автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Управление качеством в процессе производства экранов цветных кинескопов

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ЭКРАНОВ ЦВЕТНЫХ КИНЕСКОПОВ 8 Г1 Технологические и конструктивные факторы, влияющие на качество изготовления экрана цветного кинескопа

1.2 Методы оценки уровня качества экрана цветного кинескопа

1.3 Иерархия технологического оборудования производства цветных кинескопов

1.4 Постановка задачи исследования

2 УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА СТЕКЛОФОРМИРОВАНИЯ ЭКРАНОВ ЦВЕТНЫХ КИНЕСКОПОВ

2.1 Основные элементы стеклоформующего инструмента и тепловые условия их работы

2.2 Экспериментальная оснастка стеклоформующего инструмента

2.3 Исследования температурных полей стеклоформующего инструмента при прессовании экранов цветных кинескопов 57 Выводы по главе

3 УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ЛЮМИНОФОРНОГО ПОКРЫТИЯ НА ЭКРАНЫ ЦВЕТНЫХ КИНЕСКОПОВ

3.1 Нанесение люминофорного покрытия на экраны цветных кинескопов

3.2 Вакуумная установка дробления люминофоров

3.3 Производительность устройств дозировки люминофоров 84 Выводы по главе

4 УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ОТКАЧКИ

ЦВЕТНЫХ КИНЕСКОПОВ

4.1 Направления снижения уровня загрязнений откачиваемого объема парами масла

4.2 Методика оценки эффективности откачного поста

Процесс современного производства цветных кинескопов является весьма сложным, многостадийным и разнородным, поэтому необходимо рассматривать отдельные стадии производства цветных кинескопов, выявлять их взаимосвязь и учитывать предъявляемые к каждой из них требования по разработке и изготовлению. Проблема состоит еще и в обеспечении экологической безопасности того или иного предприятия для окружающей среды, а также персонала предприятий, связанных непосредственно с производством цветных кинескопов.

Все это, в конечном итоге, связано с системным анализом и обработкой информации, полученной в процессе производства экранов цветных кинескопов с целью выявления рациональных подходов к управлению качеством этого производства.

В работе рассмотрен системный подход и разработаны критерии оценки качества изготовления экранов цветных кинескопов с учетом специфики производственного процесса и на базе этих критериев предложены функциональные устройства оборудования производства цветных кинескопов с учетом техноэкологических и ресурсосберегающих параметров.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Исследование теплового режима системы стекло формирования с целью снижения остаточных напряжений в стекле и устранения внезапных отказов при работе цветного кинескопа.

2. Разработка методов и средств снижения дисперсности люминофоров с целью повышения качества изображения экранов цветных кинескопов.

3. Повышение техноэкологии откачных постов автоматизированных линий производства цветных кинескопов.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. На базе системного подхода теоретически обоснован интегральный критерий качества изготовления экранов цветных кинескопов, включающий пять частных критериев: качество по регулированию теплового режима стеклоформующего инструмента, качество люминофора, качество вакуумного откачного поста, качества по стоимости изготовления и окупаемости.

2. Пол)Д1ены зависимости для расчета локальных критериев, входящих в состав интегрального критерия.

3. Теоретически обоснована и разработана конструкция устройства дозировки люминофора с целью снижения его дисперсности.

4. Разработана методика определения температурных полей в матрице и пуансоне в ходе эксперимента.

5. Для снижения паров масла в вакуумном объеме предложена схема теплового регулирования в конструкции диффузионного насоса с использованием теплоизоляционной керамики.

На основе системного анализа и обработки полученной информации реализована практическая часть работы:

1, Предложена конструкция диффузионного насоса для откачки вакуумного объема линии изготовления цветных кинескопов, обеспечивающая повышение экологичности откачдако поста и снижение стоимости насоса за счет отсутствия дорогостоящих материалов.

2, Предложена схема устройства дозировки люминофора.

3, На основе интегрального критерия качества разработан практический подход к выявлению рациональной схемы технологического процесса производства экранов цветных кинескопов.

Теоретические исследования проводились на основе системного анализа технологического процесса производства экранов цветных кинескопов, на основе исследований по кинетике течения газов при вязкостном и молекулярном режимах.

Достоверность проведенных теоретических исследований обеспечивается строгим математическим обоснованием предлагаемых методов и подходов, а также экспериментальными исследованиями, подтверждающими правильность теории.

Правомерность принятых математических моделей теплопроводности подтверждена результатами экспериментальных исследований.

Результаты исследований по кинетике течения газов при вязкостном и молекулярном режимах подтверждаются опытными данными из научно-технической литературы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Иерархическая структура технологического оборудования производства цветных кинескопов.

2. Интегральный критерий качества изготовления экранов цветных кинескопов.

3. Методика определения значений локальных критериев качества изготовления экранов цветных кинескопов.

4. Обоснование взаимосвязи функциональных параметров устройств оборудования и производства экранов цветных кинескопов с техноэкологическими и ресурсосберегающими параметрами.

5. Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований тепловых условий работы стеклоформующего инструмента с целью повышения качества выпускаемой продукции.

6. Результат экспериментальных исследований температурных полей матрицы и пуансона при прессовании экранов цветных кинескопов. 7

7. Техническое решение конструкции диффузионного насоса, рекомендуемого к применению в технологическом процессе производства экранов цветных кинескопов.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях с участием зарубежных специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления" и "Вакуумная наука и техника" в 1999, 2000, 2001 г.г., на научно-технических семинарах кафедры "Технологические системы электроники" в 1999, 2000,2001 годах.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе получен патент на изобретение, сделано 6 докладов на Всероссийских конференциях.

На основании проведенных исследований сформулированы следующие ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. На базе системного подхода к процессу производства экранов цветных кинескопов предложена иерархическая структура технологического оборудования, которая позволяет определить факторы, влияюпще на качество изготовления экранов цветных кинескопов.

2Т-Г и и и Предложенный интегральный критерий качества изготовления экранов цветных кинескопов включает пять локальных критериев качества и позволяет оценить: качество по регулированию теплового режима стеклоформующего инструмента, качество люминофора, качество вакуумного откачного поста, качества по стоимости изготовления и окупаемости с учетом их весовых коэффициентов.

3. Разработана и проверена в ходе эксперимента методика определения температурных полей в матрице и пуансоне. Экспериментально определенная динамика температурных полей в матрице и пуансоне при прессовании крупногабаритных экранов цветных кинескопов в непосредственной близости от поверхностей, соприкасающихся со стеклом, позволила выявить очаги концентрации тепловых напряжений как в стеклоформующем инструменте, так и в экране кинескопа.

ISO

5. Предложенная схема технического решения диффузионного насоса позволяет обеспечить снижение уровня паров масла в вакуумном объеме и снижение стоимости насоса за счет отсутствия дорогостояпщх материалов. (Конструкция защищена патентом РФ №2162168). Выполненная оценка эффективности откачного поста позволяет повысить производительность оборудования линии откачки кинескопов и увеличить процент выхода годных изделий на 27%.

151

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведённых анализов качество экрана цветного кинескопа зависит от трёх факторов: теплового режима стеклоформующего инструмента (СФИ), качества люминофора и качества стекломассы.

Качественное изображение готового экрана оценивается его светотехническими параметрами, которые создаются при наличии высококачественного люминофорного покрытия, которое, в свою очередь, зависит от дисперсности.

Качество стекломассы зависит в основном от точного соблюдения технологических параметров (качественное изготовление шихты, однородность массы и т.д.).

В качестве техноэкологических параметров, которые влияют на выход годных изделий, следует отметить следующие: качество стекломассы, инородные тела в люминофоре, пары масла от диффузионного насоса в вакуумной камере.

Рассмотрены задачи о стационарных температурных полях, которые целесообразно использовать для исследования температурных параметров стеклоформующего инструмента при производстве экранов цветных кинескопов.

Отмечено взаимное влияние двух видов факторов, которые влияют на тепловой поток от стекла к пресс-форме. Главными переменными являются температуры поверхности стекла и рабочей поверхности пресс-формы плюс тепловое сопротивление между ними. Если рассматривать со стороны стекла, то это сопротивление является функцией вязкости и действительного эффективного давления по фактической площади контакта. При рассмотрении со стороны пресс-формы тепловое сопротивление необходимо понимать как функцию шероховатости поверхности слоев «загрязнений» на поверхности металла.

Представлены экспериментальные исследования функциональных устройств оборудования производства цветных кинескопов. Для проведения экспериментальных исследований температурных полей СФИ для прессования экранов цветных кинескопов бьши разработаны методика и средства. В результате проведенных исследований выяснено, что существует большой перепад температур между рабочими поверхностями стеклоформующего инструмента, контактирующим с раскаленным стеклом и вспомогательными поверхностями, охлаждаемыми водой и воздухом. На пуансоне эти перепады составляют 430*ЛС, на матрице до 200°С. Известно, что такие перепады температур приводят к деформациям пресс-инструмента, которые, в свою очередь, приводят к погрешностям формы экранов. На базе проведенных исследований предложена схема управления качеством процесса стеклоформирования экранов цветных кинескопов.

Рассмотрено качество изготовления экранов цветных кинескопов с учетом локального критерия качества, связанного с физическим дроблением люминофоров. Предложена схема управления качеством процесса нанесения люминофорного покрытия.

Разработана установка для физического дробления люминофоров СВЧ-полем. Рассчитана производительность устройства дозировки сыпучих материалов.

Представлена конструкция дозирующего питателя для сыпучих материалов с повышенной эффективностью работы при дозировке люминофоров. конкретные меры снижения уровня загрязнений откачиваемого объема парами масла.

Разработана методика оценки эффективности работы вакуумного поста по откачке цветных кинескопов.

Предложена схема управления качеством процесса вакуумной откачки цветных кинескопов.

1. Л.Н.Розанов "Вакуумная техника". М.: "Высшая школа", 1982.- С. 37-41.

2. Цейтлин А.Б. Пароструйные вакуумные насосы. М.-Л.: Энергия, 1965.-40с.

3. Вакуумная техника: Справочник/Е.С.Фролов, В.Е.Минайчев, А.Т.Александрова и др.; под общ. ред. Е.С.Фролова, В.Е.Минайчева.-М.: Машиностроение, 1985.-360 с.

4. Бейкер М., Лоренсон Л., Воморон Д. Исследование загрязнений в откачной системе. Перевод УТ-5019, ОНТЭИ, 1967.- 12 с.

5. И.Г.Араманович и В.И.Левин "Уравнения математической физики". Изд. "Наука", М., 1964 г. С. 202-209.

6. Р.А.Лачапгоили, Л.В.Траубе. Проектирование электронно-лучевых приборов. М.: Радио и связь, 1988.- 216 с: ил.

7. Производство цветных кинескопов/Барановский В.И., Гусев Б.Н., Иванов В.Н. и др.; Под общ. ред. В.И.Барановского. М.: Энергия, 1978.368 с, ил.

8. Naughtan T.I. Мс Grow D.A. Analysis of heat transfer in glass, Advances in Glass technology.1962., p. 603-605.

9. Mc Grow P. A. and Mathias, P.G. Применение радиационной шфометрии для измерения температур в процессе формования стеклоизделий. Пер. с англ. Орел, 1964 г.

10. Племянников Н.П Исследование температурных полей и теплофизических характеристик стекол различного химсостава в условиях лучисто-конвективного теплообмена, Киев, 1975, Киев, политех, ин-т.

11. Kent R. Mould temperature and heat flux measurements during the production of glass containers.- Automatic control in glass process. IFAC Sump. Lafagette, p.p. 20-29.

12. Афанасьев В.Г., Платонова И.К. Расчет температурных полей в стекле и форме при пресс-формовании стеклянной пластины. Н-техн. сборник "Вопросы радиоэлектроники" сер. IY, вып. 9, М., 1963 г.

13. Celoss 1980, № 57, № 12 р. 20-23. Тепловой поток из стекла в смещаемой в процессе формования стеклянной тары. М., 1981 Хафф T-I Т и др. Перевод.

14. Ауре Д.Р. Устройство для регулирования температуры стекольных форм. Электроника 14. Перевод № 1600.

15. Мищенко Н.А. Исследование течения расплава стекла в зазоре между пуансоном и матрицей при прессовании изделий из стекла 42. Труды НИИ СТЕКЛА, 1978 № 1.

16. Delsond Armstrong Мс Grow. Heat transfer at the glass-mold interface. "Glastechnich Ber" 1973 № 5, 89-91.

17. Most G.R. ConAaring coolings for wear and corrosion resistance. "Chem. End." 77, 1970. 772,140, 142,144-145.

18. С.М.Белоглазов. В.В.Бодерикс. Влияние гальванопокрытий на статическую усталость конструкционных сталей. "Защита металлов", 1971, 7 №2.

19. А.К.Миндюк, Е.И.Свист. Водородная проницаемость стали с гальванопокрытиями. "Физикохимическая механика материалов", 1972 №1.

20. А.И.Вейник "Техническая термодинамика и основы теплопередачи". Изд. "Металлургия" М., 1965.

21. Фетисов В.Е. Исследование и оптимизация параметров точности стеклоформующего инструмента для экранов электронно-лучевых трубок. Канд. Диссертация, М., 1977.

22. Иокубайтис В.И. Исследование долговечности инструмента для термопластического прессования электровакуумного стекла. Канд. диссертация, Каунас, 1975.

23. Явор С.Я. Фокусировка заряженных частиц квадрупольными линзами.-М.: Атомиздат, 1968.- 263 с.

24. Жигарев A.A., Шамаева Г.Г. Электронно-лучевые и фотоэлектронные приборы.- М.: Высшая школа, 1982.- 463 с.

25. Цуккерман И.И. Преобразования электронных изображений.- Л.: Энергия, 1972.-183 с.

26. Папулис А. Теория систем и преобразований в оптике.- М.: Мир, 1971.495 с.

27. Цыганенко В.В. Вопросы расчета и конструирования электронно-оптичесьсих систем ЭЛП: Автореферат дис. канд. техн. наук.- Л.; 1974.- 17 с.

28. Цыганенко В.В., Лачашвили P.A., Бобровский И.А. К оценке параксиальной разрешающей способности катодных линз//Оптико-механическая промышленность.- 1972.- Вып. 12.- С. 12-16.

29. СССР, авт. свид. № 14352, кл. B43L9/04.

30. СССР, авт. свид. № 303493, кп. G01B3/20.

31. СССР, авт. свид. № 245382, кл. G01B5/14.

32. США, патент № 2060927, кл. 33-161.

33. Великобритания, патент № 749948, кл. 106(1).

34. ФРГ, патент № 1276339, ют. G42B22/03.

35. Франция, патент № 1206538, кл. G01B3/00.

36. Япония, патент № 1583/59, кл. 106, В2.

37. Швейцария, патент № 494944, кл. G01B3/00.

38. Т.Ф.Тарасова, С.Г.Хаютин и др. "Измерительная техника", 1985, № 4.

39. СССР, авт. свид. Ш 734147, кл. С03В9/38, С03В11/16.

40. СССР, авт. свид. № 620434, кл. С03В5/24, G01J5/60.

41. США, патент № 4409013, кл. С03В9/40.

42. США, патент № 4427431, кл. С03В9//44, 35/00.

43. Франция, заявка № 8212868, кл. С03В9/40.

44. Франция,заявка№8120660,кл. С03В9/40.

45. Выбор датчиков температуры поверхности. Choosing Surface temperature sensors. Pook Lames. "Contr. and Instmm.", 1988, 20, № 4, 75, 77 (англ.).

46. Заявка ФРГ № 3616308, кл. G01L9/08, G01K7/16.

47. Патент ПНР № 138057, кл. G01K7/24.

48. Тонкослойное платиновое покрытие в качестве датчика температуры. Hauchdunnes Platin ais Sensor: "Markt. Und Techn.", 1987, № 27, 32, 34, 36 (нем.).

49. Технический отчет МИЭМ. Инв. № 02870027680. М., 1986 г.

50. Система измерения температуры с использованием термопар. Systeme de mesure de tenperature a partir de thermocouples:- "Toute electron", 1988,535,38-41 (фр.).

51. Пути повышения точности температурных измерений с помощью термопар. Clever techniques inprove thermocouple measurements. Williams Hm. "EDN", 1988, 33, № Ц, 145-154, 156,158,160 (англ.).

52. Авт. свид. СССР № 327134, кл. С03В5/24.

53. Авт. свид. СССР№ 151068, кл. G01J5/60.

54. Новые портативные ИК-термометры для бесконтактных измерений. New portable infrared thermometers for non-contact measurements.- "Scnand. Oil-Gas Mag.", 1987, 15, № 9-10,73 (англ.).

55. Проспекты фирмы AGEMA (AGA) Швеция, 1974-1989 г.г. С AGEMA Infrared Systems AB.

56. Датчики для систем автоматизации производства. Яп. Инада Коити. "Дэнки Кэйсан", 1987, 55, № 10,41-45.

57. Авт. свид. СССР№ 455920, кл. С03В19/38.

58. Патент США № 3332765, кл. 65-162.

59. Авт. свид. СССР № 734147, кл. С03В9/38,11/16.

60. Волоконно-оптический датчик температуры. Накамура Кэйдзиро, "Опу тороникусу", Opticnics, 1986, 5,№ И, 111-113 (Яп.).

61. Инфракрасные измерители температуры. IR-TenAeraturmessung.-Chem.- Anlag.-ь Verfahren, 1987, 20, Sondrausg.: "Cav High-Techro.", 1987, 34 (нем.).

62. Применение инфракрасных датчиков и сканирующих устройств в управлении технологическими процессами. Process control using ir sensors and scanners. Kaplan. Herbert. "Photonics Specfra", 1987, 21, № 12, 92-95 (англ.).

63. Волчкевич Л.И. Степаньянц Ю.Р. Организационно-технические мероприятия по повыщению производительности технологического автоматизированного оборудования. М.: Высшая школа, 1988.- 80 с.

64. Кахоновский Г.В. Новые методы в сборочном производстве цветных кинескопов. М.: Высшая школа, 1985.- 72 с.

65. Кац А.М. Теория упругости. М.: ГИТТЛ, 1956.- 207 с.

66. Дружинин Г.В. Методы оценки и прогнозирования качества. М.: Радио и связь, 1982. - 160 с, ил. (Межиздательская серия: Надежность и качество).

67. Андреева Л.Л., Степанчиков СВ. Автоматизированное устройство дискретной подачи сыпучих материалов для установок вакуумного напыления//Автоматизация заготовительных процессов машиностроения: Тезисы докл. конф. Владимир, 1987. - С. 16-17.

68. Вишнеков A.B. Методы принятия проектных решений в САД/САМ/САЕ системах электронной техники. Учебное пособие. М.: МГИЭМ, 1995, 95 с.

69. Патент РФ № 2162168 Диффузионный насос для откачки вакуумного объема линии изготовления цветных кинескопов/ Ивашов E.H., Цыганова Е.С. Опубл. 20.01.2001//БЮЛ. № 2.

70. Гугель Б.М. Люминофоры для электровакуумной промышленности. М.: "Энергия", 1967. 343 с. с ил.

71. Шапошник М.М., Киселева Л.Я. Исследование причин.ю вызывающих потери яркости люминофора зеленого цвета свечения в процессе изготовления цветного кинескопа. "Электронная техника. Электровакуумные газоразрядные приборы", 1972, вып. 5, с. 35-43.

72. Неорганические люминофоры. Л. "Химия", 1976. 195 с с ил. Авт.: О.Н.Казанкин, Л.Я.Марковский, ИАМиронов и др.

73. Львов Б.Г. Основы теории технических систем.//Учебное пособие. М. МИЭМ, 1991. С. 135., ил.

74. Michon L., Giorgi Т/А/ Studies of gas conAosition witliin finished television р1с1ще tubes. "Suppl. Al Nuovo Cimento", 1967, vol. 5, № 1, p. 101.систем измерения, контроля и управления» (Датчик 99). Гурзуф-99. М.: МГИЭМ, 1999, с. 60-61.

75. Цыганова Е.С. Анализ путей повышения производительности линии откачки кинескопов. Материалы шестой Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника», Гурзуф - 99. М.:МГИЭМ, 1999, с. 39.

76. Ивашов E.H., Цыганова Е.С. Совершенствование функциональных элементов линии откачки кинескопов. Материалы седьмой Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуум-2000».: М.-МГИЭМ, 2000, с. 58-62.

77. Е.С.Цыгановой на тему: "Управление качеством в процессе производства экранов цветных кинескопов" в учебном процессе Московского государственного института электроники и математики

78. НИИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ и ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ (НИИ МЭИИТ)1. АКТоб использовании результатов диссертационной работы Е.С.Цыгановой на тему: "Управление качеством в процессе производства экранов цветныхкинескопов"

79. Гчкхипским агентством по патентам н Т'парным ^Л1ака\( на оснонании Патентного •закона 1'1кчапк'кон иЛедерацпн, ввелениогс з действие 14 октября 1992 года, выдан насгояити пагсп!' на изобретение

80. А.Ибамоё А)8геип4 '.1иколае&и1. Щмгаиоба ААлеиа Семепобпа

81. Патент лсйствуст на всей территории Российской Фс/1ерации в течение 20 лет с 9 апреля 1999 Г. при условии своевременной уплаты пошлины за поддержание патента в силе

82. Зарегис-рироваи в Государственном реест}5е И311(; ретений РоссийскоГ) Федерацииг Москва, 20 яивиря 2001 г.