KR100302996B1 - Material of spring to Bi-metal for color braun tube - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라브라운관에 사용되는 섀도우마스크를 지지고정하는 역할과 섀도우마스크의 열팽창에 따른 보상역할을 하는 스프링의 소재와 그 규격에 관한 것으로써 종래의 인바 또는 알루미늄킬드강(AK)만으로 제조된 Spring 소재 대신 STS 304H와 인바합금을 배열하여 서로 맞닿는 면을 공지의 연속전자빔용접방식에 의해 일체화 시킨 것으로써 팽창계수가 작고 랜딩오차 보상기능이 탁월하며 값이 저렴한 장점이 있는 29' NFA 형식의 칼라브라운관용 바이메탈 스프링소재이다.The present invention relates to the material and the size of the spring that serves to support the shadow mask used in the color-brown tube and the compensation role according to the thermal expansion of the shadow mask made of conventional Invar or aluminum-kilted steel (AK) only Instead, STS 304H and Invar alloys are arranged in contact with each other by using a known continuous electron beam welding method, which is a 29 'NFA type color tube for low expansion coefficient, excellent landing error compensation, and low cost. Bimetal spring material.
Description
본 발명은 칼라브라운관용 바이메탈 스프링소재에 관한 것으로 좀 더 구체적으로는 지지프레임을 판넬에 지지하는 역할 및 브라운관의 동작시 전자빔의 충돌에 따른 섀도우마스크의 열팽창 보상역할을 하는 29' NFA 형식의 칼라브라운관용 바이메탈 스프링소재에 관한 것이다.The present invention relates to a bimetal spring material for a color brown tube, and more specifically, to a support panel on a panel, and more specifically, a 29 'NFA type color brown that serves to compensate thermal expansion of a shadow mask due to collision of an electron beam during operation of a CRT. It relates to a conventional bimetal spring material.
먼저, 칼라브라운관의 구조와 이 칼라브라운관내에서 스프링의 역할을 설명하면 도 1은 일반적인 칼라브라운관을 나타낸 횡단면도이고, 도 2 a, b, c는 스프링의 사용상태도를 나타낸다.First, explaining the structure of the color-brown tube and the role of the spring in the color-brown tube, Figure 1 is a cross-sectional view showing a general color-brown tube, Figure 2 a, b, c shows a state diagram of the use of the spring.
브라운관은 장방형의 판넬(1)과, 전자총(2)이 봉입되는 네크부(3a)가 일체로 형성된 펀넬(3)로 구성된다.The CRT consists of a rectangular panel 1 and a funnel 3 in which the neck portion 3a into which the electron gun 2 is sealed is integrally formed.
상기 판넬(1)은 관축이 중심을 통과하고 있으며, 내면에는 청색, 녹색, 적색으로 발광하는 3색의 형광체가 도포되어 형광면(4)을 이루고 있고 상기 형광면의 근접부에는 무수히 많은 구멍(5a)이 형성되어 전자빔의 색선별 역할을 하는 섀도우마스크(5)가 위치되어 있는데, 상기 섀도우마스크는 장방형의 지지프레임(6)에 용접 고정되어 지지된다.The panel 1 has a tube axis passing through the center thereof, and phosphors of three colors emitting blue, green, and red light are coated on the inner surface of the panel 1 to form a fluorescent surface 4, and in the vicinity of the fluorescent surface, there are a myriad of holes 5a. The shadow mask 5 is formed to serve as color screening of the electron beam. The shadow mask is welded and supported by the rectangular support frame 6.
상기 지지프레임(6)은 복수개의 스프링(12)에 의해 판넬(1)의 내면에 고정된 스터드 핀(8)에 끼워져 판넬(1)에 매달린 상태를 유지하게 된다.The support frame 6 is fitted to the stud pin 8 fixed to the inner surface of the panel 1 by a plurality of springs 12 to maintain the suspended state to the panel (1).
상기 스프링(12)은 브라운관의 동작에 따라 섀도우마스크(5) 및 지지프레임(6)이 전자빔의 충돌로 인해 가열되어 팽창될 때 섀도우마스크에 형성된 구멍(5a)과 스크린의 형광면(4)사이의 상대적 변위에 의해 야기되는 변색(색 일그러짐현상)을 방지하는 역할과,The spring 12 is formed between the hole 5a formed in the shadow mask and the fluorescent surface 4 of the screen when the shadow mask 5 and the support frame 6 are heated and expanded due to the collision of the electron beam according to the operation of the CRT. To prevent discoloration (color distortion) caused by relative displacement,
브라운관의 동작시 충격이 가해지더라도 가해진 충격이 섀도우마스크(5)측으로 전달되는 것을 방지하여 색순도의 저하를 미연에 방지하는 2가지 역할을 한다.Even when an impact is applied during the operation of the CRT, the applied impact is prevented from being transmitted to the shadow mask 5 side, thereby preventing the deterioration of color purity.
이와같은 구조로 된 브라운관에서의 스프링과 섀도우마스크는 일반적으로 지지프레임(6)은 철(Fe)이고 섀도우마스크(5)는 알루미늄킬드강(AK)이나 Fe-Ni합금으로 열팽창계수가 극히 작인 인바 인 초내열합금을 사용하고 있어 섀도우마스크(5)의 열팽창에 따른 전자빔(11)의 랜딩오차의 보상량을 줄이기 위해 스프링(12)의 재질도 섀도우마스크와 같은 Fe-Ni 합금인 인바아 또는 알루미늄킬드강(AK)등을 사용하고 있다.Springs and shadow masks in a CRT having such a structure are generally Invar, in which the support frame (6) is iron (Fe), and the shadow mask (5) is made of aluminum-kilted steel (AK) or Fe-Ni alloy with an extremely low coefficient of thermal expansion. In order to reduce the compensation amount of the landing error of the electron beam 11 due to thermal expansion of the shadow mask 5, the material of the spring 12 is also Fe-Ni alloy such as shadow mask, Invar or aluminum. Kilda steel (AK) is used.
그런데 이 인바합금은 Ni의 함량이 36%(잔부는 Fe)을 표준으로 하는 합금으로 열팽창계수가 상온에서 1.2X10-6/℃ 이하로 매우 작아서 열영향에 민감한 소재인 표준척 바이메탈소자, VTR의 헤드지지대, 리드프레임의 지지합금 등에 많이 쓰이나 고가인 Ni이 많이 함유되는 합금인 관계로 스프링소재의 제조단가가 상승되어 칼라브라운관의 제조원가 상승요인이 문제점으로 대두되고 있고 알루미늄킬드강 (AK)을 스프링소재로 사용할 때에는 인바합금에 비해 가격은 저렴하나 열팽창계수가 높은 문제점이 있다.However, this Invar alloy is an alloy whose Ni content is 36% (the remainder is Fe), and its thermal expansion coefficient is very small at 1.2X10 -6 / ℃ or less at room temperature, so it is sensitive to thermal effects. As it is an alloy that contains a lot of expensive Ni, which is frequently used for the head support, the lead alloy of the lead frame, etc., the manufacturing cost of the spring material is increased, causing the cost of manufacturing the color-brown tube to be a problem. When used as a material, although the price is cheaper than the Inba alloy, there is a problem that the coefficient of thermal expansion is high.
본 발명은 종래의 이와같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스프링소재를 고가의 인바합금이나 열팽창계수가 높은 알루미늄킬드강 대신 저가이면서 열팽창계수가 비교적 낮은 바이메탈 소재를 사용하고 섀도우마스크의 형태에 따라 스프링의 구조를 개선하여 브라운관의 동작시 섀도우마스크의 열팽창에 따른 전자빔의 미스랜딩 현상을 개선하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem in the prior art, using a bimetal material having a low thermal expansion coefficient and a relatively low thermal expansion coefficient instead of expensive invar alloy or aluminum-kilted steel with high thermal expansion coefficient, and according to the shape of the shadow mask. The purpose of the present invention is to improve the mislanding phenomenon of the electron beam due to thermal expansion of the shadow mask during the operation of the CRT.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 스테인레스스틸인 STS 304H, 철-니켈합금인 인바의 판재를 나란히 배열하여 그 접촉단면을 공지의 연속전자빔 용접방식(본 출원인이 1995년 1월 24일 특허 95-1120호로 출원한 칼라브라운관용 트리메탈 제조방법에 나타난 용접방식임)으로 용접하여 하나의 스프링판재로 형성하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.According to the aspect of the present invention for achieving the above object, the plate of the stainless steel STS 304H, iron-nickel alloy Inba are arranged side by side and the contact cross section is known continuous electron beam welding method (Applicant January 24, 1995 It is a technical problem to form a single spring plate by welding by the welding method shown in the trimetal manufacturing method for color-brown tubes filed in one patent 95-1120.
참고로, 이러한 스프링소재는 도 4와 같은 형태로 스프링을 성형하고 이 스프링이 도 2a, b, c와 같이 섀도우마스크를 패널에 고정시켜주는 역할과 섀도우마스크의 열팽창에 따른 보정자로서의 역할을 담당하게 되며 Spring이 보정자로서의 역할을 하는 매카니즘을 설명하면 다음과 같다.For reference, such a spring material forms a spring in the form as shown in FIG. 4, and this spring serves to fix the shadow mask to the panel as shown in FIGS. 2a, b, and c and serves as a compensator according to thermal expansion of the shadow mask. The mechanism that Spring acts as a calibrator is as follows.
1) 마스크 도밍(MASK DOMING)단계1) Mask DOMING step
전자총으로 부터 방출되는 전자빔의 약 20% 정도만이 스크린의 형광체가 도포된 스크린에 충돌하고 그 나머지는 섀도우마스크 또는 지지프레임등에 충돌하여 운동에너지를 잃어 버린다.Only about 20% of the electron beam emitted from the electron gun collides with the phosphor-coated screen of the screen, and the rest of the electron beam collides with the shadow mask or the supporting frame to lose kinetic energy.
이때 전자빔의 충돌로 발생한 마찰열이 섀도우마스크를 열팽창시켜 마스크 곡면부가 스크린 방향으로 부풀어 오르는 도밍 현상이 발생하고 마스크의 변위에 의해 마스크를 통과하는 전자빔은 스크린 중심 방향으로 이동하게 된다.At this time, the frictional heat generated by the collision of the electron beam thermally expands the shadow mask, thereby causing a dominant phenomenon in which the mask curved portion swells in the screen direction, and the electron beam passing through the mask is moved toward the screen center by the displacement of the mask.
2)프레임(FRAME)열팽창 단계2) FRAME thermal expansion stage
상대적으로 많은 전자빔의 충돌이 일어나고 열용량이 적은 섀도우마스크가 먼저 열 팽창하여 도밍 현상이 일어나고 이어서 지지프레임이 스크린의 주변방향으로 열팽창하면서 도밍현상을 일으킨 섀도우마스크가 스크린의 주변부로 팽창하게 된다.The shadow mask, which has a relatively large number of electron beam collisions, has a low thermal capacity, thermally expands first, and then a dominant phenomenon occurs. Then, the shadow mask, which causes the dominant phenomenon, expands to the periphery of the screen as the support frame thermally expands in the peripheral direction of the screen.
이러한 마스크의 팽창에 의해 스크린의 중심방향으로 이동하던 전자빔의 랜딩을 다시 주변방향으로 이동하게 된다.The expansion of the mask causes the landing of the electron beam moving in the center direction of the screen to move in the peripheral direction again.
3) 스프링의 변위 및 안정화 단계3) the displacement and stabilization stage of the spring
프레임이 열팽창하면서 섀도우마스크가 주변방향으로 팽창할 때 프레임에 용접된 스프링도 가열되어 바이메탈 작용이 일어나 MASK ASS'Y를 스크린 방향으로 들어 올려주는 작용을 하면서 전자빔의 랜딩은 서서히 주변방향으로 이동하다가 일정 시간이 경과하면 입사에너지와 방출에너지의 균형을 이루면서 더이상 열변위나 랜딩변화가 일어나지 않는 안정된 단계가 된다.As the frame expands and the shadow mask expands in the circumferential direction, the spring welded to the frame also heats up, causing the bimetal action to lift the MASK ASS'Y toward the screen, while the landing of the electron beam gradually moves in the circumferential direction. Over time, it is a stable phase that balances incident energy and emitted energy and no further thermal displacement or landing changes occur.
4)스프링의 보정 효과4) Correction effect of spring
5)스프링의 보정량 설정5) Spring compensation amount setting
스프링의 열변위 보정량 설정은 아래식으로서 표현될 수 있다.The thermal displacement correction amount setting of the spring can be expressed as the following equation.
도 1은 일반적인 칼라브라운관을 나타낸 횡단면도.1 is a cross-sectional view showing a typical color brown tube.
도 2의 a, b, c는 브라운관내에서 스프링의 사용상태를 예시한 일부종단면도2, a, b, c is a partial longitudinal cross-sectional view illustrating the use state of the spring in the CRT
도 3의 a, b는 인바합금과 STS 304H 합금이 일체로 성형된 BI-Metal의 사시도Figure 3 a, b is a perspective view of the BI-Metal integrally formed of Invar alloy and STS 304H alloy
도 4는 바이메탈 또는 트리메탈 소재로 성형한 스프링의 종류Figure 4 is a type of spring molded from bimetal or trimetal material
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 판넬 3 : 펀넬1 panel 3 funnel
5 : 섀도우마스크 6 : 지지프레임5: shadow mask 6: support frame
12 : 스프링12: spring
이하 본 발명을 일 실시예로 표시한 도 3을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3a, b는 표 2 및 표 3에 나타난 바와같이 화학성분, 기계적 특성이 서로 다른 STS 304H와 Ni 36% 함유 인바합금인 이종 소재를 연속 전자빔 용접방식을 이용하여 하나의 금속 strip로 만든 바이메탈을 나타낸 것으로써 칼라브라운관의 제품의 형식에 따라 표 1과 같이 바이메탈의 규격이 정하여짐을 알 수 있다.3A and 3B show bimetals made of a single metal strip using a continuous electron beam welding method of a heterogeneous material of STS 304H and Ni 36% containing Inva alloy having different chemical and mechanical properties as shown in Tables 2 and 3 As shown, it can be seen that the bimetal standard is determined as shown in Table 1 according to the type of the product of the color CRT.
[ 표 1 ]TABLE 1
칼라브라운관의 제품의 형식에 따른 바이메탈 표준 소재규격 단위 m/mBimetallic Standard Material Units m / m
비고 1 : 소재의 두께는 공히 1.2m/m임.Note 1: The thickness of the material is 1.2m / m.
비고 2 : 소재 두께의 허용오차는 ±0.035m/m임.Note 2: Tolerance of material thickness is ± 0.035m / m.
비고 3 : 폭의 허용오차는 ±0.3m/m임.Note 3: Tolerance of width is ± 0.3m / m.
[ 표 2 ]TABLE 2
[ 표 3 ]TABLE 3
이러한 29' NFA 형식의 바이메탈 스프링 소재는 표 4에 나타난 물리적 특성과 같이 만곡상수나 용접점 인장강도등이 아주 양호하여 인바 또는 알루미늄킬드강(AK)만을 사용한 스프링과 품질상의 차이가 크게 나타나지 아니하고 또한 스프링성형시 중심부의 저팽창재인 인바합금의 손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.Bimetal spring material of 29 'NFA type has very good bending constant and welding point tensile strength as shown in the physical properties shown in Table 4, and there is no significant difference in quality from springs using only Invar or aluminum-kilted steel (AK). The spring molding has the advantage of minimizing the loss of the inva alloy, which is a low expansion material in the center.
또한 STS 304H 판재와 36% 니켈인바합금판재의 폭과 두께를 한정하는 이유는 칼라브라운관의 규격에 따라 바이메탈의 규격이 일정하게 규정되어 있기 때문이다.In addition, the reason for limiting the width and thickness of the STS 304H plate and the 36% nickel invar alloy plate is that the bimetal standard is regularly defined according to the color CRT specification.
[ 표 4 ]TABLE 4
이상에서와 같이 본 발명은 칼라브라운관용 스프링소재를 알루미늄킬드강이나 고가의 인바합금 대신 STS 304H인 이종금속을 서로 용접하여 일체화 시킨 일명 BI-Metal로 대체한 것으로 고가의 소재를 사용치 않아도 스프링의 성능감소가 없이 스프링의 제조단가가 절약되어 칼라브라운관의 원가 감소효과가 있다.As described above, the present invention replaces the spring material for the color brown tube with the so-called BI-Metal, in which the different metals of STS 304H are welded and integrated instead of aluminum-kilted steel or expensive invar alloy. It is possible to reduce the manufacturing cost of the spring without reducing the performance, thereby reducing the cost of the color brown tube.
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