(57)【要約】【課題】板金曲げで加工された剛性の低いフレーム部材に対しても簡単な機構で色選別電極素体を高品質に溶接できる色選別電極の製造装置を提供する。【解決手段】略四角枠の形状に形成されたフレームの対向する一対の辺部に互いに接近する方向の力を加えて内側に変形させる加圧手段と、金属薄板からなり前記フレームに載置された色選別電極素体の表面に当接する環状の接触表面を有するローラー電極を、該色選別電極素体の裏面が前記一対の辺部と接する部分に沿って走行させる溶接手段とを含むカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置において、ローラー電極の環状の接触表面の幅がＷ、フレームの対向する一対の辺部の各部分の変形量の最大値と最小値との間の差分がΔＹ、色選別電極素体の厚さがＴであるとき、Ｗ≧ΔＹ＋５√Ｔとする。【選択図】　　　　図１
2004119232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略四角枠の形状に形成されたフレームの対向する一対の辺部に互いに接近する方向の力を加えて内側に変形させる加圧手段と、金属薄板からなり前記フレームに載置された色選別電極素体の表面に当接する環状の接触表面を有するローラー電極を、該色選別電極素体の裏面が前記一対の辺部と接する部分に沿って走行させる溶接手段とを含むカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置において、
前記ローラー電極の前記環状の接触表面の幅が、前記一対の辺部の各部分の変形量の最大値と最小値との間の差分と前記色選別電極素体の厚さとに基づいて決定された値を有することを特徴とするカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置。
【請求項２】
前記ローラー電極の前記環状の接触表面の幅がＷ、前記一対の辺部の各部分の変形量の最大値と最小値との間の差分がΔＹ、前記色選別電極素体の厚さがＴであるとき、Ｗ≧ΔＹ＋５√Ｔであることを特徴とする請求項１に記載のカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造装置により製造された色選別電極を備えることを特徴とするカラー陰極線管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー陰極線管の色選別電極は、多数のスリットまたは孔が形成された金属薄板からなる色選別電極素体を、略四角枠形状に形成されたフレームに所定の張力を与えて溶接固定したものである。色選別電極素体にスリットを有するものはアパーチャーグリル方式、孔を有するものはシャドウマスク方式と称される。カラー陰極線管の画質劣化や画像の乱れを防ぐためには、双方とも基本要件として色選別電極素体をフレームの一対の対向するフレーム部材に対して歪みなく溶接固定し、適正な張力を色選別電極素体に与える必要がある。
【０００３】
色選別電極素体に対する張力の付与は概ね次の方法でなされる。略四角枠形状に形成されたフレームの一対の対向するフレーム部材の側面に複数の荷重点を設定し、これらの荷重点でフレーム部材に互いに接近する方向の力を加えてフレームを所定量撓ませて保持する。そしてフレームの上方で色選別電極素体をフレームに対して位置決めし、２方向または４方向に引っ張って保持する。この状態でフレームを上昇させるか、あるいは色選別電極素体を下降させて、色選別電極素体をフレーム部材に圧接させる。この後、色選別電極素体とフレーム部材との圧接部をシーム溶接あるいはレーザ溶接等により溶接する。最後にフレームに加えていた力を解除すると、フレームの持つ元の状態への復元力により色選別電極素体に張力が付与される。上記複数の荷重点に加える力を種々設定することにより、色選別電極素体に与える張力分布形状を種々設定することができる。
【０００４】
色選別電極素体とフレーム部材とは例えば、抵抗溶接の一種であるシーム溶接方式により溶接することができる。一対のローラー電極を、該色選別電極素体の裏面が一対のフレーム部材にそれぞれ接している部分に沿って色選別電極素体の表面上で走行させ、走行中に一方のローラー電極から他方のローラー電極に間欠的に通電する。電流値とローラー電極への加圧力を適切な値に設定すれば、色選別電極素体とフレーム部材の接触部で抵抗発熱（ジュール発熱）が発生し、該接触部分で色選別電極素体とフレーム部材が溶融凝固し、一定の間隔を置いて線状に連なった溶接ナゲットが形成される。ローラー電極は被溶接材料（色選別電極素体及びフレーム部材）に比べて固有抵抗の低い（導電性の高い）材料で製作されるので、抵抗発熱は専ら被溶接材料で発生し、ローラー電極は溶融せず溶接ナゲットは被溶接材料間にのみ形成される。
【０００５】
ひとつひとつの溶接ナゲットを確実に形成していくためには、被溶接材料に流れる電流の密度（単位断面積当たりの電流）を高めて発熱量を大きくする必要がある。また、形成される溶接ナゲットの直径は、ほぼローラー電極と被溶接材料との溶接軌道に沿って伸びる接触面の幅（即ち、ローラー電極の環状の接触面の幅）に等しくなるので、必要な溶接強度が維持可能な範囲でできるだけ溶接ナゲット５の直径を小さくするために、接触面の幅も小さく設定して電流密度を上げるようにしている。通常、この接触面の幅はフレーム部材の幅の１／４〜１／２に設定される。また、溶接ナゲットの大きさを均一に保つためには、電流密度のばらつきを押さえる必要がある。このため、ローラー電極の接触面がフレーム部材の全長に渡って圧接面からはみ出ないようローラー電極を走行させる必要がある。
【０００６】
フレーム部材に荷重を加えるとフレーム部材は変形するが、荷重点が多い場合には変形形状も複雑になり、溶接軌道は必ずしも単一直線または単一半径を持つ曲線とはならない。従ってこの場合、溶接軌道をフレーム部材の変形形状に合致させる制御機構を色選別電極素体をフレームに溶接する装置に備えることが望ましい。このような制御機構として、フレーム変形形状測定機構（例えば特許文献１参照）及びならい溶接機構（例えば特許文献２参照）が知られている。
【０００７】
フレーム変形形状測定機構では、レーザ変位計などの光学式の位置間接測定手段によって構成された一対の測定器のレーザ光をフレーム部材の側面を走査させることで溶接に先立ってフレーム部材の変形形状に近似した溶接軌道データを得、溶接時にローラー電極の走行位置に連動して該ローラー電極の走行方向に垂直な方向への位置及び向きを、先に得られた溶接軌道データに基づき、それぞれ独立に制御するようにしている。
【０００８】
ならい溶接機構では、複数のならい棒を各フレーム部材の側面に当接させ、それによりならい板の側面の形状をフレーム部材の変形形状に近似するものとし、このならい板の側面に沿ってローラーを走行させることにより、連結アームを介してこのローラーに連結され該ローラーと一体に移動するローラー電極の走行軌道をフレーム部材の変形形状に合致させるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１‐１２６６１２号公報
【特許文献２】
特許第３２３１８５４号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
フレーム変形形状測定機構を具備した装置では、ローラー電極の軌道を正確に制御するためには、非常に複雑な制御部及び駆動機構が必要となる。また、これらの機構を、測定工程と溶接工程の２回、フレーム部材の全長に渡って走行させる必要があり、製造工程におけるサイクルタイムが長くなる。一方、ならい溶接機構を具備した装置では、比較的簡単な構造で溶接軌道が得られる。しかし、フレーム部材の剛性が低い場合は、フレームに加える荷重条件をわずかに変更しただけであっても、その変形形状は大きく変化するので、荷重条件が変更されるたびに荷重条件に適合するならい板と交換する必要があり、生産効率が低下する。
【００１１】
近年、製造コストの削減と軽量化を目的として、フレームを従来の引き抜き等で加工された中実構造ではなく板金曲げで加工された中空構造とすることが提案されている。このようなフレームでは、加工方法の都合上、フレーム部材の色選別電極素体を支持する面は、フレーム部材の側面をある曲げ半径で内側に折り曲げて形成される。そのためその支持面は平坦ではなく、曲面となっている。均一で大きな電流密度を生じさせて均一な溶接ナゲットを形成していくためには、ローラー電極がフレーム部材と色選別電極素体とが接する部分の直上を走行するように制御する必要があるが、支持面が曲面である場合にはフレーム部材と色選別電極素体とは線接触するので溶接軌道は幅の非常に狭い線となる。
【００１２】
ローラー電極は非常に薄く、このようなローラー電極を幅の非常に狭い溶接軌道からはみ出さないように走行させるためには、フレーム変形形状測定機構を具備した装置では、測定器、及び駆動機構に高度な分解能、位置決め精度が求められ、ソフトウェアの困難度及び装置コストは著しく上昇する。またこのようなフレーム部材は剛性が低いため、変形量のばらつきが大きく、ならい機構を具備した装置では、ならい板の側面の変形形状が実際のフレームの変形形状からずれてしまう場合がある。
【００１３】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、その目的は、板金曲げで加工された剛性の低いフレーム部材に対しても簡単な機構で色選別電極素体を高品質に溶接できる色選別電極の製造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】
上記目的は、略四角枠の形状に形成されたフレームの対向する一対の辺部に互いに接近する方向の力を加えて内側に変形させる加圧手段と、金属薄板からなり前記フレームに載置された色選別電極素体の表面に当接する環状の接触表面を有するローラー電極を、該色選別電極素体の裏面が前記一対の辺部と接する部分に沿って走行させる溶接手段とを含むカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置において、
前記ローラー電極の前記環状の接触表面の幅が、前記一対の辺部の各部分の変形量の最大値と最小値との間の差分と前記色選別電極素体の厚さとに基づいて決定することにより達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る色選別電極の製造装置において、板厚がＷのローラー電極４が、厚さＴの色選別電極素体２の表面に当接して走行し、該色選別電極素体２とフレーム部材３ａとの接触部分に溶接ナゲット５が形成される状態を示している。本実施形態では、フレームは板金曲げで加工された中空構造であり、フレーム部材３ａの支持面は、その側面をある曲げ半径で内側に折り曲げて形成され、そのため平坦ではなく、曲面となっている。
【００１６】
尚、図１の矢印Ｚは、フレームの中心を通り、色選別電極素体２の面に垂直な軸を表し、矢印Ｙはフレームの中心を通り、色選別電極素体２の面に平行且つフレーム部材３ａの支持面の長手方向に垂直な軸を表している。図示していないが、フレームの中心を通り、色選別電極素体２の面とフレーム部材３ａの支持面の長手方向に平行な軸を以下、Ｘ軸とする。また、図１において、ΔＹは、荷重が加えられたときのフレーム部材３ａの各部分の内側への変形量の最大値と最小値との差を表している。
【００１７】
米国抵抗溶接機製造者協会（ＲＷＭＡ）によると、抵抗溶接の一種であるスポット溶接において、溶接ナゲットの直径をＤｎ、電極棒の直径をＤｅ、薄い方の被溶接材料の板厚をＴするとき、次式を満たすことが推奨されている。
Ｄｎ≒Ｄｅ＝５√Ｔ　　　　　　　　　．．．（１）
【００１８】
シーム溶接も抵抗溶接の一種であり、スポット溶接の応用と考え、電極棒の直径Ｄｅをローラー電極４の環状の接触面の幅Ｗｅに置き換えると次式が成立する。
Ｄｎ≒Ｗｅ＝５√Ｔ　　　　　　　　　．．．（２）
【００１９】
上式のＷｅ（＝５√Ｔ）が、被溶接材料に溶接ナゲット５を形成するのに最低必要なローラー電極４の接触面の幅である。本実施形態では、下記の式に示すように、Ｗｅに上記のフレーム部材３ａの変形量の最大値と最小値との差ΔＹを加えたものを、ローラー電極４の接触面の幅、即ちローラー電極４の板厚とする。
Ｗ＝ΔＹ＋Ｗｅ　　　　　　　　　　　．．．（３）
【００２０】
本実施形態では、ローラー電極４の外側端面４ａが、内側への変形量が最小であり従ってフレーム中心を通るＸ軸からの距離が最大となる溶接軌道上の点（通常はフレーム中央におけるフレーム部材３ａの支持面の曲げ中心３ｂ）を通りＺ軸方向に伸びる線からＷｅ／２だけ外側にあり、且つ、内側端面４ｂが、内側への変形量が最大であり従ってフレーム中心を通るＸ軸からの距離が最小となる溶接軌道上の点（通常はフレーム端部におけるフレーム部材３ａの支持面の曲げ中心３ｃ）を通りＺ軸方向に伸びる線からＷｅ／２だけ内側にあるように位置調整する。
【００２１】
このようにすれば、ローラー電極をＸ軸に平行に駆動する機構だけで、
支持面の全長に渡ってローラー電極４の接触面が色選別電極素体２とフレーム部材３ａとが接する部分の直上に来るようにローラー電極４を走行させることができる。本実施形態では、フレーム部材の支持面は、その側面をある曲げ半径で内側に折り曲げて形成され、そのため平面ではなく、曲面となっているのでフレーム部材と色選別電極素体とは線接触する。そのため被溶接材料の溶接箇所には均一で大きな電流が流れ、均一な溶接ナゲットが形成される。
【００２２】
尚、フレーム部材３ａには剛性のばらつきがあるので、上記変形差ΔＹにもフレーム毎にばらつきが発生する。そのばらつき量を考慮し、実際には（３）式に代えて、
Ｗ≧ΔＹ＋Ｗｅ　　　　　　　　　　　．．．（４）
すなわち、
Ｗ≧ΔＹ＋５√Ｔ　　　　　　　　　　．．．（５）
に従ってローラー電極４の接触面の幅Ｗを設定する。
【００２３】
本実施形態の製造装置により製造される色選別電極では、色選別電極素体がフレームの一対の対向するフレーム部材に対して歪みなく溶接固定され、適正な張力が付与されている。従って本実施形態の製造装置により製造される色選別電極を備えるカラー陰極線管を用いれば、画質劣化や画像の乱れの少ない高品質の画像を表示することができる。
【００２４】
実施の形態２．
上記の実施の形態１は、板金曲げで加工された中空構造であり、その側面をある曲げ半径で内側に折り曲げて支持面を形成したフレーム部材に色選別電極を溶接する場合に関するものであるが、従来の引き抜き等で加工された中実構造を持つフレーム部材であっても、その支持面の幅が、必要な電流密度を得られるほど充分に小さければ、式（５）が適用できる。図２にこのようなフレーム部材３ａに適用した場合を実施の形態２として示す。
【００２５】
本実施の形態においても、ローラー電極を実施の形態１と同様に位置調整すれば、ローラー電極４をＸ軸に平行に駆動する機構だけで、支持面の全長に渡ってローラー電極４の接触面が色選別電極素体２とフレーム部材３ａとが接する部分の直上に来るようにローラー電極４を走行させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、板金曲げで加工された剛性の低いフレーム部材に対しても簡単な機構で色選別電極素体を高品質に溶接できる色選別電極の製造装置が提供される。また、本発明の製造装置により製造される色選別電極を備えるカラー陰極線管を用いれば、画質劣化や画像の乱れの少ない高品質の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー陰極管用の色選別電極の製造装置により、板金曲げで加工された中空構造フレーム部材に色選別電極素体を溶接する様子を示す図である。
【図２】本発明のカラー陰極管用の色選別電極の製造装置により、従来の引き抜き等で加工された中実構造を持つフレーム部材に色選別電極素体を溶接する様子を示す図である。
【符号の説明】
２　色選別電極素体、　３ａ　フレーム部材、　３ｂ，３ｃ　フレーム部材の支持面の曲げ中心、　４　ローラー電極、　４ａ　ローラー電極の外側端面、　４ｂ　ローラー電極の内側端面、　５　溶接ナゲット。
【図１】
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【図２】
2004119232.tif 000004