特許 6255956 一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6255956

(24)【登録日】2017年12月15日

(45)【発行日】2018年1月10日

(54)【発明の名称】一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニット

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/00 20060101AFI20171227BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20171227BHJP

   F01D 5/30 20060101ALI20171227BHJP

   B23K 20/12 20060101ALI20171227BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/00 D

   F01D25/00 X

   F01D5/30

   B23K20/12 G

   B23K20/12 D

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2013-251664(P2013-251664)

(22)【出願日】2013年12月5日

(65)【公開番号】特開2015-108338(P2015-108338A)

(43)【公開日】2015年6月11日

【審査請求日】2016年10月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100100712

【弁理士】

【氏名又は名称】岩▲崎▼ 幸邦

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】谷田 真裕

(72)【発明者】

【氏名】品川 幹

(72)【発明者】

【氏名】上田 渉

【審査官】 倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２２８２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４１０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８１３５９３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２３１５９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５１８８２７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０３２４７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／３０

Ｆ０２Ｃ ７／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｂ２３Ｋ ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスクと翼とを一体化した一体型翼車における、少なくとも前記ディスクを含むディスク側部分を除いた翼側部分を、該翼側部分の翼弦方向に往復移動させて前記ディスク側部分に線形摩擦接合する線形摩擦接合装置において用いられ、前記翼側部分をクランプした状態で前記翼弦方向に往復移動されると共に、前記ディスク側部分から前記翼側部分に加わる該翼側部分の翼長方向の荷重を前記翼側部分から受ける治具ユニットであって、
前記翼側部分の保持部をクランプ及びアンクランプする一対の把持ブロックと、
前記翼弦方向における前記翼側部分の外形を超える寸法で前記両把持ブロックが前記翼弦方向に離間して前記保持部をアンクランプするアンクランプ状態と、前記翼弦方向に前記両把持ブロックが接近して前記保持部をクランプするクランプ状態との２つの状態間で、前記一対の把持ブロックを相対的に移動させるクランプ動作用駆動源とを備え、
前記各把持ブロックは、前記荷重を前記クランプ状態において前記翼側部分から受ける受圧面と、前記クランプ状態において前記保持部に当接し前記アンクランプ状態において前記保持部から離間するクランプ面と、前記クランプ状態において、前記保持部から前記翼長方向に延出する翼部に間隔をおいて対向する対向面とをそれぞれ有しており、
前記翼部は、前記翼長方向と直交する面上において前記保持部の輪郭から外方に延出する延出部分を有しており、
前記両把持ブロックのうち前記クランプ動作用駆動源により前記翼弦方向に往復移動される把持ブロックの前記対向面に、前記延出部分に間隔をおいて対向する面部分が設けられている、
ことを特徴とする一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニット。

【請求項2】

前記各把持ブロックは、前記クランプ面と前記対向面とを接続し、前記荷重の方向における上流側から前記保持部が当接する当接面をそれぞれ有しており、該当接面が前記受圧面を構成していることを特徴とする請求項１記載の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニット。

【請求項3】

前記クランプ動作用駆動源は、前記各把持ブロックをそれぞれ前記翼弦方向に移動させる一対のアクチュエータを有しており、前記翼側部分の前記ディスク側部分に対する摩擦接合時に、前記両アクチュエータにより前記クランプ状態の前記両把持ブロックを同期して一体に前記ディスク側部分に対して往復移動させるように前記クランプ動作用駆動源を制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニット。

【請求項4】

前記各把持ブロックに対する相対位置が前記荷重の方向において固定され、少なくとも前記クランプ状態において、前記荷重の方向の下流側から前記各把持ブロックに当接する支持部をさらに備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機やタービンの一体型翼車（ブリスク）の製造に用いる線形摩擦接合装置に係り、特に、翼をディスクの周面に線形摩擦接合して一体型翼車を新造する際や、欠損した翼に補修用翼片を継ぎ足して一体型翼車を修理する際に用いる治具ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

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、ディスクと翼を一体型構造にしたものである。

【0003】

一体型翼車は、素材から削り出しによっ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。

【0004】

一体型翼車における翼の線形摩擦接合については、本出願人も過去に、一部欠損した翼の修理に際して採用することを提案している。この提案による修理方法では、修理対象の翼を欠損部の根元側で切断して欠損部を除去する。そして、翼の切断断面に補修用の翼片を線形摩擦接合する（以上、例えば、特許文献１）。

【0005】

したがって、一体型翼車を新造する際にも、修理の際と似たような手順でディスクの周面に翼を線形摩擦接合することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１７７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した線形摩擦接合により一体型翼車を新造したり修理する際には、治具によってクランプした翼側部分に接合相手のディスク側部分をディスクの径方向に近づけながら、治具と共に翼側部分をディスク側部分に対して翼の翼弦方向に往復移動させることになる。

【0008】

特に一体型翼車を新造する際には、ディスクの周面に全ての翼を一つ一つ摩擦接合する必要があるので、摩擦接合を行う回数が相当回に達する。そのため、ディスク側部分の各接合箇所に翼側部分を順次供給してディスク側部分に対し翼弦方向に往復移動させることで、摩擦接合を自動化することが望まれている。

【0009】

摩擦接合を自動化する場合は、翼側部分をクランプして翼弦方向に往復移動させる治具が不可欠となる。そして、この治具は、翼側部分のクランプ及びアンクランプの際やディスク側部分に対する往復移動の際に、ディスクの周面に既に摩擦接合された翼と干渉しないものとする必要がある。

【0010】

本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、一体型翼車の接合を自動化する際に用いて好適で、翼側部分のクランプ及びアンクランプの際や、クランプした翼側部分をディスク側部分に対して翼弦方向に往復移動させる際に、周辺の部材との干渉を起こさないようにすることができる、一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットは、
ディスクと翼とを一体化した一体型翼車における、少なくとも前記ディスクを含むディスク側部分を除いた翼側部分を、該翼側部分の翼弦方向に往復移動させて前記ディスク側部分に線形摩擦接合する線形摩擦接合装置において用いられ、前記翼側部分をクランプした状態で前記翼弦方向に往復移動されると共に、前記ディスク側部分から前記翼側部分に加わる該翼側部分の翼長方向の荷重を前記翼側部分から受ける治具ユニットであって、
前記翼側部分の保持部をクランプ及びアンクランプする一対の把持ブロックと、
前記翼弦方向における前記翼側部分の外形を超える寸法で前記両把持ブロックが前記翼弦方向に離間して前記保持部をアンクランプするアンクランプ状態と、前記翼弦方向に前記両把持ブロックが接近して前記保持部をクランプするクランプ状態との２つの状態間で、前記一対の把持ブロックを相対的に移動させるクランプ動作用駆動源とを備え、
前記各把持ブロックが、前記荷重を前記クランプ状態において前記翼側部分から受ける受圧面と、前記クランプ状態において前記保持部に当接し前記アンクランプ状態において前記保持部から離間するクランプ面と、前記クランプ状態において、前記保持部から前記翼長方向に延出する翼部に間隔をおいて対向する対向面とをそれぞれ有している、
ことを特徴とする。

【0012】

請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットによれば、ディスクの周面に翼を線形摩擦接合して一体型翼車を新造したり、ディスクの周面から立設された翼の欠損部に補修用の翼片を線形摩擦接合により継ぎ足して一体型翼車を修理する際に、つまり、一体型翼車を製造する際に、一対の把持ブロックのクランプ面により保持部を保持した翼側部分をディスク側部分に当接させて、翼側部分の翼弦方向に往復移動させることになる。

【0013】

そして、ロボットアーム等から受け渡された翼側部分をクランプする際や、ディスク側部分に摩擦接合した翼側部分をアンクランプする際に、クランプ動作用駆動源によって一対の把持ブロックが離間接近する方向は、ディスク側部分に対してクランプした翼側部分を往復移動させる方向と同じ翼弦方向である。

【0014】

一方、ディスク側部分に対して翼側部分を往復移動させる際に、ディスクに既に摩擦接合された翼は、把持ブロックがクランプした翼側部分から翼の腹側及び背側を結ぶ翼間方向に間隔をおいて配置される。

【0015】

このため、一体型翼車のディスクに既に摩擦接合された翼との間隔を考慮して、翼の翼間方向における把持ブロックの外形を設計することで、翼側部分のクランプ及びアンクランプの際やディスクの周面に対する翼の摩擦接合の際に、周辺の部材との干渉を起こさないようにすることができる。

【0016】

また、請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットは、前記翼部が、前記翼長方向と直交する面上において前記保持部の輪郭から外方に延出する延出部分を有しており、前記両把持ブロックのうち前記クランプ動作用駆動源により前記翼弦方向に往復移動される把持ブロックの前記対向面に、前記延出部分に間隔をおいて対向する面部分が設けられていることを特徴とする。

【0017】

請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、把持ブロックのクランプ面とこれに当接する保持部の部分とを翼弦方向において同じ位置にして、翼側部分をその翼長方向に移動させることで、ロボットアーム等から把持ブロックに翼側部分を受け渡すことができれば、ロボットアーム等による翼側部分の移動方向を一方向で済ませることができる。

【0018】

しかし、翼側部分の翼部は、腹側が凹、背側が凸の湾曲形状を呈している。そのため、翼部は、翼長方向と直交する面上において翼側部分の保持部の輪郭から外方に延出する延出部分を有している場合がある。このような延出部分が存在する場合に、上述した位置関係の把持ブロックに対して翼側部分を翼長方向のみの移動でロボットアーム等から受け渡そうとしたり、ディスク側部分への接合後に翼側部分を把持ブロックから排出させようとすると、延出部分が把持ブロックのクランプ面と干渉して受け渡しを行うことができなくなる。

【0019】

そこで、請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットでは、翼側部分に延出部分が存在する場合に、延出部分に対向する面部分を対向面に有する把持ブロックを、クランプ動作用駆動源により翼弦方向に往復移動される把持ブロックとする。

【0020】

そして、翼長方向へのロボットアーム等による翼側部分の移動の際には、クランプ面が延出部分と干渉しないように把持ブロックをクランプ状態からアンクランプ状態へとクランプ動作用駆動源により翼弦方向に移動させる。これにより、ロボットアーム等による翼側部分の移動方向を翼長方向のみとしつつ、延出部分をクランプ面と干渉させずに翼側部分をロボットアーム等から把持ブロックに受け渡したり、ディスク側部分への接合後に翼側部分を把持ブロックから排出させることができる。

【0021】

さらに、請求項２に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットは、請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、前記各把持ブロックが、前記クランプ面と前記対向面とを接続し、前記荷重の方向における上流側から前記保持部が当接する当接面をそれぞれ有しており、該当接面が前記受圧面を構成していることを特徴とする。

【0022】

請求項２に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットによれば、請求項１に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、翼側部分の保持部と翼部とは、翼長方向と直交する面内における輪郭が異なる。このため、翼側部分の保持部に当接する各把持ブロックのクランプ面と、翼側部分の翼部に対向する各把持ブロックの対向面とについても、翼長方向と直交する面内における輪郭が異なる。

【0023】

このため、翼側部分の保持部と翼部とを接続する面や、これに対応する各把持ブロックの当接面は、それぞれ、翼長方向と直交する面で構成することができる。なお、各把持ブロックの当接面は、クランプ状態において各把持ブロックの内部に位置する。

【0024】

そこで、翼側部分の保持部と翼部とを接続する面を、翼長方向において把持ブロックの当接面から離間させた状態で、翼側部分の保持部に設けた翼長方向において平坦な面の部分を、各把持ブロックのクランプ面の一部にそれぞれ当接させる。そして、翼側部分にディスク側部分を当接させてディスク側部分からの荷重により翼側部分を両把持ブロックに対して翼長方向に移動させる。

【0025】

これにより、翼側部分の保持部と翼部とを接続する面が把持ブロックの当接面に当接し、ディスク側部分から翼側部分に加わる翼長方向の荷重が把持ブロックの当接面によって受け止められて、当接面が受圧面として機能するようになる。

【0026】

したがって、両把持ブロックのディスク側部分に対向して露出する外面に、翼側部分の保持部に形成した例えばフランジ状の部分をクランプ状態において当接させて、把持ブロックの外面を受圧面として機能させる必要をなくし、翼側部分の保持部の構成を簡略化することができる。

【0027】

また、請求項３に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットは、請求項１又は２に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、前記クランプ動作用駆動源が、前記各把持ブロックをそれぞれ前記翼弦方向に移動させる一対のアクチュエータを有しており、前記翼側部分の前記ディスク側部分に対する摩擦接合時に、前記両アクチュエータにより前記クランプ状態の前記両把持ブロックを同期して一体に前記ディスク側部分に対して往復移動させるように前記クランプ動作用駆動源を制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする。

【0028】

請求項３に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットよれば、請求項１又は２に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、各把持ブロックを翼弦方向にそれぞれ移動させるクランプ動作用駆動源の各アクチュエータが、両把持ブロックをクランプ状態のまま一体に翼弦方向に往復移動させる。

【0029】

これにより、ディスク側部分に当接させた翼側部分を、これをクランプしたクランプ状態の両把持ブロックと共に翼弦方向に往復移動させ、クランプ動作用駆動源を摩擦接合用の駆動源に兼用して翼側部分のディスク側部分に対する摩擦接合を行うことができる。

【0030】

さらに、請求項４に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットは、請求項１、２又は３に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、前記各把持ブロックに対する相対位置が前記荷重の方向において固定され、少なくとも前記クランプ状態において、前記荷重の方向の下流側から前記各把持ブロックに当接する支持部をさらに備えていることを特徴とする。

【0031】

請求項４に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットによれば、請求項１、２又は３に記載した本発明の一体型翼車の線形摩擦接合装置用治具ユニットにおいて、ディスク側部分から翼側部分に加わる翼長方向の荷重が把持ブロックの受圧面に伝わると、その荷重が、把持ブロックに当接する支持部によって受け止められる。したがって、ディスク側部分から翼側部分に加わる荷重がかかる把持ブロックを支持部の剛性によって補強することができる。

【発明の効果】

【0032】

本発明によれば、翼側部分のクランプ及びアンクランプの際や、クランプした翼側部分をディスク側部分に対して翼弦方向に往復移動させる際に、周辺の部材との干渉を起こさないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の一実施形態に係る治具ユニットを用いた一体型翼車の線形摩擦接合装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】図１の線形摩擦接合装置を用いて製造される一体型翼車の要部を示す拡大斜視図である。

【図3】図１のディスクの周面に摩擦接合される翼の説明図である。

【図4】図１の動翼保持部の概略構成を示す斜視図である。

【図5】図４の上下の把持ブロックが離間したアンクランプ状態を示す説明図である。

【図6】（ａ）は図４の上側の把持ブロックの構成を示す斜視図、（ｂ）は図４の下側の把持ブロックの構成を示す斜視図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る治具ユニットにおける把持ブロックの構成を示すもので、（ａ）は図４の上側の把持ブロックの斜視図、（ｂ）は図４の下側の把持ブロックの斜視図である。

【図8】図１のディスクの周面に摩擦接合される動翼の別例の説明図である。

【図9】本発明のさらに他の実施形態に係る治具ユニットにおける動翼保持部の概略構成を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る治具ユニットを用いた一体型翼車の線形摩擦接合装置の概略構成を示す説明図である。

【0035】

図１に示す線形摩擦接合装置１０は、圧縮機やタービンの一体型翼車（ブリスク）の製造に用いるものである。図２の拡大斜視図で要部を示すように、一体型翼車１は、円筒状のディスク３とその周面３ａから立設された複数の動翼５とを一体化したものである。

【0036】

そして、図１に示す線形摩擦接合装置１０は、動翼５をディスク３の周面３ａに摩擦接合するもので、本実施形態では、ディスク３が請求項中のディスク側部分に相当し、動翼５が請求項中の翼側部分に相当する。

【0037】

動翼５は、図２に示す翼長方向Ｘの翼基部側から見た図３の説明図に示すように、ディスク３の周面３ａに摩擦接合される接合面５ａ寄りの周面部分に、断面矩形状の保持部５ｂを有している。また、保持部５ｂの接合面５ａ側に、保持部５ｂよりも一回り大きい外形の矩形のフランジ部５ｃを有している。保持部５ｂのフランジ部５ｃとは反対側には、動翼５の翼部５ｄが形成されている。上述した保持部５ｂ及びフランジ部５ｃは、ディスク３に動翼５を摩擦接合した後に、図２に仮想線で示すように、正規の動翼５の外形となるまで切削除去される。

【0038】

なお、動翼５の翼部５ｄは、腹側が凹、背側が凸の湾曲形状を呈している。また、翼部５ｄには、保持部５ｂ寄りの翼基部よりも翼先端の方が、翼部５ｄの前縁の位置が動翼５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。このため、翼部５ｄは、図３に示すように、翼長方向Ｘと直交する面内において保持部５ｂの輪郭から左方に延出する延出部分５ｅと、同じく上方に延出する延出部分５ｆとを有している。

【0039】

本実施形態の線形摩擦接合装置１０は、図１に示すように、ベース部２０、ディスク保持部３０、荷重付与部４０、動翼保持部５０、軸受部６０、振動付与部７０、及び、制御部８０（請求項中の制御手段に相当）を有している。

【0040】

ベース部２０は平板テーブル状を呈しており、線形摩擦接合装置１０の設置床面に干渉機構を介して設置されている。このベース部２０上には、制御部８０を除く各部３０〜７０が配置されている。

【0041】

ディスク保持部３０は、ベース部２０上のガイドレール２１に沿って動翼保持部５０に対し接近離間する水平方向に移動可能に配置されている。このディスク保持部３０には、油圧シリンダ等の荷重付与部４０によって、動翼保持部５０に対して接近する向きへの荷重が付与される。なお、ディスク保持部３０は、ディスク３を隣り合う動翼５どうしの１ピッチ分ずつ周方向に回転させるロータリーアクチュエータ３１を内蔵している。

【0042】

動翼保持部５０は、ベース部２０上の軸受部６０によって、ベース部２０に対して上下方向に移動可能に支持されている。動翼保持部５０は、詳しくは、図４の斜視図に示すように、ベースブロック５１と、上下一対の把持ブロック５２ａ，５２ｂと、油圧シリンダ５３（請求項中のクランプ動作用駆動源に相当）とを有している。

【0043】

ベースブロック５１は、図１に示す軸受部６０によってベース部２０に対し上下方向に移動可能に軸受支持されており、図４に示すように、ベースブロック５１の下部に下側の把持ブロック５２ｂが、上部に油圧シリンダ５３がそれぞれ取り付けられている。上側の把持ブロック５２ａは、油圧シリンダ５３のピストンロッド５３ａに連結されている。

【0044】

上側の把持ブロック５２ａは、背面をベースブロック５１の背面部５１ａ（請求項中の支持部に相当）に当接させた状態で、図４のクランプ状態の位置と図５のアンクランプ状態の位置との間で、油圧シリンダ５３の動作により昇降される。下側の把持ブロック５２ｂの背面もベースブロック５１の背面部５１ａに当接されている。

【0045】

上側の把持ブロック５２ａは、図４のクランプ状態では、下側の把持ブロック５２ｂに当接し、翼弦方向Ｙを線形摩擦接合装置１０の上下方向に向けた動翼５の保持部５ｂを下側の把持ブロック５２ｂと共にクランプする。また、図５のアンクランプ状態では、上側の把持ブロック５２ａは、下側の把持ブロック５２ｂから離間して保持部５ｂのクランプを開放する。上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂには、動翼５のクランプ部５２ｃ，５２ｄがそれぞれ設けられている。

【0046】

上側の把持ブロック５２ａのクランプ部５２ｃは、翼弦方向Ｙを上下に向けた動翼５の上部及び左辺部を把持するもので、図６（ａ）の斜視図に示すように、動翼５の翼長方向Ｘと一致する前後方向に把持ブロック５２ａを貫通し、ディスク保持部３０に対向する把持ブロック５２ａの前面５２ｅと、右側面５２ｆとに開放されている。

【0047】

そして、クランプ部５２ｃは、把持ブロック５２ａの前面５２ｅ及び右側面５２ｆに連なる逆Ｌ字状のクランプ面５２ｇと、クランプ面５２ｇの左辺部に連なる曲面状の逃げ面５２ｈと、クランプ面５２ｇの上面部に開口する逃げ溝５２ｉとを有している。

【0048】

クランプ面５２ｇは、動翼５の保持部５ｂのクランプ状態において、保持部５ｂの上面及び左側面に当接する。また、逃げ面５２ｈは、動翼５の保持部５ｂのクランプ状態において、図３に示す保持部５ｂの左方への延出部分５ｅを含む翼部５ｄの腹側（凹面側）の側面に間隔をおいて対向する。逃げ溝５２ｉの内壁面は、動翼５の保持部５ｂのクランプ状態において、図３に示す保持部５ｂの上方への延出部分５ｆの表面に間隔をおいて対向する。なお、図４のクランプ状態において、把持ブロック５２ａの前面５２ｅのうちクランプ面５２ｇの開口縁には、動翼５のフランジ部５ｃの端面が当接する。

【0049】

したがって、本実施形態の上側の把持ブロック５２ａでは、逃げ面５２ｈと逃げ溝５２ｉの内壁面とが、請求項中の対向面に相当している。また、本実施形態の上側の把持ブロック５２ａでは、前面５２ｅのうちクランプ面５２ｇの開口縁の部分が、請求項中の受圧面に相当している。

【0050】

下側の把持ブロック５２ｂのクランプ部５２ｄは、翼弦方向Ｙを上下に向けた動翼５の下部及び右辺部を把持するもので、図６（ｂ）の斜視図に示すように、動翼５の翼長方向Ｘと一致する前後方向に把持ブロック５２ｂを貫通し、ディスク保持部３０に対向する把持ブロック５２ｂの前面５２ｊと、左側面５２ｋとに開放されている。

【0051】

そして、クランプ部５２ｄは、把持ブロック５２ｂの前面５２ｊ及び左側面５２ｋに連なるＬ字状のクランプ面５２ｌと、クランプ面５２ｌの右辺部に連なる曲面状の逃げ面５２ｍとを有している。

【0052】

クランプ面５２ｌは、動翼５の保持部５ｂのクランプ状態において、保持部５ｂの下面及び右側面に当接する。また、逃げ面５２ｍは、動翼５の保持部５ｂのクランプ状態において、翼部５ｄの背側（凸面側）の側面に間隔をおいて対向する。また、把持ブロック５２ｂの前面５２ｊのうちクランプ面５２ｌの開口縁には、動翼５の保持部５ｂのクランプ状態において、動翼５のフランジ部５ｃの端面が当接する。

【0053】

したがって、本実施形態の下側の把持ブロック５２ｂでは、逃げ面５２ｍが請求項中の対向面に相当している。また、本実施形態の下側の把持ブロック５２ｂでは、前面５２ｊのうちクランプ面５２ｌの開口縁の部分が、請求項中の受圧面に相当している。

【0054】

なお、ベースブロック５１及び上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂは、例えばステンレス鋼で形成することができる。これらは、ディスク保持部３０のディスク３やその周面３ａに接合面５ａを当接させた動翼５を介して伝わる荷重付与部４０からの荷重に対抗する剛性を有している。また、把持ブロック５２ａ，５２ｂは、ディスク３の周面３ａに摩擦接合する際の動翼５の加熱温度に対する耐熱性を有している。

【0055】

上述した動翼保持部５０には、図１に示すベース部２０上の振動付与部７０によって、動翼５の翼弦方向Ｙに往復移動する振動力が付与される。振動付与部７０は、油圧シリンダ等によって構成することができる。

【0056】

なお、振動付与部７０により振動力を付与する前に、動翼保持部５０の上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂに保持部５ｂがクランプされた動翼５の特に接合面５ａを、摩擦接合に適した温度に加熱してもよい。動翼５を加熱する際には、動翼５を直接加熱してもよく、動翼保持部５０を介して間接的に動翼５を加熱してもよい。動翼５を加熱するか否かは、ディスク３や動翼５に用いる材料や、線形摩擦接合装置１０によって行う線形摩擦接合動作の内容といった条件に応じて、任意に決定することができる。

【0057】

なお、ディスク保持部３０に設けたロータリーアクチュエータ３１によるディスク３の回転や、荷重付与部４０によるディスク保持部３０の動翼保持部５０側への荷重付与、振動付与部７０による動翼保持部５０への翼弦方向Ｙの振動力付与等は、制御部８０によって制御される。

【0058】

このように構成された本実施形態の線形摩擦接合装置１０では、動翼保持部５０に保持させた動翼５の接合面５ａを、ディスク保持部３０に保持したディスク３の周面３ａに当接させる。そして、荷重付与部４０によりディスク３を動翼５の接合面５ａに押し付けつつ動翼５を振動付与部７０により翼弦方向Ｙに往復移動（振動）させる。これにより、動翼５の接合面５ａがディスク３の周面３ａに摩擦接合される。

【0059】

以上の作業を、ディスク保持部３０のロータリーアクチュエータ３１によりディスク３を動翼５の立設間隔ずつ回転させつつ繰り返す。そして、ディスク３の周面３ａに必要数の動翼５を摩擦接合したならば、各動翼５の保持部５ｂ及びフランジ部５ｃや、摩擦接合によりバリが生じた接合面５ａの部分を、エンドミル等を用いて正規の動翼５の外形となるまで切削除去する。これにより、ディスク３と動翼５とを一体化した一体型翼車１が完成する。

【0060】

なお、本実施形態の線形摩擦接合装置１０では、動翼保持部５０の上側の把持ブロック５２ａを油圧シリンダ５３により昇降可能として、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂを動翼５の保持部５ｂ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ようにした。このため、動翼保持部５０に対する動翼５の供給を自動化することで、動翼５のディスク３に対する摩擦接合の全体を自動化することができる。動翼保持部５０に対する動翼５の供給の自動化は、例えば、以下のようにして実現することができる。

【0061】

まず、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂを、油圧シリンダ５３により図５のアンクランプ状態に離間させる。そして、下側の把持ブロック５２ｂのクランプ面５２ｌの延長線上に保持部５ｂの下面及び右側面を配置した状態で、把持ブロック５２ｂの前方から動翼５を翼長方向Ｘに沿って把持ブロック５２ｂ側に移動させる。動翼５の移動は、例えば、動翼５のフランジ部５ｃの左右両辺や上下両辺を先端のチャックでチャッキングしたロボットアーム（図示せず）を用いて行うことができる。

【0062】

不図示のロボットアームのチャックが干渉しない範囲内で、動翼５の保持部５ｂの下面及び右側面が下側の把持ブロック５２ｂのクランプ面５２ｌに当接するまで、動翼５を把持ブロック５２ｂ側に移動させたら、油圧シリンダ５３により図４のクランプ状態まで上側の把持ブロック５２ａを降下させる。これにより、把持ブロック５２ａのクランプ面５２ｇが動翼５の保持部５ｂの上面及び左側面に当接する。

【0063】

このとき、上側の把持ブロック５２ａに加わる下向きの負荷が弱めになるように、制御部８０により油圧シリンダ５３の動作を制御する。これにより、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂのクランプ部５２ｃ，５２ｄが動翼５の保持部５ｂを軽い力で仮クランプした状態となる。

【0064】

続いて、不図示のロボットアームによるフランジ部５ｃのチャッキングを解除してロボットアームを動翼保持部５０の近傍から退避させ、荷重付与部４０によりディスク保持部３０を動翼保持部５０に接近させて、ディスク保持部３０に保持させたディスク３の周面３ａを、動翼保持部５０に保持させた動翼５の接合面５ａに圧接させる。

【0065】

すると、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂで保持部５ｂを仮クランプした動翼５が、ディスク３から加わる荷重によって翼長方向Ｘに押圧される。これにより、把持ブロック５２ａ，５２ｂの受圧面である、前面５２ｅ，５２ｊのうちクランプ面５２ｇ，５２ｌの開口縁の部分に、動翼５のフランジ部５ｃの翼部５ｄ（保持部５ｂ）側の端面が圧接される。

【0066】

そこで、上側の把持ブロック５２ａに加わる下向きの負荷が強めになるように、制御部８０により油圧シリンダ５３の動作を制御する。これにより、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂのクランプ部５２ｃ，５２ｄが動翼５の保持部５ｂを強い力で本クランプした状態となる。

【0067】

この状態で、振動付与部７０により動翼保持部５０に翼弦方向Ｙへの振動力を付与することで、動翼５がディスク３の周面３ａに摩擦接合される。

【0068】

以上の手順を繰り返すことで、ディスク３の周面３ａの各回転位置にそれぞれ摩擦接合する動翼５を、その都度、動翼保持部５０に自動的に供給し、ディスク３の周面３ａに摩擦接合させることができる。

【0069】

以上に説明した構成による本実施形態の線形摩擦接合装置１０によれば、動翼５の保持部５ｂの輪郭から左方や上方に延出する延出部分５ｅ，５ｆに間隔をおいて対向する逃げ面５２ｈや逃げ溝５２ｉを、クランプ状態の位置とアンクランプ状態の位置との間で油圧シリンダ５３により移動可能な上側の把持ブロック５２ａに設けた。

【0070】

このため、動翼保持部５０に動翼５を供給する際に、保持部５ｂの左方と上方にそれぞれ延出する延出部分５ｅ，５ｆに、保持部５ｂの上面及び左側面に当接するクランプ面５２ｇが干渉しないように、上側の把持ブロック５２ａをアンクランプ状態の位置に退避させることができる。これにより、動翼保持部５０に対する動翼５の供給時の移動方向を翼長方向Ｘのみとしつつ、動翼５の延出部分５ｅ，５ｆを上側の把持ブロック５２ａのクランプ面５２ｇと干渉させずに、動翼５をロボットアームから上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂに受け渡すことができる。

【0071】

また、ディスク３の周面３ａに摩擦接合した動翼５を動翼保持部５０から排出させる際にも、動翼５の延出部分５ｅ，５ｆを上側の把持ブロック５２ａのクランプ面５２ｇと干渉させないようにすることができる。

【0072】

また、本実施形態の線形摩擦接合装置１０によれば、動翼５の保持部５ｂをクランプ及びアンクランプする際の上側の把持ブロック５２ａの移動方向が、ディスク３の周面３ａに対する動翼５の摩擦接合により一体型翼車１を製造する際の、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂの往復移動方向と同じ、動翼５の翼弦方向Ｙとなる。

【0073】

つまり、ディスク３の周面３ａに既に摩擦接合された動翼５が存在する、動翼５の翼部５ｄの腹側と背側とを結ぶ翼間方向には、動翼５をクランプしたりアンクランプするために上側の把持ブロック５２ａが移動しない。

【0074】

このため、ディスク３に既に摩擦接合された動翼５に干渉しないよう、翼間方向における把持ブロック５２ａ，５２ｂの外形を設計することで、動翼５のクランプ及びアンクランプの際やディスク３の周面３ａに対する動翼５の摩擦接合の際に、既に摩擦接合されたディスク３上の動翼５等の周辺部材との干渉を起こさないようにすることができる。

【0075】

なお、本実施形態では、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂの背面をベースブロック５１の背面部５１ａに当接させる構成とした。この構成は省略してもよいが、本実施形態のようにこの構成を設けることで、次のような利点がある。

【0076】

つまり、ディスク３から動翼５に加わる荷重が、動翼５のフランジ部５ｃから受圧面を構成する前面５２ｅ，５２ｊを介して上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂに伝達されると、その荷重がさらに、ベースブロック５１の背面部５１ａに伝達されて受け止められる。したがって、ディスク３から動翼５に加わる荷重がかかる上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂを、ベースブロック５１の背面部５１ａの剛性によって補強することができる。

【0077】

また、本実施形態では、動翼５にフランジ部５ｃを設け、フランジ部５ｃの端面が当接する上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂの前面５２ｅ，５２ｊのうちクランプ面５２ｇ，５２ｌの開口縁の部分を、動翼５がディスク３からの荷重を受けた際の受圧面として機能する構成とした。

【0078】

しかし、図７（ａ），（ｂ）の斜視図に示す本発明の他の実施形態に係る治具ユニットにおける把持ブロックのように、動翼５のフランジ部５ｃを省略してもよい。この場合は、動翼５の保持部５ｂの翼部５ｄ側の端面を、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂのクランプ面５２ｇ，５２ｌと逃げ面５２ｈ，５２ｍとを接続する当接面５２ｎ，５２ｏに当接させて、受圧面として機能させる。

【0079】

なお、フランジ部５ｃを省略する場合、不図示のロボットアームによる動翼保持部５０に対する動翼５の供給は、チャックにより動翼５の保持部５ｂの左右両側面や上下両側面をチャックして行う。

【0080】

フランジ部５ｃを省略した動翼５の動翼保持部５０に対する供給は、先の実施形態で説明した、フランジ部５を有する動翼５の動翼保持部５０に対する供給と、ほぼ同様である。即ち、まず、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂをアンクランプ状態に離間させ、図７（ｂ）に示すように、下側の把持ブロック５２ｂのクランプ面５２ｌの延長線上に保持部５ｂの下面及び右側面を配置した状態で、把持ブロック５２ｂの前方から動翼５を翼長方向Ｘに沿って把持ブロック５２ｂ側に移動させる。

【0081】

この移動により、不図示のロボットアームのチャックが干渉しない範囲内で、動翼５の保持部５ｂの下面及び右側面を下側の把持ブロック５２ｂのクランプ面５２ｌに当接させたら、上側の把持ブロック５２ａをクランプ状態まで降下させる。これにより、図７（ａ）に示すように、把持ブロック５２ａのクランプ面５２ｇが動翼５の保持部５ｂの上面及び左側面に当接させる。

【0082】

このとき、制御部８０は、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂのクランプ部５２ｃ，５２ｄが動翼５の保持部５ｂを軽い力で仮クランプした状態となるように、油圧シリンダ５３の動作を制御する。

【0083】

その後、保持部５ｂのチャッキングを解除したロボットアームの動翼保持部５０近傍からの退避と、荷重付与部４０によるディスク保持部３０の動翼保持部５０への接近とを行って、ディスク３の周面３ａを動翼５の接合面５ａに圧接させる。

【0084】

すると、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂで保持部５ｂを仮クランプした動翼５が、ディスク３から加わる荷重によって翼長方向Ｘに押圧され、把持ブロック５２ａ，５２ｂの当接面５２ｎ，５２ｏに動翼５の保持部５ｂの端面が圧接される。

【0085】

そこで、制御部８０は、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂのクランプ部５２ｃ，５２ｄが動翼５の保持部５ｂを強い力で本クランプした状態となるように、油圧シリンダ５３の動作を制御する。

【0086】

このように、動翼５のフランジ部５ｃを省略して保持部５ｂとの段差をなくすと、動翼５のフランジ部５ｃが不要になるため、動翼５を作成する際に必要となる材料を削減することができ、また、ディスク３の周面３ａへの摩擦接合後に切削除去する材料を削減することができる。

【0087】

ところで、動翼５を接合面５ａ側から翼長方向Ｘに見た場合に、保持部５ｂの輪郭から翼部５ｄの輪郭が外方に延出するのは、図３に示すように保持部５ｂの左方や上方だけとは限らない。例えば、図８の説明図に示す動翼５のように、保持部５ｂの左方や上方に延出する延出部分５ｅ，５ｆに加えて、右方に延出する延出部分５ｇが存在する場合もある。

【0088】

このような場合は、延出部分５ｅ，５ｆに間隔をおいて対向する逃げ面５２ｈや逃げ溝５２ｉを上側の把持ブロック５２ａに設ける他に、延出部分５ｇに間隔をおいて対向する面を下側の把持ブロック５２ｂにも設ける必要がある。そして、不図示のロボットアームで動翼５を動翼保持部５０に対して供給、排出する際に延出部分５ｇが干渉しないように、下側の把持ブロック５２ｂも上側の把持ブロック５２ａと同じく、アンクランプ状態の位置をクランプ状態の位置と異なる位置とするため翼弦方向Ｙに移動可能に構成する必要がある。

【0089】

そこで、例えば図９の斜視図に示す、本発明のさらに他の実施形態に係る治具ユニットにおける動翼保持部５０Ａのように、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂをそれぞれの油圧シリンダ５３Ａ，５３Ｂ（請求項中のアクチュエータに相当）により個別に昇降可能に構成してもよい。この場合は、制御部８０の制御によって、各油圧シリンダ５３Ａ，５３Ｂを使い分けることができる。

【0090】

例えば、上述したように、図８の延出部分５ｇに間隔をおいて対向する面を下側の把持ブロック５２ｂに設ける場合は、各油圧シリンダ５３Ａ，５３Ｂにより上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂを互いに逆向きに昇降させる。これにより、上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂをクランプ状態の位置とアンクランプ状態の位置との間で、一方から他方にそれぞれ移動させることができる。

【0091】

また、両油圧シリンダ５３Ａ，５３Ｂにより、クランプ状態の位置にある上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂを同期して一体に同じ方向に昇降させることもできる。そのようにすれば、動翼保持部５０で保持した動翼５の接合面５ａをディスク３の周面３ａに圧接させた状態で動翼５を翼弦方向Ｙに往復移動（振動）させて、動翼５の接合面５ａをディスク３の周面３ａに摩擦接合させることができる。この場合は、軸受部６０を省略することができる。

【0092】

さらに、本実施形態では、動翼５を根元からディスク３の周面３ａに摩擦接合して一体型翼車１を新しく製造する場合について説明した。しかし、本発明は、既に形成された一体型翼車１の翼部５ｄが一部欠けた動翼５を修理する際に、翼部５ｄの欠けた部分を切除し補修用の翼部を接合する際にも、利用することができる。

【0093】

この場合、ディスク保持部３０には、ディスク３と動翼５の翼部５ｄの根元側の一部とからなるディスク側部分が保持され、動翼保持部５０の上下の把持ブロック５２ａ，５２ｂには、ディスク３の周面３ａに残っている動翼５の翼部５ｄの根元側に継ぎ足す補修用の翼部５ｄの先端側部分（翼側部分）が保持される。そして、ディスク３側の動翼５の翼部５ｄの欠損部を切除した切り口と、補修用の動翼５の翼部５ｄの接合面とを当接させて、摩擦接合することになる。

【0094】

また、本実施形態では、ディスクの周面に摩擦接合するのが、ディスクと共に回転する動翼である場合について説明した。しかし、本発明は、静翼のように回転しない翼とディスクとを一体化したブリスクを摩擦接合により製造する際にも適用可能である。

【符号の説明】

【0095】

１ 一体型翼車
３ ディスク
３ａ 周面
５ 翼
５ａ 接合面
５ｂ 保持部
５ｃ フランジ部
５ｄ 翼部
５ｅ，５ｆ，５ｇ 延出部分
１０ 線形摩擦接合装置
２０ ベース部
２１ ガイドレール
３０ ディスク保持部
３１ ロータリーアクチュエータ
４０ 荷重付与部
５０，５０Ａ 動翼保持部
５１ ベースブロック
５１ａ 背面部
５２ａ，５２ｂ 把持ブロック
５２ｃ，５２ｄ クランプ部
５２ｅ，５２ｊ 前面
５２ｆ 右側面
５２ｇ，５２ｌ クランプ面
５２ｈ，５２ｍ 逃げ面
５２ｉ 逃げ溝
５２ｋ 左側面
５２ｎ，５２ｏ 当接面
５３，５３Ａ，５３Ｂ 油圧シリンダ
５３ａ ピストンロッド
６０ 軸受部
７０ 振動付与部
８０ 制御部
Ｘ 翼長方向
Ｙ 翼弦方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】