JP5554433B1 - マグネット歯車及びその製造方法、これを用いた流量計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転軸線を有する軸部、軸部の一端側の外周面に複数の歯を有し、噛みあう相手歯車に回転を伝達する歯部、軸部の他端側に軸線方向に突設されたカシメ用突起、からなる樹脂製の歯車と、歯車と一体的に回転するマグネット部材と、からなり、マグネット部材が貫通孔を有し、軸部の他端側に前記貫通孔を挿通させると共に、貫通孔から突出したカシメ用突起の突出部をマグネット部材の挿通側から熱カシメして、軸部の回転軸線方向に移動可能に間隙を確保して保持されている。
【選択図】図3
Description
回転軸線を有する軸部、前記軸部の一端側の外周面に複数の歯を有し、噛みあう相手歯車に回転を伝達する歯部、前記軸部の他端側に軸線方向に突設されたカシメ用突起、からなる樹脂製の歯車と、
前記歯車と一体的に回転するマグネット部材と、からなり、
前記マグネット部材が貫通孔を有し、前記軸部の他端側に前記貫通孔を挿通させると共に、前記貫通孔から突出した前記カシメ用突起の突出部を前記マグネット部材の挿通側から熱カシメして、前記軸部の回転軸線方向に移動可能に間隙を確保して保持された、
ことを特徴とする。
前記カシメ用突起が、前記軸部の全周に形成され断面形状が先端に向けてテーパ状とされた環状リブである、
ことを特徴とする。
前記間隙が0.05mmないし0.5mmである、
ことを特徴とする。
回転軸線上に形成された軸部の一端側の外周面に複数の歯を有し、噛みあう相手歯車に回転を伝達する樹脂製の歯車と、
前記歯車と一体的に回転するマグネット部材と、からなり、
前記マグネット部材が貫通孔を有し、前記軸部の他端側に突設され軸線方向に断面形状が先端に向けてテーパ状とされた環状リブに、前記マグネット部材を挿通させると共に、前記貫通孔から突出した前記環状リブの突出部を前記マグネット部材の挿通側から熱カシメして前記軸部の軸線方向に間隙を確保して保持した、
ことを特徴とする。
両端に流入口及び流出口を有し、前記流入口及び前記流出口に連通した計量室内に回転自在に配置された羽根車を備えた流入部外箱と、
前記流入部外箱に遮水した状態で嵌入され、歯車列を介して流量を積算表示する指示機構部と、
前記歯車列に前記羽根車の回転を伝達する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のマグネット歯車と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項2記載の発明によれば、歯車へのマグネット部材の保持位置を正確にかつ確実に保ち、長期使用におけるマグネットの脱落を防止することができる。
請求項3記載の発明によれば、羽根車の回転に確実に追従することができ、指示機構に正確に回転を伝達することができる。
請求項4記載の発明によれば、羽根車の回転に確実に追従することができ、長期使用におけるマグネットの脱落を防止することができる。
請求項5記載の発明によれば、羽根車の回転に確実に追従することができ、かつ長期使用におけるマグネットの脱落を防止することができる流量計を提供することができる。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1はマグネット歯車1を備えた流量計10の一般的構成を示す縦断面図である。以下、図面を参照しながら、本実施形態に係るマグネット歯車1が提供された流量計10の全体構成及び指示機構部について説明する。
流量計10は、両端に流入口20aおよび流出口20bが形成された流入部外箱としてのメータケース20を有し、このメータケース20の内部には流入口20aおよび流出口20bに連通している計量室30が形成されている。計量室30内には、水の流れ方向に直交するように羽根車40が回転自在の状態に配置されている。計量室30の上側には計量室30と遮水した状態で指示機構部としての歯車列からなる機械式の指針ユニット50が装着されている。
このように、マグネット歯車1は回転自在の状態で、羽根車40と同軸状態に支持され、羽根車40とは底壁部分70aを挟み磁気的に結合(マグネットカップリング)された状態にある。その結果、羽根車40が水流によって回転すると、それに伴ってマグネット歯車1も羽根車40と同期して回転する。
図2はマグネット歯車1を構成するマグネット歯車本体とマグネット部材とを分離して示した斜視図、図3(a)はマグネット歯車本体の角軸4側に視点をおいた平面図、(b)はマグネット歯車本体の縦断面図、(c)はマグネット5の平面図、(d)はマグネット5の縦断面図、図4(a)はマグネット歯車1のマグネット5側に視点をおいた平面図、(b)はマグネット歯車1の縦断面図である。以下、図面を参照しながらマグネット歯車1の構成について説明する。
具体的には、図3(a)、(b)に示すように、角軸4の端部には軸線方向にその断面形状が先端部に向けてテーパ形状とされた環状リブ4aが突設されている。
そして、図4(a)、(b)に示すように、角軸4にマグネット5を挿通させると共に、貫通孔5aから突出した環状リブ4aの突出部をマグネット5の挿通側から熱カシメによって折り返して、折り返された環状リブ4aの折り返し部4bでマグネット5の一面が保持されている。
間隙が0.05mmよりも小さい場合は、後述するように急激な流量変化があったときに、マグネットカップリングの結合が外れ計量誤差を生じやすくなる。また、間隙が0.5mmよりも大きい場合には、軸線方向の上下振動により貫通孔5aの角部によって熱カシメして折り返された折り返し部4bが削られ、マグネット5が脱落する虞がある。
そのために、安定したマグネットカップリングが維持され、長期に亘って、マグネット5が脱落する虞がない間隙の範囲としては、0.05mmないし0.5mmが好ましく、0.1mmないし0.2mmがより好ましい。
本実施形態に係るマグネット歯車1は、軸部としての角軸4の端部に軸線方向に環状リブ4aが突設され、マグネット5を挿通させると共に、貫通孔5aから突出した環状リブ4aの突出部をマグネット5の挿通側から熱カシメして折り返し部4bを形成して保持する。そして、角軸4に熱カシメされたマグネット5は、その軸線方向に0.05mmないし0.5mmの間隙を確保して保持されている。
図7(a)は比較例1のマグネット歯車100のマグネット5側に視点をおいた平面図、(b)は縦断面図である。
マグネット歯車100は、角軸400の端部のそれぞれの角部に軸線方向にリブ400aが突設され、マグネット5を挿通させると共に、貫通孔5aから突出したそれぞれのリブ400aの突出部をマグネット5の挿通側から熱カシメして固定されている。
尚、以下の説明において、熱カシメによる組み立て工程の詳細は、本実施形態に係るマグネット歯車1の熱カシメを説明した図5(a)ないし(c)と同様である。
その結果、熱カシメ状態においては、マグネット5の非着磁面5cがフランジ3の当て付け面(表面)3aに、熱カシメによって折り返されたリブ400aの折り返し部400bで当て付いている。
図8(a)は比較例2のマグネット歯車200のマグネット5側に視点をおいた平面図、(b)は縦断面図である。マグネット歯車200は、角軸500の端部の軸線方向に環状リブ500aが突設され、マグネット5を挿通させると共に、貫通孔5aから突出した環状リブ500aの突出部をマグネット5の挿通側から熱カシメして固定されている。
そのために、比較例2に係るマグネット歯車200は、計量作動中の軸線方向の上下振動が発生した場合であっても、マグネット5が脱落を防止することができる。
そのために、羽根車40の先端部にその回転軸線cを中心として同心円上に埋め込まれたマグネット11との中心位置ずれが発生し、マグネットカップリングの結合力が弱くなる場合がある。その状態で、例えば、瞬間的に大流量の水が流れると、羽根車40に上下振動や軸心のいわゆる首振り現象が発生し、マグネットカップリングの結合が外れ計量誤差を生ずるという問題があった。さらに、一旦マグネットカップリングが外れると、その後の計量動作中に自己復帰(再結合)できない虞もあった。
図5は、マグネット歯車本体にマグネット5を熱カシメによって保持する本実施形態に係るマグネット歯車1の組み立て工程の一例を説明するための工程図である。
マグネット歯車1は、受け治具Jの上面に設けられたピンJ1に、軸部の軸心に形成された円筒孔2aを挿入して、マグネット歯車本体が角軸4の他端側に突設され、その断面形状が先端部に向けてテーパ形状とされた環状リブ4aを上方にして位置決めされる。また、受け治具Jの上面には、ピンJ1と同軸に受け部J2が設けられ、マグネット歯車本体のフランジ3の背面3bが支持される(図5(a)参照)。
そして、熱カシメホーンHで貫通孔5aから突出した環状リブ4aを加熱・押圧しながら環状リブ4a全体を軟化状態にする。具体的には、0.4Mpaないし0.6Mpaの押圧力で8secないし12sec加熱・押圧状態を保持する(図5(b)参照)。
軟化して外側へ折り返される折り返し部4bの折り返し状態は、熱カシメホーンHの表面温度と押圧力と押圧時間によって変化し、環状リブ4aの折り返し状態によって、その内側面で当て付けられるマグネット5の保持状態が変化することになる。
そのために、熱カシメホーンHの表面温度、押圧力及び押圧時間と、折り返された環状リブ4aの折り返し部4bとマグネット5の軸線方向の間隙との関係を予め実験によって定めておくことにより、マグネット5の軸線方向の間隙を必要な範囲に確保することができる。
図6は、本実施形態に係るマグネット歯車1のマグネット歯車本体に対するマグネット5の保持状態を説明するための模式図であり、説明のためにマグネット5と歯車本体との間隙を模式的に示している。以下、図面を参照しながら、羽根車40とマグネット歯車1とのマグネットカップリングの作用について説明する。
図6に示すように、マグネット5とマグネット歯車1の回転中心となる角軸4は、角軸4の外面間距離(w2)とマグネット5の貫通孔5aの内面間距離(w1)の差にもとづいて、それぞれ対向する方向に0.05mmないし0.3mmの間隙(G1)を有して、マグネット5がその自重で角軸4の軸線方向に移動できる程度の嵌合状態とされている。そして、マグネット5は、角軸4の軸線方向にも0.05mmないし0.5mmの間隙(G2)を確保して保持されている。
そのために、角軸4に挿通されて保持されたマグネット5が、羽根車40の先端部に埋め込まれたマグネット11から磁気力を受けた場合に、角軸4の軸線と直交する方向の間隙の範囲内で、磁気結合力が最も高まるように移動(図6中 矢印参照)して調心作用が発生する。
2・・・歯車
3・・・フランジ
4、400、500・・・角軸
4a・・・環状リブ
4b、400b、500b・・・折り返し部
4c・・・球R部
400a・・・リブ(比較例1)
500a・・・環状リブ(比較例2)
5・・・マグネット
5a・・・貫通孔
5b・・・着磁面
5c・・・非着磁面
10・・・流量計
20・・・メータケース
30・・・計量室
40・・・羽根車
41・・・回転軸
50・・・指針ユニット
60・・・蓋ケース
70・・・レジスタケース
70a・・・底壁部分
70b・・・円形凹部
c・・・回転軸線(羽根車)
Claims (5)
- 回転軸線を有する軸部、前記軸部の一端側の外周面に複数の歯を有し、噛みあう相手歯車に回転を伝達する歯部、前記軸部の他端側に軸線方向に突設されたカシメ用突起、からなる樹脂製の歯車と、
前記歯車と一体的に回転するマグネット部材と、からなり、
前記マグネット部材が貫通孔を有し、前記軸部の他端側に前記貫通孔を挿通させると共に、前記貫通孔から突出した前記カシメ用突起の突出部を前記マグネット部材の挿通側から熱カシメして、前記軸部の回転軸線方向に移動可能に間隙を確保して保持された、
ことを特徴とするマグネット歯車。 - 前記カシメ用突起が、前記軸部の全周に形成され断面形状が先端に向けてテーパ状とされた環状リブである、
ことを特徴とする請求項1に記載のマグネット歯車。 - 前記間隙が0.05mmないし0.5mmである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のマグネット歯車。 - 回転軸線上に形成された軸部の一端側の外周面に複数の歯を有し、噛みあう相手歯車に回転を伝達する樹脂製の歯車と、
前記歯車と一体的に回転するマグネット部材と、からなり、
前記マグネット部材が貫通孔を有し、前記軸部の他端側に突設され軸線方向に断面形状が先端に向けてテーパ状とされた環状リブに、前記マグネット部材を挿通させると共に、前記貫通孔から突出した前記環状リブの突出部を前記マグネット部材の挿通側から熱カシメして前記軸部の軸線方向に間隙を確保して保持する、
ことを特徴とするマグネット歯車の製造方法。 - 両端に流入口及び流出口を有し、前記流入口及び前記流出口に連通した計量室内に回転自在に配置された羽根車を備えた流入部外箱と、
前記流入部外箱に遮水した状態で嵌入され、歯車列を介して流量を積算表示する指示機構部と、
前記歯車列に前記羽根車の回転を伝達する請求項1ないし3のいずれか1項に記載のマグネット歯車と、を備えた、
ことを特徴とする流量計。
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- 2013-04-05 JP JP2013080017A patent/JP5554433B1/ja active Active
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