零件連接裝置和多個零件形成的連接結構的製作方法
2023-06-02 09:43:26 1
專利名稱：零件連接裝置和多個零件形成的連接結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及用來將零件連接在一起的零件連接裝置，以及由多個零件形成的一連接結構。
背景技術：
一用來在旋轉的磁碟上記錄或讀取數據的硬碟驅動器(HDD)具有一附接在一致動器臂的末端部分上的盤驅動器懸架。一包括一浮動塊的頭部安裝在懸架的末端部分上。當盤旋轉時，浮動塊略微地提起在盤的表面上方，其中，一空氣支承形成在盤和浮動塊之間。
盤驅動器懸架包括一加載梁、一設置在加載梁底部上的底板、一固定地疊在加載梁上的彈性件等。浮動塊附接在彈性件的末端上。此外，一鉸接件位於加載梁和底板之間。
如在日本專利申請KOKAI公告No.2001-155458中所描述的，例如，盤驅動器懸架通過將諸如加載梁、底板、彈性件等的多個板狀零件連接在一起而形成。這些零件通過點焊或諸如此類方法互相固定在一起。
盤驅動器的響應(尋道時間)的改進，要求盤驅動器懸架具有高的剛度和高的自振頻率。隨著可攜式電腦的流行，盤驅動器的抗震能力成為一重要的因素。
為了提高盤驅動器懸架的抗震能力或增加自振頻率，有效的方法是，減小懸架的重量而不降低其剛度。為達此目的，構成懸架的諸零件(加載梁、底板、鉸接件等)應由適於其各自功能的材料形成。
因此，在某些情形中，零件希望由除金屬之外的其它材料、覆層材料或不可焊接的材料來形成。一般來說，盤驅動器懸架的零件通過雷射焊接連接在一起。然而，根據零件的材料特性，雷射焊接不能應用於這種連接。
已有人提出用粘結劑代替焊接來連接諸零件。例如，可用紫外線固化的粘結劑或熱固性粘結劑來連接諸零件。
然而，為了固化紫外線固化的粘結劑，零件需部分地形成有光線可通過的諸孔。因此，零件的形狀不可避免地變得複雜，且其剛度下降。
如果使用熱固性的粘結劑，則在粘結劑塗覆到要連接的零件的這些區域上之後，零件需藉助於一夾具互相定位。此外，零件在一長的時間內放置在一加熱爐中進行加熱。由於在實施該加熱過程的同時，不能開始下一個過程，所以，操作效率不夠高效。
傳統的做法是，一焊接裝置和一固化粘結劑的裝置分別地設置。因此，對於一具有須用粘結劑粘結的粘結部分和點焊接頭的、以混合方式加工的工件，必須使用分離的裝置來進行焊接過程和粘結過程。其結果，加工過程複雜並且耗時。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一連接裝置，其能交替地執行用粘結劑的連接和用焊接的連接，以及提供由多個零件形成的一連接結構。
根據本發明的一零件連接裝置包括一定位夾具，其分層地將多個零件夾持在一預定的位置上，以及一雷射輻照器，其將雷射束作用在各零件的粘結部分或點焊接頭上。雷射輻照器裝備有光束控制裝置。光束控制裝置使雷射束散焦並作用在粘結部分上，以便在用熱固性粘結劑將諸零件互相連接在一起時加熱塗覆在粘結部分上的熱固性粘結劑，而當使用雷射束對零件互相進行點焊時，在比粘結部分範圍窄的範圍內會聚雷射束，並將雷射束作用到點焊接頭上。
根據這種結構，按照各種所要連接的工件可合適地採用使用熱固性粘結劑的連接和通過點焊的連接。此外，該裝置可用來以混合方式連接具有粘結部分和點焊接頭的工件的零件，也可連接只具有粘結部分或只具有點焊接頭工件的零件。
這裡所採用的術語「散焦」是指這樣的一種概念，相對於工件的加熱表面，沿光軸的方向變換雷射束的焦點，和/或使用雷射束在一定區域範圍內進行掃描，而不是聚焦在一點上。
雷射輻照器的光束控制裝置例如可包括一第一雷射頭，其用來散焦和將雷射束作用在粘結部分上，以及一第二雷射頭，其會聚雷射束並將雷射束作用在點焊接頭上。根據這種結構，通過採用發射一對粘結劑加熱的雷射束的第一雷射頭和發射一用於焊接的雷射束的第二雷射頭，可根據工件來選擇使用熱固性粘結劑的連接和採用雷射點焊的連接。
或者，雷射輻照器的光束控制裝置例如可包括一焦點位置調整機構，當雷射束用於粘結部分時，其散焦雷射束，而當雷射束用於點焊接頭時，其將雷射束會聚在點焊接頭上。根據這種結構，藉助於一個雷射頭，可合適地實現用熱固性粘結劑的連接和採用點焊的連接。
根據本發明的一連接結構組合包括一板狀零件在內的多個零件。板狀零件和任何板狀零件之外的其它零件採用一熱固性粘結劑互相固定在一起。或者，根據本發明的一連接結構包括一粘結部分和一點焊接頭，在該粘結部分，板狀零件和任何板狀零件之外的其它零件採用一熱固性粘結劑互相固定在一起，在點焊接頭部分，板狀零件和任何板狀零件之外的其它零件採用雷射點焊互相固定在一起。根據這些連接結構，不便於焊接的那些零件可用粘結劑連接在一起，這樣，對於構成連接結構的諸零件來說，提高了材料選擇的自由度。因此，連接結構可由重量輕剛度大的材料形成。
零件實例可以是加載梁、底板、鉸接件，或構成一盤驅動器懸架的彈性件。根據該結構，在要求重量輕和高自振頻率的盤驅動器懸架中，那些不便於焊接的零件可被連接在一起。因此，通過使用適於懸架零件的材料，盤驅動器的性能可得到改善。
本發明的其它的目的和優點將在下面的描述中予以闡述，且從描述中有些部分將不喻自明，或可通過實踐本發明而得以領會。本發明的諸目的和優點可藉助於下文中特別指出的各種手段和其組合得以實現和獲得。
附圖的簡要說明包含在本說明書內並構成說明書一部分的諸附圖，示出本發明的諸實施例，連同以上給出的一般描述和在下文中給出的具體實施例的詳細描述，它們用來解釋本發明的原理。
圖1是示出根據本發明的第一實施例的連接裝置的側視圖；圖2是示出用於圖1所示的連接裝置的一定位夾具的截面圖；圖3是示出作為工件實例的盤驅動器懸架的立體圖；圖4是示出圖3中所示的工件中的加載梁、鉸接件，以及熱固性粘結劑的立體圖；圖5是示出互相重疊在一起的圖3的工件中的加載梁和鉸接件的立體圖；圖6是示出根據本發明的第二實施例的連接裝置的側視圖；圖7是示出作為一工件實例的一底板和一鉸接件的立體圖；圖8是示出作為工件另一實例的一加載梁、一鉸接件和底板的立體圖；圖9是示出作為工件另一實例的一加載梁和一布線的彈性件的立體圖；圖10是示出作為工件另一實例的一加載梁、一布線的彈性件和底板的立體圖；圖11是示出作為工件另一實例的一致動器臂和一盤驅動器懸架的一部分的立體圖；圖12是示出作為工件另一實例的一具有一凸臺零件的底板的立體圖；以及圖13是示出臨時定位在底板本體上的圖12的凸臺零件的立體圖。
具體實施例方式
作為一連接結構(工件W)的實例，現將參照圖1至5來描述一根據本發明第一實施例的連接裝置10和一盤驅動器懸架50A。
如圖1所示的連接裝置10用於通過粘結結合或焊接連接由多個零件形成的工件W或連接結構的諸零件的步驟中。連接裝置10包括一將工件W保持在一預定的位置上的工件夾持機構12、雷射輻照器13、控制器14等。工件夾持機構12設置有一定位夾具15。
工件夾持機構12包括一移動臺20，其在一水平平面內沿X軸和Y軸方向可移動，還包括一驅動器21，其沿X軸和Y軸方向等移動該可移動臺20。在圖1中，X軸的一示例的方向用箭頭X表示，而Y軸垂直於X軸延伸。
如圖2所示，定位夾具15具有一定位工件W的下模25和一壓板26。一通孔27形成在板26內。孔27位置對應於工件W的粘結部分30或各點焊接頭31。
雷射輻射器13包括一第一雷射頭41、第二雷射頭42、雷射振蕩器43，諸如光纖之類的光導向件44等。導向件44將從雷射振蕩器43提供的雷射束引導到雷射頭41和42上。能夠發生50-W脈衝振蕩的YAG雷射振蕩器是雷射振蕩器43的一實例。
當用來加熱粘結部分30時，第一雷射頭41對工件W的粘結部分30施加雷射束B1來加熱粘結劑。對雷射束B1的焦點F1進行散焦，例如，沿光軸的方向離工件W的加熱部分(粘結部分30)約4mm。如果藉助於粘結部分30來連接諸零件，則諸零件可由除金屬之外的不便於焊接的各種其它材料形成，例如，樹脂、覆層、陶瓷等。
當用來焊接被焊接的接頭31時，第二雷射頭42會聚並施加一雷射束B2來焊接工件W的各個點焊接頭。雷射束B2剛好聚焦在各個點焊接頭31上，這樣，焦點F2基本上位於接頭31上。雷射頭41和42用作為根據本發明的光束控制裝置。
圖3示出作為工件W實例的盤驅動器懸架50A。例如，懸架50A包括一厚度為100μm的鈦加載梁51、一厚度為200μm的不鏽鋼底板52、以及一厚度為30μm的不鏽鋼鉸接件53。加載梁51是根據本發明的一板狀零件的實例。
一具有一浮動塊(未示出)的磁頭設置在加載梁51的末端部分上。為了使其重量更輕，加載梁51最好由鈦、鋁合金、樹脂、或組合輕型金屬和樹脂的覆層材料形成。如果其重量不涉及到任何問題，則加載梁51也可由不鏽鋼製成。
鉸接件53包括一重疊在底板52上的近端部分55、一可沿厚度方向彈性彎曲的彈性部分56、以及一重疊在加載梁51上的端部部分57。
鉸接件53的端部部分57藉助於使用一熱固性粘結劑60的粘結部分30，連接到加載梁51的一端部部分61上。鉸接件53的近端部分55和底板52藉助於由雷射束形成的點焊接頭31而互相連接在一起。
在該盤驅動器懸架50A中，一諸如鈦的重量輕、剛度大的材料用於加載梁51。因此，可提高盤驅動器懸架50A的自振頻率，以應付較高容量盤的發展。因為諸零件用粘結劑60粘結在一起，所以，有望從夾在諸零件之間的粘結劑60，獲得阻尼的效應。
下面是有關藉助於連接裝置10來連接工件W的加載梁51、底板52和鉸接件53的程序步驟的描述。
如圖4所示，尚未固化的呈液體的或膜狀的熱固性粘結劑60(用陰影線表示)，塗覆到加載梁51的端部部分61和鉸接件53的端部部分57之間的間隙上。
此後，加載梁51和鉸接件53藉助於如圖2所示的定位夾具15固定在預定的位置上，如圖5所示，加載梁51的端部部分61和鉸接件53的端部部分57互相重疊。此外，工件夾持機構12的移動臺20藉助於驅動器21而被驅動，以使第一雷射頭41恰好位於定位夾具15的通孔27的上方。
在此狀態下，當端部部分57沿圖5中的箭頭Y的方向被掃描時，從第一雷射頭41發出的用於粘結劑加熱的雷射束B1，施加到鉸接件53的端部部分57上，這樣，陰影區域S1被局部地加熱。
該局部加熱致使熱固性粘結劑60初步地在一短時間內凝固，這樣，加載梁51的端部部分61和鉸接件53的端部部分57臨時定位在一起。由於藉助於雷射束B1對粘結劑進行加熱只是瞬時的，所以，粘結劑60未能完全固化。然而可獲得開始下一工藝步驟所必須的臨時定位實際強度。如果加載梁51和鉸接件53以這種方式臨時定位在一起，則達到實際強度之前所需的時間短於使用光致固化粘結劑的情形。因此，在工件W定位之後，熱固性粘結劑60快速地固化到實際強度。因此，可防止工件W因定位夾具15等的熱膨脹引起的移位，這樣，可保持高的定位精度。
由於工件W的諸零件通過粘結劑60而連接在一起，所以，零件材料的選擇比零件採用焊接時有更大的自由度。而且，對於工件W來說，可以例如採用將不同的材料連接在一起的方式來獲得能調解所要求的特性(例如，高剛度和輕重量)的一連接結構。
在將底板52和鉸接件53焊接在一起的過程中，它們互相重疊。然後，移動臺20藉助於驅動器21而被驅動，以使待焊接的區域剛好位於第二雷射頭42的下面。
在此狀態下，用於焊接的雷射束B2藉助於第二雷射頭42施加在要焊接的區域上。調整雷射束B2的聚焦位置以使其會聚在各個點焊接頭31上。在底板52和鉸接件53部分熔化之後，雷射束B2停留在其上。由此，在各個點焊接頭31上，底板52和鉸接件53連接在一起。
如圖3所示，隨著移動臺20沿X軸和Y軸方向移動，重複上述的雷射點焊，則點焊接頭31就形成在多個位置上。
在上述基於粘結劑60初步固化的臨時定位過程完成之後，執行粘結劑60的第二步固化(完全固化)。在對第二固化的加熱過程中，多個工件W集總地存放在一加熱爐內上，且同時地加熱一給定的時間。這樣，大量的工件W可在一短時間內有效地加熱。
以這種方式，一個連接裝置10可交替地使用，來執行熱固性粘結劑60通過短時間的局部加熱的固化(或臨時定位)，以及按照要求通過雷射點焊的連接。
因此，在以混合方式連接具有粘結部分30和點焊接頭31的工件W的部諸件的過程中，藉助於一個連接裝置10，通過適當地使用雷射束B1和B2，則可交替地加熱粘結部分30和焊接接頭31。連接裝置10也適用於僅具有點焊接頭31的連接結構，以及僅具有粘結部分31的連接結構。
圖6示出一根據本發明的第二實施例的連接裝置10′。連接裝置10′包括一個雷射頭41和一用作光束控制裝置的焦點位置調整機構70。利用焦點位置調整機構70，可在工件W上施加一用於粘結劑加熱的散焦的雷射束B1和一用於點焊的聚焦的雷射束B2。
焦點位置調整機構70改變雷射頭41的焦點位置，這樣，當用於粘結劑加熱的雷射束B1施加到工件W的粘結部分上時，聚焦位置被散焦，而當雷射束B2會聚在工件W的點焊接頭上時，用於焊接的雷射束B2剛好聚焦。連接裝置10′共有第一實施例的連接裝置10中的其它的結構和功能。
利用以這種方式構造的連接裝置10′，藉助於一個雷射頭41，即可將用於加熱粘結劑的雷射束B1和用於焊接的雷射束B2施加到工件W上。因此，可簡化連接裝置10′的結構。
用作光束控制裝置的焦點位置調整機構70可以設計成沿圖6中箭頭Z所表示的方向(光軸的方向)移動雷射頭41。或者，它可以設計成沿箭頭Z的方向移動臺面20，由此，改變工件W和焦點的相對位置。
此外，可使用一檢流計或旋轉多面鏡來掃描雷射束。簡而言之，該裝置應僅設置有這樣一種光束控制裝置，即當加熱粘結劑時，在施加該光束時其可在一相當寬的範圍內散焦一雷射束，以免其能量集中在一點上，並且在焊接過程中，其可在一窄的範圍內恰好聚焦雷射束，這樣，光束集中在一點上。
圖7示出作為工件W的另一實例的底板52和鉸接件53，利用熱固性粘結劑連接在一起的方式。在此實例中，在將熱固性粘結劑塗復到底板52和鉸接件53之間後，用上述的用於粘結劑加熱的雷射束對陰影區域S2進行一短時間的加熱。由於粘結劑在此加熱中初步地固化，所以，底板52和鉸接件53臨時定位在一起。
在如圖8所示的盤驅動器懸架50B中，加載梁51、底板52、鉸接件53利用熱固性粘結劑60連接在一起。在該懸架50B的情形中，熱固性粘結劑塗復在加載梁51和鉸接件53之間，以及底板52和鉸接件53之間。
利用用於粘結劑加熱的雷射束對陰影區域S1和S2進行短時間的加熱。由此，粘結劑局部地初步固化，加載梁51和鉸接件53臨時定位在一起，而底板52和鉸接件53臨時定位在一起。
在如圖9所示的盤驅動器懸架50C中，加載梁51′和彈性件80利用熱固性粘結劑連接在一起。在彈性件80的實例中，一布線部分81形成在厚度為25μm的不鏽鋼基底上。例如，加載梁51′是70μm厚。
在懸架50C的情形中，熱固性粘結劑塗復在加載梁51′和彈性件80之間。利用用於粘結劑加熱的雷射束對陰影區域S3進行短時間的加熱。由此，粘結劑局部地初步固化，加載梁51′和彈性件80臨時定位在一起。或者，一基於諸如聚醯亞胺之類的樹脂的彈性件可粘附到加載梁51′上。
在如圖10所示的盤驅動器懸架50D中，加載梁51′和彈性件80利用熱固性粘結劑連接在一起，而加載梁51′和底板52藉助於點焊接頭31連接在一起。
在懸架50D的情形中，熱固性粘結劑塗復在加載梁51′和彈性件80之間。利用用於粘結劑加熱的雷射束從加載梁51′的背面對陰影區域S3進行短時間的加熱。由此，加載梁51′和彈性件80臨時定位在一起。
在如圖11所示的盤驅動器懸架50E中，一致動器臂90的一端部和鉸接件53利用熱固性粘結劑連接在一起，而鉸接件53和加載梁51利用熱固性粘結劑60連接在一起。在此實例中，通過對陰影區域S1和S4施加用於粘結劑加熱的雷射束，粘結劑局部地初步固化。
在如圖12和13所示的底板52中，形成有一底板體52a和一凸臺零件52b。凸臺零件52b具有一突緣部分52c。在此實例中，熱固性粘結劑60塗復在底板體52a和突緣部分52c之間。底板體52a和突緣部分52c互相重疊。此後，用於粘結劑加熱的雷射束在陰影區域S5上施加一短時間，這樣，粘結劑局部地初步固化。經這樣做之後，底板體52a和凸臺零件52b臨時定位在一起。
可以理解的是，在實施基於這些實施例的本發明的過程中，本發明的諸零件、包括形成連接結構的零件的模式、粘結部分或點焊接頭的模式、定位夾具的構造以及雷射輻照器等，在不脫離本發明的範圍或精神的前提下，可以進行各種變化或修改。
其它的優點和改型將會很容易地呈現在本技術領域內的技術人員面前。因此，本發明從其更廣義的方面來說，不局限於這裡所展示和描述的具體的細節和代表性的實施例中。因此，在不脫離由附後的權利要求書和其等價物所定義的一般的發明概念的精神或範圍的前提下，可以作出各種各樣的改型。
權利要求
1.一種零件連接裝置，它包括一定位夾具(15)，其分層地將多個零件夾持在一預定的位置上；以及一雷射輻照器(13)，其將雷射束作用在各零件的粘結部分(30)或點焊接頭(31)上，其特徵在於，雷射輻照器(13)包括光束控制裝置(41、42、70)，光束控制裝置使雷射束散焦並作用在粘結部分(30)上，以便在使用熱固性粘結劑將諸零件互相固定在一起時加熱塗覆在粘結部分(30)上的熱固性粘結劑(60)，而當使用雷射束將零件互相點焊時，在比粘結部分(30)的範圍窄的一範圍內會聚雷射束，並將雷射束作用到點焊接頭(31)上。
2.如權利要求1所述的連接裝置，其特徵在於，雷射輻照器(13)的光束控制裝置(41、42)包括一第一雷射頭(41)，其用來散焦和將雷射束作用在粘結部分(30)上，以及一第二雷射頭(42)，其會聚雷射束並將雷射束作用在點焊接頭(31)上。
3.如權利要求1所述的連接裝置，其特徵在於，雷射輻照器(13)的光束控制裝置(70)包括一焦點位置調整機構(70)，當雷射束作用於粘結部分(30)時，其散焦雷射束，而當雷射束作用於點焊接頭(31)時，其將雷射束會聚在點焊接頭(31)上。
4.一種連接結構，它包括多個包含一板狀零件在內的零件，其特徵在於，板狀零件和任何板狀零件之外的其它零件採用一熱固性粘結劑(60)互相固定在一起。
5.如權利要求4所述的連接結構，其特徵在於，零件是加載梁(51)、底板(52)、鉸接件(53)，或構成一盤驅動器懸架(50A、50B、50C、50D、50E)的彈性件(80)。
6.一種由包括一板狀零件在內的多個零件形成的連接結構，其特徵在於，包括一粘結部分(30)，在該粘結部分，板狀零件和任何板狀零件之外的其它零件採用一熱固性粘結劑(60)互相固定在一起；以及一點焊接頭(31)，在該點焊接頭部分，板狀零件和板狀零件之外的其它零件採用雷射點焊互相固定在一起。
7.如權利要求6所述的連接結構，其特徵在於，零件是加載梁(51)、底板(52)、鉸接件(53)，或構成一盤驅動器懸架(50A、50B、50C、50D、50E)的彈性件(80)。
全文摘要
一種連接裝置(10)，包括一發射用來加熱粘結劑的雷射束(B1)的第一雷射頭(41)，以及一發射用來焊接的雷射束(B2)的第二雷射頭(42)。在用熱固性粘結劑連接一工件(W)的諸零件過程中，散焦的雷射束(B1)在一粘結部分(30)上作用一短時間。由此，粘結劑初步地固化，這樣，諸零件臨時定位在一起。在點焊諸零件的過程中，藉助於第二雷射頭(42)會聚的用於焊接的雷射束(B2)施加到點焊接頭(31)上。
文檔編號B23K26/00GK1499489SQ200310114218
公開日2004年5月26日 申請日期2003年11月7日 優先權日2002年11月7日
發明者田中裕規 申請人:日本發條株式會社