JP4974806B2 - 積層免震ベアリングの製造方法およびそれに用いられるプラグ体成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とを高さ方向に交互に積層してなる積層体を有するとともに、この積層体の高さ方向両端に開口する中空部が設けられ、この中空部内に、粘弾性体および剛体粉末を混合させた塑性変形材料よりなるプラグ体を配置してなる積層免震ベアリングを製造する方法およびそれに用いられるプラグ体成形装置に関し、特に、プラグ体内に含まれる空隙を大幅に減少させることのできるものに関する。

図１に示すように、剛性を有する剛性板１と弾性を有する弾性板２とを高さ方向に交互に積層してなる積層体３を有するとともに、積層体３の高さ方向両端に開口する中空部５が設けられ、この中空部５内に、粘弾性体、および、例えば金属よりなる剛体粉末を混合させた塑性変形材料よりなるプラグ体４を配置してなる積層免震ベアリング１０が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このプラグ体４は、積層免震ベアリング１０が支持する建物等が揺動した際の変形エネルギーを吸収して揺動を減衰させるよう機能し、そのため、高い減衰特性を有するよう構成されていて、従来、このような積層免震ベアリング１０は、積層体３を準備したあと、その中空部５に、直接、前記塑性変形材料の粒状体を充填することによって形成されている。
特開２００６−３１６９９０号公報

しかしながら、この方法によると、前記塑性変形材料の粒状体は、積層体３に収容されているため、これを高圧で加圧することができず、原材料中に含まれている空隙の他、充填時に空気を巻き込んで発生した空隙は、除去されないまま残ってしまい、所定体積内に含まれる塑性変形材料の質量が減少することによって所望の減衰特性を発揮させることができないという問題があった。

本発明は、このような問題点を鑑みてなされたものであり、プラグ体内に含まれる空隙を大幅に減少させることのできる積層免震ベアリングの製造方法およびそれに用いられるプラグ体成形装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とを高さ方向に交互に積層してなる積層体を有するとともに、この積層体の高さ方向両端に開口する中空部が設けられ、この中空部内に、粘弾性体および剛体粉末を混合させた塑性変形材料よりなるプラグ体を配置してなる積層免震ベアリングを製造する際に、前記塑性変形材料を金型に収容したあとこれを加圧成形して前記プラグ体を形成する工程と、前記中空部にこのプラグ体を挿入する工程とを具える積層免震ベアリングの製造方法に用いられるプラグ体成形装置であって、
両端で開口する中空部を有する中空型と、前記中空部に収容された、前記塑性変形材料の粒状体を前記中空部の両側から加圧成形する一対の端面形成型とを具え、前記端面形成型の両方を、前記中空型に対して相対変位させるよう構成されてなり、
前記端面形成型の一方をベースに固定し、前記端面形成型の他方を、前記一方の端面形成型に対して離隔接近させる端面形成型変位機構を設けるとともに、前記中空型を、前記他方の端面形成型の変位する方向と平行に変位できるよう、加勢手段を介して前記ベースに固定してなるプラグ体成形装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記剛体粉末を金属よりなるものとするプラグ体成形装置である。

請求項１に記載された発明によれば、前記塑性変形材料を金型に収容したあとこれを加圧成形して前記プラグ体を形成する工程と、前記中空部にこのプラグ体を挿入する工程とを具えることにより、プラグ体中に残存する空隙の割合、すなわち、空隙率を大幅に減少させることができ、所定体積内に含まれる塑性変形材料の質量を確保して所望の減衰特性を実現させることができる積層免震ベアリングの製造方法に用いられるプラグ体成形装置において、両端で開口する中空部を有する中空型と、前記中空部に収容された、前記塑性変形材料の粒状体を前記中空部の両側から加圧成形する一対の端面形成型とを具えるので、プラグ体を効率よく作成することができ、しかも、前記端面形成型の両方を、前記中空型に対して相対変位させるよう構成したので、詳細を後述するように、前記端面形成型の一方だけを、前記中空型に対して相対変位させる場合に対比して、圧縮代を高めることができ、その結果、空隙率を一層減少させることができる。また、前記端面形成型の一方をベースに固定し、前記端面形成型の他方を、前記一方の端面形成型に対して離隔接近させる端面形成型変位機構を設けるとともに、前記中空型を、前記他方の端面形成型の変位する方向と平行に変位できるよう、加勢手段を介して前記ベースに固定したので、端面形成型の一方だけを駆動させればよく、装置を極めて簡素に構成することができる。

請求項２に記載された発明によれば、前記剛体粉末を金属よりなるものとするので、プラグ体の変形エネルギーに対する減衰特性を高めることができる。

本発明の実施形態について図を参照して説明する。図２は、本発明に係る実施形態のプラグ体成形装置を模式的に示す部分断面図であり、また、図３は、図２のＡ−Ａ矢視に対応する断面図であり、プラグ体成形装置２０は、両端で開口する中空部２３を有する中空型２２と、中空部２３に収容された、塑性変形材料の粒状体Ｍを中空部２３の両側から加圧成形する一対の端面形成型２４、２５とを具える。ここで、中空型２２と一対の端面形成型２４、２５とは、塑性変形材料を加圧成形する金型を構成する。

一方の端面形成型２４はベース２１に固定され、端面形成型変位機構２６が設けられ、他方の端面形成型２５を、一方の端面形成型２４に対して離隔接近させるよう機能する。また、中空型２２は、他方の端面形成型２５の変位する方向と平行に変位できるよう、例えばバネ等よりなる加勢手段２７を介してベース２１に固定されている。

このようなプラグ体成形装置２０を用いて、プラグ体を成形するには、端面形成型変位機構２６を作動させて他方の端面形成型２５を一方の端面形成型２４から離隔させる方向に駆動し、中空部２３の一方の端部を開放した状態とし、次いで、手動で、もしくは別途の手段により、予め準備した所定量の塑性変形材料の粒状体Ｍを、中空部２３に投入して図４に示す状態にする。

そのあと、端面形成型変位機構２６を作動させて他方の端面形成型２５を一方の端面形成型２４に接近させる方向に駆動して、図２に示すように、端面形成型２５が塑性変形材料の粒状体Ｍの上面に当接する位置まで変位させる。その後、引き続いて、塑性変形材料の粒状体Ｍを加圧すべく、端面形成型変位機構２６を高出力で作動させて端面形成型２５、２６をさらに接近させる。その結果、粒状体Ｍ内の空隙は排除されて圧縮代μだけ圧縮され、可動側の端面形成型２５は固定側の端面形成型２４に接近すると同時に、中空型２２に対しても相対変位するが、中空型２２に対してはそれ以上相対変位できなくなる。

これは、粒状体Ｍが圧縮される際、端面形成型２５に近い部分から圧縮され始め、圧縮を開始した部分がそれ以上圧縮されなくなくなり固まったときこの圧縮済みの部分がそれに隣接する未圧縮部分を圧縮するというプロセスが進行することによって、圧縮済み部分が順次広がってゆくが、この圧縮によって同時に、粒状体Ｍが中空型２２を内側から押し広げようとする圧力も高まり、圧縮済み粒状体Ｍの高さ領域がその限界値νに達したとき、圧縮済み部分と中空型２２とはその摩擦力により相対変位できなくなり、その結果、他方の端面形成型２５もそれ以上、中空型２２に対して相対変位できなくなってしまうからである。

他方の端面形成型２５を一方の端面形成型２４にさらに接近させようとすると、中空型２２はベース２１に対して加勢手段２７を介して支持されているので、中空型２２は、加勢手段２７の抗力に逆らって、ベース２１に接近する。その結果、固定されている一方の端面形成型２４が中空型２２に相対変位し、図５に示す状態となる。そして、この相対変位は、先に、可動側である一方の端面形成型２５と中空型２２との相対変位について説明したのと同様に、相対変位量がμとなり、圧縮済み粒状体Ｍの高さ領域νを生成する。

以上のように作動させた結果、端面形成型２４、２５は2μだけ接近し、加圧前の粒状体Ｍの高さをλとしたとき、粒状体Ｍの圧縮率は（2μ/λ）となり、また、合計高さ領域2νの圧縮済み粒状体Ｍを生成することができる。そして、合計の相対変位量が大きければ大きいほど、また、これに相関して、合計の圧縮済み粒状体Ｍの高さ領域が高ければ高いほど、その分、最初に残存していた空隙を多く排除できたことを意味し、高い空隙率を得ることができる。

なお、以上の説明においては、説明を分かりやすくする都合上、他方の端面形成型２５が中空型２２に対して相対変位する工程と、一方の端面形成型２５が中空型２２に対して相対変位する工程とを相前後するものとして説明したが、実際には、これらは同時進行、もしくは僅かの時間差をもって進行することになる。

以上のように、粒状体Ｍを端面形成型２４、２５で加圧することによって、これを加圧しなかった場合に対しては大幅に空隙率を低下させることができ、また、上記のように、両方の端面形成型２４、２５を中空型２２に対して相対変位させるよう構成されたプラグ体成形装置２０は、図６に示すように、一方の端面形成型２４を固定し、他方の端面形成型２５だけを中空型２２に対して相対変位させるよう構成されたプラグ体成形装置９０に対比して、概ね２倍の空隙を排除できることになる。

そして、粒状体Ｍを加圧成形したあと、他方の端面形成型２５を一方の端面形成型２４から離隔させる方向に変位させて中空部２３の一端を開放し、成形された粒状体Ｍを中空部２３から取り出すことによりプラグ体４を形成することができる。このあと、図１に示す積層免震ベアリング１０を形成するには、このプラグ体４を、積層体３に設けられた中空部５に配置すればよい。

図７は、他の態様のプラグ体成形装置３０を示す部分断面図であり、プラグ体成形装置３０は、両端で開口する中空部３３を有する中空型３２と、中空部３２に収容された、塑性変形材料の粒状体Ｍを中空部２３の両側から加圧成形する一対の端面形成型３４、３５とを具える。

両方の端面形成型２４、２５は、それぞれ、ともにベース２１に固定された端面形成型変位機構３７、３６によって相互に離隔接近するよう駆動され、その結果、中空部３３に収容された粒状体Ｍを、先に説明した態様のプラグ体成形装置２０と同様に、２μだけ圧縮して、空隙率を減少させることができ、この点では、プラグ体成形装置２０と同様の効果を得ることができるが、装置を簡易に構成できる点においては、端面形成型変位機構を一個で済ませることができる点において、先に説明した態様のプラグ体成形装置２０は優れている。

図２に示したプラグ体成形装置２０を実施例とし、図６に示すプラグ体成形装置９０を比較例として、これらを用いて形成されたプラグ体の空隙率を比較した。結果を表１に示す。

なお、実施例、比較例のいずれの場合も、塑性変形材料の粒状体Ｍとして、未加硫ゴムと鉄粉とを混合分散して形成された平均粒径40μmの粒状体を用い、中空部の径を、44mm、中空部内への初期の粒状体Ｍの充填高さは110mmとし、また、粒状体Ｍを加圧する力は20tonfとした。
また、表１に置いて、空隙率は空気の重量をゼロと仮定し、予め求めた前記粒状体の比重と、加圧成形後のプラグ体の体積および重量より求めた比重とを比較して算出した。加圧成形後のプラグ体の体積は、ノギスによる測定をもとに算出し、重量は秤にて測定した。

表１から明らかなように、実施例のものは、比較例のものに対して空隙率を半分近くに減少させられることがわかる。

本発明に係る積層免震ベアリング示す断面図である。 本発明に係る実施形態のプラグ体成形装置を示す部分断面図である。 図２のＡ−Ａ矢視に対応する断面図である。 プラグ体成形装置を用いてプラグ体を形成する際の一つの工程における状態を示すプラグ体成形装置の断面図である。 図４に続く工程における状態を示すプラグ体成形装置の断面図である。 比較例としてのプラグ体成形装置を示す部分断面図である。 本発明に係る他の実施形態のプラグ体成形装置を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 剛性板
２ 弾性板
３ 積層体
４ プラグ体
５ 積層体の中空部
１０ 積層免震ベアリング
２０ プラグ体成形装置
２１ ベース
２２ 中空型
２３ 中空部
２４ 一方の端面形成型
２５ 他方の端面形成型
２６ 端面形成型変位機構
２７ 加勢手段
３０ プラグ体成形装置
３２ 中空型
３３ 中空部
３４ 一方の端面形成型
３５ 他方の端面形成型

Claims (2)

1. 剛性を有する剛性板と弾性を有する弾性板とを高さ方向に交互に積層してなる積層体を有するとともに、この積層体の高さ方向両端に開口する中空部が設けられ、この中空部内に、粘弾性体および剛体粉末を混合させた塑性変形材料よりなるプラグ体を配置してなる積層免震ベアリングを製造する際に、前記塑性変形材料を金型に収容したあとこれを加圧成形して前記プラグ体を形成する工程と、前記中空部にこのプラグ体を挿入する工程とを具える積層免震ベアリングの製造方法に用いられるプラグ体成形装置であって、
   両端で開口する中空部を有する中空型と、前記中空部に収容された、前記塑性変形材料の粒状体を前記中空部の両側から加圧成形する一対の端面形成型とを具え、前記端面形成型の両方を、前記中空型に対して相対変位させるよう構成されてなり、
   前記端面形成型の一方をベースに固定し、前記端面形成型の他方を、前記一方の端面形成型に対して離隔接近させる端面形成型変位機構を設けるとともに、前記中空型を、前記他方の端面形成型の変位する方向と平行に変位できるよう、加勢手段を介して前記ベースに固定してなるプラグ体成形装置。
2. 前記剛体粉末を金属よりなるものとする請求項１に記載のプラグ体成形装置。
   

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