DE2028857C3 - - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formpreßkommutators mit einer Mehrzahl von Lamellen und Fahnen.

Bei der Herstellung eines Kommutators nach einem Formpreßverfahren ist es üblich, die Lamellen durch einen mechanischen Schneidvorgang wie Abstechen aus einem Kupferrohr zu bilden. Bei diesem Verfahren muß jedoch das Schneiden eines blanken Kupferrohres beim ersten Schritt des Vorganges unter Verwendung einer Säge vorgenommen werden, um jede Verformung des Rohres zu vermeiden. Außerdem wird die Bildung der Fahnen üblicherweise durch Schneiden von Fahnenteilnuten mittels eines Schneidwerkzeuges vorgenommen, nachdem die Lamellen durch Abstechen gebildet sind, da die Fahnen und die Lamellen nicht gleichzeitig durch Maschinenbearbeitung gebildet werden können.

Dabei ist, da die Bearbeitung des Schrumpfringes des Kommutators ausgeführt wird, bevor e:n Formpreßmaterial eingeführt wird, ein Schritt zur Entfernung der Späne unvermeidlich. Daher schafft das vorstehend beschriebene bekannte Verfahren nicht nur die Gefahr von Kurzschlüssen zwischen Lameller; über die Späne, sondern erfordert auch eine hohe Gewandtheit beim Maschinenbearbeiten der Lamellenteilnuten und der Fihnenteilnuten, die gegenseitig ausgerichtet sein müssen, da diese Nuten nicht gleichzeitig maschinell ausgearbeitet werden können, und daher ist dieses Verfahren nicht zur Massenherstellung von Kommutatoren geeignet Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Verfahrens, der nicht übersehen werden darf, ist, daß eine große Menge von Kupferwerkstoff im Überfluß verbraucht wird, weil bei der Herstellung von Lamellen unabhängig voneinander der die Lamellen verbindende Teil mit einem Drehwerkzeug nach Einführen des Formpreßmaterials herausgeschnitten werden muß.

Es ist weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Formpreßkommutators bekannt (FR-PS 1 493 162), bei dem ein Flanschteil an einem Ende eines Rohres gebildet wird. Lamellen gebildet werden, wobei benachbarte Lamellen untereinander durch Brückenmaterial verbunden sind, vorläufige Löcher durch ein Stanzwerkzeug im Flanschteil gebohrt werden, diese Löcher durch ein Formstanzwerkzeug nach und nach zur Schaffung von Verbindungslöchern vergrößert werden, Haltehaken an der Innenseite der Lamellen geformt werden. Formpreßmaterial in die Einheit eingeführt wird, das Brückenmaterial weggeschnitten wird und Unterteilungsnuten in den Teilen zwischen jeweils benachbarten Verbindungslöchern geformt werden, um Verbindungssegmente zu bilden. Bei diesem Verfahren sind insbesondere zahlreiche Arbeitsgänge erforderlich, um nach und nach die Verbindungslöcher zu fertigen, die Haltehaken zu formen und mit einem Schneidvorgang die einzelnen Verbindungssegmente zu bilden.

Auch ist noch ein Verfahren zur Herstellung eines Formpreßkommutators aus einem Stück einer Metallplatte, z. B. einer Kupferplatte bekannt (FR-PS 1 200 4 i S), nach dem zunächst ein StücK der Metallplatte zwischen einem Paar von Preßformteilen gepreßt wird, um eine Mehrzahl von Lamellen zu bilden, die Ende an Ende durch Brückenmaterial verbunden sind und deren jede einen Rippenteil trägt, der zu einem Haken oder Schwalbenschwanzteil geformt wird, wonach die gepreßte Platte um eine Welle herumgelegt wird, ihre entgegengesetzten Enden verbunden werden und Formpreßmaterial in den Hohlraum der Einheit gefüllt wird. Dieses Verfahren ist wegen der Formung der Haken oder Schwalbenschwanzteile kompliziert, und das Formpreßmaterial strömt infolge des Halteteil- oder Rippenteilaufbaus nur schwer in die Hohlräume dieser Bereiche, so daß der Zusammenhalt zwischen den Lamellen und dem Kommutatorformpreßkörper schwach ist und man keine gleichmäßige Qualität der so erzeugten Kommutatoren erwarten kann.

Weiter ist ein Verfahren zum Herstellen eines Stromwenders aus einem ringförmigen Werkstück bekannt (DT-PS 961 910), das durch Nuten in einzelne, zunächst noch durch dünne Brücken zusammenhängende, an einem Isolierstoffträger zu verankernde und danach durch Entfernen der die Brücken bildenden Oberflächenschicht in elektrisch voneinander isolierte Teilstücke zerlegt wird, gemäß dem das Werkstück an seiner einen Seite mit Nuten versehen wird, deren Breite wesentlich größer als die am fertigen Stromwender benötigten Isolierschichtdicke ist, und die durch die Nuten

ibgegrenzten Teilstücke in radialer Richtung unter gleichzeitiger Verkleinerung des Außendurchmessers des Werkstücks und unter Verformung der Brücken auf den erforderlichen geringen Abstand zusammengedrängt werdea Dabei soll zum Entfernen des die Lamellen oder Segmente verbindenden Materials ein Drehbankwerkzeug dienen. Eine vollständige Automatisierung der Herstellung eines Formpreßkommutators ließ sich auf diese Weise noch nicht erreichen.

Schließlich ist noch ein Formpreßkollektor für dynamoelektrische Maschinen bekannt (FR-PS 1 497 212), bei dessen Herstellung in üblicher Weise der Schritt der Bildung der Fahnennuten einzeln nacheinander durch ein Schneidwerkzeug nach dem Schritt der Bildung der Ankerspulenmontageeinkerbungen folgt, so daß eine an sich anzustrebende vollständige Automatisierung des Herstellungsverfahrens nicht ermöglicht ist. Außerdem war bisher häufig eine Berichtigung der deformierten Gestalten der einzelnen Bürstenfahnen nach der Herstellung der Fahnenteilnuten erforderlich, und das in die Spulenmontageeinkerbungen eingeführte Formpreßmaterial mußie nach dem Formpreßmaterialeinführen entfernt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Formpreßkommutators mit einer Mehrzahl von Lamellen und Fahnen zu schaffen, das gegenüber den bekannten Verfahren vereinfacht ist, nur eine verhältnismäßig geringe Werkstoffmenge und Verfahrensschrittanzahl erfordert und sich gut zur Automatisierung eignet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Bildung eines an einem Ende mit einem Flansch versehenen zylindrischen Körpers;

b) Erzeugung eines Schrumpfringes für den Kommutator mit den Lamellen und Fahnen, die miteinander durch einen Teil des zylindrischen Körpers verbunden sind, durch Bilden einer Mehrzahl von sich längs in einer Innenwand des zylindrischen Körpers erstreckenden Lamellenteilnuten und einer Mehrzahl von mit diesen verbundenen, sich radial in einer Kreiswand des Flanschteils des zylindrischen Körpers erstreckenden Fahnenteilnuten mittels Treibens eines zur Formung der Lamellenteilnuten geeignete Bearbeitungszähne aufweisenden Stempels in den zylindrischen Körper und gleichzeitigen Pressens einer zur Formung der Fahnenteilnuten geeignete Bearbeitungszähne aufweisenden Preßform auf die Kreiswand des Flanschteils, wobei die Stellungen der Endfläche des anderen Endes des zylindrischen Körpers und dessen Außenwand unbeweglich gehalten werden;

c) Einführung eines Formpreßmaterials in den Schrumpfring und in die Fahnenteilnuten;

d) Bildung je einer Ankerspulenmontageeinkerbung in jeder Fahne;

e) Entfernung des die Lamellen und Fahnen verbindenden Materials.

Der Vorteil dieser Verfahrensschrittfolge beruht vor allem darauf, daß im Schritt b) mit den Lamellenteilnuten gleichzeitig bereits auch die Fahnenteilnuten erzeugt werden, während dies bisher anscheinend nicht für möglich gehalten wurde. Die bei dieser gleichzeitigen Erzeugung vorgesehenen Maßnahmen sichern die Bildung genügend fester überbrückender, die einzelnen &5 Lamellen bzw. die einzelnen Fahnen verbindender Teile, so daß diese Teile den beim Formpreßschritt c) einwirkenden Druck und die Stöße während des Schrittes

d) der Bildung der Ankerspiilenmontageeinkerbungen in den Fahnen aushalten und eine Deformation der Lamellen- und Fahnenteilnuten verhindern. Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensschrittfolge ergibt sich neben einer guten Werkstoffausnutzung nicht nur eine Verringerung der erforderlichen Verfahrensschrittanzahl, sondern die gleichzeitige Erzeugung aller Lamellenteilnuten und Fahnenteilnuten ermöglicht auch eine praktisch volle Automatisierung des gesamten Herstellungsverfahrens. Da die Axiallänge des zylindrischen Körpers beim Bilden der Nuten nicht verändert wird, ist auch danach keine Korrektur der Axiallänge des zylindrischen Schrumpfringes erforderlich.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß vor dem Bilden der Lamellenteilnuten und Fahnenteilnuten vorbereitende Radialnuten in der Kreiswand des Flanschteils unter gleichen Abständen wie dem der Lamellenteilnuten gebildet werden. Auf diese Weise läßt sich bei Bedarf die Ansammlung von Grat im Spalt zwisehen den einzelnen Teilen der verwendeten Preßformeinheit verhindern.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Schritt b) eine axial gerichtete Nut in jeder Seitenwand jeder der durch die Lamellenteilnuten definierten Lamellen ausgebildet wird. Dadurch ergibt sich ohne Erhöhung der Verfahrensschrittzahl die Möglichkeit, den Zusammenhalt zwischen den Lamellen und dem Formkörper aus dem nachher in den zylindrischen Schrumpfring eingeführten Formpreßmaterial zu verstärken.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Schrittes der Bearbeitung des Ausgangsmaterials,

F i g. 2 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Schrittes der Bildung eines ringförmigen Körpers,

F i g. 3 und 4 Schnittansichten zur Erläuterung des Schrittes der Bildung eines geflanschten zylindrischen Körpers,

F i g. 5 eine Schnittansicht zur Erläuterung des ersten Nutschneideschrittes unter Verwendung einer Preßform,

F i g. 6 eine Schnittansicht nach der Linie Vl-Vl in Fig. 5,

F i g. 7 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Teilnutherstellschrittes,

F i g. 8 eine Schnittansicht nach der Linie VlIl-VlII in F i g. 7,

F i g. 9 eine vergrößerte Teilschnittansicht zur Erläuterung der Ansicht des wesentlichen Teils von F i g. 8,

Fig. 10 eine Schnittansicht nach der Linie X-X in F i g. 8,

F i g. 11 eine vergrößerte Teilschnittansicht zur Erläuterung des wesentlichen Teils von F i g. 10,

F i g. 12 eine Perspektivansicht eines Schrumpf ringes für einen Kommutator,

Fig. 13 eine vergrößerte Teilseitenansicht nach Fig. 12,

Fig. 14 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Formpreßmaterialeinführungsschrittes,

Fig. 15 eine Perspektivansicht des nach dem Schritt gemäß F i g. 14 erhaltenen Kommutators,

Fig. 16 eine Schnittansicht zur Erläuterung des Schrittes der Bildung von Spulenmontiernuten in den Fahnen,

F i g. 17 eine Perspektivansicht des durch den Schritt nach Fig. 16 erhaltenen Kommutators und

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Fig. 18 eine Perspektivansicht des vollständigen Formpreßkommutators.

Die Erfindung bietet ein Verfahren zur Herstellung eines Formpreßkommutators, bei dem, wie Fig. 18 zeigt, Lamellen if, von denen jeder eine Ankerspulenmontageeinkerbung 33 im Fahnenteil aufweist, konzentrisch zueiander angeordnet und durch ein Formpreßmaterial eingeformt sind. Es wird zunächst eine Kupferstange zwecks Bereitstellung eines Ausgangsmaterials 1 zu einem Stück geeigneter Länge geschnitten. Dieses Ausgangsmaterial 1 wird in einer Hohlfoirmeinheit 2, 3 angeordnet und durch eine Preßform 4 gepreßt, um einen Scheibenkörper ta zu erhalten. Der scheibenförmige Körper ta wird dann im zweiten Schritt (F i g. 2) in einer Hohlformeinheit 5, 6 angeordnet und durch einen Stanzstempel 7 zur Form eines Bechers mit einer Bodenwand 16 und einer zylindrischen Seitenwand te deformiert

Von diesem zweiten Schritt wird der becherförmige Körper zum dritten Schritt übergeführt (F i g. 3), wobei er auf die Oberseite einer Hohlformeinheit 8,9, 10 gebracht wird, und man läßt den Werkstoff der Bodenwand \b mittels eines Stanzstempels 13 radial nach außen fließen, um einen Ringflansch id zu bilden, während der Außendurchmesser der zylindrischen Seitenwand Ic mittels einer Kernform It und die Höhe mittels einer Kernform 12 begrenzt sind. Dann wird der so im dritten Schritt erhaltene Körper zu einer Form 14 nach Fig.4 gebracht und die Bodenwand ib wird durch einen Stanzstempel 16 ausgestanzt während die Außenumfangsfläche durch eine Kernform 15 begrenzt wird, um einen geflanschten zylindrischen Körper 17 zu bilden.

Im fünften Schritt (F i g. 5) werden im inneren Umfangsrandteil Nuten 1 e mit gleichem Intervall wie die Lamellenteilnuten gebildet die beim nächsten Schritt gemäß F i g. 6 gebildet werden. Der nächste Schritt ist der zur Bildung von Nuten 18 und 19, die die Lamellen l/und die Fahnen ig einteilen. Und zwar wird, wie F i g. 7 zeigt der geflanschte zylindrische Körper 17 in einer umgekehrten Stellung in einer Hohlform 21 mit einer darunter vorgesehenen Form 20 angebracht und die Nuten werden durch Pressen unter Zusammenwirken eines Stanzstempels 22 und einer Preßform 23 gebildet wobei der Innendurchmesser des Körpers durch den Stanzstempel 22 definiert wird. Hier sind der Stanzstempel 22 und die Preßform 23 jeweils mit am Umfang gleichmäßig verteilten Bearbeitungszähnen 22a bzw. 23a an ihren unteren Teilen versehen. Diese Bearbeitungszähne sind gegenüber den Nuten 21a, 21 b gebildet, die in der Kernform 21 jeweils mit einem kleinen Abstand untereinander angebracht sind, und sind mit vorstehenden Zähnen 23c versehen, um gleichzeitig Nuten 18a an den Seitenflächen der Lamellen zu bilden. In der Form 20 sind die Bearbeitungszähne 22a und die Nuten 20a in engem Kontakt miteinander. Bei diesem Schritt wird daher der geflanschte zylindrische Körper 17, der im vierten Schritt (Fig.4) erhalten wurde, durch die Hohlform 21, die Bearbeitungszähne 22a des Stanzstempels 22 und die Bearbeitungszähne 23a der Preßform 23 verformt, und das Überschußmaterial 1/ wird in der gleichen Konfiguration wie die Bearbeitungszähne 22a extrudiert. So wird ein Schrumpfring für den Kommutator entsprechend F i g. 12 gebildet.

Beim sechsten Schritt (F i g. 14) wird eine Buchse 30 in den Hohlraum des Kommutatorschrumpfringes, der im vorangehenden Schritt erhalten wurde, mittels eines Kernzapfens 29 eingefügt, während die Außenumfangsfläche des Ringes durch eine Hohlformeinheit 24,25,26, 27,28 gehalten wird, und dann wird ein Formpreßmaterial 31 unter Druck in die zwischen der Buchse und dem Schrumpfring gebildeten Spalten eingeführt, wodurch ein Formpreßkommutatorring entsprechend Fig. 15 erhalten wird. Im achten Schritt (F i g. 16) werden Ankerspulenmontageeinkerbungen 33 durch ein Stanzwerkzeug 34 gebildet, während die Umfangswand des Rings durch eine Form 32 unbeweglich gehalten wird. Während es üblich ist die Ankerspulenmontageeinkerbungen 33 nach dem Einformen (Formpressen) zu stanzen, können diese Einkerbungen auch vor dem Einformen gebildet werden, wenn es möglich ist, eine Verformung der Fahnen ig zu verhindern. Im letzten Schritt wird das die benachbarten Lamellen !/"und die benachbarten Fahnen ig untereinander verbindende Material mittels eines Drehbankwerkzeuges weggeschnitten, wodurch ein vollständiger Formpreßkommutator erhalten wird. Der fünfte Schritt (Fig.5) ist für den Zweck der Vermeidung der Bildung von Grat im Spalt an der Verbindung der einzelnen Teile der Preßformeinheit vorgesehen. Daher kann dieser Schritt ausgelassen werden, wenn es technisch möglich ist, die Preßform als einteiliges Stück auszubilden.

Beim Bilden des Kommutatorrings im fünften Schritt wird der Verfahrensschritt durchgeführt während die Endflächen der Lamellen durch die Form 20 gehalten sind, und daher ergibt sich an den-Endflächen kein Grat durch Pressen. Dies erspart eine zusätzliche mechanische Arbeit, die zu dem Zweck der Verhinderung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen benachbarten Lamellen if durchgeführt werden müßte. Zusätzlich werden erfindungsgemäß die Haltenuten 18a an den Seitenflächen der Lamellen gleichzeitig mit den Lamellenteilnuten 18 gebildet und daher läßt sich ein zusätzlicher Schritt der Bildung solcher Nuten einsparen. So läßt sich unter Verwirklichung des Verfahrens gemäß der Erfindung ein Formpreßkommutator in rationeller Weise mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad und mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Verfahrensschritten herstellen.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt ist es erfindungsgemäß möglich, unter Anwendung eines Kaltschmiedeverfahrens bei der Bildung eines Schrumpfrin ges für einen Kommutator die elektrischen Kurzschlüs se der Lamellen durch bei der Bearbeitung erzeugt« Späne zu verhindern und einen Formpreßkommutatoi zu schaffen, der eine wesentlich geringere Menge Kup ferwerkstoff erfordert und preisgünstig sowie mit gu tem Wirkungsgrad herstellbar ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Formpreßkommutators mit einer Mehrzahl von Lamellen und Fahnen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Bildung eines an einem Ende mit einem Flansch versehenen zylindrischen Körpers;

b) Erzeugung eines Schrumpfringes für den Kommutator mit den Lamellen und Fahnen, die miteinander durch einen Teil des zylindrischen Körpers verbunden sind, durch Bilden einer Mehrzahl von sich längs in einer Innenwand '5 des zylindrischen Körpers erstreckenden Lamellenteilnuten und einer Mehrzahl von mit diesen verbundenen, sich radial in einer Kreiswand des Flanschteils des zylindrischen Körpers erstreckenden Fahnenteilnuten mittels Treibens eines zur Formung der Lamellenteilnuten geeignete Bearbeitungszähne aufweisenden Stempels in den zylindrischen Körper und gleichzeitigen Pressens einer zur Formung der Fahnenteilnuten geeignete Bearbeitungszähne aufweisenden Preßform auf die Kreiswand des Flanschteils, wobei die Stellungen der Endfläche des anderen Endes des zylindrischen Körpers und dessen Außenwand unbeweglich gehalten werden;

c) Einführung eines Formpreßmaterials in den Schrumpfring und in die Fahnenteilnuten;

d) Bildung je einer Ankerspulenmontageeinkerbung in jeder Fahne;

e) Entfernung des die Lamellen und Fahnen verbindenden Materials.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Bilden der Lamellenteilnuten und Fahnenteilnuten vorbereitende Radialnvsten in der Kreiswand des Flanschteils unter gleichen Abständen wie dem der Lamellenteilnuten gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt b) eine axial gerichtete Nut in jeder Seitenwand jeder der durch die Lamellenteilnuten definierten Lamellen ausgebildet wird.