专利名称：零件连接装置和多个零件形成的连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来将零件连接在一起的零件连接装置，以及由多个零件形成的一连接结构。
背景技术：
一用来在旋转的磁盘上记录或读取数据的硬盘驱动器(HDD)具有一附接在一致动器臂的末端部分上的盘驱动器悬架。一包括一浮动块的头部安装在悬架的末端部分上。当盘旋转时，浮动块略微地提起在盘的表面上方，其中，一空气支承形成在盘和浮动块之间。
盘驱动器悬架包括一加载梁、一设置在加载梁底部上的底板、一固定地叠在加载梁上的弹性件等。浮动块附接在弹性件的末端上。此外，一铰接件位于加载梁和底板之间。
如在日本专利申请KOKAI公告No.2001-155458中所描述的，例如，盘驱动器悬架通过将诸如加载梁、底板、弹性件等的多个板状零件连接在一起而形成。这些零件通过点焊或诸如此类方法互相固定在一起。
盘驱动器的响应(寻道时间)的改进，要求盘驱动器悬架具有高的刚度和高的自振频率。随着便携式电脑的流行，盘驱动器的抗震能力成为一重要的因素。
为了提高盘驱动器悬架的抗震能力或增加自振频率，有效的方法是，减小悬架的重量而不降低其刚度。为达此目的，构成悬架的诸零件(加载梁、底板、铰接件等)应由适于其各自功能的材料形成。
因此，在某些情形中，零件希望由除金属之外的其它材料、覆层材料或不可焊接的材料来形成。一般来说，盘驱动器悬架的零件通过激光焊接连接在一起。然而，根据零件的材料特性，激光焊接不能应用于这种连接。
已有人提出用粘结剂代替焊接来连接诸零件。例如，可用紫外线固化的粘结剂或热固性粘结剂来连接诸零件。
然而，为了固化紫外线固化的粘结剂，零件需部分地形成有光线可通过的诸孔。因此，零件的形状不可避免地变得复杂，且其刚度下降。
如果使用热固性的粘结剂，则在粘结剂涂覆到要连接的零件的这些区域上之后，零件需借助于一夹具互相定位。此外，零件在一长的时间内放置在一加热炉中进行加热。由于在实施该加热过程的同时，不能开始下一个过程，所以，操作效率不够高效。
传统的做法是，一焊接装置和一固化粘结剂的装置分别地设置。因此，对于一具有须用粘结剂粘结的粘结部分和点焊接头的、以混合方式加工的工件，必须使用分离的装置来进行焊接过程和粘结过程。其结果，加工过程复杂并且耗时。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一连接装置，其能交替地执行用粘结剂的连接和用焊接的连接，以及提供由多个零件形成的一连接结构。
根据本发明的一零件连接装置包括一定位夹具，其分层地将多个零件夹持在一预定的位置上，以及一激光辐照器，其将激光束作用在各零件的粘结部分或点焊接头上。激光辐照器装备有光束控制装置。光束控制装置使激光束散焦并作用在粘结部分上，以便在用热固性粘结剂将诸零件互相连接在一起时加热涂覆在粘结部分上的热固性粘结剂，而当使用激光束对零件互相进行点焊时，在比粘结部分范围窄的范围内会聚激光束，并将激光束作用到点焊接头上。
根据这种结构，按照各种所要连接的工件可合适地采用使用热固性粘结剂的连接和通过点焊的连接。此外，该装置可用来以混合方式连接具有粘结部分和点焊接头的工件的零件，也可连接只具有粘结部分或只具有点焊接头工件的零件。
这里所采用的术语“散焦”是指这样的一种概念，相对于工件的加热表面，沿光轴的方向变换激光束的焦点，和/或使用激光束在一定区域范围内进行扫描，而不是聚焦在一点上。
激光辐照器的光束控制装置例如可包括一第一激光头，其用来散焦和将激光束作用在粘结部分上，以及一第二激光头，其会聚激光束并将激光束作用在点焊接头上。根据这种结构，通过采用发射一对粘结剂加热的激光束的第一激光头和发射一用于焊接的激光束的第二激光头，可根据工件来选择使用热固性粘结剂的连接和采用激光点焊的连接。
或者，激光辐照器的光束控制装置例如可包括一焦点位置调整机构，当激光束用于粘结部分时，其散焦激光束，而当激光束用于点焊接头时，其将激光束会聚在点焊接头上。根据这种结构，借助于一个激光头，可合适地实现用热固性粘结剂的连接和采用点焊的连接。
根据本发明的一连接结构组合包括一板状零件在内的多个零件。板状零件和任何板状零件之外的其它零件采用一热固性粘结剂互相固定在一起。或者，根据本发明的一连接结构包括一粘结部分和一点焊接头，在该粘结部分，板状零件和任何板状零件之外的其它零件采用一热固性粘结剂互相固定在一起，在点焊接头部分，板状零件和任何板状零件之外的其它零件采用激光点焊互相固定在一起。根据这些连接结构，不便于焊接的那些零件可用粘结剂连接在一起，这样，对于构成连接结构的诸零件来说，提高了材料选择的自由度。因此，连接结构可由重量轻刚度大的材料形成。
零件实例可以是加载梁、底板、铰接件，或构成一盘驱动器悬架的弹性件。根据该结构，在要求重量轻和高自振频率的盘驱动器悬架中，那些不便于焊接的零件可被连接在一起。因此，通过使用适于悬架零件的材料，盘驱动器的性能可得到改善。
本发明的其它的目的和优点将在下面的描述中予以阐述，且从描述中有些部分将不喻自明，或可通过实践本发明而得以领会。本发明的诸目的和优点可借助于下文中特别指出的各种手段和其组合得以实现和获得。
附图的简要说明包含在本说明书内并构成说明书一部分的诸附图，示出本发明的诸实施例，连同以上给出的一般描述和在下文中给出的具体实施例的详细描述，它们用来解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明的第一实施例的连接装置的侧视图；图2是示出用于图1所示的连接装置的一定位夹具的截面图；图3是示出作为工件实例的盘驱动器悬架的立体图；图4是示出图3中所示的工件中的加载梁、铰接件，以及热固性粘结剂的立体图；图5是示出互相重叠在一起的图3的工件中的加载梁和铰接件的立体图；图6是示出根据本发明的第二实施例的连接装置的侧视图；图7是示出作为一工件实例的一底板和一铰接件的立体图；图8是示出作为工件另一实例的一加载梁、一铰接件和底板的立体图；图9是示出作为工件另一实例的一加载梁和一布线的弹性件的立体图；图10是示出作为工件另一实例的一加载梁、一布线的弹性件和底板的立体图；图11是示出作为工件另一实例的一致动器臂和一盘驱动器悬架的一部分的立体图；图12是示出作为工件另一实例的一具有一凸台零件的底板的立体图；以及图13是示出临时定位在底板本体上的图12的凸台零件的立体图。
具体实施例方式
作为一连接结构(工件W)的实例，现将参照图1至5来描述一根据本发明第一实施例的连接装置10和一盘驱动器悬架50A。
如图1所示的连接装置10用于通过粘结结合或焊接连接由多个零件形成的工件W或连接结构的诸零件的步骤中。连接装置10包括一将工件W保持在一预定的位置上的工件夹持机构12、激光辐照器13、控制器14等。工件夹持机构12设置有一定位夹具15。
工件夹持机构12包括一移动台20，其在一水平平面内沿X轴和Y轴方向可移动，还包括一驱动器21，其沿X轴和Y轴方向等移动该可移动台20。在图1中，X轴的一示例的方向用箭头X表示，而Y轴垂直于X轴延伸。
如图2所示，定位夹具15具有一定位工件W的下模25和一压板26。一通孔27形成在板26内。孔27位置对应于工件W的粘结部分30或各点焊接头31。
激光辐射器13包括一第一激光头41、第二激光头42、激光振荡器43，诸如光纤之类的光导向件44等。导向件44将从激光振荡器43提供的激光束引导到激光头41和42上。能够发生50-W脉冲振荡的YAG激光振荡器是激光振荡器43的一实例。
当用来加热粘结部分30时，第一激光头41对工件W的粘结部分30施加激光束B1来加热粘结剂。对激光束B1的焦点F1进行散焦，例如，沿光轴的方向离工件W的加热部分(粘结部分30)约4mm。如果借助于粘结部分30来连接诸零件，则诸零件可由除金属之外的不便于焊接的各种其它材料形成，例如，树脂、覆层、陶瓷等。
当用来焊接被焊接的接头31时，第二激光头42会聚并施加一激光束B2来焊接工件W的各个点焊接头。激光束B2刚好聚焦在各个点焊接头31上，这样，焦点F2基本上位于接头31上。激光头41和42用作为根据本发明的光束控制装置。
图3示出作为工件W实例的盘驱动器悬架50A。例如，悬架50A包括一厚度为100μm的钛加载梁51、一厚度为200μm的不锈钢底板52、以及一厚度为30μm的不锈钢铰接件53。加载梁51是根据本发明的一板状零件的实例。
一具有一浮动块(未示出)的磁头设置在加载梁51的末端部分上。为了使其重量更轻，加载梁51最好由钛、铝合金、树脂、或组合轻型金属和树脂的覆层材料形成。如果其重量不涉及到任何问题，则加载梁51也可由不锈钢制成。
铰接件53包括一重叠在底板52上的近端部分55、一可沿厚度方向弹性弯曲的弹性部分56、以及一重叠在加载梁51上的端部部分57。
铰接件53的端部部分57借助于使用一热固性粘结剂60的粘结部分30，连接到加载梁51的一端部部分61上。铰接件53的近端部分55和底板52借助于由激光束形成的点焊接头31而互相连接在一起。
在该盘驱动器悬架50A中，一诸如钛的重量轻、刚度大的材料用于加载梁51。因此，可提高盘驱动器悬架50A的自振频率，以应付较高容量盘的发展。因为诸零件用粘结剂60粘结在一起，所以，有望从夹在诸零件之间的粘结剂60，获得阻尼的效应。
下面是有关借助于连接装置10来连接工件W的加载梁51、底板52和铰接件53的程序步骤的描述。
如图4所示，尚未固化的呈液体的或膜状的热固性粘结剂60(用阴影线表示)，涂覆到加载梁51的端部部分61和铰接件53的端部部分57之间的间隙上。
此后，加载梁51和铰接件53借助于如图2所示的定位夹具15固定在预定的位置上，如图5所示，加载梁51的端部部分61和铰接件53的端部部分57互相重叠。此外，工件夹持机构12的移动台20借助于驱动器21而被驱动，以使第一激光头41恰好位于定位夹具15的通孔27的上方。
在此状态下，当端部部分57沿图5中的箭头Y的方向被扫描时，从第一激光头41发出的用于粘结剂加热的激光束B1，施加到铰接件53的端部部分57上，这样，阴影区域S1被局部地加热。
该局部加热致使热固性粘结剂60初步地在一短时间内凝固，这样，加载梁51的端部部分61和铰接件53的端部部分57临时定位在一起。由于借助于激光束B1对粘结剂进行加热只是瞬时的，所以，粘结剂60未能完全固化。然而可获得开始下一工艺步骤所必须的临时定位实际强度。如果加载梁51和铰接件53以这种方式临时定位在一起，则达到实际强度之前所需的时间短于使用光致固化粘结剂的情形。因此，在工件W定位之后，热固性粘结剂60快速地固化到实际强度。因此，可防止工件W因定位夹具15等的热膨胀引起的移位，这样，可保持高的定位精度。
由于工件W的诸零件通过粘结剂60而连接在一起，所以，零件材料的选择比零件采用焊接时有更大的自由度。而且，对于工件W来说，可以例如采用将不同的材料连接在一起的方式来获得能调解所要求的特性(例如，高刚度和轻重量)的一连接结构。
在将底板52和铰接件53焊接在一起的过程中，它们互相重叠。然后，移动台20借助于驱动器21而被驱动，以使待焊接的区域刚好位于第二激光头42的下面。
在此状态下，用于焊接的激光束B2借助于第二激光头42施加在要焊接的区域上。调整激光束B2的聚焦位置以使其会聚在各个点焊接头31上。在底板52和铰接件53部分熔化之后，激光束B2停留在其上。由此，在各个点焊接头31上，底板52和铰接件53连接在一起。
如图3所示，随着移动台20沿X轴和Y轴方向移动，重复上述的激光点焊，则点焊接头31就形成在多个位置上。
在上述基于粘结剂60初步固化的临时定位过程完成之后，执行粘结剂60的第二步固化(完全固化)。在对第二固化的加热过程中，多个工件W集总地存放在一加热炉内上，且同时地加热一给定的时间。这样，大量的工件W可在一短时间内有效地加热。
以这种方式，一个连接装置10可交替地使用，来执行热固性粘结剂60通过短时间的局部加热的固化(或临时定位)，以及按照要求通过激光点焊的连接。
因此，在以混合方式连接具有粘结部分30和点焊接头31的工件W的部诸件的过程中，借助于一个连接装置10，通过适当地使用激光束B1和B2，则可交替地加热粘结部分30和焊接接头31。连接装置10也适用于仅具有点焊接头31的连接结构，以及仅具有粘结部分31的连接结构。
图6示出一根据本发明的第二实施例的连接装置10′。连接装置10′包括一个激光头41和一用作光束控制装置的焦点位置调整机构70。利用焦点位置调整机构70，可在工件W上施加一用于粘结剂加热的散焦的激光束B1和一用于点焊的聚焦的激光束B2。
焦点位置调整机构70改变激光头41的焦点位置，这样，当用于粘结剂加热的激光束B1施加到工件W的粘结部分上时，聚焦位置被散焦，而当激光束B2会聚在工件W的点焊接头上时，用于焊接的激光束B2刚好聚焦。连接装置10′共有第一实施例的连接装置10中的其它的结构和功能。
利用以这种方式构造的连接装置10′，借助于一个激光头41，即可将用于加热粘结剂的激光束B1和用于焊接的激光束B2施加到工件W上。因此，可简化连接装置10′的结构。
用作光束控制装置的焦点位置调整机构70可以设计成沿图6中箭头Z所表示的方向(光轴的方向)移动激光头41。或者，它可以设计成沿箭头Z的方向移动台面20，由此，改变工件W和焦点的相对位置。
此外，可使用一检流计或旋转多面镜来扫描激光束。简而言之，该装置应仅设置有这样一种光束控制装置，即当加热粘结剂时，在施加该光束时其可在一相当宽的范围内散焦一激光束，以免其能量集中在一点上，并且在焊接过程中，其可在一窄的范围内恰好聚焦激光束，这样，光束集中在一点上。
图7示出作为工件W的另一实例的底板52和铰接件53，利用热固性粘结剂连接在一起的方式。在此实例中，在将热固性粘结剂涂复到底板52和铰接件53之间后，用上述的用于粘结剂加热的激光束对阴影区域S2进行一短时间的加热。由于粘结剂在此加热中初步地固化，所以，底板52和铰接件53临时定位在一起。
在如图8所示的盘驱动器悬架50B中，加载梁51、底板52、铰接件53利用热固性粘结剂60连接在一起。在该悬架50B的情形中，热固性粘结剂涂复在加载梁51和铰接件53之间，以及底板52和铰接件53之间。
利用用于粘结剂加热的激光束对阴影区域S1和S2进行短时间的加热。由此，粘结剂局部地初步固化，加载梁51和铰接件53临时定位在一起，而底板52和铰接件53临时定位在一起。
在如图9所示的盘驱动器悬架50C中，加载梁51′和弹性件80利用热固性粘结剂连接在一起。在弹性件80的实例中，一布线部分81形成在厚度为25μm的不锈钢基底上。例如，加载梁51′是70μm厚。
在悬架50C的情形中，热固性粘结剂涂复在加载梁51′和弹性件80之间。利用用于粘结剂加热的激光束对阴影区域S3进行短时间的加热。由此，粘结剂局部地初步固化，加载梁51′和弹性件80临时定位在一起。或者，一基于诸如聚酰亚胺之类的树脂的弹性件可粘附到加载梁51′上。
在如图10所示的盘驱动器悬架50D中，加载梁51′和弹性件80利用热固性粘结剂连接在一起，而加载梁51′和底板52借助于点焊接头31连接在一起。
在悬架50D的情形中，热固性粘结剂涂复在加载梁51′和弹性件80之间。利用用于粘结剂加热的激光束从加载梁51′的背面对阴影区域S3进行短时间的加热。由此，加载梁51′和弹性件80临时定位在一起。
在如图11所示的盘驱动器悬架50E中，一致动器臂90的一端部和铰接件53利用热固性粘结剂连接在一起，而铰接件53和加载梁51利用热固性粘结剂60连接在一起。在此实例中，通过对阴影区域S1和S4施加用于粘结剂加热的激光束，粘结剂局部地初步固化。
在如图12和13所示的底板52中，形成有一底板体52a和一凸台零件52b。凸台零件52b具有一突缘部分52c。在此实例中，热固性粘结剂60涂复在底板体52a和突缘部分52c之间。底板体52a和突缘部分52c互相重叠。此后，用于粘结剂加热的激光束在阴影区域S5上施加一短时间，这样，粘结剂局部地初步固化。经这样做之后，底板体52a和凸台零件52b临时定位在一起。
可以理解的是，在实施基于这些实施例的本发明的过程中，本发明的诸零件、包括形成连接结构的零件的模式、粘结部分或点焊接头的模式、定位夹具的构造以及激光辐照器等，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，可以进行各种变化或修改。
其它的优点和改型将会很容易地呈现在本技术领域内的技术人员面前。因此，本发明从其更广义的方面来说，不局限于这里所展示和描述的具体的细节和代表性的实施例中。因此，在不脱离由附后的权利要求书和其等价物所定义的一般的发明概念的精神或范围的前提下，可以作出各种各样的改型。
权利要求
1.一种零件连接装置，它包括一定位夹具(15)，其分层地将多个零件夹持在一预定的位置上；以及一激光辐照器(13)，其将激光束作用在各零件的粘结部分(30)或点焊接头(31)上，其特征在于，激光辐照器(13)包括光束控制装置(41、42、70)，光束控制装置使激光束散焦并作用在粘结部分(30)上，以便在使用热固性粘结剂将诸零件互相固定在一起时加热涂覆在粘结部分(30)上的热固性粘结剂(60)，而当使用激光束将零件互相点焊时，在比粘结部分(30)的范围窄的一范围内会聚激光束，并将激光束作用到点焊接头(31)上。
2.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，激光辐照器(13)的光束控制装置(41、42)包括一第一激光头(41)，其用来散焦和将激光束作用在粘结部分(30)上，以及一第二激光头(42)，其会聚激光束并将激光束作用在点焊接头(31)上。
3.如权利要求1所述的连接装置，其特征在于，激光辐照器(13)的光束控制装置(70)包括一焦点位置调整机构(70)，当激光束作用于粘结部分(30)时，其散焦激光束，而当激光束作用于点焊接头(31)时，其将激光束会聚在点焊接头(31)上。
4.一种连接结构，它包括多个包含一板状零件在内的零件，其特征在于，板状零件和任何板状零件之外的其它零件采用一热固性粘结剂(60)互相固定在一起。
5.如权利要求4所述的连接结构，其特征在于，零件是加载梁(51)、底板(52)、铰接件(53)，或构成一盘驱动器悬架(50A、50B、50C、50D、50E)的弹性件(80)。
6.一种由包括一板状零件在内的多个零件形成的连接结构，其特征在于，包括一粘结部分(30)，在该粘结部分，板状零件和任何板状零件之外的其它零件采用一热固性粘结剂(60)互相固定在一起；以及一点焊接头(31)，在该点焊接头部分，板状零件和板状零件之外的其它零件采用激光点焊互相固定在一起。
7.如权利要求6所述的连接结构，其特征在于，零件是加载梁(51)、底板(52)、铰接件(53)，或构成一盘驱动器悬架(50A、50B、50C、50D、50E)的弹性件(80)。
全文摘要
一种连接装置(10)，包括一发射用来加热粘结剂的激光束(B1)的第一激光头(41)，以及一发射用来焊接的激光束(B2)的第二激光头(42)。在用热固性粘结剂连接一工件(W)的诸零件过程中，散焦的激光束(B1)在一粘结部分(30)上作用一短时间。由此，粘结剂初步地固化，这样，诸零件临时定位在一起。在点焊诸零件的过程中，借助于第二激光头(42)会聚的用于焊接的激光束(B2)施加到点焊接头(31)上。
文档编号B23K26/00GK1499489SQ200310114218
公开日2004年5月26日 申请日期2003年11月7日 优先权日2002年11月7日
发明者田中裕规 申请人:日本发条株式会社