JPH1052775A - 金属管の長手方向のリークプルーフ溶接ライン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属管の長手方向のリークプルーフ溶接ライ
ンの起動、停止、および再起動段階における種々の危険
性を最小限に押える。 【解決手段】 帯鋼を管に成形する手段と、溶接レーザ
と、帯鋼および管の駆動手段と、管の瞬間速度測定セン
サとを含む金属管の長手方向のリークプルーフ溶接ライ
ンであって、レーザ（６）が、管（１）の速度のしきい
値の検出器（１７）と、管の瞬間速度が速度しきい値よ
り低い場合は、パルスモードで一定のしきい値出力およ
び前記管の測定瞬間速度に比例する制御パルス周波数で
動作し、この速度しきい値に達した時点で、連続モード
で前記管の測定瞬間速度に比例する出力値で動作するよ
うに前記レーザを制御する関連手段（１８、１９）とを
含むことを特徴とする溶接ライン。保護金属管に入れた
光ファイバケーブルに適用。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管がライン上
を移動する際に金属管をリークプルーフ（気密な又は液
密な）溶接するためのリークプルーフ溶接ラインに関す
る。

【０００２】この管は特に、管の製作および長手方向の
溶接時にこの管内に挿入される光ファイバの保護管であ
るが、これに限定されるものではない。保護管は、当初
の帯鋼を基にして溶接ライン上で得られる。帯鋼は順
次、管に変形され、この管の閉じ母線上に接合端を有
し、次にこの母線と対向したところに位置する溶接レー
ザの前を移動する。溶接レーザの出力は、レーザ光線を
受ける閉じ母線の部域の過熱をきたすことあるいはレー
ザ光線が管の内部に入ることなくこの部域の溶融を行う
ために、ラインの連続定格溶接速度に応じて選択され
る。

【０００３】フランス特許２６６０２２５号は、レーザ
光線により溶融される閉じ母線の部域に関し、レーザビ
ームの正確な焦点調節のための特別措置も講じられる光
ファイバ保護金属管のこの種の溶接ラインについて説明
している。

【０００４】

【従来の技術】このようなライン上で遭遇する問題のう
ちの一つは、ラインの起動、停止、および再起動の段階
における過熱あるいはレーザ光線が管の内部に入る可能
性を防止することと同様に、これらの段階における閉じ
母線の溶接不良を防止することである。

【０００５】この問題を防止するための一つの解決方法
は、溶接不良がおこりうる部域の長さが可能な限り短く
なるように、起動指令次第動作するか管の停止時に切状
態になるレーザを使用して、ラインを可能な限り瞬時に
起動および停止させることから成る。溶接不良は限定さ
れてはいるもののやはり存在し、通常、溶接の繰り返し
が必要である。局部的な過熱の危険性もあり、この危険
性はより重大である。

【０００６】米国特許３１６５６１６号は、レーザの前
方で駆動され、電気ケーブルの芯を中心として当初の帯
鋼を折り曲げることによって順次形成される金属管のレ
ーザ式長手方向溶接装置について説明している。このレ
ーザは、相互に溶接すべき折り曲げ帯鋼の縁部の接触程
度に必要な熱について調整される。レーザはラインの停
止指令が出されるとすぐ切状態になるが、ケーブルはそ
の慣性が大きいために瞬時には停止しないことから、管
の閉じ母線上に非溶接長さが生じ、ラインの起動または
再起動指令があるとレーザはすぐ入状態になる。レーザ
が調節されている接触程度を維持したままで非溶接長さ
を取り戻すために、すぐ上流側の一対の成形ローラおよ
び好ましくはすぐ下流側の一対の案内ローラが、管の閉
じ母線の前方の可動単一アセンブリ形プラットフォーム
上に取り付けられる。プラットフォームは、前回溶接さ
れなかった長さを溶接する目的から、ある停止に引き続
く再起動の前に溶接済み最終部域上でレーザを位置決め
するために前進され、管が改めて前進したら、前進分だ
け後退させられる。

【０００７】この取り戻し作業は比較的長い時間がかか
る。またこの作業により、、溶接済み最終部域上のレー
ザの位置決め精度不良、および起動時または再起動時に
おける逓増速度による送り中の過熱の危険性と同様に、
溶接済み最終部域と非溶接長さの間の移行部における溶
接不良の危険性が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属管の長
手方向のリークプルーフ溶接ラインの起動、停止、およ
び再起動段階における前記に記載の種々の危険性を最小
限に押えることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、管の閉じ母線
上で縁部が密着する帯鋼から前記管を成形する手段と、
前記縁部の溶接レーザと、帯鋼および前記管の駆動手段
と、ライン上の管の瞬間速度測定センサとを含み、前記
レーザが前記ライン上の管の最大速度に適合した最大出
力を有する金属管の長手方向のリークプルーフ溶接ライ
ンであって、前記レーザが、パルスモードおよび連続モ
ードで選択的に動作するよう選択されることと、ライン
が速度のしきい値の検出器および前記管の前記瞬間速度
測定センサに接続された前記レーザを制御する関連付け
られた手段を含み、管の速度の前記しきい値に到達しな
い限り、パルスモードでしきい値出力と呼ばれるレーザ
の出力の定義された一定値と前記管の測定瞬間速度に比
例する制御パルス周波数で動作し、前記速度しきい値に
達した時点で、連続モードで前記管の測定瞬間速度に比
例する出力値で動作することとを特徴とする溶接ライン
を対象とする。

【００１０】有利には、さらに、 − パルスモードにおけるレーザのしきい出力の前記定
義された一定値は、レーザの最大出力よりははるかに低
いが実出力値の精度が不良な出力臨界値よりははるかに
高い値で選択される。

【００１１】− しきい出力の前記定義された一定値は
最大出力の１５％程度である。

【００１２】− 前記定義された一定値は前記速度しき
い値に比例する。

【００１３】− 前記速度のしきい値の検出器と前記制
御手段とは、レーザの動作の管理用プログラム化アセン
ブリで構成される。

【００１４】− 管理用プログラム化アセンブリは、パ
ルスモードにおけるレーザの動作についての複数の管理
プログラムを含み、これらプログラムは、各プリセット
値は管理プログラムの一つにそれぞれ割り当てられる値
である前記管の速度の種々のプリセット値によって選択
され、それぞれ、前記周波数の対応する種々の値の中か
ら制御パルスの周波数を規定する。

【００１５】本発明の特徴および長所は、例として示し
た実施の形態の説明から明らかになろう。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１を参照する。光ファイバ２の
保護用金属管１を図示するが、この管は、溶接および光
ファイバの管内挿入ライン上で、平坦な帯鋼３から成形
され長手方向に溶接される。帯鋼３よび管１はキャプス
タン４によって駆動される。

【００１７】帯鋼３は図示しないリールから供給され、
帯鋼から管への変形アセンブリ５内を通過する。その
時、帯鋼の縁部が密着する。次に、このようにして成形
された管１は、静定溶接レーザ６の前方を移動し、次い
で、冷却アセンブリ７および直径圧縮アセンブリ８内を
移動する。管はキャプスタン４により引っ張られ、次
に、図示しないドラム上で保管される。

【００１８】管１の成形および長手方向の溶接が進行す
るに従い、案内用副管１０によりファイバが管１内に挿
入され、注入用副管１１により充填材がこの管１の中に
注入される。この副管１０および１１は成形中に管１の
内部に入り、レーザによる閉じ母線の溶接部域を越えて
伸びるが直径圧縮アセンブリの手前側に残る。矢印１２
で略図を示す送風または送り手段が、副管１０内、従っ
て管１内へのファイバの挿入速度を制御する。注入ポン
プ１３または他のものにより、充填材の注入速度が制御
される。このようにしてファイバは所望する過剰長さ
で、直径圧縮された管１内に挿入され、レーザによる溶
接部域まで押し返されることがないようにして管に充填
するために充填材が注入される。

【００１９】速度センサ１４は、直径圧縮後の管１の瞬
間移動速度を測定する。センサはラインの全体制御アセ
ンブリ１５に接続され、制御アセンブリは特に、光ファ
イバ挿入および充填材挿入速度の調節信号Ｖ１２および
Ｖ１３を発する。

【００２０】レーザ光線を受ける部域の過熱の危険およ
び管内へのこの光線の侵入の危険ならびにリークプルー
フ溶接不良の危険を防止するか少なくとも最小限に抑え
るために、レーザ６は連続モードおよびパルスモードで
動作し、この目的のために、速度センサ１４に接続され
た制御アセンブリ１６に結合される。レーザ６は、最大
溶接速度、すなわちレーザの前方の管１の最大移動速度
または直径圧縮後の最大速度に適合した最大出力が選択
される。

【００２１】略図で示すようなこの制御アセンブリ１６
は、速度のしきい値に到達しない限り、レーザがパルス
モードで動作し、しきい値に達した時点で連続モードで
動作するように瞬間速度測定センサ１４に接続され、レ
ーザの動作モードの選択に割り当てられた速度しきい値
検出器１７を含む。この速度しきい値は、零ではないが
管の最大速度よりもきわめて小さい一定の値である。制
御アセンブリ１６はさらに、パルスモードでレーザを制
御する第一手段１８と、連続モードでレーザを制御する
第二手段１９も含む。これらの第一および第二制御手段
１８および１９は両者ともレーザに接続される。また、
レーザの動作モードの選択的制御のために、両者はしき
い値速度検出器１７にも接続される。また、管の瞬間速
度に応じて選択したモードにおけるレーザの動作の制御
のための速度センサ１４にも接続される。これらの手段
により、ラインの起動、停止、および再起動の段階にお
いてはレーザ６はパルスモードで動作し、当然のことな
がらラインが動いている時には、連続モードで動作す
る。

【００２２】しきい値速度検出器１７ならびに第一およ
び第二制御手段１８および１９の機能については、図２
を参照しながらより詳細に説明する。

【００２３】この図２に、検出器１７によって検出され
レーザの動作モードの切り換えがもたらされる速度のし
きい値をＶｓで示し、この速度のしきい値Ｖｓにおいて
レーザが発する出力の対応するしきい値Ｐｓで示した。

【００２４】一点鎖線の曲線Ｉにより、この時発せられ
るしきい出力Ｐｓでのパルスモードにおけるレーザの動
作を行うために第一制御手段が用意されていることを示
した。この曲線Ｉの横には、管の測定瞬間速度に応じて
レーザの制御パルスの周波数を変化させるためにもこの
第一制御手段１８が用意されている。このようにして、
管上で受け取る有効出力はパルスモードにおけるレーザ
のパルスの周波数とともに増加し、管の測定瞬間速度に
応じて適合され、速度のしきい値Ｖｓに対し値Ｐｓを有
する。

【００２５】実線の曲線ＩＩにより、管１の測定瞬間速
度に応じて、連続モードで作動するレーザが発する出力
を制御するために第二制御手段１９が用意されているこ
とを示した。この状態においては、レーザが発するこの
出力は管上で受け取る出力であり、管の速度に適合され
る。

【００２６】同じくこの図２において、それ以下ではレ
ーザが実際に発する出力がきわめて不正確になるレーザ
の臨界出力をＰｃで示した。この臨界出力の値はレーザ
の最大出力Ｐｍの１０％程度である。パルスモードにお
けるレーザが発するしきい出力Ｐｓ、従ってレーザの動
作モード切り換え制御速度のしきい値Ｖｓは、このしき
い出力Ｐｓが臨界出力Ｐｃよりもはるかに高くなるよう
規定される。このようにして、パルスモードにおけるレ
ーザが実際に発するこの値Ｐｓについての精度不良は一
切取り除かれ、その結果、レーザの制御パルスの周波数
に応じて、管がきわめて低速の時、良好な溶接品質に厳
密に適合した有効出力が得られる。

【００２７】さらに、パルスモードにおけるレーザが発
するしきい出力Ｐｓのこの一定値は、レーザの最大出力
Ｐｍよりもはるかに低い。この値は例えば最大出力Ｐｍ
の１５％程度である。

【００２８】結果としての制御アセンブリ１６のこの速
度のしきい値の検出器１７と第一および第二制御手段１
８および１９とは、実際には、レーザ６の動作のモード
の管理用および速度のしきい値Ｖｓおよび管の瞬間速度
Ｖに応じた二つのモードのそれぞれにおけるレーザの動
作用プログラム化アセンブリで構成される。この管理用
プログラム化アセンブリは、パルスモードにおけるレー
ザの動作についての複数の管理プログラムを含み、これ
らプログラムは、各プリセット値は、しきい値Ｖｓより
も低い瞬間速度の種々のプリセット値によって選択さ
れ、それぞれ、レーザの制御パルスの周波数を規定す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による金属管のレーザ式リークプルーフ
溶接および光ファイバの管内同時挿入ラインの略図であ
る。

【図２】溶接ライン上の管の移動速度Ｖに応じてレーザ
によって発せられる出力Ｐを示す二つの曲線である。

【符号の説明】

１ 保護用金属管 ２ 光ファイバ ３ 平坦な帯鋼 ４ キャプスタン ５ 帯鋼から管への変形アセンブリ ６ レーザ ７ 冷却アセンブリ ８ 直径圧縮アセンブリ １０ 案内用副管 １１ 注入用副管 １２ 送風または送り手段 １３ 注入ポンプ １４ 管の瞬間速度測定センサ １５ ラインの全体制御アセンブリ １６ レーザの動作の管理用プログラム化アセンブリ １７ 速度のしきい値の検出器 １８ パルスモードでレーザを制御する手段 １９ 連続モードでレーザを制御する二手段 Ｖ１２ 光ファイバ挿入速度の調節信号 Ｖ１３ 充填材挿入速度の調節信号 Ｐ 出力 Ｐｍ 最大出力 Ｐｓ しきい出力 Ｐｃ 出力臨界値 Ｖｓ 速度のしきい値 Ｖｍ 最高速度 Ｖ 速度

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管の閉じ母線上で縁部が密着する帯鋼か
   ら前記管を成形する手段と、前記縁部の溶接レーザと、
   帯鋼および前記管の駆動手段と、ライン上の管の瞬間速
   度測定センサとを含み、前記レーザが前記ライン上の管
   の最大速度に適合した最大出力を有する金属管の長手方
   向のリークプルーフ溶接ラインであって、前記レーザ
   （６）が、パルスモードおよび連続モードで選択的に動
   作するよう選択されることと、ラインが速度のしきい値
   の検出器（１７）および前記管の前記瞬間速度測定セン
   サ（１４）に接続された前記レーザを制御する関連付け
   られた手段（１８、１９）を含み、管の前記しきい値に
   到達しない限り、パルスモードでしきい値出力と呼ばれ
   るレーザの出力の定義された一定値および前記管の測定
   瞬間速度に比例する制御パルス周波数で動作し、前記速
   度しきい値に達した時点で、連続モードで前記管の測定
   瞬間速度に比例する出力値で動作することとを特徴とす
   る溶接ライン。
2. 【請求項２】 パルスモードにおけるレーザのしきい出
   力の前記定義された一定値が、レーザの最大出力（Ｐ
   ｍ）よりははるかに低いが実出力値の精度が不良な出力
   臨界値（Ｐｃ）よりははるかに高い値に選択されること
   を特徴とする請求項１に記載のリークプルーフ溶接ライ
   ン。
3. 【請求項３】 しきい出力（Ｐｓ）の前記定義された一
   定値が最大出力（Ｐｍ）の１５％程度であることを特徴
   とする請求項２に記載の溶接ライン。
4. 【請求項４】 しきい出力の前記定義された一定値（Ｐ
   ｓ）が前記速度しきい値（Ｖｓ）に比例することを特徴
   とする請求項２または３に記載の溶接ライン。
5. 【請求項５】 前記速度のしきい値の検出器（１７）お
   よび前記制御手段（１８および１９）が、レーザ（６）
   の動作の管理用プログラム化アセンブリ（１６）で構成
   されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項
   に記載の溶接ライン。
6. 【請求項６】 前記管理用プログラム化アセンブリ（１
   ６）が、パルスモードにおけるレーザの動作についての
   複数の管理プログラムを含み、これらプログラムが、そ
   れぞれ管理プログラムの一つに割り当てられる前記管の
   速度の種々のプリセット値によって選択され、それぞ
   れ、前記周波数の対応する種々の値の中から制御パルス
   の周波数を定義することを特徴とする請求項５に記載の
   溶接ライン。