特許 6091572 カーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリル及び加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6091572

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】カーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリル及び加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23B 51/00 20060101AFI20170227BHJP

   B23B 35/00 20060101ALI20170227BHJP

【ＦＩ】

   B23B51/00 S

   B23B35/00

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-184641(P2015-184641)

(22)【出願日】2015年9月18日

【審査請求日】2016年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000154185

【氏名又は名称】株式会社富士カーボン製造所

(74)【代理人】

【識別番号】100090239

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 始

(74)【代理人】

【識別番号】100100859

【弁理士】

【氏名又は名称】有賀 昌也

(72)【発明者】

【氏名】浮森 悟

(72)【発明者】

【氏名】マイ バン タン

(72)【発明者】

【氏名】宮城 保寿

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５２８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１６４５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１３２１７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０５−０２６２２０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ５１／００

Ｂ２３Ｂ ３５／００

Ｂ２３Ｇ ５／２０

Ｈ０２Ｐ １５／０２

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラシ本体に形成したリード線取り付け穴にリード線の基端部を挿入し、導電性粉体をリード線取り付け穴に充填して加圧圧縮することによりリード線をブラシ本体に固定したカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリルであって、
ドリル本体の先端に、ドリル本体より細い径を有する先端軸部を設けるとともに、該先端軸部に、先端切れ刃と、第１外周切れ刃と、第１外周切れ刃から連続する第２外周切れ刃から成るリーディングエッジを設け、
先端切れ刃と第１外周切れ刃及び第２外周切れ刃をドリル本体の回転中心線を含む基準面に設けるとともに、先端切れ刃を回転中心線の一側に配置し、第１外周切れ刃と第２外周切れ刃を回転中心線の他側に配置し、
先端切れ刃の内側角隅部と第１外周切れ刃の内側角隅部が回転中心線上で接するように先端切れ刃と第１外周切れ刃を設けるとともに、前記基準面内において先端切れ刃と第１外周切れ刃が所定の角度を成し、
第１外周切れ刃と第２外周切れ刃が所定の角度を成す三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部が前記先端軸部の側方へ突出するように設け、
先端切れ刃と第１外周切れ刃との成す角度が110〜130°で、かつ第１外周切れ刃と第２外周切れ刃との成す角度が80〜100°であることを特徴とする加工用ドリル。

【請求項2】

前記回転中心線と前記頂角部との間隔ｙと、前記先端軸部の半径ｘが式：ｙ／ｘ≧1.9を満たすことを特徴とする請求項１に記載の加工用ドリル。

【請求項3】

ブラシ本体に形成したリード線取り付け穴にリード線の基端部を挿入し、導電性粉体をリード線取り付け穴に充填して加圧圧縮することによりリード線をブラシ本体に固定したカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工方法であって、
ドリル本体の先端にドリル本体より細い径を有する先端軸部を設けるとともに該先端軸部に、先端切れ刃と、第１外周切れ刃と、第１外周切れ刃から連続する第２外周切れ刃から成るリーディングエッジを設け、
先端切れ刃と第１外周切れ刃及び第２外周切れ刃をドリル本体の回転中心線を含む基準面に設けるとともに、先端切れ刃を回転中心線の一側に配置し、第１外周切れ刃と第２外周切れ刃を回転中心線の他側に配置し、
先端切れ刃の内側角隅部と第１外周切れ刃の内側角隅部が回転中心線上で接するように先端切れ刃と第１外周切れ刃を設けるとともに、前記基準面内において先端切れ刃と第１外周切れ刃が所定の角度を成し、
第１外周切れ刃と第２外周切れ刃が所定の角度を成す三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部が前記先端軸部の側方へ突出するように設けたカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリルを使用し、
ブラシ本体に対して加工用ドリルを回転させながら所定の下降速度で下降させる下降工程と、
加工用ドリルがブラシ本体に対し、所定の深さまで下降したとき回転を続けながら下降を停止する停止工程と、
停止工程に続いて、加工用ドリルを回転させながら下降速度より速い上昇速度で加工用ドリルを上昇させる上昇工程から成ることを特徴とする加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は回転電機等に用いられるカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリル及び加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

カーボンブラシの一形式として、特開２００６−５０７７２号公報、特開２００８−１５４４５３号公報、特開２０１１−５０１４２号公報等には、ブラシ本体に形成したリード線取り付け穴にリード線の基端部を挿入し、銅粉をリード線取り付け穴に充填して加圧圧縮することによりリード線をブラシ本体に固定したカーボンブラシが開示されている。

【0003】

通常、この種のリード線取り付け穴は、図６に示すドリル１００を使用してブラシ本体に加工される。図７に示すように、このドリル１００を用いてブラシ本体１０１に加工したリード線取り付け穴１０２はストレートな形状を有している。このリード線取り付け穴１０２には、リード線取り付け装置１１０を使用してリード線１０３が取り付けられる。リード線取り付け装置１１０は銅粉１１１を蓄える受け皿１１２、受け皿１１２の底面の開口１１３に昇降可能に嵌合するチューブラ１１４を備えている。

【0004】

リード線取り付け装置１１０を図８に模式的に示す手順で作動させることによりリード線１０３がブラシ本体１０１のリード線取り付け穴１０２に固定される。初めに、ステップ（Ａ）でリード線１０３を挿入したチューブラ１１４を下降させてチューブラ１１４をリード線取り付け穴１０２に進入させ、チューブラ１１４の先端から突出しているリード線１０３の基端部をリード線取り付け穴１０２の穴底に押し付け、リード線１０３の基端部を仮成型する。

【0005】

続いて、ステップ（Ｂ）でチューブラ１１４を上昇させ、チューブラ１１４で閉じていた受け皿１１２の底面の開口１１３を開け、受け皿１１２から銅粉１１１をリード線取り付け穴１０２に導入し、リード線１０３の基端部とリード線取り付け穴１０２の間の隙間に銅粉１１１を充填する。

【0006】

次にステップ（Ｃ）で、再度チューブラ１１４を下降させ、受け皿１１２の開口１１３をチューブラ１１４で閉じて受け皿１１２からリード線取り付け穴１０２への銅粉１１１の導入を停止する。

【0007】

さらにステップ（Ｄ）で、チューブラ１１４を下降させ、チューブラ１１４の先端をリード線取り付け穴１０２内の銅粉１１１に押し付けて加圧圧縮し、しかる後、ステップ（Ｅ）で再度チューブラ１１４を上昇させてリード線取り付け穴１０２から抜き出す。かかる一連のステップ（Ａ）〜（Ｅ）を経て、リード線１０３の基端部をブラシ本体１０１のリード線取り付け穴１０２に固定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００６−５０７７２号公報

【特許文献2】特開２００８−１５４４５３号公報

【特許文献3】特開２０１１−５０１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来のドリル１００で加工したリード線取り付け穴１０２は形状がストレートなため、リード線１０３の基端部がリード線取り付け穴１０２の内壁に引っ掛かり難い。そのため、銅粉１１１を加圧圧縮してリード線１０３の基端部をブラシ本体１０１に固定したときの固着力が低く、リード線取り付け穴１０２から外れ易い。一方、銅粉１１１を強く加圧して圧縮すれば固着力は増すものの、高い加圧力でブラシ本体１０１が破損するおそれがある。

【0010】

本発明はかかる問題点に鑑み、リード線が外れ難いリード線取り付け穴の加工を可能にするリード線取り付け穴の加工用ドリル及び加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

請求項１に記載の発明は、
ブラシ本体に形成したリード線取り付け穴にリード線の基端部を挿入し、導電性粉体をリード線取り付け穴に充填して加圧圧縮することによりリード線をブラシ本体に固定したカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリルであって、
ドリル本体の先端に、ドリル本体より細い径を有する先端軸部を設けるとともに、該先端軸部に、先端切れ刃と、第１外周切れ刃と、第１外周切れ刃から連続する第２外周切れ刃から成るリーディングエッジを設け、
先端切れ刃と第１外周切れ刃及び第２外周切れ刃をドリル本体の回転中心線を含む基準面に設けるとともに、先端切れ刃を回転中心線の一側に配置し、第１外周切れ刃と第２外周切れ刃を回転中心線の他側に配置し、
先端切れ刃の内側角隅部と第１外周切れ刃の内側角隅部が回転中心線上で接するように先端切れ刃と第１外周切れ刃を設けるとともに、前記基準面内において先端切れ刃と第１外周切れ刃が所定の角度を成し、
第１外周切れ刃と第２外周切れ刃が所定の角度を成す三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部が前記先端軸部の側方へ突出するように設け、
先端切れ刃と第１外周切れ刃との成す角度が110〜130°で、かつ第１外周切れ刃と第２外周切れ刃との成す角度が80〜100°であることを特徴とする。

【0012】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加工用ドリルにおいて、
前記回転中心線と前記頂角部との間隔ｙと、前記先端軸部の半径ｘが式：ｙ／ｘ≧1.9を満たすことを特徴とする。

【0013】

請求項３に記載の発明は、ブラシ本体に形成したリード線取り付け穴にリード線の基端部を挿入し、導電性粉体をリード線取り付け穴に充填して加圧圧縮することによりリード線をブラシ本体に固定したカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工方法であって、
ドリル本体の先端にドリル本体より細い径を有する先端軸部を設けるとともに該先端軸部に、先端切れ刃と、第１外周切れ刃と、第１外周切れ刃から連続する第２外周切れ刃から成るリーディングエッジを設け、
先端切れ刃と第１外周切れ刃及び第２外周切れ刃をドリル本体の回転中心線を含む基準面に設けるとともに、先端切れ刃を回転中心線の一側に配置し、第１外周切れ刃と第２外周切れ刃を回転中心線の他側に配置し、
先端切れ刃の内側角隅部と第１外周切れ刃の内側角隅部が回転中心線上で接するように先端切れ刃と第１外周切れ刃を設けるとともに、前記基準面内において先端切れ刃と第１外周切れ刃が所定の角度を成し、
第１外周切れ刃と第２外周切れ刃が所定の角度を成す三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部が前記先端軸部の側方へ突出するように設けたカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリルを使用し、
ブラシ本体に対して加工用ドリルを回転させながら所定の下降速度で下降させる下降工程と、
加工用ドリルがブラシ本体に対し、所定の深さまで下降したとき回転を続けながら下降を停止する停止工程と、
停止工程に続いて、加工用ドリルを回転させながら下降速度より速い上昇速度で加工用ドリルを上昇させる上昇工程から成ることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、本体の先端部に本体より細い径を有する先端軸部を設け、先端軸部に第１外周切れ刃と第２外周切れ刃を設けるとともに、第１外周切れ刃と第２外周切れ刃が所定の角度を成す三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部が前記先端軸部の側方へ突出するように設けたので、加工用ドリルの回転に伴って先端軸部がブレながら回転する。
そのため、加工用ドリルの下降に伴い、ブラシ本体には先端切れ刃によってストレート穴が切削加工されるとともに、三角形を成す第１外周切れ刃と第２外周切れ刃によって、ストレート穴の内壁に沿って延びる螺旋溝が切削加工される。
また、加工時に螺旋溝の形状が崩れ難くなる。なおかつ、第１外周切れ刃と第２外周切れ刃が成す三角形が、加工用ドリルの回転時にブレ易い位置にくる。

【0015】

本発明によれば、停止工程では、加工用ドリルが昇降を停止したまま回転するので、ストレート穴の底部に第１外周切れ刃と第２外周切れ刃によって螺旋溝の外径より大きい内径を有する拡径部が形成される。

【0016】

第１外周切れ刃と第２外周切れ刃によって形成される螺旋溝のピッチは加工用ドリルの昇降速度が速いほど大きくなる。そして、螺旋溝のピッチが大きいほど先端軸部が軸心側に大きくブレ、そのため螺旋溝の外径は小さくなる。一方、加工用ドリルの昇降速度が遅くなれば、螺旋溝のピッチが小さくなり、先端軸部の軸心側へのブレが小さくなるので、螺旋溝の外径は大きくなる。上昇工程では、ドリルが下降速度より速い上昇速度で上昇するので、上昇工程でストレート穴の内壁に沿って形成される螺旋溝のピッチは下降工程で形成された螺旋溝のピッチより大きくなる。そのため、下降工程で形成された螺旋溝が上昇工程で部分的に破損することがあっても大部分は残存する。

【0017】

このように、本発明に係る加工用ドリルを使用し、下降工程、停止工程、上昇工程の各ステップを経てブラシ本体を加工することにより、ブラシ本体の表面から内部に直進するストレート穴と、ストレート穴の内壁に沿って延びる螺旋溝と、ストレート穴の底部に形成され、螺旋溝の外径より大きい内径を有する拡径部を備えたリード線取り付け穴がブラシ本体に加工される。

【0018】

かかる構造のリード線取り付け穴にリード線の基端部を挿入し、その周囲に導電性粉末を充填し、
充填した導電性粉末を加圧圧縮してリード線をリード線取り付け穴に固定すると、リード線の基端部が螺旋溝及び拡径部に引っ掛かるので、リード線がリード線取り付け穴から外れ難くなる。

【0019】

請求項２に係る発明によれば、頂角部の先端軸部の側方への突出寸法が大きくなり、加工用ドリルの回転時に先端軸部がブレ易くなる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施例に係るカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工用ドリルを示す側面図である。

【図2】同加工用ドリルを示す正面図である。

【図3】本発明の一実施例に係るカーボンブラシのリード線取り付け穴の加工方法を示す模式的説明図である。

【図4】同加工方法で加工したリード線取り付け穴の一例を示す斜視図である。

【図5】同加工方法で加工したリード線取り付け穴にリード線を固定する手順を示す模式的説明図である。

【図6】従来のリード線取り付け穴の加工用ドリルを示す側面図である。

【図7】同加工用ドリルで加工したリード線取り付け穴と、リード線取り付け装置を示す模式的説明図である。

【図8】同加工用ドリルで加工したリード線取り付け穴にリード線を固定する手順を示す模式的説明図である。

【実施例】

【0021】

以下に本発明を図面に基づき説明する。図１及び図２に本発明の一実施例に係るカーボンブラシのリード線の取り付け穴の加工方法に使用する加工用ドリル１０を示す。当該加工用ドリル１０の本体１１の先端部には本体１１より径の細い先端軸部１２が設けられている。先端軸部１２の径は本体１１の径の約半分である。この先端軸部１２に先端切れ刃１３と、第１外周切れ刃１４と、第１外周切れ刃１４から連続する第２外周切れ刃１５から成るリーディングエッジ１２Ａが設けられている。

【0022】

先端切れ刃１３と第１外周切れ刃１４及び第２外周切れ刃１５はドリル本体１１の回転中心線Ｌを含む基準面Ｓ内に設けられている。先端切れ刃１３は回転中心線Ｌの一側に設けられ、第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５は回転中心線Ｌ他側に設けられ、先端切れ刃１３の内側角隅部１６と第１外周切れ刃１４の内側角隅部１６が接している。

【0023】

第１外周切れ刃１３と第２外周切れ刃１４は基準面Ｓ内において三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部１７が先端軸部１２の側方へ突出するように設けられている。
そして、回転中心線Ｌと頂角部１７との間隔ｙと、先端軸部１２の半径ｘが式：ｙ／ｘ≧1.9を満たすように寸法が設定されている。

【0024】

先端切れ刃１３と第１外周切れ刃１４とが基準面内において成す角度θ１は110〜130°を成すように両刃１３，１４が設けられている。また、第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５とが基準面Ｓ内において成す角度θ２は80〜100°となるように両刃１４，１５が設けられている。さらにまた、先端切れ刃１３、第１外周切れ刃１４及び第２外周切れ刃の逃げ角は２０°に設定されている。

【0025】

加工用ドリル１０の構造は以上の通りであって、図３にこの加工用ドリル１０を使用してカーボンブラシの本体１０１にリード線取り付け穴２０を加工するステップ（Ａ）〜（Ｅ）を模式的に示す。初めに、下降工程（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、ブラシ本体１０１に対して加工用ドリル１０を一定速度で回転させながら所定の下降速度で下降させる。そして、加工用ドリル１０がブラシ本体１０１に対し、所定の深さまで下降したとき下降を停止する。この停止工程（Ｄ）において、加工用ドリル１０の回転は下降工程（Ａ）〜（Ｃ）と同様に継続する。停止工程（Ｄ）に続いて、加工用ドリル１０を回転させたまま上昇させる。上昇工程（Ｅ）における加工用ドリル１０の上昇速度は下降工程（Ａ）〜（Ｃ）における下降速度より速く、素早くブラシ本体１０１から加工用ドリル１０を引き抜く。

【0026】

本実施例によれば、本体１１の先端部に本体より細い径を有する先端軸部１２を設け、先端軸部１２に第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５を設けるとともに、第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５が所定の角度を成す三角形の２辺を形成し、かつ２辺によって区画形成される三角形の頂角部１７が先端軸部１２の側方へ突出するように設けたので、加工用ドリル１０の回転に伴って先端軸部１２がブレながら回転する。そのため、ステップ（Ａ）〜（Ｃ）における加工用ドリル１０の下降に伴い、ブラシ本体１０１には先端切れ刃１３によってストレート穴２１が切削加工されるとともに、第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５によってストレート穴２１の内壁に沿って延びる螺旋溝２２が切削加工される。そして、停止工程（Ｄ）では、加工用ドリル１０が昇降を停止したまま回転するので、ストレート穴２１の底部に第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５によって螺旋溝２２の外径より大きい内径を有する拡径部２３が形成される。図４に加工用ドリル１０で加工したリード線取り付け穴２０の形状の一例を示す。

【0027】

第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５によって形成される螺旋溝２２のピッチは加工用ドリル１０の昇降速度が速いほど大きくなる。そして、螺旋溝２２のピッチが大きいほど螺旋溝２２の外径は小さくなる。一方、加工用ドリル１０の昇降速度が遅くなれば、螺旋溝２２のピッチが小さくなり、その結果、螺旋溝２２の外径は大きくなる。上昇工程では、加工用ドリル１０が下降速度より速い上昇速度で上昇するので、上昇工程でストレート穴２１の内壁に沿って形成される螺旋溝２２のピッチは下降工程で形成された螺旋溝２２のピッチより大きくなる。そのため、下降工程で形成された螺旋溝２２が上昇工程で部分的に破損することがあっても大部分は残存する。

【0028】

上述したように、本実施例に係る加工用ドリル１０を使用し、下降工程（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）、停止工程（Ｄ）、上昇工程（Ｅ）のステップを経てブラシ本体１０１を加工することにより、ブラシ本体１０１の表面から内部に直進するストレート穴２１と、ストレート穴２１の内壁に沿って延びる螺旋溝２２と、ストレート穴２１の底部に形成され、ストレート穴２１の内径より大きい拡径部２３を備えたリード線取り付け穴２０がブラシ本体１０１に加工される。

【0029】

次に、加工用ドリル１０で加工したリード線取り付け穴２０にリード線１０３を固定する手順を図５に基づき、説明する。初めに、挿入工程（Ａ）でリード線１０３を挿入したチューブラ１１４を下降させてチューブラ１１４をリード線取り付け穴２０に進入させ、チューブラ１１４の先端から突出しているリード線１０３の基端部をリード線取り付け穴２０の底部の拡径部２３に押し付け、リード線１０３の基端部を仮成型する。続いて、充填工程（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）においてチューブラ１１４を上昇させ、チューブラ１１４で閉じていた受け皿１１２の底面の開口１１３を開け、受け皿１１２から銅粉１１１をリード線取り付け穴２０に導入し、リード線１０３とリード線取り付け穴２０の間の隙間に銅粉１１１を充填し、銅粉１１１が所定量充填されたら、チューブ１１４を再度下降させ、受け皿１１２の開口１１３をチューブラ１１４で閉じて、受け皿１１２からリード線取り付け穴２０への銅粉１１１の導入を停止する。続いて、固定工程（Ｅ）において、チューブラ１１４をさらに下降させ、チューブラ１１４の先端と周面を銅粉１１１に押し付けて銅粉１１１を加圧圧縮した後、チューブラ１１４を上昇させて、リード線取り付け穴２０から抜き出し、リード線１０３の基端部をブラシ本体１０１のリード線取り付け穴２０に固定する。リード線１０３はその基端部が螺旋溝２２及び拡径部２３に引っ掛かるので、リード線取り付け穴２０から外れ難くなる。

【符号の説明】

【0030】

１０…リード線取り付け穴の加工用ドリル
１１…加工用ドリルの本体
１２…先端軸部
１２Ａ…リーディングエッジ
１３…先端切れ刃
１４…第１外周切れ刃
１５…第２外周切れ刃
１６…角隅部
１７…頂角部
２０…リード線取り付け穴
２１…ストレート穴
２２…螺旋溝
２３…拡径部
１０１…ブラシ本体
１０３…リード線
１１０…リード線取り付け装置
１１１…銅粉
１１２…受け皿
１１３…底面開口
Ｌ…回転中心線
Ｓ…基準面

【要約】

【課題】リード線１０３が外れ難いリード線取り付け穴２０の加工を可能にするリード線取り付け穴の加工用ドリル１０及び加工方法を提供すること。
【解決手段】加工用ドリル１０の下降に伴い、ブラシ本体１０１には先端切れ刃１３によってストレート穴２１が切削加工されるとともに、第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５によってストレート穴２１の内壁に沿って延びる螺旋溝２２が切削加工される。そして、停止工程（Ｄ）では、加工用ドリル１０が昇降を停止したまま回転するので、ストレート穴２１の底部に第１外周切れ刃１４と第２外周切れ刃１５によって螺旋溝２２の外径より大きい内径を有する拡径部２３が形成される。リード線取り付け穴２０にリード線１０３の基端部を挿入し、その周囲に銅粉１１１を充填し、充填した銅粉１１１加圧圧縮してリード線１０３をリード線取り付け穴２０に固定すると、リード線１０３の基端部が螺旋溝２２及び拡径部２３に引っ掛かるので、リード線１０３がリード線取り付け穴２０から外れ難くなる。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】