JP2005292838A - 光ケーブルユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】 レーザ溶接により製造することが困難である銅管外被光ケーブルユニットを製造するための金属管構造および方法を提供する。
【解決手段】 長軸に沿ったレーザ溶接継目を備えた、２つの層からなる金属管と、前記金属管の内部に配置された少なくとも１つの光導波路からなる光ケーブルユニットであって、第１の内側層（１３ｃ）は銅からなっており、第２の外側層（１３ｂ）はオーステナイト鋼からなっており、前記第１の内側層（１３ｃ）および第２の外側層（１３ｂ）の両方の層の前記長軸に沿った継目はレーザ溶接されており、前記両方の層の継目は重ね合わせて配置されており、そして、前記レーザ溶接はＣＯ２レーザによって行われていることを特徴とする光ケーブルユニット。
【選択図】 図３
【解決手段】 長軸に沿ったレーザ溶接継目を備えた、２つの層からなる金属管と、前記金属管の内部に配置された少なくとも１つの光導波路からなる光ケーブルユニットであって、第１の内側層（１３ｃ）は銅からなっており、第２の外側層（１３ｂ）はオーステナイト鋼からなっており、前記第１の内側層（１３ｃ）および第２の外側層（１３ｂ）の両方の層の前記長軸に沿った継目はレーザ溶接されており、前記両方の層の継目は重ね合わせて配置されており、そして、前記レーザ溶接はＣＯ２レーザによって行われていることを特徴とする光ケーブルユニット。
【選択図】 図３
Description
本発明は、光ケーブルユニットおよびその製造方法に関する。
光導波路を備えたステンレス鋼管が、例えば海底ケーブル、電力ケーブルの金属ふるい、オーバヘッド電力線において広く使用されている（ＷＯ９６／３１８８５、ＥＰ ０２８５９１７、ＥＰ ０２８６８０４参照）。
アメリカ特許Ｎｏ．５７６８７６２には、金属管およびその中に複数の光導波路を備えた光ケーブルユニットが開示されている。
オーステナイト鋼の金属テープが次第に長手方向にスロットを備えたスロット付管に形成され、開放しているスロット付管に、光導波路を導入し、スロット付管を長手方向に溶接し、そして、溶接された管の外径を減じる。
ＥＰ １１８４１２８から、継目をレーザビームで溶接して、銅製の金属管を製造することが知られている。銅はレーザビームを反射し、従って、レーザエネルギーを銅材料に注入することは困難である。この問題を解決するために、溶接継目の領域を凸凹にして、溶接部分に液体炭化水素を適用する。
ＷＯ９６／３１８８５
ＥＰ ０２８５９１７
ＥＰ ０２８６８０４
アメリカ特許Ｎｏ．５７６８７６２
ＥＰ １１８４１２８
銅はレーザビームを反射し、従って、レーザエネルギーを銅材料に注入することは困難である。
この発明の１つの目的は、光ケーブルユニットを、電気伝導性および水素等の環境悪化から防護する点に関して改善することにある。
この発明によると、金属管は２つの層からなっており、第１の内側層は銅からなっており、第２の外側層はオーステナイト鋼からなっている。両方の層の長軸に沿った継目はレーザ溶接されている。両方の層の継目は重ね合わせて配置されている。レーザ溶接はＣＯ２レーザによって行われている。
この発明によると、金属管は２つの層からなっており、第１の内側層は銅からなっており、第２の外側層はオーステナイト鋼からなっている。両方の層の長軸に沿った継目はレーザ溶接されている。両方の層の継目は重ね合わせて配置されている。レーザ溶接はＣＯ２レーザによって行われている。
この発明の１つの態様によると、金属管は、オーステナイト鋼と銅の積層からなっている。
この発明の他の１つの態様によると、金属管の外径は２．５から４．０ｍｍの範囲内であり、金属管の壁厚は０．２から０．３ｍｍの範囲内であり、銅からなる層の壁厚が０．０４から０．０６ｍｍの範囲内である。
この発明の他の１つの目的は、長軸に沿ったレーザ溶接継目を備えた金属管と、金属管の内部に配置された少なくとも１つの光導波路からなる光ケーブルユニットの製造方法であって、テープを、連続的にスロット付管に成形し、少なくとも１つの光導波路を開放したスロット付管内に連続的に配置し、そして、スロットをレーザ溶接ユニットによって閉塞することからなることを特徴とする光ケーブルユニットの製造方法である。
この発明の方法の１つの態様においては、オーステナイト鋼の層および銅の層が積層されたテープを、スロット付管に成形し、スロット付管をＣＯ２レーザによって溶接して、オーステナイト鋼の層に注がれた熱によって、銅の層の継目を溶接する。
好ましくは、銅層が金属管の内側に位置している。原理的には、特別な処理なしには、銅管をＣＯ２レーザによって溶接することはできない。鋼の溶接処理から熱を誘導して、銅の溶接を行う。
この発明によると、溶接は１箇所で処理することができ、銅および鋼の両方の溶接を同一処理において行うことができる。
１ 光ケーブルユニット
２ 光導波路
３ 金属管
４ 供給リール
５ テープ
６ 形成装置
７ 溶接装置
８ 第１クランプ器
９ 減径装置
１０ 第２クランプ器
１１ 巻き取りリール
１２ 保管リール
１３ 金属管
１４ 供給装置
１５ スプール
１６ 錘
２ 光導波路
３ 金属管
４ 供給リール
５ テープ
６ 形成装置
７ 溶接装置
８ 第１クランプ器
９ 減径装置
１０ 第２クランプ器
１１ 巻き取りリール
１２ 保管リール
１３ 金属管
１４ 供給装置
１５ スプール
１６ 錘
この発明は、図面を参照しながら、以下の詳細な記述によってより良く理解することができる。但し、これらに限定されることはない。
図１には、光ケーブルユニット１の部分が示されている。光ケーブルユニット１は、長手方向に溶接継目３aを備えた金属管３内に配置された光導波路２からなっている。光導波路２と金属管３の間の空隙は、充填化合物を充填して、水が長手方向に移動するのを防止する。光導波路２の数は通常６から２０の間であるが、４０以下であればよい。光導波路２の長さは、金属管３の長さよりも長い。光導波路の金属管を超える超過長さは、光導波路の長さの通常約０．２から０．３％である。金属管の壁厚は０．２から０．３ｍｍであり、金属管の外径は２．５から４．０ｍｍである。伝送ケーブルにおいてワイヤの代わりに用いられる光ケーブルユニットの上述したデータは、典型的なものである。
図２に示すように、テープ５が供給リール４から連続的に引き出され、そして、成形装置６に供給され、成形装置において、テープ５が長軸方向にスロットを備えた管に成形される。成形装置６の一部はトリミング用具（細部は省略）であり、テープを所望の幅に切断するために使用される。成形装置６は、数セットの成形ローラ（細部は省略）を更に備えている。スロット付管の長軸方向のスロットは、レーザ溶接装置７によって閉じられて、長手方向の継目３aを形成する（図１参照）。溶接装置７におけるスロット付管の精密な誘導は、管を囲み、エンドレスチェーンによって引っ張られる複数対の掴み具を備えた第１クランプ器８によって行われる。
減径装置９、即ち、それによって管の径が減少する延伸装置は、第１クランプ器の下流側に位置している。第２クランプ器１０は、減径装置９の下流側に位置して、管を把持し、延伸装置を通って引っ張る。第１のクランプ器８の引っ張り速度に関する第２クランプ器１０の引っ張り速度は、減径装置９と第１クランプ器の間の管のゆるみの関数として制御される。駆動巻き取りリール１１は、第２クランプの下流側に位置し、管はその外周の周りに数回巻きつけられる。巻き取りリール１１の速度は、第２クランプ器１０の巻き取り速度に等しい。保管リール１２は、巻き取りリール１１の後方に位置して、ケーブル１を少し緊張させながら巻き取る。
複数の光導波路２を供給する供給装置１４は、供給リール４と成形装置６との間に位置し、その上に光導波路が巻き付けられている複数のスプール１５を備えている。光導波路２はスプール１５から引き取られてスロット付管の中に導かれ、その後、溶接装置７に進む。静止した（図示しない）金属チューブレットが、繊細な光導波路２を保護するために、スロット付管の中に突き出ており、その中を通って光導波路が誘導される。最も早い状態では、溶接装置７を通過した後、光導波路２が金属チューブレットから解放される。
金属チューブレットは（図示しない）別の金属チューブレットによって同心で囲まれている。金属管には、２つの同心金属チューブレットによって形成された環状の間隙を通って加圧下に、石油ゼリーが充填される。金属管３内の光導波路２を金属管の長さよりも長めにするために、溶接された金属管は、掴み具によって溶接された金属を把持して力を加えて変形して管の径を減ずる第２クランプ器１０と巻き取りリール１１との間で連続的にかつ弾性的に引っ張る、即ち、伸ばされる。これによって、巻き取りリール１１が、同一長さの金属管３および光導波路２を巻き取る。巻き取りリール上では、弾性的引張りがゆるみ、その結果、金属管が短くなり通常の状態に戻り、光導波路の長さが金属管の長さよりも長くなる。
弾性的引っ張りは、力Ｆによって生じ、溶接された金属管を第２クランプ器１０と巻き取りリール１１との間で一方に偏らせる。これは、金属管にぶら下げられた錘、例えば、ローラ（細部は省略）によって行われる。力Ｆ、即ち錘１６によって、偏りの大きさが決まり、それによって、伸びの大きさが決まる。
力Ｆは、管を、錘１６によるのと同一方向に偏らせるローラ（図示しない）によって生じさせても良い。
力Ｆは、管を、錘１６によるのと同一方向に偏らせるローラ（図示しない）によって生じさせても良い。
特定の構造で、且つ、金属管３の材料を選択すれば、力Ｆの選択によって、金属管３内の光導波路の余長を正確に形成することができる。
この発明によると、テープ５はオーステナイト鋼と銅の積層からなっており、溶接装置は、ＣＯ２レーザである。ＣＯ２レーザによって、金属管３のオーステナイト層１３ｂの継目１３aを溶接する。積層しているオーステナイト層の継目１３aに注がれた溶接熱がオーステナイト層１３ｂの壁厚を貫通して、銅層１３ｃの端部を合わせて溶接する。銅層１３ｃの溶接継目１３ｄには、オーステナイト層１３ｂの溶接継目１３aと同様に、空隙（ボイド）がない。
この発明によると、テープ５はオーステナイト鋼と銅の積層からなっており、溶接装置は、ＣＯ２レーザである。ＣＯ２レーザによって、金属管３のオーステナイト層１３ｂの継目１３aを溶接する。積層しているオーステナイト層の継目１３aに注がれた溶接熱がオーステナイト層１３ｂの壁厚を貫通して、銅層１３ｃの端部を合わせて溶接する。銅層１３ｃの溶接継目１３ｄには、オーステナイト層１３ｂの溶接継目１３aと同様に、空隙（ボイド）がない。
この発明の好ましい態様において、積層テープの壁厚は、０．２５ｍｍである。銅層の壁厚は０．０５ｍｍである。
Claims (4)
- 長軸に沿ったレーザ溶接継目を備えた、２つの層からなる金属管と、前記金属管の内部に配置された少なくとも１つの光導波路からなる光ケーブルユニットであって、
第１の内側層（１３ｃ）は銅からなっており、第２の外側層（１３ｂ）はオーステナイト鋼からなっており、前記第１の内側層（１３ｃ）および第２の外側層（１３ｂ）の両方の層の前記長軸に沿った継目はレーザ溶接されており、前記両方の層の継目は重ね合わせて配置されており、そして、前記レーザ溶接はＣＯ２レーザによって行われていることを特徴とする光ケーブルユニット。 - 前記金属管（１３）は、オーステナイト鋼と銅の積層からなっていることを特徴とする請求項１に記載の光ケーブルユニット。
- 前記金属管（１３）の外径は２．５から４．０ｍｍの範囲内であり、その壁厚は０．２から０．３ｍｍの範囲内であり、前記銅からなる層（１３ｃ）の厚さが０．０４から０．０６ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ケーブルユニット。
- 金属テープを連続的にスロット付管に成形し、少なくとも１つの光導波路を開放したスロット付管内に連続的に配置し、そして、前記スロットをレーザ溶接ユニットによって閉塞することからなる、長軸に沿ったレーザ溶接継目を備えた金属管と、前記金属管の内部に配置された少なくとも１つの光導波路からなる光ケーブルユニットの製造方法であって、
オーステナイト鋼の層および銅の層が積層されたテープを、連続的にスロット付管に成形し、前記スロット付管の継目をＣＯ２レーザによって溶接して、前記オーステナイト鋼の層の継目に注がれた熱によって、前記銅の層の継目を溶接することを特徴とする光ケーブルユニットの製造方法。
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