JPS6259062B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はけい光ランプのバルブ等のガラス管を
曲成する装置に関する。

（従来の技術） 従来、曲管形けい光ランプ、たとえば環形けい
光ランプを製造するには直管形けい光ランプのバ
ルブ全体を加熱軟化し、この軟化したバルブを周
面に断面半円形の溝を有する成形ドラムに巻回し
て環形に曲成していた。しかし、このようなもの
ではバルブ全体を軟化させるので、大形の加熱炉
等を必要とし、装置全体が大規模になる不具合が
あつた。また、バルブ全体を加熱してから曲成す
るため加熱時間が長く、しかもバルブ内面に塗布
されたけい光体が劣化する等の不具合があつた。
また、曲成すべき形状に対応した成形型を必要と
するため多品種少量生産の場合には成形型のコス
トが割高になるとともに曲成形状も環形、Ｕ字形
等の比較的単純な形状に制限されてしまう不具合
があつた。

このような欠点を解消するため、本出願人は
「特開昭54−62213号公報」に開示されたようなガ
ラス管の曲成方法を提案した。このものは、バル
ブの一部分のみを局部的に加熱軟化する加熱機構
を通してバルブを順次引き出し、引き出されたバ
ルブ先端部をたとえば円弧状の軌跡を描くように
引き出してバルブの加熱軟化部に順次曲げを与え
て所定の形状に曲成する方法である。

このような方法によれば、バルブを任意の形状
に曲成し得るとともに加熱が短時間ですみけい光
体の劣化等が少なく、また成形型等を必要とせず
設備が小規模ですみ、多品種少量生産にも好適す
る等の利点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記公報に記載された技術であれば、バルブの
先端部を任意の方向に引き出すと加熱軟化部分に
上記引き出し方向の曲げを与えることができ、三
次元方向のいずれの方向であつても曲げることが
できるため三次元形状の曲管形バルブを得ること
が可能となる。

三次元形状のバルブを得るには、バルブの先端
部を水平回転機構および垂直回転機構を有する引
出機構によつて把持し、上記２軸方向の回転によ
りバルブ先端部を三次元方向に移動させて曲成加
工する手段が考えられる。

ところで、一般にガラス管の曲げ加工において
は、ガラス管の曲げ方向外側部分が内側部分より
も大きく引き伸ばされるものである。このため従
来、ガラス管の曲げ方向外側部分となる部分を内
側部分となる部分に比べて高温に加熱して軟化を
促す手段が知られている。

しかしながら、従来において上記ガラス管の加
熱分布を周方向に異ならせたものは、環形もしく
はＵ字形などのような二次元的なガラス管の曲げ
装置に適用されていたものであり、このため加熱
装置はガラス管の周方向の所定領域のみを強く加
熱するようにした固定方式のものであつた。

このような固定方式の加熱分布不均等形ヒータ
を前記三次元的な曲げ加工を行おうとする曲成装
置の加熱機構に適用した場合、ガラス管は三次元
的な任意の形状に曲げられるものであるのに対
し、上記ヒータは二次元的な曲げの不均等加熱を
行うのみであるから、三次元的形状の曲げに対応
することはできず、むしろヒータによる不均等加
熱がある方向の曲げに対しては不具合を生じるこ
とがある。

本発明は、三次元方向の曲げに対してどの方向
の曲げであつても必ずや曲げの外側となる部分を
内側となる部分に比べて強く加熱することがで
き、円滑な三次元曲げ加工が可能となるガラス管
の曲成装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、ガラス管の管軸方向の一部を局部的
に加熱する加熱機構を、上記ガラス管が挿通され
てこのガラス管の周壁を加熱する環形ヒータと、
ガラス管の先端部を三次元方向の任意の方向に引
き出す引出機構に連動しこの引出機構の移動によ
り上記ガラス管の軟化部が曲げられつつ引出され
る際に上記ガラス管の曲げ方向外側部分を内側部
分より高温に加熱するように上記環形ヒータをガ
ラス管の管軸方向と交差する平面内で二次元的に
移動させる温度分布可変機構とを備えたことを特
徴とする。

（作用） 本発明によると、ガラス管の周壁を加熱する環
形ヒータは、温度分布可変機構によつてガラス管
の管軸方向と交差する平面内で二次元的に移動さ
れるから、環形ヒータをガラス管に対して任意に
偏心させることができ、よつてガラス管の周方向
温度分布を変えることができる。しかも、上記温
度分布可変機構はガラス管の先端部を引き出す引
出機構の動きに連動してガラス管に与える曲げの
外側を強く加熱するように環形ヒータを移動させ
るものであるため、ガラス管が三次元のいづれの
方向に曲げられても必ずやその曲げの外側を強く
加熱することになり、したがつて円滑な曲げ加工
が可能になる。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例にもとづき説明
する。

第１図ないし第１１図は本発明の第１実施例を
示し、この第１実施例はガラス管、たとえばけい
光ランプのバルブを第６図に示す如く円弧と直線
を組合せた立体的な鞍形等の形状に曲成する装置
である。

図中１は基台であつて門形をなし、その前面上
部には曲成前の直管形のけい光ランプのバルブＡ
を送り出す送出機構２が設けられている。３はそ
の移動台であつて、基台１の上部に水平方向に沿
つて設けられた案内レール４によつて水平方向に
移動自在に案内されている。上記基台１の上部に
は無端状の駆動チエン５が水平方向に沿つて張設
され、この無端チエン５はパルスモータ６によつ
て走行される。この駆動チエン５には上記移動台
３が取付けられ、この移動台３は駆動チエン５を
介して水平方向に移動される。上記移動台３には
チヤツク機構７が設けられている。このチヤツク
機構７はエアシリンダ８によつて開閉され、けい
光ランプのバルブＡの基端部を把持するように構
成されている。したがつてこのバルブＡは移動台
３が移動することによつてその管軸方向に沿つて
水平に押されて送り出される。

上記基台１の上部には加熱機構９が設けられて
いる。この加熱機構９はコイル状のヒータ１０を
有して周方向の発熱分布は均等とされており、こ
のヒータ１０はアーム１１の先端部に取付けられ
ている。このヒータ１０内にはバルブＡが挿通さ
れ、このバルブＡは上記送出機構２によつてその
先端部から上記ヒータ１０を通して順次送り出さ
れる。そして、このヒータ１０が通電発熱される
とこのヒータ１０内に挿通されているバルブＡの
管軸方向の一部を局部的に加熱し、この部分のみ
を加熱軟化する。また、この加熱機構９には温度
分布可変機構１２が設けられている。すなわち、
１３，１４はそのエアシリンダであつて、これら
エアシリンダ１３，１４によつて上記アーム１１
の先端部が上下および左右方向に変位されるよう
になつており、このアーム１１の先端部に取付け
られているコイル状のヒータ１０はバルブＡに対
して偏心、すなわちバルブＡの管軸方向に対して
交差する平面内で二次元的に移動されるように構
成されている。そして、たとえば第３図に示す如
くバルブＡを下方に曲げる場合にはヒータ１０が
下方に偏心移動されてバルブＡの上面すなわち曲
げ方向外側面を高温となるように強く加熱し、ま
た第４図に示す如くバルブＡを右側に曲げる場合
には右方に偏心移動されて左側面、すなわち曲げ
方向外側面をより高温に加熱するようになつてお
り、したがつてバルブＡの周方向の加熱温度分布
を可変できるように構成されている。

また、この加熱機構９のヒータ１０よりもバル
ブＡの基端部側に寄つた近傍には、案内部材１５
が設けられている。この案内部材１５は上記基台
１から突出され、その先端部には案内孔１６が形
成されている。この案内孔１６はバルブＡの外径
よりわずかに大きな径を有し、かつその内面は両
側に円滑に拡径している。そしてバルブＡはこの
案内部材１５の案内孔１６内に挿通され、軸方向
に円滑に摺動自在に案内され、このバルブＡが所
定の姿勢を維持するように構成されている。

上記加熱機構９の下方には引出機構１７が設け
られている。この引出機構１７は上記加熱機構９
のヒータ１０を通して送り出されたバルブＡの先
端部を所定の軌跡を描くように引き出し、上記加
熱機構９によつて加熱軟化されている部分に曲げ
を与え、このバルブＡを所定の形状に曲成するも
のである。１８は引出機構１７を構成する水平回
転移動機構であつて、垂直方向の回転軸１９を中
心として水平面内で回転する回転アーム２０を備
え、この回転アーム２０はパルスモータ２１によ
つて回転駆動されるようになつている。そしてこ
の回転アーム２０の回転中心は上記加熱機構９の
ヒータ１０を通り、バルブＡの管軸と垂直な平面
上に位置し、かつヒータ１０に対し水平方向に曲
成すべき曲げ半径に等しい距離だけずれている。
また、この回転アーム２０の先端部には直線移動
機構２２が設けられている。この直線移動機構２
２は上記回転アーム２０と直交する水平方向に摺
動自在に案内された移動台２３を備えており、こ
の移動台２３は回転アーム２０に固定されたエア
シリンダ２４によつて往復移動されるように構成
されている。そして、この移動台２３からは取付
板４０が上方に立設されている。この取付板４０
の上端部には垂直回転機構２５が設けられてい
る。２６はその回転軸であつて、上記取付板４０
の上端部から横方向に水平に突設され、回転自在
に支承されている。この回転軸２６の先端部には
チヤツク機構２７が設けられ、このチヤツク機構
２７はエアシリンダ２８によつて開閉されるよう
になつており、上記バルブＡの先端部を把持す
る。また上記回転軸２６はパルスモータ２９によ
つて回転されるように構成されている。そして、
上記回転軸２６は上記加熱機構９のヒータ１０を
通りバルブＡの管軸と垂直な平面内に位置し、か
つヒータ１０の中心から曲成すべき曲げ半径に等
しい距離だけ下方にずれている。

また、３０はマイクロコンピユータ等の制御機
構であつて、この制御機構３０によつて上記送出
機構２、加熱機構９、引出機構１７等の作動時期
および作動速度等が規制されるようになつてい
る。そして、第５図に示す如くバルブＡを曲成す
る際に引出機構１７によつて引き出されるバルブ
Ａの加熱軟化部の中心の引出速度をV₁、曲げ方
向内側表面の引出速度をV₂、送出機構２の送出
速度をV₃としたとき、 V₁＞V₃＞V₂ となるように、引出機構１７のパルスモータ２
１，２９および送出機構２のパルスモータ６の回
転速度が設定されている。

さらにバルブＡの排気管Ｂは可撓性のホース３
１を介して加圧機構３２に接続されている。この
加圧機構３２は高圧空気供給源３３からの高圧空
気を減圧して上記ホース３１を介してバルブＡ内
に供給し、このバルブＡ内の圧力をたとえば大気
圧より５mmAq程度高くなるように維持するもの
である。

以上の如く構成された本発明の第１実施例装置
を用いてけい光ランプのバルブを、たとえば第６
図に示す如き形状に曲成するには、まず曲成すべ
き直管形のバルブＡの先端部を案内部材１５の案
内孔１６および加熱機構９のヒータ１０内に挿通
し、このバルブＡの基端部を送出機構２のチヤツ
ク機構７に把持させ、また先端部を引出機構１７
のチヤツク機構２７に把持させる。そして、排気
管Ｂにホース３１を接続し、バルブＡ内を大気圧
より５mmAq程度高い圧に加圧する。

制御機構３０を作動させると、まず加熱機構９
のヒータ１０に通電がなされ、このヒータ１０が
通電発熱してこのヒータ１０内に挿通されている
部分のバルブＡを局部的に加熱軟化する。

次に送出機構２の移動台３が移動してバルブＡ
を押し出すとともに、引出機構１７の垂直回転移
動機構２５のパルスモータ２９の作動により回転
軸２６が180゜回転する。したがつて、バルブＡ
の先端部は半円形の軌跡を描いて移動する。この
ため、バルブＡの先端側部分は順次加熱軟化され
ながら引出されるとともに、加熱機構９のヒータ
１０から引出された部分は冷却して硬化するの
で、バルブＡの加熱軟化部分には連続的に一定の
曲率で曲げが与えられ、第７図に示す如く垂直方
向にＵ字状に曲成される。

次に引出機構１７の直線移動機構２２のエアシ
リンダ２４が作動して移動台２３が前進し、一定
長さだけバルブＡを引出し、直線部分を形成す
る。

次に引出機構１７の水平回転移動機構１８のパ
ルスモータ２１の作動により回転アーム２０が
180゜回転し、第８図に示す如くバルブＡを水平
方向にＵ字状に曲成する。

次に直線移動機構２２のエアシリンダ２４によ
つて移動台２３が移動されバルブＡを曲げずに引
出し、直線部分を形成する。この場合水平回転移
動機構１８の回転アーム２０は180゜回転されて
いるので、この回転アーム２０上の直線移動機構
２２は前後が反対になつているため、この直線移
動機構２２がバルブＡの引出方向に移動すると前
の移動方向とは逆方向に移動することになり、こ
の移動台２３上に設けられている垂直回転移動機
構２５は元の位置に復帰し、垂直回転移動機構２
５の回転軸２６はヒータ１０を通りバルブＡの管
軸と垂直な平面内に位置する。

次に垂直回転移動機構２５の回転軸２６が前と
反対方向に180゜回動する。この場合、水平回転
移動機構１８の回転アーム２０が180゜回転さ
れ、垂直回転移動機構２５の回転軸２６は最初の
状態とは反対方向を向いているので、バルブＡの
先端部は最初の場合と同方向に垂直面内で回動
し、バルブＡは下方に曲成され、第９図に示す如
き形状に曲成される。

そして、この第１実施例のものはバルブＡを曲
成する際に第１０図に示す如くバルブＡの先端部
の回動中心Ｏが常にヒータ１０すなわちバルブＡ
の加熱軟化部を通りバルブＡの未曲成の部分の管
軸と垂直な平面Ｐ内にあるので、バルブＡの曲成
部の断面形状等が不所望に変形するようなことが
ない。すなわち、コイル状のヒータ１０から引出
された部分は冷却して硬化するのでこの部分は剛
体となるから、この部分より先端部の回動中心Ｏ
が第１０図に示す如く上記の平面Ｐ内にあれば、
加熱軟化部分が曲げられつつ引出される軌跡の接
線が未曲成部分の管軸と一致する。したがつて、
この加熱軟化部分には単純な曲げ変形のみが生
じ、バルブＡの断面形状の不所望な変形は生じな
いものである。これに対し第１１図の如くバルブ
Ａの先端部の回動中心Ｏが上記の平面Ｐ内にない
場合には、バルブＡの加熱軟化部分の引出し軌跡
の接線が未曲成部分のバルブＡの管軸と一致しな
くなるため、加熱軟化部分には曲げ変形の他にバ
ルブＡの管軸と直交する方向のずれ変形が生じ、
バルブＡの断面形状が楕円形等に不所望に変形し
てしまうものである。

また、この第１実施例は引出機構１７がバルブ
Ａの先端部を円弧状の軌跡を描いて回動させる水
平回転移動機構１８、垂直回転移動機構２５およ
び直線移動機構２２の組合せで構成されているの
で、その構成が比較的単純であり、しかも円弧と
直線の組合せだけでも実用上は充分な曲成形状を
選択し得るものである。

さらに、この第１実施例は、送出機構２および
引出機構１７の制御にマイクロコンピユータ等の
電子計算機を用いているので、電子計算機のプロ
グラムを変更するだけで曲成形状や曲成条件を簡
単に変更することができ、多品種少量生産に好適
する。

また、上述の如くバルブＡを曲成する際には加
熱機構９の温度分布可変機構１２が作動してたと
えば第３図に示す如くバルブＡを下方に曲げる場
合には、ヒータ１０をバルブＡに対して下方に偏
心させ、また第４図に示す如くバルブＡを右方に
曲げる場合には、ヒータ１０をバルブＡに対して
右方に偏心させ、常にバルブＡの曲げ方向外側面
が曲げ方向内側面より高温に加熱されるような温
度分布を与える。したがつてバルブＡは曲げ方向
外側面が内側面よりも軟化具合が促される。そし
てバルブＡを曲成する場合、曲げ方向外側面の部
分は引伸ばされ、また曲げ方向内側面の部分は圧
縮されるものであり、内側面の圧縮によつてバル
ブＡの変形が生じやすい。しかし、この第１実施
例は曲げ方向外側面の部分がより軟化しているの
で、内側面での圧縮が比較的少なく、外側面の部
分がより大きく引伸ばされて曲げられることにな
るので、曲げ方向内側のバルブＡの壁部が波形に
屈曲される等の不所望な変形が防止される。

また、この第１実施例のものは加熱機構９のヒ
ータ１０の近傍に案内部材１５が設けられ、バル
ブＡを案内しているので曲成形状が正確になる。
すなわち、このような装置ではバルブＡの加熱軟
化している部分はヒータ１０内に挿通されている
部分のみであり、バルブＡの先端部が所定の軌跡
を描いて引出されることによりこの加熱軟化部分
に連続的に曲げが与えられてバルブＡを所定の形
状に曲成するものであるから、バルブＡの未曲成
の部分が変位してしまうと加熱軟化部分に不所望
な曲げが与えられ、曲成形状が不正確となるもの
である。しかるに上記の如き案内部材１５によつ
てバルブＡを案内することによりバルブＡの未曲
成の部分の変位が防止されるから、加熱軟化部分
には不所望な変形が生じることはなく、曲成形状
が正確になるものである。

また、この第１実施例のものはバルブＡの加熱
軟化部分の中心部の引出速度をV₁、加熱軟化部
分の曲げ内側表面の引出速度をV₂、送出機構２
の送出速度をV₃としたとき、 V₁＞V₃＞V₂ となるように送出機構２および引出機構１７の作
動速度を規制したので、曲成部分の不所望な変形
が防止できる。すなわち、このようにバルブＡの
基端部および先端部をそれぞれ別々に引出機構２
と引出機構１７とによつて送出および引出すよう
に構成すれば、両機構の作動速度の差によつて加
熱軟化部に引伸しあるいは圧縮を積極的に与える
ことができる。そして、送出速度と引出速度を種
種変えて実験をおこなつた結果、両速度の関係が
上記の如き関係の場合に曲成部分の不所望な変形
が生じ難いことが判明したものである。

また加圧機構３２によつてバルブＡ内を正圧に
維持しているので、曲成部分の潰れ等が防止さ
れ、曲成部分の不所望な変形が一層確実に防止さ
れるものである。

なお、上記第１実施例の装置は制御機構３０の
プログラムを変えることにより、第６図に示す如
き形状以外の形状たとえば環形、Ｕ字形、Ｃ字
形、Ｌ字形等にバルブＡを曲成可能である。

また、本発明は上記の第１実施例には限定され
ない。

たとえば第１２図には本発明の第２実施例を示
す。この第２実施例はバルブＡの管軸方向、垂直
方向、水平方向の互に直交する３方向に移動自在
なアーム３４を備えた引出機構３５を設け、この
引出機構３５を電子計算機３６によつて制御して
バルブＡの先端部を任意の軌跡を描いて移動させ
るようにしたものである。このような点以外はこ
の第２実施例は前記第１実施例と同様の構成で、
第１２図中第１実施例に対応する部分には同符号
を附してその説明を省略する。そしてこの第２実
施例はバルブＡの先端部の描く軌跡はその曲線部
分の任意の微小部分の法線と加熱機構９のヒータ
１０すなわちバルブＡの加熱軟化部分を通りバル
ブＡの管軸と垂直な平面との交点から上記微小部
分までの距離が、上記微小部分の曲率半径と等し
くなるように設定してある。したがつてバルブＡ
の描く軌跡の任意の微小部分を円弧に近似させた
ときその円弧の中心がバルブＡの加熱軟化部分を
通りバルブＡの管軸と垂直な平面内に位置するこ
とになるから、バルブＡの加熱軟化部分の引出軌
跡の接線が未曲成部分のバルブＡの管軸と一致す
ることになり、バルブＡの加熱軟化部分には単純
な曲げ変形のみが与えられ、この部分が不所望に
変形することが防止される。そしてこの第２実施
例のものは第１実施例の如く円弧と直線の組合せ
だけでなく、任意の形状にバルブＡを曲成できる
ものである。

また、本発明は回転移動機構の軸方向に移動す
る直線移動機構を備えていてもよく、このように
すれば回転移動機構と直線移動機構を同時に作動
させることによつて、バルブを螺旋状に曲成する
などの加工もでき、また回転移動機構の回転半径
を可変できるようにすれば渦巻状にバルブを曲成
することもできる。

さらに、引出機構の構成は必らずしも上記のも
のに限定されず、カム、リンク等を用いたもので
あつてもよい。

また、加熱機構は必らずしも電熱式のものに限
らず、バルブの外周に向つて炎を噴出する環状の
ガスバーナを用いたものでもよい。また環状のヒ
ータは径方向に分割し、これを衝合して環形とし
たものであつてもよい。

また、案内部材は必らずしも上記のものに限定
されず、要はバルブを管軸方向に摺動自在に案内
するものであれば、どのような機構を用いてもよ
い。

さらに本発明はけい光ランプのバルブに限ら
ず、その他ガラス管の曲成装置一般に適用し得る
ものである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によると、ガラス管
を挿通してこの挿通箇所を加熱する環形のヒータ
を温度分布可変機構により、上記ガラス管の先端
部が引き出される引出機構と連動ししかもこの引
出機構により曲げられるガラス管の曲げ方向外側
部分が内側部分よりも強く加熱されるように移動
させるので、三次元的に複雑な形状の曲げ加工で
あつても、必ずやその曲げ部では外側部分が強く
加熱されることになり、よつて円滑な三次元曲げ
加工が可能となつて良好な形状の成品が得られ
る。しかも引出機構が三次元方向の移動をするの
に対して環状ヒータはガラス管と直交する平面内
で二次元的移動をすればよいので温度分布可変機
構の構成は比較的簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１１図は本発明の第１実施例を
示し、第１図は全体の斜視図、第２図は要部のみ
を示す正面図、第３図および第４図は加熱機構と
バルブの関係を示す横断面図、第５図は曲成状態
の説明図、第６図ないし第９図はバルブの曲成形
状および曲成工程を示す斜視図、第１０図および
第１１図はバルブ先端部の回動中心と曲成状態と
の関係を示す説明図である。また第１２図は本発
明の第２実施例の正面図である。 １……基台、２……送出機構、３……移動台、
７……チヤツク機構、９……加熱機構、１０……
ヒータ、１１……アーム、１２……温度分布可変
機構、１３，１４………エアシリンダ、１５……
案内部材（案内機構）、１７……引出機構、１８
……水平回転移動機構、２１……パルスモータ、
２２……直線移動機構、２４……エアシリンダ、
２５……垂直回転移動機構、２９……パルスモー
タ、３５……引出機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス管の管軸方向の一部を局部的に加熱軟
   化する加熱機構と、上記ガラス管の基端部を把持
   しこのガラス管をその管軸方向に沿つて移動させ
   上記加熱機構を通過して押し出す送出機構と、上
   記加熱機構から導出された上記ガラス管の先端部
   を把持しこの先端部を水平回転機構および垂直回
   転機構により曲成すべき三次元形状に対応した軌
   跡を描いて移動させる引出機構とを具備したガラ
   ス管の曲成装置において、 上記加熱機構は、上記ガラス管が挿通されてこ
   のガラス管の周壁を加熱する環形ヒータと、上記
   引出機構と連動しこの引出機構の移動により上記
   ガラス管の軟化部が曲げられつつ引出される際に
   上記ガラス管の曲げ方向外側部分を内側部分より
   高温に加熱するように上記環形ヒータをガラス管
   の管軸方向と交差する平面内で二次元的に移動さ
   せる温度分布可変機構とを備えたことを特徴とす
   るガラス管の曲成装置。