JPH07115177B2 - コンジットチューブの製造装置 - Google Patents

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、長尺の
帯板を徐々に折曲げながら、その内部に多数本の撚線を
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、撚線が溶接熱の影響を
受けないと共に、溶接部の酸化防止と冷却を目的とする
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ポ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ットチュー
ブと称して、被覆用の金属管内に収納した撚線間の隙間
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１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する（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に後で撚線２を通すため、例えば全長40
m〜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、撚線が溶接熱の影響を受けないと共
に、溶接部の酸化防止と冷却ができるようにしたコンジ
ットチューブの製造方法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、金属の帯板と多
数本の撚線を所定の方向に同一スピードで移動させると
共に、帯板を複数段構成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
つ複数段構成の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TIG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TIG溶接部の前後方向に伸び、基端を上
方向に湾曲した内部が空洞な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状に配する空洞な
ステーをプロテクターに固着して、プロテクターを前記
管状に折曲げた帯板内に固定し、且つこのプロテクター
とステーの空洞を連結させたうえ、前記TIG溶接部の下
方に位置するプロテクターの少なくとも先端部にバック
シールガスの噴出孔を形成したことを特徴とする。

また、本発明は、金属の帯板と多数本の撚線を所定の方
向に同一スピードで移動させると共に、帯板を複数段構
成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、且つ複数段構成のスクイ
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
TIG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TIG溶
接部の前後方向に伸び、基端を上方向に湾曲した中実な
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
して垂下状に内部が空洞なステーをプロテクターに固着
して、プロテクターを前記管状に折曲げた帯板内に固定
し、且つ前記TIG溶接部の下方に位置するプロテクター
の少なくとも先端部にステーの空洞と連通するバックシ
ールガスの噴出孔を形成したことを特徴とすることがで
きる。

〔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
した撚線は、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
の酸化防止と冷却作用を確実に行える。

〔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を含むTIG溶接部14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ットチューブ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ットチューブ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2mm、板幅約1
21mm、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に挿入される撚線18は
結束テープ21により多数本、一般には480本程度が一ま
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、TIG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7A,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段目と第２段目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段構成のブレークダウ
ンロール7,8を示したが、実際には、さらに３段構成の
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段構成のス
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10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9A,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、前記ブレークダウンロー
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と撚
線18は一体に前進し、TIG溶接部14に移動する。TIG溶接
部14には、前述のように３段構成のスクイズロール10,1
1,12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10A,10B,11A,11B,12A,12Bからな
り、各ロールの外周は帯板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11A,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は溶接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段目のスクインズロール11の
左右ロール11A,11B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、溶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
を保持するためのものである。

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1
4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としてある。また、プロ
テクター35の先端37は、TIG溶接の溶接トーチ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35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の存在により撚線
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の内部は空洞
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の内部も空洞42とされていて、この空洞42
とプロテクター35の空洞40とは連通している。

そして、ステー38の空洞42を通してプロテクター35内の
空洞40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の基部を貫通するように取付け、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バッ
クシールガスは、プロテクター35の下部と撚線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溶接部14に
おいて、断面卵形に造管された金属管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1
5,15,…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、四角形断面の金属管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、その内部に撚線を挿入し、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でき、また、プロテクター
の噴出孔からバックシールガスの噴出により、溶接部の
酸化防止と冷却を行うことで、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ジットチューブの製造ラ
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T
IG溶接部の断面図、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、10,1
1,12……スクイズロール、14……TIG溶接部、15……サ
イジングロール、16……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。

フロントページの続き (72)発明者 茅沼 雅也 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１ 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 遠藤 嘉郎 東京都新宿区西新宿２丁目１番１号 日本 金属工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 三雄 神奈川県相模原市大山町１丁目30番 日本 金属工業株式会社相模原製造所内 (72)発明者 松延 重人 大阪府松原市丹南１丁目410番 日本引抜 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−46869（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属の帯板と多数本の撚線を所定の方向に
   同一スピードで移動させると共に、帯板を複数段構成の
   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、且つ複数段構成のスクイズロ
   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TIG
   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TIG溶接部
   の前後方向に伸び、基端を上方向に湾曲した内部が空洞
   な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
   介して垂下状に配する空洞なステーをプロテクターに固
   着して、プロテクターを前記管状に折曲げた帯板内に固
   定し、且つこのプロテクターとステーの空洞を連結させ
   たうえ、前記TIG溶接部の下方に位置するプロテクター
   の少なくとも先端部にバックシールガスの噴出孔を形成
   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. 【請求項２】金属の帯板と多数本の撚線を所定の方向に
   同一スピードで移動させると共に、帯板を複数段構成の
   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、且つ複数段構成のスクイズロ
   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TIG
   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TIG溶接部
   の前後方向に伸び、基端を上方向に湾曲した中実なスキ
   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
   垂下状に内部が空洞なステーをプロテクターに固着し
   て、プロテクターを前記管状に折曲げた帯板内に固定
   し、且つ前記TIG溶接部の下方に位置するプロテクター
   の少なくとも先端部にステーの空洞と連通するバックシ
   ールガスの噴出孔を形成したことを特徴とするコンジッ
   トチューブの製造装置。