(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動ブラシ成形用の材料粉末を圧搾室内に充填する工程と、前記圧搾室内の材料粉末を圧搾して材料粉末を所定の形状に成形する工程と、前記圧搾により成形されたブラシ成形体を前記圧搾室から押し出すと共にブラシ成形体のブラシ摺動面を荒らしてブラシ摺動面の表面層を除去する工程とを具備することを特徴とする電機用摺動ブラシの製造方法。
【請求項２】
摺動ブラシ成形用の圧搾室を有する基台と、前記基台の圧搾室内に材料粉末を供給するフィーダーと、前記圧搾室の材料粉末を圧搾成形する圧搾成形手段と、前記圧搾室において圧搾成形終了後の摺動ブラシを押し出すロアパンチと、前記ロアパンチによって押し出される経路上に設けられ、圧搾成形された摺動ブラシのブラシ摺動面を荒らしてブラシ摺動面の表面層を除去するダイスとを具備することを特徴とする電機用摺動ブラシの製造装置。
【請求項３】
前記ブラシ摺動面の表面層を除去するダイスの表面には、硬質砥粒の電着またはサンドブラストによる荒らし加工が施されていることを特徴とする請求項２に記載された電機用摺動ブラシの製造装置。
【請求項４】
前記硬質砥粒の電着またはブラストによる荒らし加工が施されているダイスの表面における荒らし面は、中心線平均表面粗さＲａ  が３μｍよりも粗く形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された電機用摺動ブラシの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は例えば電動機等に使用される電機用摺動ブラシの製造方法およびその装置に関し、特に初期ノイズの発生を減少させることができる摺動ブラシを製造することが可能な製造方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電動機、発電機等の電機機械には、整流用の摺動ブラシが使用されており、これらの多くには金属黒鉛質摺動ブラシが使用されている。
これらの電機機械に使用される金属黒鉛質摺動ブラシは、例えば成形金型内に充填された黒鉛や銅等の材料粉末を圧縮成形し、これを焼成することによりブラシ本体が作られる。
このようにして成形される摺動ブラシは金型成形時の圧搾作用により、金型壁面における材料粉末が引き伸ばされて緻密化し、表面が固化するという現象が発生することが知られている。
また、例えば銅含有率が３０重量％〜６０重量％で成形、焼成がなされた摺動ブラシ摺動面の中心線平均表面粗さＲａ  は約０．５μｍ〜１．５μｍであった。
【０００３】
このために、このまま電動機等の摺動ブラシに使用した場合には、表面が固化したブラシ摺動面が電動機等の整流子に直接的に当り、初期ノイズが高いという技術的課題があった。
また、他の電気機器等に対して障害を与えるという技術的課題があった。
そこで、材料粉末に混入させるバインダーや成形圧力を調整する等して母材をソフト化させる工夫を施したり、または成形されたブラシの摺動面に適当なテーパー形状、円弧または波形形状等の後加工を施すことで、初期ノイズを低減させる等の対策がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したようにバインダーや成形圧力を調整する等の工夫を施した場合においては、ブラシの耐磨耗性が悪化するという新たな課題が発生する。
また、金型成形されたブラシの摺動面に適当なテーパー形状、円弧または波形形状等の後加工を施す場合には、グラインダー等の加工設備を必要とし、また加工にあたってはある程度の熟練が必要となる。
更に、製造工程が増加することによるコストアップは免れないといった課題も有している。
【０００５】
本発明は、前記した技術的課題を解決するためになされたものであり、材料粉末を圧搾してブラシ本体を成形する金型成形の離型時において、同時にブラシ摺動面の表面層を除去し得るよう構成することにより、成形、焼成後の摺動ブラシ面の中心線平均表面粗さＲａ  を２〜１５μｍとし、初期ノイズの発生を減少させることが可能な摺動ブラシの製造方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するためになされた本発明に係る摺動ブラシの製造方法は、摺動ブラシ成形用の材料粉末を圧搾室内に充填する工程と、前記圧搾室内の材料粉末を圧搾して材料粉末を所定の形状に成形する工程と、前記圧搾により成形されたブラシ成形体を前記圧搾室から押し出すと共にブラシ成形体のブラシ摺動面を荒らしてブラシ摺動面の表面層を除去する工程とを具備することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る摺動ブラシの製造装置は、摺動ブラシ成形用の圧搾室を有する基台と、前記基台の圧搾室内に材料粉末を供給するフィーダーと、前記圧搾室の材料粉末を圧搾成形する圧搾成形手段と、前記圧搾室において圧搾成形終了後の摺動ブラシを押し出すロアパンチと、前記ロアパンチによって押し出される経路上に設けられ、圧搾成形された摺動ブラシのブラシ摺動面を荒らしてブラシ摺動面の表面層を除去するダイスとを具備することを特徴としている。
【０００８】
そしてこの場合、前記ブラシ摺動面の表面層を除去するダイスの表面には、好ましくは硬質砥粒の電着またはブラストによる荒らし加工が施され、さらにダイスの表面における荒らし面は、中心線平均表面粗さＲａ  が３μｍよりも粗く形成されていることが望ましい。
更には、Ｒａ  が１０μｍよりも粗く形成されていることが好ましい。
【０００９】
【作用】
前記した摺動ブラシの製造方法によると、圧搾室内において成形されたブラシ成形体は、圧搾室から押し出される際にブラシ成形体のブラシ摺動面が荒らされて、金型成形時の圧搾作用により緻密化され表面が固化されたブラシ摺動面の表面層は除去される。
また前記した摺動ブラシの製造装置によると、圧搾室に続いてダイスが形成され、ダイス表面には例えば硬質砥粒の電着またはブラストによる荒らし加工が施されている。
そしてロアパンチによって圧搾成形終了後の摺動ブラシを押し出すことにより、ブラシ摺動面の表面層を荒らして表面層を除去するようになされる。
従って、圧搾に続く離型の工程において表面が固化されたブラシ摺動面の表面層が除去される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１乃至図６に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。図に示す符号１は、そのほぼ中央部に摺動ブラシ成形用の圧搾室２を有する基台であり、この基台１の上方には前記圧搾室２の上面開口部を開閉自在に閉塞し、後述する材料粉末ａを圧搾成形する上型３が配置されている。
更に、基台１の上面には、前記圧搾室２内に材料粉末ａを送り込むフィーダー４と、このフィーダー４に前記材料粉末ａを供給するホッパー５が配置されている。
【００１１】
また前記圧搾室２の下面には圧搾成形終了後の半製品（摺動ブラシ）Ａを上方に押し出すためのロアパンチ７が設けられている。
更に、前記上型３には摺動ブラシ８に取り付けられる導線９の一端部が挿通されており、前記基台１の上面、すなわち前記フィーダー４と対向する位置には、前記上型３によって圧搾成形される摺動ブラシ８に一端を埋設した前記導線９を所定長さに切断するための切断器１０が配置されている。
【００１２】
以上が本発明の摺動ブラシの製造装置にかかる実施の形態の全体構成であり、次にこのように構成された装置の各部について詳述する。
前記圧搾室２は基台１に設けられた段付孔１ａ内の上部に設けられた押型１１と、この押型１１の切欠溝１１ａ内を摺動する前記上型３とから構成されている。
そして押型１１は、押型１１の外側壁に嵌着された押型止め金１２を介して前記基台１に一体的に固定されている。
【００１３】
また前記上型３は基台１を支承する４本の支柱１３……１３の上端部に設けられた作動装置１４における作動杆１４ａの側部から軸心方向に穿設された導線挿通孔１４ｂと直角に合致する通孔３ａが穿設されていて、他端を繰出しリール１５に巻回した導線９の一端を挿通するようになっている。
【００１４】
フィーダ４は下面に開口部、また上面中央に材料取入口６を穿設した矩形状の箱体であり、この下端面を基台１の上面と摺接しつつ作動装置１６の作動杆１６ａによって前記圧搾室２に向かって往復運動するようになっている。
またフィーダ４の上端側壁と、前記ホッパー５の材料供給口５ａとの間には、開閉可能なシャッタ１７が取り着けられている。
【００１５】
またロアパンチ７は基台１の下面に設けられた段付孔１ａを介して上方に突出する作動装置１８における作動杆１９の上端面に取り着けられていて、圧搾成形後の製品を上方に押し出すことができるように構成されている。
前記導線９の切断器１０は図３に示すように、基台１上面に突設された基板２０に下端部を螺挿した支軸２１を介して回動自在に枢支され、自由端部に固定刃２２ａ、可動刃２２ｂから成る切刃２２を有するレバー２３が設けられている。このレバー２３の一側壁には、軸方向に摺動自在の可動レバー２４が図示しない支持ねじを介して取り着けられている。
【００１６】
そして、この可動レバー２４の一端上面には、前記可動刃２２ｂの枢支軸２５からある間隔を置いた位置に設けられた係合溝２６と係合する係止ピン２７が、また他端下面には前記レバー２３が回動偏位したとき、基板２０上面に突設されたストッパー（図示せず）に当接するピン（図示せず）がそれぞれ設けられている。
さらに前記レバー２３の支点、すなわち支軸２１との枢着部上面には、前記レバー２３の軸線と所定の角度を置いた状態に補助レバー２８が取り付けられていると共に、この補助レバー２８の自由端は、図３に示すようにカッタシリンダ２９における作動杆３０の先端部に連結されている。
【００１７】
そして、前記レバー２３が時計回り方向に回動偏位してピンがストッパに当接することにより、可動レバー２４が摺動し、可動刃２２ｂが枢支軸２５を介して回動偏位する。
このとき固定刃２２ａと前記可動刃２２ｂとの間に介在された前記導線９を切断することになる。
【００１８】
尚、図中の符号３１で示したものは、各作動杆１４ａ，１６ａ，１９，３０の作動範囲を制御する制御装置（図示せず）の検出部であり、この検出部３１は、作動子３１ａとスイッチ３１ｂとから構成されている。
【００１９】
図５は前記押型１１の切欠溝１１ａに形成された圧搾室２と、これに続くダイス１１ｂの詳細を拡大断面図によって示したものである。
圧搾室２は図５の前後左右に存在する押型１１によって四辺が囲まれ、また上下に存在する前記上型３およびロアパンチ７によって密封空間が形成されるように構成されている。
そして圧搾室２に続くその上部には、ダイス１１ｂが形成されている。このダイス１１ｂは押型１１における切欠溝１１ａの一部に形成されており、その表面には硬質砥粒の電着またはブラストによる荒らし加工が施されている。
この荒らし加工が施された面は、圧搾室２の側壁に対してわずかな寸法ｄ（ｄ＝０．００２〜０．２ｍｍ）をもって外方向に拡張されている。
またダイス１１ｂの長さは、ブラシ摺動面の表面層を確実に除去するために、圧搾後の成形体の厚さの１／２〜１に相当する長さとすることが好ましい。
【００２０】
次に以上のように構成された摺動ブラシの製造装置の作用について説明する。まず、前記各作動杆１４ａ，１６ａ，１９，３０を所定位置まで後退させた状態（図１乃至図３の状態）から作動装置１６の作動杆１６ａを所定位置まで摺動させ、フィーダー４内の粉末材料ａを圧搾室２内に供給する。
このときホッパー５の材料供給口５ａは、シャッタ１７の上面にて閉塞する。
【００２１】
次にフィーダー４を元の位置に戻すことにより、ホッパー５内の材料粉末をフィーダー４内に供給すると共に、図５に示すように上型３を下降せしめ圧搾室２の上面開口部を閉塞し、材料粉末ａを圧搾成形する。
このとき上型３の下端面から延出する導線９の一端部は、圧搾室２内に突出した状態にあるため、導線９の一端は圧搾成形された摺動ブラシ８に埋設される。
【００２２】
次に上型３を元の位置に後退させ、このとき同時に前記摺動ブラシ８が圧搾室２の壁面に圧接しているため導線９は所定長さ繰り出される。
そして、この後切断器１０の作動杆３０を所定長さ突出させることにより、固定刃２２ａと可動刃２２ｂとの間に前記導線９が介在され、導線９は所定長さに切断される。
【００２３】
次に切断器１０を後退させると同時にロアパンチ７を上昇させる。
ここで、ロアパンチ７の上昇によって摺動ブラシ８は、図６に（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）で示すような順序を経て、圧搾室２からダイス１１ｂを通り押型１１の上部に押し出される。
即ち、ロアパンチ７の上昇により摺動ブラシ８は、図６（Ａ）に示す圧搾室２内から図６（Ｂ）に示すように押し上げられ、摺動ブラシ８はいわゆるスプリングバック作用により若干拡張し、摺動ブラシ８のブラシ摺動面８ａは荒らし加工が施されているダイス１１ｂに当接する。
【００２４】
そしてそのままロアパンチ７は上昇を続け、図６（Ｃ）に示すように摺動ブラシＡを押型１１の上部に押し出す。
この時、摺動ブラシ８のブラシ摺動面８は、ダイス１１ｂの荒らし加工面により荒らされて、ブラシ摺動面の表面層が除去される。
即ち、金型成形時の圧搾作用により緻密化され表面が固化されたブラシ摺動面の表面層は除去される。
【００２５】
こうして摺動ブラシ８は押型１１の上部に押し出されると共に、続いて前記フィーダー４が摺動し前記ロアパンチ７が後退したとき、圧搾室２内に再び材料粉末ａを供給する。
このとき同時にフィーダ４の側壁によって摺動ブラシ８を水平方向の所定位置まで押圧して移送する。
続いて前記と同様の動作を繰り返すことにより、導線付き金属黒鉛質成形体を連続的に得ることができる。
そして、成形体を図示しない焼成炉で焼成すれば、摺動面の中心線平均表面粗さＲａ  ＝２〜１５μｍの金属黒鉛質摺動ブラシを容易に製造することができる。本発明は、特に金属（例えば、銅、銀）含有率が３０〜６０重量％の金属黒鉛質摺動ブラシの製造にあたり、最適な方法である。
【００２６】
以上のように、本発明による方法および装置によって得られる摺動ブラシによれば、圧搾室２から摺動ブラシ８を離型する際に、圧搾作用により緻密化され表面が固化されたブラシ摺動面の表面層が同時に除去される。
従ってこのまま電動機等の摺動ブラシに使用しても、整流作用における初期ノイズの少ない特性を得ることができる。
【００２７】
次に、前記ダイス１１ｂの荒らし加工面の最適な粗度についての実験結果について説明する。
まず、銅３８重量％、黒鉛５８重量％、ＭＯ  Ｓ２  ４重量％からなる材料に、適量のフェノ−ル樹脂を溶解したアルコ−ルを混ぜ、混練し、乾燥し、粉砕した後、成型する。
そして、成型に際し、ダイスの表面における荒し面をＲａ  ＝３μｍよりも粗い面とし、ブラシ摺動面表面粗さＲａ  を２，６，１１，１５μｍとしたブラシ成型体を作成し、焼成した（実施例１乃至実施例４）。
また、比較例として、上記実施例と同質の材料で成型した後、ダイスの表面における荒し面をＲａ  ＝３μｍよりも小さな面とし、ブラシ摺動面表面粗さＲａ  を０．１μｍとしたブラシ成型体を作成し、焼成した。
そして、これらを自動車ワイパ−用モ−タに組み込んで初期ノイズを測定した。
以下、表１に、焼成後の各ブラシ摺動面の中心線平均表面粗さ及びこれらを自動車ワイパ−用モ−タに組み込んで初期ノイズを測定した結果を示す。
【００２８】
【表１】
0003560197.tif 000002
【００２９】
以上の結果から明らかなように、ダイスの表面における荒らし面は、中心線平均表面粗さＲａ  が３μｍよりも粗く形成されている場合に、初期ノイズの低減効果が発揮される。
特に、ブラシ摺動面表面粗さＲａ  が１０μｍよりも粗く形成されている場合に、初期ノイズの低減効果が有効に発揮される。
尚、上記実施の形態では、上型により材料粉末を圧搾成形する場合について説明したが、特にこれに限定されることはなく、基板に対して水平に摺動する圧搾手段を用いて圧搾成形しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、本発明の摺動ブラシの製造方法およびその装置によれば、圧搾室内において成形されたブラシ成形体は、ロアパンチの作用により圧搾室から押し出される際に、ブラシ摺動面が硬質砥粒の電着またはブラストによる荒らし加工が施されたダイス表面によって荒らされる。
これにより金型成形時の圧搾作用により緻密化され、表面が固化されたブラシ摺動面の表面層は除去される。
よって、従来のようにブラシ摺動面に特別な後加工を施す必要性もなくなり、電動機等の整流作用において初期ノイズの少ない特性を有する摺動ブラシを連続的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摺動ブラシの製造装置の一実施例を一部破断して示した正面図である。
【図２】図１に示す実施例を一部破断して示した側面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線を矢印方向に見た断面図である。
【図４】図１に示す実施例の主要部を示した斜視図である。
【図５】圧搾室部分の構成を示した断面図である。
【図６】圧搾室より摺動ブラシを押し出す過程を示した断面図である。
【符号の説明】
１    基台
２    圧搾室
３    上型
４    フィーダー
５    ホッパー
７    ロアパンチ
８    摺動ブラシ
８ａ  ブラシ摺動面
９    導線
１０    切断器
１１    押型
１１ｂ  ダイス
ａ    材料粉末
【図１】
0003560197.tif 000003
【図２】
0003560197.tif 000004
【図３】
0003560197.tif 000005
【図４】
0003560197.tif 000006
【図５】
0003560197.tif 000007
【図６】
0003560197.tif 000008