AT511261B1 - Vorrichtung zur verbindung zweier bauteile, insbesondere zur montage eines festplattenlaufwerks - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung (7) zur Montage eines Festplattenlaufwerks, insbesondere zum Kleben eines Lagers (9) in eine Grundplatte (8) eines Festplattenlaufwerks. Die Vorrichtung weist zum Vorhärten eines anaeroben, UV-härtenden Klebstoffes wenigstens eine UV-Lichtquelle (1) auf, deren Strahlachse (5) auf den Klebespalt (4) ausgerichtet ist, wobei zwischen einer auf der Klebespalt-Ebene stehenden Senkrechten (3) und der Strahlachse (5) der UV-Lichtquelle (1) ein Winkel a > 0 gebildet ist und wobei die Strahlachse (5) der UV-Lichtquelle (1) in tangentialer Richtung (6) auf den Klebespalt (4) ausgerichtet ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 511 261 B1 2013-01-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Montage zweier Bauteile, in der ein Bauteil derart in das andere Bauteil einsetzbar ist, dass zwischen den Bauteilen ein umlaufender Klebespalt zur Aufnahme eines Klebstoffes gebildet ist, wobei die Montage-Vorrichtung wenigstens eine UV-Lichtquelle zum Vor- oder Aushärten des Klebstoffs im Klebespalt aufweist.

[0002] Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise zur Montage eines Festplattenlaufwerks ausgebildet. Bei der Montage einer Festplatte wird das Lager des Antriebsmotors in die Grundplatte des Festplattengehäuses eingesetzt und dort verklebt (EP 1 335 143 A2). Beispielsweise gegenüber einem Schweißprozess hat dies den Vorteil, dass beim Kleben weniger Hitze auf das Lager einwirkt und damit insbesondere weniger Lageröl verdampft, weniger Hitzespannungen auftreten und die Grundplatte nicht verformt wird. Darüber hinaus ist eine gasdichte Verklebung einfacher erzielbar als eine gasdichte Schweißnaht.

[0003] Das Lager, insbesondere die Nabe, muss dabei exakt gegenüber der Grundplatte ausgerichtet sein, damit die Speicherplatten später absolut parallel zur Grundplatte angeordnet sind.

[0004] Die Vorrichtung weist deshalb eine Klebefixierung auf, in die zunächst das Lager mit montierter Nabe eingelegt wird. Die Nabe ist dabei auf festen Bezugspunkten fixiert. Danach wird die Grundplatte in die Klebefixierung eingelegt, wobei in die Aussparung für das Lager bereits ein Klebstoff aufgetragen wurde. Dieser Klebstoff ist vorzugsweise ein UV-härtender, anaerober Klebstoff, der bei Abwesenheit von Luft und bei Kontakt mit Metall auszuhärten beginnt.

[0005] Die Montagevorrichtung ist derart so ausgebildet, dass nach dem Einlegen der Grundplatte diese so in Richtung Lager abgesenkt wird, dass das Lager in die Aussparung der Grundplatte eingepasst wird. Die Klebefixierung weist auch für die Grundplatte Fixpunkte auf, die gegenüber den Fixpunkten der Nabe exakt ausgerichtet sind, so dass die Parallelität beider Bauteile zueinander gewährleistet ist.

[0006] Danach härtet der Klebstoff selbsttätig oder unter Bestrahlung mit einer UV-Lichtquelle aus, wobei nach etwa 35 bis 90 Sekunden eine Vorhärtung erreicht ist, die eine ausreichende Festigkeit bietet. Danach kann die Grundplatte mit dem Lager aus der Vorrichtung entnommen werden.

[0007] Anschließend wird der Klebstoff in einem UV-Ofen im Durchlauf ausgehärtet. Später wird der Klebstoff in einem Wärmeofen bei 80 °C für eine Stunde endgültig durchgehärtet, wodurch auch ein späteres Ausgasen reduziert wird.

[0008] Aufgrund der langen Vorhärtezeit des Klebstoffes, während der die Grundplatte in der Vorrichtung verbleiben muss, sind zur Erzielung eines schnellen Fertigungstaktes viele, beispielsweise mehr als zehn, dieser Vorrichtungen notwendig, die beispielsweise zeitlich versetzt bestückt werden. Eine Montagevorrichtung ist aufgrund der geforderten Präzision der Fixpunkte nur aufwändig herstellbar und daher vergleichsweise sehr teuer. Daher ist die Einrichtung einer Serienfertigung sehr kostenintensiv. Zudem werden für jedes Festplattenmodell andere Vorrichtungen, insbesondere mit speziell angepassten Fixpunkten benötigt.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine kostengünstigere und schnellere Herstellung des Festplattenlaufwerks ermöglicht.

[0010] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die UV-Lichtquelle derart angeordnet ist, dass die Strahlachse der UV-Lichtquelle auf den Klebespalt ausgerichtet ist, dass zwischen einer auf der Klebespalt-Ebene stehenden Senkrechten und der Strahlachse der UV-Lichtquelle ein Winkel α > 0 gebildet ist und dass die Strahlachse der UV-Lichtquelle in tangentialer Richtung auf den Klebespalt ausgerichtet ist.

[0011] Der Vorteil dabei besteht darin, dass die UV-Lichtquelle in der Montagevorrichtung angeordnet ist und die Bauteile zum Aushärten nicht entnommen und in eine separate Bestrah- 1 /7 österreichisches Patentamt AT 511 261 B1 2013-01-15 lungsvorrichtung transportiert werden müssen.

[0012] Durch Bestrahlung des Klebstoffs mit UV-Licht bereits in der Vorrichtung, kann die Zeitspanne, innerhalb derer der Klebstoff ausreichend vorgehärtet ist, wesentlich verkürzt werden. Der Klebstoff erreicht so bereits nach einigen Sekunden eine ausreichende Festigkeit, so dass die Grundplatte mit dem eingeklebten Lager wesentlich schneller aus der Vorrichtung entnommen werden kann. Die Vorrichtung steht dann bereits zur neuen Bestückung bereit. Im Vergleich zum Stand der Technik sind daher zur Erzielung des gleichen Fertigungstaktes wesentlich weniger Montagevorrichtungen notwendig. Insgesamt ist die Serienfertigung daher deutlich kostengünstiger.

[0013] Die UV-Lichtquelle ist dabei axial zum Lager ausgerichtet, so dass der Klebespalt vollständig beleuchtet wird. Insbesondere ist die Strahlachse der Lichtquelle auf den Klebespalt ausgerichtet. Dadurch liegt auch das Strahlungsintensitätsmaximum der Lichtquelle im Klebespalt, wodurch eine gute Energieausbeute erzielbar ist. Dabei kann die Strahlachse insbesondere senkrecht auf die Klebespalt-Ebene ausgerichtet sein. Eine weitere Verkürzung der Vorhärtezeit wird dadurch erreicht, dass die UV-Lichtquelle so angeordnet ist, dass zwischen einer Senkrechten auf der Klebespalt-Ebene und der Strahlachse der UV-Lichtquelle ein Winkel gebildet ist und dass die Strahlachse der UV-Lichtquelle in tangentialer Richtung auf den Klebespalt ausgerichtet ist.

[0014] Bei der axialen Anordnung der UV-Lichtquelle liegt der Fokuspunkt des UV-Lichts und daher das Strahlungsintensitätsmaximum im Zentrum des Lagers. Im radial weiter außerhalb liegenden Klebespalt ist die Strahlungsintensität etwas geringer.

[0015] Wird nun die Lichtquelle erfindungsgemäß gegenüber der Achse des Lagers versetzt, dann befindet sich das Intensitätsmaximum genau über dem Klebespalt. Zusätzlich bewirkt die Neigung des UV-Lichtstrahls gegenüber einer Senkrechten zur Oberflächenebene des Klebespalts, dass der Lichtstrahl tiefer in den Klebespalt eindringen kann. Der Fokus des UV-Lichts liegt daher bevorzugt in der Öffnung des Klebespalts. Das bedeutet, dass die Licht-Intensität innerhalb des Klebespalts am größten ist. Die Aushärtung des Klebstoffes kann daher ausgehend vom Fokuspunkt in alle Richtungen erfolgen.

[0016] Das heißt es wird in kurzer Zeit eine sehr große Festigkeit des Klebers erzielt. Die Herstellung wird dadurch kostengünstiger und schneller.

[0017] Die erfindungsgemäße Anordnung der UV-Lichtquelle ist nicht nur zur Montage von Festplattenlaufwerken einsetzbar. Vielmehr kann damit die Aushärtgeschwindigkeit bei beliebigen Klebeanwendungen, bei denen zwei Bauteile mittels Klebstoff miteinander verbunden werden, verkürzt werden.

[0018] Als UV-Lichtquelle eignen sich beispielsweise UV-Laser oder andere UV-Lichtquellen. Vorzugsweise ist die UV-Lichtquelle durch mindestens eine UV-Leuchtdiode gebildet. Insbesondere kann das UV-Licht durch Lichtleitfasern geführt werden.

[0019] Zweckmäßigerweise ist die UV-Lichtquelle in einem Gehäuse mit einer Fokussier-Iinse angeordnet. Durch die Fokussierlinse kann das UV-Licht gezielt auf den Klebespalt fokussiert werden, wodurch die Aushärtung beschleunigt wird.

[0020] In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Fokussierlinse so eingestellt, dass der Fokus des UV-Lichtstrahls in der Oberflächenebene des Klebespalts liegt. Daher ist die Lichtintensität nicht an der Oberfläche des Klebstoffes maximal, sondern darunter innerhalb des Klebespalts. Dadurch wird eine bessere Vorhärtung erzielt, da der Klebstoff ausgehend vom Licht-Intensitätsmaximum in alle Richtungen vernetzen kann. Das heißt die Vorhärtezeit kann dadurch reduziert werden, da in der gleichen Zeit wesentlich mehr Klebstoff aushärtet.

[0021] Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn mehrere UV-Lichtquellen regelmäßig um den Klebespalt herum verteilt angeordnet sind, so dass eine möglichst über den Umfang gleichmäßige Vorhärtung des Klebstoffes erzielt wird. Insbesondere hier ist die tangentiale Ausrichtung vorteilhaft, da bei gerader Anordnung der UV-Lichtquellen die Strahlmittelpunkte unter Umständen 2/7 österreichisches Patentamt AT 511 261 B1 2013-01-15 außerhalb des Klebespalts liegen und somit die Strahlintensität im Klebespalt sehr gering ist.

[0022] Insbesondere zweckmäßig ist es, wenn die Vorrichtung drei oder vier UV-Leuchtdioden aufweist, die kreisförmig, jeweils um 120° beziehungsweise um 90° versetzt angeordnet sind.

[0023] In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung eine Dreheinrichtung auf, so dass der Klebespalt relativ zum UV-Lichtstrahl drehbar ist, damit der Klebespalt in vollem Umfang vorhärtbar ist. Dabei kann entweder die UV-Strahlungsquelle und/oder die Grundplatte mit dem Lager bewegt werden. Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Bewegung so weit erfolgt, dass der Klebespalt in vollem Umfang durch die UV-Lichtquelle bestrahlt wird. Bei vier Lichtquellen erfolgt die Bewegung daher vorzugsweise um mindestens 90°.

[0024] Die Erfindung beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Montage eines Lagers in einer Grundplatte eines Festplattenlaufwerks, wobei das Lager in die Grundplatte eingesetzt wird und durch eine Klebefixierung in Position gehalten wird, wobei zuvor in den Klebespalt zwischen Lager und Grundplatte ein anaerober, UV-härtbarer Klebstoff eingebracht wurde. Die Ausführung des Verfahrens erfolgt erfindungsgemäß in einer vorbeschriebenen Vorrichtung, so dass der Klebstoff durch eine UV-Lichtquelle vorgehärtet wird, wobei der UV-Lichtstrahl vorzugsweise tangential auf den Klebespalt ausgerichtet und gegenüber der Oberflächenebene des Klebespalts geneigt ist.

[0025] Vorzugsweise werden der Klebespalt und/oder die UV-Lichtquelle während der Beleuchtung relativ zueinander gedreht, so dass der Klebespalt vollumfänglich vorgehärtet wird.

[0026] Die Erfindung ist nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

[0027] Es zeigt: [0028] Fig. 1 eine schematische Anordnung von vier UV-Lichtquellen gemäß der Erfindung, [0029] Fig. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Montage eines

Festplattenlaufwerks und [0030] Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung von vier UV-Lichtquellen mit Lager und an gedeuteten Strahlungsachsen.

[0031] In Fig. 1 ist schematisch eine Anordnung von vier UV-Lichtquellen 1 gezeigt. Wobei die Erfindung ebenso mit nur einer oder jeder anderen Anzahl an UV-Lichtquellen realisierbar ist.

[0032] Jede UV-Lichtquelle 1 ist im Beispiel in einem im Wesentlichen zylinderförmigen Gehäuse 2 angeordnet. Die Gehäuse 2 können jedoch auch so ausgebildet sein, dass wenigstens zwei oder alle UV-Lichtquellen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.

[0033] Die Gehäuse 2 der Lichtquellen 1 sind dabei gegenüber der Lagerachse 3 um einen spitzen Winkel a geneigt (Fig. 2). Zudem sind die Gehäuse 2 jeweils so gegenüber dem Klebespalt 4 versetzt angeordnet, dass die Lichtachse 5 jeweils in tangentialer Richtung 6 zum Klebespalt 4 ausgerichtet ist. Dadurch liegt der Fokuspunkt und somit das Intensitätsmaximum der UV-Strahlung genau innerhalb des Klebespalts 4.

[0034] Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Montage-Vorrichtung 7 für Festplattenlaufwerke. In der Montage-Vorrichtung 7 ist eine Grundplatte 8 eines Festplattenlaufwerks eingelegt. Die Grundplatte 8 wird durch mehrere Fixpunkte 15 in Position gehalten. Ferner wird das Lager 9 durch einen Niederhalter 16 fixiert.

[0035] In einer Öffnung der Grundplatte 8 ist ein Lager 9 mit einem bereits montiertem Antriebsmotor 10 mit Nabe 11 zur Aufnahme der Speicherplatten eingesetzt. Eine Klebefixierung 12, die das Lager 9 in Position hält, greift an der Nabe 11 an. Damit wird sichergestellt, dass das Lager 9 und später die Speicherplatten exakt ausgerichtet sind.

[0036] Zwischen dem Lager 9 und der Grundplatte 8 ist ein umlaufender Klebespalt 4 gebildet, in den ein anaerober, UV-härtender Klebstoff eingebracht wurde. 3/7 österreichisches Patentamt AT 511 261 B1 2013-01-15 [0037] Weiterhin weist die Vorrichtung ein Gehäuse 13 auf, in dem vier UV-Leuchtdioden 1 als UV-Strahlungsquellen angeordnet sind. Alternativ können jedoch auch jeweils ein UV-Laser oder ein UV-Laser mit einem Strahlteiler oder dergleichen UV-Lichtquelle verwendet werden.

[0038] Das Gehäuse 13 selbst ist axial über dem Lager 9 ausgerichtet. Die UV-Leuchtdioden 1 weisen jeweils eine Fokussierlinse 14 auf, durch die der Fokuspunkt des UV-Lichts auf die Öffnung des Klebespalts 4 einstellbar ist.

[0039] Die UV-Leuchtdioden 1 sind jeweils so in dem Gehäuse 13 befestigt, dass die Strahlachse 5 gegenüber der Lagerachse 3 um einen Winkel α geneigt ist.

[0040] Zusätzlich sind die einzelnen UV-Leuchtdioden 1 derart gegenüber dem Lager 9 versetzt angeordnet, dass die Strahlachse 5 in tangentialer Richtung auf den Klebespalt 4 ausgerichtet ist, wie es in Fig. 3 verdeutlicht ist.

[0041] Die tangentiale Ausrichtung sorgt nun dafür, dass der Fokuspunkt genau im Klebespalt 4 liegt und somit die maximale Lichtintensität zur Vorhärtung des Klebstoffes zur Verfügung steht. Die Neigung der Strahlachse 5 ermöglicht dabei ein Setzen des Fokuspunktes innerhalb des Klebespalts 4 in der Oberflächenebene. Eine Bestrahlung mit UV-Licht bewirkt nun, dass der Klebstoff im Klebespalt 4 ausgehend vom Fokuspunkt in alle Richtungen auszuhärten beginnt. Im Vergleich zum Stand der Technik wird so bereits nach wenigen Sekunden eine ausreichende Festigkeit erreicht, so dass die Grundplatte mit dem Lager bereits aus der Vorrichtung entnommen werden kann. Die Vorrichtung kann dann bereits neu bestückt werden.

[0042] Insgesamt kann die Zeit, die eine Grundplatte in der Vorrichtung verbleiben muss, auf unter 10 s verkürzt werden, wodurch sich der Seriendurchsatz entsprechend erhöht. Es sind daher, um die gleiche Fertigungsrate zu erzielen, wesentlich weniger Vorrichtungen notwendig als im Stand der Technik.

[0043] Daher ergibt sich ein vorteilhaftes Verfahren, mit dem beispielsweise ein Lager 9 in eine Grundplatte 8 geklebt werden kann. Dabei wird zunächst das Lager mit montierter Nabe in die Vorrichtung 7 eingesetzt. Danach wird der Klebstoff in die Lager-Aussparung der Grundplatte 8 eingebracht und diese in die Montagevorrichtung 7 eingesetzt. Die genaue Lage des Lagers 9 wird innerhalb der Klebefixierung 12 durch Fixpunkte bestimmt. Die Klebefixierung mit der Grundplatte wird nun abgesenkt, so dass das Lager in die Öffnung der Grundplatte mit dem Klebstoff eingepresst wird. Ein Niederhalter 16 definiert dabei die Höhen-Position des Lagers 9. Danach werden die UV-Leuchtdioden 1 eingeschaltet, so dass der Klebstoff im Klebespalt 4 vorgehärtet wird. Dieser Vorgang dauert lediglich einige Sekunden. Danach ist die Klebeverbindung bereits ausreichend fest, so dass das Laufwerk ohne weiteres nach kurzer Zeit bereits aus der Vorrichtung entnommen werden kann.

[0044] In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Klebespalt so relativ zur Lichtquelle bewegt werden, dass der Klebespalt vollumfänglich durch das UV-Licht vorgehärtet wird.

[0045] Im Beispiel ist dazu das Gehäuse 13 so ausgebildet, dass es um die Lagerachse 3 drehbar ist. Aufgrund der regelmäßigen Anordnung von vier UV-Lichtquellen genügt eine Drehung um 90°, um den im Klebespalt angeordneten Kleber vollumfänglich zu bestrahlen. Somit wird eine vollständige Vorhärtung des Klebers innerhalb des Klebespalts erzielt.

[0046] Bei anderen Klebespaltgeometrien kann auch eine andere Relativbewegung durchgeführt werden. 4/7

Claims (10)

1. österreichisches Patentamt AT 511 261 B1 2013-01-15 Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Montage zweier Bauteile (8, 9), in der ein Bauteil derart in das andere Bauteil einsetzbar ist, dass zwischen den Bauteilen ein umlaufender Klebespalt (4) zur Aufnahme eines Klebstoffes gebildet ist, wobei die Montage-Vorrichtung (7) wenigstens eine UV-Lichtquelle (1) zum Vor- oder Aushärten des Klebstoffs im Klebespalt (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lichtquelle (1) derart angeordnet ist, dass die Strahlachse der UV-Lichtquelle (1) auf den Klebespalt ausgerichtet ist, dass zwischen einer auf der Klebespalt-Ebene stehenden Senkrechten (3) und der Strahlachse (5) der UV-Lichtquelle (1) ein Winkel α > 0 gebildet ist und dass die Strahlachse (5) der UV-Lichtquelle (1) in tangentialer Richtung (6) auf den Klebespalt (4) ausgerichtet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Lichtquelle (1) durch eine UV-Leuchtdiode gebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Leuchtdiode (1) in einem Gehäuse (13) mit einer Fokussierlinse (14) angeordnet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus des UV-Lichtstrahls in der Oberflächenebene des Klebespalts (4) liegt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehrere UV-Lichtquellen (1) aufweist, die regelmäßig zum Klebespalt angeordnet sind, so dass eine möglichst gleichmäßige Aushärtung des Klebstoffes erzielt wird.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung vier UV-Leuchtdioden (1) aufweist, die kreisförmig, jeweils um 90° versetzt angeordnet sind.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Dreheinrichtung aufweist, so dass der Klebespalt relativ zum UV-Lichtstrahl drehbar ist, damit der Klebstoff in vollem Umfang vorhärtbar ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Montage eines Festplattenlaufwerks, mit einer Klebefixierung (12), die das Lager (9) und die Grundplatte (8) eines Festplattenlaufwerks relativ zueinander in Position hält, wobei zwischen Grundplatte und Lager der Klebespalt zur Aufnahme eines Klebstoffes gebildet ist.
9. 9. Verfahren zur Montage eines Lagers (9) in einer Grundplatte (8) eines Festplattenlaufwerks in einer Montage-Vorrichtung (7), wobei das Lager (9) in die Grundplatte (8) eingesetzt wird und durch eine Klebefixierung (12) in Position gehalten wird, wobei in den Klebespalt (4) zwischen Lager (9) und Grundplatte (8) ein anaerober, UV-härtbarer Klebstoff eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff durch eine UV-Lichtquelle (1) in der Montage-Vorrichtung (7) vorgehärtet wird, wobei die UV-Strahlachse (5) in tangentialer Richtung (6) auf den Klebespalt (4) ausgerichtet und gegenüber der Lagerachse (3) um einen Winkel (a) geneigt ist und dass zur Weiterverarbeitung die Klebefixierung (12) entfernt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebespalt (4) oder die UV-Lichtquelle (1) während der Beleuchtung relativ zueinander gedreht wird, so dass der Klebespalt (4) vollumfänglich vorgehärtet wird. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 5/7