CN1199773C - 含金属芯的橡胶材料包覆球的成形方法和成形装置 - Google Patents

Abstract

一种含金属芯的弹性材料包覆球，采用在模箱2中充填入橡胶10等弹性材料而进行成形的方法成形，其中该模箱2由具有半球状的上空隙部6a的上模2a和具有半球状的下空隙部6b的下模2b所构成。该含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法为：将球状的金属芯7基本为同心状态地配设在上下空隙部6a、6b内；接着将橡胶10充填到上下模2a、2b中的任何一方的空隙部6内；然后将橡胶充填到另一方的模的空隙部6内；从而将金属芯7的外周围用橡胶10均等地进行包覆。

Description

含金属芯的橡胶材料包覆球的成形方法和成形装置

技术领域

本发明涉及一种将金属芯用橡胶等弹性材料进行包覆的含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法和其成形装置，特别是涉及一种适合于球形单向阀的球阀体的成形方法和其成形装置。

背景技术

历来，内部具有金属芯、其周围用橡胶包覆了的含金属芯的包覆球被应用在各种场合。例如，被用作由插入在阀箱内部的球状阀体的移动而防止流体逆流的球型单向阀的阀体。该阀体的成形方法为：将金属制的金属芯配置在中心部上，然后将其周围由橡胶进行包覆，而成形为球状。

该球型单向阀例如被用于检修孔用的泵系统中。此时，在水中泵的排出侧上设置该单向阀，以使贮存在检修孔内的污水等流体经常保持在一定量的方式由泵动作对其进行扬送；而在泵停止后，该单向阀为断流状态，以防止逆流的发生。

通常，对用于检修孔用泵系统的球形单向阀，使用其流路径的尺寸较大的球形单向阀。阀体的金属芯的直径尺寸以当因橡胶包覆部位的消耗而使球径变小了时不会从阀体内的座落(着座)部和二次侧的滚珠导轨中飞出到流路中的方式而形成着。

在单向阀的使用时，由于是被用在由水中泵而对污水进行扬送等的恶劣的环境中的，所以污水中含有的小石子等异物会与泵体相接触，使橡胶包覆部位受到损伤或磨损，从而逐渐地产生恶(劣)化。单向阀被设置在这样的维护作业困难的部位上。

因此，对球体就要求有特别的耐久性，从而有必要在成形时使橡胶包覆部位的厚度增加，或者为防止其损坏(劣化)而使橡胶包覆部位均匀地得到成形。

作为该球状阀体的成形方法，有这样的成形手段：预先在内部的金属芯的表面虚置上被分割成放射线状或其它适当的形状的橡胶坯料，然后由压缩硫化(加硫)成形工艺而进行成形。

另一方面，在由作为加压成形方法之一的输送(注入式)成形方法而对球22进行成形时，如图11所示，在成形型模20的空腔内的下部附近设有支持棒22，由该支持棒22而在空腔内的中心部位上支持着球状的金属芯23，然后在该状态下，经压入口24将橡胶坯料压入到空腔内而进行成形。该输送成形法是一种对橡胶坯料25为配合橡胶等的其预备成形复杂的制品、或与金属之间的硫化(加硫)接合制品等较为有效的成形方法，一直以来被一般地应用在对球状阀体的成形中。这时，在进行输送成形时，当由支持棒22将金属芯23支持在空腔内时，由至少为了点支持的支持部位而支持着金属芯23，以使在压入橡胶坯料25时保持金属芯23为安定的状态。

但是，依据前者的压缩硫化成形的加工手段，由于是以将被分割着的橡胶坯料相互合起来的方式而对金属芯进行包覆的，所以使橡胶坯料的厚度均匀就比较困难、或难以将金属芯设置在球的中心部位上，并需要花费较多的劳力，这进一步会成为成本增加的主要原因。

又，若依据该方法，在进行压缩硫化成形后，有时会发生在虚置时侵入到橡胶坯料间的空气不会拨出的情况。以此为原因，会使作为制品的精度得到恶化，进一步还会产生不合格品。

另一方面，依据由后者的现有的输送成形的成形手段，在压入橡胶坯料25时，虽然一直到成形上模20a和成形下模20b之间的接触位置附近为止橡胶坯料25的流动是比较容易的，但当到达位于金属芯23的中心部位的下侧的成形下模20b的下方时，由于橡胶坯料25的粘性，使向金属芯23的下侧的蔓延会变得困难，从而有可能产生所谓的悬垂(オ-バ-ハング)现象。因此，在空腔的底面附近的支持棒22的附近就难以确实地流入橡胶坯料，从而有可能发生在成形后的球21的内部产生空隙、或表面得不到完全包覆的现象。

又，即使在使用图中未示的其它的支持部件而支持着金属芯23时，由于会发生悬垂现象，所以如图3所示，就难以对金属芯23全体进行均匀的包覆；并且难以避免在支持部件和空腔之间的接触位置上当除去支持部件后残余有痕迹的情况发生。

本发明就是鉴于上述问题点而进行的。其目的是，由含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法，提供一种可以对高精度的弹性材料包覆球进行成形的、且可以低成本地进行批量生产的含金属芯的弹性材料包覆球。

发明内容

为达到上述目的，本发明的第一方面为一种在模箱中充填入橡胶等弹性材料而进行成形的方法，其中该模箱由具有半球状的上空隙部的上模和具有半球状的下空隙部的下模所形成，将球状的金属芯大致为同心状态地配设在上下空隙部内；接着，在上下模的任何一方的空隙部内充填入弹性材料；然后，在另一方的模的空隙部内充填入弹性材料；从而使金属芯的外周围由弹性材料而均等地得到包覆。

本发明的一种含金属芯的橡胶材料包覆球的成形方法，其特征在于：通过配置在下模的下空隙部内的适当的支持件将球状的金属芯以同心状态地配设在上下空隙部内；接着，在上模的上空隙部内充填入橡胶材料；然后，取出支持件，在下空隙部内装入上空隙部内的半成形品；进一步，在剩余的空隙部内充填入橡胶材料；从而对金属芯的外周围用橡胶材料进行包覆。

在上述第一方面的成形方法上，本发明的第二方面为一种将含金属芯的弹性材料包覆球进一步用成形模具进行球状成形加工的含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法。

本发明的第三方面为一种具有下述操作的含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法：经配置在下模的下空隙部内的适当的支持件将球状的金属芯基本为同心状态地配设在上下空隙部内；接着，在上模的上空隙部内充填入弹性材料；然后，将支持件取出，并在下空隙部内装入上空隙部内的半成形品；进一步在剩余的空隙部内充填入弹性材料；从而使金属芯的外周围由弹性材料而得到包覆。

本发明第四方面为一种含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法：经配置在下模的下空隙部内的适当的支持件而将球状的金属芯为基本同心状态地配设在上下空隙部内；接着，在上模的上空隙部内充填入弹性材料；然后，使模箱反转，并在取出支持件的状态下往剩余的空隙部内充填入弹性材料；从而使金属芯的外周围由弹性材料而得到包覆。

又，本发明的第五方面为一种由具有上模和下模的模箱和具有压部的按压部件所构成的含金属芯的弹性材料包覆球的成形装置：在上模和下模上分别形成有半球形状的上空隙部和下空隙部；在将球状的金属芯基本为同心状态地配置在空隙部内的状态下，在上空隙部和下空隙部的各自的空隙部内充填入弹性材料，从而形成球形状的橡胶等弹性材料包覆球。

本发明的一种含金属芯的橡胶材料包覆球的成形装置，该成形装置由具有上模和下模的模箱和具有压部的按压部件所构成，其特征为：在上模和下模中分别形成有半球形状的上空隙部和下空隙部；在将球状的金属芯以同心状态地配置在空隙部内的状态下，在上空隙部和下空隙部的各自的空隙部内充填入橡胶材料；从而对球状的橡胶材料包覆球进行成形。

附图说明

图1为显示了本发明的含金属芯的弹性材料包覆球的成形装置的一例的断面图。

图2为显示了按压着图1的按压部件的状态的参考断面图。

图3为显示了将图2中的成形装置分离了的状态的参考断面图。

图4显示了将支持件取出了的状态的参考断面图。

图5为显示了按压着图4的按压部件的状态的参考断面图。

图6为显示了本发明的其它成形方法的参考断面图。

图7为显示了图6的工序的参考断面图。

图8为显示了成形模具的断面图。

图9为显示了支持件的安装状态的参考立体图。

图10为显示了将本发明的含金属芯的弹性材料包覆球应用在球型单向阀上的例子的断面图。

图11为显示了现有的成形装置的一例的断面图。

图12为显示了现有的成形装置的一例的断面图。

图13为显示了现有的包覆球的底面图。

具体实施方式

以下，根据图面，对本发明的含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法和成形装置的实施例进行具体的说明。

在图1中，1为由包括上模2a和下模2b的模箱2和具有突状的压部3a的按压部件3所构成的输送模的成形装置本体。在上模2a上，4被设计成可以装入压部3a的凹状，是为了注入作为弹性材料的橡胶10和树脂等而设置的锅部；5为以从锅部4而垂下的方式被设置在多个部位上的浇道；该浇道5自锅部4与设在上模2a的下面的为半球形状的凹状的上空隙部6a相贯通着。

在往锅部4中注入了未成硫化状态的橡胶10等弹性材料后，当以使压部3a装入锅部4的方式而对按压部件3进行按压时，可以经浇道5从上空隙部6a压入橡胶10。

在下模2b上，在其上面侧上设有半球状的下空隙部6b。在将上模2a和下模2b的空隙部6a、6b相合时，在模箱2内会形成球状的空隙部6，从而可以进行球状成形。

7为由金属等所形成的球状的金属芯。在将该金属芯7配设在空隙部6的内部时，在具有可以与金属芯7的表面部位产生密接的承受部8a的由金属等耐热材料制成的支持件8上安装上金属芯7，并将该支持件8安装在下空隙部6b上。由该支持件8而将金属芯7基本为同心状地配置在空隙部6内。

该承受部8a被设计成可以对金属芯7进行装卸的形状。在将金属芯7安置在支持件8上时，该承受部8a会支持着金属芯7的下半球的中央部位。又，支持件8不仅限于该例子，只要可以将金属芯在空隙部6内保持为同心状态，可以是其它形状的部件。

图8为显示了精加工用的成形模具11的参考断面图。在该图中，由上模箱11a和下模箱11b所构成的成形模具11挟持着由成形装置1所成形了的含金属芯的橡胶包覆球9，并硫化成形为基本的真球状，以提高作为球形阀体的精度。

又，对球9的成形，根据所成形的阀体的球径和个数等各种因素，可以是手工作业，或由计算机控制的自动化等装置进行适当的加工。又，不仅可以用输送(トランスフア-)成形的方法，也自然可以用射入(注射)成形方法。

当将本例中的球9作为例如在图10中的具有流路13的球型单向阀12的阀体而使用时，可以得到所希望的效果。但不仅仅限于此应用，而是可以适用于各种场合。

下面，对上述实施例的作用进行说明。

在本例中，例如以流路的公称直径为150mm时的单向阀12的球9为例，对其制造工序的一例进行说明。这时的球9的球径为大约180～190mm的程度。又，球9内部的金属制的金属芯7的直径为大约130～140mm的程度。

在进行球9的成形时，首先将金属芯7安置在模具8的承受部8a上，在该状态下以使支持件8相对于下模2b的下空隙部6b位于下侧的方式进行安装，然后将上模2a与下模2b相合而形成模箱2。这时，模箱2内的空隙部6的直径被设置为作为球9的直径的大约为180mm～190mm的程度。

接着，当在上模2a的锅部4内注入未硫化状态的橡胶10，并对按压部件3进行按压时，橡胶10由浇道5而被压入到空隙部6内，如图2所示被充填在空隙部6内。这时橡胶10的温度是未硫化状态时的温度，例如为大约的110℃。又，为使橡胶10的注入容易进行，还可以将空隙部6内的空气排出的方式在模箱2上设置空气排出孔。

图3为显示了将图2的成形装置1本体分离了的状态的参考断面图。当将成形装置1分离成上模2a和下模2b后，将支持件8从下空隙部6b中取出；然后以使上空隙部6a内的成形品成为下侧的方式进行转动，使之装入空隙部6内。

当在该状态下再一次将橡胶10充填到空隙部6中时，就可以得到基本为球形状的橡胶包覆球9。又，橡胶10往锅部4的注入量可以进行适当的调节，以使在对按压部件3进行按压后剩余有橡胶10，或者不会少于成形球9时所需要的量。

然后，将成形后的球9从模箱2中取出，并插入到成形模具11中，进行精加工成形。在进行该精加工成形时，橡胶10为硫化状态，以使球9作为球型单向阀的阀体而具有足够的弹性和强度，同时提高真球度等精度；又，对上模2a和下模2b的模的开合面(分割线)的处理此时也一并得到进行。这时的橡胶10的温度为硫化状态时的温度，例如大约为160℃。又，对成形时间，应根据所成形着的球9的大小和橡胶10的厚度等而进行适当的选择。

依据由本例的成形装置1的对球9的成形方法，由于将橡胶10的充填量以将上空隙部6内充填了的方式进行设置，而且支持件8以与下空隙部6b产生密接的方式被设置着，所以在从浇道5压入橡胶10时，橡胶10被充填到空隙部6的上空隙部位6a侧，而不会流入到空隙部6的下侧。因此，不会发生因橡胶10的粘性而悬垂的现象；又，由于只将橡胶10沿着非勉强的自然方向而流入，所以可以在球9的全体上得到均匀的成形，使在内部和表面上难以形成功能上有影响的空隙和痕迹等缺陷。

又，在装着有金属芯7时，若以使金属芯7的中心位于空隙部6的中心的方式而形成支持件8，就可以容易地将金属芯7确实地配置在球9的中央部位上，使橡胶10的厚度得到均匀。由此，可以成形得到高精度的球9。

又，由于基本为碟状的支持件8被同心圆状地配置在空隙部6内，所以即使支持件8在圆周方向上多少有些错位，也可以依然将金属芯7同心状态地保持在空隙部6内。由此，可以高精度地对球9进行成形。

进一步，由于可以进行由计算机控制的自动化生产，所以可以在保持高的成品率的情况下对球9进行批量生产。由此，可以进行低成本的生产。

本发明的成形方法不仅限于本例中的形状。例如如图6和图7所示那样，在上模2a和下模2b的两方都设有锅部4和浇道5；在将橡胶10从上模2a的浇道5压入后，将模箱2的上下方位进行反转；然后在将下模2b分离后，取出支持件8。由此，可以在不接触到充填着的橡胶10和金属芯7、并且不必将它们取出的情况下进行成形作业。

又，在上述的例子中只显示了一个例子。当将单向阀和球等的大小根据使用情况而适当地进行设置后，在本发明的范围内可以采用各种的实施形态。

从上述中可清楚地看到，依据本发明，可以提供一种可以对高精度的弹性材料包覆球进行成形的含金属芯的弹性材料包覆球的成形方法，而且还是一种可以在降低成本的情况下进行批量生产的成形方法。

进一步，使成形加工比较容易；且可以制造出均匀的弹性材料包覆球，从而得到具有耐久性的含金属芯的弹性材料包覆球。

Claims (4)

1.一种含金属芯的橡胶材料包覆球的成形方法，其特征在于：通过配置在下模的下空隙部内的适当的支持件将球状的金属芯以同心状态地配设在上下空隙部内；接着，在上模的上空隙部内充填入橡胶材料；然后，取出支持件，在下空隙部内装入上空隙部内的半成形品；进一步，在剩余的空隙部内充填入橡胶材料；从而对金属芯的外周围用橡胶材料进行包覆。

2.如权利要求1中所述的含金属芯的橡胶材料包覆球的成形方法，其特征在于：对含金属芯的橡胶材料包覆球进一步用成形模具进行球状成形加工。

3.如权利要求1或2所述的含金属芯的橡胶材料包覆球的成形方法，其特征在于：经配置在下模的下空隙部内的适当的支持件而将球状的金属芯以同心状态地配设在上下空隙内；接着，在上模的上空隙部内充填入橡胶材料；然后，使模箱反转，并取出支持件；在该状态下，再在剩余的空隙部内充填入橡胶材料；从而对金属芯的外周围用橡胶材料进行包覆。

4.一种含金属芯的橡胶材料包覆球的成形装置，该成形装置由具有上模和下模的模箱和具有压部的按压部件所构成，其特征为：在上模和下模中分别形成有半球形状的上空隙部和下空隙部；在将球状的金属芯以同心状态地配置在空隙部内的状态下，在上空隙部和下空隙部的各自的空隙部内充填入橡胶材料；从而对球状的橡胶材料包覆球进行成形。

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