(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半球状の上空隙部を有する上型と半球状の下空隙部を有する下型より成る型枠にゴム等の弾性材料を充填して成形する方法であって、半球状の芯金受け用の受部と前記空隙部内に密接させる半球状の外周面を有する治具を前記球状の空隙部内に略同心状態に配設すると共に、前記治具の受部に装入した球状の芯金を前記治具とともに空隙部内に略同心状態に配設し、次いで、上下型の何れか一方の空隙部内に弾性材料を充填した後に、前記治具を空隙部内より取り外して空隙部内の半成形品を装入した状態で、残りの空隙部内に弾性材料を充填して前記半成形品とともに芯金の外周囲を弾性材料で均等に被覆するようにしたことを特徴とする芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法。
【請求項２】
下型の下空隙部内に配置した上記治具を介して球状芯金を上下空隙部内に略同心状態に配設し、次いで、上型の上空隙部内に弾性材料を充填し、その後、この治具を取り除いた後に、下空隙部内に上空隙部内の半成形品を装入し、更に、上空隙部内に弾性材料を充填して芯金の外周囲を前記半成形品とともに弾性材料で被覆した請求項１に記載の芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法。
【請求項３】
下型の下空隙部内に配置した上記治具を介して球状芯金を上下空隙部内に略同心状態に配設し、次いで、上型の上空隙部内に弾性材料を充填し、その後、型枠を反転させ、この治具を取り除いた状態で、残りの空隙部内に弾性材料を充填して前記半成形品とともに芯金の外周囲を弾性材料で被覆した請求項１に記載の芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法。
【請求項４】
上型と下型とからなる型枠と押圧部材からなる芯金入り弾性材被覆ボールの成形装置であって、上型と下型に半球形状の上空隙部と下空隙部を夫々形成して球状の空隙部を構成し、半球状の芯金受け用の受部と前記空隙部内に密接させる半球状の外周面を有する治具を介して球状芯金を球状の空隙部内に略同心状態に配設し、上下型の何れか一方の空隙部内に弾性材料を充填すると共に、前記治具を空隙部内より取り外した状態で前記半成形品とともに芯金の外周囲に弾性材料を充填・被覆して球形状の弾性材被覆ボールを成形することを特徴とする芯金入り弾性材被覆ボールの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、芯金をゴム等の弾性材料で被覆した芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法とその成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内部に芯金を有し、その周囲をゴムで被覆した芯金入り被覆ボールは、各種のものに使われており、例えば、弁箱の内部に挿入したボール状の弁体の移動によって流体の逆流を防止するようにしたボール型逆止弁の弁体として使用されている。この弁体は、金属製の芯金を中心部に配置し、その周囲をゴムによって被覆して球形状に成形するようにしたものである。
【０００３】
このボール型逆止弁は、例えば、マンホール用のポンプシステムに用いる場合、水中ポンプの吐出側にこの逆止弁を設け、マンホール内に貯槽される汚水等の流体が常時一定量になるようにポンプ動作によって揚送され、ポンプ停止後は、この逆止弁が閉止状態となって逆流を防止するようにしたものである。
【０００４】
通常、マンホール用のポンプシステム用のボール逆止弁は、流路径の大きいものを使用しており、弁体の芯金は、ゴム被覆部位が消耗してボール径が小になったときに弁体内の着座部や二次側のボールガイドから流路に飛び出さないような径に成形している。
【０００５】
逆止弁の使用時には、水中ポンプで汚水を揚送するなどの劣悪な環境で使用しているため、汚水に含まれる小石等の異物が弁体と接触したりしてゴム被覆部位が傷ついたり摩耗したりして徐々に劣化し、メンテナンスが難しい箇所に設置されている。
このため、弁体には、特に耐久性が求められ、成形時にはゴム被覆部位を厚肉にしたり、劣化を防ぐためにゴム被覆部位を均一に成形する必要がある。
【０００６】
このボール状弁体の成形方法としては、予め内部の芯金の表面に放射線状、或は適宜の形状に分割したゴム生地を仮着しておき、その後、圧縮加硫成形して成形するようにした成形手段がある。
【０００７】
一方、プレス成形の一つであるトランスファー（注入式）成形によってボール２２を成形する場合には、図１１に示すように、成形型２０のキャビティ内の下部付近に支持棒２２を設け、この支持棒２２によってキャビティ内の中心部位に球状の芯金２３を支持しておき、この状態で圧入口２４を介してゴム生地２５をキャビティ内に圧入して成形している。このトランスファー成形法は、ゴム生地２５が配合ゴム等の予備成形の複雑なものや、或は、金属との加硫接着製品などに効果的な成形法であり、球状弁体を成形する際において従来より一般に使用されている。この場合、トランスファー成形時において支持棒２２で芯金２３をキャビティ内に支持する際には、少なくとも３点支持以上の支持箇所によって芯金２３を支えるようにしてゴム生地２５の圧入時に芯金２３が安定した状態を保つようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の圧縮加硫成形による加工手段によると、分割したゴム生地を合わせるようにして芯金を被覆しているため、ゴム生地の肉厚を均一にすることが難しかったり、芯金をボールの中心部位に設けることが難しく、手間がかかり、延いてはコストアップの要因となっていた。
【０００９】
また、この方法によると、圧縮加硫成形後において、仮着時にゴム生地同志の間に侵入した空気が抜けないことがあり、これを原因として製品としての精度が悪くなったり、更には、不良品が発生することがあった。
【００１０】
一方、後者における従来のトランスファー成形による成形手段によると、ゴム生地２５を圧入する際には、成形上型２０ａと成形下型２０ｂとの接触位置付近までは比較的ゴム生地２５が流れやすいが、芯金２３の中心部位より下側の成形下型２０ｂより下方になるとゴム生地２５の粘性によって芯金２３の下側に周り込み難くなり、いわゆるオーバーハング現象が生じることがある。このため、キャビティの底面付近の支持棒２２付近までは確実にゴム生地２５が流れ込み難くなり、成形後のボール２１内部に空隙が生じたり、表面が完全に被覆されないことがあった。
【００１１】
また、図示しない別の支持部材を使用して芯金２３を支持した場合においても、オーバーハング現象が生じるために、図１３に示すように、芯金２３全体を均一に被覆することは困難であり、また、支持部材とキャビティとの接触位置において支持部材を除去した後に跡が残ることを避けるのは困難であった。
【００１２】
本発明は、上記の課題点に鑑みて発明に至ったものであり、その目的とするところは、芯金入り弾性材被覆ボールの成形に際して、高精度な弾性材被覆ボールを成形することができ、しかも、コストを抑えて量産することができる芯金入り弾性材被覆ボールとこのボールを用いたボール逆止弁を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、半球状の上空隙部を有する上型と半球状の下空隙部を有する下型より成る型枠にゴム等の弾性材料を充填して成形する方法であって、半球状の芯金受け用の受部と前記空隙部内に密接させる半球状の外周面を有する治具を前記球状の空隙部内に略同心状態に配設すると共に、前記治具の受部に装入した球状の芯金を前記治具とともに空隙部内に略同心状態に配設し、次いで、上下型の何れか一方の空隙部内に弾性材料を充填した後に、前記治具を空隙部内より取り外して空隙部内の半成形品を装入した状態で、残りの空隙部内に弾性材料を充填して前記半成形品とともに芯金の外周囲を弾性材料で均等に被覆するようにした芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、下型の下空隙部内に配置した上記治具を介して球状芯金を上下空隙部内に略同心状態に配設し、次いで、上型の上空隙部内に弾性材料を充填し、その後、この治具を取り除いた後に、下空隙部内に上空隙部内の半成形品を装入し、更に、上空隙部内に弾性材料を充填して芯金の外周囲を前記半成形品とともに弾性材料で被覆した芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、下型の下空隙部内に配置した上記治具を介して球状芯金を上下空隙部内に略同心状態に配設し、次いで、上型の上空隙部内に弾性材料を充填し、その後、型枠を反転させ、この治具を取り除いた状態で、残りの空隙部内に弾性材料を充填して前記半成形品とともに芯金の外周囲を弾性材料で被覆した芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法である。
【００１６】
請求項４に係る発明は、上型と下型とからなる型枠と押圧部材からなる芯金入り弾性材被覆ボールの成形装置であって、上型と下型に半球形状の上空隙部と下空隙部を夫々形成して球状の空隙部を構成し、半球状の芯金受け用の受部と前記空隙部内に密接させる半球状の外周面を有する治具を介して球状芯金を球状の空隙部内に略同心状態に配設し、上下型の何れか一方の空隙部内に弾性材料を充填すると共に、前記治具を空隙部内より取り外した状態で前記半成形品とともに芯金の外周囲に弾性材料を充填・被覆して球形状の弾性材被覆ボールを成形する芯金入り弾性材被覆ボールの成形装置である。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明における芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法とその成形装置の実施例を図面に従って具体的に説明する。
図１において、１は、上型２ａ、下型２ｂからなる型枠２と、突状の押部３ａを有する押圧部材３からなるトランスファー型の成形装置本体である。上型２ａにおいて、４は、押部３ａが装入可能になるように凹状に設け、弾性材料たるゴム１０や樹脂などを注入するために設けたポット、５は、ポット４より垂下するように複数箇所に設けたゲートであり、このゲート５は、ポット４から上型２ａの下面に半球状で凹状に設けた上空隙部６ａに貫通するように設けられている。
【００１９】
ポット４に未加硫状態のゴム１０等の弾性材料（以下、ゴムとして説明する。）を注入した後に、押部３ａをポット４に装入するようにして押圧部材３を押圧すると、ゲート５を介して上空隙部６ａからゴム１０を圧入することができる。
【００２０】
下型２ｂには、上面側に半球状で凹状に形成した下空隙部６ｂを設け、上型２ａと下型２ｂの上下空隙部６ａ，６ｂを合わせた際に球状の空隙部６を型枠２内に成形されるように設け、この空隙部６により球状成形を行うことができる。
【００２１】
７は、金属等によって球状に成形した球状芯金であり、この芯金７を空隙部６の内部に配設する際には、芯金７の球面状の表面部位に密接可能な半球状の受部８ａを有する金属等の耐熱材製で形成され、芯金保持用治具８に芯金７を取り付け、この芯金７を載置した治具８を下空隙部６ｂに同心状態に装着するようにしている。この芯金保持用の治具８の内外周面によって球状芯金７は、球状の空隙部６内に同心状態に配置するようにし、受部８ａは、芯金７を着脱可能な形状に設け、芯金７を治具８に載置した際に芯金７の下半球の外周面を保持するようにしている。このように、治具８は、球状芯金７を球状の空隙部６内に同心状態に保持するように構成する。
【００２２】
図８は、仕上げ加工用の成形金型１１を示す参考断面図であり、成形装置１によって成形した芯金入りゴム被覆ボール９を上型枠１１ａと下型枠１１ｂからなる成形金型１１によって挟持し、略真球状に加硫成形して、ボール弁体としての精度を向上するようにしている。
【００２３】
なお、ボール９の成形は、成形する弁体の球径及び個数等の各種の要因に応じて手作業、或はコンピュータ制御による自動化等の手段によって適宜加工するようにすればよく、また、トランスファー成形だけでなく、インジェクション（射出）成形にも応用できることは勿論である。
【００２４】
本例における芯金入りのボール９は、例えば、図１０における流路１３を有するボール逆止弁１２の弁体として使用すると望ましい効果を得ることができる。
【００２５】
次に、上記の実施例における作用を説明する。
本例においては、例えば、流路の呼び径が１５０mmである場合の逆止弁１２のボール９を挙げて、その製造工程の一例を説明する。このときのボール９の球径は、およそ１８０〜１９０mm程度であり、また、ボール９内部の金属製の芯金７の直径は、およそ１３０〜１４０mm程度にしている。
【００２６】
ボール９の成形時には、先ず、予め芯金７を治具８の受部８ａに載置するようにし、この状態で下型２ｂの下空隙部６ｂに対して治具８を下側にした状態で取付け、その後、上型２ａを下型２ｂに合わせて型枠２を成形するようにする。この場合、型枠２内の空隙部６の直径は、ボール９の直径となる約１８０mm〜１９０mm程度に設けている。
【００２７】
次いで、上型２ａのポット４内に未加硫状態のゴム１０を注入して押圧部材３を押圧すると、ゴム１０がゲート５より空隙部６内に圧入され、図２に示すように空隙部６内に充填される。この際のゴム１０の温度は、未加硫状態である温度、例えば約１１０℃である。なお、ゴム１０の注入を容易にするため、空隙部６内の空気を抜くよう、型枠２に空気抜き孔を設けてもよい。
【００２８】
図３は、図２の成形装置１本体を分離した状態を示す参考断面図であり、一旦成形装置１を上型２ａと下型２ｂに分離して治具８を下空隙部６ｂから取外し、更に、上空隙部６ａ内の成形品が下側になるよう回転し、空隙部６内に装入する。
【００２９】
この状態で再度空隙部６にゴム１０を充填させると、略球形状のゴム被覆ボール９を得ることができる。なお、ゴム１０のポット４への注入量は、適宜調節するようにして押圧部材３の押圧後にゴム１０が残ったり、或は、ボール９を成形するに必要な量が足りなくなることがないようにする。
【００３０】
次に、成形後のボール９を型枠２から取り出し、成形金型１１に挿入し、仕上げ成形を行う。この仕上げ成形では、ゴム１０を加硫状態にし、ボール９がボール型逆止弁の弁体として十分な弾性・強度を有するようにすると共に、真球度等の精度を高め、また、上型２ａと下型２ｂの型の割り面（パーティングライン）の処理も行う。この際のゴム１０の温度は、加硫状態になる温度、例えば約１６０℃である。なお、成形時間は、成形されるボール９の大きさやゴム１０の厚み等により適宜選択される。
【００３１】
本例の成形装置１によるボール９の成形方法によると、ゴム１０の充填量を上空隙部６内に充填するように設置し、しかも、治具８を下空隙部６ｂに密接するように設けているので、ゲート５からゴム１０を圧入した際には空隙部６の上空隙部位６ａ側に充填され、空隙部６の下側に流れ込むことがない。従って、ゴム１０の粘性によってオーバーハングが発生することがなく、また、無理のない自然な方向にのみゴム１０を流し込んでいるためボール９の全体に亘って均一に成形することができ、内部や表面に機能上影響する空隙や跡等の欠陥を生じ難くすることができる。
【００３２】
また、芯金７を装着したときに、芯金７の中心が空隙部６の中心に位置するように治具８を形成しておけば、容易に芯金７を確実にボール９の中央部位に配置させるようにすることができ、ゴム１０の肉厚を均一にすることができるので精度が高いボール９を成形することができる。
なお、略皿状の治具８が空隙部６内に同心円状に配置されているため、治具８が円周方向に多少ずれたりしても、依然として、芯金７を空隙部６内に同心状態に保持することができ、精度良くボール９を成形することができる。
更には、コンピュータ制御による自動生産が可能であるから、歩留まりをよくしつつボール９を大量生産でき、低コストにて製造することができる。
【００３３】
また、本発明における成形方法は、本例の形態に限ることなく、例えば、図６及び図７に示すように、上型２ａと下型２ｂの両方にポット４及びゲート５を設け、ゴム１０を上型２ａのゲート５から圧入した後に型枠２の天地を反転するようにして、下型２ｂを分離して治具８を取外すようにすれば、充填したゴム１０及び芯金７に接触することなく、また、これらを取出すことなく成形することができる。
なお、上記の例は、一例を示したものであり、逆止弁やボール等の大きさは実施に応じて適宜に設けるものとし、本発明の範囲内において各種の実施態様を採用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によると、高精度な弾性材被覆ボールを成形することができる芯金入り弾性材被覆ボールの成形方法とその成形装置を提供することができる。
【００３５】
更には、成形加工が容易であり、かつ均一な弾性材被覆ボールを製造でき、耐久性を有した芯金入り弾性材被覆ボールを得ることができるとともにゴム等の弾性材料の粘性によってオーバーハングが発生することなく、また、無理のない自然な方向にのみ弾性材料を流し込んでいるため、ボールの全体に亘って均一に芯金入りのボールを成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における芯金入り弾性材被覆ボールの成形装置の一例を示す断面図である。
【図２】  図１の押圧部材を押圧した状態を示す参考断面図である。
【図３】  図２の成形装置を分離した状態を示す参考断面図である。
【図４】  治具を取外した状態を示す参考断面図である。
【図５】  図４の押圧部材を押圧した状態を示す参考断面図である。
【図６】  本発明における他の成形方法を示した参考断面図である。
【図７】  図６の工程を示した参考断面図である。
【図８】  成形金型を示す断面図である。
【図９】  治具の取付け状態を示す参考斜視図である。
【図１０】  本発明の芯金入り弾性材被覆ボールをボール逆止弁に適用した例を示す断面図である。
【図１１】  従来の成形装置の一例を示した断面図である。
【図１２】  従来の成形装置の一例を示した断面図である。
【図１３】  従来の被覆ボールを示す底面図である。
【符号の説明】
１  成形装置本体
２  型枠
２ａ  上型
２ｂ  下型
３  押圧部材
３ａ  押部
６  空隙部
６ａ  上空隙部
６ｂ  下空隙部
７  芯金
８  治具
８ａ  受部
９  ボール
１０  ゴム
１１  成形金型
【図１】
0003866018.tif 000002
【図２】
0003866018.tif 000003
【図３】
0003866018.tif 000004
【図４】
0003866018.tif 000005
【図５】
0003866018.tif 000006
【図６】
0003866018.tif 000007
【図７】
0003866018.tif 000008
【図８】
0003866018.tif 000009
【図９】
0003866018.tif 000010
【図１０】
0003866018.tif 000011
【図１１】
0003866018.tif 000012
【図１２】
0003866018.tif 000013
【図１３】
0003866018.tif 000014