JP2010040284A - 管形蛍光灯の曲げ加工方法及び管形蛍光灯の曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空封止済みの管形蛍光灯の変形自由度を効果的に高めることのできる管形蛍光灯の曲げ加工方法及び管形蛍光灯の曲げ加工装置を提供する。
【解決手段】ガラス管１ａを主要構成とする管形蛍光灯１を高温雰囲気下でガラス管１ａの徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度ｔに加熱する加熱炉と、管形蛍光灯１の一部又は全部が高温雰囲気下で所定姿勢になるように管形蛍光灯１を保持する保持手段３と、所定温度ｔに加熱された所定姿勢の管形蛍光灯１の一部又は全部を高温雰囲気下で曲げ加工する曲げ加工手段４が備えられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス管を主要構成とする管形蛍光灯（つまり、真空封止済みの製品）の曲げ加工方法及び管形蛍光灯の曲げ加工装置に関する。

ガラス管を主要構成とする管形蛍光灯を軟化点以上まで加熱すれば、管内が真空封止されているために蛍光灯外部の大気圧に押される状態で蛍光灯が圧壊（所謂、真空潰れ）してしまう。そのため、Ｕ字状等の屈曲形状の管形蛍光灯を製造する場合には、一般に、真空封止工程の前段階の前記ガラス管を軟化点以上まで加熱した状態で曲げ加工し、その屈曲形状のガラス管を冷却してから真空封止工程やその後の各工程（例えば、検査工程）を行う方法が採られてきた。

しかしながら、この方法では、屈曲形状のガラス管に対して真空封止等の作業をするための専用の機械や工程ラインが屈曲形状毎に必要になって、生産コストが大幅に増大する不具合があった。

この不具合を解消するため、従来、管形蛍光灯を長手方向に沿って固定式のコイルヒータに順次に通過させながら、コイルヒータで軟化点以上に加熱された通過済み部位を順次に曲げ加工していく方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開平０６−２４３７８２号公報

ところが、上記従来の曲げ加工方法では、管形蛍光灯を局部的に加熱するために管形蛍光灯の圧壊はある程度抑止することができる反面、管形蛍光灯の変形自由度が小さくなって、管形蛍光灯の屈曲形状が単純なものに制限される問題があった。

本発明は、上述の実情に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、管形蛍光灯の変形自由度を効果的に高めることのできる管形蛍光灯の曲げ加工方法及び管形蛍光灯の曲げ加工装置を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、管形蛍光灯の曲げ加工方法に係り、その特徴は、
ガラス管を主要構成とする管形蛍光灯を前記ガラス管の徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度に加熱した状態で曲げ加工する点にある。

つまり、管形蛍光灯を軟化点以上の温度に加熱した状態で曲げ加工する場合では、コイルヒータ等による局部的な加熱でなければ、表面仕上げや形状等の品質を確保できず、また、管形蛍光灯を徐冷点以下の温度に加熱した状態で曲げ加工する場合では、表面仕上げや形状等の品質を確保できなかった。

これに対し、管形蛍光灯を徐冷点を越え且つ軟化点未満の温度に過熱した状態で曲げ加工する場合では、加熱炉等による全体的な加熱でも表面仕上げや形状等の品質を十分に確保できた。

これらのことから、前記管形蛍光灯を前記ガラス管の徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度に加熱した状態で曲げ加工する上記構成によれば、製品の品質を確保しながらも管形蛍光灯の加熱領域（すなわち、変形対象領域）を大きくすることができ、その分、管形蛍光灯の変形自由度を高めることができる。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記管形蛍光灯を加熱炉内の高温雰囲気下で前記所定温度に加熱した状態において前記高温雰囲気下で曲げ加工する点にある。

上記構成によれば、管形蛍光灯の広い領域を気流等の影響を抑止した状態で所定温度に高い精度で加熱することができるとともに、その高精度の温度を維持しながら管形蛍光灯を曲げ加工することができ、これにより、製品の品質を一層向上させることができる。

本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記加熱炉内の高温雰囲気下での巻き付け冶具の回転操作によって巻き付け冶具の外周面に前記管形蛍光灯を巻き付ける形態で管形蛍光灯を曲げ加工する点にある。

上記構成によれば、前記管形蛍光灯の曲げ加工済み箇所についても加熱炉内の高温雰囲気下に保持することができるから、曲げ加工済み箇所の温度が急激に低下するのを防止することができ、急激な温度低下に伴って表面仕上げ等に不良が生じることを効果的に防止することができる。

本発明の第４特徴構成は、第３特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記巻き付け冶具の回転操作と同時の前記管形蛍光灯に交差する方向に沿う巻き付け冶具の移動操作によって、或いは、巻き付け冶具の回転操作と同時の管形蛍光灯の蛍光灯径方向又は略蛍光灯径方向に沿う移動操作によって、巻き付け冶具の外周面に前記管形蛍光灯を螺旋状に巻き付ける形態で管形蛍光灯を曲げ加工する点にある。

上記構成によれば、電球形蛍光灯に代替し得る螺旋状形態への管形蛍光灯の曲げ加工を効率的に行うことができる。

本発明の第５特徴構成は、第３又は第４特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記管形蛍光灯を巻き付ける前段階で前記巻き付け冶具を前記高温雰囲気下で加熱しておく点にある。

上記構成によれば、管形蛍光灯を巻き付けるときに前記巻き付け冶具との接触で管形蛍光灯が所定温度から不測に低下するのを抑止することができるから、所定温度よりも低い温度で曲げ加工するのに伴う不良品の発生を効果的に抑止することができる。

本発明の第６特徴構成は、管形蛍光灯の曲げ加工装置に係り、その特徴は、
ガラス管を主要構成とする管形蛍光灯を高温雰囲気下で前記ガラス管の徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度に加熱する加熱炉と、
前記管形蛍光灯の一部又は全部が前記高温雰囲気下で所定姿勢になるように管形蛍光灯を保持する保持手段と、
前記所定温度に加熱された前記所定姿勢の前記管形蛍光灯の一部又は全部を前記高温雰囲気下で曲げ加工する曲げ加工手段が備えられている点にある。

上記構成によれば、前記管形蛍光灯を前記ガラス管の徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度に加熱した状態で曲げ加工するから、製品の品質を確保しながらも管形蛍光灯の加熱領域（すなわち、変形対象領域）を大きくすることができ、その分、管形蛍光灯の変形自由度を高めることができる。

また、管形蛍光灯の広い領域を気流等の影響が抑止される加熱炉内において所定温度に高い精度で加熱することができるとともに、その高精度の温度を維持しながら管形蛍光灯を曲げ加工することができ、これにより、製品の品質を一層向上させることができる。

本発明の第７特徴構成は、第６特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記曲げ加工手段が、回転により前記管形蛍光灯を巻き付け可能な巻き付け冶具と、前記巻き付け冶具を回転させる回転駆動機構とから構成されている点にある。

上記構成によれば、前記管形蛍光灯の曲げ加工済み箇所についても前記巻き付け冶具に巻き付けた状態で加熱炉内に保持することができるから、曲げ加工済み箇所の温度が急激に低下するのを防止することができ、急激な温度低下に伴って表面仕上げ等に不良が生じることを効果的に防止することができる。

本発明の第８特徴構成は、第７特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記曲げ加工手段には、前記管形蛍光灯を螺旋状に曲げ加工するように、前記回転駆動機構による前記巻き付け冶具の回転状態において巻き付け冶具を管形蛍光灯に交差する方向に沿って移動させる移動駆動機構が備えられている点にある。

上記構成によれば、電球形蛍光灯に代替し得る螺旋状形態への管形蛍光灯の曲げ加工を効率的に行うことができる。

本発明の第９特徴構成は、第８特徴構成の実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記保持手段が、前記高温雰囲気下にある前記加熱炉の高温域に前記管形蛍光灯の長手方向中間部を位置させる状態で、管形蛍光灯の長手方向中間部を除く長手方向両端部を保持するように構成されているとともに、
前記巻き付け冶具の先端部には、管形蛍光灯の長手方向中間部に相対回転不能な状態で係合可能な係合溝部が形成され、
前記係合溝部と前記管形蛍光灯の長手方向中間部とが係合した状態から前記巻き付け冶具を回転状態で回転軸芯方向に沿って移動させるように、前記回転駆動機構及び前記移動駆動機構の駆動出力を制御する制御手段が設けられている点にある。

上記構成によれば、電球形蛍光灯に代替し得る螺旋状形態への管形蛍光灯の曲げ加工を一層効率的に行うことができる。

本発明の第１０特徴構成は、第６〜第８特徴構成のいずれかの実施に好適な構成であり、その特徴は、
前記保持手段が、前記管形蛍光灯の長手方向中間部が前記高温雰囲気下にある前記加熱炉内の高温域で回転状態の巻き付け冶具に巻き付くのに伴い管形蛍光灯の長手方向両端部が前記高温域に引き込まれるように、管形蛍光灯の長手方向中間部を除く長手方向両端部を前記高温域から外れた位置で保持するように構成されているとともに、
前記巻き付け冶具の回転に伴い前記高温域に引き込まれていく前記管形蛍光灯の長手方向両端部が前記所定温度に達してから巻き付け冶具に巻き付くように、前記回転駆動機構の駆動出力を制御する制御手段が設けられている点にある。

上記構成によれば、曲げ加工後の製品の品質を確保しながら、前記加熱炉の容量を小さくすることができて、製造設備の小型化を効果的に達成することができる。

図１〜図３は、ガラス管１ａを主要構成とする直管形冷陰極蛍光灯１（管形蛍光灯の一例）を曲げ加工する曲げ加工装置を示す。

当該曲げ加工装置は、前記蛍光灯１を高温雰囲気下（具体的には、加熱炉２内の高温域２ａ）で所定温度ｔに加熱する加熱炉２と、蛍光灯１の一部（本例では、長手方向中間部）が前記高温雰囲気下で所定姿勢になるように蛍光灯１を保持する保持手段３と、所定温度ｔに加熱された所定姿勢の蛍光灯１を高温雰囲気下で曲げ加工する曲げ加工手段４と、加熱炉２の加熱温度と曲げ加工手段４の動作を制御する制御装置５（制御手段の一例）とから構成されている。

前記保持手段３は、加熱炉２の対向する横側壁部２Ａの各々に貫設された軸心Ｘ方向を同一にする一対の透明な耐熱ガラス（耐熱性素材の一例）製の筒部６、７から構成されている。両筒部６、７の内側端部６ａ、７ａの各々には、蛍光灯１が通過可能な開口部６ｂ、７ｂが形成されている。前記開口部６ｂ、７ｂは、両筒部６、７の内側端部６ａ、７ａの端面全体を開口して構成されている。

また、一方の筒部６の外側端部６ｄには、蛍光灯１を加熱炉２内に挿入するための挿入口６ｅが外側端面の一部を開口する形態で形成されているとともに、筒部６の外側端部６ｄの外周部には、両筒部６、７間の中央位置から蛍光灯１の端部までの長さを目視計測するための位置合わせ用のゲージ６ｆが設けられている。一方、他方の筒部７の外側端部７ｄは閉塞されている。

つまり、前記保持手段３は、蛍光灯１の長手方向中間部を高温域２ａで所定姿勢（すなわち、加熱炉２の上下方向中間部で前記軸心Ｘ方向に沿う姿勢）になるように、両筒部６、７でもって蛍光灯１の長手方向両端部の各々を高温域２ａから外れた位置（すなわち、筒部６、７内の低温域）で保持可能に構成されている。

前記曲げ加工手段４は、回転により前記蛍光灯１を巻き付け可能な巻き付け冶具８と、前記巻き付け冶具８の回転操作及び蛍光灯１に直交する上下方向（蛍光灯１に交差する方向の一例）に沿って後述する待機位置、巻き取り開始位置、巻き取り終了位置間の移動操作を行う駆動機構９（回転駆動機構の一例、移動駆動機構の一例）とから構成されている。

前記駆動機構９は、加熱炉２の底壁部２Ｂを貫通する状態で配設され、且つ、先端部に巻き付け冶具８が相対回転不能な状態で且つ脱着操作自在な状態で取り付け可能な操作軸部１０と、前記操作軸部１０をそれの軸心Ｙ周りで回転操作し且つ軸心Ｙ方向に沿って移動操作するモータやシリンダ等を有する駆動部１１とから構成されている。

前記巻き付け冶具８の上面部の中央部位には、蛍光灯１の長手方向中間部が相対回転不能な状態で係合可能な係合溝部８ａが形成されているとともに、巻き付け冶具８の上面部の外側部位と巻き付け冶具８の外周面部に亘る部位には、係合溝部８ａとの係合状態にある蛍光灯１を巻き付け冶具８の回転及び上方移動に伴って巻き付け冶具８の外周面に螺旋状に巻き付け可能な螺旋状に延びる巻き付け用溝部８ｂが前記係合溝部８ａに連なる状態で形成されている。

前記制御装置５は、加熱炉２内の高温域２ａの温度が任意に設定操作した設定温度（本例では、所定温度ｔ）になるように、検出手段（図示しない）による加熱炉内の検出温度に基づいて加熱炉２の加熱出力を制御する。

また、前記制御装置５は、基本的に、高温域２ａの下方側の待機位置（図１の位置）から巻き付け冶具８の係合溝部８ａに蛍光灯１の長手方向中間部が係合する高さの巻き取り開始位置（図２の位置）までは、巻き付け冶具８を無回転状態で上方移動させるとともに、巻き取り開始位置から蛍光灯１の巻き取りが終了する巻き取り終了位置（図３の位置）までは、巻き付け冶具を回転状態で上方移動させるように、駆動部１０の駆動量又は操作軸部の移動量の検出値に基づいて駆動部１０の駆動出力を制御する。なお、前記待機位置から前記巻き取り終了位置に至る巻き取り冶具８の上方移動は、同じ速度で連続的に行われる。

さらに、前記制御装置５は、前記巻き取り開始位置から前記巻き取り終了位置までの操作軸部１０の回転速度及び移動速度については、任意に設定操作した設定条件（例えば、高温域２ａの設定温度と蛍光灯１の素材・形状・特性等の種別）に応じた速度（具体的には、巻き付け冶具の回転に伴い高温域２ａに引き込まれていく蛍光灯１の長手方向両端部が所定温度ｔに達してから巻き付け冶具に巻き付く速度）になるように、駆動部１１の駆動出力を設定条件毎に予め定めた設定出力に制御する。

そして、蛍光灯１を軟化点以上の温度に加熱した状態で曲げ加工する場合では、コイルヒータ等による局部的な加熱でなければ、表面仕上げや形状等の品質を確保できず、また、蛍光灯１を徐冷点以下の温度に加熱した状態で曲げ加工する場合では、表面仕上げや形状等の品質を確保できない一方、蛍光灯１を徐冷点を越え且つ軟化点未満の温度に過熱した状態で曲げ加工する場合では、加熱炉２等による全体的な加熱でも表面仕上げや形状等の品質を十分に確保できることを実験により知見したことから、前記所定温度ｔは、ガラス管１ａの種別に応じ種別毎の徐冷点を超え且つ軟化点未満の温度範囲（図５を参照）から選択する。

本例では、ガラス管１ａが図５中の硼珪酸ａから管径が約４ｍｍで且つ管長が約１ｍに構成されていることに対し、徐冷点である４８０℃を超え且つ軟化点である７０８℃未満の温度範囲のうち、約５２５℃〜５７５℃の温度、より具体的には、５５０℃を所定温度ｔに採用している。

次に、前記曲げ加工装置の動作について説明する。
まず、加工対象の蛍光灯１を筒部６の挿入口６ｅから加熱状態の加熱炉２の内部に挿入し、図１に示すように、筒部６、７に両端部を支持させる形態で蛍光灯１の長手方向中間部を加熱炉の高温域２ａに設置する。なお、巻き付け冶具８は、前記高温域２ａの下方側の前記待機位置にて加熱されている。

この状態で、曲げ加工装置のスタートスイッチ（図示しない）をオン操作すると、図１〜図３に示すように、駆動機構９の駆動により巻き付け冶具８が図１に示す待機位置から図２に示す巻取り開始位置まで無回転状態で上方移動し、巻き取り開始位置からは回転状態で図３に示す巻き取り終了位置まで上方移動し、巻き付け冶具の外周面に蛍光灯１を螺旋状に巻き付ける。

そして、蛍光灯１が冷却したら、螺旋状に曲げ加工された螺旋形状の蛍光灯１を巻き付け冶具８から取り外し、図４に示すように、螺旋状形態の蛍光灯１が完成する。なお、曲げ加工の開始から終了までの所要時間は約１５分である。

［その他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、加熱炉２の内部で蛍光灯１を所定温度ｔに加熱する場合を例に示したが、バーナやヒータ等で所定温度ｔに加熱してもよい。

（２）前述の実施形態では、蛍光灯１を所定温度ｔに加熱した状態において加熱炉２内の高温雰囲気下で曲げ加工する場合を例に示したが、加熱炉２の外部で曲げ加工してもよい。

（３）前述の実施形態では、巻き付け冶具８の外周面の全周に亘って蛍光灯１を巻き付ける場合を例に示したが、巻き付け冶具８の外周面の一部に蛍光灯１を巻き付ける構成であってもよい。

（４）前述の実施形態では、蛍光灯１を外周面に巻き付けるタイプの冶具８を例に示したが、蛍光灯１を囲う状態で蛍光灯１を引張又は押圧するタイプの冶具などであってもよい。

（５）前述の実施形態では、保持手段３が筒部６、７から構成されている場合を例に示したが、例えば、加熱炉２の両横側壁部２Ａの内面に突設された一対の棚板部等から構成されていてもよい。この場合、蛍光灯１の全部が前記高温雰囲気下に位置する状態で蛍光灯１を保持することができる。

（６）前述の実施形態では、冶具８を駆動機構９の駆動出力で操作する場合を例に示したが、手動で操作する構成であってもよい。

（７）前述の実施形態では、駆動機構９が冶具８の回転操作と移動操作の両方を行うように構成されている場合を例に示したが、回転操作のみを行うように構成されていてもよい。

（８）前述の実施形態では、巻き付け冶具８の回転操作と同時の蛍光灯１に交差する方向に沿う巻き付け冶具８の移動操作によって、巻き付け冶具８の外周面に蛍光灯１を螺旋状に巻き付ける場合を例に示したが、巻き付け冶具８の回転操作と同時の蛍光灯１の蛍光灯径方向又は略蛍光灯径方向に沿う移動操作（つまり、図１〜３における下方側への移動操作）によって、巻き付け冶具８の外周面に蛍光灯１を螺旋状に巻き付けてもよい。

（９）前述の実施形態では、蛍光灯１に交差する方向として、蛍光灯１に直交する方向を例に示したが、蛍光灯１に斜交する方向であってもよい。

（１０）前述の実施形態では、蛍光灯１が直管形蛍光灯である場合を例に示したが、への字状やＵ字状や半円状等の若干曲がった管形蛍光灯などであってもよい。

（１１）前述の実施形態では、蛍光灯１が冷陰極蛍光灯である場合を例に示したが、熱陰極蛍光灯や外部電極蛍光灯などであってもよい。

（１２）前記ガラス管１ａの管径は、前述の実施形態で示した４ｍｍに限らず３ｍｍ以下や５ｍｍ以上であってもよく、また、ガラス管１ａの管長や素材種も種々のものを採用することができる。

曲げ加工装置の説明断面図 曲げ加工装置の説明断面図 曲げ加工装置の説明断面図 曲げ加工後の蛍光灯の斜視図 ガラス管種毎の性状を示す説明図

符号の説明

１ 管形蛍光灯
１ａ ガラス管
２ 加熱炉
３ 保持手段
４ 曲げ加工手段
８ 巻き付け冶具
９ 回転駆動機構、移動駆動機構（駆動機構）
８ａ 係合溝部
５ 制御装置（制御手段）

Claims (10)

1. ガラス管を主要構成とする管形蛍光灯を前記ガラス管の徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度に加熱した状態で曲げ加工する管形蛍光灯の曲げ加工方法。
2. 前記管形蛍光灯を加熱炉内の高温雰囲気下で前記所定温度に加熱した状態において前記高温雰囲気下で曲げ加工する請求項１記載の管形蛍光灯の曲げ加工方法。
3. 前記加熱炉内の高温雰囲気下での巻き付け冶具の回転操作によって巻き付け冶具の外周面に前記管形蛍光灯を巻き付ける形態で管形蛍光灯を曲げ加工する請求項２記載の管形蛍光灯の曲げ加工方法。
4. 前記巻き付け冶具の回転操作と同時の前記管形蛍光灯に交差する方向に沿う巻き付け冶具の移動操作によって、或いは、巻き付け冶具の回転操作と同時の管形蛍光灯の蛍光灯径方向又は略蛍光灯径方向に沿う移動操作によって、巻き付け冶具の外周面に前記管形蛍光灯を螺旋状に巻き付ける形態で管形蛍光灯を曲げ加工する請求項３記載の管形蛍光灯の曲げ加工方法。
5. 前記管形蛍光灯を巻き付ける前段階で前記巻き付け冶具を前記高温雰囲気下で加熱しておく請求項３又は４記載の管形蛍光灯の曲げ加工方法。
6. ガラス管を主要構成とする管形蛍光灯を高温雰囲気下で前記ガラス管の徐冷点を越え且つ軟化点未満の所定温度に加熱する加熱炉と、
   前記管形蛍光灯の一部又は全部が前記高温雰囲気下で所定姿勢になるように管形蛍光灯を保持する保持手段と、
   前記所定温度に加熱された前記所定姿勢の前記管形蛍光灯の一部又は全部を前記高温雰囲気下で曲げ加工する曲げ加工手段が備えられている管形蛍光灯の曲げ加工装置。
7. 前記曲げ加工手段が、回転により前記管形蛍光灯を巻き付け可能な巻き付け冶具と、前記巻き付け冶具を回転させる回転駆動機構とから構成されている請求項６記載の管形蛍光灯の曲げ加工装置。
8. 前記曲げ加工手段には、前記管形蛍光灯を螺旋状に曲げ加工するように、前記回転駆動機構による前記巻き付け冶具の回転状態において巻き付け冶具を管形蛍光灯に交差する方向に沿って移動させる移動駆動機構が備えられている請求項７記載の管形蛍光灯の曲げ加工装置。
9. 前記保持手段が、前記高温雰囲気下にある前記加熱炉の高温域に前記管形蛍光灯の長手方向中間部を位置させる状態で、管形蛍光灯の長手方向中間部を除く長手方向両端部を保持するように構成されているとともに、
   前記巻き付け冶具の先端部には、管形蛍光灯の長手方向中間部に相対回転不能な状態で係合可能な係合溝部が形成され、
   前記係合溝部と前記管形蛍光灯の長手方向中間部とが係合した状態から前記巻き付け冶具を回転状態で回転軸芯方向に沿って移動させるように、前記回転駆動機構及び前記移動駆動機構の駆動出力を制御する制御手段が設けられている請求項８記載の管形蛍光灯の曲げ加工装置。
10. 前記保持手段が、前記管形蛍光灯の長手方向中間部が前記高温雰囲気下にある前記加熱炉内の高温域で回転状態の巻き付け冶具に巻き付くのに伴い管形蛍光灯の長手方向両端部が前記高温域に引き込まれるように、管形蛍光灯の長手方向中間部を除く長手方向両端部を前記高温域から外れた位置で保持するように構成されているとともに、
    前記巻き付け冶具の回転に伴い前記高温域に引き込まれていく前記管形蛍光灯の長手方向両端部が前記所定温度に達してから巻き付け冶具に巻き付くように、前記回転駆動機構の駆動出力を制御する制御手段が設けられている請求項６〜８のいずれか１項に記載の管形蛍光灯の曲げ加工装置。

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