JPH0676899B2 - 容積流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、容積流量計、より詳細には、非円形歯車を要
部とした容積流量計の非円形歯車に関する。

従来技術 非円形歯車を要部回転子とした容積流量計は周知のごと
く被測定流体の流入、流出の圧力差に基づいて非円形歯
車回転子（以下単に回転子と呼ぶ）に作用する軸まわり
の回転トルク差により、対をなす回転子が、互いに主
動，従動の関係を反転し乍ら回転を継続し、回転子と本
体計量室とで形成される容積を、回転子回転に比例して
排除することを利用した流量計である。このような容積
流量計は配管条件等の影響を受けることが少なく、高精
度であるため、流体の取引証明とか基準流量計等にも使
用されている。この様な非円形歯車の工作精度は直接的
に流量計の精度に影響を与えるもので精度の低い回転子
の場合は噛合トルクの増大をもたらし、圧力損失を大き
くし、計量室，回転子間のリークも増える等のため流量
計精度は低下する。通常、非円形歯車の歯形はインボリ
ュート歯形であり、主としてホブにより歯切される。こ
の場合、ワークにはピッチ曲線に従った回転と回転角の
関数として定められる動径をＸ・Ｙ軸の運動とする合成
運動が与えられて切削される。当然乍ら、前記合成運動
はワークと工具との相対運動であり、前記運動を工具に
与えるか、その一部の例えばＸ軸運動のみが工具に与え
られる。上に述べた歯切作業に対し、主に小形で量産さ
れる流量計では、回転子を樹脂系材料によるモールド成
形とか焼結金属による成形により製作されるなど製作が
多様化している。しかし、このように多様な手段により
製作された回転子も計量器の要部としての歯車精度を保
証するため、基準値を定めて主要な寸法を測定し、合格
した回転子が流量計本体に組み込まれる。

従来技術の問題点 上記従来技術においては、歯車精度の維持管理のための
寸法測定において、円平歯車の測定と異なり主要なもの
に、動径上の対応する歯先面間距離とか歯底面間距離の
測定がある。第４図は頂点歯形T,T′が長径軸 上にある場合における回転子１の頂点歯形T,T′の近傍1
1,12をしめしたものであり、頂点歯車T,T′の歯先面間
距離Doを測定する場合、マイクロメータ等の測定子が正
しく長径軸 との交点P,P′と当接しているときはDoを求められる
が、長径軸 から△θだけ傾いた▲▼′上で測定された場合の歯
先面間距離Ｄは正しい値Doに対して略▲▼・△θの
誤差を含む値となる。上に述べた頂点歯形T,T′での歯
面間距離の測定においては、回転子歯先曲線Ｐ_Ｔおよび
歯底曲線Ｐ_Ｂは、ピッチ曲線Psと平行であることから測
定値Ｄは実際値Doと大きい差異はないが、中間の歯形、
例えばＴ_Ｎ,T_Ｎ′をとった場合は突点K,K′間距離Ｄ_Ｎ
を測定することとなる。通常、突点形状は多様であるか
ら、前述の頂点歯形間測定における測定誤差▲▼・
△θの値よりも僅かに大きい誤差を含むことになり、精
度管理が正しく行われないという問題点があった。

問題点解決のための手段 上記問題を解決するため、本発明においては歯先曲面お
よび又は歯底曲線を噛合率を１以上を満足する条件で回
転子の回転中心とする円筒面とすることにより測定器の
測定子の接触位置による測定誤差のない正しい精度管理
を可能とすることを目的とする。

実施例 第１図は、本発明の容積流量計におけるピッチ曲線Psを
もつ非円形歯車の一例を第１象限XOO′でしめしたもの
であるが、本発明との比較を容易にするため、従来技術
における歯形曲線を点線でしめす（歯形T₅において、AB
CDE）。また、図においては、簡略化するため第１象限
において頂点歯形が長径軸▲▼′上にあり、T₁〜T₇
の歯数を図示した。従来技術においては、前述の通り、
歯先曲線Ｐ_Ｔおよび歯底曲線Ｐ_Ｂは各々ピッチ曲線Psと
平行であり、従って、各々の歯形において、歯致曲線Ｐ
_Ｂおよび歯先曲線Ｐ_Ｔと両歯面の交点である突点と非円
形歯車の回転中心Ｏとの距離は各々異なり長径側は短径
側よりも大きい。第１図において実線で示した本発明の
歯形曲線においては（歯形T₅において、AFCGE）、各々
の歯形において回転中心から歯先および歯底までの小さ
い距離を半径とする円弧になる歯先曲線，歯底曲線とし
たもので、当然乍ら対応する歯先円弧間の距離は歯先の
どの位置において測定しても同じである。

第１図において、代表歯形として歯形T₄,T₅をとってみ
ると、歯底曲線は半径r₅₁の円弧AFであり、歯先曲線は
半径r₅₂の円弧CGであり、この半径r₅₁,r₅₂は各々回転中
心Ｏから歯底，歯先の突点ＡおよびＣまでの距離であ
る。他の歯形T₁〜T₇においても同様に定めた半径として
歯底側でr₁₁,r₂₁,r₃₁,r₄₁,r₆₁,r₇₁,歯先側でr₁₂,r₂₂,r
₄₂,r₆₂,r₇₂を半径とした円弧である。第１図に示したよ
うな歯形曲線は第２図にしめすように、噛合率１以上で
噛合するもので接点P₁,P₂をもつ。第２図は第１図にお
ける歯形曲線I,IIの１部として噛合する，ある瞬間にお
ける，とじ込み面積をしめすもので、本発明において
は、［P₁−A₃−A₄−A₅−A₆−B₆−B₅−B₄−B₃］；従来技
術においては［P₁−A₃−A₄₁−A₅−A₆₁−P₂−B₆−B₅₁−B
₄−B₃₁］であり従来技術に対して近似三角形の和△（A₃
−A₄₁−A₄）＋△（A₅−A₆₁−A₆）＋△（B₅−B₆−B₅₁）
＋△（B₄−B₃−B₃₁）の面積だけ大きくなっている。な
お、上に述べた第１図及び第２図における歯形曲線の歯
底，歯先円弧は各々の歯形において回転中心から従来技
術における歯先および歯底までの距離の小さい距離を半
径とした場合をしめたものであるが、本発明において
は、前記半径の円弧に限定したものではない。第３図は
第１図の歯形T₅を代表として図示したものであるが、円
弧 は従来技術の歯先曲線 の任意位置C₁からr₅₂₁を半径とし、円弧 は噛合歯面 を先端部C₂からr₅₂₂を半径とした歯先円弧であり、円弧 は従来技術の歯底曲線 の任意位置A₁から噛合歯面 の追込み位置F₁までr₅₁₁を半径とし、円弧 はＦの位置から噛合歯面 を更に追込んだ半径r₅₁₂を半径とした歯底円弧であり、
噛合率が１以上である条件を満足しているように選ばれ
た円弧である。本発明は、この条件を充たすすべての円
弧を含むものであり、かつ、歯先曲線と歯底曲線とをす
べて円弧にするものではなく、歯先部又は歯底部のみを
円弧にする場合を含むものである。

効 果 上述のように、本発明は、非円形歯車式容積流量計の要
部としての回転子における歯先曲面および歯底曲面を各
々の歯形について円筒面とするものであり、この結果、
歯車精度を管理する基本である寸法測定精度の信頼度が
向上し均一で高精度の容積流量計を提供できる。特に、
一般用流量計で、樹脂モールドとか焼結合金等による金
型を用いた成形による小形量産用回転子の管理精度の信
頼度は高くなる。更に本発明の非円形歯車の噛合におけ
るとじ込み容量は従来技術と比較して大きく、とじ込み
圧力上昇を抑制する結果、軸受摩擦トルクを減少して計
測圧力損失を低下する等の効果も大きく、この面からも
精度向上をもたらし、精度面のみならず経済的効果にも
寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１象限における非円形歯車の１例をしめす
図で、実線は本発明、点線は従来技術の歯形曲線であ
る。第２図は、噛合する歯形のとじ込み面積を説明する
ための拡大図、第３図は、本発明の他の実施例を示す
図、第４図は、従来の頂点歯形が長径軸上にある場合の
寸法測定を示す図である。 T₁〜T₇……歯形,P_Ｔ……歯先曲線,P_Ｂ……歯底曲線,Ps
……ピッチ曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流量に比例して噛合回転する一対等大の非
   円形歯車を要部とする容積流量計において、前記非円形
   歯車を噛合率が１以上とする噛合条件を満足する範囲に
   おいて各々の歯形を歯先曲面および／又は歯底曲面を該
   非円形歯車の回転中心を中心とする円筒面とすることを
   特徴とする容積流量計。