JPH0224916A - コンジットチューブの製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコンジットチューブの製造装置に係り、特に長
尺の帯板を徐々に折曲げながら、その内部に撚線を挿入
し、且つ帯板両端を溶接してコンジットチューブを連続
的に製造するこができるコンジットチューブ、の製造装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

コンジットチューブは、ステンレス鋼板等を用いた被覆
用金属管内に多数本の超電導線よりなる撚線を充填して
なる導体である。

このようなコンジットチューブは、例えば、核融合炉に
おいてプラズマを制御するためのボロイダルコイルとし
て使用される。

特に、この場合、内部強制冷却超電導コンジフトチュー
ブと称して、被覆用の金属管内に収納した燃線間の隙間
に冷却用の液体ヘリウムを流して管内を極低温とし、超
電導状態を保っている。また、金属管としては、非磁性
のオーステナイト系ステンレス鋼が使用される。

ところで、前述のようなコンジットチューブは、従来次
のような方法によって製造されていた。これを第１２図
〜第１４図を参照して説明すると、全長４０ｍ〜７０ｍ
程度の予め成形された真円状の金属管ｌ内に超電導線よ
りなる撚線２の束を適宜手段により挿通ずる（第１２図
）。

つぎに、この金属管１をダイスによって断面四角形にサ
イジング成形する（第１３図）。このようにサイジング
成形された金属管１内において、撚線２間には微小な隙
間が形成されて、この隙間を通して冷却用の液体ヘリウ
ムを流通させることができる。このようにして成形され
たコンジットチューブは、その外周を絶縁材４で被覆し
たうえ、第１４図に示すように巻回して超電導磁石のコ
イル３として使用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のコンジットチューブ製造装置によると、予め成形
された金属管１に後で燃線２を通すため、例えば全長４
０ｍ〜７０ｍもある長尺の金属管１に撚線２を挿通する
作業が困難で、手間どるという問題があった。

本発明は、前記の問題点を解消するために、長尺の帯板
を折曲げながら、その過程で撚線を内部に挿入し、且つ
帯板両端を溶接して金属管を製造するもので、特に帯板
両端を溶接する際、燃線が溶接熱の影響を受けないよう
にしたコンジットチューブの製造装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明は、金属の帯板と燃
線を所定の方向に同一スピードで移動させると共に、帯
板を複数のブレークダウンロールで徐々に湾曲状に折曲
げながら、その内部に撚線を挿入し、且つスクイズロー
ルにより下方が膨んだ卵形断面形状に折曲げた帯板の両
端を所定の間隔に保持したうえ、この帯板両端を溶接に
て結合するコンジットチューブの製造装置において、前
記管状に折曲げた帯板内で、且つ前記溶接部の前後方向
に伸び、基端が上方向に湾曲したスキー板状のプロテク
ターを挿入して、このプロテクターで撚線の上部を押さ
えると共に、帯板の上部開口を介して垂下するステーを
前記プロテクターに固着したことを特徴とする。

また、前記プロテクターとステーの内部を各々空洞とす
ると共に、各空洞を連通させ、プロテクターの下部また
は上部の一方或いは両方に前記空洞と連通するバックシ
ールガス噴出孔を形成するとよいものである。

さらに、前記プロテクターを中実の板で形成し、ステー
内部に形成した空洞と連通ずるバックシールガス噴出孔
をプロテクターの裏面に開通させてもよいものである。

〔発明の作用〕

管状に折曲げた帯板両端の溶接部において、内部に挿入
した燃線は、プロテクターによって押下げられているの
で、撚線と溶接部の間隔を離すことができること、及び
両者にプロテクターが存在することが相俟って、撚線が
溶接熱の影響を受けることが少ないものである。

また、バックシールガスは、プロテクターを介して管内
の任意の場所から噴出させることができるので、溶接部
の酸化を確実に防止することができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第１１図を参照して説
明する。

第１図はコンジットチューブの製造ラインの平面図、第
２図は側面図である。

この製造ラインにおいて、その前方部（図において左側
）はフォーミング装置５であり、後方部（図において右
側）はサイジング装置６である。

フォーミング装置５は、複数段のブレークダウンロール
７，８とフィンロール９と、複数段のサイジングロール
１０，１１．１２及び溶接トーチ１３を合むＴＩＧ熔接
溶接４等からなり、サイジング装置６は、複数段のサイ
ジングロール１５゜１５、・・・からなる。第１０図は
前記フォーミング装置５により卵形に造管されたコンジ
フトチューブ１６の断面図、第１１図はこの卵形造管を
前記サイジング装置６により四角形断面にサイジング成
形されたコンジフトチューブ１６の断面図で、各図にお
いて、１７は被覆用の金属管、１８は金属管１７内に挿
入された撚線である。

さらに説明すると、第１図〜第７図において、２０は金
属管１７の成形素材としてオーステナイト系ステンレス
鋼からなる帯板である。この帯板２０は、板厚約２　ｉ
ｎ、板幅約１２１　ｘｍ、長さ約１７０ｍ以上であり、
コイル状（図示せず）に巻取られている。また、金属管
１７に挿入される燃線１８は結束テープ２１により多数
本、一般には４８０本程度外−まとめに束ねられており
、且つ帯板２０とほぼ同長であって、その基端部はコイ
ル状（図示せず）に巻取られている。

前記のように、それぞれコイル状に巻取られた帯板２０
と撚線１８とは、同一方向に引き出されたうえ、同一ス
ピードで前進移動するもので、その移動工程において、
帯板２０は複数段設けられたブレークダウンロール７．
８．・・・により断面卵形の管状に湾曲すべく折曲げら
れると共に、３個のスクイズロール１０，１１．１２に
より帯板２０の両端が所定の間隔に保持されたうえ、Ｔ
ＩＧ溶接部１４により溶接され、次の工程において複数
段設けられたサイジングロール１５，１５．・・・から
なるサイジング装置６により四角形断面のコンジットチ
ューブ１６となるようサイジング成形される。

前記フォーミング装置５におけるブレークダウンロール
６．７の断面形状は、第３図、第４図に示されている。

すなわち、第１段目と第２段目のブレークダウンロール
７．８は、それぞれ下ロール？Ａ、８Ａと上ロール７Ｂ
、８Ｂとの組合わせからなる。そして、第１段目のブレ
ークダウンロール７の下ロール７Ａの外周の湾曲部の曲
率よりも、第２段目のブレークダウンロール８の下ロー
ル８Ａの外周の湾曲部の曲率が小さく設けられている。

したがって、帯板２０をこれら第１段と第２段のブレー
クダウンロール７．８を通過させることにより、平板状
から徐々に卵、形に湾曲成形される。なお、図では、２
段のブレークダウンロール７．８を示したが、実際には
、さらに３段のブレークダウンロールを設け、帯板２０
を小きざみに、したがって、よりスムーズに湾曲せられ
るように設けてもよいものである。

フィンロール９は、ＴＩＧ溶接部１４に設けた３段のス
クイズロール１０．１１．１２のうちの第１段目のスク
イズロールｌＯと前記第２段目のブレークダウンロール
８との間に配設され、その断面形状は第５図に示されて
いる。すなわち、フィンロール９は左右一対の下ロール
９Ａ、９Ａと上ロール９Ｂとからなる。この下ロール９
Ａ、９Ａの外周に湾曲面２２が形成されていて、左右の
下ロール９Ａ、９Ａの各湾曲面２２．２２が合わさるこ
とによって、下方が膨らんだ卵形の空間２３が形成され
、この空間２３内において、帯板２０は上端が開いた状
態で、且つ卵形状に保持される。

さらに、フィンロール９の上ロール９Ｂの外周中間部に
は、突出部２４が形成されており、この突出部２４によ
り上部が開口され、且つ卵形近似形状、に曲げられた。

帯板２０の内部に挿入される撚線１８を上方から押さえ
、ロールから引出されて曲がった状態にある撚線１８を
真っ直ぐに伸ばすと共に、前記帯板２０内の下方部に押
付けて位置させるものである。なお、フィンロール９は
、図では１段のみ示したが、これに限るものではなく、
例えば２段、３段・・・と複数設けてもよい。また、前
記フレークダウンロール７．８とフィンロール９との間
には、所定の曲率に湾曲されつつある帯板２０の湾曲状
態を保持するために、複数段のガイドロールを設けても
よいものである。

前述のようにしてフィンロール９を通過した帯板２０と
燃線１８は一体に前進し、ＴＩＧ溶接部１４に移動する
。ＴＩＧ熔接溶接４には、前述のように３段・のスクイ
ズロール１０，１１．１２が帯板２０の移動方向に所定
の間隔離して設けられていると共に、溶接トーチ１３が
帯板２０の両端接合部２５に向けて配設されている。

さらに説明すると、第１段目と第３段目のスクイズロー
ル１０．１２は、第６図に示すように同一の断面形状に
構成される。また、第２段目のスクイズロール１１は、
第７図に示す断面形状に構成される。各スクイズロール
１０，１１．１２は左右一対のロールＩＯＡ、ＩＯＢ、
ＩＩＡ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂからなり、各ロールの
外周は帯［２０を下方が膨らんだ卵形状に保持すること
ができるように凹ませた湾曲形状に構成されている。第
２段目のスクイズロール１１の断面形状は、第１段目及
び第３段目のスクイズロール１２と若干相異している。

すなわち、各ロール１１Ａ、１１Ｂの外周上部に小突起
２６を形成して、左右の小突起２６．２６間に隙間を形
成すると共に、その上側部位における左右ロール１１Ａ
、１１Ｂ間に充分な空間２７を形成している。これは、
前記空間２７を利用して、左右のロールＩＩＡ、１１Ｂ
により卵形に湾曲保持されている帯板２０の両端部を溶
接するに際して溶接トーチ１３を配設するためである。

また、第８図において、３０は溶接トーチ１３（第１図
、第２図、第７図、第９図）の延長線上に位置する溶接
ポイント、３１は溶融された金属の溜る溶接プールであ
る。この溶接ポイント３０は、第２段目のスクイズロー
ル１１の左右ロール１１Ａ、ＩＩＢの中心線を結ぶ線よ
りも帯板２０の移動方向手前に位置している。

したがって、第１段目のスクイズロール１０と第２段目
のスクイズロール１１によって帯板両端の接合部２５は
適正な間隙を保持されて、前記溶接トーチ１３により溶
接される。

なお、第３段目のスクイズロール１２は、溶接ポイント
３０において溶接された後、熔融金属が凝固するまでの
間に帯板両端部がみだりに拡がることがないよう、その
間隔を保持するためのちのである。

つぎに、本発明の主要部であるプロテクター３５につい
て説明する。

このプロテクター３５は、第９図に示すようにＴＩＧ溶
接部１４において、撚線１８と金属管１７の上部内側に
挿入されている。そして、このプロテクター３５は、所
定幅、所定長さのスキー板形状であって、基端（第９図
において左端）は、上方に向かう湾曲部３６としである
。また、プロテクター３５の先端３７は、ＴＩＧ熔接溶
接接トーチ１３の先にまで伸びていると共に、基端は上
部が開放されている帯板２０の部位にあり、この開放部
を介して降下するステー３８の下端が、プロテクター３
５の基端部上面に固着されている。

したがって、このプロテクター３５により撚線１８の上
部が押さえられて、卵形造管の下部に撚線１８が押しつ
けられるので、溶接部位３３から最も遠ざけられて溶接
熱の影響を受けにくいと共に、プロテクター３５の存在
により燃線１８への熱伝達が遮断され、この点からも撚
線１８は溶接熱の影響を受けることが少ない。

さらに、図示例において、プロテクター３５の内部は空
胴４０とされており、且つその先端部の上下両面、また
はその下面に小さなガスの噴出孔４１が開口されている
。一方、ステー３８の内部も空胴４２とされていて、こ
の空胴４２とプロテクター３５の空胴４０とは連通して
いる。

そして、ステー３８の空胴４２を通してプロテクター３
５内の空胴４０にバックシールガス（例えば１００％ア
ルゴンガス）を送り込み、先端の噴出孔４１から噴出さ
せて、金属管１７の溶接部内面の酸化を防止し、且つ溶
接部位３３の冷却作用をなさしめている。

勿論、プロテクター３５は、内部が中実の単なる板であ
ってもかまわないもので、それにより撚線１８の上部を
押さえるという作用効果は十分奏し得る。なお、この場
合、ステー３８の内部だけを空洞４２とし、且つステー
３８の内部がプロテクター３５の基部を言過するように
取付け、前記空洞４２がプロテクター３５の基部裏面に
開放するように設けるとよい。

このようにすると、ステー３８の先端から噴出されたパ
ックシールガスは、プロテクター３５の下部と燃線１８
の下部の間隔を通って溶接部位３３にまで流れ、溶接部
内部の酸化防止と冷却という二つの目的を十分し得る。

前述のようにしてフォーミング装置５のＴＩＧ熔接溶接
４において、断面卵形に造管された金泥管１７は、この
フォーミング装置５の後方に所定の距離だけ離して設け
たサイジング装置６に移動される。サイジング装置６は
四方に配したたて、よこのロールからなるサイジングロ
ール１５，１５、・・・を通過するうちに断面卵形の金
属管１７は徐々に圧縮変形されて、四角形断面の金運管
１７としてサイジング成形される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によると、帯板を移動させつ
つ徐々に折曲げつつ、その内部に撚線を庫入し、且つ帯
板両端を溶接して金属管を形成するコンジットチューブ
の製造装置において、前記溶接部位で、且つ管内に挿入
したプロテクターによって撚線が押下げられるので、撚
線と溶接部の間隔を離すことができること、及び両者に
プロテクターが存在することと相俟って、撚線が溶接熱
の影響を受けることが少なく、コイル等に使用する場合
に要求される超電導特性の低下防止の問題を解決するこ
とができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するコンシフ）チューブの製造ラ
インの平面図、第２図は側面図、第３図と第４図は第１
段と第２段のブレークダウンロールの断面図、第５図は
フィンロールの断面図、第６図は第１段と第３段のスク
イズロールの断面図、第７図は第２段のスクイズロール
の断面図、第８図はＴＩＧ溶接部の拡大平面図、第９図
はＴＩＧ熔接部の断面図、第１０図は卵形に造管された
段階におけるコンジットチューブの断面図、第１１図は
サイジング成形されたコンジットチューブの断面図、第
１２図は従来のコンジットチューブにおけるサイジング
成形前の断面図、第１３図はサイジング後のコンジット
チューブの断面図、第１４図はコンジットチューブの使
用例としてのコイルの断面図である。 ５・・・フォーミング装置　６・・・サイジング装置７
．８・・・ブレークダウンロール　９・・・フィンロー
ル　１０．１１．１２・・・スクイズロール　１４・・
・Ｔ　Ｉ　Ｇｉ接部　１５・・・サイジングロール　１
６・・・コンジットチューブ　１７・・・金属管　１８
・・・撚線２０・・・帯板　３５・・・プロテクター第
３図 Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属の帯板と撚線を所定の方向に同一スピードで
   移動させると共に、帯板を複数のブレークダウンロール
   で徐々に湾曲状に折曲げながら、その内部に撚線を挿入
   し、且つスクイズロールにより下方が膨んだ卵形断面形
   状に折曲げた帯板の両端を所定の間隔に保持したうえ、
   この帯板両端を溶接にて結合するコンジットチューブの
   製造装置において、前記管状に折曲げた帯板内で、且つ
   前記溶接部の前後方向に伸び、基端が上方向に湾曲した
   スキー板状のプロテクターを挿入して、このプロテクタ
   ーで撚線の上部を押さえると共に、帯板の上部開口を介
   して垂下するステーを前記プロテクターに固着したこと
   を特徴とするコンジットチューブの製造装置。
2. （２）プロテクターとステーの内部を各々空洞とすると
   共に、各空洞を連通させ、プロテクターの下部または上
   部の一方或いは両方に前記空洞と連通するバックシール
   ガス噴出孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の
   コンジットチューブの製造装置。
3. （３）プロテクターを中実の板で形成し、ステー内部に
   形成した空洞と連通するバックシールガス噴出孔をプロ
   テクターの裏面に開通させたことを特徴する請求項１記
   載のコンジットチューブの製造装置。