EP0703017B1 - Verfahren zur Herstellung eines längsnahtgeschweissten Metallrohres - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines längsnahtgeschweissten Metallrohres Download PDF

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EP0703017B1
EP0703017B1 EP95114295A EP95114295A EP0703017B1 EP 0703017 B1 EP0703017 B1 EP 0703017B1 EP 95114295 A EP95114295 A EP 95114295A EP 95114295 A EP95114295 A EP 95114295A EP 0703017 B1 EP0703017 B1 EP 0703017B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pipe
tube
process according
metal
welded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95114295A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0703017A2 (de
EP0703017A3 (de
Inventor
Gerhard Dr.-Ing. Ziemek
Harry Staschewski
Klaus Porcher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans Deutschland GmbH
Original Assignee
Alcatel Kabel AG and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel Kabel AG and Co filed Critical Alcatel Kabel AG and Co
Publication of EP0703017A2 publication Critical patent/EP0703017A2/de
Publication of EP0703017A3 publication Critical patent/EP0703017A3/de
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Publication of EP0703017B1 publication Critical patent/EP0703017B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0822—Guiding or aligning the edges of the bent sheet

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a longitudinally welded metal pipe (see e.g. JP-A-60 044 126) with an outer diameter from 1 to 6 mm, in which a metal band of one The supply spool is pulled off and made into a by a molding tool Shaped tube with longitudinal slot and the longitudinal slot of the tube is welded by means of a laser welding device.
  • metal pipes in the specified diameter range from a metal band, which formed into a slotted tube and its longitudinal slot with a Laser is welded to manufacture.
  • the metal band e.g. on Stainless steel band is made by a first molding tool, which consists of several pairs of form rollers, gradually increases formed a tube with a longitudinal slot.
  • a second Forming tool which also consists of several pairs of form rollers exists, the tube with a longitudinal slot becomes a tube with abutting band edges.
  • the form rolls of the second mold only grasp the Outer surface of the pipe. Behind the second mold a pair of rollers is provided which the slot tube in a predetermined distance from the focus of one Laser welding device leads.
  • the welded pipe gets into a cooling pipe with great play, in which the weld seam is intensively cooled with argon.
  • the welded metal pipe then goes into a drawing die, in which it is reduced in diameter.
  • the metal tape from the supply spool and through the One uses molds and pulls through the drawing die driven trigger disk around which the metal tube with a Wrap around 180 °.
  • the trigger disk has a V groove on the circumference, into which the Metal pipe is pressed in, so that a sufficient Tractive force is applied.
  • This can lead to a oval deformation of the metal pipe.
  • the side Alignment of the longitudinal slot in relation to the laser beam done by the top rollers of the second mold, which have projections running in the circumferential direction, which dip into the slotted tube and guide the band edges.
  • the invention has for its object the generic Process to improve that with this pipes great length i.e. of more than 3000 m, without welding defects can be produced.
  • the tools through which the metal pipe is passed will ensure that the strip edges exactly against each other are aligned and thus a flawless butt seam can be produced.
  • the second tool also holds the belt edges after welding together, making a particularly intense Cooling the weld is not necessary. This can Argon can be saved.
  • the tools also guarantee in particular simple way that both the lateral alignment as well the height alignment of the longitudinal seam to the laser beam or Focus is optimal, so that no readjustment of the Laser beam position is necessary during manufacturing.
  • the jaw puller ensures a twist-proof guidance of the metal pipe under the Spot weld because the clamping jaws firmly grip the pipe.
  • the tube is through a uniform from the first and the second tool formed tool led.
  • the laser beam is through a Recess in the tool on the seam to be welded directed.
  • the weld area is free, so that good cooling is possible.
  • the metal strip becomes attached to its tube before being formed Long edges trimmed so that "virgin” Belt edges are present and therefore welding defects Contamination can be avoided. Trimming is done advantageously with roller shears that are driven. There Considerable when trimming as well as pipe forming Contact forces occur, it must be feared that some Metals such as Aluminum or stainless steel to the "Eat" tools. To prevent this eating, the metal strip is wetted with a liquid lubricant. In the simplest way, wetting is achieved in that the metal band passed between two strips of felt that are constantly soaked with the lubricant. The Lubricant also ensures that the Metal pipe is avoided in the area of the guide tool.
  • the area of the welding spot is covered with a protective gas preferably flushed helium. In addition to the cooling effect achieved that no tarnishing in the area of the weld occur.
  • the welded metal pipe is advantageously behind first clamping jaw trigger reduced in diameter and that in Diameter-reduced pipe is made of a clamping jaw second jaw pull deducted.
  • the tube can be in one Train can be reduced by about 15 to 18% in diameter.
  • the line speed can be compared to the Welding speed can be increased.
  • Another advantage is that the dimension of the final product largely independent of the dimensions of the welded Rohres can be selected.
  • the method according to the invention is particularly suitable for Manufacture of fiber optic cables. To this end are inserted into the open slot tube before the welding point or more optical fibers introduced. With such cables it is advantageous to put a petroleum jelly in the metal tube to fill in to those sensitive to moisture To protect optical fibers.
  • the optical waveguide is used in a particularly advantageous manner inserted into the metal using a thin tube, which is the earliest behind the Releases welding spot.
  • the tube has the task of sensitive fiber optic cable in front of the weld to protect radiated heat. This protection works especially good if the petroleum jelly is inserted into the Metal tube is filled, which consists of the tube and a the second tube is formed from copper and surrounds the tube becomes.
  • the petroleum jelly gets behind the earliest Spot weld in the metal pipe.
  • This is expediently inner first tube also made of copper and is longer than the outer tube. It should end between the first and the second collet trigger, whereas the end of the outer tube in the area of the first jaw pull is located. Both tubes are outside the metal tube fixed.
  • the petroleum jelly is pressure controlled in one Quantity poured into the metal tube, the the between the Optical fiber and the inner wall of the metal tube fills the cavity. Through the flowing Petroleum jelly dissipates heat, so that the inside of the Tube optical fibers are protected.
  • the cross section of the second tube is at least in the area deformed below the welding point so that the Optical fiber tubes against the longitudinal seam opposite area of the outer tube becomes. This will cause the greatest possible distance between the Weld seam and the optical fiber in the welding spot area achieved.
  • the outer tube made of copper and with it the inner tube can be within a certain during manufacturing Area to be moved. This may be necessary if deposits in one place of the copper tube have formed.
  • Such an excess length can be achieved if that Optical fiber and containing the petroleum jelly Metal pipe with at least one turn on a trigger disk is wound up and then lightly pulled onto a Supply spool is wound and if the metal tube between either by the first jaw pull, the Pipe reduction tool or the second jaw puller formed fixed point and the trigger plate by a value stretched between 2 and 8 ⁇ and the elastic Elongation on the trigger disc is canceled.
  • the Tube 1 shows a perspective view of a part a tube manufactured according to the teaching of the invention.
  • the Tube 1 has a longitudinal weld 1a.
  • a preferred one Field of application for such longitudinally welded pipes 1 is the protective cover of an optical cable.
  • Inside the tube 1 then there are one or more optical fibers 2.
  • the Free space between the optical fibers 2 and the metal tube 1 can be filled with petroleum jelly to make one To prevent longitudinal water migration.
  • the number of Optical waveguide 2 is usually between six and twenty in exceptional cases up to forty.
  • the Optical fibers 2 have a greater length than that Metal tube 1, so run wave, spiral or sinusoidal in the metal tube 1. The excess length is usually in about 3 ⁇ .
  • the wall thickness 5 of the metal tube is z. B. 0.2 mm while its outer diameter is 3.5 mm. these are typical data for an optical cable, which instead of a Wire is arranged in a line rope.
  • As a material stainless steel is preferred for the metal tube 1.
  • FIG. 2 shows a side view of a device for Implementation of the method according to the invention.
  • a tape 5 becomes continuous from a supply reel 4 withdrawn and fed to a molding device 6, in which the Band 5 is formed into a tube with a longitudinal slot. part this molding device 6 is an unspecified one Edging device in which the band 5 exactly on the required width is cut.
  • the shaping device 6 still consists of several unspecified Form roller sets.
  • the longitudinal slot of the molded tube is made closed by means of a laser welding device 7.
  • the Welding device 7 provides a first jaw trigger 8, the from a large number of pairs of clamping jaws encompassing the tube consists of an endless chain.
  • Behind the first clamping jaw trigger 8 is a pipe reducing device 9, e.g. a drawing die arranged, in which the Diameter of the tube is reduced.
  • a second Clamping jaw trigger 10 is behind the pipe reducing device 9 arranged, which engages the drawn tube and this pulls through the drawing die.
  • the withdrawal speed of the second jaw trigger 10 is opposite the Pull-off speed of the first jaw pull-off 8 in Dependence on the sag of the pipe between the drawing die and the first jaw trigger 8 regulated.
  • the finished pipe can then be wound up on a rewinder 12.
  • a driven Trigger disk 11 is located on the circumferential surface of the tube with several turns.
  • the trigger plate 11 is with a pull-off speed, which is slightly faster than the withdrawal speed of the second Clamp jaw trigger 10 is.
  • the rewinder 12 winds the tube 13 with a light pull.
  • At 14 is a drain device for a variety of Optical waveguides 2 designated with a variety of Coils 15 is fitted, on which the optical waveguide 2 are wound up.
  • the optical fibers 2 are withdrawn from the coils 15 and inserted into the still open pipe in front of the welding device. Protects the sensitive optical waveguide 2 not shown stationary metal tube in the Slotted tube through the interior of which the optical waveguide 2 be passed through.
  • the metal tube gives that Optical waveguide 2 at the earliest behind the welding device 7 free.
  • the metal tube is in one of another Surround metal tubes. By the one of the two Metal tube formed gap is under pressure Petroleum jelly filled into the tube. So that Optical waveguide 2 in the metal tube 1 with an excess length are present, the metal tube 1 is continuously between the second jaw trigger 10, the jaw pairs Grip metal pipe 1 firmly and through the pipe reduction Apply resulting deformation forces, and the Trigger disk 11 elastically deformed, i.e. stretched.
  • the elastic deformation is caused by a force F that the metal tube 1 between the second jaw trigger 10 and the trigger plate 11 deflects.
  • This is weight 16 reached, which is connected to the metal pipe 1 e.g. by means of a Roll 17 is attached.
  • the force F i.e. the weight 16 determines the amount of deflection and thus the amount of stretch.
  • Figures 3 to 5 show a top view and two sections the guidance of the metal pipe in the area of Welding device.
  • the guide 18 for the metal tube 19 consists of two halves 18a and 18b, which each have an adjacent surface Have groove 20 with a radius of curvature that the Radius of curvature of the metal tube 19 corresponds.
  • the two Grooves 20 thus form an essentially circular guide for the metal tube 19.
  • the guide 18 consists of a steel alloy, the compared to the preferred material stainless steel has excellent sliding properties.
  • a recess 21 is provided, in the area of which Laser beam onto the longitudinal seam 19a of the metal tube 19 is directed and welded.
  • a gap 22 closes between the halves 18a and 18b on, which leaves the weld 19b free and thus a Allows heat dissipation.
  • Figure 4 shows a section along the line A - B, i.e. through the entrance area of the tour 18.
  • the tube 23 for the optical waveguide 2 as well as the tube 24 for the petroleum jelly.
  • the tube 24 is provided with an indentation 24a which the tube 23 from the longitudinal seam 19a or Weld 19 is kept away.
  • Both the tube 23 and also the tube 24 are thin-walled copper tubes that both the petroleum jelly and the optical fibers Protect excessive heating in the welding area.
  • For the Tubes 23 and 24 are one way of longitudinal displacement provided in the metal tube 19.
  • Figure 5 shows a section through the guide along the Line C-D, i.e. in the exit area of the guide. Here is the gap 22 can be clearly seen.
  • Figure 6 shows a section through a pair of jaws 8a Jaw trigger 8, which clamp the metal tube 19 firmly.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines längsnahtgeschweißten Metallrohres (siehe z.B. JP-A-60 044 126) mit einem Außendurchmesser von 1 bis 6 mm, bei welchem ein Metallband von einer Vorratsspule abgezogen und durch ein Formwerkzeug zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt und der Längsschlitz des Rohres mittels einer Laserschweißeinrichtung verschweißt wird.
Aus der EP 0 299 123 ist es bekannt, Metallrohre in dem angegebenen Durchmesserbereich aus einem Metallband, welches zu einem Schlitzrohr geformt und dessen Längsschlitz mit einem Laser verschweißt wird, herzustellen. Das Metallband, z.B. ein Band aus rostfreiem Stahl wird durch ein erstes Formwerkzeug, welches aus mehreren Formrollenpaaren besteht, allmählich zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt. In einem zweiten Formwerkzeug, welches ebenfalls aus mehreren Formrollenpaaren besteht, wird das Rohr mit Längsschlitz zu einem Rohr mit aneinanderstoßenden Bandkanten geformt. Die Formrollen des zweiten Formwerkzeugs greifen ausschließlich an der Außenoberfläche des Rohres an. Hinter dem zweiten Formwerkzeug ist ein Rollenpaar vorgesehen, welches das Schlitzrohr in einem vorbestimmten Abstand zu dem Fokus einer Laserschweißeinrichtung führt. Hinter der Schweißeinrichtung gelangt das geschweißte Rohr mit großem Spiel in ein Kühlrohr, in welchem die Schweißnaht intensiv mit Argon gekühlt wird. Das geschweißte Metallrohr gelangt dann in eine Ziehmatrize, in welcher es im Durchmesser reduziert wird. Als Abzug, der das Metallband von der Vorratsspule und durch die Formwerkzeuge sowie durch die Ziehmatrize zieht, dient eine angetriebene Abzugsscheibe, um welche das Metallrohr mit einer Umschlingung von 180° herumgeführt ist. Die Abzugsscheibe weist eine am Umfang befindliche V-Nut auf, in welche das Metallrohr hineingedrückt wird, so daß eine ausreichende Zugkraft aufgebracht wird. Dadurch kann es jedoch zu einer ovalen Verformung des Metallrohres kommen. Die seitliche Ausrichtung des Längsschlitzes in Bezug auf den Laserstrahl erfolgt durch die Oberrollen des zweiten Formwerkzeuges, welche in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge aufweisen, die in das Schlitzrohr eintauchen und die Bandkanten führen.
Neben der Gefahr der Verformung des fertigen Metallrohres durch die V-Nut der Abzugsscheibe ist nachteilig bei diesem Verfahren, daß eine exakte Ausrichtung der Längsnaht zum Laserstrahl nicht vorgesehen ist. Man behilft sich damit, daß der Brennpunkt des Laserstrahls über dem Längsschlitz liegt. Damit überstreicht ein großer "Brennfleck" die Längsnaht. Dies erfordert aber eine höhere Laserenergie oder führt zu einer niedrigeren Fertigungsgeschwindigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend zu verbessern, daß mit diesem Rohre großer Länge d.h. von mehr als 3000 m, ohne Schweißfehler hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 erfaßten Merkmale gelöst.
Die Werkzeuge, durch welche das Metallrohr hindurchgeführt werden sorgen dafür, daß die Bandkanten exakt gegeneinander ausgerichtet sind und damit eine fehlerfreie Stumpfnaht herstellbar ist. Das zweite Werkzeug hält die Bandkanten auch nach dem Schweißen zusammen, so daß eine besonders intensive Kühlung der Schweißnaht nicht erforderlich ist. Dadurch kann Argon eingespart werden.
Die Werkzeuge gewährleisten darüberhinaus in besonders einfacher Weise, daß sowohl die seitliche Ausrichtung als auch die Höhenausrichtung der Längsnaht zum Laserstrahl bzw. zum Fokus optimal ist, so daß keine Nachregulierung der Laserstrahlposition während der Fertigung notwendig ist.
Insbesondere der Spannbackenabzug sorgt für eine verdrehsichere Führung des Metallrohres unter dem Schweißpunkt, da die Spannbacken das Rohr fest umgreifen.
In besonders vorteilhafter Weise wird das Rohr durch ein einheitliches aus dem ersten und dem zweiten Werkzeug gebildetes Werkzeug geführt. Der Laserstrahl wird durch eine Ausnehmung in dem Werkzeug auf die zu verschweißende Naht gerichtet. Hierbei umschließt der Eingangsbereich des Werkzeugs das zu schweißende Rohr zu 100 %, wogegen der hinter dem Schweißpunkt gelegene Austrittsbereich des Werkzeugs das Rohr nur so weit umgreift, um die Bandkanten in Kontakt miteinander zu halten. Der Schweißnahtbereich ist frei, so daß eine gute Kühlung möglich ist.
Das Metallband wird vor dem Formen zum Rohr an seinen Längskanten besäumt, damit beim Schweißen "jungfräuliche" Bandkanten vorliegen und von daher Schweißfehler durch Verunreinigungen vermieden werden. Das Besäumen erfolgt vorteilhafterweise mit Rollenscheren, die angetrieben sind. Da sowohl beim Besäumen als auch beim Rohrformen erhebliche Anpreßkräfte auftreten, muß befürchtet werden, daß einige Metalle wie z.B. Aluminium oder rostfreier Stahl an den Werkzeugen "anfressen". Um dieses Anfressen zu verhindern, wird das Metallband mit einem flüssigen Schmiermittel benetzt. In einfachster Weise wird das Benetzen dadurch erreicht, daß das Metallband zwischen zwei Filzstreifen hindurchgeführt wird, die ständig mit dem Schmiermittel getränkt sind. Das Schmiermittel sorgt auch dafür, daß ein Anfressen des Metallrohres im Bereich des Führungswerkzeugs vermieden ist.
Dies ist ein entscheidendes Merkmal, durch welches die großen Fertigungslängen erzielbar sind.
Obwohl das Verfahren für nahezu alle verschweißbaren Metalle geeignet ist, werden insbesondere die beim Verschweißen von Bändern aus rostfreiem Stahl auftretenden Probleme gelöst.
Der Bereich des Schweißpunktes wird mit einem Schutzgas vorzugsweise Helium gespült. Neben dem Kühleffekt wird noch erreicht, daß keine Anlauffarben im Bereich der Schweißnaht auftreten.
Das geschweißte Metallrohr wird vorteilhafterweise hinter dem ersten Spannbackenabzug im Durchmesser reduziert und das im Durchmesser reduzierte Rohr wird von den Spannbacken eines zweiten Spannbackenabzugs abgezogen. Das Rohr kann in einem Zug um ca. 15 bis 18 % im Durchmesser reduziert werden. Dadurch kann die Liniengeschwindigkeit gegenüber der Schweißgeschwindigkeit erhöht werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Abmessung des Endproduktes weitestgehend unabhängig von der Abmessung des geschweißten Rohres gewählt werden kann. Durch Auswechseln des Rohrreduzierwerkzeugs (einer Ziehmatrize) und der Spannbacken des zweiten Spannbackenabzugs können innerhalb eines bestimmten Bereiches Rohre mit jedem gewünschten Durchmesser hergestellt werden. Wird zwischen dem Austrittsende des Führungswerkzeugs und dem ersten Spannbackenabzug ebenfalls ein Rohrreduzierwerkzeug angeordnet, kann zweimal der Durchmesser um 15 bis 18 % reduziert, d.h. die Liniengeschwindigkeit erheblich erhöht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Lichtwellenleiterkabeln. Zu diesem Zweck werden vor dem Schweißpunkt in das noch offene Schlitzrohr ein oder mehrere Lichtwellenleiter eingeführt. Bei solchen Kabeln ist es von Vorteil, in das Metallrohr ein Petroleumjelly einzufüllen, um die gegen Feuchtigkeit empfindlichen Lichtwellenleiter zu schützen.
Der Lichtwellenleiter wird in besonders vorteilhafter Weise mittels eines dünnen Röhrchens in das Metall eingeführt, welches den Lichtwellenleiter frühestens hinter dem Schweißpunkt freigibt. Das Röhrchen hat die Aufgabe, den empfindlichen Lichtwellenleiter vor der von der Schweißnaht abgestrahlten Wärme zu schützen. Dieser Schutz gelingt besonders gut, wenn das Petroleumjelly über einen Spalt in das Metallrohr eingefüllt wird, welcher aus dem Röhrchen und einem das Röhrchen umgebenden zweiten Röhrchen aus Kupfer gebildet wird. Das Petroleumjelly gelangt frühestens hinter dem Schweißpunkt in das Metallrohr. Zweckmäßigerweise besteht das innere erste Röhrchen ebenfalls aus Kupfer und ist länger als das äußere Röhrchen. Sein Ende sollte zwischen dem ersten und dem zweiten Spannzangenabzug gelegen sein, wogegen das Ende des äußeren Röhrchens im Bereich des ersten Spannbackenabzugs gelegen ist. Beide Röhrchen sind außerhalb des Metallrohres festgelegt. Das Petroleumjelly wird druckgeregelt in einer Menge in das Metallrohr eingefüllt, die den zwischen dem Lichtwellenleiter und der Innenwand des Metallrohres befindlichen Hohlraum ausfüllt. Durch das fließende Petroleumjelly wird Wärme abgeführt, so daß die im Innern des Röhrchens befindlichen Lichtwellenleiter geschützt sind.
Der Querschnitt des zweiten Röhrchens ist zumindest im Bereich unterhalb des Schweißpunktes derart verformt, daß das den Lichtwellenleiter führende Röhrchen gegen den der Längsnaht gegenüberliegenden Bereich des äußeren Röhrchens geleitet wird. Dadurch wird die größtmögliche Entfernung zwischen der Schweißnaht und dem Lichtwellenleiter im Schweißpunktbereich erzielt.
Das äußere Röhrchen aus Kupfer und mit ihm das innere Röhrchen können während der Fertigung innerhalb eines bestimmten Bereiches verschoben werden. Dies kann erforderlich sein, wenn sich an einer Stelle des Röhrchens aus Kupfer Ablagerungen gebildet haben.
Bei optischen Kabeln ist es erforderlich, daß sich der Lichtwellenleiter mit einer bestimmten Überlänge in dem Metallrohr befindet, um bei einer Dehnung des Metallrohres mechanische Belastungen von dem empfindlichen Lichtwellenleiter fernzuhalten.
Eine solche Überlänge läßt sich erreichen, wenn das den Lichtwellenleiter und das Petroleumjelly enthaltende Metallrohr mit zumindest einer Windung auf eine Abzugsscheibe aufgewickelt wird und darauf unter leichtem Zug auf eine Vorratsspule gewickelt wird und wenn das Metallrohr zwischen einem entweder durch den ersten Spannbackenabzug, das Rohrreduzierwerkzeug oder den zweiten Spannbackenabzug gebildeten Festpunkt und der Abzugsscheibe um einen Wert zwischen 2 und 8 ‰ elastisch gedehnt und die elastische Dehnung auf der Abzugsscheibe aufgehoben wird.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 bis 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils eines nach der Lehre der Erfindung hergestellten Rohres. Das Rohr 1 weist eine Längsschweißnaht 1a auf. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für solche längsnahtgeschweißten Rohre 1 ist die Schutzhülle eines optischen Kabels. Im Innern des Rohres 1 befinden sich dann ein oder mehrere Lichtwellenleiter 2. Der Freiraum zwischen den Lichtwellenleitern 2 und dem Metallrohr 1 kann mit Petroleumjelly ausgefüllt sein, um eine Längswasserwanderung zu verhindern. Die Anzahl der Lichtwellenleiter 2 liegt üblicherweise zwischen sechs und zwanzig in Ausnahmen auch bis zu vierzig. Die Lichtwellenleiter 2 haben eine größere Länge als das Metallrohr 1, verlaufen also wellen-, wendel- oder sinusförmig in dem Metallrohr 1. Die Überlänge beträgt normalerweise in etwa 3 ‰. Die Wanddicke 5 des Metallrohres beträgt z. B. 0,2 mm während sein Außendurchmesser 3,5 mm beträgt. Dies sind typische Daten für ein optisches Kabel, welches anstelle eines Drahtes in einem Leitungsseil angeordnet wird. Als Material für das Metallrohr 1 wird Edelstahl bevorzugt.
Die Figur 2 zeigt eine seitliche Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Von einer Vorratsspule 4 wird ein Band 5 kontinuierlich abgezogen und einer Formvorrichtung 6 zugeführt, in der das Band 5 zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt wird. Teil dieser Formvorrichtung 6 ist eine nicht näher bezeichnete Besäumeinrichtung, in welcher das Band 5 exakt auf die benötigte Breite geschnitten wird. Die Formeinrichtung 6 besteht weiterhin aus mehreren nicht näher bezeichneten Formrollensätzen. Der Längsschlitz des geformten Rohres wird mittels einer Laserschweißeinrichtung 7 geschlossen. Für die exakte Führung des geschlitzten Rohres unterhalb der Schweißeinrichtung 7 sorgt ein erster Spannbackenabzug 8, der aus einer Vielzahl das Rohr umfassender Spannbackenpaare besteht, die über eine endlose Kette angetrieben sind. Hinter dem ersten Spannbackenabzug 8 ist eine Rohrreduziereinrichtung 9, z.B. eine Ziehmatrize angeordnet, in welcher der Durchmesser des Rohres verringert wird. Ein zweiter Spannbackenabzug 10 ist hinter der Rohrreduziereinrichtung 9 angeordnet, der an dem gezogenen Rohr angreift und dieses durch die Ziehmatrize zieht. Die Abzugsgeschwindigkeit des zweiten Spannbackenabzuges 10 ist gegenüber der Abzugsgeschwindigkeit des ersten Spannbackenabzugs 8 in Abhängigkeit vom Durchhang des Rohres zwischen der Ziehmatrize und dem ersten Spannbackenabzug 8 geregelt. Das fertige Rohr kann dann auf einen Aufwickler 12 aufgewickelt werden.
Wenn jedoch das Rohr als Schutzhülle für Lichtwellenleiter verwendet werden soll, ist es erforderlich, daß sich hinter dem zweiten Spannbackenabzug 10 eine angetriebene Abzugsscheibe 11 befindet, auf deren Umfangsfläche das Rohr mit mehreren Windungen aufliegt. Die Abzugsscheibe 11 ist mit einer Abzugsgeschwindigkeit angetrieben, welche geringfügig schneller als die Abzugsgeschwindigkeit des zweiten Spannbackenabzugs 10 ist. Der Aufwickler 12 wickelt das Rohr 13 mit leichtem Zug auf.
Mit 14 ist eine Ablaufvorrichtung für eine Vielzahl von Lichtwellenleitern 2 bezeichnet, die mit einer Vielzahl von Spulen 15 bestückt ist, auf welche die Lichtwellenleiter 2 aufgewickelt sind.
Die Lichtwellenleiter 2 werden von den Spulen 15 abgezogen und in das noch offene Rohr vor der Schweißeinrichtung eingeführt. Als Schutz für die empfindlichen Lichtwellenleiter 2 ragt ein nicht dargestelltes ortsfestes Metallröhrchen in das Schlitzrohr, durch dessen Inneres die Lichtwellenleiter 2 hindurchgeleitet werden. Das Metallröhrchen gibt die Lichtwellenleiter 2 frühestens hinter der Schweißeinrichtung 7 frei. Das Metallröhrchen ist in von einem weiteren Metallröhrchen umgeben. Durch den von den beiden Metallröhrchen gebildeten Spalt wird unter Druck ein Petroleumjelly in das Rohr eingefüllt. Damit die Lichtwellenleiter 2 in dem Metallrohr 1 mit einer Überlänge vorliegen, wird das Metallrohr 1 kontinuierlich zwischen dem zweiten Spannbackenabzug 10, dessen Spannbackenpaare das Metallrohr 1 fest umgreifen und die durch die Rohrreduzierung entstehenden Verformungskräfte aufbringen, und der Abzugsscheibe 11 elastisch verformt, d.h. gedehnt. Dadurch wird auf die Abzugsscheibe 11 eine gleichgroße Länge von Metallrohr 1 und Lichtwellenleiter 2 aufgewickelt. Auf der Abzugsscheibe 11 "entspannt" sich der Zustand der elastischen Verformung, das Metallrohr 1 verkürzt sich auf den normalen Zustand, wobei sich die Überlänge der Lichtwellenleiter 2 gegenüber dem zurückgeschrumpften Metallrohr 1 ergibt.
Die elastische Verformung wird durch eine Kraft F bewirkt, die das Metallrohr 1 zwischen dem zweiten Spannbackenabzug 10 und der Abzugsscheibe 11 auslenkt. Dies wird durch ein Gewicht 16 erreicht, welches an das Metallrohr 1 z.B. mittels einer Rolle 17 angehängt ist. Die Kraft F, d.h. das Gewicht 16 bestimmt das Maß der Auslenkung und damit das Maß der Dehnung.
Bei einer vorgegebenen Geometrie und der Materialauswahl für das Metallrohr 1 kann durch Auswahl des Gewichtes 16 eine exakte Überlänge der Lichtwellenleiter 2 in dem Rohr 1 erzeugt werden.
Die Figuren 3 bis 5 zeigen eine Draufsicht sowie zwei Schnitte der Führung des Metallrohres im Bereich der Schweißeinrichtung.
Die Führung 18 für das Metallrohr 19 besteht aus zwei Hälften 18a und 18b, welche an ihrer angrenzenden Fläche jeweils eine Nut 20 mit einem Krümmungsradius aufweisen, der dem Krümmungsradius des Metallrohres 19 entspricht. Die beiden Nuten 20 bilden also eine im wesentlichen kreisförmige Führung für das Metallrohr 19.
Eine der beiden Hälften 18a bzw. 18b ist fest installiert, wogegen die andere Hälfte anstellbar bzw. federgelagert ist, so daß der Anpreßdruck an das Metallrohr 19 variiert werden kann. Die Führung 18 besteht aus einer Stahllegierung, die gegenüber dem bevorzugt verwendeten Material rostfreier Stahl herausragende Gleiteigenschaften besitzt. In der Führung 18 ist eine Ausnehmung 21 vorgesehen, in deren Bereich der Laserstrahl auf die Längsnaht 19a des Metallrohres 19 gerichtet ist und diese verschweißt. An die Ausnehmung 21 schließt sich ein Spalt 22 zwischen den Hälften 18a und 18b an, der die Schweißnaht 19b freiläßt und somit eine Wärmeabfuhr ermöglicht.
Die Figur 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A - B, d.h. durch den Eintrittsbereich der Führung 18. Im Innern des Metallrohres 19 sind das Röhrchen 23 für die Lichtwellenleiter 2 sowie das Röhrchen 24 für das Petroleumjelly zu erkennen. Das Röhrchen 24 ist mit einer Eindellung 24a versehen, durch welche das Röhrchen 23 von der Längsnaht 19a bzw. der Schweißnaht 19 ferngehalten wird. Sowohl das Röhrchen 23 als auch das Röhrchen 24 sind dünnwandige Kupferröhrchen, die sowohl das Petroleumjelly als auch die Lichtwellenleiter vor übermäßiger Erhitzung im Schweißbereich schützen. Für die Röhrchen 23 und 24 ist eine Möglichkeit der Längsverschiebung in dem Metallrohr 19 vorgesehen.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Führung entlang der Linie C-D, d.h. im Austrittsbereich der Führung. Hier ist deutlich der Spalt 22 zu erkennen.
Figur 6 zeigt einen Schnitt durch ein Spannbackenpaar 8a des Spannbackenabzugs 8, welche das Metallrohr 19 fest einspannen.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines längsnahtgeschweißten Metallrohres (1), bei welchem ein Metallband (5) durch ein Formwerkzeug zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt und der Längsschlitz verschweißt wird, wobei das zu verschweißende Rohr unmittelbar vor dem Schweißpunkt durch ein an der Rohroberfläche angreifendes Werkzeug hindurchgeführt wird, durch welches die Bandkanten in Kontakt miteinander gehalten werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    a) das Metallband wird von einer Vorratsspule (4) abgezogen,
    b) das geschweißte Rohr weist einen Außendurchmesser zwischen 1 und 6 mm auf,
    c) das Verschweißen erfolgt durch eine Laserschweißvorrichtung (7),
    d) das geschweißte Rohr wird unmittelbar hinter dem Schweißpunkt durch ein zweites an der Rohroberfläche angreifendes Werkzeug hindurchgeführt, welches die Schweißnaht kräftefrei hält und die Schweißnaht freiläßt,
    e) unmittelbar hinter dem zweiten Werkzeug greifen die Spannbacken eines Spannbackenabzugs (8) an dem geschweißten Rohr an, wobei die Spannbacken das Rohr verdrehsicher führen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr durch ein aus dem ersten und dem zweiten Werkzeug gebildetes einheitliches Werkzeug (18) geführt wird und daß der Laserstrahl der Laserschweißeinrichtung (7) durch eine Ausnehmung (21) in dem Werkzeug auf die zu verschweißende Naht gerichtet wird, wobei die Laserschweißeinrichtung in Bezug auf den zu verschweißenden Längsschlitz fest eingestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (5) vor dem Formen zum Rohr an seinen Bandkanten besäumt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (5) mit einem flüssigen Schmiermittel benetzt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallband (5) ein Band aus rostfreiem Stahl verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Schweißpunktes mit einem Schutzgas vorzugsweise Helium, gespült wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschweißte Rohr hinter dem Spannbackenabzug (8) im Durchmesser reduziert wird, und daß das im Durchmesser reduzierte Rohr von den Spannbacken eines zweiten Spannbackenabzuges (10) abgezogen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schweißpunkt in das noch offene Schlitzrohr zumindest ein Lichtwellenleiter (2) eingeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Metallrohr (1) ein Petroleumjelly eingefüllt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (2) mittels eines dünnen Röhrchens (23) in das Metallrohr eingeführt wird, das den Lichtwellenleiter frühestens hinter dem Schweißpunkt freigibt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Petroleumjelly über einen Spalt in das Metallrohr eingefüllt wird, welcher aus dem Röhrchen (23) und einem das Röhrchen umgebenden zweiten Röhrchen (24) aus Kupfer gebildet wird, und daß das Petroleumjelly frühestens hinter dem Schweißpunkt in das Metallrohr gelangt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Petroleumjelly druckgeregelt in einer Menge in das Metallrohr (1) eingefüllt wird, die den zwischen dem Lichtwellenleiter (2) und der Innenwand des Metallrohres befindlichen Hohlraum ausfüllt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des zweiten Kupferröhrchens (24) zumindest im Bereich unterhalb des Schweißpunktes derart verformt ist, daß das den Lichtwellenleiter führende Röhrchen gegen den der Längsnaht gegenüberliegenden Bereich des Kupferröhrchens geleitet wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupferröhrchen in Längsrichtung des Metallröhrchens verschieblich ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das den Lichtwellenleiter (2) und das Petroleumjelly enthaltende Metallrohr mit zumindest einer Windung auf eine Abzugsscheibe (11) gewickelt wird und sodann unter leichtem Zug auf eine Vorratsspule gewickelt wird und daß das Metallrohr zwischen einem entweder durch den ersten Spannbackenabzug, das Rohrreduzierwerkzeug oder den zweiten Spannbackenabzug gebildeten Festpunkt und der Abzugsscheibe um einen Wert zwischen 2 und 8 ‰ definiert elastisch gedehnt, und daß die elastische Dehnung auf der Abzugsscheibe aufgehoben wird, so daß sich eine analoge exakte Überlänge der Lichtwellenleiter gegenüber dem Metallrohr ausbildet.
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