JP4104957B2 - サスペンション用部品の接合処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディスクドライブ用サスペンションを構成する複数の部品どうしを接合する際に使用する接合処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転するディスクにデータを記録したり読取ったりするためのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、アクチュエータアームの先端部に設けられたディスクドライブ用サスペンションを有している。このサスペンションの先端部に、スライダを含むヘッド部が設けられている。ディスクが回転すると、前記スライダがディスク表面から僅かに浮上することにより、ディスクとスライダとの間にエアベアリングが形成される。
【０００３】
ディスクドライブ用サスペンションは、ロードビームと、ロードビームの基部に設けるベースプレートと、ロードビームに重ねた状態で固定されるフレキシャ（flexure）などからなる。フレキシャの先端に前記スライダが取付けられている。また、ロードビームとベースプレートとの間にヒンジ部材が設けられることもある。
【０００４】
このようにディスクドライブ用サスペンションは、ロードビームやベースプレート、フレキシャ等の複数の板状部品を接合することによって構成されている。これらの部品は、スポット溶接等によって互いに固定されている（例えば下記特許文献１を参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１５５４５８号公報
ディスクドライブの応答速度（シークタイム）を高速化するには、剛性が大きく固有振動数の高いディスクドライブ用サスペンションが必要である。また、携帯型コンピュータの普及に伴い、ディスクドライブの耐衝撃性も重要なファクタになっている。
【０００６】
ディスクドライブ用サスペンションの耐衝撃性を高めたり、固有振動数を上げるには、サスペンションの剛性を確保しつつ軽量化を図ることが有効な手段となる。そのためには、サスペンションを構成する部品（ロードビームやベースプレートあるいはヒンジ部材等）の材料に関し、各部品の機能に適した材料を使用することが望まれる。
【０００７】
このため金属以外の材料やクラッド材、あるいは溶接が困難な材料を用いることが望まれることがある。一般にディスクドライブ用サスペンションの部品はレーザ溶接によって接合されるが、材料によってはレーザ溶接を適用できないことがある。
【０００８】
溶接の代りに接着剤によって部品どうしを接合することも提案されている。例えば紫外線硬化形の接着剤を用いるとか、熱硬化性接着剤を用いることなどによって、部品どうしを接合することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし紫外線硬化形の接着剤を硬化させるには、部品の一部に光を通すための孔を形成する必要があるため、部品の形状が複雑になるばかりか、孔を形成することによって剛性が下がるという問題がある。
【００１０】
熱硬化性接着剤を用いる場合には、部品の接着すべき部位に接着剤を供給したのち、部品どうしを治具によって位置決めし、さらに加熱炉に収容することにより、長時間かけて加熱する必要がある。この加熱工程の間は次の工程に移ることができないため、作業能率が悪いという問題がある。
【００１１】
また従来は、溶接用の設備と接着剤を硬化させるための設備とが別々に設けられているため、接着剤による接合部と溶接部とが混在するワークに関しては、溶接工程と接着工程とを別々の設備で行なう必要があり、工程が複雑化し、時間も長くかかるという問題があった。
【００１２】
従ってこの発明の目的は、接合体に応じて接着剤による接合と溶接による接合を選択できるサスペンション用部品の接合処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品の接合処理装置は、ディスクドライブ用サスペンションを構成する複数の部品を互いに重ねた状態で所定位置に保持する位置決め治具と、前記部品どうしの接着部および該接着部とは異なる位置のスポット溶接部に向けてレーザビームを照射するレーザ照射装置とを具備し、該レーザ照射装置は、前記部品どうしを熱硬化性接着剤によって固定する際、前記接着部に供給された熱硬化性接着剤を加熱すべく前記レーザビームの焦点を前記接着部に対して光軸方向にずらすことによりデフォーカスされた接着剤加熱用レーザビームを該接着部に照射し、前記部品どうしを前記レーザビームによってスポット溶接する際、前記スポット溶接部に対する前記レーザビームの焦点位置を調整することにより、前記接着剤加熱用レーザビームよりも集光されたスポット溶接用レーザビームを前記スポット溶接部に照射するビーム制御手段を備えている。
【００１４】
ここで言うデフォーカスとは、ワークの被加熱面に対してレーザビームの焦点を光軸方向にずらすことである。
【００１５】
前記レーザ照射装置のビーム制御手段は、例えば、前記接着部にレーザビームをデフォーカスして照射する第１のレーザヘッドと、前記スポット溶接部にレーザビームを集光して照射する第２のレーザヘッドとを有している。
【００１６】
あるいは、前記レーザ照射装置のビーム制御手段は、前記接着部にレーザビームを照射する際に該レーザビームをデフォーカスし、前記スポット溶接部にレーザビームを照射する際に該レーザビームを前記スポット溶接部に集光させる焦点位置調整機構を有している。
【００１７】
板状部品を含む複数部品からなる接合体は、例えば、前記板状部品と該板状部品以外の部品とが、互いに熱硬化性接着剤によって固定されている。また接合体の一例は、前記板状部品と該板状部品以外の部品とを熱硬化性接着剤によって固定する接着部と、前記板状部品と該板状部品以外の部品とをレーザスポット溶接によって固定するスポット溶接部とを具備し、溶接が困難な部品どうしを接着剤によって接合するため、接合体を構成する各部品の材料選択の自由度が広がり、例えば軽量で剛性の高い材料からなる接合体を得ることができる。前記部品は、ディスクドライブ用サスペンションを構成するロードビーム、ベースプレート、ヒンジ部材、フレキシャなどであり、軽量で固有振動数の高いことが望まれるディスクドライブ用サスペンションにおいて、溶接が困難な材料からなる部品どうしを接合することができ、サスペンションを構成する各部品に適した材料を使用することによってディスクドライブの性能を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図１から図５を参照して、本発明の第１の実施形態の接合処理装置１０と、接合体（ワークＷ）の一例であるディスクドライブ用サスペンション５０Ａについて説明する。
【００１９】
図１に示す接合処理装置１０は、複数部品からなる接合体すなわちワークＷの部品どうしを、接着あるいは溶接によって接合する工程に使用される。この接合処理装置１０は、ワークＷを所定位置に保持するワーク保持機構１２と、レーザ照射装置１３と、コントローラ１４などを備えている。ワーク保持機構１２に位置決め治具１５が設けられている。
【００２０】
ワーク保持機構１２は、Ｘ軸とＹ軸の方向に水平面内で移動可能な移動テーブル２０と、移動テーブル２０をＸ軸とＹ軸の方向に移動させるドライバ２１などを備えている。Ｘ軸の一例は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸はＸ軸と直交する方向である。
【００２１】
位置決め治具１５は、図２に示すように、ワークＷの位置決めをなす下型２５と、押さえプレート２６とを有している。押さえプレート２６に貫通孔２７が形成されている。この貫通孔２７は、ワークＷの接着部３０あるいはスポット溶接部３１と対応した位置に形成されている。
【００２２】
レーザ照射装置１３は、第１のレーザヘッド４１と、第２のレーザヘッド４２と、レーザ発振機４３と、レーザ発振機４３が出力するレーザビームを各レーザヘッド４１，４２に導くための光ファイバ等の光学的ガイド部材４４などを備えている。レーザ発振機４３の一例は、５０Ｗパルス発振のＹＡＧレーザ発振機である。
【００２３】
第１のレーザヘッド４１は、ワークＷの接着部３０を加熱する際、接着剤加熱用レーザビームＢ１を接着部３０に照射するものである。このレーザビームＢ１の焦点Ｆ１は、ワークＷの被加熱部（接着部３０）から例えば４ｍｍほど光軸方向にデフォーカスされている。接着部３０によって部品どうしを接合する場合、各部品は、金属以外に、樹脂、クラッド材、セラミックスなど、溶接が困難な各種材料を用いることができる。
【００２４】
第２のレーザヘッド４２は、ワークＷのスポット溶接部３１を溶接する際に、溶接用レーザビームＢ２をスポット溶接部３１に集光して照射するものである。このレーザビームＢ２は、スポット溶接部３１に焦点Ｆ２がほぼ位置するよう、スポット溶接部３１にジャスト・フォーカスされる。これらレーザヘッド４１，４２は、本発明で言うビーム制御手段として機能する。
【００２５】
図３は、ワークＷの一例として、ディスクドライブ用サスペンション５０Ａを示している。このディスクドライブ用サスペンション５０Ａは、一例として、厚さ１００μｍのチタン製のロードビーム５１と、厚さ２００μｍのステンレス鋼製のベースプレート５２と、厚さ３０μｍのステンレス鋼製のヒンジ部材５３とを備えている。ロードビーム５１は、本発明で言う板状部品の一例である。
【００２６】
ロードビーム５１の先端部に、図示しないスライダを有する磁気ヘッド部が設けられる。ロードビーム５１の材質は、軽量化を図るためにチタン、アルミニウム合金、樹脂あるいは軽金属と樹脂とのクラッド材などが望ましいが、重量が問題にならなければステンレス鋼であってもよい。
【００２７】
ヒンジ部材５３は、ベースプレート５２に重なる基部５５と、厚み方向に弾性的に撓むことのできる可撓部５６と、ロードビーム５１に重なる端部５７とを備えている。
【００２８】
ヒンジ部材５３の端部５７は、熱硬化性接着剤６０を用いた接着部３０によって、ロードビーム５１の端部６１に接合されている。ヒンジ部材５３の基部５５とベースプレート５２とは、レーザビームによって形成されるスポット溶接部３１によって、互いに接合されている。
【００２９】
このディスクドライブ用サスペンション５０Ａのように、ロードビーム５１にチタン等の軽量で高剛性の材料を用いることにより、サスペンション５０Ａの固有振動数を高くすることができ、ディスクの高容量化に対応することができる。しかも接着剤６０によって部品どうしを接合するため、部品間に接着剤６０が介在することによって、ダンパ効果を期待できる。
【００３０】
次に、接合処理装置１０を用いて上記ワークＷのロードビーム５１とベースプレート５２とヒンジ部材５３を接合する手順について説明する。
図４に示すようにロードビーム５１の端部６１とヒンジ部材５３の端部５７との間に、液状あるいはフィルム状の硬化前の熱硬化性接着剤６０（ハッチングで示す）を供給する。
【００３１】
そののち、図５に示すようにロードビーム５１の端部６１とヒンジ部材５３の端部５７とを重ねた状態で、図２に示す位置決め治具１５によって、ロードビーム５１とヒンジ部材５３を所定位置に固定する。そして位置決め治具１５の貫通孔２７の真上に第１のレーザヘッド４１が対向するよう、ワーク保持機構１２の移動テーブル２０をドライバ２１によって駆動する。
【００３２】
この状態で、第１のレーザヘッド４１からヒンジ部材５３の端部５７に向かって接着剤加熱用レーザビームＢ１を照射しつつ、図５に矢印Ｙで示す方向に走査することにより、ハッチングで示す部位Ｓ１を局部加熱する。
【００３３】
この局部加熱により、熱硬化性接着剤６０が短時間で一次硬化するため、ロードビーム５１の端部６１とヒンジ部材５３の端部５７との仮止めがなされる。接着剤加熱用レーザビームＢ１による加熱は瞬間的なものであるため、熱硬化性接着剤６０は完全硬化には至らないが、次工程に移るのに必要な仮止めとしての実用強度が得られる。
【００３４】
このようにしてロードビーム５１とヒンジ部材５３の仮止めを行なう場合、光硬化形接着剤を用いる場合に比較して実用強度が得られるまでの時間が短い。すなわち、ワークＷを位置決めしたのち速やかに熱硬化性接着剤６０が実用強度に硬化するため、位置決め治具１５の熱膨張などによって位置がずれることを回避でき、高い位置決め精度を保つことができる。
【００３５】
前記ワークＷは、接着剤６０を用いて部品どうしを接合するため、溶接に比べて部品の材質の選択の自由度が広く、異種材料を接合することなどにより、所望の性質、例えば高剛性と軽量化が両立するような接合体を得ることができる。
【００３６】
ベースプレート５２とヒンジ部材５３とを溶接する場合には、ベースプレート５２とヒンジ部材５３とを重ね合わせた状態で、溶接すべき部位が第２のレーザヘッド４２の真下に対向するよう、移動テーブル２０をドライバ２１によって駆動する。
【００３７】
この状態で、第２のレーザヘッド４２によって、溶接すべき部位に溶接用レーザビームＢ２を照射する。溶接用レーザビームＢ２は、スポット溶接部３１に集光するように焦点位置が調整されている。この溶接用レーザビームＢ２によって、ベースプレート５２とヒンジ部材５３の一部が溶融したのち硬化することにより、スポット溶接部３１においてベースプレート５２とヒンジ部材５３とが接合される。
【００３８】
移動テーブル２０をＸ軸とＹ軸方向に移動させ、以上説明したレーザスポット溶接を繰返すことにより、図３に示すようにスポット溶接部３１が複数箇所に形成される。
【００３９】
以上説明した接着剤６０の一次硬化による仮止め工程が終了したのち、接着剤６０の二次硬化（完全硬化）が行なわれる。二次硬化させるための加熱工程は、複数のワークＷをまとめて加熱炉に収容し、各ワークＷを同時に所定時間加熱する。こうすることにより、多数個のワークＷの加熱処理を短時間に能率良く行なうことができる。
【００４０】
このように、１台の接合処理装置１０を用いて、熱硬化性接着剤６０の短時間の局部加熱による硬化（仮止め）と、レーザスポット溶接による接合とを、必要に応じて選択することができる。
【００４１】
すなわち、接着部３０とスポット溶接部３１とが混在するワークＷの接合において、２種類のレーザビームＢ１，Ｂ２を使い分けることにより、１台の接合処理装置１０によって、接着部３０の加熱と、スポット溶接部３１の溶接とを選択的に行なうことができる。ただしこの接合処理装置１０は、接着部３０のみを有する接合体にも使用できるし、スポット溶接部３１のみを有する接合体にも使用できる。
【００４２】
図６は本発明の第２の実施形態の接合処理装置１０´を示している。この接合処理装置１０´は、１つのレーザヘッド４１と、ビーム制御手段として機能する焦点位置調整機構７０とを備えている。この焦点位置調整機構７０によって、デフォーカスされた接着剤加熱用レーザビームＢ１と、スポット溶接用の集光されたレーザビームＢ２をワークＷに照射することができるようになっている。
【００４３】
焦点位置調整機構７０は、ワークＷの接着部に接着剤加熱用レーザビームＢ１を照射する際に焦点位置をデフォーカスさせ、ワークＷのスポット溶接部に溶接用レーザビームＢ２を集光させる際にレーザビームＢ２をジャスト・フォーカスさせるように、レーザヘッド４１の焦点位置を変化させる。それ以外の構成と機能は前記第１の実施形態の接合処理装置１０と同様である。
【００４４】
このような接合処理装置１０´を用いれば、１つのレーザヘッド４１によって接着剤加熱用レーザビームＢ１と溶接用レーザビームＢ２をワークＷに照射することができるので、接合処理装置１０´の構成を簡略化することができるという利点がある。
【００４５】
なお、ビーム制御手段として機能する焦点位置調整機構７０は、レーザヘッド４１を図６に矢印Ｚで示す方向（光軸方向）に移動させてもよいし、あるいは移動テーブル２０を矢印Ｚ方向に移動させることによって、ワークＷと焦点との相対位置を変化させてもよい。
【００４６】
また、ガルバノミラーによってレーザビームを走査するよう構成してもよい。要するに、接着剤加熱時にはレーザビームのエネルギーが一点に集中しないようにレーザビームを比較的広い範囲にデフォーカスして照射し、溶接時にはレーザビームが一点に集中するように狭い範囲にジャスト・フォーカスさせることのできるビーム制御手段を備えていればよい。
【００４７】
図７は、ワークＷの他の例として、ベースプレート５２とヒンジ部材５３を熱硬化性接着剤によって接合する場合を示している。この例では、ベースプレート５２とヒンジ部材５３との間に熱硬化性接着剤を供給したのち、ハッチングで示す部位Ｓ２を、前述の接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱する。この加熱によって接着剤が一次硬化するため、ベースプレート５２とヒンジ部材５３が仮止めされる。
【００４８】
図８に示すディスクドライブ用サスペンション５０Ｂは、ロードビーム５１とベースプレート５２とヒンジ部材５３が熱硬化性接着剤６０によって接合されている。このサスペンション５０Ｂの場合、ロードビーム５１とヒンジ部材５３との間に熱硬化性接着剤が供給され、かつベースプレート５２とヒンジ部材５３との間にも熱硬化性接着剤が供給される。
【００４９】
ハッチングで示す部位Ｓ１，Ｓ２を前述の接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱する。これにより接着剤が局部的に一次硬化し、ロードビーム５１とヒンジ部材５３が仮止めされるとともに、ベース部材５２とヒンジ部材５３が仮止めされる。
【００５０】
図９に示すディスクドライブ用サスペンション５０Ｃは、ロードビーム５１´とフレキシャ８０とが熱硬化性接着剤によって接合されている。フレキシャ８０の一例は、厚さ２５μｍのステンレス鋼からなるベース上に配線部８１が形成されている。ロードビーム５１´の厚さは例えば７０μｍである。
【００５１】
このサスペンション５０Ｃの場合、ロードビーム５１´とフレキシャ８０との間に熱硬化性接着剤が供給され、ハッチングで示す部位Ｓ３が前述の接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱され、接着剤が局部的に一次硬化することにより、ロードビーム５１´とフレキシャ８０とが仮止めされる。なお、ポリイミド等の樹脂をベースとするフレキシャをロードビーム５１´に接着することもできる。
【００５２】
図１０に示されたディスクドライブ用サスペンション５０Ｄは、ロードビーム５１´とフレキシャ８０が熱硬化性接着剤によって接合され、かつ、ロードビーム５１´とベースプレート５２がスポット溶接部３１によって接合されている。
【００５３】
このサスペンション５０Ｄの場合、ロードビーム５１´とフレキシャ８０との間に熱硬化性接着剤が供給され、ロードビーム５１´の裏面側からハッチングで示す部位Ｓ３を接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱することにより、ロードビーム５１´とフレキシャ８０が仮止めされる。
【００５４】
図１１に示すディスクドライブ用サスペンション５０Ｅは、アクチュエータアーム９０の端部とヒンジ部材５３とが熱硬化性接着剤によって接合され、かつ、ヒンジ部材５３とロードビーム５０が熱硬化性接着剤６０によって接合されている。この例では、ハッチングで示す部位Ｓ１，Ｓ４に接着剤加熱用レーザビームを照射することによって接着剤を局部的に一次硬化させる。
【００５５】
図１２と図１３に示すベースプレート５２は、ベースプレート本体５２ａとボス部品５２ｂとによって構成されている。ボス部品５２ｂはフランジ部５２ｃを有している。この例の場合、ベースプレート本体５２ａとフランジ部５２ｃとの間に熱硬化性接着剤６０を供給し、ベースプレート本体５２ａとフランジ部５２ｃを重ねたのち、ハッチングで示す部位Ｓ５に前述の接着剤加熱用レーザビームを短時間照射し、接着剤を局部的に一次硬化させることによって、ベースプレート本体５２ａとボス部品５２ｂを仮止めする。
【００５６】
これらの実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たり、接合体を構成する各部品の態様や接着部あるいはスポット溶接部の態様、位置決め治具やレーザ照射装置の形態など、この発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、接合すべき各種のワークに応じて、熱硬化性接着剤による接合とスポット溶接による接合とを使い分けることができ、接着部とスポット溶接部とが混在するワークの接合に使用することもできるし、接着部のみ、あるいはスポット溶接部のみの接合も可能である。
【００５８】
請求項２に記載した発明によれば、接着剤加熱用レーザビームを照射するレーザヘッドと、溶接用レーザビームを照射するレーザヘッドを備えたことにより、ワークに応じて熱硬化性接着剤による接合とレーザスポット溶接による接合とを選択することができる。
【００５９】
請求項３に記載した発明によれば、１つのレーザヘッドによって、熱硬化性接着剤による接合とスポット溶接による接合とを使い分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の接合処理装置を示す側面図。
【図２】 図１に示された接合処理装置の位置決め治具を示す断面図。
【図３】 ワークの一例としてのディスクドライブ用サスペンションを示す斜視図。
【図４】 図３に示されたワークのロードビームとヒンジ部材と熱硬化性接着剤を示す斜視図。
【図５】 図３に示されたワークのロードビームとヒンジ部材とを重ねた状態の斜視図。
【図６】 本発明の第２の実施形態を示す接合処理装置の側面図。
【図７】 ワークの例としてベースプレートとヒンジ部材を示す斜視図。
【図８】 ワークの例としてロードビームとヒンジ部材とベースプレートを示す斜視図。
【図９】 ワークの例としてロードビームと配線付きフレキシャを示す斜視図。
【図１０】 ワークの例としてロードビームと配線付きフレキシャとベースプレートを示す斜視図。
【図１１】 ワークの例としてアクチュエータアームの一部とディスクドライブ用サスペンションの斜視図。
【図１２】 ワークの例としてボス部品を有するベースプレートを示す斜視図。
【図１３】 図１２に示されたボス部品がベースプレート本体に仮止めされた状態の斜視図。
【符号の説明】
１０，１０´…接合処理装置
１３…レーザ照射装置
１５…位置決め治具
３０…接着部
３１…スポット溶接部
４１，４２…レーザヘッド
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ…ディスクドライブ用サスペンション
７０…焦点位置調整機構
Ｗ…ワーク（接合体）
Ｂ１…接着剤加熱用レーザビーム
Ｂ２…溶接用レーザビーム
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディスクドライブ用サスペンションを構成する複数の部品どうしを接合する際に使用する接合処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転するディスクにデータを記録したり読取ったりするためのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、アクチュエータアームの先端部に設けられたディスクドライブ用サスペンションを有している。このサスペンションの先端部に、スライダを含むヘッド部が設けられている。ディスクが回転すると、前記スライダがディスク表面から僅かに浮上することにより、ディスクとスライダとの間にエアベアリングが形成される。
【０００３】
ディスクドライブ用サスペンションは、ロードビームと、ロードビームの基部に設けるベースプレートと、ロードビームに重ねた状態で固定されるフレキシャ（flexure）などからなる。フレキシャの先端に前記スライダが取付けられている。また、ロードビームとベースプレートとの間にヒンジ部材が設けられることもある。
【０００４】
このようにディスクドライブ用サスペンションは、ロードビームやベースプレート、フレキシャ等の複数の板状部品を接合することによって構成されている。これらの部品は、スポット溶接等によって互いに固定されている（例えば下記特許文献１を参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１５５４５８号公報
ディスクドライブの応答速度（シークタイム）を高速化するには、剛性が大きく固有振動数の高いディスクドライブ用サスペンションが必要である。また、携帯型コンピュータの普及に伴い、ディスクドライブの耐衝撃性も重要なファクタになっている。
【０００６】
ディスクドライブ用サスペンションの耐衝撃性を高めたり、固有振動数を上げるには、サスペンションの剛性を確保しつつ軽量化を図ることが有効な手段となる。そのためには、サスペンションを構成する部品（ロードビームやベースプレートあるいはヒンジ部材等）の材料に関し、各部品の機能に適した材料を使用することが望まれる。
【０００７】
このため金属以外の材料やクラッド材、あるいは溶接が困難な材料を用いることが望まれることがある。一般にディスクドライブ用サスペンションの部品はレーザ溶接によって接合されるが、材料によってはレーザ溶接を適用できないことがある。
【０００８】
溶接の代りに接着剤によって部品どうしを接合することも提案されている。例えば紫外線硬化形の接着剤を用いるとか、熱硬化性接着剤を用いることなどによって、部品どうしを接合することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし紫外線硬化形の接着剤を硬化させるには、部品の一部に光を通すための孔を形成する必要があるため、部品の形状が複雑になるばかりか、孔を形成することによって剛性が下がるという問題がある。
【００１０】
熱硬化性接着剤を用いる場合には、部品の接着すべき部位に接着剤を供給したのち、部品どうしを治具によって位置決めし、さらに加熱炉に収容することにより、長時間かけて加熱する必要がある。この加熱工程の間は次の工程に移ることができないため、作業能率が悪いという問題がある。
【００１１】
また従来は、溶接用の設備と接着剤を硬化させるための設備とが別々に設けられているため、接着剤による接合部と溶接部とが混在するワークに関しては、溶接工程と接着工程とを別々の設備で行なう必要があり、工程が複雑化し、時間も長くかかるという問題があった。
【００１２】
従ってこの発明の目的は、接合体に応じて接着剤による接合と溶接による接合を選択できるサスペンション用部品の接合処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品の接合処理装置は、ディスクドライブ用サスペンションを構成する複数の部品を互いに重ねた状態で所定位置に保持する位置決め治具と、前記部品どうしの接着部および該接着部とは異なる位置のスポット溶接部に向けてレーザビームを照射するレーザ照射装置とを具備し、該レーザ照射装置は、前記部品どうしを熱硬化性接着剤によって固定する際、前記接着部に供給された熱硬化性接着剤を加熱すべく前記レーザビームの焦点を前記接着部に対して光軸方向にずらすことによりデフォーカスされた接着剤加熱用レーザビームを該接着部に照射し、前記部品どうしを前記レーザビームによってスポット溶接する際、前記スポット溶接部に対する前記レーザビームの焦点位置を調整することにより、前記接着剤加熱用レーザビームよりも集光されたスポット溶接用レーザビームを前記スポット溶接部に照射するビーム制御手段を備えている。
【００１４】
ここで言うデフォーカスとは、ワークの被加熱面に対してレーザビームの焦点を光軸方向にずらすことである。
【００１５】
前記レーザ照射装置のビーム制御手段は、例えば、前記接着部にレーザビームをデフォーカスして照射する第１のレーザヘッドと、前記スポット溶接部にレーザビームを集光して照射する第２のレーザヘッドとを有している。
【００１６】
あるいは、前記レーザ照射装置のビーム制御手段は、前記接着部にレーザビームを照射する際に該レーザビームをデフォーカスし、前記スポット溶接部にレーザビームを照射する際に該レーザビームを前記スポット溶接部に集光させる焦点位置調整機構を有している。
【００１７】
板状部品を含む複数部品からなる接合体は、例えば、前記板状部品と該板状部品以外の部品とが、互いに熱硬化性接着剤によって固定されている。また接合体の一例は、前記板状部品と該板状部品以外の部品とを熱硬化性接着剤によって固定する接着部と、前記板状部品と該板状部品以外の部品とをレーザスポット溶接によって固定するスポット溶接部とを具備し、溶接が困難な部品どうしを接着剤によって接合するため、接合体を構成する各部品の材料選択の自由度が広がり、例えば軽量で剛性の高い材料からなる接合体を得ることができる。前記部品は、ディスクドライブ用サスペンションを構成するロードビーム、ベースプレート、ヒンジ部材、フレキシャなどであり、軽量で固有振動数の高いことが望まれるディスクドライブ用サスペンションにおいて、溶接が困難な材料からなる部品どうしを接合することができ、サスペンションを構成する各部品に適した材料を使用することによってディスクドライブの性能を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図１から図５を参照して、本発明の第１の実施形態の接合処理装置１０と、接合体（ワークＷ）の一例であるディスクドライブ用サスペンション５０Ａについて説明する。
【００１９】
図１に示す接合処理装置１０は、複数部品からなる接合体すなわちワークＷの部品どうしを、接着あるいは溶接によって接合する工程に使用される。この接合処理装置１０は、ワークＷを所定位置に保持するワーク保持機構１２と、レーザ照射装置１３と、コントローラ１４などを備えている。ワーク保持機構１２に位置決め治具１５が設けられている。
【００２０】
ワーク保持機構１２は、Ｘ軸とＹ軸の方向に水平面内で移動可能な移動テーブル２０と、移動テーブル２０をＸ軸とＹ軸の方向に移動させるドライバ２１などを備えている。Ｘ軸の一例は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸はＸ軸と直交する方向である。
【００２１】
位置決め治具１５は、図２に示すように、ワークＷの位置決めをなす下型２５と、押さえプレート２６とを有している。押さえプレート２６に貫通孔２７が形成されている。この貫通孔２７は、ワークＷの接着部３０あるいはスポット溶接部３１と対応した位置に形成されている。
【００２２】
レーザ照射装置１３は、第１のレーザヘッド４１と、第２のレーザヘッド４２と、レーザ発振機４３と、レーザ発振機４３が出力するレーザビームを各レーザヘッド４１，４２に導くための光ファイバ等の光学的ガイド部材４４などを備えている。レーザ発振機４３の一例は、５０Ｗパルス発振のＹＡＧレーザ発振機である。
【００２３】
第１のレーザヘッド４１は、ワークＷの接着部３０を加熱する際、接着剤加熱用レーザビームＢ１を接着部３０に照射するものである。このレーザビームＢ１の焦点Ｆ１は、ワークＷの被加熱部（接着部３０）から例えば４ｍｍほど光軸方向にデフォーカスされている。接着部３０によって部品どうしを接合する場合、各部品は、金属以外に、樹脂、クラッド材、セラミックスなど、溶接が困難な各種材料を用いることができる。
【００２４】
第２のレーザヘッド４２は、ワークＷのスポット溶接部３１を溶接する際に、溶接用レーザビームＢ２をスポット溶接部３１に集光して照射するものである。このレーザビームＢ２は、スポット溶接部３１に焦点Ｆ２がほぼ位置するよう、スポット溶接部３１にジャスト・フォーカスされる。これらレーザヘッド４１，４２は、本発明で言うビーム制御手段として機能する。
【００２５】
図３は、ワークＷの一例として、ディスクドライブ用サスペンション５０Ａを示している。このディスクドライブ用サスペンション５０Ａは、一例として、厚さ１００μｍのチタン製のロードビーム５１と、厚さ２００μｍのステンレス鋼製のベースプレート５２と、厚さ３０μｍのステンレス鋼製のヒンジ部材５３とを備えている。ロードビーム５１は、本発明で言う板状部品の一例である。
【００２６】
ロードビーム５１の先端部に、図示しないスライダを有する磁気ヘッド部が設けられる。ロードビーム５１の材質は、軽量化を図るためにチタン、アルミニウム合金、樹脂あるいは軽金属と樹脂とのクラッド材などが望ましいが、重量が問題にならなければステンレス鋼であってもよい。
【００２７】
ヒンジ部材５３は、ベースプレート５２に重なる基部５５と、厚み方向に弾性的に撓むことのできる可撓部５６と、ロードビーム５１に重なる端部５７とを備えている。
【００２８】
ヒンジ部材５３の端部５７は、熱硬化性接着剤６０を用いた接着部３０によって、ロードビーム５１の端部６１に接合されている。ヒンジ部材５３の基部５５とベースプレート５２とは、レーザビームによって形成されるスポット溶接部３１によって、互いに接合されている。
【００２９】
このディスクドライブ用サスペンション５０Ａのように、ロードビーム５１にチタン等の軽量で高剛性の材料を用いることにより、サスペンション５０Ａの固有振動数を高くすることができ、ディスクの高容量化に対応することができる。しかも接着剤６０によって部品どうしを接合するため、部品間に接着剤６０が介在することによって、ダンパ効果を期待できる。
【００３０】
次に、接合処理装置１０を用いて上記ワークＷのロードビーム５１とベースプレート５２とヒンジ部材５３を接合する手順について説明する。
図４に示すようにロードビーム５１の端部６１とヒンジ部材５３の端部５７との間に、液状あるいはフィルム状の硬化前の熱硬化性接着剤６０（ハッチングで示す）を供給する。
【００３１】
そののち、図５に示すようにロードビーム５１の端部６１とヒンジ部材５３の端部５７とを重ねた状態で、図２に示す位置決め治具１５によって、ロードビーム５１とヒンジ部材５３を所定位置に固定する。そして位置決め治具１５の貫通孔２７の真上に第１のレーザヘッド４１が対向するよう、ワーク保持機構１２の移動テーブル２０をドライバ２１によって駆動する。
【００３２】
この状態で、第１のレーザヘッド４１からヒンジ部材５３の端部５７に向かって接着剤加熱用レーザビームＢ１を照射しつつ、図５に矢印Ｙで示す方向に走査することにより、ハッチングで示す部位Ｓ１を局部加熱する。
【００３３】
この局部加熱により、熱硬化性接着剤６０が短時間で一次硬化するため、ロードビーム５１の端部６１とヒンジ部材５３の端部５７との仮止めがなされる。接着剤加熱用レーザビームＢ１による加熱は瞬間的なものであるため、熱硬化性接着剤６０は完全硬化には至らないが、次工程に移るのに必要な仮止めとしての実用強度が得られる。
【００３４】
このようにしてロードビーム５１とヒンジ部材５３の仮止めを行なう場合、光硬化形接着剤を用いる場合に比較して実用強度が得られるまでの時間が短い。すなわち、ワークＷを位置決めしたのち速やかに熱硬化性接着剤６０が実用強度に硬化するため、位置決め治具１５の熱膨張などによって位置がずれることを回避でき、高い位置決め精度を保つことができる。
【００３５】
前記ワークＷは、接着剤６０を用いて部品どうしを接合するため、溶接に比べて部品の材質の選択の自由度が広く、異種材料を接合することなどにより、所望の性質、例えば高剛性と軽量化が両立するような接合体を得ることができる。
【００３６】
ベースプレート５２とヒンジ部材５３とを溶接する場合には、ベースプレート５２とヒンジ部材５３とを重ね合わせた状態で、溶接すべき部位が第２のレーザヘッド４２の真下に対向するよう、移動テーブル２０をドライバ２１によって駆動する。
【００３７】
この状態で、第２のレーザヘッド４２によって、溶接すべき部位に溶接用レーザビームＢ２を照射する。溶接用レーザビームＢ２は、スポット溶接部３１に集光するように焦点位置が調整されている。この溶接用レーザビームＢ２によって、ベースプレート５２とヒンジ部材５３の一部が溶融したのち硬化することにより、スポット溶接部３１においてベースプレート５２とヒンジ部材５３とが接合される。
【００３８】
移動テーブル２０をＸ軸とＹ軸方向に移動させ、以上説明したレーザスポット溶接を繰返すことにより、図３に示すようにスポット溶接部３１が複数箇所に形成される。
【００３９】
以上説明した接着剤６０の一次硬化による仮止め工程が終了したのち、接着剤６０の二次硬化（完全硬化）が行なわれる。二次硬化させるための加熱工程は、複数のワークＷをまとめて加熱炉に収容し、各ワークＷを同時に所定時間加熱する。こうすることにより、多数個のワークＷの加熱処理を短時間に能率良く行なうことができる。
【００４０】
このように、１台の接合処理装置１０を用いて、熱硬化性接着剤６０の短時間の局部加熱による硬化（仮止め）と、レーザスポット溶接による接合とを、必要に応じて選択することができる。
【００４１】
すなわち、接着部３０とスポット溶接部３１とが混在するワークＷの接合において、２種類のレーザビームＢ１，Ｂ２を使い分けることにより、１台の接合処理装置１０によって、接着部３０の加熱と、スポット溶接部３１の溶接とを選択的に行なうことができる。ただしこの接合処理装置１０は、接着部３０のみを有する接合体にも使用できるし、スポット溶接部３１のみを有する接合体にも使用できる。
【００４２】
図６は本発明の第２の実施形態の接合処理装置１０´を示している。この接合処理装置１０´は、１つのレーザヘッド４１と、ビーム制御手段として機能する焦点位置調整機構７０とを備えている。この焦点位置調整機構７０によって、デフォーカスされた接着剤加熱用レーザビームＢ１と、スポット溶接用の集光されたレーザビームＢ２をワークＷに照射することができるようになっている。
【００４３】
焦点位置調整機構７０は、ワークＷの接着部に接着剤加熱用レーザビームＢ１を照射する際に焦点位置をデフォーカスさせ、ワークＷのスポット溶接部に溶接用レーザビームＢ２を集光させる際にレーザビームＢ２をジャスト・フォーカスさせるように、レーザヘッド４１の焦点位置を変化させる。それ以外の構成と機能は前記第１の実施形態の接合処理装置１０と同様である。
【００４４】
このような接合処理装置１０´を用いれば、１つのレーザヘッド４１によって接着剤加熱用レーザビームＢ１と溶接用レーザビームＢ２をワークＷに照射することができるので、接合処理装置１０´の構成を簡略化することができるという利点がある。
【００４５】
なお、ビーム制御手段として機能する焦点位置調整機構７０は、レーザヘッド４１を図６に矢印Ｚで示す方向（光軸方向）に移動させてもよいし、あるいは移動テーブル２０を矢印Ｚ方向に移動させることによって、ワークＷと焦点との相対位置を変化させてもよい。
【００４６】
また、ガルバノミラーによってレーザビームを走査するよう構成してもよい。要するに、接着剤加熱時にはレーザビームのエネルギーが一点に集中しないようにレーザビームを比較的広い範囲にデフォーカスして照射し、溶接時にはレーザビームが一点に集中するように狭い範囲にジャスト・フォーカスさせることのできるビーム制御手段を備えていればよい。
【００４７】
図７は、ワークＷの他の例として、ベースプレート５２とヒンジ部材５３を熱硬化性接着剤によって接合する場合を示している。この例では、ベースプレート５２とヒンジ部材５３との間に熱硬化性接着剤を供給したのち、ハッチングで示す部位Ｓ２を、前述の接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱する。この加熱によって接着剤が一次硬化するため、ベースプレート５２とヒンジ部材５３が仮止めされる。
【００４８】
図８に示すディスクドライブ用サスペンション５０Ｂは、ロードビーム５１とベースプレート５２とヒンジ部材５３が熱硬化性接着剤６０によって接合されている。このサスペンション５０Ｂの場合、ロードビーム５１とヒンジ部材５３との間に熱硬化性接着剤が供給され、かつベースプレート５２とヒンジ部材５３との間にも熱硬化性接着剤が供給される。
【００４９】
ハッチングで示す部位Ｓ１，Ｓ２を前述の接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱する。これにより接着剤が局部的に一次硬化し、ロードビーム５１とヒンジ部材５３が仮止めされるとともに、ベース部材５２とヒンジ部材５３が仮止めされる。
【００５０】
図９に示すディスクドライブ用サスペンション５０Ｃは、ロードビーム５１´とフレキシャ８０とが熱硬化性接着剤によって接合されている。フレキシャ８０の一例は、厚さ２５μｍのステンレス鋼からなるベース上に配線部８１が形成されている。ロードビーム５１´の厚さは例えば７０μｍである。
【００５１】
このサスペンション５０Ｃの場合、ロードビーム５１´とフレキシャ８０との間に熱硬化性接着剤が供給され、ハッチングで示す部位Ｓ３が前述の接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱され、接着剤が局部的に一次硬化することにより、ロードビーム５１´とフレキシャ８０とが仮止めされる。なお、ポリイミド等の樹脂をベースとするフレキシャをロードビーム５１´に接着することもできる。
【００５２】
図１０に示されたディスクドライブ用サスペンション５０Ｄは、ロードビーム５１´とフレキシャ８０が熱硬化性接着剤によって接合され、かつ、ロードビーム５１´とベースプレート５２がスポット溶接部３１によって接合されている。
【００５３】
このサスペンション５０Ｄの場合、ロードビーム５１´とフレキシャ８０との間に熱硬化性接着剤が供給され、ロードビーム５１´の裏面側からハッチングで示す部位Ｓ３を接着剤加熱用レーザビームによって短時間加熱することにより、ロードビーム５１´とフレキシャ８０が仮止めされる。
【００５４】
図１１に示すディスクドライブ用サスペンション５０Ｅは、アクチュエータアーム９０の端部とヒンジ部材５３とが熱硬化性接着剤によって接合され、かつ、ヒンジ部材５３とロードビーム５０が熱硬化性接着剤６０によって接合されている。この例では、ハッチングで示す部位Ｓ１，Ｓ４に接着剤加熱用レーザビームを照射することによって接着剤を局部的に一次硬化させる。
【００５５】
図１２と図１３に示すベースプレート５２は、ベースプレート本体５２ａとボス部品５２ｂとによって構成されている。ボス部品５２ｂはフランジ部５２ｃを有している。この例の場合、ベースプレート本体５２ａとフランジ部５２ｃとの間に熱硬化性接着剤６０を供給し、ベースプレート本体５２ａとフランジ部５２ｃを重ねたのち、ハッチングで示す部位Ｓ５に前述の接着剤加熱用レーザビームを短時間照射し、接着剤を局部的に一次硬化させることによって、ベースプレート本体５２ａとボス部品５２ｂを仮止めする。
【００５６】
これらの実施形態をはじめとして、この発明を実施するに当たり、接合体を構成する各部品の態様や接着部あるいはスポット溶接部の態様、位置決め治具やレーザ照射装置の形態など、この発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明によれば、接合すべき各種のワークに応じて、熱硬化性接着剤による接合とスポット溶接による接合とを使い分けることができ、接着部とスポット溶接部とが混在するワークの接合に使用することもできるし、接着部のみ、あるいはスポット溶接部のみの接合も可能である。
【００５８】
請求項２に記載した発明によれば、接着剤加熱用レーザビームを照射するレーザヘッドと、溶接用レーザビームを照射するレーザヘッドを備えたことにより、ワークに応じて熱硬化性接着剤による接合とレーザスポット溶接による接合とを選択することができる。
【００５９】
請求項３に記載した発明によれば、１つのレーザヘッドによって、熱硬化性接着剤による接合とスポット溶接による接合とを使い分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の接合処理装置を示す側面図。
【図２】 図１に示された接合処理装置の位置決め治具を示す断面図。
【図３】 ワークの一例としてのディスクドライブ用サスペンションを示す斜視図。
【図４】 図３に示されたワークのロードビームとヒンジ部材と熱硬化性接着剤を示す斜視図。
【図５】 図３に示されたワークのロードビームとヒンジ部材とを重ねた状態の斜視図。
【図６】 本発明の第２の実施形態を示す接合処理装置の側面図。
【図７】 ワークの例としてベースプレートとヒンジ部材を示す斜視図。
【図８】 ワークの例としてロードビームとヒンジ部材とベースプレートを示す斜視図。
【図９】 ワークの例としてロードビームと配線付きフレキシャを示す斜視図。
【図１０】 ワークの例としてロードビームと配線付きフレキシャとベースプレートを示す斜視図。
【図１１】 ワークの例としてアクチュエータアームの一部とディスクドライブ用サスペンションの斜視図。
【図１２】 ワークの例としてボス部品を有するベースプレートを示す斜視図。
【図１３】 図１２に示されたボス部品がベースプレート本体に仮止めされた状態の斜視図。
【符号の説明】
１０，１０´…接合処理装置
１３…レーザ照射装置
１５…位置決め治具
３０…接着部
３１…スポット溶接部
４１，４２…レーザヘッド
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ…ディスクドライブ用サスペンション
７０…焦点位置調整機構
Ｗ…ワーク（接合体）
Ｂ１…接着剤加熱用レーザビーム
Ｂ２…溶接用レーザビーム
Claims (3)
- ディスクドライブ用サスペンションを構成する複数の部品を互いに重ねた状態で所定位置に保持する位置決め治具と、
前記部品どうしの接着部および該接着部とは異なる位置のスポット溶接部に向けてレーザビームを照射するレーザ照射装置とを具備し、
該レーザ照射装置は、
前記部品どうしを熱硬化性接着剤によって固定する際、前記接着部に供給された熱硬化性接着剤を加熱すべく前記レーザビームの焦点を前記接着部に対して光軸方向にずらすことによりデフォーカスされた接着剤加熱用レーザビームを該接着部に照射し、
前記部品どうしを前記レーザビームによってスポット溶接する際、前記スポット溶接部に対する前記レーザビームの焦点位置を調整することにより、前記接着剤加熱用レーザビームよりも集光されたスポット溶接用レーザビームを前記スポット溶接部に照射するビーム制御手段を備えていることを特徴とするサスペンション用部品の接合処理装置。 - 前記レーザ照射装置の前記ビーム制御手段は、前記接着部にレーザビームをデフォーカスして照射する第１のレーザヘッドと、前記スポット溶接部にレーザビームを集光して照射する第２のレーザヘッドとを有することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用部品の接合処理装置。
- 前記レーザ照射装置の前記ビーム制御手段は、前記接着部にレーザビームを照射する際に該レーザビームをデフォーカスし、前記スポット溶接部にレーザビームを照射する際に該レーザビームを前記スポット溶接部に集光させる焦点位置調整機構を有することを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用部品の接合処理装置。
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