专利名称：扁平形换向器的制造方法及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转电机的换向器(コンミテ-タ)的制造方法，尤其涉及盘形扁平状的换向器的制造方法。
背景技术：
近年来，用于电动助力转向机、发动机起动机或燃油泵等的电机，由于装置小型化的要求，所以出现了采用扁平形换向器(平的换向器)的。此种扁平形换向器与一般的圆筒形的换向器不同，设有从旋转轴向径向延伸的盘形的电刷滑动连接面，被称为换向器金属零件的金属部件与合成树脂进行一体成形。进行一体成形后，将换向器金属零件切割成放射状在周向上分离，以相互间变为绝缘状态，形成多个扇形块(セグメント)。电刷从轴向与由该换向器金属零件构成的电刷滑动连接面进行滑动连接，切换电枢电流。
另一方面，作为制造这样的扁平形换向器的方法，大致有两种方式。即，首先第一方式是将圆棒形的换向器杆安装在管状的卡盘中，将其进行树脂铸型后，切分成各个扇形块。第二方式是将换向器金属零件通过冷锻形成单个，将其进行多个插入铸型后，除去扇形块间的树脂。
此种情况下，换向器金属零件的分离使用刀具，扇形块间树脂的去除使用刀具(旋转刀具)或激光，进行切缝。这样，将各扇形块进行分离后，在扇形块外周上设有安装线圈用U形槽之物是将其进行切削加工形成的。从而，完成了扇形块相互被绝缘，成放射状排列的盘形的换向器。然后，换向器与旋转轴、电枢铁心或线圈卷线等一起组装，再涂膜合成树脂，做成电枢总成。最后，进行电刷滑动面的精切削加工，清洗扇形块表面，同时调整其平面度或表面粗糙度。
然而，如此换向器的制造方法，在各个制造工序中分别存在一些问题点。首先，在采用杆的第一方式中，由于切削除去的部分的较多，存在材料利用率较低的问题。另外，切削量较多，工时也较多，进一步导致安装到卡盘的安装工时也增加，因此存在制造上非常花费劳力和时间的问题。加之，由于卡盘上是根据刀具自身精度或加工时的夹紧精度以及分度精度来决定扇形块的分割精度的，决定精度的原因较多，所以也存在容易导致产品精度不均匀的问题。
在采用冷锻零件的第二方式中，与第一方式相比，材料利用率有所改进，但是需要制造锻造用预备加工品(压铸剩余料头)或冷锻工序，因此无法减少工时。另外，去除扇形块间树脂的切缝，也存在前述相同的问题，很难确保产品精度。
另一方面，作为两种方式共通的问题，在形成线圈槽时，旋转刀具的进给速度是由其圆周速度和旋转刀具进深决定的，因此，在形成小的U形槽时，无法加大旋转刀具外形，存在加工时间长的问题。近年来，电机有隙缝(スロット)化的倾向，随之，扇形块数也增加，加工U形槽时，越来越花费时间，这些工序的存在，不利于隙缝化。另外，线圈槽加工也存在与前述切缝相同的问题，即由于槽的加工精度容易出现不均匀，而导致该不均匀因素诱发后面的卷线工序出现问题。
此种情况下，如果在扇形块零件阶段预先形成线圈槽，就会降低随着前述切缝加工导致的精度不均匀。然而，一旦将其进行树脂铸型，树脂就流到槽内部，必须在后面的工序进行槽内部的去飞边。也就是说，在预先形成槽时，将增加去飞边的新工序，因此，无法避免工时的增加。加之，线圈槽内的毛刺残留会成为线圈插入不良或导通不良等，以及线圈插入工序或熔融工序中产生不良的原因。为此要求完全去除毛刺，从此观点出发优选不产生毛刺自身。
加之，在前述制造方法中，最后的电刷滑动连接面的切削精加工变为设有槽的盘面的切削加工，因此成为断续切削，在槽内会产生毛刺。因而，实际中在切削加工后，通过抛光将其去除，做成成品。也就是说，制造换向器方面，在切削加工的基础上，还需要抛光工序，从减少工时出发，也需要加以改进。
发明内容
本发明的目的是提供可获得材料的利用率好精度高的产品而且能够减少工时的扁平形换向器的制造方法。
本发明的扁平形换向器的制造方法是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，设有以下工序形成将构成前述扇形块的金属片连接设置多个的连锁体的工序；将前述连锁体组装成圆形，并将前述金属片沿着排列的工序；以及采用合成树脂将前述金属片进行一体模制成形的工序。
本发明通过将金属片形成连锁状，将其组装成圆形，形成扇形块的原形，并且通过将其进行树脂铸型，可以获得扁平形的换向器，因此，与以往的方式相比，可以减少制造工时。另外，连锁体采用加工速度较快的正向进给冲压装置将金属片成形为连锁状，将其切成扇形块的数量份，因此，可以获得材料利用率好的高精度产品，以低的成本制造可靠性高的产品。
此种情况下，在前述制造方法中，也可在前述连锁体组装成圆形后，将卡盘安装在其电刷滑动连接面侧，并在安装前述卡盘的状态下，进行模制成形。另外，在前述模制成形之前可以将前述连接设置的前述金属片分离成单个金属片，从而，在模制成形之后，不需要将金属片彼此进行切割分离的切削加工，减少了工时，同时，可以防止加工时周向产生毛刺或合成树脂产生损伤，提高了产品的可靠性。
本发明的扁平形换向器的制造方法是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部，和沿着周向在前述托架部的轴向一端面上配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，设有以下工序在形成前述扇形块的金属片的电刷滑动连接面侧安装设有嵌入连接在前述金属片间所形成的空隙的凸起的卡盘的工序；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘的前述金属片的前述空隙附近，使前述空隙贴紧前述凸起的工序；在将前述卡盘安装的状态下，用合成树脂将前述金属片进行一体模制成形的工序。
本发明中，由于是使金属片间的空隙贴紧形成于卡盘的凸起的状态下进行模制成形的，所以成形时合成树脂不会进入空隙内，凸起部位在金属片间直接作为凹部残存形成切缝。所以可以省去模制成形后的切缝加工，减少工时。另外，由于切缝形成于卡盘的凸起，所以，与通过刀具形成切缝相比，可以提高切缝的位置精度，降低了产品精度的不均匀。
本发明的扁平形换向器的制造方法是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部，和沿着周向在前述托架部的轴向一端面上配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，设有以下工序在形成前述扇形块的金属片的电刷滑动连接面上安装设有与前述金属片的外周部所形成的线圈安装槽进行嵌入连接的凸起的卡盘的工序；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘上的前述金属片的前述线圈安装槽附近，使前述线圈安装槽贴紧前述凸起的工序；在安装前述卡盘的状态下，采用合成树脂将前述金属片进行一体模制成形的工序。
本发明中，由于是使线圈安装槽贴紧形成于卡盘的凸起的状态下，进行模制成形的，所以成形时合成树脂不会进入线圈安装槽内，可以防止在槽内产生树脂毛刺。因此，为了解决槽内树脂毛刺问题，可以在金属片形成的同时形成线圈安装槽，与切削加工中后形成槽的情况相比，可以大幅度减少工时。加之，通过使线圈安装槽贴紧凸起，将槽的尺寸形状对照凸起进行矫正，因此，与切削加工相比可以提高线圈安装槽的尺寸精度，能够防止卷线时线圈插入不良。
本发明的扁平形换向器的制造方法是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部，和沿着周向在前述托架部的轴向一端面上配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，设有以下工序(a)形成连接设置多个形成前述扇形块的金属片的连锁体的工序；(b)将前述连锁体组装成圆形，沿着周向排列前述金属片的工序；(c)在前述组装成圆形的连锁体的电刷滑动连接面侧，安装设有嵌入连接于前述金属片间形成的空隙的第一凸起和嵌入连接于前述金属片的外周部形成的线圈安装槽的第二凸起的卡盘的工序；(d)从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压前述金属片的前述空隙附近，使前述空隙贴紧前述第一凸起的工序；(e)将前述连接设置的前述金属片分离成单个金属片的工序；(f)从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压前述线圈安装槽附近，使前述线圈安装槽贴紧前述第二凸起的工序；(g)在安装前述卡盘的状态下，用合成树脂将前述金属片进行一体模制成形的工序。
本发明中，由于金属片形成连锁状并将其组装成圆形来形成扇形块的原型，通过将其进行树脂铸型获得扁平形换向器，与现有的方式相比，可以减少制造工时。另外，由于连锁体是采用加工速度较快的正向进给冲压装置，将金属片成形为连锁状，将其切断形成扇形块数量份，所以，可以得到材料利用率较好的产品精度较高的换向器，以较低的成本获得可靠性高的产品。
另外，由于是使金属片间的空隙贴紧形成于卡盘的凸起的状态下进行模制成形的，所以成形时合成树脂不会进入空隙内，凸起的部位直接作为凹部残存在金属片间成为切缝。因此，可以省去模制成形后的切缝加工，减少了工时。并且，由于切缝是以卡盘的凸起形成的，因此与通过刀具形成切缝相比可以提高切缝位置精度，减少产品精度的不均匀。
加之，由于在模制成形以前将连接设置的金属片分离为单个的金属片，所以在模制成形之后不需要将金属片彼此进行切削分离的切削加工，减少了工时，同时能够防止加工时周向产生毛刺或合成树脂损伤，可以提高产品的可靠性。
由于是使线圈安装槽贴紧形成于卡盘的凸起的状态下进行模制成形的，所以成形时合成树脂不会进入线圈安装槽内，可以防止槽内产生树脂毛刺。因此，为了解决槽内树脂毛刺问题，可以在金属片形成时同时形成线圈安装槽，与采用切削加工在事后形成槽的情况相比，能够大幅度减少工时。还有通过使线圈安装槽贴紧凸起，将槽的尺寸、形状对照凸起进行矫正，因此，与切削加工相比可以提高线圈安装槽的尺寸精度，能够防止卷线时线圈插入不良。
在前述换向器的制造方法中，也可设置在前述工序(c)之后(f)之前的任意工序于前述金属片的内周侧形成向轴向突出的毂部的工序，此种情况下，也可在形成前述毂部工序后再设置使前述毂部的顶端从底部扩径的工序。在前述换向器的制造方法中，也可在前述金属片设置形成台阶的主体部和外周部，设置于前述工序(c)之后(f)之前的任意工序在前述主体部和前述外周部之间的台阶部形成向前述主体部侧突出的结合片的工序。这些毂部或结合片在将金属片进行模制成形形成托架部时成簧片状地被埋设在托架部内，作为扇形块的止脱挡块发挥作用。
本发明的扁平形换向器的制造装置是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，具备将连接设置多个形成前述扇形块的金属片的连锁体组装成圆形进行收容，设置有安装前述金属片的金属片安装部和限制前述金属片的内周的内径导向部，形成圆盘状的旋转体；沿着前述旋转体的外周配置的限制前述金属片的外周部的外径导向部件；在前述旋转体的下方上下自由移动地配置的、从在前述旋转体上与前述金属片对应形成的多个销孔向前述旋转体上面突出，使前述金属片从前述旋转体脱离的多个脱模销。
本发明中，采用正向进给冲压装置等，将连接设置多个金属片的连锁体收容在旋转体中，使其在外径导向部件和内径导向部之间限制径向的移动，使旋转体进行旋转，从而，将连锁体磨成圆形，形成圆盘状的组装体。
本发明的扁平形换向器的制造装置是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，具备安装在形成前述换向器的金属片的电刷滑动连接面侧、设有与在前述金属片间形成的空隙进行嵌入连接的凸起的卡盘；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘上的前述金属片的前述空隙附近的推压机构。
本发明中，通过推压机构进行推压，将形成在换向器的扇形块之间配置的切缝的空隙两侧面贴紧插入空隙内的凸起。从而，在使金属片间的空隙贴紧凸起的状态下可以进行模制成形，防止切缝内产生树脂毛刺，同时，能够提高切缝尺寸精度。
此种情况下，可以在前述卡盘的前述凸起底部设置与前述金属片的端缘抵接的曲面部。从而，将凸起插入空隙时，与金属片的空隙邻接的端缘与曲面部抵接，在此情况下，当空隙附近受到推压时，端缘会仿照曲面部进行变形形成曲面。因此，对电刷滑动连接面进行切削精加工时，即使进行不连续切削加工，也能防止扇形块的切缝内产生毛刺。从而，无需切削加工后的去毛刺，可以减少换向器制造工时。
另外，前述制造装置，前述曲面部的半径也可比向前述金属片的电刷滑动面施与的精加工的切削量大，因此可以确实抑制精加工切削时产生毛刺。加之，前述制造装置中，前述凸起的顶端部尺寸也可大于底部尺寸，从而，能够提高凸起和空隙侧面的研合性。
本发明的扁平形换向器的制造装置是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，具备安装在形成前述扇形块的金属片的电刷滑动连接面侧、设有与形成于前述金属片的外周部的线圈安装槽进行嵌入连接的凸起的卡盘；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘的前述金属片的前述线圈安装槽附近的推压机构。
本发明通过推压机构进行推压将线圈安装槽的两侧面贴紧插入槽内的凸起。从而，在使线圈安装槽贴紧凸起的状态下可以进行模制成形，防止线圈安装槽内产生树脂毛刺，同时，能够提高槽尺寸的精度。
图1是表示根据本发明的制造方法制造的扁平形换向器的一个例子的部分剖视轴测图。
图2是表示采用本发明的一个实施例的扁平形换向器的电枢总成的制造工序的流程图。
图3(a)是表示在连锁体成形工序中形成的连锁体的结构的正视图，图3(b)是沿着A-A线的截面图。
图4是表示连锁体的加工过程的说明图。
图5是表示在连锁体磨圆工序中使用的金属片组装装置的结构的平面图。
图6是沿着图5的A-A线的截面图。
图7是沿着图5的O-B线的截面图。
图8是表示连锁体磨圆工序中的加工过程的说明图，表示将连锁体要安装在旋转体上的状态。
图9是表示接续连锁体磨圆工序的图8的加工过程的说明图，表示连锁体安装在旋转体的状态。
图10是表示接续连锁体磨圆工序的图9的加工过程的说明图，表示将连锁体组装成圆形的状态，(a)是其平面图，(b)是沿着(a)的O-C线的截面图。
图11是表示接续连锁体磨圆工序的图10的加工过程的说明图，表示将连锁体组装成圆形的完成的状态。
图12是表示接续连锁体磨圆工序的图11的加工过程的说明图，表示取出组装体的状态。
图13(a)是表示卡盘的结构的截面图，图13(b)是其局部轴测图。
图14是表示去毛刺推簧片工序的加工状态的说明图。
图15是表示去毛刺推簧片工序时簧片推压凸起与空隙的状态的说明图。
图16是表示去毛刺推簧片工序后的组装体的状态的平面图。
图17是表示毂部锥形推压工序中的加工状态的说明图。
图18(a)是表示毂部锥形推压工序后的组装体的状态的平面图，图18(b)是其截面图。
图19是表示结合片形成工序的加工状态的说明图。
图20(a)是表示结合片形成工序后的组装体的状态的平面图，图20(b)是其截面图。
图21是表示结合片形成工序的加工状态的说明图。
图22(a)是表示结合片形成工序后的组装体状态的平面图，图22(b)是其截面图。
图23是表示模制成形后除去载体时的加工状况的说明图。
图24是表示线圈安装槽矫正工序的加工状态的说明图。
图25是表示合成树脂铸型工序的加工状态的说明图。
具体实施例方式
下面，参照图纸，来详细地介绍本发明的实施方式。图1是表示根据本发明的制造方法制造的扁平形换向器的一个例子的局部切断轴测图。
该换向器1如图1所示形成扁平构造，用于起动电机或油箱内装式(ィンタンク式)燃油供给泵等。换向器1具备合成树脂制的托架部2和多个金属制扇形块3，扇形块3与托架部2进行一体模制成形。并且，扇形块3的表面(图3中的上面)成为电刷滑动面4，未图示的电刷从轴向与那里接触。
托架部2形成厚壁的大致圆盘状，在中心部形成电机旋转轴固定用轴孔5。在托架部2的轴向一端面等间隔地配设多个扇形块3。各扇形块3形成大致扇形形状，放射状地配设在托架部2的表面上。再有，扇形块3之间形成将相邻的扇形块3相互进行电绝缘的切缝6。
另一方面，扇形块3设有形成电刷滑动面4的主体部7以及在主体部7的外侧设有台阶地形成的外周部8。此种情况下，在主体部7的内周侧，设置顶端部在外周侧扩径的锥形的毂部9。另外，在主体部7和外周部8的边界形成的阶梯部10上设置向内周侧凸出的结合片11。这些毂部9和结合片11成为对托架部2的止脱挡块，从而扇形块3不会从合成树脂制的托架部2向轴向脱落。另外，在外周部8上设置U字型的线圈安装槽12。在此线圈安装槽12上，通过熔融等将未图示的电枢线圈固定。
接着，介绍图1的换向器的制造方法。图2是表示采用换向器1的电枢总成的制造工序的流程图，在其工序P1～P9适用本发明的一个实施例的扁平形换向器的制造方法。这里，首先叙述工序整体的概要然后详细叙述本发明的各工序。
该换向器的制造方法，如图2所示，由P1～P9的九个工序构成，将连接设置多个金属片的连锁体磨圆，作成扇形块3的原形，在将其安装在卡盘的状态下切断，通过铸型加工，形成图1的换向器1。也就是，首先在工序P1中形成连接设置多个构成扇形块3的金属片的连锁体。接着，将该连锁体组装成圆形，使金属片沿着周向排列(工序P2)。并且，在该圆形的连锁体上安装卡盘(工序P3)。在该卡盘上设置与在金属片间形成的空隙进行嵌入连接形成切缝6的凸起，以及与线圈安装槽12进行嵌入连接的凸起，到最后的铸型工序P9为止直接被使用。
安装卡盘后，进行形成毂部9的去毛刺加工，同时，推压空隙附近使空隙贴紧凸起(工序P4)。形成毂部9之后，使其端部从底部扩径(工序P5)，再形成结合片11(工序P6)。然后，将连锁体分离成单个的金属片(工序P7)，同时，推压线圈安装槽12附近，使线圈安装槽12贴紧凸起(工序P8)。并且，在安装卡盘的状态下，采用合成树脂将金属片进行一体模制成形(P9)，制造出图1所示的换向器1。
如此完成的换向器1与未图示的旋转轴或电枢芯以及线圈卷线一起组装，然后，用合成树脂实施涂层，形成电枢总成(P10)。而且，总装工序P10后，进行电刷滑动面4的清洗，同时，为了在成品精度上提高平面度和表面粗糙度，进行切削精加工(P11)。
接着按顺序介绍各工序中的加工处理形式。图3(a)是表示在工序P1形成的连锁体21的结构的正视图，(b)是其侧视图。该连锁体21形成并列连接设置多个构成后面的扇形块3的金属片22，通过正向进给冲压装置形成。金属片22相应扇形块数形成连锁状，各金属片22之间通过载体23被连接。在图3中，设置三十一个金属片22，其个数对应扇形块数相应地选定。
图4是表示连锁体21的加工过程的说明图。图4中，加工部位用斜线表示，这里带状的金属板24通过两次冲压工序、两次弯曲工序、一次冲压工序、和一次落料工序，而成形为连锁体21。这里在前一段的冲压工序中形成载体23附近，在弯曲工序形成阶梯部10。然后，在后一段的冲压工序中形成主体部7，最后被切断成规定个数(该实施例中是31个)的金属片22。这样，由于通过正向进给冲压装置形成连锁体21，而可以得到加工速度快并且材料利用率良好地形成产品精度高的产品。
这里，形成连锁体2 1之后，在工序P2中将其磨圆，将金属片22成放射状地排列。图5是表示工序P2中使用的金属片组装装置的结构的平面图，图6是沿着图5的A-A线的截面图，图7是沿着图5的O-B线的截面图。如图5、图6所示，该金属片组装装置25由将连锁体21组装成并收容成圆形的旋转体26、配置在旋转体26的外侧的外径导向部件27、以及用以将连锁体21从装置取出的脱模卡具28构成。
此时，在旋转体26的圆板29上，设置位于连锁体21的端部将一个金属片22进行安装的金属片安装部31。在该金属片安装部31上，如图7所示，纵向设置与金属片22的形状匹配、配设成V字形的2枚板32。在旋转体26的中央部，设置限制金属片22的内周的内径导向部33。再有，在圆板29上，设置与金属片22的数量匹配的多个销孔34。该销孔34开设于相当金属片22的主体部7的位置，从两板32间的中心部等间距地贯通形成金属片22数量(31个)的圆板。
在旋转体26的外侧，沿着圆板29的外周配设外径导向部件27。该外径导向部件27的内周面27a在圆板29上将连锁体21组装成圆形时，形成金属片22的外周部形成与外切圆直径相同或略大的直径。并且，金属片22通过该内周面27a限制其外周部，在圆板29上被组装成圆形。
在旋转体26的下方上下自由移动地配置脱模卡具28，该脱模卡具28与旋转体26一起进行旋转，在其上面纵向设置多个(31个)插入销孔34的脱模销35。该脱模销35在脱模卡具28向上方移动时，向圆板29的上面突出，可以将连锁体21推向上方。
这样的金属片组装装置25，如下面所述，将连锁体21组装成圆形。图8～图12是表示连锁体磨圆工序P2的加工过程的说明图。这里，首先将位于连锁体21的端部的金属片22安装在金属片安装部31。也就是如图8所示，将金属片22插入板32之间。外径导向部件27的一部分，如图5所示，被切口，以便将金属片22容易安装在金属片安装部31。
安装金属片22以便其内径侧端部与内径导向部33抵接，之后(图9)，使旋转体26旋转。随着旋转体26的旋转，连锁体21受到内径导向部件33和外径导向部件27的限制，如图10所示，被拉入外径导向部件27的内侧。并且，使旋转体26旋转一次时，如图11所示，将连锁体21组装成圆形，形成金属片22成放射状排列的组装体36。然后，使脱模卡具28向上方移动时，如图12所示，脱模销35向圆板29的上面突出，将圆板29上的组装体36从金属片组装装置25取出。此时，由于对应各金属片22相应地设置脱模销35，所以可以不倾斜地将组装体36推上。
这样，在该制造方法中，仅通过连锁体21的成形和将其组装成圆形的磨圆工序，就可形成扇形块3的原形。从而与前面所述的将换向器杆插入卡盘的方式，或通过冷锻个别形成扇形块3的方式相比，可以大幅度地减少工时。另外，由于采用正向进给冲压装置高精度地形成连锁体21，所以在保持冷锻方式的精度同时可以减少工时，实现低成本制造可靠性高的产品。
磨圆连锁体21形成组装体36后，将金属制的卡盘37安装在组装体36(工序P3)。图13(a)是表示卡盘37的结构的截面图，(b)是其局部轴测图。卡盘37形成环状，如图13(a)所示，形成基板37a上放置主体环37b、外周环37c、间隔圈37d。此种情况下，主体环37b通过螺栓38被固定在间隔圈37a上，在其周围安装外周环37c、间隔圈37d。
另外，在主体环37b的上面，如图13(b)所示，在组装体36的各金属片22之间形成之后，形成与构成切缝6的空隙39进行嵌入连接的凸起41(第一凸起)。另外，在外周环37c的上面，形成与在金属片22上形成的线圈安装槽12进行嵌入连接的凸起42(第二凸起)。于是，将该卡盘37安装在组装体36的电刷滑动面4侧(图13种组装体36的下面侧)，移到下一去毛刺推簧片工序P4。
图14是表示去毛刺推簧片工序的加工状态的说明图。从毛刺推簧片工序P4到线圈安装槽矫正工序P8通过冲压装置进行，该工序中，将组装体36与卡盘37一起放置在冲头模板43上。在冲头模板43的下方设置冲头托架44，在其中央纵向设置去毛刺冲头45。在去毛刺冲头45的顶端设置插入组装体36的内周的导向部45a和形成毂部9的冲头部45b在冲头托架44和冲头模板43之间配置弹簧46和捣磨板47。冲头托架44在捣磨板47和冲头模板43抵接之前可以向上方移动，移动后通过弹簧46恢复到图13的状态。
另一方面，在组装体36的上面侧配置去毛刺冲模48。在面向去毛刺冲模48的组装体36的面(图13中的下面)设置推簧片凸起49。该推簧片凸起49对应组装体36的空隙39设置31个，比空隙39幅宽大。将卡盘37定位成该推簧片凸起49与空隙39对置，安装在冲头模板43上。
这样的冲压装置，当冲头托架44向图中上方移动时，去毛刺冲头45也随之向上方移动。去毛刺冲头45与通过去毛刺冲模45被限制向上方的状态的组装体36抵接，通过该冲头部45b将组装体36的中央部推上。从而，在组装体36的中央部突出形成沿着中心轴延伸的毂部9。
该工序，在形成毂部的同时，实施空隙39的推簧片。图15是表示工序P4时推簧片凸起49和空隙39的状态的说明图，图16是表示去毛刺推簧片工序后的组装体36的状态的平面图。如图15所示，加工工序P4时，推簧片凸起49从空隙39推入其附近，如图16所示，在金属片22的上面形成簧片痕51。此时通过推簧片凸起49进行推压，使位于其下方的空隙39的两侧面产生变形向空隙内膨胀。此种情况下将凸起41插入空隙39内，从而空隙39的两侧面受到卡盘37的凸起41的推压，在空隙39内，金属片22的端面贴紧凸起41。
因此，在后面将要述及的铸型工序P9，合成树脂不会进入空隙39内，凸起41的部位直接作为凹部残存在扇形块3之间。并且，该凹部直接成为切缝6。因此，该换向器1可以省去模制成形后的切缝加工，减少了工时。另外，由于切缝6形成于卡盘37的凸起41，所以与采用刀具形成切缝相比可以提高切缝位置精度，能够减少产品精度的不均匀。而且凸起41不仅是图15所示的直线形，为了提高研合，顶端部尺寸也可形成比底部尺寸大的倒锥形。
另一方面，在凸起41上，如图15所示，于其底部形成曲面部52。该曲面部52在将凸起41插入空隙39时，与和金属片22的空隙39邻接的端缘53抵接。在此状态下，当推簧片凸起49推至与空隙39附近抵接时，端缘53仿照曲面部52产生变形。也就是说，在扇形块3上，以在面向切缝6的角上转印曲面部52的形状形成曲面(R)。
如前所述，换向器1在模制成形后，向电刷滑动面4实施切削精加工。由于在该精加工时，在切缝内产生毛刺，所以现有技术的换向器在后面用抛光将其去除。与此相对该换向器1由于切缝6的入口形成曲面，所以即使进行不连续加工，也可抑制切缝6内产生毛刺。此种情况下，也可将曲面部52的半径设定成比精加工的切削量大，精加工切削在曲面部52的范围内实施。也就是，通过在凸起41的底部设置曲面部51，形成扇形块3的角超过切削量的半径R，来抑制精加工切削时产生毛刺。因此无需切削加工后的去毛刺，减少了换向器制造工时。
在去毛刺推簧片加工后，移到毂部锥形推压工序P5。在工序P5中，使在工序P4中形成的毂部9的顶端部扩径，将毂部9加工成锥形。图17是表示毂部锥形推压工序的加工状态的说明图，图18(a)是表示毂部锥形推压工序后的组装体36的状态的平面图，(b)是其截面图。如图17所示，这里，将卡盘37放置捣磨块54。于该捣磨块54的中央设置插入卡盘37的内周的捣磨块54a。并在组装体36的上方配置冲头模板55。在冲头模板55的上方通过弹簧56配置冲头托架57。在该冲头托架57上安装向下方突出的冲头58。冲头58的顶端部变成锥形部58a，锥形部58a的顶端侧与现在形成的毂部9的内径大致为同径。与此相对，锥形部58a的底部侧(图17中的上侧)形成比毂部9的内径还大的径。
图17的装置，当冲头托架57落向下方时，随之冲头58下降。此时，将冲头58插入组装体36的毂部9，锥形部58a与毂部9的内周抵接。并且，当使冲头58下降时，将锥形部58a插入毂部9内，将毂部9沿着锥形部58a扩径。冲头58下降至与捣磨块54的捣磨部54a抵接，从而，毂部9的顶端部侧的直径比底部侧扩径变成图17所示的锥形形状。此时，锥形形状的毂部9，在将金属片22进行模制成形形成托架部2时，如图1所示，在托架部2内，埋设成簧片状，作为扇形块3的止脱挡块发挥作用。
将毂部9变成锥形后，在金属片22的阶梯部10的内周侧形成结合片11(结合片形成工序P6)。图19是表示结合片形成工序的加工状态的说明图，图20(a)是表示结合片形成工序后的组装体36的状态的平面图，(b)是其截面图。如图19所示，这里，将冲头模板59配置在组装体36的上方。在冲头模板59的上方，通过弹簧61设置冲头托架62。在该冲头托架62上安装向下方突出的冲头63。在冲头63的顶端部形成削卡爪部63a。削卡爪部63a的外径形成得比阶梯部10的内径小若干。削卡爪部63a的内周侧形成上方扩径的锥形形状。
图19的装置中，当冲头托架62向下方落时，冲头63随之下降，冲头58的削卡爪部63a与阶梯部10的上面接触。并且，再使冲头63仅下降不超过阶梯部10的高度时，削卡爪部63a进入阶梯部10，在其内周侧形成结合片11。此时，突出形成结合片11以沿着削卡爪部63a的锥形形状倒向内周侧。并且，向内周侧突出的结合片11在将金属片22进行模制成形形成托架部2时，如图1所示在托架部2内埋设为簧片状，与锥形的毂部9一起作为扇形块3的止脱挡块发挥作用。
形成结合片11后，进入将存在于金属片22之间的支架23切断的连锁体修整工序P7。图21是表示结合片形成工序的加工状态的说明图，图22(a)是表示结合片形成工序后的组装体36状态的平面图，(b)是其截面图。如图21所示，这里将修整模64和脱模块65配设在组装体36的上方。此时，将修整模64设置在支架23的部位，在其内侧设置脱模块65。而且，该工序中，作为修整冲头66采用卡盘37的外周环37c。从而无需另外设置冲头部件，模具结构被简化，降低了生产成本。
图21中，当修整冲头66向上方升时，随之将支架23在修整模64和修整冲头66之间切断。此时，将金属片22分别分离，收容到卡盘37，通过凸起41、42限制其移动，由于切断支架23，不会分散。并且，切断支架23后，由于脱模块65下降，将进入修整模64内的组装体36取出。
这里，对于去除支架23，也考虑过在模制成形后，将其切落的方式。然而，在模制成形后去除支架23时，如图23所示，需要将金属片22的外周部进行切削加工，全部将支架23下落，存在切削量大，工时多的问题。另外，此时由于变成包括线圈安装槽12的不连续切削加工，刀具的损坏加大，也存在加大制造成本的问题。而且，由于是不连续加工，所以在线圈安装槽12内，沿着周向容易产生毛刺，如果槽内产生毛刺，线圈不易插入，有可能诱发线圈不良。因此，在工序P4的推簧片加工中本该废除的抛光加工需要在最后进行，妨碍了工时减少。加之，在外周切削加工中，需要去除流入支架23和其内侧的合成树脂，此时，也有可能损伤切缝6内的合成树脂。如果损伤了切缝6内的树脂，有可能导致安装线圈时熔融不良。
这里，该换向器的制造方法中，着眼于安装卡盘37通过P4～P6进行冲压加工，在模制成形工序之前通过冲压加工切断支架23，解决前述的课题。从而，无需模制成形后的切削加工，减少工时，同时，防止在周向产生毛刺，损伤合成树脂，提高产品的可靠性。
这样，在去除支架23后，模制成形前进行线圈安装槽12的尺寸矫正(工序P8)。如前所示，当后加工线圈安装槽时，槽加工精度容易不均匀。另一方面，如果当初形成线圈安装槽，合成树脂就会进入槽内部，在后工序中必须进行槽内部的去毛刺。于是，该换向器的制造方法，采用后者的方式，在卡盘37设置与线圈安装槽12进行嵌入连接的凸起42，防止了树脂进入槽内部。然而，经过P4～P7的冲压加工得来的金属片22，由于其他加工工序的影响，线圈安装槽12的尺寸发生变化，有可能在凸起42之间产生空隙。一旦出现空隙，树脂就会从这里流入槽内，有可能产生树脂毛刺。于是，这里在模制成形工序之前，设置使线圈安装槽12贴紧凸起42的工序，力图矫正线圈安装槽12的尺寸防止毛刺产生。
图24是表示线圈安装槽矫正工序的加工状态的说明图。如图24所示，这里，在组装体36的上方配置压缩冲头67，从金属片22的上面侧与线圈安装槽12附近进行压焊。通过该压缩冲头67的推压，线圈安装槽12的两侧面变形向槽内膨胀。此时，将凸起42插入线圈安装槽12内，从而，将线圈安装槽12压到凸起42，凸起42与线圈安装槽12贴紧。
因此，在后面将要述及的铸型工序P9中，合成树脂不会进入线圈安装槽12内，可以防止槽内产生树脂毛刺。为了解决毛刺问题，可以在连锁体21形成时，同时形成线圈安装槽，与通过切削加工在后面形成槽的情况相比，可以大幅度地减少工时。加之，由于是线圈安装槽12贴紧凸起42，槽的尺寸形状可以仿照凸起42被矫正，所以与切削加工相比可以提高线圈安装槽12的尺寸精度，防止卷线时线圈插入不良。
这样，在完成一系列的冲压工序后，进入合成树脂铸型工序P9。图25是表示合成树脂铸型工序的加工状态的说明图。如图25所示，这里，也将金属片22安装在卡盘37上直接进行处理，将卡盘37收容到植设中心销68的下模69。另外，在卡盘37的上方，放置设有口71的口板73。并且，从口71注入合成树脂，其固化后，通过推顶销72将成形品与卡盘37一起取出。此时，制造出的成形品，通过在卡盘37的凸起42、42及P4、P8工序的处理等，可以获得没有因为树脂露出而产生的毛刺的高精度的产品。
通过合成树脂进行模制成形后，将卡盘37从成形品取出，制造出图1所示的换向器1。该卡盘37其后可以进行再利用。如此完成的换向器1与未图示的旋转轴，电枢芯以及线圈卷线等一起组装，然后，进行合成树脂涂漆，形成电枢总成(P10)。然而，换向器1在合成树脂涂漆时，被晒到150～180度程度的高温，因此此时铜制的扇形块3氧化退色。因此，在总装工序P10后，清洗电刷滑动面4，同时，为了在成品精度上提高平面度和表面粗糙度，实施切削精加工(P11)。此时，如前所述，由于与各扇形块3的切缝6邻接的端部变成曲面，所以，即使电刷滑动面4进行不连续切削加工，也可抑制切缝6内产生毛刺，不需要后面的抛光。而且，在该切削精加工中，是将电枢总成的旋转轴支撑在轴承上的状态下切削电刷滑动面4的。也就是说，将电刷滑动面4一旋转轴的轴承为基准进行切削加工，与实际使用电机时相同的基准进行切削精加工，提高了产品可靠性。
通过凸起41、42高精度地形成切缝6和线圈安装槽12，模制成形后的加工仅靠电刷滑动面4的精加工是不足的，如现有技术的换向器那样，不需要切缝加工。因此，可以大幅度地减少制造工时，同时提高产品精度，降低成本提高可靠性。
本发明不仅限于前述实施例，在不违背其要旨的范围内可以进行各种变更。
例如，在前述实施例中，是以设置31个扇形块的换向器为例介绍本发明的制造方法的，但是其个数不限定为31个，可以对应旋转电机的规格适当变化。制造工序的顺序也一样，虽然必须将P5设定在P4后，P8设定在P9前，但是，P6、P7可以不必在P5后，P6和P7的顺序颠倒亦可。也就是说，也可P3→P7→P6→P4→P5→P8→P9地进行处理。
再有，P4和P8工序，不采用连锁体将单个的金属片收容到卡盘进行处理也是有效的。也就是说，作为单品将冲压成形后的金属片22排列到卡盘37，将其进行模制成形形成换向器时也可以适用P4、8的处理。而且，在去毛刺推簧片工序P4中，是通过1工序进行去毛刺和推簧片的2处理的，也可在分别独立的工序中进行这些处理。
根据本发明的扁平形换向器的制造方法，通过形成将连接设置多个构成扇形块的金属片的连锁状，将其组装成圆形，通过将其进行合成树脂铸型，可以获得扁平形的换向器，因此，与以往的换向器杆或冷锻方式相比，可以减少制造工时。此种情况下，采用加工速度较快的正向进给冲压装置形成连锁体，因此，可以获得材料利用率好的高精度产品，通过低成本制造可靠性高的产品。
另外，在模制成形之前可以将连接设置的金属片分离成单个金属片，从而，在模制成形之后，不需要将金属片彼此进行切割分离的切削加工，因此减少了工时，同时，可以防止加工时周向产生毛刺或合成树脂产生损伤，提高了产品的可靠性。
根据本发明的扁平形换向器的制造方法，由于是安装在形成扇形块的金属片上设有与金属片间形成的空隙进行嵌入连接的凸起的卡盘，推压金属片间的空隙附近，使空隙贴紧凸起之后进行模制成形的，所以成形时合成树脂不会进入空隙内，凸起部位在金属片间直接作为凹部残存形成切缝。所以可以省去模制成形后的切缝加工，减少工时。另外，由于切缝形成于卡盘的凸起，所以，与通过刀具形成切缝相比，可以提高切缝的位置精度，降低了产品精度的不均匀。
根据本发明的扁平形换向器的制造方法，由于是安装在形成扇形块的金属片上设有与金属片的外周部的线圈安装槽进行嵌入连接的凸起的卡盘，推压金属片间的线圈安装槽，使线圈安装槽贴紧凸起之后、进行模制成形的，所以成形时合成树脂不会进入线圈安装槽内，可以防止在槽内产生树脂毛刺。因此，为了解决槽内树脂毛刺问题，可以在金属片形成的同时形成线圈安装槽，与切削加工中后形成槽的情况相比，可以大幅度减少工时。加之，通过使线圈安装槽贴紧凸起，将槽的尺寸形状对照凸起进行矫正，因此，与切削加工相比可以提高线圈安装槽的尺寸精度，能够防止卷线时线圈插入不良。
根据本发明的扁平形换向器的制造装置，由于设有安装在形成换向器的金属片的电刷滑动连接面侧，设有与在金属片间形成的空隙进行嵌入连接的凸起的卡盘；从与电刷滑动连接面相反面侧推压安装在卡盘的金属片的空隙附近的推压机构，通过推压机构进行推压，将空隙两侧面贴紧凸起。从而，在使金属片间的空隙贴紧凸起的状态下进行模制成形，防止切缝内产生树脂毛刺，同时，能够提高切缝尺寸精度。
另外，通过在卡盘的凸起底部设置与金属片的端缘抵接的曲面部，从而，在凸起插入空隙的状态下推压空隙附近时，与金属片的空隙邻接的端缘模仿曲面部进行变形形成曲面，对电刷滑动连接面进行切削精加工时，即使进行不连续切削加工，也能防止扇形块的切缝内产生毛刺。从而，无需切削加工后的去毛刺，可以减少换向器制造工时。此时，曲面部的半径也可比精加工的切削量大，从而可以确实抑制精加工切削时产生毛刺。
根据本发明的扁平形换向器的制造装置，由于具有安装在形成扇形块的金属片的电刷滑动连接面侧，设有与形成于金属片的外周部的线圈安装槽进行嵌入连接的凸起的卡盘；推压安装在卡盘的金属片的线圈安装槽附近的推压机构，通过推压机构进行推压，使线圈安装槽的两侧面贴紧凸起。从而，在使线圈安装槽贴紧凸起的状态下可以进行模制成形，防止线圈安装槽内产生树脂毛刺，同时，能够提高槽尺寸的精度。
权利要求
1.一种扁平形换向器的制造方法，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，有以下工序形成连接设置多个形成前述扇形块的金属片的连锁体的工序；将前述连锁体组装成圆形，并将前述金属片沿着周向排列的工序；采用合成树脂将前述金属片进行一体模制成形的工序。
2.如权利要求1记载的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，前述连锁体通过正向进给冲压装置成形为连锁状，以前述扇形块数量份的金属片切断而成。
3.如权利要求1或2记载的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，前述连锁体被组装成圆形后，将卡盘安装在其电刷滑动连接面侧，在安装前述卡盘的状态下被模制成形。
4.如权利要求1～3的任一项记载的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，前述连接设置的前述金属片，在前述模制成形以前被分离成单个的金属片。
5.一种扁平形换向器的制造方法，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，有以下工序在形成前述扇形块的金属片的电刷滑动连接面侧安装设有嵌入连接于前述金属片间所形成的空隙的凸起的卡盘的工序；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘上的前述金属片的前述空隙附近，使前述空隙贴紧前述凸起的工序；在安装前述卡盘的状态下，用合成树脂将前述金属片一体模制成形的工序。
6.一种扁平形换向器的制造方法，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，有以下工序在形成前述扇形块的金属片的电刷滑动连接面上安装设有与前述金属片的外周部所形成的线圈安装槽进行嵌入连接的凸起的卡盘的工序；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘上的前述金属片的前述线圈安装槽附近，使前述线圈安装槽贴紧前述凸起的工序；在安装前述卡盘的状态下，采用合成树脂将前述金属片一体模制成形的工序。
7.一种扁平形换向器的制造方法，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，有以下工序(a)形成连接设置多个形成前述扇形块的金属片的连锁体的工序；(b)将前述连锁体组装成圆形，沿着周向排列前述金属片的工序；(c)在前述组装成圆形的连锁体的电刷滑动连接面侧，安装设有嵌入连接于前述金属片间所形成的空隙的第一凸起和嵌入连接于前述金属片的外周部所形成的线圈安装槽的第二凸起的卡盘的工序；(d)从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压前述金属片的前述空隙附近，使前述空隙贴紧前述第一凸起的工序；(e)将前述连接设置的前述金属片分离成单个金属片的工序；(f)从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压前述线圈安装槽附近，使前述线圈安装槽贴紧前述第二凸起的工序；(g)在安装前述卡盘的状态下，用合成树脂将前述金属片一体模制成形的工序。
8.如权利要求7记载的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，设有在前述工序(c)之后(f)之前形成在前述金属片的内周侧向轴向突出的毂部的工序。
9.如权利要求8记载的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，设有在形成前述毂部的工序之后使前述毂部的顶端从底部扩径的工序。
10.如权利要求7～9的任一项记载的扁平形换向器的制造方法，其特征在于，在前述金属片设置形成台阶的主体部和外周部，设置于前述工序(c)之后(f)之前在前述主体部和前述外周部之间的台阶部形成向前述主体部侧突出的结合片的工序。
11.一种扁平形换向器的制造装置，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，具备将连接设置多个形成前述扇形块的金属片的连锁体组装成圆形进行收容，设置有安装前述金属片的金属片安装部和限制前述金属片的内周的内径导向部，形成圆盘状的旋转体；沿着前述旋转体的外周配置的限制前述金属片的外周部的外径导向部件；在前述旋转体的下方上下自由移动地配置的，从在前述旋转体上与前述金属片对应形成的多个销孔向前述旋转体上面突出，使前述金属片从前述旋转体脱离的多个脱模销。
12.一种扁平形换向器的制造装置，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，具备安装在形成前述换向器的金属片的电刷滑动连接面侧、设有与在前述金属片间形成的空隙进行嵌入连接的凸起的卡盘；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘上的前述金属片的前述空隙附近的推压机构。
13.如权利要求12记载的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，在前述卡盘的前述凸起底部设置与前述金属片的端缘抵接的曲面部。
14.如权利要求13记载的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，前述曲面部的半径比向前述金属片的电刷滑动面施与的精加工的切削量大。
15.如权利要求12～14的任一项记载的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，前述凸起的顶端部尺寸比底部尺寸大。
16.一种扁平形换向器的制造装置，是具有通过合成树脂形成圆盘状的托架部和沿着周向在前述托架部的轴向一端面配设的多个扇形块的扁平形换向器的制造装置，其特征在于，具备安装在形成前述扇形块的金属片的电刷滑动连接面侧、设有与形成于前述金属片的外周部的线圈安装槽进行嵌入连接的凸起的卡盘；从与前述电刷滑动连接面相反面侧推压安装在前述卡盘的前述金属片的前述线圈安装槽附近的推压机构。
全文摘要
本发明是制造沿着周向在合成树脂制的托架部配设多个扇形块的扁平形换向器，设有以下工序形成连接设置多个金属片的连锁体的工序P1；将连锁体组装成圆形的工序P2；将设有与金属片间的空隙进行嵌入连接的第一凸起及与线圈安装槽凸起进行嵌入连接的第二凸起的卡盘安装到连锁体的工序P3；推压金属片的空隙附近使空隙贴紧第一凸起的工序P4；将连接设置的金属片分离成单个金属片的工序P7；推压线圈安装槽附近使线圈安装槽贴紧第二凸起的工序P8；在安装卡盘的状态下，采用合成树脂将金属片进行一体模制成形的工序P9。
文档编号H01R39/06GK1602574SQ0282482
公开日2005年3月30日 申请日期2002年10月29日 优先权日2001年12月11日
发明者上原修二, 南秀行, 岩下和男, 荒川雄三, 山崎和弘, 竹部康弘, 小岛理规, 石关隆行, 神田健一, 堀内秀基, 吉泽正行, 横尾次男 申请人:株式会社美姿把