(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材を第２部材に摩擦溶接するための装置であって、運転中の前記第１部材と前記第２部材との間の相対運動の方向によって規定される平面軸と、この平面軸に垂直でかつ運転中の鍛接荷重の方向によって規定される鍛接軸と、を有するものにおいて、前記装置は、
基部を有するフレームと、
前記第１部材と前記第２部材との間に前記平面軸に沿って往復運動を発生させるように適合されているとともに、前記フレーム上に配置された往復運動アッセンブリと、
鍛接アッセンブリと、を備えており、該鍛接アッセンブリは、
前記基部に対して滑動可能なテーブルを備えており、前記テーブルは、前記鍛接軸に対して平行な平面を規定しているプラットフォームと、前記テーブルの一端に第２部材を固定する基部ツールと、を備えており、前記基部ツールはテーブルが摩擦溶接のための位置まで滑動したときに第１部材と接触するように第２部材を配置するように適合されており、このように接触することによって前記鍛接軸上にある接触点が規定され、さらに前記鍛接アッセンブリは、
前記基部ツールとは反対側における前記テーブルの端部に旋回可能に係合するとともに上端部およびその反対側の下端部を有するクランクを備えており、前記テーブルは、該上端部と該下端部の間において前記鍛接軸と平行な軸上で前記クランクに旋回可能に係合しており、さらに前記鍛接アッセンブリは、
前記クランクの前記上端部と旋回可能に係合する第１端部と、前記フレームと旋回可能に係合する第２端部と、前記鍛接軸に沿って鍛接荷重を発生させる手段と、を有する鍛接リンクを備えており、前記第１端部および前記第２端部は前記鍛接軸上に存在しており、さらに前記鍛接アッセンブリは、
前記プラットフォームに対して前記鍛接リンクの反対側に配置された反作用リンクを備えており、該反作用リンクは、前記クランクの前記下端部と旋回可能に係合する第１端部と、前記テーブルと旋回可能に係合する第２端部と、を有しており、前記反作用リンクの前記第１端部および前記第２端部と前記鍛接リンクの第１端部および第２端部とは、前記プラットフォームの面から等距離にあることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記鍛接リンクの前記第１端部と前記第２端部との間に旋回継ぎ手が配置されており、該旋回継ぎ手によって前記鍛接リンクが折曲することによって前記基部ツールが前記接触点から離れる方向に滑動できるようになっており、これによって前記第２部材および前記基部ツールへのアクセスが可能となっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記旋回継ぎ手は、前記基部ツールへアクセスすることが可能な折曲位置と、前記鍛接荷重を加えることが可能な鍛接荷重位置と、を有しており、前記折曲位置では前記旋回継ぎ手が前記鍛接軸の一方側に位置しており、前記鍛接荷重位置では、前記折曲位置にあるときの前記鍛接軸に対する前記旋回継ぎ手の位置とは反対側に位置するように前記旋回継ぎ手が前記鍛接軸からずれて配置されていることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記往復運動アッセンブリは、第１部材に連結された油圧サーボ運動アクチュエータを備えているとともに前記平面軸に沿って往復運動を発生させるように適合されており、前記油圧サーボ運動アクチュエータが有する油圧コラムの固有振動数は前記往復運動の振動数と実質的に異なっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記鍛接荷重を発生させる手段は、前記鍛接リンクを延ばすように適合された油圧サーボ鍛接アクチュエータを備えており、前記油圧サーボ鍛接アクチュエータが有する油圧コラムの固有振動数は前記往復運動の振動数と実質的に異なっていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記フレームは、各一端が相互に連結されるとともに各反対端が前記基部に連結された垂直方向に延びた一対のトラスと、一端が前記一対のトラスに連結されるとともにその反対端が前記基部に連結された斜方向トラスと、を備えており、前記往復運動アッセンブリは前記斜方向トラス上に配置されており、前記鍛接リンクの前記第２端部は前記斜方向トラスと旋回可能に係合していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記第１部材はロータブレードであり、かつ前記第２部材はロータディスクであり、前記基部ツールが前記ロータディスクを支持し、前記往復運動アッセンブリは前記ロータブレードを支持するためのグリッパを備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置を利用して第１部材と第２部材とを摩擦溶接する方法であって、
前記第１部材と前記第２部材とを接触点において接触させるステップと、
前記鍛接荷重を加えることによって折曲力が前記フレームにおいて発生しないように、前記接触点と前記鍛接荷重の方向とを鍛接軸に沿って整列させるステップと、
前記鍛接荷重を加えることによって折曲力が前記テーブルにおいて発生しないように、前記テーブルにおけるモーメントを平衡させるステップと、
前記平面軸に沿って前記第１部材を前記第２部材に対して往復運動させるステップと、
前記鍛接軸に沿って前記鍛接荷重を加えるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記鍛接リンクは、旋回継ぎ手を備えており、前記旋回継ぎ手は折曲位置および鍛接位置を有しており、さらに、
前記鍛接リンクを前記折曲位置に配置することによって前記基部ツールへのアクセスを可能にするステップと、前記鍛接リンクを前記鍛接位置に配置することによって鍛接荷重を加えることを可能にするステップと、を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置を利用してロータブレードとディスクとを摩擦溶接する方法であって、
前記ロータブレードと前記ディスクとを接触点において接触させるステップと、
前記鍛接荷重を加えることによって折曲力が前記フレームに発生しないように、前記接触点と前記鍛接荷重の方向とを鍛接軸に沿って整列させるステップと、
前記鍛接荷重を加えることによって折曲力が前記テーブルに発生しないように、前記テーブルにおけるモーメントを平衡させるステップと、
前記平面軸に沿って前記ロータブレードを前記ディスクに対して往復運動させるステップと、
前記鍛接軸に沿って前記鍛接荷重を加えるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記鍛接リンクは、旋回継ぎ手を備えており、前記旋回継ぎ手は折曲位置および鍛接位置を有しており、さらに、
前記鍛接リンクを前記折曲位置に配置することによって前記基部ツールへのアクセスを可能にするステップと、前記鍛接リンクを前記鍛接位置に配置することによって前記鍛接荷重を加えることを可能にするステップと、を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置を利用することによって、１つのディスクおよび複数のロータブレードを有するブレード一体型ロータを形成する方法であって、
前記ロータブレードの１つと前記ディスクとを接触点において接触させるステップと、
前記鍛接荷重を加えることによって折曲力が前記フレームに発生しないように、前記接触点と前記鍛接荷重の方向とを鍛接軸に沿って整列させるステップと、
前記鍛接荷重を加えることによって折曲力が前記テーブルに発生しないように、前記テーブルにおけるモーメントを平衡させるステップと、
前記平面軸に沿って前記ロータブレードを前記ディスクに対して往復運動させるステップと、
前記鍛接軸に沿って前記鍛接荷重を加えるステップと、を含み、
以上のステップを残りの各ロータブレードに繰り返して行うことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記鍛接リンクは、旋回継ぎ手を備えており、前記旋回継ぎ手は折曲位置および鍛接位置を有しており、さらに、
前記鍛接リンクを前記折曲位置に配置することによって前記基部ツールへのアクセスを可能にするステップと、前記鍛接リンクを前記鍛接位置に配置することによって前記鍛接荷重を加えることを可能にするステップと、を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は摩擦溶接機に関し、特に、油圧サーボ駆動摩擦溶接機に関する。
【０００２】
本発明は、航空機エンジンの分野で開発されたが、２つの部材を互いに精密かつ効率的に接合するために摩擦溶接を利用することができる他の分野にも適用できる。
【０００３】
【従来の技術】
摩擦溶接は、相対的に移動している２つの部品を、圧力下で接触させ、これらの接触面で接合させる周知のプロセスである。溶接の接触面における運動は、回転運動あるいは非回転運動である。非回転運動には、直線運動、楕円運動または振動が含まれる。回転運動による摩擦溶接には、通常、断面が円形である少なくとも１つの部品が必要となる。しかし、両部品の溶接面が非円形である部品を接合させる手段として、非回転運動による摩擦溶接が注目を集めてきている。
【０００４】
非回転的な摩擦溶接では、運動方向に対して垂直に鍛接荷重が加えられる間、１つの部品は他の部品に対して振動している。鍛接荷重によってこれらの部品が移動され、接触すると、これらの部品間の摩擦に起因して金属製部品に熱が発生し、これらの金属製部品が可塑化する。運動が停止すると、金属は凝固し、これによって部品が結合する。他の溶接プロセスと比較してこのプロセスが単純であることは、溶接プロセスを厳密に制御できる方法に利用される。厳密なプロセス制御によって、溶接後の検査を部品に行う必要がなくなる。振動数、振幅、軸方向の変位および垂直力等の溶接パラメータは、正確に監視されるとともに制御され、これによって、再現性を有する確実な溶接が行われる。
【０００５】
可塑性を有する部品の場合、摩擦溶接プロセスは、通常、高い周波数および小さな鍛接荷重によって行われる。熱可塑性部品を摩擦溶接するためのプロセスの例は、トス（Toth）に付与された米国特許第４，３７７，４２８号の名称“摩擦溶接方法”に開示されている。
【０００６】
金属製部品の場合は、摩擦溶接に必要とされる条件はより厳密である。加えて、金属製部品の摩擦溶接には大きな力が加えられる。通常、金属製部品に対して、振動数は、約１００Ｈｚつまり毎秒１００サイクルか、あるいはこれ以下であり、部品の寸法および形状に依存する。さらに、鍛接荷重は５０００ｌｂｓｆ（２２６８ｋｇｆ）よりも大きい。金属製部品の摩擦溶接に伴うより大きな力に耐えるためには、堅固な構造を備えた溶接機が必要となる。このような構造の大きさに起因して、振動数と溶接機の共振周波数との干渉が懸念される。加えて、プロセス制御を行うためにはプロセスの再現性が要求される。再現性を有するためには、溶接された状態での部品の最終位置が正確かつ予測可能でなければならない。
【０００７】
往復運動を発生させるために利用される駆動システムは、安定した振動数および振幅を発生させるとともに、振動している部品を鍛接に適した位置に配置することが可能でなければならない。駆動システムの一つのタイプは機械的駆動システムであり、例えば、シーリー（Searle）に付与された米国特許第５，１４８，９５７号の名称“摩擦溶接”に開示されたものが挙げられる。このタイプの駆動システムにおいては、カムおよび継ぎ手が往復運動を発生させるために利用されている。機械的駆動システムの欠点は、システムの部品に生じる摩耗である。システムが利用される間、カム、継ぎ手および軸受けは摩耗し、これに起因してずれが生じる。このずれは、プロセスの正確さおよび再現性を確実にするために取り除かれる必要がある。結局、そのような摩耗によって、摩耗してしまった部品を交換することが必要となる。このように部品を交換することによって、取り除かれるべき付加的なずれが生じる。機械的駆動システムの他の例として、ロバート（Robert）等に付与された米国特許第４，８５８，８１５号の名称“摩擦溶接機構”に開示されたものが挙げられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
他のタイプの駆動システムには油圧サーボ制御駆動システムがあり、例えば、ストーク（Stoke）等に付与された米国特許第４，８４４，３２０号の名称“制御システムおよび振動溶接方法”に開示されたものが挙げられる。周知のタイプの油圧サーボ装置の制限の一つは、振動数と油圧コラムの固有振動数との干渉である。低い振動数（＜１００Hz）と、垂直力を受けている金属製部品を移動させるために必要な鍛接荷重と、を発生させるためには、必要な油圧コラムは、通常、振動数と同じオーダーの固有振動数を有するほど大きくなければならない。
【０００９】
摩擦溶接を利用することができる特定の有用な用途は、ガスタービンエンジン用のブレード一体型ロータの製造である。このタイプの適用例は、ダイネス（Daines）等に付与された米国特許第５，０３５，４１１号の名称“摩擦溶接装置”に開示されている。ブレード一体型ロータは、ロータブレードがロータディスクに直接に接合されたロータアッセンブリであり、通常は溶接によってロータブレードがロータディスクの円周方向に離間して接合されている。各ディスクには多数のロータブレードが接合されているため、接合プロセスは再現性を厳密に有する必要がある。この方法では、選択された特性をそれぞれ有する個々に製造された部品を接合することが可能である。接合された各ブレードは、航空分野での用途に望まれる厳密な公差範囲内で、正確に位置決めされなければならない。改善された摩擦溶接機および方法が、様々な金属材料からなる大きな規模の複雑な形状の部品を摩擦溶接するために要求されている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鍛接圧力平面と相関する非平面力に起因して、接合されている部品の位置にずれが生じるという認識に一部基づく。このようなずれによって溶接プロセスの厳密な再現性が悪化する。
【００１１】
本発明によると、一対の部材を接合するための摩擦溶接機は鍛接アッセンブリを備えており、この鍛接アッセンブリはテーブルを備えており、このテーブルによって部材の一つをテーブル上に配置するプラットフォームが画定されている。この鍛接アッセンブリにおいて、部材間に鍛接荷重が加えられた状態でのプラットフォームにおける非平面力が最小化されている。鍛接圧力は、プラットフォームの片側に配置された鍛接リンクによって部材間に発生し、プラットフォームの反対側に配置された反作用リンクによって反力が生じる。これらの２つのリンクは、プラットフォーム面から等距離にあり、かつクランクによって連結されている。このクランクは、さらに、テーブルに旋回可能に連結されている。
【００１２】
本発明の主な特徴は、反作用リンクを備えたテーブルであり、この反作用リンクは鍛接リンクの反対側に配置されている。これによって生じる利点は、プラットフォームにおける非平面力が最小化されることによって２つの部材間の溶接位置が正確になることである。プラットフォームにおける非平面力を最小化あるいは除去することによって、溶接されている部材の相対位置の片寄りおよびずれが最小化あるいは除去される。他の利点は、相対位置の片寄りおよびずれを制御することによって、プロセスの厳密な再現性が得られることである。
【００１３】
本発明の他の実施例によると、一対の部材を摩擦溶接する方法は、プラットフォームにおける非平面力が最小となるように、テーブルにおけるモーメントを平衡させるステップを含んでいる。特定の実施例では、この方法は、溶接機への部材の取り付けが可能となるように、鍛接リンクを折曲位置に配置するステップを含んでおり、かつ鍛接荷重を部材に加えることが可能となるように、鍛接リンクを鍛接位置に配置するステップを含んでいる。部材を往復運動させる前にテーブルにおけるモーメントおよび片寄りを平衡させるステップによって、溶接プロセスの正確さおよび再現性が改善される。
【００１４】
他の実施例によると、鍛接リンクは、鍛接軸上に配置された第１端部および第２端部と、これらの間における旋回接合部と、を備えている。旋回接合部によって鍛接リンクが折曲可能となっており、これによって２つの部材間の接触点から離れる方向にテーブルが移動できるようになっている。旋回接合部を有する鍛接リンクの機能によって、摩擦溶接機への部材の取り付けが容易になるという利点が得られる。旋回接合部によって、テーブルが接触点から離れる方向に移動するため、治具およびグリッパにアクセスすることが可能となっている。
【００１５】
本発明の特定の実施例によると、摩擦溶接機は、基部を有するフレーム、垂直方向に延びた一対のトラスおよび斜方向トラスを備えている。垂直方向に延びた一対のトラスは、各一端が相互に連結されており、かつ各反対端が基部に連結されている。斜方向トラスは、垂直方向に延びたトラスと基部との間に延びている。往復運動アッセンブリは、斜方向トラスに配置されている。鍛接リンクは、斜方向トラスとクランクとの間に延びている。
【００１６】
本発明の更なる特徴は、往復運動アッセンブリにおいて利用される油圧サーボ制御システムを利用できることである。この利点は、１００Ｈｚより低い往復運動の振動数について往復運動アッセンブリの制御が改善されることである。フレームおよび鍛接アッセンブリの剛性と、往復運動アッセンブリの油圧サーボ制御装置における油圧コラムの最小長さと、に起因して、油圧サーボ制御装置の固有振動数は所望の往復運動の振動数よりも大きくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、摩擦溶接機２０が示されており、これは、第１部材２１を第２部材２２に摩擦溶接するための装置である。運転中に第２部材を図示された位置に保持するインデックスタレット（基部ツール）（図示せず）は、明確化するために取り外されている。図示された用途では、第１部材２１はロータブレードあるいはエアロフォイルであり、第２部材２２はロータディスクである。全てのロータブレードがロータディスクに溶接されると、ブレード一体型ロータが形成される。
【００１８】
摩擦溶接機２０は、一般的に、フレーム２３、鍛接アッセンブリ２４および往復運動アッセンブリ２６を備えている。フレーム２３は、複数の支柱およびトラスを備えている。矩形基部は、支柱３３，３４として示された水平支柱からなる。矩形基部は、垂直方向の第１トラス２９、第２トラス３０、第３トラス３１および第４トラス（斜方向トラス）３２とそれぞれ協働してピラミッド型の外形を形成している。第１トラス２９および第２トラス３０は、支柱３３のそれぞれ反対側の端部に連結されているとともに共通接合部３５において互いに連結されており、これによって支柱３３と協働して垂直方向に延びる三角形を形成している。第３トラス３１は、共通接合部３５から支柱３３の中心部まで垂直方向に延びている。第４トラス３２は、共通接合部３５から支柱３４まで斜方向に延びている。フレーム２３は、さらに、４つの支持脚部３８を有しており、これらを基部の各隅に一つずつ備えている。支柱およびトラスの構成からなるピラミッド型のフレーム２３は強度および剛性を有する支持構造となっており、これによって摩擦溶接プロセスの間に往復運動アッセンブリ２６および鍛接アッセンブリ２４によって生じる力を受けている。
【００１９】
図２および図３を参照すると、鍛接アッセンブリ２４は、フレーム２３によって支持されるとともに、鍛接軸Faに沿って鍛接力つまり鍛接荷重を加える。（図４に示されるように）鍛接アッセンブリ２４は、クランク４０、テーブルリンク４２、テーブル４４、鍛接リンク４６および反作用リンク４８を備えている。図４を参照すると、クランク４０は上端部５０および下端部５２を有している。テーブルリンク４２は、テーブル４４を支持するものであり、上部表面５４および第１端部５６を有する。テーブルリンク４２の第１端部５６は、クランク４０の上端部５０と下端部５２との間においてクランク４０に旋回可能に連結されている。プラットフォーム軸Pは、テーブルリンク４２の上部表面５４から下方に所定距離Dpで離間されている。
【００２０】
テーブル４４はプラットフォーム５８を備えており、これによってインデックスタレット（図示せず）が支持されている。テーブル４４は、さらに、（図２に示されるように）複数の孔５９を備えており、これらの孔５９はテーブル４４内に延びている。テーブル４４はテーブルリンク４２上に配置されており、テーブル４４はフレーム２３の支柱３３，３４に対して滑動可能となっている。図５に示すように、複数のころ軸受け６０によって滑動可能となっている。ころ軸受け６０は、第１軸受け表面６２および第２軸受け表面６４と係合している。第１軸受け表面６２は運動軸Maと整列しており、第２軸受け表面６４は運動軸Maに対して垂直である。運動軸Maは、斜方向トラス３２の長手方向に延びている。ころ軸受け６０と第１軸受け表面６２および第２軸受け表面６４との係合によって、テーブル４４が滑動する間第２部材２２の質量が支持されるとともに往復運動アッセンブリ２６によって発生される力に耐えられるようになっている。
【００２１】
図４を参照すると、鍛接リンク４６は、第１端部６６およびその反対側の第２端部６８によって特徴付けられている。鍛接リンク４６は、さらに、第１リンクピボット７０、第２リンクピボット７２、折曲ピボット７４、１次油圧アクチュエータ７６、２次油圧アクチュエータ７８およびロードセル８０を備えている。鍛接リンク４６の第１端部６６は、第１リンクピボット７０を介してクランク４０の上端部５０と旋回可能に係合する。鍛接リンク４６の第２端部６８は、第２リンクピボット７２を介して第４トラス３２と旋回可能に係合する。折曲ピボット７４は、第１リンクピボット７０と第２リンクピボット７２との間に配置されている。鍛接軸Faは、鍛接リンク４６の第１端部６６および第２端部６８を通ってプラットフォーム軸Pと平行に延びるように規定されている。第１リンクピボット７０および第２リンクピボット７２の中心は、鍛接軸Fa上に配置されている。折曲ピボット７４は、その中心が鍛接軸Faから公称距離Dfpだけ偏るように配置されている。
【００２２】
１次油圧アクチュエータ７６は、折曲ピボット７４とロードセル８０との間に延びているとともに、それらに連結されている。鍛接力は１次油圧アクチュエータ７６によって発生される。１次油圧アクチュエータ７６は、一般的な方法によって、１次管路８４を介して１次油圧流体供給器８２に連通されており、これによって流体が流される。１次油圧アクチュエータ７６によって鍛接リンク４６内に発生した力は、ロードセル８０によって感知される。
【００２３】
２次油圧アクチュエータ７８は第１リンクピボット７０と隣接しており、この２次油圧アクチュエータ７８によって、荷重位置と無荷重位置との間で鍛接リンク４６が移動される。２次油圧アクチュエータ７８は、一般的な方法によって、２次管路８８を介して２次油圧流体供給器８６に連通されている。
【００２４】
反作用リンク４８は、第１端部９１およびその反対側の第２端部９２を有する。第１端部９１は、クランク４０の下端部５２と旋回可能に係合する。第２端部９２は、テーブル４４と旋回可能に係合している。反作用軸Rは、反作用リンク４８の第１端部９１および第２端部９２を通って延びている。反作用軸Rは、鍛接軸Faおよびプラットフォーム軸Pに対して平行となっている。さらに、反作用軸Rと鍛接軸Faとは、プラットフォーム軸Pから等距離にある。この構成によって、鍛接リンク４６によってクランク４０の上端部５０に発生するモーメントは、反作用リンク４８によってクランク４０の下端部５２に発生するモーメントに対抗する。従って、第２部材２２がテーブル４４に取り付けられた状態で、プラットフォーム５８および第２部材２２における曲げモーメントは最小となるか、あるいは取り除かれる。
【００２５】
ここで図１および図５を参照すると、往復運動アッセンブリ２６によって第１部材２１と第２部材２２との間に往復運動が発生されるようになっている。往復運動アッセンブリ２６は、油圧アクチュエータアッセンブリ９０、ロードセル９２およびスライダ９４を備えている。油圧アクチュエータアッセンブリ９０は、油圧コラム９６として示された複数の油圧コラムからなる。各油圧コラム９６は、一般的な方法によって、管路１００を介して油圧流体供給器９８に連通されており、これによって流体が流される。この往復運動アッセンブリ２６は油圧サーボ運動アクチュエータであり、油圧コラム９６の固有振動数は往復運動の振動数より大きくなければならない。（図２に示されるように）スライダ９４は、軸受けアッセンブリ１２６によって、フレーム２４の斜方向トラス３２と滑動可能に係合する。油圧アクチュエータアッセンブリ９０によって、スライダ９４は運動軸Maに沿って直線往復運動として動く。運動軸Maは鍛接軸Faに対して垂直である。油圧アクチュエータアッセンブリ９０は、ロードセル９２に接続されている。グリッパ１０２（図３参照）は、スライダ９４に取り付けられているとともに第１部材２１を保持しており、これによって、スライダ９４が移動すると、第１部材２１もまた第２部材２２に対して移動するようになっている。
【００２６】
ここで、摩擦溶接機２０のセットアップについて説明する。図６を参照すると、摩擦溶接機２０は無荷重位置にあり、この位置ではテーブル４４は斜方向トラス３２から離間されている。（図４に示されるように）鍛接リンク４６は、２次油圧アクチュエータ７８を駆動することによって無荷重位置に配置される。従って、鍛接リンク４６が折曲ピボット７４で旋回すると、クランク４０の上端部５０は斜方向トラス３２に向かって移動し、これと同時にクランク４０の下端部５２も斜方向トラス３２に向かって移動する。反作用リンク４８によって、テーブル４４は、テーブルリンク４２の上部表面５４に沿って斜方向トラス３２から離れる方向に移動する。このことによってテーブル４４へのアクセスが可能となるため、インデックスタレット（図示せず）の取り付けが可能となる。同時出願中の米国特許出願第０９／１８７，０７３号の名称“インデックスタレット”に開示されているように、無荷重位置にあるときに、インデックスタレットがテーブル４４に固着され、第２部材２２がインデックスタレットの適切な溶接位置に固着される。同時出願中の米国特許出願第０９／１８７，５１１号の名称“グリッパ”に開示されているように、この位置にあるときに、第１部材２１がグリッパ１０２に装着されなければならない。このとき第２部材２２が第１部材２１と整列し、これによってこれらの各接合面（図示せず）が鍛接軸Faに沿って整列する。
【００２７】
ここで図１を参照する。摩擦溶接プロセスは、鍛接アッセンブリ２４による初期鍛接荷重を加えることによって開始され、続いて往復運動アッセンブリ２６の動作が加えられる。または、鍛接荷重を加える前に往復運動が開始される。いずれの方法においても、所望の鍛接荷重および振動数が鍛接アッセンブリ２４および往復運動アッセンブリ２６を介して与えられる。
【００２８】
図４を参照すると、１次油圧アクチュエータ７６（図４参照）を駆動して鍛接リンク４６を鍛接荷重位置へと動かすことにより、鍛接荷重が加えられる。１次油圧アクチュエータ７６の駆動によって、クランク４０の上端部５０は斜方向トラス３２から離れる方向に移動するように付勢される。その結果、下端部５２はその反対方向に移動し、反作用リンク４８を介してテーブル４４は第３トラス３１に向かって付勢される。テーブル４４の移動に起因して、取り付けられたインデックスタレット（図示せず）および第２部材２２は斜方向トラス３２に向かって移動するように付勢される。これによって、第２部材２２の接合面が第１部材２１の接合面と接触した状態となる。鍛接アッセンブリ２４によってテーブル４４が斜方向トラス３２に接近するように移動されつづけると、鍛接荷重が鍛接軸Faに沿って加えられる。ロードセル８０によって、その鍛接荷重が測定される。
【００２９】
鍛接リンク４６は、図４に示される鍛接荷重位置と、図６に示される無荷重位置と、を有している。図４に示されるように、鍛接リンク４６は鍛接軸Faに沿って延びているため、鍛接リンク４６は鍛接荷重位置にある。鍛接荷重は、鍛接リンク４６が鍛接荷重位置にあるときに発生される。鍛接荷重が加えられている間に鍛接リンク４６が歪曲して鍛接荷重位置から無荷重位置へ移動しないように、折曲ピボット７４の中心は、鍛接軸Faから公称距離Dfpだけ偏った位置に配置される。この位置１０９は、無荷重位置での折曲ピボット７４の位置の反対方向に偏っている（図６参照）。図６を参照すると、無荷重位置においては、鍛接リンク４６が旋回しており、これによって鍛接リンク４６はもはや鍛接軸Faに沿って延びていない。このような折曲は、リンクピボット７０，７２および折曲ピボット７４によって容易となる。
【００３０】
図３および図５を参照すると、第１部材２１の振動は、油圧アクチュエータアッセンブリ９０の油圧コラム９６の駆動によって行われる。これに起因してスライダ９４、グリッパ１０２および第１部材２１が運動軸Maに沿って往復運動する。ロードセル９２によって、第１部材２１と第２部材２２との間における接触の摩擦荷重が測定される。
【００３１】
鍛接荷重および往復運動荷重を加えることによって、摩擦のためにこれらの部材の接合面が加熱され、これによって金属部材が可塑化する。この後で鍛接荷重がこれらの部材に加えられる。摩擦溶接が完了すると、摩擦溶接機が荷重位置にある状態で第１部材２１がグリッパ１０２から解放される。これによって鍛接アッセンブリ２６が駆動されると、この時点では第２部材２２に接合されている第１部材２１がグリッパ１０２から引き抜かれながら、テーブル４４および第２部材２２が斜方向トラス３２から離れる方向に移動する。上述したように、次の第１部材２１を第２部材２２に溶接するために、第２部材２２を回転可能な状態に移行させ、これを回転させ、その後で回転が拘束された状態に移行させなければならない。上述したように、ブレード一体型ロータが完成するまで、第２部材２２の各接合位置においてこの摩擦接合プロセスを繰り返し行うことが可能である。
【００３２】
本発明は、その実施例に関して説明されたが、本発明の趣旨および付随の請求の範囲から逸脱することなく、さまざまな変更、省略および追加も可能であることは、当業者にとって明確であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】摩擦溶接機の斜視図であり、明確に示すためにインデックスタレットが取り外されている。
【図２】摩擦溶接機の斜視図であり、明確に示すためにインデックスタレットが取り外されている。
【図３】負荷運転モードにある図１の摩擦溶接機の左側面図であり、明確に示すためにインデックスタレットが取り外されている。
【図４】鍛接荷重位置にある摩擦溶接機の鍛接アッセンブリの左側面図。
【図５】摩擦溶接機の正面図。
【図６】鍛接無荷重位置にある摩擦溶接機の鍛接アッセンブリの左側面図。
【符号の説明】
２０…摩擦溶接機
２１…第１部材
２２…第２部材
２４…鍛接アッセンブリ
２６…往復運動アッセンブリ
４０…クランク
４２…テーブルリンク
４６…鍛接リンク
４８…反作用リンク
７０…第１リンクピボット
７２…第２リンクピボット
７４…折曲ピボット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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