KR20050001379A - Non circular gear and positive displacement flowmeter using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 비원형 기어 및 비원형 기어를 사용한 용적식 유량계에 관한 것이다.The present invention relates to a volumetric flow meter using a non-circular gear and a non-circular gear.
종래로부터, 비원형 기어는 용적식 유량계나 펌프 등에 사용되고 있었다. 비원형 기어 중 피치곡선이 ρ= a/(1-bcos2θ)로 표시되는 오벌 기어(oval gear)는, 회전에 의한 맞물림 압력각(??合壓力角)의 변화가 크고, 또한, 긴 지름부에서의 치형의 절하(切下) 등의 간섭을 피하기 위해서 치형 모듈을 작게 하여 톱니 수를 많게 하고 있다. 여기서, ρ: 운동지름, a : 상사계수(相似係數), b : 편평도(扁平度), θ: 편각(偏角)이라고 한다.Conventionally, non-circular gears have been used in volumetric flowmeters, pumps, and the like. Among the non-circular gears, the oval gear whose pitch curve is represented by ρ = a / (1-bcos2θ) has a large change in the engagement pressure angle due to rotation, and a long diameter portion. To avoid interference such as deterioration of teeth in the tooth, the tooth module is made smaller and the number of teeth is increased. Here, p is the motion diameter, a is the similarity coefficient, b is the flatness, and θ is the declination angle.
회전에 의한 맞물림 압력각의 변화를 크게 하지 않는 기술로서, 타원형기어의 일종인 오벌 기어가 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공고공보 평1-39052호 참조). 오벌 기어는, 기어의 피치곡선 상에 새겨지는 치형 곡선의 실질부를 항상 회전중심방향으로 톱니 부착함으로써, 맞물림압력각의 변화를 적게 또한 절대로 음이 되지 않도록 설계된 비(非) 원형기어이다. 이 오벌 기어는, 1회전당 토출량이 크고, 장기간 높은 정밀도를 유지할 수 있기 때문에 용적식 유량계의 회전자로서 많이 사용되고 있다.As a technique which does not increase the engagement pressure angle by rotation, an oval gear, which is a kind of elliptical gear, has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 1-39052). The oval gear is a non-circular gear designed to reduce the change of the engagement pressure angle and never become negative by always toothing the actual portion of the tooth curve engraved on the pitch curve of the gear in the rotational center direction. This oval gear is widely used as a rotor of a volumetric flowmeter because the discharge amount per revolution is large and high precision can be maintained for a long time.
또한, 인벌류트 치형(齒形)의 절하를 방지하는 기술로서, 종래로부터 특수한 전위를 띤 변형 타원 기어가 제안되어 있다{예를 들면, 이치가와쓰네오 저(著), '기어 펌프', 일간공업신문사, 1962년 8월 20일 발행, p.165-166참조}. 이 변형 타원 기어는, 잇수가 14장으로 실용화되어, 세이코 펌프로서 알려진 펌프내에 조립되어 있고, 기어에 있어서의 긴 지름의 선단(top)에 위치하는 펌프 내벽과의 시일부분은, 장축방향의 양 끝단에서 각 1개의 톱니로 구성되어 있다. 또한, 이 변형 타원 기어는, 절하가 없는 치형이지만, 오버행(overhang)부를 가지고 있다. 여기서, 오버행부란, 피치곡선과 각 치형의 맞물림잇면과의 접점과 타원중심을 연결하는 직선으로부터, 치형이 밀려나오고 있는 부분을 가리킨다.In addition, as a technique for preventing the lowering of the involute teeth, a deformation ellipse gear having a special potential has been conventionally proposed (for example, Ichikawa Tsuneo, 'Gear Pump', Daily Industries). Newspaper, issued August 20, 1962, pp. 165-166}. This deformed ellipse gear has 14 teeth, which is assembled in a pump known as a Seiko pump, and the seal portion of the gear with the inner wall of the pump located at the top of the long diameter of the gear has a long axis direction. It consists of one tooth each at the end. In addition, this deformed ellipse gear is a tooth shape without a drop, but has an overhang portion. Here, the overhang portion refers to a portion where the tooth profile is pushed out from a straight line connecting the contact point between the pitch curve and the engagement surface of each tooth and the ellipse center.
한편, 비(非)원형기어는 금속재료로 제조되는 경우가 많지만, 비용을 감안하여 염가의 수지성형으로 제조되는 경우도 있다. 그러나, 수지성형의 비원형 기어를 고려한 경우, 성형성을 높여 치형 강도를 향상시킬 필요가 있으며, 그를 위해서는 치형 모듈을 크게 하여 잇수(齒數)를 적게 하지 않으면 안 된다.On the other hand, non-circular gears are often made of a metal material, but in some cases, they may be made of inexpensive resin molding in consideration of cost. However, in the case of considering a non-circular gear of resin molding, it is necessary to increase the moldability and improve the tooth strength. For this purpose, the tooth module must be enlarged to reduce the number of teeth.
잇수를 적게 하는 기술로서는, 상술한 이치가와쓰네오 저(著) '기어 펌프'에 기재된 변형 타원 기어를 예로 들 수 있지만, 이 기어는, 오버행부를 가진 치형을 갖게 되어 버린다. 수지성형에 의한 타원 기어는, 수지를 주입하여 굳힐 때에 주형내에서 타원중심방향을 향하여 수지가 수축함으로써 형성되지만, 오버행부에서는 수축방향이 없기 때문에 수축할 수 없고 그 부분에서 결함이 생기기 쉽다. 따라서, 오버행부가 존재하지 않도록 치형을 설계하는 것이 요구된다.As a technique for reducing the number of teeth, the modified elliptical gear described in the above-described "Ichikawa Tsuneo" gear pump "is mentioned, but this gear will have the tooth shape which has an overhang part. The elliptical gear by resin molding is formed by shrinking the resin toward the elliptic center direction in the mold when the resin is injected and solidified. However, since there is no contraction direction in the overhang portion, the elliptical gear cannot be contracted and defects are likely to occur at the portion. Therefore, it is required to design the teeth so that there is no overhang.
또한, 비원형 기어로서, 돌기 치형을 가진 돌기 기어도 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공고공보 소62-3885호 참조). 일본 특허공고공보 소62-3885호에 기재된 비원형기어식 유량계는, 소형유량계로서의 측정 정밀도를 높이는 것 및 1회전당 토출량을 많게 하는 것을 목적으로 하여, 긴 지름부의 치형을 돌기시키고 또한 그 돌기부분과 맞물림하는 노치를 짧은 지름부로 형성한 비원형 기어를 구비하고 있다.Moreover, as a non-circular gear, the projection gear which has a projection tooth shape is also proposed (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 62-3885). The non-circular gear flowmeter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-3885 is used to protrude the teeth of a long diameter part and to increase the accuracy of measurement as a small flowmeter and to increase the discharge amount per revolution. And a non-circular gear formed of a short diameter portion engaging the notch.
상술한 바와 같이, 비원형 기어를 수지성형으로 제조하는 경우, 수지 치형의 강도를 높일 필요가 있고, 그 때문에 모듈을 크게 할 필요가 있지만, 모듈을 크게 하기 위해서는, 기어 전체의 크기의 제한도 있어 잇수를 적게 하는 것이 요구된다. 그러나, 비원형 기어에 있어서 단지 절하를 막으면서 공구압력각을 크게 하는 것에 의해 치형을 기울이는 것으로써 기어 전체에 대한 모듈의 비율을 크게 하는 것만으로는, 오버행하는 치형을 수지성형으로 형성할 필요가 생기고, 결과적으로 그 부분에서 결함이 생겨 버린다.As described above, when the non-circular gear is manufactured by resin molding, it is necessary to increase the strength of the resin teeth, and therefore, it is necessary to increase the module. However, in order to increase the module, the size of the entire gear is also limited. Less teeth are required. However, in non-circular gears, it is necessary to form an overhanging tooth by resin molding only by increasing the ratio of the module to the entire gear by tilting the tooth by increasing the tool pressure angle while preventing a drop. And, as a result, a defect occurs at that portion.
일본 특허공고공보 평1-39052호에는, 기어 등의 피치곡선 상에 새겨지는 치형 곡선의 실질부를 항상 회전중심방향으로 톱니 부착함으로써, 공구압력각(인벌류트 치형을 처음 만드는 공구의 압력각)의 설정에 있어서 맞물림압력각이 음(-)이 되지 않을 정도로 치형을 기울이고, 그 결과, 오버행부를 가진 치형이 없도록 설계된 오벌 기어가 기재되어 있지만, 오버행부가 없고 또한 잇수를 적게 하는 기술에 대해서는 기재되어 있지 않다.Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 1-39052 discloses a tool pressure angle (pressure angle of a tool for making an involute tooth first) by always attaching a substantial portion of a tooth curve engraved on a pitch curve of a gear or the like in the center of rotation. Although the oval gear is designed to tilt the teeth so that the engagement pressure angle does not become negative in setting, and as a result, there is no tooth with an overhang portion, there is no description of a technique that has no overhang portion and fewer teeth. not.
일본 특허공고공보 소62-3885호에 기재된 유량계에서는, 회전자의 축이 케이싱(여기서는 계량실)측에 고정된 돌기 기어를 실제로 설계·제조한 경우, 선단 (top) 부분의 돌기는 모듈에 비례하여 크게 하지 않을 수 없고, 따라서 그 돌기에 맞물리는 오목부의 함몰도 커지고, 돌기 기어의 중심에 설치해야 하는 축받이가 들어가는 영역을 확보할 수 없다. 또한, 일본 특허공고공보 소62-3885호에 기재된 돌기 기어에 있어서도, 오버행부를 갖지 않도록 잇수를 적게 하기 위한 기술에 대해서는 기재되어 있지 않다. 따라서, 이 돌기 기어는, 잇수가 많아지기 때문에, 그 선단 부분의 돌기와 케이싱의 내벽과의 시일길이(시일 폭)를 작게 하지 않을 수 없다. 시일길이가 짧은 기어는, 선단부로부터의 누설량이 많아져, 용적식 유량계에 설치하기에는 적합하지 않다.In the flowmeter described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-3885, in the case of actually designing and manufacturing a projection gear in which the rotor shaft is fixed to the casing (here, the metering chamber) side, the projection of the top portion is proportional to the module. Inevitably, the depression of the concave portion engaged with the projection is also increased, and it is not possible to secure an area in which the bearing to be provided at the center of the projection gear enters. Moreover, also in the projection gear of Unexamined-Japanese-Patent No. 62-3885, the technique for reducing the number of teeth so that it does not have an overhang part is not described. Therefore, since the number of teeth increases, this projection gear must be made to reduce the seal length (sealing width) between the projection of the tip portion and the inner wall of the casing. Gears with a short seal length have a large amount of leakage from the tip, and are not suitable for installation in a volumetric flowmeter.
또한, 일본 특허공고공보 평1-39052호 등의 종래 기술에 의한 비원형 기어에 있어서, 잇수를 적게 하고 또한 오버행을 방지하기 위해서는, 공구압력각을 선단 한계까지 크게 함으로써 치형을 기울여 날카롭게 한 설계로 하는 것을 생각할 수있지만, 그 비원형 기어와 그것을 설치하는 케이싱의 내벽과의 시일부분이 거의 없어져, 밀봉성을 확보할 수 없게 되므로, 기어를 맞물리게 한 회전에 따라 선단 부분에서의 마모가 심하다. 따라서, 특히 톱(top)부나 그 부근의 치형이라 하더라도, 선단 한계까지 구부려 설계되어 있지 않다.In addition, in the non-circular gear according to the prior art such as Japanese Patent Publication No. Hei 1-39052, in order to reduce the number of teeth and to prevent overhang, the tool pressure angle is increased to the tip limit so that the teeth are inclined and sharpened. Although it can be considered, since the seal portion between the non-circular gear and the inner wall of the casing for installing it is almost lost and the sealability cannot be secured, wear at the tip portion is severe according to the rotation in which the gear is engaged. Therefore, especially in the case of a top part and the teeth of its vicinity, it is not designed to bend to the tip limit.
또한, 수지성형의 비원형 기어에 한정되지 않고, 예를 들면 금속 등으로 형성된 비원형 기어이더라도, 선단 한계까지 날카롭게 한 치형 및 시일길이가 짧다고 하는 결점을 가진 것은 사용에 견딜 수 없다. 따라서, 수지성형 이외의 비원형 기어이더라도, 선단 한계까지 날카롭게 한 치형을 사용한 설계는 이루어지지 않고 있었다.In addition, it is not limited to non-gear gears of resin molding, and even non-gear gears formed of, for example, metals have a drawback that the teeth and the seal length that are sharpened to the tip limit are shortened. Therefore, even in non-round gears other than resin molding, the design using the teeth sharpened to the tip limit has not been achieved.
본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 실정에 비추어 이루어진 것으로, 맞물림압력각의 변화를 적게 하고, 맞물림잇면에 있어서의 공구압력각 설정에 유리하고, 오버행부를 형성하는 일 없이 잇수를 적게 하여, 케이싱 내에 설치할 때에 케이싱의 내벽과의 밀봉성을 충분히 확보하는 것이 가능한 비원형 기어, 및 그 비원형 기어를 구비한 용적식 유량계를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is advantageous to set the change in the engagement pressure angle, to advantageously set the tool pressure angle on the engagement surface, and to reduce the number of teeth without forming an overhang portion, so that the casing It is providing the non-circular gear and the volumetric flowmeter provided with the non-circular gear which can fully ensure the sealing property with the inner wall of a casing when installed in the inside.
본 발명은, 이하의 청구항에 기재되는 각 기술수단에 의해 구성된다.This invention is comprised by each technical means described in the following claims.
청구항 1에 기재되는 제 1 기술수단은, 케이싱 내에 한 쌍으로 설치되는 비원형 기어로서, 이 비원형 기어는, 잇수를 4n + 2장(n은 자연수), 장축상의 양 끝단을 이홈, 단축상의 양 끝단을 이끝, 맞물림 잇면을 인벌류트 곡선, 비 맞물림잇면을 사이클로이드(cycloid) 곡선으로 한 치형 곡선을 가지며, 이 치형 곡선에 있어서의 각 치형의 인벌류트 곡선의 공구압력각은, 절하한계 및 선단한계에 의해 설정되고, 이 비원형 기어는, 상기 치형 곡선에 의거하여, 상기 장축상의 양 끝단에 있는 이홈을 포함한, 해당 이홈을 끼운 2개의 치형 사이의 오목부를 메우고, 또한, 상기 단축상의 양 끝단의 이끝을 포함한 톱니부를 깎은, 잇수가 4n-2장의 형상을 가진 것을 특징으로 한 것이다.The 1st technical means of Claim 1 is a non-circular gear provided in a pair in a casing, This non-circular gear has 4n + 2 pieces of teeth (n is a natural number), The both ends of a long axis are two grooves, It has a tooth curve with both ends at the end, the interlocking surface at the involute curve, and the non-engaging surface at the cycloid curve. The tool pressure angles of the involute curve of each tooth in the tooth curve are the lower limit and the tip. The non-circular gear, which is set by the limit, fills in the recess between two teeth fitted with the two grooves, including the two grooves at the both ends of the long axis, based on the tooth curve, and also the two ends of the short axis. It is characterized in that the number of teeth cut off the teeth including the tip of the teeth has a shape of 4n-2 pieces.
청구항 2에 기재되는 제 2 기술수단은, 제 1 기술수단에 있어서, 해당 비원형 기어는, 상기 오목부를 메운 형상을 가진 볼록부와, 이 비원형 기어와 같은 비원형 기어에 있어서의 상기 톱니부를 깎은 형상을 가진 오목부를 맞물리도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.As for the 2nd technical means of Claim 2, in the 1st technical means, the said non-circular gear is a convex part which has the shape which filled the said recessed part, and the said tooth part in the non-circular gear like this non-circular gear. It is characterized by being comprised so that the recessed part which has a shaved shape may be engaged.
청구항 3에 기재되는 제 3 기술수단은, 제 1 또는 제 2 기술수단에 있어서, 상기 치형 곡선은 상기 케이싱에 있어서의 해당 비원형 기어의 설치장소 및 내벽의 크기에 의해 결정하고, 상기 형상은 상기 오목부를 상기 케이싱의 내벽에 맞춘 원호로 메운 것을 특징으로 한 것이다.In the third technical means described in claim 3, in the first or second technical means, the tooth curve is determined by the installation location of the non-circular gear in the casing and the size of the inner wall. It is characterized in that the recess is filled with an arc corresponding to the inner wall of the casing.
청구항 4에 기재되는 제 4 기술수단은, 제 1 또는 제 2 기술수단에 있어서, 상기 치형 곡선은 상기 케이싱에 있어서의 해당 비원형 기어의 설치장소 및 내벽의 크기에 의해 결정하고, 상기 형상은 상기 오목부를 상기 케이싱의 내벽에 맞춘 곡선으로 메운 것으로, 이 메워진 곡선은, 해당 비원형 기어와 같은 비원형 기어에 있어서의 상기 톱니부를 깎아서 생긴 오목부의 바닥과 맞물림시에 접촉시키는 것을 특징으로 한 것이다.As for the 4th technical means of Claim 4, in a 1st or 2nd technical means, the said tooth curve is determined by the installation place of the said non-circular gear in the said casing, and the magnitude | size of an inner wall, The said shape is said The recess is filled with a curve aligned with the inner wall of the casing, and the filled curve is brought into contact with the bottom of the recess formed by shaping the tooth in a non-circular gear such as the non-circular gear.
청구항 5에 기재되는 제 5 기술수단은, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 기술수단에 있어서, 상기 치형 곡선은, 잇수가 14 또는 18인 것으로 하여, 결과적으로 각각, 잇수가 10 또는 14가 되도록 구성한 것을 특징으로 한 것이다.In the fifth technical means described in claim 5, in the technical means in any one of the first to fourth aspects, the tooth curve has 14 or 18 teeth, and as a result, 10 or 14 teeth, respectively. It is characterized by the configuration.
청구항 6에 기재되는 제 6 기술수단은, 제 1 내지 제 5 중의 어느 하나의 기술수단에 있어서, 해당 비원형 기어의 피치곡선은, 구름접촉조건을 만족하는 단일의 폐곡선 혹은 여러 종류를 조합한 폐곡선인 것을 특징으로 한 것이다.As for the 6th technical means of Claim 6, the technical curve of any one of the 1st-5th, The pitch curve of the said non-circular gear is a single closed curve which satisfy | fills a rolling contact condition, or the closed curve which combined several types. It is characterized by that.
청구항 7에 기재되는 제 7 기술수단은, 제 1 내지 제 6 중의 어느 하나의 기술수단에 있어서, 해당 비원형 기어는 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.As for the 7th technical means of Claim 7, in the technical means in any one of 1st-6th, the said non-circular gear is formed with resin, It is characterized by the above-mentioned.
청구항 8에 기재되는 제 8 기술수단은, 제 1 내지 제 7 중의 어느 하나의 기술수단에 있어서, 상기 케이싱은 용적식 유량계에 있어서의 계량실인 것을 특징으로 한 것이다.The eighth technical means according to claim 8 is the technical means according to any one of the first to seventh aspects, wherein the casing is a metering chamber in a volumetric flowmeter.
청구항 9에 기재되는 제 9 기술수단은, 제 8 기술수단에 있어서의 비원형 기어를 한 쌍 구비한 용적식 유량계로서, 상기 한 쌍의 비원형 기어를 상기 계량실내에 한 쌍의 회전자로서 맞물려 설치하고, 해당 한 쌍의 회전자가 토출하는 피측정 유체의 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 용적식 유량계이다.A ninth technical means according to claim 9 is a volumetric flowmeter provided with a pair of non-circular gears according to the eighth technical means, wherein the pair of non-circular gears is engaged as a pair of rotors in the weighing chamber. And a flow rate meter for measuring the flow rate of the fluid under measurement discharged by the pair of rotors.
이러한 구성으로부터, 본 발명에 의하면, 비원형 기어에 있어서, 맞물림압력각의 변화를 적게 하고, 맞물림 잇면에 있어서의 공구압력각 설정에 유리하며, 오버행부를 형성하는 경우도 없이 잇수를 적게 하여, 케이싱내에 설치할 때에 케이싱의 내벽과의 밀봉성을 충분히 확보할 수가 있다.From this configuration, according to the present invention, in the non-circular gear, the change of the engagement pressure angle is reduced, and it is advantageous to set the tool pressure angle on the engagement surface, and the number of teeth is reduced without forming an overhang portion, so that the casing When installing inside, the sealing property with the inner wall of a casing can be ensured enough.
또한, 본 발명에 관한 용적식 유량계에 의하면, 그 비원형 기어를 사용하고있기 때문에, 견고하고 고정밀도의 유량측정이 가능하다.In addition, according to the volumetric flowmeter according to the present invention, since the non-circular gear is used, it is possible to measure the flow rate with high accuracy.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 비원형 기어를 구비한 용적식 유량계의 일 구성예를 도시한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structural example of the volumetric flowmeter provided with the non-circular gear which concerns on one Embodiment of this invention.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 비원형 기어의 일 구성예를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a non-circular gear according to an embodiment of the present invention.
도 3은, 도 2의 비원형 기어를 설계할 때에 고려한 점을 설명하는 일련의 구성도이다.3 is a series of configuration diagrams for explaining points taken into consideration when designing the non-circular gear of FIG. 2.
도 4는, 도 2의 비원형 기어를 설계할 때에 고려한 점을 설명하는 일련의 구성도이다.4 is a series of configuration diagrams for explaining points taken into consideration when designing the non-circular gear of FIG. 2.
도 5는, 도 2의 비원형 기어를 설계할 때에 고려한 점을 설명하는 일련의 구성도이다.FIG. 5 is a series of configuration diagrams for explaining points taken into consideration when designing the non-circular gear of FIG. 2.
도 6은, 도 2의 비원형 기어를 설계할 때에 고려한 점을 설명하는 일련의 구성도이다.FIG. 6 is a series of configuration diagrams illustrating points taken into consideration when designing the non-circular gear of FIG. 2.
도 7은, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 비원형 기어의 일 구성예를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing an example of the configuration of a non-circular gear according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 용적석 유량계 11 : 상자체(바깥상자)10 volumetric flow meter 11: box (outer box)
12 : 단면판 15 : 전기센서12: cross-section plate 15: electrical sensor
20 : 계량실 21 : 유입구20: metering chamber 21: inlet
22 : 유출구 23, 27 : 회전자(비원형 기어)22: outlet 23, 27: rotor (non-circular gear)
23a : 회전자의 기어부(맞물림부) 23b : 회전자의 단면23a: gear part of the rotor (engagement part) 23b: end face of the rotor
24 : 회전자의 회전축 25, 26 : 자석24: axis of rotation of the rotor 25, 26: magnet
30, 30' : 제 1 비원형 기어30, 30 ': first non-circular gear
31∼37, 41∼47 : 제 1 비원형기어에 있어서의 제 1∼제 14 치형31 to 37, 41 to 47: first to fourteenth teeth in the first non-circular gear
33a : 제 3 치형에 있어서의 맞물림잇면33a: interlocking in third tooth
33b : 제 3 치형에 있어서의 비맞물림잇면33b: Non-interlocking in third teeth
33c : 제 3 치형에 있어서의 이끝33c: tooth tip in third tooth
36a : 제 6 치형에 있어서의 맞물림잇면36a: Interlocking on the sixth tooth
36b : 제 6 치형에 있어서의 비맞물림잇면36b: Non-interlocking in sixth tooth
36c : 제 6 치형에 있어서의 이끝36c: tooth tip in sixth tooth
38, 48 : 제 1 비원형 기어에 있어서의 오목부38, 48: recessed part in 1st non-circular gear
39, 39', 49, 49' : 제 1 비원형 기어에 있어서의 볼록부39, 39 ', 49, 49': projections in the first non-circular gear
50, 50' : 제 2 비원형 기어50, 50 ': second non-circular gear
51∼57, 61∼67 : 제 2 비원형기어에 있어서의 제 1∼제 14 치형51 to 57, 61 to 67: first to fourteenth teeth in the second non-circular gear
58, 68 : 제 2 비원형 기어에 있어서의 오목부58, 68: recessed part in second non-circular gear
59, 59', 69, 69' : 제 2 비원형 기어에 있어서의 볼록부59, 59 ', 69, 69': Convex portion in second non-circular gear
O1 : 제 1 비원형기어의 중심O1: center of the first non-circular gear
O2 : 제 2 비원형기어의 중심O2: center of 2nd non-circular gear
L : 치형곡선L: tooth curve
La : 맞물림잇면La: If it is engaged
Lb : 비맞물림잇면Lb: If it's not interlocking
Lc : 이끝Lc: this end
P : 피치곡선P: pitch curve
R : 피치곡선의 중심으로부터의 방사선R: radiation from the center of the pitch curve
T : 치형의 이끝을 연결한 곡선T: curve connecting tooth ends
B : 치형의 바닥부를 연결한 곡선B: Curve connecting the bottom of the tooth
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 비원형 기어를 구비한 용적식 유량계의 일 구성예를 도시한 도면으로, 도 1(A)는 도 1(B)의 화살 표시 A-A선 단면도, 도 1(B)는 도 1(A)의 화살 표시 B-B선 단면도이다. 도면 중에서, 부호 10은 용적식 유량계, 11은 상자몸체(바깥상자), 12는 끝단면판, 15는 자기센서, 20은 계량실, 21은 유입구, 22는 유출구, 23, 27은 회전자, 23a는 회전자(23)의 기어부(맞물림부), 23b는 회전자(23)의 끝단면, 24는 회전자(23)의 회전축, 25, 26은 자석이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structural example of the volumetric flowmeter provided with the non-circular gear which concerns on one Embodiment of this invention, FIG. 1: (A) is sectional drawing of the arrow line AA of FIG. 1 (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1A. In the figure, reference numeral 10 is a volumetric flow meter, 11 is a box body (outer box), 12 is an end plate, 15 is a magnetic sensor, 20 is a measuring chamber, 21 is an inlet, 22 is an outlet, 23 and 27 is a rotor, and 23a is The gear part (engagement part) of the rotor 23, 23b is an end surface of the rotor 23, 24 is a rotating shaft of the rotor 23, and 25 and 26 are magnets.
용적식 유량계(10)는, 바깥상자(11)와, 덮개부(끝단면판)(12)와, 바깥상자 (11) 및 끝단면판(12)에 의해 형성되는 공간에 해당하는 계량실(20), 및 계량실 (20)내에 배치되어 회전축(24) 둘레에 회전가능하게 지지되는 회전자(23) 및 그것과 같은 회전자(27)와, 자기센서(15)를 그 주요한 구성요소로 한다.The volumetric flow meter 10 includes a metering chamber 20 corresponding to a space formed by an outer box 11, a cover (end face plate) 12, an outer box 11 and an end face plate 12, And a rotor 23 and a rotor 27 such as that arranged in the metering chamber 20 and rotatably supported around the rotation shaft 24, and the magnetic sensor 15 as its main components.
계량실(20)은, 유입구(21) 및 유출구(22)에 연이어 통한 바깥상자(11)의 내벽과, 개구한 바깥상자(11)를 밀봉하기 위해서 바깥상자(11)에 부착된 비(非) 자성재로 이루어지는 끝단면판(12)에 의해 구성된다. 또한, 계량실(20)내에는, 회전축 (24)이 수직으로 또한 서로 평행하게 매설되고, 회전축(24)에 회전가능하게 지지된 비원형 기어의 회전자(23) 및 같은 회전축으로 회전가능하게 지지된 비원형 기어의 회전자(27)가 각각 맞물리도록 배치되어 있다. 본 발명의 특징부분인 비원형 기어의 회전자(23, 27)에 대해서는 후술한다.The metering chamber 20 has an inner wall of the outer box 11 connected to the inlet 21 and the outlet 22 and a non-attachment attached to the outer box 11 to seal the opened outer box 11. It is comprised by the end surface plate 12 which consists of magnetic materials. In addition, in the metering chamber 20, the rotating shaft 24 is vertically and parallel to each other, and is rotatably supported by the rotor 23 of the non-circular gear rotatably supported by the rotating shaft 24 and the same rotating shaft. The rotors 27 of the non-circular gears are arranged to engage with each other. The rotors 23 and 27 of the non-circular gear which is a feature of the present invention will be described later.
또한, 한 쪽의 회전자(23)의 끝단면(23b)에는 축대칭인 위치(여기서는 긴 지름 위)에 자석(25, 26)이 매설되어 있다. 이렇게, 계량실(20)내에서 유입하는 유체의 부피에 비례하여 회전하는 회전자(23)의 끝단면(23b)에, 기둥형상의 자석(25, 26)을 눌러 넣어, 자석(25, 26)의 자속(磁束)이 끝단면판(12) 위에 배치된 자기센서(15)에 의해 검출될 수 있도록 하고 있다. 본 구성예에서는, 자석(25, 26)을 회전자(23)에 매설한 예를 도시하였지만, 회전자(27)에 매설하여도 좋고, 더욱 1개의 자석만을 매설하도록 하여도 좋다.Further, magnets 25 and 26 are embedded in the end face 23b of one rotor 23 at an axisymmetric position (in this case, a long diameter). In this way, the columnar magnets 25 and 26 are pressed into the end faces 23b of the rotor 23 which rotates in proportion to the volume of the fluid flowing in the metering chamber 20, and the magnets 25 and 26 Magnetic flux is detected by the magnetic sensor 15 disposed on the end face plate 12. In this configuration example, an example in which the magnets 25 and 26 are embedded in the rotor 23 is illustrated. Alternatively, the magnets 25 and 26 may be embedded in the rotor 27, and only one magnet may be embedded.
또한, 상술한 용적식 유량계는, 자기감지방식을 채용한 것을 예시하였지만, 전자식의 감지방식을 채용하여도 좋고, 또한 광학적으로 회전자의 위치를 검출하는 방식(광학식 위치검출방식)이나 회전자의 축의 회전을 기계적으로 외부로 전달하는 방식을 채용하여도 좋고, 회전자의 회전동작을 어떤 수단으로 계측할 수 있으면 된다.In addition, although the above-described volumetric flowmeter employs a magnetic sensing method, an electronic sensing method may be employed and a method of optically detecting the position of the rotor (optical position detection method) or the What is necessary is just to employ | adopt the system which transmits rotation of a shaft mechanically, and just to measure the rotational motion of a rotor by some means.
이하에 상술한 용적식 유량계에 한정하지 않고, 한 쌍의 회전자가 토출하는 피측정 유체의 유량을 측정하는 용적식 유량계에도, 한 쌍의 회전자로서 맞물리게 하여 설치할 수 있는 비원형 기어에 대하여 상세히 설명한다.The non-circular gear, which is not limited to the above-described volumetric flowmeter but also can be installed by engaging a pair of rotors in a volumetric flowmeter for measuring the flow rate of the fluid under measurement discharged by a pair of rotors, will be described in detail. do.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 관한 비원형 기어의 일 구성예를 도시한 도면으로, 도 2(A), (B)는, 한 쌍의 비원형 기어의 맞물림을 그 회전위치에 따라서 도시한 도면이다. 도면 중, 부호 30은 제 1 비원형 기어, 31∼37, 41∼47은 각각 제 1 비원형 기어에 있어서의 제 1 ∼ 제 14 치형이고, 33a, 33b, 33c는 각각 제 3 치형에 있어서의 맞물림잇면, 비맞물림잇면, 이끝이고, 36a, 36b, 36c는 각각 제 6치형에 있어서의 맞물림잇면, 비맞물림잇면, 이끝이고, 38, 48은 제 1 비원형 기어에 있어서의 오목부이고, 39, 49는 제 1 비원형 기어에 있어서의 볼록부이고, 50은 제 2 비원형 기어이고, 51∼57, 61∼67은 각각 제 2 비원형 기어에 있어서의 제1∼제 14 치형이고, 58, 68은 제 2 비원형 기어에 있어서의 오목부이고, 59, 69는 제 2 비원형 기어에 있어서의 볼록부이고, O1는 제 1 비원형 기어의 중심이며, O2는 제 2 비원형 기어의 중심이다.FIG. 2 is a diagram showing an example of a configuration of a non-circular gear according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2A and 2B show engagement of a pair of non-circular gears according to their rotational positions. Figure is shown. In the figure, reference numeral 30 denotes the first non-circular gear, 31-37, 41-47 are the first to fourteenth teeth in the first non-circular gear, and 33a, 33b, and 33c respectively indicate the third tooth. If interlocked, non-engaged, this is the end, 36a, 36b, 36c are interlocked, sixth-engaged teeth, non-engaged, toothed in the sixth tooth type, 38, 48 are recesses in the first non-circular gear, 39 And 49 are convex portions in the first non-circular gear, 50 are second non-circular gears, and 51 to 57 and 61 to 67 are first to fourteenth teeth in the second non-circular gear, respectively. And 68 are recesses in the second non-circular gear, 59 and 69 are convex portions in the second non-circular gear, O1 is the center of the first non-circular gear, and O2 is the It is the center.
본 발명의 일 실시형태에 관한 비원형 기어(30, 50){도 1의 회전자(23, 27)에 해당한다}는, 케이싱 내에 한 쌍으로 설치되어야 하는 비원형 기어로서, 다음의 치형 곡선을 갖는 것으로 한다. 여기서, 케이싱은, 용적식 유량계에 있어서의 계량실에 해당한다. 여기서, 비원형 기어(30, 50)가 수지(수지 몰드 등의 성형에 의해)로 형성되어 있는 것으로 함으로써, 염가로 제조될 수 있을 뿐만 아니라, 잇수를 적게 하고, 또한 회전중심방향으로의 수축에 의해 결함이 생기는 오버행부를 형성시키지 않도록 하는 본 발명의 특징부분을 살린 형태가 된다. 그러나, 물론, 비원형 기어(30, 50)는 수지성형 뿐만 아니라, 금속을 깎아 가공한 것 등, 여러 가지 재료, 제조방법에 의해서 형성할 수 있다.The non-circular gears 30 and 50 (corresponding to the rotors 23 and 27 in Fig. 1) according to one embodiment of the present invention are non-circular gears to be provided in pairs in a casing and have the following tooth curves. It shall have. Here, a casing corresponds to the measurement chamber in a volumetric flowmeter. Here, the non-circular gears 30 and 50 are formed of resin (by molding of a resin mold or the like), so that not only can be manufactured at low cost, but also the number of teeth is reduced, and furthermore, the shrinkage in the rotational center direction can be achieved. It becomes the form which utilized the characteristic part of this invention which does not form the overhang part which a defect produces. However, of course, the non-circular gears 30 and 50 can be formed not only by resin molding but also by various materials and manufacturing methods, such as those cut and processed into metal.
이 치형 곡선은, 피치곡선을 타원으로 하여 새겨진 치형 곡선으로서, 잇수를 4n + 2장(n = 1, 2, 3,...), 장축상의 양 끝단을 이홈(齒溝){예를 들면 치형(34)과 치형(35)의 사이의 이홈}, 단축상의 양 끝단을 이끝(齒先){예를 들면 치형(31)의 이끝)로 하고, 치형(31∼37, 41∼47){비원형 기어(50)의 경우, 치형(51∼57, 61∼67)}을 기본 곡선으로 하고 있다. 한편, 도 2에서는 n = 3으로 총 14장의 경우를 예시하고 있다. 또한, n을 작게 취한 경우, 혹은 보다 소형의 기어의 경우는 피치곡선의 편평도를 작게 하여, 원형에 가깝도록 하면 좋다. 또한, 여기서는 피치곡선을 타원으로서 설명하고 있지만, 비원형 기어의 피치곡선은, 오벌 기어의 피치곡선 ρ = a/(1-bcos2θ)로 대표되는 것에 한정되지 않고, 구름접촉조건을 만족하는 단일의 폐곡선 혹은 여러 종류를 조합한 폐곡선이면 좋다.This tooth curve is a tooth curve engraved with an ellipse on the pitch curve and has 4n + 2 teeth (n = 1, 2, 3, ...) and two grooves at both ends on the long axis { Two grooves between the teeth 34 and the teeth 35} and both ends of the short axis are teeth (for example, teeth of the teeth 31), and teeth 31 to 37 and 41 to 47 { In the case of the non-circular gear 50, the teeth 51-57, 61-67 are made into a basic curve. On the other hand, in Figure 2, n = 3, a total of 14 cases are illustrated. In the case where n is taken small or in the case of smaller gears, the flatness of the pitch curve may be reduced to be close to the circle. In addition, although the pitch curve is demonstrated here as an ellipse, the pitch curve of a non-circular gear is not limited to what is represented by the pitch curve ρ = a / (1-bcos2θ) of an oval gear, and is a single thing which satisfies a rolling contact condition. A closed curve or a closed curve that combines several types may be used.
잇수에 관하여, 메운 부분 및 깎은 부분을 고려하기 전의 잇수, 즉 원래의 치형 곡선에 있어서의 치형의 수로서는, 메운 부분 및 깎은 부분을 감안하여 6개 이상의 수(4n + 2)이면 좋고, 후술하는 메운 부분 및 깎은 부분을 고려하면, 최종적으로 완성되는 잇수는 4n - 2장이 된다. 실제로는, 원래의 치형 곡선은, 잇수가 14 또는 18인 것으로 하며, 최종적으로 각각, 잇수가 10 또는 14가 되도록 구성하는 것이 바람직하다.Regarding the number of teeth, the number of teeth before considering the infill and the cut off, that is, the number of teeth in the original tooth curve, may be six or more (4n + 2) in consideration of the infill and the cut off, and will be described later. Considering the filling and cutting, the final number of teeth is 4n-2 pieces. In fact, the original tooth curve is assumed to be 14 or 18 teeth, and it is preferable to finally configure the number of teeth to be 10 or 14, respectively.
또한 이 기본 치형 곡선은, 맞물림잇면을 인벌류트 곡선, 비맞물림잇면을 사이클로이드 곡선으로 한 치형 곡선이다. 제 1 비원형 기어(30)의 제 3 치형(33)을 예로 들어 설명하면, 맞물림잇면(33a)을 인벌류트 곡선으로 하고, 이끝(33c)를 끼워 비맞물림잇면(33b)을 사이클로이드 곡선으로 하고 있다. 또한, 이 치형곡선은, 절하한계 및 선단한계에 의해 각 치형의 인벌류트 곡선의 공구압력각이 설정되는 것으로 한다. 한편, 비맞물림잇면은 사이클로이드 곡선이고, 공구압력각은 제로이며, 또한, 피치곡선의 바깥쪽의 비맞물림잇면은 피치곡선의 바깥쪽을 굴러갈 때에 생기는 에피사이클로이드(epicycloid), 피치곡선의 안쪽의 비맞물림잇면은 피치곡선의 안쪽을 굴러 갈 때 생기는 하이포사이클로이드(hypocycloid)이다.In addition, this basic tooth curve is a tooth curve having an interlocking surface as an involute curve and a non-engaging surface as a cycloid curve. Taking the third tooth 33 of the first non-circular gear 30 as an example, the engagement surface 33a will be an involute curve, and the non-engagement surface 33b will be a cycloid curve with the end 33c fitted. have. In this tooth curve, the tool pressure angle of the involute curve of each tooth is set by the lowering limit and the tip limit. On the other hand, the non-engaged surface is a cycloid curve, the tool pressure angle is zero, and the non-engaged surface on the outside of the pitch curve is an epicycloid generated when rolling outside the pitch curve. Nonengaged surfaces are hypocycloids that occur when rolling inside the pitch curve.
그리고, 비원형 기어(30, 50)는, 상술한 기본 치형 곡선에 의거하여, 장축상의 양 끝단에 있는 이홈{예를 들면 치형(34)과 치형(35)의 사이의 이홈}을 포함한 오목부로서, 그 이홈을 끼운 2개의 치형{예를 들면 치형(34) 및 치형(35)}사이의 오목부를 메운 형상을 갖도록 설계되어 있다. 도 2에서는, 예컨대 치형(34) 및 치형(35)사이의 오목부를 곡선으로 메운 볼록부(39)를 가진 형상으로서 도시하고 있으며, 이 곡선(39)은 그 오목부를 케이싱의 내벽에 맞춘 원호로 메운 것으로 하고 있다. 한편, 이 때, 치형 곡선은 케이싱에 있어서의 비원형 기어의 설치장소 및 내벽의 크기에 의해 결정하고 있다. 또한, 예를 들면, 볼록부(39)의 바탕이 되는 치형(34) 및 치형(35)의 맞물림잇면 쪽은 그대로 치형을 남기도록 설계되어 있다.Then, the non-circular gears 30 and 50 are recessed parts including two grooves (for example, two grooves between the teeth 34 and the teeth 35) at both ends on the long axis based on the basic tooth curve described above. It is designed to have a shape filling the recess between two teeth (for example, teeth 34 and teeth 35) sandwiching the groove. In Fig. 2, for example, the recess between the tooth 34 and the tooth 35 is shown as a shape having a convex portion 39 filled with a curved line, which curve 39 is a circular arc with the recess corresponding to the inner wall of the casing. I assume that it is hot. At this time, the tooth curve is determined by the installation place of the non-circular gear in the casing and the size of the inner wall. For example, the engagement surface of the tooth | gear 34 and the tooth | gear 35 which are the base of the convex part 39 is designed to leave a tooth shape as it is.
또한, 비원형 기어(30, 50)는, 기본 치형 곡선에 기초하여, 단축상의 양 끝단의 이끝{예컨대 치형(31)의 이끝}을 포함하는 치부(齒部)를 깎은 형상을 갖도록 설계하고 있다. 도 2에서는, 예컨대 치형(31)의 이끝을 포함하는 치부{치형(31)에 해당}를 깎고, 오목부(38)를 가진 형상으로서 도시하고 있다. 따라서, 기본 치형곡선의 잇수를 4n + 2장으로 하면, 최종적인 치형곡선의 잇수는 4n - 2장이 된다.In addition, the non-circular gears 30 and 50 are designed to have a shape in which the teeth including the teeth on both ends of the short axis (for example, the teeth on the teeth 31) are cut off based on the basic tooth curve. . In FIG. 2, the tooth (corresponding to the tooth 31) which cut | disconnects the tooth tip of the tooth 31, for example is cut off, and is shown as a shape which has the recessed part 38. As shown in FIG. Therefore, if the number of teeth of the basic tooth curve is 4n + 2 sheets, the number of teeth of the final tooth curve is 4n-2 sheets.
그리고, 비원형 기어(30) 및 비원형 기어(50)는, 2개의 치형{예를 들면 치형 (34) 및 치형(35)}사이의 오목부를 메운 형상을 가진 볼록부(39)와, 비원형 기어 (50)에 있어서의 치부{치형(51)에 해당}를 깎은 형상을 가진 오목부(58)가 맞물리도록 구성되고, 마찬가지로, 비원형 기어(30)의 오목부(38)와 비원형 기어(50)의 볼록부(59)가, 비원형 기어(30)의 볼록부(49)와 비원형 기어(50)의 오목부(68)가, 비원형 기어(30)의 오목부(48)와 비원형 기어(50)의 볼록부(69)가, 맞물리도록 구성되어 있다.In addition, the non-circular gear 30 and the non-circular gear 50 include a convex portion 39 having a shape that fills a recess between two teeth (for example, the teeth 34 and the teeth 35), The recessed part 58 which has the shape which cut | disconnected the tooth | part (corresponding to the tooth | gear 51) in the circular gear 50 is comprised so that the recessed part 38 and the non-circular shape of the non-circular gear 30 may be similarly engaged. The convex portion 59 of the gear 50, the convex portion 49 of the non-circular gear 30 and the concave portion 68 of the non-circular gear 50, the concave portion 48 of the non-circular gear 30. ) And the convex portion 69 of the non-circular gear 50 are configured to mesh with each other.
한편, 여기서의 맞물림은, 모두 오목부와 볼록부의 중심끼리의 접촉에 의한 것이 아니라, 볼록부(39)와 오목부(58)의 맞물림을 예로 들면, 도 2(B)에 도시한 바와 같이, 비원형 기어(30)의 긴 지름과 비원형 기어(50)의 짧은 지름이 맞을 때에는, 볼록부(39)와 오목부(58)는 접하고 있지 않고, 볼록부(39)에 있어서의 본래의 치형(35)의 맞물림잇면의 정점이 비원형 기어(50)의 제 14 치형(67)의 맞물림잇면과 접하여, 화살 표시의 회전방향으로 회전하고, 계속해서 볼록부(39)에 있어서의 본래의 치형(34)의 맞물림잇면의 정점이 비원형 기어(50)의 제 2 치형(52)의 맞물림잇면과 접하여 회전해 나간다. 따라서, 도 2에 도시한 한 쌍의 비원형 기어(30, 50)는, 한쪽의 기어의 축으로부터의 회전력에 의해서는 다른 쪽의 기어를 1회전 이상 회전시킬 수는 없다. 그러나, 한 쌍의 비원형 기어(30, 50)는, 용적식 유량계와 같이, 피측정 유체에 의한 유동력에 의해서 쌍방의 기어의 바깥쪽에 위치하는 부분을 눌러 놓은 것과 같은 사용형태에서는, 도 2의 화살 표시의 회전방향으로 회전해 나갈 수 있고, 그 전환점은 관성의 관계로 톱(top) 부근{볼록부(39) 등}이 된다.On the other hand, the engagement here is not all caused by the contact between the centers of the concave portions and the convex portions, but the engagement of the convex portions 39 and the concave portions 58 is illustrated in Fig. 2B, for example. When the long diameter of the non-circular gear 30 and the short diameter of the non-circular gear 50 match, the convex portion 39 and the concave portion 58 do not contact each other, and the original teeth of the convex portion 39 are not in contact with each other. The apex of the interlocking surface of (35) is in contact with the interlocking surface of the fourteenth tooth 67 of the non-circular gear 50, rotates in the rotational direction of the arrow mark, and then the original tooth in the convex portion 39. The apex of the interlocking surface of (34) is rotated in contact with the interlocking surface of the second tooth 52 of the non-circular gear 50. Therefore, the pair of non-circular gears 30 and 50 shown in FIG. 2 cannot rotate the other gear by one rotation or more by the rotational force from the shaft of one gear. However, the pair of non-circular gears 30 and 50, like a volumetric flow meter, use a form in which a portion located outside of both gears is pressed by a flow force by a fluid to be measured, as shown in FIG. 2. Can be rotated in the rotational direction of the arrow mark, and the turning point is near the top (convex portion 39, etc.) in inertia relationship.
또한, 그 밖의 치형에 있어서는, 예를 들면, 비원형 기어(30)의 제 6 치형 (36)을 예로 들면, 도 2(A)에 도시한 바와 같이, 치형(36)의 맞물림잇면(36a)이 비원형 기어(50)의 제 13 치형(66)의 맞물림잇면쪽과 접촉하여 맞물리고, 이어서, 볼록부(39)에 있어서의 치형(35)의 맞물림잇면이 비원형 기어(50)의 제 14 치형(67)의 맞물림잇면쪽과 접촉하여 맞물리도록 하여, 화살 표시의 회전방향으로 회전해나간다.In addition, in other teeth, for example, the sixth tooth 36 of the non-circular gear 30 is taken as an example. As shown in Fig. 2A, the engagement surface 36a of the tooth 36 is formed. The non-round gear 50 of the thirteenth tooth 66 is in contact with the engaged teeth, and then the engaged teeth of the teeth 35 in the convex portion 39 are made of the non-round gear 50. 14 The tooth 67 is rotated in the direction of rotation of the arrow mark by being in contact with the engaging surface of the tooth.
도 3 내지 도 6은, 도 2의 비원형 기어를 설계할 때에 고려한 점을 설명하는 일련의 구성도이고, 어느 도면이나 비 타원형 기어를 4등분한 것을 도시하고 있으며, 도 6은 도 2의 비원형 기어를 4등분한 것을 도시하고 있다. 도면 중에서, L은 치형곡선, La는 맞물림잇면, Lb는 비맞물림잇면, Lc은 이끝, P는 피치곡선, R은 피치곡선의 중심으로부터의 방사선, T는 치형의 이끝을 연결하는 곡선, B는 치형의 바닥부를 연결한 곡선이고, 기타, 도 6에 있어서는 도 2와 같은 부호를 사용하여 도시하고 있다.3 to 6 are a series of configuration diagrams for explaining the points taken into consideration when designing the non-circular gear of FIG. 2, and in FIG. The figure shows a quarter of a circular gear. In the figure, L is tooth curve, La is interlocking, Lb is non-engaging, Lc is this end, P is pitch curve, R is radiation from the center of pitch curve, T is the curve connecting tooth ends, B is It is a curve which connected the bottom part of a tooth, and is shown using the same code | symbol as FIG.
도 3에 있어서의 치형곡선 L은, 피치곡선 P를 타원으로 하여 새겨진 치형 곡선으로서, 잇수를 4n + 2장(여기서는 14장)으로 하고, 맞물림잇면 La를 인벌류트 곡선, 비맞물림 잇면 Lb를 사이클로이드 곡선으로 한 치형 곡선이다. 이 치형곡선 L은, 방사선 R로 구분된 영역(색을 넣어 도시함)에 있어서 오버행부가 넓게 존재한다. 도 3의 치형곡선 L은, 장축상의 양 끝단을 이끝, 단축상의 양 끝단을 이홈으로 한 설계가 되어 있고, 이 설계로는, 절하가 생기지 않는 정도로밖에 공구압력각을 크게 설정할 수 없고, 그 설정에 의거하여 장축방향으로 치형을 기울여도 결국 오버행부를 해소할 수 없다.The tooth curve L in FIG. 3 is a tooth curve engraved by the pitch curve P as an ellipse, and the number of teeth is 4n + 2 (14 sheets in this case), and when engaged, La is an involute curve, and the non-engaged teeth Lb is a cycloid. It is a tooth curve with a curve. This tooth curve L is wide in the overhang part in the area | region (shown with color) divided by the radiation R. As shown in FIG. The toothed curve L shown in Fig. 3 has a design in which both ends on the long axis and the two ends on the short axis are two grooves. With this design, the tool pressure angle can be set large enough to cause no dropping. Even if the teeth are tilted in the long axis direction, the overhang cannot be eliminated.
수지성형 등에서는, 회전중심방향으로의 수축에 의해 오버행부에는 결함이 생겨 버리기 때문에, 오버행부를 형성시키지 않도록 치형을 2장으로(장축상의 양 끝단을 이홈으로) 하여 설계를 진행시켜 나간다. 즉, 도 4의 치형곡선 L로 도시한 바와 같이, 반대로 장축상의 양 끝단을 이홈, 단축상의 양 끝단을 이끝로 한 설계로 하고, 더욱이 도 4, 도 5의 치형곡선 L에서 순서대로 도시한 바와 같이, 오버행부를 적게 하도록 각 치형을 장축방향으로 기울여 나간다. 이 때, 맞물림잇면 La는 인벌류트 곡선을 사용하지만, 맞물림압력각의 변화를 적게 하기 위해서, 그 공구압력각을 절하한계까지 또한 맞물림압력각이 음이 되지 않을 정도로 요구하고 있다. 그러나, 도 5의 치형곡선 L에서도 장축으로 최근의 치형으로서는 오버행부가 존재하고 있기 때문에, 마찬가지로 맞물림잇면 La는 인벌류트 곡선을 사용하지만, 맞물림압력각의 변화를 적게 하기 위해서 그 공구압력각을 절하한계 및 선단한계로부터 구하도록 한다. 한편, 맞물림잇면 La의 공구압력각 설정에 유리하도록, 비맞물림잇면 Lb는 사이클로이드 곡선을 사용하고 있다. 여기서, 오버행부의 해소를 위해 제일 기울이는 율이 높은 치형은, 장축 양 끝단에 가까운 치형이기 때문에, 장축상의 양 끝단을 이홈(오목)으로 함으로써, 절하를 막도록 공구압력각을 크게(최대 선단한계까지) 설정할 수 있다.In resin molding or the like, defects occur in the overhang portion due to shrinkage in the rotational center direction, so that the design is advanced with two teeth (two ends on the long axis in this groove) so as not to form the overhang portion. That is, as shown by the tooth curve L of FIG. 4, a design in which both ends of the long axis are the two grooves and the two ends of the short axis are the two ends, and as shown in the order of the tooth curve L of FIGS. 4 and 5 in order. Similarly, each tooth is tilted in the major axis direction so as to reduce the overhang. At this time, when engaged, La uses the involute curve, but in order to reduce the change in the engagement pressure angle, the tool pressure angle is required to the lower limit and the engagement pressure angle is not negative. However, in the tooth curve L of FIG. 5, since the overhang is present as a tooth with the longest axis, La uses the involute curve similarly when engaged, but the tool pressure angle is lowered to reduce the change in the engagement pressure angle. And from the tip limit. On the other hand, when engaged, Lb uses a cycloid curve to favor the tool pressure angle setting of La. Here, the tooth with the highest inclination for eliminating the overhang portion is a tooth that is close to both ends of the long axis. Therefore, by making the two ends of the long axis into two grooves (concave), the tool pressure angle is large (to the maximum end limit) to prevent falling. Can be set.
즉, 도 6의 치형 곡선 L로 도시한 바와 같이, 오버행부를 완전히 없앨 때까지 각 치형을 장축방향으로 기울여 나가고, 단순히 그것만으로는 선단 한계까지 날카롭게 하였기 때문에, 치형의 이끝 Lb{특히 치형(34)의 이끝}가 지나치게 날카롭기 때문에, 이 날카로움을 해소하기 위해서 치형(34)의 이끝과 도 2의 치형(35)의 이끝을 연결하고 있다. 이 이끝을 연결하는 것에 의해 생긴 볼록부(39)의 맞물림을 감안하여, 짧은 지름상의 치형을 깎아, 오목부(38)를 형성하도록 설계하고 있다. 또, 각 치형의 이끝을 연결하는 곡선 T, 및 각 치형의 바닥부를 연결한 곡선은, 피치곡선에 평행한 곡선이 된다.That is, as shown by the tooth curve L of FIG. 6, since each tooth was inclined in the long axis direction until the overhang was completely removed, the tooth tip Lb {especially the teeth 34 of the teeth] was sharpened to the tip limit only by it alone. The tip of the tooth 34 is excessively sharp, so that the tip of the tooth 34 and the tip of the tooth 35 of FIG. 2 are connected to eliminate the sharpness. In consideration of the engagement of the convex portions 39 formed by connecting these teeth, the short diameter teeth are cut to form the concave portions 38. The curve T connecting the teeth of each tooth and the curve connecting the bottom of each tooth become a curve parallel to the pitch curve.
치형의 선단{볼록부(39)}를 케이싱에 병행인 원호로 이어 하나의 톱니로 하고, 한 쪽의 짧은 지름부의 톱니를 제거한, 상술한 바와 같은 설계는, 치형 모듈을 크게 하여 잇수를 적게 하여 견고하게 할 뿐만 아니라, 선단에 의한 톱(top)부분의 시일상태의 부족을 방지하여 톱(top) 부의 밀봉성을 향상시키는 것도 실현시킨다. 또, 도 4 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 기본 치형 곡선에 있어서의 장축상에 이홈을 가진 설계는, 오버행부 형성의 회피에도 유효하다.The above-described design, in which the tip of the tooth {the convex portion 39} is connected to the casing by a circular arc and one tooth is removed, and the tooth of one short diameter part is removed, has a large tooth module and reduces the number of teeth. Not only is it hardened, but also the lack of the sealing state of the top part by the tip is prevented, and the sealability of the top part is also improved. 4 to 6, the design having two grooves on the long axis in the basic tooth curve is effective for avoiding overhanging.
실시형태에 관한 비원형 기어에 의하면, 맞물림압력각의 변화가 적고, 맞물림잇면에 있어서의 공구압력각설정에 유리하고, 오버행부를 형성하는 경우도 없이 잇수를 적게 하는 것이나, 케이싱내에 설치할 때에 케이싱의 내벽과의 밀봉성을 충분히 확보할 수 있고, 또한, 케이싱에 축고정하는 경우라 하더라도, 축받이가 들어가는 영역을 확보할 수 있다. 더욱이, 이 비원형 기어는, 치형 모듈을 전체에 대하여 크게 하고 있기 때문에 견고하고, 적은 잇수로 구성할 수 있기 때문에 수지성형에도 유효하다. 또한, 상술한 바와 같은 비원형 기어를 구비한 용적유량계는, 견고하고 고정밀도인 것을 실현할 수 있고, 또한 비원형 기어가 수지성형의 경우에는 염가인 것을 실현할 수 있다.According to the non-circular gear according to the embodiment, there is little change in the engagement pressure angle, which is advantageous for setting the tool pressure angle on the engagement surface, and reduces the number of teeth without forming an overhang portion, or when installing in the casing. The sealing property with an inner wall can fully be ensured, and also the area | region in which a bearing | entrance enters can be secured even when it is axially fixed to a casing. Moreover, this non-circular gear is effective for resin molding because the tooth module is enlarged with respect to the whole, and it is solid and can be configured with a small number of teeth. In addition, the volumetric flowmeter with the non-circular gear as described above can be realized to be robust and high precision, and can be realized to be inexpensive when the non-circular gear is formed by resin.
도 7은, 본 발명의 다른 실시형태에 관한 비원형 기어의 한 구성예를 도시한 도면으로, 도 2(A), (B)는, 한 쌍의 비원형 기어의 맞물림을 그 회전위치에 따라서 도시한 도면이다. 도면 중에서, 부호 30'은 제 1 비원형 기어이고, 39', 49'는 제 1 비원형 기어에 있어서의 볼록부이고, 50'은 제 2 비원형 기어이고, 59', 69'는 제 2 비원형 기어에 있어서의 볼록부이며, 기타 도 2와 같은 부위에는 같은 부호를붙여 그 설명을 생략한다.FIG. 7 is a view showing a configuration example of a non-circular gear according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B show engagement of a pair of non-circular gears according to their rotational positions. Figure is shown. In the figure, reference numeral 30 'denotes the first non-circular gear, 39' and 49 'denote the convex portion in the first non-circular gear, 50' denotes the second non-circular gear, and 59 'and 69' denote the second. It is a convex part in a non-circular gear, and the same code | symbol is attached | subjected to other parts similar to FIG. 2, and the description is abbreviate | omitted.
도 7에서 예시하는 실시형태의 비원형 기어는, 도 2 내지 도 6에서 예시한 비원형 기어 및 그 기어를 구비한 용적식 유량계(도 1 참조)에 있어서, 볼록부{도 2에 있어서의 볼록부(39, 49, 59, 69)}의 형상을 변형시킨 것으로, 그 변형부분 이외의 설명을 그 효과도 포함시켜 생략한다.The non-circular gear of the embodiment illustrated in FIG. 7 is a convex portion (convex in FIG. 2) in the non-circular gear illustrated in FIGS. 2 to 6 and a volumetric flowmeter (see FIG. 1) provided with the gear. 39, 49, 59, 69), the shape of which is modified, and the description other than the deformation | transformation part also includes the effect, and abbreviate | omits.
본 실시형태에 관한 비원형 기어(30')(50')는, 볼록부(39', 49')(59', 69')를, 케이싱의 내벽에 맞춘 곡선으로 메운 것으로 하고, 또한 메워진 곡선은, 비원형 기어(50')(30')에 있어서의 치부를 깎아서 생긴 오목부(58, 68)(38, 48)의 바닥과 맞물림시에 접촉시키도록 설계한 것이다. 한편, 이 때, 치형 곡선은 케이싱에 있어서의 비원형 기어의 설치장소 및 내벽의 크기에 의해 결정하고 있다. 또한, 도 7에서는, 예를 들면, 볼록부(39')의 바탕이 되는 치형(34) 및 치형(35)의 맞물림잇면쪽은 원래의 치형을 변형시킨 곡선으로 하여 설계하고 있지만, 볼록부(39')의 바탕이 되는 치형(34) 및 치형(35)의 맞물림잇면쪽은 그대로 치형을 남기도록 설계하여도 좋다. 본 실시형태에 관한 비원형 기어에 의하면, 도 1 내지 도 6에서 설명한 실시형태에 비교해서, 용적식 유량계에 설치한 경우에, 맞물림압력각의 관계로부터 닫혀 들어가는 현상이 완화되는 것에 의해, 압력손실을 경감할 수가 있어, 톱(top)부의 밀봉성 향상에 맞추어 측정정밀도가 높아진다.The non-circular gears 30 'and 50' according to the present embodiment have the convex portions 39 ', 49' (59 ', 69') filled with curves in line with the inner wall of the casing, and further filled with curves. Is designed to be brought into contact with the bottom of the recesses 58, 68, 38, 48 formed by shaving the teeth in the non-circular gears 50 ', 30'. At this time, the tooth curve is determined by the installation place of the non-circular gear in the casing and the size of the inner wall. In Fig. 7, for example, the engagement surface of the teeth 34 and the teeth 35 on which the convex portion 39 'is based is designed as a curve in which the original teeth are deformed, but the convex portion ( The engagement surface of the tooth 34 and the tooth 35 as the basis of 39 ') may be designed to leave the tooth as it is. According to the non-circular gear according to the present embodiment, compared with the embodiment described with reference to Figs. 1 to 6, when it is installed in the volumetric flowmeter, the phenomenon of closing due to the engagement pressure angle is alleviated, thereby reducing the pressure loss. The measurement accuracy can be increased in accordance with the improvement of the sealability of the top portion.
본 발명에 의하면, 비원형 기어에 있어서, 맞물림압력각의 변화를 적게 하고, 맞물림 잇면에 있어서의 공구압력각 설정에 유리하며, 오버행부를 형성하는 경우도 없이 잇수를 적게 하여, 케이싱내에 설치할 때에 케이싱의 내벽과의 밀봉성을 충분히 확보할 수가 있다.According to the present invention, in the non-circular gear, the change in the engagement pressure angle is reduced, and it is advantageous to set the tool pressure angle on the engagement surface, and the number of teeth is reduced without forming an overhang portion, and the casing is installed in the casing. The sealing property with the inner wall can be secured sufficiently.
또한, 본 발명에 관한 용적식 유량계에 의하면, 그 비원형 기어를 사용하고 있기 때문에, 견고하고 고정밀도의 유량측정이 가능하다.In addition, according to the volumetric flowmeter according to the present invention, since the non-circular gear is used, it is possible to measure the flow rate with high accuracy.
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