JP2769256B2 - モータの平面形コミュテータの表面加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はモータの平面形コミュテ
ータの表面加工方法、特に、自動車の燃料供給ポンプに
用いられるモータの平面形コミュテータの端面のうち、
ブラシと接触する側の端面を表面加工するために適用し
て効果のある技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のモータ用の平面形コミュテータ
の表面加工技術においては、ブラシと接触する側の平面
形コミュテータ端面を表面加工する場合、たとえばワイ
ヤブラシにより表面仕上げを行うことが考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
表面仕上げ技術では、平面形コミュテータのブラシ摺動
端面の面粗度を所望通りに確保することが困難であり、
特に、平面形コミュテータのブラシ摺動端面の面粗度を
均一にするよう表面加工することは従来の表面加工技術
では十分に行うことができないことが本発明者によって
明らかにされた。

【０００４】本発明の１つの目的は、平面形コミュテー
タのブラシ摺動端面の面粗度を所望通りに確保すること
ができる技術を提供することにある。

【０００５】本発明の他の１つの目的は、平面形コミュ
テータのブラシ摺動端面の面粗度の確保を常に保証する
ことのできる技術を提供することにあるる本発明の前記
ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述
および添付図面から明らかになるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００７】すなわち、本発明のモータの平面形コミュ
テータの表面加工方法は、軸と、この軸に設けられたコ
アと、このコアの回りに巻かれたコイルと、前記軸に嵌
装されかつ前記コイルが接続された平面形コミュテータ
とよりなるモータにおける、前記平面形コミュテータの
端面の表面加工方法であって、未加工状態の前記平面形
コミュテータの前記端面とその未加工状態の端面とは反
対側の該平面形コミュテータの軸端との間の長手方向の
距離を予め測定し、前記距離測定結果に基づいて、前記
平面形コミュテータの前記端面を所定量だけ表面切削ま
たは施削した後、研摩材入り樹脂よりなる研摩部材と前
記平面形コミュテータとを相対的に回転させることによ
り、前記研摩部材で前記平面形コミュテータの前記端面
をバフ加工するものである。

【０００８】

【作用】前記した本発明のモータの平面形コミュテータ
の表面加工方法によれば、研摩部材に混入された研摩材
は表面加工が進むにつれて常に新しい面で被加工面を研
摩できるので、平面形コミュテータのブラシ摺動端面で
ある被加工面を常に所望の面粗度に表面加工することが
できる。

【０００９】

【実施例】本発明に適用されるモータの平面形コミュテ
ータは図１に示される構造を有している。

【００１０】すなわち、平面形コミュテータ１は複数の
扇形状のセグメント１Ｂを周方向に配設して一体樹脂成
形され、アマチュア組立体２の中心軸線に沿って延びる
軸３の一端、すなわち図１の右端に圧入することによっ
て配設されている。そしてこの圧入位置がばらついてい
る。

【００１１】アマチュア組立体２は、軸３の周囲に設け
た積層形のアマチュアコア４にコイル５を巻装した構造
よりなり、アマチュアコア４の両端にはサイドインシュ
レータ６が配置されている。

【００１２】また、軸３の他端、すなわち図１の左端に
は、駆動フィンガ７が取り付けられている。この駆動フ
ィンガ７は図示しない燃料供給ポンプの駆動部に伝動連
結される。

【００１３】本発明の表面加工方法は、前記平面形コミ
ュテータ１のブラシ（図示せず）との摺接面である被加
工面１Ａに表面加工を施すものである。

【００１４】ここで本発明の表面加工方法をさらに具体
的に説明すると、まず図３に示す距離測定機構は、平面
形コミュテータ１とアマチュア組立体２の中心の軸３の
各端部を軸方向から支持する支持構造を有している。こ
の支持構造の一方は、平面形コミュテータ１の被加工面
１Ａの外側に突出する軸３の端部を支持する支持軸８
と、この支持軸８に結合された移動台９と、これらの支
持軸８および移動台９を平面形コミュテータ１およびア
マチュア組立体２の軸に対して軸方向に接近および離反
するよう直線移動させるエアシリンダ１０とよりなる。

【００１５】また、他方の支持構造は、平面形コミュテ
ータ１とは反対側における軸３の端部を駆動フィンガ７
の内部において当接支持する支持軸１１と、この支持軸
１１を支持および案内するガイド１２と、これらの支持
軸１１およびガイド１２を軸３に対して軸方向に接近お
よび離反させるよう直線移動させるエアシリンダ１３と
よりなる。

【００１６】さらに、本実施例では、移動台９には、距
離測定手段の一例としてのリニアスケール１４が取り付
けられている。このリニアスケール１４は、図１にＬで
示すように、平面形コミュテータ１の被加工面１Ａと軸
３の平面形コミュテータ１とは反対側の端面との間の距
離を測定するものである。

【００１７】リニアスケール１４による距離測定結果は
次工程以降において平面形コミュテータ１の被加工面１
Ａを旋削ないし切削、さらにはバフ加工する際に加工用
のデータとして利用される。そのため、リニアスケール
１４は図４の制御回路に示すように、マイクロコンピュ
ータの中央処理装置（ＣＰＵ）１５に対し、インターフ
ェイス１６、コントローラ１７を介して接続されてい
る。これにより、中央処理装置１５はリニアスケール１
４による距離測定データを格納し、その測定データに基
づいて次工程以降の加工処理の制御を行うことが可能と
なる。

【００１８】次に、図５〜図７に基づいて本発明の旋削
機構を説明する。

【００１９】この旋削機構においては、平面形コミュテ
ータ１およびアマチュア組立体２は、軸３の両端をスピ
ンドル１８と１９とにより回転可能に支持される。スピ
ンドル１８，１９は軸方向への直線移動が可能であり、
図５では一方のスピンドル１８を直線移動させるための
モータ２０と、プーリ２１と、ベルト２２と、プーリ２
３と、ねじ軸２４と、移動テーブル２５とよりなる直線
移動機構が示されている。図示していないが、他方のス
ピンドル１９についても移動テーブル２６を介して直線
移動させる直線移動機構が設けられており、これらの直
線移動機構によって平面形コミュテータ１およびアマチ
ュア組立体２の中心の軸３を両端側から支持したり、解
放したりすることができる。

【００２０】前記２つのスピンドル１８と１９とは、そ
れらのスピンドル１８と１９とを互いに同一の速度で回
転させるための等速回転機構を備えている。すなわち、
この等速回転機構は、１つのモータ２７と、プーリ２８
と、ベルト２９と、プーリ３０と、カウンターシャフト
３１と、該カウンターシャフト３１上のプーリ３２と、
このプーリ３２を前記スピンドル１８と伝動連結するベ
ルト３３と、前記カウンターシャフト３１上のプーリ３
４と、このプーリ３４を前記スピンドル１９と伝動連結
するベルト３５とよりなる。この等速回転機構により、
両スピンドル１８と１９とが互いに異なる速度で回転す
ることによって軸３の支持部分が傷付けられることを防
止できる。

【００２１】一方、平面形コミュテータ１の被加工面１
Ａを旋削加工するための旋削手段であるバイト３６は被
加工面１Ａと対向する位置に刃先が面するように保持部
材３７で上下移動可能に保持されている。

【００２２】バイト３６の上下移動を行うため、保持部
材３７の上下方向には、ねじ軸３８が螺入され、このね
じ軸３８をモータ３９によりプーリ４０、ベルト４１、
プーリ４２を介して回転駆動することによって、保持部
材３７およびバイト３６を上下方向に移動できる。

【００２３】このバイト３６の上下移動を制御するた
め、保持部材３７には、ポテンショメータ４３が配設さ
れている。このポテンショメータ４３はバイト３６の刃
先の位置によって変動する抵抗率の変化を利用してバイ
ト３６の上下方向の位置を検出する。それにより、平面
形コミュテータ１の被加工面１Ａとバイト３６の刃先と
の接触位置が該被加工面１Ａの中心部か外周部かに依存
して、該被加工面１Ａの回転の周速度を変化させ、バイ
ト３６の上下移動の速度は一定のままにし、被加工面１
Ａの回転の線速度を一定とすることによって、バイト３
６による被加工面１Ａの旋削を安定して実行することが
でき、バリの発生を防止できる。

【００２４】なお、平面形コミュテータ１の被加工面１
Ａの回転速度Ｎ（rpm)と軸３の中心からバイト３６の刃
先までの寸法Ｓ（mm）との相関関係は図７に示されてい
る。

【００２５】また、前記した平面形コミュテータ１の被
加工面１Ａから軸３の反対端までの距離Ｌと、被加工面
１Ａの回転の周速度と、バイト３６の上下移動の速度な
いし距離とを相互に関連づけて制御するため、モータ２
０はドライブ回路４４およびインターフェイス４５を介
して前記中央処理装置１５に接続され、さらにモータ２
７もドライブ回路４６およびインターフェイス４７を介
して前記中央処理装置１５に接続され、かつポテンショ
メータ４３も該インターフェイス４７を介して前記中央
処理装置１５に接続されている。

【００２６】次に、図８および図９を参照しながら、本
発明のバフ加工機構の一例を説明する。

【００２７】このバフ加工機構は、平面形コミュテータ
１およびアマチュア組立体２の軸３の各端を支持する支
持カバー４８および支持軸４９と、この支持カバー４８
を取り付ける取付台５０と、この支持カバー４８および
取付台５０を軸３の軸線方向に直線移動させるエアシリ
ンダ５１と、前記支持軸４９を軸３の軸線方向に直線移
動させるエアシリンダ５２と、前記支持軸４９を回転さ
せるモータ５３と、プーリ５４と、ベルト５５と、プー
リ５６と、平面形コミュテータ１の被加工面１Ａをバフ
加工するよう該被加工面１Ａに対して直角方向に配設さ
れた研摩バフ５７と、この研摩バフ５７を回転させるた
めのモータ５８と、該モータ５８の回転を研摩バフ５７
に伝達する歯車ボックス５９とを備えている。

【００２８】本実施例の研摩バフ５７は、研摩材入り樹
脂よりなる研摩ホイール構造を有し、その具体的材料は
いわゆるカーボランダム（米国カーボランダム社の商品
名）よりなるアルミナ入りナイロンバフで作られてい
る。

【００２９】研摩バフ５７は平面形コミュテータ１の被
加工面１Ａと直角方向から接触して回転されるので、被
加工面１Ａに対して図２に示すような直線状のバフ加工
ラインを与える。そして、このバフ加工パターンはモー
タ５３で平面形コミュテータ１を回転させることによ
り、図２の一部に符号６０で示す如く、直線状バフ加工
ラインが略メッシュ状に交錯したバフ加工パターンを被
加工面１Ａに与え、該被加工面１Ａを粗面化する。これ
により、被加工面１Ａのブラシ（図示せず）との馴染み
性が良好となる。

【００３０】また、本実施例においては、図９に示すよ
うに、支持カバー４８の内部にガス供給孔６１が穿設さ
れ、このガス供給孔６１は軸３の被支持端部を覆う空間
６２に連通している。したがって、このガス供給孔６１
を経て圧縮空気などのガスを空間６２の中に圧送するこ
とにより、研摩バフ５７によるバフ加工で発生した加工
粉が空間６２の中に侵入して軸３を傷付けるなどの不具
合を解消できる。

【００３１】次に、本実施例における表面加工操作につ
いて説明する。

【００３２】まず、最初の工程すなわち距離測定工程に
おいては、図３に示すように、２つのエアシリンダ１
０，１３により、支持軸８および移動台９と、支持軸１
１およびガイド１２とを、平面形コミュテータ１および
アマチュア組立体２の軸３の軸線方向に互いに接近する
よう直線移動させる。それにより、軸３の各端を支持軸
８，１１の各々によりそれぞれ支持する。

【００３３】そして、この時、リニアスケール１４によ
り、平面形コミュテータの被加工面１Ａと軸３の反対
端、すなわち図１に示す如く、駆動フィンガ７内に延び
た端面との間の距離Ｌを測定する。この距離Ｌの測定結
果は、次工程である被加工面１Ａの旋削工程やバフ加工
工程において加工データとして利用するため、図４に示
す如く、マイクロコンピュータの中央処理装置１５内に
格納する。

【００３４】この距離測定およびその測定データの後工
程での利用により、後工程における旋削やバフ加工の加
工条件、たとえばバイト３６による旋削の切込み量を調
整して表面加工を行うことができ、均一な表面加工が可
能となる。

【００３５】その後、ワークである平面形コミュテータ
１およびアマチュア組立体２を次工程である旋削工程に
送る。

【００３６】この旋削工程では、図５および図６に示す
ように、平面形コミュテータ１およびアマチュア組立体
２を軸３の各端においてスピンドル１８，１９でそれぞ
れ支持する。その時、スピンドル１８，１９はモータ２
０、ねじ軸２４、移動テーブル２５，２６などで軸方向
に互いに接近するよう直線移動させることにより、軸３
を両端で支持する。

【００３７】そして、モータ２７でベルト２９、カウン
ターシャフト３１、ベルト３３，３５、プーリ２８，３
０，３２，３４を介してスピンドル１８，１９を等速で
回転させ、モータ３９およびねじ軸３８、ベルト４１、
プーリ４０，４２により保持部材３７およびバイト３６
を上下方向に調整し、該バイト３６の刃先を平面形コミ
ュテータ１の被加工面１Ａの中心側に押し当てる。

【００３８】平面形コミュテータ１の被加工面１Ａはバ
イト３６の刃先によって測定データに基づいて中央処理
装置１５の演算結果から所定量旋削される。その時、旋
削が進むにつれてバイト３６はモータ３９やねじ軸３８
などで保持部材３７と共に上方向に一定の速度で上昇さ
せられる。それにより、平面形コミュテータ１の被加工
面１Ａは中心側から外周側に向けて順次所定量一定に旋
削される。

【００３９】この時、本実施例においては、前工程にお
いて平面形コミュテータ１の被加工面１Ａから軸３の反
対端までの距離Ｌがリニアスケール１４で予め測定さ
れ、中央処理装置１５に格納されているので、この測定
データを用いて演算し、モータ２０などを制御すること
により、バイト３６による被加工面１Ａの旋削量を所要
の値に制御してすべての平面形コミュテータ１について
セグメント１Ｂの厚さを一定量にすることが可能となる
というメリットが得られる。

【００４０】すなわち、平面形コミュテータ１の圧入位
置のバラツキによって変化する平面形コミュテータ１の
被加工面１Ａを測定することによってバイト３６の切込
みを制御し、平面形コミュテータ１のセグメント１Ｂの
厚さを一定の厚さに仕上げることができる。

【００４１】また、バイト３６による旋削が被加工面１
Ａの中心側から外側に移行するにつれて、被加工面１Ａ
の回転の周速度が速くなるので、本実施例では、モータ
２７の回転速度を、ポテンショメータ４３による軸３の
中心からバイト３６の刃先までの寸法Ｓ（図６）の検出
結果に基づいて制御する。

【００４２】すなわち、具体的には、図７のグラフに示
されるように、寸法Ｓが小さい時にはモータ２７、すな
わち被加工面１Ａの回転速度Ｎを大きくし、寸法Ｓが大
きくなるにつれて回転速度Ｎを小さくする。それによ
り、被加工面１Ａの線速度が常に一定に保たれ、安定し
た旋削加工を行うことができる。

【００４３】さらに、本実施例においては、２つのスピ
ンドル１８，１９を１つのモータ２７およびカウンター
シャフト３１などの働きで等速回転させるので、両スピ
ンドル１８，１９の回転速度に差がある場合のように該
スピンドル１８，１９で支持された軸３の被支持部に傷
が付くような欠点を排除できる。

【００４４】以上の如くして被加工面１Ａを旋削加工さ
れた平面形コミュテータ１はそのまま使用することもで
きるが、本実施例ではさらに被加工面１Ａに対して、仕
上げ加工の一例としてバフ加工が施される。

【００４５】ここで、このバフ加工工程について説明す
ると、図８および図９に示すように、平面形コミュテー
タ１およびアマチュア組立体２の軸３の各端を支持カバ
ー４８と支持軸９とで支持し、その回転軸５７Ａが軸３
と直交する研摩バフ５７を平面形コミュテータ１の被加
工面１Ａに対して直角方向から接触させた状態で該研摩
バフ５７をモータ５８で高速回転させる。

【００４６】それにより、被加工面１Ａは図２に示すよ
うに、直線状にバフ加工ラインを描いて仕上げ加工さ
れ、またモータ５３で支持軸４９を介して平面形コミュ
テータ１を所要速度で連続的または断続的に回転させる
ことにより、被加工面１Ａは図２に符号６０で示す如く
直線をメッシュ状に交錯させたバフ加工パターンで仕上
げ加工される。

【００４７】それにより、被加工面１Ａは所望の面粗度
の粗面加工を施され、その後の使用時にブラシ（図示せ
ず）との馴染み性がその初期特性においても良好とな
る。

【００４８】しかも、本実施例においては、バフ加工中
にガス供給孔６１を経て軸３の被支持部の周囲の空間６
２の中に清浄なガスを圧送するので、バフ加工で発生し
た切粉が空間６２内に侵入して軸３に傷を付けるという
問題を排除できる。

【００４９】以上、本発明を好ましい実施例について詳
細に説明したが、本発明は前記実施例にのみ限定される
ものではなく、他の様々な変形が可能である。

【００５０】たとえば、距離測定手段としてのリニアス
ケール１４はダイヤルゲージ、差動トランス、レーザ測
長器などに代えてもよい。

【００５１】また、距離測定の基準位置のとり方は他の
位置でもよい。

【００５２】さらに、表面加工の旋削加工をバイトの回
転とワークの移動による旋削加工に代えることなども可
能である。

【００５３】また、前記実施例では、平面形コミュテー
タの支持をその中心軸である軸３の両端で行っているの
で、支持および回転などの精度が良いという利点が得ら
れるが、他の支持方式としてもよい。

【００５４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００５５】すなわち、以上説明したように、本発明に
よれば、研摩部材が研摩材入り樹脂よりなることによ
り、研摩部材は被加工面である平面形コミュテータの端
面の加工につれて徐々に摩滅するので、被加工面は研摩
部材の常に新しい加工面で研摩され、研摩部材の全体に
わたって常に所望の面粗度を確保でき、また研摩の品質
の均一性を確保できる。また、被加工面の表面切削また
は施削に先立って、未加工状態の平面形コミュテータの
端面とその反対側の軸端との間の長手方向の距離を予め
測定し、その距離測定結果に基づいて被加工面の表面切
削または施削、さらにはその後の研摩部材によるバフ加
工を行うので、被加工面は一定の加工処理をされ、平面
形コミュテータのセグメントの厚さを一定量にすること
ができるなど、安定した加工処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用できるモータの平面形コミュテー
タの一例を示す正面図である。

【図２】本発明の表面加工方法によりバフ加工された平
面形コミュテータの被加工面の加工パターンを示す図で
ある。

【図３】本発明における距離測定機構を示す概略的斜視
図である。

【図４】本発明における制御回路のブロック図である。

【図５】本発明における旋削機構の概略的斜視図であ
る。

【図６】図５の旋削機構の要部の正面図である。

【図７】図５と図６の旋削機構における平面形コミュテ
ータの回転速度の変化を示す図である。

【図８】本発明におけるバフ加工機構の概略的斜視図で
ある。

【図９】図８のバフ加工機構の要部を部分的に断面して
示す図である。

【符号の説明】

１ 平面形コミュテータ １Ａ 被加工面 １Ｂ セグメント ２ アマチュア組立体 ３ 軸 ４ アマチュアコア ５ コイル ６ サイドインシュレータ ７ 駆動フィンガ ８ 支持軸 ９ 移動台 １０ エアシリンダ １１ 支持軸 １２ ガイド １３ エアシリンダ １４ リニアスケール １５ 中央処理装置（ＣＰＵ） １６ インターフェイス １７ コントローラ １８ スピンドル １９ スピンドル ２０ モータ ２１ プーリ ２２ ベルト ２３ プーリ ２４ ねじ軸 ２５ 移動テーブル ２６ 移動テーブル ２７ モータ ２８ プーリ ２９ ベルト ３０ プーリ ３１ カウンターシャフト ３２ プーリ ３３ ベルト ３４ プーリ ３５ ベルト ３６ バイト ３７ 保持部材 ３８ ねじ軸 ３９ モータ ４０ プーリ ４１ ベルト ４２ プーリ ４３ ポテンショメータ ４４ ドライブ回路 ４５ インターフェイス ４６ ドライブ回路 ４７ インターフェイス ４８ 支持カバー ４９ 支持軸 ５０ 取付台 ５１ エアシリンダ ５２ エアシリンダ ５３ モータ ５４ プーリ ５５ ベルト ５６ プーリ ５７ 研摩バフ ５７Ａ 回転軸 ５８ モータ ５９ 歯車ボックス ６０ バフ加工パターン ６１ ガス供給孔 ６２ 空間 Ｎ 回転速度 Ｌ 距離 Ｓ 寸法

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸と、この軸に設けられたコアと、この
   コアの回りに巻かれたコイルと、前記軸に嵌装されかつ
   前記コイルが接続された平面形コミュテータとよりなる
   モータにおける、前記平面形コミュテータの端面の表面
   加工方法であって、 未加工状態の前記平面形コミュテータの前記端面とその
   未加工状態の端面とは反対側の該平面形コミュテータの
   軸端との間の長手方向の距離を予め測定し、 前記距離測定結果に基づいて、前記平面形コミュテータ
   の前記端面を所定量だけ表面切削または施削した後、研
   摩材入り樹脂よりなる研摩部材と前記平面形コミュテー
   タとを相対的に回転させることにより、前記研摩部材で
   前記平面形コミュテータの前記端面をバフ加工する こと
   を特徴とするモータの平面形コミュテータの表面加工方
   法。