JPH0332479A - 摩擦接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は摩擦接合装置に係り、特に互いに摩擦接合され
精密なまたは扱いにくい要素を把時するのに適した要素
ホルダに関する。

〔従来の技術〕

基本的に、摩擦溶接において一猪に接合される要素は一
方が他方に対して擦付けられ、それらの中間面に十分な
熱が摩擦によって溶接するのに十分に発生し、ついで溶
接力が加えられ各要素を押付けて緊密に接触させる。最
初摩擦溶接は丸い対称形の要素たとえばロッド、管、軸
、円板等だけを接合し、一方の要素は静止した固定具に
保持され、他方はチャックおよびスパンに保持された。

丸い対称形を有しない要素に対しては摩擦接合は利用し
えなかったが、つい最近要素の一方に対する他方の非回
転運動を発生する機械が開発された。この非回転運動は
二つの形式の一方を取る。

すなわち、摩擦加熱工程中運動要素がはり前後の直線通
路を描く場合直線であり、また、運動要素が閉ループ通
路に沿う場合軌道運動である。本発明はこれらの二つの
いずれの場合にも適用しうるちのである。

上記本発明の接合工程は、仮に固体から加工するとすれ
ば容易にはできないまったく複雑な形状の一体の集合体
を構成することを可能にする。この特殊な例はガスター
ビンエンジン用ブレード付き円板またはブリスフである
。プリスフは中実のロータ円板を備え、円板の外周には
多数のエアロフォイルブレードが等距離に設けられてい
る。このように別々に製造された要素を接合することに
より、別の部片は選択された特性を有するかまたは異な
った材料たとえば鋼製円板およびニッケル合金製ブレー
ドから製造することができる。しかしながら、製造工程
のどの段階においてブレードを円板に接着すべきかを決
定しなければならない。

それらを仕上げられる前の比較的早い段階で接合するこ
とおよび組立てられたプリスフにおいてブレード形成工
程を完了することまたは完成した状態で接合することの
いずれが良いであろうか。

〔発明が解決しようとする課題〕

最後のコースは、エアロフォイルブレードが比較的精密
でブレードがかなり密接しているためそれらの間に溶接
機の往復駆動アームが進入する余地がないという課題が
控えている。本発明はこの課題を解決するものである。

〔課題を解決するための手段〕

一般的に、本発明は、摩擦接合工程において波動要素は
中間要素ホルダに保持されそれによって要素に駆動力が
伝達されることを提案する。

したがって、本発明の一形態によれば、第１要素を第２
要素に直線摩擦接合によって接合する摩擦接合装置は、
第１要素を相対運動なしに保持する装置および非回転的
に駆動される第２要素を保持する要素ホルダを有し、前
記要素ホルダは第２要素に形式されたフランジまたは同
様の構造を把時するように構成されまた前記フランジ等
に接触して前記第２要素に非回転駆動力を伝達し溶接用
摩擦熱を発生しかつ接合工程の間接触力を加える圧力伝
達装置を有する。本発明の一形式によれば、要素ホルダ
は一端に第２要素を部分的にうけ入れるシャツトル開口
を有する。好ましくは、シャツトル開放端の周辺は第２
要素のフランジ等の構造に係合してシャツトル内へのそ
の進入を制限する肩部を形式されている。

本発明をどのように実施するかを説明するため、以下、
添付図面を参照して単なる例示として本発明の実施例を
記載する。

〔実施例〕

図面中の、第１図および第２図は、第５図に示された直
線摩擦溶接機械に要素を取付ける要素ホルダと要素をそ
れぞれ示した横断面図および斜視図である。第１図にお
いて、要素２としてのガスタービンエンジン用回転翼ブ
レードは、基本的にはり直方体の金属スリーブよりなる
要素ホルダ４に取付けられている。第２図においてブレ
ード２はシャツトル４から離して示され、ブレードをシ
ヤットル４に位置決めしかつクランプする装置を一層明
瞭に示している。

ブレード２は端面図が第４図に示された翼形部分６を有
し、翼形部分６はプラットホーム８とスタブ状基部１０
に一体に形成されている。プラットホーム８は第４図に
も示されたように平面図で見て長方形で、翼形部分６の
基部を囲む四つの側面において肩部を形成されている。

プラットホーム８の一端、好ましくは平面１２は基部１
０に向かって勾配をつけられている。その目的は第３図
の拡大詳細図に基づいて下記に一層詳細に説明する。プ
ラットホームの残りの側面は、少なくとも記載される実
施例においては互いに垂直である。

要素ホルダまたはシャツトル４は、上記のように、基本
的にははり直方体の金属スリーブからなっている。二つ
の比較的大きい長方形スラブ側面１４．１６を有し、そ
の外面は平行であり、その大きさはブレード２の翼形部
分の高さおよび長さより長い（第１図参照）。側面は縦
方向側面１８．２０によって接合され、縦方向側面１８
．２０はブレードブラットホーム８の幅より僅かに広い
シャツトルの幅を形成している（第４図参照）。ブレー
ドの精密な翼形部分は、接合作業の間中完全にシャツト
ルの保護スリーブ内に囲まれ、損傷の危険を減少してい
る。

側面部分１８．２０の外面は直線摩擦接合機械のジョー
を嵌合するように構成されている。この実施例において
、これらの面はスラブ側面１４．１６に垂直ではない。

しかしながら、それらは接触面を備えるように構成され
、その面は接合のためジョーと共働してシャツトルを確
実に正確に位置決めし、また接合工程中力の伝達のため
積極的係合を達成する。

図示のシャツトル４は金属の中実ブロックからドリル加
工およびフライス加工によって形成され、ブレード２を
うけ入れるため両端で開いた凹所２２を備えている。凹
所２２は有底すなわち、ブレード２がシャツトルスリー
ブに一端からだけ取付けられるように、一端だけ開ける
こともできる。

前記一端は第２図において上向きに示されている。

この端部において、凹所は平面図で長方形で、スリーブ
はその内部リップまたは周辺の三つの側面に沿って延び
る段付き構造２４を備えている。長方形外向き段部は二
つのスラブ側面１４．１６および一つの短い端部２０に
沿って形成されている。

段部の向き合って面の間の長さはブレードによって支持
されるプラットホーム８の全長に対応し、ブレードがプ
ラットホームに取付けられるとき段付き構造２４と積極
的に係合してブレードを横方向遊びなしに位置決めする
。

クランプ装置は段付き構造の第４番目の代わりにシャツ
トルの他の短い端部１８に設けられている。クランプ装
置は長いスピンドル２８の一端にくさび部材２６を有し
、スピンドル２８は反対側側面までシャツトルの全高に
亘って穿孔された孔３０を通って延びている。スピンド
ル２８の反対側端部はクランプねじをうけ入れるため穿
孔されかつねじを設けられ、そのヘッドの下にはシャツ
トル端部１８の孔にフライス加工することによつ形成さ
れた反作用面３６に接触するワッシャが閉じ込められて
いる。

くさび２６はシャツトル負う所の長方形端部に滑り嵌め
する三つの垂直な側面を有する。くさびの第４のすなわ
ちブレード２に向き合う側面３８はシャツトル内部に向
かってブレードブラットホーム８端面１２の傾斜角度を
補完する角度で傾斜している。これらの傾斜面１２．３
８はクランプねじ３２が締付けられるとき互いに接触す
る。この作用は二つの効果を奏する。すなわちその一つ
はブレード２をさらにシャツトルスリーブ内に押込みプ
ラットホーム８のエアフォイル側を段２４に押付けるこ
とであり、二番目は、ブレードプラットホーム８の反対
側の垂直端面を押すおよびくさび２６の反対側垂直端面
を押して段２４の垂直端壁と接触させる対抗力を発生さ
せることである。

しかして、ブレード２はブレードの面を接着作業の摩擦
および接合工程中垂直方向に加えられる力をブレードに
伝達しうるようにブレード面に対して接触してシャツト
ル４に積極的にクランプされる。

第５図を見ると、機械のジョー４０．４２に取付けられ
たシャツトルを示す、直線摩擦接合機械の主要部分が図
示されている。機械全体は図示されていない。本発明を
理解するため完全な構造および機械を運転する方法を説
明する必要はない。

ジョー４０．４２が可撓性リガメント４４．４６．４８
ゎよび５０上に、矢印５２によって示された縦方向の二
つの自由度をもって振動運動するように取付けられ手い
ること、およびジョーおよびリガメントが全体的に５４
で示された摺動台上に支持され摺動台５４が矢印５６に
よって示された袖線方向に押されることが分かれば十分
である。

第５図から分かるように、シャツトル４はジョー４０．
４２に保持され、プレードブラットホーム８および基部
１０の長手方向は矢印５２の方向にあり、基部１０の面
は矢印５６の方向に向いている。ブレードの振動または
非回転運動はラム５８によって発生される。

ブリスフの製造に関する第５図の機械の作用において、
ブレードはまずシャツトルに装架され機械のジョーに取
付けられる。ブレードはシャツトルに強固にクランプさ
れ、基部１０のみがシャツトルおよびジョーの線をこえ
て突出する。図示しないブリスフロータはジョーに向か
ってブレードが接合される位置が露出した基部の面に接
触するまで近付けられる。ブレードの休止または最初の
位置はその中央線にある。接着剤項工程の始めに、すな
わち摩擦工程の間、振動または非回転運動が実施され、
その間比較的軽い軸方向力か矢印５６の方向に加えられ
る。十分な熱がブレード基部とロータ円板との間の接点
における接合の中間面に発生すると、矢印５２の方向の
運動はゼロまで徐々に減少され、ブレードは休止−に戻
る。しかしながら、同時に矢印５６の方向の軸方向力は
、定の力を作用を通じて維持することもできるが、結合
工程のため増大される。

作用に関するこの短い説明から、数トンの力が連続する
工程の間に異なった方向においてブレードに加えられる
。これら全ての力は、ブレードによって支持されたプラ
ットホームとシャツトル段付き構造との接触を通じてブ
レードに伝達される。

矢印５２の振動を発生する力はプラットホームとくさび
２６との間で、軽斜面１２および３８ならびにシャツト
ル段部の接触垂直側面、プラットホームおよびくさびの
背面を通して伝達される。接合力はブレードプラットホ
ームのエアフォイル側と接触するシャツトル段部の他の
面を通して伝達される。

以上、本発明をブリスフ製造に関して説明したが、それ
に限定されるものでなく、シャツトルは加工工程中グリ
ップおよび操作か困難なかつ損傷の危険に対して保護さ
れるべき他の要素に対しても適用しうるちのである。

〔発明の効果〕

本発明は、要素の一方を把持する要素ホルダを備え、要
素ホルダは前記要素の一方に形成されたフランジ等を介
して前記要素を把持し前記要素に非回転的駆動力を伝達
し溶接用摩擦熱を発生しかつ接合工程の間接魅力を加え
るように構成したので、ガスタービンのような部品の間
隔が狭く構造が複雑な装置においても容易に摩擦溶接を
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はブリスフに接合される前のブレードを収容する
シャツトルの側断面図であり、第２図はシャツトルおよ
びそこに挿入されようとするブレードの斜視図であり、
第３図は繰クランプ装置を一層明瞭に示す第１図の拡大
詳細図であり、第４図はシャツトルの端面に向いた第１
図の下向きの平面図であり、第５図はシャツトルを振動
ヘッドに取付ける方法を示す直線摩擦接合機械の斜視図
である。 ２・・・要素、４・・・シャツトル、６・・・エアフォ
イル部分、８・・・プラットホーム、１０・・・基部、
１２・・・系斜面、２２・・・凹所、２４・・・段付き
構造、２６・・・くさび部材、２８・・・スピンドル、
３８・・・系斜面、４０．４２・・・ジョー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１要素を第２要素に直線摩擦接合によつて結合す
   る摩擦接合装置において第１要素を相対運動なしに保持
   する装置および非回転的に駆動される第２要素を保持す
   る要素ホルダを有し、前記要素ホルダは前記第２要素に
   形成されたフランジまたは同様の構造を把時するように
   構成されまた前記フランジ等に接触して前記第２要素に
   非回転的駆動力を伝達し溶接用摩擦熱を発生しかつ接合
   工程の間接触力を加える圧力伝達面を有する前記摩擦接
   合装置。 ２、前記要素ホルダは一端に第２要素を部分的にうけ入
   れるシャットル開口を有する請求項１に記載の摩擦接合
   装置。 ３、前記シャットル開口周辺は第２要素のフランジまた
   は同様の構造に係合してそのシャットル内への進入を制
   限する肩部を形成された請求項２に記載の摩擦接合装置
   。 ４、前記肩部は要素のフランジ等に接触して摩擦加熱お
   よび接触圧力を伝達する圧力伝達面によつて形成された
   請求項３に記載の摩擦接合装置。 ５、前記要素ホルダまたはシャットルは第２要素を積極
   的に保持する装置を備えた請求項１ないし４のいずれか
   一項に記載の摩擦接合装置。 ６、前記第２要素を保持する装置は楔作用を奏する請求
   項５に記載の摩擦接合装置。 ７、前記くさび装置はシャットル開口端の一端に設けら
   れた着脱可能な部材を有する請求項６に記載の摩擦接合
   装置。 ８、前記着脱可能なくさび部材はねじクランプを有する
   請求項７に記載の摩擦接合装置。 ９、前記ねじクランプはシャットルの反対側から締付け
   られまた釈放される請求項１に記載の摩擦接合装置。 １０、前記要素ホルダまたはシャットルは摩擦接合機械
   の出力駆動部材によつて支持されるように構成された請
   求項１に記載の摩擦接合装置。