(57)【要約】【課題】  高い扁平率の蛍光管バルブを高い精度での成形が可能で、かつ、多品種の蛍光管バルブに対応できるガラス管成形装置及びその成形方法を提供すること。【解決手段】  ガラス管成形装置で、ガラス管３の一端を把持して往復運動する往復運動手段１と、この往復運動手段１により移動させられるガラス管３の移動路にバーナー６を設け、このバーナー６の上部において前記上昇するガラス管３を挟んでほぼ水平に配置され、前記ガラス管３の上昇速度に同期して回転する一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂを設ける。そしてこの一対の成形ローラの間隔を調整する成形ローラ間隔調整装置１１Ａ、１１Ｂ、１４とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管を把持してほぼ垂直方向の移動路に沿って上昇および下降させるガラス管移動装置と、このガラス管移動装置により上昇する前記ガラス管を加熱軟化させるように前記移動路の所定の位置に配置された加熱用のバーナーと、このバーナーの上部において前記上昇するガラス管を挟んでほぼ水平に配置され、前記ガラス管の上昇速度に同期して回転する一対の成形ローラと、この一対の成形ローラの間隔を調整する成形ローラ間隔調整装置とを備えることを特徴とするガラス管成形装置。
【請求項２】
前記成形ローラ間隔調整装置は、前記一対の成形ローラを前記ガラス管方向に押圧する弾性押圧手段と、この弾性押圧手段により前記ガラス管方向に移動する一対の成形ローラの間隔が所定の間隔以下になることを阻止する阻止手段とから構成されることを特徴とする請求項１記載のガラス管成形装置。
【請求項３】
ガラス管を把持してほぼ垂直方向の移動路に沿って上昇させるガラス管移動工程と、このガラス管移動工程により上昇する前記ガラス管を前記移動路の所定の位置において加熱軟化させる工程と、この工程により軟化された前記ガラス管を、このガラス管の上昇速度にほぼ同期して回転する一対の成形ローラ間を通過させる工程とを備え、前記ガラス管を加熱軟化させる工程は、前記ガラス管を加熱とともに、前記一対の成形ローラも加熱することを特徴とするガラス管成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面が円形状のガラス管を、断面が楕円形等の扁平形状に成形することのできるガラス管成形装置とその成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に照明用に用いられている冷陰極放電灯（蛍光灯）は、断面円形のガラス管（丸管）を使用したものが多い。蛍光灯に丸管が使用される主たる理由は、製造面では、連続成形が容易で強度的に優れていること、ランプ製作の際に方向合わせを必要としないので自動化が簡単であることである。一方、使用面でも、取付け時に取り付け方向を気にする必要がないので、取付けが容易である利点がある。
【０００３】
断面円形のガラス管は、製造方法としては、いずれも周知のダンナー法、ベロー法、アップ・ドロー法（引上げ法）等の方法によって成形されていることが知られている。
【０００４】
近年、照明需要の多様化や、丸管よりも高輝度や低消費電力化につながるために、ガラス管の断面が非円形である扁平ランプの蛍光灯の商品化が進んでいる。すなわち、扁平ランプは、丸管ランプと同じ管径を使用した場合に、陽光柱の中心から蛍光体までの距離が短く、単位面積あたりの蛍光体に当たる紫外線の量が多くなるために高輝度になる。また、扁平ランプは丸管ランプに比べてランプ管壁温度が高く、水銀蒸気圧の最適温度により近いため、同等の消費電力でも効率が良くなり、低消費電力化になる。
【０００５】
扁平管の代表的な例としては、一般照明用蛍光灯の直下照度向上を目的とした断面楕円形の蛍光灯、表示面積の拡大を狙ったネオン管、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト用に面光源的に用いられ薄い厚さで一方向への照射光量を多くした偏平断面の蛍光灯などが挙げられる。
【０００６】
これらの断面が扁平であるガラス管の成形方法との例としては、アップ・ドロー法により断面円形のガラス管を予備成形し、続いて対になったローラ(デバイスローラ)の対向間隙間を引き抜くことによってローラの押圧力により断面楕円形状のガラス管を得るものである。この方法は、溶融ガラスから断面楕円形状のガラス管の成形までを一貫して行うものである（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
また、軟化点以上の温度に保持された断面円形状のガラス管を、対向して配設された２対以上のローラ間を引き抜くことにより断面楕円形状に成形する方法が開示されている。この方法によれば、ローラはガラス管を引き抜く方向に順次ローラの対向間隔を狭めるように設ける（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特公昭５９−３０６５４号公報    （第１頁）
【特許文献２】実開平５−２７０２５号公報    （［００１１］［００１２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特公昭５９−３０６５４号公報に開示された方法によれば、溶融ガラス槽から断面円形状のガラス管を引き上げ、一対の円柱状ローラ間を引き抜くことによって断面楕円形状のガラス管を得るものであるため、ガラス管がローラ間を引き抜かれるとき、ローラとの圧接点にガラス管中心に向かう圧力が強く働くため、ガラス管の扁平率を高めようとローラ間隙を狭めると、断面が精度のよい楕円にならない。
【０００９】
また、実開平５−２７０２５号公報に開示された方法によれば、対向して配設された２対以上のローラ間を引き抜くことにより連続成形が可能で、高扁平率の断面楕円形状ガラス管を成形することが可能であるが、一回の成形で対向間隔が順次狭めるように設けた２対以上ローラ間を引き抜く必要がある。そのため、ガラス管径の品種を切り替える際や肩平率を変更する際の調整が困難になるという問題が発生する。また一対のローラを引き抜くたびにガラス管を加熱する必要があり、設備コストが高くなるのが避けられない。
【００１０】
本発明はこれらの事情にもとづいてなされたもので、高肩平率の断面になる楕円形状の蛍光管バルブの連続成形が可能であり、しかも、低コストの設備で多種多様の品種に対応できるガラス管成形装置とその成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のガラス管成形装置は、ガラス管を把持してほぼ垂直方向の移動路に沿って上昇および下降させるガラス管移動装置と、このガラス管移動装置により上昇する前記ガラス管を加熱軟化させるように前記移動路の所定の位置に配置された加熱用のバーナーと、このバーナーの上部において前記上昇するガラス管を挟んでほぼ水平に配置され、前記ガラス管の上昇速度に同期して回転する一対の成形ローラと、この一対の成形ローラの間隔を調整する成形ローラ間隔調整装置とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明のガラス管成形装置においては、前記成形ローラ間隔調整装置は、前記一対の成形ローラを前記ガラス管方向に押圧する弾性押圧手段と、この弾性押圧手段により前記ガラス管方向に移動する一対の成形ローラの間隔が所定の間隔以下になることを阻止する阻止手段とから構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明ガラス管成形方法は、ガラス管を把持してほぼ垂直方向の移動路に沿って上昇させるガラス管移動工程と、このガラス管移動工程により上昇する前記ガラス管を前記移動路の所定の位置において加熱軟化させる工程と、この工程により軟化された前記ガラス管を、このガラス管の上昇速度に同期して回転する一対の成形ローラ間を通過させる工程とを備え、前記ガラス管を加熱軟化させる工程は、前記ガラス管を加熱とともに、前記一対の成形ローラも加熱することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高肩平率の断面になる楕円形状等の蛍光管バルブの連続成形が可能で、しかも、低コストの設備で多種多様の品種に対応することのできるガラス管成形装置及びその成形方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のガラス管成形装置を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、ガラス管成形装置の構成を示す模式構成図の側面図。図１（ｂ）は、その要部の正面図である。ほぼ垂直に配置された支柱からなる一軸ロボット１には、矢印Ａで示すように、垂直方向に往復移動自在なスライダ２が設けられている。スライダ２にはアーム２ａを介して蛍光管バルブ３を把持する蛍光管チャック４が設けられている。この蛍光管チャック４の蛍光管バルブ３と接触する把持部にはゴム等の弾性材が内張りされている。
【００１７】
蛍光管バルブ３は、例えば、バルブ長が４００〜９００ｍｍ、バルブ径φがそれぞれ３．０ｍｍ、４．０ｍｍあるいは４．８ｍｍ、材質がＢＦＫ（軟化点  ７０５±１０℃）からなるガラス管である。
【００１８】
蛍光管チャック４に把持された状態で蛍光管バルブ３が垂直方向に移動する移動路の両側には、蛍光管バルブ３を挟むように対向配置された一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂと、その直下に加熱用のバーナー６が配置されている。
【００１９】
一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂは、図２に平面図を示したように、ＳＵＳ３０３製のローラで、例えば、直径はφ５０ｍｍで、ローラの軸方向の幅は１０ｍｍ程度である。また、成形ローラ５Ａ、５Ｂの各ローラ軸５ａ、５ｂは、スライドプレート７Ａ、７Ｂの上に設けられた一対の軸受８によりそれぞれ軸支されている。ローラ軸５ａ、５ｂの一端は、ステッピングモータ９、９にそれぞれ直結され、図１（ｂ）に示した矢印Ｂ１、Ｂ２に示すように、互いに反対方向に回転される。これにより、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂは、蛍光管バルブ３を両側から挟んで上方に送る。ステッピングモータ９、９は、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度が、蛍光管バルブ３の引上げ時の移動速度と同期、すなわち、一致するように回転制御される。しかも、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度を高い精度で一致した状態で回転させるために、歯車等を用いることなく、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂのそれぞれに一個ずつのステッピングモータ９、９を直結させて用いている。
【００２０】
スライドプレート７Ａ、７Ｂは、ほぼ水平方向に平行に配置された直線状のガイドレール１１Ａ、１１Ｂに沿って、それぞれ矢印Ｃ１、Ｃ２に示すように、蛍光管バルブ３に接近しあるいはこれから離れる方向に移動する。また、スライドプレート７Ａ、７Ｂ上にはそれぞれスプリング係止ピン１２Ａ、１２Ｂが設けられ、このスプリング係止ピン１２Ａ、１２Ｂ間には引張スプリング１３が張架されている。従って、スライドプレート７Ａ、７Ｂには、引張スプリング１３により、常時、相互に接近する方向の力が作用している。
【００２１】
スライドプレート７Ａ、７Ｂの間の間隔ｇには、間隔調整手段であるウエッジ１４が矢印Ｄ方向に示すように、スライドプレート７Ａ、７Ｂ間の間隔ｇに沿った方向に進退自在に係合している。ウエッジ１４がスライドプレート７Ａ、７Ｂ間の間隔ｇ内に進行した際には、ウエッジ１４の楔効果により間隔ｇが広くなる。一方、ウエッジ１４がスライドプレート７Ａ、７Ｂ間の間隔ｇから後退した際には、間隔ｇが狭くなる。それにしたがって、スライドプレート７Ａ、７Ｂに固定されている一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂも矢印Ｃ１、Ｃ２方向に移動して接近しあるいは離間する。
【００２２】
バーナー６は、図３の斜視図に示したように、対向配置された一対のガスバーナー６ａ、６ｂにより構成され、蛍光管バルブ３に対向する面が湾曲し、この湾曲部６ｃに形成された蜂の巣状の噴出孔（図示せず）から炎が噴出する。これらのバーナー６には、それぞれガスを供給する配管１５ａ、１５ｂが接続されている。
【００２３】
また、一対のバーナー６は、成形ローラ５Ａ、５Ｂの直下に配置されており、通過する蛍光管バルブ３を加熱する際に、直上に配置されている成形ローラ５Ａ、５Ｂも同時に加熱するような位置に配置されている。
【００２４】
次に、図４（ａ）〜（ｅ）の模式的な工程図を参照して、上述の構成のガラス管成形装置の動作について説明する。なお、図４（ａ）〜（ｅ）において、図１（ａ）及び（ｂ）と同一機能箇所には同一符号を付して、その個々の説明を省略する。なお、図４（ａ）〜（ｅ）の全工程を通じて成形ローラ５Ａ、５Ｂは常に回転している。ものとする。
【００２５】
まず、図４（ａ）に示すように、バーナー６を作動させて成形ローラ５Ａ、５Ｂを加熱する。蛍光管バルブ３を蛍光管チャック４に取り付けて把持させる。スタートボタン（不図示）を押すと、スライドプレート７Ａ、７Ｂの間隔ｇにウエッジ１４が深く入り込んだ状態となり、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの間隔が開く。その状態で、一軸ロボット１のスライダ２を下降して蛍光管バルブ３を把持した蛍光管チャック４が一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの上部近傍の位置、すなわち、一軸ロボット１の移動路の最下部で停止させる。
【００２６】
次に、図４（ｂ）に示すように、一軸ロボット１のスライダ２が上昇を開始し、蛍光管バルブ３も上方に移動を開始する。この蛍光管バルブ３の上昇速度は、例えば、９．４６ｍｍ／ｓｅｃであり、成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度は９．４５７ｍｍ／ｓｅｃとほぼ同期するように、ステッピングモータ９、９を制御する。
【００２７】
次に、図４（ｃ）〜（ｄ）に示すように、上昇中の蛍光管バルブ３はバーナー６で軟化温度以上に加熱される。軟化温度に達した蛍光管バルブ３の予め定められている所定の位置が、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの間隔ｇに差し掛かった際に、スライドプレート７Ａ、７Ｂの間隔ｇのウエッジ１４が後退して、成形ローラ５Ａ、５Ｂはその間隔が所望の扁平形状に応じて縮小する。なお、この成形ローラ５Ａ、５Ｂ間の間隔ｇは、蛍光灯の品種ごとに所望の扁平形状に応じて異ならせるように制御する。
【００２８】
成形ローラ５Ａ、５Ｂが所定の間隔に接近した後も、蛍光管バルブ３は、一定の速度で上昇し、その際に図６に示すように、成形ローラ５Ａ、５Ｂ間の間隙ｇに応じた厚さの扁平部１６が成形される。この場合、一軸ロボット１のスライダ２による蛍光管バルブ３の上昇速度が成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度と同期しているので、蛍光管バルブ３が成形ローラ５Ａ、５Ｂの間を引き抜かれる際に、蛍光管バルブ３が成形ローラ５Ａ、５Ｂによる進行方向への抵抗を受けることなくスムーズに引き抜かれ、歪のない、理想的な扁平形状が得られる。
【００２９】
次に、図４（ｅ）に示すように、更にスライダ２の上昇に伴って蛍光管バルブ３も上昇し、蛍光管バルブ３が成形ローラ５Ａ、５Ｂ間を抜け切り、最後部まで上昇して扁平成形加工は終了する。
【００３０】
この加工方法では、扁平の成形加工の際に、蛍光管バルブ３を上昇させる方法をとることにより、バーナー６の炎は上向きになる。そのため、図５に配置関係を模式的に示したように、バーナー６と成形ローラ５Ａ、５Ｂとの間を蛍光管バルブ３が移動する時間中の蛍光管バルブ３の温度低下を防ぐことができる。
【００３１】
また、バーナー６の加熱により同時に成形ローラ５Ａ、５Ｂも加熱するため、成形ローラ５Ａ、５Ｂを加熱するためのバーナー６を別途に設ける必要もなく、装置としては小型でコストダウンも可能である。
【００３２】
また、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの間隔ｇを調整することによって、異なる径の断面円形蛍光管バルブ３に対して、一対のローラにより、扁平加工を行うことができるため、装置の小型化、低コスト化が可能である。
【００３３】
また、図６に（ａ）〜（ｃ）に例示したように、蛍光管バルブ３の上昇中に、一対の成形ローラ５Ａ、５Ｂの間隔を時間的に調整することにより、異なる長さの扁平部を形成し、あるいは、同一の蛍光管バルブ３のＵが手方向に複数の扁平部１６を形成する等、様々な形状の扁平部１６を設けることが可能である。また、今後開発が進められるＵ字管Ｌ字管などの多種多様な蛍光管バルブ製品にも対応できる。
【００３４】
以上本発明のガラス管成形装置の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内において、種々の変形が可能である。
【００３５】
例えば、上記の実施形態においては、蛍光管バルブ３の上昇速度を成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度と同期させたが、本発明者等による実験の結果、蛍光管バルブ３の上昇速度を成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度よりも若干大きくすることにより、扁平に成形後の蛍光管バルブ３の直線性を向上できることが判明した。すなわち、本発明者等は、成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度を９．４５７ｍｍ／ｓｅｃに固定し、蛍光管バルブ３の上昇速度を、９．８〜１０．５ｍｍ／ｓｅｃ間で０．１ｍｍ／ｓｅｃ間隔で変化させ、扁平に成形後の蛍光管バルブ３の直線性を観測したところ、蛍光管バルブ３の上昇速度が１０．３ｍｍ／ｓｅｃのときに最もよい精度の直線性を有する蛍光管バルブ３が得られた。なお、この比較実験においては、の火力はほぼ一定に維持した。
【００３６】
このように、蛍光管バルブ３の上昇速度を成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度よりも若干大きくすることにより、扁平に成形後の蛍光管バルブ３の直線性を向上できることが判明したがこの理由は次のように考えられる。すなわち、蛍光管バルブ３はバーナー６により加熱されることによりその長さが伸びるため、曲がりが生ずる。したがって、一軸ロボット１のスライダ２の上昇速度を若干大きくして、蛍光管バルブ３を上方に引っ張ることにより、曲がりを吸収できるものと考えられる。なお、蛍光管バルブ３の上昇速度を成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度よりもあまり大きくすると、精度のよい扁平断面が得られなくなる。したがって、蛍光管バルブ３の上昇速度は、成形ローラ５Ａ、５Ｂの周速度に対して、７〜１０％程度の範囲内で大きくすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のガラス管成形装置の構成を概略的に示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）はその要部の正面図。
【図２】図１に示すガラス管成形装置における成形ローラ部分の平面図。
【図３】同じく、図１に示すガラス管成形装置におけるバーナーの斜視図。
【図４】本発明のガラス管成形装置によるガラス管の成形工程を示す説明図。
【図５】本発明のガラス管成形装置のバーナーと成形ローラとの位置関係を示す説明図。
【図６】本発明のガラス管成形装置により形成されるガラス管扁平部の側面図。
【符号の説明】
【００３８】
１…一軸ロボット（往復運動手段）、２…スライダ、３…蛍光管バルブ（ガラス管）、４…蛍光管チャック、５Ａ、５Ｂ…成形ローラ、６…バーナー、７Ａ、７Ｂ…スライドプレート、９Ａ、９Ｂ…ステッピングモータ、１３…引張スプリング、１４…ウエッジ、１６…扁平部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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