EP1595610A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweissten metallischen Röhrchen - Google Patents

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EP1595610A1
EP1595610A1 EP04291191A EP04291191A EP1595610A1 EP 1595610 A1 EP1595610 A1 EP 1595610A1 EP 04291191 A EP04291191 A EP 04291191A EP 04291191 A EP04291191 A EP 04291191A EP 1595610 A1 EP1595610 A1 EP 1595610A1
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tube
ring
longitudinal slot
welding
welded
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Klaus Porcher
Bernd Grannenmann
Christian Dr. Frohne
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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
    • B21C37/0818—Manufacture of tubes by drawing of strip material through dies

Definitions

  • the invention relates to a device for producing longitudinally welded Metallic tube according to the preamble of claim 1.
  • EP 0 703 017 B1 discloses an apparatus for producing a longitudinally welded joint Metal tube with an outer diameter of 1 to 6 mm known.
  • This is a Striped metal strip in a continuous operation of a supply spool, through a mold consisting of several sets of roll tools to a tube with Longitudinal slot shaped, and the longitudinal slot welded.
  • the slotted tube is inserted through Tool passed, which holds the band edges of the slot tube together.
  • the tool consists of two halves, which on their adjacent surface respectively a groove having a radius of curvature which corresponds to the outer radius of curvature of the slot tube corresponds.
  • the tool has a recess, which has a Access to the beam of a laser welding device for welding the longitudinal slot of the tube allows.
  • the welded tube passes behind the recess one second area of the tool, which a springback of the band edges in the still Prevent “soft" weld pool and for rapid cooling of the weld should take care of.
  • a steel alloy is proposed as a material for the tool.
  • EP 0 927 090 B1 discloses an apparatus for producing a metallic tube known, with a molding apparatus, which is an elongated metal strip to the Tube formed, as well as a welding device, the two band edges of the Tube welded together in the welding area.
  • a molding apparatus which is an elongated metal strip to the Tube formed, as well as a welding device, the two band edges of the Tube welded together in the welding area.
  • the welding area is provided at least one cooled solid, which is the continuous tube contacted outside for cooling.
  • the solid In the spot weld, the solid has an opening, which is the passage for a laser beam for welding the longitudinal seam allows.
  • the invention is based on the object, the known devices to the effect to improve that large lengths of metallic tubes are produced trouble-free.
  • the main advantage of the invention is the fact that by the arrangement of a Ring of wear-resistant material in a water-cooled bracket, the wear is reduced so far that lengths of several kilometers without interruption Manufacturing can be produced. This effect is further enhanced when the shape of the Metal band to the slit tube so that the slotted tube without springback the Band edges a nearly closed tube forms, so that the ring only for Stabilization of the closed tube is used.
  • the device according to the invention is advantageously used for the production of Fiber optic cables are used, which are a plurality of optical fibers in one have closed metal tube.
  • FIG 1 is a side view of a part of a device for the production of shown thin metal tube.
  • a withdrawn from a tape supply no longer shown metal strip 1 is a first forming roller group 2 fed.
  • the metal strip 1 is a Stainless steel strip, which for example by means of a likewise not shown Trimming device was cut to a width of 3.1 to 21.5 mm. Before the first forming roller group 2, the metal strip 1 easily with a lubricant be wetted to reduce the friction during molding.
  • the first forming roll group 2 has two forming roll pairs 2a and 2b.
  • the Form roller pair 2a In the form roller pair 2a, only the band edge regions are initially rounded.
  • the Form roller pair 2b forms the metal strip 1 to a U-profile.
  • the U-shaped metal band 1 a is fed to a device 3, which a Guide tube 3a has, which projects into the U-shaped metal strip 1 a and behind the weld point opens.
  • a Guide tube 3a With the help of the guide tube 3a can not several shown supply reels withdrawn optical waveguide and a plastic mass be introduced into the metal tube.
  • a second forming roller group 4 which consists of a first pair of forming rollers 4a and a second pair of forming rollers 4 b, the U-shaped metal strip 1 a to a Slotted tube 1 b formed with extremely small slit width.
  • the slotted tube 1 b then passes in a tool 5, which will be described in more detail with reference to FIG 2. Behind the tool 5 is in the shortest possible distance the Laser welding device 6, in which the longitudinal slot is welded. To the finished optical cable 7 attacks a no longer shown trigger behind which the Cable 7 is then wound on a drum no longer shown.
  • the welded metal pipe can be reduced in diameter, stretched and as needed be relieved cooled to an excess length of optical fibers in the metal tube manufacture.
  • the slit pipe 1 b is pulled through a diamond ring 8 whose inner diameter is almost equal to the outer diameter of the slot tube 1 b.
  • the bore of the Diamond ring 8 is almost cylindrical.
  • the diamond ring 8 is in a version 9 arranged, which has a channel system 14 for cooling the diamond ring 8.
  • the Channel system 14 is fed by a feed 10 for cooling water.
  • the version 9 is in a holder 13 is arranged.
  • the tube emerging from the diamond ring 8 is of an annular nozzle 11 surrounded, above the longitudinal slot of the tube, a protective gas in Production direction over the tube blows.
  • the protective gas is the nozzle 11 via a Line 12 is supplied.
  • the protective gas protects the weld area of the tube until beyond the welding area.
  • the device according to the invention take over the form roller groups 2 and 4 the entire molding work in the deformation of the metal strip to a slotted pipe with extremely tight slot.
  • the closing and calming of the pipe is done by the Diamond ring 8.
  • long life of the diamond ring 8 are also hard Materials for the metal strip possible.
  • tubes with a Outer diameter between 1 and 7 mm in lengths of more than 100 km error-free getting produced can tubes with a Outer diameter between 1 and 7 mm in lengths of more than 100 km error-free getting produced.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 1 bis 7 mm beschrieben, bestehend aus einer Ablaufvorrichtung für ein Metallband (1), einer das Metallband (1) allmählich zu einem Röhrchen mit Längsschlitz formenden Formeinrichtung aus mehreren Formrollensätzen (4), einem hinter der Formeinrichtung angeordneten Werkzeug (5), welches die Bandkanten zusammenhält, einer den Längsschlits verschweißenden Schweißeinrichtung (6) sowie einer an dem geschweißten Röhrchen angreifenden Abzugsvorrichtung. Das Werkzeug (5) besteht aus einer wassergekühlten Fassung (9), in welcher ein Ring (8) aus verschleißfestem Werkstoff angeordnet ist, welchen das ungeschweißte Röhrchen durchläuft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 0 703 017 B1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines längsnahtgeschweißten Metallrohres mit einem Außendurchmesser von 1 bis 6 mm bekannt. Dabei wird ein Metallband in kontinuierlicher Arbeitsweise von einer Vorratsspule abgezogen, durch ein aus mehreren Formrollensätzen bestehendes Formwerkzeug zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt, und der Längsschlitz verschweißt. Das Schlitzrohr wird durch ein Werkzeug hindurchgeführt, welches die Bandkanten des Schlitzrohres zusammenhält. Das Werkzeug besteht aus zwei Hälften, welche an ihrer angrenzenden Fläche jeweils eine Nut mit einem Krümmungsradius aufweisen, der dem äußeren Krümmungsradius des Schlitzrohres entspricht. Das Werkzeug weist eine Ausnehmung auf, welche einen Zutritt für den Strahl einer Laserschweißeinrichtung zum Verschweißen des Längsschlitzes des Rohres ermöglicht. Das geschweißte Rohr durchläuft hinter der Ausnehmung einen zweiten Bereich des Werkzeugs, welcher ein Rückfedern der Bandkanten in dem noch "weichen" Schweißbad verhindern und für eine schnelle Abkühlung der Schweißnaht sorgen soll. Als Material für das Werkzeug wird eine Stahllegierung vorgeschlagen.
Bei dieser Vorrichtung hat sich gezeigt, daß sich große Längen von mehreren Hundert Kilometern nicht störungsfrei herstellen lassen. Der Grund hierfür liegt in einem hohen Verschleiß des Werkzeugs, der daraus resultiert, daß das geformte Schlitzrohr einen offenen Spalt aufweist, der erst im Werkzeug vollständig geschlossen wird.
Aus der EP 0 927 090 B1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Röhrchens bekannt, mit einer Formvorrichtung, die ein langgestrecktes Metallband zu dem Röhrchen umformt, sowie einer Schweißvorrichtung, die die beiden Bandkanten des Röhrchens im Schweißbereich miteinander verschweißt. Im Schweißbereich ist mindestens ein gekühlter Festkörper vorgesehen, der das durchlaufende Röhrchen außen zur Kühlung kontaktiert. Im Schweißpunkt weist der Festkörper eine Öffnung auf, welche den Durchtritt für einen Laserstrahl zum Verschweißen der Längsnaht ermöglicht.
Beiden bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß insbesondere bei harten Metallen für das Röhrchen, wie z. B. Edelstahl, das Werkzeug bzw. der Festkörper einem hohen Verschleiß unterliegen, und eine störungsfreie Fertigung großer Längen nicht möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, daß große Längen metallischer Röhrchen störungsfrei herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird durch das im Kennzeichen des Anspruchs 1 Erfaßte gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen erfaßt.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Anordnung eines Ringes aus verschleißfestem Material in einer wassergekühlten Halterung, der Verschleiß so weit reduziert ist, daß Längen von mehreren Kilometern ohne Unterbrechung der Fertigung herstellbar sind. Diese Wirkung wird noch verstärkt, wenn die Formgebung des Metallbandes zum Schlitzrohr so erfolgt, daß das Schlitzrohr ohne Rückfederung der Bandkanten ein nahezu geschlossenes Rohr bildet, so daß der Ring lediglich zur Stabilisierung des geschlossenen Rohres dient.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhafterweise zur Herstellung von Lichtwellenleiterkabeln eingesetzt, welche eine Vielzahl von Lichtwellenleiter in einem geschlossenen Metallröhrchen aufweisen.
Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In der Figur 1 ist eine seitliche Ansicht eines Teiles einer Vorrichtung zur Herstellung von dünnen Metallröhrchen dargestellt.
Ein von einem nicht mehr dargestellten Bandvorrat abgezogenes Metallband 1 wird einer ersten Formrollengruppe 2 zugeführt. Bei dem Metallband 1 handelt es sich um ein Edelstahlband, welches beispielsweise mittels einer ebenfalls nicht mehr dargestellten Besäumeinrichtung auf eine Breite von 3,1 bis 21,5 mm geschnitten wurde. Vor der ersten Formrollengruppe 2 kann das Metallband 1 leicht mit einem Schmiermittel benetzt werden, um die Reibung während der Formgebung zu reduzieren.
Die erste Formrollengruppe 2 weist zwei Formrollenpaare 2a und 2b auf.
In dem Formrollenpaar 2a werden zunächst nur die Bandkantenbereiche gerundet. Das Formrollenpaar 2b formt das Metallband 1 zu einem U-Profil.
Das U-förmig gebogene Metallband 1 a wird einer Vorrichtung 3 zugeführt, welche ein Führungsrohr 3a aufweist, das in das U-förmige Metallband 1 a hineinragt und hinter dem Schweißpunkt mündet. Mit Hilfe des Führungsrohres 3a können mehrere von nicht dargestellten Vorratsspulen abgezogene Lichtwellenleiter sowie eine plastische Masse in das Metallröhrchen eingebracht werden.
In einer zweiten Formrollengruppe 4, welche aus einem ersten Formrollenpaar 4a und einem zweiten Formrollenpaar 4b besteht, wird das U-förmige Metallband 1 a zu einem Schlitzrohr 1 b mit extrem geringer Schlitzbreite geformt. Das Schlitzrohr 1 b gelangt dann in ein Werkzeug 5, welches anhand der Figur 2 näher beschrieben werden soll. Hinter dem Werkzeug 5 befindet sich in kürzest möglichem Abstand die Laserschweißvorrichtung 6, in welcher der Längsschlitz verschweißt wird. An dem fertigen optischen Kabel 7 greift ein nicht mehr dargestellter Abzug an, hinter dem das Kabel 7 dann auf eine nicht mehr dargestellte Trommel aufgewickelt wird. Das geschweißte Metallrohr kann je nach Bedarf im Durchmesser reduziert, gedehnt und abgekühlt entlastet werden, um eine Überlänge der Lichtwellenleiter in dem Metallrohr herzustellen.
In der Figur 2 ist das Werkzeug 5 gegenüber Figur 1 vergrößert dargestellt.
Das Schlitzrohr 1 b wird durch einen Diamantring 8 gezogen, dessen Innendurchmesser nahezu gleich dem Außendurchmesser des Schlitzrohres 1 b ist. Die Bohrung des Diamantringes 8 ist nahezu zylindrisch. Der Diamantring 8 ist in einer Fassung 9 angeordnet, welche ein Kanalsystem 14 zur Kühlung des Diamantrings 8 aufweist. Das Kanalsystem 14 wird durch einen Zulauf 10 für Kühlwasser gespeist. Die Fassung 9 ist in einer Halterung 13 angeordnet.
Das aus dem Diamantring 8 austretende Rohr ist von einer ringförmigen Düse 11 umgeben, die oberhalb des Längsschlitzes des Röhrchens ein Schutzgas in Fertigungsrichtung über das Röhrchen bläst. Das Schutzgas wird der Düse 11 über eine Leitung 12 zugeführt. Das Schutzgas schützt den Schweißnahtbereich des Röhrchens bis über den Schweißbereich hinaus.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung übernehmen die Formrollengruppen 2 und 4 die gesamte Formarbeit bei der Verformung des Metallbandes zu einem Schlitzrohr mit extrem engem Schlitz. Das Schließen und Beruhigen des Rohres erfolgt durch den Diamantring 8. Dadurch sind hohe Standzeiten des Diamantringes 8 auch bei harten Werkstoffen für das Metallband möglich.
Eine Verbesserung der Laufruhe kann auch dadurch erzielt werden, daß bei der Kantenrundung in der ersten Formrollengruppe 2 darauf geachtet wird, daß der äußere Krümmungsradius des Kantenbereichs etwas größer gewählt wird als der halbe innere Durchmesser des Diamantringes 8.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Röhrchen mit einem Außendurchmesser zwischen 1 und 7 mm in Längen von mehr als 100 km fehlerfrei hergestellt werden.
In der Beschreibung sind für die Formrollengruppen 2 und 4 jeweils nur zwei Formrollenpaare angegeben. Falls es für die Verformung des Metallbandes erforderlich sein sollte, können selbstredend auch mehr als zwei Formrollenpaare für eine oder beide Formrollengruppen 2 und 4 vorgesehen werden.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen mit einem Außendurchmesser von 1 bis 7 mm, bestehend aus einer Ablaufvorrichtung für ein Metallband, einer das Metallband allmählich zu einem Röhrchen mit Längsschlitz formenden Formeinrichtung aus mehreren Formrollensätzen, einem hinter der Formeinrichtung angeordneten Werkzeug, welches die Bandkanten zusammenhält, einer den Längsschlitz verschweißenden Schweißeinrichtung sowie einer an dem geschweißten Röhrchen angreifenden Abzugsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (5) aus einer wassergekühlten Fassung (9) besteht, in welcher ein Ring (8) aus verschleißfestem Werkstoff angeordnet ist, welchen das ungeschweißte Röhrchen durchläuft.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (8) aus Diamant besteht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (8) und den Schweißpunkt eine ringförmige Düse (11) angeordnet ist, welche in Fertigungsrichtung ein Schutzgas auf den Längsschlitz bläst.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher das Metallband zunächst nur an seinen Bandkantenbereichen mit einer Rundung versehen, sodann zu einem U-förmigen Querschnitt und anschließend zu einem Schlitzrohr mit Längsschlitz geformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Krümmungsradius der Kantenrundungen zwischen 0,05 und 0,5 mm größer ist als der halbe Durchmesser der Öffnung des Ringes (8).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (9) in einer Halterung (13) gelagert ist.
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