JPWO2018155307A1 - 線形摩擦接合装置及び線形摩擦接合方法 - Google Patents

Abstract

一方の部材（Ａ）に他方の部材（Ｂ）を押し付け方向に押し付ける押付装置（１０）と、一方の部材（Ａ）と他方の部材（Ｂ）とを相対的に加振させる加振装置（２０）と、を有する線形摩擦接合装置（１）であって、位置センサ（３０，３１）の検出結果に基づく位置制御により、一方の部材（Ａ）に他方の部材（Ｂ）を接触させた後、荷重センサ（３２，３２０，３２１）の検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させる制御装置（４０）を有しており、位置制御から荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間（ｔ）の長さを調整する接合荷重到達時間調整部（４０，４２，４３，６０）を有する。

Description

本開示は、線形摩擦接合装置及び線形摩擦接合方法に関する。
本願は、２０１７年２月２１日に日本国に出願された特願２０１７−２９６４６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、航空機エンジンの分野においては、機械的強度及び軽量性の向上を図るために、圧縮機又はタービンのロータとして一体型翼車（ブリスク）が用いられる。一体型翼車とは、ディスクと翼の一体型構造である。一体型翼車は、素材を削り出して形成するのが通常である。しかし、大量の切り粉が発生するなど素材の利用効率が悪い。そこで、別々に形成したディスクと翼を線形摩擦接合(Linear Friction Welding：LFW)で一体化することで素材の利用効率を高めることが望まれている。このような線形摩擦接合を行う線形摩擦接合装置として、例えば、特許文献１に記載された摩擦接合装置が知られている。

日本国特開２０１５−１６４７３８号公報

線形摩擦接合装置は、ワークＡ（一方の部材）を加振させながら、ワークＢ（他方の部材）を一定の荷重（接合荷重）で押し付けることで、ワークＡ，Ｂを接合させる。ワークＡ，Ｂは、線形摩擦接合の接合シーケンスの前は、互いに離間した状態とされており、ワークＡから離れた位置より、治具に搭載されたワークＢが、油圧シリンダ（押付装置）の位置制御により接近、衝突する。この衝突後、押し付け荷重が所定の閾値を超えると荷重制御に切り替わり、即座に接合荷重に到達させ、接合を行う。

ワークＢは、重量のある治具に搭載されており、衝突後、位置制御から荷重制御に切り替わり、接合荷重に達するまでは、ワークＢに作用する慣性力（治具の慣性力を含む）が働き、押し付け荷重の急激な上昇によって接合荷重をオーバーシュートする場合がある。この過大なオーバーシュート荷重が発生すると、ワークが損傷する可能性がある。また、衝突時の急激なシリンダ変位の停止により、流れていた流体が急に停止し、その流体の慣性力で経路内の圧力が急上昇する所謂ウォーターハンマー現象によりサージ圧が発生すると、精密機器であるサーボ弁等が故障する可能性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ワーク同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる線形摩擦接合装置及び線形摩擦接合方法の提供を目的とする。

本開示の第１の態様は、一方の部材に他方の部材を押し付け方向に押し付ける押付装置と、一方の部材と他方の部材とを相対的に加振させる加振装置と、を有する線形摩擦接合装置であって、押し付け方向における他方の部材の変位量を検出する位置センサと、一方の部材に他方の部材を押し付ける押し付け荷重を検出する荷重センサと、位置センサの検出結果に基づく位置制御により、一方の部材に他方の部材を接触させた後、荷重センサの検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させるように構成されている制御装置と、を有しており、位置制御から荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間の長さを調整する接合荷重到達時間調整部を有する。

本開示の第２の態様では、第１の態様において、接合荷重到達時間調整部は、位置制御の際に他方の部材に作用する慣性力の大きさに基づいて、接合荷重到達時間の長さを調整する制御装置である。

本開示の第３の態様では、第１または第２の態様において、接合荷重到達時間調整部は、荷重制御において、接合荷重よりも低い目標荷重を前記接合荷重に到達するよりも前に設定し、押し付け荷重を接合荷重に向かって段階的に上昇させる制御装置である。

本開示の第４の態様では、第１または第２の態様において、接合荷重到達時間調整部は、荷重制御において、押し付け荷重の単位時間当たりの上昇速度を漸次増加させる制御装置である。

本開示の第５の態様では、第１の態様において、押付装置は、他方の部材を搭載する治具と、治具を移動させるシリンダ装置と、を有し、接合荷重到達時間調整部は、治具とシリンダ装置との間に介在するバネ部材である。

本開示の第６の態様では、一方の部材に他方の部材を押し付け方向に押し付け、一方の部材と他方の部材とを相対的に加振させる線形摩擦接合方法であって、押し付け方向における他方の部材の変位量を検出し、一方の部材に他方の部材を押し付ける押し付け荷重を検出し、変位量に基づく位置制御により、一方の部材に他方の部材を接触させた後、押し付け荷重の検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させる工程を有しており、位置制御から荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間の長さを調整する。

本開示によれば、線形摩擦接合装置において、押し付け方向における他方の部材の変位量に基づく位置制御から、一方の部材に他方の部材を押し付ける押し付け荷重に基づく荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間の長さを調整する。そのため、他方の部材に作用する慣性力が一方の部材に衝突した際に、制御による押し付け荷重の上昇に重畳しないようにすることで、押し付け荷重の急激な上昇を防止することができる。
したがって、本開示では、線形摩擦接合装置において、ワーク同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる。

本発明の実施形態及び変形例における線形摩擦接合装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態における線形摩擦接合装置の動作を示すタイムチャートである。 比較例として従来の線形摩擦接合装置の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態の変形例における線形摩擦接合装置の構成を示すブロック図である。 本発明の変形例における線形摩擦接合装置の構成を示すブロック図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本開示の実施形態における線形摩擦接合装置１の構成を示すブロック図である。
線形摩擦接合装置１は、ワークＡ（一方の部材）と、ワークＢ（他方の部材）とを接合させるための装置であって、フォージ装置１０（押付装置）と、加振装置２０と、位置センサ３０，３１及び荷重センサ３２と、フォージ制御装置４０（制御装置）と、加振制御装置５０と、を有する。

フォージ装置１０は、フォージ治具１１と、フォージシリンダ１２と、動力源１３と、を有し、ワークＡにワークＢを押し付ける。フォージ治具１１は、ワークＢを保持するチャック機構などを有し、ワークＡに対して近接または離間する方向に移動可能な構成を有する。フォージシリンダ１２は、油圧シリンダなどからなり、フォージ治具１１に荷重を与える。この荷重方向は、ワークＡとワークＢの接合面２に対して垂直な方向であって、ワークＢの押し付け方向となる。

動力源１３は、フォージ制御装置４０の制御の下、フォージシリンダ１２に動力（例えば作動油）を供給する。フォージ制御装置４０は、位置センサ３０及び荷重センサ３２の検出結果に基づいて、動力源１３に動力供給指令を出す。位置センサ３０は、フォージシリンダ１２の位置すなわち押し付け方向におけるワークＢの変位量を検出する。荷重センサ３２は、フォージ治具１１とフォージシリンダ１２との間に介在し、ワークＢの押し付け荷重を検出する。
ここで、フォージ制御装置４０は、上記のような制御を実施できるようなＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を含む公知の計算機でもよい。フォージ制御装置４０による制御の詳細は、ユーザーが任意に変更または更新可能なソフトウェアにより定義されても良い。図１や後述の図５に示すように、フォージ制御装置４０は、電気的あるいは電子的に接続された荷重センサ３２、３２０，３２１および位置センサ３０からの荷重のフィードバックと計測された変位量の入力を基に、フォージ制御装置４０による動力源１３の制御に必要な信号（動力供給指令）を送信可能なように、動力源１３と電気的あるいは電子的に接続されている。

加振装置２０は、加振治具２１と、加振シリンダ２２と、動力源２３と、を有し、ワークＡをワークＢに対して相対的に加振させる。加振治具２１は、ワークＡを保持するチャック機構などを有し、ワークＢの押し付け方向に対して直交する方向に移動可能な構成を有する。加振シリンダ２２は、油圧シリンダなどからなり、加振治具２１を加振させる。この加振方向は、ワークＡとワークＢの接合面２に対して平行な方向であって、ワークＢの押し付け方向（荷重方向）に対して直交する方向となる。

動力源２３は、加振制御装置５０の制御の下、加振シリンダ２２に動力（例えば作動油）を供給する。この動力源２３は、サーボ弁などを有し、加振シリンダ２２を高速で加振させる。加振制御装置５０は、位置センサ３０，３１の検出結果に基づいて、動力源２３に動力供給指令を出す。位置センサ３１は、加振方向における加振シリンダ２２の位置を検出する。
加振制御装置５０は、フォージ制御装置４０と同様に、上記のような制御を実施できるようなＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を含む公知の計算機でもよい。加振制御装置５０による制御の詳細は、ユーザーが任意に変更または更新可能なソフトウェアにより定義されても良い。図１や後述の図５に示すように、加振制御装置５０は、電気的あるいは電子的に接続された位置センサ３０、３１からの計測された変位量と位置のフィードバックの入力を基に、加振制御装置５０による動力源２３の制御に必要な信号（動力供給指令）を送信可能なように、動力源２３と電気的あるいは電子的に接続されている。

本実施形態のフォージ制御装置４０は、位置センサ３０の検出結果に基づく位置制御により、ワークＡにワークＢを接触させた後、荷重センサ３２の検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させるようにフォージシリンダ１２（動力源１３）を制御する。このフォージ制御装置４０は、位置制御から荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間の長さを調整する接合荷重到達時間調整部である。

以下、上記構成の線形摩擦接合装置１による具体的な動作（線形摩擦接合方法、以下、本手法と称する）について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、本発明の実施形態における線形摩擦接合装置１の動作を示すタイムチャートである。図３は、比較例として従来の線形摩擦接合装置１の動作を示すタイムチャートである。

なお、図２の（ａ）及び図３の（ａ）に示す「フォージ位置」は、位置センサ３０の検出結果に相当する。また、図２の（ｂ）及び図３の（ｂ）に示す「目標荷重」は、フォージ制御装置４０の制御指令値に相当する。また、図２の（ｃ）及び図３の（ｃ）に示す「計測荷重」は、荷重センサ３２の検出結果に相当する。また、図２の（ｄ）及び図３の（ｄ）に示す「供給圧」は、フォージシリンダ１２と動力源１３との経路内に設けられた図示しない圧力センサの検出結果に相当する。

ワークＡ，Ｂは、線形摩擦接合の接合シーケンスの前は、互いに離間した状態とされている。この状態で、加振制御装置５０は、予め設定された定常加振振幅で加振するように加振シリンダ２２を駆動させる。具体的に、加振制御装置５０は、位置目標値（定常加振振幅）と、位置センサ３１が検出した位置のフィードバックとを比較し、動力源２３に制御指令を与える。加振装置２０の駆動が開始したら、フォージ制御装置４０は、位置センサ３０の検出結果に基づく位置制御によって、ワークＡにワークＢを定速で近接させるようにフォージシリンダ１２を駆動させる（ステップＳ１）。

フォージシリンダ１２の駆動によってワークＢがワークＡに接触すると、図２の（ｃ）及び図３の（ｃ）に示すように、この接触により荷重が立ち始める（ステップＳ２）。フォージ制御装置４０は、荷重センサ３２が検出した押し付け荷重のフィードバックが、予め設定された切替荷重に到達したら、位置制御から、荷重センサ３２の検出結果に基づく荷重制御に切り替える（ステップＳ３）。ここまでは、本手法と、従来手法は同じである。

図３に示す従来手法では、図３の（ｂ）に示すように、荷重制御の目標荷重が、最初から接合荷重に設定されている。なお、接合荷重とは、ワークＡ，Ｂを接合するために、摩擦時に保つべき定荷重（摩擦荷重）である。このため、従来手法のフォージ制御装置４０は、荷重制御に切り替えた直後から、接合荷重で押し付けるようにフォージシリンダ１２を駆動させる。具体的に、フォージ制御装置４０は、接合荷重と、荷重センサ３２が検出した押し付け荷重のフィードバックとを比較し、動力源１３に動力供給指令を与える。

ここで、ワークＢは、重量のあるフォージ治具１１（例えば１トン程）に搭載されており、位置制御の定速運動からワークＡに衝突し、荷重制御の目標荷重（接合荷重）に到達するまでは、ワークＢに作用する慣性力が働いている場合がある。位置制御から荷重制御に切り替わったときの押し付け荷重の急激な上昇（制御上昇）に、位置制御（定速運動）の際にワークＢに作用する慣性力が重畳すると、図３の（ｃ）に示すように、押し付け荷重が接合荷重をオーバーシュート（符号ａで示す）する。また、ワークＢの衝突時の急激なフォージシリンダ１２の変位停止により、流れていた流体が急に停止し、その流体の慣性力で経路内の圧力が急上昇し、図３の（ｄ）に示すように、サージ圧（符号ｂで示す）が発生する。

このため、本実施形態の線形摩擦接合装置１は、図２の（ｂ）に示すように、位置制御から荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間ｔの長さを調整する接合荷重到達時間調整部（フォージ制御装置４０）を有している。フォージ制御装置４０は、制御パラメータとして接合荷重到達時間ｔを設定可能である。接合荷重到達時間ｔとは、切替荷重から接合荷重に達するまでの時間であり、フォージ制御装置４０は、接合荷重到達時間ｔを設定すると、切替荷重と接合荷重との間に、接合荷重到達時間ｔに応じた傾きを持った線Ｌを自動的に引くようにプログラムされている。

したがって、接合荷重到達時間ｔを大きく設定すると、フォージ制御装置４０からの指令値の傾きが緩くなる。そうすると、フォージシリンダ１２の減速時間が長くなり、ワークＢの減速加速度が小さくなるため、ワークＢに作用する慣性力による上述した悪影響を低減することができる。なお、オーバーシュート荷重の有無の判別は、荷重センサ３２のログを記録しておき、衝突試験の後に、記録したログに接合荷重よりも大きい値が出ていないか確認することにより行う。また、サージ圧についても、記録した圧力センサのログから、同様にサージ圧の有無を判断する。オーバーシュート荷重、サージ圧があるようであれば、接合荷重到達時間ｔを長くして、再度試験を行うことで、最適な接合荷重到達時間ｔを設定することができる。
ここで、荷重センサ３２のログを記録するとは、荷重センサ３２が感知した荷重を時系列に並べてデータとして保存することを指す。圧力センサのログを記録することも同様である。

このように、本実施形態によれば、押し付け方向におけるワークＢの変位量に基づく位置制御から、ワークＡにワークＢを押し付ける押し付け荷重に基づく荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間ｔの長さを調整する。そのため、ワークＢに作用する慣性力がワークＡに衝突した際に、制御による押し付け荷重の上昇に重畳しないように接合荷重到達時間ｔを管理することで、押し付け荷重の急激な上昇を防止することができる。したがって、本実施形態では、ワークＡ，Ｂ同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる。

なお、その後の線形摩擦接合プロセスは、次のように進んでいく。先ず、荷重制御によるワークＡ，Ｂの接合プロセスが進んでいくと、両者の側方（加振方向）にバリが排出され、押し付け方向においてワーク長さが減少する（所謂バーンオフ）。加振制御装置５０は、バーンオフ量が所定の閾値に到達したとき、ワークＡの加振を停止させるように加振装置２０を制御する。ワークＡの加振が停止したら、フォージ制御装置４０は、接合荷重よりも大きい荷重で押し付けるようにフォージシリンダ１２を駆動させる。この荷重は、ワークＡ，Ｂの摩擦後に両者の接合を安定させるための荷重（フォージ荷重）である。

ワークＡ，Ｂを一定時間押し付けたら、フォージ制御装置４０は、フォージシリンダ１２による押し付けを停止させる。具体的に、フォージ制御装置４０は、動力源１３からフォージシリンダ１２への動力供給を停止するように制御指令を出し、フォージシリンダ１２の駆動を停止させる。
以上により、線形摩擦接合装置１による線形摩擦接合プロセスが終了する。

このように、上述の本実施形態では、ワークＡにワークＢを押し付けるフォージシリンダ１２と、ワークＡをワークＢに対して相対的に加振させる加振シリンダ２２と、を有する線形摩擦接合装置１が開示されている。この線形摩擦接合装置１は、押し付け方向におけるワークＢの変位量を検出する位置センサ３０と、ワークＡにワークＢを押し付ける押し付け荷重を検出する荷重センサ３２と、位置センサ３０の検出結果に基づく位置制御により、ワークＡにワークＢを接触させた後、荷重センサ３２の検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させるフォージ制御装置４０と、を有する。さらに、この線形摩擦接合装置１は、位置制御から荷重制御に切り替わった時から、押し付け荷重が接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間ｔの長さを調整する接合荷重到達時間調整部を有する。このような構成を採用することによって、ワークＡ，Ｂ同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる。

以上、図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、請求項に記載される本開示の範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、図５に示す本開示の第１の変形例におけるフォージ制御装置４１（制御装置）は、位置制御の際にワークＢに作用する慣性力の大きさに基づいて、接合荷重到達時間ｔの長さを調整するように構成される接合荷重到達時間調整部であってもよい。位置制御の際にワークＢに作用する慣性力の大きさは、ワークＢ及びフォージ治具１１の重さに依存する。例えば、フォージ治具１１の重さが一定であって、ワークＢの重さが線形摩擦接合の対象によって変動し得る場合を考える。この場合、フォージ治具１１に、搭載したワークＢの重さを計測する第２の荷重センサ３２０を設けて、この第２の荷重センサ３２０の検出結果に応じて接合荷重到達時間ｔの長さを自動的に調整するようにプログラムしてもよい。また、ワークＢに作用する慣性力の大きさは、位置制御の際の定速運転から速度ゼロまでの減速加速度に依存するため、フォージ制御装置４１は、位置制御の際の速度に基づいて、接合荷重到達時間ｔの長さを調整するように構成される接合荷重到達時間調整部であってもよい。この場合、例えば、位置センサ３０の検出結果に基づいて、フォージ制御装置４１がワークＢの速度を計算しても良い。なお、ワークＢの形状に応じてフォージ治具１１を取り替えた結果、フォージ治具１１の重さが変わる場合、例えば、フォージシリンダ１２に第３の荷重センサ３２１を設けて、フォージ治具１１の重さを検出し、フォージ制御装置４１は、この第３の荷重センサ３２１の検出結果に応じて接合荷重到達時間ｔの長さを調整するように構成される接合荷重到達時間調整部であってもよい。

図１に示す本開示の第２の変形例におけるフォージ制御装置４２（制御装置）は、荷重制御において、接合荷重よりも低い目標荷重を接合荷重よりも前に設定し、押し付け荷重を接合荷重に向かって段階的に上昇させるように構成される接合荷重到達時間調整部であってもよい。すなわち、図２の（ｂ）に示す接合荷重到達時間ｔに応じた傾きを持った線Ｌが、階段状となるようにプログラムしてもよい。この構成によれば、位置制御から荷重制御に切り替えた直後は、接合荷重よりも低い目標荷重で押し付けるように制御するため、切替直後の押し付け荷重の急激な上昇を防止することができる。したがって、本実施形態では、ワークＡ，Ｂ同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる。

図１に示す本開示の第３の変形例におけるフォージ制御装置４３（制御装置）は、荷重制御において、押し付け荷重の単位時間当たりの上昇速度を漸次増加させるように構成される接合荷重到達時間調整部であってもよい。すなわち、図２の（ｂ）に示す接合荷重到達時間ｔに応じた傾きを持った線Ｌが、二次関数やサインカーブ、対数関数、三次関数等となるようにプログラムしてもよい。この構成によれば、位置制御から荷重制御に切り替えた直後は、押し付け荷重の上昇は殆ど無く、その後、徐々に押し付け荷重の上昇速度が上昇していくため、切替直後の押し付け荷重の急激な上昇を防止することができる。したがって、本実施形態では、ワークＡ，Ｂ同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる。

図４に示す本開示の第４の変形例のように、機械的に接合荷重到達時間調整部を構成してもよい。図４は、本開示の第４の変形例における線形摩擦接合装置１Ａの構成を示すブロック図である。図４に示すように、フォージ装置１０は、ワークＢを搭載するフォージ治具１１と、フォージ治具１１を移動させるフォージシリンダ１２と、を有し、接合荷重到達時間調整部は、フォージ治具１１とフォージシリンダ１２との間に介在するバネ部材６０である。図４の（ａ）は位置制御の様子、図４の（ｂ）はワークＡ，Ｂが接触した様子、図４の（ｃ）は荷重制御の様子を示す。フォージ治具１１とフォージシリンダ１２との間にバネ部材６０を介在させることによって、徐々に押し付け荷重を上昇させることができるため、位置制御から荷重制御に切り替えた直後の押し付け荷重の急激な上昇を防止することができる。したがって、この形態では、図３に示す従来手法を用いても、ワークＡ，Ｂ同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を機械的に防止することができる。即ち、本開示の接合荷重到達時間調整部は、フォージ制御装置４０、４１、４２，４３と別の構成であっても良い。
なお、図４は、図１との差異のみを表示する目的の図であるため、図１にも示されている、フォージ装置１０に含まれるフォージ制御装置４０、動力源１３、加振装置２０に含まれる加振制御装置５０、動力源２３、位置センサ３１、および、フォージ冶具に設けられた位置センサ３０が省略されている。
即ち、第４の変形例では、フォージ制御装置４０は、位置センサ３０の検出結果に基づく位置制御により、ワークＡにワークＢを接触させた後、荷重センサ３２の検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させるようにフォージシリンダ１２（動力源１３）を制御する。また、第４の変形例では、接合荷重到達時間調整部は、バネ部材６０である。

また、例えば、上記実施形態及び変形例では、ワークＡにワークＢを押し付け、ワークＡをワークＢに対して相対的に加振させる構成について例示したが、例えば、ワークＡが固定で、ワークＢを押し付け及び加振させる構成であってもよい。

また、例えば、本発明は、動翼や静翼のディスクと翼とを線形摩擦接合する場合に限らず、ワークＡとワークＢとを摩擦接合する場合に広く適用可能である。

本開示によれば、線形摩擦接合装置において、ワーク同士の衝突の際の慣性力による押し付け荷重のオーバーシュート及びサージ圧の発生を防止することができる。

１, １Ａ 線形摩擦接合装置
１１ フォージ治具（冶具）
１２ フォージシリンダ（シリンダ装置）
３０、３１ 位置センサ
３２、３２０、３２１ 荷重センサ
４０、４１、４２、４３ フォージ制御装置（制御装置、接合荷重到達時間調整部）
６０ バネ部材（接合荷重到達時間調整部）
Ａ ワーク（一方の部材）
Ｂ ワーク（他方の部材）
ｔ 接合荷重到達時間

Claims (6)

1. 一方の部材に他方の部材を押し付け方向に押し付ける押付装置と、前記一方の部材と前記他方の部材とを相対的に加振させる加振装置と、を有する線形摩擦接合装置であって、
   前記押し付け方向における前記他方の部材の変位量を検出する位置センサと、
   前記一方の部材に前記他方の部材を押し付ける押し付け荷重を検出する荷重センサと、
   前記位置センサの検出結果に基づく位置制御により、前記一方の部材に前記他方の部材を接触させた後、前記荷重センサの検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、前記押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させるように構成されている制御装置と、を有しており、
   前記位置制御から前記荷重制御に切り替わった時から、前記押し付け荷重が前記接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間の長さを調整する接合荷重到達時間調整部を有する線形摩擦接合装置。
2. 前記接合荷重到達時間調整部は、前記位置制御の際に前記他方の部材に作用する慣性力の大きさに基づいて、前記接合荷重到達時間の長さを調整する前記制御装置である請求項１に記載の線形摩擦接合装置。
3. 前記接合荷重到達時間調整部は、前記荷重制御において、前記接合荷重よりも低い目標荷重を前記接合荷重に到達するよりも前に設定し、前記押し付け荷重を前記接合荷重に向かって段階的に上昇させる前記制御装置である請求項１または２に記載の線形摩擦接合装置。
4. 前記接合荷重到達時間調整部は、前記荷重制御において、前記押し付け荷重の単位時間当たりの上昇速度を漸次増加させる前記制御装置である請求項１または２に記載の線形摩擦接合装置。
5. 前記押付装置は、前記他方の部材を搭載する治具と、前記治具を移動させるシリンダ装置と、を有し、
   前記接合荷重到達時間調整部は、前記治具と前記シリンダ装置との間に介在するバネ部材である請求項１に記載の線形摩擦接合装置。
6. 一方の部材に他方の部材を押し付け方向に押し付け、前記一方の部材と前記他方の部材とを相対的に加振させる線形摩擦接合方法であって、
   前記押し付け方向における前記他方の部材の変位量を検出し、
   前記一方の部材に前記他方の部材を押し付ける押し付け荷重を検出し、
   前記変位量に基づく位置制御により、前記一方の部材に前記他方の部材を接触させた後、前記押し付け荷重の検出結果に基づく荷重制御に切り替えて、前記押し付け荷重を接合荷重に向かって上昇させる工程を有しており、
   前記位置制御から前記荷重制御に切り替わった時から、前記押し付け荷重が前記接合荷重に到達するまでの接合荷重到達時間の長さを調整する線形摩擦接合方法。

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