DE69507586T2

DE69507586T2 - Herstellungsverfahren für ein mit einem Metallrohr überzogenem faseroptischen Kabel und Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Kabels

Info

Publication number: DE69507586T2
Application number: DE69507586T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kanazawa; Yasunori Yoshie
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: OCC Corp
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-06-07
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2015-06-08
Also published as: US5653898A; EP0727273A1; JP3233542B2; EP0727273B1; JPH08220401A; DE69507586D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, sowie auf eine Vorrichtung zum Herstellen solcher Lichtleiterkabel.
Wenn auf einen Lichtleiter mit einem Durchmesser von 250 um ein Zug ausgeübt wird, beträgt trotz der recht hohen Bruchfestigkeit von etwa 6 kg die Dehnung 3 bis 6%. Diese Dehnung ist im Vergleich zu der eines herkömmlichen Kupfer- oder Aluminiumkabels ziemlich gering. Aus diesem Grund muß an dem Lichtleiter ein Zugfestigkeitselement vorgesehen werden, um eine hohe Festigkeit des Lichtleiterkabels zu erhalten.
Beim Eintauchen eines Lichtleiters in Wasser verschlechtert sich dessen Festigkeit manchmal. Zum Verlegen eines Lichtleiterkabels unter Wasser oder im Meer muß daher ein Lichtleiterkabel mit einer Hüllenkonstruktion, die durch Umschließen eines Lichtleiters mit einem dünnen Metallrohr gebildet ist, verwendet werden, um eine hohe Beständigkeit hinsichtlich der Zugspannung beim Verlegen sowie eine hohe Wasserbeständigkeit zu erhalten.
Wenn ein solcher Lichtleiter mit kleinem Durchmesser mit einem Metallrohr umgeben werden soll, dann wird der Lichtleiter herkömmlicherweise in ein Metallrohr eingesetzt, das einen Spalt in Längsrichtung aufweist, und dieser Spalt wird dann durch Löten verschweißt. Bei diesem Verfahren wird jedoch die während des Verschweißens des Metallrohrs erzeugte Wärme für eine vergleichsweise lange Zeitdauer durch den Spalt auf den Lichtleiter aufgebracht, was zu einer thermischen Beschädigung des Lichtleiters führt.
Das Dokument US-A 4 759 587, das den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6, wobei ein von einem Metallrohr umgebener Lichtleiter kontinuierlich hergestellt wird, indem der Stoßbereich des Metallrohrs mit einem fokussierten Laserstrahl verschweißt wird, so daß eine thermische Beschädigung in dem Lichtleiter verhindert wird.
Bei dieser Vorrichtung zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, wird ein flacher Metallstreifen, der kontinuierlich zugeführt wird, zu einem Metallrohr geformt, das in seinem oberen Bereich einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz aufweist. Ein Einführungsrohr wird durch den Spalt in dem Metallrohr hindurch in das Metallrohr eingeführt, und ein Lichtleiter wird durch das Einführungsrohr in das Metallrohr eingeführt.
Nachdem der Spalt des Metallrohrs, in das der Lichtleiter eingeführt worden ist, geschlossen ist, wird das Metallrohr zu einer Laserschweißeinheit befördert. Die Laserschweißeinheit strahlt einen Laserstrahl ab, der einen Brennpunkt an einer von der Oberfläche des Stoßbereichs nach außen beabstandeten Stelle besitzt, während der Stoßbereich im oberen Bereich des zugeführten Metallrohrs mittels einer Führungsrolle positioniert wird, um auf diese Weise den Stoßbereich zu verschweißen.
Auf diese Weise wird das Verschweißen des Stoßbereichs durch Verschieben des Brennpunkts des Laserstrahls von dem Stoßbereich weg verwirklicht, ohne daß der Lichtleiter mit einem Wärmeabschirmelement geschützt wird. Anschließend wird der Außendurchmesser des Metallrohrs mit dem darin integrierten Lichtleiter auf eine vorbestimmte Größe reduziert, und das Metallrohr wird auf eine Trommel gewickelt und kontinuierlich von der Trommel abgezogen.
Beim Abziehen des Metallrohrs wird dem Einführrohr ein Inertgas zugeführt. Der Lichtleiter wird mit der Viskositätsbeständigkeit des Inertgases in das Metallrohr transportiert. Während das Metallrohr auf der Trommel angeordnet ist, wird der Lichtleichter durch das Einblasen des Inertgases auf der Außenseite des inneren Bereichs des Metallrohrs angeordnet.
Wenn das Metallrohr gerade angeordnet wird, wird somit die Länge des Lichtleiters größer als die des Metallrohrs, so daß sich der Lichtleiter in dem Metallrohr biegt und dadurch verhindert wird, daß der Lichtleiter aufgrund der Verlegespannung oder dergleichen eine Verformung hervorruft.
Wenn das Metallrohr beschädigt wird und ein Loch entsteht, kann ferner Wasser durch das Loch eindringen und dadurch den Lichtleiter beschädigen. Um dies zu verhindern, wird ein gelartiges Füllmaterial in das Metallrohr eingespritzt. Nachdem der Lichtleiter auf der Trommel mittels des Inertgases innerhalb des Metallrohrs auf die Außenseite geblasen worden ist, wird genauer gesagt ein Füllmaterial in das Metallrohr durch ein Füllmaterial-Einbringrohr eingebracht, das von dem Einführungsrohr zum Einbringen des Lichtleiters verschieden ist.
Bei dem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, ist aufgrund der Tatsache, daß die Position des Einführrohrs beim Verschweißen des Stoßbereichs des Metallrohrs nicht konstant ist, das Einführungsrohr gelegentlich nahe bei dem Stoßbereich des Metallrohrs angeordnet. In diesem Fall wird durch das Laserschweißen erzeugte Wärme auf den Lichtleiter aufgebracht, so daß dieser eine Wärmebeschädigung erfährt.
Wenn man zum Beispiel die Temperatur beim Laserschweißen mißt, während der Lichtleiter auf diese Weise nahe bei dem Stoßbereich angeordnet ist, steigt die Temperatur in der Nähe des Lichtleiters auf wenigstens ca. 600ºC. Dadurch bildet sich eine Kristallitkern in dem Lichtleiter. Wenn der Kristallitkern wächst, erhöht er den Streuverlust, was zu einem Nachteil führt. Hierbei handelt es sich um ein Phänomen, das als Entglasung bezeichnet wird.
Während des Schweißens entstehen Spritzer. Wenn das Einführungsrohr nahe bei dem Stoßbereich angeordnet ist, besteht die Tendenz, daß die auf das Einführungsrohr aufgebrachten Spritzer mit der Schweißraupe auf der rückwärtigen Fläche des Schweißbereichs in Berührung gelangen. Wenn die Spritzer mit der rückwärtigen Fläche des Schweißbereichs in Berührung gelangen, wird das Wärmegleichgewicht des Schweißbereichs in Unordnung gebracht, so daß eine fehlerhafte Verbindung entsteht.
Wenn die Bildung des rückwärtigen Schweißraupenbereichs, der zur Entstehung der Spritzer führt, übermäßig unterdrückt wird, um ein fehlerhaftes Verschweißen aufgrund der Spritzer zu vermeiden, wird in unerwünschter Weise ein unverschweißter Bereich gebildet. Auch wenn sich das Einführungsrohr mit dem Stoßbereich in Berührung befindet, tritt ein ähnliches Phänomen auf, wie es durch das fehlerhafte Verschweißen aufgrund der Spritzer auftritt.
Aus diesem Grund ist es in der Praxis unmöglich, einen über lange Zeit kontinuierlichen Herstellungsvorgang auszuführen, d. h. einen Vorgang zur Herstellung eines langgestreckten, von einem Metallrohr umgebenen Lichtleiterkabels auszuführen.
Ferner wird beim Laserschweißen dann, wenn die Intensität der Strahlungsleistung des Laserstrahls übermäßig hoch ist, das Metallrohr auf eine Temperatur erwärmt, die gleich dem oder größer als der Siedepunkt ist, so daß ein Teil des Metallrohrs verdampft oder zerstreut wird und dadurch in der bestrahlten Fläche ein Loch entsteht. Um dies zu verhindern, wird herkömmlicherweise der Brennpunkt des Laserstrahls nicht innerhalb der Dicke des Stoßbereichs des Metallrohrs gebildet, sondern oberhalb des Metallrohrs erzeugt. Wenn jedoch der Brennpunkt oberhalb des Metallrohrs gebildet wird, schwillt die Querschnittsgestalt der Schmelzzone in ihrem unteren Bereich an. Dann besteht die Tendenz der Bildung eines Schrumpfungslochs oder -risses in dem Metallrohr, und das Ausmaß an Spritzern nimmt zu.
Ausgehend von diesen Situationen hat einer der vorliegenden Erfinder bereits ein Verfahren zum Lösen der vorstehend genannten Probleme vorgeschlagen, das in der US-A 5 241 153 offenbart ist. Gemäß diesem Vorschlag wird der Brennpunkt des aus der Laserbestrahlungseinrichtung austretenden Laserstrahls versetzt, indem der Stoßbereich des Metallrohrs in einer vorbestimmten Position geringfügig über oder unter dem Brennpunkt des Laserstrahls und/oder der Weglinie des Metallrohrs fixiert wird und der Laserstrahl in diesem Zustand aufgestrahlt wird.
Die Erfinder haben festgestellt, daß die optimale Breite der in dem Stoßbereich des Metallrohrs gebildeten Öffnung in Abhängigkeit von anderen Schweißbedingungen (der Schweißgeschwindigkeit, der Energie des abgestrahlten Laserstrahls und des Betrags der Brennpunktversetzung des Laserstrahls) verschieden ist und haben eine Vorrichtung zum Einstellen der Öffnungsbreite des Stoßbereichs des Metallrohrs untersucht.
Im Verlauf der Studien zur Schaffung der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder die Einstellung der Öffnungsbreite des Metallrohrs mit bekannten Quetschwalzen ins Auge gefaßt und untersucht. Da der Durchmesser des Metallrohrs jedoch zu klein ist, selbst wenn das Metallrohr durch die bekannten Quetschwalzen gehalten wird, sind jedoch der Haltebereich und der Schweißbereich voneinander getrennt.
Infolgedessen wird der Spalt aufgrund der Funktion des Zurückspringens des Metallrohrs allmählich größer. Daher ist es schwierig, die Öffnungsbreite des Stoßbereichs in der Schweißzone in geeigneter Weise einzustellen. Genauer gesagt, es wird dann, wenn die Öffnungsbreite zunimmt, das Schweißen instabil, so daß die Schweißgeschwindigkeit reduziert werden muß.
Wenn im Gegensatz dazu die Öffnungsbreite übermäßig klein ist, erfolgt ein fehlerhaftes Schweißen. Die Schweißgeschwindigkeit kann somit nicht in der gleichen Weise erhöht werden wie dies der Fall ist, wenn der Öffnungsbereich übermäßig breit ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, bei der bzw. dem die Schweißgeschwindigkeit gesteigert werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, bei der bzw. dem ein optimaler Schweißvorgang in Abhängigkeit von dem Metallrohr und den Schweißbedingungen des Metallrohrs durchgeführt werden kann.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, die bzw. das die Ausführung eines über lange Zeit kontinuierlichen Arbeitsvorgangs ermöglicht, indem eine thermische Beschädigung des Lichtleiters in zuverlässiger Weise verhindert wird und ein durch Spritzen verursachtes fehlerhaftes Schweißen verhindert wird, so daß ein langgestrecktes Lichtleiterkabel, das von einem Metallrohr umgeben ist, hergestellt werden kann.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, bei der bzw. dem sich der Schweißvorgang in zuverlässiger Weise durchführen läßt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Herstellen eines Lichtleiterkabels angegeben, das von einem Metallrohr umgeben ist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: eine Formeinrichtung zum Formen eines Metallstreifens zu einem Metallrohr mit einer schlitzartigen Öffnung, wobei man die beiden Seiten des Metallstreifens aneinanderstoßen läßt; Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen, die an einer Stufe nach der Formeinrichtung angeordnet sind, um die Breite der Öffnung auf eine vorbestimmte Größe einzustellen; eine Schweißeinrichtung mit einer Einrichtung zum Aufstrahlen eines Laserstrahls auf die Öffnung, die die eingestellte Breite aufweist, um durch Verschweißen der Öffnung ein dicht verschlossenes Metallrohr zu bilden; und eine Lichtleiter-Einführeinrichtung zum Einführen eines Lichtleiters oder eines Lichtleiterbündels in das dicht verschlossene Metallrohr.
Die Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen weisen eine Klemmbackeneinrichtung zum Hindurchführen des Metallrohrs entlang einer Innenumfangsfläche derselben auf, wobei die Innenumfangsfläche der Klemmbackeneinrichtung eine Formgebung besitzt, die an eine Außenumfangsfläche des Metallrohrs angepaßt ist, und ferner weisen sie Drückeinrichtungen zum Drücken der Klemmbackeneinrichtung in Richtung auf das Metallrohr sowie Drückkraft-Einstelleinrichtungen zum Einstellen der Drückkraft der Drückeinrichtungen auf.
Die Klemmbackeneinrichtung ist vorzugsweise in vertikaler Richtung in Hälften geteilt und in einer Distanz von 3 mm bis 15 mm unmittelbar vor einem Schweißbereich angeordnet. Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Positioniereinrichtung auf, die zwischen der Formeinrichtung und den Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen vorgesehen ist, und zwar derart, daß sie um eine vorbestimmte Distanz über oder unter einem Brennpunkt eines Laserstrahls und/oder einer Weglinie des Metallrohrs angeordnet ist.
Die Vorrichtung besitzt vorzugsweise eine rohrartige Lichtleiter-Schutzeinrichtung, die in das Metallrohr eingeführt ist, zum Einführen des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels in das Metallrohr und zum Schützen des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels vor der Schweißwärme, sowie eine Einrichtung zum elastischen Drücken der Lichtleiter-Schutzeinrichtung gegen eine Innenwandung des Metallrohrs an einer Seite, die der mit einem Laserstrahl bestrahlten Oberfläche gegenüberliegt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren gemäß Anspruch 6 zum Herstellen eines Lichtleiterkabels angegeben, das von einem Metallrohr umgeben ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Formen eines Metallstreifens zu einem Metallrohr mit einer schlitzartigen Öffnung, wobei man die beiden Seiten des Metallstreifens aneinanderstoßen läßt; Einstellen der Öffnungsbreite der Öffnung auf eine vorbestimmte Größe; Verschweißen der Öffnung zur Bildung eines dicht verschlossenen Metallrohrs, wobei der Schweißschritt einen Teilschritt aufweist, in dem ein Laserstrahl auf die Öffnung abgestrahlt wird; und Einführen eines Lichtleiters oder eines Lichtleiterbündels in das dicht verschlossene Metallrohr.
Der Schweißschritt beinhaltet vorzugsweise den Schritt, in dem ein Laserstrahl auf den Stoßbereich des Metallrohrs mit einem gewünschten Betrag an Brennpunktversetzung abgestrahlt wird. Der Laserstrahl bildet einen Brennpunkt im Inneren des Stoßbereichs.
Der Schweißschritt beinhaltet vorzugsweise den Schritt der Festlegung des Betrages der maximalen Brennpunktversetzung des Laserstrahls auf der Basis der minimalen Breite einer rückwärtigen Schweißraupe, den Schritt der Festlegung des Betrages der minimalen Brennpunktversetzung auf der Basis der maximalen Breite der rückwärtigen Schweißraupe, den Schritt der Festlegung einer Schweißgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den festgelegten Beträgen der maximalen und minimalen Brennpunktversetzung, sowie den Schritt der Aufstrahlung des Laserstrahls innerhalb des Bereichs der Beträge der maximalen und der minimalen Brennpunktversetzung.
Das Verfahren beinhaltet vorzugsweise den Schritt des Einführens einer rohrartigen Lichtleiter-Schutzeinrichtung wenigstens bis zu einem Bereich in dem Metallrohr, in dem die Lichtleiter-Schutzeinrichtung Schweißwärme aufnimmt, den Schritt des Einführens des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels in das Metallrohr durch die Lichtleiter- Schutzeinrichtung hindurch, sowie den Schritt des Schützens des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels vor der Schweißwärme während des Verschweißens des Metallrohrs.
Die vorliegende Erfindung ist aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen noch deutlicher zu verstehen. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht der gesamten Anordnung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B Schnittansichten, in denen jeweils ein Metallrohr in einem Formungsschritt gezeigt ist;
Fig. 3A, 3B und 3C Seitenansichten, in denen jeweils Formwalzenpaare des zweiten Montagekörpers dargestellt sind;
Fig. 4 eine Ansicht zur Erläuterung der Anordnung einer Lichtleiter-Einführeinrichtung;
Fig. 5 eine Ansicht zur Erläuterung der Anordnung einer Laserschweißeinrichtung;
Fig. 6A eine Schnittansicht zur Erläuterung von Führungsbacken;
Fig. 6B eine Schnittansicht zur Erläuterung von Klemmbacken;
Fig. 7A und 7B eine Frontansicht bzw. eine Draufsicht auf eine Spannungsänderungseinrichtung und eine Spannungseinstelleinrichtung;
Fig. 8 eine Ansicht zur Erläuterung des Stoßbereichs eines Metallrohrs;
Fig. 9 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Rohraußendurchmesser und der Breite der rückwärtigen Schweißraupe;
Fig. 10 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Rohrwandstärke und der Breite der rückwärtigen Schweißraupe;
Fig. 11 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Schweißgeschwindigkeit und dem Betrag der Brennpunktversetzung;
Fig. 12 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Schweißgeschwindigkeit und dem Betrag der Brennpunktversetzung;
Fig. 13 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Schweißgeschwindigkeit und dem Betrag der Brennpunktversetzung;
Fig. 14 bis 17 grafische Darstellungen, in denen jeweils ein Vorgang zum Steuern einer zusätzlichen Länge dargestellt ist;
Fig. 18 eine fragmentarische Ansicht zur Erläuterung einer weiteren Anordnung der Lichtleiter-Einführeinrichtung;
Fig. 19 eine fragmentarische Ansicht zur Erläuterung der Anordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels;
Fig. 20 eine Ansicht zur Erläuterung eines Plattenfedermechanismus;
Fig. 21 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands, in dem das Metallrohr in Richtung nach oben angeordnet ist;
Fig. 22A eine Ansicht zur Erläuterung der Biegezustände eines Einführrohrs;
Fig. 22B eine Ansicht zur Erläuterung eines Einführrohr- Positioniermechanismus;
Fig. 23 eine Ansicht zur Erläuterung des positionierten Zustands des Metallrohrs in einer Schweißposition;
Fig. 24 eine vergrößerte Ansicht einer Metallrohrlängen- Einstelleinrichtung; und
Fig. 25 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der die Schweißbarkeit beeinflussenden Distanz der Klemmbacke von der Schweißposition und der Schweißgeschwindigkeit.
Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung besitzt eine Spannungseinstelleinrichtung 14 zum Einstellen der Spannung eines Metallstreifens 1. Eine Formeinrichtung 2 zum Formen des Metallstreifens 1 zu einem Metallrohr, indem man die beiden Seiten des Metallstreifens 1 aneinanderstoßen läßt, ist an der Ausgangsstufe der Spannungseinstelleinrichtung 14 vorge sehen. Die Formeinrichtung 2 weist einen ersten Montagekörper 3 und einen zweiten Montagekörper 4 auf.
Diese Vorrichtung besitzt ferner eine Spannungseinstelleinrichtung 15 zum Einstellen der Spannung eines Lichtleiters 5. Eine Lichtleiter-Einführeinrichtung 6 zum Einführen des Lichtleiters 5 in das geformte Metallrohr ist an der Ausgangsstufe der Spannungseinstelleinrichtung 15 zwischen dem ersten und dem zweiten Montagekörper 3 und 4 vorgesehen. Ein Laserschweißmechanismus 7 ist an der Ausgangsstufe der Formeinrichtung 2 vorgesehen.
Ein Meßabschnitt 8 und eine Durchmesserreduziereinrichtung 9 sind in kontinuierlicher Weise an der Ausgangsstufe des Laserschweißmechanismus 7 vorgesehen. An der Ausgangsstufe der Durchmesserreduziereinrichtung 9 ist eine Traktionseinrichtung vorgesehen. Die Traktionseinrichtung besitzt eine Spannungsänderungseinrichtung 11 und eine Spannungseinstelleinrichtung 13.
Eine Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 ist an der Ausgangsstufe der Traktionseinrichtung vorgesehen. Die Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 stellt die Länge des Metallrohrs unter Reduzierung des Durchmessers des Metallrohrs ein. Eine Kabelaufnahmevorrichtung 10 ist an der Ausgangsstufe der Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 angeordnet.
Die Spannungsänderungseinrichtung 11, die Spannungseinstelleinrichtung 13, die Metallstreifenspannungs-Einstelleinrichtung 14, die Lichtleiterspannungs-Einstelleinrichtung 15 und die Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 bilden eine Zusatzlängen-Einstelleinrichtung zum Einstellen der Länge des Lichtleiters relativ zu dem Metallrohr, d. h. zum Einstellen der zusätzlichen Länge.
Der erste Montagekörper 3 weist eine Vielzahl von (beispielsweise fünf) Formwalzenpaaren 31a bis 31e auf, die kontinuierlich in einer Reihe angeordnet sind. Die Formwalzenpaare 31a bis 31e weisen unterschiedliche Formoberflächen auf und formen nacheinander den Metallstreifen 1, der in kontinuierlicher Weise zugeführt wird, zu einem im wesentlichen U-förmigen Metallrohr 1a, das in seinem oberen Bereich einen in Längsrichtung verlaufenden Spalt 16 aufweist, wie dies in Fig. 2A gezeigt ist.
Der zweite Montagekörper 4 besitzt in ähnlicher Weise eine Vielzahl von (beispielsweise 5) Formwalzenpaaren 41a bis 41e, die kontinuierlich in einer Reihe angeordnet sind. Die Formwalzenpaare 41a bis 41e weisen jeweils Rippen 17 auf, wie dies in den Fig. 3A bis 3C gezeigt ist. Die Breiten der Rippen 17 nehmen sukzessive in der Reihenfolge von dem Formwalzenpaar 41a an einer früheren Stufe zu dem Formwalzenpaar 41e an einer späteren Stufe ab.
Der Spalt 16 des Metallrohrs 1a befindet sich in Eingriff mit den Rippen 17, und der Spalt 16 wird reduziert, während er am Scheitel des Metallrohrs 1a positioniert ist. Der Spalt 16 wird durch das Formwalzenpaar 41e an der letzten Stufe in eine Stoßverbindung gebracht, um dadurch ein Metallrohr 1b zu bilden, das an seinem Stoßbereich 18 fast vollständig geschlossen ist, wie dies in Fig. 2B gezeigt ist.
Fig. 4 zeigt eine fragmentarische Schnittansicht der Lichtleiter-Einführeinrichtung 6. An der Lichtleiter-Einführeinrichtung 6 ist ein Einführrohr 61 vorgesehen. Das Einführrohr 61 dient als Lichtleiter-Schutzeinrichtung, die den Lichtleiter 5 führt und diesen in das Metallrohr 1b einführt. Das proximale Ende des Einführrohrs 61 ist an einem Rohrverbinder 62 angebracht. Das Einführrohr 61 erstreckt sich durch das Metallrohr 1b, passiert die Schweißstelle des Laserschweißmechnismus 7 und erreicht ein verschweißtes, dicht verschlossenes Metallrohr 1c.
Das Einführrohr 61 besitzt eine Doppelrohrkonstruktion, bestehend aus einem inneren Rohr 61a und einem äußeren Rohr 61b. Das innere Rohr 61a führt den Lichtleiter 5 in das Metallrohr 1b und ist mit einem Inertgas-Zuführrohr 63a in dem Rohrverbinder 62 verbunden. Das äußere Rohr 61b ist mit einem Füllmaterial-Zuführrohr 63b in dem Rohrverbinder 62 verbunden.
Auf diese Weise kann ein Füllmaterial von dem Füllmaterial- Zuführrohr 63b in das äußere Rohr 61b eingebracht werden, und ein Inertgas kann von dem Inertgas-Zuführrohr 63a in das innere Rohr 61a eingeleitet werden. Da das Einführrohr 61 eine Doppelrohrkonstruktion aufweist, ist der Einführweg für den Lichtleiter und das Füllmaterial in ein inneres und ein äußeres Rohr geteilt.
Selbst wenn das Füllmaterial unter einem hohen Druck eingebracht wird, leckt das Füllmaterial somit nicht aus der Einführöffnung für den Lichtleiter heraus, so daß sich der Nutzen des Füllmaterials erhöht. Wenn eine übermäßige Spannung auf den Lichtleiter aufgebracht wird, entsteht in dem Lichtleiter ein Riß. Da jedoch bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Zugspannung, die aus dem Einfluß der Viskosität des Füllmaterials resultiert, nicht auf den Lichtleiter aufgebracht wird, kann das Problem der Rißbildung gelöst werden.
Genauer gesagt, es ändert sich die Viskosität des Füllmaterials durch eine Temperaturänderung. Dies verändert die rückwärtige Zugspannung des Lichtleiters, so daß sich die zusätzliche Länge ändert, so daß Schwankungen in der Rate der zusätzlichen Länge entstehen. Da jedoch der Lichtleiter- Einführweg und der Füllmaterial-Einführweg voneinander ge trennt sind, läßt sich dieses Problem der Schwankungen bei der Rate der zusätzlichen Länge lösen.
Das Füllmaterial wird als Gelee, Gel, Verbindung oder dergleichen bezeichnet. Ein Mineralöl oder dergleichen wird als Füllmaterial verwendet. Das Füllmaterial wird in der erforderlichen Weise in das den Lichtleiter umgebende Metallrohr eingebracht und besitzt eine Wasserstop-Funktion sowie eine Lichtleiter-Positionierfunktion. Bei der vorliegenden Erfindung wird ein solches Füllmaterial auch als Kühlmittel verwendet, wie es beim Schweißen erforderlich ist.
Ein Inertgas wird in das den Lichtleiter umgebende Metallrohr eingebracht, um Wasserstoffgas in dem Metallrohr auszuspülen. Wenn das Inertgas fließfähig ist, dient das Inertgas auch als Kühlmittel, wie es beim Schweißen erforderlich ist.
Das Einführrohr 61 der vorliegenden Erfindung führt nicht nur den Lichtleiter 5, sondern erstreckt sich wenigstens bis zu der Schweißstelle, so daß es als Schutzrohr zum Schützen des Lichtleiters vor dem nachteiligen Einfluß der Schweißwärme dient. Das Einführrohr 61 ist daher aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet, wie zum Beispiel Kupfer oder einer Kupferlegierung. Der Außendurchmesser des Einführrohrs 61 ist kleiner als der Innendurchmesser des Metallrohrs 1b.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich das distale Ende des Einführrohrs 61 über den Laserschweißmechanismus 7 hinaus und befindet sich vor einem Spiral- Fehlerdetektor 81 des Meßabschnitts 8. Wenn sich das Einführrohr so weit erstreckt, daß es den Spiral-Fehlerdetektor 81 erreicht, kann dies einen nachteiligen Einfluß auf die Genauigkeit der Fehlerdetektion haben. Das distale Ende des Einführrohrs 61 ist bis zu einem Bereich vor dem Spiral- Fehlerdetektor 81 eingeführt, um dies zu verhindern.
Wenn das Fehlerdetektionsergebnis nicht nachteilig beeinflußt wird, selbst wenn das Einführrohr 61 bis zum Erreichen eines Bereichs jenseits des Spiral-Fehlerdetektors 81 eingeführt wird, zum Beispiel wenn das Metallrohr einen großen Durchmesser besitzt und das Einführrohr 61 mit der Wandoberfläche auf der der Fehlerdetektionsposition gegenüberliegenden Seite im Inneren des Metallrohrs in Berührung ist, kann das Einführrohr 61 jedoch derart eingeführt werden, daß sich sein distales Ende über den Spiral-Fehlerdetektor 81 hinausgestreckt, so daß es z. B. einen Bereich vor der Durchmesserreduziereinrichtung 9 erreicht.
Wie in Fig. 20 gezeigt ist, kann ein Plattenfedermechanismus 611 nach oben weisend sowie in elastischer Berührung mit der Innenwandungsfläche des Metallrohrs 1b an dem Einführrohr 61 vor und/oder nach der Laserstrahl-Bestrahlungsstelle des Laserschweißmechanismus 7 vorgesehen sein. Alternativ hierzu kann, wie in Fig. 21 gezeigt ist, das Metallrohr 1b in einer oberen Position lediglich um eine vorbestimmte Distanz vor und/oder nach der Laserbestrahlungsstelle angeordnet sein, oder es kann eine nach unten gehende Elastizität auf das eigentliche Einführrohr 61 aufgebracht werden. Das Einführrohr 61 wird somit auf der Seite, die der Laserstrahlbestrahlungsstelle gegenüberliegt, mit der Innenwandung in dem Metallrohr 1b in Berührung gebracht.
Was den elastischen Druckkontakt des Einführrohrs 61 mit der Innenwandung des Metallrohrs 1b anbelangt, so läßt sich dieser in einfacher Weise verwirklichen, wenn das Einführrohr 61 durch seine Eigenelastizität entgegen seiner ursprünglichen Natur, sich gerade zu erstrecken, von dem Zustand I in den Zustand II gebogen wird, wie dies in Fig. 22A gezeigt ist, und in dem Zustand II mit der Innenflächenwandung des Metallrohrs 1b in Berührung gebracht wird und in diesem gebogenen Zustand durch Fixieren der Lichtleiter-Einführein richtung 6 an einer geeigneten Stelle gehalten wird, wie dies in Fig. 22B gezeigt ist. Dabei kann der Lichtleiter- Einführeinrichtung 6 bei Bedarf ein Positioniermechanismus 612 hinzugefügt werden, der einen Federmechanismus oder dergleichen verwendet.
Wenn das Metallrohr 1b in einer oberen Position um eine vorbestimmte Distanz vor der Laserstrahlbestrahlungestelle angeordnet werden soll, wird ein noch zu beschreibender Positionierabschnitt 71 fein eingestellt. Wenn das Metallrohr 1b in einer oberen Position um eine vorbestimmte Distanz nach der Laserstrahlbestrahlungsstelle angeordnet werden soll, erfolgt eine Feineinstellung eines später noch zu beschreibenden Stützwalzengestells 82.
Fig. 5 zeigt den Laserschweißmechanismus 7. Der Laserschweißmechanismus 7 besitzt den Positionierabschnitt 71 zum Positionieren des Metallrohrs 1b, einen Öffnungsbreiten- Einstellabschnitt 100 zum Einstellen der Öffnungsbreite des Stoßbereichs 18 sowie einen Laserschweißabschnitt 72.
Der Positionierabschnitt 71 weist zum Beispiel zwei Sätze von Führungsbacken 73 und 74, einen zwischen den Führungsbacken 73 und 74 vorgesehenen CCD-Nahtmonitor 75 sowie ein Mikrometer 76 zum Feineinstellen der Positionen der Führungsbacken 73 und 74 in vertikaler und horizontaler Richtung auf.
Wie in Fig. 6A gezeigt ist, besitzt die Führungsbacke 73 (74) eine obere Backe 73a (74a) und eine untere Backe 73b (74b). Die obere Backe 73a (74a) besitzt eine ebene Oberfläche, die mit dem Metallrohr 1b in Berührung zu bringen ist. Die untere Backe 73b (74b) weist zum Beispiel eine V-förmige Nut für den Eingriff mit dem Metallrohr 1b auf und ist durch eine Feder in Richtung nach oben vorgespannt (nicht gezeigt).
Der Öffnungsbreiten-Einstellabschnitt 100 besitzt zum Beispiel einen Satz aus einer oberen und einer unteren Klemmbacke 104 und 102, eine Feder 106 zum Drücken der unteren Klemmbacke 102 in Richtung auf das Metallrohr 1b, sowie ein Mikrometer 112 zum Einstellen der Drückkraft der Feder 106. Die obere und die untere Klemmbacke 104 und 102 besitzen jeweils halbkreisförmige Bereiche entlang der Außenumfangsfläche des Metallrohrs 1b, wie dies in der Schnittansicht der Fig. 6B zu sehen ist.
Die Breite des Spalts 16 wird durch Einstellen der Drückkraft der Feder 106 mittels des Mikrometers 112 eingestellt. Wenn der Spalt 16 durch die Klemmbacke 104 derart eingestellt wird, daß er 15 mm oder weniger, insbesondere 3 bis 15 mm, von der Schweißstelle entfernt angeordnet ist, läßt sich die Laser-Schweißbarkeit steigern (dies wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Der Positionierabschnitt 71 braucht nicht immer vorgesehen zu sein, und der Öffnungsbreiten-Einstellabschnitt 100 kann auch eine Positionierfunktion besitzen.
Der Laserschweißabschnitt 72 weist eine Laserbestrahlungseinrichtung 77 und eine Gasdichtungseinrichtung 78 zum Abdichten der Schweißstelle des Metallrohrs 1b mit einem Inertgas, wie zum Beispiel Argongas, auf.
Die Laserbestrahlungseinrichtung 77 ist zum Beispiel mit einer Kohlendioxidgas-Lasereinheit verbunden. Die Laserbestrahlungseinrichtung 77 führt und fokussiert den Laserstrahl durch ein optisches System und strahlt den Laserstrahl in einem Winkel von etwa 90º in Richtung auf die Oberfläche des Metallrohrs 1b ab. Die Laserbestrahlungseinrichtung 77 wird derart eingestellt, daß der Brennpunkt des Laserstrahls unter dem am oberen Bereich des Metallrohrs 1b befindlichen Stoßbereich 18, d. h. im Inneren des Metallrohrs 1b, gebildet wird (vgl. Fig. 8).
Wie unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, besitzt der an der Ausgangsstufe des Laserschweißmechanismus 72 vorgesehene Meßabschnitt 8 das Stützwalzengestell 82, einen Geschwindigkeitsmesser 83 sowie den Spiral-Fehlerdetektor 81, und er dient zur Überprüfung des Schweißzustands und dergleichen.
Die Durchmesserreduziereinrichtung 9 weist Walzen-Formgebungswerkzeuge auf und reduziert den Außendurchmesser des verschweißten, dicht verschlossenen Metallrohrs 1c auf einen vorbestimmten Wert, um dadurch das Metallrohr 1c in Abhängigkeit von dem Außendurchmesser des Lichtleiters 5 zu einem dünnen Metallrohr 1d zu formen. Eine Spannung wird auf das Metallrohr, das durch die Durchmesserreduziereinrichtung 9 in seinem Durchmesser reduziert werden soll, in erster Linie durch die Formeinrichtung 102 und die Durchmesserreduziereinrichtung 9 aufgebracht.
Die auf der Ausgangsseite der Durchmesserreduziereinrichtung 9 vorgesehene Spannungsänderungseinrichtung weist Trommeln auf, die zum Beispiel ein Paar Walzen 11a und 11b beinhalten, wie dies in Fig. 7A und 7B gezeigt ist. Die Oberfläche der einen Walze 11a ist glatt ausgebildet. Eine Vielzahl von Nuten ist in der Oberfläche der anderen Walze 11b ausgebildet, und das Metallrohr 1b wird in einer Vielzahl von Umdrehungen ohne Überlappung auf die Walze 11b gewickelt.
Die Spannungseinstelleinrichtung 13 weist ferner Pendelwalzengestelle auf, die ein Paar Walzen 13a und 13b beinhalten. Wenn die Distanz zwischen den Walzen 13a und 13b durch Bewegen der Position der einen Walze 13b in der durch einen Pfeil dargestellten Richtung verändert wird, dann wird die Spannung des von dem Metallrohr umgebenen Lichtleiterkabels 12 auf der Ausgangsseite der Trommeleinrichtung 11 eingestellt.
Wie unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 zu sehen ist, weisen die Spannungseinstelleinrichtungen 14 und 15 zum Einstellen der Spannung des der Formeinrichtung 2 zugeführten Metallstreifens 1 sowie der Spannung des der Lichtleiter- Einführöffnung des Einführrohrs 61 zugeführten Lichtleiters 5 jeweils Pendelwalzengestelle auf. Die Pendelwalzengestelle 14 und 15 verändern die Spannungen durch Bewegen von Totgewichten, die auf Riemenscheiben 14a und 15a wirken, die an dem Metallstreifen 1 bzw. dem Lichtleiter 5 angreifen.
Wie in Fig. 24 gezeigt ist, besitzt die zwischen der Kabelaufnahmevorrichtung 10 und der Spannungseinstelleinrichtung 13 angeordnete Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 Formwerkzeugeinrichtungen 132, durch die sich das Metallrohr 1d hindurcherstreckt, eine Drückeinrichtung 134 zum Drücken der Formwerkzeugeinrichtungen 132 gegen das Metallrohr 1d, sowie eine Drückkraft-Einstelleinrichtung 136, wie zum Beispiel ein Mikrometer, zum Einstellen der Drückkraft der Drückeinrichtung 134.
Die Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 verlängert das Metallrohr 1d, von dem die Spannung durch die Traktionseinrichtung entfernt worden ist, um eine vorbestimmte Länge durch Reduzieren seines Durchmessers, um dadurch die Länge des Lichtleiters in bezug auf das Metallrohr einzustellen, d. h. die zusätzliche Länge einzustellen.
Wenn das Metallrohr durch die Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 in seinem Durchmesser reduziert ist, wird die zusätzliche Länge eingestellt, ohne daß im wesentlichen irgendeine Spannung oder übermäßige Spannung auf den Lichtleiter ausgeübt wird, so daß eine Beschädigung des Lichtleiters verhindert wird und dadurch die nutzbare Lebensdauer des Lichtleiters verlängert wird. Das von dem Metallrohr umgebene Lichtleiterkabel 12, dessen zusätzliche Länge gesteuert wird, wird von der Aufnahmevorrichtung 10 aufgenommen.
Ein Vorgang zur Herstellung des von einem Metallrohr umgebenen Lichtleiterkabels mittels der Herstellungsvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Ausbildung wird anhand der Herstellungsschritte erläutert.
Als erstes wird das Konzept des Herstellungsvorgangs erläutert. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der auf eine vorbestimmte Spannung eingestellte Metallstreifen 1 der Formeinrichtung 2 in kontinuierlicher Weise zugeführt und zu dem Metallrohr 1a geformt (Formschritt). Der auf die vorbestimmte Spannung eingestellte Lichtleiter 5 wird kontinuierlich in das Metallrohr 1a eingeführt (Lichtleiter-Einführschritt). Das Metallrohr 1b, in dem der Lichtleiter 5 angebracht ist, wird mittels der Laserschweißeinrichtung 72 einem Laserschweißvorgang unterzogen, um seine Öffnung 18a dicht zu verschließen (Laserschweißschritt).
Das dicht verschlossene Metallrohr 1c wird einer vorbestimmten Vermessung und Überprüfung unterzogen, und sein Durchmesser wird durch die Durchmesserreduziereinrichtung 9 auf einen vorbestimmten Wert reduziert (Meß- und Durchmesserreduzierschritt). Das in seinem Durchmesser reduzierte Metallrohr 1d wird mittels der Spannungsänderungseinrichtung 11 und der Spannungseinstelleinrichtung 13 gezogen (Traktionsschritt).
Das Metallrohr 1d, das aus der Spannungseinstelleinrichtung 13 austritt und von dem die Spannung entfernt worden ist, durchläuft die Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130, so daß sein Durchmesser reduziert wird, um dadurch die Steuerung der zusätzlichen Länge auszuführen (Schritt zur Steuerung der zusätzlichen Länge). Das von dem Metallrohr umge bene Lichtleiterkabel 12, das durch die Steuerung der zusätzlichen Länge erzielt worden ist, wird von der Kabelaufnahmevorrichtung 10 aufgenommen (Aufnahmeschritt). Jeder Schritt wird nachfolgend ausführlich beschrieben.

(1) Formschritt

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der Metallstreifen 1 der Formeinrichtung 2 in kontinuierlicher Weise zugeführt, während er durch das Pendelwalzengestell 14 auf eine vorbestimmte Spannung eingestellt wird. Der erste Montagekörper 3 formt den ihm zugeführten Metallstreifen 1 zu dem Metallrohr 1a. Das geformte Metallrohr 1a weist den in Längsrichtung verlaufenden Spalt 16 in seinem oberen Bereich auf. Wenn dieses Metallrohr 1a zu dem zweiten Montagekörper 4 geschickt wird, wie dies in den Fig. 3A bis 3C gezeigt ist, verschmälert sich der Spalt 16 des Metallrohrs 1a nacheinander in Abhängigkeit von den Breiten der Rippen 17 der Formwalzenpaare 41a bis 41d des zweiten Montagekörpers 4.
Der Spalt 16 wird durch das Formwalzenpaar 41e an der letzten Stufe in Stoßverbindung gebracht, so daß das Metallrohr 1b geformt wird, das an dem Stoßbereich 18 vollständig geschlossen ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Stoßbereich 18 nach Durchlaufen des letzten Formwalzenpaares 41e aufgrund des Zurückfederns des Metallrohrs 1b wieder geöffnet wird.

(2) Lichtleiter-Einführschritt

Der durch das Pendelwalzengestell 15 auf die vorbestimmte Spannung eingestellte Lichtleiter 5 wird von dem Einführrohr 61, das durch den Spalt 16 in dem Metallrohr 1a eingeführt ist, in kontinuierlicher Weise zwischen dem ersten und dem zweiten Montagekörper 3 und 4 zugeführt. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, wird beim Zuführen des Lichtleiters das Füllmate rial von dem Rohr 63b in das äußere Rohr 61b zugeführt, und ein Inertgas, wie zum Beispiel Argongas, Heliumgas, Stickstoffgas oder dergleichen, wird von dem Rohr 63a in das innere Rohr 61a zugeführt.

(3) Laserschweißschritt

Das in das Einführrohr 61 eingeführte Metallrohr 1b wird zu dem Positionierabschnitt 71 geschickt. Das zu dem Positionierabschnitt 71 geschickte Metallrohr 1b wird bei seinem Eingriff mit den Nuten in den Führungsbacken 73 und 74 geführt. Somit können eine Querverschiebung, eine Rotation sowie ferner eine Schlängelbewegung des Metallrohrs 1b verhindert werden.
Eine positionsmäße Verlagerung des Stoßbereichs 18 wurde durch die CCD-Nahtüberwachungseinrichtung 75 beobachtet. Bei Verwendung von Führungswalzen kam es zu einer Versetzung des Stoßbereiches 18 von bis zu ± 100 um durch die Torsion. Bei Verwendung der Führungsbacken kam es im Gegensatz dazu zu einer Versetzung des Stoßbereichs 18 von nur ± 15 um.
Anschließend detektiert die CCD-Nahtüberwachungseinrichtung 75 die Position des Stoßbereichs 18 des Metallrohrs 1b. Die Position des Mikrometers 76 wird aufgrund des Detektionsergebnisses des Stoßbereichs 18 detektiert. Das Mikrometer 76 wird in Abhängigkeit von dem Detektionsergebnis automatisch oder von Hand betätigt, um die Führungsbacken 73 und 74 zu bewegen. Eine Feineinstellung erfolgt derart, daß der Stoßbereich 18 an einer vorbestimmten Position in bezug auf den Brennpunkt des Laserstrahls angeordnet wird.
Die Rolle des Positionierabschnitts 71 wird nun ausführlich beschrieben. Wie vorstehend erläutert wurde, verhindern die Führungsbacken 73 und 74 des Positionierabschnitts 71 eine Rotationsbewegung oder Schlängelbewegung des Metallrohrs 1b, und sie führen den Stoßbereich 18, der durch die gerippten Formwalzenpaare 41a bis 41d in bezug auf die Laserbestrahlungsstelle exakt festgelegt ist, zu der Laserbestrahlungsstelle, ohne daß eine Verwindung des Metallrohrs 1b hervorgerufen wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann das Metallrohr 1b durch Einstellen des Positionierabschnitts 71 in einem oberen Bereich in einer vorbestimmten Distanz vor der Laserstrahl-Bestrahlungsstelle angeordnet werden.
Als Ergebnis hiervon, kann das Einführrohr 61 fest in elastischen Kontakt mit der Innenwandungsfläche des Metallrohrs 1b gebracht werden. Dadurch läßt sich der nachteilige Einfluß des Laserschweißens auf ein Minimum reduzieren, wie dies vorstehend beschrieben wurde, und es läßt sich ein über lange Zeit kontinuierlicher Herstellungsvorgang ausführen.
Wie in Fig. 23 gezeigt ist, wird das Metallrohr 1b durch die Positioniereinrichtung 71 um eine vorbestimmte Distanz oder mehr (jedoch innerhalb des Bereichs der elastischen Grenze) über oder unter einer Weglinie angeordnet, und zwar unter Verwendung der Stützwalzen 82a und 82b des Stützwalzengestells 82 sowie des letzten Formwalzenpaares 41e als zwei Schwenkpunkte, so daß das Metallrohr 1b zwei Seiten eines im wesentlichen dreieckigen Gebildes bildet. Zu diesem Zeitpunkt wird eine leichte Spannung auf das Metallrohr 1b aufgebracht, das sich zwischen dem Stützwalzengestell 82 und dem letzten Formwalzenpaar 41e befindet.
Dies bedeutet, daß der Positionierabschnitt 71 als Einrichtung zum Einstellen der Spannung der Metallrohre (insbesondere der Metallrohre 1c und 1d) dient, ebenso wie die nachfolgend noch zu beschreibende Metallstreifenspannung-Einstelleinrichtung 14. Dies unterdrückt Vibrationen des Metallrohrs 1b an der Laserschweißstelle (in Fig. 23 durch eine Markierung X angedeutet).
Tatsächlich wurde an der Laserbestrahlungsstelle eine weitere CCD-Überwachungseinrichtung (nicht gezeigt) in einer Position montiert, die um 90º von der CCD-Nahtüberwachungseinrichtung 75 und der Weglinie als Zentrum versetzt war, und es wurde die vertikale Vibration des Metallrohrs 1b beobachtet. Infolgedessen wurden folgende Tatsachen ermittelt.
Als die Führungsbacken 73 und 74 des Positionierabschnitts 71 offen waren, kam es zu einer Vibration des Metallrohrs 1b von etwa ± 100 bis ± 150 um. Als das Metallrohr 1b durch die Führungsbacken 73 und 74 fixiert war, kam es zu einer Vibration des Metallrohrs 1b von etwa ± 20 bis ± 30 um. Als der Positionierabschnitt 71 in der in Fig. 23A oder 23B gezeigten Weise eingestellt war, kam es zu einer Vibration des Metallrohrs 1b von etwa ± 5 um.
Wenn man die elastische Berührung des Einführrohrs 61 mit der Innenwandfläche des Metallrohrs 1b berücksichtigt, ist es bevorzugt, den Positionierabschnitt 71 in der in Fig. 23A gezeigten Weise anstatt der in Fig. 23B gezeigten Weise einzustellen. Durch diese Einstellung wird eine Schweißsteuerung in hohem Ausmaß ermöglicht, und der nachteilige Einfluß des Schweißens verringert sich weiter, was wiederum zu einem langfristigen Betrieb beiträgt.
Das Metallrohr 1b, dessen Position des Stoßbereichs 18 auf diese Weise eingestellt ist, wird dem Öffnungsbreiten- Einstellabschnitt 100 zugeführt. Genauer gesagt, es öffnet sich der Stoßbereich 8 aufgrund des Zurückfederns des Metallrohrs 1b.
Die Breite der Öffnung 18a hat einen großen Einfluß auf die Schweißbarkeit sowie die Schweißgeschwindigkeit, die Laser leistung sowie den Betrag der Brennpunktversetzung des Laserstrahls. Die Öffnungsbreite wird somit durch den Öffnungsbreiten-Einstellabschnitt 100 eingestellt. Die Öffnungsbreite wird durch die Drückkraft der Drückeinrichtung (Mikrometer) 112 sowie durch die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle bestimmt.
Wenn die Plattendicke groß ist, ist die optimale Öffnungsbreite des Schweißbereichs größer als die bei einer geringen Plattendicke erzielte Öffnungsbreite. Wenn die Plattendicke des Metallrohrs groß ist, das heißt, wenn eine große Öffnungsbreite eingestellt ist, wird die Drückkraft des Mikrometers 112 vergleichsweise niedrig eingestellt und/oder die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle wird vergleichsweise groß eingestellt.
Im Gegensatz dazu wird dann, wenn die Plattendicke gering ist, das heißt, wenn eine geringe Öffnungsbreite eingestellt ist, die Drückkraft des Mikrometers 112 gesteigert und/oder die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle wird reduziert. Im allgemeinen sind die Klemmbacken 102 und 104 vorzugsweise in einer Distanz von 15 mm oder weniger von der Schweißstelle angeordnet.
Wenn die Distanz von der Schweißstelle 15 mm übersteigt, vergrößert sich die Breite der Öffnung 8a an der Schweißstelle aufgrund des Zurückfederns des Metallrohrs 1b, so daß es schwierig wird, die Breite der Öffnung 18a auf einen gewünschten Wert einzustellen. Die Klemmbacken 102 und 104 müssen in einer Mindestdistanz von 3 mm von der Schweißstelle angeordnet sein. Wenn die Distanz von der Schweißstelle weniger als 3 mm wird, werden die Klemmbacken 102 und 104 von dem Laserstrahl wärmemäßig beeinflußt.
Fig. 25 veranschaulicht den Einfluß der Distanz von der Schweißstelle auf die Schweißbarkeit. In Fig. 25 ist die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle entlang der Abszisse (Einheit: mm) aufgetragen, und die Schweißgeschwindigkeit (Einheit: m/min) ist entlang der Ordinate aufgetragen, während weitere Schweißbedingungen identisch vorgegeben sind.
Aus Fig. 25 erhält man folgende Tatsachen. Bei einem Metallrohr mit einem Durchmesser von 1,4 mm und einer Dicke t von 0,1, läßt sich die maximale Schweißgeschwindigkeit von 15 m/min erzielen, wenn die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle 5 mm beträgt und damit im Bereich von 3 bis 7 mm liegt, wobei diese Geschwindigkeit höher ist als die herkömmliche Schweißgeschwindigkeit (12 m/min), die sich unter den gleichen Bedingungen erzielen läßt. Bei einem Metallrohr mit einem Durchmesser von 2,4 mm und einer Dicke t von 0,15 läßt sich die maximale Schweißgeschwindigkeit von 9 m/min erzielen, wenn die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle im Bereich von 4,5 bis 10 mm bei 7 mm liegt, wobei sie höher ist als die herkömmliche Schweißgeschwindigkeit (7 m/min), die unter den gleichen Bedingungen erzielt wird.
Bei einem Metallrohr mit einem Durchmesser von 3,6 mm und einer Dicke t von 0,2 läßt sich die maximale Schweißgeschwindigkeit von 6 m/min erzielen, wenn die Distanz der Klemmbacken 102 und 104 von der Schweißstelle im Bereich von 5 bis 15 mm bei 10 mm liegt, wobei diese Geschwindigkeit höher ist als die unter denselben Bedingungen erzielte herkömmliche Schweißgeschwindigkeit (4 m/min). Die Öffnungsbreite wird üblicherweise in einem Bereich von 0 bis 150 um eingestellt, obwohl dies auch von anderen Schweißbedingungen abhängig ist.
Das Metallrohr 1b, bei dem die Öffnungsbreite der Öffnung 18a durch den Öffnungsbreiten-Einstellabschnitt 100 eingestellt ist, wird der Laserschweißeinrichtung 72 zugeführt.
In der Laserschweißeinrichtung 72 wird ein Laserstrahl von der Laserbestrahlungseinrichtung 77 abgestrahlt, während Argongas von der Gasdichtungseinrichtung 78 der Öffnung 18a des Metallrohrs 1b zugeführt wird, um dadurch die Öffnung 18a zu verschweißen. Die Innenfläche des Schweißabschnitts wird durch das Argongas abgedichtet, das in das Einführrohr 61 strömt und von dem distalen Ende des Einführrohrs 61 derart eingeleitet wird, daß es nach hinten strömt.
Ein Temperaturanstieg des Lichtleiters 5 wird durch Kühlen des Lichtleiters 5 mit dem Argongas auf ein Minimum reduziert, das in dem Einführrohr 61 strömt und von dem distalen Ende des Einführrohrs 61 zurückströmt. Danach wird das Argongas in das Metallabdeckungsrohr geleitet, um Wasserstoffgas auszuspülen, das einen nachteiligen Einfluß auf den Lichtleiter hat.
Das Einführrohr 61, das den Lichtleiter 5 führt, ist derart angeordnet, daß es auf der der Laserstrahl-Bestrahlungsstelle gegenüberliegenden Seite vor und nach der Laserstrahl-Bestrahlungsstelle in elastische Berührung mit der Innenwandung des Metallrohrs 1b gebracht wird, wobei zwischen der Innenfläche der Öffnung 18a und dem Einführrohr 61 ein Spalt vorhanden ist. Somit wird durch diesen Spalt und das Einführrohr 61 eine Wärmeabschirmung ausgeführt, so daß der Einfluß der Wärme auf den Lichtleiter 5 vermindert wird.
Wenn das Einführrohr 61 auf der der Öffnung des Metallrohrs in dem Laserschweißabschnitt gegenüberliegenden Seite angeordnet werden soll, wenn der Positionierabschnitt 71 zum Festlegen des Metallrohrs 1b über der Weglinie eingestellt ist, läßt sich die vorstehend beschriebene Anordnung des Einführrohrs 61 in elastischerer Weise realisieren. Wenn das Einführrohr 61 und der Lichtleiter 5 durch das in dem Einführrohr 61 strömende Füllmaterial gekühlt werden, läßt sich ein Temperaturanstieg des Einführrohrs 61 und des Lichtleiters 5 auf ein Minimum reduzieren. Infolgedessen läßt sich die nutzbare Lebensdauer des Einführrohrs 61 verlängern, so daß ein langgestreckter, mit Metallrohr umgebener Lichtleiter hergestellt werden kann und eine durch den Einfluß der Laserwärme bedingte Qualitätsverschlechterung des Lichtleiters verhindert wird.
Danach wird das Füllmaterial in das Metallabdeckungsrohr eingeleitet, so daß kein Wasser in den mit dem Metallrohr umgebenen Lichtleiter eindringt und der mit dem Metallrohr umgebene Lichtleiter durch das Füllmaterial positioniert ist.
Zum Beispiel kann die Temperatur in der Nähe des Lichtleiters 5, die herkömmlicherweise auf 600ºC oder mehr ansteigt, wenn das Einführrohr 61 mit der Öffnung 18a an der Laserbestrahlungsstelle in Berührung ist, durch Vorsehen des vorstehend genannten Spalts auf etwa 115ºC bis 135ºC reduziert werden und durch Einströmenlassen des Füllmaterials auf etwa 100ºC reduziert werden.
Der nachteilige Einfluß von Spritzern, die sich auf dem Einführrohr 61 ablagern, auf den Schweißvorgang läßt sich durch Vorsehen des vorstehend genannten Spaltes verzögern, so daß ein stabiler Schweißvorgang über eine lange Zeitdauer ausgeführt werden kann.
Der von der Laserbestrahlungseinrichtung 77 abgestrahlte Laserstrahl wird derart eingestellt, daß er seinen Brennpunkt im Inneren des Metallrohrs 1b bildet. Auf diese Weise läßt sich ein übermäßiges Ansteigen der Leistungsintensität des in Richtung auf die Öffnung 18a abgestrahlten Laser strahls verhindern, so daß ein stabiler Schweißvorgang ermöglicht wird.
Da der Brennpunkt des Laserstrahls im Inneren des Metallrohrs 1b gebildet wird, nachdem der Hohlraum gebildet ist, wird der von der Hohlraumwandung reflektierte Laserstrahl in Richtung auf den Bodenbereich des Hohlraums fokussiert, so daß ein tiefer Hohlraum gebildet wird. Die Schmelzbreite läßt sich somit nahezu konstant machen, und die Breite der rückwärtigen Schweißraupe läßt sich verschmälern.
Wenn der Betrag der Brennpunktversetzung des mit einer konstanten Leistung abgestrahlten Laserstrahls innerhalb eines vorbestimmten Bereichs festgesetzt wird, um dadurch die Intensität der Strahlungsleistung zu steuern, und wenn die Schweißgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Betrag der Brennpunktversetzung, wie zum Beispiel der Intensität der Strahlungsleistung, festgelegt wird, dann wird die Breite der rückwärtigen Schweißraupe reduziert, so daß der nachteilige Einfluß von Spritzern unterdrückt wird.
Da an der Öffnung 18a kein unverschweißter Bereich verbleibt, werden ein Mindestwert bmin der Breite der rückwärtigen Schweißraupe sowie ein Maximalwert bmax der Breite der rückwärtigen Schweißraupe an einer Grenze festgelegt, an der kein nachteiliger Einfluß des Spritzens selbst bei Langzeitbetrieb auftritt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird in dem Stoßbereich 18 des Metallrohrs 1b die Öffnung 18a an der Position des Laserschweißabschnitts 72 aufgrund des Zurückfederns des Metallrohrs 1b gebildet, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Das Zurückfedern, das diese Öffnung 18a hervorruft, wird durch die Steifigkeit des Metallrohrs 1b, d. h. den Außendurchmesser d des geformten Metallrohrs 1b beeinflußt.
Fig. 9 zeigt ein Ergebnis, wie man es erzielt durch Untersuchen der Beziehung zwischen dem Außendurchmesser d (mm) und der Breite b der rückwärtigen Schweißraupe (um) durch Aufstrahlen eines Laserstrahls mit einer Leistung von 400 (W) auf die Öffnung 18a zur Ausführung eines Schweißvorgangs, während das Metallrohr 1b, das aus einem nichtrostenden Stahl auf Fe-Basis hergestellt ist und einen Längsmodul von 18 000 (kg/mm²) aufweist, vollständig fixiert ist.
Der Rohraußendurchmesser d ist entlang der Abszisse aufgetragen, und die Breite b der rückwärtigen Schweißraupe ist entlang der Ordinate aufgetragen. In Fig. 9 stellt o einen Fall dar, in dem kein unverschweißter Bereich auftritt, und x stellt einen Fall dar, in dem ein unverschweißter Bereich auftritt. Eine gerade Linie A zeigt somit eine Grenze an, an der kein unverschweißter Bereich mehr auftritt. Die gerade Linie A zeigt b = 10 d.
Bei einer tatsächlichen Vorrichtung ergab sich aus einer Untersuchung unter Verwendung der CCD-Nahtüberwachungseinrichtung 75, daß ein relative Versetzung von etwa ± 5 um zwischen dem Laserstrahl und der Öffnung 18a aufgrund geringer Vibrationen der Vorrichtung und dergleichen auftrat.
Die minimale Breite bmin der rückwärtigen Schweißraupe wird somit 10 d ± 5 um. Wenn zum Beispiel der Außendurchmesser des Metallrohrs 1b 1 mm beträgt, beträgt die Mindestbreite bmin der rückwärtigen Schweißraupe 20 um.
Bei der vorstehenden Beschreibung wird die Mindestbreite der rückwärtigen Schweißraupe bmin = 10 d ± 5 um erzielt, wenn das Metallrohr 1b aus nicht-rostendem Stahl auf Fe-Basis mit einem Längsmodul von 18 000 (kg/mm²) hergestellt ist. Selbst wenn nichtrostender Stahl auf Fe-Basis oder eine Legierung auf Ni-Basis mit einem Längsmodul von 18 000 (kg/mm²) oder mehr verwendet wird, läßt sich ein Schweißvorgang mit hoher Qualität, bei dem kein unverschweißter Bereich hervorgerufen wird, dadurch ausführen, daß man die Breite der rückwärtigen Schweißraupe auf eine größere Breite als die Mindestbreite bmin erhöht.
Die Grenze, bei der kein nachteiliger Einfluß von Spritzern selbst bei Langzeitbetrieb auftritt, wird durch die Form der Schmelzzone bestimmt. Fig. 10 zeigt ein Ergebnis, wie man es erzielt durch Überprüfen der Beziehung zwischen der Rohrwandungsdicke t (mm) und der Breite b der rückwärtigen Schweißraupe (um) durch Aufstrahlen eines Laserstrahls mit einer Leistung von 400 (W) auf die Öffnung 18a zur Ausführung des Schweißvorgangs. Die Rohrwandungsdicke t ist entlang der Abszisse aufgetragen, und die Breite b der rückwärtigen Schweißraupe ist entlang der Ordinate aufgetragen.
In Fig. 10 stellt o einen Fall dar, in dem kein nachteiliger Einfluß von Spritzern auftritt und der Schweißvorgang für eine lange Zeitdauer, wie zum Beispiel 10 Stunden, kontinuierlich durchgeführt werden kann, und x stellt einen Fall dar, in dem Spritzer auftreten und kein Schweißvorgang über eine lange Zeitdauer ausgeführt werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorstehend genannten 10 Stunden der Ausführungszeit des eigentlichen Vorgangs entsprechen und nicht die zeitliche Grenze spezifizieren, bis zu der kein nachteiliger Einfluß von Spritzern auftritt.
Eine gerade Linie B stellt somit eine Grenze dar, bis zu der kein nachteiliger Einfluß von Spritzern selbst bei Langzeitbetrieb auftritt. Die gerade Linie B beträgt b = 1000 (t/2). Wenn die Rohrwandungsdicke t 0,1 mm beträgt, beträgt somit die zulässige maximale Breite bmin der rückwärtigen Schweißrauße 50 um. Wenn ein Laserstrahl mit einer Leistung von 400 (W) verwendet wird und das Metallrohr 1b eine Wandstärke von 0,1 mm sowie einen Außendurchmesser von 1 mm aufweist und der Schweißvorgang unter Steuerung der Breite b der rückwärtigen Schweißraupe auf 20 bis 50 um ausgeführt wird, wird auf diese Weise ein nachteiliger Einfluß von Spritzern selbst nach einer Langzeitbearbeitung unterdrückt, so daß sich in kontinuierlicher Weise ein Schweißvorgang ohne Mängel ausführen läßt.
Zum Einstellen der Breite b der rückwärtigen Schweißraupe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in dieser Weise muß die Brennpunktversetzung des in Richtung auf den Stoßbereich 18 abgestrahlten Laserstrahls in Abhängigkeit von der Größe des Metallrohrs 1b ausgeführt werden, um dadurch die Intensität der Strahlungsleistung zu steuern.
Die Schweißgeschwindigkeit wird durch den Kondensierdurchmesser des Laserstrahls, d. h. den Betrag der Brennpunktversetzung, und das Überlappungsverhältnis bestimmt.
Die Fig. 11, 12 und 13 zeigen die Ergebnisse, wie man sie durch Untersuchung von Fällen erhält, die die Bedingung des Mindestwerts bmin ≥ 10 d ± 5 um sowie die Bedingung der maximalen Breite der rückwärtigen Schweißraupe bmax ≤ 1000 (t/2) erfüllen, sowie von Fällen, die diese Bedingungen nicht erfüllen, und zwar unter Veränderung des Metallrohrs 1b. In den Fig. 11, 12 und 13 ist die Schweißgeschwindigkeit V (m/min) entlang der Abszisse aufgetragen, und der Betrag der Brennpunktversetzung F (mm) ist entlang der Ordinate aufgetragen.
Die Fig. 11 bis 13 zeigen jeweils einen Fall, in dem der Außendurchmesser d und die Rohrwandungsdicke t des Metallrohrs 1b einen Wert von 3,5 mm bzw. 0,2 mm haben, einen Fall, in dem der Außendurchmesser d und die Rohrwandungs dicke t des Metallrohrs 1b einen Wert von 2,0 mm bzw. 0,15 mm haben, sowie einen Fall, in dem der Außendurchmesser d sowie die Rohrwandungsdicke t des Metallrohrs 1b einen Wert von 1,0 mm bzw. 0,1 mm haben.
In den Fig. 11 bis 13 stellt o einen Fall dar, in dem diese Bedingungen erfüllt sind, und x stellt einen Fall dar, in dem diese Bedingungen nicht erfüllt sind. Die Grenzen, an denen diese Bedingungen erfüllt sind und nicht erfüllt sind, sind durch die Kurven A und B dargestellt. Die Kurve A stellt die geeignete Mindestbreite der rückwärtigen Schweißraupe bmin = 10 d ± 5 um dar, und die Kurve B stellt die geeignete maximale Breite der rückwärtigen Schweißraupe bmax = 1000 (t/2) dar.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist dann, wenn der Außendurchmesser d sowie die Rohrwandungsdicke t des Metallrohrs 1b den Wert 3,5 mm bzw. 0,2 mm haben, der zulässige Bereich am größten, wenn der Betrag der Brennpunktversetzung F innerhalb eines geeigneten Bereichs von F = 0,85 mm bis F = 1,45 mm liegt.
Wenn der Schweißvorgang unter Einstellung des Betrages der Brennpunktversetzung innerhalb dieses Bereichs sowie Festsetzung der Schweißgeschwindigkeit V auf 4 (m/min) ausgeführt wird, kann somit der Schweißvorgang für eine lange Zeitdauer ohne Beeinflussung durch Spritzerbildung durchgeführt werden, während die Breite b der rückwärtigen Schweißraupe innerhalb eines vorbestimmten Bereichs von 40 bis 400 um unterdrückt wird.
Wenn der Außendurchmesser d sowie die Rohrwandungsdicke t des Metallrohrs 1b einen Wert von 2,0 mm bzw. 0,15 mm haben, läßt sich der Schweißvorgang in ähnlicher Weise unter Einstellung des Betrages der Brennpunktversetzung F innerhalb des Bereichs von 0,8 bis 1,3 mm sowie der Schweißgeschwin digkeit V auf 6 (m/min) ausführen. Wenn der Außendurchmesser d sowie die Rohrwandungsdicke t des Metallrohrs 1b einen Wert von 1,0 mm bzw. 0,1 mm haben, läßt sich der Schweißvorgang unter Einstellung des Betrages der Brennpunktversetzung F auf 0,7 bis 1,1 mm bzw. der Schweißgeschwindigkeit V auf 10 (m/min) ausführen.
Auf diese Weise läßt sich ein Schweißvorgang mit hoher Qualität in kontinuierlicher Weise ausführen. Die Größe der Öffnung 18a des Stoßbereichs 18 des Metallrohrs 1b variiert etwas in Abhängigkeit von den Bedingungen zum Steuern der zusätzlichen Länge (wie dies separat beschrieben wird) sowie der Einstellung des Positionierabschnitts 72 (Fig. 23A und 23B). Bei Einstellung des Positionierabschnitts 71 in der in Fig. 23A gezeigten Weise vergrößert sich die Größe der Öffnung 18a; bei Einstellung des Positionierabschnitts 71 in der in Fig. 23B gezeigten Weise verringert sich die Größe der Öffnung 18a.
Zur kontinuierlichen Ausführung eines Schweißvorgangs mit hoher Qualität müssen die Schweißbedingungen, wie z. B. die Schweißgeschwindigkeit, die Intensität der Strahlungsenergie des Laserstrahls, der Betrag der Brennpunktversetzung und dergleichen, derart ausgewählt werden, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Eine optimale Öffnung (zu verschweißende Öffnung) 18a ändert sich in Abhängigkeit von den vorbestimmten Schweißbedingungen.
Daher wird die Öffnung 18a des Stoßbereichs 18 des Metallrohrs 1b durch den Öffnungsbreiten-Einstellabschnitt 100 auf einen optimalen Wert eingestellt, und das Metallrohr 1a wird dem Schweißabschnitt zugeführt. Die Einstellung der Öffnungsbreite ist bereits beschrieben worden, so daß auf eine ausführliche Beschreibung derselben an dieser Stelle verzichtet wird.

(4) Messungs- und Durchmesserreduzierschritt

Das Metallrohr 1c, das an seiner Öffnung 18a dicht verschlossen und verschweißt ist, wird dem Meßabschnitt 8 zugeführt. In dem Meßabschnitt 8 wird die Durchlaufgeschwindigkeit, d. h. die Schweißgeschwindigkeit V des Metallrohrs 1c von dem Geschwindigkeitsmesser 83 gemessen, während das Metallrohr 1c durch das Stützwalzengestell 82 gehaltert ist. Der Schweißzustand wird durch den Spiral-Fehlerdetektor 81 überprüft.
Nach dem Durchlaufen des Spiral-Fehlerdetektors 81 wird das Metallrohr 1c durch die Durchmesserreduziereinrichtung 9 in Abhängigkeit von dem Außendurchmesser des integrierten Lichtleiters 5 auf eine vorbestimmte Größe in seinem Durchmesser reduziert. Wenn das Metallrohr 1c durch die Durchmesserreduziereinrichtung 9 in seinem Durchmesser reduziert werden soll, wenn nur ein einziges Einführrohr 61 mit einer Doppelrohrkonstruktion in das Metallrohr 1c bis zu einer Position unmittelbar vor dem Spiral-Fehlerdetektor 81 eingeführt wird, läßt sich das Metallrohr 1c in einfacher Weise auf die vorbestimmte Größe in seinem Durchmesser reduzieren.
Während das Metallrohr 1c durch die Durchmesserreduziereinrichtung 9 in seinem Durchmesser reduziert wird, wird eine Spannung hauptsächlich durch die Formeinrichtung 2 und die Durchmesserreduziereinrichtung 9 auf das Metallrohr 1c aufgebracht.

(5) Traktionsschritt

Vor dem kontinuierlichen Betrieb der vorliegenden Vorrichtung müssen, wenn das mit dem Metallrohr umgebene Lichtleiterkabel 12 von der Kabelaufnahmevorrichtung 10 aufgenommen werden soll, das dicht verschlossene, in seinem Durchmesser reduzierte Metallrohr 1d und der Lichtleiter 5 mit einander in Eingriff gebracht werden. Zu diesem Zweck wird vor dem kontinuierlichen Vorgang das verschweißte, dicht verschlossene Metallrohr 1d in einer vorbestimmten Anzahl von Windungen von Hand auf die Trommeln 11a und 11b der Spannungsänderungseinrichtung 11 aufgewickelt und einer Zugbeanspruchung ausgesetzt, und das distale Ende des Metallrohrs 1d wird durch die Spannungseinstelleinrichtung 13 an der Kabelaufnahmevorrichtung 10 angebracht.
In diesem Zustand wird das distale Ende des Lichtleiters 5 bis zu der Position vor der Trommel 11a eingeführt. Das Metallrohr 1d wird in dieser Position mit Druck beaufschlagt, um dadurch den Lichtleiter 5 mit der Innenseite des Metallrohrs 1d in Berührung zu bringen. Danach wird das Metallrohr 1d durch Antreiben der Trommel 11 aufgewickelt, so daß der Lichtleiter 5 zusammen mit dem Metallrohr 1d aus dem Einführrohr 61 abgezogen wird.
Während des kontinuierlichen Betriebs durchläuft das durch die Durchmesserreduziereinrichtung 9 in seinem Durchmesser reduzierte Metallrohr 1d die Spannungsänderungseinrichtung sowie die Spannungseinstelleinrichtung 13. Die Spannungseinstelleinrichtung 13 hebt die auf das Metallrohr 1d ausgeübte Spannung auf.

(6) Schritt zur Steuerung der zusätzlichen Länge

Wenn das Metallrohr 1d auf die Trommeln 11a und 11b aufgewickelt wird und daran gezogen wird, dann wirkt aufgrund der Reibungskraft zwischen dem Metallrohr 1d und den Trommeln 11a und 11b eine Spannung auf das Metallrohr 1d. Diese Reibungskraft ist am Windungsbeginn hoch und nimmt mit steigender Anzahl von Windungen allmählich ab. Daher ist die Spannung bei Windungsbeginn hoch und wird allmählich geringer. Es tritt eine dieser Spannung entsprechende Dehnung in dem Windungsbereich des Metallrohrs 1d auf.
Es sei zum Beispiel bei einem normalen Betriebsablauf angenommen, daß ein Streifen 1 aus nicht-rostendem Stahl mit einer Breite von 4 mm und einer Dicke von 0,1 mm zu einem Metallrohr 1c mit einem Außendurchmesser von 1,3 mm geformt wird und zu einem Metallrohr 1d mit einem Außendurchmesser von 1,0 mm gezogen wird.
Wenn die Spannung des Metallstreifens 1 durch die Metallstreifenspannungs-Einstelleinrichtung 14 derart eingestellt wird, daß die Spannung des Metallrohrs 1c auf der Eingangsseite der Trommel 11a etwa 20 kgf wird, tritt eine Dehnung von +0,30% in dem Metallrohr 1d aufgrund der Spannung des Metallstreifens auf.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die Spannung beispielsweise von einem Lichtleiter 5 mit einem Außendurchmesser von 250 um durch die Lichtleiter-Spannungseinstelleinrichtung 15 derart eingestellt wird, daß eine Spannung von etwa 25 gf auf der Eingangsseite der Trommel 11a auf den Lichtleiter 5 wirkt, tritt in dem Lichtleiter 5 eine Dehnung von +0,03% auf.
Fig. 14 zeigt das Ergebnis, wie man es durch Studieren der Beziehung der Anzahl von Windungen des Metallrohrs 1d auf den Trommeln 11a und 11b, der Dehnung des Metallrohrs 1d sowie der Dehnung des Lichtleiters 5 erhält. In Fig. 14 ist die Anzahl der Windungen des Metallrohrs 1d auf den Trommeln 11a und 11b entlang der Abszisse aufgetragen, und die Dehnung (%) des Metallrohrs 1d ist entlang der Ordinate aufgetragen. Eine Kurve E stellt die Änderungscharakteristik der Dehnung des Metallrohrs 1d dar, und eine Kurve F stellt die Änderungscharakteristik der Dehnung des Lichtleiters 5 dar.
Wie durch die Kurve F dargestellt ist, wird bei dem Aufwickeln des Metallrohrs 1d auf den Trommeln 11a und 11b mit sechs Windungen die beim Zuführen des Metallrohrs 1d zu der Spannungseinstelleinrichtung 13 auftretende Dehnung schließlich sehr gering. Wie durch die Kurve F dargestellt ist, wird bei Aufwickeln des Lichtleiters 5 um 1 1/2 Windungen dessen Dehnung nahezu 0.
Wenn der Lichtleiter 5 mit 1 1/2 Windungen aufgewickelt ist, so daß seine Dehnung 0 wird, besitzt das Metallrohr 1d somit eine Dehnung von +0,19%. Unmittelbar nach dem Aufwickeln des Metallrohrs 1d auf den Trommeln 11a und 11b um sechs Windungen bzw. Umdrehungen, wird aufgrund der Tatsache, daß seine Spannung nahezu 0 wird, seine Dehnung ebenfalls nahezu 0. Genauer gesagt, es schrumpft das Metallrohr 1d nach dem Aufwickeln mit sechs Windungen um 0,19% im Vergleich zu der Schrumpfung, die man erhält, nachdem es mit 1 1/2 Windungen aufgewickelt worden ist.
Die Spannung des Lichtleiters 5 ist nahezu 0, nachdem der Lichtleiter 5 um 1 1/2 Windungen aufgewickelt ist. Aus diesem Grund tritt keine Änderung in der Dehnung des Lichtleiters 5 nach dem Aufwickeln auf, und somit ändert sich die Länge des Lichtleiters 5 nicht. Nachdem das Metallrohr 1d mit sechs Windungen aufgewickelt ist, ist daher der Lichtleiter 5 um etwa 0,19% länger als das Metallrohr 1d.
Der Windungsdurchmesser des auf die Trommeln 11a und 11b aufzuwickelnden Metallrohrs 1d sowie der Windungsdurchmesser des mit der Innenwandung des Metallrohrs 1d in Berührung befindlichen Lichtleiters 5 sind voneinander verschieden. Wenn z. B. der Durchmesser der Trommeln 11a und 11b etwa 500 mm beträgt, besitzt somit der Lichtleiter 5 eine Dehnung, die etwa um +0,09% größer ist als die des Metallrohrs 1d. Diese Dehnung von 0,09% wird um die vorstehend beschriebenen 0,19% aufgehoben. Infolgedessen wird der Lichtleiter 5 um 0,10% länger als das Metallrohr 1d.
Eine Kurve F1 der Fig. 15 zeigt ein Beispiel der Änderungscharakteristik der Dehnung des Lichtleiters 5. Die Kurve F1 erhält man, wenn die Spannung des Lichtleiters 5 durch die Spannungsänderungseinrichtung 15 derart verändert wird, daß sie auf der Eingangsseite der Trommel 11a zunimmt, während die Spannung des Metallrohrs 1d auf der Eingangsseite der Trommel 11a wie in Fig. 14 unverändert bleibt. Die Kurve F1 zeigt an, daß bei Aufwickeln des Lichtleiters 5 auf die Trommeln 11a und 11b mit 3 1/2 Windungen dessen Spannung nahezu 0 wird.
Die Dehnung des Metallrohrs 1d beträgt somit 0,09% nach dem Aufwickeln des Metallrohrs 1d mit 3 1/2 Windungen. Wenn die Dehnung des Metallrohrs 1d von 0,09% und die durch die Differenz im Windungsdurchmesser verursachte Dehnung von 0,09% des Lichtleiters 5 sich gegenseitig aufheben, werden die Dehnung des Metallrohrs 1d sowie die Dehnung des Lichtleiters 5 miteinander identisch, und ein Längenunterschied zwischen dem Metallrohr 1d und dem Lichtleiter 5, d. h. die zusätzliche Länge, wird 0%.
Eine Kurve E1 in Fig. 16 zeigt die Änderungscharakteristik der Dehnung des Metallrohrs 1d. Die Kurve E1 erhält man, wenn im Gegensatz zu dem Fall der Fig. 15 die Spannung des Lichtleiters 5 auf der Eingangsseite der Trommel 11a nicht verändert wird, jedoch die durch die Spannungseinstelleinrichtung 14 auf den Metallstreifen 1 aufgebrachte Spannung verändert wird, um dadurch die Spannung auf das Metallrohr 1d auf der Eingangsseite der Trommel 11a zu erhöhen.
Eine Kurve E2 in Fig. 16 zeigt die Veränderungscharakteristik der Dehnung des Metallrohrs 1d. Die Kurve E2 erhält man, wenn die Spannung des Metallrohrs 1d auf der Ausgangsseite der Trommeln 11a und 11b durch die Spannungseinstelleinrichtung 13 erhöht wird, während die Spannung des Metall rohrs 1d auf der Eingangsseite der Trommel 11a die gleiche ist wie im Fall der Fig. 14.
Eine Kurve E3 in Fig. 16 zeigt die Änderungscharakteristik der Dehnung des Metallrohrs 1d, die man erhält, wenn die Spannung des Metallrohrs 1d sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite der Trommeln 11a und 11b erhöht wird.
Wenn die Spannung des Metallrohrs 1d auf der Eingangsseite oder der Ausgangsseite oder sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite der Trommeln 11a und 11b um einen vorbestimmten Wert erhöht wird, kann auf diese Weise die Länge des Lichtleiters 5 derart erhöht werden, daß diese um einen gewünschten Betrag größer ist als die des Metallrohrs 1d.
Wenn zum Beispiel in dem durch die Kurve E3 dargestellten Fall das Metallrohr 1d mit 1 1/2 Windungen auf die Trommeln 11a und 11b gewickelt wird, beträgt seine Dehnung +0,26%. Auf diese Weise kann der Lichtleiter 5 derart vergrößert werden, daß er auf der Ausgangsseite der Trommeln um 0,17% größer ist als das Metallrohr 1d, selbst wenn die durch den Windungsdurchmesser des Lichtleiters 5 bedingte Dehnung von 0,09% aufgehoben wird.
Eine Kurve F2 in Fig. 17 zeigt die Veränderungscharakteristik der Dehnung des Lichtleiters 5, wie man sie durch weitere Steigerung der Spannung des Lichtleiters 5 auf der Trommel-Eingangsseite im Vergleich zu dem in Fig. 15 gezeigten Fall erhält. Die Kurve F2 zeigt, daß der Lichtleiter 5 kürzer gemacht werden kann als das Metallrohr 1d.
In diesem Fall wird die Dehnung des Lichtleiters 5 bei Aufwickeln desselben mit 5 Windungen 0, und die zu diesem Zeitpunkt erzielte Dehnung des Metallrohrs 1d beträgt +0,04%.
Diese Dehnung von 0,04% wird durch die Windungsdifferenz von 0,09% des Lichtleiters 5 aufgehoben. Infolgedessen kann der Lichtleiter 5 um 0,05% kürzer als das Metallrohr 1d gemacht werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können die Trommeln 11a und 11b, auf die das Metallrohr 1d in mehreren Windungen gewickelt wird, die Spannungseinstelleinrichtung 14 für den Metallstreifen 1, die Spannungseinstelleinrichtung 15 für den Lichtleiter 5 und in manchen Fällen die Spannungseinstelleinrichtung 13 auf der Ausgangsseite der Trommeln 11a und 11b vollständig eingestellt werden, so daß die Länge des Lichtleiters 5 in bezug auf das Metallrohr 1d in beliebiger Weise eingestellt werden kann.
Wenn die Spannung der Metallrohre 1c und 1d durch Einstellen des Positionierabschnitts 71 in der gleichen Weise wie beim Einstellen der Spannungseinstelleinrichtung 14 für den Metallstreifen 1 eingestellt wird, läßt sich eine Steuerung der zusätzlichen Länge mit höherer Genauigkeit ausführen.
Die Funktion des Positionierabschnitts 71 bei der Steuerung der zusätzlichen Länge ist in diesem Fall identisch mit der Funktion zum Steuern der zusätzlichen Länge der Spannungseinstelleinrichtung 14 für den Metallstreifen 1, so daß auf eine ausführliche Beschreibung hiervon verzichtet wird.
In dem vorstehenden Beispiel ist eine Steuerung der zusätzlichen Länge für das Metallrohr 1d mit einem Außendurchmesser von 1,08 mm und einer Dicke von 0,1 mm sowie für den Lichtleiter 5 mit einem Außendurchmesser von 250 um beschrieben. Die Tabelle 1 zeigt die Dehnung (%) des Metallrohrs 1d und somit die Dehnung (%) des Lichtleiters 5 auf der Eingangsseite der Trommeln 11, wie man diese erhält, wenn die zusätzliche Länge auf 0% eingestellt wird, indem der Außendurchmesser sowie die Dicke des Metallrohrs 1d sowie der Außendurchmesser des Lichtleiters 5 verändert werden. Tabelle 1
Die Tabelle 1 zeigt, daß eine Steuerung der zusätzlichen Länge bei einer vorbestimmten Rate an zusätzlicher Länge selbst unter Verwendung eines Metallrohrs 1d und eines Lichtleiters 5 beliebiger Größe ausgeführt werden kann.
Da jedoch der Lichtleiter aus Glas hergestellt ist, wird beim Aufbringen einer hohen Spannung auf den Lichtleiter zur Steigerung von dessen Länge ein kleiner Riß aufgrund der in dem Lichtleiter auftretenden restlichen Dehnung (Belastung) gebildet. Der Lichtleiter kann dabei beschädigt werden und damit seine nutzbare Lebensdauer beeinträchtigt werden.
Wenn der Lichtleiter unter strengen bzw. schwierigen Bedingungen verwendet wird, so daß die Herstellungsspezifikationen strenge Vorgaben erforderlich machen, zum Beispiel bei Verwendung des Lichtleiters als Unterwasser-Kabel, muß die Steuerung der zusätzlichen Länge unter Minimierung einer auf den Lichtleiter aufgebrachten Spannung ausgeführt werden.
In diesem Fall wird das Metallrohr 1d, von dem eine Spannung entfernt worden ist, durch die in den Fig. 1 und 24 gezeigte Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 in seinem Durchmesser reduziert, um dadurch seine Länge einzustellen, und die Steuerung der zusätzlichen Länge erfolgt ohne Aufbringen einer beträchtlichen oder hohen Spannung auf den Lichtleiter.
Wenn die Steuerung der zusätzlichen Länge mittels der Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 durchgeführt wird, kann die Länge des Lichtleiters gegenüber dem Metallrohr, d. h. die zusätzliche Länge, ohne Dehnung des Lichtleiters eingestellt werden. Infolgedessen läßt sich eine Beschädigung des Lichtleiters verhindern, und die nutzbare Lebensdauer des Lichtleiters kann verlängert werden.
Insbesondere wenn ein Füllmaterial aus dem Einführrohr 61 in das Metallrohr eingebracht wird, erhält der zusammen mit dem Füllmaterial eingeführte Lichtleiter eine Spannung aufgrund der Schwankungen bei der Veränderung des Viskositätswiderstands des Füllmaterials. Wenn der Lichtleiter von dem Innenrohr 61a des Einfüllrohrs 61 aus eingebracht wird und das Füllmaterial von dem äußeren Rohr 61b aus eingebracht wird und somit wie bei dem Ausführungsbeispiel eine Doppelrohr-Konstruktion vorhanden ist, wird auf den Lichtleiter keinerlei Spannung aufgebracht, die durch den Viskositätswiderstand des Füllmaterials beim Einbringen des Füllmaterials hervorgerufen wird. Eine Beschädigung des Lichtleiters läßt sich somit durch die Kombination der Metallrohrlängen- Einstelleinrichtung 130 und das die Doppelrohr-Konstruktion aufweisende Einführrohr 61 in zuverlässiger Weise verhindern.
Tabelle 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die Länge des Metallrohrs durch die Metallrohrlängen-Einstelleinrichtung 130 eingestellt wird (die zusätzliche Länge gesteuert wird). Wie aus der Tabelle 2 zu sehen ist, kann eine beliebige Einstel lung der zusätzlichen Länge offensichtlich in Abhängigkeit von den Produktspezifikationen ausgeführt werden. Tabelle 2

(7) Aufnahmeschritt

Das von dem Metallrohr umgebene Lichtleiterkabel 12, wie es durch die Steuerung der zusätzlichen Länge erzielt worden ist, wird von der Kabelaufnahmevorrichtung 10 aufgenommen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren die Länge des Metallrohrs eingestellt durch eine Durchmesserreduzierung des Metallrohrs, von dem eine Spannung entfernt worden ist, um dadurch eine Steuerung der zusätzlichen Länge des Metallrohrs in bezug auf den Lichtleiter vorzunehmen.
Jegliche Spannung braucht somit zum Zweck der Steuerung der zusätzlichen Länge nicht auf den Lichtleiter aufgebracht zu werden. Eine übermäßige Spannung wird somit nicht auf den Lichtleiter aufgebracht, oder es braucht im wesentlichen keine Spannung auf den Lichtleiter aufgebracht zu werden, so daß eine Rißbildung verhindert werden kann und dadurch die nutzbare Lebensdauer des Lichtleiters verlängert wird. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Lichtleiter-Einführeinrichtung 6 zwischen dem ersten und dem zweiten Montagekörper 3 und 4 der Formeinrichtung 2 vorgesehen. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, kann eine Lichtleiter- Einführeinrichtung 6 jedoch auch vor dem ersten Montagekörper 3 vorgesehen sein, und ein Einführrohr 61 kann vor einem Formwalzenpaar 31a der Anfangsstufe eingefügt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Klemmbacken 102 und 104 vom Typ mit geteilten Hälften zum Einstellen der Breite der Öffnung 18a des Metallrohrs vorgesehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Klemmbacken können auch in drei oder mehr Teile unterteilt sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind die gespaltenen Klemmbacken 102 und 104 vertikal angeordnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es können auch gespaltene Backen in horizontaler Weise angeordnet sein. Auch kann eine Schicht mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten auf der Innenumfangsfläche jeder Klemmbacke ausgebildet sein.
Ferner ist bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel die Traktionseinrichtung, die die Trommeln 11a und 11b der Spannungsänderungseinrichtung 11 und der Spannungseinstelleinrichtung 13 aufweist, unmittelbar nach der Durchmesserreduziereinrichtung 9 vorgesehen, und die Spannung des Metallrohrs 1d auf der Eingangsseite und der Ausgangsseite der Trommeln 11a und 11b sowie die Spannung des Lichtleiters 5 auf der Trommel-Eingangsseite werden mittels der Trommeln 11a und 11b sowie der Spannungseinstelleinrichtungen 14, 15 und 13 unter Zugausübung auf das mit dem Metallrohr umgebene Lichtleiterkabel 12 eingestellt, so daß eine Steuerung der zusätzlichen Länge ausgeführt wird. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, kann jedoch eine Einrichtung 19 zum Ziehen des Metallrohrs 1d vor den Trommeln 11a und 11b vorgesehen werden, so daß die Spannung des Metallrohrs 1d auf der Trommel-Eingangsseite beliebig geändert werden kann.
Als Zieheinrichtung 19 können zum Beispiel Trommeln vom Typ mit unendlicher Spureinrichtung verwendet werden, und an dem Metallrohr 1d kann gezogen werden, während es von den Trommeln sandwichartig eingeklemmt wird, so daß an dem Metallrohr 1d mit einer Spannung gezogen werden kann, wie sie gemäß dem Formplan erforderlich ist. Die Spannung des der Trommel 11a zuzuführenden Metallrohrs 1d kann durch Einstellen der Fördergeschwindigkeit der Trommeln vom Typ mit unendlicher Spureinrichtung in beliebiger Weise gesteuert werden.
Nachdem der Lichtleiter 5 hergestellt ist, kann dann, wenn der Lichtleiter 5 in einem späteren Schritt einem weiteren Formgebungsvorgang unterzogen wird, die zusätzliche Länge manchmal von dem Sollwert verschieden werden, so daß eine Steuerung der zusätzlichen Länge ausgeführt werden muß. In diesem Fall kann die Steuerung der zusätzlichen Länge unter Berücksichtigung der Differenz hinsichtlich des Werts der zusätzlichen Länge durchgeführt werden, um auf diese Weise einen Lichtleiter zu erzielen, der nach dem zusätzlichen Formgebungsvorgang eine angemessene zusätzliche Länge aufweist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein einziger Lichtleiter in ein Metallrohr eingeführt. In der gleichen Weise kann jedoch auch ein Lichtleiterbündel eingeführt werden, das eine Vielzahl von Lichtleitern aufweist.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

eine Formeinrichtung (3) zum Formen eines Metallstreifens (1) zu einem Metallrohr (1a) mit einer schlitzartigen Öffnung (16), wobei man die beiden Seiten (18) des Metallstreifens aneinanderstoßen läßt;

eine Lichtleiter-Einführeinrichtung (6) zum Einführen eines Lichtleiters (5) oder eines Lichtleiterbündels in das Metallrohr;

Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen (100), die nach der Formeinrichtung (3) angeordnet sind, um die Breite der Öffnung vor einem Schweißvorgang auf eine vorbestimmte Größe einzustellen; und

eine Schweißeinrichtung (72) zum Aufstrahlen eines Laserstrahls auf die Öffnung (16), die die eingestellte Breite aufweist, so daß durch Verschweißen der Öffnung (16) ein dicht verschlossenes Metallrohr gebildet wird;

dadurch gekennzeichnet,

daß die Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen (100) eine Klemmbackeneinrichtung (102, 104) aufweist, die dazu ausgebildet ist, durch Drückeinrichtungen (106) gegen das Metallrohr gedrückt zu werden, und Drückkraft-Einstelleinrichtungen (112) zum Einstellen der Drückkraft der Drückeinrichtungen (106), und

daß die Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen (100) beweglich angebracht sind, um die Distanz von der Klemmbackeneinrichtung (102, 104) zu der Schweißposition in variabler Weise einzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Klemmbackeneinrichtung eine obere Klemmbacke (104) und eine untere Klemmbacke (102) aufweist, von denen jede eine Innenumfangsfläche zum Hindurchführen des Metallrohrs entlang derselben aufweist, wobei die genannte Fläche eine Formgebung besitzt, die der Außenumfangsfläche des Metallrohrs entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Klemmbackeneinrichtung (102, 104) in einer Distanz von 3 mm bis 15 mm von der Position entfernt angeordnet ist, an der das Metallrohr mittels der Schweißeinrichtung (72) verschweißt wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, weiterhin mit einer Positioniereinrichtung (71), die zwischen der Formeinrichtung (3) und den Öffnungsbreiten-Einstelleinrichtungen (100) vorgesehen ist, um die Öffnung (16) um eine vorbestimmte Distanz über oder unter dem Brennpunkt eines Laserstrahls und/oder einer Weglinie des Metallrohrs zu positionieren.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit einer Lichtleiter-Schutzeinrichtung (6), die ein in das Metallrohr eingeführtes Rohr (61) zum Einführen des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels in das Metallrohr und zum Schützen des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels vor der Schweißwärme der Schweißeinrichtung (72) aufweist, sowie mit einer Einrichtung (611) zum elastischen Drücken des Rohres gegen eine Innenwandung des Metallrohrs an einer Seite, die der mit dem Laserstrahl bestrahlten Rohroberfläche gegenüberliegt.

6. Verfahren zum Herstellen eines Lichtleiterkabels, das von einem Metallrohr umgeben ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Formen eines Metallstreifens (1) zu einem Metallrohr mit einer schlitzartigen Öffnung (16), wobei man die beiden Seiten des Metallstreifens aneinanderstoßen läßt;

b) Einführen eines Lichtleiters oder eines Lichtleiterbündels in das Metallrohr;

c) Einstellen einer Öffnungsbreite der Öffnung (16) auf eine vorbestimmte Größe;

d) Verschweißen der Öffnung mittels der Schweißeinrichtung (72), um ein dicht verschlossenes Metallrohr zu bilden, wobei der Schweißschritt einen Teilschritt aufweist, in dem ein Laserstrahl auf die Öffnung (16) abgestrahlt wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß man im Schritt (c) die Drückkraft einer Drückeinrichtung (106), die mit Klemmbackeneinrichtungen (102, 104) in Eingriff steht, einstellt, um dadurch die Öffnung auf die vorbestimmte Größe zu bringen,

und daß man vor dem Schweißschritt (d) die Distanz von den Klemmbackeneinrichtungen (106) zu der Schweißposition der Schweißeinrichtung (72) auf der Basis der Wandstärke des Metallrohrs einstellt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schweißschritt den Schritt beinhaltet, in dem eine Schweißgeschwindigkeit auf der Basis der Wandstärke des Metallrohrs und der Distanz der Klemmbackeneinrichtungen (102, 104) von der Schweißposition eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schweißschritt den Schritt beinhaltet, in dem der Laserstrahl auf die Öffnung (16) des Metallrohrs mit einem vorbestimmten Betrag an Versetzung vom Brennpunkt aufgestrahlt wird, wobei der Laserstrahl einen Brennpunkt im Inneren der Öffnung bildet.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

wobei der Schweißschritt folgende Schritte aufweist:

Festlegen des Betrages der maximalen Brennpunktversetzung des Laserstrahls auf der Basis der minimalen Breite einer rückwärtigen Schweißraupe,

Festlegen des Betrages der minimalen Brennpunktversetzung auf der Basis der maximalen Breite der rückwärtigen Schweißraupe,

Festlegen einer Schweißgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den festgelegten Beträgen der maximalen und minimalen Brennpunktversetzung, und

Aufstrahlen des Laserstrahls innerhalb des Bereiches der Beträge der maximalen und minimalen Brennpunktversetzung.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,

weiterhin mit folgenden Schritten:

Einführen eines Lichtleiter-Schutzrohres (61) wenigstens bis zu einer Position in dem Metallrohr, in der das Lichtleiter-Schutzrohr (61) Schweißwärme von der Schweißeinrichtung (72) aufnimmt,

Einführen des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels in das Metallrohr durch das Lichtleiter-Schutzrohr (61) hindurch, sowie

Schützen des Lichtleiters oder des Lichtleiterbündels vor der Schweißwärme.