JPH0582026A

JPH0582026A - ランプ用ガラス管封止工程のフアジイ制御装置

Info

Publication number: JPH0582026A
Application number: JP3243665A
Authority: JP
Inventors: Motonori Masui; 元宣増井; Yasuo Ban; 康雄伴; Masahiko Hishida; 正彦菱田; Terukuni Yokoyama; 輝邦横山; Yoshihiro Atsumi; 至弘渥美
Original assignee: Iwasaki Denki KK; Mitsubishi Atomic Power Industries Inc
Current assignee: Iwasaki Denki KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1993-04-02
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: US5305224A; DE69216189D1; EP0534361B1; EP0534361A1; JPH07105194B2

Abstract

(57)【要約】【目的】未熟練作業者でもガラス管封止工程における
諸条件の調整を容易に行うことができるファジイ制御装
置を提供する。この装置は上述の調整の作業手順を指示
する。【構成】ファジイ制御装置は、ガラス管封止工程をフ
ァジイ理論を応用して制御すべく、カメラ装置により撮
像された画像情報を、ガラス管の軟化状態変化量及びバ
ーナ炎の燃焼状態量として演算処理する画像処理手段
と、その演算結果を得て、バーナ炎に関係するパラメー
タの適性な制御量をファジイ推論により演算出力するフ
ァジイ制御処理手段とを含むファジイ制御処理装置を備
えている。更に、ファジイ制御装置は、ガラス管封止後
の状態を作業者が操作指示データ入力支援処理手段に入
力することにより、ガラス管の封止部に異常があれば、
ファジイ推論を用いて自動的に異常原因を得てＣＲＴに
表示するファジイ診断支援装置を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ランプ製造設備におい
てランプ用ガラス管の封止工程に用いられるバーナの可
燃性ガス、支燃性ガス、シールドガス等の流量及び／又
は圧力調整、燃焼時間の制御、ガラス管封止状態異常診
断等に利用できるファジイ制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ランプ製造設備においては、例え
ば放電ランプの石英ガラス製発光管のようなガラス管の
両端への電極の封着に際しては、同電極の封着状態が最
適となるように、熟練作業者が、目視によりガラス管の
軟化状態及びバーナ炎の形状と発光状態を観察して診断
し、プレスによりガラス管端部を押し潰し、封入箔部で
封止する最適条件を設定する必要があった。

【０００３】即ち、ガラス管の軟化状態を封止に最適に
設定するには、バーナの火力、火炎の性状、加熱開始か
らプレスに適する軟化状態に達するまでの時間が重要な
条件となるため、このための条件設定は、熟練作業者の
目視によりガラス管の軟化状態及びバーナ炎の状態をそ
の形状、発光状態から判断し、また、プレスにより押し
潰されたガラス管端部の封止部の状態を目視観察して、
異常発生の原因を推定し、熟練作業者が、ガラス管封止
工程の上述した可燃性ガス、支燃性ガス、シールドガス
の流量又は圧力調整、ガラス管封止条件及びバーナ位置
調整の条件等のバーナ炎に関係した諸パラメータを診断
し、適宜設定していた。

【０００４】この従来技術について、図６〜図１３を参
照して更に詳しく説明する。図６はガラス管１をバーナ
６で加熱する状態を示す断面図、図７は図６の垂直断面
図、図８は図７のＡ−Ａ線に沿った断面図であって、同
図６〜８に示すように、固定されたガラス管１の端部に
主電極２、補助電極３、モリブデン箔４、リード線５を
挿入し、仮栓２０（図１３）を嵌合させてからバーナ６
に点火し加熱する。ガラス管１の端部が加熱されるに従
い軟化し、図９の（ａ）〜（ｃ）に示すようにくびれ部
８が生ずる。作業者は、このくびれ部８の形状、ガラス
管１の発光状態、バーナ炎の強さや色を目視にて観察
し、条件が適切であったか否かを判定していた。

【０００５】更に、一定時間を経過すると、自動的にプ
レスであるモールド７をエアシリンダ３４（図１３）に
よりガラス管端部に向かって前進させて、図１０及び図
１１で示すようにガラス管端部をプレスもしくは押し潰
し、モリブデン箔４、リード線５をガラス管端部内面と
密着させることにより封止する。リード線５の中間にあ
るモリブデン箔４は封止を完全にするためのものであ
り、リード線５と溶接されている。プレス後、作業者は
ガラス管端部を観察し、図１２に示されている不良を表
すシール面のシワ９、プレス不足Ａ〜Ｄ、モリブデン箔
４の切れ１０の有無等から条件が適切であったか否かを
判定していた。

【０００６】これ等の不良の発生原因について、熟練作
業者はその経験から、シール面のシワ９及びモリブデン
箔４の切れの発生には、加熱によるガラス管１の軟化具
合を決めるバーナ６の加熱時間、補助電極３が加熱され
ることにより空気中の酸素で酸化されるのを防止するた
めに流す窒素ガスの流量、及びモールド７の加圧力が影
響することを知っていた。

【０００７】具体的には、例えば、シール面にシワ９が
数多く発生し、且つリード線とモリブデン箔４との溶接
部に切れ１１が発生する時には窒素流量が影響してお
り、また、モリブデン箔４の中央部の切れと酸化には窒
素流量が強い関係を有する。同様に、プレス不足且つバ
ーナタイム即ち加熱時間が短い時には、図１２に示すＢ
部に空洞を生じ、逆にバーナ加熱時間が長いと図１２に
示すＥ部の形状が好ましくなくなるいわゆる風袋変形を
生じ、バーナ位置が高過ぎてガラス管端部の加熱位置が
適切でない場合には、Ｄ部にプレス不足が生じる。

【０００８】以上のように、上述した不良の発生を防止
するためには、ガラス管端部の温度、窒素流量、バーナ
の火力、ガラス管端部の加熱位置、プレスの加圧力等の
諸条件を適正に設定し調整する必要があり、熟練作業者
が、上述のような種々の不良を目視により診断し、ガラ
ス管の封止工程の調整条件を決定していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した諸条
件は互いに密接に関連しているため、従来は自動化が困
難とされており、熟練作業者が目視により、ガラス管が
加熱開始からプレスに適する軟化状態に達するまでのバ
ーナ加熱時間、窒素流量(図１３の弁Ｖ₁により調節）、
バーナ火力即ち水素及び酸素の流量と圧力（図１３の弁
Ｖ₂、Ｖ₃により調節）、バーナ位置、プレス加圧力及び
速度を制御する空気圧（図１３に示すエアシリンダ３４
において調節）等を、表現したり伝承したりすることが
難しい経験的知識に基づいて調整せざるを得なかった。

【００１０】しかも、ガラス管の封止後の外見状態から
不良原因を探ることは、未熟練作業者にとっては、目視
のためばかりでなく、不良原因が複合して存在するため
もあって、非常に難しく、いわんや調整の条件を適切に
判断することは、熟練作業者といえども困難を極めてい
た。

【００１１】従って、上述のように手動調整に主として
依存し作業を行っていたため、高度に熟練した作業者を
確保しなければならないだけでなく、作業者によっては
製品品質にバラツキが出て信頼性に欠ける問題があった
り、ガラス管の製造ロットを変更し異なる仕様を有する
ガラス管を製造するような場合には、その都度、上述の
調整を行わねばならず、非常に面倒であった。また、熟
練作業者が行っても再調整作業を数多く繰り返して最適
条件を絞り込む必要があり、これは非常に時間を有する
作業であった。

【００１２】従って、本発明の目的は、熟練作業者のみ
にしかできなかったガラス管封止工程における諸条件の
調整を容易に行うことができるガラス管封止工程のファ
ジイ制御装置を提供することである。

【００１３】また、本発明の別の目的は、上述の調整と
同時に、未熟練作業者にも諸条件の調整ができるように
調整の作業手順を指示することができるファジイ制御装
置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用】上述の目的を達
成するため、本発明は、ガラス管の端部をバーナ炎によ
り加熱し軟化させてからプレスして封止するランプ用ガ
ラス管封止工程をファジイ理論を応用してファジイ制御
する。本発明によると、ファジイ制御装置は、バーナ炎
の状態及びガラス管の軟化状態を撮像するカメラ装置、
及び該カメラ装置により撮像された画像情報を、画像処
理用データに基づいて、前記ガラス管の軟化状態変化量
及び前記バーナ炎の燃焼状態量として演算処理する画像
処理手段と、該画像処理手段の演算結果を得て、所定の
ファジイルール及びメンバシップ関数を含むファジイ制
御用データに基づいて、前記バーナ炎に関係するパラメ
ータの適性な制御量をファジイ推論により演算出力する
ファジイ制御処理手段とを含むファジイ制御処理装置、
を備えている。

【００１５】また、本発明による上述のファジイ制御処
理装置は、前記画像処理手段から疑似カラー像を得て陰
極線管（ＣＲＴ）に表示すると共に、前記ファジイ制御
処理手段から出力される前記制御量を前記バーナ炎に関
係するパラメータの操作量として前記陰極線管に表示す
る状態表示処理手段を更に含んでおり、作業者は、ＣＲ
Ｔ上の疑似カラー像を判断の補完材料とすることができ
る。

【００１６】更に、本発明のランプ用ガラス管封止工程
のファジイ制御装置は、封止されたガラス管の仕上がり
状態の観察結果が入力されると、該入力の内容を、ファ
ジイ診断用データに基づいて、対応する所定のファジイ
ルール及びメンバシップ関数に変換する操作指示データ
入力支援処理手段と、変換された結果を該操作指示デー
タ入力支援処理手段から得て、ファジイ推論を行い前記
制御量の操作方法もしくは作業手順をＣＲＴに出力する
操作指示処理手段とを含むファジイ診断支援装置を備え
ている。このように、ファジイ診断支援装置は、ガラス
管封止後の状態を作業者が操作指示データ入力支援処理
手段に入力することにより、ガラス管の封止部に異常が
あれば、ファジイ推論を用いて自動的に異常原因を得て
ＣＲＴに表示する。

【００１７】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。

【００１８】先ず、図１は、ガラス管製造設備における
本発明の実施例によるファジイ制御装置２３とその周辺
機器との関係を概略的に示す系統図であり、図２は、フ
ァジイ制御装置２３の機能を説明するためのブロック図
であり、図３は、図２に示した機能を実現するためのハ
ードウエアを示している。

【００１９】図１において、窒素の逃散を防ぐため仮栓
２０が施されたガラス管１は適宜の固定装置１ａにより
固定されており、このガラス管１の端部内には、前述し
た従来の技術と同様に、主電極２、補助電極３、モリブ
デン箔４及びリード線５の集合体が予め挿入されている
(図６〜図１３参照）。このガラス管１は、注入弁Ｖ₁及
び元弁Ｖ₄を有する窒素供給管１ｂを介して窒素ボンベ
Ｎ₂に接続されている。この窒素供給管１ｂはまた圧力
計Ｐ₁及び流量計Ｆ₁を有する。

【００２０】ガラス管１の端部の外側には、この実施例
では、１対のバーナ６が直径方向に対峙して配設される
と共に、該バーナ６間に１対のモールド（プレス）７が
同様に直径方向に対峙して配設されているが、図には各
々１つのみのバーナ６及びモールド７が示されている。
モールド７はピストンロッド７ａを介してエアシリンダ
３４に機械的に結合され、また、バーナ６は、水素供給
管６ａを介して水素ボンベＨ₂に接続されると共に酸素
供給管６ｂを介して酸素ボンベＯ₂に接続されている。
水素供給管６ａは注入弁Ｖ₂及び元弁Ｖ₅に加えて圧力計
Ｐ₂及び流量計Ｆ₂を有し、また、酸素供給管６bは注入
弁Ｖ₃及び元Ｖ₆に加えて圧力計Ｐ₃及び流量計Ｆ₃を有す
る。水素供給管６aから延びる分岐管６ｃにはパイロッ
トバーナ４４が接続されている。

【００２１】仮栓２０が嵌合したガラス管１には、窒素
の元弁Ｖ₄及び注入弁Ｖ₁を開いて窒素ガスが供給され、
ガラス管１内の雰囲気は窒素で置換される。また、水素
の元弁Ｖ₅及び注入弁Ｖ₂と酸素の元弁Ｖ₆及び注入弁Ｖ₃
を開いてパイロットバーナ４４に点火後、このパイロッ
トバーナ４４によりバーナ６に点火されると、ガラス管
端部の加熱から始まる封止工程が開始される。

【００２２】図１及び図３において、上述したガラス管
１の加熱状況もしくは封止工程を光学フイルタ３６を介
して観察すべく、適宜の位置に電荷結合型素子（ＣＣ
Ｄ）カメラ（カメラ装置）１２が搭載されている。同Ｃ
ＣＤカメラ１２は本発明によるファジイ制御装置２３に
電気的に接続されており、ファジイ制御装置２３の出力
はモニタテレビ２１及び陰極線管（ＣＲＴ）２２に接続
されている。加熱状況はＣＣＤカメラ１２を通してモニ
タテレビ２１で監視され、モニタ画面は設定されたタイ
ムステップ毎にファジイ制御装置２３に取り込まれ、画
像処理が行われる。

【００２３】また、ガラス管加熱設定時間が過ぎると、
エアシリンダ３４によりモールド７を前進させてガラス
管１をモールド７により挟んだ状態でのピンチシールを
行うと共にバーナ６が消火される。ファジイ制御装置２
３は、この過程でＣＣＤカメラ１２から取り込まれたバ
ーナ炎とガラス管１の画像を処理し、ＣＲＴ２２に疑似
カラー像を表示すると共に、ガラス管及びバーナ炎に関
する画像情報をファジイ推論により診断した結果を操作
量（調整量）としてＣＲＴ２２に表示する。尚、図示し
ていないが、操作量の出力をＡ−Ｄ変換器でアナログ信
号に変換し信号伝送してもよい。また、ファジイ制御装
置２３は、上述した作業が終了すると、作業者の目視観
察によりガラス管１の封止の仕上がり状態をファジイ診
断支援装置２５（図２）に入力して、ファジイ推論によ
り診断した結果を操作量（調整量）としてＣＲＴ２２に
表示することもできる。この操作量をもとに、以上の作
業を繰り返すことにより、最適調整が比較的短時間に行
われる。

【００２４】次に、ファジイ制御装置２３の機能を説明
する図２において、ファジイ制御装置２３は、上述した
ＣＣＤカメラ１２、ＣＲＴ２２、モニタテレビ２１を付
帯設備として有すると共に、機能的には、ファジイ制御
処理装置２４及びファジイ診断支援装置２５を有する。
これ等のファジイ制御処理装置２４及びファジイ診断支
援装置２５は、図３に示すハードディスク３８及び中央
処理装置（ＣＰＵ）３７に内蔵されている。ハードウエ
アの構成については図３に関連して後から説明する。

【００２５】ファジイ診断支援装置２５は、ファジイ制
御処理装置２４の診断機能を補完するため、作業者がガ
ラス管の封止の仕上がり状態を入力すると、異常原因と
症状に関する因果関係行列を用いたファジイ診断により
異常原因を推定し、ＣＲＴ２２に表示したり、異常を排
除するための作業手順をＣＲＴ２２に表示する。

【００２６】ファジイ制御処理装置２４は、フロッピデ
ィスク３３に内蔵された画像処理用データと、フロッピ
ディスク４０に内蔵されたファジイ制御用データと、画
像処理用データ入力支援処理手段２７と、画像処理手段
２６と、ファジイ制御用データ入力支援処理手段３０
と、ファジイ制御処理手段２９と、状態表示処理手段２
８とからなるソフトウエア群である。また、ファジイ診
断支援装置２５は、フロッピディスク３９に内蔵された
ファジイ診断用データと、操作指示データ入力支援処理
手段３２と、操作指示処理手段３１とからなるソフトウ
エア群である。

【００２７】図３は、上述した諸機能を実現するハード
ウエアの構成を示すもので、前述したＣＣＤカメラ１２
と、背景光を排除してガラス管及びバーナ炎の情報のみ
を適正にＣＣＤカメラ１２に入力するための光学フイル
タ３６と、信号伝送ケーブル４１と、画像処理装置３５
と、モニタテレビ２１と、例えばＰＣ−９８０１ＲＡ型
として市販されているようなパーソナルコンピュータも
しくはエンジニアリングワークステーションでよいＣＰ
Ｕ３７と、ハードディスク３８と、マウス４３と、キー
ボード４２と、ＣＲＴ２２と、フロッピディスク３３、
３９、４０とから構成されている。

【００２８】次に、上述したファジイ制御装置２３の動
作について図１〜図５を参照して詳細に説明する。先
ず、ガラス管端部に所定深さまで、主電極２、補助電極
３、モリブデン箔４及びリード線５の集合体を挿入し、
固定する（図１３参照）。集合体の固定治具は周知のも
のでよいためその図示は省略する。次いで、ファジイ制
御装置２３のＣＰＵ３７にキーボード４２を介してガラ
ス管のサイズと、電極の種類及びサイズとを入力する。

【００２９】ファジイ制御装置２３は、これ等の入力に
基づき内蔵するシステムを駆動させて、当該サイズのガ
ラス管封止工程の調整に必要な窒素、水素、酸素の注入
弁即ち流量制御弁Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃の開度と、バーナ位置
(バーナの種類、ガラス管面からの距離及び管端からの
高さ）とについて、即ちバーナ炎に関係した諸パラメー
タについて、過去の最適な情報をＣＲＴ表示により作業
者に指示するか、或は各弁に開度信号を送ると共にバー
ナ位置設定器（図示せず）にも信号を送り、弁開度及び
バーナ位置を自動的に初期設定する。この設定条件下で
バーナ６に点火し、ガラス管端部の加熱を開始すると、
ガラス管１は、その温度上昇に伴い強い発光状態を呈す
る。

【００３０】ＣＣＤカメラ１２は、バーナ炎とガラス管
１のそれぞれの光の強さに応じた像を情報として出力す
る。バーナ炎とガラス管の輝度情報だけを特徴的に捕ら
えるために、ＣＣＤカメラ１２には背景光を排除するた
めのフイルタ３６が設置されているので、ＣＣＤカメラ
１２からは実質的にバーナ炎とガラス管１の発光のみが
情報として出力される。

【００３１】この画像情報は、画像処理装置３５に送ら
れディジタル信号に変換された後、画像処理手段２６に
より画像処理され、ガラス管１が加熱されて軟化してい
く状態における発光輝度分布が濃淡画像としてモニタテ
レビ２１に出力されると共に、疑似カラー像が状態表示
処理手段２８を介してＣＲＴ２２に出力される。また、
各タイムステップのスナップショットを加熱時間中に複
数枚作成して、画像処理手段２６により画像処理計測を
行う。水素及び酸素の流量と圧力並びに加熱時間につい
ての設定された状態を維持するため、バーナ６に関して
はガラス管１の加熱時間中の変化はないので、バーナ炎
に関する画像処理は１枚のみのスナップショットについ
て行い、画像処理手段２６で画像計測を行う。ここで、
ファジイ制御装置２３の起動時に画像処理用データがフ
ロッピイディスク３３により画像処理用データ入力支援
処理手段２７に読み込まれ、画像処理に必要なセットア
ップ状態になる。

【００３２】次に、画像計測とガラス管１に現れる現象
との関係を詳しく説明する。ガラス管１は、図９に関連
して前に述べたように、加熱が進むに伴って軟化し、僅
かながら形状が変化していく。図９ではガラス管１の形
状変化を誇張して示しているが、時間ｔ₁でガラス管１
の径が変化(横幅の変化という）を始めてくびれ部８が
形成され、時間ｔ₂では細くなった部分が下方へ垂れて
くる(ガラス管の発光している高さを焼き幅という）。
横幅の変化は約１ｍｍ程度、焼き幅は電極位置の数ｍｍ
上部に達するか、又はガラス管下端の周縁部の肉が少し
外側に向かって盛り上がってくる程度が、ガラス管のプ
レスにとって好適である。ＣＣＤカメラ１２からの撮像
信号の中には、ガラス管の輝度情報として同ガラス管の
形状変化の情報が含まれており、従って、画像処理手段
２６で画像計測を行うことによって形状の時間変化率を
算定することができる。また、バーナ炎に関しては、輝
度分布としてバーナ６の炎の強い(青みが強い)部分、弱
い(赤みが多い)部分、全体の分布を同様に輝度分布の画
像処理計測により相対的な状態量を算定することができ
る。

【００３３】これ等の画像計測処理結果の状態量と熟練
作業者が行う時の診断内容の状態量に対応した操作量と
の関係として、ファジイ制御処理手段２９のためのファ
ジイ制御用データ入力支援処理手段３０で、予め熟練作
業者の経験的知識をファジイのルールとメンバシップ関
数（所属度関数）のファジイ推論プログラムの形で意味
付けをしておく。尚、これに必要なデータは、ファジイ
制御装置２３の始動時にフロッピディスク４０又はハー
ドディスク３８からファジイ制御用データとして読み込
まれ、ファジイ制御用データ入力支援処理手段３０に初
期設定される。即ち、熟練作業者が目視で行う状態量の
確認と操作量の決定に対応させて、画像処理計測結果の
状態量と水素及び酸素の注入弁Ｖ₂、Ｖ₃並びにバーナ加
熱時間（バーナタイム）の操作量の関係をIF−THENのル
ールの形で表現し、画像処理計測結果の状態量、バーナ
加熱時間（バーナタイム）、注入弁Ｖ₂、Ｖ₃の操作量を
ファジイメンバシップ関数の形で表現し、予め作業者が
行う決定内容をファジイ計算機プログラムとして計算機
に付属するハードディスク３８又はＣＰＵ３７のメモリ
に記憶させておくと、画像処理計測結果の入力に対して
ファジイ制御処理手段２９が自動的に作業者と同様の決
定情報（必要な調整量又は操作量）を出力する。出力内
容は、状態表示処理手段２８により適宜編集される。

【００３４】具体的には、図４にファジイ制御用データ
入力支援処理手段３０に初期設定されるメンバシップ関
数を示す。同図左側の３つのメンバシップ関数は、画像
処理計測結果のバーナ炎の色（ＣＣＤカメラ１２の輝度
情報）、焼き幅（ガラス管の発光高さ）、横幅（ガラス
管の細り）の状態量に関するもので、右側の３つは注入
弁Ｖ₃（酸素流量）、Ｖ₂（水素流量）及びバーナ加熱時
間（バーナタイム）の操作量に関するものである。

【００３５】また、このメンバシップ関数を内蔵した状
態量と操作量の関係を用いてファジイ制御ルールにより
調整量又は操作量を決定するファジイ制御処理手段２９
の内容を以下に説明する。調整量又は操作量について
も、熟練作業者の経験的知識がメンバシップ関数の形で
表現されており、ファジイ制御処理手段２９では具体的
な調整量又は操作量が演算される。

【００３６】バーナ炎に関しては、次の表１のようにル
ールを設定する。ここで、炎の色は燃焼即ち酸化量が多
ければ、水素・酸素反応では紫外線領域の波長が多くな
り、従って青白い炎となる。また、水素が過剰であれ
ば、水素の励起線が紫外線領域にあるため、更に青白さ
が増す。逆に酸素が多いと、酸化に供せられない酸素と
燃焼の結果生成した水分の光吸収のため、赤みを帯び
る。つまり、燃焼量が高くなれば温度が上がり、青白い
炎となり、また、燃焼量が低く、温度が低いと、赤みを
帯びる。従って、炎の色で燃焼状態を判断することがで
き、これをもとに酸素、水素の流量のルールを形成する
ことができる。

【００３７】

【表１】IF 炎の色(輝度情報) IS 少し青い(高い) THEN
酸素流量 IS そのまま IF 炎の色(輝度情報) IS 少し赤い(低い) THEN 酸素流
量 IS 増す IF 炎の色(輝度情報) IS 青み多い(非常に高い)THEN 酸
素流量 IS 減ず IF 炎の色(輝度情報) IS 少し赤い(低い) THEN 水素流
量 IS 減ず IF 炎の色(輝度情報) IS 青み多い(非常に高い)THEN 水
素流量 IS 増す

【００３８】ここで、注入弁Ｖ₂、Ｖ₃の操作量が抽象的
な内容となっており、具体的には記載していないが、フ
ァジイ制御処理装置２４の作動結果としては、必要な調
整量又は操作量として、弁の開度変更の指示が弁棒の回
転方向及び回転数の形で出力される。

【００３９】また、ガラス管に関しては次の表２のよう
にルールを設定する。ここで、焼き幅の変化量は適性量
に対して判断されるもので、時間的に変化量が早く、大
きければ設定されたバーナタイムに不適と判断される。
同様に、ガラス管の横幅の変化についても判断され、従
って、この結果からはバーナタイムと加熱量の適性量に
対するルールを形成することができる。

【００４０】

【表２】IF 焼き幅 IS 適切 AND 横幅の変化 IS適切 TH
EN バーナタイム IS そのまま IF 焼き幅 IS 適切 AND 横幅の変化 IS 幅大きい THEN
バーナタイム IS 減ず IF 焼き幅 IS 適切 AND 横幅の変化 IS 幅小さい THEN
バーナタイム IS 増す IF 焼き幅 IS 狭い AND 横幅の変化 IS 適切 THEN 水素
流量 IS 増す IF 焼き幅 IS 広い AND 横幅の変化 IS 適切 THEN 水素
流量 IS 減ず

【００４１】ここで、注入弁Ｖ₂、Ｖ₃の操作量及びバー
ナタイムを具体的には記載していないが、ファジイ診断
支援装置２５の作動結果としては、必要な調整量又は操
作量として弁の開度変更が弁棒の回転方向及び回転数並
びに時間ｔの形で出力される。

【００４２】ファジイ制御処理装置２４からの出力内容
は、作業者に対してＣＲＴ２２に必要な調整内容として
操作量が表示される。また、ＣＣＤカメラ１２の画像情
報を画像処理して、状態表示処理手段２８で出力に必要
な情報に加工した結果を疑似カラー像でＣＲＴ２２に表
示することができ、作業者はこれを判断の補完材料とす
ることができる。通常時は、この操作量（調整量）に基
づき再調整を実施することにより、調整を精度良く行う
ことが可能になる。これにより、作業者は、熟練なしに
熟練作業者同様の調整に必要な支援情報を得ることがで
き、短時間で調整ができるようになる。

【００４３】また、図には記載していないが、ファジイ
制御処理装置２４からの出力信号をＡ−Ｄ変換器を介し
て弁Ｖ₂、Ｖ₃の操作量及びバーナタイムに関する情報を
信号伝送することにより、自動的に弁の開度設定及びバ
ーナタイムの時間設定を行うことができる。

【００４４】更に、作業者は、ガラス管封止後のその端
部の押し潰し状態の情報から、以下に述べるファジイ診
断支援装置２５で調整方法についての支援情報を得るこ
とができる。以下に、図２、図５及び表３を参照してフ
ァジイ診断支援装置２５について説明する。

【００４５】従来の技術では、熟練作業者はガラス管封
止後のその端部の押し潰し状態を目視観察することによ
り、図１２に示した部位の良不良を見ながら、且つ不良
であればその原因を経験的に判断して必要な調整を下し
ていた。この熟練作業者の経験的知識は、部位の状態と
原因の形の因果関係として表に表すことができ、これ
は、更にファジイ推論のルールとメンバシップ関数の形
で表現することができる。ＣＣＤカメラ１２からの信号
は、ガラス管封止後はバーナが消火されているため光源
がなく、用いることができない。そこで、ファジイ診断
支援装置２５では、ファジイ推論を用いてガラス管封止
後の状態を作業者が入力することにより、自動的に不良
原因を得ることができるようにするものである。即ち、
作業者がガラス管のプレス状態を入力すると、操作指示
データ入力支援処理手段３２では入力の内容に対応する
ファジイルールとメンバシップ関数に変換し、変換した
結果は、操作指示処理手段３１に転送され、ファジイ推
論を行って操作方法を出力する。この結果から得られた
調整方法をＣＲＴ２２に出力し、作業者の判断支援を行
うものである。これにより、ＣＣＤカメラ１２の信号以
外の状態量の入力も可能であり、従って、ＣＣＤカメラ
１２の信号からは得られない状態量と操作量（調整量）
の関係も出力することができ、ファジイ制御装置２３の
補完的な情報を出力することができる。

【００４６】目視観察の結果の状態量と熟練作業者の診
断内容（後述する表３に示すような関係）に対応させた
操作量（調整量）を、熟練作業者の経験的知識としてフ
ァジイ推論とメンバシップ関数の形で意味付けしてお
く。尚、この意味付けに必要なファジイ診断用データ
は、ファジイ制御装置２３が始動時にフロッピディスク
３９又はハードディスク３８からファジイ診断用データ
として読み込まれ、操作指示データ入力支援処理手段３
２に初期設定される。即ち、状態量と操作量の関係を表
３に示すような因果関係行列表のような形式で表現し、
また、調整量及び操作量をファジイメンバシップ関数の
形で表現し、これを作業者の目視の結果としての経験的
に曖昧な情報に基づいて、例えば、強い関係のあるも
の、弱い関係のあるもの、といったように逆推論を行
い、原因と程度とを同定するもので、このように計算機
プログラムに表現された作業者が行う決定内容を操作指
示処理手段３１として計算機に付属するハードディスク
３８又はＣＰＵ３７に記憶させておくと、入力に対して
ファジイ診断支援装置２５が自動的に熟練作業者と同様
の決定情報を出力することができる。

【００４７】次に、ファジイ診断用データのメンバシッ
プ関数と因果関係行列について説明する。下に示す表３
は、熟練作業者から聴取した代表的な因果関係を表の形
に整理したものである。同表の横のパラメータは、結果
即ち熟練作業者が通常観察する状態量で図１２に関連し
た説明に対応しており、縦のパラメータは関連する原因
である。同表の格子桝に記載されている記号◎、○、△
は結果と原因の関係の強さを表し、それぞれ関係が◎は
「強い」、○は「普通」、△は「少し」であることを表
している。これを、作業者の目視の結果としての経験的
に曖昧な情報を基に、例えば強い関係のあるもの、弱い
関係のあるもの、といったように逆推論を行うことによ
り原因と程度を同定することができるようになってい
る。尚、図１２と同様に、表３中のＡ部は主電極取付部
周り、Ｂ部はＵ字リード取付部周り、Ｃ部はガラス管圧
着部左右端、Ｄ部はガラス管下端部、Ｅ部は風袋変形を
それぞれ示している。

【００４８】

【表３】

【００４９】上述の関係の強さをメンバシップ関数の形
に表現すると図５のようになる。因果関係は、表３を作
成する時は、結果（状態量）と原因を対で議論すること
ができるが、実際は一つの結果に一つの原因が対応する
わけではなく、複合した原因が考えられるので、結果と
原因の結び付きの強さをメンバシップ関数の形で表現し
ている。例えば、全体のプレス不足という結果に対して
は、原因はN₂流量が少し関係し（多い）、シール圧力と
バーナタイムも関係する。また、全体のプレス不足の症
状にも程度がある。プレス不足が図１２のＢ部に生じる
場合は、シール圧力とバーナタイムが強く関係する。そ
こで、メンバシップ関数は、関係の強さを段階的に３段
階に定義し、結果（例えば全体のプレス不足の症状）の
大きさをグレード（任意単位）で、関係の強さ（シール
圧力やバーナタイムに依存するよりもＮ₂に起因する確
からしさ）の定義の範囲内で更にその強さ(確からし
さ、任意単位）を程度で表現して、図５のようにメンバ
シップ関数を定義する。図５では、グレード及び関係の
強さをともに規格化して表示している。図中の「強い関
係がある」、「関係がある」、「弱い関係がある」とい
う表示は、表３の格子桝に記載されている「◎」、
「○」、「△」にそれぞれ対応している。

【００５０】また、表３の因果関係行列は、次の表４よ
うにファジイルールの形でも表現することができる。フ
ァジイ推論のルールの例を以下に示す。ここで、プレス
の状態と症状は、プレス前の情報を含み、また、熟練作
業者が判断する内容にはその原因を同定するものがあ
り、従って、これをルール化することができる。

【００５１】

【表４】 IF プレス不足 IS 全体 AND プレス不足 IS 少し THEN N₂流量 IS 過多(N₂減ず) IF プレス不足 IS 全体 AND プレス不足 IS 多い THEN シール圧力 IS 弱(強める) AND バーナタイム早い(延ばす) IF プレス不足 IS B部 AND プレス不足多い THEN シール圧力 IS 弱過ぎ(より強める) AND バーナタイム IS 早過ぎ(より延ばす)

【００５２】以上は、ルールの一部を例示するもので、
表３に示される因果関係に加え、より細部の因果関係を
追加していくこともできる。

【００５３】ここで、操作指示処理手段３１の作動結果
としては、上記ルールには原因の同定と操作量を具体的
には記載していないが、複合原因を具体的に指摘すると
共に、図１に示した弁Ｖ₁、モールド７の操作量、バー
ナタイムのタイマ（図示せず)、バーナ位置について、
弁の開度変更は弁棒の回転方向と回転数の形で、モール
ド７の操作量はエアシリンダ３４の空気圧変更量の形
で、バーナタイムは時間ｔの形で、バーナ位置は移動す
べき方向と距離の形でＣＲＴ２２に出力される。

【００５４】ファジイ制御装置２３の出力内容は、作業
者に対してＣＲＴ２２に必要な調整内容として操作量が
表示され、作業者はこれを判断の補完材料とすることが
できる。通常時はこの操作量（調整量）に基づき再調整
を実施することにより調整が精度良く行うことが可能と
なる。これにより作業者は熟練なしに熟練作業者と同様
の調整に必要な支援情報を得ることができ、短時間で調
整ができるようになる。

【００５５】また、計算機からの出力信号をＡ−Ｄ変換
器を介して弁Ｖ１、モールド７の操作量、バーナタイム
及びバーナ位置の調整量に関する情報を信号伝送するこ
とにより、自動的に弁の開度設定、バーナタイムのタイ
マの時間設定及びバーナ位置の調整を行うこともでき
る。

【００５６】尚、上記実施例では、ガラス管として石英
ガラス製発光管を用いた場合について説明したが、本発
明のファジイ制御装置は、放電ランプの外球バルブの封
止工程或はハロゲンランプの封止工程にも用いることが
できる。

【００５７】また、可燃性ガスとしては水素ガス、支燃
性ガスとしては酸素ガスが一般的であるが、これ等に限
定されるものではなく、更に、シールドガスとしては、
冷却作用を有する窒素ガスを用いることが好適である。

【００５８】更にまた、本発明のファジイ制御装置の出
力をオンラインシステムへ組み込むことによって、自動
化システムとすることもできる。そして、上述のファジ
イ制御装置をシミュレーションシステムとして構築し、
実際の封止工程のみならず教育システムとして利用する
こともできる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ファジ
イ法によりガラス管封止工程におけるバーナ炎に関係し
た可燃性ガス、支燃性ガス及びシールドガスの流量・圧
力、バーナタイム（加熱時間）等のパラメータの最適な
調整が行われるので、熟練した調整者がいない場合でも
ガラス管製造設備の調整を容易に実施することができ、
その結果、ランプの品質向上、封止工程における歩留ま
り向上、作業時間の短縮を図れる等の利点が得られる。

【００６０】また、本発明によれば、カメラ装置により
撮像した画像処理済みの疑似カラー像を陰極線管に表示
する場合には、上記の効果を更に高めることができ、更
に、ファジイ診断支援装置を備えている場合には、作業
手順を陰極線管に表示しうると共に、異常原因も表示し
うるため、作業が一層容易になり、確実に異常原因を排
除できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるファジイ制御装置を含むガラス管
製造設備の系統図。

【図２】本発明によるファジイ制御装置の機能ブロック
図。

【図３】図２に示した機能を奏するハードウエアの構成
の一例を示すブロック図。

【図４】ファジイ制御処理装置に関するメンバーシップ
関数の例を示す図。

【図５】ファジイ診断支援装置に関するメンバシップ関
数の例を示す図。

【図６】ガラス管をバーナで過熱する状態を示す断面
図。

【図７】図６のガラス管を９０°回転させて軸心を含む
垂直面で切断した断面図。

【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図９】ガラス管が軟化し形状が変化する状態を説明す
る断面図。

【図１０】ガラス管が押し潰された状態を示す図。

【図１１】図１０の側面図。

【図１２】ガラス管端部の不良の状態を示す説明図。

【図１３】ガラス管端部の封止に使用される器具の概念
図。

【符号の説明】

１ガラス管２主電極３補助電極５リード線６バーナ７モールド（プレス）１２ＣＣＤカメラ（カメラ装置）２２ＣＲＴ（陰極線管）２３ファジイ制御装置２４ファジイ制御処理装置２５ファジイ診断支援装置２６画像処理手段２７画像処理用データ入力支援処理手段２８状態表示処理手段２９ファジイ制御処理手段３０ファジイ制御用データ入力支援処理手段３１操作指示処理手段３２操作指示データ入力支援処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菱田正彦東京都港区芝公園二丁目４番１号三菱原子力工業株式会社内 (72)発明者横山輝邦東京都港区芝公園二丁目４番１号三菱原子力工業株式会社内 (72)発明者渥美至弘東京都港区芝公園二丁目４番１号三菱原子力工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス管の端部をバーナ炎により加熱し
軟化させてからプレスして封止するランプ用ガラス管封
止工程のファジイ制御装置であって、前記バーナ炎の状態及び前記ガラス管の軟化状態を撮像
するカメラ装置と、該カメラ装置により撮像された画像情報を、画像処理用
データに基づいて、前記ガラス管の軟化状態変化量及び
前記バーナ炎の燃焼状態量として演算処理する画像処理
手段と、該画像処理手段の演算結果を得て、所定のファ
ジイルール及びメンバシップ関数を含むファジイ制御用
データに基づいて、前記バーナ炎に関係するパラメータ
の適性な制御量をファジイ推論により演算出力するファ
ジイ制御処理手段とを含むファジイ制御処理装置と、を備えてなるランプ用ガラス管封止工程のファジイ制御
装置。
【請求項２】ガラス管の端部をバーナ炎により加熱し
軟化させてからプレスして封止するランプ用ガラス管封
止工程のファジイ制御装置であって、前記バーナ炎の状態及び前記ガラス管の軟化状態を撮像
するカメラ装置と、該カメラ装置により撮像された画像情報を、画像処理用
データに基づいて、前記ガラス管の軟化状態変化量及び
前記バーナ炎の燃焼状態量として演算処理する画像処理
手段と、該画像処理手段の演算結果を得て、所定のファ
ジイルール及びメンバシップ関数を含むファジイ制御用
データに基づいて、前記バーナ炎に関係するパラメータ
の適性な制御量をファジイ推論により演算出力するファ
ジイ制御処理手段と、前記画像処理手段から疑似カラー
像を得て陰極線管に表示すると共に、前記ファジイ制御
処理手段から出力される前記制御量を前記バーナ炎に関
係するパラメータの操作量として前記陰極線管に表示す
る状態表示処理手段とを含むファジイ制御処理装置と、を備えてなるランプ用ガラス管封止工程のファジイ制御
装置。
【請求項３】ガラス管の端部をバーナ炎により加熱し
軟化させてからプレスして封止するランプ用ガラス管封
止工程のファジイ制御装置であって、前記バーナ炎の状態及び前記ガラス管の軟化状態を撮像
するカメラ装置と、該カメラ装置により撮像された画像情報を、画像処理用
データに基づいて、前記ガラス管の軟化状態変化量及び
前記バーナ炎の燃焼状態量として演算処理する画像処理
手段と、該画像処理手段の演算結果を得て、所定のファ
ジイルール及びメンバシップ関数を含むファジイ制御用
データに基づいて、前記バーナ炎に関係するパラメータ
の適性な制御量をファジイ推論により演算出力するファ
ジイ制御処理手段と、前記画像処理手段から疑似カラー
像を得て陰極線管に表示すると共に、前記ファジイ制御
処理手段から出力される前記制御量を前記バーナ炎に関
係するパラメータの操作量として前記陰極線管に表示す
る状態表示処理手段とを含むファジイ制御処理装置と、封止された前記ガラス管の仕上がり状態の観察結果が入
力されると、該入力の内容を、ファジイ診断用データに
基づいて、対応する所定のファジイルール及びメンバシ
ップ関数に変換する操作指示データ入力支援処理手段
と、変換された結果を該操作指示データ入力支援処理手
段から得て、ファジイ推論を行い前記制御量の操作方法
を前記陰極線管に出力する操作指示処理手段とを含むフ
ァジイ診断支援装置と、を備えてなるランプ用ガラス管封止工程のファジイ制御
装置。