JP2005051946A - カーボンブラシの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーボンブラシを精度よく且つ効率的に製造する。
【解決手段】 一列に搬送されるブラシ本体１０の一端を、リード線を埋め込むために加工する。その後、加工されたブラシ本体１０を把持して、所定距離移動させ、ブラシ本体１０をリード線埋め込み位置まで搬送する。しかる後、ブラシ本体１０の加工された一端にリード線を埋め込み、ブラシ本体１０を一列に搬送する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、整流子電動機用のカーボンブラシの製造方法及びその製造装置に関する。

特許文献１に記載のカーボンブラシは、カーボン質のブラシ本体にリード線を配し、ブラシ本体とリード線との間に複合鋼粉を充填し、圧着する構造である。このようなカーボンブラシは、ブラシ本体の一端にリード線を埋め込むための穴を形成する工程と、かかる穴にリード線を埋め込む埋め込み工程と、ブラシ本体の他端をＲ面に加工する工程を経て製造することができる。これらの工程を実施するため、穴加工装置、リード線の埋め込み装置、Ｒ面加工装置を順に配設し、多数のブラシ本体を列状にして搬送しつつ、上記装置を順に作動させるものが知られている。

特開平０７−２３０８６９号公報

ところが、加工装置、リード線の埋め込み装置、及びＲ面加工装置は大きく、各装置間には、ある程度の距離が必要となる。また、多数のブラシ本体を列状にして搬送すると、ブラシ本体の搬送方向の寸法のバラツキにより、長く搬送すると、各ブラシ本体の搬送距離にバラツキが生じる。このため、各装置の加工位置に、ブラシ本体が正確に位置しなくなるという問題点がある。また、かかる問題点を鑑みて、多数のブラシ本体を列状にして搬送せず、ブラシ本体の一個を把持し、各装置に順に搬送すると、位置ずれは生じないが、一個ずつの搬送のための機構が複雑になるという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、カーボンブラシを精度よく且つ効率的に製造することができるカーボンブラシの製造方法及びその製造装置を提供することである。

前記課題を解決するために本発明者らは、ブラシ本体の穴明け加工後に、ブラシ本体をピックアップして、リード線埋め込み位置付近まで搬送すると、精度良く且つ効率的な加工ができることを見いだして本発明を完成した。

すなわち、本発明のカーボンブラシの製造方法は、カーボン質のブラシ本体にリード線を接続するカーホンブラシの製造方法であって、前記リード線を埋め込むために前記ブラシ本体の一端を加工する加工工程と、前記加工工程で加工された前記ブラシ本体の一端に前記リード線を埋め込み、前記ブラシ本体を一列に搬送する埋め込み工程とを備え、前記加工工程で加工された前記ブラシ本体を把持して、所定距離移動させ、前記埋め込み工程の埋め込み位置まで搬送する搬送工程を設けている。

この構成によると、ブラシ本体を把持して、加工工程と埋め込み工程との間を搬送するため、搬送する間にブラシ本体の位置ずれが生じることがなくなる。このため、埋め込み工程において加工する際に、再度ブラシ本体の位置決めを行う必要がなくなり、無駄な工程を必要としなくなる。これにより、効率よくカーボンブラシを製造することができる。

本発明において、前記加工工程で加工されるブラシ本体の一端とは反対側の、前記ブラシ本体の他端をＲ面に加工するＲ面加工工程を、前記加工工程の前に備えていてもよい。

これによると、Ｒ面を基準にしてブラシ本体の一端を加工したり、一列に搬送することができ、寸法精度に優れたカーボンブラシを製造することができる。

本発明のカーボンブラシの製造装置は、カーボン質のブラシ本体にリード線を接続するカーホンブラシの製造装置であって、前記ブラシ本体を一列で搬送する第１搬送路と、この第１搬送路の終端付近に設けられ、前記リード線を埋め込むために前記ブラシ本体の一端を加工する加工装置と、前記加工装置で加工された前記ブラシ本体を把持して、所定距離移動させる搬送装置と、前記搬送装置で搬送された前記ブラシ本体を受け取り、一列で搬送する第２搬送路と、この第２搬送路の初端付近に設けられ、前記加工装置で加工された前記ブラシ本体の一端に前記リード線を埋め込む埋め込み装置とを備えて成る。

この構成によると、搬送装置がブラシ本体を把持して、加工装置と埋め込み装置との間を搬送するため、搬送する間にブラシ本体の位置ずれが生じることがなくなる。このため、埋め込み装置において加工する際に、再度ブラシ本体の位置決めを行う必要がなくなり、無駄な装置を必要としなくなる。これにより、効率よくカーボンブラシを製造することができる。

本発明のカーボンブラシの製造装置は、前記加工装置で加工されるブラシ本体の一端とは反対側の、前記ブラシ本体の他端をＲ面に加工をするＲ面加工装置を、前記第１搬送路の初端付近に備えていてもよい。

この構成によると、Ｒ面を基準にしてブラシ本体の一端を加工したり、一列に搬送することができ、寸法精度に優れたカーボンブラシを製造することができる。

この場合、前記搬送装置は、先端にチャックを有し、チャックされたブラシ本体に対する押出装置を設けたアームを基台に対して旋回可能に設けていてもよい。

この構成によると、距離がある加工装置と埋め込み装置との間を、簡単な装置で素早くブラシ本体を移動することができる。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態のカーボンブラシ製造装置要部の概略図である。製造装置１は、フィーダ１１と、Ｒ面加工装置１２と、一端加工装置１３と、回転搬送装置１４と、リード線埋め込み装置１５と、封止装置１６と、マーキング装置１７とを備えている。また、各装置間にブラシ本体１０を搬送するための搬走路１９、溝搬送路２０、２１が配設されている。ブラシ本体１０は、フィーダ１１、Ｒ面加工装置１２、一端加工装置１３、回転搬送装置１４、リード線埋め込み装置１５、封止装置１６、マーキング装置１７の順に搬送され加工される。以下、ブラシ本体１０を加工する順に沿って詳細に説明する。

フィーダ１１は、ブラシ本体１０を１つずつ把持装置１８に送出するための装置である。ブラシ本体１０は、カーボン質からなる、ほぼ直方体の形状を有している。フィーダ１１には、ブラシ本体１０を１つずつ送出する排出口１１ａが備えられており、その排出口１１ａ付近には、把持装置１８が待機している。把持装置１８は、１つのブラシ本体１０が載置して把持できる大きさを有しており、搬送路１９上を、フィーダ１１と後述する溝搬送路２０との間を往復運動する。また、把持装置１８は、Ｌ字型の台上に、ブラシ本体１０の幅に応じて調整可能な固定装置を備えており、フィーダ１１から排出されたブラシ本体１０が、把持装置１８により把持される。把持されているブラシ本体１０の一端は、把持装置１８から露出している。フィーダ１１からブラシ本体１０が送出され、把持装置１８がブラシ本体１０を把持すると、把持装置１８は搬送路１９に沿って移動する。

搬送路１９の中間付近には、Ｒ面加工装置１２が配置されている。Ｒ面加工装置１２は、把持装置１８に把持されているブラシ本体１０の一端をＲ面に加工するための装置である。図２は、Ｒ面加工装置１２の部分拡大図である。図１２に示すように、Ｒ面加工装置１２は、円盤状の金属板１２ａと軸１２ｂとを有しており、金属板１２ａが軸１２ｂを中心に高速に回転している。この金属板１２ａの外周は断面円弧状の砥石となっている。高速に回転している金属板１２ａを、把持装置１８が把持しているブラシ本体１０の一端に押し当てることにより、ブラシ本体１０の一端にＲ面加工が施される。なお、ブラシ本体１０のＲ面は、Ｒ面加工装置１２の金属板１２ａの円弧状砥石大のきさの異なるものの変更、又は、ブラシ本体１０と金属板１２ａとの接触角度の変更などによって自由に調整することができる。

Ｒ面加工装置１２により加工されたブラシ本体１０は、把持装置１８により、搬送路１９の終端まで搬送される。搬走路１９の終端付近には、溝搬走路２０がシュート１９ａを介して隣接している。把持装置１８は、ブラシ本体１０を開放し、シュート１９ａを介してブラシ本体１０を溝搬走路２０に載置していく。図３は、溝搬送路２０の拡大斜視図である。図３に示すように、ブラシ本体１０は、Ｒ面に加工されている面が下方になるように載置される。溝搬送路２０は、平行に延びている壁部材２０ａ、２０ｂを有している。また、固定部材２０ｃ、底調整部材２０ｄが、壁部材２０ａ、２０ｂに挟まれて、同様に延在している。固定部材２０ｃは、凸型の形状を有しており、凸部が、ブラシ本体１０のＲ面と係合する形状を有している。これにより、一列搬送時の搬送精度が確保されるとともに、ブラシ本体１０は安定し、後述する埋め込み装置１３による上部からの圧力に対する強度が強くなる。また、固定部材２０ｃの下方の底調整部材２０ｄの高さを調整することで、異なる高さのブラシ本体１０にも、同じ溝搬送路２０を使用することが可能になる。壁部材２０ａ、２０ｂの間の距離は、ブラシ本体１０を挟み込むことができ、且つ、ブラシ本体１０がスライド移動することができる幅を有している。また、壁部材２０ａ、２０ｂの間の距離を変えることにより、寸法の異なるブラシ本体１０にも対応することができる。ブラシ本体１０は、溝搬送路２０の部材２０ａ、２０ｂの間に一列に載置される。

溝搬送路２０の初端には、ブラシ本体１０を押出すための押出し装置２が備えられている。押出し装置２は、伸縮自在な棒状の部材２ａを有している。押出し装置２は、棒部材２ａが、溝搬送路２０の壁部材２０ａ、２０ｂに平行に、且つ、壁部材２０ａ、２０ｂの間に位置するように配置されている。また、棒部材２ａは、ブラシ本体１０を、ブラシ本体１０の搬送方向の寸法に相当する距離を押出すことができる。把持装置１８が溝搬送路２０にブラシ本体１０を載置すると、押出し装置２がブラシ本体１０を押出す。押出されたブラシ本体１０は、押出し装置２と反対側に隣接するブラシ本体１０を押出す。これにより、溝搬送路２０の各ブラシ本体１０は、押出し装置２と反対側に隣接するブラシ本体１０の位置、まで移動する。また、溝搬送路２０の初端に位置するブラシ本体１０が押出し装置２により押出されることにより、溝搬送路２０の初端にブラシ本体１０を載置できる空間ができる。その空間に、把持装置１８が把持している新たなブラシ本体１０が載置される。以上の動作を繰り返すことにより、ブラシ本体１０は、溝搬送路２０に沿って移動する。

溝搬送路２０の終端には、一端加工装置１３が配置されている。一端加工装置１３は、ブラシ本体１０のＲ面が加工されていないもう一方の端部にリード線を埋め込むための孔を加工するためのものである。図４（ａ）は、溝搬送路２０と一端加工装置１３との概略図である。なお、図４（ａ）の溝搬送路２０は、本来は見えないブラシ本体１０が見える透視図となっている。図４（ｂ）は、一端加工装置１３により加工されたブラシ本体１０の拡大図である。図４（ａ）に示すように、溝搬送路２０のブラシ本体１０が、一端加工装置１３の直下の位置まで押出されると、一端加工装置１３により加工される。まず、ブラシ本体１０の上面（Ｒ面が施されている面を下面とする）に、リード線４の径よりも大きい穴（図示せず）を形成する。そして、その穴に首部１０ａを配設する。首部１０ａは、円柱状であり、その軸方向に空洞な孔１０ｂを有している。孔１０ｂはブラシ本体１０に形成された穴と連通しており、その穴と略同じ径を有している。

図５は、回転搬送装置１４の動作を表した拡大図である。図５に示すように、溝搬送路２０の直線延長上で、溝搬走路２１が配置され、溝搬送路２１の初端には埋め込み装置１５が配設されている。溝搬送路２１は、図３で述べた溝搬走路２０と同じ機能を有している。回転搬送装置１４は、溝搬送路２０と溝搬送路２１との間に配設されている。

回転搬送装置１４は、土台１４１上に、回転機構１４２が配設されている。さらに、回転機構１４２には、長方形の回転板１４３が配設されている。回転板１４３の一端には、回転機構１４２が配設されており、他端には、ブラシ本体１０を挟んで固定する挟持機構１４４が配設されている。回転板１４３が、回転機構１４２を介して図中半円矢印方向に回転すると共に、挟持機構１４４が溝搬走路２０と溝搬送路２１との間を回転移動することができる。

ここで、挟持機構１４４について詳しく説明する。図６は、挟持機構１４４の上面図である。挟持機構１４４は、平行な平面状の壁部材１４４ａ、１４４ｂを備えている。壁部材１４４ａ、１４４ｂの間の距離は、溝搬送路２０の壁部材２０ａ、２０ｂの間の距離とほぼ同じである。壁部材１４４ａ、１４４ｂの内側には、曲型部材１４４ｃ、１４４ｄが配設されている。曲型部材１４４ｃ、１４４ｄは、壁部材１４４ａ、１４４ｂの内側と接触する部分は直線となり、壁部材１４４ａ、１４４ｂの端よりもわずかに突出している。さらに、溝搬送路２０、２１との接触部分がＲとなり、再び壁部材１４４ａ、１４４ｂ方向に伸び、壁部材１４４ａ、１４４ｂの外側と接着している。曲型部材１４４ｃ、１４４ｄを壁部材１４４ａ、１４４ｂの内側に配設することにより、幅が少し狭まり、ブラシ本体１０を強固に把持することができる。また、壁部材１４４ａ、１４４ｂの間には、壁部材１４４ａ、１４４ｂに延在方向に往復移動可能な押出し部材１４４ｅが備えられている。押出し部材１４４ｅは、図６（ｂ）に示すように、把持しているブラシ本体１０を押出すためのものである。

図５に戻り、溝搬送路２０の終端で、一端加工装置１３により加工されたブラシ本体１０は、さらに押出されて、搬送機構１４の挟持機構１４４にスライド移動する。このとき、挟持機構１４４は、一端加工装置１３側に位置している。また、挟持機構１４４の曲型部材１４４ｃ、１４４ｄが溝搬送路２０の部材２０ａ、２０ｂに接触している。これにより、ブラシ本体１０が押出されると、そのまま挟持機構１４４の曲型部材１４４ｃ、１４４ｄの間にスライド移動し、把持機構１４４に把持される。このとき、曲型部材１４４ｃ、１４４ｄの幅は壁部材１４４ａ、１４４ｂの幅、つまりブラシ本体１０の搬送方向に垂直方向の幅よりも小さいので落下することなく把持される。挟持機構１４４がブラシ本体１０を把持すると、回転機構１４２を介して回転板１４３及び挟持機構１４４が１８０度回転する。そして、曲型部材１４４ｃ、１４４ｄと、溝搬送路２１とが接触する。押出し部材１４４ｅがブラシ本体１０を押出し、ブラシ本体１０を溝搬走路２１にスライドさせる（図６（ｂ））。押出し部材１４４ｅは、埋め込み装置１５の直下の位置までブラシ本体１０を押出す。

ブラシ本体１０と埋め込み装置１５の加工位置との位置決めを行うための位置決め装置３が、溝搬送路２１と垂直に配設されている。位置決め装置３は、溝搬送路２１の外部に配置されている。また、溝搬送路２１の位置決め装置３側の壁部材には、貫通穴が形成されており、その穴に緩衝材（ウレタン）が圧入されている。位置決め装置３は、伸縮可能な棒部材３ａを有しており、棒部材３ａが間接的にブラシ本体１０を押す構造となっている。ブラシ本体１０を埋め込み装置１５の直下になるように位置決めをする際には、回転搬送装置１４の押出し部材１４４ｅが、ブラシ本体１０の寸法分のみ送られた後、棒部材３ａが伸び、ブラシ本体１０を固定する。

埋め込み装置１５は、一端加工装置１３がブラシ本体１０の孔１０ｂにリード線４を埋め込み固定する。このリード線４の固定は、金属粉をブラシ本体１０の孔１０ｂに埋め込まれたリード線４の周りに充填し、金属粉を圧着してリード線４をブラシ本体１０に固定することにより行われる。リード線４が埋め込み固定されたブラシ本体１０は、上述したように１個ずつ押出されるように移動し、封止装置１６まで搬送される。封止装置１６は、ブラシ本体１０に埋め込まれたリード線４を封止するためのものである。封止装置１６は、図示しないタンクにエポキシ系の材料からなる封止剤をリード線４の周りに封入して接着するものである。リード線４が接続されると、ブラシ本体１０はマーキング装置１７まで移動する。マーキング装置１７は、ブラシ本体１０に製造番号などを印刷する。マーキング装置１７は、打刻機などが使用される。

次に、カーボンブラシの製造工程について説明する。フィーダ１１から、１つのブラシ本体１０が排出される。排出されたブラシ本体１０は、排出口１１ａの出口付近に待機している把持機構１８に把持され、搬送路１９を移動する。把持されているブラシ本体１０は、把持装置１８から突出している方の一端がＲ面加工装置１２の金属板１２ａの円弧状砥石に押し当てられ、Ｒ面が形成される。Ｒ面が加工された後、把持装置１８は、搬送路１９の終端まで移動し、把持しているブラシ本体１０を、シュート１９ａを介して溝搬送路２０に移動する。

ブラシ本体１０が溝搬送路２０に載置される。このとき、ブラシ本体１０のＲ面が、溝搬送路２０の固定部材２０ｃと嵌合している。また、溝搬送路２０には、複数のブラシ本体１０が隣接して載置されている。押出し装置２が、溝搬送路２０の始端にあるブラシ本体１０を押出す。押出されたブラシ本体１０は、隣接するブラシ本体を押出す。そして、一端加工装置１３の加工位置まで押出されたブラシ本体１０の上面には、一端加工装置１３により穴が形成され、その穴に首部１０ａが配設される。

一端加工装置１３により加工されたブラシ本体１０はさらに押出され、回転搬送装置１４の把持機構１４４に把持される。回転搬送装置１４４は、ブラシ本体１０を把持したまま回転し、回転搬送装置１４４を溝搬送路２１に対向させる。その後、ブラシ本体１０は、把持機構１４４の押出し部材１４４ｅにより溝搬送路２１に押出される。押出されたブラシ本体１０は、溝搬送路２１に載置されているブラシ本体１０を押す。これにより、溝搬送路２１に載置されているブラシ本体１０は、徐々に溝搬送路２１上を移動する。またこのとき、位置決め装置３の棒状部材３ａが、溝搬送路２１の搬送路上に突出しており、ブラシ本体１０は、この棒状部材３ａに当たるまで押出される。また、その位置で、ブラシ本体１０は、埋め込み装置１５により、孔１０ｂにリード線４が埋め込まれ、固定される。このリード線４の固定は、金属粉をブラシ本体１０の孔１０ｂに埋め込まれたリード線４の周りに充填し、金属粉を圧着してリード線４をブラシ本体１０に固定することにより行われる。

リード線が埋め込まれたブラシ本体１０は、回転搬送装置１４からブラシ本体１０が押出されると供に、溝搬送路２１を移動する。順に押出され、封止装置１６の加工位置に来ると、ブラシ本体１０は、エポキシ系の材料からなる封止剤をリード線４の周りに封入して接着される。その後、さらに順に押出されて、マーキング装置１７により、ブラシ本体１０に製造番号などが打刻される。なお、本実施の形態では、封し装置１５でブラシ本体１０を加工した後、マーキング装置１７で打刻しているが、他の加工後又は加工前にマーキングするようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態において、回転搬送装置１４がブラシ本体１０を把持して、一端加工装置１３と埋め込み装置１５との間を搬送するため、搬送の間にブラシ本体１０の位置ずれが生じることがなくなる。このため、埋め込み装置１５において加工する際に、再度ブラシ本体１０の位置決めを行う必要がなくなり、無駄な装置を必要としなくなる。これにより、効率よくカーボンブラシを製造することができる。また、ブラシ本体１０の一端をＲ面に加工するため、Ｒ面を基準にしてブラシ本体１０の一端を加工したり、一列に搬送することができ、寸法精度に優れたカーボンブラシを製造することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、金属板を高速回転してブラシ本体の一端にＲ面を形成しているが、その他の方法でＲ面を形成してもよい。また、溝搬送路によりブラシ本体を列状にして、ブラシ本体を押出して搬送しているが、これに限定しない。さらに、埋め込み装置の加工位置とブラシ本体との位置合わせに伸縮自在な棒部材を備えた位置合わせ装置を用いているが、他の方法により位置合わせを行ってもよい。

本発明の一実施の形態に係るカーボンブラシ製造装置要部の概略図である。 図１に描かれているＲ面加工装置の部分拡大図である。 図１に描かれている溝搬送路の斜視図である。 図４（ａ）は、図１に描かれている一端加工装置の概略透視図である。図４（ｂ）は、加工されたブラシ本体の拡大図である。 図１に描かれている回転搬送装置の動作を示す拡大図である。 図５に描かれている回転搬送装置の把持機構の上面図である。

符号の説明

１ カーボンブラシ製造装置
４ リード線
１０ ブラシ本体
１３ 一端加工装置
１４ 搬送装置
１５ 埋め込み装置

Claims (5)

1. カーボン質のブラシ本体にリード線を接続するカーホンブラシの製造方法であって、
   前記リード線を埋め込むために前記ブラシ本体の一端を加工する加工工程と、
   前記加工工程で加工された前記ブラシ本体の一端に前記リード線を埋め込み、前記ブラシ本体を一列に搬送する埋め込み工程とを備え、
   前記加工工程で加工された前記ブラシ本体を把持して、所定距離移動させ、前記埋め込み工程の埋め込み位置まで搬送する搬送工程を設けていることを特徴とするカーボンブラシの製造方法。
2. 前記加工工程で加工されるブラシ本体の一端とは反対側の、前記ブラシ本体の他端をＲ面に加工するＲ面加工工程を、前記加工工程の前に備えていることを特徴とする請求項１に記載のカーボンブラシの製造方法。
3. カーボン質のブラシ本体にリード線を接続するカーホンブラシの製造装置であって、
   前記ブラシ本体を一列で搬送する第１搬送路と、
   この第１搬送路の終端付近に設けられ、前記リード線を埋め込むために前記ブラシ本体の一端を加工する加工装置と、
   前記加工装置で加工された前記ブラシ本体を把持して、所定距離移動させる搬送装置と、
   前記搬送装置で搬送された前記ブラシ本体を受け取り、一列で搬送する第２搬送路と、
   この第２搬送路の初端付近に設けられ、前記加工装置で加工された前記ブラシ本体の一端に前記リード線を埋め込む埋め込み装置とを備えて成るカーボンブラシの製造装置。
4. 前記加工装置で加工されるブラシ本体の一端とは反対側の、前記ブラシ本体の他端をＲ面に加工をするＲ面加工装置を、前記第１搬送路の初端付近に備えていることを特徴とする請求項３に記載のカーボンブラシの製造放置。
5. 前記搬送装置は、先端にチャックを有し、チャックされたブラシ本体に対する押出装置を設けたアームを基台に対して旋回可能に設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のカーボンブラシ製造装置。
   
   

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