Z-方向的外力作用時能在垂直方向產(chǎn)生的應(yīng)變信號為Sz1+Sz2，使垂直方向的靈敏度大為提高。由于垂直方向的靈敏度增加，因此其信號強度足可被利用來產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號以控制游標在Z-方向的“定位”及“執(zhí)行”，可以用來控制游標在Z-方向的“移動”。
本發(fā)明指標裝置40能增加X-、Y-、及Z-方向的靈敏度，因而產(chǎn)生三維的感測信號以控制游標的三維“移動”?；蛘撸部蓱?yīng)用指標裝置40所產(chǎn)生的第三維感測信號，來控制Z-方向的“移動”、“定位”、以及“執(zhí)行”，而不需要另外按壓按鍵來輔助其“定位”及“執(zhí)行”的功能。此外，當直接以環(huán)氧樹脂(Epoxy)來將基座部5灌塑成型時，指標裝置40不需要裝設(shè)匝環(huán)28，元件較少，結(jié)構(gòu)較簡單，因此可節(jié)省材料成本、減少點膠次數(shù)、及簡化組裝過程。此外，本發(fā)明除由桿體彎曲產(chǎn)生感測訊號外，更增加由應(yīng)變計表面正向壓力所產(chǎn)生的感測信號，因此指標裝置40可將整體高度降低，而達到相同于現(xiàn)有指標裝置10的靈敏度，進而可使指標裝置40被應(yīng)用于更小更薄的裝置上，例如超薄筆記本型電腦、掌上型數(shù)字裝置(Palm digital appliance)等。
本發(fā)明指標裝置40，除前述將基座部56覆蓋于桿體的頂端周圍部分47而位于桿體的頂端周圍部分47與帽蓋的錐形槽58之間，并且將應(yīng)變計52完全覆蓋的設(shè)計外，也可以設(shè)計成僅有部分的應(yīng)變計52為基座部56所覆蓋的實施狀態(tài)；或者基座部56不延伸至底板60，僅覆蓋桿體的頂端周圍部分47的部分實施狀態(tài)；以上均可實現(xiàn)，當指標裝置40受到外力作用時，除了桿體12的彎曲或壓縮會產(chǎn)生壓變信號外，還有通過帽蓋50略為移動或轉(zhuǎn)動而使錐形槽58經(jīng)由基座部56產(chǎn)生垂直于應(yīng)變計52的正向力，達成提高應(yīng)變計52于X-、Y-及Z-方向所產(chǎn)生應(yīng)變信號的靈敏度的目的，因此可使本發(fā)明的指標裝置40靈敏地感測帽蓋50所傳來的壓力。
以上所述的僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡按本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，都應(yīng)屬于本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1．一種指標裝置，其包括有一基板；一桿體，其包括有一頂端，一頂端周圍部分位于該頂端下，以及一底端，該桿體垂直地延伸在該基板上，該桿體的頂端周圍部分設(shè)有至少一個應(yīng)變計(Strain gauge)，用來感測該桿體頂端所受的壓力并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號；一帽蓋，其設(shè)置在該桿體上，其包括有一上部及一下部，該下部內(nèi)側(cè)設(shè)有一錐形槽，用來容置該桿體的頂端及頂端周圍部分；以及一基座部，覆蓋于該桿體外圍及至少部分的該應(yīng)變計，該基座部的外圍至少部分為該錐形槽所壓觸；其中當外加壓力施加于該帽蓋上時，該帽蓋上的壓力可由其下部的該錐形槽而壓迫該基座部，從而壓迫該應(yīng)變計，以增加該應(yīng)變計的感測靈敏度。
2．如權(quán)利要求1所述的指標裝置，其中該帽蓋的內(nèi)側(cè)底部與桿體的頂端保持一預(yù)定距離，使該帽蓋可在該桿體上方略為移動或轉(zhuǎn)動。
3．如權(quán)利要求1所述的指標裝置，其中該桿體的橫截面為近似方形，在該桿體的四個側(cè)邊上均設(shè)有該應(yīng)變計，用來感測該桿體頂端所受的壓力并產(chǎn)生相對應(yīng)的感測信號。
4．如權(quán)利要求1所述的指標裝置，其中該基座部為一環(huán)形錐狀結(jié)構(gòu)。
5．如權(quán)利要求4所述的指標裝置，其中該基座部由環(huán)氧樹脂(Epoxy)所構(gòu)成。
6．如權(quán)利要求1所述的指標裝置，其中該基板設(shè)有多條接線，并電連接至該多個條形應(yīng)變計，以使該多個條形應(yīng)變計所產(chǎn)生的感測信號被傳至該基板。
7．如權(quán)利要求6所述的指標裝置，其中該基板為一印刷電路板。
全文摘要
一種可靈敏地感測到帽蓋壓力的指標裝置,包括基板,桿體,帽蓋及基座部。桿體底端垂直固定于基板孔洞內(nèi),桿體頂端周圍設(shè)有多個垂直的應(yīng)變計,用來感測壓力并產(chǎn)生感測信號。帽蓋下部內(nèi)側(cè)設(shè)有錐形槽,用來容置桿體頂端及頂端周圍部分。基座部覆蓋于桿體頂端周圍且位于桿體頂端周圍與錐形槽之間。多個應(yīng)變計頂端均延伸至桿體頂端周圍并由基座覆蓋。使應(yīng)變計頂端易于感受帽蓋的壓力,以增加指標裝置靈敏度。
文檔編號G06F3/033GK1294292SQ9912334
公開日2001年5月9日 申請日期1999年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月22日
發(fā)明者廖炳謙 申請人:達方電子股份有限公司