(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層弾性体の中空部に円柱状鉛を嵌挿してなる免震装置を製造するにあたり、
ａ）積層弾性体の中空部内に鉛製管体を挿入してその鉛製管体の両端部にフランジを溶接して、その積層弾性体に固定し、
ｂ）前記両側のフランジにそれぞれ閉鎖板をあてがって前記積層弾性体に嵌挿固定の鉛製管体内を気密にし、
ｃ）前記気密状態の鉛製管体内に圧力流体を流入させて、その鉛製管体を拡張変形させて積層弾性体の中空部内周面に密接固定させ、
ｄ）前記積層弾性体の中空部内周面に密接固定させた鉛製管体の内面を平滑になるように加工を施し、
ｅ）その鉛製管体内に、その内径に合致する外径を備えた鉛円柱体を嵌挿して、両端を前記固着の鉛部上下両面と溶接して円柱状鉛として一体に形成する、
ことを特徴とする免震装置の製造方法。
【請求項２】
前記積層弾性体の中空部内周面に密接固定させた鉛製管体内に嵌挿させる鉛円柱体は、その外形にテーパを付けたものとすることを特徴とする請求項１に記載の免震装置の製造方法。
【請求項３】
前記積層弾性体は、中央に孔を有する剛性材料層とその剛性材料層の内径よりも大きな内径の孔を有する弾性材料層とを交互に組み合わせて前記中空部内周面に凹凸が形成されてなり、前記鉛製管体内に圧力流体を流入させた際に、その鉛製管体の外周部が前記凹凸に沿って膨出されることにより前記鉛製管体が前記積層弾性体の中空部内周面に密接固定される請求項１に記載の免震装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として構築物の基礎上に設置して地震の際に生じるエネルギーを吸収させて構築物に対する影響を低減させるのに用いられる免震装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、大きい建築構造物に対する免震装置としては、構築物の重量を支持して振動を緩和する弾性遮断体（アイソレータ）と水平振動吸収体（例えば鉛ダンパー）を併用する方式が採用されるが、比較的中小規模の建造物に対してはアイソレータとダンパーを兼ねた構造の免震装置が設置されている。そのアイソレータとダンパーを兼ねた構造の免震装置としては、剛性材板と弾性体板とを交互に重ねた積層構造のアイソレータの中空部に円柱状の鉛を挿入してなるものが知られている。例えば、特開平９−１０５４４０号公報及び特開平９−１０５４４１号公報により開示されるようなものがある。
【０００３】
前記特開平９−１０５４４０号公報及び特開平９−１０５４４１号公報に開示されるものでは、弾性材料層（ゴム）及び剛性材料層（金属板）を交互に積層されてなる弾性体の中空部に、柱状鉛を圧入して水平振動エネルギーを吸収しようとするものにおいて、前記中空部の容積Ｖｅと、柱状鉛の体積Ｖｐとの比、すなわちＶｐ／Ｖｅ＝１．０２〜１．１２にすれば最も効果的であるとされている。その理由として、Ｖｐ／Ｖｅ＝１．０２以下であれば、弾性体内周面（中空部の内周）と、これに接する円柱状鉛の外周面との間に隙間が生じて所望の免震効果が得られない。また、Ｖｐ／Ｖｅ＝１．１２以上にすることは構造上むりであり、強いて行えば弾性体の弾性材料層（ゴム）を過度に圧縮することになり、早期の劣化と弾性体自体が損壊するとされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の免震装置においては、従来公知である積層弾性体の中央部に円柱状鉛を挿入してなる構成のものを得るにあたり、その積層弾性体の中央部に形成される中空部と内挿される円柱状鉛の外形との関係を特定して、両者の組合せ部分における機能性の向上を目指すものであるが、ここで問題となる積層弾性体中空部への円柱状鉛の嵌め込みについては、一般の金属と同様に取り扱うことが困難である。
【０００５】
その理由としては、円柱状鉛が、他の金属、例えば炭素鋼やその合金，銅合金など汎用される金属材料に較べて塑性変形容易な材料であることに起因する。即ち、この種免震装置にあっては、積層弾性体の中空部に円柱状鉛を挿入して構成するにあたり、その中空部の内周面と挿入される円柱状鉛の外周面との間に隙間が生じておれば、作動時における免震効果が著しく阻害することになる。そのために、円柱状鉛を前記中空部に密接できるように組み込むことが重要になる。しかしながら、その円柱状鉛の外径と積層弾性体の中空部内径とを一般的な嵌合寸法にして挿入することは、円柱状鉛に軸線方向の押圧力を与えることになる。すると、嵌め込まれる円柱状鉛は、挿入方向の先端部と積層弾性体の中空部内周面との圧入時の摩擦抵抗力によりその中空部内に進入する間に受ける反力と圧入のための押圧力とのバランスが崩れると押圧側の端部が塑性変形して進入を妨げることになり、挿入によって、いわゆる密接嵌合させることができない、という問題がある。
【０００６】
さらに、鉛材料は他の構造物構成用材料、例えば炭素鋼，銅合金などに較べて硬度が低く、しかも展延性に富んでいるので、積層弾性体を構成する弾性材料層（ゴム）と剛性材料層（金属板）とによる中空部内の異なる硬度を備える周面に対して直交する方向に進入させることは寸法差を少なくするほど非常に困難を伴うことになる。その結果、積層弾性体の中空部内に円柱状鉛を嵌め合わせるとしても、実質的に空隙の生じる状態でなければ組み合わすことができないことになる。したがって、先行技術のような構成とすることには非常に困難が伴い、当然製作が難しく高価なものとなる。しかも、両者間での空隙を確実に無くして免震効果を高めるになお問題がある。
【０００７】
本発明では、このような問題点を解決して、問題となる材料の鉛の特性を利用して、ごく簡単な手段を用いて免震効果の高い免震装置を合理的に作成できる製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
このような目的を達成するために、本発明の免震装置の製造方法は、
積層弾性体の中空部に円柱状鉛を嵌挿してなる免震装置を製造するにあたり、
ａ）積層弾性体の中空部内に鉛製管体を挿入してその鉛製管体の両端部にフランジを溶接して、その積層弾性体に固定し、
ｂ）前記両側のフランジにそれぞれ閉鎖板をあてがって前記積層弾性体に嵌挿固定の鉛製管体内を気密にし、
ｃ）前記気密状態の鉛製管体内に圧力流体を流入させて、その鉛製管体を拡張変形させて積層弾性体の中空部内周面に密接固定させ、
ｄ）前記積層弾性体の中空部内周面に密接固定させた鉛製管体の内面を平滑になるように加工を施し、
ｅ）その鉛製管体内に、その内径に合致する外径を備えた鉛円柱体を嵌挿して、両端を前記固着の鉛部上下両面と溶接して円柱状鉛として一体に形成する、
ことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明にては、積層弾性体の中空部内に嵌め込んで一体化する円柱状鉛を、先に鉛製管体を挿入して内部から流体圧力を加えることにより、その鉛の塑性変形容易で常温での再結晶性容易な特性を利用して積層弾性体の構成材料に相応した内周面に対する密接状態を得て、言い換えれば、弾性材料層に対してその変形量に応じて鉛管体を膨らませて密接させ、その後の加工によって変形した挿入鉛製管体の内面を平滑に仕上げた後に、嵌合する寸法の鉛円柱体を押し込むとともに端部で溶接して一体化させることで、確実に前記中空部内を鉛で密充填できる。このようにすれば、円柱状鉛の外周面と積層弾性体の中空部内周面との間に隙間が発生することが解消して、地震などによる水平振動エネルギーをより確実に吸収できる効果を奏するものが得られるのである。
【００１０】
また、本発明の免震装置の製造方法において、前記積層弾性体の中空部内周面に密接固定させた鉛製管体内に嵌挿させる鉛円柱体は、その外形にテーパを付けたものとするのがよい。こうすると、先に積層弾性体の中空部内周面に密接固定させた鉛製管体内へ鉛円柱体を嵌挿する操作を容易にして両者を一体化させ、積層弾性体の中空部内で振動エネルギーを吸収させる円柱状鉛が弾性体層に対して隙間のない、真に密着充填された状態に仕上げることができる効果を奏するのである。
【００１１】
また、前記積層弾性体は、中央に孔を有する剛性材料層とその剛性材料層の内径よりも大きな内径の孔を有する弾性材料層とを交互に組み合わせて前記中空部内周面に凹凸が形成されてなり、前記鉛製管体内に圧力流体を流入させた際に、その鉛製管体の外周部が前記凹凸に沿って膨出されることにより前記鉛製管体が前記積層弾性体の中空部内周面に密接固定されるようにすれば、その積層弾性体の中空部内周面に形成された凹凸に対して、内部から流体圧によって拡張される鉛製管体をその塑性変形によって進入させて密接固定でき、結果的に中空部に嵌め込まれる円柱状鉛の体積を無理なく大きくすることができ、振動エネルギーの吸収効果を増大できるという効果を奏するのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による免震装置の製造方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１に本発明の製造方法によって得られた積層弾性体構造の免震装置の一実施例の縦断面図が示されている。この免震装置１は、中央に孔３’を設けられて所要寸法に形成された環状の鋼板３と同じく環状に形成された弾性体の板４（以下弾性板という）とを交互に重ねて所要高さに接着されてなる積層弾性体２と、この積層弾性体２の中央部に形成される中空部５を充填する円柱状鉛１０と、これらの上下両面に取り付く厚肉剛性鋼板にてなる取付板６，６とで構成されている。
【００１４】
このような構成の免震装置１を作成するには、次の過程を経て製作される。この製作の過程を図２（ａ）〜（ｆ）によって説明する。
まず、積層弾性体２を構成する鋼板３と弾性板４とは、公知の鋼板に対してほぼ同一もしくはやや肉厚の弾性板として天然ゴムを使用し、周知の手段で両者を交互に積み重ねて接着し、加硫して所要の積層弾性体２を得る。
この場合、使用される弾性板４の孔４’の内径を前記鋼板３の孔３’内径よりもやや大きい寸法にしたものを使用するのがよい。
【００１５】
前述のようにして得られた積層弾性体２の中心部に形成される中空部５の内周は、図２（ａ）に示されるように、鋼板３の部分の孔３’の径に対して弾性板４の部分の孔４’径がやや大きくされているので、その弾性板４の部分が凹みになり軸線方向に凹凸になった内周面を形成している。
【００１６】
次に、図２（ｂ）にて示されるように、前工程で成形された積層弾性体２の中空部５に嵌挿できる外径で適宜肉厚（例えば厚み１０ｍｍ）の鉛製管体１１をその両端が中空部５からそれぞれ突き出す状態に挿入する。ここで使用される鉛製管体１１は純度９９．９９％以上の鉛材料で成形されたものが用いられる。そして、この鉛製管体１１の積層弾性体２端面から突き出した端部に、予め用意された鉛製のフランジ１２を溶接して、中空部５から抜け出させない状態に処置する。なお、この際フランジ１２が積層弾性体２端面から浮き上がらない状態に溶接するのが好ましい。
【００１７】
このようにして積層弾性体２の中空部５に鉛製管体１１を取り付けたならば、この鉛製管体１１の両端に盲フランジ１３，１３を取り付けて、次の工程でその鉛製管体１１を固着する操作を行う。まず、図２（ｃ）で示されるように、盲フランジ１３，１３の外側に適宜厚さの鋼板など剛性の高い固定部材１８を当てがって相互にボルト１９等で締め付けて鉛製管体１１内を密閉する。この状態で一方の盲フランジ１３側に水圧ポンプＰの吐出側から配管を接続し、その水圧ポンプＰにより鉛製管体１１内に水圧（例えば１０Ｋｇ／ｃｍ2 程度）を加えて加圧する。
【００１８】
こうして鉛製管体１１内に水圧を加えると、この鉛製管体１１は、軟らかくて展延性に富んだ材料であるから次第に塑性変形して、その外周面と積層弾性体２の中空部５内周面との間にある空間部に押し込まれ、その中空部５内周面を形成する鋼板３の孔３’と弾性板４の孔４’とによる凹凸に沿って膨出する。その結果、図２（ｄ）で示されるように、鉛製管体１１の外周部が積層弾性体２の中空部５内周面に密接して充填され、積層弾性体２の中空部５内周面に鉛製管体１１が完全に固着される。
【００１９】
このようにして鉛製管体１１の処理が行われたならば、固定部材１８を撤去するとともに、盲フランジ１３，１３を取り外し、次の工程で内周面が凸凹になったその鉛製管体１１の内面１１ａを機械加工して平滑な面に仕上げる。この際、切削など機械加工される内面には凹凸部が残留しないように仕上げられる（図３（ａ）参照）。
【００２０】
しかる後、図３（ｂ）で示されるように、その内周面を仕上げられて平滑になった鉛にてなる中空部５’に、別途加工させて嵌合できる寸法に仕上げられた鉛円柱体１０ａを嵌合させる。ここで使用される鉛円柱体１０ａは、その外周を僅かに先端方向に細くなるごく僅かなテーパーを付けたものに加工されているものを使用する。このようにテーパーを付された鉛円柱体１０ａを挿入して嵌合させることにより表面が軟らかい材料で形成されるもの同士の嵌め合いが無理なく、かつ容易に行えることになる。その後において、挿入側からプレスによって加圧力を加えると、管体側内周面１１ａと鉛円柱体１０ａの外周面１０ａ’とが密接され、同材質でしかも軟質であるから、一体化して元の積層弾性体２の中空部５に円柱状鉛１０が密嵌された状態となる（図３（ｃ）参照）。
【００２１】
このようにして、鉛円柱体１０ａを装填したならば、その挿入両端部を切り揃え、先に密嵌されている鉛製管体１１の端部と装填後の鉛円柱体１０ａの端部とを溶接して一体にする。こうした後に、積層弾性体２の両端の鋼板３，３面から突き出している鉛部分ａ，ａ（図３（ｃ）参照）を削り落として平坦面に仕上げ、その積層弾性体２の両端の鋼板３，３部に取付板６，６をボルトなどによって定着することで免震装置１が完成する（図１参照）。
【００２２】
こうして得られた免震装置１は、その主体をなす積層弾性体２の中空部５に装填されている円柱状鉛１０が、図１で示されるように、その中空部５の内周面を形成する凹凸に対して全ての部分で対応して密接状態になって、中空部５内において両者間に空隙が生じることなく装填される。したがって、この積層弾性体２に水平振動力が作用して横方向に変動が繰り返し起こる状態になっても、特に弾性板４の孔４’周面部と円柱状鉛１０との間に空隙が発生する余地がなく、その結果、積層弾性体２による垂直荷重の支持と水平振動力の緩衝機能を発揮でき、円柱状鉛１０によるダンパー効果をそのまま得られ、アイソレータとダンパーとの複合効果をフルに発揮できる免震装置となし得るのである。また、前述のように積層弾性体２に対して簡単な加工で確実に円柱状鉛１０（鉛ダンパー）を組み込むことができるので、工費も低減できて経済性も高められる効果を併せ得られるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の製造方法によって得られた免震装置の一具体例の縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の免震装置の製造過程を説明する図であって、（ａ）は積層弾性体を得た状態を一部拡大して表し、（ｂ）は積層弾性体の中空部に鉛製管体を装着する態様を、（ｃ）は積層弾性体の中空部に装着された鉛製管体内を密閉加圧して定着させる過程を、（ｄ）は得られた積層弾性体と鉛製管体との定着中間体の断面を、それぞれ表している。
【図３】図３は、本発明の免震装置の製造過程を説明する図で、（ａ）は加圧により変形した鉛製管体の内面を平滑にする態様を、（ｂ）は定着された鉛製管体内に鉛円柱体を嵌合させる態様を、（ｃ）は積層弾性体の中空部内に鉛円柱体を装填した状態を表す断面図である。
【符号の説明】
１                  免震装置
２                  積層弾性体
３                  積層弾性体を構成する鋼板
３’                鋼板の孔
４                  積層弾性体を構成する弾性板
４’                弾性板の孔
５                  積層弾性体の中空部
６                  取付板
１０                円柱状鉛
１０ａ              鉛製管体と組み合わされる鉛円柱体
１０ａ’            鉛円柱体の外周面
１１                鉛製管体
１１ａ              管体側内周面
１２                鉛フランジ
１３                盲フランジ
【図１】
0003944292.tif 000002
【図２】
0003944292.tif 000003
【図３】
0003944292.tif 000004