JP2017051994A - 線形摩擦接合装置及び加振治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aの接合精度をより向上させること。【解決手段】加振治具39は、加振テーブル25の凸部25aの右側面に取付可能な加振治具ベース65を具備している。加振治具ベース65は、ブロック部65aの上側に、第1クランプ部材67を備えている。加振治具ベース65は、ブロック部65aと壁部65bの間に、第2クランプ部材69を備えている。加振治具ベース65は、壁部65bに、第2クランプ部材69に加振方向に対して傾斜する方向SDの挟持力を付与するクランプボルト71を備えている。前記傾斜する方向SDは、ブレード3の被挟持部3bの対角線方向PDと同じ方向になっている。【選択図】 図1
Description
本発明は、例えばブリスク(一体翼車)のブレードとディスク等の一対の金属部品の接合面間に発生した摩擦熱を利用して、一対の金属部品の接合面を接合する線形摩擦接合装置等に関する。
近年、例えばブリスク等の製作又は修理に用いられる線形摩擦接合装置について種々の開発がなされており、本願発明の出願人も線形摩擦接合装置について既に出願している(特許文献1及び特許文献2等参照)。そして、従来の線形摩擦接合装置(先行技術に係る線形摩擦接合装置)の構成は、次の通りである。
従来の線形摩擦接合装置は、装置本体を具備しており、この装置本体は、ベッドと、このベッドに設けられたコラムとを有している。また、コラムは、その側面に、加振テーブルを備えており、この加振テーブルは、加振方向である鉛直方向へ移動可能である。加振テーブルは、その側面に、例えばブリスクのブレード等の第1の金属部品を保持する加振治具を備えている。更に、ベッドは、その上面における加振テーブルに離隔した位置に、押圧テーブルを備えており、この押圧テーブルは、加振方向に直交する押圧方向である水平方向へ移動可能である。押圧テーブルは、その上面に、例えばブリスクのディスク等の第2の金属部品を保持する押圧治具を備えている。
従って、加振治具によって保持された第1の金属部品の接合面と、押圧治具によって保持された第2の金属部品の接合面を押圧方向に対向させる。そして、加振テーブルを加振方向へ往復移動させつつ、押圧テーブルを押圧方向へ移動させる。すると、第1の金属部品を加振方向へ往復移動させた状態で、第2の金属部品の接合面を第1の金属部品の接合面に対して接近させて、第2の金属部品を第1の金属部品の接合面側へ押圧することができる。これにより、一対の金属部品の接合面間に摩擦熱を発生させて、一対の金属部品の接合面を接合することができる。
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献1及び特許文献2の他に、特許文献3に示すものがある。
ところで、従来の線形摩擦接合装置を用いた一対の金属部品の接合においては、通常、一対の金属部品の接合面の接合精度を十分に確保することができる。一方、接合対象である一対の金属部品の大型化又は複雑化に伴って、接合中における一対の金属部品の接合面間の摩擦力が増加し、又は加振治具等の剛性が低下すると、一対の金属部品の接合面の接合精度が低下することが懸念される。
そこで、本発明は、接合中における一対の金属部品の接合面間の摩擦力が増加し、又は加振治具等の剛性が低下しても、一対の金属部品の接合精度を向上させることができる、新規な構成の線形摩擦接合装置等を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、一対の金属部品(第1の金属部品と第2の金属部品)の接合面間に発生した摩擦熱を利用して、一対の金属部品の接合面を接合する線形摩擦接合装置であって、装置本体に設けられ、加振方向へ往復移動可能な加振テーブルと、前記加振テーブルに設けられ、第1の金属部品を保持する加振治具(加振ホルダユニット)と、前記装置本体における前記加振テーブルに対して離隔した位置に設けられ、前記加振方向に直交する押圧方向(押圧方向及びその反対方向)へ前記加振テーブルに対して相対的に移動可能な押圧テーブルと、前記押圧テーブルに設けられ、第2の金属部品を保持する押圧治具(押圧ホルダユニット)と、を具備し、前記加振治具は、前記加振テーブルに設けられた加振治具ベース(加振ホルダユニットベース)と、前記加振治具ベースに前記加振方向に対向して設けられ、第1の金属部品を挟持(クランプ)する一対のクランプ部材と、一対の前記クランプ部材のうち少なくともいずれかの前記クランプ部材に前記加振方向に対して傾斜する方向の挟持力(クランプ力)を付与するクランプ付与部材と、を有したことである。
本発明の第1の態様によると、第1の金属部品を一対の前記クランプ部材の間にセットして、前記クランプ付与部材によっていずれかの前記クランプ部材に前記傾斜する方向の挟持力を付与する。すると、一対の前記クランプ部材によって第1の金属部品を挟持することができる。これにより、前記加振治具によって第1の金属部品を保持して、前記加振テーブルに対して固定することができる。
ここで、前記傾斜する方向の挟持力の分力として、前記加振方向の挟持力の他に、前記加振方向と前記押圧方向に直交する方向の挟持力がいずれかの前記クランプ部材に働くことになる。その結果、前記加振方向及び前記直交する方向から第1の金属部品を前記加振テーブルに対して強固に固定することができる(本発明の第1の態様による第1の作用)。
また、本発明の第1の態様によると、前記加振治具によって保持された第1の金属部品の接合面と、前記押圧治具によって保持された第2の金属部品の接合面を対向させる。そして、前記加振テーブルを前記加振方向へ往復移動させつつ、前記押圧テーブルを前記加振テーブルに対して相対的に前記押圧方向へ移動させる。すると、第1の金属部品を加振方向へ往復移動させた状態で、第2の金属部品の接合面を第1の金属部品の接合面に対して相対的に接近させて、第2の金属部品を第1の金属部品の接合面側へ押圧することができる。これにより、一対の金属部品の接合面間に摩擦熱を発生させて、一対の金属部品の接合面を接合することができる(本発明の第1の態様による第2の作用)。
本発明の第2の態様は、一対の金属部品(第1の金属部品と第2の金属部品)の接合面を接合する線形摩擦接合装置に用いられ、前記線形摩擦接合装置の構成要素である加振方向へ往復移動可能な加振テーブルに取付可能(設置可能)になっており、第1の金属部品を保持する加振治具(加振ホルダユニット)であって、前記加振テーブルに取付可能な加振治具ベース(加振ホルダユニットベース)と、前記加振治具ベースに前記加振方向に対向して設けられ、第1の金属部品を挟持(クランプ)する一対のクランプ部材と、一対の前記クランプ部材のうち少なくともいずれかの前記クランプ部材に前記加振方向に対して傾斜する方向の挟持力(クランプ力)を付与するクランプ付与部材と、を具備したことである。
本発明の第2の態様によると、前述の本発明の第1の態様による第1の作用と同様の作用を奏する。
本発明によれば、前述のように、前記加振方向及び前記直交する方向から第1の金属部品を前記加振テーブルに対して強固に固定することができる。そのため、接合中における一対の金属部品の接合面間の摩擦力が大きくなっても、前記加振テーブルに対する第1の金属部品の前記加振方向及び前記直交する方向の振れ(微動)が生じることを確実に防止することができる。つまり、本発明によれば、接合中における一対の金属部品の接合面間の摩擦力が増加し、又は前記加振治具等の剛性が低下しても、一対の金属部品の接合面の接合精度を向上させることができる。
本発明の実施形態及び他の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「設けられる」とは、直接的に設けられることの他に、別部材を介して間接的に設けられることを含む意であって、「備えられる」と同義である。「備える」とは、直接的に備えることの他に、別部材を介して間接的に備えることを含む意であって、「設ける」と同義である。また、図面中、「FF」は、前方向、「FR」は、後方向、「L」は、左方向、「R」は、右方向、「U」は、鉛直方向上側(上方向)、「D」は、鉛直方向下側(下方向)をそれぞれ指している。
(本発明の実施形態)
本発明の実施形態について図1から図7を参照して説明する。
本発明の実施形態について図1から図7を参照して説明する。
図6及び図7に示すように、本発明の実施形態に係る線形摩擦接合装置1は、ブレード3の接合面3aと、ディスク5の外周面に設けられたディスク突起7の接合面7aとの間に発生した摩擦熱を利用して、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを接合する装置である。そして、本発明の実施形態に係る線形摩擦接合装置1の具体的な構成は、以下の通りである。
ここで、ブレード3は、ガスタービン(図示省略)に用いられるブリスク(図示省略)の一部であって、金属部品の1つである。ディスク5は、ブリスクの一部であって、金属部品の1つである。また、ブレード3は、その接合面3a側(根本側)に、矩形状の被挟持部(被クランプ部)3bと矩形状のストッパ部(突き当て部)3cを連続して有している。ストッパ部3cは、被挟持部3bよりも接合面3a側に位置しており、ストッパ部3cの外径寸法は、被挟持部3bの外径寸法よりも大きくなっている。なお、ブレード3の被挟持部3b及びストッパ部3cを矩形状に形成する代わりに、平行四辺形状に形成してもよい。
図6に示すように、線形摩擦接合装置1は、装置本体9を具備しており、この装置本体9は、床面Fに複数の防振ゴム11を介して設置されたベッド13を有しており、このベッド13は、左右方向(水平方向の1つ)へ延びている。ベッド13は、その左部に、第1コラム15を備えており、第1コラム15は、鉛直方向(上下方向)へ延びている。ベッド13は、その右部に、第2コラム17を備えており、この第2コラム17は、鉛直方向へ延びている。そして、第1コラム15と第2コラム17は、それらの上部の間に、上部フレーム19を連結するように備えており、この上部フレーム19は、左右方向へ延びている。
図4から図6に示すように、第1コラム15は、その右側面(右側)に、ガイドブロック21を備えている。ガイドブロック21は、断面T字形状のガイド溝23を有しており、このガイド溝23は、鉛直方向へ延びている。また、ガイドブロック21は、そのガイド溝23内に、矩形状の加振テーブル25を備えており、この加振テーブル25は、加振方向である鉛直方向へ往復移動可能になっている。換言すれば、加振テーブル25は、ガイドブロック21を介して第1コラム15の右側面に加振方向へ移動可能に設けられている。加振テーブル25は、その右側、凸部25aを有しており、この凸部25aは、加振方向(鉛直方向)へ延びている。更に、ガイドブロック21は、その下側に、ガイド溝23内からの加振テーブル25の離脱を防止するストッパプレート27を備えている。
ガイドブロック21は、そのガイド溝23内に、支持油(支持流体の一例)の静圧を利用して加振テーブル25を加振方向へ往復移動可能に案内する静圧支持ユニット29を備えている。換言すれば、加振テーブル25は、ガイドブロック21のガイド溝23内に静圧支持ユニット29を介して加振方向へ往復移動可能に設けられている。また、静圧支持ユニット29は、ガイドブロック21のガイド溝23内に間隔を置いて設けられた複数の静圧パッド31を有しており、複数の静圧パッド31は、加振テーブル25(凸部25aを除く加振テーブル25)の左側面、右側面、前端面、及び後端面に向かって支持油を噴出可能になっている。なお、各静圧パッド31は、支持油を供給する供給ポンプ(図示省略)に接続されている。
図6に示すように、上部フレーム19は、その左部に、所定の振幅で加振テーブル25を加振方向へ往復移動させる加振アクチュエータとしての油圧式の加振シリンダ33を備えている。また、加振シリンダ33は、加振方向へ往復移動可能なピストンロッド35を有しており、このピストンロッド35の先端部は、加振テーブル25の適宜位置にカップリング37を介して連結している。ここで、「所定の振幅」とは、一例として、±10.0mm以下の設定された振幅のことをいう。なお、加振アクチュエータとして油圧式の加振シリンダ33に代えて、電動式の加振シリンダ(図示省略)又は加振モータ(図示省略)等を用いてもよい。
加振テーブル25は、その凸部25aの右側面(右側)に、ブレード3を保持する加振治具(加振ホルダユニット)39を備えている。換言すれば、加振治具39は、加振テーブル25の凸部25aの右側面に取付可能(設置可能)になっている。又は、線形摩擦接合装置1は、加振テーブル25の凸部25aの右側面に取付可能な加振治具39を具備している。なお、加振治具39の具体的な構成については、後述する。
ベッド13は、その上面における加振テーブル25に対して右方向に離隔した位置に、一対(1つのみ図示)のガイドレール41を備えている。一対のガイドレール41は、前後方向(水平方向の1つ)に離隔しており、各ガイドレール41は、左右方向へ延びている。そして、一対のガイドレール41は、それらの上側に、押圧テーブル43を備えている。換言すれば、押圧テーブル43は、ベッド13の上面における加振テーブル25に対して右方向に離隔した位置に一対のガイドレール41を介して設けられている。また、押圧テーブル43は、その下面(下側)に、対応するガイドレール41に左右方向へ案内される複数の被案内部材45を有している。換言すれば、押圧テーブル43は、一対のガイドレール41及び複数の被案内部材45を介して加振方向に直交する押圧方向(左方向)及びその反対方向(右方向)へ移動可能になっている。
押圧テーブル43は、その上面に、支持フレーム47を備えており、この支持フレーム47は、水平方向に対して傾斜した傾斜部47aを有している。そして、第2コラム17は、その中央部に、押圧テーブル43を押圧方向及びその反対方向へ移動させる押圧アクチュエータとしての油圧式の押圧シリンダ49を備えている。また、押圧シリンダ49は、押圧方向及びその反対方向へ移動可能なピストンロッド51を有しており、このピストンロッド51の先端部(左端部)は、支持フレーム47の適宜位置にカップリング53を介して連結している。更に、押圧シリンダ49は、その適宜位置に、押圧テーブル43の押圧方向の位置を測定する位置測定器としてのリニアスケール(図示省略)を備えている。なお、ピストンロッド51の先端部が支持フレーム47の適宜位置に連結する代わりに、押圧テーブル43の適宜位置に連結してもよい。押圧アクチュエータとして油圧式の押圧シリンダ49に代えて、電動式の押圧シリンダ(図示省略)又は押圧モータ(図示省略)等を用いてもよい。
支持フレーム47は、その傾斜部47aに、第2の金属部品としてのディスク5を保持する押圧治具(押圧ホルダユニット)55を備えている。そして、押圧治具55の具体的な構成は、次の通りである。
押圧治具55は、支持フレーム47の傾斜部47aに設けられた押圧治具ベース(押圧ホルダユニット)57を具備している。また、押圧治具ベース57は、その上面に、円形の回転テーブル59を備えており、この回転テーブル59は、鉛直方向に対して傾斜した軸心(回転テーブル59の軸心)周りに回転可能になっている。更に、回転テーブル59は、その中央部(中心部)に、ディスク5を回転テーブル59に同心状に取付けるためのチャック機構61を有している。
回転テーブル59は、その軸心周りの回転によってディスク突起7を接合するための所定の接合位置に割り出し(位置決め)できるように構成されている。換言すれば、押圧治具55は、回転テーブル59の軸心周りの回転(ディスク5の軸心周りの回転)によってディスク突起7を所定の接合位置に割り出できるように構成されている。また、回転テーブル59は、ディスク突起7を所定の接合位置に割り出すと、そのディスク突起7の接合面7aを加振方向に平行にするように構成されている。
押圧治具ベース57は、その中央部に、回転テーブル59をその軸心周りに回転させる回転アクチュエータとしての回転モータ(図示省略)を備えている。また、押圧治具ベース57は、その適宜位置に、回転テーブル59を押圧治具ベース57に対して固定するための固定アクチュエータとしての油圧式の固定シリンダ(図示省略)を備えている。
続いて、本発明の実施形態に係る加振治具(加振ホルダユニット)39の具体的に構成について説明する。
図1(a)(b)から図3に示すように、加振治具39は、加振テーブル25の凸部25aの右側面(右側)に複数のボルト63を介して設けられた加振治具ベース(加振ホルダユニットベース)65を具備している。換言すれば、加振治具39は、加振テーブル25の凸部25aの右側面に複数のボルト63を介して取付可能(設置可能)な加振治具ベース65を具備している。加振治具ベース65は、その中央部から下部にかけて、ブロック部65aを有している。加振治具ベース65は、その上部に、壁部65bを有しており、この壁部65bは、ブロック部65aに加振方向(鉛直方向)に対向している。
加振治具ベース65は、ブロック部65aの上側に、第1クランプ部材67を備えている。また、加振治具ベース65は、ブロック部65aと壁部65bの間に、第1クランプ部材67と協働してブレード3の被挟持部3bを挟持(クランプ)する第2クランプ部材69を備えている。そして、第1クランプ部材67の挟持面(クランプ面)67f及び第2クランプ部材69の挟持面69fの側面視形状(押圧方向に平行な方向から見た形状)は、それぞれブレード3の被挟持部3bの形状に対応したL字形状になっている。更に、第1クランプ部材67は、その挟持面67fにブレード3の被挟持部3bがセットされると、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にするように構成されている。なお、ブレード3の被挟持部3b及びストッパ部3cを平行四辺形状に形成した場合には、第1クランプ部材67の挟持面67f及び第2クランプ部材69の挟持面69fの側面視形状は、それぞれV字形状になる。加振治具ベース65は、ブロック部65aと壁部65bの間に、第2クランプ部材69を加振方向へ案内するガイド部材(図示省略)を備えてもよい。
加振治具ベース65は、壁部65bに、第2クランプ部材69に加振方向に対して傾斜する方向SDの挟持力(クランプ力)を付与するクランプ付与部材としてのクランプボルト71を備えている。クランプボルト71は、壁部65bに螺合しており、クランプボルト71の先端部は、クランプボルト71の締付け力によって加圧接触可能になっている。また、クランプボルト71は、その中間部に、クランプボルト71の緩みを防止するための固定ナット73を備えている。そして、前記傾斜する方向SD、換言すれば、クランプボルト71によって付与される挟持力の方向SDは、ブレード3の被挟持部3bの対角線方向PDと同じ方向になっている。ここで、「同じ方向」とは、±5度の誤差を含む意である。
続いて、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。
(加振治具39に関する作用)
ブレード3のストッパ部3cを第1クランプ部材67の右側面に突き当てた状態で、ブレード3の被挟持部3bを第1クランプ部材67の挟持面67f(第1クランプ部材67の挟持面67fと第2クランプ部材69の挟持面69fの間)にセットする(図1(b)参照)。すると、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にすることができる。そして、クランプボルト71を締め付けて、クランプボルト71の先端部を第2クランプ部材69に加圧接触させることにより、第2クランプ部材69(第1クランプ部材67及び第2クランプ部材69)に前記傾斜する方向SDの挟持力を付与する(図1(b)参照)。すると、第1クランプ部材67の挟持面67fと第2クランプ部材69の挟持面69fによってブレード3の被挟持部3bを挟持することができる。これにより、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にした状態で、加振治具39によってブレード3を保持して、加振テーブル25に対して固定することができる。
ブレード3のストッパ部3cを第1クランプ部材67の右側面に突き当てた状態で、ブレード3の被挟持部3bを第1クランプ部材67の挟持面67f(第1クランプ部材67の挟持面67fと第2クランプ部材69の挟持面69fの間)にセットする(図1(b)参照)。すると、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にすることができる。そして、クランプボルト71を締め付けて、クランプボルト71の先端部を第2クランプ部材69に加圧接触させることにより、第2クランプ部材69(第1クランプ部材67及び第2クランプ部材69)に前記傾斜する方向SDの挟持力を付与する(図1(b)参照)。すると、第1クランプ部材67の挟持面67fと第2クランプ部材69の挟持面69fによってブレード3の被挟持部3bを挟持することができる。これにより、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にした状態で、加振治具39によってブレード3を保持して、加振テーブル25に対して固定することができる。
ここで、前記傾斜する方向SDの挟持力の分力として、加振方向の挟持力の他に、加振方向と押圧方向に直交する方向の挟持力が第2クランプ部材69に働くことになる。その結果、加振方向(鉛直方向)及び直交する方向(水平方向の1つである前後方向)からブレード3を加振テーブル25に対して強固に固定することができる。特に、前記傾斜する方向SDがブレード3の被挟持部3bの対角線方向PDと同じ方向になっているため(図3参照)、ブレード3を加振テーブル25に対してより強固に安定して固定することができる。
なお、加振治具39からブレード3を取り外す場合には、クランプボルト71を緩めて、クランプボルト71の先端部による加圧状態を解除する。これにより、第1クランプ部材67と第2クランプ部材69による挟持状態(クランプ状態)を解除することができる。
(押圧治具55に関する作用)
チャック機構61等によってディスク5を回転テーブル59に同心状に取付けることにより、押圧治具55によってディスク5を保持する。そして、回転モータの駆動により回転テーブル59をその軸心周りに回転させて、所定のディスク突起7を所定の接合位置に割り出すことにより、所定のディスク突起7の接合面7aを加振方向に平行にする。更に、固定シリンダの駆動により回転テーブル59を押圧治具ベース57、換言すれば、押圧テーブル43に対して固定する。これにより、ディスク突起7の接合面7aを加振方向に平行にした状態で、押圧治具55によってディスク5を保持して、押圧テーブル43に対して固定することができる。
チャック機構61等によってディスク5を回転テーブル59に同心状に取付けることにより、押圧治具55によってディスク5を保持する。そして、回転モータの駆動により回転テーブル59をその軸心周りに回転させて、所定のディスク突起7を所定の接合位置に割り出すことにより、所定のディスク突起7の接合面7aを加振方向に平行にする。更に、固定シリンダの駆動により回転テーブル59を押圧治具ベース57、換言すれば、押圧テーブル43に対して固定する。これにより、ディスク突起7の接合面7aを加振方向に平行にした状態で、押圧治具55によってディスク5を保持して、押圧テーブル43に対して固定することができる。
(線形摩擦接合装置1全体に関する作用)
加振治具39によって保持されたブレード3の接合面3aと、押圧治具55によって保持されたディスク5のディスク突起7の接合面7aを加振方向に対して平行な状態で対向させる。次に、加振シリンダ33の駆動により所定の振幅で加振テーブル25を加振方向へ往復移動させる。また、リニアスケールによって押圧テーブル43の押圧方向の位置を測定しながら、押圧シリンダ49の駆動により押圧テーブル43を押圧方向へ移動させる。すると、ブレード3を加振方向へ往復移動させた状態で、ディスク突起7の接合面7aをブレード3の接合面3aに対して接近させて、ディスク突起7をブレード3の接合面3a側へ所定の押圧荷重で押圧することができる。そして、押圧テーブル43の原点位置からの移動量が目標寄り量よりも小さく設定した目標前寄り量と同じになると、加振シリンダ33の駆動を停止する。更に、押圧テーブル43の原点位置からの移動量が目標寄り量と同じになるまで、押圧テーブル43を押圧方向へ移動させる。すると、ブレード3を停止させた状態で、ディスク突起7をブレード3の接合面3a側へ所定の押圧荷重で押圧することができる。これにより、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aとの間に摩擦熱を発生させて、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを据え込んで接合することができる。
加振治具39によって保持されたブレード3の接合面3aと、押圧治具55によって保持されたディスク5のディスク突起7の接合面7aを加振方向に対して平行な状態で対向させる。次に、加振シリンダ33の駆動により所定の振幅で加振テーブル25を加振方向へ往復移動させる。また、リニアスケールによって押圧テーブル43の押圧方向の位置を測定しながら、押圧シリンダ49の駆動により押圧テーブル43を押圧方向へ移動させる。すると、ブレード3を加振方向へ往復移動させた状態で、ディスク突起7の接合面7aをブレード3の接合面3aに対して接近させて、ディスク突起7をブレード3の接合面3a側へ所定の押圧荷重で押圧することができる。そして、押圧テーブル43の原点位置からの移動量が目標寄り量よりも小さく設定した目標前寄り量と同じになると、加振シリンダ33の駆動を停止する。更に、押圧テーブル43の原点位置からの移動量が目標寄り量と同じになるまで、押圧テーブル43を押圧方向へ移動させる。すると、ブレード3を停止させた状態で、ディスク突起7をブレード3の接合面3a側へ所定の押圧荷重で押圧することができる。これにより、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aとの間に摩擦熱を発生させて、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを据え込んで接合することができる。
ここで、「押圧テーブル43の原点位置」とは、ディスク突起7の接合面7aをブレード3の接合面3aに接触させたタイミングにおける、押圧テーブル43の押圧方向の位置のことをいう。「目標寄り量」とは、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを接合させるためのブレード3とディスク突起7の寄り量(変位量)のこという。
ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを接合した後に、加振治具39から接合済みのブレード3を取り外して、加振治具39によって他のブレード3を保持する。また、回転テーブル59をその軸心周りに回転させて、他の所定のディスク突起7を所定の接合位置に割り出す。そして、前述のように、他のブレード3の接合面3aと他のディスク突起7の接合面7aを接合する。更に、接合対象であるブレード3及びディスク突起7がなくなるまで、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aの接合に関する動作を繰り返して行う。
なお、接合済みのブレード3の被挟持部3b及びストッパ部3c、並びに接合済みのディスク突起7は、後工程の機械加工によってブリスクの一部として製品形状に仕上げられる。
以上の如き、本発明の実施形態によれば、前述のように、加振方向及び前記直交する方向からブレード3を加振テーブル25に対してより強固に安定して固定することができる。そのため、接合中におけるブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aとの間の摩擦力が大きくなっても、加振テーブル25に対するブレード3の加振方向及び前記直交する方向の振れ(微動)が生じることを確実に防止することができる。つまり、本発明の実施形態によれば、接合中におけるブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aとの間の摩擦力が増加し、又は加振治具75等の剛性が低下しても、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aの接合精度をより向上させることができる。
(本発明の他の実施形態)
本発明の他の実施形態について図8参照して説明する。
本発明の他の実施形態について図8参照して説明する。
図8(a)(b)に示すように、本発明の他の実施形態に係る加振治具75は、本発明の実施形態に係る加振治具39(図1(a)(b)参照)と同様に、ブレード3を保持するものであって、加振テーブル25の凸部25aの右側面に取付可能になっている。また、加振治具75は、加振治具39と同様の構成を有しており、加振治具75の構成のうち、加振治具39と異なる部分の構成についてのみ説明する。なお、加振治具75における複数の構成要素のうち、加振治具39における構成要素と対応するものについては、図面中に同一符号を付してある。
加振治具ベース65は、ブロック部65aと壁部65bの間に、第2クランプ部材69を加振方向(鉛直方向)へ案内するガイド部材77を備えている。換言すれば、第2クランプ部材69は、加振治具ベース65におけるブロック部65aと壁部65bの間にガイド部材77を介して加振方向へ往復移動可能に設けられている。また、第2クランプ部材69は、その上部に、断面T字状の連結溝79を有している。
加振治具ベース65は、壁部65bに、第2クランプ部材69に加振方向に対して傾斜する方向SDの挟持力を付与するクランプ付与部材としてのクランプシリンダ81を備えている。また、クランプシリンダ81は、前記傾斜する方向SDへ伸縮可能(移動可能)な作動ロッド83を有している。作動ロッド83は、壁部65bを貫通しており、作動ロッド83の先端部は、第2クランプ部材69の連結溝79に相対移動可能に連結している。更に、前記傾斜する方向SD、換言すれば、クランプシリンダ81によって付与される挟持力の方向SDは、ブレード3の被挟持部3bの対角線方向PD(図3参照)と同じ方向になっている。ここで、「同じ方向」とは、±5度の誤差を含む意である。なお、作動ロッド83の先端部が第2クランプ部材69の連結溝79に相対移動可能に連結する代わりに、第2クランプ部材69に一体的に連結(固定)してもよい。
続いて、本発明の他の実施形態の作用について説明する。
ブレード3のストッパ部3cを第1クランプ部材67の右側面に突き当てた状態で、ブレード3の被挟持部3bを第1クランプ部材67の挟持面67fにセットする(図8(b)参照)。すると、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にすることができる。そして、クランプシリンダ81の駆動により作動ロッド83を前記傾斜する方向SDへ伸長させて、作動ロッド83の先端部を第2クランプ部材69に加圧接触させることにより、第2クランプ部材69に前記傾斜する方向SDの挟持力を付与する(図8(b)参照)。すると、第1クランプ部材67の挟持面67fと第2クランプ部材69の挟持面69fによってブレード3の被挟持部3bを挟持することができる。これにより、ブレード3の接合面3aを加振方向に平行にした状態で、加振治具39によってブレード3を保持して、加振テーブル25に対して固定することができる。
なお、加振治具39からブレード3を取り外す場合には、クランプシリンダ81の駆動により作動ロッド83を前記傾斜する方向SDへ収縮させて、作動ロッド83の先端部による加圧状態を解除する。これにより、第1クランプ部材67と第2クランプ部材69による挟持状態を解除することができる。
そして、本発明の他の実施形態においても、本発明の実施形態と同様の効果を奏するものである。
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものでなく、次のように種々の態様で実施可能である。
即ち、上部フレーム19が特開2012−228703号公報(特許文献3)に示すような加熱ユニット(図示省略)を備えてもよい。この場合には、加振テーブル25を加振方向へ往復移動させる前に、加熱ユニットによってブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを加熱してもよい。また、押圧テーブル43を押圧方向及びその反対方向へ移動可能にする代わりに、加振テーブル25を第1コラム15と一体的に押圧方向及びその反対方向へ移動可能にしてもよい。鉛直方向を加振方向とする代わりに、鉛直方向以外の例えば水平方向を加振方向にしてもよい。更に、ブレード3の接合面3aとディスク突起7の接合面7aを接合する線形摩擦接合装置1に適用した技術的思想を、ブレード3とディスク5以外の一対の金属部品の接合面を接合する線形摩擦接合装置(図示省略)に適用してもよい。
そして、本発明に包含される権利範囲は、前述の実施形態に限定されないものである。
1 線形摩擦接合装置
3 ブレード(金属部品)
3a 接合面
3b 被挟持部
3c ストッパ部
5 ディスク(金属部品)
7 ディスク突起
7a 接合面
9 装置本体
13 ベッド
15 第1コラム
17 第2コラム
19 上部フレーム
21 ガイドブロック
23 ガイド溝
25 加振テーブル
25a 凸部
29 静圧支持ユニット
33 加振シリンダ(加振アクチュエータ)
39 加振治具
43 押圧テーブル
47 支持フレーム
47a 傾斜部
49 押圧シリンダ(押圧アクチュエータ)
55 押圧治具
57 押圧治具ベース
59 回転テーブル
61 チャック機構
65 加振治具ベース
65a ブロック部
65b 壁部
67 第1クランプ部材
67f 挟持面
69 第2クランプ部材
69f 挟持面
71 クランプボルト
73 固定ナット
75 加振治具
77 ガイド部材
79 連結溝
81 クランプシリンダ
83 作動ロッド
3 ブレード(金属部品)
3a 接合面
3b 被挟持部
3c ストッパ部
5 ディスク(金属部品)
7 ディスク突起
7a 接合面
9 装置本体
13 ベッド
15 第1コラム
17 第2コラム
19 上部フレーム
21 ガイドブロック
23 ガイド溝
25 加振テーブル
25a 凸部
29 静圧支持ユニット
33 加振シリンダ(加振アクチュエータ)
39 加振治具
43 押圧テーブル
47 支持フレーム
47a 傾斜部
49 押圧シリンダ(押圧アクチュエータ)
55 押圧治具
57 押圧治具ベース
59 回転テーブル
61 チャック機構
65 加振治具ベース
65a ブロック部
65b 壁部
67 第1クランプ部材
67f 挟持面
69 第2クランプ部材
69f 挟持面
71 クランプボルト
73 固定ナット
75 加振治具
77 ガイド部材
79 連結溝
81 クランプシリンダ
83 作動ロッド
Claims (9)
- 一対の金属部品の接合面間に発生した摩擦熱を利用して、一対の金属部品の接合面を接合する線形摩擦接合装置であって、
装置本体に設けられ、加振方向へ往復移動可能な加振テーブルと、
前記加振テーブルに設けられ、第1の金属部品を保持する加振治具と、
前記装置本体における前記加振テーブルに対して離隔した位置に設けられ、前記加振方向に直交する押圧方向へ前記加振テーブルに対して相対的に移動可能な押圧テーブルと、
前記押圧テーブルに設けられ、第2の金属部品を保持する押圧治具と、を具備し、
前記加振治具は、
前記加振テーブルに設けられた加振治具ベースと、
前記加振治具ベースに前記加振方向に対向して設けられ、第1の金属部品を挟持する一対のクランプ部材と、
一対の前記クランプ部材のうち少なくともいずれかの前記クランプ部材に前記加振方向に対して傾斜する方向の挟持力を付与するクランプ付与部材と、を有した線形摩擦接合装置。 - 第1の金属部品は、矩形状又は平行四辺形状の被挟持部を有し、各クランプ部材の挟持面の側面視形状は、第1の金属部品の被挟持部の形状に対応したL字形状又はV字形状になっており、前記傾斜する方向は、第1の金属部品の被挟持部の対角線方向と同じ方向になっている請求項1に記載の線形摩擦接合装置。
- 前記クランプ付与部材は、前記加振治具ベースに螺合して設けられたクランプボルトである請求項1又は請求項2に記載の線形摩擦接合装置。
- 前記クランプ付与部材は、前記傾斜する方向へ移動可能な作動ロッドを有したクランプアクチュエータであって、前記作動ロッドの先端部は、いずれかの前記クランプ部材に連結されている請求項1又は請求項2に記載の線形摩擦接合装置。
- 第1の金属部品の接合面は、ブリスクの一部であるブレードの接合面であって、第2の金属部品の接合面は、前記ブリスクの一部であるディスクの外周面に設けられたディスク突起の接合面である請求項1から請求項4のうちのいずれか1項に記載の線形摩擦接合装置。
- 一対の金属部品の接合面を接合する線形摩擦接合装置に用いられ、前記線形摩擦接合装置の構成要素である加振方向へ往復移動可能な加振テーブルに取付可能になっており、第1の金属部品を保持する加振治具であって、
前記加振テーブルに取付可能な加振治具ベースと、
前記加振治具ベースに前記加振方向に対向して設けられ、第1の金属部品を挟持する一対のクランプ部材と、
一対の前記クランプ部材のうち少なくともいずれかの前記クランプ部材に前記加振方向に対して傾斜する方向の挟持力を付与するクランプ付与部材と、を具備した加振治具。 - 第1の金属部品は、矩形状又は平行四辺形状の被挟持部を有し、各クランプ部材の挟持面の側面視形状は、第1の金属部品の被挟持部の形状に対応したL字形状又はV字形状になっており、前記傾斜する方向は、第1の金属部品の被挟持部の対角線方向と同じ方向になっている請求項6に記載の加振治具。
- 前記クランプ付与部材は、前記加振治具ベースに螺合して設けられたクランプボルトである請求項6又は請求項7に記載の加振治具。
- 前記クランプ付与部材は、前記傾斜する方向へ移動可能な作動ロッドを有したクランプアクチュエータであって、前記作動ロッドの先端部は、いずれかの前記クランプ部材に連結されている請求項6又は請求項7に記載の加振治具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015179528A JP2017051994A (ja) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | 線形摩擦接合装置及び加振治具 |
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JP2015179528A JP2017051994A (ja) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | 線形摩擦接合装置及び加振治具 |
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JP2017051994A true JP2017051994A (ja) | 2017-03-16 |
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JP2015179528A Pending JP2017051994A (ja) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | 線形摩擦接合装置及び加振治具 |
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-
2015
- 2015-09-11 JP JP2015179528A patent/JP2017051994A/ja active Pending
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