免震プラグの製造方法および製造装置並びに免震プラグ
【課題】成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる免震プラグの製造方法および製造装置を提供する。また、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグを提供する。
【解決手段】塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する方法であって、金型内に充填された粉体材料の少なくとも一方側を、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーを用いて加圧する予備加圧成形工程と、予備加圧成形工程において楔形プッシャーで加圧した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーを用いて加圧して免震プラグとする最終加圧成形工程とを含む免震プラグの製造方法である。また、その製造方法に適した製造装置および該製造方法で作製した免震プラグである。
【解決手段】塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する方法であって、金型内に充填された粉体材料の少なくとも一方側を、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーを用いて加圧する予備加圧成形工程と、予備加圧成形工程において楔形プッシャーで加圧した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーを用いて加圧して免震プラグとする最終加圧成形工程とを含む免震プラグの製造方法である。また、その製造方法に適した製造装置および該製造方法で作製した免震プラグである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置の支承等として使用される免震構造体用の免震プラグの製造方法およびその製造装置、並びに、免震プラグに関するものである。
【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。そして、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、そして該中空部の内部に、均一組成となるように成形したプラグを圧入したものがある。
【０００３】
ここで、軟質板と硬質板とからなる積層体に圧入される上記プラグは、地震の発生に伴って積層体がせん断変形する際に塑性変形することで、振動のエネルギーを吸収する。そして、該プラグとしては、全体が鉛からなるプラグが用いられることが多かった。しかしながら、鉛は、環境負荷が大きく、また廃棄時等に要するコストが大きい。そのため、近年では、鉛の代替材料を用いて、十分な減衰性能、変位追従性等を有する免震プラグを開発することが試みられている。
【０００４】
具体的には、鉛の代替材料を用いた免震プラグとして、ゴム等の塑性流動材と、金属粉体等の硬質充填材とを含有する粉体材料を加圧成形してなる免震プラグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、塑性流動材と硬質充填材とを含有する粉体材料を加圧成形して免震プラグを製造する際には、通常、金型内に投入した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーで加圧して免震プラグを製造する。しかし、塑性流動材を含む粉体材料は流動性が低いため、平面プッシャーのみを用いて免震プラグを製造した場合、加圧成形時に金型内で粉体材料が十分に流動せず、粉体材料中に混入している空気が十分に抜けずに免震プラグの空気含有率が高くなり、所望の減衰性能や変位追従性等を得ることができないことがある。
【０００６】
そこで、加圧成形時に金型内で粉体材料を強制的に流動させて粉体材料中に混入した空気を抜き、空気含有率が低くて所望の減衰性能や変位追従性等を得ることができる免震プラグを製造する方法として、中央部が外周部よりも加圧方向に突出した錐体形状を加圧面側の一端に有するプッシャーを用いる方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）。具体的には、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、加圧面側の一端に円錐形状７２ａを有する円錐プッシャー７２を用いて円筒状の金型７１内の粉体材料７３を中央部が陥没した形状に加圧成形した後、図７（ｃ）〜（ｄ）に示すように、中央部が陥没した形状に加圧成形された粉体材料７３を平面プッシャー７４で再び加圧成形して円柱形状の免震プラグ８０を製造する方法が提案されている。そして、この免震プラグの製造方法によれば、円錐プッシャーを用いて中央部が陥没した形状に加圧成形した粉体材料を平面プッシャーで再び加圧成形しているので、粉体材料の流動が促されて粉体材料中の空気が抜け、低空気含有率の免震プラグを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３１６９９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５３８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の円錐プッシャーおよび平面プッシャーを用いた免震プラグの製造方法では、中央部が陥没した形状に加圧成形した粉体材料を平面プッシャーで再び加圧成形して免震プラグの両端を平面状に加圧成形しているので、図７（ｅ）に示すように、製造された免震プラグ８０の端面８１の中央部に凹部８２が残ってしまうことがあった。即ち、円錐プッシャーおよび平面プッシャーを用いた従来の免震プラグの製造方法では、免震プラグの端面が平坦にならず、成形不良が生じて所望の減衰性能や変位追従性等を有する免震プラグを得ることができないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる免震プラグの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。また、本発明は、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグ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】
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の免震プラグの製造方法は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する方法であって、金型内に充填された粉体材料の少なくとも一方側を、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーを用いて加圧する予備加圧成形工程と、前記予備加圧成形工程において楔形プッシャーで加圧した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーを用いて加圧して免震プラグとする最終加圧成形工程とを含むことを特徴とする。このように、予備加圧成形工程において楔形プッシャーを用いて粉体材料を加圧すれば、金型内で粉体材料を強制的に流動させて粉体材料中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、予備加圧成形工程後の最終加圧成形工程において、楔形プッシャーで加圧した粉体材料を平面プッシャーで加圧すれば、免震プラグの端面における成形不良の発生を抑制することができる。
【００１１】
ここで、本発明の免震プラグの製造方法は、前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に他方側から平面プッシャーで加圧し、前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することが好ましい。予備加圧成形工程において粉体材料を両側から加圧する際に、一方のプッシャーを平面プッシャーとすれば、免震プラグの端面における成形不良の発生を更に抑制することができるからである。また、予備加圧成形工程で使用した平面プッシャーを最終加圧成形工程でもそのまま使用することができるので、予備加圧成形工程から最終加圧成形工程へと移る際に交換するプッシャーの数を減らして免震プラグを効率的に製造することができるからである。
【００１２】
また、本発明の免震プラグの製造方法は、前記予備加圧成形工程において、前記粉体材料を、楔形プッシャーの頂辺の延在方向を異ならせて複数回加圧することが好ましい。楔形プッシャーの頂辺の延在方向を異ならせて複数回加圧すれば、粉体材料を均等に隅々まで流動させて平面プッシャー側の端面を更に平坦にすることができるからである。また、粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。
【００１３】
更に、本発明の免震プラグの製造方法は、前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から楔形プッシャーで加圧し、前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することが好ましい。予備加圧成形工程において粉体材料を両側から加圧する際に、両方のプッシャーを楔形プッシャーとすれば、金型内で粉体材料を更に大きく流動させて粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。また、予備加圧成形工程後の最終加圧成形工程において、楔形プッシャーで加圧した粉体材料を平面プッシャーで加圧すれば、免震プラグの両端面における成形不良の発生を抑制することができるからである。
【００１４】
そして、本発明の免震プラグの製造方法は、前記予備加圧成形工程の前に、金型内に充填された粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーで他方側から加圧する前処理工程を含むことが好ましい。前処理工程において楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から加圧すれば、金型内で粉体材料を更に大きく流動させて粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。また、前処理工程を予備加圧成形工程の前に実施すれば、前処理工程で楔溝形プッシャーを使用しても、免震プラグの端面における成形不良の発生を抑制することができるからである。
【００１５】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の免震プラグは、上述した免震プラグの製造方法を用いて製造することを特徴とする。このように、上述した免震プラグの製造方法を用いて製造した免震プラグによれば、免震プラグの端面が平坦で空気含有率が低いので、優れた減衰性能や変位追従性を得ることができる。
【００１６】
更に、本発明の免震プラグは、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料からなり、空気含有率が３．５％以下、且つ、端面の平坦化度が１．５％以下であることを特徴とする。このように、空気含有率を３．５％以下とし、且つ、端面の平坦化度を１．５％以下とした粉体材料製の免震プラグによれば、優れた減衰性能や変位追従性を得ることができる。
なお、本発明において、「空気含有率」とは、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）と免震プラグの実比重（ρＢ）との差（ρＡ−ρＢ）を、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）で除し、百分率で表した値（＝｛（ρＡ−ρＢ）／ρＡ｝×１００％）を指す。また、「端面の平坦化度」とは、免震プラグの端面の中央１箇所および外周４箇所において測定した免震プラグの高さの最大値ｈｍａｘと最小値ｈｍｉｎとの差（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）を、免震プラグの両端面のそれぞれにおいて互いに直交する２方向に測定した免震プラグ径の平均値ｄａｖで除し、百分率で表した値（＝｛（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）／ｄａｖ｝×１００％）を指す。
【００１７】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の免震プラグの製造装置は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する装置であって、前記粉体材料が充填される金型と、前記金型内の粉体材料の加圧に用いられる複数のプッシャーと、前記粉体材料の加圧に使用するプッシャーを交換するプッシャー交換機構とを備え、前記複数のプッシャーには、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーおよび加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーが含まれることを特徴とする。このように、楔形プッシャーを設ければ、楔形プッシャーを用いて粉体材料を加圧することにより、金型内で粉体材料を強制的に流動させて粉体材料中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、平面プッシャーおよびプッシャー交換機構を設ければ、楔形プッシャーで加圧した粉体材料を平面プッシャーで加圧して、免震プラグの端面における成形不良の発生を抑制することができる。ここで、本発明の免震プラグの製造装置は、前記複数のプッシャーで前記粉体材料を両側から挟んで加圧することが好ましい。
【００１８】
そして、本発明の免震プラグの製造装置は、前記複数のプッシャーとして、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーを更に含むことが好ましい。楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを設ければ、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から加圧することにより、金型内で粉体材料を更に大きく流動させて粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の免震プラグの製造方法および製造装置によれば、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、本発明によれば、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）〜（ｋ）は、本発明に従う代表的な免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図２】（ａ）は、本発明の免震プラグを圧入した免震構造体の上面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示す免震構造体のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】免震プラグの製造に用いる楔形プッシャーの先端部の形状を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図４】免震プラグの製造に用いる楔溝形プッシャーの先端部の形状を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、本発明に従う他の免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に従う別の免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、円錐プッシャーを用いた従来の免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図８】免震プラグの体積および端面の平坦化度の算出方法を説明する図である。
【図９】免震プラグを使用した免震構造体における、水平方向の変形変位（δ）と水平方向荷重（Ｑ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここで、本発明の免震プラグの製造方法は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震プラグを製造する際に、所定の形状を有するプッシャーを所定の順番で用いて粉体材料を加圧することを特徴とする。そして、本発明の免震プラグの製造方法を用いて製造された本発明の免震プラグは、免震装置の支承等として使用される免震構造体に用いられる。
【００２２】
具体的には、本発明の免震プラグは、例えば図２（ａ）に上面図を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う断面図を示すような、略ドーナツ盤状の弾性を有する軟質板５１と剛性を有する硬質板５２とを交互に積層してなり、積層方向（鉛直方向）に伸びる円柱状の中空部５３を有する積層体５４と、積層体５４の両端（上端および下端）に固定された略ドーナツ盤状のフランジ板５７および円盤状の封止板５６よりなる２枚のフランジと、積層体５４の外周面を覆うゴム製の被覆材５８とを具える免震構造体５０の中空部５３に圧入されて用いられる。そして、積層体５４の中空部５３に免震プラグ５５を圧入してなる免震構造体５０は、例えば地盤と構造物との間に取り付けられて用いられる。
【００２３】
ここで、本発明の免震プラグの一例は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料が充填される金型と、金型内の粉体材料の加圧に用いられる複数のプッシャーと、粉体材料の加圧に使用するプッシャーを交換するプッシャー交換機構とを備える本発明の免震プラグの製造装置の一例を用いて、例えば後述のようにして製造することができる。
【００２４】
なお、免震プラグの製造装置のプッシャー交換機構は、使用する順に並列配置した複数のプッシャーに沿って金型を移動させることにより使用するプッシャーを交換し得るようにした機構であっても良いし、位置を固定した金型に対して使用する順に並列配置した複数のプッシャーを移動させることにより使用するプッシャーを交換し得るようにした機構であっても良い。更に、プッシャー交換機構は、粉体材料を加圧する方向と平行な方向に延びる回転軸線に関してプッシャーおよび金型の少なくとも一方を回転させる回転機構を有していても良い。
【００２５】
また、免震プラグの製造に用いられる粉体材料を構成する塑性流動材としては、特に限定されることなく、例えば、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と、ロジン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂と、カーボンブラック、シリカなどの補強性充填材と、フタル酸、マレイン酸、クエン酸などの可塑剤と、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油などの軟化剤とを含む混合物が挙げられる。また、硬質充填材としては、特に限定されることなく、例えば、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。そして、これら塑性流動材および硬質充填材の組成等は、免震プラグ５５に求められる性能に応じて適宜変更することができる。
【００２６】
本発明の免震プラグの製造方法の一例では、図１（ａ）〜（ｋ）に示す工程に従い、楔形プッシャー３、楔溝形プッシャー４および平面プッシャー５を所定の順序・組合せで用いて金型内の粉体材料を加圧成形して免震プラグを製造する。なお、粉体材料を加圧成形する際の圧力は、所望の免震プラグの性能等に応じて適宜設定することができる。
【００２７】
ここで、楔形プッシャー３は、粉体材料を加圧する側の先端部の正面図を図３（ａ）に、側面図を図３（ｂ）に、平面図を図３（ｃ）にそれぞれ示すように、加圧方向側（図３（ａ），（ｂ）では上側）に突出して位置する頂辺３１で交差する二つの平面３２ａ，３２ｂを加圧面として有するプッシャーである。即ち、楔形プッシャー３の先端部では、頂辺３１に直交する断面が、加圧方向に凸のＶ字形をしており、頂辺３１の延在方向および加圧方向の双方に直交する方向（図３（ａ）では左右方向）の楔形プッシャー３の幅が、頂辺３１に向かって漸減している。
【００２８】
なお、図３に示す楔形プッシャー３では、金型に対して楔形プッシャー３を真っ直ぐに挿入し易くする観点から頂辺３１を平面視で楔形プッシャー３の中央に位置させているが、本発明の免震プラグの製造方法では、平面視における頂辺３１の位置が中央からオフセットした楔形プッシャーを用いても良い。また、図３に示す楔形プッシャー３では、頂辺３１が加圧方向に直交しているが、本発明の免震プラグの製造方法では、頂辺が加圧方向に対して傾斜した楔形プッシャーを用いても良い。更に、楔形プッシャー３の二つの平面３２ａ，３２ｂが交差する角度は、適宜変更することができる。
【００２９】
楔溝形プッシャー４は、粉体材料を加圧する側の先端部の正面図を図４（ａ）に、側面図を図４（ｂ）に、平面図を図４（ｃ）にそれぞれ示すように、加圧方向側（図４（ａ），（ｂ）では上側）とは反対側に窪んで位置する底辺４１（換言すれば、楔溝形プッシャー４の加圧方向最外端４３ａ，４３ｂよりも内方に位置する底辺４１）で交差する二つの平面４２ａ，４２ｂを加圧面として有するプッシャーである。即ち、楔溝形プッシャー４の先端部には、底辺４１に直交する断面の形状がＶ字形の溝が形成されている。そして、楔溝形プッシャー４の先端部は楔形プッシャー３の先端部の形状に対応した形状となっており、楔溝形プッシャー４の断面Ｖ字形の溝は、楔形プッシャー３の加圧方向に凸のＶ字形断面に対応した形状をしている。
【００３０】
なお、図４に示す楔溝形プッシャー４では、楔溝形プッシャー４の形状を楔形プッシャー３の形状に対応させる観点から底辺４１を平面視で楔溝形プッシャー４の中央に位置させているが、本発明の免震プラグの製造方法では、平面視における底辺４１の位置が中央からオフセットした楔溝形プッシャーを用いても良い。また、図４に示す楔溝形プッシャー４では、底辺４１が加圧方向に直交しているが、本発明の免震プラグの製造方法では、底辺が加圧方向に対して傾斜した楔溝形プッシャーを用いても良い。更に、楔溝形プッシャー４の二つの平面４２ａ，４２ｂが交差する角度は、適宜変更することができる。
【００３１】
平面プッシャー５は、加圧方向に直交する平面を加圧面として有するプッシャーである。なお、平面プッシャー５の平面の形状は、粉体材料が充填される金型の中空部の加圧方向に直交する断面の形状と略等しい形状である。
【００３２】
そして、図１（ａ）〜（ｋ）に製造工程を示す本発明の免震プラグの製造方法の一例では、まず、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、円筒状の金型１の内部に投入した粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４で両側から挟んで加圧する。具体的には、最初に、図１（ａ）に示すように、金型１内に充填した粉体材料２の一方側（図１では上側）から楔形プッシャー３を金型１内に挿入すると共に、粉体材料２の他方側（図１では下側）から楔溝形プッシャー４を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図１（ｂ）に示すように、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を金型１から抜き取った後、図１（ｃ）に示すように、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を例えば９０°回転させ、９０°回転させた楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４で粉体材料２を両側から挟んで再び加圧する。即ち、楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向および楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向を１回目の加圧時と２回目の加圧時とで異ならせて、粉体材料２を２回加圧する。その後、図１（ｄ）に示すように、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を金型１から抜き取る（前処理工程）。
【００３３】
ここで、この前処理工程では、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４で粉体材料２を挟み込んで加圧しているので、金型１内で粉体材料２が強制的に流動させられて、粉体材料２内の空気が抜ける。また、この前処理工程では、１回目の加圧時と２回目の加圧時とで楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向および楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向を異ならせているので、金型１内での粉体材料２の流動が強く促されて、粉体材料２内の空気が十分に抜ける。なお、金型内で粉体材料が流動させられることにより粉体材料内の空気が抜けて免震プラグの空気含有率が低くなるのは、粉体材料の流動により粉体材料内の硬質充填材同士が密に配置されるためであると推察される。
【００３４】
因みに、前処理工程では、粉体材料２を金型１内で良好に流動させる観点からは、楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向と楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向とを一致させることが好ましいが、本発明の免震プラグの製造方法では、頂辺３１の延在方向と底辺４１の延在方向とを異ならせた状態で粉体材料２を加圧しても良い。また、粉体材料２を加圧する回数は、製造する免震プラグの直径や粉体材料の組成に応じて適宜変更しても良い。更に、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を回転させる角度は、頂辺３１および底辺４１の延在方向を変えることができれば（即ち、１８０°以外であれば）任意の角度とすることができるが、金型１内で粉体材料２を均等に隅々まで流動させる観点からは、９０°とすることが好ましい。なお、本発明の免震プラグの製造方法では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーの位置を固定した状態で、内部に粉体材料を充填した金型を回転させることにより、頂辺および底辺の延在方向を変えても良い。
【００３５】
次に、この一例の免震プラグの製造方法では、図１（ｅ）〜（ｈ）に示すように、前処理工程において楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を用いて加圧された粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の楔形プッシャー３および平面プッシャー５で両側から挟んで加圧する。具体的には、まず、図１（ｅ）に示すように、粉体材料２の一方側（図１では上側）から楔形プッシャー３を金型１内に挿入すると共に、粉体材料２の他方側（図１では下側）から平面プッシャー５を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図１（ｆ）に示すように、楔形プッシャー３および平面プッシャー５を金型１から抜き取った後、図１（ｇ）に示すように、楔形プッシャー３を例えば９０°回転させ、９０°回転させた楔形プッシャー３および平面プッシャー５で粉体材料２を両側から挟んで再び加圧する。即ち、楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向を、前処理工程後の１回目の加圧時と２回目の加圧時とで異ならせて、粉体材料２を２回加圧する。その後、図１（ｈ）に示すように、楔形プッシャー３および平面プッシャー５を金型１から抜き取る（予備加圧成形工程）。
【００３６】
ここで、本発明者の研究によれば、楔溝形プッシャーの形状に対応した形状（楔形）に成形された粉体材料に対して両側から平面プッシャーのみを用いて加圧成形を実施した場合、金型内で粉体材料が十分に流動せず、免震プラグの外周部（特に、楔溝形プッシャーにより楔形に成形されていた粉体材料の、楔溝形プッシャー４の加圧方向最外端４３ａ，４３ｂに対応する位置の近傍）が他の部分より窪んで成形不良が発生することがある。しかし、この予備加圧成形工程では、楔形プッシャー３および平面プッシャー５で粉体材料２を挟み込んで加圧しているので、金型１内での粉体材料２の流動が促され、粉体材料２内の空気が抜けると共に、前処理工程において楔溝形プッシャー４の形状に対応した形状（楔形）に成形された粉体材料２の平面プッシャー５側（図１では下側）の面が平坦になる。また、この前処理工程では、１回目の加圧時と２回目の加圧時とで楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向を異ならせているので、金型１内での粉体材料２の流動が更に強く促される。従って、粉体材料２内の空気が十分に抜けると共に、例えば直径２００ｍｍ以上の大口径の免震プラグを製造する場合であっても、金型内で粉体材料を均等かつ十分に流動させ、平面プッシャー５側の面を平坦にすることができる。
【００３７】
因みに、予備加圧成形工程では、粉体材料２を加圧する回数は、製造する免震プラグの直径や粉体材料の組成に応じて適宜変更しても良い。更に、楔形プッシャー３を回転させる角度は、頂辺３１の延在方向を変えることができれば（即ち、１８０°以外であれば）任意の角度とすることができるが、金型１内で粉体材料２を均等に隅々まで流動させる観点からは、９０°とすることが好ましい。また、前処理工程の後に楔形プッシャー３および平面プッシャー５で粉体材料２を加圧する際の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向は、粉体材料２を良好に流動させる観点から、図１（ｅ）に示すように前処理工程の最後の加圧時の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向と異ならせることが好ましい。なお、本発明の免震プラグの製造方法では、楔形プッシャーおよび平面プッシャーの位置を固定した状態で、内部に粉体材料を充填した金型を回転させることにより、頂辺３１の延在方向を変えても良い。
【００３８】
そして最後に、この一例の免震プラグの製造方法では、図１（ｉ）〜（ｋ）に示すように、予備加圧成形工程において楔形プッシャー３および平面プッシャー５を用いて加圧された粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の平面プッシャー５，５で両側から挟んで加圧する。具体的には、まず、図１（ｉ）に示すように、粉体材料２の両側から平面プッシャー５，５を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図１（ｊ）に示すように、二つの平面プッシャー５，５を金型１から抜き取る（最終加圧成形工程）。そして、加圧成形された粉体材料２よりなる免震プラグ２０を金型１から取り外す。
【００３９】
ここで、この最終加圧成形工程では、予備加圧成形工程において楔形プッシャー３および平面プッシャー５を用いて加圧した、一方側（図１では上側）が楔形プッシャー３の形状に対応した形状（楔溝形）に成形され、他方側（図１では下側）が平坦に成形された粉体材料２を平面プッシャー５で両側から加圧しているので、両端面が平坦な免震プラグ２０を得ることができる。なお、従来の円錐プッシャーを用いた場合とは異なり、楔形プッシャー３を用いて加圧した面を平面プッシャー５で加圧した際に免震プラグ２０の端面が平坦になる原因は、明らかではないが、楔形プッシャー３を用いて粉体材料２を加圧した際の粉体材料２の端部形状（楔溝形）が、平面プッシャーで加圧した際に材料が溝底に向かって流れ易い形状だからであると推察される。因みに、この最終加圧成形工程では、他方側（図１では下側）の平面プッシャー５として、予備加圧成形工程において使用した平面プッシャーをそのまま用いることができるので、予備加圧成形工程から最終加圧成形工程へと移る際に下側のプッシャーを交換しなくても良い。従って、プッシャーの交換に要する手間を削減して効率的に免震プラグを製造することができる。
【００４０】
そして、この一例の免震プラグの製造方法によれば、前処理工程、予備加圧成形工程および最終加圧成形工程を順次実施することにより、金型１内で粉体材料２を強制的に流動させて粉体材料２中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグ２０を製造することができる。また、免震プラグ２０の端面における成形不良の発生を抑制することができる。従って、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。
【００４１】
次に、本発明の免震プラグの製造方法の他の例について、図５を用いて説明する。この他の例の免震プラグの製造方法は、予備加圧成形工程において一対の楔形プッシャー３，３を用いて粉体材料２を両側から加圧した点を除き、他の点では先の一例の免震プラグの製造方法と同様の工程を有している。
【００４２】
即ち、図５（ａ）〜（ｄ）に示すこの他の例の製造方法の前処理工程は、図１（ａ）〜（ｄ）に示す先の一例の製造方法の前処理工程と同様にして実施することができる。また、図５（ｇ）〜（ｉ）に示すこの他の例の製造方法の最終加圧成形工程は、図１（ｉ）〜（ｋ）に示す先の一例の製造方法の最終加圧成形工程と同様にして実施することができる。
【００４３】
ここで、この他の例の製造方法の予備加圧成形工程では、図５（ｅ）〜（ｆ）に示すように、前処理工程において楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を用いて加圧された粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の楔形プッシャー３，３で両側から挟んで加圧する。具体的には、まず、図５（ｅ）に示すように、粉体材料２の両側から楔形プッシャー３，３を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図５（ｆ）に示すように、２つの楔形プッシャー３，３を金型１から抜き取る（予備加圧成形工程）。因みに、この他の例の製造方法では、予備加圧成形後、最終加圧成形工程を実施する際には、粉体材料２の両側（図５では上下両方）のプッシャーを平面プッシャーに交換する。
【００４４】
ここで、この予備加圧成形工程では、粉体材料２が楔形プッシャー３で両側から加圧されるので、金型１内で粉体材料２が非常に良好に流動して、粉体材料２から空気が十分に抜ける。
【００４５】
なお、予備加圧成形工程では、粉体材料２を加圧する回数は、製造する免震プラグの直径や粉体材料の組成に応じて適宜変更しても良い。また、前処理工程の後に楔形プッシャー３で粉体材料２を加圧する際の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向は、粉体材料２を良好に流動させる観点から、図５（ｅ）に示すように前処理工程の最後の加圧時の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向および楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向と異ならせることが好ましい。
【００４６】
そして、この他の例の免震プラグの製造方法によれば、先の一例の免震プラグの製造方法と同様に、前処理工程、予備加圧成形工程および最終加圧成形工程を順次実施することにより、金型１内で粉体材料２を強制的に流動させて粉体材料２中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグ２０を製造することができる。また、免震プラグ２０の端面における成形不良の発生を抑制することができる。従って、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。
【００４７】
ここで、上記一例および他の例の免震プラグの製造方法を用いて製造した免震プラグは、空気含有率が例えば３．５％以下となり、また、端面の平坦化度が例えば１．５％以下、好ましくは１．０％以下となる。そして、免震構造体に用いた際に非常に良好な減衰性能や変位追従性を発揮する。
【００４８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の免震プラグの製造方法、免震プラグの製造装置および免震プラグは上述した一例に限定されることは無く、本発明の免震プラグの製造方法、免震プラグの製造装置および免震プラグには適宜変更を加えることができる。
【００４９】
具体的には、本発明の免震プラグの製造方法では、粉体材料をプッシャーで両側から加圧しなくても良く、例えば図６（ａ）〜（ｅ）に示すように、一端が閉止された円筒状の金型６１に充填した粉体材料２を一方側から加圧して免震プラグを製造しても良い。ここで、この別の例の免震プラグの製造方法では、具体的には、図６（ａ）に示すように、まず、金型６１内に充填した粉体材料２の一方側（図６では上側）から楔形プッシャー３を金型６１内に挿入し、粉体材料２を加圧する（予備加圧成形工程）。次に、図６（ｂ）に示すように、楔形プッシャー３を金型６１から抜き取った後、図６（ｃ）に示すように、粉体材料２の一方側（図６では上側）から平面プッシャー５を金型６１内に挿入し、粉体材料２を再び加圧する（最終加圧成形工程）。そして最後に、図６（ｄ）に示すように、平面プッシャー５を金型６１から抜き取ることにより、図６（ｅ）に示すような免震プラグ２０を得ることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
表１に示す組成を有する塑性流動材および硬質充填材を含む粉体材料を用いて、内径１６ｃｍの円筒状の金型内で免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、前処理工程として、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後、予備加圧成形工程として、楔形プッシャーおよび平面プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した。その後、最終加圧成形工程として、粉体材料を２つの平面プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。なお、前処理工程では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計４回加圧し、予備加圧成形工程では、楔形プッシャーおよび平面プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計２回加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を以下の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
＊１ 不定形粉末、平均粒径４０μｍ
＊２ 天然ゴムと合成ゴムのブレンド
【００５４】
＜空気含有率＞
免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）と免震プラグの実比重（ρＢ）とを求めた。そして、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）と免震プラグの実比重（ρＢ）との差（ρＡ−ρＢ）を免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）で除した値を百分率で表して空気含有率ε（＝｛（ρＡ−ρＢ）／ρＡ｝×１００％）とした。なお、免震プラグの実比重は、下記式（１）を用いて算出した。また、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）を算出したところ、５．２０４ｇ／ｃｍ３であった。
ρＢ＝ＷＢ／ＶＢ＝ＷＢ／（ＡＢ×ｈａｖ） ・・・（１）
ここで、式（１）中、ＷＢは免震プラグの質量、ＶＢは免震プラグの体積、ＡＢは免震プラグの断面積、ｈａｖは免震プラグの平均高さである。なお、ＡＢは、免震プラグ径の平均値ｄａｖを用いて算出することができ（ＡＢ＝（ｄａｖ／２）２×π）、免震プラグの平均径ｄａｖは、図８に示すように免震プラグ５５の両端面（上面および下面）のそれぞれにおいて互いに直交する２方向にノギスで測定した免震プラグ径（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）の平均値（ｄａｖ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４）である。また、ｈａｖは、図８に示す免震プラグ５５の端面の外周４箇所においてノギスで測定した免震プラグの高さ（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４）の平均値（ｈａｖ＝（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＋ｈ４）／４）である。
＜端面の平坦化度＞
製造した免震プラグについて、図８に示すように免震プラグ５５の端面の外周４箇所および中央１箇所の合計５箇所において免震プラグの高さ（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５）をノギスで測定した。また、図８に示すように、免震プラグ５５の両端面（上面および下面）のそれぞれにおいて互いに直交する２方向に免震プラグ径（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）をノギスで測定した。そして、測定した５箇所の免震プラグの高さの最大値ｈｍａｘと最小値ｈｍｉｎとの差（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）を、測定した免震プラグ径の平均値ｄａｖ（＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４）で除した値を百分率で表して平坦化度ｆ（＝｛（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）／ｄａｖ｝×１００％）とした。
＜免震プラグの外観＞
製造した免震プラグの外観を目視で観察し、目立った欠損（成形不良）が無い場合を「○（非常に良好）」、欠損はあるが著しいものではない場合を「△（良好）」、欠損が著しくて成形性が非常に悪い場合を「×（不良）」として評価した。
＜減衰性能＞
製造した免震プラグを圧入した免震構造体に対し、動的試験機を用いて鉛直方向に基準面圧をかけた状態で水平方向に加振して規定変位のせん断変形を生じさせた。なお、加振変位は、積層体のゴム（軟質板）総厚さを１００％として、歪５０〜２５０％とし、加振周波数は０．３３Ｈｚとし、垂直面圧は１５ＭＰａとした。図９に、水平方向の変形変位（δ）と免震構造体の水平方向荷重（Ｑ）との関係の一例を示す。図９中のヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積ΔＷが広くなるほど、振動のエネルギーを多く吸収できることを意味する。ここでは、簡便のため、歪１００％における切片荷重Ｑｄ（変位０における水平荷重値）を免震プラグ断面積ＡＢで除した値τp（＝Ｑｄ／ＡＢ）で免震プラグの減衰性能を評価した。なお、切片荷重Ｑｄは、ヒステリシス曲線が縦軸と交差する点での荷重Ｑｄ１、Ｑｄ２を用いて、下記式（２）から計算した。
Ｑｄ＝（Ｑｄ１＋Ｑｄ２）／２ ・・・（２）
τpが大きくなる程、ヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積が広くなり、減衰性能が優れていることを示す。
【００５５】
（実施例２）
予備加圧成形工程の操作を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、前処理工程として、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後、予備加圧成形工程として、粉体材料を２つの楔形プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。その後、最終加圧成形工程として、粉体材料を２つの平面プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。なお、前処理工程では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計４回加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５６】
（実施例３）
前処理工程を実施せず、予備加圧成形工程の操作を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、予備加圧成形工程として、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後、最終加圧成形工程として、粉体材料を２つの平面プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。なお、予備加圧成形工程では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計４回加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５７】
（従来例１）
表１に示す組成を有する塑性流動材および硬質充填材を含む粉体材料を用いて、内径１６ｃｍの円筒状の金型内で免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、２つの平面プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５８】
（比較例１）
表１に示す組成を有する塑性流動材および硬質充填材を含む粉体材料を用いて、内径１６ｃｍの円筒状の金型内で免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、予備加圧成形工程として、２つの円錐プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後に、最終加圧成形工程として、２つの平面プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
表２より、楔形プッシャーを用いて製造した実施例１〜３の免震プラグは、端面の平坦化度の値が小さく（即ち、端面が平坦であり）、成形不良の発生が抑制されていると共に、空気含有率が低いので、優れた減衰性能を発揮し得ることが分かる。また、予備加圧成形工程の前に前処理工程を実施した実施例１および２の免震プラグは、成形不良の発生が更に抑制されていると共に、空気含有率が特に低いので、非常に優れた減衰性能を発揮し得ることが分かる。一方、平面プッシャーのみを用いて製造した従来例１の免震プラグは、空気含有率が高いので十分に高い減衰性能が得られないことが分かる。また、円錐プッシャーを用いて製造した比較例１の免震プラグは、平坦化度の値が大きく（即ち、端面が平坦ではなく）、成形不良が発生しているので十分に高い減衰性能が得られないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の免震プラグの製造方法および製造装置によれば、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、本発明によれば、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグを提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 金型
２ 粉体材料
３ 楔形プッシャー
４ 楔溝形プッシャー
５ 平面プッシャー
２０ 免震プラグ
３１ 頂辺
３２ａ，３２ｂ 平面
４１ 底辺
４２ａ，４２ｂ 平面
４３ａ，４３ｂ 最外端
５０ 免震構造体
５１ 軟質板
５２ 硬質板
５３ 中空部
５４ 積層体
５５ 免震プラグ
５６ 封止板
５７ フランジ板
５８ 被覆材
６１ 金型
７１ 金型
７２ 円錐プッシャー
７２ａ 円錐形状
７３ 粉体材料
７４ 平面プッシャー
８０ 免震プラグ
８１ 端面
８２ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置の支承等として使用される免震構造体用の免震プラグの製造方法およびその製造装置、並びに、免震プラグに関するものである。
【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。そして、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、そして該中空部の内部に、均一組成となるように成形したプラグを圧入したものがある。
【０００３】
ここで、軟質板と硬質板とからなる積層体に圧入される上記プラグは、地震の発生に伴って積層体がせん断変形する際に塑性変形することで、振動のエネルギーを吸収する。そして、該プラグとしては、全体が鉛からなるプラグが用いられることが多かった。しかしながら、鉛は、環境負荷が大きく、また廃棄時等に要するコストが大きい。そのため、近年では、鉛の代替材料を用いて、十分な減衰性能、変位追従性等を有する免震プラグを開発することが試みられている。
【０００４】
具体的には、鉛の代替材料を用いた免震プラグとして、ゴム等の塑性流動材と、金属粉体等の硬質充填材とを含有する粉体材料を加圧成形してなる免震プラグが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、塑性流動材と硬質充填材とを含有する粉体材料を加圧成形して免震プラグを製造する際には、通常、金型内に投入した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーで加圧して免震プラグを製造する。しかし、塑性流動材を含む粉体材料は流動性が低いため、平面プッシャーのみを用いて免震プラグを製造した場合、加圧成形時に金型内で粉体材料が十分に流動せず、粉体材料中に混入している空気が十分に抜けずに免震プラグの空気含有率が高くなり、所望の減衰性能や変位追従性等を得ることができないことがある。
【０００６】
そこで、加圧成形時に金型内で粉体材料を強制的に流動させて粉体材料中に混入した空気を抜き、空気含有率が低くて所望の減衰性能や変位追従性等を得ることができる免震プラグを製造する方法として、中央部が外周部よりも加圧方向に突出した錐体形状を加圧面側の一端に有するプッシャーを用いる方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）。具体的には、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、加圧面側の一端に円錐形状７２ａを有する円錐プッシャー７２を用いて円筒状の金型７１内の粉体材料７３を中央部が陥没した形状に加圧成形した後、図７（ｃ）〜（ｄ）に示すように、中央部が陥没した形状に加圧成形された粉体材料７３を平面プッシャー７４で再び加圧成形して円柱形状の免震プラグ８０を製造する方法が提案されている。そして、この免震プラグの製造方法によれば、円錐プッシャーを用いて中央部が陥没した形状に加圧成形した粉体材料を平面プッシャーで再び加圧成形しているので、粉体材料の流動が促されて粉体材料中の空気が抜け、低空気含有率の免震プラグを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３１６９９０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５３８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の円錐プッシャーおよび平面プッシャーを用いた免震プラグの製造方法では、中央部が陥没した形状に加圧成形した粉体材料を平面プッシャーで再び加圧成形して免震プラグの両端を平面状に加圧成形しているので、図７（ｅ）に示すように、製造された免震プラグ８０の端面８１の中央部に凹部８２が残ってしまうことがあった。即ち、円錐プッシャーおよび平面プッシャーを用いた従来の免震プラグの製造方法では、免震プラグの端面が平坦にならず、成形不良が生じて所望の減衰性能や変位追従性等を有する免震プラグを得ることができないことがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる免震プラグの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。また、本発明は、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグ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】
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の免震プラグの製造方法は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する方法であって、金型内に充填された粉体材料の少なくとも一方側を、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーを用いて加圧する予備加圧成形工程と、前記予備加圧成形工程において楔形プッシャーで加圧した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーを用いて加圧して免震プラグとする最終加圧成形工程とを含むことを特徴とする。このように、予備加圧成形工程において楔形プッシャーを用いて粉体材料を加圧すれば、金型内で粉体材料を強制的に流動させて粉体材料中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、予備加圧成形工程後の最終加圧成形工程において、楔形プッシャーで加圧した粉体材料を平面プッシャーで加圧すれば、免震プラグの端面における成形不良の発生を抑制することができる。
【００１１】
ここで、本発明の免震プラグの製造方法は、前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に他方側から平面プッシャーで加圧し、前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することが好ましい。予備加圧成形工程において粉体材料を両側から加圧する際に、一方のプッシャーを平面プッシャーとすれば、免震プラグの端面における成形不良の発生を更に抑制することができるからである。また、予備加圧成形工程で使用した平面プッシャーを最終加圧成形工程でもそのまま使用することができるので、予備加圧成形工程から最終加圧成形工程へと移る際に交換するプッシャーの数を減らして免震プラグを効率的に製造することができるからである。
【００１２】
また、本発明の免震プラグの製造方法は、前記予備加圧成形工程において、前記粉体材料を、楔形プッシャーの頂辺の延在方向を異ならせて複数回加圧することが好ましい。楔形プッシャーの頂辺の延在方向を異ならせて複数回加圧すれば、粉体材料を均等に隅々まで流動させて平面プッシャー側の端面を更に平坦にすることができるからである。また、粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。
【００１３】
更に、本発明の免震プラグの製造方法は、前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から楔形プッシャーで加圧し、前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することが好ましい。予備加圧成形工程において粉体材料を両側から加圧する際に、両方のプッシャーを楔形プッシャーとすれば、金型内で粉体材料を更に大きく流動させて粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。また、予備加圧成形工程後の最終加圧成形工程において、楔形プッシャーで加圧した粉体材料を平面プッシャーで加圧すれば、免震プラグの両端面における成形不良の発生を抑制することができるからである。
【００１４】
そして、本発明の免震プラグの製造方法は、前記予備加圧成形工程の前に、金型内に充填された粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーで他方側から加圧する前処理工程を含むことが好ましい。前処理工程において楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から加圧すれば、金型内で粉体材料を更に大きく流動させて粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。また、前処理工程を予備加圧成形工程の前に実施すれば、前処理工程で楔溝形プッシャーを使用しても、免震プラグの端面における成形不良の発生を抑制することができるからである。
【００１５】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の免震プラグは、上述した免震プラグの製造方法を用いて製造することを特徴とする。このように、上述した免震プラグの製造方法を用いて製造した免震プラグによれば、免震プラグの端面が平坦で空気含有率が低いので、優れた減衰性能や変位追従性を得ることができる。
【００１６】
更に、本発明の免震プラグは、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料からなり、空気含有率が３．５％以下、且つ、端面の平坦化度が１．５％以下であることを特徴とする。このように、空気含有率を３．５％以下とし、且つ、端面の平坦化度を１．５％以下とした粉体材料製の免震プラグによれば、優れた減衰性能や変位追従性を得ることができる。
なお、本発明において、「空気含有率」とは、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）と免震プラグの実比重（ρＢ）との差（ρＡ−ρＢ）を、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）で除し、百分率で表した値（＝｛（ρＡ−ρＢ）／ρＡ｝×１００％）を指す。また、「端面の平坦化度」とは、免震プラグの端面の中央１箇所および外周４箇所において測定した免震プラグの高さの最大値ｈｍａｘと最小値ｈｍｉｎとの差（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）を、免震プラグの両端面のそれぞれにおいて互いに直交する２方向に測定した免震プラグ径の平均値ｄａｖで除し、百分率で表した値（＝｛（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）／ｄａｖ｝×１００％）を指す。
【００１７】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の免震プラグの製造装置は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する装置であって、前記粉体材料が充填される金型と、前記金型内の粉体材料の加圧に用いられる複数のプッシャーと、前記粉体材料の加圧に使用するプッシャーを交換するプッシャー交換機構とを備え、前記複数のプッシャーには、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーおよび加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーが含まれることを特徴とする。このように、楔形プッシャーを設ければ、楔形プッシャーを用いて粉体材料を加圧することにより、金型内で粉体材料を強制的に流動させて粉体材料中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、平面プッシャーおよびプッシャー交換機構を設ければ、楔形プッシャーで加圧した粉体材料を平面プッシャーで加圧して、免震プラグの端面における成形不良の発生を抑制することができる。ここで、本発明の免震プラグの製造装置は、前記複数のプッシャーで前記粉体材料を両側から挟んで加圧することが好ましい。
【００１８】
そして、本発明の免震プラグの製造装置は、前記複数のプッシャーとして、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーを更に含むことが好ましい。楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを設ければ、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から加圧することにより、金型内で粉体材料を更に大きく流動させて粉体材料中に混入した空気を十分に抜くことができるので、免震プラグの空気含有率を更に低減することができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の免震プラグの製造方法および製造装置によれば、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、本発明によれば、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）〜（ｋ）は、本発明に従う代表的な免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図２】（ａ）は、本発明の免震プラグを圧入した免震構造体の上面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示す免震構造体のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】免震プラグの製造に用いる楔形プッシャーの先端部の形状を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図４】免震プラグの製造に用いる楔溝形プッシャーの先端部の形状を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｉ）は、本発明に従う他の免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に従う別の免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、円錐プッシャーを用いた従来の免震プラグの製造方法を用いて免震プラグを製造する工程を説明する図である。
【図８】免震プラグの体積および端面の平坦化度の算出方法を説明する図である。
【図９】免震プラグを使用した免震構造体における、水平方向の変形変位（δ）と水平方向荷重（Ｑ）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここで、本発明の免震プラグの製造方法は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震プラグを製造する際に、所定の形状を有するプッシャーを所定の順番で用いて粉体材料を加圧することを特徴とする。そして、本発明の免震プラグの製造方法を用いて製造された本発明の免震プラグは、免震装置の支承等として使用される免震構造体に用いられる。
【００２２】
具体的には、本発明の免震プラグは、例えば図２（ａ）に上面図を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）のＩ―Ｉ線に沿う断面図を示すような、略ドーナツ盤状の弾性を有する軟質板５１と剛性を有する硬質板５２とを交互に積層してなり、積層方向（鉛直方向）に伸びる円柱状の中空部５３を有する積層体５４と、積層体５４の両端（上端および下端）に固定された略ドーナツ盤状のフランジ板５７および円盤状の封止板５６よりなる２枚のフランジと、積層体５４の外周面を覆うゴム製の被覆材５８とを具える免震構造体５０の中空部５３に圧入されて用いられる。そして、積層体５４の中空部５３に免震プラグ５５を圧入してなる免震構造体５０は、例えば地盤と構造物との間に取り付けられて用いられる。
【００２３】
ここで、本発明の免震プラグの一例は、塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料が充填される金型と、金型内の粉体材料の加圧に用いられる複数のプッシャーと、粉体材料の加圧に使用するプッシャーを交換するプッシャー交換機構とを備える本発明の免震プラグの製造装置の一例を用いて、例えば後述のようにして製造することができる。
【００２４】
なお、免震プラグの製造装置のプッシャー交換機構は、使用する順に並列配置した複数のプッシャーに沿って金型を移動させることにより使用するプッシャーを交換し得るようにした機構であっても良いし、位置を固定した金型に対して使用する順に並列配置した複数のプッシャーを移動させることにより使用するプッシャーを交換し得るようにした機構であっても良い。更に、プッシャー交換機構は、粉体材料を加圧する方向と平行な方向に延びる回転軸線に関してプッシャーおよび金型の少なくとも一方を回転させる回転機構を有していても良い。
【００２５】
また、免震プラグの製造に用いられる粉体材料を構成する塑性流動材としては、特に限定されることなく、例えば、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と、ロジン樹脂、フェノール樹脂などの樹脂と、カーボンブラック、シリカなどの補強性充填材と、フタル酸、マレイン酸、クエン酸などの可塑剤と、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油などの軟化剤とを含む混合物が挙げられる。また、硬質充填材としては、特に限定されることなく、例えば、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。そして、これら塑性流動材および硬質充填材の組成等は、免震プラグ５５に求められる性能に応じて適宜変更することができる。
【００２６】
本発明の免震プラグの製造方法の一例では、図１（ａ）〜（ｋ）に示す工程に従い、楔形プッシャー３、楔溝形プッシャー４および平面プッシャー５を所定の順序・組合せで用いて金型内の粉体材料を加圧成形して免震プラグを製造する。なお、粉体材料を加圧成形する際の圧力は、所望の免震プラグの性能等に応じて適宜設定することができる。
【００２７】
ここで、楔形プッシャー３は、粉体材料を加圧する側の先端部の正面図を図３（ａ）に、側面図を図３（ｂ）に、平面図を図３（ｃ）にそれぞれ示すように、加圧方向側（図３（ａ），（ｂ）では上側）に突出して位置する頂辺３１で交差する二つの平面３２ａ，３２ｂを加圧面として有するプッシャーである。即ち、楔形プッシャー３の先端部では、頂辺３１に直交する断面が、加圧方向に凸のＶ字形をしており、頂辺３１の延在方向および加圧方向の双方に直交する方向（図３（ａ）では左右方向）の楔形プッシャー３の幅が、頂辺３１に向かって漸減している。
【００２８】
なお、図３に示す楔形プッシャー３では、金型に対して楔形プッシャー３を真っ直ぐに挿入し易くする観点から頂辺３１を平面視で楔形プッシャー３の中央に位置させているが、本発明の免震プラグの製造方法では、平面視における頂辺３１の位置が中央からオフセットした楔形プッシャーを用いても良い。また、図３に示す楔形プッシャー３では、頂辺３１が加圧方向に直交しているが、本発明の免震プラグの製造方法では、頂辺が加圧方向に対して傾斜した楔形プッシャーを用いても良い。更に、楔形プッシャー３の二つの平面３２ａ，３２ｂが交差する角度は、適宜変更することができる。
【００２９】
楔溝形プッシャー４は、粉体材料を加圧する側の先端部の正面図を図４（ａ）に、側面図を図４（ｂ）に、平面図を図４（ｃ）にそれぞれ示すように、加圧方向側（図４（ａ），（ｂ）では上側）とは反対側に窪んで位置する底辺４１（換言すれば、楔溝形プッシャー４の加圧方向最外端４３ａ，４３ｂよりも内方に位置する底辺４１）で交差する二つの平面４２ａ，４２ｂを加圧面として有するプッシャーである。即ち、楔溝形プッシャー４の先端部には、底辺４１に直交する断面の形状がＶ字形の溝が形成されている。そして、楔溝形プッシャー４の先端部は楔形プッシャー３の先端部の形状に対応した形状となっており、楔溝形プッシャー４の断面Ｖ字形の溝は、楔形プッシャー３の加圧方向に凸のＶ字形断面に対応した形状をしている。
【００３０】
なお、図４に示す楔溝形プッシャー４では、楔溝形プッシャー４の形状を楔形プッシャー３の形状に対応させる観点から底辺４１を平面視で楔溝形プッシャー４の中央に位置させているが、本発明の免震プラグの製造方法では、平面視における底辺４１の位置が中央からオフセットした楔溝形プッシャーを用いても良い。また、図４に示す楔溝形プッシャー４では、底辺４１が加圧方向に直交しているが、本発明の免震プラグの製造方法では、底辺が加圧方向に対して傾斜した楔溝形プッシャーを用いても良い。更に、楔溝形プッシャー４の二つの平面４２ａ，４２ｂが交差する角度は、適宜変更することができる。
【００３１】
平面プッシャー５は、加圧方向に直交する平面を加圧面として有するプッシャーである。なお、平面プッシャー５の平面の形状は、粉体材料が充填される金型の中空部の加圧方向に直交する断面の形状と略等しい形状である。
【００３２】
そして、図１（ａ）〜（ｋ）に製造工程を示す本発明の免震プラグの製造方法の一例では、まず、図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、円筒状の金型１の内部に投入した粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４で両側から挟んで加圧する。具体的には、最初に、図１（ａ）に示すように、金型１内に充填した粉体材料２の一方側（図１では上側）から楔形プッシャー３を金型１内に挿入すると共に、粉体材料２の他方側（図１では下側）から楔溝形プッシャー４を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図１（ｂ）に示すように、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を金型１から抜き取った後、図１（ｃ）に示すように、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を例えば９０°回転させ、９０°回転させた楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４で粉体材料２を両側から挟んで再び加圧する。即ち、楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向および楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向を１回目の加圧時と２回目の加圧時とで異ならせて、粉体材料２を２回加圧する。その後、図１（ｄ）に示すように、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を金型１から抜き取る（前処理工程）。
【００３３】
ここで、この前処理工程では、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４で粉体材料２を挟み込んで加圧しているので、金型１内で粉体材料２が強制的に流動させられて、粉体材料２内の空気が抜ける。また、この前処理工程では、１回目の加圧時と２回目の加圧時とで楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向および楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向を異ならせているので、金型１内での粉体材料２の流動が強く促されて、粉体材料２内の空気が十分に抜ける。なお、金型内で粉体材料が流動させられることにより粉体材料内の空気が抜けて免震プラグの空気含有率が低くなるのは、粉体材料の流動により粉体材料内の硬質充填材同士が密に配置されるためであると推察される。
【００３４】
因みに、前処理工程では、粉体材料２を金型１内で良好に流動させる観点からは、楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向と楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向とを一致させることが好ましいが、本発明の免震プラグの製造方法では、頂辺３１の延在方向と底辺４１の延在方向とを異ならせた状態で粉体材料２を加圧しても良い。また、粉体材料２を加圧する回数は、製造する免震プラグの直径や粉体材料の組成に応じて適宜変更しても良い。更に、楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を回転させる角度は、頂辺３１および底辺４１の延在方向を変えることができれば（即ち、１８０°以外であれば）任意の角度とすることができるが、金型１内で粉体材料２を均等に隅々まで流動させる観点からは、９０°とすることが好ましい。なお、本発明の免震プラグの製造方法では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーの位置を固定した状態で、内部に粉体材料を充填した金型を回転させることにより、頂辺および底辺の延在方向を変えても良い。
【００３５】
次に、この一例の免震プラグの製造方法では、図１（ｅ）〜（ｈ）に示すように、前処理工程において楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を用いて加圧された粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の楔形プッシャー３および平面プッシャー５で両側から挟んで加圧する。具体的には、まず、図１（ｅ）に示すように、粉体材料２の一方側（図１では上側）から楔形プッシャー３を金型１内に挿入すると共に、粉体材料２の他方側（図１では下側）から平面プッシャー５を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図１（ｆ）に示すように、楔形プッシャー３および平面プッシャー５を金型１から抜き取った後、図１（ｇ）に示すように、楔形プッシャー３を例えば９０°回転させ、９０°回転させた楔形プッシャー３および平面プッシャー５で粉体材料２を両側から挟んで再び加圧する。即ち、楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向を、前処理工程後の１回目の加圧時と２回目の加圧時とで異ならせて、粉体材料２を２回加圧する。その後、図１（ｈ）に示すように、楔形プッシャー３および平面プッシャー５を金型１から抜き取る（予備加圧成形工程）。
【００３６】
ここで、本発明者の研究によれば、楔溝形プッシャーの形状に対応した形状（楔形）に成形された粉体材料に対して両側から平面プッシャーのみを用いて加圧成形を実施した場合、金型内で粉体材料が十分に流動せず、免震プラグの外周部（特に、楔溝形プッシャーにより楔形に成形されていた粉体材料の、楔溝形プッシャー４の加圧方向最外端４３ａ，４３ｂに対応する位置の近傍）が他の部分より窪んで成形不良が発生することがある。しかし、この予備加圧成形工程では、楔形プッシャー３および平面プッシャー５で粉体材料２を挟み込んで加圧しているので、金型１内での粉体材料２の流動が促され、粉体材料２内の空気が抜けると共に、前処理工程において楔溝形プッシャー４の形状に対応した形状（楔形）に成形された粉体材料２の平面プッシャー５側（図１では下側）の面が平坦になる。また、この前処理工程では、１回目の加圧時と２回目の加圧時とで楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向を異ならせているので、金型１内での粉体材料２の流動が更に強く促される。従って、粉体材料２内の空気が十分に抜けると共に、例えば直径２００ｍｍ以上の大口径の免震プラグを製造する場合であっても、金型内で粉体材料を均等かつ十分に流動させ、平面プッシャー５側の面を平坦にすることができる。
【００３７】
因みに、予備加圧成形工程では、粉体材料２を加圧する回数は、製造する免震プラグの直径や粉体材料の組成に応じて適宜変更しても良い。更に、楔形プッシャー３を回転させる角度は、頂辺３１の延在方向を変えることができれば（即ち、１８０°以外であれば）任意の角度とすることができるが、金型１内で粉体材料２を均等に隅々まで流動させる観点からは、９０°とすることが好ましい。また、前処理工程の後に楔形プッシャー３および平面プッシャー５で粉体材料２を加圧する際の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向は、粉体材料２を良好に流動させる観点から、図１（ｅ）に示すように前処理工程の最後の加圧時の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向と異ならせることが好ましい。なお、本発明の免震プラグの製造方法では、楔形プッシャーおよび平面プッシャーの位置を固定した状態で、内部に粉体材料を充填した金型を回転させることにより、頂辺３１の延在方向を変えても良い。
【００３８】
そして最後に、この一例の免震プラグの製造方法では、図１（ｉ）〜（ｋ）に示すように、予備加圧成形工程において楔形プッシャー３および平面プッシャー５を用いて加圧された粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の平面プッシャー５，５で両側から挟んで加圧する。具体的には、まず、図１（ｉ）に示すように、粉体材料２の両側から平面プッシャー５，５を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図１（ｊ）に示すように、二つの平面プッシャー５，５を金型１から抜き取る（最終加圧成形工程）。そして、加圧成形された粉体材料２よりなる免震プラグ２０を金型１から取り外す。
【００３９】
ここで、この最終加圧成形工程では、予備加圧成形工程において楔形プッシャー３および平面プッシャー５を用いて加圧した、一方側（図１では上側）が楔形プッシャー３の形状に対応した形状（楔溝形）に成形され、他方側（図１では下側）が平坦に成形された粉体材料２を平面プッシャー５で両側から加圧しているので、両端面が平坦な免震プラグ２０を得ることができる。なお、従来の円錐プッシャーを用いた場合とは異なり、楔形プッシャー３を用いて加圧した面を平面プッシャー５で加圧した際に免震プラグ２０の端面が平坦になる原因は、明らかではないが、楔形プッシャー３を用いて粉体材料２を加圧した際の粉体材料２の端部形状（楔溝形）が、平面プッシャーで加圧した際に材料が溝底に向かって流れ易い形状だからであると推察される。因みに、この最終加圧成形工程では、他方側（図１では下側）の平面プッシャー５として、予備加圧成形工程において使用した平面プッシャーをそのまま用いることができるので、予備加圧成形工程から最終加圧成形工程へと移る際に下側のプッシャーを交換しなくても良い。従って、プッシャーの交換に要する手間を削減して効率的に免震プラグを製造することができる。
【００４０】
そして、この一例の免震プラグの製造方法によれば、前処理工程、予備加圧成形工程および最終加圧成形工程を順次実施することにより、金型１内で粉体材料２を強制的に流動させて粉体材料２中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグ２０を製造することができる。また、免震プラグ２０の端面における成形不良の発生を抑制することができる。従って、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。
【００４１】
次に、本発明の免震プラグの製造方法の他の例について、図５を用いて説明する。この他の例の免震プラグの製造方法は、予備加圧成形工程において一対の楔形プッシャー３，３を用いて粉体材料２を両側から加圧した点を除き、他の点では先の一例の免震プラグの製造方法と同様の工程を有している。
【００４２】
即ち、図５（ａ）〜（ｄ）に示すこの他の例の製造方法の前処理工程は、図１（ａ）〜（ｄ）に示す先の一例の製造方法の前処理工程と同様にして実施することができる。また、図５（ｇ）〜（ｉ）に示すこの他の例の製造方法の最終加圧成形工程は、図１（ｉ）〜（ｋ）に示す先の一例の製造方法の最終加圧成形工程と同様にして実施することができる。
【００４３】
ここで、この他の例の製造方法の予備加圧成形工程では、図５（ｅ）〜（ｆ）に示すように、前処理工程において楔形プッシャー３および楔溝形プッシャー４を用いて加圧された粉体材料２を、加圧方向に対向させた一対の楔形プッシャー３，３で両側から挟んで加圧する。具体的には、まず、図５（ｅ）に示すように、粉体材料２の両側から楔形プッシャー３，３を金型１内に挿入して粉体材料２を加圧する。次に、図５（ｆ）に示すように、２つの楔形プッシャー３，３を金型１から抜き取る（予備加圧成形工程）。因みに、この他の例の製造方法では、予備加圧成形後、最終加圧成形工程を実施する際には、粉体材料２の両側（図５では上下両方）のプッシャーを平面プッシャーに交換する。
【００４４】
ここで、この予備加圧成形工程では、粉体材料２が楔形プッシャー３で両側から加圧されるので、金型１内で粉体材料２が非常に良好に流動して、粉体材料２から空気が十分に抜ける。
【００４５】
なお、予備加圧成形工程では、粉体材料２を加圧する回数は、製造する免震プラグの直径や粉体材料の組成に応じて適宜変更しても良い。また、前処理工程の後に楔形プッシャー３で粉体材料２を加圧する際の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向は、粉体材料２を良好に流動させる観点から、図５（ｅ）に示すように前処理工程の最後の加圧時の楔形プッシャー３の頂辺３１の延在方向および楔溝形プッシャー４の底辺４１の延在方向と異ならせることが好ましい。
【００４６】
そして、この他の例の免震プラグの製造方法によれば、先の一例の免震プラグの製造方法と同様に、前処理工程、予備加圧成形工程および最終加圧成形工程を順次実施することにより、金型１内で粉体材料２を強制的に流動させて粉体材料２中に混入した空気を抜くことができるので、空気含有率の低い免震プラグ２０を製造することができる。また、免震プラグ２０の端面における成形不良の発生を抑制することができる。従って、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。
【００４７】
ここで、上記一例および他の例の免震プラグの製造方法を用いて製造した免震プラグは、空気含有率が例えば３．５％以下となり、また、端面の平坦化度が例えば１．５％以下、好ましくは１．０％以下となる。そして、免震構造体に用いた際に非常に良好な減衰性能や変位追従性を発揮する。
【００４８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の免震プラグの製造方法、免震プラグの製造装置および免震プラグは上述した一例に限定されることは無く、本発明の免震プラグの製造方法、免震プラグの製造装置および免震プラグには適宜変更を加えることができる。
【００４９】
具体的には、本発明の免震プラグの製造方法では、粉体材料をプッシャーで両側から加圧しなくても良く、例えば図６（ａ）〜（ｅ）に示すように、一端が閉止された円筒状の金型６１に充填した粉体材料２を一方側から加圧して免震プラグを製造しても良い。ここで、この別の例の免震プラグの製造方法では、具体的には、図６（ａ）に示すように、まず、金型６１内に充填した粉体材料２の一方側（図６では上側）から楔形プッシャー３を金型６１内に挿入し、粉体材料２を加圧する（予備加圧成形工程）。次に、図６（ｂ）に示すように、楔形プッシャー３を金型６１から抜き取った後、図６（ｃ）に示すように、粉体材料２の一方側（図６では上側）から平面プッシャー５を金型６１内に挿入し、粉体材料２を再び加圧する（最終加圧成形工程）。そして最後に、図６（ｄ）に示すように、平面プッシャー５を金型６１から抜き取ることにより、図６（ｅ）に示すような免震プラグ２０を得ることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
表１に示す組成を有する塑性流動材および硬質充填材を含む粉体材料を用いて、内径１６ｃｍの円筒状の金型内で免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、前処理工程として、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後、予備加圧成形工程として、楔形プッシャーおよび平面プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した。その後、最終加圧成形工程として、粉体材料を２つの平面プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。なお、前処理工程では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計４回加圧し、予備加圧成形工程では、楔形プッシャーおよび平面プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計２回加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を以下の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
＊１ 不定形粉末、平均粒径４０μｍ
＊２ 天然ゴムと合成ゴムのブレンド
【００５４】
＜空気含有率＞
免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）と免震プラグの実比重（ρＢ）とを求めた。そして、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）と免震プラグの実比重（ρＢ）との差（ρＡ−ρＢ）を免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）で除した値を百分率で表して空気含有率ε（＝｛（ρＡ−ρＢ）／ρＡ｝×１００％）とした。なお、免震プラグの実比重は、下記式（１）を用いて算出した。また、免震プラグの製造に使用した粉体材料の理論比重（ρＡ）を算出したところ、５．２０４ｇ／ｃｍ３であった。
ρＢ＝ＷＢ／ＶＢ＝ＷＢ／（ＡＢ×ｈａｖ） ・・・（１）
ここで、式（１）中、ＷＢは免震プラグの質量、ＶＢは免震プラグの体積、ＡＢは免震プラグの断面積、ｈａｖは免震プラグの平均高さである。なお、ＡＢは、免震プラグ径の平均値ｄａｖを用いて算出することができ（ＡＢ＝（ｄａｖ／２）２×π）、免震プラグの平均径ｄａｖは、図８に示すように免震プラグ５５の両端面（上面および下面）のそれぞれにおいて互いに直交する２方向にノギスで測定した免震プラグ径（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）の平均値（ｄａｖ＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４）である。また、ｈａｖは、図８に示す免震プラグ５５の端面の外周４箇所においてノギスで測定した免震プラグの高さ（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４）の平均値（ｈａｖ＝（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＋ｈ４）／４）である。
＜端面の平坦化度＞
製造した免震プラグについて、図８に示すように免震プラグ５５の端面の外周４箇所および中央１箇所の合計５箇所において免震プラグの高さ（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５）をノギスで測定した。また、図８に示すように、免震プラグ５５の両端面（上面および下面）のそれぞれにおいて互いに直交する２方向に免震プラグ径（ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４）をノギスで測定した。そして、測定した５箇所の免震プラグの高さの最大値ｈｍａｘと最小値ｈｍｉｎとの差（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）を、測定した免震プラグ径の平均値ｄａｖ（＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ４）／４）で除した値を百分率で表して平坦化度ｆ（＝｛（ｈｍａｘ−ｈｍｉｎ）／ｄａｖ｝×１００％）とした。
＜免震プラグの外観＞
製造した免震プラグの外観を目視で観察し、目立った欠損（成形不良）が無い場合を「○（非常に良好）」、欠損はあるが著しいものではない場合を「△（良好）」、欠損が著しくて成形性が非常に悪い場合を「×（不良）」として評価した。
＜減衰性能＞
製造した免震プラグを圧入した免震構造体に対し、動的試験機を用いて鉛直方向に基準面圧をかけた状態で水平方向に加振して規定変位のせん断変形を生じさせた。なお、加振変位は、積層体のゴム（軟質板）総厚さを１００％として、歪５０〜２５０％とし、加振周波数は０．３３Ｈｚとし、垂直面圧は１５ＭＰａとした。図９に、水平方向の変形変位（δ）と免震構造体の水平方向荷重（Ｑ）との関係の一例を示す。図９中のヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積ΔＷが広くなるほど、振動のエネルギーを多く吸収できることを意味する。ここでは、簡便のため、歪１００％における切片荷重Ｑｄ（変位０における水平荷重値）を免震プラグ断面積ＡＢで除した値τp（＝Ｑｄ／ＡＢ）で免震プラグの減衰性能を評価した。なお、切片荷重Ｑｄは、ヒステリシス曲線が縦軸と交差する点での荷重Ｑｄ１、Ｑｄ２を用いて、下記式（２）から計算した。
Ｑｄ＝（Ｑｄ１＋Ｑｄ２）／２ ・・・（２）
τpが大きくなる程、ヒステリシス曲線で囲まれた領域の面積が広くなり、減衰性能が優れていることを示す。
【００５５】
（実施例２）
予備加圧成形工程の操作を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、前処理工程として、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後、予備加圧成形工程として、粉体材料を２つの楔形プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。その後、最終加圧成形工程として、粉体材料を２つの平面プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。なお、前処理工程では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計４回加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５６】
（実施例３）
前処理工程を実施せず、予備加圧成形工程の操作を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、予備加圧成形工程として、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後、最終加圧成形工程として、粉体材料を２つの平面プッシャーで両側から挟み込んで合計１回加圧した。なお、予備加圧成形工程では、楔形プッシャーおよび楔溝形プッシャーを９０°ずつ回転させながら粉体材料を合計４回加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５７】
（従来例１）
表１に示す組成を有する塑性流動材および硬質充填材を含む粉体材料を用いて、内径１６ｃｍの円筒状の金型内で免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、２つの平面プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５８】
（比較例１）
表１に示す組成を有する塑性流動材および硬質充填材を含む粉体材料を用いて、内径１６ｃｍの円筒状の金型内で免震プラグを製造した。
具体的には、表２に示すように、予備加圧成形工程として、２つの円錐プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した後に、最終加圧成形工程として、２つの平面プッシャーで粉体材料を両側から挟み込んで加圧した。
そして、得られた免震プラグについて、空気含有率、端面の平坦化度、外観および減衰性能を実施例１と同様の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００５９】
【表２】
【００６０】
表２より、楔形プッシャーを用いて製造した実施例１〜３の免震プラグは、端面の平坦化度の値が小さく（即ち、端面が平坦であり）、成形不良の発生が抑制されていると共に、空気含有率が低いので、優れた減衰性能を発揮し得ることが分かる。また、予備加圧成形工程の前に前処理工程を実施した実施例１および２の免震プラグは、成形不良の発生が更に抑制されていると共に、空気含有率が特に低いので、非常に優れた減衰性能を発揮し得ることが分かる。一方、平面プッシャーのみを用いて製造した従来例１の免震プラグは、空気含有率が高いので十分に高い減衰性能が得られないことが分かる。また、円錐プッシャーを用いて製造した比較例１の免震プラグは、平坦化度の値が大きく（即ち、端面が平坦ではなく）、成形不良が発生しているので十分に高い減衰性能が得られないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の免震プラグの製造方法および製造装置によれば、成形不良の発生を抑制しつつ空気含有率の低い免震プラグを製造することができる。また、本発明によれば、端面が平坦で空気含有率が低い、減衰性能や変位追従性に優れる免震プラグを提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 金型
２ 粉体材料
３ 楔形プッシャー
４ 楔溝形プッシャー
５ 平面プッシャー
２０ 免震プラグ
３１ 頂辺
３２ａ，３２ｂ 平面
４１ 底辺
４２ａ，４２ｂ 平面
４３ａ，４３ｂ 最外端
５０ 免震構造体
５１ 軟質板
５２ 硬質板
５３ 中空部
５４ 積層体
５５ 免震プラグ
５６ 封止板
５７ フランジ板
５８ 被覆材
６１ 金型
７１ 金型
７２ 円錐プッシャー
７２ａ 円錐形状
７３ 粉体材料
７４ 平面プッシャー
８０ 免震プラグ
８１ 端面
８２ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する方法であって、
金型内に充填された粉体材料の少なくとも一方側を、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーを用いて加圧する予備加圧成形工程と、
前記予備加圧成形工程において楔形プッシャーで加圧した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーを用いて加圧して免震プラグとする最終加圧成形工程と、
を含むことを特徴とする、免震プラグの製造方法。
【請求項２】
前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、
前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に他方側から平面プッシャーで加圧し、
前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することを特徴とする、請求項１に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項３】
前記予備加圧成形工程において、前記粉体材料を、楔形プッシャーの頂辺の延在方向を異ならせて複数回加圧することを特徴とする、請求項２に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項４】
前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、
前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から楔形プッシャーで加圧し、
前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することを特徴とする、請求項１に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項５】
前記予備加圧成形工程の前に、金型内に充填された粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーで他方側から加圧する前処理工程を含む、請求項２〜４の何れかに記載の免震プラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の免震プラグの製造方法を用いて製造した免震プラグ。
【請求項７】
塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料からなり、空気含有率が３．５％以下、且つ、端面の平坦化度が１．５％以下であることを特徴とする、免震プラグ。
【請求項８】
塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する装置であって、
前記粉体材料が充填される金型と、
前記金型内の粉体材料の加圧に用いられる複数のプッシャーと、
前記粉体材料の加圧に使用するプッシャーを交換するプッシャー交換機構と、
を備え、
前記複数のプッシャーには、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーおよび加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーが含まれることを特徴とする、免震プラグの製造装置。
【請求項９】
前記複数のプッシャーで前記粉体材料を両側から挟んで加圧する、請求項８に記載の免震プラグの製造装置。
【請求項１０】
前記複数のプッシャーとして、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーを更に含む請求項８または９に記載の免震プラグの製造装置。
【請求項１】
塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する方法であって、
金型内に充填された粉体材料の少なくとも一方側を、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーを用いて加圧する予備加圧成形工程と、
前記予備加圧成形工程において楔形プッシャーで加圧した粉体材料を、加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーを用いて加圧して免震プラグとする最終加圧成形工程と、
を含むことを特徴とする、免震プラグの製造方法。
【請求項２】
前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、
前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に他方側から平面プッシャーで加圧し、
前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することを特徴とする、請求項１に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項３】
前記予備加圧成形工程において、前記粉体材料を、楔形プッシャーの頂辺の延在方向を異ならせて複数回加圧することを特徴とする、請求項２に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項４】
前記金型内の粉体材料はプッシャーで両側から挟んで加圧成形され、
前記予備加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から楔形プッシャーで加圧し、
前記最終加圧成形工程では、前記粉体材料を、両側から平面プッシャーで加圧することを特徴とする、請求項１に記載の免震プラグの製造方法。
【請求項５】
前記予備加圧成形工程の前に、金型内に充填された粉体材料を、一方側から楔形プッシャーで加圧すると共に、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーで他方側から加圧する前処理工程を含む、請求項２〜４の何れかに記載の免震プラグの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の免震プラグの製造方法を用いて製造した免震プラグ。
【請求項７】
塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料からなり、空気含有率が３．５％以下、且つ、端面の平坦化度が１．５％以下であることを特徴とする、免震プラグ。
【請求項８】
塑性流動材および硬質充填材を含有する粉体材料を金型内で加圧成形して免震構造体用の免震プラグを製造する装置であって、
前記粉体材料が充填される金型と、
前記金型内の粉体材料の加圧に用いられる複数のプッシャーと、
前記粉体材料の加圧に使用するプッシャーを交換するプッシャー交換機構と、
を備え、
前記複数のプッシャーには、加圧方向側に位置する頂辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔形プッシャーおよび加圧方向に直交する平面を加圧面として有する平面プッシャーが含まれることを特徴とする、免震プラグの製造装置。
【請求項９】
前記複数のプッシャーで前記粉体材料を両側から挟んで加圧する、請求項８に記載の免震プラグの製造装置。
【請求項１０】
前記複数のプッシャーとして、加圧方向最外端よりも内方に位置する底辺で交差する二つの平面を加圧面として有する楔溝形プッシャーを更に含む請求項８または９に記載の免震プラグの製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２１３０８（Ｐ２０１２−１２１３０８Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７６２６２（Ｐ２０１０−２７６２６２）
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１０日（２０１０．１２．１０）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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