JP2505028B2 - シャドウマスクの成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、カラーブラウン管のシャドウマスクを成
形するシャドウマスク成形装置に関するものである。

〔従来の技術〕

カラーブラウン管のシャドウマスクはガラスパネル内
に固定され、電子銃から発射された電子ビームと蛍光体
の対応を規定する働きをもっている。

シャドウマスク素材板にはフォトエッチングなどによ
り第10図（ａ）に示すスロット形、第10図（ｂ）に示す
丸形の孔が多数穿孔されている。このシャドウマスク素
材板はプレス成形にて所定の球面形状を持たされる。

シャドウマスクの成形装置は一般に第11図に示すよう
に、上部にシャドウマスク球面を成形するために素材の
スプリングバックを加味した球面部と外周形状を決定す
る側壁部を有するパンチ１と、パンチの外側に位置する
ブランクホルダ２が配置され、下部にはパンチ１に対向
する表面の一部もしくは周辺部がパンチ１の球面部と同
一であるパッド３と、パッド３の外側に位置し、前記ブ
ランクホルダ２と対向して配置され、ブランクホルダ２
とともにシャドウマスク素材板を固定するダイ４を主要
４点で構成されている。

また、ブランクホルダ２、ダイ４にはシャドウマスク
素材板へのクランプ力を高めるために、ビード部または
段付き部が設けられている。

パンチ１の球面部形状は一般に数式で表現され、ブラ
ンクホルダ２のダイ４に対向する面には、パンチ１と同
様の数式またはパンチ球面部と連続する関数式で表現さ
れる球面部が一部または全域にわたって設けられてい
る。

また、ダイ４のブロンクホルダ２に対向する面には、
ブランクホルダ２と同様の球面部が設けられている。

このため、パンチ１およびパッド３の外周縁とブラン
クホルダ２、ダイ４の内周縁はほぼ同一の形状を成して
いる。

次に動作について説明する。第12図に示すように、下
型上に置かれたシャドウマスク素材板５はまずブランク
ホルダ２とダイにて周辺部を固定される。

次に第13図に示すように、パンチ１が下降してシャド
ウマスク素材板５に当り、球面張り出しを開始し、パッ
ド３の上面にパンチ１が接するまで張り出し加工が行わ
れ、シャドウマスク素材板５に球面部が成形される。

パッド３はあらかじめダイ４に対して段差を持って位
置されており、加工度の向上が計られている。

次に、第14図に示すように、パンチ１がパッド３と接
して降下を始めると、それに合わせてダイ４も下降する
が、ブランクホルダ２はハイトゲージ（図示せず）にて
固定され、下降しないためにダイ４とブランクホルダ２
との間に隙間ができ、シャドウマスク素材板５の周辺部
の固定が解除される。

次に、第15図に示すように、ダイが最下点にきたあと
も、パンチ１とパッド３は下降を続け、そのとき、ダイ
４とパンチ１との側壁の間でシャドウマスクのスカート
部が成形される。

各４点とも最下点に達した後は数秒間その状態が保持
されたのち、パンチ１、ブランクホルダ２、パッド３、
ダイ４と上昇し、成形されたシャドウマスクが得られ
る。

シャドウマスクの外形は第16図に示されるように、ほ
ぼ矩形状をなしている。平板であるシャドウマスク素材
板５をこの矩形外形で球面張り出しを行うと、シャドウ
マスク素材板５の中央を通る軸の中で距離の長い対角軸
LD上の加工度が大きく、距離の短いＹ軸LY上の加工度が
小さくなる。

前述のように、パッド３はダイ４よりも下方に段差を
持って位置され、シャドウマスク球面の加工度の向上が
計られているが、この段差はパッド３の外周縁とダイ４
の内周縁とがほぼ同一の形状を成しているために、全周
において一様である。

加工度を上げるために、パッド３とダイ４の段差を大
きくすると、対角軸上の加工度がシャドウマスク素材板
５の引張り強さをオーバし、第17図（ａ）に示すよう
に、マスク孔部5aの破段5bが生じたり、引張り強さ以下
の応力内でも、第17図（ｂ）に示すようなマスク孔部5a
の局部変形5cが発生してしまう。

このようなマスク孔部5aの変形は、蛍光体塗布時にも
反映し、第18図のようにBMホール5dが連結したり、色の
違う蛍光体が重なったりして、画面上に白しみを作り、
またCRT動作時には所定外の色を発生し純度低下へつな
がる。

このようなマスク孔部5aの変形を防ぐためには、ダイ
４とパッド３の段差を少なくすればよいが、そうする
と、他の部分の加工度が低下し、シャドウマスク球面上
において一部塑性変形まで加工が進まず、弾性変形を行
い、成形装置から取り外した後、第19図の実線Ｄに示す
ような球面の張りの悪いものが生じたり、降伏点材料に
おいては、降伏点近傍の加工となるために、ストレッチ
ャーストレインが発生してしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のシャドウマスク成形装置は以上のように構成さ
れているので、シャドウマスク球面張り出し時において
の加工度がシャドウマスク球面上の各部において不均一
なままで妥協しなければならず、その条件を出すように
金型を十分調整することが必要である。

また、成形後もシャドウマスク球面上で加工度の不足
している所の張りが弱く、変形が生じたり、振動が発生
したりするなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、シャドウマスク球面上の加工度を調整でき
るとともに、強度が強く、局部的孔形変形の発生しない
シャドウマスクを成形することができるシャドウマスク
成形装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るシャドウマスク成形装置は、多数のス
ロット形透過孔列が配列されたほぼの矩形のシャドウマ
スク素材板の周辺部を押圧するブランクホルダと、この
ブランクホルダに対向して設けられ前記ブランクホルダ
とにより前記シャドウマスク素材板を保持するダイと、
前記ブランクホルダおよび前記ダイ内を摺動し前記シャ
ドウマスク素材板に所定の球面部およびスカート部を形
成するためのパンチと、このパンチと対向している面の
一部または全部で前記シャドウマスク素材板を保持しか
つ前記ダイ内を摺動するパッドとを備えたものであり、
前記ダイの内周縁よりも前記パッドの外周縁が少なくと
も同一以下に位置し、前記ダイの内周縁と前記パッドの
外周縁の高さ方向の距離をＨとしたときに、前記Ｈの値
が前記スロット形透過孔の短手方向と同一の方向を向く
辺の中央部またはその近傍で最大となるようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明におけるパンチとパッドの外周縁形状とブラ
ンクホルダとダイの内周縁形状が異なりかつ、上記内周
縁と上記外周縁の高さ方向の距離Ｈの値がスロット形透
過孔の短手方向に平行な辺の中央部を含むその近傍で最
大となることからシャドウマスク成形の球面張り出し工
程において、Ｘ軸,Y軸，対角軸方向において歪の差が少
なくなり、すべての場所で同等もしくはそれに近い歪を
与えることになり、部分的な加工度の差を軽減し、シャ
ドウマスク全般にわたって十分に塑性加工される。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、４はシャドウマスク成形装置のダイであ
り、実線で示されている。３はパッドであり、点線で示
されている。41はダイ４の内周縁形状を示し、実線で示
されている。31はパッドの外周縁形状を成し、点線で示
している。

パッド３の外周縁形状31とダイ４の内周縁形状41は異
なった形状をしており、その断面形状を図中のようにＸ
軸,Y軸，対角軸およびＺ軸をとり第２図に示す。

第２図（ａ）はＸ軸断面図、第２図（ｂ）はＹ軸断面
図、第２図（ｃ）は対角軸断面図の一部である。図中の
パッド３の外周縁31とダイ４の内周縁41のＺ軸方向の高
さＨをパッド段差を呼ぶ。

従来技術のシャドウマスク成形装置においてこのパッ
ド段差Ｈは全周にわたってほぼ同一であったが、この発
明においては、シャドウマスク素材板に穿孔されている
透過孔の種類にて各部分で違うように構成されている。

この実施例は丸形の透過孔を有するシャドウマスク素
材板の成形方法に関してであり、パッド段差ＨはＸ軸上
段差をH_x、Ｙ軸上段差をH_Y、対角軸上（コーナ部）段差
をH_Dとしたときに、 H_X,H_Y＞H_D となるように構成されている。

パッド３に対向するパンチおよびダイに対向するブラ
ンクホルダの周縁形状もそれぞれ対向する部品と同様の
形状になるように加工されている。

次にこのシャドウマスク成形装置による成形の手順を
順を追って説明する。以下、第３図（ａ）〜第６図
（ａ）はＸ軸上断面、第３図（ｂ）〜第６図（ｂ）はＹ
軸上断面、第３図（Ｃ）〜第６図（Ｃ）は対角軸上断面
を示す。

第３図（ａ）〜第３図（ｃ）に示すようにまず初めに
ダイ４上に置かれたシャドウマスク素材板５は下降して
きたブランクホルダ２の加圧により周辺部をクランプさ
れる。

次に第４図（ａ）〜第４図（ｃ）に示すようにパンチ
１が下降してきて、シャドウマスク素材板５の中央部か
ら接し、球面張り出しが開始する。

次に、第５図（ａ）〜第５図（ｃ）に示すように、パ
ンチ１がさらに下降し、球面の張り出しは進行し、パン
チ１の外周縁11がダイ４の内周縁41よりも第５図（ａ）
のＸ軸断面図、第５図（ｂ）のＹ軸断面図では、下方に
位置し、第５図（ｃ）の対角軸断面図では、上方に位置
するようになる。

さらに、第６図（ａ）〜第６図（ｃ）に示すように、
パンチ１が下降し、パッド３と球面上外周部で接するこ
とによって、球面張り出し工程が終了する。

以下、ダイ４とブランクホルダ２間に隙間が発生し
て、シャドウマスク素材板５の周辺部の装置内の移動が
可能となり、ダイ４が最下点に達した後も、パンチ１と
パッド３が下降することでシャドウマスクの側壁部が形
成される（図示せず）。

シャドウマスクの球面張り出し工程を第７図に示すよ
うなモデルで考えると、今成形前のシャドウマスク素材
板５の長さをＬ、パンチ１の球面形状を単一のＲとし、
パンチ１にて成形されたあとの素材長さをL1とすると、
そのときに発生する歪εは下式にて表わされる。

今20吋のCRTをモデルとして上式を計算すると、Ｒ＝8
00,L×（Ｘ軸）＝400,L_Y（Ｙ軸）＝300,L_D（対角軸）＝
480mmであり、各軸における歪はε_Ｘ（Ｘ軸）＝1.07
（％），ε_Ｙ（Ｙ軸）＝0.60（％），ε_Ｄ（対角軸）＝
1.56（％）となり、各軸において歪に大きな差が生じて
しまう。

実際のプレスにおいては、パッド段差Ｈが設けられて
いるので、成形後の長さはL1＋2Hとなる。この場合にパ
ッド段差Ｈを変えたときの歪量を計算したものを第８図
に示す。

この第８図のようにパッド段差Ｈを3.5mm程度にする
と、各軸間における歪の量が近似し、歪の差が少なくな
る。しかし、透過孔をもつシャドウマスク素材板５の場
合２％以上の歪が加わると、透過孔の変形または破断が
生じてしまう。そのために実際上各軸において歪の差が
少なくなるようなパッド段差Ｈを取ることは不可能であ
る。

しかし、この発明のように各場所によって、パッド段
差Ｈが変えることによって、すべての場所にて同等もし
くはそれに近い歪を与えることが可能となる。

20吋CRTの場合には、第８図中に示されるように、1.8
％の歪を発生させるためには、各軸のパッド段差ＨをＸ
軸で1.4mm、Ｙ軸で1.8mm、対角軸で0.6mmとるとよい。

しかし、実際にはマスク素材板５をダイ４上に置く
と、第９図のようにダイ４の形状に沿って撓み、平面で
はない。そのために前記パッド段差Ｈはこの撓んだ状態
を考慮して決定する必要がある。

各軸上以外のパッド段差Ｈは一つ一つ前記（１）式で
計算してもよいが、各軸上で求められたパッド段差Ｈを
任意の式でつないだものでよい。今回20吋CRTの場合に
は三角関数を用いた。

なお、上記実施例では、丸孔タイプのシャドウマスク
であり、材料強度に関して異方性を考慮しなくてもよい
が、スロットタイプのシャドウマスクの場合にはスロッ
トの長手方向と短手方向では見かけ上の材料強度が大き
く異なるために、加工度を変える必要があるが、この発
明のシャドウマスクの成形装置を用いると、加工度が任
意に設定できるために必要な部分に必要なだけの加工を
施すことができた。

実際には、Ｘ軸上パッド段差H_X,Y軸上パッド段差H_Y,
対角軸上パッド段差H_Dとしたとき、H_Y＞H_X,H_Dとしてス
ロットの短手方向に平行な辺のパッド段差が大きくなる
ように構成するとよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、パンチとパッドの
外周縁の形状とブランクホルダとダイの内周縁の形状と
を異ならせるとともに、多数のスロット形透過孔を有す
るシャドウマスク素材板を形成する場合に、スロット形
透過孔の短手方向に平行な辺の中央部またはその近傍に
おいて最大となるようにしたので、成形されたシャドウ
マスクは透過孔の変形、破断が生じず、また一様な球面
状態が確保され高強度が得られるとともに、加工度不足
によるストレッチャストレインの発生も抑制できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるシャドウマスク成形
装置におけるパッドとダイの部分を示す斜視図、第２図
（ａ）ないし第２図（ｃ）はそれぞれ第１のパッドとダ
イのＸ軸,Y軸，対角軸の断面図、第３図（ａ）ないし第
３図（ｃ）から第６図（ａ）ないし第６図（ｃ）はそれ
ぞれこの発明のシャドウマスク成形装置を説明するため
の第１図のＸ軸,Y軸，対角軸上の断面図、第７図はこの
発明のシャドウマスク成形装置における張り出し加工で
歪量を計算するための模式図、第８図は模式にて求めら
れたパッド段差と歪の関係を示す説明図、第９図はこの
発明のシャドウマスク成形装置により成形するダイ上に
置かれたシャドウマスク素材板の状態を示す斜視図、第
10図（ａ）は従来のシャドウマスク素材板に穿孔されて
いるスロット形の透過孔形状を示す平面図、第10図
（ｂ）は従来のシャドウマスク素材板に穿孔されている
丸形の透過孔形状を示す平面図、第11図は従来のシャド
ウマスク成形装置を示す断面図、第12図ないし第15図は
従来のシャドウマスク成形装置による成形手順を示す一
部分の断面図、第16図は従来のシャドウマスク成形装置
で形成されたシャドウマスクの外形状を示す正面図、第
17図（ａ）は加工度が大きすぎて破断したシャドウマス
ク透過孔を示す平面図、第17図（ｂ）は加工度が大きす
ぎて変形したシャドウマスク透過孔を示す平面図、第18
図は破断または変形した透過孔を有するシャドウマスク
を用いて形成されたBMホールを示す図、第19図は球面の
一部が弾性変形を起こして張りの悪くなった状態を示す
シャドウマスクの断面図である。 １……パンチ、２……ブランクホルダ、３……パッド、
４……ダイ、５……シャドウマスク素材板、31……パッ
ド外周縁、41……ダイ内周縁。 なお、図中同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数のスロット形透過孔列が配列されたほ
   ぼ矩形のシャドウマスク素材板の周辺部を押圧するブラ
   ンクホルダと、このブランクホルダに対向して設けられ
   前記ブランクホルダとにより前記シャドウマスク素材板
   を保持するダイと、前記ブランクホルダおよび前記ダイ
   内を摺動し前記シャドウマスク素材板に所定の球面部お
   よびスカート部を形成するためのパンチと、このパンチ
   と対向している面の一部または全部で前記シャドウマス
   ク素材板を保持しかつ前記ダイ内を摺動するパッドとを
   備えたシャドウマスク成形装置において、前記ダイの内
   周縁よりも前記パッドの外周縁が少なくとも同一以下に
   位置し、前記ダイの内周縁と前記パッドの外周縁の高さ
   方向の距離をＨとしたときに、前記Ｈの値が前記スロッ
   ト形透過孔の短手方向と同一の方向を向く辺の中央部ま
   たはその近傍で最大となることを特徴とするシャドウマ
   スクの成形装置。