(57)【要約】【課題】剛性の低いフレーム部材に対しても短時間で正確な溶接軌道を得ることが可能であり、それによりカラー陰極線管用の色選別電極を効率的に生産できる方法及び装置を提供する。【解決手段】フレームの一対の辺部３ａに設定した複数の荷重点Ｆｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）に該一対の辺部が互いに接近する方向の力を加える工程と、該辺部に設定した複数の測定点Ｘｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）の位置を測定することにより溶接軌道Ｘ’ｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ＋１）を求める工程と、求めた溶接軌道に沿って移動する溶接電極により前記色選別電極素体と前記辺部とを溶接する工程とを含み、上記測定点を上記荷重点の近傍にそれぞれ設定することを特徴とする。【選択図】　　　図２
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【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、金属薄板からなる色選別電極素体の上端及び下端が溶接されてなるカラー陰極線管用の色選別電極を製造する方法において、
前記一対の辺部に設定した複数の荷重点に該一対の辺部が互いに接近する方向の力を加える工程と、
前記辺部に設定した複数の測定点の位置を測定することにより溶接軌道を求める工程と、
求めた溶接軌道に沿って移動する溶接電極により前記色選別電極素体と前記辺部とを溶接する工程とを含み、
前記測定点を前記荷重点の近傍にそれぞれ設定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方法。
【請求項２】
前記辺部の一方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最初の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する次の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の開始点を設定す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方法。
【請求項３】
前記辺部の他方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最後の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する１つ前の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の終了点を設定することを特徴とする請求項２に記載のカラー陰極線管用の色選別電極の製造方法。
【請求項４】
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、金属薄板からなる色選別電極素体の上端及び下端が溶接されてなるカラー陰極線管用の色選別電極を製造する装置において、
前記一対の辺部に設定した複数の荷重点に該一対の辺部が互いに接近する方向の力を加える第１の手段と、
前記辺部に設定した複数の測定点の位置を測定することにより溶接軌道を求める第２の手段と、
求めた溶接軌道に沿って移動する溶接電極により前記色選別電極素体と前記辺部とを溶接する第３の手段とを含み、
前記第２の手段は、前記測定点を前記荷重点の近傍にそれぞれ設定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５】
前記第２の手段は、前記辺部の一方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最初の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する次の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の開始点を設定することを特徴とする請求項４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６】
前記第２の手段は、前記辺部の他方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最後の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する１つ前の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の終了点を設定することを特徴とする請求項４または５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７】
前記第２の手段は、前記辺部の溶接面の全長を転動する転動部材と、該転動部材を支持する支持部材に取り付けられ、前記辺部までの距離を測定する測定器とを含むことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のカラー陰極線管用の色選別電極の製造装置。
【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方法及び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の構成の一例を図４に示す。同図において、色選別電極１は多数のスリット２ａ（図５）または孔２ｂ（図６）が形成された金属薄板からなる色選別電極素体２を、略四角枠形状に形成されたフレーム３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２は、フレーム部材３ａの長手方向への曲率を持つ面に溶接される。色選別電極素体２にスリット２ａを有するものはアパーチャーグリル方式、孔２ｂ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、アパーチャーグリル方式及びシャドウマスク方式のいずれにおいても基本要件として色選別電極素体２をフレーム３の一対の対向するフレーム部材３ａに対し、歪みが発生しないように溶接固定し、適正な張力を色選別電極素体２に与える必要がある。
【０００３】
色選別電極素体２への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３の一対の対向するフレーム部材３ａの側面に複数の荷重点を設定し、この荷重点にそれぞれ力を加えることによりフレーム部材３ａに互いに接近する方向の力を加え、フレーム３を所定量撓ませて保持する。そしてフレーム３の上方において、色選別電極素体２をフレーム３に関し所定の位置に置いて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３を上昇させるか、あるいは色選別電極素体２を下降させて、色選別電極素体２をフレーム部材３ａに圧接する。この時、色選別電極素体２の端面はフレーム部材３ａの端面にほぼ一致する。
【０００４】
この後、色選別電極素体２とフレーム部材３ａ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３に加えていた力を解除すると、フレーム３の元の状態への復元力により色選別電極素体２に張力が付与される。上述の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２に与える張力分布形状を所望のものにすることができる。
【０００５】
一対の対向するフレーム部材３ａへの色選別電極素体２の溶接について、シーム溶接を例に取り図７を用いて説明する。図７において、４はローラー電極、５は溶接軌道である。色選別電極素体２をフレーム部材３ａに圧接し、色選別電極素体２の端面をフレーム部材３ａの端面に一致させた状態で保持する。圧接部に沿ってローラー電極４が図示しない電極駆動部によって図中のＸ軸正方向に走行する。走行の際、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ことによって、色選別電極素体２をフレーム部材３ａとの圧接面に溶接する。
【０００６】
ローラー電極４は薄いので、色選別電極素体２とフレーム部材３ａの圧接面の幅が充分に広くない場合は、ローラー電極４が脱落しないように溶接軌道５を制御する必要がある。しかしながら複数の荷重点をフレーム部材３ａに設定する場合、荷重点の数が多くなるにつれ変形形状も複雑になり、単一直線または単一半径を持つ曲線とみなすことはできなくなる。そのため、荷重点が多数ある場合には、溶接電極の軌道がフレーム部材３ａの変形形状に正確に一致するように制御することが困難になるという問題があった。
【０００７】
特開２００１−１２６６１２号公報には、このような問題を解決した色選別電極の製造装置が開示されている。この製造装置の要部構成を図８及び図９に示す。これらの図において、４はローラー電極、５は溶接軌道、６はローラー電極上下機構、７はフレーム部材３ａの形状を測定する測定器、８は図中のＸＹＺ座標系におけるローラー電極の回転方向のＸ軸からの振れを制御する回転方向駆動機構、９はＹ方向駆動機構である。これらローラー電極４、ローラー電極上下機構６、測定器７、回転方向駆動機構８、Ｙ方向駆動機構９は、フレーム部材３ａに沿って移動可能な支柱１０にそれぞれ固定されている。
【０００８】
次にこの装置の動作について説明する。図８において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７は、支柱１０とともにＸ軸正方向に移動する。一対の測定器７を各フレーム部材３ａの外側で所定の経路に沿って移動させ、移動中に測定器７がレーザ光をフレーム部材３ａの側面に照射し、その反射光を受光することにより、フレーム部材３ａの変形形状のデータを得ることができる。
【０００９】
図１０は、測定器７をＸ軸方向から見た断面を示している。測定器７は、測定データを図示しない制御部に送る。これにより溶接に先立ってフレーム部材３ａの変形形状を近似した溶接軌道５を得ることができる。次に溶接工程について説明する。フレーム部材３ａ上に色選別電極素体２をセットした上でこれらを圧接する。その後、ローラー電極４をローラー電極上下機構６により支柱１０の下部にスライド下降させ、図９に示したように一対の支柱１０をＸ軸正方向に移動させる。これによりローラー電極４が溶接面上を走行し、色選別電極素体２がフレーム部材３ａに溶接される。この時、一対のローラー電極４のＹ軸方向位置及びＸＹ平面上での角度は、先に得られた溶接軌道５のデータに基づき、ローラー電極４のＸ軸方向位置に連動してそれぞれ独立に制御される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、製造コストの削減と軽量化を目的として、図１１に示すようなフレームが提案されている。このフレームでは、フレーム部材３ａは従来の引き抜き等により加工された中実構造ではなく板金曲げ等により加工された中空構造となっている。中空構造のフレーム部材３ａの剛性は低いので、荷重が加えられたときの変形は局部的となり、荷重点数が多い場合はその変形形状は非常に複雑なものとなる。しかも、このように剛性の低いフレーム部材３ａでは荷重条件をわずかに変更しただけで、曲率や変曲点の位置等が大きく変化し、正確な溶接軌道が得られないので溶接不良が発生する恐れがある。このようなフレーム部材３ａに対しては、変形形状の測定点数を増やすことにより溶接軌道の精度の低下を防ぐことは可能であるが、その場合、溶接軌道の取得に時間がかかり、製造工程のタクトタイムが長くなり生産効率が低下するという問題がある。
【００１１】
また、このように剛性の低いフレーム部材３ａに荷重を与えると、一対のフレーム部材３ａは互いに接近する方向に移動するだけでなく、図１２に示すように接近方向に倒れる。この倒れが生じた場合、正確な溶接軌道５を得るには、溶接面（圧接面）から測定器７のレーザ光の照射点までの距離を溶接面の全長に渡って同じ値に保つ必要がある。しかし、フレーム部材３ａの溶接面は長手方向への曲率を持つので上記距離を一定に制御するためには、測定器７のＺ方向への位置制御をＸ軸方向位置に連動して行う機構が必要となり、図８、９に示した支柱１０に連結される機構はさらに複雑化、大型化してしまう。
【００１２】
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、剛性の低いフレーム部材に対しても短時間で正確な溶接軌道を得ることを実現し、それによりカラー陰極線管用の色選別電極を効率的に生産できるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、請求項１に記載の発明は、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、金属薄板からなる色選別電極素体の上端及び下端が溶接されてなるカラー陰極線管用の色選別電極を製造する方法において、
前記一対の辺部に設定した複数の荷重点に該一対の辺部が互いに接近する方向の力を加える工程と、
前記辺部に設定した複数の測定点の位置を測定することにより溶接軌道を求める工程と、
求めた溶接軌道に沿って移動する溶接電極により前記色選別電極素体と前記辺部とを溶接する工程とを含み、
前記測定点を前記荷重点の近傍にそれぞれ設定することを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記辺部の一方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最初の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する次の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の開始点を設定することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記辺部の他方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最後の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する１つ前の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の終了点を設定することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成すべく、請求項４に記載の発明は、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、金属薄板からなる色選別電極素体の上端及び下端が溶接されてなるカラー陰極線管用の色選別電極を製造する装置において、
前記一対の辺部に設定した複数の荷重点に該一対の辺部が互いに接近する方向の力を加える第１の手段と、
前記辺部に設定した複数の測定点の位置を測定することにより溶接軌道を求める第２の手段と、
求めた溶接軌道に沿って移動する溶接電極により前記色選別電極素体と前記辺部とを溶接する第３の手段とを含み、
前記第２の手段は、前記測定点を前記荷重点の近傍にそれぞれ設定することを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第２の手段は、前記辺部の一方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最初の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する次の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の開始点を設定することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記第２の手段は、前記辺部の他方の端部の近傍に位置する荷重点に対応する最後の測定点の測定データと、該荷重点に隣り合う荷重点に対応する１つ前の測定点の測定データとに基づき、前記端部を超えて外側に伸びる位置に溶接軌道の終了点を設定することを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項４から６のいずれか一項に記載の発明において、前記第２の手段は、前記辺部の溶接面の全長を転動する転動部材と、該転動部材を支持する支持部材に取り付けられ、前記辺部までの距離を測定する測定器とを含むことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図１〜図３に基づいて具体的に説明する。尚、図１〜図３において上述の図４〜図１２に示した要素と同じあるいは対応する要素には同じ符号を付している。
図１は本発明の一実施形態に係る色選別電極の製造装置の構造を示す斜視図である。同図において、３ａはフレーム部材、３ｂは一対のフレーム部材３ａを連結する弾性部材、４はローラー電極、６はローラー電極上下機構、７はフレーム部材３ａの形状を測定する測定器、８は図中のＸＹＺ座標系におけるローラー電極４の回転方向のＸ軸からの振れを制御する回転方向駆動機構、９はＹ方向駆動機構、１０は支柱、１１は測定器上下機構、１２は転動部材、１３は測定器７と転動部材１２とを固定支持するブラケットである。フレーム加圧機構と支柱１０のＸ軸への駆動機構については図示を省略している。
【００２１】
図２は溶接軌道５の取得方法を説明する図であり、Ｆｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）はフレーム部材３ａの荷重点、Ｘｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）はフレーム部材３ａの変形形状の測定点、Ｘ’ｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ＋１）は求められた溶接軌道５、ΔＹはオフセット量（溶接軌道５とフレーム部材３ａ側面との間の距離）である。一対の測定器７をそれぞれ支柱１０と共にＸ軸正方向に移動させ、移動中にレーザ光をフレーム部材３ａの側面に照射し、反射光を受光することにより各測定点Ｘｉの位置での形状データを得る。さらに形状データをΔＹだけオフセットさせることにより溶接軌道５を求める。
【００２２】
フレーム部材３ａに複数の荷重点Ｆｉが設定される場合、フレーム部材３ａの変形の変曲点はＦｉ近傍に存在する。この性質を利用し、実施の形態１では測定点Ｘｉを荷重点Ｆｉの近傍にそれぞれ設定し、それにより必要最小限の測定点でフレーム部材３ａの変形形状を精密に近似できるようにしている。勿論、測定点の数を荷重点の数より多くすれば、より実際の変形形状に近い溶接軌道５を得ることができるが、測定点の数が増えれば形状データを取り込むのに必要な時間が長くなるので製造工程のタクトタイムに収まるように測定点数を決定することが好ましい。
【００２３】
フレーム部材３ａの溶接開始側の端部に荷重点を設定した場合には、色選別電極素体２の端部をフレーム部材３ａに確実に溶接するためには、フレーム部材３ａの端部を超えた外側の点を溶接軌道５の開始点に設定して電極ローラー４を走行させる必要がある（勿論、この端部を越えた点では測定すべきフレーム部材３ａは存在しない）。フレーム部材３ａは弾性部材３ｂに連結されているが、この連結部分の剛性は他の部位に比べて高くなっており、通常はこれらの連結部近傍に荷重点の一つを設定している。
【００２４】
本実施の形態では、図２に示すように、連結部近傍の荷重点Ｆ１に対応する第一の測定点Ｘ１での測定データと次の第二の測定点Ｘ２での測定データとから求めた溶接軌道５のＸ’１−Ｘ’２の部分を、演算によりフレーム部材３ａの端部を越えて延長し、溶接軌道５の開始点Ｘ’０を得る。ローラー電極４は溶接開始時に開始点Ｘ’０にスライド下降するが、このとき、フレーム部材３ａの端部と開始点Ｘ’０との間の距離がローラー電極４の半径に比較して充分に小さければ、ローラー電極４が脱落することはない。
【００２５】
同様に、フレーム部材３ａの溶接終了側の端部に荷重点を設定した場合には、色選別電極素体２の端部をフレーム部材３ａに確実に溶接するためには、フレーム部材３ａの端部を越えた外側の点を溶接軌道５の終了点に設定して電極ローラー４を走行させる必要がある（勿論、この端部を越えた点では測定すべきフレーム部材３ａは存在しない）。図２に示すように、連結部近傍の荷重点Ｆｎに対応する最後の測定点Ｘｎでの測定データとその一つ前の測定点Ｘｎ−１での測定データとから求めた溶接軌道５のＸ’ｎ−１Ｘ’ｎの部分を、フレーム部材３ａの端部を越えて延長し、溶接軌道５の終了点Ｘ’ｎ＋１を得る。
【００２６】
測定器７によりフレーム部材３ａの変形形状を測定する際には、図１においてまず転動部材１２がフレーム部材３ａの溶接面に当接するようにブラケット１３を測定器上下機構１１で下降させる。その後図示しない支柱１０のＸ軸への駆動機構によって、転動部材１２は一定の曲率を有するフレーム部材３ａの溶接面の全長を走行する。その際、測定器７はレーザ光をフレーム部材３ａの側面に照射し、反射光を受光する。転動部材１２はブラケット１３を介して測定器７に連結されているため、測定器７は転動部材１２のＺ方向の動きに追従する。その結果、このような比較的簡単な機構で溶接面（圧接面）と測定器７のレーザ光の照射点との間の距離を溶接面の全長に渡って一定に保つことが可能となる。なお、図３に測定器７、転動部材１２をＸ軸方向から見た断面を示す。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１及び４に記載の発明によれば、剛性の低いフレーム部材に対しても短時間で正確な溶接軌道を得ることが可能となり、それによりカラー陰極線管用の色選別電極を効率的に生産できる。
【００２８】
請求項２，３及び請求項５，６に記載の発明によれば、荷重点をフレーム部材の端部に設定した場合にも、色選別電極素体をフレーム部材に確実に溶接することができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、フレーム部材の剛性が低い場合にも正確に溶接軌道を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー陰極線管用色選別電極の製造装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の装置における、溶接軌道の取得方法の説明図である。
【図３】図１の装置の転動部材及び測定器をＸ軸方向から見た図である。
【図４】色選別電極の構成の一例を示す図である。
【図５】色選別電極素体の構成を説明する図である。
【図６】色選別電極素体の構成を説明する図である。
【図７】ローラー電極による色選別電極素体とフレームとのシーム溶接を説明する図である。
【図８】従来のカラー陰極線管用色選別電極の製造装置の要部構成を示す斜視図である。
【図９】図８の装置の溶接動作を説明する図である。
【図１０】図８の装置の測定器をＸ軸方向から見た図である。
【図１１】中空構造のフレームの斜視図である。
【図１２】図１１のフレームのフレーム部材の断面を示す図である。
【符号の説明】
１　色選別電極、　２　色選別電極素体、　２ａ　スリット、　２ｂ　孔、　３　フレーム、　３ａ　フレーム部材、　３ｂ　弾性部材、　４　ローラー電極、　５　溶接軌道、　６　ローラー電極上下機構、　７　測定器、　８　回転方向駆動機構、　９　Ｙ方向駆動機構、　１０　支柱、　１１　測定器上下機構、１２　転動部材、　１３　ブラケット。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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