(57)【要約】  【課題】柱状弾塑性金属を圧入しないで、安定した振動吸収性能を得る。  【解決手段】上部連結鋼板２および下部連結鋼板３間にゴム層５と中間鋼板６とが交互に積層成型された積層ゴム体４Ａと、積層ゴム体４Ａ内に封入される柱状弾塑性金属である鉛体７とを備えた積層ゴム支承体１Ａを加硫成型用金型２０Ａで製造するにあたり、下型２３の所定位置に鉛体７を立設すると共に当該下型２３に中型２２Ａを固定し、立設された鉛体７に対して下部連結鋼板３を嵌入し、この下部連結鋼板３上にゴム層５と中間鋼板６とを鉛体７に対して交互に嵌入し、さらに、最上部のゴム層５上に載置されるように上部連結鋼板２を鉛体７に対して嵌入して所定高さまで積層する。積層後、中型２２Ａに上型２１を固定し、積層された積層ゴム支承体１Ａを一体で加硫成型する。  【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム状弾性体と剛性材料とが交互に積層成型され、少なくとも１つ以上の中空部が形成された積層ゴム体と、前記積層ゴム体の前記中空部内に配される柱状弾塑性金属とを備えた積層ゴム支承体を製造するにあたり、前記柱状弾塑性金属を立設すると共に当該柱状弾塑性金属に前記ゴム状弾性体と前記剛性材料とを交互に嵌入して所定高さまで積層し、積層後、一体で加硫成型することを特徴とする積層ゴム支承体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、建築物や精密機器等の免震、除振あるいは防振のために使用される積層ゴム支承体の製造方法に係り、特に積層ゴム支承体内に鉛体等の弾塑性金属を封入して水平方向の振動エネルギを吸収する積層ゴム支承体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、上部構造体および下部構造体間に設けられ、両構造体間の相対的な水平方向の振動エネルギを吸収して上部構造体への振動加速度を低減するために、エネルギ吸収装置（特開昭５９−６２７４２号公報）、積層ゴム支承構造（実公平４−４２３６３号公報）、鉛封入積層ゴム支承（特開平８−２１４８４号公報）が提案されている。
【０００３】
このようなエネルギ吸収装置、積層ゴム支承構造および鉛封入積層ゴム支承の基本的な構成は、図７に示すように、ゴム状弾性体５１と剛性材料５２とが交互に積層成型され、中央部に貫通孔５３が形成された積層ゴム体５４と、積層ゴム体５４の貫通孔５３に封入される鉛プラグ５５とを備えたものである（以下、「積層ゴム支承体５０」という。）。
【０００４】
この鉛プラグ５５は、安定した振動吸収性能を得るために、無負荷時の鉛プラグ５５の体積ＶOと、無負荷時の積層ゴム体５４の貫通孔５３の容積ＶSとの比ＶO／ＶSを１．０に近づけることが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の積層ゴム支承体５０では、無負荷時の鉛プラグ５５の体積ＶOと、無負荷時の積層ゴム体５４の貫通孔５３の容積ＶSとの比ＶO／ＶSを１．０に近づけるために、鉛プラグ５５を油圧装置等で圧入しなければならないので、鉛プラグ５５圧入時に当該鉛プラグ５５や積層ゴム体５４の貫通孔５３が損傷してしまったり、図８に示すように、鉛プラグ５５自体が曲がってしまうことがあった。また、図９に示すように、圧入した鉛プラグ５５の端面の浮き上がりや、だれ等が生ずることがあった。
【０００６】
一方、上述のような難点を回避するために鉛プラグ５５の圧入量を減らすと、適正な減衰・降伏力が得られなくなったり、せん断変形時に鉛プラグ５５の疲労破壊が起こる虞があった。
【０００７】
また、貫通孔に鉛プラグを挿入しない積層ゴム体を加硫成型する場合には、図１０に示すように、積層ゴム体５４の貫通孔５３を形成させるために逆テーパＴが設けられたコア６０を用いて、加硫成型後のコア抜きを容易にすることができるが、貫通孔に鉛プラグを挿入する積層ゴム体を加硫成型する場合には、図７に示すように、貫通孔５３内に鉛プラグ５５を隙間なく充填しなければならないので、大きなテーパを設けることはできない。即ち、安定した振動吸収性能を得るために、積層ゴム体５４の貫通孔５３と鉛プラグ５５とをストレートに加工すると共に鉛プラグ５５と剛性材料５２とのクリアランスを出来るだけ０に近づけなければならない。
【０００８】
さらに、このような積層ゴム支承体５０では、鉛プラグ５５の直径ｄと高さｈとの比をｄ／ｈ≧１／３にすると、水平変位の繰り返しにより、鉛プラグ５５の上下面の周縁部が丸み付けされる球頭化現象が生じることが当業者に知られている。この球頭化現象が生じると、鉛プラグ５５の被拘束性が失われ、設計特性に対して性能が低下することも当業者に知られている。
【０００９】
本発明は、このような従来の難点を解決するためになされたもので、柱状弾塑性金属を圧入しないで、安定した振動吸収性能を得ることができる積層ゴム支承体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成する本発明の積層ゴム支承体の製造方法は、ゴム状弾性体と剛性材料とが交互に積層成型され、少なくとも１つ以上の中空部が形成された積層ゴム体と、積層ゴム体の中空部内に配される柱状弾塑性金属とを備えた積層ゴム支承体を製造するにあたり、柱状弾塑性金属を立設すると共に当該柱状弾塑性金属にゴム状弾性体と剛性材料とを交互に嵌入して所定高さまで積層し、積層後、一体で加硫成型するものである。
【００１１】
このような積層ゴム支承体の製造方法においては、柱状弾塑性金属にゴム状弾性体と剛性材料とを交互に嵌入して所定高さまで積層してから一体で加硫成型するので、積層ゴム体の中空部や柱状弾塑性金属への損傷、柱状弾塑性金属自体の曲がり、柱状弾塑性金属の端面の浮き上がりや、だれ等をなくすことができる。
【００１２】
また、本発明の積層ゴム支承体の製造方法において柱状弾塑性金属は、両端にそれぞれ当該柱状弾塑性金属より剛性が大きい金属プレートを定着してから立設することが好ましい。これにより、積層ゴム支承体全体の水平変位と共に純せん断変形を、この金属プレートで受けることができるようになる。したがって、球頭化現象を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明の積層ゴム支承体の製造方法において柱状弾塑性金属は、両端にそれぞれ当該柱状弾塑性金属より剛性が大きい金属環状体を環装してから立設することが好ましい。これにより、積層ゴム支承体全体の水平変位と共に純せん断変形を、この金属環状体で受けることができるようになる。したがって、球頭化現象を防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明の積層ゴム支承体の製造方法において柱状弾塑性金属、金属プレートが両端に定着された柱状弾塑性金属もしくは金属環状体が両端に環装された柱状弾塑性金属の常温且つ無負荷時の高さを、それぞれ一体加硫成型後の積層ゴム体の高さの０．９〜１．１倍に設定することが好ましい。これにより、一体加硫成型後に積層ゴム体のゴム部が収縮しても、柱状弾塑性金属等の高さと積層ゴム体の高さとを合わせることが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
以上、説明したように、本発明の積層ゴム支承体の製造方法によれば、積層ゴム支承体を積層ゴム体の中空部へ柱状弾塑性金属を圧入することなく構成させることができるので、柱状弾塑性金属および積層ゴム体への損傷を防ぐことができる。従って、安定した免震性能を得ることができる。
【００１６】
また、柱状弾塑性金属の両端に金属プレートを定着したり、金属環状体を環装したりすることにより、球頭化現象を防ぐことができるので、せん断変形時に柱状弾塑性金属の疲労破壊や積層ゴム体の早期破壊を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の積層ゴム支承体の製造方法の実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明の積層ゴム支承体の製造方法が適用される積層ゴム支承体は、図２に示すように、剛性材料である上部連結鋼板２および下部連結鋼板３間にゴム状弾性体であるゴム層５と剛性材料である中間鋼板６とが交互に積層成型された積層ゴム体４と、積層ゴム体４内に封入される柱状弾塑性金属７とを備えている。
【００１９】
積層ゴム体４は円柱状に形成され、その中央部を刳り貫いた形の中空部４ａが形成されている。この中空部４ａに柱状弾塑性金属７が封入されることになる。この積層ゴム体４のゴム層５には、弾性機能に優れた天然ゴムまたはクロロプレンゴム等の合成ゴムが用いられる。また、上部連結鋼板２、下部連結鋼板３および中間鋼板６は、ゴム層５との付着性から、通常は鋼板を用いるが、ニッケル板、銅板、黄銅板またはニッケルメッキ、銅メッキ、黄銅メッキを施した鋼板等を使用することもできる。なお、積層ゴム体４の中空部４ａの内周面は、上部連結鋼板２、下部連結鋼板３および中間鋼板６の各内周面２ａ、３ａ、６ａが露出または僅かにゴム層５が付着しているものが好ましい。これは、中空部４ａの内周面のゴム層部分は微振動の除振に効果はあるが、このゴム層部分が厚すぎると地震時の減衰力が低下してしまうからである。
【００２０】
柱状弾塑性金属７は、展延性に富み、且つ容易に塑性変形できる純鉛が好ましいが、純鉛のような特性を備えていれば鉛合金でもよい（以下、「鉛体７」という。）。このような鉛体７は、横断面形状が中空部４ａに圧入することなく挿入可能な形状に形成されている。具体的には、積層ゴム体４の中空部４ａと鉛体７とのクリアランスを片側０．１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍにするとよい。これは、加硫成型時に鉛体７が０．３〜１．５ｍｍ程度、熱膨張するので、これに対処するためである。なお、このクリアランスは加硫成型時における加硫温度や鉛体７の外径によって、上述の範囲内において異なる。
【００２１】
このような鉛体７が封入される積層ゴム体４の上部連結鋼板２および下部連結鋼板３には、それぞれ上部取付板１１および下部取付板１２が連結ボルト１３により固定される。なお、上部連結鋼板２および上部取付板１１と、下部連結鋼板３および下部取付板１２とはそれぞれ一体形成されていてもよく、この場合には一体形成されたものに鉛体７を封入するための凹部が形成されている。
【００２２】
このように構成された積層ゴム支承体１の製造方法について説明する。なお、本発明の製造方法にて製造するのは、上部取付板１１および下部取付板１２を固定していない状態の積層ゴム支承体１である。
【００２３】
この積層ゴム支承体１は加硫プレスにより成型するので、加硫成型用金型が使用される。この加硫成型用金型は図１に示すように、上型２１、中型２２および下型２３から成るもので、積層された各中間鋼板６の外周縁部が露出された積層ゴム支承体１Ａ用の中型２２Ａを有する加硫成型用金型２０Ａ（図１（ａ））と、積層された各中間鋼板６の外周縁部を覆った積層ゴム支承体１Ｂ用の中型２２Ｂを有する加硫成型用金型２０Ｂ（図１（ｂ））とがある。
【００２４】
以下、加硫成型用金型２０Ａによる積層ゴム支承体１Ａの製造方法を、図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
まず、下型２３の所定位置に鉛体７を立設すると共に、当該下型２３に対して中型２２Ａを固定する（ステップ１０１、１０２）。この鉛体７を立設するには、下型２３に設けられた溝・突起等（図示せず）で固定することにより行われる。なお、この鉛体７は後述する下部連結鋼板３を嵌入後に、当該下部連結鋼板３の中空部をガイドにして立設してもよい。
【００２６】
次に、この立設された鉛体７に下部連結鋼板３を嵌入し（ステップ１０３）、この下部連結鋼板３上にゴム層５と中間鋼板６とを鉛体７に対して交互に嵌入し（ステップ１０４、１０５、１０６）、さらに、最上部のゴム層５上に載置されるように上部連結鋼板２を鉛体７に嵌入して所定高さまで積層させる（ステップ１０７）。なお、ゴム層５と中間鋼板６とを交互に積層すると共に、この積層体の上に上部連結鋼板２を積層してから、中型２２Ａを下型２３に固定してもよい。
【００２７】
そして、上部連結鋼板２を鉛体７に嵌入後、中型２２Ａに対して上型２１を固定する（ステップ１０８）。
【００２８】
なお、鉛体７の常温且つ無負荷時の高さを、一体加硫成型後の積層ゴム体４Ａの高さの０．９〜１．１倍、好ましくは０．９５〜１．０５倍に設定することが好ましい。これにより、一体加硫成型後に積層ゴム体４のゴム部が収縮しても、鉛体７の高さと積層ゴム体４Ａの高さとを合わせることができるので、積層ゴム体４Ａの中空部４ａ内に鉛体７を隙間なく充填させることができる。また、通常、鉛体７の常温且つ無負荷時の高さは、積層ゴム体４Ａの常温且つ無負荷時の高さより低く設定されているので、図４に示すように、上型２１にピンやプレートによって凸部２１ａを設けることにより、積層ゴム体４Ａのゴム部の収縮に対処することができる。
【００２９】
このように積層ゴム支承体１Ａがセットされた加硫成型用金型２０Ａを、蒸気等を熱源とした熱板を上下に有する加硫プレス機に挿入して、加硫成型を開始する（ステップ１０９）。この加硫成型の成型条件は、通常、加熱温度が８０〜１７０℃、加圧力が８０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２に設定される。なお、中型２２Ａに熱源を組込んで加硫成型してもよい。
【００３０】
加硫成型が開始されると、熱および圧力により積層ゴム体４Ａのゴム層５は加硫すると共に接着反応が起こり、積層ゴム支承体１Ａの一体加硫成型が完了する。なお、加硫時間は、ゴム層５の大きさやゴムの性質により異なるが、通常、３〜２０時間位である。
【００３１】
一体加硫成型後、積層ゴム支承体１Ａを加硫成型用金型２０Ａから脱型して、この積層ゴム支承体１Ａの上部連結鋼板２および下部連結鋼板３に、それぞれ上部取付板１１および下部取付板１２を連結ボルト１３で固定する（ステップ１１０、１１１）。
【００３２】
なお、一体加硫成型後の鉛体７の体積ＶOと、積層ゴム体４Ａの中空部４ａの容積ＶSとの比ＶO／ＶSを調整するために、中空部４ａ内にシム・プレート（図示せず）を挿入してもよい。このシム・プレートの材質としては、純鉛や鉛体より剛性の高い鋼板、あるいは厚さが薄い場合は硬質のゴム状弾性体を用いてもよい。また、シム・プレートは１枚に限らず、上述した比ＶO／ＶSの調整に応じて複数枚を挿入してもよい。
【００３３】
次に、本発明の製造方法で製造した積層ゴム支承体１Ａによる免震作用について説明する。
【００３４】
鉛体７が封入された積層ゴム体４Ａに、微小振動、微小地震あるいは強風による水平方向の力が加わると、鉛体７の初期剛性による抵抗により水平方向のせん断変形を抑制するので、水平方向に発生した変位を抑えることができる。また、大きな地震による水平方向の力が加わると、積層ゴム体４Ａが水平方向に大きくせん断変形（相対変位）するが、積層ゴム体４Ａの軟らかい水平剛性および鉛体７の展延性に富んだ塑性変形により地震のエネルギーを吸収するので、上部構造体（図示せず）への変位加速度を減衰させると共に、相対変位を抑制することができる。
【００３５】
一方、加硫成型用金型２０Ｂで中間鋼板６の外周縁部を覆う積層ゴム支承体１Ｂの一体加硫成型を行う場合には、下部連結鋼板３上にゴム層５と中間鋼板６とを鉛体７に対して交互に嵌入させながら所定高さまで積層させてから、保護ゴム層１４を後装着する。これにより、ゴム層５と中間鋼板６とが交互に積層されると共に各中間鋼板６の外周縁部が保護ゴム層１４で覆われる積層ゴム体４Ｂと、この積層ゴム体４Ｂ内に封入される鉛体７とを一体加硫成型させることができる。
【００３６】
このように、熱膨張を考慮した柱状弾塑性金属に対して、熱収縮を考慮したゴム状弾性体と剛性材料とを交互に嵌入して所定高さまで積層してから、一体で加硫成型するので、積層ゴム体の中空部や柱状弾塑性金属への損傷、柱状弾塑性金属自体の曲がり、柱状弾塑性金属の端面の浮き上がりや、だれ等をなくすことができる。
【００３７】
なお、本発明の実施の一形態においては下型２３に立設させる柱状弾塑性金属として鉛体７を使用していたが、これに限らず、図５に示すように、鉛体７の両端７ａ、７ｂにそれぞれ当該鉛体７より剛性の大きい金属プレート８Ａ、８Ｂを定着させた鉛成型体１０（図５（ａ））や、鉛体７の両端７ａ、７ｂの各周縁部７ｃ、７ｄにそれぞれ金属環状体１５Ａ、１５Ｂを環装させた鉛成型体２０（図５（ｂ））を立設させてもよい。なお、鉛成型体１０、２０を立設するには各鉛成型体１０、２０の両端に金属プレート８Ａ、８Ｂや金属環状体１５Ａ、１５Ｂが定着等されているので、図６に示すように、下型２３にねじやピン等２４により固定することが望ましい。
【００３８】
この金属プレート８Ａ、８Ｂや金属環状体１５Ａ、１５Ｂの鋼材としては、一般構造用圧延鋼材や機械構造用炭素鋼鋼材などが好ましい。また、この金属プレート８Ａ、８Ｂや金属環状体１５Ａ、１５Ｂを鉛体７に定着や環装させるためには、ホモゲン加工を適用することが好ましい。ここで、ホモゲン加工とは、鉄の表面を酸洗いして、その上に融着液を塗布したり鉛錫合金めっきをしたりして鉛体７と、金属プレート８Ａ、８Ｂあるいは金属環状体１５Ａ、１５Ｂとを融着させる加工をいう。なお、鉛体７と金属プレート８Ａ、８Ｂあるいは金属環状体１５Ａ、１５Ｂとの定着あるいは環装はホモゲン加工に限らず、定着あるいは環装できれば、どのような溶着または接着でもよく、また、非溶着または非接着となる嵌合でもよい。
【００３９】
このような鉛成型体１０、２０は、各鉛体７の両端７ａ、７ｂに位置する金属プレート８Ａ、８Ｂや金属環状体１５Ａ、１５Ｂが、上部連結鋼板２や下部連結鋼板３の所に位置することになるので、上部連結鋼板２や下部連結鋼板３の拘束作用により鉛体７の純せん断変形特性を維持することができるようになる。これにより、積層ゴム体４全体の水平変位と共に純せん断変形を、この金属プレート８Ａ、８Ｂや金属環状体１５Ａ、１５Ｂで受けることができるようになるので、球頭化現象を防ぐことができる。
【００４０】
また、これら鉛成型体１０、２０は上述した鉛体７と同様に、常温且つ無負荷時の高さをそれぞれ一体加硫成型後の積層ゴム体４の高さの０．９〜１．１倍、好ましくは０．９５〜１．０５倍に設定することが好ましい。これにより、一体加硫成型後に積層ゴム体４のゴム部が収縮しても、鉛成型体１０、２０の高さと積層ゴム体４の高さとを合わせることができるので、積層ゴム体４の中空部４ａ内に鉛成型体１０あるいは２０を隙間なく充填させることができる。
【００４１】
また、本発明の実施の形態においては、中央部に中空部が刳り貫かれた積層ゴム体に柱状弾塑性金属を配していたが、これに限らず、複数の中空部が形成された積層ゴム体に柱状弾塑性金属を配してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の積層ゴム支承体の製造方法の実施の一形態を示す図で、（ａ）は積層された各中間鋼板の外周縁部が露出された積層ゴム支承体用の中型を有する加硫成型用金型の説明図、（ｂ）は積層された各中間鋼板の外周縁部を覆った積層ゴム支承体用の中型を有する加硫成型用金型の説明図。
【図２】本発明の積層ゴム支承体の製造方法にて製造された積層ゴム支承体を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側断面図。
【図３】本発明の積層ゴム支承体の製造方法のフローチャート図。
【図４】加硫成型後の積層ゴム体のゴム収縮を考慮した上型を示す説明図。
【図５】本発明の積層ゴム支承体の製造方法にて製造された積層ゴム支承体の他の実施の一形態を示す図で、（ａ）は鉛体に金属プレートが定着された鉛成型体を使用した積層ゴム支承体の側断面図、（ｂ）は鉛体に金属環状体が環装された鉛成型体を使用した積層ゴム支承体の側断面図。
【図６】図５に示す積層ゴム支承体の製造方法に適用される鉛成型体を、下型に固定させる方法の説明図。
【図７】従来の積層ゴム支承体の製造方法にて製造された積層ゴム支承体を示す説明図。
【図８】従来の積層ゴム支承体の製造方法を示す説明図。
【図９】従来の積層ゴム支承体の製造方法を示す説明図。
【図１０】貫通孔に鉛プラグを挿入しない積層ゴム体の製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１、１Ａ、１Ｂ・・・積層ゴム支承体
２・・・上部連結鋼板（剛性材料）
３・・・下部連結鋼板（剛性材料）
４、４Ａ、４Ｂ・・・積層ゴム体
４ａ・・・中空部
５・・・ゴム層（ゴム状弾性体）
６・・・中間鋼板（剛性材料）
７・・・鉛体（柱状弾塑性金属）
７ａ、７ｂ・・・鉛体の両端部
８Ａ、８Ｂ・・・金属プレート
１５Ａ、１５Ｂ・・・金属環状体
【図１】
2005133947.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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