JP2001135232A - 管球の密閉方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンダを使用することなく、管球の口金部の
確実な導電性と密閉性を確保すること。 【構成】 管球内部からその口金部の導電端部の透孔を
通して導出される金属線材を前記口金部の導電端部に接
続すると共に前記透孔を密閉する方法おいて、前記導電
端部は前記透孔を中心とするロート状のテーパー面を有
し、このテーパー面で囲まれる空間に金属チップを供給
して、前記金属線材を該金属チップと前記導電端部のテ
ーパー面との間に挟むなどして存在させるか、あるいは
金属チップの小孔で保持し、アークトーチと前記金属チ
ップとの間で流れるアーク電流による熱で前記金属チッ
プと前記金属線材を溶融させて前記導電端部の透孔を閉
じるとともに、前記金属線材を前記導電端部に確実に接
続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は，白熱電球、ボール状
の蛍光灯などの管球、特に管球内部からその口金部外に
導出される金属線材のアーク溶接方法及び溶接装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】 一般に、製造工程の途中における白熱
電球などの管球は、その内部のフィラメントに接続され
た金属線材が口金部の導電端部の中央部の透孔を通して
外部に延びており、その外部に延びている部分を適当な
長さに切断して口金部の導電端部にハンダ付けして，接
続を確実なものにすると同時に，前記透孔をハンダ材料
で塞いで完全に密閉している。

【０００３】 しかしこのように，管球内部から外面ま
で延びる金属線材をハンダ付け，ろう付けによって固定
する場合には，環境保護の面で大きな問題がある上に、
ハンダなどに含まれるフラックスの影響を除去するため
の洗浄工程が必要であり、管球の導電端部と金属線材，
あるいは口金ピン先端部と金属線材とが合金となってお
らないので，発熱などによって時間の経過と共にそれら
の間が酸化され，接触抵抗が増大して更に発熱を大きく
するという問題が発生することもある。また，ハンダ付
け，ろう付けの場合にはハンダ又はろう材を供給する必
要があり，コストが高くなるという欠点があった。

【０００４】 したがって、本発明者は特開平８−１９
０８６７号においてこのような従来の問題点を解決し，
管球の導電端部と金属線材とを簡単な機構で極く短時間
かつハンダを全く使用せずに接続すると同時に、導電端
部又は口金ピン先端部の透孔を密閉するのに適した管球
の密閉方法と装置を提案した。

【０００５】 本発明においては、特開平８−１９０８
６７号にかかる発明を適用できるので、従来例として以
下に特開平８−１９０８６７号にかかる出願発明につい
て説明する。図２により白熱電球のような管球の密閉に
ついての一例を説明すると、一般に，白熱電球又はボー
ル形状の蛍光灯のような管球１の外観は，主にガラス材
料からなる管球部１Ａと，一方の電極の役割を果たす口
金部材１Ｂと，ガラス材料のような電気絶縁材料からな
る電気絶縁部１Ｃにより口金部材１Ｂから電気絶縁され
た他方の電極の役割を果たす導電端部１Ｄとからなる。
このような管球１は製造工程の途中で，管球１内に封入
されたフィラメント電極（図示せず）に接続された金属
線材１Ｅの先端部が導電端部１Ｄの孔（図示せず）から
突出している。

【０００６】 一般に、管球１はその導電端部１Ｄを上
方にして受台２に載置されて順次搬送され（搬送機構は
図示せず），所定位置で停止すると，ベース部材３の下
方からシリンダ装置のような上下動装置４がスプリング
のような弾性部材５を介して受台２を上方向に押し上
げ，所定位置で停止する。ベース部材３には一対の固定
垂直支持部材６、７が対向するように配置され固定され
る。一方の固定垂直支持部材６には，固定垂直支持部材
６と直角の方向，つまりベース部材３と平行の方向に延
びる固定側クランプ部材８が固定される。他方の固定垂
直支持部材７には，固定垂直支持部材７と直角の方向，
つまりベース部材３と平行の方向にシリンダロッド９Ａ
が伸縮し得るシリンダ装置９が固定されており，そのシ
リンダロッド９Ａの先端部に可動側クランプ部材１０が
取り付けられる。

【０００７】 また、固定側クランプ部材８，可動側ク
ランプ部材１０の上面それぞれにはプラス側の電極とな
る通電部材１１，１２が固定されており，通電部材１
１，１２はアーク溶接機１３における溶接機電源（図示
せず）のプラス電源端子（図示せず）に接続されたプラ
ス側導体１４に接続される。ここで、通電部材１１は固
定側クランプ部材８の上面に固定された垂直支承部分１
１Ｂとこの部分１１Ｂから水平方向に延びる通電部分１
１Ａとからなり，通電部材１２は可動側クランプ部材１
０の上面に固定された垂直支承部分１２Ｂとこの部分１
２Ｂから水平方向に延びる通電部分１２Ａとからなる。
アーク溶接機１３のマイナス電源端子（図示せず）に接
続されたマイナス側導体１５には、プラズマアークトー
チのようなアークトーチ１６の陰極棒（図示せず）が接
続される。このアークトーチ１６は通常のものであり，
マイナス側導体１５に接続される陰極棒とそれを囲みプ
ラス側導体１４に接続されるノズルからなる。

【０００８】 固定側クランプ部材８と可動側クランプ
部材１０は，それぞれ管球１の口金部１Ｂを２か所以上
で安定に把持するのに適したクランプ面を有する。可動
側クランプ部材１０は，管球１が受台２に載置された状
態で上下動装置４により上方向に押し上げられる過程で
は，未だシリンダ装置９のシリンダロッド９Ａが後退位
置にあるので，図示位置に比べて幾分右側に位置する
が、通電部材１１，１２が管球１の導電端部１Ｄに接触
する位置にある。そして，管球１が受台２に載置された
状態で上下動装置４により上方向に押し上げられ所定位
置で停止すると，通電部材１１，１２それぞれの通電部
分１１Ａ、１２Ａが管球１の導電端部１Ｄに接触し、シ
リンダ装置９が作動し，そのシリンダロッド９Ａが図示
左方向に前進して，固定側クランプ部材８と可動側クラ
ンプ部材１０とで管球１の口金部１Ｂを位置決めして軽
くクランプする。

【０００９】 このように固定側クランプ部材８と可動
側クランプ部材１０とで管球１の口金部材１Ｂを位置決
めして軽くクランプした状態で，通電部材１１，１２の
通電部分１１Ａと１２Ａそれぞれの端面が口金部の導電
端部１Ｄに接触すると共に、可動の通電部材１２が金属
線材１Ｅに接触し，アークトーチ１６のマイナス電位に
対してこれらをプラス電位に保持する。ここで口金部の
導電端部１Ｄの小孔（図示せず）の径は金属線材１Ｅの
径よりもかなり大きい場合もあるので、少なくとも通電
部材１１，１２の通電部分１１Ａと１２Ａのいずれかを
口金部の導電端部１Ｄと金属線材１Ｅに接触させて電気
アークを形成するための通路を確保する必要がある。こ
のような状態で、口金部の小孔（図示せず）から突出し
た金属線材１Ｅは，一般に１０〜２５ｍｍの長さに切断
されており、管球１が溶接位置に保持された状態では，
金属線材１Ｅの先端はアークトーチ１６の下端面の真下
の数ｍｍ乃至５〜６ｍｍの位置にある。

【００１０】 この状態で溶接機１３を動作させると，
アークトーチ１６の陰極棒（図示せず）と金属線材１Ｅ
の先端部との間に電気アークが形成され，電流はアーク
溶接機１３のプラス電源端子（図示せず）→プラス側導
体１４→通電部材１２（１１）→金属線材１Ｅ→アーク
トーチ１６の陰極棒→マイナス側導体１５→アーク溶接
機１３のマイナス電源端子（図示せず）を流れる。その
電気アークにより金属線材１Ｅの先端部は溶融し，図２
に示すように表面張力により溶融部分は丸まり、下方に
溶融が進行する。その溶融部分が通電部材１２又はその
近傍に達するとき、シリンダ装置９が動作して、図２
（Ｂ）に示すように通電部材１２を右側へ動かし元の位
置に戻す。このとき通電部材１１と１２の少なくともい
ずれか一方は金属線材１Ｅの溶融部分に接触しない程度
の位置で管球１の口金部の導電端部１Ｄに接触してい
る。通電部材１１と１２をこのような位置に設定するこ
とにより、口金部の薄い導電端部１Ｄ及びガラスのよう
な電気絶縁部１Ｃへの熱的悪影響を最小限に抑えること
ができる。

【００１１】 次にそのままの位置にアークトーチ１６
を固定して本溶接を行っても、１秒程度の時間で溶接を
行えるが、さらに所要時間を短縮するために同図（Ｃ）
に示すように、アークトーチ１６を金属線材１Ｅの溶融
部分から数ｍｍ乃至５〜６ｍｍ離れた位置まで降下させ
ながら溶接を行った。これにより金属線材１Ｅを通して
いた小孔も完全に塞がれ、管球のシーリングも同時に行
えることは勿論のこと、金属線材１Ｅの径の大きさに対
して電流値を選定することにより、１秒未満の短時間で
溶接が行えることを確認した。また、アークトーチ１６
を固定し、管球を金属線材１Ｅの溶融部分がアークトー
チ１６から数ｍｍ乃至５〜６ｍｍ離れた位置まで上昇さ
せながら溶接を行っても同様な溶接結果が得られた。つ
まり、金属線材１Ｅの先端部からの溶融にかかわらずア
ークトーチ１６と金属線材１Ｅとの間隔をほぼ一定に保
持することにより、より短い溶接時間で良好な溶接結果
を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】 以上説明したように
特開平８−１９０８６７号において開示された方法は、
ハンダを使用しないので環境保護といった面からも好ま
しいのは勿論であるが、量産性に適していることが大き
な効果である。しかし、最近では管球内部から導出され
る金属線材としてその径が導電端分の透孔の大きさに比
べてかなり細いものが用いられるケースがある。この場
合には、金属線材で導電端部又は口金ピン先端部の透孔
を完全密閉することが難しかったり、不可能になって来
ている。

【００１３】 このような場合には、導電端部又は口金
ピン先端部の透孔を金属線材の径に合わせて小さくすれ
ば良いのであるが、導電端部又は口金ピン先端部の透孔
の径は標準化されており、これらの径を勝手に変更する
ことはできないという問題と、前記透孔の径を小さくす
ると、管球内部から導電端部又は口金ピン先端部の透孔
を通して金属線材を導出することが困難になるという技
術上の問題があるために、導電端部又は口金ピン先端部
の透孔を細い金属線材の径に合わせて小さくすることは
実際状困難である。

【００１４】 したがって、本発明は、導電端部又は口
金ピン先端部の透孔の径を変えずに径の小さな金属線材
を導電端部又は口金ピンの先端部に接続すると同時に、
それらの透孔を完全に密閉し、かつその密閉した表面が
導電端部の上面と同等ないしは若干高くなる形状に保持
できるアーク溶接方法を提供するものである。

【００１５】

【問題を解決するための手段】 前述のような問題を解
決するため，この発明では、管球内部からその口金部の
導電端部の透孔を通して導出される金属線材を前記口金
部の導電端部に接続すると共に前記透孔を密閉する方法
おいて、前記導電端部は前記透孔を中心とするロート状
のテーパー面を有し、該テーパー面で囲まれる空間に金
属チップを供給して、前記金属線材を該金属チップと前
記導電端部のテーパー面との間に挟むなどして存在させ
るか、あるいは金属チップの小孔を通して保持し、アー
クトーチと前記金属チップとの間で流れるアーク電流に
よる熱で前記金属チップと前記金属線材を溶融させて前
記導電端部の透孔を閉じるとともに、前記金属線材を前
記導電端部に電気的に接続する方法を提供する。

【００１６】

【実施例】 以下図１により本発明の実施例を説明す
る。図１において、図２の参照記号と同じ記号は相当す
る部材を示すものとし、この発明は特開平８−１９０８
６７号で開示した溶接方法と装置を適用できるという効
果がある。白熱電球のような管球の製造工程の一部工程
について本発明の一実施例を説明する。一般に，白熱電
球又はボール形状の蛍光灯のような管球１の外観などに
ついては従来と同じなので詳しい説明を省くとして、導
電端部１Ｄのほぼ中央には製造工程の途中で，管球１内
に封入されたフィラメント電極（図示せず）に接続され
た細い金属線材１Ｅを導出するための透孔Ｘが設けられ
ている。この実施例は、金属線材１Ｅが弾性力の比較的
小さい金属材料からなる場合に、金属チップ２０を用い
て金属線材１Ｅの電気的接続の確保と管球の完全密閉に
ついて述べる。

【００１７】 導電端部１Ｄは金属線材１Ｅの直径より
もかなり大きな直径ｔの透孔Ｘをもち、その透孔Ｘを中
心に上面に向かって広がるテーパー面Ｙが導電端部１Ｄ
に形成されている。導電端部１Ｄのテーパー面Ｙに接
し、溶融したときにそのテーパー面Ｙにより囲まれる空
間を埋める金属チップ２０を用いる。金属チップ２０は
断面が台形に近い形状をしており、溶融して透孔Ｘを密
閉した時点では金属チップ２０の上面と導電端部１Ｄの
上面はほぼ同一レベルにあるような体積をもっているの
が好ましい。導電端部１Ｄは一般的に銅又は真鍮からな
り、その場合には金属チップ２０は銅からなるのが好ま
しい。

【００１８】 図１は金属チップ２０が導電端部１Ｄの
テーパー面Ｙに供給された状態を示し、その前のステッ
プで供給ロボット（図示せず）により１個づつ金属チッ
プ２０が管球の導電端部１Ｄのテーパー面Ｙにより囲ま
れる空間に供給される。このとき前記供給ロボットは吸
引保持している金属チップ２０を管球の導電端部１Ｄの
テーパー面Ｙに軽く押しつけるように供給し、金属線材
１Ｅがどのような方向に曲がっていても、導電端部１Ｄ
のテーパー面Ｙと金属チップ２０との間に挟む。図１は
この状態を示す。

【００１９】 次に、通電部材１１と通電部材１２の通
電部分が導電端部１Ｄに接触し、導電端部１Ｄは通電部
材１１と通電部材１２、プラス導体１４及びスイッチ１
７を通してアーク溶接機１３のプラス電源端子（図示せ
ず）に接続される。ここでアークトーチ１６は通常のも
のであり，陰極棒（図示せず）とそれを囲むノズルから
なり、その陰極棒はマイナス側導体１５を通してアーク
溶接機１３のマイナス電源端子（図示せず）に接続され
る。

【００２０】 この状態で溶接機１３を動作させスイッ
チ１７を閉じると，アークトーチ１６の陰極棒（図示せ
ず）と金属チップ２０との間に電気アークが形成され，
電流はアーク溶接機１３のプラス電源端子（図示せず）
→プラス側導体１４→通電部材１２（１１）→導電端部
１Ｄ→金属チップ２０→アークトーチ１６の陰極棒→マ
イナス側導体１５→アーク溶接機１３のマイナス電源端
子（図示せず）を流れる。電気アークの熱により金属チ
ップ２０が溶融し、その熱により金属線材１Ｅも先端部
分が溶融して金属チップ２０と金属線材１Ｅが混じり合
って導電端部１Ｄに溶接され、透孔Ｘを密閉する。この
とき、通電部材１１と１２はアークの熱が拡散しないよ
うマスクする遮蔽機能や放熱体の役割をも行い、口金部
の薄い導電端部１Ｄ及びガラスのような電気絶縁部への
熱的悪影響を最小限に抑える。このような金属チップ２
０を用いることにより、適量の金属材料で透孔Ｘを密閉
でき、透孔Ｘの外面を所望の形状、例えば平坦状、緩や
かな凹又は凸状湾曲とすることができる。

【００２１】 次に図２により第２の実施例として金属
線材１Ｅが比較的弾性力の大きな金属材料からなる場合
について説明する。この実施例では、金属チップ２０は
導電端部１Ｄの透孔Ｘの直径ｔよりも小さく、金属線材
１Ｅの直径よりも大きな直径の小孔２０ａをほぼ中央に
有し、この小孔２０ａを金属線材１Ｅが通過し易いよう
に、小孔２０ａを中心として管球内側となる部分にロー
ト状のテーパー面２０ｂをもっている。また、この金属
チップ２０も導電端部１Ｄのテーパー面Ｙに接し、その
テーパー面Ｙにより囲まれる空間を埋め、金属チップ２
０が溶融して透孔Ｘを密閉した時点では金属チップ２０
の上面と導電端部１Ｄの上面はほぼ同一レベルにある
か、あるいは金属チップ２０は必要に応じてその上面が
若干高く湾曲するような形状と体積をもっている。のが
好ましい。

【００２２】 溶接する前に、これら金属チップ２０は
多数同方向に積み重ねられ、１個づつ供給することので
きるホッパ装置（図示せず）により供給される。管球１
が順次搬送されて、ホッパ装置の真下で管球１が停止す
ると、管球１が上昇し、ホッパ装置から金属チップ２０
の小孔２０ａに金属線材１Ｅが通った状態で供給され、
図１に示すように導電端部１Ｄのテーパー面Ｙによる空
間に金属チップ２０は納まる。このとき、金属チップ２
０は前述のとおり小孔２０ａを中心として管球内側とな
る部分にロート状のテーパー面２０ｂ、好ましくは６０
度以上のテーパー面を有する。なお、管球１の製造工程
で金属線材１Ｅの導出部分の長さが不揃いの場合は、ホ
ッパ装置の真下に至る前に、切断機（図示せず）により
切断される。

【００２３】 金属チップ２０を溶融させて透孔Ｘを密
閉する点については前記実施例と同じであるので説明を
省略するが、金属チップ２０の溶融によりその小孔２０
ａも閉じると同時に透孔Ｘも閉じ、金属線材１Ｅの先端
部分も溶融して一緒に導電端部１Ｄに溶接される。

【００２４】 なお、金属チップ２０は前述のような形
状のものに限定する必要はなく、適当な体積を持つなら
ば、導電端部１Ｄのロート状のテーパー面に比較的安定
に位置する球状、楕円形状のものでもよく、また小孔に
代えて金属線材用の適当な形状の切り込み、切り欠きを
導電端部１Ｄに形成してもよく、それら切り込み、切り
欠きから金属線材を導出しても良い。管球が更に小さな
場合には、導電端部１Ｄやその透孔Ｘも更に小さいの
で、先端を少し折り曲げた適当な太さの短細線又はアー
クの熱などにより先端を丸めた短細線を予め作ってお
き、その短細線を導電端部１Ｄの透孔Ｘに挿入した上で
前述のように熱を加えて溶融させても同様な効果が得ら
れる。

【００２５】

【発明の効果】 以上述べたように，本発明によれば、
管球の口金部から導出される金属線材の径がそれを導出
するための口金部の導電端部の透孔の径に比べてかなり
小さくても、金属チップと金属線材の先端部分とを溶融
させて導電端部の透孔を閉塞させると同時に溶接してい
るので、管球の口金部の確実な導電性と密閉性を確保で
きる。また、ハンダを使用しないので、環境保護の面か
ら非常に好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を説明するための図であ
る。

【図２】 本発明の他の一実施例を説明するための図で
ある。

【図３】 公知の管球の密閉方法及び装置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・管球 １Ａ・・・管球
部 １Ｂ・・・口金部材 １Ｃ・・・電気
絶縁部 １Ｄ・・・導電端部 １Ｅ・・・金属
線材 ２・・・・受台 ３・・・・ベー
ス部材 ４・・・・上下動装置 ５・・・・弾性
部材 ６，７・・垂直支持部材 ８，１０・・ク
ランプ部材 ９・・・・シリンダ装置 １１，１２・・
通電部材 １３・・・アーク溶接機 １４・・・プラ
ス側導体 １５・・・マイナス側導体 １６・・・アー
クトーチ １７・・・スイッチ ２０・・・金属
チップ Ｘ・・・導電端部の透孔 Ｙ・・・導電端部の透孔Ｘを中心とするテーパー面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管球内部からその口金部の導電端部の透
   孔を通して導出される金属線材を前記口金部の導電端部
   に接続すると共に前記透孔を密閉する方法おいて、 前記導電端部は前記透孔を中心とするロート状のテーパ
   ー面を有し、該テーパー面で囲まれる空間に金属チップ
   を供給して、前記金属線材を該金属チップと前記導電端
   部のテーパー面との間に存在させるか、あるいは金属チ
   ップの小孔を通して保持し、アークトーチと前記金属チ
   ップとの間で流れるアーク電流による熱で前記金属チッ
   プと前記金属線材とを溶融させて前記導電端部の透孔を
   閉じるとともに、前記金属線材を前記導電端部に接続す
   ることを特徴とする管球の密閉方法。