JP4884017B2 - 水道メータおよび水道メータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ピボットを有する乾式水道メータに関し、また、この水道メータを製造するための水道メータの製造方法に関する。

水道メータにおいては、羽根車を回転可能に支承するピボットが用いられる。従来用いられているピボットの形状の一例を図７に示す。
図７（ａ）は、ピボットの側面図であり、（ｂ）はその断面図である。ピボット５１は、金属製のピボット軸５２の先端部分に嵌合穴５３が設けられ、この嵌合穴５３に先端が砲弾形である樹脂製の先端部５４を圧入して形成されている。

このピボットが下インナーケースに取り付けられた状態を図８に示す。図８（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はそのｘ−ｘ断面図である。ピボット５１はその下端部５５が、下インナーケース６１の底面６２の中央部に設けられた貫通穴６３へ挿入され、下インナーケース６１の裏面を貫通したピボット５１の下端部５５が止め金具６４で固定されている。
ピボット５１の先端部５４の形状や、ピボット軸５２と先端部５４の同心度の良否は水道メータの性能に大きく影響し、同心度が悪いと羽根車の回転が円滑さを欠き、メータ性能に悪影響を及ぼすため、精度の良い加工が必要となる。

また、ピボット５１の先端部５４の形状加工は精密な加工を要するため、従来は、予め仕上代を見込んで金属製のピボット軸５２に設けられた嵌合穴５３に圧入し、その後にピボット軸５２と先端部５４の同心度を出すための仕上げ加工を行なっており、完成までに多くの工数を要するという問題点があった。

また、ピボット５１の組み付けが、下インナーケース６１の底面６２に対して傾斜したり偏心したりすると、やはりメータ性能に悪影響を及ぼすという問題点があった。
このような問題点を解決することを目的とした技術の一例が、特許文献１、特許文献２に記載されている。

実開平５−４２７４６号公報 実開平７−８７２７号公報

これらの特許文献に記載されたものは、ピボットの先端部と軸部を一体として樹脂で成形し、この軸部の外周を金属製のパイプで覆った構造としたものである。
この構造によると、ピボットの先端部と軸部を一体として成形しているため、両者の同心度は確保される。しかし、軸部の外周が金属によって覆われているため、錆びやすいという問題が生じる。水道メータは定期的に交換がなされているが、ピボットの耐久性が低下すると交換の間隔を短くせざるを得ず、保守に要する手間と費用が増大する。また、ピボットの外径となる金属製のパイプの外径は、羽根車を精度良く回転させるために寸法精度を良くする必要があり、その結果、材料のコストが高くなる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、ピボット軸と先端部の同心度を確保することを容易にしつつ、錆の防止が可能なピボットを用いた水道メータを提供するとともに、この水道メータを製造するためのインサート成形方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の水道メータは、羽根車の荷重を受ける先端部と、ピボット軸の外周部とが一体として樹脂によって形成され、前記ピボット軸が樹脂より硬度の高い芯材である金属によって形成されたピボットを有し、
下インナーケースは、水道水の流量に応じて回転する羽根車の周りを覆う円柱状の側面と、前記側面の一端を閉じた底面とを備え、前記側面には、水道水が流れ込むための流入ノズルと、水道水を排出するための流出ノズルが設けられ、
前記外周部における前記ピボット軸が露出している側の一部の周囲に凹部若しくは凸状が設けられ、
前記下インナーケースの前記底面に対して前記ピボットが直立するように、インサート成形により、前記凹部若しくは凸状と、前記ピボット軸の露出している側と、が前記下インナーケースの前記底面と一体として形成されていることを特徴とする。

先端部とピボット軸の外周部とが一体として樹脂によって形成され、ピボット軸が樹脂より硬度の高い芯材である金属によって形成されていることにより、従来のピボットにおける、ピボット軸の先端部分に嵌合穴を設けて、この嵌合穴に先端部を圧入する場合と比べて、ピボット軸と先端部の同心度を高精度に維持することができる。

また、ピボットは常に水に浸かっているため、錆びやすい環境にあり、錆の防止が重要な課題となるが、ピボット軸の外周部が金属で形成されている場合と比べて、錆の発生を防止することができる。さらに、先端部をピボット軸の先端部分に設けられた嵌合穴に圧入、もしくはかしめを行う工程が不要であるため、工数が削減でき、部品点数も減るため、コストの低減が可能である。

一方、前記芯材は、ピアノ線またはステンレス材から選択することができる。
ピボット軸の先端部分に嵌合穴を設けて、この嵌合穴に先端部を圧入する場合には、精度を上げるために嵌合穴の加工を高精度で行う必要があったが、本発明では、芯材を樹脂より高硬度の材料である金属で形成すれば良く、その具体例として、通常使用される規格化されたピアノ線またはステンレス材を用いることによって、高精度な加工を必要とせずに、安価な材料でピボットを形成することができる。

また、本発明においては、下インナーケースは、水道水の流量に応じて回転する羽根車の周りを覆う円柱状の側面と、前記側面の一端を閉じた底面とを備え、前記側面には、水道水が流れ込むための流入ノズルと、水道水を排出するための流出ノズルが設けられ、前記外周部における前記ピボット軸が露出している側の一部の周囲に凹部若しくは凸状が設けられ、前記下インナーケースの前記底面に対して前記ピボットが直立するように、インサート成形により、前記凹部若しくは凸状と、前記ピボット軸の露出している側と、が前記下インナーケースの前記底面と一体として形成されているため、ピボットと下インナーケースの位置決めを精度良く行うことが容易であり、ピボットの直角度が向上することによって、水道メータの性能が向上する。

次に、本発明の水道メータの製造方法は、ピボット軸の一端を金型内で保持し、前記ピボット軸の他端を軸心に向かって垂直方向から少なくとも２箇所で固定し、樹脂を注入するゲートを、ピボット軸の中心に向かって少なくとも２箇所設けることにより、羽根車の荷重を受ける先端部と、ピボット軸の外周部とが、インサート成形により一体として樹脂によって形成され、前記外周部における前記ピボット軸が露出している側の一部の周囲に凹部若しくは凸状が設けられ、前記ピボット軸が樹脂より硬度の高い芯材である金属によって形成されたピボットが、下インナーケースの底面に対して直立するように、前記ピボット軸の露出している側の一端に位置する保持部を金型内の底面に設けた嵌合穴に嵌合させることにより前記ピボットを金型内で保持し、インサート成形により、前記凹部若しくは凸状と、前記ピボット軸の露出している側と、を前記下インナーケースの前記底面と一体として形成することを特徴とする。
この製造方法により、錆の発生を防止することができるピボットを用いた水道メータを、製造工数を低減して製造することが可能となる。

また、前述の本発明の水道メータの製造方法により、ピボットと下インナーケースの位置決めを精度良く行うことが可能な水道メータを簡便に製造することができるとともに、従来、ピボットを下インナーケースに取り付ける際に使用している、下インナーケースの裏面を貫通したピボットの下端部を固定する止め具が不要であるため、その工数が削減でき、部品点数も減るため、コストの低減が可能である。

本発明によると、ピボット軸と先端部の同心度と、下インナーケースに対するピボットの直角度を高精度とすることができ、錆の発生を防止することができるとともに、工数の削減と部品点数の削減により、コストの低減も可能となる。

以下に、本発明のピボットと水道メータをその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る水道メータの断面を示し、図２に本発明の実施形態に係るピボットを示す。
図１は、水道メータ１０が水道の流路に取り付けられた状態の断面を示しており、水道水は図中の矢印で示すように、流入口１から流入して流出口２を経て流出し、水道メータ１０内では、水道水は、流入ノズル１１から流れ込み、流出ノズル１２を経て流出する。この水道水の流量を測定するために、水道メータ１０には羽根車１３が設けられており、この羽根車１３は下インナーケース１４内に収納されている。下インナーケース１４の底面に対して直立するように、ピボット１５がインサート成形により一体として形成されている。羽根車１３の回転によって計測された水道水の使用量は、レジスタボックス１６に伝達され図示しない歯車機構を介し、図示しない数字車に最終的な値が、図１の矢印Ｙ方向に表示される。これらの各構成部品は、本体ケース１７内に収納されている。

図２に、本発明の実施形態に係るピボットの詳細を示す。図２（ａ）はピボットの側面図であり、（ｂ）はその断面図である。ピボット１５においては、羽根車１３の荷重を受ける先端部１５ａと、ピボット軸１５ｃの外周部１５ｂとが一体として樹脂によって形成され、外周部１５ｂにおけるピボット軸１５ｃが露出している側の一部には、その周囲に凹部１５ｄが設けられている。この凹部１５ｄについては、図４に基づいて後述する。ピボット軸１５ｃは、樹脂より硬度の高い芯材によって形成され、芯材として金属材料を用いることができ、その一例としてピアノ線またはステンレス材を用いることができる。

また、先端部１５ａと、ピボット軸１５ｃの外周部１５ｂとを形成する樹脂として、ポリカーボネート、ポリアセタール、またはナイロン系の材料に、ガラス繊維と、テフロン（登録商標）や炭素などの潤滑剤を含めたものを使用することが好ましい。樹脂をこのような組成とすることにより、水流が常に生じている水道メータで使用する際にも、耐摩耗性に富む構造とすることができ、耐久性が向上する。

図３に、本発明の実施形態に係るピボットの製造装置を示す。図３（ａ）は、（ｂ）に示すピボットの製造装置の断面図における固定型のＡ−Ａ矢視図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示すピボットの製造装置の断面図における可動型のＣ−Ｃ矢視図であり、（ｄ）は、（ｃ）に示す矢視図におけるＤ−Ｄ断面図であり、（ｅ）は、ピボットの製造装置の軸固定部のＥ部詳細図である。

ピボットの製造装置は、金型として固定型２１と可動型２２とを有しており、固定型２１に対して可動型２２は、図示しない駆動機構により上下動自在に駆動される。固定型２１には、樹脂が射出される射出口４１と、ランナー４２とが設けられ、可動型２２は、スライダ２９ａ、２９ｂと、スライダ２９ａ、２９ｂがスライド自在に設置されているベース金型４３とから構成され、ベース金型４３には、嵌合穴２３が設けられ、スライダ２９ａ、２９ｂには、それぞれに、先端に固定部２５ａ、２５ｂを設けた保持ピン４４、４５が、ピボット軸１５ｃを中心として対向するように設けられている。ピボット軸１５ｃの一端である保持部２４は図３（ｄ）に示すように、可動型２２内に設けられた嵌合穴２３によって嵌合され、保持されている。また、ピボット軸１５ｃの他端はその軸心に対して垂直方向から少なくとも２箇所の固定部２５ａ、２５ｂで固定されている。その固定の状況の詳細を図３（ｅ）に示しており、ピボット軸１５ｃの凹曲部２８の形状に沿うように固定部２５ａ、２５ｂが形成されている。

また、図３（ｂ）に示すように、スライダ２９ａには、樹脂を注入するために、ピボット軸１５ｃを中心として対向するように、少なくとも２箇所のゲート２６ａが設けられ、（ｅ）に示すように、スライダ２９ｂにも、同様に少なくとも２箇所のゲート２６ｂが設けられている。ゲート２６ａ、２６ｂは、スライダ２９ａ、２９ｂが閉じた際に、ゲート形状が形成されるように構成されている。可動型２２には、成形後に製品を取り出すためのエジェクトピン２７が設けられている。スライダ２９ａ、２９ｂの動作については後述する。

図４に、ピボットが下インナーケースにインサート成形によって取り付けられた状態を示す。図４（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はＦ−Ｆ断面図である。
本発明の実施形態に係るピボットは、図４（ｂ）に示すように、先端部１５ａとピボット軸１５ｃの外周部１５ｂとが一体として樹脂によって形成され、ピボット軸１５ｃが樹脂より硬度の高い芯材によって形成されている。また、ピボット１５が下インナーケース１４の底面に直立するように、インサート成形により一体として形成される際、ピボット１５の凹部１５ｄによって下インナーケース１４からピボット１５が抜けないようになっている。なお、ピボット１５の凹部１５ｄについては、他の形状であってもよく、例えば、凸状であってもよい。

図５に、下インナーケースの製造装置を示す。図５（ａ）は、（ｂ）に示す下インナーケースの製造装置の断面図におけるＧ−Ｇ矢視図である。
下インナーケースの製造装置は、金型として固定型３１と可動型３２とを有しており、固定型３１にはピボット１５が嵌合するための嵌合穴３３が設けられ、樹脂を注入するためのゲート３４が嵌合穴３３の周囲に３箇所設けられている。なお、ゲート３４の個数はこれに限定されるものではなく、状況に応じて適切な個数を選択できる。嵌合穴３３は、金型が閉じた際に、可動型３２に固定されたピボット１５を直立して固定するために、精度良く形成されている。

可動型３２の側面３２ａ、３２ｂには、スライダ部３０ａ、３０ｂが設けられている。このスライダ部３０ａ、３０ｂに対して摺動可能に設けられたスライダ３８ａ、３８ｂによって、図１において示した流入ノズル１１、流出ノズル１２が形成される。このスライダ３８ａ，３８ｂについては図６に基づいて後述する。
可動型３２の底面３２ｃには、成形後に製品を取り出すためのエジェクトピン３５が設けられている。また、可動型３２の底面３２ｃの中央部には嵌合穴３６が設けられ、この嵌合穴３６にピボット軸１５ｃの保持部３７が嵌合されて、保持される。

次に、本発明のピボットと、このピボットを用いた水道メータの製造工程について説明する。
図６（ａ）、（ｂ）に、ピボットの製造装置における金型の開閉の状況を示し、図６（ｃ）、（ｄ）に、下インナーケースの製造装置における金型の開閉の状況を示す。
図６（ａ）は、ピボットの製造装置において金型が開いた状態を示しており、ピボットの製造装置は上述したように、固定型２１と可動型２２とを有しており、２つのスライダ２９ａ、２９ｂがスライドして、図６（ｂ）に示すように、閉じた状態となる。閉じた状態においては、固定部２５ａ、２５ｂによって、ゲート２６ａ、２６ｂの付近でピボット軸１５ｃが固定され、図３に示す射出口４１から射出された樹脂が、ランナー４２を経て、ゲート２６ａ、２６ｂより注入されることで、ピボット１５が形成される。

図６（ｃ）は、下インナーケースの製造装置について金型が開いた状態を示しており、下インナーケースの製造装置は上述したように、固定型３１と可動型３２とを有している。スライダ３８ａ、３８ｂは、スライダ部３０ａ、３０ｂに対して摺動し、図６（ｄ）に示す金型が閉じた状態では、成形部３９に対して突出するような構造となっており、この状態でゲート３４より樹脂が注入されることで、前述した方法により成形したピボット１５を中心として、その周囲に下インナーケース１４が形成され、このスライダ３８ａ、３８ｂによって、流入ノズル１１、流出ノズル１２が形成される。
なお、上述したピボット１５と下インナーケース１４の成形においては、ピボット１５を一次成形で成形し、下インナーケース１４を二次成形で成形する、いわゆる２色成形によって成形を自動化することも可能であり、これにより生産効率が向上する。

上述した構成のピボットおよび下インナーケースを用いて水道メータを製造すると、工数の削減と部品点数の低減によって、コストは、従来のものの１／３程度にまで低減した。また、従来のものでは、ピボットの直角度の不良発生率が数％であったが、本発明の構成によって不良発生率が０になった。

本発明は、ピボット軸と先端部の同心度と、下インナーケースに対するピボットの直角度を高精度とすることができ、錆の発生を防止することができるとともに、工数の削減と部品点数の削減により、コストの低減も可能なピボットおよび水道メータとして利用することができる。

本発明の実施形態に係る水道メータの断面を示す図である。 本発明の実施形態に係るピボットを示す図である。 本発明の実施形態に係るピボットの製造装置を示す図である。 ピボットが下インナーケースにインサート成形によって取り付けられた状態を示す図である。 下インナーケースの製造装置を示す図である。 ピボットの製造装置における金型の開閉の状況と、下インナーケースの製造装置における金型の開閉の状況を示す図である。 従来用いられているピボットの形状の一例を示す図である。 従来のピボットがインナーケースに取り付けられた状態を示す図である。

符号の説明

１ 流入口
２ 流出口
１０ 水道メータ
１１ 流入ノズル
１２ 流出ノズル
１３ 羽根車
１４ 下インナーケース
１５ ピボット
１５ａ 先端部
１５ｂ 外周部
１５ｃ ピボット軸
１５ｄ 凹部
１６ レジスタボックス
１７ 本体ケース
２１ 固定型
２２ 可動型
２３ 嵌合穴
２４ 保持部
２５ａ、２５ｂ 固定部
２６ａ、２６ｂ ゲート
２７ エジェクトピン
２８ 凹曲部
２９ａ、２９ｂ スライダ
３０ａ、３０ｂ スライダ部
３１ 固定型
３２ 可動型
３２ａ、３２ｂ 側面
３２ｃ 底面
３３ 嵌合穴
３４ ゲート
３５ エジェクトピン
３６ 嵌合穴
３７ 保持部
３８ａ、３８ｂ スライダ
３９ 成形部
４１ 射出口
４２ ランナー
４３ ベース金型
４４ 保持ピン
４５ 保持ピン

Claims (3)

1. 羽根車の荷重を受ける先端部と、ピボット軸の外周部とが一体として樹脂によって形成され、前記ピボット軸が樹脂より硬度の高い芯材である金属によって形成されたピボットを有し、
   下インナーケースは、水道水の流量に応じて回転する羽根車の周りを覆う円柱状の側面と、前記側面の一端を閉じた底面とを備え、前記側面には、水道水が流れ込むための流入ノズルと、水道水を排出するための流出ノズルが設けられ、
   前記外周部における前記ピボット軸が露出している側の一部の周囲に凹部若しくは凸状が設けられ、
   前記下インナーケースの前記底面に対して前記ピボットが直立するように、インサート成形により、前記凹部若しくは凸状と、前記ピボット軸の露出している側と、が前記下インナーケースの前記底面と一体として形成されていることを特徴とする水道メータ。
2. 前記芯材は、ピアノ線またはステンレス材から選択されることを特徴とする請求項１記載の水道メータ。
3. ピボット軸の一端を金型内で保持し、前記ピボット軸の他端を軸心に向かって垂直方向から少なくとも２箇所で固定し、樹脂を注入するゲートを、ピボット軸の中心に向かって少なくとも２箇所設けることにより、羽根車の荷重を受ける先端部と、ピボット軸の外周部とが、インサート成形により一体として樹脂によって形成され、前記外周部における前記ピボット軸が露出している側の一部の周囲に凹部若しくは凸状が設けられ、前記ピボット軸が樹脂より硬度の高い芯材である金属によって形成されたピボットが、下インナーケースの底面に対して直立するように、前記ピボット軸の露出している側の一端に位置する保持部を金型内の底面に設けた嵌合穴に嵌合させることにより前記ピボットを金型内で保持し、インサート成形により、前記凹部若しくは凸状と、前記ピボット軸の露出している側と、を前記下インナーケースの前記底面と一体として形成することを特徴とする水道メータの製造方法。

Images