JPH09248701A - 整流子加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】直流回転機の電機子を構成する整流子の外径加
工と、各マイカのアンダーカット加工とを１台のみのモ
ータを備えた１台の加工機で高精度に行う。 【解決手段】ベッド６の上面に配設された主軸台７に、
回転可能に装着された主軸９を、ダイレクトドライブ方
式のスピンドルサーボモータＭの回転子３８の空間部３
８ａに固設し、該モータＭの回転力を主軸９に直接伝達
することによって、低速から高速までの広範囲における
変速と高精度な位置決めとを可能にして、整流子３の外
径加工と各マイカ５を切り込むアンダーカット加工とを
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直流回転機の電機
子を構成する整流子を加工するための整流子加工機に関
するものであり、更に詳しくは、整流子の外径加工と各
マイカのアンダーカット加工とが１台の加工機でできる
ようにした整流子加工機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５ないし図７を参照しながら、従来の
整流子の加工方法を説明する。直流回転機の電機子Ｒは
回転軸１と、該回転軸１の外周部に同軸形状で組込まれ
た円筒形状のコア２と、同じく円筒形状の整流子３とか
ら構成されている。整流子３は、その軸中心から放射状
に配設された多数のセグメント４と、それらの間に組み
込まれた多数のマイカ５とによって構成されている。電
気の導体である各セグメント４は、電気の絶縁体である
各マイカ５によって絶縁されている。また、各マイカ５
の外周部は、各セグメント４の外周部より所定の深さだ
け内側に切り込まれており、この部分がそれぞれマイカ
溝５ａを形成している。直流回転機が作動中、各セグメ
ント４はブラシ（図示せず）と接触しながら回転してい
るため、それらの外周部が徐々に磨耗し、その結果、整
流子３の外周部に環状の溝（条痕）が形成される。これ
らの部分では各マイカ溝５ａの深さは、所定の寸法より
も浅くなる。すると、ブラシが振動してチャタリングを
起こし、円滑な給電ができなくなるばかりでなく、ブラ
シが異常磨耗するという不具合が発生した。そのため直
流回転機では、整流子３を定期的に補修加工する必要が
あった。即ち、整流子３の外周部を切削加工して条痕を
消滅させ、続いて各マイカ５を所定の深さまで切り込む
という加工であった。各マイカ５を切り込む加工方法
は、「アンダーカット加工」と称されている。このよう
に、電機子Ｒを補修加工する場合には、旋盤と専用の整
流子加工機Ａ’とを使用していた。次に、この整流子加
工機Ａ’について説明する。

【０００３】図５に、従来の整流子加工機Ａ’の側面図
を示す。ベッド６の長手方向の一端部に、主軸台７が配
設されている。主軸台７の内側にはモータＭ’が装着さ
れていて、該モータＭ’のモータ軸８は、歯車による変
速装置Ｇを介して主軸９と連結されている。主軸９の一
端部には、チャック１１が装着されている。ベッド６の
長手方向の他端部には、主軸９の軸方向に沿って心押台
１２が配設されている。この心押台１２は、該ベッド６
の上面に設けられた一対のガイド１３に案内されて、ベ
ッド６の長手方向に沿って移動可能である。心押台１２
の上部には、心押軸１４が装着されている。この心押軸
１４は、主軸９の中心軸に同一な直線上に配置されてい
て、心押台１２の上端面に取付けられたクランプレバー
１５を緩め、ハンドル１６を回転させることにより、前
記の直線に沿って前進又は後退させることができる。加
工される電機子Ｒは、その回転軸１の一端部がチャック
１１によって把持されていて、他端部が心押軸１４によ
って支持されている。

【０００４】ベッド６の上面で、主軸９の軸方向に沿っ
て、一対のガイドレール１７が取付けられている。一対
のガイドレール１７の上面には、往復台１８が取付けら
れている。往復台１８の下方で一対のガイドレール１７
の間には、ボールねじ１９が前記一対のガイドレール１
７に沿って支承されている。ボールねじ１９のナット１
９ａ（図３参照）は、往復台１８の下面に取付けられて
いる。ボールねじ１９の一端部は、ベッド６の上面に設
置されたモータＭ₁ のモータ軸２１に連結されていて、
該モータＭ₁ を作動させることによって、往復台１８を
一対のガイドレール１７に沿って移動させることができ
る。

【０００５】図５ないし図７に示されるように、往復台
１８の上面で、一対のガイドレール１７の長手方向に直
角で水平な方向には、あり形状のガイド２２が設けられ
ていて、その上方にベース２３が装着されている。この
ベース２３は、往復台１８の一側面に取付けられたモー
タＭ₂ と図示しない手段とによって、前記ガイド２２に
沿って移動可能である。ベース２３の上面には、往復台
１８の移動方向に沿って一対のガイドレール２４が取付
けられている。この一対のガイドレール２４の上面に
は、刃物台２５が装着されている。ベース２３の一方の
端部からブラケット２６が立設されていて、該ブラケッ
ト２６と刃物台２５との間にばね２７が取付けられてい
る。ベース２３の他端部からは、ブラケット２８が立設
されている。該ブラケット２８の上部は内側に張り出し
ていて、その張出し部２８ａの上面にはモータＭ₃ が立
設されている。モータＭ₃ のモータ軸２９は、ブラケッ
ト２８の張出し部２８ａの下面より突出していて、カム
３１が取付けられている。モータＭ₃ を作動させること
によって、カム３１が回転する。カム３１の回転によっ
て一方の端部に押し付けられた刃物台２５は、ばね２７
の付勢力によって押し戻され、再びカム３１の回転によ
って一方の端部に押し付けられる。即ち、刃物台２５は
一対のガイドレール２４に沿って往復直線運動を行う。
刃物台２５の先端部には、支持体３２を介して刃具３３
が取付けられている。この刃具３３には鋸刃が使用され
る。

【０００６】図６及び図７を参照しながら、各マイカ５
のアンダーカット加工を説明する。補修される電機子Ｒ
は、予めその整流子３を構成する多数のセグメント４の
外周部が、旋盤によって切削加工されている。そのた
め、各マイカ溝５ａの深さが規定値よりも浅くなってい
る。補修される電機子Ｒが、整流子加工機Ａ’を構成す
るチャック１１と心押軸１４とによって所定の位置に保
持される。モータＭ₁ を作動させ、往復台１８を整流子
３のほぼ中央部に位置させる。図示しない光学的或いは
電気的手段によって、各マイカ溝５ａの中心部が割り出
され、各マイカ溝５ａに刃具３３（鋸刃）が進入する。
刃具３３の長さは、整流子３の軸方向の長さよりも僅か
に短い。刃物台２５が複数回往復移動することによっ
て、各マイカ５は所定の深さに切り込まれる。１つのマ
イカ５の加工が終了すると、電機子ＲはモータＭ’によ
って、（３６０°／マイカ５の枚数）で決まる角度だけ
低速で回転して、隣接するマイカ５のマイカ溝５ａの中
心部を割り出して加工を行う。しかし、電機子Ｒの低速
回転は、歯車による変速装置Ｇによって行われていたた
め、各歯車のバックラッシによる誤差が大きく、マイカ
溝５ａの中心部の割り出し精度が悪かった。そのため、
図８に示されるように、従来のアンダーカット加工では
各マイカ溝５ａにマイカの残渣部５ｂができてしまい、
これらのマイカの残渣部５ｂは人手によって取り除かれ
ていた。しかし、電機子Ｒは多数のマイカ溝５ａを有し
ており、これらのマイカの残渣部５ｂをすべて除去する
ためには多くの工数が必要であったうえ、単調な作業で
あった。

【０００７】上記したように、電機子Ｒを補修加工する
場合、整流子３の外径を加工し、次に各マイカ５をアン
ダーカット加工するという二段階の工程を必要とした。
そのため、実公昭６２−３６５８９号公報に記載される
ように、旋盤による整流子の外径加工と、整流子加工機
による各マイカのアンダーカット加工とを１台の機械で
行うという考案が開示されている。しかし、この考案に
係る加工機は、外径加工時に主軸を高速回転させるモー
タと、アンダーカット加工時に主軸を割出し回転させる
モータとの２台のモータを備えており、しかも主軸を割
出し回転させるモータの回転は歯車列を介して主軸に伝
達される構成であるために、各歯車のバックラッシによ
って高精度な割り出しをするのは困難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した不
具合に鑑み、整流子の外径加工と、各マイカのアンダー
カット加工とが、１台のみのモータを備えた１台の機械
で高精度に行うことができるようにすることを課題とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明が採用した手段は、直流回転機の電機子を構成
する整流子を加工するための整流子加工機であって、主
軸台に回転可能にして装着された主軸と、前記主軸台に
相対向して配設された支持台に装着され、主軸の軸中心
線と同一な直線上に配設された支持軸と、主軸と支持軸
とを結ぶ直線に沿って移動可能な往復台とを備え、前記
往復台には、該往復台の移動方向に直角で水平な方向に
移動可能な第１及び第２の刃物台が取付けられ、これら
の刃物台には第１及び第２の各刃具が装着されていて、
主軸と支持軸との相対向するそれぞれの端部に設けら
れ、電機子の何れかの端部を把持するための各把持手段
によって電機子の各端部を把持し、ダイレクトドライブ
方式のスピンドルサーボモータによって支承された主軸
を高速で回転させながら第１の刃具によって整流子の外
周部を切削する外径加工と、同じく主軸を低速で回転さ
せ、整流子のマイカ溝の中心を割り出しながら第２の刃
具によってマイカを切り込むアンダーカット加工との２
種類の加工ができるように構成したことである。

【００１０】加工される電機子を、主軸の一端部に取付
けられた把持手段と、主軸と相対向して配設された支持
軸の一端部に取付けられた把持手段とで支持し、往復台
を所定の位置まで移動させる。主軸は、ダイレクトドラ
イブ方式のスピンドルサーボモータによって支承されて
いる。該モータを作動し、電機子を所定の速度で回転さ
せながら刃物台に取付けた刃具によって加工を行う。整
流子の外径加工を行う場合には、電機子を高速で回転さ
せる。各マイカのアンダーカット加工を行う場合には、
電機子を低速で回転させながら、各マイカ溝の中心部を
割り出す。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、実施例を挙げて本発明を更
に詳細に説明する。なお本発明は、主軸９を駆動させる
構造に特徴を有し、整流子加工機Ａの他の部分の構成
は、「従来の技術」の項目で説明したものとほぼ同一で
ある。従って、以下の説明では、上記した「従来の技
術」の項目で説明した部分と同一部分には同一符号を付
し、重複説明を避けて本発明の特徴的部分についてのみ
説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る整流子加工機Ａの側
面図である。従来の整流子加工機Ａ’と同様に、ベッド
６の長手方向の一端部に主軸台７が配設されていて、他
端部には心押台１２が配設されている。主軸台７の内部
には、主軸９がその両端部付近を各軸受３４，３５によ
って回転可能に支承されている。主軸９の一方の端部に
はチャック１１が取付けられていて、他方の端部にはデ
ィスク板３６が取付けられている。主軸台７の一側面部
には、ディスクブレーキ３７が装着されている。主軸９
が回転している際に、ディスクブレーキ３７を作動させ
ると、ディスク板３６が該ブレーキ３７によって挟み込
まれて主軸９の回転が停止し、その結果電機子Ｒの回転
が停止する。

【００１３】主軸９の軸方向のほぼ中央部は、ダイレク
トドライブ方式のスピンドルサーボモータＭ（以下、
「ＤＤモータＭ」と記す）が組み込まれている。このＤ
ＤモータＭは、円筒形状の回転子３８が、該回転子３８
と同軸でリング形状の固定子３９の内側部を回転すると
いう構成である。回転子３８の軸方向の中央部は中空形
状で空間部３８ａを形成しており、この空間部３８ａを
介して回転子３８と主軸９とが固設されている。即ち、
主軸９は回転子３８と同軸となって回転するため、ＤＤ
モータＭの回転力が直接主軸９に伝達される。このＤＤ
モータＭはサーボモータであり、図示しない外部のコン
トローラからの制御信号によって高精度の位置決めが可
能である。同時に、その回転数を自由に変えることがで
き、低速から高速までの変速が可能である。また、各マ
イカ５のアンダーカット加工が行われている場合には、
ＤＤモータＭにはサーボロックがかかっているため、電
機子Ｒの回転が抑止されている。

【００１４】ベッド６の上面には、主軸９の軸方向に沿
って一対のガイドレール１７とボールねじ１９とが取付
けられている。一対のガイドレール１７の上面には、往
復台４１が取付けられている。往復台４１の下方で、一
対のガイドレール１７の間には、ボールねじ１９が前記
一対のガイドレール１７に沿って支承されている。ボー
ルねじ１９のナット１９ａは、往復台４１の下面に取付
けられている。ボールねじ１９の一端部は、モータＭ₁
のモータ軸２１に連結されていて、該モータＭ₁ を作動
させることによって、往復台４１を一対のガイドレール
１７に沿って移動させることができる。

【００１５】往復台４１の上面には、一対のガイドレー
ル１７の長手方向と直角な水平方向に、二個のあり形状
のガイド４２，４３が並列に設けられている。一方のガ
イド４２の上方に刃物台４４が装着されていて、他方の
ガイド４３の上方にはベース４５が装着されている。こ
のベース４５は、往復台４１の一側面に取付けられたモ
ータＭ₂ と図示しない手段とによって、前記ガイド４３
に沿って移動可能である。ベース４５の上面には、往復
台４１の移動方向に沿って一対のガイドレール２４が取
付けられている。この一対のガイドレール２４の上面に
は、刃物台４６が装着されている。ベース４５の一方の
端部からは、ブラケット２６が立設されていて、該ブラ
ケット２６と刃物台４６との間にばね２７が取付けられ
ている。ベース４５の他端部からは、ブラケット２８が
立設されている。該ブラケット２８の上部は内側に張り
出していて、その張出し部２８ａの上面にはモータＭ₃
が立設されている。モータＭ₃ のモータ軸２９は、ブラ
ケット２８の張出し部２８ａの下面より突出していて、
カム３１が取付けられている。モータＭ₃ を作動させる
ことによってカム３１が回転する。カム３１の回転によ
って一方の端部に押し付けられた刃物台４６は、ばね２
７の付勢力によって押し戻され、再びカム３１の回転に
よって一方の端部に押し付けられる。即ち、刃物台４６
は一対のガイドレール２４に沿って往復直線運動を行
う。

【００１６】これらの刃物台４４，４６のうち、一方の
刃物台４４は、整流子３の外径を加工するための刃具４
７を取付けるためのものであり、往復台４１の一側面に
設けられたハンドル４８と図示しない手段とによって、
前記の一方のガイド４２に沿って移動可能である。この
刃物台４４の上面には、クランプレバー４９が取付けら
れている。クランプレバー４９を緩めてハンドル４８を
所定の方向に回転させると、刃物台４４は前進する。整
流子３の外径を加工する際には、モータＭ₁ を作動させ
て往復台４１を所定の位置まで移動させ、ＤＤモータＭ
を作動させて電機子Ｒを高速で回転させる。ハンドル４
８を所定の方向に回転させて、刃物台４４を前進させ
る。整流子３の外径加工を開始すると同時にモータＭ₁
を作動させ、往復台４１を一対のガイドレール１７に沿
って移動させる。こうすることによって、整流子３の外
周部が切削加工される。

【００１７】刃物台４６は、各マイカ５をアンダーカッ
ト加工するための刃具５１を取付けるためのものであ
る。この刃物台４６は、往復台４１の一側面に取付けら
れたモータＭ₂ と図示しない手段とによって、ガイド４
３に沿って移動可能である。図２及び図３に示されるよ
うに、刃物台４６には、該刃物台４６に着脱可能なアタ
ッチメントＢ₁ が装着されている。このアタッチメント
Ｂ₁ は、刃具５１とその刃具５１を保持する支持体５２
とから構成されている。電機子Ｒの補修加工において、
各マイカ５をアンダーカット加工する場合、整流子３に
はそれぞれのマイカ溝５ａが僅かながら残っているた
め、刃具５１には鋸刃５１ａが使用される。即ち、図２
及び図３において、アタッチメントＢ₁ に取付けられた
刃具５１は、鋸刃５１ａである。しかし、新規に電機子
Ｒを製作した場合においては、図４に示されるように、
刃具５１にはフライスカッター５１ｂが使用される。次
に、その理由を説明する。

【００１８】新規に電機子Ｒを製作した場合には、各セ
グメント４の間に組み込まれた各マイカ５は、各セグメ
ント４と同一な外周部を形成しており、マイカ溝５ａは
存在しない。この状態で、図示しない光学的或いは電気
的手段によって、各マイカ５の中心部の位置が割り出さ
れる。そして、各マイカ５の中心部にフライスカッター
５１ｂが進入して加工することによって、各マイカ溝５
ａが形成される。１つのマイカ５の加工が終了すると、
電機子ＲはＤＤモータＭによって、（３６０°／マイカ
５の枚数）で決まる角度だけ回転し、隣接するマイカ５
の加工を行う。フライスカッター５１ｂが各マイカ５を
加工する際に、それらの上下に配置された各セグメント
４の内側部分を僅かに削ることによって、加工後の各マ
イカ溝５ａに各マイカ５の残渣部５ｂが残らないように
している。そのため、フライスカッター５１ｂの厚み
は、各マイカ５の幅よりも僅かに大きくなっている。

【００１９】鋸刃５１ａをフライスカッター５１ｂに交
換する場合には、鋸刃５１ａを装着したアタッチメント
Ｂ₁ を、フライスカッター５１ｂを装着したアタッチメ
ントＢ₂ に交換すればよい。次に、このアタッチメント
Ｂ₂ について説明する。図４に示されるように、刃物台
４６に取付けられている各ボルト５３を緩めると、アタ
ッチメントＢ₁ を構成する支持体５２を取外すことがで
きる。その後、この部分にアタッチメントＢ₂ を構成す
る支持体５４を装着して、各ボルト５３を締付ける。支
持体５４の先端部５４ａは水平方向に二股形状となって
いて、それらの間の空間部５４ｂには支点軸５５を介し
てフライスカッター５１ｂが回転可能に支承されてい
る。支点軸５５の下端部には、プーリ５６が取付けられ
ている。支持体５４のほぼ中央部の上面には、モータＭ
₄ が立設されていて、該モータＭ₄のモータ軸（図示せ
ず）は、支持体５４の下方に支承されたプーリ５７と連
結されている。このプーリ５７は、前述のプーリ５６と
ベルト５８を介して連結されているため、モータＭ₄ を
作動させることによってフライスカッター５１ｂが回転
する。上記したように、アタッチメントＢ₁,Ｂ₂ を交換
することによって、新規製作時の電機子Ｒの加工にも、
補修時の電機子Ｒの加工にも対応可能である。

【００２０】本実施例においては、往復台４１の上面に
二基の刃物台４４，４６を装着し、それぞれの刃物台４
４，４６に整流子３の外径加工用の刃具４７と、各マイ
カ５をアンダーカット加工するための刃具５１を取付け
た構成とし、１台で外径加工とアンダーカット加工とが
できる装置として説明しているが、二基の刃物台４４，
４６を一基とし、アンダーカット加工のための専用機と
してもよい。また、予め本発明に係る整流子加工機Ａを
用いて整流子３を加工し、その後で回転軸１とコア２と
を組付けてもよい。その場合、整流子加工機Ａで整流子
３を加工する際に、整流子３を支持する仮シャフトが必
要である。加工中の電機子Ｒを回転可能に保持する手段
として、本実施例においてはチャック１１と心押軸１４
とを用いているが、両方ともチャック１１であっても構
わない。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る整流子加工機は、主軸をダ
イレクトドライブ方式のスピンドルサーボモータによっ
て、回転・制御しているため、低速から高速までの広い
範囲の変速が可能である。そのため、整流子の外径加工
とマイカのアンダーカット加工とが、１台のみのモータ
を備えた１台の加工機で可能となる。また、モータの回
転子と主軸とが一体となっていて、歯車列のバックラッ
シがないために、高精度な位置決めが可能であり、割り
出し精度が向上する。そのため、マイカのアンダーカッ
ト加工を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る整流子加工機Ａの側面図である。

【図２】同じく部分平面図である。

【図３】鋸刃５１ａのアタッチメントＢ₁ を装着した状
態を示す図１のＸ₁ −Ｘ₁ 矢視図である。

【図４】同じくフライスカッター５１ｂのアタッチメン
トＢ₂ を装着した状態を示す図である。

【図５】従来の整流子加工機Ａ’の側面図である。

【図６】図５のＸ₂ −Ｘ₂ の部分矢視図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】整流子３のマイカ５の残渣部５ｂを示す図であ
る。

【符号の説明】

Ａ',Ａ：整流子加工機 Ｍ：スピンドルサーボモータ Ｒ：電機子 ３：整流子 ５：マイカ ５ａ：マイカ溝 ７：主軸台 ９：主軸 １１：チャック（把持手段） １２：心押台（支持台） １４：心押軸（支持軸） ４１：往復台 ４４：刃物台（第１の刃物台） ４６：刃物台（第２の刃物台） ４７：刃具（第１の刃具） ５１：刃具（第２の刃具） ５１ａ：鋸刃 ５１ｂ：フライスカッター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流回転機の電機子を構成する整流子を
   加工するための整流子加工機であって、 主軸台に回転可能にして装着された主軸と、 前記主軸台に相対向して配設された支持台に装着され、
   主軸の軸中心線と同一な直線上に配設された支持軸と、 主軸と支持軸とを結ぶ直線に沿って移動可能な往復台と
   を備え、 前記往復台には、該往復台の移動方向に直角で水平な方
   向に移動可能な第１及び第２の刃物台が取付けられ、こ
   れらの刃物台には第１及び第２の各刃具が装着されてい
   て、 主軸と支持軸との相対向するそれぞれの端部に設けら
   れ、電機子の何れかの端部を把持するための各把持手段
   によって電機子の各端部を把持し、ダイレクトドライブ
   方式のスピンドルサーボモータによって支承された主軸
   を高速で回転させながら第１の刃具によって整流子の外
   周部を切削する外径加工と、同じく主軸を低速で回転さ
   せ、整流子のマイカ溝の中心を割り出しながら第２の刃
   具によってマイカを切り込むアンダーカット加工との２
   種類の加工ができるように構成したことを特徴とする整
   流子加工機。
2. 【請求項２】 直流回転機の電機子を構成する整流子を
   加工するための整流子加工機であって、 主軸台に回転可能にして装着された主軸と、 前記主軸台に相対向して配設された支持台に装着され、
   主軸の軸中心線と同一な直線上に配設された支持軸と、 主軸と支持軸とを結ぶ直線に沿って移動可能な往復台と
   を備え、 前記往復台には、該往復台の移動方向に直角で水平な方
   向に移動可能な刃物台が取付けられ、該刃物台には刃具
   が装着されていて、 電機子の各端部を、主軸と支持軸との相対向するそれぞ
   れの端部に設けられ、電機子の何れかの端部を把持する
   ための各把持手段によって把持し、ダイレクトドライブ
   方式のスピンドルサーボモータによって支承された主軸
   を低速で回転させ、整流子のマイカ溝の中心を割り出し
   ながらマイカを切り込むアンダーカット加工ができるよ
   うに構成したことを特徴とする整流子加工機。