(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブネック部とステムフレアとを封止するにあたり、封止される管球を複数の加熱位置に順次移動させて前記バルブネック部の加熱軟化および封止を進め、所定の加熱位置において前記バルブネック部の余剰カレットの被加熱部位の直径値を検出手段で検出して当該直径値と予め設定した基準値との大小関係を判定し、その判定結果に基づき、前記直径値を検出した加熱位置またはそれ以後の加熱位置において前記バルブネック部の加熱軟化および封止に供する熱量の制御を行うことを特徴とする管球の製造方法。
【請求項２】
前記検出手段に、ＣＣＤ画像処理または光センシング処理のいずれか一方を用いる請求項１に記載の管球の製造方法。
【請求項３】
前記バルブネック部の加熱軟化および封止にバーナーを用い、前記バーナーに燃焼ガスを供給する経路の途中に前記燃焼ガスを分流する分岐弁を設け、前記分岐弁の開閉操作により前記バーナーの火力を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の管球の製造方法。
【請求項４】
前記分岐弁において、前記バーナー以外への分岐側はダミーバーナーに接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の管球の製造方法。
【請求項５】
前記分岐弁を複数の加熱位置に設け、当該複数の分岐弁により前記バーナーの火力を制御することを特徴とする請求項３または４に記載の管球の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプ等の管球の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、白熱電球等の管球を製造するにあたっては、ガラスバルブとステムを封止機のヘッドに載置して、ヘッドを移動させながらバーナーでの加熱軟化と封止、および余剰カレットの切断を位置的に行える装置を使用していた。
【０００３】
この装置では、ガラスバルブのネック部内にステムを挿入し、バルブネック部をバーナーで加熱軟化してステムフレアと封止し、さらに、余剰カレットをバーナーで切断することにより管球の封止が完了する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した方法では、バルブネック部のガラスの肉厚は通常不均一なため、バルブネック部をバーナーで加熱し過ぎるとガラスバルブに気泡や偏肉、肉溜まり、および歪等の欠点が生じていた。さらにそれが原因となり、封止工程や、それ以後の工程でのテスト点灯の際やユーザーが使用する際に封止部にクラックが生じて電球のリークや不点灯を引き起すことがあった。一方、バルブネック部の加熱が不足しても、封止が不完全となってガラスバルブに肉溜まりや歪が残存し、やはり封止部にクラックが生じることがあった。
【０００５】
このような封止方法では、バーナーの火力の最適化がポイントとなる。火力が不適切であると、封止部にクラックが発生して、封止部の強度が不足しがちであり、また、バーナーの火力の最適化を自動的に行うことも困難であった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、封止部のクラックの発生を未然に防止した生産性の高い管球の製造方法、および高品質な管球を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の管球の製造方法においては、バルブネック部とステムフレアとを封止するにあたり、封止される管球を複数の加熱位置に順次移動させてバルブネック部の加熱軟化および封止を進める。そして所定の加熱位置でバルブネック部の余剰カレットの被加熱部位の直径値を検出手段で検出して当該直径値と予め設定した基準値との大小関係を判定する。そして、その判定結果に基づいて、直径値を検出した加熱位置またはそれ以後の加熱位置においてバルブネック部の加熱軟化および封止に供する熱量を制御する。
【０００８】
これにより、バルブネック部の状態を非接触かつ瞬時に検出でき、その結果に基づいて、バルブネック部の加熱や封止に用いる熱量が制御できる。これにより、管球の封止が最適化され、バルブネック部を加熱し過ぎたり、逆にバルブネック部の加熱が不足したりした場合に生じる封止部のクラックが防止でき、管球の生産性と管球の品質を高めることができる。
【０００９】
また、検出手段に、ＣＣＤ画像処理または光センシング処理のいずれか一方を用いるのが好ましい。これにより、上記した検出の精度が確保され、信頼性の高い熱量制御が可能となる。
【００１０】
また、バルブネック部の加熱軟化および封止にバーナーを用い、バーナーに燃焼ガスを供給する経路の途中に燃焼ガスを分流する分岐弁を設け、分岐弁の開閉操作によりバーナーの火力を制御するのが好ましい。これにより、バーナーの火力制御の応答性が高まる。
【００１１】
また、分岐弁において、バルブネック部とステムフレアとを加熱して封止する封止用バーナー以外への分岐側は、管球の加熱や封止に用いないダミーバーナーに接続するのが好ましい。これにより、封止用バーナーの火力制御の応答性がさらに高まる。
【００１２】
また、分岐弁を複数の加熱位置に設け、当該複数の分岐弁によりバーナーの火力を制御するのが好ましい。これにより、封止用バーナーの火力制御に幅をもたせることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る管球の製造方法について図を用いて説明する。図１は本実施の形態において封止をする管球を示す断面図、図２は本実施の形態における管球の製造工程の概略を示す平面図、図３は本実施の形態において管球の加熱位置を示す断面図である。
【００１４】
図１において、１はガラスバルブ、２はバルブネック部、３は封止時に焼き切られ、バルブネック部２から分離除去される余剰カレット、４はステム、５はその端面で対向するバルブネック部２と封止されるステムフレア、６はステム４内のガスを排出する排気管、７はフィラメントコイル（タングステン製）、８はステム４をガラスバルブ１内の所定位置に固定するホルダー、９はガラスバルブ１を載置して各加熱位置に移動するヘッドである。
【００１５】
図２において、１はガラスバルブ、１０はＣＣＤカメラ、１０ａはＣＣＤカメラ１０により余剰カレット３の被加熱部位を撮像して画像処理し、得られた画像情報を用いて封止される管球の直径値（外径）を検出する画像処理装置、１１はその直径値と基準値とを比較して次の加熱位置における封止用バーナーの火力の制御に用いる制御装置、１２〜１７、１９〜２１は、バルブネック部の加熱軟化、および、バルブネック部とステムフレアとの封止に用いる封止用バーナー、１８、２２は直接加熱軟化や封止に用いないダミーバーナー、２３、２４は、封止用バーナー１６とダミーバーナー１８、および、封止用バーナー２０とダミーバーナー２２の燃焼ガス供給経路にそれぞれ分岐して接続された、電磁弁で構成される三方向分岐弁である。ここでは、制御装置１１を用いて、三方向分岐弁２３，２４の開閉操作により封止用バーナー２０とダミーバーナー２２に供給される燃焼ガスを分流して調整し、封止用バーナー１５〜１７、１９〜２１の火力を制御する。
【００１６】
本装置を用いて管球を封止するには、図１に示すように、先ず、ガラスバルブ１内に、ホルダ８により支持したステム４を挿入して、ステム４がガラスバルブ１内の所定の位置で固定されるようにする。
【００１７】
次に、初期の加熱位置Pos.N1から順次移動させ、図２に示すように、各加熱位置Pos.Nx、Pos.Nx+1、Pos.Nx+2に設置される封止用バーナーによってバルブネック部２の加熱軟化を行いながら、バルブネック部２とステムフレア５との封止を進める。
【００１８】
ここでは、図２に示すように、Pos.NxおよびPos.Nx+1で、ＣＣＤカメラ１０により余剰カレット３の被加熱部位を撮像する。そして、画像処理装置１０ａにより得られた画像情報を得る（このＣＣＤカメラを用いた画像処理を以下、「ＣＣＤ画像処理」という）。そしてこの画像情報を用いて、被加熱部位（図３に示す認識位置ラインＸ）の直径値Ｄ1を検出し、予め設定した基準値Ｄ0との差の絶対値を計算する。
【００１９】
本実施の形態では、このＣＣＤ画像処理を用い、下表１に示すようにして各加熱位置Pos.Nx+1およびPos.Nx+2におけるバーナーの火力制御を行う。
【００２０】
【表１】
0003729767.tif 000002
【００２１】
即ち、上表１に示すように、Pos.Nxにおいて検出された直径値Ｄ1と基準値Ｄ0との差の絶対値が所定値を越える場合は、バルブネック部４のガラス厚さが小さく、加熱軟化の進行が早めであることを示す。従って、Pos.Nx+1とPos.Nx+2において、それぞれ、制御装置１１によって三方向分岐弁２３、２４の開度を一定に調節し、封止用バーナー１５〜１７、１９〜２１へ供給される燃焼ガスの一部を分流してダミーバーナー１８、２２に送り込み、封止用バーナー１５〜１７、１９〜２１の火力を弱める。さらにPos.Nx+α（α＝３、４、５）のいずれかの加熱位置において、余剰カレット３を焼き切り、管球の封止を完了させる。
【００２２】
一方、Pos.Nxにおいて検出された直径値Ｄ1と基準値Ｄ0との差の絶対値が所定値以下の場合は、バルブネック部４のガラス厚さが大きく、加熱軟化の進行が遅れていることを示す。従って、Pos.Nx+1において、三方向分岐弁２３の開度を調節せずに封止用バーナー１６の火力を維持する。さらにPos.Nx+1において直径値Ｄ1を検出し、その直径値Ｄ1と基準値Ｄ0との差の絶対値を計算する。
【００２３】
ここで、Pos.Nx+1において検出された直径値Ｄ1と基準値Ｄ0との差の絶対値が所定範囲内の場合は、前述した制御と同様な制御によってPos.Nx+2での封止用バーナー２０の火力を弱める。さらにPos.Nx+α（α＝３、４、５）のいずれかの加熱位置において、余剰カレット３を焼き切り、管球の封止を完了させる。一方、この絶対値が所定範囲を下回る場合は、Pos.Nx+2において、三方向分岐弁の開度を調節せずに封止用バーナーの火力を維持し、Pos.Nx+α（α＝３、４、５）のいずれかの加熱位置において、余剰カレット３を焼き切り、管球の封止を完了させる。
【００２４】
本実施の形態によれば、バルブネック部の加熱状態を精度良く検出でき、その結果に基づいて、バルブネック部の加熱軟化と封止に用いるバーナーの火力が応答性良く制御できる。これにより、管球の封止操作が最適化され、バルブネック部を加熱し過ぎたり、逆にバルブネック部の加熱が不足したりした場合に生じる封止部のクラックが防止できる。その結果、管球の生産性と管球の品質を高めることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、バルブネック部の加熱状態を検出するのにＣＣＤ画像処理を用いたが、その代わりに一定幅をもったレーザー光をバルブネック部に照射し、レーザー光を照射する位置と対向する位置に受光部を配置し、この受光部でレーザー光を検出する光センシング処理を用いても良い。
【００２６】
また、本実施の形態で製造される管球は、ガラスの材料がソーダガラスまたは軟質ガラスのものが好ましい。また、ガラスバルブの肉厚が０．４〜１．０mmの範囲のものが好ましく、ガラスバルブの最大径が１０〜５０mmの範囲のものが好ましい。
【００２７】
なお、本実施の形態では、Pos.NxとPos.Nx+1の２個所の加熱位置において、ＣＣＤ画像処理により、バルブネック部の加熱状態を検出し、その結果に基づいてPos.Nx+1、Pos.Nx+2の２個所の加熱位置でバーナーの火力制御を行ったが、管球の製造の速度を高めるため加熱位置を多くした場合等では、バルブネック部の加熱状態の検出とバーナーの火力制御は、それぞれ３個所以上の加熱位置で行うのが好ましい。
【００２８】
本実施の形態によって、電球の長さが１１０mmの一般照明用電球１００Ｖ、６０Ｗを１００個製造した。この電球のカラスバルブ１は、ソーダガラス製であり、その最大径６０mm、全長１３０mm、バルブネック部の外径３４mmのものとした。
【００２９】
また、装置としては、加熱位置を２４箇所備える、図２に示すように各加熱位置において封止用バーナーを３基ずつ配置したロータリー封止装置を用いた。ここで、ヘッド９の移動の時間間隔は１秒とした。また、図３に示すように、バルブ１の頂部から管球の被加熱部位までの距離Ｌは約９３ｍｍとし、切断される余剰カレット３の全長Ｌ´は約３３mmとした。
【００３０】
また、ＣＣＤ画像処理は、Pos.N8とPos.N9にて行い、この検出結果に従い、次表２に示すようにして、Pos.N9とPos.N10においてバーナーの火力制御を行った。
【００３１】
【表２】
0003729767.tif 000003
【００３２】
＊１）判定の基準
ここでは、バルブの直径値Ｄ1と基準値Ｄ0との差の絶対値｜Ｄ1−Ｄ0｜をとり、次の基準で判定した。
【００３３】
５ｍｍ＜｜Ｄ1−Ｄ0｜        →判定Ａ（バルブネック部のガラス肉厚小）
１ｍｍ≦｜Ｄ1−Ｄ0｜≦５ｍｍ→判定Ｂ（バルブネック部のガラス肉厚正常）
｜Ｄ1−Ｄ0｜＜１ｍｍ        →判定Ｃ（バルブネック部のガラス肉厚大）
こうして製造された１００個の電球について、定格寿命末期まで試験点灯したところ、いずれの電球についても封止部のガラス強度不足や歪による割れ、クラック等の異常は全く発生せず、生産性の高い管球の製造方法が実現された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、バルブネック部の加熱状態を高精度に検出でき、その結果に基づいて、バルブネック部の加熱軟化と封止に用いる熱量が応答性良く制御できる。これにより、管球の封止が最適化され、バルブネック部を加熱し過ぎたり、逆にバルブネック部の加熱が不足したりした場合に生じる封止部のクラックが防止できる。これにより、管球の生産性と管球の品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明において、封止をする管球を示す断面図
【図２】  本発明における管球の製造工程の概略を示す平面図
【図３】  本発明における管球の加熱位置を示す断面図
【符号の説明】
１                  ガラスバルブ
２                  バルブネック部
３                  余剰カレット
４                  ステム
５                  ステムフレア
６                  排気管
７                  フィラメントコイル
８                  ホルダー
９                  ヘッド
１０                ＣＣＤカメラ
１０ａ              画像処理装置
１１                制御装置
１２、１３、１４、
１５、１６、１７、
１９、２０、２１    封止用バーナー
１８、２２          ダミーバーナー
２３、２４          三方向分岐弁
【図１】
0003729767.tif 000004
【図２】
0003729767.tif 000005
【図３】
0003729767.tif 000006