WO2017082219A1 - 線形摩擦接合装置 - Google Patents

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WO2017082219A1
WO2017082219A1 PCT/JP2016/083013 JP2016083013W WO2017082219A1 WO 2017082219 A1 WO2017082219 A1 WO 2017082219A1 JP 2016083013 W JP2016083013 W JP 2016083013W WO 2017082219 A1 WO2017082219 A1 WO 2017082219A1
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pressing
blade
vibration
jig
linear friction
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PCT/JP2016/083013
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望 浅野
百々　泰
雄一朗 中山
幹 品川
渉 上田
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株式会社Ihi
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    • B23K2101/001—Turbines

Definitions

  • the present disclosure relates to a linear friction bonding apparatus that joins the joining surfaces of a pair of metal parts using the friction heat generated between the joining surfaces of a pair of metal parts such as blades and disks of a blisk (integral impeller). About.
  • the body of the linear friction bonding apparatus comprises a bed and a column mounted on the bed.
  • the column is provided with a vibration table on its side surface.
  • the excitation table is movable in the vertical direction which is the excitation direction.
  • the excitation table is provided at its side with an excitation jig for holding a first metal part such as a blisk blade.
  • the vibration jig is provided with a vibration jig base provided on the vibration table, and a pair of vibration jig bases provided opposite to the vibration jig base in the vibration direction and sandwiching the first metal component. It has a clamp member and a clamp cylinder which moves any clamp member in an excitation direction.
  • the bed is provided with a pressure table at a position spaced apart from the vibrating table on its upper surface.
  • the pressing table is movable in the horizontal direction which is the pressing direction orthogonal to the excitation direction.
  • the pressing table is provided on the upper surface thereof with a pressing jig for holding a second metal component such as a blisk disk.
  • the joint surface of the first metal component held by the vibration jig and the joint surface of the second metal component held by the pressing jig are opposed to each other. Then, the pressure table is moved in the pressing direction while reciprocating the oscillating slider in the exciting direction. Then, with the first metal component being reciprocated in the vibration direction, the bonding surface of the second metal component is brought closer to the bonding surface of the first metal component, and the second metal component is moved to the second metal component. It can press to the joint surface side of 1 metal parts. Thereby, frictional heat can be generated between the joint surfaces of the pair of metal parts, and the joint surfaces of the pair of metal parts can be joined.
  • the linear friction bonding apparatus is particularly effective in terms of manufacturing a product in which the utilization efficiency, mechanical strength and lightness of the material are improved. For example, when manufacturing Brisk, if it is formed by scraping it from the material, a large amount of swarf is generated and the utilization efficiency of the material is poor, but the material is obtained by integrating separately formed disk and blade by linear friction bonding. There is an advantage that the utilization efficiency of can be increased (see, for example, Patent Document 4).
  • the load sensor is interposed in the pressing direction, the pressing force acting between the two members is measured by this load sensor, and the pressing mechanism is set so that the measured value becomes a set value based on the obtained measured value. I have control.
  • a large moment load (bending moment, for example, unit: N ⁇ m) is generated on a member (usually, one of the two members) to be moved by vibration, which is high It is an obstacle to joining with positional accuracy.
  • members to be joined by a linear friction joining apparatus for example, a blade joined to a disk
  • the moment load has become increasingly large, and the solution therefor is urgently required.
  • the present disclosure aims to provide a linear friction bonding device that is advantageous for enhancing bonding accuracy.
  • a linear friction bonding device is a linear friction bonding device that bonds bonding surfaces of a pair of metal components using friction heat generated between bonding surfaces of a pair of metal components.
  • An excitation table capable of reciprocating in an excitation direction, and an excitation jig provided on the excitation table and holding the first metal component, the excitation jig being connected to the excitation table
  • a second clamp member for holding a metal part, and a link mechanism which is provided on a vibration jig base, is configured by connecting a plurality of links, is connected to the second clamp member, and is extendable along a vibration direction Clamps that extend and retract the link mechanism along the excitation direction When the first clamp member and the second clamp member sandwich the first metal part, the connection center line connecting the connection centers of the plurality of links is along the ex
  • the first member and the second member are friction-bonded by causing the first member and the second member to mutually press while causing relative vibrational movement.
  • the pressing mechanism includes a pressing force applying member capable of advancing and retracting in the pressing axis direction, a load sensor attached to the second holding member and measuring pressing force in the pressing axis direction, and 2
  • the linear friction bonding apparatus friction-bonds the first member and the second member by causing the first member and the second member to mutually press while causing relative vibrational movement.
  • the vibrating mechanism includes: a vibrating mechanism that vibrates in the direction of the vibrating axis to cause relative vibration movement between the first member and the second member, and the vibrating mechanism is lower than an intersection of the pressing shaft and the vibrating shaft Placed on the side.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an excitation jig according to a first embodiment of the present disclosure, showing a state in which a held portion of a blade is held.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration applying jig according to the first embodiment of the present disclosure, and is a view showing a state in which the holding state of the blade is released.
  • FIG. 3 is a perspective view of an excitation jig according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the arrow IV in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a front view of the linear friction bonding apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an excitation jig according to a first embodiment of the present disclosure, showing a state in which a held portion of a blade is held.
  • FIG. 2 is a cross-sectional
  • FIG. 7 is a view showing how a bonding surface of a blade and a bonding surface of a disk protrusion are bonded.
  • FIG. 8 is a front view of a linear friction bonding apparatus according to a second embodiment of the present disclosure (placement position).
  • FIG. 9 is a front view of a linear friction bonding apparatus according to a second embodiment of the present disclosure (bonding work position).
  • FIG. 10 is a perspective view of a linear friction bonding apparatus according to a second embodiment of the present disclosure (bonding work state).
  • FIG. 11 is a partially enlarged perspective view of a blisk manufactured by the linear friction bonding device according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a front view of the main part of a linear friction bonding apparatus according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a front view of a linear friction bonding apparatus according to a third embodiment of the present disclosure (placement position).
  • FIG. 14 is a front view of a linear friction bonding apparatus according to a third embodiment of the present disclosure (bonding work position).
  • FIG. 15 is a view showing a slider in a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 16 is a front view showing an example of a conventional linear friction bonding apparatus.
  • FIG. 17 is a front view showing an example of a conventional linear friction bonding apparatus.
  • the linear friction bonding apparatus 1 according to the present embodiment is between the bonding surface 3 a of the blade 3 and the bonding surface 7 a of the disk protrusion 7 provided on the outer peripheral surface of the disk 5.
  • the generated frictional heat is used to bond the bonding surface 3 a of the blade 3 and the bonding surface 7 a of the disk protrusion 7.
  • the blade 3 and the disk 5 are part of a blisk (integral impeller) (not shown) used in a gas turbine (not shown), and are an example of a pair of metal parts. Further, the blade 3 has a rectangular held portion (clamped portion) 3 b on the side of the joint surface 3 a (root side).
  • the linear friction bonding apparatus 1 includes a device body 9.
  • the device body 9 has a bed 13 installed on the floor surface F via a plurality of vibration-proof rubbers 11.
  • the bed 13 extends in the left-right direction (one in the horizontal direction).
  • the bed 13 has a first column 15 extending in the vertical direction (vertical direction) on the left side thereof.
  • the bed 13 has a second column 17 extending in the vertical direction at its right portion.
  • An upper frame 19 extending in the left-right direction is provided to connect the upper portions of the first column 15 and the second column 17.
  • the first column 15 has a guide block 21 on its right side (right side).
  • the guide block 21 has a T-shaped cross section and has a guide groove 23 extending in the vertical direction.
  • the guide block 21 has a rectangular excitation table 25 in the guide groove 23.
  • the excitation table 25 is capable of reciprocating movement in the vertical direction which is the excitation direction.
  • the vibration table 25 is provided on the right side surface of the first column 15 via the guide block 21 so as to be movable in the vibration direction.
  • the excitation table 25 has, on its right side, a protrusion 25 a extending in the excitation direction (vertical direction).
  • the guide block 21 is provided at the lower side thereof with a stopper plate 27 for suppressing the detachment of the vibration table 25 from the inside of the guide groove 23.
  • the guide block 21 includes, in the guide groove 23, a static pressure support unit 29 which guides the vibration table 25 so as to reciprocate in the vibration direction by utilizing the static pressure of the support oil (an example of the support fluid).
  • the vibration table 25 is provided in the guide groove 23 of the guide block 21 so as to be reciprocally movable in the vibration direction via the static pressure support unit 29.
  • the static pressure support unit 29 has a plurality of static pressure pads 31 provided at intervals in the guide groove 23 of the guide block 21. The plurality of static pressure pads 31 can eject the supporting oil toward the left side surface, the right side surface, the front end surface and the rear end surface of the vibration table 25 (the vibration table 25 excluding the convex portion 25a).
  • Each static pressure pad 31 is connected to a supply pump (not shown) for supplying a support oil.
  • the upper frame 19 is provided with a hydraulic vibration cylinder 33 as a vibration actuator that reciprocates the vibration table 25 in the vibration direction at a predetermined amplitude on the left side thereof.
  • the vibration cylinder 33 has a piston rod 35 that can reciprocate in the vibration direction.
  • the distal end of the piston rod 35 is coupled to an appropriate position of the vibration table 25 via a coupling 37.
  • the “predetermined amplitude” refers to, for example, an amplitude set to ⁇ 10.0 mm or less.
  • an electric vibration cylinder (not shown), a vibration motor (not shown) or the like may be used.
  • the vibration table 25 includes a vibration jig (vibration holder unit) 39 for holding the blade 3 on the right side (right side) of the convex portion 25a.
  • the vibration jig 39 can be attached (installed) on the right side surface of the convex portion 25 a of the vibration table 25.
  • the linear friction bonding apparatus 1 includes the vibration jig 39 attachable to the right side surface of the convex portion 25 a of the vibration table 25. The specific configuration of the vibration jig 39 will be described later.
  • the bed 13 includes a pair of guide rails 41 at a position on the upper surface of the bed 13 that is separated in the right direction with respect to the vibration table 25.
  • the pair of guide rails 41 are separated in the front-rear direction (one in the horizontal direction).
  • Each guide rail 41 extends in the left-right direction.
  • a pair of guide rails 41 equips those upper sides with the press table 43.
  • the pressing table 43 is provided on the upper surface of the bed 13 at a position separated in the right direction with respect to the vibration table 25 via the pair of guide rails 41.
  • the pressing table 43 has, on the lower surface (lower side) thereof, a plurality of guided members 45 which are guided in the left-right direction to the corresponding guide rails 41.
  • the pressing table 43 is movable in the pressing direction (left direction) orthogonal to the vibration direction and the opposite direction (right direction) via the pair of guide rails 41 and the plurality of guided members 45.
  • the pressing table 43 includes a support frame 47 on the top surface thereof.
  • the support frame 47 has an inclined portion 47a inclined with respect to the horizontal direction.
  • the second column 17 is provided at its central portion with a hydraulic pressing cylinder 49 as a pressing actuator for moving the pressing table 43 in the pressing direction and the opposite direction.
  • the pressing cylinder 49 also has a piston rod 51 movable in the pressing direction and the opposite direction.
  • the front end (left end) of the piston rod 51 is connected to an appropriate position of the support frame 47 via a coupling 53.
  • the pressing cylinder 49 is provided at its appropriate position with a linear scale (not shown) as a position measuring device that measures the position in the pressing direction of the pressing table 43.
  • the supporting frame 47 is provided with a pressing jig (pressing holder unit) 55 for holding the disk 5 as the second metal component in the inclined portion 47a.
  • the pressing jig 55 is provided on the pressing table 43 via the support frame 47.
  • the pressing jig 55 includes a pressing jig base (press holder unit) 57 provided on the inclined portion 47 a of the support frame 47.
  • the pressing jig base 57 is provided with a circular rotary table 59 on the upper surface thereof.
  • the rotary table 59 is rotatable around an axis (axis of rotation table 59) inclined with respect to the vertical direction.
  • the rotary table 59 has a chuck mechanism 61 at its central portion (central portion) for concentrically attaching the disk 5 to the rotary table 59.
  • the rotary table 59 is configured to be able to index (position) at a predetermined joining position for joining the disc projections 7 by rotation around its axis.
  • the pressing jig 55 is configured such that the disc protrusion 7 can be indexed to a predetermined joining position by rotation around the axis of the rotary table 59 (rotation around the axis of the disc 5).
  • the rotary table 59 makes the joining surface 7 a of the disc projection 7 parallel to the excitation direction.
  • the pressing jig base 57 is provided at its central portion with a rotary motor (not shown) as a rotary actuator for rotating the rotary table 59 around its axis. Further, the pressing jig base 57 is provided with a hydraulic fixed cylinder (not shown) as a fixed actuator for fixing the rotary table 59 to the pressing jig base 57 at an appropriate position.
  • the vibration jig 39 is a vibration jig base (vibration holder unit base provided on the right side surface of the convex portion 25 a of the vibration table 25 via a plurality of bolts 63. ) Provided.
  • the vibration jig 39 includes the vibration jig base 65 that can be attached (arranged) to the right side surface of the convex portion 25 a of the vibration table 25 via the plurality of bolts 63.
  • the vibration jig base 65 has a top block portion 65 a on the upper portion thereof.
  • the vibration jig base 65 has a bottom block portion 65 b at its lower part.
  • the bottom block portion 65 b faces the top block portion 65 a in the excitation direction (vertical direction).
  • the vibration jig base 65 includes a first clamp member 67 on the upper side (upper side in the vertical direction) of the bottom block portion 65 b.
  • the vibration jig base 65 clamps the portion to be held 3b of the blade 3 in cooperation with the first clamp member 67 at a position opposite to the first clamp member 67 in the vibration direction.
  • a clamp member 69 is provided.
  • the holding surface (clamping surface) 67 f of the first clamp member 67 and the holding surface 69 f of the second clamp member 69 each have a shape corresponding to the held portion 3 b of the blade 3. Further, when the held portion 3b of the blade 3 is set to the holding surface 67f of the first clamp member 67, the joint surface 3a of the blade 3 is made parallel to the excitation direction.
  • the first clamp member 67 has a load receiving surface 67p that receives a pressing load from the pressing cylinder 49 via one end side (lower portion in FIGS. 1 and 2) of the held portion 3b of the blade 3.
  • the load receiving surface 67p of the first clamp member 67 is contactable (abutable) on one end side of the held portion 3b of the blade 3 and is parallel to the vibration direction.
  • the vibration jig base 65 is configured such that the pressure load by the pressure cylinder 49 can be applied between the top block portion 65 a and the first clamp member 67 at the other end side of the gripped portion 3 b of the blade 3 (in FIGS.
  • the load receiving member 70 is provided via the upper portion).
  • the load receiving member 70 has a load receiving surface 70p that can contact the other end side of the held portion 3b of the blade 3 at its tip.
  • the load receiving surface 70 p is located on the same plane as the load receiving surface 67 p of the first clamp member 67.
  • the vibration jig base 65 further includes a guide rail 71 between the top block portion 65 a and the load receiving member 70.
  • the guide rail 71 extends in the excitation direction. Note that instead of the first clamp member 67 having the load receiving surface 67p, a load receiving member (shown in FIG. 1) in which the vibration jig base 65 receives the pressing load by the pressing cylinder 49 via one end side of the sandwiching portion 3b of the blade 3 ) May be provided.
  • the vibration jig base 65 receives the pressure load by the pressure cylinder 49 as the supported portion of the blade 3. You may provide the load receiving member (illustration omitted) received via the both ends of 3b.
  • the vibration jig base 65 includes a link mechanism (toggle mechanism) 73 on the lower side (vertically lower side) of the top block portion 65 a.
  • the link mechanism 73 can expand and contract along the excitation direction.
  • the link mechanism 73 is configured by connecting a plurality of links 75, 77, 79.
  • the plurality of links 75, 77, 79 refer to a triangular drive link 75, a pair of elliptical (elliptical) driven links 77, and a slider (slider) 79.
  • the base end of the drive link 75 is rotatably connected to the top block portion 65 a of the vibration jig base 65 via a connection shaft (drive shaft) 81.
  • the connection center C1 of the proximal end of the drive link 75 coincides with the axial center of the connection shaft 81.
  • one end (upper end) of each driven link 77 is rotatably connected to the tip (first tip) of the drive link 75 via a connecting shaft 83.
  • the connection center C2 at one end of each driven link 77 coincides with the axial center of the connection shaft 83.
  • the tips of the pair of driven links 77 are located on both sides of the tip of the drive link 75.
  • the slider 79 is rotatably connected to the other end (lower end) of each driven link 77 via a connecting shaft 85.
  • the connection center C3 of the slider 79 coincides with the axial center of the connection shaft 85.
  • the slider 79 is located between the tips of the pair of driven links 77.
  • the lower end surface of the slider 79 is connected (fixed) to the second clamp member 69.
  • the second clamp member 69 is provided via the link mechanism 73 at a position facing the first clamp member 67 in the vibration jig base 65 in the vibration direction.
  • the slider 79 has a guided member 87 which is guided by the guide rail 71 in the vibration direction on the left side (the vibration jig base 65 side).
  • the slider 79 is movable (slidable) in the vibration direction with respect to the vibration jig base 65 via the guide rail 71 and the plurality of guided members 87.
  • the slider 79 may be provided with a shim (not shown) for adjusting the clamping force between the first clamp member 67 and the second clamp member 69 between the lower end face thereof and the second clamp member 69. .
  • the vibration jig base 65 is provided with a hydraulic clamp cylinder 89 as a clamp actuator that extends and retracts the link mechanism 73 along the vibration direction on the upper left side thereof.
  • the clamp cylinder 89 can swing around a horizontal swing axis (the center of the swing shaft 91) with respect to the vibration jig base 65 via the swing shaft 91.
  • the clamp cylinder 89 has a piston rod 93 that can extend and contract along a direction that is inclined (crossed) with respect to the excitation direction.
  • the tip of the piston rod 93 is rotatably connected to a part (second tip) of the drive link 75 via a connecting shaft 95.
  • a pneumatic or electric clamp cylinder (not shown) may be used.
  • the link The mechanism 73 is configured to extend along the excitation direction.
  • the link The mechanism 73 is configured to contract along the excitation direction.
  • connection center line CL means a line connecting the connection center C1 of the base end of the drive link 75, the connection center C2 of one end of the driven link 77, and the connection center C3 of the slider 79.
  • Linear means that the link mechanism 73 is linear enough to exhibit its function as a boosting mechanism, in addition to being geometrically accurate.
  • the vibration jig base 65 is provided with a stopper screw 97 at the top (upper part) of the top block portion 65a.
  • the stopper screw 97 is configured to restrict rotation of the drive link 75 in one direction immediately after the connection center line CL becomes straight.
  • the set portion 3b of the blade 3 is set on the holding surface 67f of the first clamp member 67 (between the holding surface 67f of the first clamp member 67 and the holding surface 69f of the second clamp member 69).
  • the bonding surface 3a is made parallel to the excitation direction. Further, one end side of the held portion 3 b of the blade 3 is brought into contact (abutment) with the load receiving surface 67 p of the first clamp member 67, and the other end side of the held portion 3 b of the blade 3 is the load of the load receiving member 70. Contact the receiving surface 70p.
  • the piston rod 93 is contracted along the inclination direction by the drive of the clamp cylinder 89, and the drive link 75 is rotated in one direction around the axis of the connecting shaft 81, whereby the link mechanism 73 is along the excitation direction. And extend it.
  • the second clamp member 69 is moved to one side (vertically lower side) in the excitation direction, and the blade 3 is moved by the holding surface 67 f of the first clamp member 67 and the holding surface 69 f of the second clamp member 69.
  • the holding part 3b can be held.
  • the blade 3 can be held by the vibration jig 39 and fixed to the vibration table 25 in a state where the bonding surface 3 a of the blade 3 is parallel to the vibration direction.
  • the connection center line CL is in a straight line along the vibration direction. It is configured to be.
  • the link mechanism 73 functions as a boosting mechanism without increasing the thrust force of the clamp cylinder 89, and the clamping force (clamping force) between the first clamp member 67 and the second clamp member 69 is determined. It can be strengthened. Further, the inertial force accompanying the reciprocating movement of the vibration table 25 in the vibration direction can be directly received by the link mechanism 73 without the clamp cylinder 89, and the first clamp member 67 and the second clamp member 69 The clamping force can be stabilized.
  • the piston rod 93 When removing the blade 3 from the vibration jig 39, the piston rod 93 is extended along the inclination direction by driving the clamp cylinder 89, and the drive link 75 is rotated in the other direction around the axis of the connecting shaft 81. Thus, the link mechanism 73 is contracted along the excitation direction. Then, the second clamp member 69 can be moved to the other side (upper side in the vertical direction) of the excitation direction, and the clamping state (clamp state) between the first clamp member 67 and the second clamp member 69 can be released.
  • the pressing jig 55 holds the disk 5 by concentrically attaching the disk 5 to the rotary table 59 by the chuck mechanism 61 or the like. Then, the rotary table 59 is rotated about its axis by the drive of the rotary motor, and the predetermined disc projection 7 is indexed to the predetermined joining position, thereby paralleling the joint surface 7a of the predetermined disc projection 7 in the vibration direction. Make it Further, the rotary table 59 is fixed to the pressing jig base 57, in other words, to the pressing table 43 by the driving of the fixed cylinder. Thus, the disc 5 is fixed to the pressing table 43 in a state where the joint surface 7 a of the disc protrusion 7 is parallel to the vibration direction.
  • the joint surface 7a of the disk protrusion 7 is made closer to the joint surface 3a of the blade 3 to make the joint surface 7a of the disk protrusion 7 the joint surface of the blade 3 It can be pressed to the 3a side with a predetermined pressing load. Then, when the movement amount of the pressing table 43 from the origin position becomes equal to the target front deviation amount set smaller than the target deviation amount, the driving of the vibration cylinder 33 is stopped. Furthermore, the pressing table 43 is moved in the pressing direction until the movement amount of the pressing table 43 from the origin position becomes equal to the target deviation amount.
  • the bonding surface 7 a of the disk protrusion 7 can be pressed toward the bonding surface 3 a of the blade 3 with a predetermined pressing load.
  • frictional heat is generated between the bonding surface 3a of the blade 3 and the bonding surface 7a of the disk protrusion 7 to set up and bond the bonding surface 3a of the blade 3 and the bonding surface 7a of the disk protrusion 7 Can.
  • the origin position of the pressing table 43 refers to the position in the pressing direction of the pressing table 43 at the timing when the bonding surface 7a of the disk protrusion 7 is brought into contact with the bonding surface 3a of the blade 3.
  • the “target shift amount” refers to a predetermined shift amount (displacement amount) for bonding the bonding surface 3 a of the blade 3 and the bonding surface 7 a of the disk protrusion 7.
  • the bonded blade 3 is removed from the vibration jig 39, and the other blade 3 is held by the vibration jig 39. Further, the rotary table 59 is rotated about its axis to index the other predetermined disk projections 7 to the predetermined joining position. Then, as described above, the bonding surface 3a of the other blade 3 and the bonding surface 7a of the other disk protrusion 7 are bonded. Furthermore, until the blade 3 and the disk protrusion 7 to be bonded are eliminated, the operation concerning the bonding of the bonding surface 3a of the blade 3 and the bonding surface 7a of the disk protrusion 7 is repeated.
  • clamped portion 3b of the joined blade 3 and the joined disc protrusion 7 are finished into a product shape as a part of a blisk by machining in a post process.
  • the link mechanism 73 exerts the function as a boosting mechanism without increasing the thrust of the clamp cylinder 89, and the first clamp member 67 and the second clamp member 69 are provided. Can strengthen the holding force by Therefore, according to the present embodiment, while the enlargement of the clamp cylinder 89 is suppressed and the linear friction bonding apparatus 1 is made compact, the fixed state of the blade 3 to the vibration table 25 during bonding is firmly maintained. The bonding accuracy between the bonding surface 3a of the blade 3 and the bonding surface 7a of the disk projection 7 can be sufficiently secured.
  • the link mechanism 73 can directly receive the inertial force accompanying the reciprocating movement of the vibration table 25 in the vibration direction, and thus the first clamp member 67 and the second clamp The holding force with the member 69 can be stabilized. Therefore, the fixed state of the blade 3 to the vibration table 25 during bonding can be made more stable, and the bonding accuracy between the bonding surface 3 a of the blade 3 and the bonding surface 7 a of the disk protrusion 7 can be further enhanced.
  • the upper frame 19 may be provided with a heating unit (not shown) as shown in JP-A-2012-228703.
  • the bonding surface 3a of the blade 3 and the bonding surface 7a of the disk protrusion 7 may be heated by the heating unit before reciprocating the vibration table 25 in the vibration direction.
  • the vibration table 25 may be movable in the pressing direction and the opposite direction integrally with the first column 15.
  • An intermediate link (not shown) may be interposed between the drive link 75 and the driven link 77.
  • the vertical direction as the excitation direction
  • the horizontal direction other than the vertical direction may be the excitation direction.
  • the technical idea applied to the linear friction bonding apparatus 1 for bonding the bonding surface 3a of the blade 3 and the bonding surface 7a of the disk protrusion 7 is used to bond the blade 3 and a bonding surface of a pair of metal parts other than the disk 5 It may be applied to a linear friction bonding apparatus (not shown).
  • the linear friction bonding apparatus 110 includes a pressing mechanism 114 for pressing the blade B (first member) and the disc Di (second member) to each other, and the pressing mechanism 114.
  • An excitation axis Q is formed in a direction perpendicular to the pressing axis P (work joint axis), and the blade B is oscillated in the excitation axis direction to cause relative vibration movement between the blade B and the disc Di.
  • the vibrating mechanism 116 is disposed below the intersection point C of the pressing axis P and the vibrating axis Q (for example, disposed on the base portion 118).
  • the pressing axis P points in the horizontal direction
  • the excitation axis Q points in the vertical direction.
  • the linear friction bonding apparatus 110 includes a slider 122, a bearing mechanism 124, and a control unit 128.
  • the slider 122 holds the blade jig 120 (first holding member) holding the blade B and is movable in the vertical direction (see FIGS. 8, 9 and 11).
  • the bearing mechanism 124 receives the pressing force in the pressing axial direction that the slider 122 receives from the pressing mechanism 114 via the blade B.
  • the control unit 128 controls each part operated when performing linear friction bonding (see FIG. 10).
  • the base portion 118 is in the form of a flat table, and is installed on the installation floor of the linear friction bonding apparatus 110 via an interference mechanism. Further, the blade jig 120 is detachably fixed to the slider 122 with a bolt or the like.
  • the bearing mechanism 124 has a hydrostatic pressure bearing 125.
  • the hydrostatic bearing 125 receives the pressing force that the slider 122 receives.
  • the bearing mechanism 124 is positioned above the vibrating mechanism 116 because the vibrating mechanism 116 is disposed below the intersection point C of the pressing shaft P and the vibrating shaft Q.
  • the vibrating mechanism 116 includes a vibrating cylinder 117 that abuts the blade jig 120 from below. Accordingly, the blade jig 120 is held by the slider 122 on the side and is in contact with the vibration cylinder 117 on the lower side.
  • the slider 122 has an abutment surface 122s on the front side, with which the blade jig 120 abuts.
  • the contact surface 122s has a groove (not shown) for positioning the blade jig 120 and the like.
  • the front side of the housing of the hydrostatic pressure bearing 125 is opened such that the contact surface portion 122s of the slider 122 with the blade jig 120 is exposed.
  • the front surface position of the contact surface portion 122 s slightly protrudes toward the blade jig 120 from the front surface side of the housing of the hydrostatic pressure bearing 125.
  • the thickness of the slider 122 is a thickness that can sufficiently withstand the pressing force from the pressing mechanism 114.
  • the pressing mechanism 114 includes a blade jig 120, a disk jig 130 (the other holding member), a transport stand 132, and a rail 134.
  • the disk jig 130 holds the disk Di (second member).
  • the transfer stand 132 mounts and fixes the disk jig 130.
  • the rail 134 guides the transfer stand 132 from the mounting position to the bonding operation position.
  • the “placement position” refers to a position at which the disk jig 130 is placed on the transport table 132 when performing linear friction bonding, and a position at which the blisks obtained when all the bonding operations are completed are taken out.
  • the “bonding work position” refers to a position where the disk Di and the blade B abut against each other to perform a linear friction bonding operation.
  • the disk jig 130 incorporates a rotary actuator 136 (see FIG. 10).
  • the control unit 128 controls the disk Di to rotate in the circumferential direction by one pitch which is an interval between adjacent blades.
  • the pressing mechanism 114 is disposed on a pressing shaft P which can move back and forth in the direction of the pressing axis P, a cylinder 140 for moving the piston rod 138 forward and backward, and the pressing shaft P. And a load sensor 142 for measuring the pressing force of In the present embodiment, the load sensor 42 is attached to the piston rod side of the disk jig 30.
  • the pressing mechanism 114 includes a support mechanism 141 fixed to the disk jig 130 and coupled to the piston rod 138 to support a moment load received from the piston rod 138.
  • the support mechanism 141 includes a linear guide 141r.
  • the linear guide 141r has a base member 143 fixed on the piston rod side of the disk jig 130, and a block 145 slidingly engaged with a guide rail portion 143g extending in the pressing axis P direction above the base member 143. And a support member 146.
  • the support member 146 is L-shaped in a side view, and has an engaging portion 146 h having a block 145 and a flat pressing force transmitting portion 146 v extending upward from the engaging portion 146 h.
  • the distal end portion 138 t of the piston rod 138 and the outer surface portion 146 s of the pressing force transmission unit 146 v are connected by the connecting member 144.
  • the pressing force transmission unit 146 v is located between the load sensor 142 and the piston rod 138.
  • the pressing force of the piston rod 138 changes the pressing force for pressing the disc Di against the blade B, the pressing force transmitting portion 146v. And changes via the load sensor 142. Further, the load sensor 142 transmits the measured pressing force to the control unit 128 as a measurement signal.
  • the blade B has a blade body Bm and a held portion Bb for clamping formed on the base end side of the blade body Bm.
  • An end surface on the base end side of the blade main body Bm is formed with a bonding surface Bj for friction bonding, which is located inside the held portion Bb when viewed from the blade base side in the blade length direction X.
  • the to-be-joined surface Bj is frictionally joined to a joining surface Dj (all shown in FIG. 10) formed on the tip end side of the protrusion Dp disposed on the outer peripheral surface of the disk Di.
  • the blade B has a rectangular ridge portion Br having an outer shape that is slightly larger than the held portion Bb on the bonded surface Bj side of the held portion Bb. After frictionally bonding the blade B to the disk Di, the held portion Bb and the ridge portion Br are cut and removed so that the outer shape of the normal blade B is formed as shown by an imaginary line in FIG.
  • the blade main body Bm has a curved shape that is concave on the ventral side and convex on the dorsal side. Further, the blade main body Bm is twisted over the entire blade tip so that the position of the front edge of the blade main body Bm leads in the rotational direction of the blade B rather than the blade base.
  • the blade jig 120 includes a base block 150, a pair of upper and lower grip blocks 152a and 152b for clamping the held portion Bb of the blade B, and a hydraulic cylinder (a clamp operation drive source). Not shown).
  • the vibrating jig 117 applies a vibrating force that reciprocates in the chord direction Y of the blade B to the blade jig 120.
  • the excitation cylinder 117 is constituted by a hydraulic cylinder or the like.
  • the upper grip block 152a of the blade jig 120 can be moved up and down by a hydraulic cylinder, and the upper and lower grip blocks 152a and 152b are clamped and unclamped in the held portion Bb of the blade B. Can be Therefore, by automating the supply of the blade B to the blade jig 120, the entire friction bonding of the blade B to the disk Di can be automated.
  • the disk jig 130 is moved toward the blade jig 120 by extending the piston rod 138.
  • the support member 146 slides toward the disc jig 130 along the guide rail portion 143g.
  • the disk jig 130 is pressed toward the blade jig 120 via the support member 146 in contact with the tip of the load sensor 142 and the load sensor 142 and moves.
  • the angle around the central axis of the disk Di is adjusted.
  • the piston rod 138 is extended and the bonding surface Dj of the disk Di is the bonding surface on the blade base end side at the bonding operation position
  • Bj By pressing on Bj, they press each other.
  • the bonding surface Dj and the surface Bj to be bonded are rubbed against each other in the vertical direction to generate frictional heat, and the parts constituting these surfaces become high temperature and melting occurs.
  • the piston rod 138 does not press the load sensor 142, but presses the pressing force transmitting portion 146v of the support member 146 that constitutes the linear guide 141r. Therefore, even if the downward load due to the weight of the piston rod 138 is applied to the connector 144 by the extension of the piston rod 138, this downward load is mainly applied to the support member 146, and further, the disc from the base member 143 It is added to and supported by the jig 130. That is, the downward load is hardly applied to the load sensor 142.
  • the vibration of the vibration cylinder 117 is stopped to stop the vibration of the blade B, so that the portion forming the bonding surface Dj and the portion forming the bonding surface Bj solidify each other,
  • the blade B is joined to the disk Di.
  • the blade B slightly moves toward the disc Di due to the pressing force.
  • the intermediate standby position (the position where the disk jig 130 stands by until the linear friction bonding operation of one blade B to the disk Di is finished and the next blade B is arranged at the arrangement position),
  • the disk jig 130 is retracted with respect to the slider 122.
  • the joined blade B is separated from the slider 122, and the disk Di is rotatable around the central axis.
  • the disk Di is rotationally moved by a predetermined angle around the central axis, and the rotational movement is stopped after the joint surface Dj of the next protrusion Dp has reached the joint work position.
  • the next blade B is held so as to be clamped by the upper and lower gripping blocks 152a and 152b (see FIG. 10).
  • the piston rod 138 is extended to cause the bonded surface Bj of the blade B and the bonded surface Dj of the disc Di to mutually press to generate frictional heat. Perform linear friction bonding.
  • the blades B are sequentially joined to the disks Di.
  • the linear friction bonding apparatus 110 even if the downward load generated on the piston rod 138 by the extension of the piston rod 138 is applied to the connector 144, it is hardly applied to the load sensor 142. Therefore, in the linear friction bonding apparatus 110, the measurement accuracy by the load sensor 142 can be made much higher than in the prior art. Therefore, it is possible to frictionally bond the blade B and the disk Di, which constitute the blisk, with extremely high accuracy.
  • the support mechanism 141 includes the linear guide 141r, the configuration can be simplified and the measurement accuracy can be improved.
  • the pressing mechanism 114 includes the piston rod 138 as a pressing force applying member, the configuration is simple.
  • linear guide 141r is used as the support mechanism 141 .
  • linear motion guide members such as static pressure guide and roller follower are used. It is also good.
  • FIG. 16 is, as an example, a front view of a pressing mechanism 184 for pressing a disk against a blade provided in a conventional linear friction bonding apparatus.
  • the pressing mechanism 184 includes a piston rod 188 that can move back and forth in the pressing axis direction, a load sensor 192, and a connector 194.
  • the load sensor 192 extends from the disk jig 190 holding the disk Di toward the piston rod 188 and measures the pressing force in the pressing axis direction.
  • the connector 194 connects the tip of the piston rod 188 and the tip of the load sensor 192.
  • the downward load applied to the piston rod 188 by gravity is larger as the extension length of the piston rod 188 is longer.
  • the load is then applied directly to the load sensor 192 via the connector 194. Therefore, since it is difficult to accurately measure the pressing force actually acting between the blade and the disk because the moment load M (bending moment) acting on the load sensor 192 and the downward load are large, it is difficult to perform friction bonding It is difficult to improve the accuracy of
  • the piston rod 138 when the piston rod 138 is extended (advanced), the piston rod 138 does not press the load sensor 142, but presses the support member 146 of the linear guide 141r. There is. Therefore, even if the moment load (bending moment) generated on the piston rod 138 and the downward load increase due to the extension of the piston rod 138, the moment load and the downward load are mainly applied to the support member 146, and the load sensor It is hardly added to 142. Therefore, in the linear friction bonding apparatus 110, the measurement accuracy by the load sensor 142 can be made much higher than in the conventional case, and the blade B and the disc Di constituting the blisk can be friction bonded with a very high accuracy. .
  • the linear friction bonding apparatus 210 includes a pressing mechanism 214 and an excitation mechanism 216.
  • the pressing mechanism 214 presses the blade B (first member) and the disc Di (second member) to each other.
  • the vibrating mechanism 216 forms a vibrating axis Q in a direction orthogonal to the pressing axis P of the pressing mechanism 214, and vibrates the blade B in the vibrating axis Q direction to relatively vibrate the blade B and the disk Di. Causes movement.
  • the vibrating mechanism 216 is disposed below the intersection point C of the pressing axis P and the vibrating axis Q (for example, disposed on the base portion 218).
  • the pressing axis P points in the horizontal direction
  • the excitation axis Q points in the vertical direction.
  • the linear friction bonding apparatus 210 includes a slider 222, a bearing mechanism 224, a fall prevention mechanism 226, and a control unit 228.
  • the slider 222 is movable in the vertical direction while holding the blade jig 220 (first holding member) holding the blade B (see FIGS. 13, 14 and 15).
  • the bearing mechanism 224 receives the pressing force in the pressing axis P direction received by the slider 222 from the pressing mechanism 214 via the blade B.
  • the fall prevention mechanism 226 prevents the slider 222 from falling when the blade jig 220 does not hold the blade B (see FIG. 15).
  • the control unit 228 controls each part operated when performing linear friction bonding.
  • control unit 228 is the same as the control unit 128 in the second embodiment, and each component connected to the control unit 228 also corresponds to each component shown in FIG. 10 according to the second embodiment. There is. Therefore, illustration of the control unit 228 alone is omitted.
  • the base portion 218 is in the form of a flat table, and is installed on the installation floor surface of the linear friction bonding apparatus 210 via an interference mechanism.
  • the blade jig 220 is detachably fixed to the slider 222 by a bolt or the like.
  • the bearing mechanism 224 has a hydrostatic pressure bearing 225.
  • the hydrostatic bearing 25 receives the pressing force that the slider 22 receives. Further, the bearing mechanism 224 is positioned above the vibrating mechanism 216 because the vibrating mechanism 216 is disposed below the intersection point C of the pressing shaft P and the vibrating shaft Q.
  • the vibrating mechanism 216 is provided with a vibrating cylinder 217 that abuts the blade jig 220 from below. Therefore, the blade jig 220 is held by the slider 222 on the side and is in contact with the vibration cylinder 217 on the lower side.
  • the slider 222 has an abutment surface 222 s on which the blade jig 220 abuts on the front side.
  • the front surface side of the housing 222h of the hydrostatic pressure bearing 225 is opened so that the contact surface portion 222s of the slider 222 against the blade jig 220 is exposed.
  • the front surface position of the contact surface portion 222s protrudes toward the blade jig 220 more than the front surface side of the housing 222h of the hydrostatic pressure bearing 225.
  • the thickness t (see FIG. 15A) of the slider 222 is a thickness that can sufficiently withstand the pressing force from the pressing mechanism 214.
  • the fall prevention mechanism 226 has a bracket-like extending portion 226e, a stopper rod 226s inserted into the long hole 226h, and an air cylinder 226a for advancing and retracting the stopper rod 226s.
  • the extension portion 226e extends upward from the slider 222, and has an elongated hole 226h elongated in the vertical direction.
  • the pressing mechanism 214 includes a blade jig 220, a disk jig 230 (the other holding member), a transport stand 232, and a rail 234.
  • the disk jig 230 holds the disk Di (second member).
  • the transfer stand 232 mounts and fixes the disk jig 230.
  • the rails 234 guide the carrier 232 from the mounting position to the bonding operation position.
  • the “placement position” refers to a position at which the disk jig 230 is placed on the transport table 232 and a position at which a blisk obtained by completing the bonding operation is taken when performing linear friction bonding.
  • the “bonding work position” refers to a position where the disk Di and the blade B abut against each other to perform a linear friction bonding operation.
  • the disk jig 230 incorporates a rotary actuator 236 (identical to the rotary actuator 136 shown in FIG. 10).
  • the control unit 228 controls the disk Di to rotate in the circumferential direction by one pitch which is an interval between adjacent blades.
  • the pressing mechanism 214 is disposed on the pressing shaft P, which is a piston rod 238 capable of advancing and retracting in the pressing axis P direction, a cylinder 240 for advancing and retracting the piston rod 238, and measures pressing force in the pressing axis P direction. And a load sensor 242.
  • the load sensor 242 is attached to the piston rod side of the disk jig 230.
  • the distal end portion 238 t of the piston rod 238 and the load sensor 242 are connected by a connector 244.
  • the pressing force of the piston rod 238 changes, whereby the pressing force for pressing the disc Di against the blade B is through the load sensor 242. Change. Further, the load sensor 242 transmits the measured pressing force to the control unit 228 as a measurement signal.
  • the blade B has a blade body Bm and a held portion Bb for clamping formed on the base end side of the blade body Bm.
  • An end surface on the base end side of the blade main body Bm is formed with a bonding surface Bj for friction bonding, which is located inside the held portion Bb when viewed from the blade base side in the blade length direction X.
  • the to-be-joined surface Bj is friction-joined to the joint surface Dj (all refer to FIG. 10) formed on the tip end side of the protruding portion Dp disposed on the outer peripheral surface of the disk Di.
  • the blade B has a rectangular ridge portion Br having an outer shape that is slightly larger than the held portion Bb on the bonded surface Bj side of the held portion Bb. After frictionally bonding the blade B to the disk Di, the held portion Bb and the ridge portion Br are cut and removed so that the outer shape of the normal blade B is formed as shown by an imaginary line in FIG.
  • the blade main body Bm has a curved shape that is concave on the ventral side and convex on the dorsal side. Further, the blade main body Bm is twisted over the entire blade tip so that the position of the front edge of the blade main body Bm leads in the rotational direction of the blade B rather than the blade base.
  • the blade jig 220 includes a base block 250, a pair of upper and lower grip blocks 252a and 252b for clamping the held portion Bb of the blade B, and a hydraulic cylinder (not shown) that constitutes a clamp operation drive source. . Note that these components are the same as the blade jig 120, the base block 150, and the grip blocks 152a and 152b shown in FIG. 10 according to the second embodiment.
  • the vibrating jig 217 applies a vibrating force that reciprocates in the chord direction Y of the blade B to the blade jig 220.
  • the excitation cylinder 217 is constituted by a hydraulic cylinder or the like.
  • the disk jig 230 is moved toward the blade jig 220 by extending the piston rod 238. Then, the angle around the central axis of the disk Di is adjusted. Next, while vibrating the slider 222 in the vertical direction by vibrating the vibration cylinder 217 in the vertical direction, the piston rod 238 is extended and the bonding surface Dj of the disc Di is bonded to the blade proximal end at the bonding operation position. By pressing on Bj, they press each other. As a result, the bonding surface Dj and the surface Bj to be bonded are rubbed against each other in the vertical direction to generate frictional heat, and the parts constituting these surfaces become high temperature and melting occurs.
  • the vibration of the vibration cylinder 217 is stopped to stop the vibration of the blade B, so that the portion forming the bonding surface Dj and the portion forming the bonding surface Bj solidify each other,
  • the blade B is joined to the disk Di.
  • the blade B slightly moves toward the disc Di due to the pressing force.
  • the intermediate standby position (the position where the disk jig 230 stands by until the linear friction bonding operation of one blade B to the disk Di is finished and the next blade B is arranged at the arrangement position),
  • the disk jig 230 is retracted with respect to the slider 222.
  • the joined blade B is separated from the slider 222, and the disk Di is rotatable around the central axis.
  • the disk Di is rotated about the central axis by a predetermined angle, and the joint surface Dj of the next protrusion Dp is caused to reach the joint work position, and the rotational movement is stopped.
  • the next blade B is held so as to be in a clamped state by the upper and lower gripping blocks 252a and 252b.
  • the grip blocks 252a and 252b are the same as the grip blocks 152a and 152b shown in FIG. 10 according to the second embodiment.
  • the piston rod 238 is extended to cause the bonded surface Bj of the blade B and the bonded surface Dj of the disc Di to mutually press to generate frictional heat. Perform linear friction bonding.
  • the blades B are sequentially joined to the disks Di.
  • the excitation mechanism 216 (excitation cylinder 217) is disposed below the intersection point C of the pressing axis P and the excitation axis Q.
  • the contact point (joint portion) between the blade B and the disk Di and the excitation axis Q can be easily brought close to each other. That is, the distance L1 from the workpiece bonding axis V passing through the contact point between the blade B and the disk Di to the excitation axis Q can be easily shortened. Accordingly, it is easy to reduce the moment load acting on the blade B (work), and it is easy to obtain a linear friction bonding device in which the bonding position accuracy is improved. This is particularly effective when the depth dimension (the length in the blade length direction X) of the blade B is increased by increasing the size of the blade B.
  • the vibration mechanism 216 abuts the blade jig 220 from below, the height position of the vibration mechanism 216 is significantly lower than that of the prior art. Accordingly, the position of the hydraulic device (e.g., the device for vibrating the vibration cylinder 217) constituting the vibration excitation mechanism 216 is also low, so installation and maintenance of the vibration excitation mechanism 216 is easy. Moreover, since a wider arrangement space can be provided at the upper portion of the linear friction bonding apparatus 210 as compared with the prior art, the degree of freedom in arrangement of accessory devices such as heating coils for induction heating is increased, and rigidity of the accessory device is easily secured.
  • the degree of freedom in arrangement of accessory devices such as heating coils for induction heating is increased, and rigidity of the accessory device is easily secured.
  • the vibration cylinder 217 is in direct contact with the blade jig 220 holding the blade B. Therefore, it is extremely easy to make the distance L1 from the contact point (that is, the joint) between the blade B and the disk Di to the excitation axis Q extremely short, so the moment load acting on the blade B is significantly reduced. Thus, the bonding position accuracy can be greatly enhanced.
  • the linear friction bonding apparatus 210 also includes a drop prevention mechanism 226 that prevents the slider 222 from falling when the slider 222 does not hold the blade jig 220.
  • a drop prevention mechanism 226 that prevents the slider 222 from falling when the slider 222 does not hold the blade jig 220.
  • the blade jig 220 needs to be replaced with another jig or a jig that holds not only the blade jig but also other members. Even in such a case, when the blade jig 220 is removed from the slider 222, the drop prevention mechanism 226 can prevent the slider 222 from falling, and replacement work can be easily performed in a short time.
  • the fall prevention mechanism 226 includes the extension portion 226e, the stopper rod 226s, and the air cylinder 226a as described above, the configuration is simplified.
  • the rail 234 is installed from the mounting position to the joining operation position, and the carrier table 232 is guided by the rail 234, so that the linear friction joining operation of each blade B can be efficiently performed.
  • bearing mechanism 224 includes the hydrostatic pressure bearing 225, a large pressing force can also be received with a simple configuration.
  • the bonding surface Bj of the blade B whose held portion Bb is clamped to the upper and lower grip blocks 252a and 252b is heated to a temperature suitable for friction bonding. May be When heating the blade B, the blade B may be heated directly, or may be heated indirectly via the blade jig 220. Whether to heat the blade B can be arbitrarily determined according to the material used for the disk Di and the blade B, or the content of the linear friction bonding operation performed by the linear friction bonding device 210.
  • the blade B is friction-bonded from the root to the joint surface Dj of the disc Di to newly manufacture a blisk.
  • the blade B is partially missing due to the blisk already formed. When repairing, it is possible to similarly repair well when cutting off a missing portion of the blade B and joining a repair wing.
  • FIG. 17 is a front view showing an example of a conventional linear friction bonding apparatus.
  • the conventional linear friction bonding apparatus includes a pressing mechanism 284, a vibrating mechanism 286, a hydrostatic pressure bearing 285, and a blade jig 290.
  • the pressing mechanism 284 presses the blade B and the disk Di together.
  • the excitation mechanism 286 forms an excitation axis Q in the direction orthogonal to the pressing axis P of the pressing mechanism 284.
  • the hydrostatic pressure bearing 285 is suspended from a vibrating cylinder 287 that constitutes a vibrating mechanism 286.
  • the blade jig 290 is fixed to the hydrostatic pressure bearing 285 and holds the blade B.
  • the vibration cylinder 287 vibrates the hydrostatic bearing 285 in the vertical direction, thereby vibrating the blade jig 290 in the vertical direction, that is, vibrating the blade B in the vertical direction, and friction between the blade Di and the disk Di. Heat is generated to perform linear friction bonding.
  • the hydrostatic pressure bearing 285 receives the pressing force from the pressing mechanism 284 via the blade B and the blade jig 290.
  • a large moment load M1 is applied to the blade B. Therefore, it is difficult to bond with high positional accuracy.
  • the vibration mechanism 216 abuts the blade jig 220 from below, and the blade jig 220 abuts on both the slider 222 and the vibration cylinder 217. Swing in the direction.

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Abstract

加振治具は、加振テーブルに接続された加振治具ベースと、加振治具ベースに設けられた第１クランプ部材と、第１クランプ部材に加振方向に対向する位置に設けられ、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、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、第２クランプ部材に連結され、加振方向に沿って伸縮可能なリンク機構と、リンク機構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を有する。第１クランプ部材と第２クランプ部材とが第１の金属部品を挟持しているとき、複数のリンクの連結中心を結ぶ連結中心線は、加振方向に沿った一直線状となる。

Description

線形摩擦接合装置
　本開示は、ブリスク（一体型翼車）のブレードとディスクとなど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に関する。
　従来、特許文献１～３に開示されている、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がある。
　線形摩擦接合装置の本体は、ベッドと、ベッドに設けられたコラムとを有する。また、コラムは、その側面に、加振テーブルを備える。加振テーブルは、加振方向である鉛直方向で移動可能である。加振テーブルは、その側面に、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、加振治具ベースに加振方向で対向して設けられ、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で移動させるクランプシリンダとを有する。
　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る。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で移動可能である。また、押圧テーブルは、その上面に、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る。
　このような構成において、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とを対向させる。そして、加振摺動子を加振方向で往復移動させつつ、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で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。
　また、線形摩擦接合装置は、素材の利用効率、機械的強度、軽量性の向上を図った製品を製造する観点で特に有効である。例えばブリスクを製造する際、素材から削り出しによって形成すると、大量の切り粉が発生するなど素材の利用効率が悪いが、別々に形成したディスクとブレードとを線形摩擦接合で一体化することで素材の利用効率を高めることができるという利点がある（例えば、特許文献４参照）。
特開２０１５－１０８３３８号公報 特開２０１５－６６５７９号公報 特開２０１２－２２８７０３号公報 特開２０００－１４１０６１号公報
　近年の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、接合中の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、接合中の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必要がある。しかし、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。
　また、線形摩擦接合装置では、２つの部材を互いに押圧する押圧力の制御が重要である。このため、押圧方向に荷重センサを介在させて２つの部材間に作用する押圧力をこの荷重センサで計測し、得られた計測値に基づいてこの計測値が設定値となるように押圧機構を制御している。
　しかし、荷重センサに作用する下方向荷重やモーメント荷重（曲げモーメント）が大きいため、２つの部材間に実際に作用している押圧力を正確に計測することが難しく、このことは高精度で接合させることの妨げとなっている。
　近年、線形摩擦接合装置で接合させる部材（例えば、ディスクに接合するブレード）が益々大型化しており、このような部材の抜きしろや部材の保持部材（例えば、ディスクを保持するディスク治具）の取り替えなどを考慮して、荷重センサに向けて保持治具を押圧する長尺状の押圧力付与部材（例えばピストンロッド）が益々長くなってきている。このため、荷重センサに作用する下方向荷重やモーメント荷重が益々大きくなってきており、それに対する解決が急がれている。
　さらに、従来の線形摩擦接合装置では、振動移動させる部材（通常、上記２つの部材の片方）に大きなモーメント荷重（曲げモーメント。単位は例えばＮ・ｍ）が発生しており、このことは、高い位置精度で接合させることの妨げとなっている。近年、線形摩擦接合装置で接合させる部材（例えば、ディスクに接合するブレード）が益々大型化し、このため、モーメント荷重が益々大きくなってきており、それに対する解決が急がれている。
　そこで、本開示は、接合精度を高めるのに有利な線形摩擦接合装置を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る線形摩擦接合装置は、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同士を接合する線形摩擦接合装置であって、加振方向で往復移動可能な加振テーブルと、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、を備え、加振治具は、加振テーブルに接続された加振治具ベースと、加振治具ベースに設けられた第１クランプ部材と、第１クランプ部材に加振方向に対向する位置に設けられ、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、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、第２クランプ部材に連結され、加振方向に沿って伸縮可能なリンク機構と、リンク機構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、を有し、第１クランプ部材と第２クランプ部材とが第１の金属部品を挟持しているとき、複数のリンクの連結中心を結ぶ連結中心線は、加振方向に沿った一直線状となる。
　また、本開示の一態様に係る線形摩擦接合装置は、第１部材と第２部材とに相対的な振動移動を生じさせつつ互いに押し付け合うことで、第１部材と第２部材とを摩擦接合させる線形摩擦接合装置であって、第１部材と第２部材とを互いに押し付ける押圧機構と、第１部材を保持する第１保持部材と、第２部材を保持し、かつ、押圧軸方向に進退可能な第２保持部材と、を備え、押圧機構は、押圧軸方向に進退可能な押圧力付与部材と、第２保持部材に取り付けられ、押圧軸方向の押圧力を測定する荷重センサと、第２保持部材に固定され、かつ、押圧力付与部材に連結され、押圧力付与部材から受けるモーメント荷重を支える支持機構と、を備え、支持機構は、第２保持部材に固定されたベース部材と、荷重センサと押圧力付与部材との間に配置される押圧力伝達部を有し、押圧軸方向に進退自在としてベース部材に係合するとともに、押圧力付与部材の先端部に連結される支持部材と、を備える。
　さらに、本開示の一態様に係る線形摩擦接合装置は、第１部材と第２部材とに相対的な振動移動を生じさせつつ互いに押し付け合うことで、第１部材と第２部材とを摩擦接合させる線形摩擦接合装置であって、第１部材と第２部材とを互いに押し付ける押圧機構と、押圧機構の押圧軸に直交する方向に加振軸を形成し、第１部材又は第２部材を加振軸方向に加振して第１部材と第２部材との相対的な振動移動を生じさせる加振機構と、を備え、加振機構は、押圧軸と加振軸との交点よりも下方側に配置される。
図１は、本開示の第１実施形態に係る加振治具の断面図であり、ブレードの被挟持部を挟持した様子を示す図である。 図２は、本開示の第１実施形態に係る加振治具の断面図であり、ブレードの挟持状態を解除した様子を示す図である。 図３は、本開示の第１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、本開示の第１実施形態に係る線形摩擦接合装置の正面図である。 図７は、ブレードの接合面とディスク突起の接合面とを接合する様子を示す図である。 図８は、本開示の第２実施形態に係る線形摩擦接合装置の正面図である（載置位置）。 図９は、本開示の第２実施形態に係る線形摩擦接合装置の正面図である（接合作業位置）。 図１０は、本開示の第２実施形態に係る線形摩擦接合装置の斜視図である（接合作業状態）。 図１１は、本開示の第２実施形態に係る線形摩擦接合装置で製造されるブリスクの部分拡大斜視図である。 図１２は、本開示の第２実施形態に係る線形摩擦接合装置の要部の正面図である。 図１３は、本開示の第３実施形態に係る線形摩擦接合装置の正面図である（載置位置）。 図１４は、本開示の第３実施形態に係る線形摩擦接合装置の正面図である（接合作業位置）。 図１５は、本開示の第３実施形態におけるスライダを示す図である。 図１６は、従来の線形摩擦接合装置の一例を示す正面図である。 図１７は、従来の線形摩擦接合装置の一例を示す正面図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下、線形摩擦接合装置として、ブリスクを構成するブレードと、ブリスクを構成するディスクとを摩擦接合する線形摩擦接合装置を例に挙げて説明する。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。
＜第１実施形態＞
　まず、本開示の第１実施形態に係る線形摩擦接合装置について説明する。図６及び図７に示すように、本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とを接合する。
　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（一体型翼車）（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（根元側）に、矩形状の被挟持部（被クランプ部）３ｂを有する。
　線形摩擦接合装置１は、装置本体９を備える。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を有する。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、鉛直方向（上下方向）へ延びる第１コラム１５を有する。ベッド１３は、その右部に、鉛直方向へ延びる第２コラム１７を有する。そして、第１コラム１５と第２コラム１７との上部を連結するように、左右方向へ延びる上部フレーム１９が設置されている。
　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を有する。ガイドブロック２１は、断面Ｔ字形状で、鉛直方向へ延びるガイド溝２３を有する。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を有する。加振テーブル２５は、加振方向である鉛直方向で往復移動可能である。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で移動可能に設けられている。加振テーブル２５は、その右側に、加振方向（鉛直方向）へ延びる凸部２５ａを有する。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の離脱を抑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を加振方向で往復移動可能に案内する静圧支持ユニット２９を備える。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を介して加振方向で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を有する。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である。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を加振方向で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を備える。また、加振シリンダ３３は、加振方向で往復移動可能なピストンロッド３５を有する。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以下に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）である。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を備える。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）に離隔している。各ガイドレール４１は、左右方向に延びている。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を有する。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）へ移動可能である。
　押圧テーブル４３は、その上面に、支持フレーム４７を備える。支持フレーム４７は、水平方向に対して傾斜した傾斜部４７ａを有する。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を有する。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を備える。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を備える。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）周りに回転可能である。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に同心状に取り付けるチャック機構６１を有する。
　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、ディスク突起７の接合面７ａを加振方向に平行とする。
　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）を備える。
　続いて、本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を備える。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を備える。加振治具ベース６５は、その上部に、トップブロック部６５ａを有する。加振治具ベース６５は、その下部に、ボトムブロック部６５ｂを有する。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）で対向している。
　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に加振方向で対向する位置に、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に対応した形状を有する。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を加振方向に平行とする。
　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を有する。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、加振方向に平行である。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との間に、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を有する。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を備える。ガイドレール７１は、加振方向に延びている。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を備える。リンク機構７３は、加振方向に沿って伸縮可能である。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いる。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いる。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いる。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を有する。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に対して加振方向に移動可能（摺動可能）である。なお、スライダ７９は、その下端面と第２クランプ部材６９との間に、第１クランプ部材６７と第２クランプ部材６９と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）周りに揺動可能である。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を有する。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と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との間）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とによってブレード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と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とによる挟持力（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と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とによる挟持状態（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）
　押圧治具５５は、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、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、ディスク５は、押圧テーブル４３に対して固定される。
（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を加振方向で往復移動させる。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を押圧方向に移動させる。すると、ブレード３を加振方向で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を押圧方向に移動させる。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させることができる。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と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と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とを接合した後に、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とを接合する。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と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。
　以上のように、本実施形態によれば、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とによる挟持力を強めることができる。そのため、本実施形態によれば、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との接合精度を十分に確保することができる。
　また、本実施形態によれば、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とによる挟持力を安定させることができる。そのため、接合中の加振テーブル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との接合精度をより高めることができる。
　つまり、本実施形態によれば、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、本開示は、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は、特開２０１２－２２８７０３号公報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を加振方向で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とを加熱してもよい。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と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と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。
＜第２実施形態＞
　本開示の第２実施形態に係る線形摩擦接合装置について説明する。図８～図１２に示すように、本実施形態に係る線形摩擦接合装置１１０は、ブレードＢ（第１部材）とディスクＤｉ（第２部材）とを互いに押し付ける押圧機構１１４と、押圧機構１１４の押圧軸Ｐ（ワーク接合軸）に直交する方向に加振軸Ｑを形成し、ブレードＢを加振軸方向に加振してブレードＢとディスクＤｉとの相対的な振動移動を生じさせる加振機構１１６とを備える。そして、加振機構１１６は、押圧軸Ｐと加振軸Ｑとの交点Ｃよりも下方側に配置（例えばベース部１１８上に配置）されている。本実施形態では、押圧軸Ｐは水平方向を向いており、加振軸Ｑは上下方向を向いている。
　本実施形態では、線形摩擦接合装置１１０は、スライダ１２２と、軸受機構１２４と、制御部１２８とを備える。スライダ１２２は、ブレードＢを保持するブレード治具１２０（第１保持部材）を保持して上下方向に移動可能である（図８、図９、図１１参照）。軸受機構１２４は、ブレードＢを介して押圧機構１１４からスライダ１２２が受ける押圧軸方向の押圧力を受け止める。制御部１２８は、線形摩擦接合を行う際に作動させる各部位の制御を行う（図１０参照）。
　本実施形態では、ベース部１１８は、平板テーブル状であり、線形摩擦接合装置１１０の設置床面に干渉機構を介して設置されている。また、ブレード治具１２０は、スライダ１２２にボルト等で着脱自在に固定されている。
　また、軸受機構１２４は、油静圧軸受１２５を有する。油静圧軸受１２５は、スライダ１２２が受ける押圧力を受け止める。また、加振機構１１６が押圧軸Ｐと加振軸Ｑとの交点Ｃよりも下方側に配置されていることで、軸受機構１２４は、加振機構１１６よりも上方に位置している。
　そして、加振機構１１６は、ブレード治具１２０に下方から当接する加振シリンダ１１７を備える。従って、ブレード治具１２０は、側方側でスライダ１２２に保持されるとともに下方側で加振シリンダ１１７に当接している。
（スライダ及び落下防止機構）
　図９に示すように、スライダ１２２は、ブレード治具１２０が当接する当接面部１２２ｓを正面側に有する。当接面部１２２ｓは、ブレード治具１２０に対する位置決めなどを行うための溝部（図示省略）を有する。
　また、油静圧軸受１２５のハウジングの正面側は、スライダ１２２のブレード治具１２０への当接面部１２２ｓが露出するように開口している。そして、当接面部１２２ｓの正面位置は、油静圧軸受１２５のハウジングの正面側よりもブレード治具１２０側へ若干突出している。スライダ１２２の厚みは、押圧機構１１４からの押圧力に十分に堪え得る厚みである。
（押圧機構）
　押圧機構１１４は、ブレード治具１２０と、ディスク治具１３０（他方保持部材）と、搬送台１３２と、レール１３４とを備える。ディスク治具１３０は、ディスクＤｉ（第２部材）を保持する。搬送台１３２は、ディスク治具１３０を載せて固定する。レール１３４は、載置位置から接合作業位置まで搬送台１３２を案内する。ここで、「載置位置」とは、線形摩擦接合を行うにあたり、搬送台１３２上にディスク治具１３０を載置する位置、及び、接合作業が全て完了することで得られたブリスクを取り出す位置をいう。また、「接合作業位置」とは、ディスクＤｉとブレードＢとが当接し、線形摩擦接合の作業を行う位置をいう。
　ディスク治具１３０は、ロータリーアクチュエータ１３６（図１０参照）を内蔵している。制御部１２８は、線形摩擦接合の作業を行う際には、隣り合うブレード同士の間隔である１ピッチ分ずつディスクＤｉを周方向に回転させるように制御する。
　また、押圧機構１１４は、押圧軸Ｐ方向に進退可能なピストンロッド１３８（押圧力付与部材）と、ピストンロッド１３８を進退させるためのシリンダ１４０と、押圧軸Ｐ上に配置され、押圧軸Ｐ方向の押圧力を測定する荷重センサ１４２とを備える。本実施形態では、荷重センサ４２は、ディスク治具３０のピストンロッド側に取り付けられている。
　更に、押圧機構１１４は、ディスク治具１３０に固定かつピストンロッド１３８に連結され、ピストンロッド１３８から受けるモーメント荷重を支えるための支持機構１４１を備える。本実施形態では、支持機構１４１がリニアガイド１４１ｒを備える。
　リニアガイド１４１ｒは、ディスク治具１３０のピストンロッド側に固定されたベース部材１４３と、ベース部材１４３の上側で押圧軸Ｐ方向に延びるガイドレール部１４３ｇに係合してスライド移動するブロック１４５を有する支持部材１４６とを備える。
　支持部材１４６は、側面視でＬ字状であり、ブロック１４５を有する係合部１４６ｈと、係合部１４６ｈから上方に延び出す平板状の押圧力伝達部１４６ｖとを有する。そして、ピストンロッド１３８の先端部１３８ｔと、押圧力伝達部１４６ｖの外面部１４６ｓとが、連結具１４４によって連結されている。押圧力伝達部１４６ｖは、荷重センサ１４２とピストンロッド１３８との間に位置している。
　この構成により、接合作業位置でブレードＢとディスクＤｉとが当接しているときには、ピストンロッド１３８の押圧力が変化することにより、ブレードＢにディスクＤｉを押圧する押圧力が、押圧力伝達部１４６ｖ及び荷重センサ１４２を介して変化する。また、荷重センサ１４２は、測定された押圧力を計測信号として制御部１２８に送信する。
（ブレード及びブレード治具）
　ブレードＢは、ブレード本体Ｂｍと、ブレード本体Ｂｍの基端側に形成されたクランプ用の被保持部Ｂｂとを有する。ブレード本体Ｂｍの基端側の端部には、翼長方向Ｘの翼基部側から見て被保持部Ｂｂの内側に位置する摩擦接合用の被接合面Ｂｊが形成されている。被接合面Ｂｊは、ディスクＤｉの外周面に配置された突出部Ｄｐの先端側に形成された接合面Ｄｊ（何れも図１０参照）に摩擦接合されるものである。
　また、ブレードＢは、被保持部Ｂｂの被接合面Ｂｊ側に、被保持部Ｂｂよりも一回り大きい外形の矩形の鍔部Ｂｒを有する。被保持部Ｂｂ及び鍔部Ｂｒは、ディスクＤｉにブレードＢを摩擦接合した後に、図１１に仮想線で示すように、正規のブレードＢの外形が形成されるように切削除去される。
　なお、ブレード本体Ｂｍは、腹側が凹、背側が凸の湾曲形状である。また、ブレード本体Ｂｍには、ブレード基部よりもブレード先端の方が、ブレード本体Ｂｍの前縁の位置がブレードＢの回転方向において先行するように、全体に亘って捻りが加えられている。
　そして、図１０に示すように、ブレード治具１２０は、ベースブロック１５０と、ブレードＢの被保持部Ｂｂをクランプする上下一対の把持ブロック１５２ａ、１５２ｂと、クランプ動作駆動源を構成する油圧シリンダ（図示省略）とを備える。
　ブレード治具１２０には、加振シリンダ１１７によって、ブレードＢの翼弦方向Ｙに往復移動する振動力が付与される。加振シリンダ１１７は、油圧シリンダ等によって構成する。
　本実施形態では、ロータリーアクチュエータ１３６によるディスクＤｉの回転や、押圧機構１１４によるディスク治具１３０のブレード治具１２０側への押圧力、加振機構１１６によるブレード治具１２０への振動力付与等は、制御部１２８よって制御される。
　また、線形摩擦接合装置１１０では、ブレード治具１２０の上側の把持ブロック１５２ａを油圧シリンダにより昇降可能として、上下の把持ブロック１５２ａ、１５２ｂをブレードＢの被保持部Ｂｂのクランプ状態とアンクランプ状態とにすることができる。従って、ブレード治具１２０に対するブレードＢの供給を自動化することで、ブレードＢのディスクＤｉに対する摩擦接合の全体を自動化することができる。
（作用、効果）
　以下、本実施形態の作用、効果を説明する。本実施形態では、ピストンロッド１３８を延び出させることにより、ディスク治具１３０が、ブレード治具１２０側へ移動する。ここで、ピストンロッド１３８が延び出すと、支持部材１４６は、ガイドレール部１４３ｇに沿ってディスク治具１３０側へスライド移動する。そして、ディスク治具１３０は、荷重センサ１４２の先端部に当接する支持部材１４６と荷重センサ１４２とを介してブレード治具１２０側へ押圧されて移動する。
　そして、ディスクＤｉの中心軸周りの角度を調整する。次に、加振シリンダ１１７を上下方向に振動させることでスライダ１２２を上下方向に振動させつつ、ピストンロッド１３８を延ばしてディスクＤｉの接合面Ｄｊを接合作業位置でブレード基端側の被接合面Ｂｊに当接させることで、互いに押圧する。この結果、接合面Ｄｊと被接合面Ｂｊとが上下方向に互いに擦り合わされて摩擦熱が発生し、これらの面を構成する部位が高温になり溶融が生じる。
　これらの動作では、ピストンロッド１３８は、荷重センサ１４２を押圧しているのではなく、リニアガイド１４１ｒを構成する支持部材１４６の押圧力伝達部１４６ｖを押圧している。従って、ピストンロッド１３８が延び出してピストンロッド１３８の自重による下方向荷重が連結具１４４に加えられても、この下方向荷重は、主に支持部材１４６に加えられ、更に、ベース部材１４３からディスク治具１３０に加えられて支えられる。すなわち、下方向荷重は、荷重センサ１４２にはほとんど加えられない。
　所定の溶融が生じた後、加振シリンダ１１７の振動を停止させてブレードＢの振動を停止させることで、接合面Ｄｊを構成する部位と被接合面Ｂｊを構成する部位とが互いに固化し、ブレードＢがディスクＤｉに接合される。なお、上記の溶融が開始されることで、押圧力によりブレードＢがディスクＤｉ側にやや移動する。
　その後、スライダ１２２によるブレードＢの保持を解除させ、ピストンロッド１３８をやや後退させる。これにより、中間待機位置（一のブレードＢのディスクＤｉへの線形摩擦接合作業が終了して次のブレードＢが配置位置に配置されるまでディスク治具１３０が待機している位置）にまで、ディスク治具１３０をスライダ１２２に対して後退させる。中間待機位置では、接合されたブレードＢがスライダ１２２から離れ、ディスクＤｉは、中心軸周りに回転可能である。
　そして、ディスクＤｉを中心軸周りに所定角度だけ回転移動させ、次の突出部Ｄｐの接合面Ｄｊを接合作業位置にまで到達させた後に回転移動を停止する。この回転移動に併行して、次のブレードＢを上下の把持ブロック１５２ａ、１５２ｂ（図１０参照）でクランプ状態となるように保持させる。
　そして、同様にして、加振シリンダ１１７で加振しつつ、ピストンロッド１３８を延ばしてブレードＢの被接合面ＢｊとディスクＤｉの接合面Ｄｊとを互いに押圧させることで、摩擦熱を発生させて線形摩擦接合を行う。このようにして、ブレードＢをディスクＤｉに順次に接合していく。
　その後、各ブレードＢの被保持部Ｂｂ及び鍔部Ｂｒや、摩擦接合によりバリが生じた被接合面Ｂｊの部分を、エンドミル等を用いて正規のブレード外形となるまで切削除去する。これにより、ディスクＤｉとブレードＢとを一体化したブリスクが完成する。
　以上説明したように、本実施形態では、ピストンロッド１３８が延び出してピストンロッド１３８に生じる下方向荷重が連結具１４４に加えられても、荷重センサ１４２にはほとんど加えられない。よって、線形摩擦接合装置１１０では、荷重センサ１４２による計測精度を従来に比べて大幅に高くすることができる。従って、ブリスクを構成するブレードＢとディスクＤｉとを大幅に高い精度で摩擦接合することができる。
　また、支持機構１４１は、リニアガイド１４１ｒを備えているので、構成を簡素とし、計測精度を向上させることができる。
　また、押圧機構１１４は、押圧力付与部材としてピストンロッド１３８を備えているので、構成が簡素である。
　なお、本実施形態では、支持機構１４１としてリニアガイド１４１ｒを用いた例で説明したが、リニアガイド同等の剛性及び摩擦係数であれば、静圧案内やローラフォロア等の直動案内部材を用いてもよい。
　また、本実施形態では、ブレードＢを根元からディスクＤｉの接合面Ｄｊに摩擦接合してブリスクを新しく製造する場合について説明した。これに対して、既に形成されたブリスクでブレードＢの一部が欠けたものを修理する際に、ブレードＢの欠けた部分を切除し補修用の翼部を接合する際にも、同様にして良好に修理することができる。
（比較検討例）
　図１６は、一例として、従来の線形摩擦接合装置に備えられている、ブレードにディスクを押し付ける押圧機構１８４の正面図である。押圧機構１８４は、押圧軸方向に進退可能なピストンロッド１８８と、荷重センサ１９２と、連結具１９４とを備える。荷重センサ１９２は、ディスクＤｉを保持するディスク治具１９０からピストンロッド１８８側に延び出して、押圧軸方向の押圧力を測定する。連結具１９４は、ピストンロッド１８８の先端部と、荷重センサ１９２の先端部とを連結する。
　押圧機構１８４において、重力によってピストンロッド１８８に加えられる下方向荷重は、ピストンロッド１８８の延出し長さが長くなるほど大きい。そして、この荷重は、連結具１９４を介して荷重センサ１９２に直接に加えられる。従って、荷重センサ１９２に作用するモーメント荷重Ｍ（曲げモーメント）や下方向荷重が大きいため、ブレードとディスクとの間に実際に作用している押圧力を正確に計測することが難しいため、摩擦接合の精度を向上させることは難しい。
　一方、線形摩擦接合装置１１０では、ピストンロッド１３８を延ばした際（前進させた際）に、ピストンロッド１３８は、荷重センサ１４２を押圧するのではなく、リニアガイド１４１ｒの支持部材１４６を押圧している。従って、ピストンロッド１３８が延び出してピストンロッド１３８に生じるモーメント荷重（曲げモーメント）や下方向荷重が大きくなっても、このモーメント荷重や下方向荷重は、主に支持部材１４６に加えられ、荷重センサ１４２にはほとんど加えられない。よって、線形摩擦接合装置１１０では、荷重センサ１４２による計測精度を従来に比べて大幅に高くすることができ、ブリスクを構成するブレードＢとディスクＤｉとを大幅に高い精度で摩擦接合することができる。
＜第３実施形態＞
　本開示の第３実施形態に係る線形摩擦接合装置について説明する。図１３～図１５に示すように、本実施形態に係る線形摩擦接合装置２１０は、押圧機構２１４と、加振機構２１６とを備える。押圧機構２１４は、ブレードＢ（第１部材）とディスクＤｉ（第２部材）とを互いに押し付ける。加振機構２１６は、押圧機構２１４の押圧軸Ｐに直交する方向に加振軸Ｑを形成し、ブレードＢを加振軸Ｑ方向に加振してブレードＢとディスクＤｉとの相対的な振動移動を生じさせる。そして、加振機構２１６は、押圧軸Ｐと加振軸Ｑとの交点Ｃよりも下方側に配置（例えばベース部２１８上に配置）されている。本実施形態では、押圧軸Ｐは水平方向を向いており、加振軸Ｑは上下方向を向いている。
　本実施形態では、線形摩擦接合装置２１０は、スライダ２２２と、軸受機構２２４と、落下防止機構２２６と、制御部２２８とを備える。スライダ２２２は、ブレードＢを保持するブレード治具２２０（第１保持部材）を保持して上下方向に移動可能である（図１３、図１４、図１５参照）。軸受機構２２４は、ブレードＢを介して押圧機構２１４からスライダ２２２が受ける押圧軸Ｐ方向の押圧力を受け止める。落下防止機構２２６は、ブレード治具２２０がブレードＢを非保持のときにスライダ２２２の落下を防止する（図１５参照）。制御部２２８は、線形摩擦接合を行う際に作動させる各部位の制御を行う。ただし、制御部２２８は、第２実施形態における制御部１２８と同一であり、制御部２２８に連接される各構成要素も、第２実施形態に係る図１０に示す各構成要素にそれぞれ対応している。従って、制御部２２８の単独での図示は省略する。
　本実施形態では、ベース部２１８は、平板テーブル状であり、線形摩擦接合装置２１０の設置床面に干渉機構を介して設置されている。また、ブレード治具２２０は、スライダ２２２にボルト等で着脱自在に固定されている。
　また、軸受機構２２４は、油静圧軸受２２５を有する。油静圧軸受２５は、スライダ２２が受ける押圧力を受け止める。また、加振機構２１６が押圧軸Ｐと加振軸Ｑとの交点Ｃよりも下方側に配置されていることで、軸受機構２２４は、加振機構２１６よりも上方に位置している。
　そして、加振機構２１６は、ブレード治具２２０に下方から当接する加振シリンダ２１７を備えている。従って、ブレード治具２２０は、側方側でスライダ２２２に保持されるとともに、下方側で加振シリンダ２１７に当接している。
（スライダ及び落下防止機構）
　図１５に示すように、スライダ２２２は、ブレード治具２２０が当接する当接面部２２２ｓを正面側に有する。
　また、油静圧軸受２２５のハウジング２２２ｈの正面側は、スライダ２２２のブレード治具２２０への当接面部２２２ｓが露出するように開口している。そして、当接面部２２２ｓの正面位置は、油静圧軸受２２５のハウジング２２２ｈの正面側よりもブレード治具２２０側へ突出している。
　スライダ２２２の厚みｔ（図１５（ａ）参照）は、押圧機構２１４からの押圧力に十分に堪え得る厚みである。
　図１５に示すように、落下防止機構２２６は、ブラケット状の延出し部２２６ｅと、長孔２２６ｈに挿入されるストッパロッド２２６ｓと、ストッパロッド２２６ｓを進退させるためのエアシリンダ２２６ａとを有する。延出し部２２６ｅは、スライダ２２２から上方に延び出しているとともに、上下方向に長い長孔２２６ｈを有する。ストッパロッド２２６ｓが長孔２２６ｈに挿入されているときには、ブレード治具２２０がスライダ２２２から取り外されても、長孔２２６ｈの内周面上端部がストッパロッド２２６ｓに当接しているので、ブレード治具２２０の落下が抑止される。すなわち、延出し部２２６ｅの下端位置が規制されている。
（押圧機構）
　押圧機構２１４は、ブレード治具２２０と、ディスク治具２３０（他方保持部材）と、搬送台２３２と、レール２３４とを備える。ディスク治具２３０は、ディスクＤｉ（第２部材）を保持する。搬送台２３２は、ディスク治具２３０を載せて固定する。レール２３４は、載置位置から接合作業位置まで搬送台２３２を案内する。ここで、「載置位置」とは、線形摩擦接合を行うにあたり、搬送台２３２上にディスク治具２３０を載置する位置、及び、接合作業が全て完了することで得られたブリスクを取り出す位置をいう。また、「接合作業位置」とは、ディスクＤｉとブレードＢとが当接し、線形摩擦接合の作業を行う位置をいう。
　ディスク治具２３０は、ロータリーアクチュエータ２３６（図１０に示すロータリーアクチュエータ１３６と同一）を内蔵している。線形摩擦接合の作業を行う際には、制御部２２８は、隣り合うブレード同士の間隔である１ピッチ分ずつディスクＤｉを周方向に回転させるように制御する。
　また、押圧機構２１４は、押圧軸Ｐ方向に進退可能なピストンロッド２３８と、ピストンロッド２３８を進退させるためのシリンダ２４０と、押圧軸Ｐ上に配置され、押圧軸Ｐ方向の押圧力を測定する荷重センサ２４２とを備える。本実施形態では、荷重センサ２４２は、ディスク治具２３０のピストンロッド側に取り付けられている。そして、ピストンロッド２３８の先端部２３８ｔと荷重センサ２４２とは、連結具２４４によって連結されている。
　この構成により、接合作業位置でブレードＢとディスクＤｉとが当接しているときには、ピストンロッド２３８の押圧力が変化することにより、ブレードＢにディスクＤｉを押圧する押圧力が荷重センサ２４２を介して変化する。また、荷重センサ２４２は、測定された押圧力を計測信号として制御部２２８に送信する。
（ブレード及びブレード治具）
　ブレードＢは、ブレード本体Ｂｍと、ブレード本体Ｂｍの基端側に形成されたクランプ用の被保持部Ｂｂとを有する。ブレード本体Ｂｍの基端側の端部には、翼長方向Ｘの翼基部側から見て被保持部Ｂｂの内側に位置する摩擦接合用の被接合面Ｂｊが形成されている。被接合面Ｂｊは、ディスクＤｉの外周面に配置された突出部Ｄｐの先端側に形成された接合面Ｄｊ（何れも図１０参照）に摩擦接合される。
　また、ブレードＢは、被保持部Ｂｂの被接合面Ｂｊ側に、被保持部Ｂｂよりも一回り大きい外形の矩形の鍔部Ｂｒを有する。被保持部Ｂｂ及び鍔部Ｂｒは、ディスクＤｉにブレードＢを摩擦接合した後に、図１１に仮想線で示すように、正規のブレードＢの外形が形成されるように切削除去される。
　なお、ブレード本体Ｂｍは、腹側が凹、背側が凸の湾曲形状である。また、ブレード本体Ｂｍには、ブレード基部よりもブレード先端の方が、ブレード本体Ｂｍの前縁の位置がブレードＢの回転方向において先行するように、全体に亘って捻りが加えられている。
　そして、ブレード治具２２０は、ベースブロック２５０と、ブレードＢの被保持部Ｂｂをクランプする上下一対の把持ブロック２５２ａ、２５２ｂと、クランプ動作駆動源を構成する油圧シリンダ（図示せず）とを備える。なお、これらの構成要素は、第２実施形態に係る図１０に示すブレード治具１２０、ベースブロック１５０、及び、把持ブロック１５２ａ、１５２ｂとそれぞれ同一である。
　ブレード治具２２０には、加振シリンダ２１７によって、ブレードＢの翼弦方向Ｙに往復移動する振動力が付与される。加振シリンダ２１７は、油圧シリンダ等によって構成される。
　本実施形態では、ロータリーアクチュエータ２３６によるディスクＤｉの回転や、押圧機構２１４によるディスク治具２３０のブレード治具２２０側への押圧力、加振機構２１６によるブレード治具２２０への振動力付与等は、制御部２２８よって制御される。
（作用、効果）
　以下、本実施形態の作用、効果を説明する。本実施形態では、ピストンロッド２３８を延び出させることにより、ディスク治具２３０をブレード治具２２０側へ移動させる。そして、ディスクＤｉの中心軸周りの角度を調整する。次に、加振シリンダ２１７を上下方向に振動させることでスライダ２２２を上下方向に振動させつつ、ピストンロッド２３８を延ばしてディスクＤｉの接合面Ｄｊを接合作業位置でブレード基端側の被接合面Ｂｊに当接させることで、互いに押圧する。この結果、接合面Ｄｊと被接合面Ｂｊとが上下方向に互いに擦り合わされて摩擦熱が発生し、これらの面を構成する部位が高温になり溶融が生じる。
　所定の溶融が生じた後、加振シリンダ２１７の振動を停止させてブレードＢの振動を停止させることで、接合面Ｄｊを構成する部位と被接合面Ｂｊを構成する部位とが互いに固化し、ブレードＢがディスクＤｉに接合される。なお、上記の溶融が開始することで、押圧力によりブレードＢがディスクＤｉ側にやや移動する。
　その後、スライダ２２２によるブレードＢの保持を解除させ、ピストンロッド２３８をやや後退させる。これにより、中間待機位置（一のブレードＢのディスクＤｉへの線形摩擦接合作業が終了して次のブレードＢが配置位置に配置されるまでディスク治具２３０が待機している位置）にまで、ディスク治具２３０をスライダ２２２に対して後退させる。中間待機位置では、接合されたブレードＢがスライダ２２２から離れ、ディスクＤｉは、中心軸周りに回転可能である。
　そして、ディスクＤｉを中心軸周りに所定角度だけ回転移動させ、次の突出部Ｄｐの接合面Ｄｊを接合作業位置にまで到達させて回転移動を停止する。この回転移動に併行して、次のブレードＢを上下の把持ブロック２５２ａ、２５２ｂでクランプ状態となるように保持させる。なお、把持ブロック２５２ａ、２５２ｂは、第２実施形態に係る図１０に示す把持ブロック１５２ａ、１５２ｂとそれぞれ同一である。
　そして、同様にして、加振シリンダ２１７で加振しつつ、ピストンロッド２３８を延ばしてブレードＢの被接合面ＢｊとディスクＤｉの接合面Ｄｊとを互いに押圧させることで、摩擦熱を発生させて線形摩擦接合を行う。このようにしてブレードＢをディスクＤｉに順次に接合していく。
　その後、各ブレードＢの被保持部Ｂｂ及び鍔部Ｂｒや、摩擦接合によりバリが生じた被接合面Ｂｊの部分を、エンドミル等を用いて正規のブレード外形となるまで切削除去する。これにより、ディスクＤｉとブレードＢとを一体化したブリスクが完成する。
　本実施形態では、加振機構２１６（加振シリンダ２１７）は、押圧軸Ｐと加振軸Ｑとの交点Ｃよりも下方側に配置されている。これにより、ブレードＢとディスクＤｉとの当接点（接合部）と加振軸Ｑとを近づけた構成にし易い。すなわち、ブレードＢとディスクＤｉとの当接点を通るワーク接合軸Ｖから加振軸Ｑまでの距離Ｌ１を短くした構成にし易い。従って、ブレードＢ（ワーク）に作用するモーメント荷重を低減させた構成にし易く、ひいては、接合位置精度を高めた線形摩擦接合装置とし易い。このことは、ブレードＢが大型化することでブレードＢの奥行寸法（翼長方向Ｘの長さ）が増大したときに特に大きな効果を奏する。
　また、加振機構２１６は、ブレード治具２２０に下方から当接するので、加振機構２１６の高さ位置が従来に比べて大幅に低くなっている。従って、加振機構２１６を構成する油圧機器（加振シリンダ２１７を振動させる機器など）の位置も低いので、加振機構２１６の据え付けやメンテナンスが容易である。その上、従来に比べて線形摩擦接合装置２１０の上部に広い配置スペースができるので、誘導加熱を行う加熱コイル等の付帯装置の配置の自由度が上がり、この付帯装置の剛性確保も行い易い。
　また、このような構成では、ブレードＢを保持しているブレード治具２２０に加振シリンダ２１７が直接に当接している。従って、ブレードＢとディスクＤｉとの当接点（すなわち接合部）から加振軸Ｑまでの距離Ｌ１を短い構成にすることが著しく容易になるので、ブレードＢに作用するモーメント荷重を大幅に小さくして、接合位置精度の大幅な高度化を図ることができる。
　また、線形摩擦接合装置２１０は、スライダ２２２がブレード治具２２０を非保持のときにスライダ２２２の落下を防止する落下防止機構２２６を備えている。例えば、異なる寸法のブレードＢを接合するにあたり、ブレード治具２２０を、別の治具、又は、ブレード治具に限らず他の部材を保持する治具に交換する必要がある場合を想定する。このような場合でも、ブレード治具２２０をスライダ２２２から外した際に、スライダ２２２が落下することを落下防止機構２２６によって防止することができ、交換作業を短時間で容易に行うことができる。
　また、落下防止機構２２６は、上述したような、延出し部２２６ｅと、ストッパロッド２２６ｓと、エアシリンダ２２６ａとを有するので、構成が簡素となる。
　また、レール２３４は、載置位置から接合作業位置に至るまで設置されており、搬送台２３２は、レール２３４に案内されるので、各ブレードＢの線形摩擦接合作業を効率良く行わせることができる。
　また、軸受機構２２４は、油静圧軸受２２５を有しているので、大きな押圧力も簡単な構成で受け止めることができる。
　なお、加振シリンダ２１７により振動力を付与する前に、上下の把持ブロック２５２ａ、２５２ｂに被保持部ＢｂがクランプされたブレードＢの特に被接合面Ｂｊを、摩擦接合に適した温度に加熱してもよい。ブレードＢを加熱する際には、ブレードＢを直接加熱してもよく、ブレード治具２２０を介して間接的にブレードＢを加熱してもよい。ブレードＢを加熱するか否かは、ディスクＤｉやブレードＢに用いる材料、又は、線形摩擦接合装置２１０によって行う線形摩擦接合動作の内容に応じて、任意に決定することができる。
　また、本実施形態では、ブレードＢを根元からディスクＤｉの接合面Ｄｊに摩擦接合してブリスクを新しく製造する場合について説明したが、既に形成されたブリスクでブレードＢの一部が欠けたものを修理する際に、ブレードＢの欠けた部分を切除し補修用の翼部を接合する際にも、同様にして良好に修理することができる。
（比較検討例）
　図１７は、従来の線形摩擦接合装置の一例を示す正面図である。従来の線形摩擦接合装置は、押圧機構２８４と、加振機構２８６と、油静圧軸受２８５と、ブレード治具２９０とを備える。押圧機構２８４は、ブレードＢとディスクＤｉとを互いに押し付ける。加振機構２８６は、押圧機構２８４の押圧軸Ｐに直交する方向に加振軸Ｑを形成する。油静圧軸受２８５は、加振機構２８６を構成する加振シリンダ２８７に吊下げられている。ブレード治具２９０は、油静圧軸受２８５に固定され、ブレードＢを保持する。
　この構成により、加振シリンダ２８７が油静圧軸受２８５を上下方向に振動させることによって、ブレード治具２９０を上下方向に振動、すなわちブレードＢを上下方向に振動させ、ディスクＤｉとの間に摩擦熱を発生させて線形摩擦接合を行う。
　従来の線形摩擦接合装置では、加振軸Ｑとワーク接合軸Ｖとの距離Ｌ２が大きいので、押圧機構２８４からの押圧力をブレードＢ及びブレード治具２９０を介して油静圧軸受２８５が受け止めることで、ブレードＢに大きなモーメント荷重Ｍ１が加えられる。従って、高い位置精度で接合させることが難しい。
一方、本実施形態の線形摩擦接合装置２１０では、加振機構２１６がブレード治具２２０に下方から当接し、かつ、ブレード治具２２０がスライダ２２２と加振シリンダ２１７との両者に当接して上下方向に振動する。このような構成により、加振軸Ｑとワーク接合軸Ｖと間の距離が従来の装置に比べて近づくので、ブレードＢに作用するモーメント荷重は、従来生じるモーメント荷重Ｍ１に比べて大きく低減する。従って、線形摩擦接合装置２１０では、接合位置精度が大幅に高まる。
　このように、本開示は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。従って、本開示の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められる。

Claims (10)

  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、前記一対の金属部品の接合面同士を接合する線形摩擦接合装置であって、
    　加振方向で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の前記金属部品を保持する加振治具と、を備え、
    　前記加振治具は、
    　前記加振テーブルに接続さ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前記第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クランプ部材とが前記第１の金属部品を挟持しているとき、複数の前記リンクの連結中心を結ぶ連結中心線は、前記加振方向に沿った一直線状となる線形摩擦接合装置。
  2. 　複数の前記リンクは、
    　基端部を有し、前記加振治具ベースに、前記基端部が回転可能に連結された駆動リンクと、
    　一端部と他端部とを有し、前記駆動リンクの先端部に、前記一端部が回転可能に連結された従動リンクと、
    　前記従動リンクの前記他端部に回転可能に連結され、かつ、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で移動可能なスライダと、
    を有する、請求項１に記載の線形摩擦接合装置。
  3. 　前記第１の金属部品は、ブリスクの一部であるブレードである請求項１又は２に記載の線形摩擦接合装置。
  4. 　第１部材と第２部材とに相対的な振動移動を生じさせつつ互いに押し付け合うことで、前記第１部材と前記第２部材とを摩擦接合させる線形摩擦接合装置であって、
    　前記第１部材と前記第２部材とを互いに押し付ける押圧機構と、
    　前記第１部材を保持する第１保持部材と、
    　前記第２部材を保持し、かつ、押圧軸方向に進退可能な第２保持部材と、を備え、
    　前記押圧機構は、
    　前記押圧軸方向に進退可能な押圧力付与部材と、
    　前記第２保持部材に取り付けられ、前記押圧軸方向の押圧力を測定する荷重センサと、
    　前記第２保持部材に固定され、かつ、前記押圧力付与部材に連結され、前記押圧力付与部材から受けるモーメント荷重を支える支持機構と、を備え、
    　前記支持機構は、前記第２保持部材に固定されたベース部材と、
    　前記荷重センサと前記押圧力付与部材との間に配置される押圧力伝達部を有し、前記押圧軸方向に進退自在として前記ベース部材に係合するとともに、前記押圧力付与部材の先端部に連結される支持部材と、を備える線形摩擦接合装置。
  5. 　前記支持機構は、リニアガイドを備える請求項４に記載の線形摩擦接合装置。
  6. 　前記押圧力付与部材は、ピストンロッドである請求項４又は５に記載の線形摩擦接合装置。
  7. 　第１部材と第２部材とに相対的な振動移動を生じさせつつ互いに押し付け合うことで、前記第１部材と前記第２部材とを摩擦接合させる線形摩擦接合装置であって、
    　前記第１部材と前記第２部材とを互いに押し付ける押圧機構と、
    　前記押圧機構の押圧軸に直交する方向に加振軸を形成し、前記第１部材又は前記第２部材を前記加振軸方向に加振して前記第１部材と前記第２部材との相対的な振動移動を生じさせる加振機構と、を備え、
    　前記加振機構は、前記押圧軸と前記加振軸との交点よりも下方側に配置される線形摩擦接合装置。
  8. 　前記第１部材を保持する第１保持部材と、
    　前記第１保持部材を保持して上下方向に移動可能なスライダと、
    　前記スライダが受ける前記押圧軸方向の押圧力を受け止める軸受機構と、
    　前記スライダが前記第１保持部材を非保持のときに前記スライダの落下を防止する落下防止機構と、を備え、
    　前記加振機構は、前記第１保持部材に下方から当接する加振シリンダを備える請求項７記載の線形摩擦接合装置。
  9. 　前記落下防止機構は、前記スライダから上方に延び出しているとともに上下方向に長い長孔を有する延出し部と、
    　前記長孔に挿入されるストッパを有し、前記延出し部の下端位置を規制する規制機構と、
    を備える請求項８記載の線形摩擦接合装置。
  10. 　前記押圧機構は、
    　前記第２部材を保持する第２保持部材と、
    　前記第２保持部材を載せて固定する搬送台と、
    　前記搬送台上に前記第２保持部材を載置する載置位置から線形摩擦接合作業を行う接合作業位置まで前記搬送台を案内するレールと、
    を備える請求項７～９の何れか１項記載の線形摩擦接合装置。
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