(57)【要約】【課題】押出加工の可能な温度範囲が狭いマグネシウムを原料とする金属等のビレットを、高い精度でかつ作業停止などの問題を生じさせることなく、加工部材等に成形できる押出加工装置を提供する。【解決手段】本発明の押出加工装置は、金属もしくは合金（以下、「金属等」という）のビレットが挿入される挿入孔を有する本体部分と、本体部分に連結して、ビレットの直径よりも小さな形状の貫通孔を有する金型と、金型の表面に面状に配置される加熱手段と、を備え、挿入孔に挿入されている金属等ビレットに押出圧力を加えることで、貫通孔の形状に対応する加工部材を成型する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属もしくは合金（以下、「金属等」という）のビレットが挿入される挿入孔を有する本体部分と、
前記本体部分に連結して、前記ビレットの直径よりも小さな形状の貫通孔を有する金型と、
前記金型の表面に面状に配置される加熱手段と、を備え、
前記挿入孔に挿入されている前記金属等ビレットに押出圧力を加えることで、前記貫通孔の形状に対応する加工部材を成型する、押出加工装置。
【請求項２】
前記金属等ビレットは、マグネシウムを含む合金である、請求項１記載の押出加工装置。
【請求項３】
前記金属等ビレットは、長周期積層構造マグネシウム合金である、請求項２記載の押出加工装置。
【請求項４】
前記押出圧力は、前記挿入孔に挿入される押出冶具により付与される、請求項１から３のいずれか記載の押出加工装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記金型の表面に面状に配置される電熱線を有する、請求項１から４のいずれか記載の押出加工装置。
【請求項６】
前記電熱線は、前記金型表面にらせん状に配置される、請求項５記載の押出加工装置。
【請求項７】
前記らせん状は、前記貫通孔の方向に主に沿っている、請求項６記載の押出加工装置。
【請求項８】
前記らせん状は、前記貫通孔の交差方向に主に沿っている、請求項６記載の押出加工装置。
【請求項９】
前記金型は、前記本体部分と連結する連結部を有しており、前記電熱線は、前記連結部を除いた前記金型表面に配置される、請求項５から８のいずれか記載の押出加工装置。
【請求項１０】
前記金型は、その外周の一部を筐体に覆われており、前記電熱線は、前記筐体に覆われている部分において設けられる、請求項５から９のいずれか記載の押出加工装置。
【請求項１１】
前記電熱線は、前記金型の表面から、前記貫通孔に熱を付与する、請求項５から１０のいずれか記載の押出加工装置。
【請求項１２】
前記貫通孔の温度を測定する温度測定部を備え、
前記押出冶具は、前記温度測定部で測定される温度に基づいて、押出速度および押出圧力の少なくとも一方を制御する、請求項４から１１のいずれか記載の押出加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属や合金のビレット圧力を加えて押し出し棒状や板状などの加工部材に加工する押出加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気製品、自動車や航空機などの輸送機器、精密機器、製造機械など、様々なアプリケーションにおいて筐体などを構成するために種々の金属素材が用いられる。このような様々なアプリケーションの筐体などは、鉄やアルミなどの単一金属素材で形成されるだけでなく、様々な合金素材が用いられることが多くなってきている。
【０００３】
例えば、電気製品や輸送機器などにおいては、軽量化を目的として、合金素材が用いられることがある。精密機器や製造機械などにおいては、耐久性や強度の向上を目的として合金素材が用いられることがある。このように、従来の単一金属素材が使用されていたアプリケーションやそのアプリケーションの構成部分においても、種々の合金素材が用いられるようになってきている。特に、電気製品の分野では使い勝手の良さが求められることから、輸送機器の分野では低燃費が求められることから、軽量でありながら耐久性や強度に優れた合金素材が、これらのアプリケーションの様々な部位に使用されることが多くなってきている。
【０００４】
このような軽量でありながら耐久性や強度に優れた合金素材として、近年長周期積層構造を有するマグネシウム合金が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示される長周期積層構造を有するマグネシウム合金（以下、「長周期積層構造マグネシウム合金」という）は、マグネシウムおよび亜鉛に加えてイットリウム（原子記号「Ｙ」）をその合金製造の原料の一つに用いる。この長周期積層構造マグネシウム合金は、従来のマグネシウム合金と同様に軽量でありながら、従来のマグネシウム合金よりもはるかに高い耐久性や強度を有することができる。このため、軽量性と強度との両立が求められている、上述の電気製品、輸送機器、あるいは精密機器などの様々なアプリケーションへの適用が望まれている。
【０００６】
このような長周期積層構造マグネシウム合金を始めとした金属や合金（以下、「金属等」と称する）が様々なアプリケーションに適用される際に、アプリケーションで使用されるために棒状や板状の部材に加工されていることが必要であることが多い。金属等は、素材の混合、溶融、固化などを経て種々の部材に加工可能なビレットとして最初に製造される。
【０００７】
この金属等のビレットが、様々な部材加工用として提供される。提供されたビレットが、加工業者などによって、棒状や板状の部材に加工されたり、板状の部材に加工されたりする。加工された棒状や板状の部材や板状の部材は、更なる加工を受けて、電子機器や輸送機器の一部などの部品として使用される。
【０００８】
このような部品として使用される前提として、棒状や板状の部材が二次加工品として使用されることが多い。棒状や板状の部材は、切断することで嵌合用の部品とされたり、様々な機器の支持部材として使用されたりするからである。あるいは、棒状の部材に熱加工などが更に施されて、熱加工による形状変更を行った上で様々な部品としての使用が行われることも多い。
【０００９】
以上のように、金属等のビレットは、棒状や板状の加工部材に加工されることが多い。この加工部材に加工されるには、押出加工が使用されることがある。押出加工は、内部に加工部材に対応する貫通孔を有する金型と、この金型に対して貫通孔よりも直径の大きなビレットを押し込む押出機と、を用いる。ビレットは溶融しているわけではないが、加熱によって一定の柔軟性や可塑性を有している。この直径の大きなビレットを、貫通孔を有する金型に押し込むことで貫通孔にビレットが入り込んで押し出される。貫通孔から押し出された金属等は、貫通孔の直径にあわせた加工部材となっており、押出加工によってビレットから加工部材が得られるようになる。
ここでの柔軟性とは、押出加工が可能な程度の強度である状態をいう。
【００１０】
ここで、押出加工は、熱によって一定の柔軟性や可塑性を有するビレットを押し込むことで、このビレットが貫通孔の形状や大きさに合わせて変形する。この変形の結果、加工部材が得られる。このため、ビレットは、加工部材を押し出すまでの間、柔軟性や可塑性を維持しておくことが必要である。ビレットは予め一定の熱を加えられることで、柔軟性や可塑性を維持することができる。
【００１１】
ここで、ビレットがアルミニウムを原料とする合金である場合には、このビレットでは、押出加工が可能な材料特性（加工可能な強度など）となる温度範囲が広い。より低い温度から高い温度までの範囲で、押出加工が可能な材料特性である柔軟性や可塑性を持つことができる。この押出加工が可能な温度範囲が広いことで、押出加工において必要な長さの加工部材を得る期間において、ビレットの柔軟性や可塑性が維持される。結果として、加工部材にクラックが生じたり、押出不良が生じたりすることがない。
【００１２】
これに対してマグネシウムを原料とする金属や合金であるビレットの場合では、押出加工が可能な強度となる温度範囲が狭い。アルミニウムを原料とするビレットの場合よりも温度範囲の下限値が高く、上限値は低い。これは、長周期積層構造マグネシウム合金でのビレットでも同様である。
【００１３】
このため、マグネシウムを原料とするビレットでは、押出加工の加工作業中において、ビレットの柔軟性が失われて強度が強くなりすぎてしまい、押出加工において、加工部材にクラックが生じたり、押出不良が生じてしまったりすることもある。
【００１４】
このようなクラックや押出不良の生じている加工部材は、当然に種々の部品や装置への適用が困難である。
【００１５】
このため、押出加工においてビレットに直接的もしくは間接的に熱を付与する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平１−１０４４１３号公報
【特許文献２】特開平２−１１２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１は、ダイスライドに、その内側に装備される押出工具に対して加熱作用を及ぼす加熱手段が装備されている押出加工装置を開示する。押出加工装置は、上述の通り一定の柔軟性や可塑性を残したビレットに、押出圧力を付与して加工部材を成形させる装置である。
【００１８】
特許文献１は、このダイスライドの内部に加熱手段であるヒーターなどを内蔵する。このヒーターなどの内蔵により、押出対象となる金属等のビレットの柔軟性や可塑性を維持することを、特許文献１の技術は目的としている。
【００１９】
しかしながら、特許文献１は、ダイスライドの内部に加熱手段を内蔵する。内蔵されたヒーターは、その周囲に強く熱を与えることができるが、それ以外の場所においては熱を強く与えることができない。このため、ダイスライド内部において一様に熱を与えることができない。
【００２０】
また、ダイスライド内部にヒーターが内蔵されることは、その装置の製造に手間やコストが掛かることになる。もちろん、内蔵されたヒーターを動作させるための制御装置や制御手順も複雑になり、作業効率が悪い問題もある。
【００２１】
加えて、押出加工装置は、金属等のビレットが挿入される本体部分と、加工部材に成形する金型の要素を備えている。特許文献１は、この本体部分にヒーターを内蔵する。このため、金属等のビレットには熱が加えられる。しかしながら、マグネシウムを原料とする金属等は、金型で加工部材として成形されつつ押し出される間に、冷却されてしまって成形が不十分となることが多い。このため、ビレットを挿入する本体部分に熱が加えられても、加工部材の成形にとって適切ではない問題も有している。
【００２２】
特許文献２は、特許文献１と同様に本体部分にヒーターを内蔵する押出加工装置を開示する。
【００２３】
特許文献２も、特許文献１と同様に、ビレットを挿入する本体部分の内部にヒーターが内蔵される。このため、特許文献２は、特許文献１と同様の問題を有する。
【００２４】
このように、特許文献１、２に代表される従来技術の押出加工装置は、次のような問題を有していた。
（問題１）加熱手段であるヒーターを、ビレットが挿入される本体部分に内蔵されるので、押出加工装置の製造の手間やコストが大掛かりになる。
（問題２）問題１に合わせて、ヒーターの操作作業の手間が大きくなる。
（問題３）ヒーターが本体部分の一部に内蔵されているに過ぎないので、全体を一様に加熱することができない。加熱される範囲が一部に偏るので、ビレットの加熱が不均一になり、押出加工の精度が低下する。
（問題４）金属等のビレットが挿入される本体部分に加熱手段が設けられる。このため、加工部材としての押出成形される金型において、成形されながら押し出される加工部材が冷えてしまい、押出作業の中断や精度低下が生じてしまう。
【００２５】
本発明は、これら問題１〜問題４に鑑み、押出加工の可能な温度範囲が狭いマグネシウムを原料とする金属等のビレットを、高い精度でかつ作業停止などの問題を生じさせることなく、加工部材等に成形できる押出加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題に鑑み、本発明の押出加工装置は、金属もしくは合金（以下、「金属等」という）のビレットが挿入される挿入孔を有する本体部分と、
本体部分に連結して、ビレットの直径よりも小さな内径の貫通孔を有する金型と、
金型の表面に面状に配置される加熱手段と、を備え、
挿入孔に挿入されている金属等ビレットに押出圧力を加えることで、貫通孔の直径に対応する加工部材を成型する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の押出加工装置は、押出加工装置を構成するビレットを挿入する本体部分と加工部材に成形しつつ押し出す金型の構成において、金型に加熱手段を装着する。この結果、成型されながら押し出される最中に冷えてしまいやすいマグネシウムを原料とする金属等であっても、確実に押出加工できる。特に、押出加工中に金型で成型される加工部材が、押出中に冷えてしまって成型不良となったり押出加工が停止したりする問題も生じにくい。
【００２８】
また、金型の表面に面状に加熱手段が設けられることで、金型が一様に加熱される。この一様な加熱により、加工部材に成型する部分への加熱が偏ることが減少する。この結果、押出加工が途中で停止したり不具合を生じさせたりすることが減少する。もちろん、成型される加工部材に、クラックや欠損が生じるなどの問題も生じにくい。
【００２９】
また、加熱手段は、金型表面に設けられるので、押出加工装置の製造に係る工程やコストが低減できる。加えて、加熱手段を用いた押出加工装置の作業手順の負担も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】参考技術の押出加工装置の模式図である。
【図２】特許文献１、特許文献２などに代表される従来技術での押出加工装置の概念図である。
【図３】本発明の着想を概念化した説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における押出加工装置の側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における押出加工装置の斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１における加熱手段の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１における電熱線が配置されている金型の正面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における金型の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における押出加工装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の第１の発明に係る押出加工装置は、金属もしくは合金（以下、「金属等」という）のビレットが挿入される挿入孔を有する本体部分と、
本体部分に連結して、ビレットの直径よりも小さな形状の貫通孔を有する金型と、
金型の表面に面状に配置される加熱手段と、を備え、
挿入孔に挿入されている金属等ビレットに押出圧力を加えることで、貫通孔の形状に対応する加工部材を成型する。
【００３２】
この構成により、押出加工装置は、押出加工が可能な温度範囲が狭い金属等のビレットであっても、目的とする形状の加工部材を成型することができる。
【００３３】
本発明の第２の発明に係る押出加工装置では、第１の発明に加えて、金属等ビレットは、マグネシウムを含む合金である。
【００３４】
この構成により、押出加工装置は、押出加工が可能な温度範囲の狭いマグネシウム合金のビレットでも、目的とする形状の加工部材を成型できる。
【００３５】
本発明の第３の発明に係る押出加工装置では、第２の発明に加えて、金属等ビレットは、長周期積層構造マグネシウム合金である。
【００３６】
この構成により、押出加工装置は、押出加工が可能な温度範囲の狭い長周期積層構造マグネシウム合金のビレットでも、目的とする形状の加工部材を成型できる。
【００３７】
本発明の第４の発明に係る押出加工装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、押出圧力は、挿入孔に挿入される押出冶具により付与される。
【００３８】
この構成により、押出加工装置は、ビレットを押し込むことが出来る。
【００３９】
本発明の第５の発明に係る押出加工装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、加熱手段は、金型の表面に面状に配置される電熱線を有する。
【００４０】
この構成により、押出加工装置は、平面的かつ一様に、貫通孔を加熱できる。
【００４１】
本発明の第６の発明に係る押出加工装置では、第５の発明に加えて、電熱線は、金型表面にらせん状に配置される。
【００４２】
この構成により、加熱手段は、効率的に面的な加熱を行える。
【００４３】
本発明の第７の発明に係る押出加工装置では、第６の発明に加えて、らせん状は、貫通孔の方向に主に沿っている。
【００４４】
この構成により、貫通孔に沿って一様の温度を維持できる。
【００４５】
本発明の第８の発明に係る押出加工装置では、第６の発明に加えて、らせん状は、貫通孔の交差方向に主に沿っている。
【００４６】
この構成により、貫通孔をより効率的に加熱できる。
【００４７】
本発明の第９の発明に係る押出加工装置では、第５から第８のいずれかの発明に加えて、金型は、本体部分と連結する連結部を有しており、電熱線は、連結部を除いた金型表面に配置される。
【００４８】
この構成により、電熱線の配置コストと加熱効率とのバランスを最適化できる。
【００４９】
本発明の第１０の発明に係る押出加工装置では、第５から第８のいずれかの発明に加えて、金型は、その外周の一部を筐体に覆われており、電熱線は、筐体に覆われている部分において設けられる。
【００５０】
この構成により、電熱線の配置コストと加熱効率とのバランスを最適化できる。
【００５１】
本発明の第１１の発明に係る押出加工装置では、第５から第１０のいずれかの発明に加えて、電熱線は、金型の表面から、貫通孔に熱を付与する。
【００５２】
この構成により、貫通孔の温度を一様に上げることができる。
【００５３】
本発明の第１２の発明に係る押出加工装置では、第４から第１１のいずれかの発明に加えて、貫通孔の温度を測定する温度測定部を備え、
押出冶具は、温度測定部で測定される温度に基づいて、押出速度および押出圧力の少なくとも一方を制御する。
【００５４】
この構成により、貫通孔の温度状態に合わせた最適な押出加工が実現できる。
【００５５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５６】
（実施の形態１）
【００５７】
（押出加工装置の全体説明）
まず、押出加工装置の全体構造と発明者による着眼点について説明する。
【００５８】
図１は、参考技術の押出加工装置の模式図である。図１は、押出加工装置１００を側面から見ると同時に内部の状態が可視状態に示している。
【００５９】
押出加工装置１００は、本体部分１０１と金型１０３を備えている。また、金型１０３の外周は、必要に応じて筐体１０５が備えられている。本体部分は、金属等ビレット１１０を挿入可能な挿入孔１０２を有している。挿入孔１０２は、金属等ビレットを挿入可能だけでなく、押出冶具１０６も挿入可能である。
【００６０】
金型１０３は、本体部分１０１に連結している。金型１０３は、挿入孔１０２の内径（直径）よりも小さな内径である貫通孔１０４を備えている。また、貫通孔１０４は、挿入孔１０２にも連結している。すなわち、押出加工装置１００の横方向においては、挿入孔１０２から貫通孔１０４は、一連に連続しており、その一方の端部は、挿入孔１０２の開放口であり、他方の端部は貫通孔１０４の開放口となっている。
【００６１】
挿入孔１０２の一方の開放口から金属等ビレット１１０が挿入される。この金属等ビレット１１０は、挿入前に加熱されており、溶融状態ではないが、押出加工が可能な柔軟性（強度）を有している。押出冶具１０６は、動力によって挿入孔１０２に挿入された金属等ビレット１１０を押し込む。
【００６２】
金属等ビレット１１０は、挿入孔１０２内部で押し込まれて、挿入孔１０２に連結する貫通孔１０４に到達する。金属等ビレット１１０は、上述の通り柔軟性を有しているので、押出冶具１０６による押し込み圧力に基づいて、その形状を貫通孔１０４の形状にあわせながら、貫通孔１０４内部に入り込む。更に、押出冶具１０６による押し込み圧力が継続されると、金属等ビレット１１０は、貫通孔１０４の形状にあわせた加工部材１２０となって貫通孔１０４の一方の端部である開放口から押し出される。
【００６３】
この加工部材１２０は、貫通孔１０４の形状によって棒状となったり板状となったりする。
【００６４】
この押し出された部材が、金属等ビレット１１０を基にした加工部材１２０である。押出冶具１０６による押し込み圧力が継続されれば、挿入孔１０２に挿入された金属等ビレット１１０が、そのまま貫通孔１０４に押し込まれて、加工部材１２０が成型される。
【００６５】
押出加工装置１００は、このようにして金属等ビレット１１０から、目的とする直径、断面形状、長さなどを有する加工部材１２０を成型できる。加工部材１２０は、角材、線材などであり、その断面形状は円形、楕円形、多角形、方形などさまざまであればよい。
【００６６】
押出加工装置１００は、柔軟性や可塑性を有する金属等ビレット１１０を押出冶具１０６で押し込むだけで加工部材１２０を得ることができるので、容易且つ低コストの製造装置である。
【００６７】
ここで、押出加工装置１００は、押出冶具１０６による金属等ビレット１１０の押し込みで加工部材１２０を得る。このため、金属等ビレット１１０は、溶融状態ではないが、一定の形態を維持しつつも挿入孔１０２の形状から貫通孔１０４の形状に変化させるだけの柔軟性や可塑性を有している必要がある。もちろん、直径変化の際に、クラックや断裂を生じさせることは好ましくない。
【００６８】
このような成型に必要となる柔軟性や可塑性は、金属等ビレット１１０に予め付与された熱によって実現される。しかしながら、押出加工装置１００で押出加工が行われる作業時間の間に、金属等ビレット１１０の温度が低下してしまうこともある。金属等ビレット１１０の温度が低下すると、挿入孔１０２内部の金属等ビレットの柔軟性や可塑性が低下してしまって、押出冶具１０６による押し込みによって、貫通孔１０４の形状にあわせた成型が困難となることがある。成型ができなくなるか、無理に押出冶具１０６による圧力を掛けることで、加工部材１２０にクラックや断裂が生じたりすることもある。
【００６９】
すなわち、金属等ビレット１１０が挿入されている挿入孔１０２に対応する領域２００での温度低下が、上記のような問題を生じさせうる。一方で、金属等ビレット１１０が挿入孔１０２に挿入される前に付与される熱を予め高くされていると、挿入孔１０２内部で金属等ビレット１１０が溶融するなどの、別の問題も生じる。本体部分１０１の耐熱性などの確保も問題となる。
【００７０】
特許文献１、特許文献２に代表される技術は、この領域２００における温度低下に着目して、本体部分１０１内部にヒーターなどを格納することを提案している。
【００７１】
図２は、特許文献１、特許文献２などに代表される従来技術での押出加工装置の概念図である。図２に示される従来技術で提案されている押出加工装置１００は、領域２００における温度低下を防止するべく、本体部分１０１内部にヒーター１３０を内蔵している。
【００７２】
このような本体部分１０１内部にヒーター１３０を内蔵することでの対応の問題は、従来技術で説明した通りである。装置の大型化、複雑化、加熱の不十分、作業の複雑性などの問題が生じてしまう。
【００７３】
また、アルミニウムなどの高い柔軟性や可塑性を持つ材料を原料とする金属等ビレットの場合には、金属等ビレットへの加熱である領域２００での加熱によって、押出加工での作業中に必要な柔軟性や可塑性が維持される。このため、図２に示されるように、本体部分１０１に対応する領域２００にヒーター１３０が内蔵されれば、十分であることが多い。
【００７４】
しかしながら、マグネシウムは、柔軟性や可塑性が低い。このようなマグネシウムを原料とする金属等ビレットの場合には、挿入孔１０２である本体部分１０１において金属等ビレット１１０に加熱するだけでは不十分であることが多い。金属等ビレット１１０は、押出冶具１０６によって挿入孔１０２に押し込まれつつ、挿入孔１０２に連結する貫通孔１０４に従って加工部材１２０に変形する。
【００７５】
このとき、マグネシウムを原料とする金属等ビレットは、柔軟性や可塑性が低いことにより、押出加工中において、貫通孔１０４内部で冷却が進んでしまう。貫通孔１０４内部の加工部材１２０は、内径としての形状も小さくなっており、より冷却されやすくなるからである。また、マグネシウムを原料とする金属等ビレットは、硬度も高いことで、押出冶具１０６による挿入孔１０２から貫通孔１０４への押出作業に要する時間も長くなる。この押出作業に要する時間が長いことで、貫通孔１０４内部での加工部材の冷却、硬化が早期に進んでしまい、押出冶具１０６による押出加工が困難となってしまうことも多い。
【００７６】
このように、長周期積層構造マグネシウム合金などのマグネシウムを原料とする金属等ビレットの押出加工では、従来技術で提案されている押出加工装置では、対応できない問題があった。一方で、マグネシウム合金の軽量性、耐久性、強度などのメリットから、マグネシウム合金が、様々な機器に応用されることが望まれている。
【００７７】
このような要望に対応しつつ、低コストで加工が可能である押出加工によって、マグネシウムなどを原料とする金属等ビレットの押出加工装置が求められる。
【００７８】
発明者は、押出加工装置において、挿入孔１０２に対応する領域２００で金属等ビレット１１０への加熱による制御ではなく、形状が変形して貫通孔１０４に入った後での加工作業中に生じる加工部材１２０の冷却が問題であることに着目した。この結果、図３に示されるように、貫通孔１０４に対応する領域２０１での熱の維持や加熱が重要であるとの発明の着想に至った。図３は、本発明の着想を概念化した説明図である。
【００７９】
（全体概要）
【００８０】
図４は、本発明の実施の形態１における押出加工装置の側面図である。図４は、押出加工装置１の内部状態が分かるように内部を透視した状態として示している。
【００８１】
なお、既述したようにビレット１０や加工部材１１の柔軟性や可塑性とは、押出加工装置１によって押出加工が可能な程度の強度であることを言う。また、加工部材１１は、貫通孔５の内部形状によって定まる棒状や板状等となった、押出加工後の部材である。
【００８２】
押出加工装置１は、本体部分２と、金型４、加熱手段８と、を備える。本体部分２は、金属等のビレット１０が挿入される挿入孔３を有する。金型４は、本体部分２に連結しており、ビレット１０の直径よりも小さな内径の貫通孔５を有する。すなわち、貫通孔５の内径は、挿入孔３の内径よりも小さい。加熱手段８は、金型４の表面に配置される。すなわち、図２に示される従来技術のように、本体部分１０１内部に加熱手段１３０が格納されるのではなく、実施の形態１における押出加工装置１は、金型４の表面に加熱手段８を配置している。
【００８３】
挿入孔３に挿入されるビレット１０には、押出冶具７によって、押し出し圧力が付与される。付与されるこの押出圧力によって、ビレット１０は、挿入孔３を進む。ビレット１０は、溶融状態とまでは行かないが、一定の熱が加えられることで柔軟性や柔らかさを有している。この柔軟性や可塑性は、押出圧力によって、形状を変化させることが出来る程度のレベルである。
【００８４】
挿入孔３に挿入されたビレット１０に、押出冶具７によって押出圧力が付与されると、この柔軟性や可塑性を有するビレット１０は、挿入孔３を進む。挿入孔３は、金型４の備える貫通孔５に連結している。貫通孔５は、挿入孔３の形状よりも小さい（ビレット１０の直径よりも小さい）。
【００８５】
この貫通孔５に到達したビレット１０は、更に押出冶具７による押出圧力を付与される。挿入孔３と貫通孔５との境界は、貫通孔５の入り口５１以外では金型４の壁で塞がれている。この壁に塞がれることで、貫通孔５に到達したビレット１０は、貫通孔５の入り口５１以外の逃げ道を失う。
【００８６】
この結果、ビレット１０は、貫通孔５に入り込むように変形を生じさせるしか対応が出来なくなる。すなわち、貫通孔５の内径とその断面形状に合わせて、ビレット１０は、変形していく。この変形によって、ビレット１０は、貫通孔５の断面形状に合わせた加工部材１１へと変形する。変形した加工部材１１は、貫通孔５の出口５２から外部に排出される。
【００８７】
排出された加工部材１１は、その後の様々な部材として使用されるようになる。
【００８８】
ここで、加熱手段８は、金型４の表面に配置されている。このため、押出加工装置１では、金型４の表面から内部に向けて、ビレット１０（加工部材１１）に熱が付与される。上述した通り、柔軟性や可塑性が比較的低いマグネシウム合金のビレット１０の場合には、貫通孔５の入り口５１から出口５２まで押し出される間に、ビレット１０（加工部材１１）が冷えてしまう。冷えてしまうことの問題は、クラックや損傷など、上述したとおりである。
【００８９】
実施の形態１における押出加工装置１は、金型４の表面に加熱手段８が配置されている。貫通孔５は、金型４の内部に設けられる。この結果、金型４の表面に配置される加熱手段８によって、貫通孔５全体に、外部から熱が加えられる。
【００９０】
貫通孔５全体に熱が加えられることによって、貫通孔５を変形しながら抜け出ることで、冷えることでのクラックや損傷を生じさせることなく、ビレット１０は、加工部材１１に変形して、出口５２から得られる。これは、ビレット１０が、マグネシウムを含む合金であっても可能である。あるいは、長周期積層構造マグネシウム合金のビレット１０であっても可能である。
【００９１】
長周期積層構造マグネシウム合金のビレット１０は、通常のマグネシウム合金よりも、強度や耐久性が高い。このため、押出加工装置にて押出加工して加工部材を得る際に、ビレットや加工部材の柔軟性や可塑性を維持することは、より考慮を必要とする。特に、ビレット１０が押し出されつつ貫通孔５で加工部材１１が形成される間に、加工部材１１が冷えてしまう可能性がある。この場合でも、実施の形態１の押出加工装置１は、貫通孔５を含む金型４の表面に加熱手段８を備えている。
【００９２】
この加熱手段８が、金型４の表面から内部に向けて熱を加える。この熱で、加工部材１１が押出加工に必要な柔軟性や可塑性を失う状況までにはならない。結果として、マグネシウム合金や長周期積層構造マグネシウム合金であっても、押出加工装置１は、クラックや損傷などの不具合を生じさせることなく、ビレット１０から加工部材１１を得ることが出来る。
【００９３】
特に、柔軟性や可塑性が低い金属等のビレット１０は、挿入孔３が設けられる領域２０よりも貫通孔５が設けられる領域２１において加工作業時間の経過と共に冷却して硬化してしまう傾向がある。実施の形態１の押出加工装置１は、金型４の表面に加熱手段８が設けられているので、領域２１に熱が付与される。言い換えれば、領域２１においてビレット１０（加工部材１１）の加工に必要な温度が維持される。
【００９４】
実施の形態１における押出加工装置１は、温度低下による押出加工の問題や影響がより顕著な領域２１に対応した加熱手段８により、押出加工の困難な金属等のビレット１０であっても、確実に押出加工によって加工部材１１を得ることが出来る。
【００９５】
図５は、本発明の実施の形態１における押出加工装置の斜視図である。図５は、押出加工装置１の内部が分かるように一部を分解した状態で示しており、図４で説明した押出加工装置１を斜視状態として示している。図５に示される押出加工装置１では、ビレット１０が押し出されて、板状の加工部材１１が押し出されている状態が示されている。機能や動作は上述したとおりである。
【００９６】
（加熱手段）
加熱手段８は、金型４の表面に面状に配置される電熱線を有することも好適である。図６は、本発明の実施の形態１における加熱手段の模式図である。図６は、金型４の表面を一方向から見た状態を示している。金型４は、柱状の部材である。このため、その断面形状は、円形、楕円形、角形、多角形など様々である。図６は、この金型４の表面をある方向から見た状態であるので、図としては方形となっている。しかしながら、実際の金型４は、円形や多角形などの断面形状を有している。
【００９７】
電熱線８１は、この金型４の表面に面状に配置される。電熱線８１が、金型４の表面に面状に配置されることで、電熱線８１の取り付けに大きな負担やコストが掛からないメリットがある。例えば、図２に示される従来技術のように、本体部分１０１に加熱手段１３０を格納する場合には、そのための製造コストがかかる。また、加熱手段１３０の制御や故障などの場合にも、手間やコストを要する。
【００９８】
これに対して、実施の形態１の加熱手段８は、電熱線８１を金型４の表面に面状に配置する。このため、製造コストが低減できる。加えて、電熱線８１の発熱や減熱の外部からの制御も容易である。もちろん、電熱線８１が故障等する場合でも、修理等が容易であるメリットがある。
【００９９】
加えて、図６では、金型４のある方向から見た表面のみを示しているので、電熱線８１は、ある面のみにしか配置されていないように見える。しかしながら、電熱線８１は、金型４の表面において面状に配置される。すなわち、金型４を様々な角度から見る場合でも、図６に示されるように、電熱線８１が配置されている。
【０１００】
電熱線８１がこのように面状に（更には金型４の全体に広がるように）配置されることで、電熱線８１は、金型４をその表面から内部に向けて一様かつ均一的に加熱することが出来る。このため、金型４の内部のさまざまな場所において、電熱線８１からの加熱によって一様な温度を有することが出来る。
【０１０１】
一様な温度となるような加熱によって、貫通孔５で変形させられながら加工部材１１が形成される際に、一様かつ全体的に加工部材１１が加熱を受けて、冷え固まることなく加工部材１１が形成される。以上のように、加熱手段８が、領域２１に対応するために金型４の表面に設けられるだけでなく、金型４の表面の全体に渡って、電熱線８１として配置されることで、ビレット１０から加工部材１１が押出加工で形成される際の、冷却などによる形成不具合を低減できる。
【０１０２】
（電熱線の態様）
電熱線８１は、図６に示されるように金型４の表面においてらせん状に配置されることが好ましい。らせん状に電熱線８１が配置されることで、金型４の表面を最大限活用しつつ、電熱線８１を面状に配置できるようになる。
【０１０３】
図７は、本発明の実施の形態１における電熱線が配置されている金型の正面図である。図７は、図６と同様に、柱状部材である金型４をある方向から見た状態を、平面的に示している。このため、実際の金型４は、立体形状である。この立体形状の金型４の表面に、図７に示されるように、らせん状に電熱線８１が配置されている。この配置によって、電熱線８１は、金型４をその表面から内部に向けて、一様かつ効率的に加熱できる。
【０１０４】
ここで、電熱線８１の長辺が金型４の表面において貫通孔５の方向に沿っていることも好適である。図７では、電熱線８１の長辺８１Ａが、貫通孔５（図７では図示されていない。金型４内部に貫通孔５が設けられている。）は、矢印Ａの方向に沿って、金型４内部に設けられている。電熱線８１の長辺８１Ａは、この矢印Ａに沿っている。
【０１０５】
電熱線８１の長辺８１Ａが貫通孔５の方向に沿っていることで、貫通孔５に沿って、直接的に温度を維持させることがしやすくなる。特に、電熱線８１は、その線路上では、ほぼ同一温度を発揮できる。このため、長辺８１Ａが貫通孔５の方向に沿っていることで、ほぼ同一温度の長辺８１Ａが、貫通孔５に沿った状態で熱を加えることができる。この結果、貫通孔５の入り口５１から出口５２にかけての温度が、長辺８１Ａによって、一定に保たれやすくなる。
【０１０６】
入り口５１から出口５２にかけての貫通孔５の温度が、一定に保たれやすいことで、押し出しによる変形での加工部材１１が形成される際に、加工部材１１に加えられる熱が一定に保たれやすくなり、押出加工での加工部材１１の形成が、確実に行えるようになる。
【０１０７】
あるいは、電熱線８１の長辺８１Ａが、貫通孔５の交差方向に主に沿っていることでもよい。この場合には、図７の場合と異なり、長辺８１Ａが矢印Ａに交差するようになる。
【０１０８】
長辺８１Ａが貫通孔５に交差することで、貫通孔５と長辺８１Ａとが重複する領域のそれぞれで、重点的に長辺８１Ａは、貫通孔５に熱を加えることが出来る。この結果、貫通孔５では、一様ではない可能性もあるが、より十分な熱が加えられる。この加熱の結果、貫通孔５へ加えられる熱量が十分となり、ビレット１０から加工部材１１への加工における不具合を生じさせにくくなる。
【０１０９】
このように、らせん状の電熱線８１は、金型４の表面全体に配置されることで、金型４全体を加熱することが出来るだけでなく、貫通孔５とらせん状との対応関係の工夫により、貫通孔５の加熱のバリエーションを様々に拡大できる。
【０１１０】
（電熱線と金型形状との関係）
また、金型４の形状や特徴に合わせて、電熱線８１の構造が特定されることも好適である。
【０１１１】
金型４は、本体部分２と連結される。あるいは、金型４の外周の少なくとも一部を覆う筐体６とも連結される。この連結のために、金型４は、連結部を備えることもある。図８は、本発明の実施の形態１における金型の断面図である。金型４を貫通孔５の出口５２側もしくは入り口５１側から見た状態を、図８は、示している。
【０１１２】
金型４は、連結部４１を備える。また、場合によって、外部に露出される露出部４２を備える。連結部４１は、上述の通り、本体部分２と連結されたり筐体６と連結されたりする場合に用いられる。連結部４１は、連結の構造や形態によって、様々な形状や構造を有する。
一方、露出部４２は、金型４の取替えや電熱線８１の制御のために、筐体６に覆われずに外部に露出する部分である。露出部４２は、完全に外部に露出するだけでなく、筐体６との空隙となることでも生じる。
【０１１３】
電熱線８１は、この連結部４１を除いた金型４の表面に配置されることでもよい。連結部４１は、本体部分２などとの連結のために必要な表面を確保しておくことが求められるからである。加えて、連結部４１に電熱線８１が設けられないことで、電熱線８１のコストと加熱面積の最大化のバランスを取ることができる。
【０１１４】
また、電熱線８１は、露出部４２を除いた金型４の表面に配置されることも好適である。露出部４２は、空気と接している。露出部４２以外の金型４の表面は、筐体６によって覆われている。金型４の保護や、押出加工における作業場の効率化を実現できるからである。
【０１１５】
ここで、金型４の表面において、筐体６によって覆われて筐体６と接触している部分は、筐体６に金型４の熱が伝導して、外部に放出されてしまう。このため、筐体６に覆われている部分ほど、金型４が冷却されてしまう。金型４が冷却されてしまえば、当然に、内部の貫通孔５も冷却されてしまう。
【０１１６】
これに対して、露出部４２は空気に触れているので、金型４の表面が相対的に冷えにくい。このため、露出部４２には、電熱線８１が設けられなくても、貫通孔５の温度維持への悪影響が少ない。当然に、露出部４２に電熱線８１が設けられないことで、電熱線８１のコストと加熱面積の最大化のバランスを取ることも可能である。
【０１１７】
以上のように、加熱手段８は、電熱線８１を備えて金型４を介して貫通孔５を加熱できる。加えて、この加熱においては、金型４の形状や構造に合わせた電熱線８１の構成により、効率よい加熱とコストとの最適なバランスを取ることができる。
【０１１８】
なお、電熱線８１は、その長さ、幅、単位長当たりの加熱量などは、貫通孔５の断面積、長さ、押出加工する加工対象の金属等ビレット１０の種類などによって定められれば良い。あるいは、電熱線８１は、全体がいくつかのユニットに分割されていることも好適である。上述の貫通孔５の形態や金属等ビレット１０の種類などによって分割されたユニットのいずれに電力が供給されるかが切り替えられる。切り替えによって、複数のユニットの内、いずれかのユニットが発熱できるので、加熱手段８全体での加熱量を様々に変化させることができる。
【０１１９】
発熱量が変化できれば、加熱手段８による貫通孔５への加熱のバリエーションが更に広がるメリットが高まる。
【０１２０】
以上のように、実施の形態１における押出加工装置１は、押出加工における変形を生じさせている貫通孔５を加熱できることで、ビレット１０（加工部材１１）の冷却などによる悪影響を防止できる。更に、加熱手段８が、面状の電熱線８１を備えることで、押出加工装置１の製造コストを下げると共に、貫通孔５を一様に加熱できて、押出加工に必要なビレット１０（加工部材１１）の柔軟性を維持できる。
【０１２１】
（実施の形態２）
【０１２２】
次に、実施の形態２について説明する。
実施の形態２は、加熱手段８による加熱が、押出加工においてより最適とできる構成について説明する。
【０１２３】
図９は、本発明の実施の形態２における押出加工装置の側面図である。図９は、押出加工装置１の構造を模式的に表しており、内部が見えるように透視状態で示している。図９に示される押出加工装置１は、貫通孔５の温度を測定する温度測定部９を更に備える。
【０１２４】
温度測定部９は、図９においては、筐体６内部に設けられているように示されているが、他の場所に設けられてもよい。図９は、ブロック図のように模式的に示している。このため、例えば、温度測定部９は、筐体６の外側に設けられてもよいし、本体部分２の内部や外部に設けられてもよい。
【０１２５】
温度測定部９は、貫通孔５の入り口５１、出口５２、途中あるいは全体の温度を測定する。貫通孔５の温度はすなわち、加熱手段８によって貫通孔５で形成される加工部材１１の温度を示しているからである。
【０１２６】
温度測定部９が測定した結果は、押出加工装置１を用いてビレット１０の押出加工の作業を行う作業者に表示もしくは通知される。作業者は、手動もしくは自動で、押出冶具７を操作する。このとき、温度測定部９で測定された貫通孔５の温度に基づいて、作業者は、押出冶具７の押出速度（押し込み速度）および押出圧力（押し込み圧力）の少なくとも一方を制御する。
【０１２７】
例えば、温度測定部９で測定された温度が、押出加工対象の金属等ビレット１０の押出加工にとって最適な温度（以下、「最適温度」という）の場合には、作業者は、押出冶具の押出速度および押出圧力を、標準値で行う。この標準値は、押出加工作業における経験値や実験値から定められれば良い。あるいは、理論値から標準値が定められても良い。
【０１２８】
作業者は、この標準値を基本として、温度測定部９で測定された貫通孔５の温度に基づいて、押出冶具７の押出速度および押出圧力の少なくとも一方を制御する。温度測定部９で測定された温度が、最適温度よりも高い場合には、ビレット１０および加工される加工部材１１の柔軟性や可塑性が標準よりも高いことを示す。このため、作業者は、押出冶具７の押出速度および押出圧力の少なくとも一方を、標準値より高くする。
【０１２９】
逆に、温度測定部９で測定された貫通孔５の温度が最適温度よりも低い場合には、ビレット１０および加工される加工部材１１の柔軟性や可塑性が標準よりも低いことを示す。この場合には、作業者は、押出冶具７の押出速度および押出圧力の少なくとも一方を、標準値より低くする。柔軟性や可塑性が標準よりも低いことから、押出速度や押出圧力を下げることが、加工部材１１の損傷などを防止しやすくなるからである。
【０１３０】
ここで、温度測定部９で測定された温度と押出冶具７の操作との関係は、一つのビレット１０の押出加工を一つの単位として単一で処理されてもよいし、一つのビレット１０の押出加工の最中での温度変化に合わせて、押出冶具７の操作が変化させられてもよい。連続、不連続に、温度変化に基づいて押出冶具７による押出速度および押出圧力の少なくとも一方が変化させられる。
【０１３１】
あるいは、押出冶具７が自動操作される場合には、押出冶具７を自動操作する制御部と温度測定部９とが連動していることも好適である。温度測定部９は、測定した温度結果を、制御部に通知する。制御部は、定期的、非定期あるいは連続してこの温度測定部９からの測定結果の通知を受ける。
【０１３２】
制御部は、この測定結果を受けて、自動で押出冶具７の押出速度および押出圧力の少なくとも一方を制御する。制御の方法は、上述した通り、標準値と最適温度を基準に、行われる。制御部が、温度測定部９からの通知を受けて自動で押出冶具７を制御することで、ビレット１０や加工部材１１の温度に最適化された押出加工が行われる。
【０１３３】
このように、温度測定部９の結果通知を受けて、自動で押出冶具７が制御されることで、押出加工がより確実に行われる。また、得られる加工部材１１の精度や品質を向上させることもできる。
【０１３４】
なお、実施の形態１〜２で説明された押出加工装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１３５】
１    押出加工装置
２    本体部分
３    挿入孔
４    金型
５    貫通孔
６    筐体
７    押出冶具
８    加熱手段
８１    電熱線
８１Ａ    長辺
９    温度測定部
１０    ビレット
１１    加工部材
１００    押出加工装置
【図１】
2015123459.tif 000003
【図２】
2015123459.tif 000004
【図３】
2015123459.tif 000005
【図４】
2015123459.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015123459.tif 000008
【図７】
2015123459.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015123459.tif 000011