JPH09504907A - 硬化支持ばね及びそれを組み込んだ陰極線管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 陰極線管のマスク‐フレーム組立品用の支持ばねの変形に対する抵抗が、本体の縁に沿って長手方向に、且つばねの基底部分内へ部分的に走っている強化リブを加えることにより改善される。

Description

【発明の詳細な説明】 硬化支持ばね及びそれを組み込んだ陰極線管 本発明は、カラーテレビジョン用の陰極線管（ＣＲＴ）に関するもので、もっ と詳細には陰極線管のガラス容器の前面パネル部分内に開口マスク‐フレーム組 立品を支持するバイメタルばねに関係している。 カラーテレビジョン内に用いられる陰極線管（ＣＲＴ）は管のガラス容器の前 面パネル部分の後に短い距離で吊るされた開口マスクを普通に用いている。この 開口マスクの機能は、前面パネルの内側表面上に置かれている、発光表示スクリ ーンの正しい発光体素子へ、容器のネック部分内の１個又は複数個の電子銃によ り放射される電子ビームを向けることである。開口マスクを吊るすための懸架装 置は、開口と発光体素子との見当狂いを防ぐために、管の動作中は正しい位置に マスクを維持することができなくてはならない。そのような見当狂いは、電子ビ ームが間違った発光体素子上に到着し、表示映像の色純度の減損を生じることに なり得る。 一設計においては、多数の小さい開口を含んでいる金属の比較的薄いシートで あるマスクが、固い支持フレームにより支持され、且つそのフレームがある数、 例えば３又は４個のフレームの側面へ取り付けられたバイメタルばねによりパネ ル内に支持されている。これらのばねはマスクとスクリーンとの間の位置決めを 維持するために、管の初期準備行動期間の間の加熱に際して偏らせるように設計 されている。 各支持ばねの一端はマスクフレームへ接続、例えば溶接され、一方他端がガラ ス前面パネルの側壁すなわちスカート部に固定された取り付けスタッドと噛み合 う開口を規定する。両端間で、ばねが溶接された端部の平面の外へそのばねの主 要部分を持ち上げるために曲げられる。曲げの角度が、パネル内へのマスク‐フ レーム組立品の挿入を許すために、ばねを偏らせるために必要なばね負荷を決定 する。 発光スクリーン上のマスク開口と発光体素子との間の位置決めがそんなに重大 であるから、表示スクリーンの製造にマスクが用いられる。位置決めを確保する ために、異なるカラー発光体を含んでいる感光層がマスクを通して露出される。 三つの別々のカラー（赤、青、緑）に対して三つの異なる露出があるから、マス ク‐パネル組立品は最終組み立ての前に数回パネルに挿入され且つパネルから除 去されねばならない。 パネル‐マスク組立品（ＰＭＡ）を形成するためのパネル内へのマスク‐フレ ーム組立品の最終挿入の後に、開口と発光体素子との間の位置決めが維持される ことが、その管の動作のために重大である。画像管が誤操作された場合、例えば 荷造り、輸送又は貯蔵の間に落とされるか又は震動させられた場合に、管への機 械的な力がスタッドを介してパネルを通って支持ばねへ伝達されるだろう。ばね は片持ち梁風に突き出されているので、それらは曲げ半径の範囲で非常に高い捩 じり負荷を経験し得る。その捩じり負荷が１個以上のばねの永久変形を生じた場 合には、その管は廃棄されねばならない。 機械的衝撃に対するそのような支持ばねの抵抗を改善するために種々の手段が 提案されてきた。特開昭56-97944号公報においては、ばねの主要部分が２個の少 しだけ不平行な脚により構成されており、特開昭56-97945号公報においては、ば ねの主要部分が２個の脚により構成され、その脚のうちの一方が弧形状曲線を有 しており、特許第4670687 号のようなその他の特許は、固い支持フレームを有さ ず且つ固いフレームにより使用される側面取り付けばねよりも低いばね率を有す る板ばねを用いる隅取り付け体系を有するマスク組立品を記載している。 陰極線管マスク‐フレーム組立品のフレームへの側面取り付け留め具用の改善 された支持ばねを提供することが、本発明の目的である。 永久変形に対する改善された抵抗を有するような支持ばねを提供することが本 発明のもう一つの目的である。 容易に製造できるような支持ばねを提供することが本発明のもう一つの目的で ある。 １個以上の改善された支持ばねを組み込んでいる陰極線管を提供することが本 発明のもう一つの目的である。 本発明の一態様によると、一端において開口マスク用の支持フレームの側面へ の留め具のための基底部分と、他端において前面パネルの側壁内に取り付けスタ ッドと噛み合うための開口された部分、及び基底部分と開口された部分とを接続 する主要部分を具えており、基底部分は第１の平面内にあり、且つ主要部分と開 口された部分とはここでは曲げ角度と呼ばれる角度で第１の平面と交差する第２ の平面にある、陰極線管用の支持ばねであって、そのばねが主要本体部分の少な くとも一部に長手方向に延びる２個の高くしたリブすなわち浮き出し模様を有す ることを特徴とする支持ばねが提供される。 本発明の好適な実施例によると、リブが基底部分内へ部分的に延びている。リ ブの寸法は、開口マスクの変形を防止するのに充分な弾性エネルギー容量を維持 しながら、誤操作による機械的衝撃からの永久変形に抵抗するのに充分な捩じり 剛性を達成するように選ばれる。 本発明のもう一つの態様によると、１個以上の本発明の改善された支持ばねを 組み込んだ陰極線管を提供される。そのばねの基底部分は、なるべく溶接により 陰極線管の開口マスクを支持する固いフレームの側面へ取り付けられ、一方開口 された部分が陰極線管の前面パネルの側壁すなわちスカート部に固定され且つそ こから突き出した取り付けスタッドと噛み合う。 本発明のこれらの及び別の態様を実例によって且つ添付の図面を参照して、も っと詳細に説明しよう。その図において 図１は固いフレームにより支持された開口マスクを含んでいる、従来技術のカ ラー陰極線管の、部分的に切り取られた、斜視図であり、 図２は管のフレームと前面パネル側壁との間の支持ばねを示している、線II〜 IIに沿って取られた、図１の管の前断面図であり、 図３は硬化リブを有する本発明の支持ばねの一実施例の斜視図であり、 図４及び５は種々の捩じり負荷に対する応力分布を示している、それぞれ従来 技術の支持ばね及び本発明のばねの斜視図であり、 図６は異なるリブ高さに対するリブ幅対Ｋsiでのばね曲げにおける最大応力の グラフであり、且つ 図７はばね溶接部における応力に対する、図６のグラフに類似したグラフであ る。 さて図１を参照すると、開口マスクと固い支持フレームとを使用した従来技術 のカラー陰極線管の、部分的に切り取られた、斜視図が示されている。陰極線管 １は、漏斗状部分10と前面パネル部分11とで作り上げられたガラス容器を有して いる。漏斗状部分10の後部すなわちネック部分に３個のインライン電子銃12，13 及び14が置かれており、それらの電子銃が電子ビーム15，16及び17を発生する。 これらのビームは、前面パネル11の内側に置かれた、発光表示スクリーン18の方 へ向けられる。スクリーン18は個別の発光体素子の三つ組で構成され、それらの うちの一つが垂直の縞19，20及び21の形で示されている。 スクリーン18の前のすぐ近くに開口マスク22である、スクリーン上の正しい発 光体素子へ電子ビームを向けるために置かれた非常に多数の開口23を有する金属 のシートが置かれている。マスク22は固いフレーム24により支持されており、そ のフレームが今度は溶接部26a，28a及び30a によりフレームへ一端において取り 付けられた支持ばね26，28及び30（図２）により支持されている。そのばねの他 端は開口されて、且つパネル11の側壁すなわちスカート部に固定された金属スタ ッド32，34及び36と噛み合う。従来技術を代表しているこの態様においては、二 つは管のＸ軸線の近くに置かれ且つ一つは管のＹ軸線の近くに置かれた、３個の ばねがある。 図３は本発明の改善された支持ばね28の一実施例を示し、そのばねは基底部分 38と、主要本体部分40、及び前面パネルのスカート部において金属支持スタッド と噛み合うために適合された開口44を有する、開口された部分42を有するストリ ップ形状部材である。本発明の教えることに従って、そのばねが長手方向軸線Ｌ の方向においてそのストリップの縁に沿って延びる高くしたリブ46及び48を有し ている。図３にはリブ高さ（ｈ）、リブ幅（ｗ）、及びリブ長さ（ｌ）が示され ている。 開口及びリブを形成するダイを用いて、最初にスタンプし、それから基底部分 の平面の外へ主要部分と開口された部分とを持ち上げるために軸線Ａにおいてば ねを曲げ、且つ最後にコイルからこのばねを切り取ることにより、ばね材料のコ イルからばねが容易に製作される。基底部分がフレームへ溶接される場合には、 ばねの残りの部分がパネルスカート部に向けてフレームから延び出るだろう。曲 げた後には、ばねの基底部分と残りの部分とは異なる平面内にあって、それらの 平面は180°−曲げ角度ベータ（β）の角度で交差する。 図示の実施例においては、リブは本体部分内に主にあるが、基底部分内へも部 分的に延びている。このばね設計の利点を図解するために、応力点の系列が、従 来技術ばねと、従来技術ばねの変形、及び本発明によるばねに対して、アルゴル モデリングにより発生された。 図４は、インバー（Invar;36重量％のニッケル、残りは鉄）と22重量％のニッ ケル、３重量％のクロム、残りは鉄の合金との合わせばね材料から製作され、且 つ次の寸法（ここで「能動長さ」は開口と屈曲部との間の距離として定義されて いる）を有し、すなわち、 また、管の「Ｚ」軸線に対して平行な平面内で開口において加えられる、約80ポ ンド（36.3kg）の捩じり負荷のもとに置かれる、従来技術の支持ばねの応力図面 である。この負荷は標準前面落下試験に対して典型的であり、その試験において は管が35Ｇ，12ｍ sec，1/2 正弦波衝撃を受ける。見られ得るように、屈曲部の 範囲内の応力レベルは113KSIであり、それはばね材料の弾性限界を越えている。 図５は、図４のばねと同じ全体寸法と曲げ角度とを有し、且つそれに加えて次 の寸法による２個の強化リブを有する、本発明のばねの応力図面であり、強固リ ブの寸法は、 である。 見られ得るように、高い応力がばね屈曲部線において低減されてしまった。 図６及び７は、管の「Ｚ」軸線の方向内でばね開口において加えられた80ポン ド（36.3kg）の負荷に対する、種々のリブ高さ及び幅に対するばね基底部におけ るばね屈曲部線と第１溶接部（屈曲部に最も近い溶接部）とにおける最大応力に 対するデータをグラフで図解している。その不変のばね寸法は次のごとくであっ た。 図６は、0.015 インチ（0.038cm）（曲線61）と、0.025 インチ（0.064cm）（ 曲線62）、及び0.030 インチ（0.076cm）（曲線63）の３個の異なるリブ高さに 対する、0.100〜0.200 インチ（0.25〜0.5cm）の範囲のリブ幅（Ｗ）に対する屈 曲部における最大応力（S1_max）を図示している。見られ得るように、屈曲部に おける応力がリブ高さと同時にリブ幅を増加することにより減少する。しかしな がら、リブの高さがばね材料の厚さと等しい点まで増加した時に、増加するスプ リングバック（ばね材料のもとの位置を思い出すようなばね材料の傾向）、亀裂 、及び工具寿命のような問題点が寸法制御を困難にし、それがばね品質に影響す る。 図７は、図６におけるのと同じリブ高さと幅に対する基底部内の、第１溶接部 （屈曲部に最も近い溶接部）における応力（S2）をグラフで図解している。溶接 部における応力もリブ高さを増加することにより減少する。しかしながら、リブ 幅が 0.100〜0.200 インチ（0.254〜0.508cm）増加する時に、応力が減少する前 に応力が最初に少しだけ増加する。 これらの曲線と関連する製造に基づいて、0.025 インチ（0.064cm）のリブ高 さ（ｈ）と0.015 インチ（0.038cm）のリブ幅とが最良であることがわかった。 この寸法の組み合わせが、約76KSI の屈曲部における最大応力と約135KSIの第１ 溶接部における最大応力とに帰着する。 比較のために、模型が同じ80ポンド（36.3kg）負荷のもとでリブ無しの従来技 術ばねに対して開発されて、その負荷のもとでは屈曲部と第１溶接部とおける最 大計算応力は、それぞれ 113KSI と 145KSI とであった。 本発明は少ない数の実施例の範囲で記載されてきた。その他の実施例及び実施 例の変形は今までの記載からこの技術に熟達した人々に対しては明らかになるで あろうし、また請求の範囲内に含まれるつもりである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．漏斗状部分と前面パネル部分とを含んでいる容器と、 前記漏斗状部分の後部に少なくとも１個の電子銃と、 前面パネルの内側上の発光表示スクリーンと、 該スクリーンの後の短距離に位置決めされたマスク‐フレーム組立品と、 を具えている陰極線管であって、前記マスク‐フレーム組立品は多数の開口及 び固い支持フレームを有する薄い金属シートと少なくとも２個の支持バネとを具 えており、各ばねは前記フレームの側壁へ取り付けられる基板部分を有し、本体 部分はパネルの側壁に向かって延び、且つ開口された部分はパネル側壁内に固定 され且つパネル側壁から突出する支持スタッドと噛み合う、陰極線管において、 少なくとも１個の支持ばねが本体部分の少なくとも一部に沿って長手方向に 延びる高くしたリブを有することを特徴とする陰極線管。 ２．互いから離れて間隔を置かれた２個の高くしたリブがある請求項１記載の陰 極線管。 ３．前記のリブがばねの基板部分内へ少なくとも部分的に延びている請求項２記 載の陰極線管。 ４．前記のリブがばねの向かい合った長手方向縁の近くに置かれている請求項２ 又は３記載の陰極線管。 ５．前記のリブが約0.100インチ(0.254cm)〜約0.200インチ(0.508cm)の範囲内の 幅と、約0.015インチ(0.038cm)〜約0.030インチ(0.076cm)の範囲内の高さとを有 する請求項１〜４のうちいずれか１項記載の陰極線管。 ６．リブが約0.150インチ(0.381cm)の幅と約0.025インチ(0.064cm)の高さとを有 する請求項５記載の陰極線管。 ７．請求項１〜６のうちいずれか１項記載の陰極線管内の開口マスク‐フレーム 組立品用支持ばね。