(57)【要約】【課題】材料に鉛を使用することなく、免震装置の減衰性能及び変位追従性を向上させ得る免震プラグの製造方法、並びにかかる製造方法を実施し得る免震プラグの製造装置を提供する。【解決手段】金型３内に充填された粉体材料２に加圧成形を行って免震装置８用の免震プラグ６を成形するに当たり、粉体材料２を、周辺部に比し中央部が陥没した形状に加圧成形し、次いで、かかる加圧成形された粉体材料２の受圧面７を加圧方向に対し直交する平面状に加圧成形する製造方法である。また、かかる製造方法を用いて製造される免震プラグ６である。更に、かかる製造方法を実施し得る金型３及びスタンパ５を具える製造装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に充填された粉体材料に加圧成形を行って免震装置用の免震プラグを成形するに当たり、粉体材料を、周辺部に比し中央部が陥没した形状に加圧成形し、次いで、該加圧成形された粉体材料の受圧面を平面状に加圧成形することを特徴とする免震プラグの製造方法。
【請求項２】
前記粉体材料の受圧面は、錐体形状である、請求項１に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項３】
前記粉体材料を二方向から挟んで加圧成形する、請求項１又は２に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項４】
前記粉体材料は、塑性流動材及び硬質充填材からなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の免震プラグの製造方法を用いて製造される免震プラグ。
【請求項６】
粉体材料が充填される金型、及び該金型内の粉体材料を加圧成形させる複数のスタンパを具える免震装置用の免震プラグの製造装置において、
前記複数のスタンパは、スタンパの中央部が外周部よりも突出した形状の加圧面を有する傾斜スタンパ、及び加圧方向に直交する平面状の加圧面を有する平面スタンパを具えることを特徴とする免震プラグの製造装置。
【請求項７】
前記傾斜スタンパの加圧面は、錐体形状を有する、請求項６に記載の免震プラグの製造装置。
【請求項８】
前記スタンパは、対向する一対のスタンパである、請求項６又は７に記載の免震プラグの製造装置。
【請求項９】
前記対向する一対のスタンパの加圧面は、点対称形状である、請求項８に記載の免震プラグの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、免震装置の減衰性能及び変位追従性を向上させ得る免震プラグを製造する方法、並びにかかる製造方法を実施するための製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム等の粘弾性的性質を有する軟質板と鋼板等の硬質板とを交互に積層した免震構造体が、免震装置の支承等として使用されている。このような免震構造体の中には、例えば、軟質板と硬質板とからなる積層体の中心に中空部を形成し、該中空部の内部に免震プラグが圧入されたものがある。
【０００３】
上記免震プラグとしては、全体が鉛からなるものが使用されることが多く、地震の発生に伴って積層体が剪断変形する際に、かかる免震プラグが塑性変形することで振動のエネルギーを吸収する。しかしながら、鉛は、環境負荷が大きく、また、廃却時等に要するコストが大きい。そのため、鉛の代替材料を用いても、充分な減衰性能、変位追従性等を有する免震プラグの開発が試みられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、鉛免震プラグに代えて、積層体の中空部に塑性流動材及び硬質充填材からなり、硬質充填材の隙間を塑性流動材で充填するようにした粉体材料を封入した免震装置が提案されている。かかる免震プラグは、鉛免震プラグと同様、長期の使用に際しても、その減衰性能及び変位追従性が安定して確保される。なお、塑性流動材としては、天然ゴムやアクリルゴムなどがあり、硬質充填材としては、ステンレス鋼粉、鉄粉などの金属粉体などがある。かかる免震プラグは、金型内に充填された粉体材料を加圧方向に直交する平面状の加圧面を有するスタンパにより所定の面圧にて加圧成形することで製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１６９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の免震プラグを具える免震装置は、鉛からなる免震プラグを使用することなく、減衰特性及び変位追従性が長期にわたり安定して確保されているものの、近年の建設物の大型化、高層化を背景に、免震装置の更なる性能向上が求められており、そのことから、免震装置の減衰特性及び変位追従性の更なる向上が希求されている。また、特許文献１には、この免震プラグの製造方法についても言及されているが、一般的な粉体材料の加圧成形法の域を出るものではない。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、これまで充分に着目、検討されてこなかった免震プラグの製造方法について改良を図ることにより、材料に鉛を使用することなく、免震装置の減衰性能及び変位追従性を更に向上させ得る免震プラグを有利に製造する方法を提供することにある。また、この発明の更なる目的は、かかる製造方法を実施し得る免震プラグの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、第一発明は、金型内に充填された粉体材料に加圧成形を行って免震装置用の免震プラグを成形するに当たり、粉体材料を、周辺部に比し中央部が陥没した形状に加圧成形し、次いで、該加圧成形された粉体材料の受圧面を平面状に加圧成形することを特徴とする免震プラグの製造方法である。
【０００９】
また、第一発明において、粉体材料の受圧面は錐体形状であることが好ましい。なお、ここでいう「錐体形状」とは、円錐形状や角錘形状を含む形状をいう。
【００１０】
更に、第一発明において、粉体材料を二方向から挟んで加圧成形することが好ましい。
【００１１】
更にまた、第一発明において、粉体材料は、塑性流動材及び硬質充填材からなることが好ましい。
【００１２】
第二発明は、上述した第一発明の免震プラグの製造方法を用いて製造される免震プラグである。
【００１３】
第三発明は、粉体材料が充填される金型、及び該金型内の粉体材料を加圧成形させる複数のスタンパを具える免震装置用の免震プラグの製造装置において、かかる複数のスタンパは、スタンパの中央部が外周部よりも突出した形状の加圧面を有する傾斜スタンパ、及び加圧方向に直交する平面状の加圧面を有する平面スタンパを具えることを特徴とする免震プラグの製造装置である。
【００１４】
また、第三発明において、傾斜スタンパの加圧面は錐体形状を有することが好ましい。
【００１５】
更に、第三発明において、スタンパは、対向する一対のスタンパであることが好ましい。このとき、対向する一対のスタンパの加圧面は、点対称形状であることが好ましい。なお、ここでいう「点対称形状」とは、スタンパの軸線上の位置であって、対向する加圧面間の中間位置（中点）を中心とした点対称の形状をいう。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、鉛の代替材料である粉体材料を用いて、これを加圧成形する際に、特に金型側における該粉体材料の流動が強制されるために、空気含有率の小さい成形品を得ることができる。従って、免震装置の減衰性能及び変位追従性の向上に大きく寄与する免震プラグを提供することが可能となる。また、空気含有率の小さな免震プラグを製造するために適した製造装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、この発明に従う免震プラグの製造工程を示した図である。
【図２】（ａ）は、この発明に従って製造された免震プラグを圧入した免震装置の上面図であり、（ｂ）は、かかる免震装置の断面図である。
【図３】（ａ）は、充分に圧縮されていない粉体材料の硬質充填材の相互配置を示した図であり、（ｂ）は、充分に圧縮された粉体材料の硬質充填材の相互配置を示した図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、この発明に従うその他の免震プラグの製造工程にて使用される種々の形状の加圧面を有するスタンパを示した図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、この発明に従うその他の免震プラグの製造工程を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照しつつ、この発明の実施形態を説明する。図１（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係る免震プラグの製造工程を示した図である。図２（ａ）は、本実施形態に従って製造された免震プラグを圧入した免震装置の上面図であり、図２（ｂ）は、かかる免震装置の断面図である。図３（ａ）は、充分に圧縮されていない粉体材料の硬質充填材の相互配置を示した図であり、図３（ｂ）は、充分に圧縮された粉体材料の硬質充填材の相互配置を示した図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るその他の免震プラグの製造工程にて使用される種々の形状の加圧面を有するスタンパを示した図である。図５（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係るその他の免震プラグの製造工程を示した図である。
【００１９】
本実施形態に係る免震プラグの製造装置１は、図１に示すように、塑性流動材Ａ及び硬質充填材Ｂからなる粉体材料２が充填される円筒形状の金型３、並びにかかる金型３内の粉体材料２を加圧する加圧面４ａ、４ｂを夫々有する２種のスタンパ５ａ、５ｂを具える。まず、図１（ａ）〜（ｃ）に示すスタンパ５ａは、その中央部が外周部よりも加圧方向へ突出した錐体形状の加圧面４ａを有する傾斜スタンパ５ａである。また、図１（ｄ）〜（ｅ）に示す別のスタンパ５ｂは、加圧方向に直交する平面状の加圧面４ｂを有する平面スタンパ５ｂである。かかる製造装置を用いて、図１（ａ）〜（ｆ）の製造工程に示すように、金型３内に充填された粉体材料２を、傾斜スタンパ５ａ及び平面スタンパ５ｂにより順次加圧することで免震装置用の免震プラグ６を成形する。以下にその詳細を説明する。
【００２０】
まず、図１（ａ）に示すように、金型３内に免震プラグ６の材料となる塑性流動材Ａ及び硬質充填材Ｂからなる粉体材料２を充填する。次いで、図１（ｂ）に示すように、傾斜スタンパ５ａを矢印の方向に移動させて、錐体形状の加圧面４ａにより粉体材料２を加圧成形し、粉体材料２の受圧面７の形状を、金型側の周辺部に比し中央部にて陥没した錐体形状に変形させる。次いで、図１（ｃ）に示すように、傾斜スタンパ５ａの加圧方向とは反対の方向に引き上げてから、図１（ｄ）に示すように、かかる傾斜スタンパ５ａを、加圧方向に直交する平面状の加圧面４ｂを有する平面スタンパ５ｂと置き換える。次いで、図１（ｅ）に示すように、平面スタンパ５ｂを矢印の方向に移動させて、平面スタンパ５ｂの加圧面４ｂにより粉体材料２の受圧面７を加圧成形することにより、粉体材料２の受圧面７の形状を平面状とする。この加圧工程では、前記受圧面７における周辺部７ａの変形量が特に大きくなることから、金型３側における粉体材料２の流動が強く促される結果、空気含有率を小さくした免震プラグ６が得られる。そして、このように加圧成形された免震プラグ６は、図１（ｆ）に示すように、金型３から抜き出され、免震装置８への圧入に供される。かかる免震装置８としては、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すような、ゴム板と鋼板とを交互に積層した積層体を具え、装置中央に免震プラグを配置した構造を有する免震装置８がある。
【００２１】
一般に、免震プラグの減衰性能及び変位追従性を向上させるには、プラグ内の空気含有率を小さくすることが有効である。しかし、粉体材料が、ゴムなどの粘性を有する塑性流動材を含む場合、粉体材料の流動性が低下し、粉体材料内の空気が抜けにくい。従来の免震プラグの製造方法では、加圧方向に直交する平面状の加圧面を有するスタンパにより粉体材料を所定の面圧にて加圧して免震プラグを成形していたことから、受圧面から離間するほどに、粉体材料に負荷される圧縮力が小さくなる。そのことに伴い、受圧面から離間するほどに、粉体材料の空気含有率が大きくなっていた。また、粉体材料と金型の壁面との摩擦により、金型側にある粉体材料ほど、その動きが拘束され、粉体材料の流動が抑制される。そのことから、スタンパにより加圧しても金型側の粉体材料が充分に圧縮されずに、金型の壁面に近いほどに、粉体材料の空気含有率が大きくなっていた。すなわち、粉体材料の相互配置は、粉体材料が充分に流動しないことから、図３（ａ）に示すように、粉体材料相互間の隙間が大きく、空気の残留し易い配列となっていた。このことから、発明者は、金型側の粉体材料の流動を促し、粉体材料間の隙間を小さくして、粉体材料を図３（ｂ）に示すような空気が残留し難い最密配置とすることにより、免震プラグの空気含有率を小さくし得ることを見出した。
粉体材料の金型側における流動を促し、免震プラグの空気含有率を小さくすることを達成する手段として、上述の製造方法を採用した。上述したような工程により粉体材料２を加圧成形すると、主に金型側における粉体材料２の流動が促され、粉体材料２間の隙間が小さくなるため、粉体材料２全体が図３（ｂ）に示すような配置となる。その結果、免震プラグ６の空気含有率が小さくなり、かかる免震プラグ６を圧入した免震装置は、減衰性能及び変位追従性がともに向上する。なお、スタンパ５の加圧面４の形状は、中央部が外周部よりも加圧方向に突出した形状である限りは、特に形状を限定する必要は無く、例えば、図４（ａ）に示すように、加圧面４ａを半球状としたり、あるいは、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、加圧面４をその先端に向かって段階的に縮径するような階段形状とすることが可能である。
【００２２】
なお、粉体材料２を構成する塑性流動材Ａに含まれる物質としては、（天然ゴム、ポリブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、ポリウレタン、ウレタン系エラストマーなどの）エストラマー成分、（ロジン樹脂、フェノール樹脂などの）樹脂、カーボンブラック、（フタル酸、マレイン酸、クエン酸などの）可塑剤、（ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油などの）軟化材などが挙げられる。また、硬質充填材Ｂに含まれる物質としては、銅粉、ステンレス鋼粉、ジルコニウム粉、タングステン粉、青銅粉、アルミニウム粉、ニッケル粉、モリブデン粉、チタン粉、鉄粉などの金属粉体や金属化合物が挙げられる。なお、塑性流動材Ａと硬質充填材Ｂの夫々について選定される材料の組成、含有率、組み合わせ等は、免震プラグ６に所望される性能に応じて適宜変更することができる。また、粉体材料２は、塑性流動材Ａ及び硬質充填材Ｂからなる構成に限定されるものではなく、その他の種々の粉体材料２を適用することも可能である。
【００２３】
また、図５の製造工程に示すように、対向する一対のスタンパ（図示例では、傾斜スタンパ５ａ及び５ａ’の組み合わせ、並びに、平面スタンパ５ｂ及び５ｂ’の組み合わせ）を用いて、粉体材料２を挟み込むように二方向から加圧成形することが好ましい。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、中央部が外周部よりも加圧方向に突出した錐体形状の加圧面４ａ、４ａ’を夫々に有し、対向する一対の傾斜スタンパ５ａ、５’ａを用いて、粉体材料２を二方向から加圧すると、図１に示すような単一の傾斜スタンパ５ａにより一方向から粉体材料２を加圧する場合に比べ、粉体材料２に対し圧力が効率良く負荷されるので、粉体材料２の空気含有率を更に小さくすることができる。次いで、図５（ｄ）〜（ｅ）に示すように、加圧方向に直交する平面状の加圧面４ｂ、４ｂ’を夫々に有し、対向する一対の平面スタンパ５ｂ、５ｂ’を用いて、粉体材料２を加圧することにより、図１に示すような単一の平面スタンパ５ｂにより一方向から粉体材料２を加圧する場合に比べ、粉体材料２の金型側における流動が更に促され、かつ、粉体材料２の受圧面７の形状が平面状に成形されるため、空気含有率が更に小さい免震プラグ６（図５（ｆ））を製造することが可能となる。かかる免震プラグ６を具える免震装置８は、減衰性能及び変位追従性が更に向上する。また、図１に示すように一方向から加圧するよりも、複数方向から加圧する方が、粉体材料を所望の空気含有率とすることに要する時間は短縮されるため、免震プラグ６の生産性を向上させることが可能となる。
【００２４】
なお、異なる形状の加圧面４を有する複数のスタンパ５を並列配置し、この列に沿って金型３を移動させ、かかる複数のスタンパ５を用いて順次粉体材料２を加圧成形することにより、免震プラグ６を製造するような装置構成とすることが可能である。あるいは、逆に、金型３の位置を固定し、前記並列させたスタンパ５を順次移動させて、それらスタンパ５を用いて粉体材料２を連続的に加圧成形することにより、免震プラグ６を製造するような装置構成とすることも可能である。後者の装置構成は省スペース化の観点から好ましい。
【００２５】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、図示例では、粉体材料２の受圧面７を異なる形状に２回圧縮変形させて免震プラグ６を製造しているが、所望の空気含有率に応じて、かかる圧縮工程を更に繰り返し実施することも可能である。
【実施例】
【００２６】
次に、特許文献１に記載の平面状のスタンパを使用して製造した免震プラグ（比較例免震プラグ）、及び図４に示したところに従うこの発明の製造方法を用いて製造した免震プラグ（実施例免震プラグ）を夫々試作し、それらの性能評価を行ったので、以下に説明する。
【００２７】
比較例免震プラグは以下に説明する方法により製造した。はじめに、計算比重が５．５３６ｇ／ｃｍ３であり、表１に示す組成を有する塑性流動材及び硬質充填材からなる粉体材料を、内径が４３．６ｍｍの円筒状の金型内に充填し、次いで、かかる粉体材料を、スタンパの加圧方向に直交する平面状の加圧面を有する平面スタンパにより、８８．２ＭＰａの面圧にて粉体材料を加圧変形させることで製造した。なお、かようにして製造された免震プラグの直径は４３．６ｍｍであり、高さは５６.７ｍｍである。製造された免震プラグの空気含有率は、金型内に充填される粉体材料の計算比重に対する、製造された免震プラグの実比重から算出した。
【００２８】
また、実施例免震プラグは、以下に説明する方法により製造した。はじめに、計算比重が５．５３６ｇ／ｃｍ３であり、表１に示す組成を有する塑性流動材及び硬質充填材からなる粉体材料を、内径が４３．６ｍｍの円筒状の金型内に充填する。次いで、図１（ｂ）に示すように、スタンパの軸線を中心として、スタンパの軸線方向に対し６０°にて傾斜してなる錐体形状の加圧面を有する傾斜スタンパであって、対向する一対の傾斜スタンパを用いて、かかる粉体材料を、夫々のスタンパにて４４．１ＭＰａの面圧（併せて、８８．２ＭＰａ）で挟み込んで加圧変形する。次いで、かかる傾斜スタンパを、加圧方向に直交する平面状の加圧面を有する平面スタンパと交換し、かかる平面スタンパを用いて粉体材料を加圧し、粉体材料の受圧面を平面化させることで製造した。なお、かようにして製造された免震プラグの直径は４３．６ｍｍであり、高さは５５．７ｍｍである。製造された免震プラグの空気含有率は、金型内に充填される粉体材料の計算比重に対する、製造された免震プラグの実比重から算出した。
【００２９】
【表１】
2010253848.tif 000003
【００３０】
＊１  （天然ゴム）
未加硫、ＲＳＳ＃４
＊２  （ポリブタジエンゴム（低シス））
未加硫、旭化成製「ジエンＮＦ３５Ｒ」
＊３  カーボンブラック
ＩＳＡＦ、東海カーボン製「シースト６Ｐ」
＊４  樹脂
日本ゼオン製「ゼオファイン」、新日本石油化学製「日石ネオポリマー１４０」、丸善石油化学製「マルカレッツＭ−８９０Ａ」、「ゼオファイン」：「日石ネオポリマー１４０」：「マルカレッツＭ−８９０Ａ」＝４０：４０：２０（質量比）
＊５  可塑剤
ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）
＊６  その他の配合剤
亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤［住友化学製「アンステージ６Ｃ」、ワックス［新日本石油製「プロトワックス１」］、亜鉛華：ステアリン酸：老化防止剤：ワックス＝４：５：３：１（質量比）
【００３１】
その結果、従来例の免震プラグの実比重が５．００９ｇ／ｃｍ３となり、その空気含有率が９．５％であったのに対し、実施例の免震プラグの実比重が５．０９８ｇ／ｃｍ３となり、その空気含有率が７．９％まで小さくなっていた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上の説明から明らかなように、この発明によって、材料に鉛を使用することなく、免震装置の減衰性能及び変位追従性を向上させ得る免震プラグの製造方法、並びにかかる製造方法を実施し得る免震プラグの製造装置を提供することが可能となった。
【符号の説明】
【００３３】
１  免震プラグの製造装置
２  粉体材料
３  金型
４、４ａ、４ａ’、４ｂ、４ｂ’  加圧面
５  スタンパ
５ａ、５ａ’  傾斜スタンパ
５ｂ、５ｂ’  平面スタンパ
６  免震プラグ
７  受圧面
７ａ  受圧面の周辺部
８  免震装置
Ａ  塑性流動材
Ｂ  硬質充填材
【図１】
2010253848.tif 000004
【図２】
2010253848.tif 000005
【図３】
2010253848.tif 000006
【図４】
2010253848.tif 000007
【図５】
2010253848.tif 000008