JP2001512053A - 超電導体長尺物を圧延する方法とローラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 特に超電導体を圧延するローラ装置と圧延方法において、相互に対向して配置された２個のローラ本体を有し、該ローラ本体が対向するローラ外部平面を形成するローラ装置が使用され、圧延すべき材料と上記ローラ外部平面との間で発生する摩擦により圧延すべき材料が上記ローラ外部平面間で引張られるように対称軸の周りで２個のローラ要素を回転する手段が配置されている。本発明によれば、ローラ装置はローラ本体が少なくとも２個の環状すなわちチューブ状ローラ本体からなり、上記環状すなわちチューブ状ローラ本体には更に、環状の軌道を形成する面が設けられている。上記ローラ装置は上記ローラ外部平面が相互に押圧されるように環状の軌道と当接するよう配置された圧力装置を有しており、該圧力装置は該圧力装置が上記環状すなわちチューブ状ローラの環状軌道の一部のみと当接するように構成され、かつ位置している。このようにして、圧延工程の間ローラが悪影響を及ぼすように変形するという重要な危険性を伴うことなく極めて大きなローラ径で圧延可能である。特に超電導体の圧延に対しては、実験では圧延された超電導体に対する特性が改良されたことを示している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は2個の相互に対向したローラを有するローラ装置を使用して超電導体 長尺物（superconducting conductor lengths）を圧延する方法であって、２個 のローラが所定長超電導体が前記ローラ間で引張られることによって圧延される
ように作動する、超電導体長尺物を圧延する方法に関する。

【０００２】 超電導体長尺物の製造において、金属基材のチューブがよく使用され、該チュ
ーブには例えばセラミック粉末のような超電導性材料が充填され、該セラミック
粉末は、所定の工程に続いて、金属のチューブ内で超電導性材料の芯を構成する
ように形成し得る。製造工程の一部として、テープあるいは細いワイヤを得るた
めに、すなわち十分な密度を得るために金属チューブがしばしば変形され、超電
導性粉末材料の個々の粒子は粉末材料の超電導性を最適に利用し得るように配向
される。

【０００３】 試験したところでは、超電導体長尺物から短尺の超電導体を製造するにあたっ
て、その長さの超電導体が専用の押圧ピストンによって概ね平坦に押圧作用を受
けるとすれば、そのような変形は最適の結果をもたらすことが判明している。そ
の理由はこのような押圧は押圧作業の間所定長電導体内に材料の望ましくない偏
移（shifting）を顕著に発生させないからである。

【０００４】 しかしながら、所定長の電導体が一回の押圧作業では押圧できないような長さ
を有する場合、すなわち前記所定長電導体の個々の区分が順次押圧作業を受ける
必要がある場合に、平坦な押圧作業に関連して問題が発生する。これは押圧ピス
トンの縁部に位置する所定長電導体領域において望ましくないエッジ効果を発生
させ、このエッジ効果は超電導性を低減し得る。

【０００５】 そのような望ましくないエッジ効果を低減させるか、あるいは防止するために
、前述のような平坦なピストンを使用する代わりに、極めて大きな曲率半径を有
する湾曲したピストン面を有するピストンを使用し、専用の駆動機構を使用する
ことにより、段階的な工程において所定長電導体に亘りピストン面が進む運動に
追随するようにされた装置が開発された。このような装置を使用することにより
望ましくないエッジ効果を低減させ、同時に概ね平坦な平面の押圧を行なう変形
工程が達成される。

【０００６】 しかしながら、所定長が長い超電導体の製造において使用するのに特に容易に
適合しないのが前述の方法の欠点であり、前述のように、工程進行が不連続であ
る。

【０００７】 従って、本明細書の導入部分で述べたように、今日まで超電導体長尺物の圧延
に従来のローラを使用することを目標とする努力がなされてきた。本発明によっ
て所定長電導体を連続して走行させ変形させることが出来るので、前述の方法と
比較して所定長が長い電導体の大規模な製造により適している方法が得られるこ
とは明らかである。

【０００８】 しかしながら、この圧延方法では、ある場合には、かつ特に比較的大径のチュ
ーブの場合、所定長電導体の外側断面は電導体の全長に亘って完全に均一である
にも拘わらず、超電導性粉末材料は所定長電導体に沿って大量であるところと、
きわめて少ないところとが交互に配分される傾向があるため所定長電導体の長手
方向に超電導性粉末が不均一に配分される結果となり得ることが実際に示されて
いる。この悪影響を及ぼす作用（adverse effect）は、主として超電導性材料が
一連のソーセージのように配分されるので「ソーセージイング（sausaging）」と いう技術用語で表現されている。勿論、超電導性材料のそのような不均一な配分
がそれ自体パワー容量を低減することは別々として、この悪影響を及ぼす作用は
また、粉末材料の個々の粒子の配向が略同じ程度ではなく、これも更に、電導体
のパワー容量を低減させ、機械的強度を劣化させる。

【０００９】 このことに鑑み、本発明の目的は超電導体長尺物から複数の所定長超電導体を
製造する方法であって、複数の所定長電導体が所定のローラ装置において連続圧
延工程で加工可能であり、その圧延工程は同時に超電導性が改善された複数の所
定長超電導体を製造する方法を提供することである。

【００１０】 本発明のこの目的は請求項１に記載の方法によって達成される。少なくとも２
個の環状すなわちチューブ状ローラ本体を使用し、前記２個の環状すなわちチュ
ーブ状のローラ本体が各ローラ本体に配置されたそれぞれの軌道と当接する専用
の圧力装置によって相互に押圧され、前記圧力装置は前記軌道の一部のみに沿っ
て前記ローラ本体と接触するように形状づけられ、かつ配置されており、これは
本明細書で説明するものと同じ寸法の従来の圧延装置と比較して、他のことは同
じであるが、相対的に大きな曲率半径が得られることを意味している。

【００１１】 この方法により、均一な断面が得られ、所定長電導体に亘って材料が均一に配
分され得るので、連続的で平坦な押圧に匹敵する変形方法が得られる。他の非連
続的な変形方法に関して上述したような種類のエッジ効果が全く発生することな
くこの方法が得られることに注目すべきである。

【００１２】 大塊状のローラを備えた従来のローラ装置と比較して、ここに説明する圧延装
置はローラの有効半径に関して柔軟性がある。単に環状ローラを交換することに
より、３倍以上までの半径修正によって大きな半径修正（Large radius modific
ations of up to above factor-three radius modifications）を行なうことが できる。従来の圧延装置においては、そのような修正は著しい構造上の修正を伴
った。楕円形状を達成するために環状のローラを弾性的に変形することによりロ
ーラの半径の小さな修正は達成可能である。このことは、例えば、図３に示す追
加のローラを装着することにより達成可能である。このことは従来の圧延装置に
おいては選択可能なもの（option）ではなかった。

【００１３】 環状のローラあるいは圧延作用を達成する圧力装置のいずれかの材質を選定す
ることにより環状ローラ装置の剛性を修正可能であることは環状ローラ装置の別
の利点である。

【００１４】 ここに説明する環状ローラ装置の剛性はまた同じローラ半径を有する従来のロ
ーラ装置以上に増大可能である。これは圧延作用を達成する２個の圧力装置間の
距離が著しく短くされたことによる。

【００１５】 実際の試験ではローラ外部平面（roller surface planes）において２００ｍ ｍ以上の外径を有する複数の環状ローラで良好な結果が得られ、該環状ローラは
前記外部よりかなり小径の複数のローラを備える。

【００１６】 好適実施例によれば、使用された圧力装置は軌道と当接する少なくとも１個の
ローラであり、軌道がローラ本体の回転軸に向って面している。

【００１７】 この点に関して、圧力装置はまた環状すなわちチューブ状ローラ本体のための
作動輪として働くので、少なくとも１個の圧力装置は、該圧力装置と当接してい
るローラ本体を回転させるために特に有利に作動する。

【００１８】 本発明によれば、圧力装置は環状すなわちチューブ状ローラ本体の軌道に従っ
て種々の態様で配置可能である。しかしながら、各ローラ本体に対して１個の圧
力装置が使用されることが特に有利であって、該圧力装置は圧延工程中に超電導
体の一部と当接しているローラ外部平面のレベルにおいてローラ本体の軌道と当
接するよう配置される。こうすることにより、従来のローラ装置を使用すること
が可能となり、該ローラ装置を環状すなわちチューブ状ローラと関連して使用す
るにあたって容易に適合可能にし得る。

【００１９】 更に、本発明は均一な厚さの材料を圧延するのに特に適したローラ装置であっ
て、ローラ装置が相互に対向して配置された２個のローラ本体を有し、前記ロー
ラ本体が対向するローラ外部平面を形成し、圧延すべき材料とローラの平面間で
発生する摩擦によってローラ外部平面間で圧延すべき材料が引張られるように２
個のローラ本体が駆動される、前述の方法において使用するのに特に適したロー
ラ装置に関する。

【００２０】 英国特許第１，２５１，９１６号は種々の厚さの材料を圧延するローラ装置を
開示している。このローラ装置はローラリングの回転点に対して偏心したローラ
外部平面を備えたローラリングを使用しているが、均一な厚さの材料を圧延する
上でそのような装置を不適格にしている。

【００２１】 均一な厚さの材料を圧延することに対する周知のローラ装置に関わる問題は、
大きな圧延直径を達成すると同時にローラにおいて望ましくない変形の形態での
悪影響を及ぼす作用を発生させることなく高度の当接圧力を達成することが例え
ば前述のタイプの超電導体を圧延することとの関係で困難なことである。ローラ
の望ましくない変形は比較的幅広のローラの撓みの形態となり、満足のいくロー
ラ圧が得られる前にローラ外部平面が接してしまう危険性があり、比較的狭幅の
場合、すなわち概ねディスク形状のローラの場合、ローラが側方に、ディスクの
平面から外れる方向に撓む危険性がある。このことは圧延工程の制御を更に困難
にし、特に圧延された電導体の2個所の側縁部において圧延されつつある材料の 厚さを不均一にする結果となり得る。

【００２２】 この問題は、本発明によるローラ本体が概ね均一な厚さの少なくとも2個の環 状すなわちチューブ状のローラ本体を有し、前記環状すなわちチューブ状のロー
ラ本体には更に、該ローラ外部平面に対して同心な関係にある軌道を形成する外
部平面が設けられており、前記ローラ装置が前記ローラ外部平面が相互に押圧さ
れるように前記軌道と当接するようにされた圧力装置を有し、前記圧力装置が環
状すなわちチューブ状ローラの軌道の一部とのみ当接するように構成され、かつ
配置されていることを特徴とする本発明によって解決された。

【００２３】 このように、極めて長さの短いローラが使用可能であり、同時に極めて大きな
圧延径が得られ、しかも作動軸の中心からの距離が依然としてローラ本体の半径
よりも著しく小さくし得る。ローラ自体の望ましくない変形に関してはるかに大
きな剛性が得られるので、仕上がった超電導体における材料の一層の均一な配分
が得られる。

【００２４】 更に、本発明により、異なる直径や、表面の性質等で圧延するためにローラ装
置においてローラ本体を容易に交換可能で、同時に、従来のローラ装置には通常
比較的小さい直径のローラが設けられ、比較的大きな直径のローラで圧延するに
は構造的に修正あるいは調整が困難であるにもかかわらず、従来のローラ装置を
そのような圧延工程で容易に使用出来るようにすることが可能である。そのため
、環状すなわちチューブ状のローラ本体の交換はローラ装置の調整を必要とする
ことなく頻繁に実行可能である。

【００２５】 特に好適な実施例によれば、ローラ装置は環状すなわちチューブ状ローラ本体
がローラ外部平面において該ローラ外部平面の幅よりも少なくとも３倍大きな外
径を有するように構成しうる。そのため、ローラ装置は長いローラ本体並びに短
いディスク形状のローラ本体によって得られる利点を提供し、それもこれらのロ
ーラのタイプの前述の欠点も無くしてこれが達成される。

【００２６】 更に、環状すなわちチューブ状のローラ装置は圧力装置の外径より少なくとも
３倍大きな外径をローラ外部平面において有し得る。

【００２７】 本発明を図面を参照して以下更に詳細に説明する。

【００２８】 図１はローラ装置１を示し、前記ローラ装置１は該ローラ装置１の機能要素を
駆動するよう内部にモータが配置されているモータハウジング２で構成されてい
る。

【００２９】 更に、前記ローラ装置はギアハウジング３を含み、該ギアハウジング３内部に
モータハウジング２内のモータによって作動し、２本の駆動軸４、５を駆動する
ギアが位置している。駆動軸は2個のロール６、７に接続され、該ロールはロー ラ装置１に永続的に装着された２個のフレーム部分８、９内の対称軸１９、２０
の周りで回転可能に嵌め込まれている。

【００３０】 前述の構造は本質的に従来のローラ装置の原理に対応しており、従って、これ
らの部材は詳細には示していない。本発明により、上側および下側の環状のロー
ラ本体１０、１１も断面図で示されているが、これらのローラ本体は円形であり
、参照番号１２、１３で示される対称軸を有している。環状のローラ本体はロー
ル６、７の周りを延在し、環状のローラ本体はそれらの内周において軌道１４、
１５を有することによって、駆動軸４、５を介して駆動されると、圧延すべき材
料が領域１６を画定するローラ外部平面１７、１８の間に導入されるとすれば、
ローラ６、７は軌道１４、１５と当接するようにされる。

【００３１】 このように、環状のローラ本体１０、１１の直径に対してローラの平面１７、
１８とローラ６、７の対称軸１９、２０との間の距離は極めて小さくすることが
でき、同時にローラの圧力が高い状態でローラ本体が悪影響を及ぼすように変形
する顕著な危険性無くして環状のローラを使用できる。

【００３２】 さて、図２は図１と同じローラ装置を正面図で示し、この実施例においては環
状のローラ本体１０、１１の各々に対して１個のみのロール６、７が配置されて
いることが判る。この形態は、構造的な修正を行うことなく、２個の環状ローラ
本体１０、１１を設けることが可能な全く従来のローラ装置１を使用可能とする
ので特に都合がよい。このことから、ロール６、７は従来のローラでよく、環状
ローラ本体１０、１１の軌道１４、１５は概ね滑らかなものとし得ることが理解
される。

【００３３】 本発明によれば、環状のローラ本体１０、１１を備えた従来のローラ装置は、
特に、ローラ平面間の距離を実質的に制限無く調整するという点に関して通常の
調整の選択の自由を保持していることに注目すべきである。

【００３４】 当該技術分野の専門家には、環状のローラ本体の軌道１４、１５にロール６、
７との適切な当接面が設けられるとすれば、ロール６、７には例えば歯付きの輪
とか、その他の駆動輪を設け得ることは自明であろう。

【００３５】 さて、図３は環状のローラ本体１０、１１の各々に対して数個のロール６，７
，６ａ，７ａが配置されている代替実施例を示す。しかしながら、これは従来の
ローラ装置を修正することを前提としており、該ローラ装置には追加のロールに
対して適当な支承手段を設ける必要のあることは勿論である。

【００３６】 図３に示す実施例により、環状のローラ本体１０、１１は図２に示す実施例と
比較して圧延工程の間、より高度の適所に固定することができる。このように、
例えば圧延すべき材料の寸法が不均一でその結果ローラ圧力を不均一にする可能
性があることにより圧延工程に変動があったとしても例えば超電導体のより均一
な圧延ができる。

【００３７】 更に、当業者には、環状のローラ本体を圧延すべき材料に向って押圧し、ある
いは環状ローラ本体を回転駆動し、あるいは環状ローラ本体を支持するために数
個のロールを配置することは自明である。更に、環状のローラ本体を圧延すべき
材料に向って押圧するよう環状のローラ本体を回転駆動するためにローラを別個
に配置してもよいことは自明である。

【００３８】 当業者には個々のロール並びに環状のローラ本体の軌道に対してその他の位置
を提案し得ることも明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 横方向から見た、本発明によるローラ装置の説明図である。

【図２】 正面から見た図１に示すローラ装置の説明図である。

【図３】 本発明の代替実施例を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 電導体に対する特性が改良されたことを示している。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定長超電導体を圧延する方法であって、前記所定長電導体
   が超電導性の粉末状の基材を充填した少なくとも一本の金属チューブを有し、相
   互に対向して配置された２個のローラ本体を有し、前記２個のローラ本体が対向
   するローラ外部平面を形成するローラ装置が使用され、前記所定長超電導体が該
   所定長超電導体と前記ローラ外部平面との間の摩擦によって前記ローラ本体の該
   ローラ外部平面間で引張られるように前記２個のローラ本体が回転軸の周りで駆
   動されるような所定長超電導体を圧延する方法において、 少なくとも２個の環状すなわちチューブ状のローラ本体が使用され、前記２個
   の環状すなわちチューブ状のローラ本体が、前記各ローラ本体に配置された軌道
   と当接している専用の圧力装置によって相互に押圧され、前記圧力装置は専ら前
   記軌道の一部に沿って前記ローラ本体と接触するように形状づけられ、かつ配置
   されていることを特徴とする所定長超電導体を圧延する方法。
2. 【請求項２】 使用される前記圧力装置は前記軌道と当接している少なくと
   も１個のロールの形態であり、前記軌道が前記ローラ本体の回転軸心に向って面
   していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 少なくとも１個の圧力装置が該圧力装置と当接した前記ロー
   タ本体を回転させるために作動することを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の方法。
4. 【請求項４】 各ローラ本体に対して少なくとも１個の圧力装置が配置され
   ており、前記圧力装置は、圧延工程そのものの間所定長超電導体と当接する前記
   ローラ外部平面の高さにおいて前記ローラ本体の軌道と当接するように配置され
   ていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の方法
   。
5. 【請求項５】 相互に対向して配置された２個のローラ本体を有し、前記ロ
   ータ本体が対向した概ね円筒形のローラ外部平面を形成し、圧延すべき材料と前
   記ローラ外部平面間に発生する摩擦によって前記圧延すべき材料が前記ローラ外
   部平面間で引張られるように対称軸線の周りで前記２個のローラ本体を駆動する
   手段が設けられているローラ装置において、 前記ローラ本体が概ね均等な厚さの少なくとも２個の環状すなわちチューブ状
   のローラ本体を有し、前記環状すなわちチューブ状のローラ本体が更に、概ね円
   筒形のローラ外部平面に対して同心な関係にある円筒形の環状の軌道を形成する
   複数の平面を有し、前記ローラ装置が前記ローラ外部平面が相互に押圧されるよ
   うに前記環状の軌道と当接するよう配置された圧力装置を有し、前記圧力装置が
   前記環状すなわちチューブ状のローラの前記環状軌道の一部と専ら当接するよう
   に形状づけられ、かつ配置されていることを特徴とするローラ装置。
6. 【請求項６】 前記圧力装置が前記環状すなわちチューブ状のローラ本体の
   前記軌道に亘って転ぶような形状とされた外径を有する少なくとも1個のロール から構成され、および前記圧力装置が前記ローラ装置に対して対称軸の周りで回
   転可能に保持されていることを特徴とする請求項５に記載のローラ装置。
7. 【請求項７】 前記各ローラ本体の軌道は前記環状すなわちチューブ状ロー
   ラ本体の中心に向って面するように配置されていることを特徴とする請求項５ま
   たは請求項６に記載のローラ装置。
8. 【請求項８】 前記各ローラ本体に対して１個のみの圧力装置を含むことを
   特徴とする請求項７に記載のローラ装置。
9. 【請求項９】 対称軸の周りで前記ローラ本体を駆動する前記手段が前記圧
   力装置をその対称軸の周りで回転させることによって該圧力装置が前記環状すな
   わちチューブ状ローラ本体の1個にある前記軌道と当接することにより該ローラ 本体を回転させるよう前記圧力装置の少なくとも1個に接続されたモータを有す ることを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載のローラ装
   置。
10. 【請求項１０】 前記環状すなわちチューブ状のローラ本体が前記ローラ外
    部平面において該ローラ外部平面の幅の少なくとも３倍大きい外径を有している
    ことを特徴とする請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の圧延装置。
11. 【請求項１１】 前記環状すなわちチューブ状のローラ本体が前記ローラ外
    部平面において前記圧力装置の外径の少なくとも３倍の大きさの外径を有してい
    ることを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれか１項に記載のローラ
    装置。
12. 【請求項１２】 所定長超電導体を形成するために該所定長超電導体、ある
    いは予備形成した超電導体を圧延するための請求項５から請求項１１までに記載
    のローラ装置の用途。