DE600822C

DE600822C - Manufacture of commutator segments by cutting out a continuous double strip of copper

Info

Publication number: DE600822C
Application number: DEF72068D
Authority: DE
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 1931-01-19
Filing date: 1931-10-22
Publication date: 1934-08-01
Also published as: FR730554A; NL32506C; BE384849A; US1898696A; GB378253A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kommutatorsegmenten (Kollektorlamellen). The invention relates to a method for producing commutator segments (collector segments).

Zur Herstellung solcher Kollektorlamellen sind bereits Verfahren bekanntgeworden, die darin bestehen, daß ein Streifen Metall in bestimmter Länge und mit dem erforderlichen Querschnitt zwecks Bildung einer Lamelle mit aufwärts gerichteter Fahne an einem Ende durch Stauchen deformiert wird. Ferner ist es bekannt, derartige Lamellen, die außerdem einen schwalb enschwianzförmigen Befestigungsansatz aufweisen, derart herzustellen, daß sie aus einem fortlaufenden Doppelstreifen Kupfer, dessen beide Seitenflächen den Schleifflächen der Lamellen bzw. der Oberfläche des Kommutators entsprechen, einzeln ausgeschnitten werden. Der schwalbenschwanzförmige Befestigungsansatz dientFor the production of such collector lamellas, methods have already become known which consist of a strip of metal of a certain length and with the required length Cross-section is deformed by upsetting to form a lamella with an upwardly directed flag at one end. It is also known to have such slats, which also have a dovetail shape Have attachment approach to produce such that they consist of a continuous Double strips of copper, the two side surfaces of which correspond to the grinding surfaces of the lamellas or correspond to the surface of the commutator, can be cut out individually. The dovetail-shaped one Attachment approach is used

ao hierbei bekanntlich zum Festhalten der zu einem Kommutator bzw. zu einem Kollektor zusammengefügten Segmente oder Lamellen, während die Fahnen der einzelnen Segmente oder Lamellen bekanntlich zum Anschließen der Wicklungsenden des Ankers dienen.ao known here to hold the to a commutator or to a collector joined segments or slats, while the flags of the individual segments or lamellae are known to serve to connect the winding ends of the armature.

Der Zweck der Erfindung liegt in einer weiteren Ausbildung dieser schon bekannten Herstellungsverfahren. Gemäß der Erfindung werden jeweils zwei Lamellen zu gleicher Zeit hergestellt, wobei diese neue Art der Herstellung der Lamellen darin besteht, daß jeweils mit einem ersten Schneidvorgang ein symmetrisches, als Grundform für zwei an den unteren Flächen ihrer Schwalbenschwänze paarweise zusammenhängende Segmente dienendes Werkstück mit einem Ausschnitt entsprechend der einen Hälfte der schwalbenschwanzförmigen Ansätze ausgeschnitten wird, danach die beiden Fahnen gleichzeitig angestaucht, alsdann die beiden anderen Schwalbenschwanzhälften ausgeschnitten und endlich beide Segmente (oder Lamellen) voneinander getrennt werden.The purpose of the invention lies in a further development of those already known Production method. According to the invention, two lamellae become the same Time, this new way of making the slats consists of that each with a first cutting process a symmetrical, as a basic shape for two segments connected in pairs on the lower surfaces of their dovetails Serving workpiece cut out with a cutout corresponding to one half of the dovetail-shaped approaches is then upset the two flags at the same time, then cut out the other two dovetail halves and finally both segments (or lamellas) are separated from each other.

Die gleichzeitige Herstellung zweier Segmente auf ein und derselben Maschine ist gegenüber anderen Herstellungsverfahren besonders vorteilhaft, weil die Arbeitsleistung der Maschine, bezogen auf die von der Maschine gelieferte Stückzahl, verdoppelt wird und weil es hierzu einer nur ganz geringfügigen Abänderung jener Teile bedarf, die man benötigt, um jeweils nur ein einziges Segment auf der Maschine herzustellen. Die Kosten der Herstellung der Lamellen oder Segmente verringern sich bei einer Herstellung im Sinne der Erfindung auf einThe simultaneous production of two segments on one and the same machine is particularly advantageous compared to other manufacturing processes because of the work performance of the machine, based on the number of pieces delivered by the machine, is doubled and because this requires only a very slight change in those parts which you need to produce only a single segment on the machine at a time. the The cost of producing the lamellae or segments is reduced in one production within the meaning of the invention on a

Minimum und betragen kaum mehr als der tatsächliche Kupferwert der Lamellen.Minimum and are hardly more than the actual copper value of the lamellas.

Im folgenden soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben "werden. Es stellen dar:In the following the invention will be described with reference to the accompanying drawings are described ". They represent:

Fig. ι bis 4 den Werdegang der Lamellen bei einer Herstellung im Sinne der Erfindung, Fig. Ι to 4 the development of the lamellae in a production within the meaning of the invention,

Fig. 5 den fertigen Kollektor (Kommutator) ίο eines elektrischen Anlassers für Automobilmotoren, Fig. 5 the finished collector (commutator) ίο an electric starter for automobile engines,

Fig. 6 einen Teil dieses Kollektors axial aufgeschnitten,6 shows a part of this collector axially cut open,

Fig. 7 bis 14 die Mittel zur Herstellung der Kommutatorsegmente oder Lamellen,7 to 14 show the means of manufacture the commutator segments or lamellas,

Fig. 15 einen Kommutator oder Kollektor gewöhnlicher Ausführung, ebenfalls für einen Anlasser der unter Fig. 5 angegebenen Art. Bevor auf die Erfindung selbst näher eingegangen wird, sei mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 bemerkt, daß die zu einem Kollektor oder einem Kommutator 12 zusammengeschlossenen keilförmigen Lamellen 13 (Segmente) nebst ihren Isolierzwischenlagen 16 in bekannter Weise auf einer auf der Ankerwelle 10 sitzenden Buchse 11 vermittels zweier Ringe 15 zusammengehalten werden, die, wie deutlich aus Fig. 6 ersichtlich ist, in die schwalbenschwanzförmigen Befestigungsansätze 14 der Lamellen eingreifen. Jede Lamelle 13 ist in bekannter Weise mit leiner rechtwinklig hochstehenden Fahne 17 und in der Fahne 17 mit einem radialen Einschnitt 18 zum Anschließen der Ankerwicklungsenden 19 versehen. Die Ankerwicklung besteht aus Kupferschienen, die in an sich bekannter Weise mit ihren Enden in die Schlitze 18 hineingedrückt und alsdann verlötet werden. 15 shows a commutator or collector Ordinary design, also for a starter of the type indicated in Fig. 5. Before the invention itself is discussed in more detail, reference is made to FIG. 5 and 6 notes that they are combined to form a collector or commutator 12 wedge-shaped lamellas 13 (segments) together with their insulating layers 16 in known manner on a seated on the armature shaft 10 socket 11 by means of two Rings 15 are held together, as can be seen clearly from Fig. 6, in the Engage dovetail-shaped attachment lugs 14 of the slats. Each lamella 13 is lined in a known manner at right angles upstanding flag 17 and in the flag 17 with a radial incision 18 provided for connecting the armature winding ends 19. The armature winding consists made of copper bars, which in a known manner with their ends in the slots 18 pressed in and then soldered.

Besitzt nun der Kollektor oder Kommutator einen verhältnismäßig großen Durchmesser, so tritt die Keilform im Querschnitt der Lamellen naturgemäß weniger stark in Erscheinung, während sie um so ausgeprägter wird, je kleiner der Kollektor oder Kommutator in seinem Durchmesser ist. Der Kommutator oder Kollektor eines zur Verwendung speziell für Automobilmotoren bestimmten Anlaßmotors fällt im Durchmesser verhältnismäßig klein aus, so daß hierbei die Fahnen der einzelnen Lamellen oder Segmente an ihrem oberen Ende und im Bogenmaß gemessen ziemlich breit ausfallen. Dem üblichen Stanzverfahren zur Herstellung solcher Lamellen ist jedoch durch die Stärke des Materials praktisch eine gewisse Grenze gesetzt. In diesem besonderen Falle mußte also bis jetzt eine jede Lamelle aus zwei Seite an Seite zu setzenden Teilen geschaffen werden (Fig. 15). Beim bekannten Anstauchen der Fahnen können jedoch ohne weiteres auch Lamellen mit Fahnen hergestellt werden, deren Breite, im Bogenmaß gemessen, bedeutend größer ist als die Stärke an der Unterkante des schwalbenschwanzförmigen Befestigungsansatzes, d.h. es können hierbei auch besonders stark keilförmige Lamellen hergestellt und somit nicht nur hochwertigere Kollektoren als früher angefertigt, sondern auch die Kosten für die Herstellung der Kollektoren ganz wesentlich herabgesetzt werden. Ein weiterer Vorteil des bekannten Anstauchens der Fahnen ist der, daß hierdurch die Härte der Kupferlamellen erheblich gesteigert wird und aus so hergestellten Lamellen zusammengesetzte Kollektoren eine besonders lange Lebensdauer zeigen.If the collector or commutator has a relatively large diameter, the wedge shape is naturally less evident in the cross-section of the lamellas, while it becomes more pronounced the smaller the collector or commutator is in its diameter. The commutator or collector of a starter motor specifically designed for use in automobile engines is relatively smaller in diameter small, so that the flags of the individual slats or segments are measured at their upper end and in radians turn out to be quite wide. The usual punching process for the production of such However, due to the thickness of the material, there is practically a certain limit placed on slats. In this particular case, each lamella had to consist of two Side by side to be set parts are created (Fig. 15). With the known upsetting of the flags, however, lamellas with flags can easily be produced, the width of which is in radians measured, is significantly greater than the thickness at the lower edge of the dovetail-shaped Attachment approach, i.e. particularly strongly wedge-shaped lamellas can be produced here and therefore not only higher quality collectors than previously made, but also the cost of that Manufacture of the collectors can be significantly reduced. Another benefit of the known upsetting of the flags is that this reduces the hardness of the copper lamellas is increased considerably and collectors composed of lamellas produced in this way show a particularly long service life.

Es soll nunmehr auf die Fig. 2 bis 4 näher eingegangen werden. Das Material, aus welchem die Kollektorlamellen hergestellt werden, ist in Form eines Doppelstreifens'2 to 4 will now be discussed in greater detail. The material, from which the collector lamellas are made is in the form of a double strip '

20 aus Kupfer gegeben, dessen Breite das Zweifache der zwischen Bürstenschleifflache und Unterkante des Schwalbenschwanzes 14 gemessenen Tiefe bzw. Höhe einer Lamelle beträgt. Die Stärke des Streifens 20 ist in bekannter Weise entsprechend der Verjüngung bzw. Konizität der herzustellenden Lamellen in der Mitte geringer als an den Rändem. 20 made of copper, the width of which is twice that between the brush grinding surface and lower edge of the dovetail 14 measured depth or height of a sipe amounts to. The thickness of the strip 20 is, in a known manner, corresponding to the taper or conicity of the lamellas to be produced is less in the middle than at the edges.

Im Sinne der Erfindung wird zur Herstellung der Lamellen so vorgegangen, daß zunächst in bestimmter Länge ein WerkstückFor the purposes of the invention, the procedure for producing the slats is such that first a workpiece in a certain length

21 (Fig. 3) von dem Materialstreif en 20 abgeschnitten wird. Während das betreffende Werkstück 21 noch in einem Stempel gehalten wird, wird das vordere Ende des Werkstückes 21 aufgetrieben, so daß sich ein in Fig. 2 dargestelltes und dort mit 22 bezeichnetes Werkstück ergibt. Der mit den punktierten Linien 23 umrissene Teil des Werkstückes 22 wird später ausgestanzt. Indem das Werkstück längs der Mittellinie aufgeschnitten wird, ergeben sich schließlich zwei Lamellen der in Fig. 1 dargestellten Art. Der einzige Materialverlust bei diesem Verfahren ergibt sich mit der Gestaltung der einen Hälfte der beiden Schwalbenschwänze 14. Da an der betreffenden Stelle die Lamelle verhältnismäßig dünn ist, ist es nur ein geringer Teil des Metalles, welcher bei diesem Herstellungsverfahren in den Abfall gerät. Zu den Mitteln zur Ausführung des Verfahrens gehört in bekannter Weise >ein Sternpel 24 mit einem quer durchgehenden Schlitz 25. Der Querschnitt des Schlitzes 25 ent- ;pricht dem Querschnitt des Materialstreifens 20. Ungefähr in Mitte des Stempels 24 ist der Schlitz 25, wie beji 26 dargestellt, verbreitert. Diei Breite des Schlitzes 26 entipricht der Gesamthöhei zweier Lamellen mit21 (Fig. 3) cut from the strip of material 20 will. While the workpiece in question 21 is still held in a punch is, the front end of the workpiece 21 is driven so that a in Fig. 2 shown and designated there with 22 workpiece results. The one with the dotted Lines 23 outlined part of the workpiece 22 is punched out later. By cutting open the workpiece along the center line is, there are finally two lamellae of the type shown in Fig. 1. The The only material loss in this process results from the design of one Half of the two dovetails 14. Because at the point in question the lamella is proportionate is thin, it is only a small part of the metal that ends up in the waste in this manufacturing process. The means for carrying out the method include in a known manner> a star pelvis 24 with a transversely continuous slot 25. The cross section of the slot 25 is ; corresponds to the cross-section of the material strip 20 is approximately in the middle of the punch 24 the slot 25, as shown at 26, widened. The width of the slot 26 corresponds the total height of two slats with

Fahnen. Der Stempel 24 kann in bekannter Weise aus zwei Hälften bestehen, damit die darin befindlichen Schlitze bequemer hergestellt werden können.Flags. The punch 24 can consist of two halves in a known manner so that the slots located therein can be made more convenient.

Ein bekannter Stauchstempel 27, der einen Querschnitt entsprechend dem des Schlitzes 26 erhält, ist ferner zum Anstauchen der Fahnen 17 in dem Schlitz 26 hin und her beweglich. Des weiteren ist noch ein Schneidstempel 28 vorgesehen. Derselbe ist quer zum Schlitz 25 hin und her beweglich angeordnet und mit einem durchgehenden SchlitzA known upsetting punch 27, which has a cross section corresponding to that of the slot 26 is also received for upsetting the lugs 17 in the slot 26 back and forth movable. A cutting punch 28 is also provided. The same is across to the slot 25 arranged to be movable back and forth and with a continuous slot

29 versehen, dessen Querschnitt dem Querschnitt des Schlitzes 25 entspricht. Normalerweise decken sich die Schlitzie29 und 25 miteinander. Der Stempel 28 ist mit einer Nase29 provided, the cross section of which corresponds to the cross section of the slot 25. Normally the slots29 and 25 coincide with one another. The punch 28 is with a nose

30 versehen, die in eine im Stempel 24 vorgesehene Nut 31 entsprechenden Querschnitts hineinpaßt. Nase 30 und Nut 31 sind zum Schütz 25 auf Mitte gesetzt und des weiteren zum Schlitz 25 rechtwinklig gerichtet. Die Form bzw. das Profil der Nase 30 und der Nut 31 richtet sich nach dem Ausschnitt 32 (Fig. 2) bzw. nach der Form der äußeren Hälften der Schwalbenschwänze eines jeden Lamellenpaares. Der Stempel 24 sitzt in 'einer Stauchmaschine, die zwei zueinander rechtwinklig hin und her bewegliche Schatten aufweist. Der Stauchstempel 27 wird an dem einen dieser Schlitten und der Schneidstempel 28 an dem anderen Schlitten befestigt.30 provided, the corresponding cross section in a groove 31 provided in the punch 24 fits in. Nose 30 and groove 31 are set to the contactor 25 in the middle and further directed at right angles to the slot 25. The shape or profile of the nose 30 and the Groove 31 is based on the cutout 32 (FIG. 2) or on the shape of the outer one Halves of the dovetail of each pair of lamellas. The stamp 24 sits in 'one Upsetting machine, which has two shadows that can be moved back and forth at right angles to each other. The upsetting die 27 is attached to one of these carriages and the cutting die 28 is attached to the other carriage.

Wie aus den Fig. 11 bis 14 hervorgeht, sind zwei Vorschubrollen 33 vorgesehen, die zu bestimmten Zeiten in Drehung gesetzt werden, also den Materialstreifen 20 absatzweise in den Schlitz 29 des Schneidstempels, hineinschieben. Steht die Maschine am Ende ihres , Hubes, sitzen die Stempel in der Maschine so, daß ihre Schlitze 25 und 29 sich gegenseitig decken. Zu dieser Zeit schieben die Vorschubrollen ^2 das Material 20 durch die sich deckenden Schlitze so weit hindurch, bis es gegen das Ende des Stempels 27 stößt¹. Wie aus Fig. 12 ersichtlich ist, wird alsdann der Stempel 28 nach unten bewegt, um vom Materialstreifen 20 das Werkstück 21 in einer bestimmten Länge abzuschneiden. Während der Stempel 28 sich noch in seiner unteren Stellung befindet, wird der Stauchstempel27 in den Schlitz 26 hineingetrieben, um das Werkstück 2 r zu deformieren, d. h. das Metall, wie aus Fig. 13 ersichtlich ist, in das innere Ende des Schlitzes 26 hineinzudrücken. Der Stempel 27 wird nicht bis zum Boden des Schlitzes 26 vorgetrieben, sondern mit seinem Ende gegenüber dem Boden des erwähnten Schlitzes so weit auf Abstand gehalten, wie es zur Formung der Lamellenfahnen 17 erforderlich ist.As can be seen from FIGS. 11 to 14, two feed rollers 33 are provided which are set in rotation at certain times, that is to say push the material strip 20 intermittently into the slot 29 of the cutting punch. When the machine is at the end of its stroke, the punches sit in the machine so that their slots 25 and 29 cover each other. At this time, the feed rollers ^ 2 push the material 20 through the overlapping slots until it hits the end of the punch 27 ¹ . As can be seen from FIG. 12, the punch 28 is then moved downwards in order to cut off the workpiece 21 from the material strip 20 in a certain length. While the punch 28 is still in its lower position, the upsetting punch 27 is driven into the slot 26 in order to deform the workpiece 2 r, ie, to press the metal into the inner end of the slot 26, as can be seen from FIG. The punch 27 is not driven forward to the bottom of the slot 26, but is kept at a distance from the bottom of the mentioned slot as far as is necessary for the formation of the lamellar vanes 17.

Der Stauchstempel wird danach zurückgenommen und der Schneidstempel in seine obere Stellung geholt. Ist dies geschehen,, wird wieder ein Vorschub des Materials 20 bewirkt und mit diesem Vorschub des Materials 20 (Fig. 14) das Ausstoßen des Werk-Stückes 22 bewirkt. Der Stempel 27 wird alsdann in seine Ausgangsstellung zurückgebracht, und nun wiederholen sich die einzelnen Vorgänge in derselben Folge, wie oben beschrieben. Aus den so erhaltenen Werkstücken 22 werden nun noch die schwalbenschwanzförmigen Ausschnitte 23 herausgestanzt. Des weiteren werden die Werkstücke in der Mitte längs auseinandergeschnitten, so daß sich auf diese Weise aus jedem einzelnen Werkstück zwei fertige Lamellen ergeben. Wie ersichtlich, können die Lamellen nach dem beschriebenen Verfahren sehr schnell hergestellt werden. Da die einzelnen Operationen der Maschine vollkommen automatisch vor sich gehen und sich nur wenig Abfall ergibt, betragen die Kosten der Herstellung derartiger Lamellen, wie bereits erwähnt wurde, nur wenig mehr als der Wert des verarbeiteten Kupfermaterials.The upsetting punch is then taken back and the cutting punch in its brought upper position. Once this has happened, the material 20 is fed again causes and with this advance of the material 20 (Fig. 14) the ejection of the work piece 22 causes. The punch 27 is then returned to its starting position, and now the individual processes are repeated in the same sequence as described above. From the workpieces obtained in this way 22 the dovetail-shaped cutouts 23 are now punched out. Furthermore, the workpieces are cut apart lengthways in the middle, so that in this way result in two finished lamellas for each individual workpiece. As can be seen, the Lamellae can be produced very quickly using the method described. Since the individual operations of the machine are perfect happen automatically and there is little waste, the costs are the production of such lamellas, as already mentioned, little more than that Value of the processed copper material.

Claims

Claim:

Process for the production of with a dovetail-shaped attachment approach and a wedge-shaped and identical commutator segments that are angled by a compression process, in which these segments consist of a continuous double strip of copper, the two side faces of which correspond to the grinding surfaces of the lamellas or the surface of the commutator, are cut out, characterized in that in each case a symmetrical one, as a basic form for two on the lower surfaces of their Piece serving dovetail segments connected in pairs (21) with a cutout (32) corresponding to one half of the dovetail-shaped Approaches is cut out, then the two flags (17) at the same time upset, then cut out the two other dovetail halves (23) and finally the two segments are separated from each other.

1 sheet of drawings