JP2011521611A - レーザビーム吸収型螺旋支持体、その製造方法及びその製造用の装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、弾性的に拡大したチューブ（２７）を半径方向に支持するためのチューブ状の螺旋支持体（１）、その製造方法及び製造装置（１８）、及び本発明に係る螺旋支持体を具備するチューブ構造に関する。螺旋支持体は、複数の巻線（１１，１２，１３）を形成するよう巻回された少なくとも１個の押出し成形された部材（２）で製造される。押出し成形された部材の接続部（７，８）は、好適にはレーザ溶接継目として形成された接続継目（１５）により少なくとも部分で互いに接続される。チューブ（２７）の圧縮力に信頼性高く耐え、拡大したチューブから容易に除去でき、容易で安価に製造できる螺旋支持体を製造するために、本発明によれば、押出し成形された部材の接続部の少なくとも相互接続された接続面（９，１０）がレーザビームを透過しない螺旋支持体が提供される。

Description

本発明は、複数の巻線を形成するよう巻回されると共に相補的な輪郭の接続部を両側に有する少なくとも１個の押出し成形された部材で製造され、弾性的に拡大したチューブを半径方向に支持するためのチューブ状の螺旋支持体に関する。隣接する２本の巻線の隣接する接続部は、少なくとも部分的に半径方向に重なり合うと共に、接続継目により接続された接続面を具備する。

本発明はさらに、チューブ状の螺旋支持体の製造方法に関する。ここで、巻線手段の押出し成形された部材は、供給方向に供給され、螺旋支持体を形成するよう巻回される。巻回部の押出し成形された部材の両側に形成された接続面、及び押出し成形された部材のまだ巻回されていない部分は、螺旋支持体の半径方向に少なくとも部分的に重なり合うよう製造されると共に少なくとも１本のレーザビームにより互いに接続される。

また、本発明は、少なくとも部分で螺旋支持体を支持する少なくとも１個の巻線手段と、供給方向（Ｌ）に沿って巻線手段まで供給可能であると共に巻線手段に固定された少なくとも１個の押出し成形された部材と、押出し成形された部材の巻線手段上に巻回された部分及びまだ巻回されていない部分の間で供給方向とは逆向きに広がる巻線間隙と、少なくとも１本のレーザビームを放射する少なくとも１個のレーザビーム源とを具備する螺旋支持体の製造装置に関する。

さらに、本発明は、半径方向外側へ弾性的に拡大したチューブを具備するチューブ構造であって、チューブ構造を支持するように螺旋支持体が配置されたチューブ構造に関する。

チューブ状の螺旋支持体は従来技術から公知であり、絶縁チューブ、ケーブル端子、拡開キャップ又はスリーブ部材等の、組立前に拡大状態にあるチューブを保持するために使用されている。絶縁チューブは、例えば、ケーブル接続部又はケーブルプラグコネクタ等の電気工学における電気部品を電気的に絶縁又は封止するために使用されている。これらの部品には例えば100ｋＶ超の高電圧が印加されるおそれがあるので、絶縁チューブは厚い壁で形成され、シリコーン等の良好な電気絶縁特性を有する材料から製造される。対照的に、スリーブ部材はまた、少なくとも部分的にエラストマ等の導電性材料からなっていてもよい。

組立時、絶縁チューブ又はスリーブ部材は、絶縁すべき部品の外輪郭と一致し、収縮チューブと同様に、可能な限り間隙を有しないで部品を取り囲むべきである。従って、絶縁チューブ又はスリーブ部材の直径は、組立前の約２〜４倍に弾性的に拡大される。このため、電気部品は、絶縁チューブ又はスリーブ部材内に容易に挿入することができる。

組み立てられるまで絶縁チューブ又はスリーブ部材を拡大状態に保持するために、螺旋支持体の形態の支持部材が絶縁チューブ又はスリーブ部材内に挿入され、絶縁チューブの弾性拡大により生ずる回復力を保つ。組み立てる際には、絶縁すべき部品を中空の螺旋支持体内に配置させる。次に、絶縁チューブが封止状態又は絶縁状態で部品の周囲で収縮できるように、絶縁チューブから螺旋支持体を取り除く。スリーブ部材の場合の方法も同じである。

上述のタイプの螺旋支持体は、絶縁チューブ又はスリーブ部材により固く締め付けられ且つ例えば約10barの圧力が作用する支持部材を、例えば絶縁チューブから手作業で除去できることに有用であることが判明している。螺旋支持体は、押出し成形された部材の巻回を解き、中空の螺旋支持体を通って押出し成形された部材の自由端を引っ張り出すことにより徐々に解放することができる。螺旋支持体はこのように徐々に解放されるので、絶縁チューブは、絶縁すべき部品の周囲で自動的に収縮する。このようにして、補助手段又は補助装置をさらに要することなく、絶縁チューブから螺旋支持体を手作業で除去することができる。

従って、このタイプの螺旋支持体は、一方では例えば拡大した絶縁チューブからの圧力に恒久的に耐え、他方では押出し成形された部材の巻回を解くことにより絶縁チューブから手作業で除去できなければならない。また、螺旋支持体は、電気部品の挿入のために内部に十分な空間を提供するよう、薄い壁厚を有することが重要である。

これらの特性を提供するために、公知の支持コイルでは、巻回された押出し成形された部材の、螺旋支持体の縦方向及びその逆方向を向いた縁が、例えば炉内での加熱又は超音波溶接により共に溶接される。これに代わって、或いは追加して、接続される縁は、半径方向に重なり合うか、又は機械的に相互ロックするように、接続部として形成されてもよい。

公知の螺旋支持体は、例えば、米国特許第５０８７４９２号明細書、欧州特許出願公開第０６１９６３６号明細書、国際公開第９３／２２８１６号パンフレット、国際公開第８３／００７７９号パンフレット、独国特許第１９８２０６３４号明細書、欧州特許出願公開第０３９９２６３号明細書、米国特許第５６７０２２３号明細書、国際公開第９６／２４９７７号パンフレット、国際公開第９９／０８３５５号パンフレット、独国特許出願公開第１０２００６０１２５９３号明細書に開示されている。

公知の螺旋支持体の欠点は、溶接工程により、接続部が不均一に互いに固く接続されてしまうことである。これは、押出し成形された部材の巻回を手作業で解くのに要する解放力が極めて変化しやすいことを意味する。このため、螺旋支持体を解放する際に押出し成形された部材の接続された接続部を手作業で分離することが困難又は不可能になるか、又は押出し成形された部材を破壊するおそれがある。

例えば溶接工程のばらつきの結果、接続部が極めて弱く互いに接続されると、螺旋支持体は、拡大した絶縁チューブが生成する半径方向の圧力に耐えられないおそれがある。

巻回された押出し成形された部材の接続部間の接続強度のばらつきを低減するために、上述の国際公開第９９／０８３５５号パンフレットは、巻回された押出し成形された部材で作成された螺旋支持体を開示する。螺旋支持体の縦方向及びその逆向きに面する押出し成形された部材の接続部は、それらの特定形状を用いて超音波溶接工程に特に適する。

しかし、特に適する接続部を有する押出し成形された部材の製造は、比較的複雑である。螺旋支持体を形成する押出し成形された部材の巻回工程は、従来技術よりも実施がより困難である。というのは、この場合、螺旋支持体の縦方向に互いに又は互いの背後に係合し接続部に接続される、隣接する巻線の案内部が特に丸くなっているので、互いにあまり精確には係合しない。従って、押出し成形された部材は、巻回工程の間、より精確に案内されなければならない。このように形成された押出し成形された部材の場合、超音波溶接工程により生ずる接続強度に依然としてばらつきがあるので、上述の国際公開に示された押出し成形された部材は、押出し成形された部材の内側での螺旋支持体の安定性を改善するために同時押出し部を具備する。そして、この同時押出し部のため、押出し成形された部材の製造が、１種類の材料のみで製造される均質の押出し成形された部材の製造よりも複雑になる。

螺旋支持体の隣接する巻線間に定められた接続強度を有する接続部を有する、精確に配置された螺旋支持体を得るために、独国特許出願公開第１０２００６０１２５９３号明細書は、巻回された押出し成形された部材の接続部がレーザ溶接された継目を介して接続されることを教示する。この出願には、異なる２つのレーザ溶接工程が開示されている。

第１工程において、ほぼ半径方向から隣接する２つの巻線間の巻線間隙へ、レーザビームが向けられる。レーザビームが巻線間隙と整列すると、次に、高温領域が巻線間隙の基部に配列された巻線の１つの部分に形成される。高温領域はまた、隣接する巻線の小さな部分を具備してもよい。加熱された領域は溶融し、固化する際に材料接続部を形成する。巻線間隙の整列に対してレーザビームが若干傾くと、レーザビームに対面する螺旋支持体の表面上の領域は、加熱され溶接される。

この工程は、レーザ溶接継目の形状変化の度合いが限定されていること、並びに、螺旋支持体の表面に位置する溶接部が表面の平坦な構成を防止し、絶縁チューブ内に螺旋支持体を挿入すること又は絶縁すべき部品を螺旋支持体内に挿入することを困難にするという欠点を有する。不均一な表面はまた、このタイプの螺旋支持体上の組立中又は組立後に、不均一により永久変形又は損傷することを意味する。巻線間隙の基部に形成されたレーザ溶接継目の幅も方向も、変化することができない。

さらに、本工程を実施する装置の場合、巻線間隙と整列して基部に入射するように、例えばレーザビーム源が生成するレーザビームを整合させることは困難である。レーザビームの方向又は巻線間隙が仕様から逸脱する場合、レーザ溶接継目は所望の位置に生成されず、螺旋支持体の特性に悪影響を与える。

独国特許出願公開第１０２００６０１２５９３号明細書に開示された第２工程は、少なくとも部分的に、レーザビームを透過する材料製である押出し成形された部材を使用する。特に、接続部の一方は透明である。レーザビームは、透明材料を通って、溶接されるべき重なり合った接続部に半径方向に整列される。このため、レーザビームは、実質的に接続部と干渉することなく、接続部の一方の透明部の溶接面を通過し、隣接する巻線の非透明溶接表面のみを加熱する。また、この非透明部は透明部に熱を伝導するので、２個の溶接面は同様の程度まで加熱され、照射された領域で溶接される。

しかし、この方法は、押出し成形された部材が異なる材料から同時押出しされなければならず、押出し成形された部材の製造を不必要に複雑且つ高価にするという欠点を有する。

この問題を克服するために、独国特許出願公開第１０２００６０１２５９３号明細書は、押出し成形された部材も、全体がレーザビームを透過する材料製であってもよい。重なり合った溶接面の一方は、この場合、レーザビームを吸収しレーザビームを熱に変換する材料でコーティングされる。

コーティングすることは、螺旋支持体の製造を不必要に複雑且つ高価にする追加の工程である。さらに、この方法を実施するための製造装置を構成する際に、少なくとも溶接工程までは、押出し成形された部材の少なくとも透明領域に不純物のないことが保証されなければならない。例えば、押出し成形された部材上に位置する塵埃層は、所望量のエネルギーが溶接面に届かなくするように、レーザビームのエネルギーを或る程度吸収するおそれがある。塵埃を取り除くために、ろ過空気の層状の流れは、例えば、押出し成形された部材上に案内され、塵埃を取り出して運び出す。しかし、油膜等の他の不純物は、この方法では取り除くことができない。

従って、本発明は、外側から半径方向に作用する圧力に信頼性高く耐え、絶縁チューブ又はスリーブ部材から手作業で容易に除去でき、製造が容易且つ安価である、改善された螺旋支持体を提供することを目的とする。

最初に述べた螺旋支持体について、上述の目的は、接続部の接続面がレーザビームを透過しないことで達成される。

最初に述べた方法について、上述の目的は、レーザビームが、供給の向きとは逆向きに広がると共に押出し成形された部材のまだ巻回されていない部分及び巻回部分の間に形成された巻線間隙へ、且つ互いに並んで位置する接続面の少なくとも一方に向けられることで達成される。

最初に述べた装置について、上述の目的は、少なくとも１本のレーザビームが、押出し成形された部材の半径方向に重なり合った表面上に巻線間隙へ向けられることで達成される。

最初に述べたチューブ構造について、上述の目的は、本発明に係る螺旋支持体が、チューブ構造を支持するようにチューブ構造内に配置されることで解決される。

本発明に係る解決手段は、特に簡単な構造を有すると共に、レーザ溶接継目として形成された接続継目が、公知の溶接継目とは対照的に、半径方向に重なり合う接続面間に有利な方法で精確に形成され空間的に明確に定められた寸法で製造することができ、接続面がレーザビームを少なくとも透過しないという利点を有する。

独国特許出願公開第１０２００６０１２５９３号明細書とは対照的に、このタイプの材料がレーザビームで照射されると、そのエネルギーは、押出し成形された部材の照射面の領域で実質的に熱に変換される。このため、照射された全ての部分は、少なくとも接続温度までレーザビームにより直接加熱される。接続温度は、螺旋支持体材料の融点以下であってもよい。接続温度が特に融点より低い場合、接続部間を十分な強度で接続するために、加熱中又は加熱後に接続部を共に押圧する別工程が必要かもしれない。

方法において、レーザビームは、押出し成形された部材と相互作用することなく押出し成形された部材を通過することはない。この結果、本発明に係る螺旋支持体の巻線間は特に均一な接続部となる。特に均一な接続部は、拡大した絶縁チューブの圧力に耐え、押出し成形された部材を手作業で引っ張ることにより容易に絶縁チューブから解放することができる。

本発明に係る解決手段は、任意の所望の方法で組み合せることができ、各々がそれ自体で利点を有するさまざまな実施形態により改善することができる。これらの実施形態及びそれらに関連する利点は、以下に説明される。

このようにして、接続面は、少なくとも特定波長範囲内でレーザビームを透過しないか、又はレーザビームを吸収するコーティングを具備する。このコーティングは、例えば挿入された吸収帯として接続面上又は接続面間に設けられ、或いは接続部材により吸収されるか又は接続面上に吸収されてもよい。接続部材はまた、レーザビームを吸収するようにコーティングされてもよい。

押出し成形された部材は、単一の製造工程、例えば押出し工程のみで製造される。この工程により、任意の所望の長さの角柱状の押出し成形された部材及び螺旋支持体も製造することができる。

押出し成形された部材全体が単一材料で製造される場合、その製造工程及び処理工程は簡単で安価である。

押出し成形された部材は、螺旋支持体の縦方向と平行に延びると共に半径方向及びその逆向きを向く長い辺を有する基部表面を具備してもよい。押出し成形された部材の対角方向に対向する隅領域は、各々、隅領域を取り囲むほぼ矩形の凹部を具備する。この結果、縦方向及びその逆向きを向き、押出し成形された部材の巻回状態で少なくとも部分的に半径方向に重なり合う相補的なほぼ段状の接続部が得られる。

凹部の向きを向く接続部の表面は、押出し成形された部材が巻回される際に半径方向に重なり合うと共にレーザ溶接継目を介して接続される少なくとも部分的に接続面又は溶接面として形成されてもよい。接続面は、例えば凸状又は凹状に湾曲し、或いは縦方向に対して傾斜し、縦方向に均等且つ平行に延びてもよい。接続面は、縦方向を向く成分を具備することが可能である。

押出し成形された部材の両辺に形成された接続部、又は押出し成形された部材の少なくとも接続面は、少なくとも特定波長範囲内のレーザビームを透過しない材料からなっていてもよい。押出し成形された部材全体がこの材料製の場合、低コスト且つ簡単な方法で製造される押出し成形された部材が得られる。

接続部はまた、接続部に加えて、巻回される際に螺旋支持体の縦方向に互いの背後に係合する案内部を具備するので、互いに対して隣接するコイルの位置を定めることができる。これらの案内部は、例えば螺旋支持体の半径方向とほぼ平行に面してもよい。半径の向き又はその逆向きに面する案内部の端部は、丸みをつけられ、面取りされ、又は尖らされる場合、押出し成形された部材の供給時又は巻線時における不均一は、不精確に配置された巻線をもたらさない。案内部は直線でも湾曲してもよく、押出し成形された部材が螺旋支持体を形成するために巻回される際に、隣接する案内部が螺旋支持体の縦方向に沿って互いの背後に係合できるように、例えば残余の接続部と共にフック形状の構成を形成してもよい。

接続面は、押出し成形された部材がその製造方法により生ずる計測誤差を有する場合であっても、定められた接触面として作用できる、接続部の突出面等の成形された部材として構成されてもよい。

接続部は、縦方向に異なる寸法に構成されてもよい。この結果、隣接する巻線間に残っている一辺に開放し、巻線の機械的重複決定を防止する巻線間隙が得られる。従って、巻線間隙の開放端は、螺旋支持体から離れると同様に螺旋支持体に面してもよく、螺旋支持体の半径方向と平行に延びてもよい。

接続部すなわちレーザ溶接継目は、例えば、ほぼ直線的な又は均一な波状連続線として形成されてもよい。レーザ溶接継目の幅は、接続長さに合致するよう変更することができる。接続強度をより大きな程度に変えることができるようにするために、接続部すなわちレーザ溶接継目はまた、繰り返しばらばらになってもよい。非接続部すなわち非溶接部により互いから分離された、個別の接続されたすなわち溶接された領域は、直線、円形、楕円形、多角形になるように形成することができ、接続強度及び押出し成形された部材の除去特性を目的とする方法で変えることができる。この場合、接続部が同等に又は正規に繰り返すパターンで変化するように整列すると、取外し特性に有益となる。特に、多角形部の頂点は、螺旋支持体の縦方向又はその逆向きに、或いは縦方向に対して直角に延びる方向を向いてもよい。

接続面の接続部は、積極的又は非積極的な接続部より対応して構成された接続部によって、或いは、例えば接着剤によって支持されてもよい。

接続面を接続する接続継目は、接続面が接続された吸収帯を具備してもよい。吸収帯は、レーザビームを透過せずレーザビームを熱に変換する材料からなっていてもよい。さらに、吸収帯は、変換された熱は接続面に伝導することができるように、熱の逃げ道（thermal bridge）として形成してもよい。

吸収帯が接続面の間に配置される場合、接続面もまた、レーザビームを熱に変換しない材料からなっていてもよい。この場合、接続面、接続部又は押出し成形された部材は、レーザビームを反射し又はその通過を許容する材料からなっていてもよい。押出し成形された部材又は接続部がこのタイプの材料からなる場合、接続面はまた、レーザビームを熱に効果的に変換する材料でコーティングされてもよい。その場合には、吸収帯は必要ではない。

押出し成形された部材は、螺旋支持体の一端から螺旋支持体を通って螺旋支持体の他端まで緩く案内され、手作業又は工具により容易に把持できる十分な程度までこの他端から螺旋支持体より突出する。

螺旋支持体の製造装置は、押出し成形された部材が供給方向に沿って巻線手段まで供給される少なくとも１個の供給ユニットと、少なくとも１個の巻線手段とを具備する。例えばクランプ機構として構成された巻線手段上の接続点に、押出し成形された部材を固定することが可能である。接続点及び供給ユニットは、螺旋支持体を形成するように押出し成形された部材を巻回するために、互いに対して移動可能である。この工程では、特に簡単な実施形態において、巻線マンドレルの周辺に設けることができる接続点は、螺旋支持体の縦軸に回りに回転する。このように巻回された螺旋支持体は、巻線マンドレルの周辺を少なくとも部分的に取り囲んでもよい。これは、製造工程の間、巻回マンドレルが螺旋支持体を支持するという利点を有する。

螺旋支持体の第１巻線が巻回されると、供給の向きと逆向きに広がって螺旋支持体の少なくとも一部まで接線方向に延びる巻線間隙は、まだ巻回されていない供給後の押出し成形された部材の一部及び巻線の間に形成される。挿入された押出し成形された部材は、巻線及び供給後の押出し成形された部材の互いに隣接する接続部が少なくとも部分的に半径方向に重なり合うように、隣接する巻線に対して配置されてもよい。巻線工程が続くと、接続部は互いに接近し、接続部上に任意に設けられた案内部は互いに係合する。供給の向きは、特にこの係合位置では螺旋支持体に対する接線方向に整列してもよい。

製造装置の少なくとも１個のレーザビーム源が放射するレーザビームは巻線間隙へ向けられると共に接続面上に向けられる。レーザビームは、接続面が接続するようになる前に、接続面を所定温度まで加熱する。この温度すなわち接続温度は、接続面を溶融させ、接続面が固化する前に接触させ、接続面が固化する際に溶接継目の形態で材料接続部を形成するのに十分に高くてもよい。接続面は、材料接続部を介して互いに接続されてもよい。

或いは、接続温度はまた、接続面の溶融温度より低くてもよい。この方法で加熱された接続面がレーザ照射後の冷却工程中に互いに押圧されると、十分に強度のある態様で接続面が互いに接続されるこのタイプの接続継目は、このように依然として接続面間に形成することができる。

このように形成された接続継目は、その周囲から所定距離で螺旋支持体の内側に位置し、螺旋支持体の外側又は内側に配置された領域を変形させない。

レーザビームを形作り特にレーザビームの焦点を合わせる光部材もまた、レーザビームの経路に挿入してもよい。

レーザビームエネルギーを含んでいる複数の、特に２本のレーザビームが接続面上に向けられることも可能である。各レーザビームは、接続温度まで接続面を加熱する。単一のレーザビーム源の出力がこの目的に十分である場合、レーザビーム源により放射されるレーザビームはまた、レーザビーム経路に配置された少なくとも１個のビームスプリッタにより２本以上のレーザビームに分割されてもよい。これにより、単一の非分割レーザビームが使用される場合よりも互いにより大きく離間して接続面を加熱することが可能になる。

接続面は、２本のレーザビームにより、既に巻回された部分が螺旋支持体へ供給された押出し成形された部材の一部に遭遇することができると共に２部品が互いに接触できる接触点から所定距離で、接続温度よりも低い所定の予加熱温度まで予加熱されてもよい。このように予加熱された接続面の領域は、接触点直前で第３のレーザビームにより接続温度まで加熱されてもよい。適当な光学装置を使用して１個のレーザビーム源のみから生成され得る３本のレーザビームを使用することにより、加熱工程及び接続工程をより良好に制御することが可能になる。

例えば空間の要求事項により、レーザビーム源として作用するレーザを巻線間隙の近傍に配置することが許容されない場合、レーザビームはまた、鏡又はプリズム等の偏向部材により偏向され、巻線間隙へ向けられる。例えば、接続継目を波状に構成するために、少なくとも１個の偏向部材の位置を、例えば波状の接続継目、又は互いに分離され得る多角形接続領域も生成されるような目標とする方法に変えてもよい。ビームスプリッタの位置はまた、接続継目を目標とする方法に形成するために、適当な制御部材により変更してもよい。特に、非連続の接続継目を形成する際に、レーザビーム遮断器が、ビーム経路に配置してもよく、レーザビームが所定の時点で巻線間隙の向きに通過することを許容しない。

押出し成形された部材を形作ると共に、特に押出し手段として、及び追加して或いは代替として押出し成形された部材用の反転手段として構成された成形ユニットは、螺旋支持体用に、本明細書で開示される製造装置の一部であってもよい。

巻線マンドレルは巻回される螺旋支持体の縦方向に沿って変化する直径を有するように構成してもよいので、仕上げ処理された螺旋支持体もまた、その縦方向に沿って変化する直径を有してもよい。

供給されて螺旋支持体を形成するよう巻回された押出し成形された部材の外側から半径方向に押圧する圧力ローラの代わりに、少なくとも１個のランナを使用し、既に巻回された押出し成形された部材の一部で供給方向に沿って狭める間隙を形成し、直前に巻回された押出し成形された部材上に半径方向内側を向く圧力を作用する。この圧力はまた、供給方向とは逆向きに、巻回される押出し成形された部材上に作用すると共に押出し成形された部材に風を当てる力により形成されてもよい。

接続継目は、押出し成形された部材が螺旋支持体を形成するよう巻回されると共に少なくとも１個の接続面に印加される際に、巻線間隙に供給される吸収帯を具備してもよい。この場合、吸収帯はまた、接着されるか、或いは接続面に積極的又は非積極的に接続されてもよい。吸収帯は、接続面の螺旋支持体の縦方向に沿って延びる重なり領域の幅以下の幅を有してもよく、連続した螺旋構造として、すなわち、所定長さの螺旋支持体の製造を少なくとも許容する長さを有して形成されてもよい。

少なくとも接触点において、吸収帯は、接続面間に位置し、接続継目の一部品として接続面に接続又は溶接されてもよい。この目的のために、レーザビームは、巻線間隙内へ且つ少なくとも吸収帯上へ向けられ、少なくとも吸収帯を加熱してもよい。或いは、レーザは、接続面及び吸収帯の少なくとも一方へ向けられてもよい。

吸収帯はレーザビームを熱に変換する材料からなっているので、吸収帯上へ向けられたレーザビームは、少なくとも接続温度まで吸収帯を加熱する。吸収帯が熱の逃げ道として付加的に構成される場合、変換された熱はさらに、吸収帯を通って特に可能であれば均等に接続面に伝導され、接続面へ解放されてもよい。

螺旋支持体を製造するよう接続面を接続する際に吸収帯が使用される場合、接続面及び接続部の双方又は各々、或いは押出し成形された部材全体は、レーザビームを透過する材料、又はレーザビームを反射しレーザビームを熱に変換しない材料からなっていてもよい。接続面の接続部が容易に接続されない又は共に溶接されない材料製の場合、吸収帯は、接続を容易にする部品として構成されてもよい。

本発明に係る螺旋支持体の概略図である。 螺旋支持体を製造するために使用される押出し成形された部材の概略断面図である。 螺旋支持体の縦方向に沿った概略断面図である。 別の実施形態に係る螺旋支持体の概略断面図である。 典型的な実施形態に係るレーザ接続継目の概略図である。 本発明に係る螺旋支持体を製造するための、本発明に係る装置の概略図である。 本発明に係る装置の別の一実施形態を示す図である。 吸収帯を具備する、本発明に係る装置の別の実施形態を示す図である。 図１の螺旋支持体を具備する、本発明に係るチューブ構造の概略断面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施形態により説明する。これらの実施形態の様々な特徴は、個々の有利な構成に示されるように、互いに独立して組み合わせてもよい。

最初に、図１の実施形態を参照して、本発明に係る螺旋支持体の構造及び機能を説明する。

図１は、縦（長手）方向Ｌに沿って延びると共に、図面に直交する巻線方向Ａに沿って巻回された、押出し成形された部材２により形成された螺旋支持体１を示す。押出し成形された部材２は、螺旋支持体１から所定距離である一定の半径で、螺旋支持体１の縦方向Ｌと平行に延びる中心軸Ｚの回りに巻回される。個々の巻線は、基本的に互いの上面に位置するように巻回される。或いは、螺旋支持体の半径はまた、巻回の間に変化する結果、螺旋支持体の縦方向に沿って異なる直径を有する螺旋支持体が得られてもよい。

巻回された押出し成形された部材２からなる２個の巻線が、螺旋支持体１の上側領域Ｐに断面で示される。互いに並んで位置する隣接する２個の巻線の接続部は、段部が形成され、相補的な形状を有し、重なり領域Ｏで螺旋支持体１の半径方向ｒに重なり合う。重なり領域Ｏは、巻線に沿って縦方向Ｌを向く一定幅Ｂを有する。

図１の螺旋支持体１の左端では、押出し成形された部材２は、端から２番目の巻線から解放され、螺旋支持体１の内部中空領域を通って螺旋支持体１の右端に案内される。この右端からは、押出し成形された部材２が部分的に突出する。

図２は、図１の押出し成形された部材２の断面図である。図１の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、図１の実施形態との差異のみを説明する。

押出し成形された部材２は、上面３及び下面４が縦方向Ｌと平行に延びた状態のほぼ矩形断面を有する。縦方向Ｌと同じ向き及びその逆向きを向く押出し成形された部材２の領域５，６は、矩形の対角隅領域を具備すると共に残余の接続部７，８に隣接する凹部を具備する。接続部７，８はこの場合、押出し成形された部材２の残余の中心領域よりも半径方向ｒに小さい拡大部を有する。特に、接続部７，８は、相補的な段形状が形成され、この場合、縦方向Ｌと平行に延びると共に隣接する凹部に臨む接続面９，１０を具備する。図２の実施形態において、押出し成形された部材２は、全体がレーザビームを透過しない材料からなる。

しかし、押出し成形された部材２の接続部７，８又は領域６，７のみが、少なくとも特定波長範囲内でレーザビームを透過しない材料からなることも可能である。

押出し成形された部材２がレーザビームを透過する、又はレーザビームを反射する材料からなる場合、少なくとも１個の接続部７，８もまた、レーザビームを透過せず、低い程度でのみレーザビームを反射する材料を具備してもよく、例えば、この材料でコーティングされてもよい。この材料はまた、接続面により吸収され、又は接続部により吸収されてもよい。或いは、レーザビームを透過しない例えばリーフ状の部品が、接続される２個の接続部７，８間に配置されてもよい。この部品は、レーザビームのエネルギーを、後で接続部７，８に解放される熱に変換することができる。

接続部７，８はまた、異なる形状であってもよい。特に、接続部７，８はまた、例えば、フック形状の部材を具備してもよいし、或いは図４に関連して説明されるように、互いに係合して例えば接続部７，８の区切られた接触面として構成される案内部が形成されてもよい。接続面９，１０はまた、縦方向に関して傾斜するように湾曲又は延長され、隆起した接触面を具備してもよい。

図３は、追加の隣接する巻線を有する図２の押出し成形された部材２を示す。図１及び図２の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１及び図２の実施形態との差異のみを説明する。

図２の押出し成形された部材２は、この場合、押出し成形された部材２からなる２本の別の巻線１２，１３により縦方向Ｌに沿って取り囲まれる巻線１１として示される。接続面９，１０は、重なり領域Ｏで重なり合う。これらの接続部は、この場合、縦方向Ｌに沿って異なる寸法となるように形成される。この結果、押出し成形された部材が固く巻回されると、巻線間隙１４は、巻線１１，１２，１３間に残ったままであると共に軸Ｚに接近する方向及び離れる方向を向く。巻線１１，１２，１３の接続面９，１０は、接続面９，１０間に形成されたレーザ接続継目１５を介してそれぞれ互いに接続される。レーザ接続継目１５は、押出し成形された部材２の面３，４と大部分は平行に延びる。

この場合においても、接続部７，８は、異なる形状に、例えば湾曲した形状にされてもよい。特に、接続面９，１０はまた、縦方向Ｌに対して対角方向に延びてもよい。接続面９，１０は、半径方向ｒに沿って重なり合うように縦方向Ｌに面する部品を具備する。

図４は、別の実施形態に係る巻線１１，１２，１３を示す。図１ないし図３の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１ないし図３の実施形態との差異のみを説明する。

この場合においても、押出し成形された部材２を有する螺旋支持体１は、概略的に図示された巻線１１，１２，１３を有し、接続面９，１０がレーザ接続継目１５を介して接続された状態の断面図で示される。接続部７，８は、それらの端部上に縦方向Ｌ及びその逆向きに面する案内部１６，１７を具備する。案内部１６，１７は、巻線工程の間、隣接する２本の巻線間の距離を可能な限り一定に保つ。この目的のために、案内部１６，１７は、縦方向Ｌに沿って互いの背後に係合するように構成される。この場合、半径方向と平行に延びる矩形の外形を有する柱として示された案内部１６，１７もまた、異なる形状、特にフック状に構成されてもよい。案内部１６，１７はまた、ピン状にされ、半径方向ｒに丸められた形状にされ、或いは面取り縁が形成されてもよい。この場合においても、巻線間隙１４は、巻線１１，１２，１３間に残ったままである。

図５の（Ａ）〜（Ｃ）は別の実施形態を示し、図１ないし図４の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１ないし図４の実施形態との差異のみを説明する。

この場合、隣接する２個の巻線１１，１２は平面図で示されている。半径方向ｒは図面の紙面と直交する。隣接する巻線１１，１２の接続面９，１０は、巻線方向Ａに沿って延びる重なり領域Ｏにおいて重なり合う。レーザ接続継目１５は、重なり領域Ｏのほぼ中間に形成されていると共に、図５（Ａ）において巻線方向Ａに沿って直線状に延びる。レーザ接続継目１５はまた、重なり領域Ｏ内で偏心して配置されてもよい。

重なり領域Ｏはまた、図５（Ｂ）において巻線方向Ａとほぼ平行に延びる。重なり領域Ｏにおいて、レーザ接続継目１５は直線状に延びてはいないが、繰り返し向きを変えるか、又は巻線方法Ａに沿って波状に延びる。図５に図示されていないが、レーザ接続継目１５の幅を変えることができる。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）とは対照的に、図５（Ｃ）のレーザ接続継目１５は、連続した継目ではなく、断続的に示されている。レーザ接続継目１５の個々の接続領域は、楕円形、円形、又は特に図５には三角形で示された多角形でもよく、任意の態様で整列してもよい。本実施形態において、図５に示された例えば三角形の頂点が巻線方向Ａ又はその逆向きを向く場合、接続領域がその整列を繰り返し変更し、又はこれら接続領域全てが同じ向きに整列するという利点を有する。

図６は、螺旋支持体１の製造用の本発明に係る装置の第１実施形態を示し、図１ないし図５の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１ないし図５の実施形態との差異のみを説明する。

図６に図示された、螺旋支持体１の製造用の装置１８は、供給方向Ｆに供給された押出し成形された部材２が固定され少なくとも１本の巻線を形成するよう既に巻回された巻線マンドレルとして構成された巻線手段１９を具備する。製造装置１８は、複数の圧力ローラ２０、少なくとも１個のレーザビーム源２１及び巻線手段１９を具備する。

螺旋支持体１を製造するために、押出し成形された部材２は最初に、例えばクランプ手段を用いてほぼ筒状の巻線マンドレル１９に固定される。押出し成形された部材２は、例えば押出し工程で製造され、続いて、押出し成形されたばかりの状態で供給方向Ｆに沿って製造装置１８に供給されてもよい。巻線マンドレル１９は次に、個々の巻線１１，１２が互いに対して固く配置されると共に図１に示されるように部分的に半径方向に重なり合うように、押出し成形された部材２を巻回する。

巻線工程については、巻線マンドレル１９は、回転方向Ａ’に沿って縦軸Ｓの回りに回転する。この場合、螺旋支持体１は、巻線マンドレル１９の外周面上に少なくとも複数の部分が位置する。複数の圧力ローラ２０は、螺旋支持体１が一定の直径で終わるように、押出し成形された部材２を巻線マンドレル１９の外周面に対して押圧する。

この場合、圧力ローラ２０が生成する圧力は、例えば巻線マンドレル１９と共に供給方向に沿って狭める供給間隙を形成するランナにより作られる。接触圧力はまた、供給方向Ｆに向かって作用する力が巻回される押出し成形された部材２上に作用する場合、圧力ローラ２０等の押圧部材を用いることなく生成されてもよい。にもかかわらず、この作用する力は、螺旋支持体１を形成するように、押出し成形された部材２を巻回することができる。

少なくとも巻線手段１９及び供給手段は、互いに対して、或いは特に所定速度で縦方向Ｌと平行な互いに離れる方向に移動する。

押出し成形された部材２の重なり合う２個の接続面９，１０は、レーザビーム源により放射されたレーザビーム２２が照射され、接続温度に加熱され、次に互いに接続され、特に共に溶接される。レーザビーム源はこの場合、静的に配置される。例えば、螺旋支持体１に複数のレーザ接続継目１５を同時に生成するために、製造装置１８はまた複数のレーザビーム源２１を具備してもよく、或いは、レーザビーム源２１が接続面９，１０に複数のレーザビーム２２を向けてもよい。別のレーザビーム２２が接続温度で接続面９，１０を加熱する前に、接続面９，１０の少なくとも一方を、少なくとも１本のレーザビーム２２で、接続温度より低い所定の予加熱温度まで加熱することも可能である。

レーザビーム２２は、押出し成形された部材２のまだ巻回されていない部分及び隣接する巻線１１，１２，１３のうちの一つの間を供給方向Ｆとは逆向きに広げる巻線間隙２３へ向けられる。このため、レーザビーム２２は、重なり合う接続面９，１０を合わせ、材料の接続部を形成し且つ可能であれば製造装置１８によりこれら接続面９，１０が接触するようになると直ぐに溶接されるのに十分な程度まで接続面９，１０を加熱する。

例えば空間の理由のため必要なら、レーザビーム源２１はまた他の位置に配置してもよく、レーザビーム２２は特に、鏡又はプリズム等の様々な偏向装置により巻線間隙２３へ向けられてもよい。少なくとも１個の偏向手段の位置は、例えばレーザ接続継目１５の波状構成を形成するために、目標とする方法に変えられる。所定時点でレーザビームを巻線間隙２３の方向に通過させないレーザビーム遮断器を、レーザビーム２２のビーム経路に設けてもよい。同様に、レーザビーム２２を偏向させ、特にレーザビーム２２の焦点を合わせる別の光学部材を、ビーム経路に追加配置してもよい。

図７は、別の一実施形態を示し、図１ないし図６の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１ないし図６の実施形態との差異のみを説明する。

図７は、製造装置１８を再度示す。この場合、レーザビーム源２１及び巻線間隙２３間のレーザビーム２２のビーム経路に、別のビームスプリッタ２４が挿入される。このビームスプリッタ２４は、巻線間隙２３に向けられたレーザビーム２２を２本のレーザビーム２２ａ，２２ｂに分割する。レーザビーム２２ａ，２２ｂは、供給された押出し成形された部材２が隣接する巻線１１，１２，１３に遭遇する最初の接触点２５から所定距離の位置で接続面９，１０に遭遇する。この場合においても、レーザビーム２２を偏向手段を介してビームスプリッタ２４に供給してもよいし、或いは分割後のレーザビーム２２ａ，２２ｂを偏向手段を介して接続面９，１０に向けてもよい。結果として得られる接続継目１５を変えることができるように、偏向手段の代わりにビームスプリッタ２４の位置を可変にしてもよい。

押出し成形された部材２を形作ると共に、特に押出し成形装置として、追加で又は代替で押出し成形された部材２用の反転手段として構成された成形ユニットは、製造装置１８の一部であってもよい。

図８は、螺旋支持体１の製造用の、本発明に係る装置の別の一実施形態を示し、図１ないし図７の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１ないし図７の実施形態との差異のみを説明する。

図８に示されたチューブ状の螺旋支持体１の製造工程は、図６の製造装置１８を示す。図６の製造装置１８に加え、ストリップ状又はリーフ状の部品の形態の吸収帯Ｂは、この場合、吸収帯供給ユニット（図示せず）により巻線間隙２３に供給される。吸収帯供給ユニットは、吸収帯貯蔵部すなわち吸収帯用吸収帯ユニット、及び偏向ローラ等の供給部材を具備してもよい。

押出し成形された部材２が螺旋支持体１を形成するために巻回されつつあると、吸収帯Ｂは、互いに並んで且つ互いに半径方向に重なり合う接続部７，８間に、又は接続される接続面９，１０間に配置される。図示されるように、吸収帯Ｂは、接続面９，１０が互いに遭遇する直前に螺旋支持体１を形成するために押出し成形された部材２の直前に巻回された部分の接続面９，１０の一方に付け、押出し成形された部材１と共に巻回され、レーザ接続継目１５の部品として接続部７，８を互いに接続してもよい。

或いは、吸収帯Ｂは、例えば押出し成形の直後に巻線方向Ａに沿って巻線間隙２３からより大きな距離で接続面９，１０の少なくとも一方に付けられ、又は接着してもよい。吸収帯Ｂはまた、接続面９，１０に、又は接続部の一方に積極的又は非積極的に接続されてもよい。

図９は、半径方向外側へ弾性的に拡大されたチューブ構造２６の第１実施形態を示す。ここで、螺旋支持体１は、チューブ構造を支持するように配置される。図１ないし図８の実施形態の部材と同じ機能及び構造を有する部材には、同じ参照番号が使用される。簡潔にするために、既に説明した図１ないし図８の実施形態との差異のみを説明する。

図９は、本発明に係るチューブ構造２６の一実施形態を示す。ここで、例えば少なくとも部分的にエラストマ等の導電材料からなってもよい絶縁チューブ又はスリーブ部材等の弾性的に拡大されたチューブ２７は、本発明に係る螺旋支持体１により拡大状態で部分的に保持される。絶縁チューブ２７は、例えばシリコーン等の弾性を有する電気絶縁性の材料製であり、電気部品の絶縁のために使用される。絶縁のためには、絶縁チューブ２７は、収縮チューブと同様に、絶縁すべき部品を取り囲むべきである。絶縁チューブ２７は、螺旋支持体１により拡大状態で保持されるので、絶縁すべき部品の周囲に容易に配置できる。絶縁すべき部品が絶縁チューブ構造２６により取り囲まれると、螺旋支持体１の押出し成形された部材２を通って突出する自由端２８を引っ張ることにより、螺旋支持体１を解放することができる。螺旋支持体１が解放されると直ぐに、拡大した絶縁チューブ２６は部品（図示せず）を圧縮すると共に取り囲む。

１ 螺旋支持体
２ 押出し成形された部材
３ 上面
４ 下面
７，８ 接続部
９，１０ 接続面
１１，１２，１３ 巻線
１５ 接続継目
１９ 巻線手段
２１ レーザビーム源
２２，２２ａ，２２ｂ レーザビーム
２３ 巻線間隙
２４ ビームスプリッタ
２６ チューブ構造
２７ チューブ
Ａ 巻線方向
Ｂ 吸収帯
Ｌ 縦方向
Ｏ 重なり領域
ｒ 半径方向
Ｚ 中心軸

Claims (14)

1. 複数の巻線（１１，１２，１３）を形成するよう巻回されると共に相補的な輪郭の接続部（７，８）を両側に有する少なくとも１個の押出し成形された部材（２）で製造され、弾性的に拡大したチューブ（２７）を半径方向に支持するためのチューブ状の螺旋支持体（１）であって、隣接する２本の前記巻線の隣接する前記接続部は、少なくとも部分的に半径方向に重なり合うと共に、接続継目（１５）により接続され、レーザビームを透過しない接続面（９，１０）を具備し、前記隣接する巻線の前記接続面は、巻線方向（Ａ）に沿って延びる重なり領域（Ｏ）に沿って重なり合う螺旋支持体において、
   前記接続継目は、前記重なり領域に主に延びるレーザ接続継目であることを特徴とする螺旋支持体。
2. 前記押出し成形された部材は、レーザビームを透過しない材料製であることを特徴とする請求項１記載の螺旋支持体。
3. 前記押出し成形された部材は、単一材料のみで製造されていることを特徴とする請求項１又は２記載の螺旋支持体。
4. 前記接続継目は、吸収帯（Ｂ）、又はレーザビームを吸収するコーティングを具備することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の螺旋支持体。
5. 少なくとも１個の押出し成形された部材（２）で製造され、弾性的に拡大したチューブ（２７）を半径方向に支持するために縦方向（Ｌ）に延びるチューブ状の螺旋支持体（１）であって、前記縦方向と平行に延びる上面（３）及び下面（４）を有するほぼ矩形の断面を有し、前記押出し成形された部材は、複数の巻線（１１，１２，１３）を形成するよう巻回されると共に相補的な輪郭の接続部（７，８）を両側に有し、隣接する２本の前記巻線の隣接する前記接続部は、少なくとも部分的に半径方向に重なり合うと共に、接続継目（１５）により接続された接続面（９，１０）を具備する螺旋支持体において、
   前記接続面はレーザビームを透過せず、
   前記接続継目は、前記押出し成形された部材の前記上面及び下面と主に平行に延びるレーザ接続継目であることを特徴とする螺旋支持体。
6. チューブ状の螺旋支持体（１）の製造方法であって、巻線手段（１９）の押出し成形された部材（２）は、供給方向に供給されると共に、前記螺旋支持体を形成するよう巻回され、巻回部の前記押出し成形された部材の両側に形成された接続面（９，１０）、及び前記押出し成形された部材のまだ巻回されていない部分は、前記螺旋支持体の半径方向（ｒ）に少なくとも部分的に重なり合うよう製造されると共に少なくとも１本のレーザビーム（２２）により互いに接続される螺旋支持体の製造方法において、
   前記レーザビームは、前記押出し成形された部材のまだ巻回されていない部分及び前記巻回部の間の前記供給方向とは逆向きに広がる巻線間隙（２３）へ、且つ互いに平行に位置する前記接続面の少なくとも一方に向けられることを特徴とする螺旋支持体の製造方法。
7. 前記レーザビームは、前記接続面が接触するようになる前に前記接続面の少なくとも一方に入射することを特徴とする請求項６記載の螺旋支持体の製造方法。
8. 前記巻線間隙に吸収帯（Ｂ）が供給され、
   前記レーザビームは、前記巻線間隙へ、且つ前記吸収帯に向けられることを特徴とする請求項６又は７記載の螺旋支持体の製造方法。
9. レーザビームエネルギーを含む複数のレーザビーム（２２ａ，２２ｂ）が、対向する２つの前記接続面の一方に向けられていることを特徴とする請求項６ないし８のうちいずれか１項記載の螺旋支持体の製造方法。
10. 前記複数のレーザビームは、１本のレーザビームから分割されていることを特徴とする請求項６ないし９のうちいずれか１項記載の螺旋支持体の製造方法。
11. 請求項１ないし５のうちいずれか１項記載の螺旋支持体（１）の製造装置であって、少なくとも部分で前記螺旋支持体を支持する少なくとも１個の巻線手段（１９）と、供給方向に沿って前記巻線手段まで供給可能であると共に前記巻線手段に固定された少なくとも１個の押出し成形された部材（２）と、前記押出し成形された部材の前記巻線手段上に巻回された部分及びまだ巻回されていない部分の間で前記供給方向とは逆向きに広がる巻線間隙（２３）と、少なくとも１本のレーザビーム（２２）を放射する少なくとも１個のレーザビーム源（２１）とを具備する螺旋支持体の製造装置において、
    前記少なくとも１本のレーザビームは、前記巻線間隙へ、且つ前記押出し成形された部材の半径方向に重なり合う接続面（９，１０）の少なくとも一方に向けられることを特徴とする螺旋支持体の製造装置。
12. 前記レーザビーム源又は偏向手段と、前記巻線間隙との間の前記レーザビームのビーム経路に、少なくとも１個のビームスプリッタ（２４）が配置されていることを特徴とする請求項１１記載の螺旋支持体の製造装置。
13. 前記製造装置は、前記巻線間隙に吸収帯を供給する吸収帯供給ユニットを具備することを特徴とする請求項１１又は１２記載の螺旋支持体の製造装置。
14. 半径方向外側へ弾性的に拡大したチューブ（２７）を具備するチューブ構造（２６）であって、該チューブ構造を支持するように螺旋支持体（１）が配置されたチューブ構造において、
    前記螺旋支持体は、請求項１ないし５のうちいずれか１項に従って、又は請求項６ないし１０のうちいずれか１項記載の製造方法によって形成されることを特徴とするチューブ構造。

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