JP4793891B2 - 流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水等の流量を測定するための流量メータに関するものであり、更に詳しくは、流体流量に応じて回転する羽根車の回転を磁気センサにより検出する形式の流量メータにおける磁石内蔵型羽根車の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水道水等の流体流量を測定するための流量メータとしては、通過流量に応じた速度で回転する軸流式等の羽根車を流体通路内に配置し、この羽根車の回転状態を非接触型の磁気センサにより検出する形式のものが知られている。この形式の流量メータでは、羽根車の端部にリング状の磁石を埋め込み、この磁石により発生する回転磁界を、流体通路外部に配置した磁気センサの検出素子によって検出するように構成されている。
【０００３】
このような流量メータとしては、例えば、図１４に示すような流量メータがある。図１４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、流量メータを示す縦断面図、左側面図および右側面図である。
【０００４】
この図を参照して流量メータ１の全体構成を説明すると、流量メータ１は、円筒状のメータケース２を有しており、この内部には全体として円形断面の流体通路３が形成されている。この流体通路３の一方端が流入口４とされ、他方が流出口５とされており、当該流体通路３内部にはここを流れる流体の流量に応じて回転する羽根車６が流体通路と同軸状態に配置され、この羽根車６の上流端には流入口４から羽根車６に向かう流体に渦流を発生させて羽根車６に加わるスラスト力を低減させるための整流器７が配置されている。
【０００５】
羽根車６の下流側にはメータケース２の内周面から流体通路３の中心部分にまで突出した内側突出部８が形成されており、当該内側突出部８と整流器７の間に、羽根車６が回転自在の状態で支持されている。
【０００６】
この羽根車６の下流側端面中央には下流側に軸部９１が突出し、この軸部９１の先端部分を回転自在の状態で受け入れている軸溝１０が内側突出部８の上流側端面に形成されている。これに対して、羽根車６の上流側端面にはその中心に軸溝１１が形成され、ここには、上流側の整流器７の下流側端面の中心に形成された支軸１２が回転自在の状態で差し込まれている。このように、羽根車６は両側から流体通路の中心軸線３ａを中心として回転自在の状態で支持されている。
【０００７】
この羽根車６の下流側端部にはその回転中心線（３ａ）から外れた位置にリング状磁石１３が埋め込まれているので、羽根車６が回転すると、それに伴って回転する当該リング状磁石１３によって回転磁界が発生する。この回転磁界は、メータケース２に形成された内側突出部８の内部に形成されたセンサ収納部２１に対してメータケース２の外側から装着された磁気センサ２３によって非接触状態で検出可能となっている。
【０００８】
ここで、リング状磁石１３は、流体内に含まれている薬品等に侵されないように羽根車６に内蔵されて樹脂で密封されている。図１５に拡大して示すように羽根車６は、本体部分６１の端面から同軸状態に軸部９１が突出した形状の一次成形品９における軸部９１に、リング状磁石１３を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより製造される。
【０００９】
すなわち、まず、図１６に示すように、円筒状の胴部９０の一端面から四角柱状の軸部９１が同軸状態に突出した一次成形品９を成形する。この一次成形品９の軸部９１の先端部分は半球面とされ、胴部９０の他端面には軸溝１１が同軸状態に形成されている。
【００１０】
次に、図１７に示すように、軸部９１に嵌まるように中心に正方形の中心孔１３１が形成されたリング状磁石１３を用意する。このリング状磁石１３は、フェライト磁石などの焼結金属を材料としている。
【００１１】
この磁石１３を一次成形品９の軸部９１に装着した状態でインサート成形することにより、本体部分６１が形成され、図１５に示すリング状磁石１３を内蔵した羽根車６を得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６に示す一次成形品９の軸部９１の寸法Ａに対して、図１７に示すリング状磁石１３は、フェライト磁石などの焼結金属のため、寸法精度が悪く、中心孔１３１の寸法Ｂが０．１から０．２ｍｍ程度大きくなってしまう。このため、リング状磁石１３が一次成形品９に装着した位置からずれてインサート成形されてしまうという問題がある。
【００１３】
すなわち、従来では、図１８（ａ）に示すように、インサート成形を行なうため固定側金型１０１に一次成形品９をセットして、リング状磁石１３を軸部９１に嵌めると、軸部９１の寸法Ａと中心孔１３１の寸法Ｂのクリアランスが大きいため、リング状磁石１３が胴部９０の端面９０１から離れて自重で傾いてしまう。
【００１４】
次に、図１８（ｂ）に示すように、固定側金型１０１に可動側金型１０２が移動して金型を締めると、傾いたままのリング状磁石１３が自身の磁力により可動側金型１０２に貼り付く。
【００１５】
この状態で、図１８（ｃ）に示すように、リング状磁石１３は、ゲート１０３、１０４からの樹脂圧により一次成形品９に押し付けられ、本体部分６１がインサート成形される。その結果、軸部９１の径寸法Ａと中心孔１３１の寸法Ｂのクリアランスが偏心寸法Ｃとして現れる。また、リング状磁石１３は、樹脂圧により押し付けられても、胴部９０の端面９０１からリング状磁石１３が浮き上がり、この浮き上がり寸法Ｄは、０．１ｍｍになることを発明者は観測している。また、リング状磁石１３をインサート成形後に着磁しても、可動側金型１０２に張り付かないだけで同様に偏心、浮き上がりが生じる。
【００１６】
このようにリング状磁石１３が一次成形品９の装着位置からずれて羽根車６が形成されると、流量メータ１は、羽根車６の回転バランスが悪くなるため、耐久性が低下するとともに、微少流量の検知ができなくなってしまう。
【００１７】
このような問題点に鑑みて、本発明の課題は、一次成形品に装着した磁石の移動を防止してインサート成形することのできる流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法を提案することにある。特に、羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうにあたって、磁石の位置ずれを防止する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法を提案することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、前記軸部を四角柱状としておくとともに、前記中心孔を正方形の穴としておき、前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記軸部に挿入した前記リング状磁石を、当該軸部の角部分を押しつぶしながら、当該軸部の軸線回りに所定角度だけ強制回転させることにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする。
【００１９】
従って、本発明によれば、一次成形品に装着した磁石の移動を防止してインサート成形をすることができる。
【００２０】
一方、前記軸部に対して、当該軸部の外周部分の一部を押しつぶしながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、前記リング状磁石の仮止め状態を形成することもできる。
【００２１】
また、前記軸部の外周面に軸線方向に延びるリブを形成し、当該リブを押しつぶしながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入してもよい。
【００２２】
すなわち、本発明の別の形態では、羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、前記軸部の外周面に対して前記羽根車一次成形品の前記端面から離れた位置にリブを設けておき、前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記リブを押しつぶしながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする。かかる形態によれば、前記リブの形成範囲を前記羽根車一次成形品の端面から離れた位置までとしてあるので、磁石が装着される際に出るリブの削りかすをリング状磁石と一次成形品の端面にできる空間に逃がして、磁石が一次成形品の端面から浮き上がることを防止できる。
【００２３】
また、本発明のさらに別の形態では、羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、前記軸部の外周面にリブを設けておくとともに、前記リング状磁石の前記中心孔における両端開口の開口縁をテーパ状に面取りしておき、前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記リブを押しつぶしながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする。かかる構成によれば、リング状磁石の中心孔における両端開口の開口縁をテーパ状に面取りしてあるので、磁石の面取り部にリブの削りかすを逃がすことができる。
【００２４】
また、本発明のさらに別の形態では、羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、前記軸部の断面形状を弾性的に縮小可能としておき、前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記軸部の断面形状を弾性的に縮小させながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする。かかる構成によれば、軸部の断面形状を弾性的に縮小可能としてあるので、当該軸部の弾性復帰力によって前記リング状磁石の仮止め状態を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明を適用した流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法の実施例を説明する。本例は、図１８に示す羽根車の製造に本発明を適用したものである。従って、対象となる羽根車は、図１５ないし図１７を参照して説明したように、本体部分６１の端面から同軸状態に軸部９１が突出した形状の一次成形品９における軸部９１に、リング状磁石１３を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより製造される。
【００２６】
本例では、まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、リング状磁石１３を、一次成形品９の軸部９１に装着する。この状態では、従来の構成と同様に、軸部９１の外周面と中心孔１３１の間には、全周にクリアランスがあるため、インサート成形する際にリング状磁石１３が胴部９０の端面９０１から離れるようにずれてしまう。
【００２７】
次に、図１（ｂ）におけるリング状磁石１３を軸部９１に対して、矢印Ｓで示す回転中心線３ａ周り方向のどちらか一方に所定の角度だけ強制回転させる。この結果、図２に示すように、リング状磁石１３の中心孔１３１の内周面によって軸部９１の４つの角部９１１が押しつぶされる。これにより、リング状磁石１３は一次成形品９の軸部９１に圧入された状態となるので、ここから抜け出ないように仮止めされた状態となる。
【００２８】
この状態でインサート成形して本体部分６１を形成するので、リング状磁石１３が端面９０１から自重でずれることや、可動側金型に自身の磁力で貼り付くことがない。よって、羽根車６は、リング状磁石１３が一次成形品９に対して偏心したり、浮き上がっていないので、回転バランス良く形成される。
【００２９】
ここで、リング状磁石１３を軸部９１の外周部分の一部を押しつぶしながら圧入することにより、リング状磁石１３を仮止めしてもよい。
【００３０】
図３（ａ）および（ｂ）は、本発明の参考例に用いる一次成形品を示す縦断面図および右側面図である。図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図３に示す一次成形品に図１７に示すリング状磁石１３を装着した状態を示す縦断面図、右側面図および、右側面図の一部を拡大して示す説明図である。
【００３１】
図３に示すように、一次成形品９Ａは、軸部９１Ａにリング状磁石１３が配置される部分には、四角柱各側面の中央にリング状磁石１３の装着方向に延びる４本のリブ９１２が胴部９０の端面９０１に繋がるように形成されている。
【００３２】
この軸部９１Ａに対してリング状磁石１３を強制的に押し込むと、図４に示すように、リング状磁石１３を、４本のリブ９１２の上端部９１３を削って押しつぶしながら端面９０１に当たるまで押し込むことができる。この結果、リング状磁石１３は一次成形品９Ａの軸部９１Ａから抜け出ないように仮止めされる。
【００３３】
ここで、リング状磁石１３を押し込んだ際に、リブの削りかすがリング状磁石１３の端面と端面９０１の間に挟まり、リング状磁石１３が当該端面９０１から浮き上がってしまうおそれがある。この弊害を回避するためには、図５に示すように、一次成形品９Ｂとして、リブ９１２の端部９１２Ａが胴部９０の端面９０１まで延びていないものを用いればよい。このように構成した一次成形品９Ｂに対して、リング状磁石１３が端面９０１に当たる位置まで押し込まれると、図６に示すように、リング状磁石１３と軸部９１Ｂの間には、リブ９１２の端部９１２Ａと端面９０１で囲まれる空間８０ができる。この空間８０に削りかすを逃がすことにより、リング状磁石１３が一次成形品９Ｂの胴部９０から浮き上がることを防止できる。
【００３４】
リブ９１２の削りかすを逃がすために、リング状磁石１３における中心孔１３１の両端開口の開口縁をテーパ状に面取りを施してもよい。図７に示すように、リング状磁石１３Ａは、中心孔１３１Ａの両端開口のそれぞれの開口縁１３２がテーパ状に面取りされた縦断面を有している。このように構成したリング状磁石１３Ａを、図３で示したリブ９１２が胴部端面９０１まで延びている一次成形品９Ａに対して当該端面９０１に当たる位置まで押し込むと、図８に示すように、リング状磁石１３Ａと一次成形品９Ａの間には、開口縁１３２とリブ９１２と端面９０１とで囲まれる空間８１ができる。この空間８１に削りかすを逃がすことにより、一次成形品９Ａの胴部９０からリング状磁石１３Ａが浮き上がることを防止できる。また、リング状磁石１３Ａは、中心孔１３１の両端開口のそれぞれの開口縁１３２がテーパ状に面取りされているので、装着方向が限定されない利点がある。
【００３５】
ここで、一次成形品９の軸部９０に形成されるリブ９１２の形成方向、形状、数量は、リング状磁石１３を装着して固定できるものなら、上記の例に限定されたものではなく適宜設定すればよく、図９に示すように、一次成形品９Ｃには、軸部９１Ｃの回転中心線３ａ周りにリブ９１２Ｂが形成されていてもよい。このように構成した一次成形品９Ｃに対して、図１７に示すリング状磁石１３を装着すると、図１０に示すように、リング状磁石１３は、リブ９１２Ｂの上端部９１３Ｂを削って押しつぶして端面９０１に当たる位置まで押し込まれて、一次成形品９Ｃの軸部９１Ｃに固定される。
【００３６】
なお、リブを押しつぶしてリング状磁石１３の仮止めをする場合は、リング状磁石１３の中心孔１３１を角穴から、丸穴にすることもできる。図１１に示すように、丸穴の中心孔１３１Ｂが形成されたリング状磁石１３Ｂを、例えば、図３に示す一次成形品９Ａに装着すると、リブ９１２の上端部を押しつぶして、一次成形品９Ａの軸部９１Ａに位置決め固定させることができる。
【００３７】
ここで、図１２に示すように、一次成形品９Ｄは、軸部９１Ｄの先端部９１６における中心部分から外れた位置にスリット９１４を備えた構成にしてもよい。このようにすると、スリット９１４により片持ち状態となっている軸部側板９１５は、中心側にすぼまり、断面形状が縮小可能となる。従って、図１３に示すように、リング状磁石１３を、その中心孔内周面で軸部９１Ｄの断面形状を縮小させながら押し込むと、軸部側板９１５の弾性復帰力によりリング状磁石１３を仮止めすることができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法では、リング状磁石を一次成形品に仮止めした状態でインサート成形をすることができるので、一次成形品に対してリング状磁石の装着位置がずれることがない。従って、磁石内蔵型羽根車の回転バランスの不良を防止できる。よって、この磁石内蔵型羽根車を用いた流量メータは、回転バランス不良による羽根車の耐久性の低下、および微少流量の検知不能を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において羽根車一次成形品に対してリング状磁石を装着した状態を示す縦断面図および右側面図である。
【図２】 （ａ）および（ｂ）は、図１に示すリング状磁石を一次成形品に仮止めした状態を示す右側面図、および右側面図を切断線Ｉ−Ｉ´で切断した断面図である。
【図３】 （ａ）および（ｂ）は、本発明の参考例に用いる羽根車一次成形品を示す縦断面図および右側面図である。
【図４】 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、本発明の参考例において、図３に示す羽根車一次成形品にリング状磁石を装着した状態を示す縦断面図、右側面図および、右側面図の一部を拡大して示す説明図である。
【図５】 別の実施の形態に用いる羽根車一次成形品を示す縦断面図である。
【図６】 （ａ）および（ｂ）は、図５に示す羽根車一次成形品にリング状磁石を装着した状態を示す縦断面図、および、縦断面図の一部を拡大して示す説明図である。
【図７】 別の実施の形態に用いるリング状磁石を示す縦断面図である。
【図８】 （ａ）および（ｂ）は、図７に示すリング状磁石を図３に示す一次成形品に装着した状態を示す縦断面図、および、縦断面図の一部を拡大して示す説明図である。
【図９】 （ａ）および（ｂ）は、別の実施の形態に用いる羽根車一次成形品を示す縦断面図および右側面図である。
【図１０】 （ａ）および（ｂ）は、図９に示す一次成形品にリング状磁石を装着した状態を示す縦断面図、および、縦断面図の一部を拡大して示す説明図である。
【図１１】 別の実施の形態に用いるリング状磁石を図３に示す一次成形品に装着した状態を示す右側面図である。
【図１２】 （ａ）および（ｂ）は、別の実施の形態に用いる羽根車一次成形品を示す縦断面図および右側面図である。
【図１３】 （ａ）および（ｂ）は、図１２に示す一次成形品にリング状磁石を装着した状態を示す縦断面図、および、縦断面図の一部を拡大して示す説明図である。
【図１４】 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、磁石内蔵型羽根車を備えた流量メータの例を示す縦断面図、左側面図および右側面図である。
【図１５】 図１４の流量メータにおける羽根車を示す縦断面図である。
【図１６】 （ａ）および（ｂ）は、図１５に示す羽根車を構成する一次成形品を示す縦断面図、および右側面図である。
【図１７】 （ａ）および（ｂ）は、図１６に示す羽根車を構成するリング状磁石を示す縦断面図、および右側面図である。
【図１８】 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、図１４の流量メータに用いる羽根車のインサート成形を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 水道メータ
２ メータケース
３ 流体通路
６ 羽根車
７ 整流器
８ 内側突出部
９ 一次成形品
１１ 軸溝
１３ リング状磁石
２１ センサ収納部
２２ 磁気センサ
２３ 検出素子
６１ 本体部分
９０ 胴部
９１ 軸部
１３１ 中心孔
１３２ 開口縁
９０１ 端面
９１１ 角部
９１２ リブ

Claims (6)

1. 羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、
   前記軸部を四角柱状としておくとともに、前記中心孔を正方形の穴としておき、
   前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記軸部に挿入した前記リング状磁石を、当該軸部の角部分を押しつぶしながら、当該軸部の軸線回りに所定角度だけ強制回転させることにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法。
2. 羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、
   前記軸部の外周面に対して前記羽根車一次成形品の前記端面から離れた位置にリブを設けておき、
   前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記リブを押しつぶしながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法。
3. 羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、
   前記軸部の外周面にリブを設けておくとともに、前記リング状磁石の前記中心孔における両端開口の開口縁をテーパ状に面取りしておき、
   前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記リブを押しつぶしながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法。
4. 羽根車本体部分の端面から同軸状態で中実の軸部が突出した形状の羽根車一次成形品における前記軸部に、中心孔を備えた焼結体からなるリング状磁石を同軸状態に装着し、この状態でインサート成形を行なうことにより磁石内蔵型の羽根車を製造する流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法において、
   前記軸部の断面形状を弾性的に縮小可能としておき、
   前記リング状磁石を前記軸部に装着するに際し、前記軸部の断面形状を弾性的に縮小させながら前記リング状磁石を軸線方向に圧入することにより、当該リング状磁石が前記軸部から抜け出ないように仮止めすることを特徴とする流量メータの磁石内蔵型羽根車の製造方法。
5. 請求項１ないし４のうちのいずれかの項に記載の方法によって製造されたことを特徴とする流量メータの磁石内蔵型羽根車。
6. 請求項５に記載の磁石内蔵型羽根車を有していることを特徴とする流量メータ。

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