ビレット調芯構造
【課題】押出加工時にビレットの偏芯を抑制することを可能とする。
【解決手段】コンテナ内に収納され、押圧部によってダイスの円錐孔から押出加工されるビレットと、前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有するダミーブロックとを備え、前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を形成し、前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成し、前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯する。
【解決手段】コンテナ内に収納され、押圧部によってダイスの円錐孔から押出加工されるビレットと、前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有するダミーブロックとを備え、前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を形成し、前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成し、前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機に挿入されるビレットを調芯するビレット調芯構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、超電導線は、強磁場発生装置のマグネット用巻線材料として用いられることが多い。このようなマグネット用の超電導線はビレットから作製する。ビレットは、安定化母材金属である銅中に複数本の超電導材料棒が埋設されたものである。このビレットを製造し、これを押出機で押出して押出加工材を作成する。その後、押出加工材をスエージング、引抜き等の伸線加工を施し、必要に応じて熱処理を施すことで所望の直径の超電導線が製造されている。
【０００３】
超電導線用のビレットは、通常、安定化母材金属である銅の中に数百本の超電導材料棒が軸方向に埋設された構造になっている。ビレット内の超電導材料棒の配置は、外周部の切削量に影響する。外周部の切削量が少ない場合は、超電導材料の占有体積率の低下を招き、超電導線の超電導特性が低下する。従って、押出加工後におけるビレット内の超電導材料棒の配置を如何に制御するかが重要である。
【０００４】
そこで、このような超電導材料の位置ずれを解消するために、従来、ビレットの先端部に、ダイスの貫通孔の内面に支持される突起部を設け、押出加工時にビレットの中心軸がダイスの貫通孔の中心に一致するような状態を維持するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようなビレットとダイスを用いて押出加工材を作成しても、なお押出加工時にビレットの中心軸とダイスの中心軸がずれて、ビレット内の超電導材料の配置に偏芯が生じるという問題点があった。
すなわち、ダイスの貫通孔の内面でビレット先端部を前記突起によって支持させ、ビレットの中心軸と押出ダイスの中心軸とを一致させようとしても、ビレット後端部は押出機ラムの押出作用面によって面接触しているだけで、中心軸は支持されておらず、また、ビレットの中心軸と押出ダイスの中心軸が一致するように支持されてもいない。特許文献１のものは、ビレットを片持ち支持していることには変わりはない。従って、ビレットを押出機に挿入してビレット先端部を支持させても、コンテナとビレットとの間に隙間があり、ビレットの自重によりビレットの後端がコンテナの下部に下がった状態となるおそれがある。このため、ビレットの中心軸とダイスの中心軸とを一致させることは困難であり、押出加工を施した場合、超電導材料が所望の位置からずれて、偏芯を起こす。このような材料を用いて超電導線を形成した場合、超電導状態が不安定になったり、最悪の場合、超伝導状態を逸してしまったりする。なお、偏芯問題は、超電導線用ビレットに限らず、他のビレットにも共通する。
【０００７】
この発明の目的は、上述のような課題を解決するためになされたもので、押出加工時にビレットの偏芯を確実に抑制することが可能なビレット調芯構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の態様によれば、コンテナ内に収納され、押圧部によってダイスの円錐孔から押出加工されるビレットと、前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有するダミーブロックとを備え、前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を形成し、前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成し、前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯するようにしたビレット調芯構造を提供することにある。
【０００９】
この場合、前記凹部および前記凸部が円錐面を有する円錐凹部および円錐凸部からそれぞれ構成され、前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足することが好ましい。
【００１０】
また、前記円錐凹部の開口部直径をＤ、前記ビレットの直径をＤ３、前記円錐凸部の付け根の直径をｄとしたとき、
Ｄ≦ｄ
ｄ＜０．２５×Ｄ３
を満足することが好ましい。
【００１１】
また、前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台凸部および円錐台凹部からそれぞれ構成され、前記円錐面の前記中心軸に対する角度をαとしたとき
４０°＜α＜７０°
を満足することが好ましい。
【００１２】
また、前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台凸部の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足することが好ましい。
【００１３】
また、前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台および円錐台凹部からそれぞれ構成され、前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足することが好ましい。
【００１４】
また、前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足することが好ましい。
【００１５】
また、前記ダミーブロックの押出作用面とビレット後端面の最大静止摩擦係数をμとすると、前記角度αが、
１＞μ・ｔａｎα
を満足することが好ましい。
【００１６】
また、前記ビレットは、複合金属材の製造用または超電導線材の製造用に提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、押出加工時にダイスの中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施の形態における超電導線用のビレット調芯構造の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態のビレット構造が押出機にセットされた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態における超電導線用のビレット調芯構造の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態のビレット構造が押出機にセットされた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態における超電導線用のビレット調芯構造の断面図である。
【図６】本発明の一実施の態様のビレットとダミーブロックとの滑り条件を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態について述べる。
【００２０】
本実施の形態のビレット調芯構造は、ビレットとダミーブロックとを備える。
ビレットは、コンテナ内に収納されてステムによってダイスの円錐孔から押出加工される。前記コンテナ、前記ステム、および前記ダイスは押出機を構成する要素である。コンテナは内部に空間を有し、その空間にビレットを収納する。前記ステムは、ビレットに押出力を印加してダイスからビレットを押し出すものである。前記ダイスは円錐孔を有し、この円錐孔からビレットが押し出される。
【００２１】
前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を有し、前記ビレットを前記ダイスに当接させて、前記円錐孔にビレット前端面を嵌合させることにより、前記ビレットの前端部の中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯する。
【００２２】
ダミーブロックは、前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有する。すなわち、ダミーブロックはステムからの力をビレットの後端面へ伝達させる。ダミーブロックの外径は、ダミーブロックがコンテナ内に介在したとき、ダミーブロックの中心軸がダイスの円錐孔の中心軸と一致するように、前記コンテナの内径と等しいかやや大きく設定される。
【００２３】
前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、
凹部中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、凸部中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成する。前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの後端部の中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心に調芯する。
【００２４】
前記ビレットは、例えば、シングルビレットでもよいがマルチビレットでもよい。また、ビレットは複合金属材の製造用でもよいし、超電導線材の製造用であってもよい。これらの材料が挿入されたコンテナの前端部と後端部はシール材で封止される。
【００２５】
ダミーブロックの押出作用面に凸部を設けた場合には、ビレットの後端面には凹部を設ける。逆に、ダミーブロックの押出作用面に凹部を設けた場合には、ビレットの後端面には凸部を設ける。これら凹部凸部の形状は、例えば円錐面を有する円錐形や円錐台形とすることができる。円錐の中心軸とビレットの中心軸またはダミーブロックの中心軸とは一致している構成となっている。
【００２６】
このように、ビレットの後端面とダミーブロックの押出作用面とのいずれか一方の面に凹部を、いずれか他方の面に凸部を形成し、凹部および凸部の中心軸をビレット又はダミーブロックの中心軸と一致させているので、コンテナ内に収容したビレットをダミーブロックによって押圧すると、一方で、ビレットの前端部はダイスとの円錐面接触により支持されて調芯される。また、他方で、ビレットの後端部はダミーブロックとの凹凸嵌合により支持されて調芯される。従って、ビレットはその両端部で調芯支持されるので、押出加工時にダイスの円錐孔中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。その結果、加工精度が高く、特にビレットが超電導線材の製造用である場合には、押出加工後におけるビレット内の超電導材料棒の配置が正確に制御されていることとなるため、良好な超電導性を有する超電導線を製造することが可能となる。
【００２７】
［第一の実施の形態］
次に本発明の第一の実施の形態を図を用いて説明する。
（ビレット調芯構造の構成）
図１は、本発明の第一の実施の形態におけるビレット調芯構造の断面図である。ビレット１は、例えば複合金属材や超電導線材の製造用である。ビレット調芯構造は、ビレット１とダミーブロック２０とから構成される。ビレット１とダミーブロック２０は別体で構成される。
【００２８】
ビレット１は、例えば、安定化母材金属である無酸素銅製の銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と、多数本のＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線４とが挿入される。ここでＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線４は超電導材料であるＮｂＴｉの棒に安定化母材金属である無酸素銅を被覆したものである。
【００２９】
ビレット１は、その銅管２が前蓋５と後蓋６とにより封止された構造となっている。前蓋５の前面がビレット１の前端面を構成し、後蓋６の後面がビレット１の後端面を構成する。前蓋５の前面には、ビレット１の中心軸１ａをダイスの円錐孔の中心軸と一致させるためのテーパ面５ａが形成されている。後蓋６の後面には、ビレット１を調芯するための円錐面を有する円錐凹部６ａが形成されている。円錐凹部６ａの中心軸はビレット１の中心軸１ａと一致させている。
【００３０】
ダミーブロック２０は円板状に形成されている。ダミーブロック２０は、ビレット１とビレットを押圧する後述するステムとの間に介在する。ダミーブロック２０のビレット１に対する押出作用面に、ビレット１を調芯するための円錐面を有する円錐凸部２０ａが形
成されている。円錐凸部２０ａの中心軸はビレット１の中心軸１ａと一致させている。
【００３１】
（ビレットおよびダミーブロックの製造方法）
まず、ビレット１を製造するために、無酸素銅製の銅管２を用意する。この銅管２に、断面が六角形をした無酸素銅のＣｕ単芯線３を中央部に複数本挿入し、このＣｕ単芯線３の周囲にＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線４を多数本挿入する。挿入後、銅管２中の空気を排除し、銅管２の前端部と後端部とを、テーパ５０ａを有する前蓋５と円錐凹部６ａを有する後蓋６とで溶接することにより、ビレット１内を封止した。円錐凸部２０ａを有するダミーブロック２０は、ビレット１をシールすべく後述するコンテナ８の内径と同径で、しかも円錐凸部２０ａの中心軸がビレット１の中心軸１ａと同心状になるように形成する。このようにしてビレット１とダミーブロック２０を製造した。
【００３２】
このようにして製造されたビレット１において、前記後蓋６の後面に形成された円錐凹部６ａの寸法は次の通りである。
ビレット１の中心軸１ａに対する円錐面の角度（テーパ角度）をαとしたとき、
４０°＜α＜７０° ・・・（１）
とする。また、前記円錐凹部６ａの最大開口部直径をＤ、前記ビレット１の直径をＤ３、前記ダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの底面の直径をｄとしたとき、さらに次の２条件
Ｄ≦ｄ ・・・（２）
ｄ＜０．２５×Ｄ３ ・・・（３）
を満たすように構成する。
【００３３】
ここで、４０°＜α＜７０°としたのは次の理由からである。角度αが４０°より大きいと、円錐凸部２０ａおよび円錐凹部６ａの加工がしやすく、ビレット有効部も長くなる。角度αが７０°より小さいと、ダミーブロック２０がビレット１にぶつかって凹凸接触した時、滑りが大きくなり、円錐凸部２０ａがより密に円錐凹部６ａに嵌合するため、コンテナ内でのビレット配置の偏心は一層改善される。
【００３４】
すなわち、角度αが小さいとビレット有効部が短くなって不利となる。可能な限り角度αを大きくした方がビレット有効部が長くなるので有利となる。因みに、従来のビレットの場合、後蓋の後面は垂直（α＝９０°）面である。α＝４５°以上であると工作加工が簡易となり、製造コスト低減の観点から有利である。従って、ここでは工作加工が簡易となる角度４５°を寸法誤差内で実現容易な条件として、α＜４０°としている。
【００３５】
また、円錐凹凸嵌合は、力学的に捉えると、ビレット１の円錐凹部６ａとダミーブロック２０の円錐凸部２０ａとの円錐面がぶつかった時に、ビレット１に対してダミーブロック２０が相対的に滑る条件が存在する。それは
１＞μ・ｔａｎα ・・・（４）
と表現できる。
ここでμはダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの円錐面とビレット１の円錐凹部６ａ円錐面との最大摩擦係数である。例えば金属と金属の場合、μは０．１〜０．３５相当である。式（４）から、μ＝０．１の時はα＜８４．３°、μ＝０．３５の時はα＜７１°である。ダミーブロック２０とビレット１のμは既知ではないので、μ＝０．３５相当と考え、ここでは、α＜７０°とした。但し、μが既知である場合は、１＞μ・ｔａｎαにその既知のμを代入して得られるαを使うのが好ましい。
【００３６】
なお、ビレットの円錐凹部とダミーブロックの円錐凸部との円錐面が滑る条件式１の算出方法は、図６を用いて説明すれば次の通りである。ここでは、便宜上、ビレット１４の凹部の形状を円錐台凹部とし、ダミーブロック２１の凸部の形状を円錐台凸部としている
。ダミーブロック２１がビレット１４を押し出す押出力Ｆ、ビレット１４の重量Ｍｇ、テーパ角αとすると、最大摩擦力は、ビレット１４にダミーブロック２１の円錐面（斜面）から働く押出力およびビレット重力の垂直抗力に比例するから
Ｆｓｉｎα＋ｍｇｃｏｓα
となり、ビレット１４がダミーブロック２１の斜面を滑る力は、
Ｆｃｏｓα−Ｍｇｓｉｎα
となる。従って、ビレット１４が滑るときの条件は、
Ｆｃｏｓα−Ｍｇｓｉｎα＞μ（Ｆｓｉｎα＋ｍｇｃｏｓα）
となる。これを整理すると
Ｆ＞ｍｇ（μ＋ｔａｎα）／（１−μｔａｎα）
となる。これより、上式（４）が得られる。
【００３７】
また、Ｄ≦ｄとした理由は、Ｄ＞ｄであると凹凸接触の際に、凹凸面の隙間が発生し、ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなるからである。さらに、ｄ＜０．２５×Ｄ３とした理由は、ｄ≧０．２５×Ｄ３となると凹凸部を単に無駄に大きくするだけでコスト高となるからである。
【００３８】
なお、上述した第一の実施の形態の条件式（１）および式（４）は、後述する第二の実施の形態にも共通する。
【００３９】
次に、図１で説明したビレット１をダミーブロック２０を介して押出加工する押出機について説明する。図２は、本発明の第一の実施の形態におけるビレット１およびダミーブロック２０がセットされた状態の押出機の断面図である。
【００４０】
押出機は、コンテナ８と、ダイス７と、ステム９とを備える。超電導線材の材料となるビレット１を格納するコンテナ８は円筒状に形成されている。ダイス７はコンテナ８の一端の開口部側に、その開口を塞ぐようにダイス７が固定されている。ダイス７には、円錐孔（押出孔）１７が形成され、その円錐孔１７の中心軸をコンテナ８の軸心に一致させている。コンテナ８の軸心はビレット１の中心軸でもある。ダイス７の押出孔１７は、円筒部１７ｂとこれに連接する円錐部１７ａとからなる。円筒部１７ｂに形成されている押出孔１７の径は、製造する線材の外径と同じ大きさである。円錐部１７ａの内面には、ビレット１の前蓋５と接触してビレット１の前端をダイス７の中心軸と一致させるためのテーパ面５ａが形成されている。
【００４１】
コンテナ８の他端の開口部側には、ステム９が配置されている。ステム９は、その前端面がダミーブロック２０の押出作用面と反対側の後端面に当接され、ダミーブロック２０を介してビレット１に押圧力を印加するようになっている。ここで、ダイス７の円錐孔１７、ステム９、及びダミーブロック２０の各中心軸はそれぞれビレット１の中心軸１ａに一致するように設置されている。
【００４２】
（作用）
上記のような構成において、コンテナ８内に超電導線材の原材料となるビレット１とダミーブロック２０とを供給し、コンテナ８の開口部からステム９をダミーブロック２０に向かって挿入する。このとき、ダミーブロック２０は、ステム９の内部にその中心軸を一致させて納められている。また、コンテナ８とビレット１との隙間１０は数ｍｍ程度である。
【００４３】
まず、ステム９によってダミーブロック２０をビレット１に押し付け、ビレット１を加圧する。この加圧によって、ビレット１は塑性変形よってダイス７とダミーブロック２０の間のコンテナ８内に充満する。この状態で、さらにステム９をコンテナ８内に挿入し、
次いで、ダミーブロック２０は、ステム９からの加圧によって、ビレット１を円錐孔（押出孔）１７から押し出しながらビレット１の押出加工を行う。ステム９が前進（図左方向に移動）してダミーブロック２０を加圧し、ビレット１を塑性変形によって、円錐孔１７から押し出し、超電導線材用の押出加工材が製造される。上述のようにして、本発明の一実施の形態の押出機によって、押出加工材が製造されることとなる。
【００４４】
本実施の形態によれば、ビレット１の前蓋５前面はダイス７との円錐面接触により支持される。また、ビレット１の後蓋６後面はステム９のダミーブロック２０の押出作用面との円錐凹凸嵌合により支持される。従って、ビレット１は前端部と後端部の２点で支持されることになり、ビレット前端部の１点で支持されるものと比べて、押出加工時にダイス７の中心軸に対してビレット１の中心軸１ａをより正確に位置決めすることができる。
【００４５】
また、ビレット１の円錐凹部６ａの円錐面に、ダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの円錐面がぶつかったとき、ビレット１の円錐凹部６ａがダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの円錐面を滑り、凹凸部が密に嵌合する方向にビレット位置を補正するので、ビレット１の後端部が自重で下がったとしても、ビレット１の中心軸１ａを常にダイス７の押出孔１７の中心軸に一致するよう確実に安定して支持できる。
【００４６】
また、ビレット１とステム９との間に介在させたダミーブロック２０に、ビレット１の後端部と嵌合する凹凸嵌合部の一方を設けているので、ダミーブロック２０を介在させずに前記凹凸嵌合部の一方を直接ステム９に設ける場合に比して、ビレット１に対する緩衝機能が高くなるので、より確実に調芯が行える。
【００４７】
また、押出加工中、ビレット１の後端部でビレット１を支持し続けているので、ビレット１がコンテナ８から押し出されるまで、ビレット１を安定して支持できる。
【００４８】
［第二の実施の形態］
図３および図４に示す第二の実施の形態は、第一の実施の形態を変形したもので、凹部および凸部を円錐台で構成し、円錐台を面の略全面に設けた点である。なお、図３および図４において、先の図１および図２と同じ部分には、同一符号を付して又は付さずして説明を省略する。又、変形した部分であるビレット１４、中心軸１４ａ、後蓋１６、円錐台凹部１６ａ、ダミーブロック２１、円錐台凸部２０ａは符号を改めてある。
【００４９】
図３および図４に示すように、後蓋１６の後端面の略全面を円錐台凹部１６ａで構成している。また、ダミーブロック２１の押出作用面全面を円錐台凸部２１ａで構成し、ダミーブロック本体の最大外径ｄ１と円錐台凸部２１ａの底面の径とを一致させている。
【００５０】
本実施の形態において、前記円錐台凹部１６ａの最大開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台の底面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、次の３条件
Ｄ１≦ｄ１ ・・・（５）
Ｄ２≦ｄ２ ・・・（６）
Ｈ≦ｈ ・・・（７）
を満足するように構成する。なお、ｈ＝（ｄ１−ｄ２）ｃｏｔα／２である。
【００５１】
Ｄ１≦ｄ１としたのは、Ｄ１＞ｄ１であると凹凸接触の際に隙間が発生し、ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなるからである。また、Ｄ２≦ｄ２としたのは、Ｄ２＞ｄ２であると凹凸接触の際に隙間が発生し、押出ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなるからである。Ｈ≦ｈとしたのは、Ｈ＞ｈであると凹凸接触の際に隙間が発生し、ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなる
からである。
【００５２】
第二の実施の形態によっても、押出加工時にダイスの中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。
【００５３】
［第三の実施の形態］
図５に示す第三の実施の形態は、第二の実施の形態を変形したもので、円錐台を面の全面ではなく一部に設けた点である。なお、図５において、先の図３と同じ部分には、同一符号を付して説明を省略する。又、変形した部分であるビレット１８、中心軸１８ａ、後蓋２６、円錐台凹部２６ａ、ダミーブロック２２、円錐台凸部２２ａは符号を改めてある。
【００５４】
図５に示すように、円錐台凹部２６ａは後蓋２６の後面の一部に設けられ、円錐台凸部２２ａはダミーブロック２２の押出作用面の一部に設けられている。
本実施の形態において、前記円錐台凹部２６ａの最大開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレット１８の直径をＤ３とし、前記円錐台凸部２２ａの底面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、上記３条件式（５）〜（７）に加えて
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３ ・・・（８）
を満たすように構成する。Ｄ２＜０．２５×Ｄ３としたのは、Ｄ２≧０．２５×Ｄ３であると、凹凸部を単に無駄に大きくするだけで、コスト高を招くからである。
【００５５】
第三の実施の形態によっても、押出加工時にダイスの中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。
【００５６】
尚、本明細書に記載したビレットに関しては、超電導材料及び安定化銅の組成等は問わない。すなわち、複数の芯状の材料を束ねる、若しくは、筒状に管の中に複数の材料を挿入して構成される超電導用ビレットであれば、どんな材料でも適応できることに注意されたい。
【符号の説明】
【００５７】
１ ビレット
１ａ ビレットの中心軸
５ 前蓋（ビレットの前端面）
５ａ ビレット前端面に形成された円錐面
６ 後蓋（ビレットの後端面）
６ａ 円錐凹部
２０ａ 円錐凸部
７ ダイス
８ コンテナ
９ ステム（押圧部）
１７ａ ダイスの円錐面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出機に挿入されるビレットを調芯するビレット調芯構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、超電導線は、強磁場発生装置のマグネット用巻線材料として用いられることが多い。このようなマグネット用の超電導線はビレットから作製する。ビレットは、安定化母材金属である銅中に複数本の超電導材料棒が埋設されたものである。このビレットを製造し、これを押出機で押出して押出加工材を作成する。その後、押出加工材をスエージング、引抜き等の伸線加工を施し、必要に応じて熱処理を施すことで所望の直径の超電導線が製造されている。
【０００３】
超電導線用のビレットは、通常、安定化母材金属である銅の中に数百本の超電導材料棒が軸方向に埋設された構造になっている。ビレット内の超電導材料棒の配置は、外周部の切削量に影響する。外周部の切削量が少ない場合は、超電導材料の占有体積率の低下を招き、超電導線の超電導特性が低下する。従って、押出加工後におけるビレット内の超電導材料棒の配置を如何に制御するかが重要である。
【０００４】
そこで、このような超電導材料の位置ずれを解消するために、従来、ビレットの先端部に、ダイスの貫通孔の内面に支持される突起部を設け、押出加工時にビレットの中心軸がダイスの貫通孔の中心に一致するような状態を維持するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようなビレットとダイスを用いて押出加工材を作成しても、なお押出加工時にビレットの中心軸とダイスの中心軸がずれて、ビレット内の超電導材料の配置に偏芯が生じるという問題点があった。
すなわち、ダイスの貫通孔の内面でビレット先端部を前記突起によって支持させ、ビレットの中心軸と押出ダイスの中心軸とを一致させようとしても、ビレット後端部は押出機ラムの押出作用面によって面接触しているだけで、中心軸は支持されておらず、また、ビレットの中心軸と押出ダイスの中心軸が一致するように支持されてもいない。特許文献１のものは、ビレットを片持ち支持していることには変わりはない。従って、ビレットを押出機に挿入してビレット先端部を支持させても、コンテナとビレットとの間に隙間があり、ビレットの自重によりビレットの後端がコンテナの下部に下がった状態となるおそれがある。このため、ビレットの中心軸とダイスの中心軸とを一致させることは困難であり、押出加工を施した場合、超電導材料が所望の位置からずれて、偏芯を起こす。このような材料を用いて超電導線を形成した場合、超電導状態が不安定になったり、最悪の場合、超伝導状態を逸してしまったりする。なお、偏芯問題は、超電導線用ビレットに限らず、他のビレットにも共通する。
【０００７】
この発明の目的は、上述のような課題を解決するためになされたもので、押出加工時にビレットの偏芯を確実に抑制することが可能なビレット調芯構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の態様によれば、コンテナ内に収納され、押圧部によってダイスの円錐孔から押出加工されるビレットと、前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有するダミーブロックとを備え、前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を形成し、前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成し、前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯するようにしたビレット調芯構造を提供することにある。
【０００９】
この場合、前記凹部および前記凸部が円錐面を有する円錐凹部および円錐凸部からそれぞれ構成され、前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足することが好ましい。
【００１０】
また、前記円錐凹部の開口部直径をＤ、前記ビレットの直径をＤ３、前記円錐凸部の付け根の直径をｄとしたとき、
Ｄ≦ｄ
ｄ＜０．２５×Ｄ３
を満足することが好ましい。
【００１１】
また、前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台凸部および円錐台凹部からそれぞれ構成され、前記円錐面の前記中心軸に対する角度をαとしたとき
４０°＜α＜７０°
を満足することが好ましい。
【００１２】
また、前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台凸部の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足することが好ましい。
【００１３】
また、前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台および円錐台凹部からそれぞれ構成され、前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足することが好ましい。
【００１４】
また、前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足することが好ましい。
【００１５】
また、前記ダミーブロックの押出作用面とビレット後端面の最大静止摩擦係数をμとすると、前記角度αが、
１＞μ・ｔａｎα
を満足することが好ましい。
【００１６】
また、前記ビレットは、複合金属材の製造用または超電導線材の製造用に提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、押出加工時にダイスの中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一の実施の形態における超電導線用のビレット調芯構造の断面図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態のビレット構造が押出機にセットされた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態における超電導線用のビレット調芯構造の断面図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態のビレット構造が押出機にセットされた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態における超電導線用のビレット調芯構造の断面図である。
【図６】本発明の一実施の態様のビレットとダミーブロックとの滑り条件を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態について述べる。
【００２０】
本実施の形態のビレット調芯構造は、ビレットとダミーブロックとを備える。
ビレットは、コンテナ内に収納されてステムによってダイスの円錐孔から押出加工される。前記コンテナ、前記ステム、および前記ダイスは押出機を構成する要素である。コンテナは内部に空間を有し、その空間にビレットを収納する。前記ステムは、ビレットに押出力を印加してダイスからビレットを押し出すものである。前記ダイスは円錐孔を有し、この円錐孔からビレットが押し出される。
【００２１】
前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を有し、前記ビレットを前記ダイスに当接させて、前記円錐孔にビレット前端面を嵌合させることにより、前記ビレットの前端部の中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯する。
【００２２】
ダミーブロックは、前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有する。すなわち、ダミーブロックはステムからの力をビレットの後端面へ伝達させる。ダミーブロックの外径は、ダミーブロックがコンテナ内に介在したとき、ダミーブロックの中心軸がダイスの円錐孔の中心軸と一致するように、前記コンテナの内径と等しいかやや大きく設定される。
【００２３】
前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、
凹部中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、凸部中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成する。前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの後端部の中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心に調芯する。
【００２４】
前記ビレットは、例えば、シングルビレットでもよいがマルチビレットでもよい。また、ビレットは複合金属材の製造用でもよいし、超電導線材の製造用であってもよい。これらの材料が挿入されたコンテナの前端部と後端部はシール材で封止される。
【００２５】
ダミーブロックの押出作用面に凸部を設けた場合には、ビレットの後端面には凹部を設ける。逆に、ダミーブロックの押出作用面に凹部を設けた場合には、ビレットの後端面には凸部を設ける。これら凹部凸部の形状は、例えば円錐面を有する円錐形や円錐台形とすることができる。円錐の中心軸とビレットの中心軸またはダミーブロックの中心軸とは一致している構成となっている。
【００２６】
このように、ビレットの後端面とダミーブロックの押出作用面とのいずれか一方の面に凹部を、いずれか他方の面に凸部を形成し、凹部および凸部の中心軸をビレット又はダミーブロックの中心軸と一致させているので、コンテナ内に収容したビレットをダミーブロックによって押圧すると、一方で、ビレットの前端部はダイスとの円錐面接触により支持されて調芯される。また、他方で、ビレットの後端部はダミーブロックとの凹凸嵌合により支持されて調芯される。従って、ビレットはその両端部で調芯支持されるので、押出加工時にダイスの円錐孔中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。その結果、加工精度が高く、特にビレットが超電導線材の製造用である場合には、押出加工後におけるビレット内の超電導材料棒の配置が正確に制御されていることとなるため、良好な超電導性を有する超電導線を製造することが可能となる。
【００２７】
［第一の実施の形態］
次に本発明の第一の実施の形態を図を用いて説明する。
（ビレット調芯構造の構成）
図１は、本発明の第一の実施の形態におけるビレット調芯構造の断面図である。ビレット１は、例えば複合金属材や超電導線材の製造用である。ビレット調芯構造は、ビレット１とダミーブロック２０とから構成される。ビレット１とダミーブロック２０は別体で構成される。
【００２８】
ビレット１は、例えば、安定化母材金属である無酸素銅製の銅管２の中に複数本のＣｕ単芯線３と、多数本のＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線４とが挿入される。ここでＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線４は超電導材料であるＮｂＴｉの棒に安定化母材金属である無酸素銅を被覆したものである。
【００２９】
ビレット１は、その銅管２が前蓋５と後蓋６とにより封止された構造となっている。前蓋５の前面がビレット１の前端面を構成し、後蓋６の後面がビレット１の後端面を構成する。前蓋５の前面には、ビレット１の中心軸１ａをダイスの円錐孔の中心軸と一致させるためのテーパ面５ａが形成されている。後蓋６の後面には、ビレット１を調芯するための円錐面を有する円錐凹部６ａが形成されている。円錐凹部６ａの中心軸はビレット１の中心軸１ａと一致させている。
【００３０】
ダミーブロック２０は円板状に形成されている。ダミーブロック２０は、ビレット１とビレットを押圧する後述するステムとの間に介在する。ダミーブロック２０のビレット１に対する押出作用面に、ビレット１を調芯するための円錐面を有する円錐凸部２０ａが形
成されている。円錐凸部２０ａの中心軸はビレット１の中心軸１ａと一致させている。
【００３１】
（ビレットおよびダミーブロックの製造方法）
まず、ビレット１を製造するために、無酸素銅製の銅管２を用意する。この銅管２に、断面が六角形をした無酸素銅のＣｕ単芯線３を中央部に複数本挿入し、このＣｕ単芯線３の周囲にＣｕ／ＮｂＴｉ単芯線４を多数本挿入する。挿入後、銅管２中の空気を排除し、銅管２の前端部と後端部とを、テーパ５０ａを有する前蓋５と円錐凹部６ａを有する後蓋６とで溶接することにより、ビレット１内を封止した。円錐凸部２０ａを有するダミーブロック２０は、ビレット１をシールすべく後述するコンテナ８の内径と同径で、しかも円錐凸部２０ａの中心軸がビレット１の中心軸１ａと同心状になるように形成する。このようにしてビレット１とダミーブロック２０を製造した。
【００３２】
このようにして製造されたビレット１において、前記後蓋６の後面に形成された円錐凹部６ａの寸法は次の通りである。
ビレット１の中心軸１ａに対する円錐面の角度（テーパ角度）をαとしたとき、
４０°＜α＜７０° ・・・（１）
とする。また、前記円錐凹部６ａの最大開口部直径をＤ、前記ビレット１の直径をＤ３、前記ダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの底面の直径をｄとしたとき、さらに次の２条件
Ｄ≦ｄ ・・・（２）
ｄ＜０．２５×Ｄ３ ・・・（３）
を満たすように構成する。
【００３３】
ここで、４０°＜α＜７０°としたのは次の理由からである。角度αが４０°より大きいと、円錐凸部２０ａおよび円錐凹部６ａの加工がしやすく、ビレット有効部も長くなる。角度αが７０°より小さいと、ダミーブロック２０がビレット１にぶつかって凹凸接触した時、滑りが大きくなり、円錐凸部２０ａがより密に円錐凹部６ａに嵌合するため、コンテナ内でのビレット配置の偏心は一層改善される。
【００３４】
すなわち、角度αが小さいとビレット有効部が短くなって不利となる。可能な限り角度αを大きくした方がビレット有効部が長くなるので有利となる。因みに、従来のビレットの場合、後蓋の後面は垂直（α＝９０°）面である。α＝４５°以上であると工作加工が簡易となり、製造コスト低減の観点から有利である。従って、ここでは工作加工が簡易となる角度４５°を寸法誤差内で実現容易な条件として、α＜４０°としている。
【００３５】
また、円錐凹凸嵌合は、力学的に捉えると、ビレット１の円錐凹部６ａとダミーブロック２０の円錐凸部２０ａとの円錐面がぶつかった時に、ビレット１に対してダミーブロック２０が相対的に滑る条件が存在する。それは
１＞μ・ｔａｎα ・・・（４）
と表現できる。
ここでμはダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの円錐面とビレット１の円錐凹部６ａ円錐面との最大摩擦係数である。例えば金属と金属の場合、μは０．１〜０．３５相当である。式（４）から、μ＝０．１の時はα＜８４．３°、μ＝０．３５の時はα＜７１°である。ダミーブロック２０とビレット１のμは既知ではないので、μ＝０．３５相当と考え、ここでは、α＜７０°とした。但し、μが既知である場合は、１＞μ・ｔａｎαにその既知のμを代入して得られるαを使うのが好ましい。
【００３６】
なお、ビレットの円錐凹部とダミーブロックの円錐凸部との円錐面が滑る条件式１の算出方法は、図６を用いて説明すれば次の通りである。ここでは、便宜上、ビレット１４の凹部の形状を円錐台凹部とし、ダミーブロック２１の凸部の形状を円錐台凸部としている
。ダミーブロック２１がビレット１４を押し出す押出力Ｆ、ビレット１４の重量Ｍｇ、テーパ角αとすると、最大摩擦力は、ビレット１４にダミーブロック２１の円錐面（斜面）から働く押出力およびビレット重力の垂直抗力に比例するから
Ｆｓｉｎα＋ｍｇｃｏｓα
となり、ビレット１４がダミーブロック２１の斜面を滑る力は、
Ｆｃｏｓα−Ｍｇｓｉｎα
となる。従って、ビレット１４が滑るときの条件は、
Ｆｃｏｓα−Ｍｇｓｉｎα＞μ（Ｆｓｉｎα＋ｍｇｃｏｓα）
となる。これを整理すると
Ｆ＞ｍｇ（μ＋ｔａｎα）／（１−μｔａｎα）
となる。これより、上式（４）が得られる。
【００３７】
また、Ｄ≦ｄとした理由は、Ｄ＞ｄであると凹凸接触の際に、凹凸面の隙間が発生し、ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなるからである。さらに、ｄ＜０．２５×Ｄ３とした理由は、ｄ≧０．２５×Ｄ３となると凹凸部を単に無駄に大きくするだけでコスト高となるからである。
【００３８】
なお、上述した第一の実施の形態の条件式（１）および式（４）は、後述する第二の実施の形態にも共通する。
【００３９】
次に、図１で説明したビレット１をダミーブロック２０を介して押出加工する押出機について説明する。図２は、本発明の第一の実施の形態におけるビレット１およびダミーブロック２０がセットされた状態の押出機の断面図である。
【００４０】
押出機は、コンテナ８と、ダイス７と、ステム９とを備える。超電導線材の材料となるビレット１を格納するコンテナ８は円筒状に形成されている。ダイス７はコンテナ８の一端の開口部側に、その開口を塞ぐようにダイス７が固定されている。ダイス７には、円錐孔（押出孔）１７が形成され、その円錐孔１７の中心軸をコンテナ８の軸心に一致させている。コンテナ８の軸心はビレット１の中心軸でもある。ダイス７の押出孔１７は、円筒部１７ｂとこれに連接する円錐部１７ａとからなる。円筒部１７ｂに形成されている押出孔１７の径は、製造する線材の外径と同じ大きさである。円錐部１７ａの内面には、ビレット１の前蓋５と接触してビレット１の前端をダイス７の中心軸と一致させるためのテーパ面５ａが形成されている。
【００４１】
コンテナ８の他端の開口部側には、ステム９が配置されている。ステム９は、その前端面がダミーブロック２０の押出作用面と反対側の後端面に当接され、ダミーブロック２０を介してビレット１に押圧力を印加するようになっている。ここで、ダイス７の円錐孔１７、ステム９、及びダミーブロック２０の各中心軸はそれぞれビレット１の中心軸１ａに一致するように設置されている。
【００４２】
（作用）
上記のような構成において、コンテナ８内に超電導線材の原材料となるビレット１とダミーブロック２０とを供給し、コンテナ８の開口部からステム９をダミーブロック２０に向かって挿入する。このとき、ダミーブロック２０は、ステム９の内部にその中心軸を一致させて納められている。また、コンテナ８とビレット１との隙間１０は数ｍｍ程度である。
【００４３】
まず、ステム９によってダミーブロック２０をビレット１に押し付け、ビレット１を加圧する。この加圧によって、ビレット１は塑性変形よってダイス７とダミーブロック２０の間のコンテナ８内に充満する。この状態で、さらにステム９をコンテナ８内に挿入し、
次いで、ダミーブロック２０は、ステム９からの加圧によって、ビレット１を円錐孔（押出孔）１７から押し出しながらビレット１の押出加工を行う。ステム９が前進（図左方向に移動）してダミーブロック２０を加圧し、ビレット１を塑性変形によって、円錐孔１７から押し出し、超電導線材用の押出加工材が製造される。上述のようにして、本発明の一実施の形態の押出機によって、押出加工材が製造されることとなる。
【００４４】
本実施の形態によれば、ビレット１の前蓋５前面はダイス７との円錐面接触により支持される。また、ビレット１の後蓋６後面はステム９のダミーブロック２０の押出作用面との円錐凹凸嵌合により支持される。従って、ビレット１は前端部と後端部の２点で支持されることになり、ビレット前端部の１点で支持されるものと比べて、押出加工時にダイス７の中心軸に対してビレット１の中心軸１ａをより正確に位置決めすることができる。
【００４５】
また、ビレット１の円錐凹部６ａの円錐面に、ダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの円錐面がぶつかったとき、ビレット１の円錐凹部６ａがダミーブロック２０の円錐凸部２０ａの円錐面を滑り、凹凸部が密に嵌合する方向にビレット位置を補正するので、ビレット１の後端部が自重で下がったとしても、ビレット１の中心軸１ａを常にダイス７の押出孔１７の中心軸に一致するよう確実に安定して支持できる。
【００４６】
また、ビレット１とステム９との間に介在させたダミーブロック２０に、ビレット１の後端部と嵌合する凹凸嵌合部の一方を設けているので、ダミーブロック２０を介在させずに前記凹凸嵌合部の一方を直接ステム９に設ける場合に比して、ビレット１に対する緩衝機能が高くなるので、より確実に調芯が行える。
【００４７】
また、押出加工中、ビレット１の後端部でビレット１を支持し続けているので、ビレット１がコンテナ８から押し出されるまで、ビレット１を安定して支持できる。
【００４８】
［第二の実施の形態］
図３および図４に示す第二の実施の形態は、第一の実施の形態を変形したもので、凹部および凸部を円錐台で構成し、円錐台を面の略全面に設けた点である。なお、図３および図４において、先の図１および図２と同じ部分には、同一符号を付して又は付さずして説明を省略する。又、変形した部分であるビレット１４、中心軸１４ａ、後蓋１６、円錐台凹部１６ａ、ダミーブロック２１、円錐台凸部２０ａは符号を改めてある。
【００４９】
図３および図４に示すように、後蓋１６の後端面の略全面を円錐台凹部１６ａで構成している。また、ダミーブロック２１の押出作用面全面を円錐台凸部２１ａで構成し、ダミーブロック本体の最大外径ｄ１と円錐台凸部２１ａの底面の径とを一致させている。
【００５０】
本実施の形態において、前記円錐台凹部１６ａの最大開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台の底面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、次の３条件
Ｄ１≦ｄ１ ・・・（５）
Ｄ２≦ｄ２ ・・・（６）
Ｈ≦ｈ ・・・（７）
を満足するように構成する。なお、ｈ＝（ｄ１−ｄ２）ｃｏｔα／２である。
【００５１】
Ｄ１≦ｄ１としたのは、Ｄ１＞ｄ１であると凹凸接触の際に隙間が発生し、ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなるからである。また、Ｄ２≦ｄ２としたのは、Ｄ２＞ｄ２であると凹凸接触の際に隙間が発生し、押出ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなるからである。Ｈ≦ｈとしたのは、Ｈ＞ｈであると凹凸接触の際に隙間が発生し、ステム移動によりビレット移動が幾何学的に起こりえなくなる
からである。
【００５２】
第二の実施の形態によっても、押出加工時にダイスの中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。
【００５３】
［第三の実施の形態］
図５に示す第三の実施の形態は、第二の実施の形態を変形したもので、円錐台を面の全面ではなく一部に設けた点である。なお、図５において、先の図３と同じ部分には、同一符号を付して説明を省略する。又、変形した部分であるビレット１８、中心軸１８ａ、後蓋２６、円錐台凹部２６ａ、ダミーブロック２２、円錐台凸部２２ａは符号を改めてある。
【００５４】
図５に示すように、円錐台凹部２６ａは後蓋２６の後面の一部に設けられ、円錐台凸部２２ａはダミーブロック２２の押出作用面の一部に設けられている。
本実施の形態において、前記円錐台凹部２６ａの最大開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレット１８の直径をＤ３とし、前記円錐台凸部２２ａの底面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、上記３条件式（５）〜（７）に加えて
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３ ・・・（８）
を満たすように構成する。Ｄ２＜０．２５×Ｄ３としたのは、Ｄ２≧０．２５×Ｄ３であると、凹凸部を単に無駄に大きくするだけで、コスト高を招くからである。
【００５５】
第三の実施の形態によっても、押出加工時にダイスの中心軸に対してビレットの中心軸を正確に位置決めすることができる。
【００５６】
尚、本明細書に記載したビレットに関しては、超電導材料及び安定化銅の組成等は問わない。すなわち、複数の芯状の材料を束ねる、若しくは、筒状に管の中に複数の材料を挿入して構成される超電導用ビレットであれば、どんな材料でも適応できることに注意されたい。
【符号の説明】
【００５７】
１ ビレット
１ａ ビレットの中心軸
５ 前蓋（ビレットの前端面）
５ａ ビレット前端面に形成された円錐面
６ 後蓋（ビレットの後端面）
６ａ 円錐凹部
２０ａ 円錐凸部
７ ダイス
８ コンテナ
９ ステム（押圧部）
１７ａ ダイスの円錐面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナ内に収納され、押圧部によってダイスの円錐孔から押出加工されるビレットと、
前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有するダミーブロックとを備え、
前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を形成し、
前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成し、
前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯するようにしたビレット調芯構造。
【請求項２】
前記凹部および前記凸部が円錐面を有する円錐凹部および円錐凸部からそれぞれ構成され、
前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足する請求項１に記載のビレット調芯構造。
【請求項３】
前記円錐凹部の開口部直径をＤ、前記ビレットの直径をＤ３、前記円錐凸部の付け根の直径をｄとしたとき、
Ｄ≦ｄ
ｄ＜０．２５×Ｄ３
を満足する請求項２に記載のビレット調芯構造。
【請求項４】
前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台凸部および円錐台凹部からそれぞれ構成され、
前記円錐面の前記中心軸に対する角度をαとしたとき
４０°＜α＜７０°
を満足する請求項１に記載のビレット調芯構造。
【請求項５】
前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台凸部の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足する請求項４に記載のビレット調芯構造。
【請求項６】
前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台および円錐台凹部からそれぞれ構成され、
前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足する請求項１に記載のビレット調芯構造。
【請求項７】
前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの
直径をＤ３とし、前記円錐台の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足する請求項６に記載のビレット調芯構造。
【請求項８】
前記ダミーブロックの押出作用面とビレット後端面の最大静止摩擦係数をμとすると、前記角度αが、
１＞μ・ｔａｎα
を満足する請求項２ないし請求項７のいずれかに記載のビレット調芯構造。
【請求項９】
前記ビレットが複合金属材の製造用である請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のビレット調芯構造。
【請求項１０】
前記ビレットが超電導線材の製造用である請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のビレット調芯構造。
【請求項１】
コンテナ内に収納され、押圧部によってダイスの円錐孔から押出加工されるビレットと、
前記ビレットと該ビレットを押圧するステムとの間の前記コンテナ内に介在し、前記ビレットの後端面に対する押出作用面を有するダミーブロックとを備え、
前記ビレットの前端面に、前記ダイスの円錐孔面のテーパ角と同一のテーパ角が形成された円錐面を形成し、
前記ビレットの後端面または前記ダミーブロックの押出作用面のいずれか一方の面に、中心が前記ビレットまたは前記ダミーブロックの中心軸と一致する凹部を形成し、いずれか他方の面に、中心が前記ダミーブロックまたは前記ビレットの中心軸と一致する前記凹部と嵌合する凸部を形成し、
前記ダミーブロックを前記ビレットに当接させて、前記凹部と凸部を嵌合させることにより、前記ビレットの中心軸を前記ダイスの円錐孔の中心軸に調芯するようにしたビレット調芯構造。
【請求項２】
前記凹部および前記凸部が円錐面を有する円錐凹部および円錐凸部からそれぞれ構成され、
前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足する請求項１に記載のビレット調芯構造。
【請求項３】
前記円錐凹部の開口部直径をＤ、前記ビレットの直径をＤ３、前記円錐凸部の付け根の直径をｄとしたとき、
Ｄ≦ｄ
ｄ＜０．２５×Ｄ３
を満足する請求項２に記載のビレット調芯構造。
【請求項４】
前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台凸部および円錐台凹部からそれぞれ構成され、
前記円錐面の前記中心軸に対する角度をαとしたとき
４０°＜α＜７０°
を満足する請求項１に記載のビレット調芯構造。
【請求項５】
前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの直径をＤ３とし、前記円錐台凸部の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足する請求項４に記載のビレット調芯構造。
【請求項６】
前記凸部および前記凹部が円錐面を有する円錐台および円錐台凹部からそれぞれ構成され、
前記円錐面の前記中心軸に対する角度αが
４０°＜α＜７０°
を満足する請求項１に記載のビレット調芯構造。
【請求項７】
前記円錐台凹部の開口部直径をＤ１、底部直径をＤ２、深さをＨとし、前記ビレットの
直径をＤ３とし、前記円錐台の下面の直径をｄ１、上面の直径をｄ２、高さをｈとしたとき、
Ｄ１≦ｄ１
Ｄ２≦ｄ２
Ｈ≦ｈ
Ｄ２＜０．２５×Ｄ３
を満足する請求項６に記載のビレット調芯構造。
【請求項８】
前記ダミーブロックの押出作用面とビレット後端面の最大静止摩擦係数をμとすると、前記角度αが、
１＞μ・ｔａｎα
を満足する請求項２ないし請求項７のいずれかに記載のビレット調芯構造。
【請求項９】
前記ビレットが複合金属材の製造用である請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のビレット調芯構造。
【請求項１０】
前記ビレットが超電導線材の製造用である請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のビレット調芯構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３５２７１（Ｐ２０１２−３５２７１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４７４４（Ｐ２０１０−１７４７４４）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
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