专利名称：一种金属管的纵向密封焊接线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属管的密封焊接线，随金属管在焊接线上的移动逐步进行。
所述管尤其是、但并非唯一地是一种光纤保护管，光纤在管纵向成形和焊接时插入。管由焊接线上逐步形成管的原始带材获得，带材的接合边处于管的闭合母线上，然后在与该母线相对而置的焊接激光器前面通过。焊接激光器的功率根据焊接线连续工作状态的焊接速度选定，以使被激光射线辐射的闭合母线区域熔化，而不引起该区域的过度加热或激光射线进入管内。
文献FR-A 2660225介绍了这类光纤保护金属管焊接线，其中也考虑了相对于用激光射线辐射融化的闭合母线，准确地调节激光光束聚焦的特殊措施。
在这种焊接线上碰到的问题之一是，要避免焊接线起动、停止及再起动各阶段中闭合母线的焊接缺陷，并且应避免在上述各阶段的过度加热和/或激光射线进入管内。
避免上述问题的一种方法是尽可能快地起动和停止焊接线，激光器在起动操作时立即工作或在管停止时熄灭，从而尽可能缩短有可能出现焊接缺陷区域的长度。焊接缺陷尽管受到限制，但却始终存在，并且通常要求补焊。局部过度加热的危险还是存在而且更为严重。
文献US-A-3165616介绍了一种金属管的纵向激光焊接装置，管被传送到激光器前，并通过弯折围绕电缆芯的带材逐步成形。激光器根据弯折后带材的彼此待焊接的边缘的接触状态，调节到要求的一定热度。激光器自焊接线停止操作起即刻熄灭，由于电缆强大的惯性而不能即刻停住，因此在管的闭合母线上造成一定长度的未焊接部分，而当焊接线起动或再起动操作时激光器即刻点火。为了对未焊接长度进行补焊，同时保留激光器调节到的接触状态，紧挨着上述激光器上游的一对成形辊和最好在紧挨其下游的一对导向辊都安装在一个平台上，形成一个单一整体，可在管的闭合母线前移动。凡在停机后接着再起动前，平台向前移动将激光器置于最后的已焊接区，以焊接先前未焊到的长度，然后当管重新向前移动时，平台接着后退同样的长度。
上述补焊工序比较长。它还会导致激光器在最后的已焊接区上定位的不准确，并且在最后的已焊接区与未焊接长度之间过渡处造成焊接缺陷和在起动或再起动时管逐步加速前进时造成过度加热的危险。
本发明的目的是在金属管纵向焊接线起动、停止以及再起动时使上述各种危险减到最小。
本发明对象是一种金属管的纵向密封焊接线，它包括由带材到所述管的成形装置，带材的边缘可在管的闭合母线上接合；所述边缘的焊接激光器；带材及所述管的驱动装置以及管在线上的瞬间速度测量传感器，所述激光器的最大功率与管在所述线上的最大速度匹配，其特点在于，选用的激光器可有选择地以脉冲方式和连续方式工作，焊接线包括一个所述管的速度界限探测器以及所述激光器的配套控制装置，两者与管的瞬间速度测量传感器连接，只要管没有达到所述速度界限，激光器就以脉冲方式并以称为界限功率的恒定功率确定值和与测得的管的瞬间速度成比例的控制脉冲频率工作，而一旦达到所述速度界限，就以连续方式和与管的瞬间速度成比例的功率值工作。
其它优点有-激光器在脉冲方式时，所述界限功率恒定确定值的选择大大低于其最大功率，但却大大高于实际功率值并不明确的功率临界值。
-所述界限功率的恒定确定值约为最大功率的15％左右。
-所述界限功率的确定值与所述速度界限值成比例。
-所述速度界限探测器以及所述控制装置由激光器工作的程序控制系统构成。
-所述程序控制系统包括一套激光器以脉冲方式工作时的管理程序，这些程序由所述管的不同的速度预定值选择，每一个预定值用于其中一个管理程序，并且这些程序的每一个都在所述频率不同的对应值中确定一个控制脉冲频率。
本发明的特征和优点将从附图中举例介绍的一种实施方式中体现。附图中-
图1以示意图方式示出了根据本发明的同时在管内置入光纤的金属管激光密封焊接线。
-图2示出了两条曲线，给出了根据管在焊接线上的移动速度V，由激光器释放的功率P。
从图1上看，示出了光纤2的金属保护管1，管由扁带材3形成，在管内置入光纤并在焊接的生产线上被纵向焊接。带材3和管1通过绞盘4驱动。
带材3从图中未示出的卷材中抽出，并通过将带材变成管材的成形系统5，这时带材的边缘可以对接。接着，由此形成的管1从固定的焊接激光器6前经过，然后进入冷却系统7和缩径系统8。管由绞盘4牵引然后储存在图中未示出的卷筒上。
随着管1逐步成形和纵向焊接，纤维通过辅助导向管10插入管1内，且一种充填材料通过辅助注入管11注入该管1内。所述辅助管10和11在成形过程中伸入管1内，并伸到激光器对管的闭合母线进行焊接的区域外，但不越过缩径系统。用箭头12表示的吹入或进给装置控制纤维插入辅助管10亦即管1的速度。注射泵13或其它泵控制充填料的注入速度。这样，一旦管1缩径，置入管内的纤维长度达到要求的余量，而为充填管而注入的充填材料不会被挤压过激光焊接区域。
速度传感器14测量缩径后管1的瞬间移动速度。传感器与焊接线的总控制系统15连接，总控制系统尤其释放出用V12和V13标注的光纤插入和充填材料注入的速度调节信号。
为了避免或至少减少密封焊接缺陷以及激光辐射区的过度加热和激光射线进入管内的一切危险，激光器6以连续方式或脉冲方式工作，并与连接速度传感器14的控制系统16配合。此外，选择激光器6的最大功率，该功率与最大焊接速度、即管1在激光器前经过的最大速度或缩径后的最大速度匹配。
如图所示的控制系统16包括一台速度界限探测器17，它与瞬间速度传感器14连接并用以选择激光器的工作方式，只要未达到所述速度界限，激光器就以脉冲方式工作，一旦达到界限，就以连续方式工作。该速度界限为确定值，它不是零，但却大大低于管的最大速度。控制系统16还包括激光器以脉冲方式工作的第一控制机构18和激光器以连续方式工作的第二控制机构19。第一和第二控制机构18和19都与激光器连接。它们还都与速度界限探测器17连接，以对激光器的工作方式作选择性控制。它们还与速度传感器14连接，用以根据管的瞬间速度，控制激光器以选定方式工作。它们使激光器6在焊接线起动、停止和再起动阶段以脉冲方式工作，另外在焊接线运行时以连续方式工作。
界限探测器17以及第一和第二控制机构18和19的功能还可参照图2作详细说明。
在该图2中，用Vs表示速度界限值，该值由探测器17探测，且激光器根据该值进行工作方式转换，而用Ps表示在所述速度界限Vs时由激光器释放的相应的功率界限值。
用长短交替的虚线I表示当上述界限功率Ps被释放时，用第一控制机构保证激光器以脉冲方式工作。对照上述曲线I需要明确，所述第一控制机构18另外用于根据测得的管的瞬间速度，按比例改变激光器的控制脉冲频率。由于逐步与测得的管的瞬间速度匹配，并且速度界限Vs对应Ps值，所以管接受的有效功率随激光器以脉冲方式工作时的脉冲频率而上升。
用实线曲线II表示，第二控制机构19用以根据测得的管1的瞬间速度，按比例控制以连续方式工作的激光器释放的功率。在该状态下，激光器释放的功率为管接受的功率并且与管的速度匹配。
在该图2中用Pc表示激光器的临界功率，在临界功率以下激光器实际释放的功率变得很不精确。该临界功率Pc的值约为激光器最大功率Pm的10％。脉冲方式时，激光器释放的界限功率Ps以及与之对应的激光器工作方式转换控制的速度界限值Vs的确定应使所述界限功率Ps明显大于临界功率Pc。因此消除了脉冲方式时激光器实际释放的上述值Ps的所有的不确定性，以便根据激光器的控制脉冲频率，在管速度极低的条件下，获得完全达到优质焊接要求的有效功率。
此外，激光器在脉冲方式时释放的界限功率Ps的上述恒定值明显地低于激光器的最大功率Pm。例如它为最大功率Pm的15％左右。
所述速度界限探测器17以及控制系统16的第一和第二控制机构18和19实际中有利地由激光器6的工作方式及其根据速度界限Vs和管瞬间速度V、以两种方式工作的程序控制系统构成。该程序控制系统包括一组脉冲方式时激光器的工作管理程序，这些程序通过预先确定的低于界限Vs的不同瞬间速度值来选择，并且每一个程序都确定激光器相应的控制脉冲频率。
权利要求
1.一种金属管的纵向密封焊接线，它包括用带材形成所述管的装置，带材的边缘可在管的闭合母线上接合；所述边缘的焊接激光器；带材及所述管的驱动装置以及管在焊接线上的瞬间速度测量传感器，所述激光器的最大功率与在所述线上的管的最高速度匹配，其特征在于，选用的所述激光器(6)可选择性地以脉冲方式和连续方式工作，并且在于，它包括与所述管的瞬间速度测量传感器(14)连接的速度界限探测器(17)以及与所述激光器配套的控制机构(18、19)，只要未达到管的所述速度界限，激光器就以脉冲方式并以称为界限功率的恒定功率确定值和与所述管的测得的瞬间速度成比例的控制脉冲频率工作，而一旦达到所述速度界限，激光器就以连续方式并以与所述管的瞬间速度成比例的功率值工作。
2.根据权利要求1的密封焊接线，其特征在于，脉冲方式时，激光器界限功率的所述恒定确定值的选择明显低于其最大功率(pm)，但却大大高于实际功率值并不明确的功率临界值(Pc)。
3.根据权利要求2的焊接线，其特征在于，界限功率(Ps)的所述恒定确定值约为量大功率(Pm)的15％左右。
4.根据权利要求2或3的焊接线，其特征在于，界限功率(Ps)的所述恒定确定值与所述速度界限(Vs)的值成比例。
5.根据权利要求2至4之一的焊接线，其特征在于，所述速度界限探测器(17)以及所述控制装置(18和19)由激光器(6)的工作程序控制系统(16)构成。
6.根据权利要求5的焊接线，其特征在于，所述程序控制系统(16)包括一组脉冲方式时激光器的工作管理程序，程序通过预先确定的所述管的不同速度值来选择，每一个确定值对应一个管理程序，且每一个程序各自在与所述频率相应的不同值中确定一个控制脉冲频率值。
全文摘要
一种金属管的密封焊接线,包括从带材到管的成型装置,焊接激光器,带材及管的驱动装置以及管的瞬间速度传感器;其特征在于,激光器(6)与管(1)的速度界限探测器(17)以及配套的控制装置(18、19)连接,当管瞬间速度低于速度界限时,激光器以脉冲方式并以恒定界限功率和与管瞬间速度成比例的控制脉冲频率工作,一旦瞬间速度达到所述速度界限时,激光器就以连续方式和与瞬间速度成比例的功率工作。用于具有金属保护管的光缆。
文档编号B23K26/00GK1169349SQ9711154
公开日1998年1月7日 申请日期1997年5月13日 优先权日1997年5月13日
发明者让－弗朗西斯·利伯特, 勒诺·勒加克 申请人:阿尔卡塔尔海底网络公司