JP6601170B2 - 線形摩擦接合装置及び加振治具 - Google Patents

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、加振治具は、加振テーブルに設けられた加振治具ベースと、この加振治具ベースに加振方向に対向して設けられかつ第１の金属部品を挟持する一対のクランプ部材と、いずれかのクランプ部材を加振方向へ移動させるクランプシリンダとを有している。

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。また、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対向させる。そして、加振摺動子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。

特開２０１５−１０８３３８号公報 特開２０１５−６６５７９号公報 特開２０１２−２２８７０３号公報

ところで、接合対象である一対の金属部品の大型化に伴い、一対の金属部品の接合面積が大面積化すると、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る。そのため、クランプシリンダの推力を高めて、一対のクランプ部材による挟持力（クランプ力）を強めることにより、接合中における加振テーブルに対する第１の金属部品の固定状態を強固に維持して、第１の金属部品の接合面を接合精度を十分に確保する必要がある。一方、クランプシリンダの推力を高めると、クランプシリンダが大型化し、それに伴い、加振治具ベース及び加振テーブル等が大型化し、結果的に、線形摩擦接合装置のコンパクト化を図ることが困難になる。

そこで、本発明は、線形摩擦接合装置のコンパクト化を図りつつ、クランプ力を高めて、第１の金属部品の接合精度をより高めることができる、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。

本発明の一態様は、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設けられた第１クランプ部材と、前記第１クランプ部材に前記加振方向に対向する位置に設けられ、前記第１クランプ部材と協働して第１の金属部品を挟持（クランプ）する第２クランプ部材と、前記加振治具ベースに設けられ、複数のリンクを連結して構成され、前記第２クランプ部材に連結され、前記加振方向に沿って伸縮可能なリンク機構と、前記リンク機構を前記加振方向に沿って伸縮させるクランプアクチュエータと、を有し、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材の協働によって第１の金属部品を挟持すると、複数の前記リンクの連結中心を結ぶ連結中心線が前記加振方向に沿った一直線状になるように構成されていることである。

本発明の一態様によると、第１の金属部品を前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材の間にセットして、前記クランプアクチュエータの駆動によって前記リンク機構を前記加振方向に沿って伸長させる。すると、前記第２クランプ部材を前記加振方向の一方側へ移動させて、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材の協働により第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、前記加振治具は、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材の協働によって第１の金属部品を挟持すると、前記結ぶ連結中心線が前記加振方向に沿った一直線状になるように構成されている。これにより、前記クランプアクチュエータの推力を高くしなくても、前記リンク機構が倍力機構としての機能を発揮して、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材による挟持力（クランプ力）を強めることができる。また、前記加振テーブルの前記加振方向の往復移動に伴う慣性力を、前記クランプアクチュエータを介することなく、前記リンク機構によって直接受けることができ、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材による挟持力を安定させることができる。

なお、前記加振治具から第１の金属部品を取り外す場合には、前記クランプアクチュエータの駆動によって前記リンク機構を前記加振方向に沿って収縮させる。すると、前記第２クランプ部材を前記加振方向の他方側へ移動させて、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材による挟持状態（クランプ状態）を解除することができる（本発明の第１の態様による第１の作用）。

また、本発明の一態様によると、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）。

本発明によれば、前述のように、前記クランプアクチュエータの推力を高くしなくても、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材による挟持力を強めることができる。そのため、本発明によれば、前記クランプアクチュエータの大型化を抑えて、前記線形摩擦接合装置のコンパクト化を図りつつ、接合中における前記加振テーブルに対する第１の金属部品の固定状態を強固に維持して、第１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。

また、本発明によれば、前述のように、前記加振テーブルの前記加振方向の往復移動に伴う慣性力を、前記リンク機構によって直接受けることができ、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材による挟持力を安定させることができる。そのため、接合中における前記加振テーブルに対する第１の金属部品の固定状態をより安定させることができ、第１の金属部品の接合面の接合精度をより高めることができる。

つまり、本発明によれば、前記線形摩擦接合装置のコンパクト化を図りつつ、第１の金属部品の接合面の接合精度をより高めることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る加振治具の断面図であって、第１クランプ部材と第２クランプ部材の協働によりブレードの被挟持部を挟持した様子を示している。 図２は、本発明の実施形態に係る加振治具の断面図であって、第１クランプ部材と第２クランプ部材による挟持状態を解除した様子を示している。 図３は、本発明の実施形態に係る加振治具の斜視図である。 図４は、図６における矢視部IVの拡大図である。 図５は、図４におけるV-V線に沿った断面図である。 図６は、本発明の実施形態に係る線形摩擦接合装置の正面図であって、ガイドブロック等の一部の構成部材について破断してある。 図７は、ブレードの接合面とディスク突起の接合面を接合する様子を示す図である。

本発明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。

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及びディスク５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、一対の金属部品の一例である。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を有している。

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。

図６に示すように、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に左右方向に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。換言すれば、押圧治具５５は、押圧テーブル４３に支持フレーム４７を介して設けられている。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。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し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から図４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、その上部に、トップブロック部６５ａを有している。加振治具ベース６５は、その下部に、ボトムブロック部６５ｂを有しており、このボトムブロック部６５ｂは、トップブロック部６５ａと加振方向（鉛直方向）に対向している。

加振治具ベース６５は、ボトムブロック部６５ｂの上側（鉛直方向上側）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、第１クランプ部材６７に加振方向に対向する位置に、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。ここで、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は、それぞれブレード３の被挟持部３ｂに対応した形状になっている。また、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。

第１クランプ部材６７は、押圧シリンダ４９による押圧荷重をブレード３の被挟持部３ｂの一端側（図１及び図２において下側部分）を介して受ける荷重受け面６７ｐを有している。第１クランプ部材６７の荷重受け面６７ｐは、ブレード３の被挟持部３ｂの一端側に接触可能（当接可能）であって、加振方向に平行になっている。また、加振治具ベース６５は、トップブロック部６５ａと第１クランプ部材６７の間に、押圧シリンダ４９による押圧荷重をブレード３の被挟持部３ｂの他端側（図１及び図２において上側部分）を介して受ける荷重受け部材７０を備えている。荷重受け部材７０は、その先端に、ブレード３の被挟持部３ｂの他端側に接触可能な荷重受け面７０ｐを有しており、この荷重受け面７０ｐは、第１クランプ部材６７の荷重受け面６７ｐと同一平面上に位置している。更に、加振治具ベース６５は、トップブロック部６５ａと荷重受け部材７０の間に、ガイドレール７１を備えており、このガイドレール７１は、加振方向へ延びている。なお、第１クランプ部材６７が荷重受け面６７ｐを有する代わりに、加振治具ベース６５が押圧シリンダ４９による押圧荷重をブレード３の被挟持部３ｂの一端側を介して受ける荷重受け部材（図示省略）を備えてもよい。第１クランプ部材６７が荷重受け面６７ｐを有しかつ加振治具ベース６５が荷重受け部材７０を備える代わりに、加振治具ベース６５が押圧シリンダ４９による押圧荷重をブレード３の被挟持部３ｂの両端側を介して受ける荷重受け部材（図示省略）を備えてもよい。

図１から図３に示すように、加振治具ベース６５は、トップブロック部６５ａの下側（鉛直方向下側）に、リンク機構（トグル機構）７３を備えており、このリンク機構７３は、加振方向に沿って伸縮可能になっている。そして、リンク機構７３は、複数のリンク７５，７７，７９を連結して構成されている。ここで、複数のリンク７５，７７，７９とは、三角形状の駆動リンク７５、楕円形状（小判状）の一対の従動リンク７７、及びスライダ（摺動子）７９のことである。

駆動リンク７５の基端部は、加振治具ベース６５のトップブロック部６５ａに連結軸（駆動軸）８１を介して回転可能に連結されており、駆動リンク７５の基端部の連結中心Ｃ１は、連結軸８１の軸心と一致している。また、各従動リンク７７の一端部（上端部）は、駆動リンク７５の先端部（第１の先端部）に連結軸８３を介して回転可能に連結されており、各従動リンク７７の一端部の連結中心Ｃ２は、連結軸８３の軸心と一致している。一対の従動リンク７７の先端部は、駆動リンク７５の先端部の両側に位置している。

スライダ７９は、各従動リンク７７の他端部（下端部）に連結軸８５を介して回転可能に連結されており、スライダ７９の連結中心Ｃ３は、連結軸８５の軸心と一致している。スライダ７９は、一対の従動リンク７７の先端部の間に位置している。また、スライダ７９の下端面は、第２クランプ部材６９に連結（固定）されている。換言すれば、第２クランプ部材６９は、加振治具ベース６５における第１クランプ部材６７に加振方向に対向する位置にリンク機構７３を介して設けられている。更に、スライダ７９は、左側（加振治具ベース６５側）に、ガイドレール７１に加振方向に案内される被案内部材８７を有している。換言すれば、スライダ７９は、ガイドレール７１及び複数の被案内部材８７を介して加振治具ベース６５に対して加振方向へ移動可能（摺動可能）になっている。なお、スライダ７９は、その下端面と第２クランプ部材６９の間に、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９の挟持力を調整するためのシム（図示省略）を備えてもよい。

加振治具ベース６５は、その左側上部に、リンク機構７３を加振方向に沿って伸縮させるクランプアクチュエータとして油圧式のクランプシリンダ８９を備えている。クランプシリンダ８９は、加振治具ベース６５に対して揺動軸９１を介して水平な揺動軸心（揺動軸９１の軸心）周りに揺動可能になっている。また、クランプシリンダ８９は、加振方向に対して傾斜（交差）する方向に沿って伸縮可能なピストンロッド９３を有しており、このピストンロッド９３の先端部は、駆動リンク７５の一部（第２の先端部）に連結軸９５を介して回転可能に連結されている。なお、油圧式のクランプシリンダ８９に代えて、空圧式又は電動式のクランプシリンダ（図示省略）を用いてもよい。

ここで、加振治具３９は、ピストンロッド９３の前記傾斜方向の収縮動作によって駆動リンク７５が連結軸８１の軸心周りに一方向（図１及び図２において時計回り方向）へ回転すると、リンク機構７３が加振方向に沿って伸長するように構成されている。また、加振治具３９は、ピストンロッド９３の前記傾斜方向の伸長動作によって駆動リンク７５が連結軸８１の軸心周りに他方向（図１及び図２において反時計回り方向）へ回転すると、リンク機構７３が加振方向に沿って収縮するように構成されている。

そして、加振治具３９は、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９の協働によってブレード３の被挟持部３ｂを挟持すると、複数のリンク７５，７７，７９の連結中心を結ぶ連結中心線ＣＬが加振方向に沿った一直線状になるように構成されている。ここで、「連結中心線ＣＬ」とは、駆動リンク７５の基端部の連結中心Ｃ１と従動リンク７７の一端部の連結中心Ｃ２とスライダ７９の連結中心Ｃ３とを結ぶ線のことをいう。「一直線状」とは、幾何学的に正確な一直線状であることの他に、リンク機構７３が倍力機構としての機能を発揮できる程度の直線状であることを含む意である。

加振治具ベース６５は、トップブロック部６５ａの頂部（上部）に、ストッパネジ９７を備えている。ストッパネジ９７は、連結中心線ＣＬが一直線状になった直後における、駆動リンク７５の一方向の回転を規制するように構成されている。

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）にセットすることにより、ブレード３の接合面３ａを加振方向に平行にする。また、ブレード３の被挟持部３ｂの一端側を第１クランプ部材６７の荷重受け面６７ｐに接触（当接）させると共に、ブレード３の被挟持部３ｂの他端側を荷重受け部材７０の荷重受け面７０ｐに接触させる。そして、クランプシリンダ８９の駆動によりピストンロッド９３を前記傾斜方向に沿って収縮させて、駆動リンク７５を連結軸８１の軸心周りに一方向へ回転させることにより、リンク機構７３を加振方向に沿って伸長させる。すると、第２クランプ部材６９を加振方向の一方側（鉛直方向下側）へ移動させて、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、加振治具３９は、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９の協働によってブレード３の被挟持部３ｂを挟持すると、連結中心線ＣＬが加振方向に沿った一直線状になるように構成されている。これにより、クランプシリンダ８９の推力を高くしなくても、リンク機構７３が倍力機構としての機能を発揮して、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９による挟持力（クランプ力）を強めることができる。また、加振テーブル２５の加振方向の往復移動に伴う慣性力を、クランプシリンダ８９を介することなく、リンク機構７３によって直接受けることができ、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９による挟持力を安定させることができる。

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８９の駆動によりピストンロッド９３を前記傾斜方向に沿って伸長させて、駆動リンク７５を連結軸８１の軸心周りに他方向へ回転させることにより、リンク機構７３を加振方向に沿って収縮させる。すると、第２クランプ部材６９を加振方向の他方側（鉛直方向上側）へ移動させて、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。

（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の接合面７ａ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の接合面７ａ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所定の寄り量（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、クランプシリンダ８９の推力を高くしなくても、リンク機構７３が倍力機構としての機能を発揮して、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９による挟持力を強めることができる。そのため、本発明の実施形態によれば、クランプシリンダ８９の大型化を抑えて、線形摩擦接合装置１のコンパクト化を図りつつ、接合中における加振テーブル２５に対するブレード３の固定状態を強固に維持して、ブレード３の接合面３ａとディスク突起７の接合面７ａの接合精度を十分に確保することができる。

また、本発明の実施形態によれば、前述のように、加振テーブル２５の加振方向の往復移動に伴う慣性力を、リンク機構７３によって直接受けることができ、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９による挟持力を安定させることができる。そのため、接合中における加振テーブル２５に対するブレード３の固定状態をより安定させることができ、ブレード３の接合面３ａとディスク突起７の接合面７ａの接合精度をより高めることができる。

つまり、本発明の実施形態によれば、線形摩擦接合装置１のコンパクト化を図りつつ、ブレード３の接合面３ａとディスク突起７の接合面７ａの接合精度をより高めることができる。

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。駆動リンク７５と従動リンク７７の間に中間リンク（図示省略）を介在させてもよい。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。

Ｃ１ 連結中心
Ｃ２ 連結中心
Ｃ３ 連結中心
ＣＬ 連結中心線
１ 線形摩擦接合装置
３ ブレード
３ａ 接合面
３ｂ 被挟持部
５ ディスク
７ ディスク突起
７ａ 接合面
９ 装置本体
１１ 防振ゴム
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 トップブロック部
６５ｂ ボトムブロック部
６７ 第１クランプ部材
６７ｆ 挟持面
６７ｐ 荷重受け面
６９ 第２クランプ部材
６９ｆ 挟持面
７０ 荷重受け部材
７０ｐ 荷重受け面
７３ リンク機構
７５ 駆動リンク（リンク）
７７ 従動リンク（リンク）
７９ スライダ（リンク）
８１ 連結軸
８３ 連結軸
８５ 連結軸
８７ 被案内部材
８９ クランプシリンダ
９１ 揺動軸
９３ ピストンロッド
９５ 連結軸

Claims (3)

1. 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、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設けられた第１クランプ部材と、
   前記第１クランプ部材に前記加振方向に対向する位置に設けられ、前記第１クランプ部材と協働して第１の金属部品を挟持する第２クランプ部材と、
   前記加振治具ベースに設けられ、複数のリンクを連結して構成され、前記第２クランプ部材に連結され、前記加振方向に沿って伸縮可能なリンク機構と、
   前記リンク機構を前記加振方向に沿って伸縮させるクランプアクチュエータと、を有し、前記第１クランプ部材と前記第２クランプ部材の協働によって第１の金属部品を挟持すると、複数の前記リンクの連結中心を結ぶ連結中心線が前記加振方向に沿った一直線状になるように構成されている線形摩擦接合装置。
2. 複数の前記リンクは、
   基端部が前記加振治具ベースに回転可能に連結された駆動リンクと、
   一端部が前記駆動リンクの先端部に回転可能に連結された従動リンクと、
   前記従動リンクの他端部に回転可能に連結され、前記第２クランプ部材に連結され、前記加振治具ベースに対して前記加振方向へ移動可能なスライダと、を有した請求項１に記載の線形摩擦接合装置。
3. 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る請求項１又は請求項２に記載の線形摩擦接合装置。

Images