JPS60207751A - 面型整流子を研削するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、放射型即ち固型整流子を表面仕上げするため
の研削方法および装置に関する。

発明の背景 電気モーふのための固型整流子は、整流子本体に予め組
みつけられた複数の導電バーを有している。ある種の用
途のモータの場合、作動中整流子は誘電流体中に浸漬さ
れる。従来は、整流子の各バー間の寸法の凹凸を除去し
、均一な整流子表面を形成するためにダイヤモンド切削
具を用いて整流子の平坦なフェース面を仕上げている。

致に関連して特に困難な問題を有している。即ち、誘電
流体内や、真空空間内の作動においては特に柔軟なブラ
シ材を使用しなければならないが、そのような柔軟なブ
ラシは、整流子に適正に合致せしめられないと、モータ
が仕事をするのに必要な電流を送ることができない。ま
た、ブラシが整流子に不適正に座着せしめられると、過
度に電流が流される部分が生じてアークを発生し、その
結果整流子に点食を生じ、モータの損傷を早めることに
なる。

ダイヤモンド切削具を使用する従来の仕上げ方法では＼
モータのブラシのならし運転に要する時間を長くシ、か
つ、ブラシと整流子とを適正に合致させるのを困難にす
るような表面荒さや縁ばりを整流子の面に創生ずること
がある。

円筒を整流子の各扇形導電バーを表面仕上げするための
従来技術の研磨装置は、米国特許第９６９、６３５号お
よび瓜？　６５．６２５号に開示されている。それらの
装置においては、整流子バーの限られた一部分だけを砥
石車の限られた周縁部分に露呈させ、はりの発生を最少
限にするように砥石車を整流子の導電バーの厚み方向に
前進させる。従って、このような装置では、放射状に平
坦に配列された各導電バーの間の分割線のところに生じ
る縁ばりの問題を解消することはできない。

発明の概要 本発明は、予め組立てられた複数の整流子の扇形導電バ
ーの間の寸法差を除去するために反復研削パターン（工
具マークパターン）を整流子の導電バーの表面に形成す
ることによって該導電バーを均一に仕上げるための方法
および装置を提供す′る。

本発明による場合、整流子の仕上げ表面が均一であり、
軸方向のぶれは、１００分の数インチの公差に抑えられ
る。本発明による工具マーク８２は、２０〜６０ｗイク
ロインチ（［１Ｌ５ｏ８〜ｔ５２４μ）の程度の均一な
深さである。整流子表面のとの粗面（荒さ）は、ならし
運転においてブラシの表面の全表面が整流子表面に接触
するようにブラシ表面を実際に研磨するのに必要であり
、かつ、該粗面の荒さは、ブラシを整流子面と合致する
ように研磨されるのと同時に整流子面自体もブラシと平
滑に合致するに至るまで電解的に蝕刻されるのに十分な
きめ細かさである。そのようなならし運転は数秒で達成
される。本発明によれば、上記の粗面荒さを、ブラシの
素材の硬軟に応じて該整流子の粗面の、ブラシに対する
研削作用の強弱が定められるように制御することができ
る。整流子に対するブラシの座わりが不適正であれば、
それはモータの早期故障となって表われる。その場合、
通常は、整流子の導電バーがブラシにより電解的に完全
に蝕刻されてしまうことになる。

略述すれば、本発明は、互いにスロットにより分離され
ており、半径方向に延長した面を備えた複数個の軟質金
属製の導電セグメントから成る固型整流子を研削するた
めの装置において、前記整流子をその半径方向延長面が
駆動スピンドル手段の第１回転軸線に垂直な第１平面内
におかれるように取付けるための回転自在の駆動スピン
ドル手段と、回転自在の砥石ヘッドと、前記第１および
第２回転軸線に垂直で、第１平面に平行な第２平面内に
前記砥石ヘッドによって位置づけされる平坦な砥石端面
を有し、第１回転軸線から偏倚した第２回転軸線を中心
として該砥石ヘッドにより回転駆動される砥石円筒体と
、前記整流子と砥石円筒体とをそれぞれ第１および第２
回転軸線の周りに同時に回転させるための手段と、前記
整流子の半径方向延長面の全面に亘って均一な表面荒さ
をもたら丁サイクロイド状の工具マークパターンを形成
するように整流子の該半径方向延長面に対する前記砥石
円筒体の平坦な砥石端面の研削度を制御するための圧力
制限手段とから成る装置を提供する。前記平坦な砥石端
面は、整流子の各導電セグメントの半径方向の長さと等
しいか、それより大きい直径を有する。

本発明は、また、モータのブラシに係合するようになさ
れた固型整流子の複数の子め組立てられた導電セグメン
トの＼半径方向の表面の全面に均一な工具マークパター
ンを創生するように該整流子の該半径方向の表面を研削
する方法において、前記整流子の半径方向の表面を整流
子の長手軸線の周りに第１速度で回転させ、前記半径方
向の表面と実質的に等しい直径の平坦な砥石面を前記整
流子の長手軸線から偏倚した軸線の周りに回転させ、前
記回転する半径方向の表面を前記回転する平坦な砥石面
に対し相対的に押圧して該半径方向の表面の全面に亘っ
てサイクルイド状の工具マークを創生じ、それによって
前記予め組立てられた各導電セグメントの表面寸法の不
揃いを除去するとともに、該半径方向の表面の全面に亘
って特定の表面荒さを創生ずることから成る方法を提供
する。

本発明によれば、整流子の面をブラシとの接触係合を良
好にするような制御された表面荒さにまで均一に研削す
るように該整流子面に研削マークパターンを創生ずる。

本発明によれば、従来の円筒型砥石による研削方法、あ
るいはドレッサーを整流子の面に対して直角に当接して
半径方向に操作する研削方法より迅速に整流子の面を仕
上げることができる。

従来技術の説明 米国特許第９６９．６３′５号および５，９６５，６２
３号は、円周方向に間隔をおいてリング状に配列された
個々整流子バーの軸方向の表面即ち周面を仕上げるため
に円筒形砥石を用いることを開示しているが、固型整流
子の半径方向の表面の全面を正確に制御された表面荒さ
に均一に研削するための方法または装置は全く示唆され
ていない。更には、固型整流子の複数個の予め組立てら
れた導電セグメントに制御された表面荒さを付与するよ
うに該各セグメントの寸法の不揃いを除去するサイクル
イド状の研削パターンを創生ずるために整流子の面を第
１軸線の周りに回転させ、砥石車の平坦な端面を第１軸
線に平行な第２軸線の周りに回転させることも示唆され
ていない。

米国特許第３２５．２９６号は、互いに偏倚した軸線の
周りに回転する工作物支持スピンドルと切削工具を備え
た機械を開示している。しかしながら、この機械は、工
作物の面に凹みを形成するためのものであり、本発明の
ように、固型整流子の各導電バーの表面の不揃いを除去
し、かつ、該表面に所定の表面荒さを付与するためにそ
れらの表面に切削工具の端面を押圧して相対的に回転さ
せることは示唆されていない。

実施例の説明 第１および２図を参照すると、本発明の研削装置１０が
示されている。研削装置１０は、四隅に調節自在の振動
減衰支持パッド１４を備えたベース１２を有している。

ベース１２の上面１８の周りを囲繞するよ、うにして冷
却剤トラフ１６が設けられている。

砥石ヘッド２０のモータ駆動スピンドル２２は、軸方向
に移動自在の支持台２４上に支持されている。支持台２
４は、空気圧シリンダ３０によってスライド２８上で工
作物支持体２６に対し前進または後退せしめられる。シ
１７ンダ３０は１工作物に作用する工具（砥石車）の圧
力を制限するように制御される。砥石ヘッド２０は、ま
た、手で調節することができる横送りプレート３２を有
している。

工作物支持体２６は、空気圧式チャック３６を備えたモ
ータ駆動スピンドル３４を有している。

スピンドル３４は、６インチ（１５，２ｃｍ）ｙ勤行程
のヘッドストックスライド３７上に取付けられている。

空気圧式チャック３６は、工作物（モータの回転子）４
０をスピンドル５４にしっかりと掛止する指３８と、工
作物を軸方向に正確に位置づけするための工作物停止体
を有している。

第３および８図に示されるように、工作物であるモータ
回転子４０は、チャック３６の指３８によって保持され
る端部４６を備えた本体４２と、モータ巻ｓ４４と、複
数個の円周方向に間隔なおいて配列された導電セグメン
ト（区分体）即ち導電バー４８を有している。各導電バ
ー即ちセグメントは、はぼ扇形であって、整流子の内径
から外径に向って漸進的に円周方向の幅が大きくなって
おり、１対の側縁５．０．５２を有している。各隣接す
るセグメント４８の対向する側縁５０と５２の間には各
セグメントを電気的に絶縁するスロット５４が画定され
ている。各セグメント４８は、本体４２の基準表面５６
に対して予め組みつけられている。

組立工作物４０を仕上げ加工する前は、これらの予め組
み立てられた部品即ち個々の導電セグメント４８には寸
法の不揃いや凹凸が存在するので、各セグメントの厚み
５８に誤差があり、また、各瞬接するセグメント間の側
１ｉｓｏ、ｓ２にも不揃２いがある。

本発明によれば、整流子の表面４６の全面を処理し、上
記のような凹凸を除去して平坦な整流子面４６上に平滑
な粗面を創生じ、それによってモータブラシ６０（第８
図に破線で示されている）の整流子係合面をならし運転
するのに必要とされる時間を短縮する。

第４〜６図に示される研削装置の工具６２は、セグメン
ト４８の研削加工において受ける荷重を支持するのに十
分な強度の材料によって結合されたカーバイドの砥石グ
リッド（粒子）または他の微細な砥石グリッドを被覆し
た円筒体６４から成っている。円筒体６４は、中央孔６
６を有し、リング形状の平坦な砥石端面６８を備えてい
る。砥石端面６８には、整流子面４６を画定する全セグ
メント４８の全面を平滑にするためにセグメント４８に
対する切込み深さを設定するように定められた粒度の磁
石粒子が被覆されている。工具の円筒体６４は、適答な
接着剤層７０によって筒状の鋼製軸部７２に取付けられ
、軸部７２はスピンドル２２に装着される。冷却剤溜め
７６から冷却剤ポンプ（図示せず）により軸部７２内の
冷却剤兼潤滑剤通路７４へ供給され、使用後トラフ１６
へ排出される。

本発明の方法によれば、放射型即ち固型整流子に対する
ブラシのならし運転（ブラシを整流子の面になじませる
ための初期運転）に要する時間を短縮するために望まし
い表面形状および仕上げを創生ずることができる。本発
明の方法の各工程は下記の通りである。

スピンド／ｌ／２２およびそれに装着された工具６２を
可変速モータ７７によって第１軸ｌ１Ｉ７Ｂの周りに回
転させる。一方、工作物４０は、第１軸線７８から平行
に偏倚したスピンドル３４の回転軸ｉｓｏを中心として
可変速モータ７９によって回転させる。従って、工具６
２の端面６８の外径が工作物である整流子の表面４６の
全面幅をカバーする。換言すれば、端面６８の外径が表
面４６の全半径をカバーする。また、好ましい実施例で
は、工具の円筒体６４の環体の内周縁８１および外周縁
８３が、いずれも、第７図に示されるように回転子即ち
工作物４０の外周縁８５より外方に解れて位置するよう
にする。

回転する砥石端面６８に対して工作物４０を回転させる
ことにより工作物即ち整流子の表面４６に一連のサイク
ロイド（擺ＩＶｉり状の工具マーク即ちパターン８５を
有する平坦な面を形成する。工具マーク８２の深さは、
砥石端面の砥石グリッドの粒度によって制御され、工具
マークのピッチ８４は、工具６２と工作物４０との相対
回転速度によって決められる。工作物４０に対する砥石
円筒体６４の回転方向および回転速度を逆転させること
によって第７図に示される研削パターン８２を変えるこ
とができる。両者を同一の速度で反対方向に回転させた
場合、研削パターンは、はぼ真直ぐな半径線の形に現れ
る。

軸Ｉ！８０を中心とする工作物４０の駆動速度と、偏倚
軸線７日を中心とする工具６２の回転速度は、プログラ
ム化可能なデジタル型制御装置８６によって制御する。

制御装置ｉ８６は、工作物の仕上げ表面の荒さおよび研
削所要時間を制御するために工作物と工具の相対速度を
調整するように予めセットすることができる。特定の表
面荒さを得るために、砥石グリッドの粒度、工作物と工
具の回転速度および回転方向および回転時間をいろいろ
な組合せで組合せることができる。図示の研削装置１０
においては、砥石ヘッドのモータ７７を２００〜５００
０ｒｐｍの範囲で制御し、工作物のモータ７９を２００
〜５５０’Ｏｒｐｍの範囲で制御することができる。工
具のスピンドル２２および工作物のスピンドル３４は、
いずれも駆動比率１でへｌＬｔトによって駆動され、両
方のモータはいずれも可変速モータである。

本発明の別の特徴によれば、空気圧シリンダ３０に、工
作物に対する砥石端面６８の圧力を制御する適当な圧力
調整器８８を組合わせる。好ましい実施例では、圧力調
整器８８は、２つの調圧器８９．９１を介して空気の供
給を受ける小さい空気シリンダである。調圧器８９は、
砥石に切込み作用を与えるための高圧を供給し、調圧器
９１は、高圧作動中に研削された表面を仕上げるための
低圧を供給する。上述のように回転速度、砥石グリッド
の粒度および圧力等の変数を組合わせることにより、最
終的に組立てられた電気モータにおいて適正な電気的接
触が得られるように固型整流子の面の全面に亘ってブラ
シの接触面をなじませるような粗面を創生ずるとともに
、モータの運転中におけるブラシの摩耗を少くするよう
な合致表面を創生ずる。

本発明による場合、整流子の仕上げ表面が均一であり、
軸方向のぶれは、１００分の数インチの公差に抑えられ
る。本発明による工具マーク８２は、２０〜６０マイク
ロインチ（１５０８〜１５２４μ）の程度の均一な深さ
である。整流子表面４６のこの粗面（荒さ）は、ならし
運転においてブラシの表面９０（第８図）の全表面が整
流子表面４６に接触するようにブラシ表面９０を実際に
研磨するのに必要であり、かつ、該粗面の荒さは、ブラ
シを整流子面４６と合致するように研磨するのと同時に
整流子面４６自体もブラシと平滑に合致するに至るまで
電解的に蝕刻されるのに十分なきめ細かさである。即ち
、この粗面荒さは、ブラシの素材の硬軟に合わせてブラ
シに対する研削作用の強弱を定めるように制御される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の研削装置の上からみた平面図、第２
図は第１図の装置の立面図、第３図は工作物を保持する
ための第１図の装置のチャックの部分透視図、第４図は
第１図の装置の研削工具（砥石車）の立面図、第５図は
第４図の工具の砥石円筒体の透視図、第６図は第５図の
砥石円筒体の端面図、第７図は本発明によって創生され
る工具マークパターンを示す整流子の端面図、第８図は
第７図の線８−８に沿ってみた部分断面図である。 １０：研削装置 ２０：砥石ヘッド ２２ニスピンドル ３０：空気圧シリンダ ３４ニスピンドル ３６：チャック ４０：整流子（工作物） ４２：整流子の本体 ４６：整流子の半径方向の表面 ４日：導電セグメント ５４ニスロツト ６４：円筒体 ６８：砥石端面 ７７．７９：可変速モータ ８６：制御装置 ＦＩＧ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）互いにス四ツ）により分離されており、半径方向に
   延長した面を備えた複数個の軟質金属製の導電セグメン
   トから成る固型整流子を研削するための装置において、 前記整流子をその半径方向延長面が駆動スピンドル手段
   の第１回転軸線に垂直な第１平面内におかれるように取
   付けるための回転自在の駆動スピンドル手段と、 回転自在の砥石ヘッドと、 前記第１および第２回転軸線に垂直で、第１平面に平行
   な第２平面内に前記砥石ヘッドによって位置づけされる
   平坦な砥石端面を有し、第１回転軸線から偏倚した第２
   回転軸線を中心として該砥石ヘッドにより回転駆動され
   る砥石円筒体と、前記整流子と砥石円筒体とをそれぞれ
   第１および第２回転軸線の周りに同時に回転させるため
   の手段と、 前記整流子の半径方向延長面の全面に亘って均一な表面
   荒さをもたらすサイクロイド状の工具マークパターンを
   形成するように整流子の該半径方向延長面に対する前記
   砥石円筒体の平坦な砥石端面の研削度を制御するための
   圧力制限手段とから成る装置。 ２）前記駆動スピンドル手段は第１可変速駆動モータを
   有し、前記砥石ヘッドは第２可変速モータを有し、前記
   工具マークのパターンのピッチを制御するために第１と
   第２可変途モータの相対回転速度を変更するための制御
   装置が設けられている特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ６）モータのブラシに係合するようになされた固型整流
   子の複数の子め組立てられた導電セグメントの半径方向
   の表面の全面に均一な工具マークパターンを創生ずるよ
   うに該整流子の該半径方向の表面を研削する方法におい
   て、 前記整流子の半径方向の表面を整流子の長手軸線の周り
   に第１速度で回転させ、 前記半径方向の表面と実質的に等しい直径の平坦な砥石
   面を前記整流子の長手軸線から偏倚した軸線の周りに回
   転させ、 前記回転する半径方向の表面を前記回転する平坦な砥石
   面に対し相対的に押圧して該半径方向の。 表面の全面に亘ってサイクルイド状の工具ｗ−りを創生
   し、それによって前記予め組立てられた各導電セグメン
   トの表面寸法の不揃いを除去するとともに、該半径方向
   の表面の全面に亘って特定の表面荒さを創生ずることか
   ら成る方法。 ４）前記工具マークのピッチを制御するために前記整流
   子と砥石面の相対回転速度を予め選定する工程を含む特
   許請求の範囲第３項記載の方法。