(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼から成る金属帯状体が、牽引装置を用いて貯蔵巻枠から引き出され、成形工具によって縦スリットを有する管が成形され、管の縦スリットがレーザー溶接装置によって溶接され、その際溶接個所の工程の進行方向に対して上流側で、まだ開放しているスリット付管に少なくとも１本の光ファイバーが挿入される、一本又は複数本の光ファイバーを被覆するための、１〜６ｍｍの外径を有する縦シーム溶接された金属管を製造するための方法において、
ａ）金属管を、第一の工具領域と第二の工具領域とから成る一体的な工具を通して案内し、その場合に、この第一の工具領域は、この工具の溶接個所の工程の進行方向に対して上流に位置し、溶接すべき金属管の周縁部を互いに接触させた形で保持するとともに、この第二の工具領域は、この工具の溶接個所の工程の進行方向に対して下流に位置し、力を加えない形で溶接継ぎ目を保持することと、
ｂ）この第一の工具領域と第二の工具領域の間に凹部を設けて、この凹部を通して、レーザー溶接装置のレーザービームを金属管の溶接すべき縦継ぎ目の方に向け、その場合に、レーザー溶接装置を、溶接すべき縦スリットに対して動かぬように調節することと、
ｃ）この工具の工程の進行方向に対して直ぐ下流側において、クランプジョー引き抜き装置として構成された引き抜き装置のクランプジョーが、溶接された金属管をしっかりと掴み、その場合に、クランプジョーが金属管を捻れないように案内することと、
を特徴とする方法。
【請求項２】
金属帯状体を管に成形する前に、金属帯状体の縁を縁取りすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
金属帯状体に液状の潤滑剤が塗布されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
溶接個所の範囲がヘリウムなどの希ガスによって洗浄されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
溶接された管がクランプジョーの工程の進行方向に対して下流側で直径を縮小され、直径が縮小された管が第２のクランプジョー引き抜き装置のクランプジョーによって引き抜かれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
金属管内にワセリンが充填されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
光ファイバーとワセリンを含む金属管が引き抜きディスク上に少なくとも１回巻かれ、そしてやや引っ張って貯蔵巻枠に巻き取られ、金属管が、第１のクランプジョー引き抜き装置、管縮小工具または第２のクランプジョー引き抜き装置によって形成された固定個所と、引き抜きディスクとの間で、２〜８％の間だけ弾性的に伸長され、弾性的な伸長が引き抜きディスク上で相殺されるので、金属管に対して光ファイバーのほぼ正確な余剰長さが生じることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯状体が貯蔵巻枠から引き出され、成形工具によって縦スリットを有する管が成形され、管の縦スリットがレーザー溶接装置によって溶接される、１〜６ｍｍの外径を有する縦シーム溶接された金属管を製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨーロッパ特許第０２９９１２３号明細書により、金属帯状体からスリット付管を成形し、この縦方向スリットをレーザーで溶接することによって、金属帯状体からなる所定の直径範囲の金属管を製造することが知られている。金属帯状体、特にステンレス鋼からなる帯状体は、複数の対のローラからなる第１の成形工具によって、縦方向スリットを有する管に成形される。同様に複数の対の成形ローラからなる第２の成形工具において、縦方向スリットを有する管が、帯状体の縁を互いに突き合わせた管に成形される。第２の成形工具の成形ローラは専ら、管の外側表面に作用する。第２の成形工具の工程の進行方向に対して下流側に、１対のローラが設けられている。このローラはレーザー溶接装置の照準に対して所定の間隔をおいてスリット付管を案内する。溶接された管は溶接装置の工程の進行方向に対して下流側で、大きな遊びをもって冷却管内に達する。冷却管内で溶接継ぎ目はアルゴンによって強力に冷却される。そして、溶接された金属管は引き抜き型内に達する。この引き抜き型内で直径が縮小される。貯蔵巻枠から成形工具と引き抜き型を通って金属帯状体を引っ張る引き抜き装置としては、駆動される引き抜きディスクが役立つ。この引き抜きディスクの周りに金属管が１８０°巻きつけられて案内される。引き抜きディスクは外周に設けられたＶ字状の溝を備えている。この溝内に金属管が押し込まれるので、充分な引張り力が加えられる。しかしながら、それによって金属管が楕円形に変形することになる。レーザービームに対して縦方向スリットを横方向に向けることは、第２の成形工具の上側ロールによって達成される。この成形工具は周方向に延びる突出部を備え、この突出部はスリット付管内に挿入され、帯状体の縁を案内する。
【０００３】
この方法の場合には、出来上がった金属管が引き抜きディスクのＶ字状溝によって変形するという危険のほかに、縦継ぎ目がレーザービームの方へ正確に向けられないという欠点がある。それによって、人は、レーザービームの燃焼個所が縦方向スリットの上方に位置するように操作しなければならない。従って、縦継ぎ目に大きな“燃焼まだら”が生じる。これは多量のレーザーエネルギーを必要とするかあるいは製作速度を低下させることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、非常に長い、すなわち３０００ｍ以上の管を、溶接欠陥なしに製造することができるように、冒頭に述べた種類の方法を改良することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、ａ）溶接すべき管が溶接個所の工程の進行方向に対して直ぐ上流側で、管表面に作用する第１の工具領域を通って案内され、この工具領域によって金属帯状体の縁が互いに接触保持され、ｂ）溶接された管が溶接個所の工程の進行方向に対して直ぐ下流側で、管表面に作用する第２の工具領域を通って案内され、この工具領域が力を加えずに溶接継ぎ目を保持し、溶接継ぎ目を露出し、ｃ）第２の工具領域の工程の進行方向に対して直ぐ下流側において、クランプジョー引き抜き装置のクランプジョーが溶接された管に作用し、クランプジョーが管をねじれないように案内することによって解決される。
【０００６】
金属管を通して案内する工具により、帯状体の縁が相互の方へ正確に配向され、それによって欠陥のないエッジのない継ぎ目を形成することができる。第２の工具領域は溶接後帯状体の縁を離れないように保持するので、溶接継ぎ目を強力に冷却する必要はない。それによって、アルゴンを節約することができる。
成形工具は更に、レーザービームまたは照準に対する縦継ぎ目の側方配向および高さ方向配向をきわめて簡単に最適化するので、製作の間レーザービームの位置を後調節する必要がない。
【０００７】
特にクランプジョー引き抜き装置によって、溶接個所の工程の進行方向に対して下流側で金属管をねじれないように案内することができる。なぜなら、クランプジョーが管をしっかりと取り囲むからである。
管が第１と第２の工具領域によって形成されたユニットの成形工具を通って案内されると有利である。レーザービームは工具の凹部を通って、溶接すべき継ぎ目の方へ向けられる。この場合、工具の入口範囲は溶接すべき管を１００％取り囲んでいる。これに対して、溶接個所の工程の進行方向に対して下流側に位置する工具の出口範囲は、帯状体縁を互いに接触保持することができるように取り囲んでいる。溶接継ぎ目範囲が露出しているので、良好な冷却が可能である。
【０００８】
金属帯状体を管に成形する前に、金属帯状体の縁は縁取りされる。それによって、溶接時に“汚れていない”帯状体縁が得られ、従って汚れによる溶接欠陥が防止される。この縁取りは好ましくは、駆動される回転シャーによって行われる。縁取り時と管成形時に、大きな押圧力が発生するので、アルミニウムまたはステンレス鋼のような若干の金属は工具に“付着”する。この付着を防止するために、金属帯状体に液状の潤滑剤が塗布される。この塗布は、金属帯状体を、常に潤滑剤を滲み込まさせた二つのフェルト条片の間を通過させることによって簡単に行われる。潤滑剤により、案内工具の範囲での金属管の付着が防止される。これは、長い製作長さが達成されるという傑出した利点がある。
【０００９】
本方法はほとんどすべての溶接可能な金属に適しているが、特にステンレス鋼の帯状体を溶接するときに生じる問題が解決される。
溶接個所の範囲がヘリウムなどの希ガスによって洗浄される。これは、冷却作用のほかに、溶接継ぎ目の範囲に焼きなまし色が発生しないという利点がある。
【００１０】
溶接れた金属管は好ましくは、クランプジョーの工程の進行方向に対して下流側で直径が縮小され、この直径が縮小された管は第２のクランプジョー引き抜き装置のクランプジョーによって引き抜かれる。管は１回の引き抜きで約１５〜１８％だけ直径を縮小させることができる。それによって、ライン速度を溶接速度よりも高めることができる。他の利点は、溶接された管の寸法にほとんど左右されずに、最終製品の寸法を選定することができることにある。管縮小工具（引き抜き型の）と第１のクランプジョーのクランプジョーによって、所望の直径を有する管を所定の範囲内で製作可能である。案内工具の出口端部と第１のクランプジョー引き抜き装置の間に、同様に管縮小工具が設けられていると、直径を１５〜１８％だけ２回縮小させることができる。すなわち、ライン速度が大幅に高まる。
【００１１】
本発明による方法は特に、光ファイバーケーブルを製造するために適している。そのために、溶接個所の工程の進行方向に対して上流側において、まだ開放しているスリット付管に１本または複数本の光ファイバーが挿入される。このようなケーブルの場合には、湿気に敏感な光ファイバーを保護するために、金属管内にワセリンが充填されるという利点がある。
【００１２】
光ファイバーは特に、細い小管によって金属管内に挿入され、この小管は早くても溶接個所のすぐ後で光ファイバーを解放する。小管は、溶接継ぎ目から放射される熱に対して、敏感な光ファイバーを保護するという役目を有する。この保護は特に、ワセリンが隙間から金属管に挿入され、この金属管が小管と、この小管を取り囲む銅製の第２の小管によって形成されることによって達成される。ワセリンは早くても溶接個所の工程の進行方向に対して直ぐ下流側で金属管内に達する。内側の第１の小管は好ましくは、同様に銅からなり、外側の小管よりも長い。小管の端部は、第１と第２のクランプジョー引き抜き装置の間にあり、これに対して外側の小管の端部は第１のクランプジョー引き抜き装置の範囲に位置する。両小管は金属管の外側に固定される。ワセリンは圧力を調節して金属管に充填され、光ファイバーと金属管の内壁の間にある中空室に充満する。流動性のワセリンによって熱が排出されるので、小管の内部にある光ファイバーが保護される。
【００１３】
第２の小管の横断面は少なくとも、溶接個所の工程の進行方向に対して下流側の範囲において、光ファイバーを案内する小管が縦シームに対向する銅小管の範囲に抗して案内されるように、成形される。それによって、溶接個所の範囲において、溶接継ぎ目と光ファイバーとが最大限に離隔される。
銅製の外側の小管と、内側の小管は、製作時に所定の範囲内で摺動可能である。これは、銅製の小管の個所に堆積物が形成されたときに必要である。
【００１４】
光ケーブルの場合には、金属管の膨張時に、敏感な光ファイバーに機械的な負荷がかからないようにするために、金属管内で光ファイバーが所定の余剰長さを有する必要がある。
このような余剰長さは、光ファイバーとワセリンを含む金属管が引き抜きディスク上に少なくとも１回巻回され、そしてやや引っ張って貯蔵巻枠に巻き取られ、金属管が、第１のクランプジョー引き抜き装置、管縮小工具または第２のクランプジョー引き抜き装置によって形成された固定個所と、引き抜きディスクとの間で、２〜８％の間だけ弾性的に伸長され、この弾性的な伸長が引き抜きディスク上で相殺されることによって得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜６に略示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明に従って製作された管の一部の斜視図である。管１は縦溶接シーム１ａを備えている。このような縦シーム溶接管１の有利な用途は、光ケーブルの保護カバー、すなわち保護シースである。管１の内部には１本または複数本の光ファイバー２が設けられている。光ファイバー２と金属管１の間の自由空間には、縦方向の水の移動を防止するために、ワセリンが充填されている。光ファイバー２の数は通常は、６〜２０本、例外的には４０本までである。光ファイバー２は金属管１よりも長い。すなわち、金属管内で波状、らせん状または正弦状に延びている。移行部は通常は３％である。金属管の壁厚は例えば0.2 ｍｍで、外径は3.5 ｍｍである。これは線の代わりにガイド部分内に配置された光ケーブルの代表的なデータである。金属管１の材料としては特殊鋼が好ましい。
【００１６】
図２は本発明による方法を実施するための装置の側面図である。
貯蔵巻枠４から帯状体５が連続的に引き出され、成形装置６に供給される。成形装置では、帯状体５が縦方向スリットを有する管に成形される。この成形装置の一部は、帯状体５を必要な幅に正確に切断する図示していないサイドカット装置である。成形装置６は、図示していない複数の成形ローラセットを備えている。成形された管の縦方向スリットはレーザー溶接装置７によって閉じられる。溶接装置７の工程の進行方向に対して下流側でスリット付管を正確に案内するために、第１のクランプジョー引き抜き装置８が設けられている。このクランプジョー引き抜き装置は管を取り囲む対をなした多数のクランプジョーからなっている。このクランプジョーは無端チェーンを介して駆動される。第１のクランプジョー引き抜き装置８の工程の進行方向に対して下流側には、管縮小装置９、例えば引き抜き型が設けられている。この管縮小装置では管の直径が小さくなる。第２のクランプジョー引き抜き装置１０が管縮小装置９の工程の進行方向に対して下流側に設けられている。この第２のクランプジョー引き抜き装置は引き抜かれた管に作用し、この管を引き抜き型を通って引き抜く。第２のクランプジョー引き抜き装置の引き抜き速度は、引き抜き型と第１のクランプジョー引き抜き装置８の間の管１０のたるみに依存して、第１のクランプジョー引き抜き装置８の引き抜き速度と相対的に調節される。そして、出来上がった管は巻取り器１２に巻き取ることができる。しかし、管が光ファイバー用の保護シースとして使用されるときには、第２のクランプジョー引き抜き装置１０の工程の進行方向に対して下流側に、駆動される引き抜きディスク１１が設けられている。この引き抜きディスクの外周面上に、管は複数回巻かれる。引き抜きディスク１１の駆動速度は、第２のクランプジョー引き抜き装置１０の引き抜き速度よりも少しだけ速い。巻取り器１２は管１３をやや引っ張って巻き取る。
【００１７】
多数の光ファイバー２のための繰り出し装置が１４によって示してある。この繰り出し装置は多数の巻枠１５を備え、この巻枠上に光ファイバー２が巻き取られている。
光ファイバー２は巻枠１５から引き出され、溶接装置の工程の進行方向に対して上流側でまだ開放している管に挿入される。損傷しやすい光ファイバー２の保護として、図示していない定置された金属小管がスリット付管内に挿入されている。このスリット付管の内部を通って光ファイバー２が案内される。金属小管は早くても溶接装置７の工程の進行方向に対して下流側で光ファイバー２を解放する。金属小管は他の金属小管によって同心的に取り囲まれている。両小管によって形成された隙間を通って、ワセリンが圧力を加えられて管に充填される。光ファイバー２が余剰長さを有するようにするために、すなわち光ファイバーを金属管１よりも長くするために、金属管１は、クランプジョー対によって金属管１をしっかりと掴み管縮小をによって生じる変形力を加える第２のクランプジョー引き抜き装置１０と、引き抜きディスク１１との間で、連続的に弾性変形、すなわち伸長させられる。それによって、同じ長さの金属管１と光ファイバー２が引き抜きディスク１１に巻き取られる。引き抜きディスク１１上で弾性変形状態が“緩和”され、金属管１は短くなって普通の状態になる。この場合、光ファイバー２は収縮した金属管１よりも長くなる。
【００１８】
弾性変形は第２のクランプジョー引き抜き装置１０と引き抜きディスク１１の間で金属管１を偏向させる力Ｆによって生じる。これは、例えばローラ１７を用いて金属管１に吊り下げられる重り１６によって達成される。力Ｆ、すなわち重り１６は、偏向の程度、ひいては伸長の程度を決定する。
金属管１の所定の形状寸法および材料選択の場合、重り１６を選択することにより、管１内の光ファイバー２の過剰長さを正確に定めることができる。
【００１９】
図３〜５は溶接装置の範囲内での金属管の案内装置の平面図と二つの断面図である。
金属管１９用の案内装置１８は二つの半部１８ａ，１８ｂからなっている。この半部はその隣接する面に、それぞれ一つの溝２０を備えている。この溝の曲率半径は金属管１９の曲率半径に等しい。すなわち、両溝２０は金属管１９のためのほぼ円形の案内装置を形成している。
【００２０】
両半部の一方１８ａまたは１８ｂは固定されている。これに対して、他方の半部は調節セット可能である。従って、金属管１９に対する押圧力を変えることができる。案内装置１８は鋼合金からなっている。この鋼合金は有利に使用されるステンレス鋼材料と比べて傑出した滑り特性を有する。案内装置１８内には凹部２１が設けられている。この凹部の範囲においてレーザービームが金属管１９の縦シーム１９ａの方へ向けられ、この縦シームを溶接する。凹部２１には半部１８ａ，１８ｂの間の隙間２２が接続している。この隙間は溶接継ぎ目（溶接シーム）１９ｂを露出し、従って熱の放出を可能にする。
【００２１】
図４は線Ａ−Ｂに沿った断面、すなわち案内装置１８の入口範囲の断面を示している。金属管１９の内部には光ファイバー２用小管２３と、ワセリン用小管２４が見える。小管２４は窪み２４ａを備えている。この窪みをよって、小管２３が縦シーム１９ａまたは溶接シーム１９ｂから離隔保持される。小管２３と小管２４は薄壁状の銅小管である。この銅小管はワセリンと光ファイバーを、溶接範囲の過剰加熱から保護する。小管２３，２４は金属管１９内で縦方向に摺動可能とすることができる。
【００２２】
図５は線Ｃ−Ｄに沿ったガイドの出口範囲の断面図である。この図には隙間２２が明瞭に示してある。
図６は、金属管１９を締めつけ固定するクランプジョー引き抜き装置８の対のクランプジョー８ａの断面を示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従って製作された管の一部の斜視図である。
【図２】  本発明による方法を実施するための装置の側面図である。
【図３】  溶接装置の範囲内の金属管のガイドの平面図である。
【図４】  図３の線Ａ−Ｂに沿った、すなわちガイドの入口範囲の断面図である。
【図５】  図３の線Ｃ−Ｄに沿ったガイドの出口範囲の断面図である。
【図６】  クランプジョー引き抜き装置の対のクランプジョーの断面図である。
【符号の説明】
１            金属管
２            光ファイバー
４            貯蔵巻枠
５            金属帯状体
７            溶接装置
８            第１のクランプジョー引き抜き装置
９            管縮小装置
１０          第２のクランプジョー引き抜き装置
１１          引き抜きディスク
１２          巻取り器
１６          重り
１８          案内装置
１９          金属管
【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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