Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweissten metallischen Röhrchen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein solches Verfahren ist aus der EP 299 123 A bekannt.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Aus der EP-A-1 230 995 ist ein Verfahren zur Herstellung löngsnahtverschweißter Rohre bekannt, bei welchen ein von einem Bandvorrat abgezogenes Metallband durch mehrere hintereinander angeordnete aus Diamant bestehende Ziehsteine mit sich in Fertigungsrichtung verringerndem Durchmesser hindurchgezogen und zu einem Rohr mit Längsschlitz geformt wird. Hinter dem letzten Ziehstein wird der Längsschlitz durch eine Laserschweißeinrichtung geschlossen. Vor dem ersten Ziehstein kann noch ein an den Bandkanten des Metallbandes angreifendes Rollenwerkzeug vorgesehen sein.

[0007] Aus der US-A-1 353 721 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von geschweißten Metallrohren bekannt, bei welcher eine Matrize vorgesehen ist, welche in einem Wasserbehälter angeordnet ist.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß große Längen metallischer Röhrchen störungsfrei herstellbar sind.

[0009] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 erfaßten Merkmale gelöst.

[0010] Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Anordnung eines Ringes aus verschleißfestem Material in einer wassergekühlten Halterung, der Verschleiß am Werkzeug 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.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise zur Herstellung von Lichtwellenleiterkabeln eingesetzt, welche eine Vielzahl von Lichtwellenleiter in einem geschlossenen Metallröhrchen aufweisen.

[0012] Die Erfindung ist anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

[0013] In der Figur 1 ist eine seitliche Ansicht eines Teiles einer Vorrichtung zur Herstellung von dünnen Metallröhrchen dargestellt.

[0014] 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.

[0015] Die erste Formrollengruppe 2 weist zwei Formrollenpaare 2a und 2b auf.

[0016] In dem Formrollenpaar 2a werden zunächst nur die Bandkantenbereiche gerundet. Das Formrollenpaar 2b formt das Metallband 1 zu einem U-Profil.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] In der Figur 2 ist das Werkzeug 5 gegenüber Figur 1 vergrößert dargestellt.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 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.

[0023] 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.

[0024] Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahren können Röhrchen mit einem Außendurchmesser zwischen 1 und 7 mm in Längen von mehr als 100 km fehlerfrei hergestellt werden.

[0025] 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.

Ansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von längsnahtgeschweißten metallischen Röhrchen (7) mit einem Außendurchmesser von 1 mm bis 7 mm, bei welchem ein von einer Ablaufvorrichtung abgezogenes Metallband (1) mittels einer Formeinrichtung (2,4) allmählich zu einem Röhrchen mit Längsschlitz geformt wird, wobei die Formeinrichtung aus mehreren Formrollensötzen (2a,2b,4a,4b) besteht, die das Metallband (1) zunächst nur an seinen Bandkantenbereichen mit einer Rundung versehen und sodann daß Metallband zu einem U-förmigen Querschnitt und anschließend zu einem Schlitzrohr mit Längsschlitz formen, bei welchem die Bandkanten des Röhrchens hinter der letzten Formeinrichtung durch ein Werkzeug (5) zusammengehalten und die Bandkanten des Röhrchens mittels einer Laserschweißeinrichtung verschweißt werden und bei welchem eine Abzugsvorrichtung an dem geschweißten Röhrchen (7) angreift, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) das Schlitzrohr durchläuft hinter der Formeinrichtung (2,4) einen in einer wassergekühlten Fassung (9) angeordneten Ring (8) aus Diamant,

b) auf den Längsschlitz des Schlitzrohres wird zwischen dem Ring (8) und dem Schweißpunkt mittels einer ringförmigen Düse in Fertigungsrichtung ein Schutzgas geblasen und

c) das Metallband (1) wird an seinen Kantenbereichen mit einer Rundung versehen, deren Krümmungsradius zwischen 0,05 mm und 0,5 mm größer ist als der halbe Durchmesser der Öffnung des Ringes (8).

Claims

1. A method for the continuous manufacturing of a longitudinally welded metallic tube (7) with an outer diameter between 1 mm and 7 mm, by which a metallic ribbon (1) is drawn from spool and formed gradually in a forming tool (2,4) into a tube having a longitudinal extending slot, wherein the forming tool comprises several rollers (2a,2b,4a,4b), which at first provide roundings at the edges of the ribbon (1) and which then form the ribbon into an open tube with a U-like cross section and finally into a slotted tube having the longitudinally extending slot, by which the edges of the tube behind the forming tool are hold together by a working tool (5), by which the edges of the tube are welded by a laser welding device and by which the welded tube (7) is drawn by a pull-off capstan, characterized by the following features:

a) the slotted tube passes behind the forming tool (2,4) a water-cooled casing (9) having a ring (8) of diamond,

b) a protecting gas is blown to the slot of the slotted tube in the direction of production between the ring (8) and the welding point by use of a ring like nozzle and

c) the metallic ribbon (1) is provided in the area of its edges with roundings having a bend radius which is between 0,05 mm and 0,5 mm greater than the radius of the opening of the ring (8).

Revendications

1. Procédé de fabrication en continu de tuyaux métalliques soudés longitudinalement (7) avec un diamètre extérieur de 1 mm à 7 mm, dans lequel on forme progressivement une bande métallique (1) prélevée d'un dispositif de déroulement en un tuyau avec une fente longitudinale au moyen d'un dispositif de formage (2, 4), dans lequel le dispositif de formage se compose de plusieurs jeux de rouleaux de formage (2a, 2b, 4a, 4b), qui confèrent un arrondi à la bande métallique (1) d'abord uniquement sur ses zones de rives de bande et qui forment ensuite la bande métallique en une section transversale en forme de U puis la forment en un tuyau fendu avec une fente longitudinale, dans lequel les rives de bande du tuyau sont maintenues ensemble au moyen d'un outil (5) derrière le dernier dispositif de formage et les rives de bande du tuyau sont soudées au moyen d'un dispositif de soudage au laser, et dans lequel un dispositif d'extraction saisit le tuyau soudé (7), caractérisé par les caractéristiques suivantes:

a) on fait circuler le tube fendu à travers une bague (8) en diamant disposée dans une monture refroidie à l'eau (9) derrière le dispositif de formage (2, 4),

b) on souffle un gaz de protection dans la direction de fabrication sur la fente longitudinale du tuyau fendu, entre la bague (8) et le point de soudage, au moyen d'une buse annulaire, et

c) on confère à la bande métallique (1), dans ses zones de rives, un arrondi dont le rayon de courbure est supérieur de 0,05 mm à 0,5 mm à la moitié du diamètre de l'ouverture de la bague (8).

Zeichnung