JPH0521008A - 陰極構体組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カソードホルダとストラップとの溶接位置を
画像認識により検出してレーザ溶接を行なうことによ
り、品質の安定性および量産性を向上させると共に、作
業者に対する作業環境を向上させる。 【構成】 照明光学系23により、カソードホルダ11の先
端面およびこの先端面上に鋭角状態のまま接している複
数のストラップ13の先端部を照明する。ストラップ13か
らの反射光をカメラ25で撮像し、その画像から所定の溶
接点を検出して、この検出結果からコントローラ35によ
って移動機構31を動作させる。レーザ加工レンズ29をこ
の溶接箇所に位置合わせしてレーザ溶接をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カソードホルダとこの
カソードホルダの中心部に配置されるスリーブのストラ
ップとをレーザ溶接するブラウン管用電子銃などの陰極
構体組立装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブラウン管用電子銃の陰極構体は、図５
で示すように、陰極構体10を構成する筒状のカソードホ
ルダ11に対し、中心部に配置されるスリーブ12を、この
スリーブ12の外周面に外方への傾斜状態で設けられた複
数本のストラップ13で支持するものである。そして、組
立に当たっては、これらカソードホルダ11およびスリー
ブ12を溶接用電極ピン14の先端部に所定の位置関係で装
着し、スリーブ12の外周面に設けられた複数本のストラ
ップ13の先端部を、カソードホルダ11の先端面にそれぞ
れ溶接している。

【０００３】ここで、複数本のストラップ13は、先端が
封止された筒状のスリーブ12に対し、外方への傾斜状態
で取り付けられるように、ストラップ13の一端がスリー
ブ12の外周面に、前工程において溶接されている。ま
た、このストラップ13の先端部は、カソードホルダ11の
先端面に対して容易に溶接組立できるように、ほぼ水平
に形成されている。

【０００４】溶接用電極ピン14の先端部は、カソードホ
ルダ11を嵌装できる外径を有し、かつ、環状の深溝14a
を形成して、スリーブ12を嵌装するための中心軸部14b
を設けている。

【０００５】組立に当たっては、まず、カソードホルダ
11を電極ピン14の先端部に装着した後、ピンセットを用
いてスリーブ12を溶接用電極ピン14の中心軸部14b に装
着し、さらに押えロット15を下降させてスリーブ12の封
止した先端部を下方に押圧し、複数本のストラップ13の
先端部をカソードホルダ11の先端面に密着させて固定し
ている。

【０００６】なお、溶接用電極ピン14と押えロット15と
は、図示しない同期回転機構により、矢印で示すよう
に、外周方向に沿って可逆回転できるように構成されて
いる。

【０００７】このようにして、カソードホルダ11、スリ
ーブ12を溶接用電極ピン14に装着し、押えロット15によ
り固定して、複数本のストラップ13の先端をカソードホ
ルダ11の先端面上に密着させる。この後、ファイバー16
を介してレーザ加工レンズ17からヘリウムーネオン（Ｈ
ｅ−Ｎｅ）レーザをカソードホルダ11上に、ピンスポッ
トとなるように照射する。作業者は、顕微鏡18によりカ
ソードホルダ11の先端面上を観察しながら、溶接用電極
ピン14および押えロット15を回転させ、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザのスポット光がストラップ13の先端面上に位置する状
態を探し、この先端面上に位置する状態になったら、同
期回転機構の回転を停止し位置決めを完了する。

【０００８】位置決め完了後、図示しないレーザ装置を
起動させ、ファイバー16およびレーザ加工レンズ17を通
してレーザ光を照射し、カソードホルダ11とストラップ
13の先端部との溶接を行なう。ストラップ13は通常３本
程度の複数本あるので、上述の動作をストラップ13の本
数分繰返す。

【０００９】このように、カソードホルダ11とストラッ
プ13との溶接組立は、簡単な治具をを用いたレーサ溶接
によっているが、微小部品のハンドリングを作業者に頼
っているため品質が不安定であると共に、量産性を高め
ることができない。また、作業者がレーザ光を直視する
可能性が高く、作業者の保護の面からも問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来技術
では、カソードホルダ11およびストラップ13付きのスリ
ーブ12の溶接用電極ピン14に対する装着および位置合わ
せを、顕微鏡18を見ながらを人手により行ない、その
後、溶接を行なうので、品質の安定性、量産性、作業環
境等に問題がある。さらに、カソードホルダ11とストラ
ップ13との抵抗溶接はストラップ13が、例えばタンタル
などの高融点材料の場合は充分な強度を得ることができ
ない。

【００１１】本発明の目的は、カソードホルダとストラ
ップとの溶接位置を画像認識により検出してレーザ溶接
を行なうことにより、品質の安定性および量産性に優
れ、作業者に対する保護を確実に行なうことができる陰
極構体組立装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状のカソー
ドホルダおよび、このカソードホルダの中心部に配置さ
れるスリーブを溶接用電極ピンの先端部に所定の位置関
係で装着し、このスリーブの外周面に外方への傾斜状態
で設けられた複数本のストラップの先端部を、前記カソ
ードホルダの先端面にそれぞれ溶接して陰極構体を組み
立てる陰極構体組立装置において、前記電極ピンの先端
部と対向し、前記カソードホルダの先端面およびこの先
端面上に外方に向かって鋭角に折曲された状態で接して
いる前記複数本のストラップの先端部を照明する照明光
学系、この照明光学系により照明されている部分を撮像
するカメラおよび溶接用のレーザ加工レンズを一括支持
する支持台と、この支持台を前記溶接用電極ピンの軸方
向と直交する平面上の任意の位置に移動させる移動機構
と、前記カメラによって撮像された画像から前記ストラ
ップの先端部に対応する溶接箇所を検出し、前記レーザ
加工レンズをこの溶接箇所に位置合わせるべく前記移動
機構を動作させる制御手段と、前記溶接用電極ピンに装
着されているスリーブを前記複数のストラップの先端が
前記カソードホルダの先端面に密着するように押圧する
押え部材とを備えたものである。

【００１３】

【作用】本発明は、照明光学系により、カソードホルダ
の先端面およびこの先端面上に鋭角状態で接している前
記複数のストラップの先端部を照明し、これらからの反
射光をカメラで撮像する。このカメラで撮像された画像
からストラップの先端部に対応する溶接点を検出して、
この検出結果により移動機構を動作させ、レーザ加工レ
ンズをこの溶接箇所に位置合わせているので、従来のよ
うに人手による顕微鏡を見ながらの作業に比べ、完成品
の品質が安定し、量産性にも優れ、作業者に対する保護
も確実に行なえる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の陰極構体組立装置の一実施例
を図面を参照して説明する。

【００１５】なお、図５に示す従来例と同一部分には、
同一符号を付して説明する。

【００１６】21は間欠回転動作するテーブルで、このテ
ーブル21の外周近くの上面には、図５で示したものと同
じ形状の溶接用電極ピン14が、円周等ピッチ間隔で複数
本設けられている。この溶接用電極ピン14には、テーブ
ル21の間欠回転動作により、図示ポジション以前の各ポ
ジションにて、カソードホルダ11およびストラップ13付
きのスリーブ12が図２で示すような状態に順次装着され
ている。なお、この溶接用電極ピン４も、図５で示した
ものと同様に、溶接用電極ピン14の先端部は、カソード
ホルダ11を嵌装できる外径を有し、かつ、環状の深溝14
a を形成して、スリーブ12を嵌装するための中心軸部14
b を設けている。

【００１７】ここで、陰極構体10を構成するカソードホ
ルダ11およびスリーブ12は、図５で示したものと同じも
のであるが、スリーブ12の外周に、外方向に傾斜状態で
取り付けられているストラップ13は、このストラップ13
の先端部を外方に向かって鋭角に折曲形成している。そ
して、前ポジションでのスリーブ12の取り付けに当たっ
ては、図２で示すように、ストラップ13の先端部の折曲
げ角が鋭角を維持する程度に装着する。

【００１８】また、図１に示すように、22は支持台で、
この支持台22は溶接用電極ピン14の先端と対向するよう
に設けられており、照明光学系23、レーザ光学系24およ
びＣＣＤカメラ25を一括支持している。

【００１９】一方、照明光学系23は、グラスファイバー
26を介して、図示しない照明光源と接続され、一体型鏡
筒27の下面から図２に示すカソードホルダ11の先端面と
このカソードホルダ11の先端面上に鋭角状態で接してい
るストラップ13の先端部とを、落射照明する。レーザ光
学系24は、グラスファイバー28を介して図示しないレー
ザ装置と接続されており、一体型鏡筒27の下面に設けら
れたレーザ加工レンズ29から下向きにレーザ光を出力す
る。ＣＣＤカメラ25は、照明光学系23により照射された
カソードホルダ11の先端面、および、この先端面上に鋭
角状態で接しているストラップ13の先端部からの反射光
を撮像する。

【００２０】31は移動機構で、この移動機構31は、支持
台22と連結され、これを溶接用電極ピン14の軸方向と直
交する平面上の任意の位置に移動させる。この移動機構
31としては、それぞれパルスモータ32，33により、互い
に直交する２方向に所定量駆動可能ないわゆるＸＹテー
ブルを用いれば良い。

【００２１】35は制御手段としてのコントローラで、こ
のコントローラ35はＣＣＤカメラ25によって撮像され、
画像認識装置36で認識された画像から所定の溶接箇所を
検出し、レーザ加工レンズ29をこの溶接箇所に位置合わ
せすべく前記移動機構であるＸＹテーブル31のパルスモ
ータ32，33に動作指示を与える。なお、画像認識装置36
で認識された画像は、モニタ37により目視することがで
きる。

【００２２】39は押え部材で、この押え部材39は作動シ
リンダ40により上下方向に駆動され、下降時、溶接用電
極ピン14に図２の状態で装着されているスリーブ12を下
方に押圧し、複数本のストラップ13の先端を、図３で示
すように、カソードホルダ11の先端面に密着させる。

【００２３】上記構成において、図１で示すポジション
にある溶接用電極ピン14上に図２の状態で装着されてい
るカソードホルダ11の先端面と、この先端面上に鋭角を
保った状態で接しているストラップ13の先端部とを、上
方から照明光学系23により落射照明する。この場合、照
明光線に対して垂直関係にあるカソードホルダ11の先端
面に照射された光は、上方に垂直反射する。これに対し
て、ストラップ13の先端部は鋭角を保ったままなので、
垂直反射せずに外方に反射する。

【００２４】ＣＣＤカメラ25は上記反射状態の画像を撮
像する。この画像信号は画像認識装置36で２値化処理さ
れ、かつ白／黒反転処理されるので、画像は、図４で示
すように、光が垂直反射したカソードホルダ11の先端面
は黒くなり、光が外側に反射したストラップ13の先端面
は白くなる。したがって溶接対象となるストラップ13の
先端部位置を検出することができる。

【００２５】この溶接位置を設定するには、この画像情
報の平坦部分、すなわちカソードホルダ11の先端面に相
当する部分に、サーキュラウインドウ41をソフト処理に
より設け、ストラップ13の先端部に相当する幅、すなわ
ちａ，ｂ，ｃのそれぞれの１／２の位置（×印点）を溶
接位置とし、その座標点を求める。

【００２６】このようにして溶接位置の検出が完了する
と、作動シリンダ40により押え部材39を下降動作させ、
この押え部材39によりスリーブ12の頂部を押え、ストラ
ップ13の鋭角に折曲されていた先端部を、図３で示すよ
うに、カソードホルダ11の先端面上に密着させる。

【００２７】コントローラ35は、上述のようにして求め
た溶接位置に、レーザ加工レンズ29を対向させるべく、
その位置までの移動量をパルス数として求め、これをパ
ルスモータ32に動作指令として与え、ＸＹテーブル31を
駆動する。このＸＹテーブル31の動作によりレーザ加工
レンズ29は前記溶接位置と対向するので、レーザ加工レ
ンズ29からレーザ光を、図３で示すように対応する溶接
点、すなわち、カソードホルダ11の先端面上に密着して
いるストラップ13の先端部に照射して溶接を行なう。図
４に示す例では、溶接点が３箇所なので、ＸＹテーブル
移動−レーザ溶接−ＸＹテーブル移動…の動作を３回繰
り返し溶接工程を完了する。

【００２８】溶接完了後、作動シリンダ40により押え部
材39を上昇させ、次にテーブル21を矢印で示す方向に回
動させて、溶接の完了した陰極構体を次工程に送る。

【００２９】なお、溶接位置は任意に設定可能であり、
品種変更等に対して融通性が高く、品種切換え時の段取
り時間を短縮することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、照明光学
系により、カソードホルダの先端面およびこの先端面上
に鋭角状態で接している前記複数のストラップの先端部
を照明し、これらからの反射光をカメラで撮像する。こ
のカメラで撮像された画像からストラップの先端部に対
応する溶接点を検出して、この検出結果により移動機構
を動作させ、レーザ加工レンズをこの溶接箇所に位置合
わせているので、従来の人手により顕微鏡を見ながら行
なう作業に比べ、正確かつ短時間に行なうことができ、
量産性が向上すると共に品質が安定し、歩留まりの向上
が見込め、さらに作業者に対する作業環境が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による陰極構体組み立て装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】溶接用電極ピンへのカソードホルダおよびスト
ラップ付きスリーブの装着状態を撮像状態について示す
断面図である。

【図３】溶接用電極ピンへのカソードホルダおよびスト
ラップ付きスリーブの装着状態を溶接状態について示す
断面図である。

【図４】図２の状態にあるカソードホルダおよびストラ
ップ付きスリーブの画像を示す平面図である。

【図５】従来装置による溶接状態を示す断面図である。

【符号の説明】

10 陰極構体 11 カソードホルダ 12 スリーブ 13 ストラップ 14 溶接用電極ピン 22 支持台 23 照明光学系 25 カメラ 29 レーザ加工レンズ 31 移動機構 35 制御手段としてのコントローラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 筒状のカソードホルダおよび、このカソ
   ードホルダの中心部に配置されるスリーブを溶接用電極
   ピンの先端部に所定の位置関係で装着し、このスリーブ
   の外周面に外方への傾斜状態で設けられた複数本のスト
   ラップの先端部を、前記カソードホルダの先端面にそれ
   ぞれ溶接して陰極構体を組み立てる陰極構体組立装置に
   おいて、 前記電極ピンの先端部と対向し、前記カソードホルダの
   先端面およびこの先端面上に外方に向かって鋭角に折曲
   された状態で接している前記複数本のストラップの先端
   部を照明する照明光学系、この照明光学系により照明さ
   れている部分を撮像するカメラおよび溶接用のレーザ加
   工レンズを一括支持する支持台と、 この支持台を前記溶接用電極ピンの軸方向と直交する平
   面上の任意の位置に移動させる移動機構と、 前記カメラによって撮像された画像から前記ストラップ
   の先端部に対応する溶接箇所を検出し、前記レーザ加工
   レンズをこの溶接箇所に位置合わせるべく前記移動機構
   を動作させる制御手段と、 前記溶接用電極ピンに装着されているスリーブを前記複
   数のストラップの先端が前記カソードホルダの先端面に
   密着するように押圧する押え部材とを備えたことを特徴
   とする陰極構体組立装置。