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Verfahren zur Herstellung des Trichterteiles von Farbfernsehröhren
sowie Vorrichtung zum Richten des Halsrohres am Trichterteil Die Erfindung betrifft
eine Verfahren zur Herstellung des Trichterteiles von Farbfernsehröhren, und zwar
insbesondere ein Verfahren zum Ansetzen und Richten des Hals rohres am Trichterteil
des Röhrenkolbens sowie eine Vorrichtung zum Richten des Halsrohres.
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Farbfernsehröhren bestehen bekanntlich aus zwei Hauptteilen, dem Trichterteil
und dem Bildschirmteil, welche getrennt hergestellt und im Laufe der weiteren Fertigstellung
der Röhre mittels eines Glas lots entlang einer gemeinsamen Lötkante miteinander
verbunden werden. Der Trichterteil besteht aus dem Konusteil und dem Halsteil. Die
Achse des Halsrohres, welches an eine Halsrohröffnung an das verjüngte Ende des
Konusteiles angeschmolzen wird, soll mit der Hauptachse des Trichterteils, welche
senkrecht zu der Ebene der am erweiterten Ende des Konusteiles umlaufenden Lötkante
und somit senkrecht zur Bildschirmebene der Röhre verläuft, zusammenfallen.
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In den Halsteil des Trichterteiles wird bei der Röhrenfertigung das
Elektronenstrahlsystem eingesetzt, das später den das Fernsehbild erzeugenden Elektronenstrahl
aussendet. Ein genaues Zusammenfallen der Achse des Elektronenstrahlsystems mit
der Röhrenachse ist für den Betrieb der Fernsehröhre von Bedeutung. Der nicht abgelenkte
Elektronenstrahl soll genau in Richtung der Röhrenachse verlaufen und genau auf
den Mittelpunkt des Bildschirmes auftreffen. Hierfür sind Genauigkeitsanforderungen
an die Lage des Elektronenstrahlsystems im Hals vorgegeben, die eine entsprechend
genaue Position des Hals rohres zur Voraussetzung haben.
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Bei bekannten Verfahren zur Herstellung von Trichterteilen für Farbfernsehröhren
wird der noch im Rohzustand befindliche gegossene oder gepreßte Konusteil in eine
sogenannte Halsansetzmaschine eingespannt und das Hals rohr an die vorher abgesprengte
Halsrohröffnung des Konusteiles durch Verschmelzen angesetzt.
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Das Ausrichten des Konutsteiles in der Halsansetzmaschine zum
Festlegen
der Trichterachse erfolgt dabei einerseits durch Anlegen eines Zentrierringes im
rotationssymmetrischen Sachbereich, der in dem parabelförmigen Ubergangsbereich
zwischen Konus und Halsöffnung liegt, und andererseits durch eine Anzahl von beweglichen
mechanischen Anschlägen, die in bestimmten Punkten an die Innenkontur des Konusteiles
in der Nähe der Lötkante angelegt werden (siehe DT-PS 1 548 190) bzw. durch Anlegen
einer zum Zentrierring parallelen, ebenen Platte an die Lötkante.
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An das endgültige Ansetzen des Halsrohres schließen sich nach dem
bekannten Verfahren das Schleifen der Lötkante und hierauf folgend das Schleifen
von gewissen Bezugspunkten an, die für das Ausrichten des Trichterteiles in Bezug
auf die Röhrenachse bei der späteren Röhrenmontage vorgesehen sind und meist senkrecht
zu der Ebene der Lötkante verlaufen (siehe DT-AS 1 471 802).
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Zum Ausrichten des Trichterteiles während des Schleifens werden im
wesentlichen die gleichen Methoden verwendet wie für das Halsansetzen. In einigen
Fällen wird zusätzlich das Halsrohr selbst als Referenz zum Schleifen der Bezugspunkte
herangezogen. Auf das Schleifen folgt noch ein Polieren und Fasen der Lötkanten.
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Erst nach abgeschlossener Bearbeitung der Lötkante und der Bezugspunkte,
durch die die Trichterachse nunmehr genau festgelegt ist, kann die Lage des Halsrohres
genau kontrolliert und die Schiefe des Halsrohres sowie dessen Versatz in Bezug
auf-die Trichterachse festgestellt werden. Eine nachträgliche Korrektur ist nach
dem bekannten Verfahren jedoch nicht mehr möglich.
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Es ist bei dem bekannten Verfahren daher erforderlich, den Konusteil
des Trichters schon in der Halsansetzmaschine möglichst genau in Bezug auf die Trichterachse
auszurichten. Dieser Vorgang wird bei der sich anschließenden Bearbeitung der Bezugs
flächen in gleicher Weise mehrmals erforderlich. Es ist jedoch einleuchtend, daß
sich selbst bei gleichen Ausrichtvorrichtungen und bei Verwendung der gleichen Anschlagpunkte
am Trichter aufgrund noch fehlender bearbeiteter Bezugs flächen Abweichungen in
der Lage der Trichterachse bei mehrmaligem Einspannen des Trichters ergeben müssen.
Diese Abweichungen führen beim fertigen Trichter zu teilweise unzulässigen Werten
für die Halsschiefe und den seitlichen Halsversatz. Zunehmend verschärfte Anforderungen
an die Güte der Maßtoleranzen führten dazu, daß Bildröhrentrichtert die nach den
bekannten Verfahren hergestellt werden, nicht mehr in allen Fällen den Genauigkeitsanforderungen
an die Röhrenbauelemente entsprechen.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung
des Trichterteils von Farbfernsehröhren, mit dem es möglich ist, die durch die bekannten
Verfahren gegebenen Streubereiche in der Genauigkeit der Position des Hals rohres
zu unterschreiten und somit Trichterteile mit durchschnittlich geringerer Halsschiefe
und geringerem Halsversatz als bisher üblich herzustellen.
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Der als naheliegend erscheinende Weg, zuerst die Lötkante und die
Bezugsflächen zu bearbeiten und das Halsrohr anschließend endgültig anzusetzen,
wodurch eine genaue Ausrichtmöglichkeit in der Halsansetzmaschine gegeben sein sollte,
ist aus mehreren Gründen nicht mit der erforderlichen Präzision möglich. Erstens
muß der
Konusteil beim Anschmelzen des Halsrohres und beim Entspannungsglühen
relativ hohen Temperaturen angesetzt werden, wodurch Maßabweichungen infolge inhomogener
Wärmeausdehnung entstehen, und zum anderen lassen sich die Halsansetzmaschinen,
die dadurch selbst im Betrieb laufend erhöhter Temperatur und relativ rauhen Bedingungen
ausgesetzt sind, nicht auf die Dauer in einem für das genaue Ausrichten erforderlichen
Präzisionszustand halten.
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Für die weitere Feinbearbeitung des Trichterteiles (Schleifen und
Polieren) ist es daher unumganglich, das Anschmelzen des Halsrohres und das Entspannungsglühen
vorher auszuführen.
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Versuche haben ergeben, daß ein genaues Richten des Halsrohres am
Trichterteil unter Vermeidung unzulässiger Wärmespannungen und unter Vermeidung
von Maßabweichungen durch Wärmedehnung möglich ist, wenn man den mechanisch fertig
bearbeiteten Trichterteil auf einer Präzisionsvorrichtung genau ausrichtet, wobei
das Halsrohr vorzugsweise an seiner Ansatzstelle so weit durch Wärmeeinwirkung erweicht
wird, daß es in eine exakte achskongruente Lage nachgerichtet werden kann.
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Die Erfindung besteht daher in einem Verfahren zur Herstellung des
Trichterteiles für Farbfernsehröhren mit einer zum Verbinden mit einem Bildschirmteil
vorgesehenen Lötkante sowie Bezugsflächen für das Ausrichten des Trichterteiles
bei der späteren Röhrenmontage, bei dem an einen gegossenen oder gepreßten Konusteil
nach Absprengen der am verjüngten Ende des Konusteiles befindlichen Halsöffnung
ein Halsrohr durch Verschmelzen angesetzt wird und anschließend die Lötkante und
die Bezugs flächen des so entstandenen Trichterteiles bearbeitet werden, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem Bearbeiten der Lötkante und der Bezugsflächen
das Halsrohr vorzugsweise an seiner Ansatzstelle erwärmt
und so
gerichtet wird, daß die Achse des Halsrohres mit der Trichterachse zusammenfällt,
welche durch die bearbeitete Lötkante und die bearbeiteten Bezugs flächen festgelegt
ist.
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Die Bearbeitung der Lötkante und der Bezugsflächen erfolgt üblicherweise
in mehreren Schritten. Danach werden zuerst die Lötkante und dann die meist senkrecht
zur Ebene der Lötkante liegenden Bezugsflächen geschliffen. Anschließend wird die
Lötkante an den Seitenkanten entgratet und auf trockenem oder nassem Wege fein bearbeitet,
d.h. poliert. Es hat sich gezeigt, daß sich eine genügende Genauigkeit in der Stellung
des Hals rohres erzielen läßt, wenn der erfindunasgemäße Verfahrensschritt des Nachrichtens
bereits nach dem Schleifen der Lötkante und der Bezugsflächen erfolgt. Er kann jedoch
auch nach der endgültigen Bearbeitung vorgenommen werden.
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Entsprechend den eingangs erwähnten Anforderungen an die Genauigkeit
von Farbfernsehröhren ist es streng genommen nicht die Achse des Halsrohres, sondern
die Achse des in das Halsrohr einzubauenden Elektronenstrahlsystems, welche genau
mit der Röhrenachse und somit der Achse des Trichterteiles zusammenfallen muß.
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Bei ideal zylindrischem Halsrohr fallen die Achse des Halsrohrs und
die des Elektronenstrahlsystems zusammen. Da die verwendeten Hals rohre aber nur
in den seltensten Fällen exakt zylindrische Innenoberflächen aufweisen, hängt es
von den Anlagepunkten des Elektronenstrahlsystems im Halsrohr ab, ob sich die gegenseitigen
Achsen decken oder nicht. Um das Hals rohr nun derart nachzurichten, daß auch sicher
die Achse des einzusetzenden Elektronenstrahlsystems mit der Trichterachse zusammenfällt,
wird in einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Halsrohr
nach Erweichen seiner Ansatzsstelle derart nachgerichtet, daß in das Hals rohr in
Richtung der Trichter achse ein Dorn eingeführt
wird, welcher sich
genau an den Stellen an die Innenwand des Halsrohres anlegt, an denen auch das spätere
Elektronenstrahlsystem anliegen soll. Diese Punkte sind in Bezug auf bestimmte Röhrenbezugspunkte
festgelegt und der verwendete Richtdorn ist in Bezug auf die Anlagepunkte dem Elektronenstrahlsystem
nachgebildet. Übliche Elektronenstrahlsysteme besitzen 6 Anlagepunkte, je zu zweit
auf drei um jeweils 1200 versetzten Zylindermantellinien angeordnet. In geeigneten
Fällen kann als Richtdorn auch das Elektronenstrahlsystem selbst verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachrichten des Hals rohres läßt
sich selbstverständlich analog auch bei solchen Trichterteilen von Fernsehröhren
anwenden, an die das Halsrohr von vornherein beispielsweise anyegossen ist. Infolge
der geringen Wärmeeinwirkung läßt es sich auch zum Nachrichten des Hals rohres an
fertigen Röhren einsetzen, in die das Elektronenstrahlsystem bereits eingebaut ist.
Auf diesem Wege können erfindungsgemäß sogar Ungenauigkeiten in der Achslage des
Elektronenstrahlsystems selbst ausgeglichen werden.
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Für den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt des Halsnachrichtens ist
eine Präzisionsvorrichtung erforderlich, die folgende Merkmale aufweist; Sie besitzt
einu exakt eben bearbeitete Auflagefläche, auf die der Trichterteil mit seiner bearbeiteten
Lötkante nach unten gerichtet aufgelegt wird. Anstelle einer Auflagefläche kann
die Vorrichtung auch über eine Anzahl genau in-der Höhe justierbarer Auflagepunkte
verfügen. Eine solche Ausführung hat den Vorteil, daß beim Auflegen und Entfernen
des Trichters unter dessen Lötkante gegriffen werden kann. Ein weiteres Merkmal
der Vorrichtung
sind genau justierbare Anschläge, die die Lage des
Trichterteils in seinen horizontalen Koordinaten und somit die genaue Lage der Trichterachse
festlegen, welche senkrecht zur Ebene der Lötkante verläuft. Diese justierbaren
Anschläge sind dafür vorgesehen, mit den bearbeiteten Bezugsflächen des Trichterteiles
in Berührung zu kommen. Ihre Anordnung hängt also davon ab, an welchen Stellen des
Trichterteiles sich die Bezugs flächen befinden.
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Es ist üblidl, die Bezugs flächen entweder am Außenumfang des Trichterteils
in der Nähe der Lötkante oder aber im parabelförmigen Übergangsbereich zwischen
Trichter und Halsrohr vorzusehen.
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Die Vorrichtung besitzt ferner eine Heizeinrichtung, vorzugsweise
einen geteilten ringförmigen Brenner, der sich anrjenigen Stelle um das Halsrohr
schließt, an der dieses erweicht werden soll. Schließlich ist ein Nachrichtwerkzeug
vorhanden, das vorzugsweise die Gestalt eines Dornes hat, der genau senkrecht zur
Auflagefläche und achskongruent mit der Trichterachse von oben in Richtung der Trichterachse
in das Halsrohr eingeführt werden kann. Wie dieser Dorn vorzugsweise auszubilden
ist, wurde bereits weiter oben erwähnt.
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Um im Produktionsablauf Wartezeiten durch das Erwärmen der Erweichungsstelle
zu vermeiden und die Kapazität der Nachrichtvorrichtung besser auszulasten, ist
es zweckmäßig, den Erweichungsbereich vor Einspannen des Trichters in die Nachrichtvorrichtung
bereits vorzuwärmen. Hierfür kann Bne zweite Arbeitsstelle innerhalb der gleichen
Vorrichtung vorgesehen werden, welche lediglich mit den erforderlichen Brennern
bestückt ist.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen werden im folgenden das erfindungsgemäße
Verfahren und eine Ausführungsform der dafür verwendeten Vorrichtung noch im einzelnen
beschrieben.
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Es stellen dar: Fig. 1 die schematische Seitenansicht einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Halsrichten mit eingespanntem Trichterteil;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 mit einem Trichter
während des Einspannens; Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,
geschnitten entlang der-Linie III - IV in Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt durch den
Halsteil eines in die Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3 eingespannten Trichterteiles
mit angelegten Brennern und Blasdüsen; Fig. 5-7 eine Anordnung gemäß Fig. 4 im Zustand
weiterer Verfahrensschritte zum Richten des Hals rohres mit dem Richtdorn.
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Die in den Fig. 1 - 3 schematisch dargestellte Halsrichtmaschine besteht
aus einem Tisch 10, der auf Füßen 11 ruht. Im Tisch 10 befinden sich zwei Schlitze
12 (Fig. 3), durch die hindurch zwei drehbar an den Füßen 11 unterhalb des Tisches
10 angebrachte Stützleisten 13 mittels eines Stellzylinders 14 durch den Tisch
nach
oben bewegt werden können (Fig. 2). Im Tisch 10 sind ferner vier strahlenförmig
verteilte, in ihrer Höhe genau justierbare gehärtete und geschliffene Auf lagestücke
15 für die Trichterteile angeordnet. Der seitlichen Ausrichtung der Trichterteile
dienen justierbare Anschläge 16, gegen die der Trichterteil 1 mit einem Spannhebel
17 gedrückt werden kann.
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An einer auf dem Tisch 10 angeordneten Stativkonstruktion 18 befindet
sich höhenverstellbar ein Arm 19 mit einem geteilten, ringförmigen Brenner 2 und
einem Düsenring 3 mit Luftdüsen.
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Oberhalb der Brenner befindet sich der erfindungsgemäße Spanndorn
4, welcher aus einem Lagergehäuse 21 senkrecht nach unten gefahren werden kann,
das über einen Arm 20 ebenfalls höhenverstellbar an der Stativkonstruktion 18 befestigt
ist. Die Betätigung des Spanndornes 4 erfolgt mittels einer Stellzylinderanordnung
22.
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Der Verfahrensablauf erfolgt wie nachstehend beschrieben: Zum Betrieb
der Vorrichtung müssen die Anschläge 16 so eingestellt werden, daß die Trichterachse
des zu bearbeitenden Trichterteiles 1 genau mit der Achse des Spanndornes 4 zusammenfällt.
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Der Trichterteil besitzt zum Zwecke einer genauen Ausrichtbarkeit
an den Anlagepunkten mit den Anschlägen 15 geschliffene Bezugsflächen. Ferner ist
es erforderlich, daß die Auflagestücke 15 so in ihrer Höhe justiert sind, daß die
durch sie bestimmte Ebene genau senkrecht zur Achse des Spanndornes 4 verläuft.
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Bevor ein Trichterteil in die Vorrichtung eingelegt wird, werden die
Stützleisten 13, welche eine weiche Kunststoffauflage besitzen-, durch Betätigung
des Stellzylinders 14 so weit durch die Schlitze 12 nach oben gefahren, daß sich
ihre weichen Auflagekanten oberhalb der Auflagestücke 15 befinden (Fig. 2). Sodann
wird ein Trichterteil 1 mit seiner geschliffenen Lötkante nach unten auf die Stützleisten
13 aufgelegt, die dann langsam abwärts bewegt werden, wodurch der Trichterteil sanft
auf den Auflagestücken 15 aufsetzt (Fig. 1). Gleichzeitig mit dem Absenken der Sttzleisten
13 wird der Trichterteil 1 gegen die Anschläge 16 bewegt und schließlich durch den
Spannhebel 17 in seiner endgültig ausgerichteten Lage festgehalten.
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Nach dem Einspannen des Trichterteils 1 kann das Nachrichten von dessen
Halsrohr 8 beginnen. Die einzelnen Verfahrensschritte hierfür werden anhand der
Fig. 4 bis 7 erläutert.
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Zuerst werden der Brenner 2 und der Düsenring 3 um das Halsrohr 8
herum geschlossen (Fig. 4). Dabei liegt die Brennerebene etwas unterhalb der vorgesehenen
Erweichungszone, welche bei angeschmolzenem Halsrohr vorzugsweise die Ansatzstelle
zwischen Konusteil und Halsrohr 8 ist. Zwischen Brenner 2 und den Blasdüsen 3 ist
noch eine Blechblende 7 angeordnet, welche gemeinsam mit den Blasdüsen 3 verhindert,
daß sich das Halsrohr 8 in der Bezugsebene I (Fig. 6) um mehr als 1500C erwärmt.
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Es wird nun gewartet, bis die Biegestelle Erweichungstemperatur erreicht
hat. Um diesen Vorgang zu beschleunigen, kann der Trichterteil 1 bereits vor dem
Einspannen in die Halsrichtmaschine an der Biegestelle vorgewärmt werden. In Fig.
4 ist angedeutet, daß das noch nicht nachgerichtete Halsrohr 8 einen seitlichen
Versatz HV und eine.Schiefe cm besitzt.
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Ist die Erweichungstemperatur an der Biegestelle erreicht, wird der
Richtdorn 4 von oben in das Halsrohr 8 eingefahren. Der Richtdorn 4 besitzt in zwei
getrennten Ebenen jeweils drei mit einem Abstand von 1200 über den Dornumfang verteilte
Andrückkugeln 5 bzw. 6. Diese Andrückkugeln können so betätigt werden, daß sie aus
der Oberfläche des Dornes heraus treten und auch wieder unter die Oberfläche zurücktreten.
Dies ist z.B. durch getrennt ansteuerbare, innerhalb des Dornes angeordnete Druckkammern
möglich. Der Richtdorn 4 wird mit zurückgezogenen Andrückkugeln 5 und 6 nun so weit
in das Halsrohr 8 hineinbewegt, daß sich die Andrückkugeln 5 in der Höhe der Bezugsebene
I und die Andrückkugeln 6 in der Höhe der Ebene II des Hals rohres 8 befinden (Fig.
5). Die Ebenen I und II sowie die Stellungen der Andrückkugeln 5 und 6 stimmen mit
den Anlagepunkten des später einzusetzenden Elektronenstrahlsystems überein. Die
Lage der Ebenen I und II ist durch bestimmte Bezugspunkte am Trichterteil 1 festgelegt.
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Nach Einfahren des Richtdornes 4 in das Halsrohr 8 werden zuerst die
unteren Andrückkugeln 5 gespreizt, wodurch der seitliche Halsversatz HV (Fig. 4)
beseitigt wird (Fig. 5). Anschließend erfolgt das Spreizen der oberen Andrückkugeln
6, welche die Halsschiefe sC korrigieren (Fig. 6). Gleichzeitig werden die Hälften
des Brenners 2 und des Blasringes 3 vom Hals rohr 8 weg auseinanderbewegt. Der Richtdorn
4 wird jedoch mit gespreizten Andrückkugeln 5 und 6 solange im Halsrohr belassen,
bis die Biegestelle erstarrt ist. Dies wird durch die Blasdüsen 3 beschleunigt.
Danach werden zurerst die Andrückkugeln 6 und dann die Andrückkugeln 5 zurückgezogen
und der Richtdorn 4 aus dem Hals rohr 8 nach oben hinausbewegt (Fig. 7). Der Trichterteil
1 kann nun der Vorrichtung entnommen und die Lage des Hals rohres 8 zur letzten
Kontrolle nachgemessen werden.