EP0063322B1 - Mask-frame assembly and its manufacturing process - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a mask-frame combination, as used as a selection electrode in color television tubes, and a method for its production.
- the three electron beams In a conventional color television tube, the three electron beams must hit the red, green and blue phosphor areas of the screen assigned to them exactly.
- the necessary angle-dependent assignment of the color areas to the electron beams is achieved with the so-called mask.
- the aim of the invention is to enable the economy of such manufacture by further simplifying the manufacturing process. This is achieved through an improvement in the design form that is tailored to this process simplification.
- the focus is on the so-called blackening of the mask and its support frame, which can also be called surface passivation and mainly serves to prevent corrosion of the iron sheets used and to make the surfaces reflection-free and good heat radiation. So far, the mask has been assembled with its frame after it has been blackened separately, in order to be able to largely compensate for dimensional changes due to the temperature effect of approximately 600 ° C. during blackening. After assembly by spot welding, the mask-frame combination was stabilized at approx. 450 ° C, thus reducing internal stresses in the material that were caused by the welding.
- the object of the invention is therefore to provide a simplified manufacturing process which does not have the disadvantages mentioned and to describe an improved form of construction of the mask-frame combination which is particularly suitable with regard to the new manufacturing process.
- step 15 the frame is washed and degreased.
- the blackening carried out in FIG. 16 is now carried out according to the invention together with the stabilization of the parts 1, 6 and 7 already welded to one another in FIG. 23.
- step 17 three connecting links 7 are welded to the frame, on which the mask 1 is also fastened by spot welding in FIG. 22. Then the joint heat treatment for blackening and simultaneous stabilization takes place in step 23.
- Step 24 denotes the insertion into the glass pan 8 and the attachment of the fourth connecting member.
- the manufacturing process is then continued with shielding 25.
- the connecting links 7 consist of bimetallic spring holder 7a and fastening spring 7b. With the fourth fastening spring, the welding only takes place after simultaneous blackening and stabilization. All other welds can be carried out as spot welds before blackening the parts to be connected. This results in firmer welds and has the great advantage that hardly any spatter is created which could get stuck in the openings of the mask.
- a previously necessary production step of relieving the mask and frame and the associated effort of a continuous furnace can be omitted because, according to the invention, the temperature profile during the blackening of the previously welded mask-frame combination is limited to a maximum temperature of 580 ° C., and the effect of this temperature the mask only lasts until the frame is at the same temperature.
- the deformation of the mask (“collapse") and the warping of the frame are so small that they can be changed within a maximum of 0.3 mm due to the inventive design of the mask-frame combination in the range of elastic expansion within the permissible range Limits can be included.
- the simplification and improvement of the method is thus possible through the constructive design shown in FIGS. 1 to 5, in particular the mask, and the suitable choice of its dimensions and the position of the welding points.
- the slightly curved mask 1 is intended to absorb the expansions which occur during production and operation with minimal changes in shape and position in the elastic range. This is achieved through the selection of A, B and C (see also FIGS. 3 and 4) and with decoupling.
- the incisions 10, cutouts 11, the circumferential bead 12 and edges 13 (“aprons •) are used here as decouplings. It is not always convenient to carry out all welds. In particular, those that are close to the corners are not always useful and may also be left out.
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Description
Die Erfindung betrifft eine Masken-Rahmen-Kombination, wie sie als Auswahlelektrode in Farbfernsehröhren verwendet wird und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to a mask-frame combination, as used as a selection electrode in color television tubes, and a method for its production.
In einer Farbfernsehröhre üblicher Bauart müssen die drei Elektronenstrahlen die ihnen zugeordneten roten, grünen und blauen Leuchtstoffbereiche des Bildschirms genau treffen. Die dafür notwendige winkelabhängige Zuordnung der Farbbereiche zu den Elektronenstrahlen wird durch die sogenannte Maske erreicht. Vor jeder Dreiergruppe von Farbstoffbereichen des Bildschirms befindet sich eine Öffnung in dieser Maske, weiche sich in geringer Entfernung hinter dem Leuchtschirm befindet.In a conventional color television tube, the three electron beams must hit the red, green and blue phosphor areas of the screen assigned to them exactly. The necessary angle-dependent assignment of the color areas to the electron beams is achieved with the so-called mask. In front of each group of three dye areas of the screen there is an opening in this mask, which is located at a short distance behind the fluorescent screen.
Die Anforderungen an die Genauigkeit der Lage und der Abmessungen einer solchen Maske sind sehr hoch, denn die Zuordnung von Masken-und Bildschirmstruktur muß bei der Herstellung in dem Gesamtbereich der Maskenfläche erreicht und während des Betriebs der Röhre über deren gesamte Lebensdauer erhalten werden. Insbesondere darf sich während der Inbetriebnahme durch die Erwärmung keine störende Lageänderung ergeben. Die hieraus resultierenden Bedingungen an die Konstruktionsform und Herstellung können nur durch optimale Gestaltung des Produkts und der verwendeten Fertigungstechnologie erfüllt werden, so daß zunächst auch ein vergleichsweise hoher Aufwand getragen werden muß.The requirements for the accuracy of the position and the dimensions of such a mask are very high, since the assignment of the mask and screen structure must be achieved in the production in the entire area of the mask area and must be maintained during the operation of the tube over its entire service life. In particular, the heating may not cause any disruptive changes in position during commissioning. The resulting conditions for the design and manufacture can only be met by optimal design of the product and the manufacturing technology used, so that a comparatively high effort must first be borne.
Ziel der Erfindung ist es, die Wirtschaftlichkeit einer solchen Fertigung durch weitere Vereinfachung des Herstellganges zu ermöglichen. Dies wird erreicht durch eine auf diese Prozeßvereinfachung abgestimmte Verbesserung der Konstruktionsform. Im Mittelpunkt stehen dabei die Arbeitsgänge des sogenannten Schwärzens der Maske und ihres Trägerrahmens, was auch als Oberflächenpassivierung bezeichnet werden kann und vorwiegend dazu dient, die Korrosion der verwendeten Eisenbleche zu verhindern und die Flächen reflexionsfrei und gut wärmeabstrahlend zu machen. Bisher hat man den Zusammenbau der Maske mit ihrem Rahmen nach deren getrenntem Schwärzen vorgenommen, um dabei Maßänderungen infolge der Temperatureinwirkung von ca. 600 °C beim Schwärzen weitgehend ausgleichen zu können. Nach dem Zusammenbau durch Punktschweißen wurde die Masken-Rahmen-Kombination bei ca. 450 °C stabilisiert, womit innere Spannungen im Werkstoff, die durch das Schweißen entstanden waren, vermindert wurden.The aim of the invention is to enable the economy of such manufacture by further simplifying the manufacturing process. This is achieved through an improvement in the design form that is tailored to this process simplification. The focus is on the so-called blackening of the mask and its support frame, which can also be called surface passivation and mainly serves to prevent corrosion of the iron sheets used and to make the surfaces reflection-free and good heat radiation. So far, the mask has been assembled with its frame after it has been blackened separately, in order to be able to largely compensate for dimensional changes due to the temperature effect of approximately 600 ° C. during blackening. After assembly by spot welding, the mask-frame combination was stabilized at approx. 450 ° C, thus reducing internal stresses in the material that were caused by the welding.
Die zweimalige Temperaturbehandlung von Maske und Rahmen in getrennten Arbeitsgängen und Geräten hat einen großen Aufwand an Handhabung sowie die Notwendigkeit zur Bereitstellung von zwei Ofenanlagen verursacht, wobei besonders erschwerend hinzukam, daß das getrennte Stapeln sowohl bei Masken als auch bei Rahmen während der Wärmebehandlungen sehr leicht zum Verziehen unter deren Eigengewicht führt und somit die Stapelung nicht zur Einsparung von Fertigungskapazität, also Fabrikationsraum und Vorrichtungsaufwand ausgenützt werden kann. Beim Zusammenschweißen von Maske und Rahmen und beim Anschweißen der Befestigungsfedern war es infolge der beim Schwärzen auch schlecht stromleitend gewordenen Oberflächen nicht möglich, Schweißspritzer zu vermeiden. Weiter von Nachteil war, daß bei der bisherigen Maximaltemperatur beim Schwärzen eine hohe Nachverformung (ce Zusammenfallen ») der Maske auftrat.The two-time heat treatment of the mask and frame in separate operations and devices has caused a great deal of handling and the need to provide two furnace systems, which made it particularly difficult that the separate stacking of both masks and frames during the heat treatments very easily Warping under their own weight leads to the fact that the stacking cannot be used to save manufacturing capacity, i.e. manufacturing space and device effort. When welding the mask and frame together and when welding the fastening springs, it was not possible to avoid welding spatter due to the surfaces that had become poorly conductive during blackening. Another disadvantage was that at the previous maximum temperature during blackening, a high post-deformation (ce collapse ») of the mask occurred.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein vereinfachtes Fertigungsverfahren anzugeben, welches die erwähnten Nachteile nicht aufweist und eine besonders im Hinblick auf das neue Fertiqunqsverfahren geeignet verbesserte Konstruktionsform der Masken-Rahmen-Kombination zu beschreiben.The object of the invention is therefore to provide a simplified manufacturing process which does not have the disadvantages mentioned and to describe an improved form of construction of the mask-frame combination which is particularly suitable with regard to the new manufacturing process.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den im Verfahrensanspruch 4 und im Sachanspruch 1 dargestellten Maßnahmen, wozu die Unteransprüche vorteilhafte Weiterbildungen enthalten.The problem is solved with the measures shown in method claim 4 and in
Es wurde nämlich gefunden, daß die den bisherigen Fertigungsablauf hauptsächlich bestimmenden Erfordernisse für die Gestaltung des Herstellprozesses dann nicht mehr zwingend sind, wenn man erfindunsgemäß folgenden technischen Anweisungen folgt:
- Die Lage der Schweißpunkte wird, wie im
Anspruch 1 angegeben, so gewählt, daß die bei der Temperaturbehandlung auftretenden bzw. verbleibenden inneren Spannungen im Material von der Konstruktionsform durch funktionsmäßig noch zulässige Verformungen aufgenommen werden, die innerhalb des elastischen Bereiches bleiben. Kerbunden, Aussparungen und Einsickungen erfolgen zur Entkopplung gemäß dem Wortlaut vonAnspruch 1. Der Maske wird damit die Möglichkeit gegeben, die infolge von Erwärmung auftretenden Dehnungen ohne zu große Wölbung optimal nach allen Seiten auszugleichen, so daß die maximale Lageänderung klein genug bleibt, wenn die gemeinsame Wärmebehandlung der Masken-Rahmen-Kombination nach dem Wortlaut des Anspruchs 4 durchgeführt wird.
- The location of the welding points is chosen, as indicated in
claim 1, so that the internal stresses occurring or remaining during the heat treatment in the material are absorbed by the structural shape by functionally permissible deformations which remain within the elastic range. Notches, recesses and sumps are made for decoupling according to the wording ofclaim 1. The mask is thus given the opportunity to optimally compensate for the expansion occurring due to heating without excessive curvature on all sides, so that the maximum change in position remains small enough when the joint heat treatment of the mask-frame combination is carried out according to the wording of claim 4.
Anhand der Figuren wird die Erfindung nun beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch die Funktion einerSchattenmaske 1 mitÖffnungen 2, durch welche Elektronenstrahlen 3 auf Leuchtstoffbereiche 4 eines Bildschirms 5 treffen.- In
Figur 2 ist diegesamte Schattenmaske 1 mit einemRahmen 6 auf dem sie durch Punktschweißung entlang ihres Randes festgeschweißt ist, dargestellt.Verbindungsglieder 7 dienen zur Befestigung (« Einknöpfen ») der Masken-Rahmen-Kombination in dieSchirmwanne 8 einer Fernsehröhre. - Figur 3 gibt die Verteilung von
Schweißstellen 9 entlang des Randes der Schattenmaske. - Figur 4 zeigt, wie die
Schweißstellen 9 durchEinschnitte 10 oderAusschnitte 11 entkoppelt werden. EineSicke 12 dient dem Dehnungsausgleich. - Figur 5 gibt einen Querschnitt und zeigt die
Sicke 12, wie sie in der Fig. 4 zu sehen ist, und die Lage derSchweißstellen 9 außen am Rand derMaske 1 auf demRahmen 6. Figur 6 stellt einen Ablaufplan der erfindungsgemäßen Masken-Rahmen-Fertigung dar. Die einzelnen Verfahrensschritte in Fig. 6 sind durch Kästchen dargestellt.
- FIG. 1 schematically shows the function of a
shadow mask 1 withopenings 2, through which electron beams 3 strike phosphor areas 4 of a screen 5. - In Figure 2, the
entire shadow mask 1 is shown with aframe 6 on which it is welded by spot welding along its edge. Connectinglinks 7 are used for fastening ("buttoning") the mask-frame combination into thescreen pan 8 of a television tube. - Figure 3 gives the distribution of sweat make 9 along the edge of the shadow mask.
- Figure 4 shows how the
welds 9 are decoupled byincisions 10 orcutouts 11. Abead 12 is used to compensate for the expansion. - FIG. 5 shows a cross section and shows the
bead 12, as can be seen in FIG. 4, and the position of thewelding points 9 on the outside at the edge of themask 1 on theframe 6. - FIG. 6 shows a flow chart of the mask frame production according to the invention. The individual method steps in FIG. 6 are represented by boxes.
In 15 wird der Rahmen gewaschen und entfettet. Das in 16 vorgenommene Schwärzen ist gemäß der Erfindung nun gemeinsam mit dem Stabilisieren der bereits miteinander verschweißten Teile 1, 6 und 7 in 23 durchgeführt. Im Verfahrensschritt 17 werden drei Verbindungsglieder 7 an den Rahmen geschweißt, auf dem in 22 die Maske 1 auch durch Punktschweißungen befestigt wird. Dann erfolgt die gemeinsame Wärmebehandlung zum Schwärzen und gleichzeitigen Stabilisieren in 23. Schritt 24 bezeichnet das Einsetzen in die Glaswanne 8 und die Anbringung des vierten Verbindungsgliedes. Der Herstellprozeß wird dann mit dem Beschirmen 25 fortgesetzt.In 15 the frame is washed and degreased. The blackening carried out in FIG. 16 is now carried out according to the invention together with the stabilization of the
Die Verbindungsglieder 7 bestehen aus Bimetallfederhalter 7a und Befestigungsfeder 7b. Bei der vierten Befestigungsfeder erfolgt die Schweißung erst nach dem gleichzeitigen Schwärzen und Stabilisieren. Alle übrigen Schweißungen können als Punktschweißungen vor dem Schwärzen der zu verbindenden Teile erfolgen. Dies ergibt festere Schweißungen und hat den großen Vorteil, daß kaum noch Schweißspritzer entstehen, welche sich in den Öffnungen der Maske festsetzen könnten.The connecting
Ein früher notwendiger Produktionsschritt Entspannen von Maske und Rahmen und der dazu dienende Aufwand eines Durchlaufofens kann entfallen, weil erfindungsgemäß der Temperaturverlauf beim Schwärzen der vorher miteinander verschweißten Masken-Rahmen-Kombination auf eine Maximal temperatur von 580 °C begrenzt wird, und die Einwirkung dieser Temperatur auf die Maske nur andauert, bis auch der Rahmen sich auf gleicher Temperatur befindet. Durch Einengung der Verfahrensparameter sind die Verformungen der Maske (« Einfallen ») und das Verziehen des Rahmens so gering, daß sie mit höchstens 0,3 mm Maßänderung durch die erfindungsgemäße konstruktive Gestaltung der Masken-Rahmen-Kombination im Bereich der elastischen Dehnung innerhalb der zulässigen Grenzen aufgenommen werden können. Zum Ausgleich des geringen noch stattfindenden « Einfallens •, um also die Masken-Sollkontur am Fertigungsprodukt zu garantieren, wird diese verbleibende Maßänderung durch maßlichen Vorhalt an der Maskenprägeform kompensiert. Die während des Schwärzens der vorher verschweißten Masken-Rahmen-Kombination erfolgende Entspannung hat eine ausreichende Alterung der Metallteile zur Folge. Die erfindungsgemäße Einordnung des Fertigungsschrittes « Schwärzen-Stabiliiseren in den Ablauf bei der Herstellung der Masken-Rahmen-Kombination zeigt Fig. 6. Gestrichelt eingetragen ist noch angedeutet, wo das Schwärzen im Ablauf bisher stattgefunden hat und die Pfeile deuten an, wohin dieser früher bei Maske und Rahmen getrennt ausgeführte Arbeitsgang gemeinsam integriert worden ist.A previously necessary production step of relieving the mask and frame and the associated effort of a continuous furnace can be omitted because, according to the invention, the temperature profile during the blackening of the previously welded mask-frame combination is limited to a maximum temperature of 580 ° C., and the effect of this temperature the mask only lasts until the frame is at the same temperature. By narrowing the process parameters, the deformation of the mask ("collapse") and the warping of the frame are so small that they can be changed within a maximum of 0.3 mm due to the inventive design of the mask-frame combination in the range of elastic expansion within the permissible range Limits can be included. To compensate for the small amount of “incidence” that still occurs, in order to guarantee the target mask contour on the production product, this remaining change in size is compensated for by dimensional provision on the mask embossing mold. The relaxation that occurs during the blackening of the previously welded mask-frame combination results in sufficient aging of the metal parts. The classification according to the invention of the production step “blackening stabilization into the process during the manufacture of the mask-frame combination is shown in FIG. 6. The dashed line also indicates where blackening has previously taken place and the arrows indicate where it used to be Mask and frame separately performed work step has been integrated together.
Die Vereinfachung und Verbesserung des Verfahrens ist durch die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte konstruktive Gestaltung, insbesondere der Maske, und die geeignete Wahl ihrer Abmessungen und der Lage der Schweißstellen somit möglich. Die leicht gewölbte Maske 1 soll die bei der Herstellung und im Betrieb auftretenden Dehnungen bei minimalen Form- und Lageänderungen im elastischen Bereich aufnehmen. Dies wird durch die Wahl von A, B und C (s. a. Fig. 3 und Fig. 4) sowie mit Entkopplungen erreicht. Als Entkopplungen werden hier die zur Aufnahme von Dehnungen dienenden Einschnitte 10, Ausschnitte 11, die umlaufende Sicke 12 und Ränder 13 (« Schürzen •) ausgenützt. Es ist nicht immer günstig, alle Schweißstellen auszuführen. Insbesondere solche, die sich nahe den Ecken befinden, sind nicht immer nützlich und können unter Umständen auch weggelassen werden.The simplification and improvement of the method is thus possible through the constructive design shown in FIGS. 1 to 5, in particular the mask, and the suitable choice of its dimensions and the position of the welding points. The slightly
Wenn die Maße A, B und C eingehalten werden, und die Befestigungsstellen unter sich nicht zu dicht und nicht zu nahe bei Ecken und Kanten Liegen, ist ausreichend dafür gesorgt, daß zwischen ihnen ausreichende Ausfederungen ermöglicht sind. Somit wird durch die Wahl der Lage von Verbindungs- und Entkopplungsstellen die Lageänderung der Maske bei der Herstellung und auch im Betrieb so klein gehalten, daß der verbesserte und vereinfachte Ablauf bei der Herstellung von Maske und Trägerrahmen realisiert werden kann.If dimensions A, B and C are adhered to and the fastening points are not too tight and not too close to corners and edges, sufficient care is taken to ensure that sufficient rebound is possible between them. Thus, the choice of the position of the connection and decoupling points keeps the change in position of the mask during manufacture and also during operation so small that the improved and simplified process for producing the mask and support frame can be realized.
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