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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Maskiervorrichtung für eine Farbkathodenstrahlröhre. Die Erfindung
ist für
jede Art von Röhren
einsetzbar, die eine Farbtrennmaske haben und ist ebenso gut bei Röhren anwendbar,
deren Maske durch einen Rahmen, an dem sie befestigt ist, unter
Spannung gehalten wird und auch für Masken, die durch Stanzen
entstehen und dann durch Schweissen auf dem Trägerrahmen befestigt werden.
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Herkömmliche
Kathodenstrahlröhren
besitzen eine Farbtrennmaske, die in einem genauen Abstand von der
Innenseite der Glassfrontfläche
der Röhre
angeordnet ist, auf deren Frontfläche rote, grüne und blaue
Phosphorreihen aufgebracht sind, um einen Bildschirm zu bilden.
Diese Maske besteht aus einem Metallblech, welches in seinem Mittelteil
mit einer Vielzahl von Löchern
oder Schlitzen durchbrochen ist. Eine Elektronenkanone, die in der
Röhre auf deren
Rückseite
angebracht ist, erzeugt drei Elektronenstrahlen in Richtung zur
Frontfläche.
Eine elektromagnetische Ablenkvorrichtung, die hauptsächlich ausserhalb
der Röhre
und in der Nähe
der Elektronenkanone liegt, hat die Aufgabe, die Elektronenstrahlen
abzulenken, um die Oberfläche
des Bildschirmes abzutasten, auf der die Phosphorreihen angebracht
sind. Unter dem Einfluss der Elektronenstrahlen, wobei jeder Strahl
einer bestimmten Primärfarbe
entspricht, ermöglichen
die Phosphorreihen die Wiedergabe von Bildern auf der Bildschirmfläche, wobei
die Maske zulässt,
dass jeder bestimmte Strahl nur den Phosphor einer bestimmten Farbe zum
Leuchten anregt.
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Die
Farbtrennmaske muss während
des Betriebes der Röhre
in einer genauen Position innerhalb der Röhre angeordnet und gehalten
werden. Die Funktion zum Halten der Maske wird mit einem rechteckigen
Metallrahmens erreicht, der normalerweise sehr steif ist und an
dem die Maske auf herkömmliche
Weise angeschweisst wird. Die Rahmen- Maskeneinheit wird innerhalb
der Frontfläche
der Röhre durch
Aufhängemittel
erzielt, die normalerweise an den Rahmen geschweisst werden und
zusammen mit ins Glass eingebrachten Befestigungsösen die Frontseite
der Röhre
bilden.
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Der
augenblickliche Trend bei Röhren,
deren Frontflächen
zunehmend flacher werden, geht in Tendenz zu komplett flachen Frontflächen. Die
Herstellung von Röhren
mit derartigen Frontflächen
erfordert eine Technologie, die darin besteht, dass man flache Masken
benutzt, die zumindest in einer Richtung unter Spannung gehalten
werden. Derartige Strukturen werden zum Beispiel im US Patent
US 4 827 179 beschrieben.
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In
herkömmlicher
Art und Weise werden Masken durch Stanzen gebildet, die Oberfläche wird mit Öffnungen
durchbrochen und dann leicht gebogen um der inneren Wölbung der
Glassfrontfläche der
Röhre zu
folgen. Die periphere Randleiste der Maske ist so ausgebildet, dass
sie senkrecht zur durchbrochenen Oberfläche mit den Öffnungen
steht und wird an die Ecke des Trägerrahmens geschweisst.
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Da
die Farbtrennmaske aus sehr dünnem Metallblech
besteht und unter Spannung gestellt wird, kann sie Interferenzen
in Form von Schwingungen der Maske während des Betriebes der Röhre erzeugen.
Unter dem Effekt externer Einflüsse
oder mechanischer Vibrationen, zum Beispiel akustische Vibrationen
durch die Lautsprecher des Fernsehgerätes, in dem die Bildröhre montiert
ist, kann die Maske auf ihrer natürlichen Resonanzfrequenz zu
vibrieren beginnen. Die Vibration der Maske ändert das Gebiet auf dem die
Elektronenstrahlen auf der Bildschirmfläche landen, wobei die Auftreffstelle
jedes Strahls in Bezug auf die betreffende Phosphoranordnung versetzt
ist und somit Farbverfälschungen
des wiedergegebenen Bildes auf der Bildschirmoberfläche erzeugt.
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Dieses
Phänomen
kann auch bei Masken eintreten, die durch Stanzen hergestellt werden,
da ihre faktisch flache Oberfläche
nicht genügend
mechanische Steifigkeit besitzt, um gegenüber den Vibrationsphänomena,
die durch die Umgebung der Röhre
erzeugt werden, unempfindlich zu sein.
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Das
US Patent
US 4 827 179 schlägt vor, Mittel
zur Dämpfung
der Vibrationen der Maske auf einer Seite der Maske anzubringen.
Diese Mittel werden bekanntlich auf dem äusseren Teil der nicht durch Öffnungen
perforierten Maske angebracht. Die Dämpfungsmittel, die bei diesem
Patent zum Einsatz kommen, haben jedoch eine komplizierte Struktur, die
schwer umsetzbar ist. Diese Vorrichtungen müssen auf der Oberfläche der
Maske angebracht werden, sobald die letztere am Rahmen befestigt
ist, da die Zerbrechlichkeit des dünnen Metallbleches, das mit Öffnungen
durchbohrt ist und die Maske bildet, es nicht zulässt, zusätzliche
Bauelemente hinzuzufügen,
bevor sie nicht am Rahmen befestigt ist. Jedoch auch hier wieder
kann die Zerbrechlichkeit der Maske ein Problem beim Anschweissen
von Dämpfungsmitteln
auf ihrer Oberfläche
darstellen: jede am Ende hinzukommende Veränderung kann zur Rückweisung
der kompletten Maskenanordnung führen.
Darüber
hinaus können
beim Anschweissen der Dämpfungselemente
an den Ecken der Maske Schweissperlen entstehen und die Löcher in
der Mittelfläche der
Maske verschliessen, was auch dazu führen würde, dass die ganze Maskeneinheit
zurück
gewiesen werden würde.
Der japanische Antrag JP-2002110058 beschreibt Dämpfungsmittel für Spannungsmasken-/Rahmenstrukturen,
die auf den parallelen Seitengliedern des Rahmens aufgebracht werden,
wobei diese Dämpfungsmittel
so gestaltet sind, dass sie an den U-förmigen Seitengliedern befestigt
werden.
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Der
japanische Antrag JP-11250826 legt Dämpfungsmittel offen, die im
hohlen Teil des Rahmens auf frei schwingende Weise angebracht werden.
Der japanische Antrag JP-2001196000 beschreibt ein einzelnes Vibrationsunterdrückungsglied,
das aus elastischem Material geformt ist und spannkräftig gegen
die Rahmenseiten zusammengedrückt
wird.
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Es
ist Ziel der Erfindung eine Kathodenstrahlröhre zur Verfügung zu
stellen, die eine Maskenvorrichtung für eine Farbkathodenstrahlröhre beinhaltet
und einfache, kostengünstige
Dämpfungsmittel
beinhaltet, die leicht angebracht werden können, ohne dass sie zu Beschädigungen
der Maskenoberfläche
führen
und sowohl für
Spannungsmaskenstrukturen als auch für Strukturen die gestanzt sind,
eingesetzt werden können.
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Um
dies umzusetzen beinhaltet die Kathodenstrahlröhre gemäß der Erfindung:
- – eine
Farbtrennmaske in Form eines Metallbleches, das so angepasst ist,
dass es an einem im Wesentlichen rechteckigen Trägerrahmen befestigt werden
kann und ein Paar kurzer paralleler Seiten und ein Paar langer paralleler
Seiten beinhaltet, wobei die Rahmen-/Maskeneinheit auf der Innenseite
der Glassfrontfläche
der Röhre
liegt,
- – Mittel
zur Dämpfung
von Vibrationen der Rahmen-/Maskeneinheit,
die auf jeder Seite von zumindest einem der Paare der parallelen
Seiten der Rahmens angebracht sind und auf jeder Seite zumindest
eine Masse beinhalten, die mit der jeweiligen Seite des Rahmens
durch eine Befestigung verbunden ist und einen mechanischen Abstand
zwischen den sich zugewandten Oberflächen der Massen und des Rahmens
haben, wobei die Verbindung durch mindestens einen im Wesentlichen
zylindrischen metallischen Stift gebildet wird und dieser Stift
mechanisch mit dem Rahmen verbunden ist und durch die Masse mittels
eines Kanals führt
und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Metallstift durch die jeweilige
Seite des Rahmens durch eine Öffnung
führt,
deren Durchmesser grösser
als der Durchmesser des Stiftes ist.
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Die
Erfindung wird mit Hilfe der anschliessenden Beschreibung und der
Zeichnungen besser verstanden unter denen:
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die 1,
teilweise als Explosionszeichnung, eine erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre zeigt;
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die 2 eine
nach dem Stand der Technik gespannte Rahmen-/Maskeneinheit ohne
Vibrationsdämpfer
beschreibt;
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die 3 eine
perspektivische Sicht eines Ausführungsbeispiels
für eine
Vorrichtung zur Dämpfung
von Vibrationen nach dem Stand der Technik ist;
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die 4 das
Versatzprofil der Oberfläche einer
Spannungsmaske verdeutlicht, die Vibrationen unterworfen ist;
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die 5 und 6 verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung vorstellen.
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Wie
in der 1 verdeutlicht ist, beinhaltet eine erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre 1 eine im
Wesentlichen flache Schale 2 und eine periphere Umrandung 3.
Die Schale ist mit der Rückseite
der Röhre,
die die Form eines Trichters 4 hat, mit Glasurmasse versiegelt.
Das Endstück
der Röhre 5 umgibt die
Elektronenkanonen 6, deren Strahlen die Phosphorleuchtfläche 13 durch
die Farbtrennmaske 8 hindurch zum Leuchten bringen, die
in diesem Fall flach ist und zum Beispiel zwischen den langen Seiten 9 des
Rahmens 19 gespannt ist. Metallische Träger für die Rahmen-/Maskeneinheit
halten diese Einheit innerhalb der Röhre fest, wobei die Träger mit
einem Teil 10 an den Rahmen geschweisst sein können und ein
Teil 11 eine Feder bildet, die mit einer Öffnung versehen
ist, um in eine Aufhängevorrichtung 12,
die im Glasskörper
eingelassen ist, einzurasten.
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Im
Beispiel zum Stand der Technik, wie in der 2 verdeutlicht,
beinhaltet der Rahmen 19 ein Paar langer Seiten 9 und
ein Paar kurzer Seiten 7, wobei die langen und die kurzen
Seiten beispielsweise einen L-förmigen
Querschnitt haben, die kurzen Seiten 7 besitzen einen Flansch 7A im
Wesentlichen parallel zur Maske. Die Maske 8 hat selbst
im Wesentlichen eine rechteckige Form, wird gespannt, dann in dieser
Lage, beispielsweise durch Anschweissen an der langen Seite des
Rahmens am Ende 20, gehalten.
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Die
Maske 8 besteht aus einem Metallblech, beispielsweise aus
Stahl oder Invar, mit einer geringen Dicke von ungefähr 100 µm gefertigt.
Die Maske hat eine Mittelfläche 30 die
mit Öffnungen
durchbrochen ist, die hauptsächlich
in Reihen angeordnet sind und ein peripheres Gebiet, das zum Beispiel
horizontale 31 und vertikale 32 Ecken beinhaltet,
die an der Trennung der Farben nicht beteiligt sind.
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Die
Strukturen von Kathodenstrahlröhren, die
gespannte Farbtrennmasken einsetzen, müssen mit einem Problem der
Maskenvibration fertig werden, zufolge der dafür natürlichen Umstände, sobald die
Maske durch externe Vibrationen erregt wird, zum Beispiel durch
mechanische Einflüsse
auf die Röhre oder
durch Tonvibrationen, die von den Lautsprechern herrühren, die
nahe der Bildröhre
montiert sind. Da diese Vibrationen als Bewegung der Maske in einer
senkrechten Richtung zu ihrer Oberfläche erscheinen, variiert örtlich der
Abstand zwischen den Öffnungen
in der Maske und der Bildschirmfläche, entsprechend der Amplitude
der Vibration der Maske. Die auf dem Bildschirm wiedergegebene Farbreinheit ist
damit nicht mehr sichergestellt, die Landepunkte der Strahlen auf
dem Schirm sind entsprechend der Amplitude der Vibration und des
Gebiets der in Vibration versetzten Maske versetzt, zum Beispiel
werden die Vibrationen der Ecken des geöffneten Teils 30 der Maske
stärker
auf dem Bildschirm sichtbar werden, da dieses Gebiet von Elektronenstrahlen
mit grossen Einfallswinkeln bestrichen wird.
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Des
Weiteren werden die Vibrationen der Maske nur langsam gedämpft, da
die Maske innerhalb der Röhre
angebracht ist, wo ein mittleres Vakuum herrscht und so hat die
an die Maske übertragene Energie
geringe Möglichkeiten
diese abzuleiten, was die Sichtbarkeit des Phänomens auf dem Bildschirm erhöht, sobald
die Röhre
in Betrieb ist.
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Das
gleiche Phänomen
kann bei Masken auftreten, die durch Stanzen entstehen und dann
an den Rahmen geschweisst werden, insbesondere für Röhren die eine im Wesentlichen
flache Frontfläche haben.
Da die Oberfläche
der Maske bei der Trennung der Farben beteiligt ist und eng der
inneren Fläche
der Frontfläche
der Röhre
folgt, bedeutet die Flachheit der Maskenoberfläche, dass sie sehr wenig mechanische
Steifigkeit besitzt und im Gegenteil für Vibrationen aus der Umgebung
empfindlich ist.
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Wenn
die Rahmen- Maskeneinheit so gestaltet ist, dass die Maske einen
geöffneten
Teil 30 mit Öffnungen
in Spalten, die durch Metallbrücken
miteinander verbunden sind und dass die auf die Maske ausgeübte Spannung
einachsig ist, beispielsweise in Richtung der kurzen Seite 32,
wobei die langen Seiten an die Ecken 20 der langen Seiten 9 des
Rahmens angeschweisst sind, so ist das Verhalten der Maske bei Vibrationen
so wie in der 4 dargestellt ist; die Amplitude
der Vibration der Maske ist in der Mitte der kurzen Seiten 32 am
Höchsten
und es ist deshalb vorteilhaft die Vibrationsdämpfer in diesem Gebiet anzubringen,
um auf diese Weise die Vibrationen der vertikalen Ecken der Maske
so gut wie möglich
zu dämpfen.
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Wie
in der
3 dargestellt ist, schlägt das US Patent
US 4 827 179 eine Lösung zur
Dämpfung von
Vibrationen der Maske mit einer Vorrichtung
41 vor, die
einen gekoppelten Schwinger bildet, in dem an den Ecken der Maske
8,
in der Nähe
der Schweissverbindung der Maske mit dem Rahmen
40, eine mechanische
Struktur angebracht wird, die einen starren Träger
42 beinhaltet
an den zumindest eine flexible Lamelle
43 angeschweisst
ist. Die natürliche Resonanzfrequenz
der Vorrichtung
41 wird so gewählt, dass die Vibrationen der
Maske innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes gedämpft werden.
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Diese
Anordnung hat jedoch eine gewisse Anzahl von Nachteilen:
- – sie
ist komplex und wegen der hohen Anzahl verwendeter metallischer
Teile (Träger
und flexible Lamellen) kostspielig
- – Energie
ableitende Elemente müssen
der Dämpfungsvorrichtung
hinzugefügt
werden, wenn es gewünscht
wird, dass die Vibrationen der Maske schnell gedämpft werden sollen.
- – sie
wird an die Maske angeschweisst, die in sich mechanisch zerbrechlich
ist;
- – das
Anschweissen an die Maske kann Schweissperlen erzeugen, die die Öffnungen
in der Maske verstopfen können.
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Die
Erfindung stellt eine einfache, ökonomische
Anordnung zur Verfügung,
die leicht umzusetzen ist, um die Maskenvibrationen, die durch das Röhrenumfeld
erzeugt werden zu dämpfen.
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Die 5 ist
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
die für
Masken passt, die in einer einzigen Richtung, so zum Beispiel parallel
zu ihrer kurzen Seite 32, gespannt sind.
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Entlang
der kurzen Seiten 7 des Rahmens, auf dem Flansch 7A,
der der Maske zugewandt ist, gibt es eine Dämpfungsvorrichtung in Form
von 2 hauptsächlich
quaderförmigen
Massen 51, die auf beiden Seiten des Flansches 7A angebracht
sind; ein zylindrischer Metallstift 52 führt durch
die 2 Massen über
einen Kanal und der Flansch 7A über eine Öffnung 53, so dass
der Stift frei durch die Kanäle
und die Öffnung 53 passieren
kann. An den Enden des Stiftes 52 halten die Köpfe 54 die
Massen 52 auf den kurzen Seiten 7 des Rahmens
auf Grund ihrer Abmessungen fest, die grösser als der Durchmesser des
Kanals sind, in den der Stift 52 eingeführt wird. Auf dies Art und
Weise werden die Massen am Rahmen über eine mechanische Verbindung
befestigt, die einen bestimmten Abstand haben, der durch die Länge des
Stiftes 52 in Bezug auf die Abmessungen der Massen 51 vorbestimmt
werden kann. Somit können
die sich zugewandten Oberflächen
der Massen 51 und dem Flansch 7A unabhängig voneinander
mit einem maximalen Abstand, der dem gewünschten Abstand, der höchstens
ungefähr
ein paar Millimeter für
mittelgrosse Röhren
beträgt,
bewegen.
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In
einem alternativen Ausführungsbeispiel sind
der Stift 52 und die innere Oberfläche des Kanäle der Massen 51 mit
einem Gewinde versehen, so dass der Stift in die Kanäle eingeschraubt
werden kann; der Stift wird dann in den Massen befestigt und damit
wird dann die Massen-/Stifteinheit in Bezug auf den Rahmen bewegt,
wobei der Stift 52 durch die Seite des Rahmens über die Öffnung 53 gleitet.
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In
Anbetracht dessen, dass die Bewegungen der kurzen Seiten des Rahmens
am grössten
in der Mitte sind und dass die gesamte kinetische Energie der elementaren
Massen mi, die die Seiten bilden, kann für jede Seite
gesagt werden: Σ ½ mi vi und des Weiteren in Anbetracht dessen,
dass bei jeder Vibration eine der zwei Massen 51 sich abwechselnd
der Bewegung des Rahmens entgegensetzen, ergibt sich, dass das ideale
Gewicht jeder Masse die Hälfte
des Gewichtes der kurzen Seite des Rahmens beträgt. Die Erfahrung zeigt, dass
die Dämpfung
von Vibrationen wirksam wird, wenn die Massen 51 ein Gesamtgewicht
haben, das mindestens 60% des Gewichtes der Seite des Rahmens beträgt, an dem
sie befestigt sind, das sind 30% des Gewichtes der Seite für jedes
Ausführungsbeispiel,
das eben beschrieben wurde.
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Die
Massen können
aus billigem Material ohne besondere Eigenschaften hergestellt werden; vorzugsweise
ist das Material Stahl, da dieses Material weithin in der Kathodenstrahlröhrenindustrie
zum Einsatz kommt.
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Sobald
der Rahmen zu vibrieren beginnt, ist es von Vorteil, wenn die Oberflächen der
Massen und des Rahmens in Kontakt miteinander kommen, der so gross
wie möglich
sein sollte, damit die Vibrationen so schnell wie möglich gedämpft werden.
Die quaderförmige
Ausführung
bietet sich gut für
diesen Einsatz an, da es für
die Massen möglich
ist entlang der Seiten des Rahmens liegen zu können, ohne dass dies in Bezug
auf die Gesamtabmessungen der Rahmen-/Maskeneinheit zu Problemen
führen
würde und
ohne eine Abschirmung für
die Elektronenstrahlen zu bilden, die innerhalb des Umfangsbereichs, der
durch den Rahmen gegeben ist, hindurchführen. Jedoch ist der Einsatz
anderer Formen, insbesondere zylindrische Massen, nicht ausgeschlossen,
da es wegen der Dichte des benutzten Materials möglich ist, dass das Volumen
der Massen reduziert werden kann.
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Es
kann von Nutzen sein die Dämpfungsmittel
erfindungsgemäß mit Führungsmitteln
für die
Bewegung der Massen 51 auszustatten, so dass die Enden
der Massen nicht gegen die Ecken der Röhre stossen oder die Elektronenstrahlen
schneiden; deshalb müssen
die Massen, im Fall von zum Beispiel rechteckigen Massen, sich frei
um den Stift 52 drehen können und deren Enden könnten dann
entweder an den Glaskörper
der Röhre
stossen oder sich mit den Elektronenstrahlen kreuzen in dem Raum, der
durch die Seiten des Rahmens vorgegeben ist; diese Führungsmittel
können,
wie in der 5 dargestellt wird, eines oder
mehrere Distanzstücke 56 beinhalten,
die am Rahmen befestigt sind, deren Grösse im Vergleich zur Oberfläche des
Rahmens grösser als
der spezifische mechanische Abstand zwischen den Massen 51 und
den Seiten des Rahmens ist.
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In
einem vereinfachten Ausführungsbeispiel beinhaltet
die Dämpfungsvorrichtung
eine einzige Masse 71, die an der Seite des Rahmens mit
einem mechanischen Abstand durch einen Stift 72 befestigt wird.
Die 6 zeigt, teilweise von der Seite, die Rahmen-/Maskeneinheit
an der Stelle, an der nach der Erfindung die Dämpfungsvorrichtung befestigt wird.
In die Metallmasse 71 wird ein Kanal 75 eingebracht,
damit dieser vom Stift 72, vornehmlich senkrecht zur Seite 7 des
Rahmens, durchlaufen werden kann. Der Stift 72 kann an
einem seiner beiden Enden an die Seite 7 des Rahmens geschweisst
werden und mit einem Bördelkopf 74 abschliessen,
um die Massen 71 zurück
zu halten; die Masse 71 bewegt sich dann durch Gleiten
entlang des Stiftes 72. In einem anderen Ausführungsbeispiel
haben der Kanal 75 für
die Masse 71 und den Stift 72 zusätzliche
Gewinde, so dass der Stift mit der Masse verschraubt werden kann;
der Stift 72 führt
durch die Seite 7 des Rahmens über eine Öffnung 73, deren Durchmesser grösser als
der Durchmesser des Stiftes ist; auf der Seite des Rahmens, entfernt
von der Stelle, wo die Masse 71 liegt, hat der Stift einen
Bördelkopf,
der zum Festhalten der Dämpfungsvorrichtung
auf dem Rahmen vorgesehen ist. Diese einfache Vorrichtung passt
besser bei kleinen Bildröhren,
bei denen die Maske in ihrer Umgebung nicht so vibrationsempfindlich
ist.
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Die
oben beschriebenen Vorrichtungen sind nicht einschränkend; es
ist auch möglich,
die Dämpfungsmittel
an der langen Seite der Röhre
anzubringen, diese Mittel in der Mitte eines Paares paralleler Seiten
oder diese Mittel an mehreren Stellen auf jeder Seite des gleichen
Paares anzubringen.