JP4379797B2 - 放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法および溶着装置。 - Google Patents

Description

本発明は、放電発光部を有するアークチューブ本体の外周に円筒形状のシュラウドガラス管が溶着一体化されてアークチューブ本体周りに負圧に調整された不活性ガス空間が形成された放電ランプ用アークチューブの製造方法および装置に係り、特に、シュラウドガラス管の一端側をその内側に挿通配置されたアークチューブ本体の一端側に一次溶着する一次溶着工程の後、シュラウドガラス管の他端開口部から管内を排気し不活性ガスを導入し管内を負圧に保持しつつ、シュラウドガラス管の他端側をアークチューブ本体の他端側に二次溶着する放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法および溶着装置に関する。

従来のこの種のアークチューブは、下記特許文献（図７参照）に示すように、長手方向途中に放電発光部である密閉ガラス球２ａを備えた棒状のアークチューブ本体２に紫外線遮蔽用の円筒形状シュラウドガラス管４が溶着一体化されて、密閉ガラス球２ａがシュラウドガラス管４で覆われた構造となっている。そして、シュラウドガラス管４によって形成された、アークチューブ本体２を取り囲む密閉空間５内には、負圧に調整されたＡｒガスが封入されて、アークチューブにおける失透現象が抑制されている。

そして、このアークチューブを製造するには、まず、長手方向略中央部に放電発光部である密閉ガラス球２ａ設けた棒状のアークチューブ本体２を製造しておく。次いで、シュラウドガラス管４内にアークチューブ本体２を挿通し、シュラウドガラス管４の一端側４ｂを加熱溶融して内側のアークチューブ本体２の一端側に一次溶着（シール）する。次いで、シュラウドガラス管４の他端開口部から管内４を排気してＡｒガスを導入し管４内を負圧に保持しつつ、他端側４ａを加熱溶融して内側のアークチューブ本体の他端側に二次溶着（シュリンクシール）する。最後に、必要に応じシュラウドガラス管４の他端側を所定位置で切断する。
特開２００２−１６３９８０

しかし、前記した従来のアークチューブでは、一次溶着部では問題がないが二次溶着部における形状が一定しないという問題が発生した。

発明者が検討したところ、一次溶着および二次溶着のいずれの工程においても、加熱手段であるバーナによってシュラウドガラス管４を側方からそれぞれ加熱するように構成されているが、一次溶着工程では、シュラウドガラス管４およびアークチューブ本体２を一体に把持し、側方に配置した加熱手段であるバーナに対し両者４，２を一体に回転させながら溶着（シール）を行うのに対し、二次溶着工程では、シュラウドガラス管４の他端開口部から管内を排気しＡｒガスを導入し管内を負圧に保持しつつ溶着（シュリンクシール）を行う必要があるため、一次溶着工程の場合のように、両者４，２を一体に回転させながら溶着を行うことができず、側方に配置した加熱手段であるバーナに対し両者４，２を固定した形態で溶着を行っている。

このため、加熱手段であるバーナに正対する位置とそれ以外の位置とでシュラウドガラス管の溶融状態が異なり、この結果、二次溶着部４ａにおける形状や密着性が周方向に不均一となり、製造されるアークチューブごとに二次溶着部４ａの形状や密着性が異なる、即ちアークチューブの品質にばらつきが生じるおそれがあるという第１の問題が発生した。

また、一次溶着工程および二次溶着工程では、前記したようにシュラウドガラス管４およびアークチューブ本体２の支持形態が異なることから、それぞれの溶着工程における装置構造が互いに異なり、一次溶着用の装置により一次溶着を行い、その後、二次溶着用の装置により二次溶着を行っており、それだけ装置全体の設備も大型となって、また作業性も悪いという第２の問題もあった。

本発明は前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、製品毎にばらつかない一定の二次溶着部を形成できる放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法および溶着装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法においては、長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されてその一端側を前記アークチューブ本体の一端側に一次溶着したシュラウドガラス管の他端側を、該シュラウドガラス管の開口端部を介して管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、側方から加熱溶融して内側のアークチューブ本体の他端側に二次溶着する放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラスの溶着方法において、
前記シュラウドガラス管の開口端部を相対回転可能な気密シールカップリングを介して排気および不活性ガス導入用の配管通路に接続するとともに、前記シュラウドガラス管を軸心周りに回転させながら二次溶着するように構成した。

また、請求項２に係る放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置においては、長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されてその一端側を前記アークチューブ本体の一端側に一次溶着したシュラウドガラス管の他端側を把持して、該シュラウドガラス管と内蔵された中空軸との連通を確保する軸周りに回転可能なシュラウドガラス管把持部と、
前記シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材との間に介装された相対回転可能な気密シールカップリングと、
前記シュラウドガラス管把持部を回転させる回転駆動機構と、
前記シュラウドガラス管把持部に把持されたシュラウドガラス管の二次溶着予定位置を側方から加熱する二次加熱手段とを備え、
前記シュラウドガラス管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、前記回転駆動機構により前記シュラウドガラス管を回転させながら前記二次加熱手段によりシュラウドガラス管を加熱溶融してアークチューブ本体の他端側外周に二次溶着するように構成した。

（作用）シュラウドガラス管の二次溶着工程では、シュラウドガラス管の溶融軟化した領域がシュラウドガラス管内の負圧によって半径方向内側に縮径するように変形してアークチューブ本体の他端側外周面に溶着（以下、これをシュリンクシールという）されるが、バーナなどの側方からの二次加熱手段に対しシュラウドガラス管を軸心周りに回転させるので、シュラウドガラス管は周方向に均一に加熱されて溶融軟化し、シュラウドガラス管と一体に回転する内側のアークチューブ本体外周に沿って均一に溶着（シュリンクシール）されて、二次溶着部の外形はアークチューブ本体の被溶着部に倣った形状となって、二次溶着部の外形および二次溶着部における周方向における溶着性は製品ごとにばらつかない一定のものとなる。

また、シュラウドガラス管の開口端部と排気および不活性ガス導入用の配管通路とを相対回転可能に接続する気密シールカップリング内は、カップリングの相対回動部に介装されている気密シール手段によってシュラウドガラス管の回転中においても大気と確実に遮断されて、シュラウドガラス管内の排気および不活性ガスの管内への導入が迅速に行われるとともに、管内のガス圧は確実に負圧に保持されて、シュリンクシールが迅速に遂行される。

また、請求項３に記載の放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置において、長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体の一端側を把持する軸周りに回転可能なアークチューブ本体把持部と、
前記アークチューブ本体把持部と軸方向に対向して配置され、その一端側が前記アークチューブ本体の一端側に一次溶着されてアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されたシュラウドガラス管の他端側を把持して、該シュラウドガラス管と内蔵された中空軸との連通を確保する軸周りに回転可能なシュラウドガラス管把持部と、
前記シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材との間に介装された相対回転可能な気密シールカップリングと、
前記アークチューブ本体把持部と前記シュラウドガラス管把持部間に介装され、単一の駆動モータにより前記アークチューブ本体把持部と前記シュラウドガラス管把持部とを同期回転させる同期回転駆動機構と、
前記シュラウドガラス管把持部に把持されたシュラウドガラス管の二次溶着予定位置を側方から加熱する二次加熱手段とを備え、
前記シュラウドガラス管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、前記同期回転駆動機構により前記シュラウドガラス管およびアークチューブ本体を一体に回転させながら前記二次加熱手段によりシュラウドガラス管を加熱溶融してアークチューブ本体の他端側外周に二次溶着するように構成した。

（作用）前記した請求項２における作用に加えて、以下の作用がある。即ち、その一端側がアークチューブ本体の一端側に一次溶着されてアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されたシュラウドガラス管は、その開口端部側ではシュラウドガラス管把持部により、その反対側（一次溶着部側）ではアークチューブ本体把持部により、それぞれ両把持部の共通の軸周りに回転可能に支持されるので、二次溶着工程において、シュラウドガラス管は安定して回転する。

また、シュラウドガラス管把持部だけを回転させ場合には、一次溶着部に不測の回転トルクが発生するおそれがあるが、同期回転駆動機構により両把持部が同期して回転するので、一次溶着部に不測の回転トルクの発生を伴うことなくシュラウドガラス管が回転する。

このため、二次溶着工程において、シュラウドガラス管は周方向により均一に加熱されて溶融軟化し内側のアークチューブ本体外周に沿ってより均一に溶着（シュリンクシール）されて、二次溶着部の外形はアークチューブ本体の被溶着部に正確に倣った形状となって、二次溶着部の外形および二次溶着部における周方向における溶着性は製品ごとに一層ばらつかない一定のものとなる。

また、シュラウドガラス管の回転時に一次溶着部に不測の回転トルクが生じないため、一次溶着部の溶着性に悪影響を与えることもない。

また、請求項４においては、請求項２または３に記載の放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置において、前記気密シールカップリングを、前記中空軸と、該中空軸に軸受を介し相対回転可能に組み付けられ、該中空軸と協働して磁気回路を構成する前記配管構成部材と、前記中空軸と配管構成部材との相対摺動回転部に装填した磁性流体で構成した。

（作用）シュラウドガラス管内に連通する中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材によって磁気回路を構成するカップリングケース（固定側ケースと回転側ケース）が形成され、軸受を介装したカップリングケースの相対摺動回転部に磁性流体が装填されて磁性流体シールが構成されているが、磁性流体シールは、比較的簡潔な構成であって、相対摺動回転部の摺動抵抗は少なく、しかもごみの発生も少なく、カップリングケース内を大気から遮断する上で非常に有効である。そして、二次溶着工程において、磁性流体シールは、シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材との連通部を大気に対し確実に遮断し、迅速かつ適格な二次溶着（シュリンクシール）を可能にする。

特に、気密シールカップリングを、軸受を介し相対回転可能に組み付けられて協働して磁気回路を構成する内外筒軸における相対回動部に磁性流体を装填した磁性流体シールユニットで構成し、内筒軸を前記中空軸に固定し、外筒軸を前記配管構成部材に固定するように構成すれば、シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材間に気密シールカップリング（磁性流体シールユニット）を簡単に組み付けることができる。

請求項５においては、請求項２〜４のいずれかに記載の放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置において、前記二次加熱手段に対応する位置であって該加熱手段の動作を妨げない所定位置に、前記シュラウドガラス管の二次溶着部を成形する成形ローラを配置するように構成した。

（作用）二次溶着工程において、軸周りに回転するシュラウドガラス管の二次溶着部に成形ローラが側方から接触することで、シュラウドガラス管の二次溶着部外周面が所定径の略真円形状に成形される。

また、「特許請求の範囲」では開示していないが、本発明に係る放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置を、
長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体の一端側を把持する軸周りに回転可能なアークチューブ本体把持部と、
前記アークチューブ本体把持部と軸方向に対向して配置され、前記シュラウドガラス管の一端側を把持し内蔵された中空軸との連通を確保しかつ該シュラウドガラス管を前記アークチューブ本体と同軸状に配置するとともに、軸周りに回転可能で前記アークチューブ本体把持部に対し軸方向に相対移動可能なシュラウドガラス管把持部と、
前記シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材との間に介装された相対回転可能な気密シールカップリングと、
前記アークチューブ本体把持部と前記シュラウドガラス管把持部間に介装され、単一の駆動モータにより前記アークチューブ本体把持部と前記シュラウドガラス管把持部とを同期回転させる同期回転駆動機構と、
前記シュラウドガラス管把持部に把持されたシュラウドガラス管の一次溶着予定位置および二次溶着予定位置を側方からそれぞれ加熱する一次加熱手段および二次加熱手段と、
前記それぞれの加熱手段と干渉しない所定位置に配置されて前記シュラウドガラス管の少なくとも一次溶着部を成形する成形ローラと、を備え、
アークチューブ本体を把持した前記アークチューブ本体把持部とシュラウドガラス管を把持した前記シュラウドガラス管把持部とを軸方向に相対移動させて、シュラウドガラス管がアークチューブ本体を覆う形態に保持し、前記同期回転駆動機構によりシュラウドガラス管およびアークチューブ本体を一体に回転させながら前記一次加熱手段によりシュラウドガラス管を加熱溶融してアークチューブ本体の一端側外周に一次溶着し、前記成形ローラにより一次溶着部を成形した後、シュラウドガラス管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、前記同期回転駆動機構により前記シュラウドガラス管およびアークチューブ本体を一体に回転させながら、前記二次加熱手段によりシュラウドガラス管を加熱溶融してアークチューブ本体の他端側外周に二次溶着するように構成することもできる。

そして、このように構成した場合には、
シュラウドガラス管の一次溶着工程と二次溶着工程とを単一の装置により連続して行うことができるので、従来では大型であった装置を非常にコンパクトなものにできるとともに、作業性も大幅に改善されることになる。

請求項１に係る放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法および請求項２に係る放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置によれば、シュラウドガラス管は周方向に均一に加熱されて溶融軟化しシュラウドガラス管と一体に回転する内側のアークチューブ本体外周面に沿って均一かつ迅速に溶着（シュリンクシール）されて、二次溶着部の外形は常にアークチューブ本体の被溶着部に倣った形状となるので、製造する製品ごとに二次溶着部にばらつきのないアークチューブを製造できる。

請求項３によれば、シュラウドガラス管は周方向により均一に加熱されて溶融軟化し内側のアークチューブ本体外周面に沿ってより均一に溶着（シュリンクシール）されて、二次溶着部の外形は常にアークチューブ本体の被溶着部に正確に倣った形状となるので、製造する製品ごとに二次溶着部にばらつきのさらに少ないアークチューブを製造できる。

請求項４によれば、シュラウドガラス管内を一定の負圧に調整した形態で二次溶着（シュリンクシール）できるので、製造する製品ごとにシュラウドガラス管内封入ガス圧にばらつきのないアークチューブを製造できる。

請求項５によれば、シュラウドガラス管の二次溶着部外周面は成形ローラによって所定径の略真円形状に成形されるので、製造する製品ごとに二次溶着部にばらつきの全くないアークチューブを製造できる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

図１〜図６は本発明に係る放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法および溶着装置の一実施例を示すもので、図１は本発明に係るシュラウドガラス管の溶着方法の一実施例によって溶着されたアークチューブを示し、（ａ）は同アークチューブの縦断面図、（ｂ）は同アークチューブの（ａ）の断面と直交する位置における縦断面図（図１（ａ）に示す線Ｉ−Ｉに沿う断面図）、図２は同アークチューブを適用した放電ランプ装置の縦断面図、図３はアークチューブ本体にシュラウドガラス管を溶着する溶着装置の一部を断面で示す装置全体の側面図、図４は同溶着装置の要部の拡大断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、図５はシュラウドガラス管の二次溶着予定位置におけるガスバーナと成形ローラの配置を示す水平断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）、図６はシュラウドガラス管の溶着工程を説明する工程説明図で、（ａ）はアークチューブ本体の製造工程を経て製造されたアークチューブ本体の縦断面図、（ｂ）はアークチューブ本体にシュラウドガラス管を一次溶着する一次溶着工程を示す縦断面図、（ｃ）は一次溶着したシュラウドガラス管を二次溶着する二次溶着工程の縦断面図である。

図１および図６において、アークチューブは、長手方向途中に放電部である密閉ガラス球１２を備えたアークチューブ本体１０に円筒形状の紫外線遮蔽用シュラウドガラス管２０が溶着一体化されて、密閉ガラス球１２がシュラウドガラス管２０で覆われた構造となっている。

アークチューブ本体１０には、密閉ガラス球１２の前後に横断面矩形のピンチシール部１３ａ，１３ｂが形成され、ピンチシール部１３ａ，１３ｂの前後に非ピンチシール部である円筒部１４ａ，１４ｂがそれぞれ延出形成された棒状に構成されている。

ピンチシール部１３ａ，１３ｂで密封されている密閉ガラス球１２内には、電極ａ，ａが対設されるとともに、始動用希ガス，水銀及び金属ハロゲン化物（以下、発光物質等という）が封入されている。密閉ガラス球１２両端のピンチシール部１３ａ，１３ｂからは、モリブデン箔ｂ，ｂに接続されたリード線ｃ１，ｃ２がそれぞれ導出し、円筒部１４ａ，１４ｂを貫通したリード線ｃ１，ｃ２はアークチューブ本体１０の前後に延びている。

また、アークチューブ本体１０の後端側円筒部１４ｂの外周には、シュラウドガラス管２０の後端部２０ｂを溶着するための円形フランジ部１６が形成され、一方、アークチューブ本体１０の前端側ピンチシール部１３ａと円筒部１４ａ間には、シュラウドガラス管２０の前端側２０ａを溶着するための横断面円形のシュリンクシール部１５ａが形成されている。

そして、シュラウドガラス管２０の後端部２０ｂがアークチューブ本体１０の円形フランジ部１６に溶着（一次溶着）されるとともに、シュラウドガラス管２０の前端側２０ａがアークチューブ本体１０の横断面円形のシュリンクシール部１５ａから円筒部１４ａにかけて溶着（二次溶着）されて、アークチューブ本体１０（密閉ガラス球１２）の周りには大気に対し隔絶された密閉空間２４が形成されている。符号２０ａ１は、シュラウドガラス管２０の前端側溶着部（二次溶着部）、符号２０ｂ１は、シュラウドガラス管２０の後端側溶着部（一次溶着部）である。

シュラウドガラス管２０の後端側の溶着部２０ｂ１では、図１および図６（ｂ）に示すように、シュラウドガラス管後端部２０ｂの内側に接近配置された円形フランジ部１６に溶着すればよいので、加熱されて溶融軟化したシュラウドガラス管後端部２０ｂは内側の円形フランジ部１６に隙間無く溶融密着する。

また、シュラウドガラス管２０の前端側の溶着部２０ａ１では、図６（ｃ）に示すように、シュラウドガラス管２０内に負圧を作用させることで、加熱手段であるガスバーナ１０４により加熱されて溶融軟化したシュラウドガラス管２０の溶着予定領域２０ａが管内の負圧により縮径方向に変形して縮み、図１および図６（ｃ）仮想線で示すように、アークチューブ本体１０前端側の横断面円形のシュリンクシール部１５ａから円筒部１４ａの外周面にかけて隙間無く溶融密着する。

また、シュラウドガラス管２０によって画成された密閉空間２４には、乾燥ガス（例えば、大気が排出されて水分濃度を極小にしたアルゴンガス）が封入され、しかもこの密閉空間２４内の圧力は、高温となるアークチューブ点灯時に約１気圧となるように、非点灯時（常温）では約０．５気圧となるように調整されている。これによって、水分がほとんど存在しない断熱密閉空間２４の気密性が保証されるので、アークチューブ（密閉ガラス球１２）に失透が生じることがない。

図２は、図１に示すアークチューブを用いた放電ランプを示す。アークチューブの前端部は、絶縁性ベース４１の前方に突出する一本のリードサポート４２によって支持され、アークチューブの後端部は、ベース４１の凹部４１ａで支持され、さらにアークチューブの後端部寄りが絶縁性ベース４１の前面に固定された金属製支持部材４４によって把持された構造となっている。

アークチューブから導出する前端側リード線ｃ１は、溶接によってリードサポート４２に固定され、一方、後端側リード線ｃ２は、ベース４１の凹部４１ａ形成底面壁４１ｂを貫通し、底面壁４１ｂに設けられている端子４６に、溶接により固定されている。

そして、図１に示すアークチューブを製造するには、まず、特許文献１に示す従来公知のアークチューブ本体の製造工程によって、図６（ａ）に示す密閉ガラス球１２を備えた棒状のアークチューブ本体１０を製造する。製造されたアークチューブ本体１０の後端側の円筒部１４ｂには、シュラウドガラス管２０の後端部２０ｂの一次溶着を容易にするための円形フランジ部１６が形成されている。次いで、以下に詳述するシュラウドガラス管の溶着工程によって、アークチューブ本体１０に紫外線遮蔽用シュラウドガラス管２０の両端側が溶着一体化されて、アークチューブ本体１０が負圧に調整されたＡｒガスの密閉空間２４で包囲された構造のアークチューブが製造される。

シュラウドガラス管の溶着工程は、図６（ｂ）および（ｃ）に示されており、まず、アークチューブ本体１０の密閉ガラス球１２よりも内径が大きいシュラウドガラス管２０を用意する。そして、図６（ｂ）に示すように、垂直状態にしたシュラウドガラス管２０内にアークチューブ本体１０を挿通し、シュラウドガラス管２０およびアークチューブ本体１０を一体に回転させながら、シュラウドガラス管２０の後端部２０ｂをガスバーナ１０２で加熱溶融し、アークチューブ本体１０側の円形フランジ部１６に一次溶着し、成形ローラ１０６（図４参照）によって溶着部２０ｂ１の表面を成形する。

次いで、図６（ｃ）に示すように、シュラウドガラス管２０内の大気を強制排出するとともに、乾燥ガス（例えば、大気が排出されて、水分濃度を極少にしたＡｒガス）をシュラウドガラス管２０内に供給するガス置換を行って、管内圧力を負圧（例えば０．５気圧）に保持しつつ、シュラウドガラス管２０およびアークチューブ本体１０を一体に回転させながら、シュラウドガラス管２０の溶着予定領域２０ａをガスバーナ１０４で加熱溶融し、アークチューブ本体１０に二次溶着（シュリンクシール）する。

即ち、加熱されて溶融軟化したシュラウドガラス管２０の溶着予定領域２０ａは、管内の負圧により縮径方向に変形して縮み（図１および図６（ｃ）仮想線参照）、アークチューブ本体１０前端側のシュリンクシール部１５ａから円筒部１４ａにかけての領域（図６（ａ），（ｂ）参照）に隙間無く溶融密着して、シュラウドガラス管２０のシュリンクシール部（二次溶着部）２０ａ１が形成される。二次溶着されたシュリンクシール部２１に対しては、成形ローラ１０６（図４参照）によってその表面を成形する。

最後に、シュラウドガラス管２０をシュリンクシール部２０ａ１位置において切断すれば、図１に示すような、アークチューブ本体１０にシュラウドガラス管２０を溶着一体化したアークチューブが得られる。

図３，４，５は、シュラウドガラス管の溶着工程に用いられるシュラウドガラス管溶着装置を示すもので、同装置は、架台フレーム５０上において軸Ｌ６回り回転可能に設けられたアークチューブ本体把持部６０と、架台フレーム５０に垂設された垂直フレーム５２に支持されてアークチューブ本体把持部６０の真上に同軸状に配置され、軸Ｌ７回り回転可能であって上下方向摺動可能なシュラウドガラス管把持部７０とを備えている。

アークチューブ本体把持部６０の中央部には、アークチューブ本体１０の後端側を把持できる上方に開口するコレットチャック６２が設けられるとともに、架台フレーム５０に固定された把持部ケーシング６１内には、アークチューブ本体把持部６０全体が軸受（図示せず）を介して軸Ｌ６周り回転可能に組み付けられている。

一方、シュラウドガラス管把持部７０の中央部には、上下に延びる中空軸７１が設けられ、中空軸７１の下端部外周には、シュラウドガラス管２０の上端側を把持する下方に開口するコレットチャック７２が設けられている。符号７２ａは、中空軸７１に回り止めされて中空軸７１と一体に回転するが、中空軸７１に沿って上下方向に摺動できるコレットチャック本体、符号７２ｂは、コレットチャック本体７２ａの外側に係合するコレットチャックケーシングで、本体７２ａとケーシング７２ｂ間の係合面７２ｃはテーパ面で構成されている。また、本体７２ａの上端部に固定された円盤部７２ｄとケーシング７２ｂとの間には、圧縮コイルばね７２ｅが介装されており、円盤部７２ｄ（本体７２ａ）を圧縮コイルばね７２ｅのばね付勢力に抗して下方に押し下げると、係合面７２ｃにおける圧接状態が外れて、コレットチャック本体７２ａによるシュラウドガラス管把持部７０のチャック（把持）が解除される。符号７１ａは、シュラウドガラス管２０の上端部が係合できる中空軸７１下端部内周面に装填されたＯリングである。

シュラウドガラス管把持部７０（コレットチャックケーシング７２ｂ）は、軸受７３を介して水平第１フレーム８１に回転可能に組み付けられ、水平第１フレーム８１は、垂直フレーム５２に支持されたＬ字型第２フレーム８２の水平プレート部８２ａの下面に固定されている。したがって、シュラウドガラス管把持部７０全体は水平第１フレーム８１（架台５０）に対し軸Ｌ７周りに回転できる。

また、ＬＭガイド５４を介し垂直フレーム５２に沿って上下方向に摺動できるＬ字型第２フレーム８２と、垂直フレーム５２との間には、エアシリンダ５５が介装されて、シュラウドガラス管把持部７０全体がフレーム８１，８２と一体に上下方向に摺動できる。即ち、シュラウドガラス管２０の溶着工程では、アークチューブ本体把持部６０に支持（把持）されたアークチューブ本体１０の上方から、シュラウドガラス管把持部７０に支持（把持）されたシュラウドガラス管２０を下降させることで、図３，４に示すように、シュラウドガラス管２０がアークチューブ本体１０を覆った形態に配置できる。

図３における符号８４は、Ｌ字型第２フレーム８２の下降位置設定用のストッパで、Ｌ字型第２フレーム８２の下端部８３がストッパ８４に当接することで、シュラウドガラス管把持部７０に懸吊支持されたシュラウドガラス管２０のアークチューブ本体１０に対する上下方向の位置が設定される（アークチューブ本体１０の被溶着位置にシュラウドガラス管２０の一次溶着予定領域２０ｂおよび二次溶着予定位置２０ａが対応する位置となる）。

符号８６は、二次溶着工程におけるシュリンクシール開始直前に、Ｌ字型第２フレーム８２を僅かに（例えば５ｍｍ）上昇させるためのエアシリンダで、シュリンクシールの迅速化を図るためのものである。即ち、バーナ１０４により加熱されて溶融軟化したシュラウドガラス管２０の溶着予定領域２０ａは、図６（ｃ）仮想線に示すように、シュラウドガラス管２０内の負圧により縮径方向に変形して縮むことでシュリンクシールされるが、エアシリンダ８６を作動しそのシリンダロッド８６ａによってシュラウドガラス管把持部７０を図３矢印に示すように僅かに上昇させてシュラウドガラス管２０の上端側を上方に引っ張ると、シュラウドガラス管２０における溶融軟化した二次溶着予定領域２０ａが上方に引っ張られて薄肉化する分、負圧による溶融部の縮径作用が促進されて、それだけシュリンクシールに要す時間が短縮される。

アークチューブ本体把持部６０およびシュラウドガラス管把持部７０にはそれぞれ従動平歯車６４，７４が固着され、架台フレーム５０に固定された駆動モータＭによって回転する上下に延びる垂直スプライン軸５６は、軸受（図示せず）を介して架台フレーム５０に回転可能に支承されるとともに、その下端側には、アークチューブ本体把持部６０の従動平歯車６４と噛み合う駆動平歯車５７が固着されている。また、同垂直スプライン軸５６におけるシュラウドガラス管把持部７０の従動平歯車７４に対応する位置には、従動平歯車７４と噛み合うが軸方向に摺動できる駆動平歯車５８が設けられている。即ち、駆動平歯車５８における円筒型のスプライン係合軸５８ａは、同垂直スプライン軸５６と軸方向に相対移動可能に係合するとともに、軸受５９を介してＬ字型第２フレーム８２の水平プレート部８２ａに回転可能に支承されている。このため、エアシリンダ５５の作動により、駆動平歯車５８とシュラウドガラス管把持部７０側の従動平歯車７４との噛み合い状態を保持したまま、Ｌ字型第２フレーム８２（シュラウドガラス管把持部７０）を垂直スプライン軸５６に沿って一体に上下方向に摺動させることができる。

そして、架台フレーム５０に固定された駆動モータＭの回転は、垂直スプライン軸５６，駆動平歯車５７，５８，従動平歯車６４，７４を介して、アークチューブ本体把持部６０およびシュラウドガラス管把持部７０を同期回転させるので、アークチューブ本体把持部６０およびシュラウドガラス管把持部７０に把持されたアークチューブ本体１０およびシュラウドガラス管２０が一体に回転する。

このため、一次溶着工程では勿論、二次溶着工程においても、側方に配置された加熱手段に対し、シュラウドガラス管２０およびアークチューブ本体１０を一体に回転させながら溶着を行うので、シュラウドガラス管２０は周方向に均一に加熱されて溶融軟化し、シュラウドガラス管２０と一体に回転する内側のアークチューブ本体１０外周に沿って均一に溶着されることとなって、特にシュリンクシールされた二次溶着部２０ａ１の外形はアークチューブ本体１０の被溶着部に倣った形状となる。

また、シュラウドガラス管把持部７０の中空軸７１と、第２フレーム８２の水平プレート部８２ａに固定された排気・不活性ガス導入用の配管通路構成部材９８との間には、気密シールカップリングである磁性流体シールユニットＵが介装されて、シュラウドガラス管２０に連通する中空軸７１と配管通路構成部材９８の排気・不活性ガス導入用配管通路９９間の相対回動可能な連通路が大気と確実に遮蔽されるようになっている。符号９９ａはＡｒガス供給ポートである。

即ち、磁性流体シールユニットＵは、軸受９５を介し相対回転可能に組み付けられて協働して磁気回路を構成する内筒軸９２および外筒軸９４と、両軸９２，９４間の相対摺動回動部に装填した磁性流体９６で構成されており、内筒軸９２を中空軸７１の外周に固定し、第２フレーム８２（の水平プレート部８２ａ）に固定した外筒軸９４のフランジ部９４ａを配管通路成部材９８のフランジ部９８ａに固定することで、中空軸７１と配管通路構成部材９８間に磁性流体シールユニットＵを簡単に組み付けることができる。

詳しくは、シュラウドガラス管把持部７０の中空軸７１の上端部外周には、シール部材であるＯリング９１を介して、磁性流体シールユニットＵの内筒軸９２が嵌合されてねじ９３により固定されている。一方、真空ポンプＰ（図３参照）から延びる排気用配管２００やＡｒガス供給用配管３００がバルブ２０２,３０２を介して配管通路構成部材９８に連結されているが、配管通路構成部材９８のフランジ部９８ａには、磁性流体シールユニットＵの外筒軸９４のフランジ部９４ａがシール部材であるＯリング９８ｂを介してねじ締結されている。

また、図３，５に示すように、シュラウドガラス管把持部７０に把持されたシュラウドガラス管２０の側方（図３の左右両側）には、左右一対の一次加熱手段である一次ガスバーナ１０２および二次加熱手段である二次ガスバーナ１０４が一次溶着予定位置および二次溶着予定位置にそれぞれ対応して設けられている。一次ガスバーナ１０２および二次ガスバーナ１０４は、シュラウドガラス管２０から離間した位置からシュラウドガラス管２０に接近する位置まで前後方向（図３紙面垂直方向、図４左右方向）にそれぞれ摺動動作できる。

また、図４に示すように、一次ガスバーナ１０２および二次ガスバーナ１０４とそれぞれ同一高さであって、それぞれのガスバーナ１０２，１０４の動作と干渉しないシュラウドガラス管２０の側方所定位置（図４右側）には、前後方向（図４左右方向）にそれぞれ摺動動作できる一次成形ローラ１０６および二次成形ローラ１０８が配置されている。そして、一次溶着直後のシュラウドガラス管２０の一次溶着部２０ｂおよび二次溶着直後の二次溶着部２０ａに成形ローラ１０６，１０８が側方からそれぞれ接触することで、シュラウドガラス管２０の一次溶着部２０ｂおよび二次溶着部２０ａの外周面がそれぞれ所定径の略真円形状に成形される。

なお、前記した実施例では、中空軸７１と配管通路構成部材９８との間に、内外筒軸９２，９４間の相対摺動部（回動部）における一対の軸受９５，９５で挟まれた領域に磁性流体９６を介装した磁性流体シールユニットＵを組み付けた構造となっているが、磁気回路を構成する中間軸７１と外筒軸９４との間に、軸受９５，９５および磁性流体９６を介装した磁性流体シール構造であってもよい。

また、前記した実施例では、アークチューブ本体１０を支持するアークチューブ本体把持部６０に対して、シュラウドガラス管２０を支持するシュラウドガラス管把持部７０を上下方向に摺動させるように構成しているが、シュラウドガラス管２０を支持するシュラウドガラス管把持部７０に対して、アークチューブ本体１０を支持するアークチューブ本体把持部６０を上下方向に摺動させるように構成してもよい。そして、アークチューブ本体把持部６０を上下方向に摺動させる構成の場合は、二次溶着工程におけるシュリンクシール開始直前に、アークチューブ本体把持部６０を僅かに下降させることで、溶融軟化した二次溶着予定領域に引張力を作用させて、シュリンクシール時間を短縮するように構成することが望ましい。

また、前記した実施例では、アークチューブ本体１０を下方のアークチューブ本体把持部６０で支持し、シュラウドガラス管２０を上方のシュラウドガラス管把持部７０で支持するように構成しているが、実施例とは上下逆さまの構成、即ち、アークチューブ本体１０を上方のアークチューブ本体把持部６０で支持し、シュラウドガラス管２０を下方のシュラウドガラス管把持部７０で支持するように構成してもよい。

また、前記した実施例では、アークチューブ本体１０およびシュラウドガラス管２０を鉛直状態にして一次溶着および二次溶着を行うが、アークチューブ本体１０およびシュラウドガラス管２０を水平状態や斜めにして一次溶着および二次溶着を行う構成であってもよい。

また、前記した実施例では、二次溶着直後の二次溶着部２０ａ１を成形ローラ１０８によって成形するように構成しているが、シュリンクシールにより確実に二次溶着されるので、二次溶着部２０ａ１を成形する成形ローラ１０８は必ずしも必要ではない。

また、前記した実施例における一次溶着工程では、シュラウドガラス管の後端部２０ｂは、アークチューブ本体後端側の円筒部１４ｂの外周に形成した円形フランジ部１６に溶着されるが、従来の他の公知構造のように、加熱溶融軟化したシュラウドガラス管の後端側領域を成形ロールなどにより縮径させて、アークチューブ本体後端側の円筒部１４ｂに直接溶着するようにしてもよい。

（ａ）本発明に係るシュラウドガラス管の溶着方法の一実施例によって溶着されたアークチューブの縦断面図である。 （ｂ）同アークチューブの（ａ）で示す断面と直交する位置における縦断面図（図１（ａ）に示す線Ｉ−Ｉに沿う断面図）である。 同アークチューブを適用した放電ランプ装置の縦断面図である。 アークチューブ本体にシュラウドガラス管を溶着する溶着装置の一部を断面で示す装置全体の側面図である。 同溶着装置の要部の拡大断面図（図３に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。 シュラウドガラス管の二次溶着予定位置におけるガスバーナと成形ローラの配置を示す水平断面図（図４に示す線Ｖ−Ｖに沿う断面図）である。 （ａ）アークチューブ本体の製造工程を経て製造されたアークチューブ本体の縦断面図である。 （ｂ）アークチューブ本体にシュラウドガラス管を一次溶着する一次溶着工程を示す縦断面図である。 （ｃ）一次溶着したシュラウドガラス管を二次溶着する二次溶着工程の縦断面図である。 従来の放電ランプ用アークチューブの縦断面図である。

符号の説明

１０ アークチューブ本体
１２ 放電発光部である密閉ガラス球
１３ａ、１３ｂ ピンチシール部
ａ 電極棒
ｂ モリブデン箔
ｃ１、ｃ２ リード線
２０ シュラウドガラス管
２０ｂ シュラウドガラス管の一次溶着予定領域
２０ｂ１ シュラウドガラス管の一次溶着部
２０ａ シュラウドガラス管の二次溶着予定領域
２０ａ１ シュラウドガラス管の二次溶着部
２４ 密閉ガラス球を取り囲む密閉空間
５５ シュラウドガラス管把持部を昇降させるエアシリンダ
５６ 同期回転駆動機構を構成する垂直スプライン軸、
５７，５８ 同期回転駆動機構を構成する駆動平歯車、
６０ アークチューブ本体把持部
Ｌ６ アークチューブ本体把持部の回転中心軸
６２ コレットチャック
６４，７４ 同期回転駆動機構を構成する従動平歯車、
Ｍ 同期回転駆動機構を構成する駆動モータ
７０ シュラウドガラス管把持部
Ｌ７シュラウドガラス管把持部の回転中心軸
７１ 中空軸
７２ コレットチャック
７３ シュラウドガラス管把持部を回転可能に支承する軸受
８６ シュラウドガラス管の二次溶着予定領域に引張力を作用させるエアシリンダ
Ｕ 気密シールカップリングである磁性流体シールユニット
９２ 回転側カップリングケースである内筒軸
９４ 固定側カップリングケースである外筒軸
９５ 内外筒軸間に介装された軸受
９６ 磁性流体
９８ 排気・不活性ガス導入用の配管通路構成部材
９９ 排気・不活性ガス導入用の配管通路
１０２ 一次加熱手段である一次ガスバーナ
１０４ 二次加熱手段である二次ガスバーナ
１０６ 一次成形ローラ
１０８ 二次成形ローラ
２００ 排気用配管
３００ Ａｒガス供給用配管
Ｐ 真空ポンプ

Claims (5)

1. 長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されてその一端側を前記アークチューブ本体の一端側に一次溶着されたシュラウドガラス管の他端側を、該シュラウドガラス管の開口端部を介して管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、側方から加熱溶融して内側のアークチューブ本体の他端側に二次溶着する放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法において、
   前記シュラウドガラス管の開口端部を相対回転可能な気密シールカップリングを介して排気および不活性ガス導入用の配管通路に接続するとともに、前記シュラウドガラス管を軸心周りに回転させながら二次溶着することを特徴とする放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着方法。
2. 長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されてその一端側を前記アークチューブ本体の一端側に一次溶着されたシュラウドガラス管の他端側を把持して、該シュラウドガラス管と内蔵された中空軸との連通を確保する軸周りに回転可能なシュラウドガラス管把持部と、
   前記シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材との間に介装された相対回転可能な気密シールカップリングと、
   前記シュラウドガラス管把持部を回転させる回転駆動機構と、
   前記シュラウドガラス管把持部に把持されたシュラウドガラス管の二次溶着予定位置を側方から加熱する二次加熱手段とを備え、
   前記シュラウドガラス管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、前記回転駆動機構により前記シュラウドガラス管を回転させながら前記二次加熱手段によりシュラウドガラス管を加熱溶融してアークチューブ本体の他端側外周に二次溶着するように構成されたことを特徴とする放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置。
3. 長手方向途中に放電発光部が形成されたアークチューブ本体の一端側を把持する軸周りに回転可能なアークチューブ本体把持部と、
   前記アークチューブ本体把持部と軸方向に対向して配置され、その一端側が前記アークチューブ本体の一端側に一次溶着されてアークチューブ本体を覆う同軸状に配置されたシュラウドガラス管の他端側を把持して、該シュラウドガラス管と内蔵された中空軸との連通を確保する軸周りに回転可能なシュラウドガラス管把持部と、
   前記シュラウドガラス管把持部の中空軸と排気および不活性ガス導入用の配管通路構成部材との間に介装された相対回転可能な気密シールカップリングと、
   前記アークチューブ本体把持部と前記シュラウドガラス管把持部間に介装され、単一の駆動モータにより前記アークチューブ本体把持部と前記シュラウドガラス管把持部とを同期回転させる同期回転駆動機構と、
   前記シュラウドガラス管把持部に把持されたシュラウドガラス管の二次溶着予定位置を側方から加熱する二次加熱手段とを備え、
   前記シュラウドガラス管内を排気しかつ管内に不活性ガスを導入して管内を負圧に保持しつつ、前記同期回転駆動機構により前記シュラウドガラス管およびアークチューブ本体を一体に回転させながら前記二次加熱手段によりシュラウドガラス管を加熱溶融してアークチューブ本体の他端側外周に二次溶着するように構成されたことを特徴とする放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置。
4. 前記気密シールカップリングは、前記中空軸と、該中空軸に軸受を介し相対回転可能に組み付けられ、該中空軸と協働して磁気回路を構成する前記配管構成部材と、前記中空軸と配管構成部材との相対回動部に装填された磁性流体で構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置。
5. 前記二次加熱手段に対応する位置であって該加熱手段の動作を妨げない所定位置に、前記シュラウドガラス管の二次溶着部を成形する成形ローラが配置されたことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の放電ランプ用アークチューブにおけるシュラウドガラス管の溶着装置。

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