JPH07120333A - 減衰振動による張力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 グリット素体を共振させ続けずに、共振周波
数を測定可能とすることで、細いグリッド素体の張力を
測定可能とするとともに、測定誤差が生じないように
し、測定能力及び測定精度を向上させる。 【構成】 外力を加えることで被測定物を振動させ、こ
の外力を停止させた後における共振・減衰振動過程での
被測定物の変位量の変化を検出する。この変位量の変化
から共振周波数を求め、この共振周波数を被測定物の張
力として得る。また、共振周波数は、共振・減衰振動の
周期を測定し、この周期を変換することで求めることが
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陰極線管の色選別電極
を構成するグリッド素体の張力測定方法に関し、更に詳
しくは、被測定物の減衰振動過程における変位量の変化
を検出することにより、グリッド素体を測定するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管の色選別電極組立て工程におい
ては、色選別電極の品質管理のためにグリッド構体を構
成するグリッド素体の張力が測定されている。この種の
張力測定方法で、グリッド素体を加振し続けながら測定
を行うものの例として例えば特開平４−１３６７２９号
公報記載のものを図８に基づいて説明する。図８は従来
の張力測定方法を示す原理図である。図に示すように、
従来方法は、エアノズル１からエアを被測定物であるグ
リット素体２に連続的に吹き付け、グリット素体２を加
振し続けながら共振させ、測定点ａの変位量の変化をレ
ーザ照射等による微小距離測定手段３により測定し、計
数器により、その波のピーク部を１秒間計数し、ピーク
部の個数を読み取って周波数としていた。そして、この
動作を連続的に複数回（例えば、３回）繰り返し、各デ
ータがほぼ同じであれば、これらのデータの平均値を共
振周波数とし、これをグリット素体２の張力として判断
していたのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
張力測定方法では、グリット素体２の共振周波数を測定
するのに、連続的に複数回、計数を繰り返さなければな
らないため、最低数秒間は、グリット素体２を共振し続
けなければならなかった。そして、外部から加振し続け
た状態でグリット素体２を数秒間共振振動させるのは、
非常に困難であり、特に、ピッチの細かい高精細度管用
の極めて細かいグリッド素体を共振させ続ける事は、事
実上不可能であった。また、従来方法では、外部から加
振し続けた状態で、グリッド素体を共振させるため、測
定共振周波数に誤差が生じる虞れもあった。更に、加振
器にエアを使用した場合では、安定した振動を得るため
に、エアノズル１の角度、エア流量等の微調整が常に必
要となり、保守管理が極めて煩雑なものとなっていた。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、グリット素
体を共振させ続けずに共振周波数を測定可能とすること
で、極めて細いグリッド素体の張力も測定可能となると
ともに、測定誤差も生じない張力測定方法を提供し、も
って、測定能力及び測定精度の向上を図ることを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る減衰振動による張力測定方法は、外力を
加えることで被測定物を振動させ、この外力を停止させ
た後における共振・減衰振動過程での被測定物の変位量
の変化を検出し、この変位量の変化から共振周波数を求
め、この共振周波数を被測定物の張力として得ることを
特徴とするものである。また、減衰振動による張力測定
方法は、共振・減衰振動の周期を測定し、この周期を変
換することで共振周波数を求めるものであることが好ま
しい。更に、これらの張力測定方法は、共振・減衰振動
を変位センサで検出し、この変位センサからのアナログ
出力電圧波形を、ハイパスフィルタ及びローパスフィル
タに入力して処理するものであってもよい。

【０００５】

【作用】外部から被測定物を加振した後、この加振が停
止されると、被測定物は外部からの力が作用しない歪み
のない安定波形で、共振・減衰振動を始める。この共振
・減衰振動過程での被測定物の変位量の変化を検出する
こととすれば、被測定物の変位量の変化を測定するため
に、被測定物を振動させ続ける必要がなくなり、被測定
物の困難な加振制御が不要となるとともに、変位量の変
化検出も、歪みのない安定波形で行えるようになる。ま
た、共振・減衰振動の周期が測定され、この周期を変換
することで共振周波数を求めるものとすれば、所定時間
におけるパルス計数作業を複数回繰り返す必要がなくな
り、高速な周波数計測が可能となる。さらに、変位セン
サからのアナログ出力電圧波形がハイパスフィルタ及び
ローパスフィルタに入力されれば、直流成分、低周波数
成分、高周波数成分がカットされ、振動方向の歪み等か
ら生ずるノイズが除去されて、歪みのない波形が取り出
せることになる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係る減衰振動による張力測定
方法の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明測定方法を説明するブロック図、図２は測
定ユニットの配置図、図３は測定ユニットの正面図、図
４は測定ユニットの一部を省略した平面図、図５は測定
ユニットの側面図である。この張力測定方法は、図２に
示すように、色選別電極のフレーム５に張設されたグリ
ッド構体６に対し、その中央部分のグリット素体７ａと
両端部分のグリッド素体７ｂの張力を測定するものであ
り、各測定箇所にそれぞれ測定ユニット８、９が配置さ
れる。即ち、中央部分のグリット素体７ａの張力を測定
する第１の測定ユニット８は、グリット素体７ａの裏面
側に配され、両端部分のグリッド素体７ｂの張力を測定
する第２の測定ユニット９は、グリッド素体７ｂの表面
側に配されている。なお、第２の測定ユニット９は、第
１の測定ユニット８とほぼ同じ構成を有し、グリッド素
体７ｂの湾曲接線方向に沿って設けられたアームに取り
付けられる点と、後述する張力測定手段の位置が上下逆
となる点のみが異なるものであるため、その構成説明
は、以下に述べる第１の測定ユニット８の説明をもっ
て、省略する。

【０００７】図３に示すように、第１の測定ユニット８
は、第１のスライド機器１１と第２のスライド機器１２
を有し、第１のスライド機器１１は、基台１３に対して
鉛直方向に設置された側板１４にねじ止め等により取り
付けられた２本のレール１５ａ及び１５ｂに対し、摺動
自在に取り付けられたスライド板１６と、このスライド
板１６にリンク機構１７を介して回転自在に取り付けら
れた第１の摺動板１８を有してなり、上記スライド板１
６は、ベルト駆動による減速回転機構１９に取り付けら
れたおねじ２０（ｘ方向を長手とする）と、スライド板
１６にねじ止め等により取り付けられたナット２１によ
る送りねじ機構２２によって、ｘ方向に摺動するように
なっている。

【０００８】減速回転機構１９は、図４に示すように、
駆動モータ２３と、この駆動モータ２３の軸先端に取り
付けられた駆動プーリ２４と、おねじ２０の先端に取り
付けられた駆動プーリ２５を有してなり、駆動プーリ２
４の回転運動をベルト（二点鎖線で示す）２６を介して
従動プーリ２５に与えることにより、おねじ２０を回転
させるものである。このおねじ２０の回転によりナット
２１がおねじ２０の軸方向に移動し、スライド板１６を
ｘ方向に摺動させる。リンク機構１７は、スライド板１
６に対し、軸２７により回転自在に取り付けられたナッ
ト２８と、第１の摺動板１８に対し、軸２９により回転
自在に取り付けられたナット３０間をくい込み継手３１
により連結して構成される。従って、第１の摺動板１８
は、軸２７及び軸２９に対し、それぞれ回転自在となっ
ているのである。

【０００９】また、この第１摺動板１８は、側板１４に
ねじ止め等によって取り付けられた２本の湾曲レール３
２ａ、３２ｂに対しても摺動自在とされている。即ち、
第１の湾曲レール３２ａの上部に設けられた湾曲面３３
ａと、第１の摺動板１８に取り付けられた２つの回転板
３４の各Ｖ溝とを当接させ、第２の湾曲レール３２ｂの
下部に設けられた湾曲面３３ｂと、同じく第１の摺動板
１８に取り付けた１つの回転板３５のＶ溝とを当接させ
ることにより（図５参照）、第１の摺動板１８がこれら
湾曲レール３２ａ及び３２ｂに対しても摺動自在となる
ように構成されている。特に、回転板３５が、ばね３６
とシリンダ３７により常時上方向に付勢されていること
から、２つの回転板３４で第１の湾曲レール３２ａを下
方に押圧し、回転板３５で第２の湾曲レール３２ｂを上
方に押圧したかたちとなる。なお、第１及び第２の湾曲
レール３２ａ及び３２ｂの各曲率面３３ａ及び３３ｂは
その曲率半径がほぼ同じとされ、しかもグリッド構体６
の曲率半径とほぼ同じとされている。従って、第１の摺
動板１８は、第１のスライド機構１１のスライド板１６
がｘ方向に摺動すると、曲率レール３２ａ及び３２ｂの
曲率に沿ってわずかに上下運動しながらｘ方向に摺動す
る。なお、図中３８、３９は、おねじ２０の側板１４に
対する支えを兼ねたころがり軸受けである。

【００１０】第２のスライド機構１２は、第１の摺動板
１８に取り付けられたレール４１（図５参照）に対し、
摺動自在に取り付けられる第２の摺動板４２を有してな
り、この第２の摺動板４２は、第１の摺動板１８にねじ
止め等により取り付けられた駆動モータ４３の軸に軸継
手４４を介して連結されたおねじ４５と、第２の摺動板
４２にねじ止め等により取り付けられたナット４６によ
る送りねじ機構４７によって、ｙ方向に摺動するように
なっている。なお、図中４８は、おねじ４５の第１の摺
動板１８に対する支えを兼ねたころがり軸受けである。

【００１１】第１の測定ユニット８の第２の摺動板４２
上部にはＬ字板４９がねじ止め等により取り付けられ、
Ｌ字板４９は張力測定手段５０を保持している。張力測
定手段５０は、図５に示すように、近接スイッチ５１
と、エアノズル５２と、レーザ照射による微小距離測定
装置（以下、「変位センサ」という。）５３を有してな
り、この変位センサ５３は、送信部５３ａと受信部５３
ｂを有する。各部材５１、５２及び５３の位置関係は、
側板１８側から、近接スイッチ５１、エアノズル５２、
変位センサ５３が順次配設される。変位センサ５３の送
信部５３ａが最も外側に突出した状態となっている。特
に変位センサ５３の受信部５３ｂは、送信部５３ａより
も上方で、且つｘ方向に対して傾斜角度θ（約３０°）
の傾きを有するように配置されている。

【００１２】次に、このように構成された第１の測定ユ
ニット８による張力測定手順を説明する。図６は第１の
スライド機構の動作を説明する拡大図、図７はグリッド
素体の減衰過程での波形図である。先ず、第１の摺動板
１８を第１のスライド機構１１によりｘ方向に摺動さ
せ、張力測定手段５０をグリッド素体７ａの中央部分裏
面に配置する。次に、第２のスライド機構１２により、
第２の摺動板４２を上方に摺動させて、張力測定手段５
０をグリッド素体７ａに近づける。このとき、変位セン
サ５３の送信部５３ａとグリッド素体７ａ間の距離ｎ
（図５参照）が約４０ｍｍとなった時点で近接スイッチ
５１が動作（例えばオン）し、第２のスライド機構１２
の動作を停止させる。

【００１３】次に、第１スライド機構１１を一定方向に
走査させ、グリッド素体７ａの両サイドのスリットＳ
１、Ｓ２（図６参照）を検出し、後述する制御部から駆
動モータ２３に駆動パルスを供給し、両スリットの間隔
の１／２の距離だけ、第１スライド機構１１を左右方向
（図６中、矢印ｘ方向）に移動させる。これにより、グ
リッド素体７ａのほぼ中央ａに変位センサ５３のスポッ
トが合わせられる。グリッド素体７ａ中央に変位センサ
５３が合わせられた後、加振器であるエアノズル５２に
より、外部からグリッド素体７ａを振動させる。なお、
本実施例では、加振器にエアを使用するが、加振手段は
これに限られるものではなく、その他、例えばハンマー
等により、グリッド構体６を保持しているフレーム５へ
直接、衝撃を与え、グリット素体７ａを振動させるもの
でもよい。

【００１４】そして、外部から加振した後、この加振を
停止し、グリッド素体７ａの共振・減衰振動（図７参
照）を変位センサ５３で検出する。即ち、図１に示すよ
うに、そのアナログ出力電圧波形をハイパスフィルタ６
１に入力し、直流成分及び低周波数成分をカットし、そ
の後、アンプ６２にて増幅し、更にローパスフィルタ６
３にて高周波数成分をカットする。そして、これらの処
理がなされた波形を波形変換部６４へ入力し、正弦波を
方形波へ変換した後、周期計測部６５へ入力し、方形波
の周期（Ｔ）を測定する。この値を制御部６６へ取り込
み、制御部６６にて、ｆ（周波数）＝１／Ｔの関係式よ
り周波数へ変換するのである。なお、図中、６７はメモ
リで、管種により異なるグリッド素体７ａの左右方向の
距離データ及び測定位置データを格納し、管種に対応し
て当該データを制御部６６に供給するようになってい
る。そして、制御部６６は、このデータに基づいた駆動
パルスを、駆動モータ２３に供給する。

【００１５】この方式の周波数測定は、従来方式におけ
る１秒間のパルス数を計数する方式に比較して、極めて
高速に周波数計測が可能となる。このため、従来方式で
は不可能であった、グリット素体７ａが減衰振動してい
る過程である短い時間であっても、充分に共振周波数を
測定することが可能となる。また、加振を停止した後の
グリッド素体７ａの共振・減衰振動は、従来のようにグ
リッド素体７ａを加振し続けた場合に比べ、歪みのない
極めて調った安定波形として得られる。これにより、歪
みのない安定波形が高速に周波数計測されることにな
る。加振器の０Ｎ／０ＦＦ動作制御は、制御部６６で行
う。この場合、例えば加振器にエアを使用した場合にお
いても、一度のみの加振を行えばよくなるため、従来の
ように、グリッド素体７ａを加振し続ける必要がなくな
り、エアの流量を自動コントロールするためのフィード
バック制御も不要となる。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る減衰振動による張力測定方法によれば、被測定物の困
難な加振制御が不要となるとともに、変位量の変化の検
出も、歪みのない安定波形で行えるので、ピッチの細か
い高精細度管用の極めて細いグリッド素体の張力も測定
可能となる。そして、グリット素体への加振を停止した
後に被測定物の変位量の変化が検出されるので、測定共
振周波数に誤差が生じず、測定精度を向上させることが
できる。また、共振・減衰振動の周期を測定するように
すれば、所定時間にパルス計数作業を繰り返す必要がな
くなり、高速な周波数計測が可能となる。さらに、被測
定物を加振し続ける必要がなくなるので、安定した振動
を得るため加振器の微調整が不要になり、保守管理が容
易なものに改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明測定方法を説明するブロック図である。

【図２】測定ユニットの配置図である。

【図３】測定ユニットの正面図である。

【図４】測定ユニットの一部を省略した平面図である。

【図５】測定ユニットの側面図である。

【図６】第１のスライド機構の動作を説明する拡大図で
ある。

【図７】グリッド素体の減衰過程での波形図である。

【図８】従来の張力測定方法を示す原理図である。

【符号の説明】

７ａ グリッド素体（被測定物） ５３ 変位センサ ６１ ハイパスフィルタ ６３ ローパスフィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力を加えることで被測定物を振動さ
   せ、 該外力を停止させた後における共振・減衰振動過程での
   前記被測定物の変位量の変化を検出し、 該変位量の変化から共振周波数を求め、 該共振周波数を前記被測定物の張力として得ることを特
   徴とする減衰振動による張力測定方法。
2. 【請求項２】 前記共振・減衰振動の周期を測定し、 該周期を変換することで前記共振周波数を求めることを
   特徴とする請求項１記載の減衰振動による張力測定方
   法。
3. 【請求項３】 前記共振・減衰振動を変位センサで検出
   し、 該変位センサのアナログ出力電圧波形をハイパスフィル
   タ及びローパスフィルタに入力して処理することを特徴
   とする請求項１又は請求項２記載の減衰振動による張力
   測定方法。