JP2006079663A - 記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法および記録媒体カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】上下シェルハーフが周壁の複数箇所において突合わせ溶接されて形成された扁平なハウジング内に記録媒体が収容されてなる記録媒体カートリッジにおいて、溶接時にレーザービームが上下シェルハーフの周壁における突合せ部位の隙間を通じてハウジング内に洩れるのを防止する。
【解決手段】スポット溶接の中心Ｗｏを上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ，４ｓの突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて溶接を行なう．
【選択図】 図１

Description

本発明は、上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成された扁平なハウジング内に記録媒体か収容されてなる記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法に関するものである。また本発明は、上記方法により溶接された上下シェルハーフを備えた記録媒体カートリッジに関するものである。

従来より、デジタルカメラ等のモバイル機器においては、記録媒体として、「ｃｌｉｋ！（登録商標）」と呼ばれる超小型の記録媒体カートリッジが使用されている（特許文献１参照）。

この記録媒体カートリッジ１は、図７（斜視図）および図８（ａ），（ｂ）（平面図および裏面図）に示すように、ドライブ装置に押込み装填するときに指を当てる押込み部２ａを含む、スタビライザと呼ばれる樹脂製のフレーム２と、このフレーム２に嵌合された金属薄板(厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼板)からなる平坦な主面を備えた上シェルハーフ３および下シェルハーフ４とによって構成された、幅５０ｍｍ、奥行き５５ｍｍ、厚さ１．９５ｍｍの扁平なハウジング内に、４０ＭＢの記憶容量を有する直径１．８インチ（４５．７ｍｍ）の磁気記録媒体５を回転自在に収容している。磁気記録媒体５の中央部には、中心孔１０ａを備えたハブ（センタコア）１０が固着されている。

この記録媒体カートリッジ１は、幅５３ｍｍ、奥行き８５ｍｍ、厚さ５ｍｍの外寸を有するＴＹＰＥII ＰＣカード型のドライブ装置（図略）が備えているスロットに挿入形式でローディングされるように構成され、そのハウジングには、上記ドライブ装置が備えている記録再生用磁気ヘッドを磁気記録媒体５の表面にアクセスさせるためのＶ字状の開口６が形成され、さらに、ハウジングと磁気記録媒体５との間には、上記開口６を回転式に開閉するための、開口７ａを備えたロータリーシャッタ７が介装されている。このロータリーシャッタ７は、図示しないバネ部材によって閉方向に付勢され、かつ上シェルハーフ３に取り付けられている図示しないロック部材により閉位置にロックされるように構成されている。

なお、図７および図８（ａ），（ｂ）は、ロータリーシャッタ７の開口７ａがハウジング内に潜入して、ロータリーシャッタ７がハウジングの開口６を閉じている状態、すなわち閉位置にある状態を示している。

ロータリーシャッタ７は、図８（ａ）の９−９線に沿った要部拡大断面図である図９に示すように、周壁部において互いに嵌合されたアルミニウム薄板製の上下シャッターハーフ７Ｕ，７Ｄからなり、上シャッターハーフ７Ｕは、上シェルハーフ３の下面から内方へ突出する小径の円筒体３ａによって回転可能に軸支され、円筒体３ａの先端には、上シャッターハーフ７Ｕが円筒体３ａからの抜出すのを防止するためのセンタピンと呼ばれる抜止め部材１１が溶接されて、ハブ１０の中心孔１０ａ内に介入している。上下シャッターハーフ７Ｕ，７Ｄの内面には、磁気記録媒体５の表面を清掃するための不織布からなるライナ１３がそれぞれ貼り付けられている。

下シェルハーフ４の中央部には、ハブ１０を外部に臨ませる円形の開口４ａが形成され、下シャッターハーフ７Ｄの中心部には、下シェルハーフ４の開口４ａの周縁に遊嵌される大径の円筒体７Ｄａが下方へ向かって突設されて、この円筒体７Ｄａによって下シャッターハーフ７Ｄが下シェルハーフ４に回転可能に支持されているとともに、円筒体７Ｄａの先端部がカシメられて、下シャッターハーフ７Ｄが下シェルハーフ４からの抜け出すのを防止するフランジ１２が形成されている。

さらに下シェルハーフ４には、図８（ｂ）から明らかなように、ロータリーシャッタ７と同心的な円弧状開口４ｂが形成され、下シャッターハーフ７Ｄには、上記円弧状開口４ｂから突出しかつこの円弧状開口４ｂに沿って移動してロータリーシャッタ７を開閉するシャッターノブ７ｂが固設されている。そして、ドライブ装置に対する記録媒体カートリッジ１のローディング動作（押込み動作）に伴って、ロック部材によるロータリーシャッタ７の閉位置でのロックが解除されて、ロータリーシャッタ７が回動可能になるとともに、ドライブ装置が備えている係合壁面がシャッターノブ７ｂに係合して、ロータリーシャッタ７がその開口７ａを上下シェルハーフ３，４の開口６にほぼ一致させる開位置まで約６０度回転されることにより、図１０（ａ），（ｂ）（平面図および裏面図）に示すように、磁気記録媒体５がハウジングの開口６から露出された状態でドライブ装置に装填される。

また、ドライブ装置に装填された記録媒体カートリッジ１は、これをさらにドライブ装置側に押すことにより、ドライブ装置との係合が外れてドライブ装置からの排出が可能になり、図示しないバネ部材によってロータリーシャッタ７が図８（ａ），（ｂ）に示す閉位置に復帰するように構成されている。

上下シェルハーフ３，４は、図９の右端に示すように、双方の周壁のエッジ同士を互いに突き合わせ、この突合せ線に沿った図８（ａ）に示す１３箇所の溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３におけるレーザービームを用いたスポット溶接により組み立てられる。
米国特許第６,１３３,５４４号明細書

ところで、上下シェルハーフ３，４の周壁における突合わせ部位においては、その隙間がゼロになることが望ましいが、実際問題として隙間をゼロにすることは不可能であり、溶接箇所には僅かな隙間が存在するのが普通である。

一方、レーザー溶接では、直径１ｍｍにも満たない微小な加工点に数ｋＷのエネルギーを集中できるため、加工点では激しい蒸発が起こり、レーザーから得た熱と激しい蒸発の蒸発反力によって加工点にキーホールと呼ばれる深い穴が形成されながら溶接が進行することにより、深溶込み溶接が可能になる。

しかしながら、突合せ部と溶接スポットの中心が一致すると、沸騰溶融が突合せ部の裏面まで到達していなくても、突合せ部の隙間からスパッタやガス、酸化物が飛び出し、ロータリーシャッタ７等の部材に付着し、時には記録媒体にも到達する可能性がある。また、ロータリーシャッタ７の外面に付着した塵埃は、後日の使用時に振動等で剥がれて、記録媒体や記録再生ヘッドに挟まる等の致命的なエラーを惹き起こすこともある。

上述の事情に鑑み、本発明は、溶接時にレーザービームが上記隙間を通じてハウジング内に洩れるのを防止することを目的とするものである。

本願第１の発明は、上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成された扁平なハウジング内に記録媒体が収容されてなる記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法であって、上記レーザービームによるスポット溶接の中心位置を上下シェルハーフの周壁の突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて前記溶接を行なうことを特徴とするものである。

上記スポット溶接の中心位置の突合わせ部位からの偏位量は、約３０μｍから溶融部の直径の約１０％までの間の範囲内に設定して溶接を行なうことが好ましい。したがって、溶融部の直径が約０．８ｍｍである場合には、好ましい偏位量の範囲は約３０μｍ〜約８０μｍとなり、約５０μｍが最も好ましい。

本願第２の発明は、上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成された扁平なハウジング内に記録媒体が収容されてなる記録媒体カートリッジにおいて、上記スポット溶接による溶融部の中心位置が、上下シェルハーフの周壁の突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位していることを特徴とするものである。

本願第１および第２の発明によれば、レーザービームによるスポット溶接の中心位置を上下シェルハーフの周壁の突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて溶接を行なっているから、溶接時にレーザービームが上下シェルハーフの周壁における突合わせ部位の隙間を通じてハウジング内に洩れるのを効果的に防止することができる。

その場合、上記スポット溶接の中心位置の突合わせ部位からの偏位量が３０μｍ未満では、偏位させた効果が薄く、上記偏位量が溶融部の直径の約１０％を超えると、偏位量が過剰になって溶接品質が低下するので、約５０μｍの偏位量が最も好ましい。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明による記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法の説明に供する溶接箇所の拡大正面図で、図１（ａ）は溶接前、図１（ｂ）は溶接後の状態をそれぞれ示す。また、図１（ｃ）は溶接箇所の模式的断面図である。

図１（ａ），（ｂ）において、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓの突合わせ部位における溶接箇所には、例えば下シェルハーフ４の側壁４ｓから延びる高さ３０μｍ、幅１ｍｍ程度の溶接代（しろ）Ｔが形成されており、これによって、周壁３ｓ、４ｓの突合わせ部位における隙間Ｇａが２０μｍ以下となって、他部の隙間Ｇの約５０μｍよりも狭くなっている。そして溶融部Ｗの中心Ｗｏが、上記隙間Ｇａのほぼ中心にある点Ｃに対して例えば約５０μｍだけ上方に、すなわち上シェルハーフ３側に偏位した位置に設定されている。

すなわち、本実施の形態の溶接方法においては、レーザービームによるスポット溶接の中心位置Ｗｏを、上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓの突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて溶接を行なうことを主眼としており、その偏位量は、約３０μｍから溶融部Ｗの直径の約１０％までの間の範囲内にあることが好ましい。したがって、溶融部の直径が約０．８ｍｍである場合には、好ましい偏位量の範囲は約３０μｍ〜約８０μｍとなり、約５０μｍが最も好ましい。

図１（ｃ）の左側には、キーホールＫの生じるレーザービームの中心位置Ｗｏを上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓの突合わせ部位に設定した場合が示してあり、突合わせ部位の隙間からスパッタ等が飛び出しているが、図１（ｃ）の右側に示すように、キーホールＫの生じるレーザービームの中心位置Ｗｏを例えば５０μｍだけ上シェルハーフ３側に偏位した位置に設定することにより、突合わせ部位の隙間からスパッタ等が飛び出すのを効果的に防止することができる。

図２は、記録媒体カートリッジ１の上下シェルハーフ３，４の溶接に用いる冶具である受け台２０の平面図であり、図３はその正面図である。

この受け台２０は、記録媒体カートリッジ１がそのフレーム２側を図の右方に向けた状態で、上シェルハーフ３を上側にして位置決めされた場合に、下シェルハーフ４の主面の少なくとも周縁部に密着して支持する平坦なカートリッジ支持面２１と、この支持面２１に開口した、扇形の平面形状を有する空所２２とを備えている。この空所２２は、受け台２０上に固定された記録媒体カートリッジ１のロータリーシャッタ７を図８(ａ)に示す閉位置から開位置に向かって回動させるシャッターレバー３０の回動スペースとなる。受け台２０の周囲には、上下シェルハーフ３，４の周壁を側方から弾性的に挟持する板バネ製のサイドガイド２３，２４，２５が固定されている。

シャッターレバー３０は、図４に側面図を示すように、回動軸３５に固定されるボス部３１と、このボス部３１から一方向に延びて、受け台２０上に固定された記録媒体カートリッジ１のシャッターノブ７ｂに対し片側から係合する先端部を備えたレバー部３２とを備えている。

各サイドガイド２３，２４，２５は、上下シェルハーフ３，４の周壁面上に弾接して、上下シェルハーフ３，４の周壁の突き合わせ部位におけるズレを防止する位置決め機能に加えて、溶接時のスパッタ等が上下シェルハーフ３，４間の隙間から内部に侵入しないように溶接箇所以外の突合せ部を塞ぐ機能をも有しており、例えばサイドガイド２３には、図３に示すように溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_３にそれぞれ対応する位置にスリットＳ_１〜Ｓ_３が形成され、これらスリットＳ_１〜Ｓ_３を通してレーザー溶接が行なわれるようになっている。他のサイドガイド２４，２５も同様に、溶接箇所にそれぞれ対応する位置にスリットを備えている（図示は省略）。

図６は、上シェルハーフ３の主面周縁部における各溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３の近傍を押さえるための押さえロッド４０を示し、１３本の押さえロッド４０がロッド保持部材５０に取り付けられている。

各押さえロッド４０は、上シェルハーフ３の主面周縁部における各溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３の近傍位置に接触させる球面状の下端面４１ａを備えたロッド本体４１と、このロッド本体４１を上下に摺動可能に貫通させ、かつ外周にねじ溝を備えたロッド保持部材５０に上下調整可能に取り付けられた外筒４２と、ロッド本体４１に形成された段部４１ｂと外筒４２の下端のフランジ４２ａとの間に縮装されたコイルバネ４３と、コイルバネ４３のバネ圧を調整するために、ロッド本体４１の上端部４１ｃに螺装された調整ナット４４とから構成されている。

このような構成を有する１３本の押さえロッド４０がロッド保持部材５０に取り付けられていることにより、上シェルハーフ３の主面周縁部に対するロッド本体４１の下端面４１ａの相対位置および接触圧をそれぞれ個別に調整することが可能となる。

次に上記受け台２０および押さえロッド４０を用いた上下シェルハーフ３，４の溶接方法について説明する。

先ず、シャッターレバー３０を図２に実線で示す位置に保持した状態で、上下シェルハーフ３，４を、下シェルハーフ３を下側にして、かつ双方の周壁のエッジ同士が互いに突き合わされた状態で受け台２０上に位置決めし、サイドガイド２３〜２５によって上下シェルハーフ３，４の周壁を側方から挟持して段差を無くす。

次に、仮想線で示すような、上述のサイドガイド２３〜２５と同様の構成を有するサイドガイド２７を備えた可動受け台２８が空所２２に上昇して、下シェルハーフ４の空所２２内にある主面部分の少なくとも周縁部を支持し、かつ上下シェルハーフ３，４の周壁面上にサイドガイド２７を弾接させる。

同時に、ロッド保持部材５０を上方から下降させて、１３本の押さえロッド４０によって上シェルハーフ３の主面周縁部における各溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３（図８(ａ)参照）の近傍を押さえる。次に、ロータリーシャッタ７のロックが解除される。

この場合、溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_３およびＷ_６、Ｗ_７の近傍を押さえるロッド本体４１の接触圧は平均して２００gf程度に設定すればよいが、特に上下シェルハーフ３，４の磁気ヘッドアクセス用開口６に臨む両コーナー部およびフレーム２との嵌合部は、上下シェルハーフ３，４の間に隙間が生じやすい部位であるため、溶接箇所Ｗ_４およびＷ_５の近傍、ならびにＷ_１２およびＷ_１３の近傍を押さえるロッド本体４１の接触圧は上述の接触圧の２倍以上の約５００gf程度になるように調整するのが好ましい。一方、溶接箇所Ｗ_８の近傍は受け台２０からも可動受け台２８からも外れた部位であるため、接触圧が最も低い約３０gf程度になるように調整し、さらに、シャッターノブ７ｂの通路に近接した溶接箇所Ｗ_９〜Ｗ_１１近傍を押さえるロッド本体４１も比較的低い約１００gf程度の接触圧に調整するのが好ましい。

このように、ロッド本体４１の接触圧を個別に好ましい値に調整された１３本の押さえロッド４０により上シェルハーフ３の主面周縁部を上方から押さえた状態で、先ず１０箇所の溶接箇所Ｗ_４〜Ｗ_１３に対して、図１に示したように、スポット溶接の中心Ｗｏを上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ、４ｓの突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて溶接を行なう。次いで可動受け台２８を下降させるとともに、シャッターレバー３０を図２の実線で示す位置から仮想線で示す位置まで図の時計方向に回動して、ロータリーシャッタ７の開口７ａをハウジングの開口６にほぼ一致させる。次に可動受け台２８を再び空所２２内に上昇させて、下シェルハーフ４の主面を支持させ、その状態で、残りの３箇所の溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_３に対して、サイドガイド２３のスリットＳ_１〜Ｓ_３を通して溶接を行なう。

次に可動受け台２８を下降させた後、シャッターレバー３０を図２に実線で示す原位置まで復帰させると、ロータリーシャッタ７もハウジング内に内装されているバネ部材の付勢力によって、図８（ａ），（ｂ）に示す閉位置に復帰する。次にロッド支持部材５０を上昇させて記録媒体カートリッジ１を解放し、溶接工程を終了する。

なお、空所２２の面積をできるだけ縮小させて支持面２１を広く取る関係上、図２および図４に示すシャッターレバー３０は、先端部がシャッターノブ７ｂの片側から係合する細いレバー部３２を備えているが、図５に示すように、シャッターノブ７ｂの両側から係合し得る二股状の先端部を備えたレバー部３２′を有するシャッターレバー３０′を用いてもよい。その場合には、ロータリーシャッタ７をより確実に閉位置に復帰させることができる利点がある。

また、上述の実施の形態では、下シェルハーフ４を下側にした状態で溶接を行っているが、下シェルハーフ４を上側にした状態で溶接を行うこともできる。その場合には、シャッターレバー３０を記録媒体カートリッジ１の上方に配置する必要があるが、受け台２０に空所２２を設けることも可動受け台２８を用意することも不要になる利点がある。

以上の説明で、本発明による、上下シェルハーフ３，４の溶接方法の実施の形態が明らかになったが、本実施の形態によれば、レーザービームによるスポット溶接の中心Ｗｏを上下シェルハーフ３，４の周壁３ｓ，４ｓの突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて溶接を行なっているから、溶接時にレーザービームが周壁３ｓ，４ｓにおける突合わせ部位の隙間Ｇａを通じてハウジング内に洩れるのを効果的に防止することができる。

また、板バネからなるサイドガイド２３，２４，２５および２７を用いて、上下シェルハーフ３，４の周壁を側方から挟持した状態で溶接を行なうことにより、簡単な構造で、上下シェルハーフの周壁における突合せ部位に段差が生じるのを効果的に防止することができる。そしてこれらサイドガイド２３，２４，２５および２７が、溶接箇所に対応する位置にスリットを備えていることにより、これらスリットを通して溶接を行なうことができるから、サイドガイド２３，２４，２５および２７の存在が溶接作業を妨げにならず、サイドガイド３，２４，２５および２７によって溶接箇所以外の突合せ部を塞ぐことにより、溶接時のスパッタ等が上下シェルハーフ３，４間の隙間から内部に侵入するのを防止することができる。

また、１３箇所の溶接箇所Ｗ_１〜Ｗ_１３のそれぞれの近傍を、溶接箇所に応じて押さえ力を調整された押さえロッド４０により上方向から上下シェルハーフ３，４を受け台２０上に押しつけた状態で溶接を行なっているので、ハウジングのアクセス用開口６に臨むコーナー部のような、上下シェルハーフ３，４の間に隙間が生じやすい溶接箇所Ｗ_４およびＷ_５の近傍は比較的大きい押さえ力をもって押圧することにより、記録媒体カートリッジ１全体の寸法精度を向上させることができる。

上述の実施例は、外径１．８インチ（約４６ｍｍ）の磁気記録媒体５を備えた「ｃｌｉｋ！」の場合であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、将来開発されるであろう更に小型で高密度な１インチ（約２５ｍｍ）や０．８インチ(約２０ｍｍ)等の超小型高密度記録媒体を備えたカートリッジにも適用可能であり、記録媒体は、ディスクに限らず、テープ、ハードディスク、光媒体、半導体等であってもよい。

また、上述の実施例では、ロータリーシャッタ７がハウジングに内蔵されているが、本発明は、ロータリーシャッタあるいはスライドシャッタを外装した記録媒体カートリッジにも適用可能であることは言うまでもない。

図１ａは本発明による溶接方法の説明に供する溶接箇所の溶接前の拡大正面図、図１（ｂ）は溶接後の拡大正面図、図１（ｃ）は溶接箇所の模式的断面図である。 本発明の溶接方法の実施に使用される受け台の平面図である。 図２の受け台の正面図である。 図２に示すシャッターレバーの側面図である。 シャッターレバーの変形を示す平面図である。 本発明の溶接方法の実施に使用されるロッドの正面図である。 従来の記録媒体カートリッジの斜視図である。 図８（ａ），（ｂ）は、図７の記録媒体カートリッジの、ロータリーシャッタが閉位置にある状態を示す平面図および底面図である。 図８（ａ）の９−９線に沿った要部の拡大断面図である。 図１０（ａ），（ｂ）は、図７の記録媒体カートリッジの、ロータリーシャッタが開位置にある状態を示す平面図および底面図である。

符号の説明

１ 記録媒体カートリッジ
３ 上シェルハーフ
４ 下シェルハーフ
５ 磁気記録媒体
６ ハウジングの開口
７ ロータリーシャッタ
７ａ ロータリーシャッタの開口
７ｂ シャッターノブ
７Ｕ 上シャッターハーフ
７Ｄ 下シャッターハーフ
１０ ハブ
２０ 受け台
２３，２４，２５，２７ サイドガイド
２８ 可動受け台
３０ シャッターレバー
４０ 押さえロッド
４１ ロッド本体
Ｔ 溶接代
Ｗ 溶融部
Ｗｏ 溶融部中心
Ｗ_１〜Ｗ_１３ 溶接箇所

Claims (4)

1. 上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成された扁平なハウジング内に記録媒体が収容されてなる記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法であって、
   前記レーザービームによるスポット溶接の中心位置を前記上下シェルハーフの周壁の突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位させて前記溶接を行なうことを特徴とする記録媒体カートリッジの上下シェルハーフの溶接方法。
2. 前記スポット溶接の中心位置の前記突合わせ部位からの偏位量を約３０μｍから溶融部の直径の約１０％までの間の範囲内に設定して前記溶接を行なうことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記スポット溶接の中心位置の前記突合わせ部位からの偏位量を約５０μｍに設定して前記溶接を行なうことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 上下シェルハーフが周壁の突合わせ部位の複数箇所においてレーザービームによりスポット溶接されて形成された扁平なハウジング内に記録媒体が収容されてなる記録媒体カートリッジにおいて、
   前記スポット溶接による溶融部の中心位置が、前記上下シェルハーフの周壁の突合わせ部位から上下いずれかの方向に偏位していることを特徴とする記録媒体カートリッジ。

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