JP2008270101A - 無電極ランプの管球の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止工程中の加熱温度をリアルタイムで検出しながら熱量を制御することで、仕上がり寸法を安定化することのできる無電極ランプの管球の製造方法を提供する。
【解決手段】ガラスバルブ１内にキャビティ２を挿入し、ガラスバルブ１のネック部６とキャビティ２のフレア部９を加熱軟化させて封止する封止工程を有する無電極ランプの管球の製造方法において、封止工程中にネック部６の加工温度を検出し、加熱軟化に供する熱量を、検出される加工温度に基づいて制御するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無電極ランプの管球の製造方法に関する。

従来から、無電極ランプの管球を製造する際に、ガラスバルブ内にキャビティを挿入してセットしたうえで、ガラスバルブのネック部を外側からバーナで加熱し、このネック部とキャビティのフレア部を加熱軟化させて封止することが行われている（例えば特許文献１参照）。

しかし、上記の製造方法にあっては、ガラスバルブの加熱温度にばらつきが生じ易い。そして、加熱温度にばらつきが生じればガラス粘度にばらつきが生じ、結果的に仕上がり寸法が安定し難いという問題がある。
特開平９−４５２４５号公報

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、封止工程中の加熱温度をリアルタイムで検出しながら熱量を制御することで、仕上がり寸法を安定化することのできる無電極ランプの管球の製造方法を提供することを、課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明を、ガラスバルブ１内にキャビティ２を挿入し、ガラスバルブ１のネック部６とキャビティ２のフレア部９を加熱軟化させて封止する封止工程を有する無電極ランプの管球の製造方法において、封止工程中にネック部６の加工温度を検出し、加熱軟化に供する熱量を、検出される加工温度に基づいて制御するものとする。このようにすることで、封止工程中の加熱温度をリアルタイムで検出しながら熱量を制御することができ、加熱温度のばらつき、延いてはガラス粘度のばらつき発生を防止することで、結果的に仕上がり寸法を安定化することができる。

また、封止工程中の加熱温度を、赤外線を用いた温度測定により検出することも好適である。このようにすることで、回転するガラスバルブ１の温度を非接触で且つ高精度に測定することができる。

また、封止工程後に封止部１５を加熱軟化させながら成形治具１６を押し当てて成形する成形工程を有し、成形工程中には、画像認識により封止部１５の寸法Ｌを検出しながら加熱軟化に供する熱量を制御し、検出される寸法Ｌが目標寸法に至れば成形工程を終了することも好適である。このようにすることで、回転する封止部１５の寸法Ｌを非接触で且つリアルタイムで検出し、この寸法Ｌに基づいて口金形状を高精度で成形することができる。

請求項１に係る発明は、封止工程中の加熱温度をリアルタイムで検出しながら熱量を制御することで、仕上がり寸法を安定化することができるという効果を奏する。

また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の効果に加えて、回転するガラスバルブの温度を非接触で且つ高精度に測定することができるという効果を奏する。

また請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明の効果に加えて、回転する封止部の寸法を非接触で且つリアルタイムで検出し、この寸法に基づいて口金形状を高精度で成形することができるという効果を奏する。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。図１〜図５には、本発明の実施形態における一例の無電極ランプの管球の製造方法を示している。本例の製造方法においては、予熱工程、封止工程、成形工程、アニール工程の各工程をこの順に行う。

無電極ランプの管球は、ガラスバルブ１とキャビティ２を溶融接合させて成るものであり、図１には、このガラスバルブ１を保持するためのバルブチャック３と、キャビティ２を保持するための回転台４を示している。ガラスバルブ１は、球状を成すヘッド部５の一端側から、管状を成すネック部６を延設させたものである。上記バルブチャック３は、複数備えてある吸着ハンド７を用い、このガラスバルブ１のヘッド部５の、ネック部６が延設してある側と反対側の端部を吸着することで、ガラスバルブ１を図１（ｂ）の所定姿勢に把持する。

キャビティ２は、一端側の開口した有底筒状の内筒部８と、この内筒部８の開口側端部に形成されるフレア部９と、内筒部８の底側からその内部を通って開口側に折り返すように貫設される排気管１０とから成る。回転台４は、キャビティ２の内筒部８の底側を上方に向けて台に載置した状態で、キャビティ２を図１（ｂ）の所定姿勢にセットするものである。

まず、バルブチャック３により、ネック部６を下方に向けた姿勢でガラスバルブ１を保持し、移動ロボット（図示せず）により位置決めをした後に、図１（ｂ）に矢印で示すように、ネック部６先端の開口からヘッド部５内に至るまでキャビティ２を挿入してセットする。この状態で、回転台４はその中心軸Ａ廻りに回転自在であり。更にバルブチャック３も、中心軸Ａ廻りに回転自在である。即ち、回転台４とバルブチャック３は、各々の回転の中心軸Ａを一致させた状態にセットしてある。

図２には、予熱工程を示している。図示のセット状態において、ガラスバルブ１内に挿入されるキャビティ２のフレア部９は、ガラスバルブ１のネック部６と径方向に近接した状態となる。この状態において、同一の中心軸Ａ廻りにガラスバルブ１及びキャビティ２を回転させながら、ネック部６の外部側方からバーナ１１の炎で加熱する。これにより、回転するネック部６及び内側のフレア部９に対して均等に予熱が加えられる。

図３には、封止工程を示している。この封止工程は、ネック部６とフレア部９を加熱溶着させるとともに、ネック部６下部の余剰ガラス材６ａを切断させる工程である。図３（ａ）に示す如く、同一方向に且つ同一回転速度で回転するガラスバルブ１のネック部６とキャビティ２のフレア部９を、バーナ１１で外側から加熱軟化させながら、キャビティ２の内筒部８内にエアを導入する（図中の矢印参照）。これにより、キャビティ２の加熱軟化されたフレア部９には、エア導入により膨張部１２が生じる。また、加熱軟化されたネック部６には絞り部１３が生じる。ネック部６には、この絞り部１３において吹き破りによる切断が生じ、図３（ｂ）に示すように、切断部分より下方の余剰ガラス材６ａはそのまま落下してシュータ（図示せず）で排出される。その後、更にバーナ１１により加熱をすることで、ネック部６とフレア部９の膨張部１２とは溶融接合され、確実に封止される。

上記の封止工程中は、外部に設置してある赤外線温度測定機１４を用いてネック部６の加工温度を検出し、ここでリアルタイムに検出される検知温度に基づいて、加熱軟化に供する熱量を制御する。つまり封止工程においては、赤外線を用いて検知されるネック部６の検知温度をマスフローコントローラ（図示せず）にフィードバックさせ、予め設定してある目標温度との大小関係を随時判定する。そして、検知温度が目標温度に達していない場合には、マスフローコントローラにてバーナ１１の熱量を増加させるようにガス又はエアの流量を調整し、検知温度が目標温度を超えている場合には、バーナ１１の熱量を減少せるようにガス又はエアの流量を調整する。これにより、ガラスバルブ１やキャビティ２の加熱温度にばらつきが生じることが、高精度で抑制される。したがってガラス粘度にばらつきが生じることがないので、封止部１５の出来上がりの寸法にばらつきが生じるといった事態が防止される。

なお、上記のようにガス又はエアの流量を調整することでバーナ１１の熱量を制御するのではなく、ガスやエアの流量を一定に保つことで単位時間当たりの供給熱量は一定とし、加工時間を増減させることで熱量を制御する方法を用いる場合もある。この場合には、加熱時にガラス内に発生する応力変動を小さくすることができ、残留応力の変動が減少することで気泡や肉溜り等の発生が抑制されるという効果がある。

図４には、成形工程を示している。この成形工程は、封止工程において封止部１５を形成した後に、この封止部１５を加熱軟化させながら口金形状に成形する工程である。図示の如く、ガラスバルブ１及びこれと一体となったキャビティ２を中心軸Ａ廻りに回転させながら、バーナ１１で封止部１５を均等に加熱軟化させ、更に、回転台４側からキャビティ２の排気管１０を通じてガラスバルブ１内にエアを導入する（図中の矢印参照）。これによりガラスバルブ１の内圧を上昇させ、この内圧の上昇した状態にある封止部１５に対して、成形ローラから成る成形治具１６を外部側方から押し当て、口金形状を成形する。

この成形工程中においては、外部に設置してあるカメラから成る撮像装置１７で封止部１５の画像を撮影し、この撮影データを画像処理して封止部１５の外形の寸法Ｌを検出する。そして、このリアルタイムに画像処理して検出される寸法Ｌに基づいて、加熱軟化に供する熱量を制御する。つまり成形工程においては、撮像装置１７を用いた画像認識により検知される寸法Ｌをマスフローコントローラにフィードバックさせ、予め設定してある目標寸法に寸法Ｌが達していない場合には、マスフローコントローラにてバーナ１１の熱量を増加させるようにガス又はエアの流量を調整しながら、寸法Ｌが目標寸法に近づくように制御する。そして、封止部１５の寸法Ｌが目標寸法に至れば、その時点で成形工程を終了する。

なお、この成形工程においても、バーナ１１の熱量を制御するための方法として、ガスやエアの流量を一定に保持して単位時間当たりの供給熱量は一定とし、加工時間を増減させることで熱量を制御する方法を用いても構わない。

図５には、アニール工程を示している。このアニール工程は、成形工程における封止部１５の成形加工が終了した後に、ガラスバルブ１をバルブチャック３で把持して回転させながらバーナ１１で加熱し、残留応力を緩和させる工程である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、実施形態の各構成は本発明の主旨を逸脱しない範囲内で適宜設計変更可能である。

本発明の実施形態における一例の無電極ランプの管球の製造方法の、予熱工程の前段階を示す説明図であり、（ａ）はガラスバルブ及びキャビティの保持手段、（ｂ）は各保持手段にセットされた状態を示している。 同上の予熱工程を示す説明図である。 同上の封止工程を示す説明図であり、（ａ）は切断の前段階、（ｂ）は余剰ガラス材を切断させた状態を示している。 同上の成形工程を示す説明図である。 同上のアニール工程を示す説明図である。

符号の説明

１ ガラスバルブ
２ キャビティ
６ ネック部
９ フレア部
１５ 封止部
１６ 成形治具
Ｌ 寸法

Claims (3)

1. ガラスバルブ内にキャビティを挿入し、ガラスバルブのネック部とキャビティのフレア部を加熱軟化させて封止する封止工程を有する無電極ランプの管球の製造方法において、封止工程中にネック部の加工温度を検出し、加熱軟化に供する熱量を、検出される加工温度に基づいて制御することを特徴とする無電極ランプの管球の製造方法。
2. 封止工程中の加熱温度を、赤外線を用いた温度測定により検出することを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプの管球の製造方法。
3. 封止工程後に封止部を加熱軟化させながら成形治具を押し当てて成形する成形工程を有し、成形工程中には、画像認識により封止部の寸法を検出しながら加熱軟化に供する熱量を制御し、検出される寸法が目標寸法に至れば成形工程を終了することを特徴とする請求項１又は２に記載の無電極ランプの管球の製造方法。

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