JP2004011785A - 鉛ダンパおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】免震ダンパや制振ダンパ等の鉛ダンパ、特に鉛製のダンパ本体の端部に取付板を備えた鉛ダンパにおいて上記ダンパ本体と取付板との結合強度が強く且つ容易安価に製作することのできる鉛ダンパおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】鉛製のダンパ本体２の端部に取付板３を備えた鉛ダンパ１において、上記取付板３に突出部４を一体的に設け、その突出部４の少なくとも一部を上記ダンパ本体２に埋設して上記ダンパ本体２と取付板３と一体化してなることを特徴とする。また上記の鉛ダンパを製造するに当たっては、上記取付板３に一体的に設けた突出部４の少なくとも一部を埋設するようにして上記ダンパ本体２を所定の形状に型成形することを特徴とする。また上記突出部４をダンパ本体２に埋設する際に予め上記突出部４の表面に半田メッキを施すか或いはホモゲン液等を塗布することを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は免震ダンパあるいは制震ダンパなどの鉛ダンパ、特に鉛製のダンパ本体の端部に取付板を一体的に設けた鉛ダンパおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばビルや住宅等の建築物の免震装置として免震ダンパと免震アイソレータとを建築物の上部構造体と基礎側の下部構造体との間に介在させて地震エネルギーを減衰させるようにしたものは知られている。この種の免震ダンパとしては、ダンパ本体を鉛により柱状その他所定形状に形成した、いわゆる鉛ダンパが多く用いられており、上記ダンパ本体と上部構造体および下部構造体とは強固に固定する必要がある。
【０００３】
ところが、上記のような鉛ダンパは、常温で再結晶するため、上記各構造体にボルト等で直接締め付け固定することはできない。そこでダンパ本体の端部に鋼板等の取付板を溶接等で固着し、その取付板を上記構造体にボルト止めすることが考えられるが、鉛と鋼は原子半径が１５％以上異なり、両者で合金を作らないため、溶接等で直接溶融接合することができない。
【０００４】
そのため、従来はダンパ本体と取付板とをホモゲン溶着等によって固着している。このホモゲン溶着は、通常鋼材表面の油等の汚れや錆などの酸化物の除去を行った後に、鉛成形体と鋼材との間に両者を結合する半田等の合金層を形成して一体化するもので、上記合金層の形成には、濃塩酸、塩化第一錫、塩化亜鉛を主成分とする溶着液を鋼材の接合面に塗布し、鉛を加熱溶融しながら合金層を形成する方法と、濃塩酸と塩化亜鉛を主成分とする液を鋼材の接合面に塗布し、鉛錫合金（半田）を加熱溶融しながら合金層を形成する方法等がある。
【０００５】
しかしながら、上記のような鉛ダンパ等の鉛成形体と鋼材の結合を行う際には、溶着液の塗布、鉛や錫合金の加熱溶融あるいは鉛成形体と鋼材の接触方法に熟練を要し、多大な労力と時間がかかると共に、溶着液を塗布する際に異臭や有害物質が発生して作業環境を損ねる等の不具合がある。さらにホモゲン溶着の健全性を確認するために、超音波探傷検査を行う必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、上記のような免震ダンパや制振ダンパ等の鉛ダンパ、特に鉛製のダンパ本体の端部に取付板を一体的に設けた鉛ダンパにおいて上記ダンパ本体と取付板との結合強度が強く且つ容易安価に製作することのできる鉛ダンパおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による鉛ダンパおよびその製造方法は、以下の構成をしたものである。即ち、本発明による鉛ダンパは、鉛製のダンパ本体の端部に取付板を備えた鉛ダンパにおいて、上記取付板に突出部を一体的に設け、その突出部の少なくとも一部を上記ダンパ本体に埋設して上記ダンパ本体と取付板と一体化してなることを特徴とする。
【０００８】
また本発明による鉛ダンパの製造方法は、鉛製のダンパ本体の端部に取付板を備えた鉛ダンパを製造するに当たり、上記取付板に突出部を一体的に設け、その突出部の少なくとも一部を埋設するようにして上記ダンパ本体を所定の形状に型成形するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による鉛ダンパおよびその製造方法を、図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１０】
図は本発明を免震ダンパに適用したもので、図１（ａ）は本発明による鉛ダンパ（免震ダンパ）の一実施形態を示す正面図、同図（ｂ）はその側面図、同図（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線断面図である。
【００１１】
本実施形態のダンパ１は、中央部が屈曲形成された鉛製のダンパ本体２と、そのダンパ本体２の上下両端部に一体的に設けた鋼板等よりなる取付板３とよりなり、その各取付板３のダンパ本体２側には突出部４が一体的に設けられている。その突出部４は本実施形態においては図２および図３に示すように鋼板等で形成した短筒状の一対の筒体を同心状に配置して取付板３の片面に溶接等で一体的に固着したもので、その一対の筒体よりなる突出部４はダンパ本体２の端部に埋設された状態で該ダンパ本体２に一体的に固着され、上記取付板３のダンパ本体２側の面も該ダンパ本体２に一体的に固着されている。
【００１２】
上記ダンパ１は、図に省略した免震アイソレータと共に、図１のように建築物等の上部構造体Ａと基礎側の下部構造体Ｂとの間に配置して、ダンパ本体２の上下両端部に設けた取付板３を介して上記各構造体Ａ，Ｂに取付けるもので、図の場合は各取付板３に形成した取付孔３ａにボルト５を挿通して締め付け固定するようにしたが、その取付手段は適宜である。図中、３ｂは前記一対の筒体よりなる突出部４の内方において各取付板３に形成した貫通小孔で、この貫通小孔３ｂの大きさや個数は適宜であり、また必要に応じて設ける。
【００１３】
上記のような鉛ダンパを製造するに当たっては、例えば以下の要領で製造すればよい。図４はその製造プロセスの一例を示すもので、先ず同図（ａ）のように取付板３に予め溶接等により突出部４を一体的に設け、その突出部４の表面に半田メッキｈを施すか或いはホモゲン液等を塗布するとよい。その半田メッキｈやホモゲン液等は、後述するダンパ本体２を鋳込む際に埋設される突出部４の表面の少なくとも一部もしくは全面に施す。また必要に応じて上記ダンパ本体２と接触する取付板３の突出部４側の面にも施すようにしてもよい。
【００１４】
また上記取付板３には、予め図のような貫通小孔３ｂを設けておくとよく、例えば取付板３および突出部４をめっき液やホモゲン液等に浸す際の空気抜き孔、もしくは余剰のめっき液やホモゲン液等を排出するための排出孔として利用することができる。
【００１５】
次に、上記のようにして半田メッキｈやホモゲン液等を施した突出部４および取付板３を図４（ｂ）に示すように割金型等の成形型Ｃの下面の所定の位置に組み付けてダンパ本体２を成形するもので、その際、突出部４や取付板３に施した半田メッキやホモゲン液等は軟化もしくは溶融状態で成形するのが望ましく、成形型に組み付ける前に加熱してもよいが、組付時に温度が低下するおそれがあるので組み付けた後に例えば図４（ｂ）のようにヒータＨ等で加熱すればよい。
【００１６】
次いで、同図（ｃ）のようにダンパ本体２を成形するための溶融した鉛Ｌを金型Ｃ内に注入するもので、その際、取付板３に貫通小孔３ｂを設けた場合には、その貫通小孔３ｂを図に省略した耐熱製の栓等で閉塞するか、あるいは上記取付板３を台座等に設置して閉塞すればよい。
【００１７】
また上記の溶融鉛Ｌは、始めに所定量注入して少なくとも突出部４全体が浸かる高さ領域が冷却硬化するのを待って注ぎ足すのが望ましい。それは上記突出部４や取付板３に施した半田メッキもしくはホモゲン液等が溶融鉛中に溶け込んで鉛成型体の上部にまで混入するのを防ぐためと、鉛成形体と取付板および突出部４との接合面に酸化物等の不純物が生成されるのを防ぐためである。
【００１８】
なお上記の冷却硬化させる手段は、自然冷却もしくは冷却器等による強制冷却のいずれでもよい。また上記のように溶融鉛Ｌを所定量注入してから注ぎ足す際に両者間に界面等が生じないように、始めに所定量注入して、それが冷却硬化するまでの間にも溶融鉛を少しずつ注入して表面が硬化しないようにするとよい。また万一表面が硬化してしまった場合には、適宜の加熱手段等で加熱溶融させてから注ぎ足せばよい。
【００１９】
上記のようにして溶融鉛Ｌを注ぎ足し、溶融鉛Ｌが図４（ｄ）のように成形型Ｃの上部まで満たされたところで、上側の取付板３を、突出部４を下向きにして組み付けるもので、その場合にも突出部４の表面の一部もしくは全面および必要に応じて取付板３の突出部４側の面に予め半田メッキもしくはホモゲン液等を施すと共に、それらを加熱溶融もしくは軟化した状態で突出部４の少なくとも一部を同図（ｅ）のように溶融鉛Ｌ中に浸漬して固化させることにより、鉛成形体よりなるダンパ本体２が所定の形状に成形されると同時に、そのダンパ本体２に取付板３とを一体化させる。
【００２０】
その場合にも、取付板３に予め貫通小孔３ｂを設けておけば、筒体等よりなる突出部４の内方に残留する空気等を容易に排出させることができると共に、その残留する空気等によって鉛と半田メッキもしくはホモゲン液等との界面に酸化物等の不純物が生成されて残留するのを防ぐことができる。
【００２１】
上記のように取付板３に突出部４を一体的に設け、その突出部４を埋設するようにしてダンパ本体２を所定の形状に型成形することにより、ダンパ本体２の成形加工と取付板３の組付け作業を同時に容易に行うことができると共に、ダンパ本体２に埋設した突出部４があたかもアンカーのような機能を発揮してダンパ本体２と取付板３とを強固に一体化することができる。また上記突出部４および必要に応じて取付板３に半田メッキやホモゲン液等を施して埋設すると、突出部４および取付板３とダンパ本体２との密着性が増し、ダンパ本体２と取付板３とを更に強固に一体化することが可能となる。
【００２２】
なお上記実施形態は、成形型Ｃの内径よりも大きい取付板３を用いたが、例えば図５に示すように成形型Ｃの内径よりも小さい取付板を用いることもできる。その場合、成形型Ｃの下部に設置する際に取付板３と成形型Ｃとの間に隙が生じる場合には、有底状の成形型を用いるか、或いは図５（ａ）のように成形型Ｃおよび取付板３を台座Ｄ等の上に載置して上記の隙を閉塞すればよく、また成形型Ｃの上部に設置する際には、通常鉄等で形成される取付板３と、ダンパ本体２を形成する鉛との比重差を利用して同図（ａ）のように溶融鉛Ｌの上面に取付板３を浮かせた状態で結合することもできる。
【００２３】
又この場合、上記各取付板３を前記各構造体Ａ、Ｂにボルト等で直接取付けてもよいが、それができない場合には図５（ｂ）のように上記各取付板３を各構造体Ａ、Ｂに取付けるための別の板材３１等を上記各取付板３に後からボルト止め或いは溶接等で取付けることもできる。さらに上記取付板３を成形型Ｃの下部に設置して成形する際には、該取付板３を予め上記のような板材３１に取付けてから成形型Ｃの下部に設置することもできる。
【００２４】
また前記ダンパ本体２の上下両端部の少なくとも突出部４を埋設する部分を鉛合金で形成することも可能であり、例えば図６（ａ）のように下端側に取付板３および突出部４を設置した成形型Ｃ内に始めに溶融した鉛合金Ｌａを所定の高さまで注入した後、その表面が溶融した状態で次に溶融した鉛Ｌを所定の高さまで注入し、次いで、その上に同図（ｂ）のように溶融鉛合金Ｌａを注入して上側の取付板３および突出部４を組み付ければよい。その場合、合金中の鉛以外の金属や不純物等が、鉛のみで形成すべきダンパ本体２の中間部に混入しないように、先に注入した鉛合金や鉛の表面以外の大部分が硬化したところで次の溶融鉛や溶融鉛合金を注入するのが望ましい。
【００２５】
なお先に溶融鉛合金を注入してから溶融鉛を注入する際に、溶融鉛合金の表面のみが溶融した状態で溶融鉛を注入しても合金中の鉛以外の金属や不純物等が溶融鉛中に混入するおそれがある場合には、例えば図７（ａ）のように底板Ｃ１を有する成形型Ｃ内に先に溶融鉛Ｌを注入して、その表面以外の大部分が硬化したところで、同図（ｂ）のように溶融鉛合金Ｌａを注入した後、突出部４を有する取付板３を組付けて一体化し、次いで、それらを同図（ｃ）のように上下反転して底板Ｃ１を外し、鉛Ｌの表面（上面）を加熱溶融した後、その上に同図（ｄ）のように溶融鉛合金Ｌａを注入して上側の取付板３および突出部４を組付けることもできる。
【００２６】
上記のようにダンパ本体２の少なくとも突出部４を埋設する部分を鉛合金Ｌａで形成すると、鉛合金は一般に鉛単体よりも機械的強度が強いので、ダンパ本体２と突出部４との結合強度、ひいてはダンパ本体２と取付板３との結合強度を更に増大させることが可能となる。
【００２７】
以上の実施形態は、突出部４として内外略同心状に配置した筒体を取付板３に溶接等で一体的に固着したものであるが、その形状や配置構成等は適宜であり、例えば突出部４として突起状もしくは棒状のものを取付板３と一体もしくは一体的に設けることもできる。また上記実施形態は突出部４の略全体をダンパ本体２内に埋設したが、一部のみを埋設するようにしてもよい。
【００２８】
また上記実施形態は、ダンパ本体を柱状に形成した免震ダンパに適用した例を示したが、例えばダンパ本体を断面略Ｕ字形の板状に形成した免震ダンパにも適用可能であり、また免震ダンパに限らず、各種の制振ダンパ等の鉛ダンパにも適用できる。
【００２９】
【実施例】
本発明の実施例として前記図１に示すように鋼材よりなる取付板３に突出部４として突出高さが約５ｃｍの鋼材よりなる内外２重の短筒体を溶接により一体的に固着し、その短筒体よりなる突出部４の表面全面と取付板３の突出部４側の面に半田メッキを施し、その半田メッキを加熱溶融した状態で前記図４のプロセスに従って鉛のみからなるダンパ本体２を成形して前記図１に示すような免震ダンパを作成した。又その比較例として取付板３に突出部４を設けることなく、取付板３を、別途単独で鉛のみよって上記実施例と同形同大に形成したダンパ本体の両端部に従来のホモゲン溶着により固着して免震ダンパを作成した。そして、それらの実施例および比較例による免震ダンパを試験体として引張試験を行ったところ、本発明に基づく上記実施例による免震ダンパは、上記比較例による免震ダンパと同等以上の引張強度が得られることが分かった。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明による鉛ダンパおよびその製造方法は、取付板３に一体的に設けた突出部４をダンパ本体２内に埋設して該ダンパ本体２と取付板３とを一体化するようにしたから、ダンパ本体２の成形加工と取付板３の組付け作業を同時に容易に行うことができると共に、ダンパ本体２に埋設した突出部４があたかもアンカーのような機能を発揮してダンパ本体２と取付板３とが強固に一体化され、前記従来のようにダンパ本体と取付板とをホモゲン溶着する場合に比べてダンパ本体２と取付板３との結合強度を大幅に増大させることができる。また上記突出部４および必要に応じて取付板３に半田メッキやホモゲン液等を施して埋設すると、突出部４および取付板３とダンパ本体２との密着性が増し、ダンパ本体２と取付板３との結合強度を更に増大させることが可能となる。さらに従来はダンパ本体と取付板との結合強度を増大させる等の目的で、ダンパ本体２の両端部を一般にテーパ状に形成して取付板３との溶着面積を増大させるようにしているが、本発明においては必ずしもテーパ状に形成する必要はなく、例えは図の実施形態のようにダンパ本体２をその全長にわたって略同径に形成しても充分な強度が得られる。その結果、ダンパ本体２の成形型を簡略化できると共に、ダンパ本体２の両端部を上記のように小径化できるので、それに合わせて取付板３も小型化することが可能となり、限られた狭いスペースでも設置可能となる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明による鉛ダンパの一実施形態を示す正面図。（ｂ）はその側面図。（ｃ）は（ａ）におけるｃ−ｃ線断面図。
【図２】上記鉛ダンパの一部の拡大断面図。
【図３】上記鉛ダンパの一部の斜視図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は上記鉛ダンパの製造プロセスの一例を示す説明図。
【図５】（ａ）および（ｂ）は他の製造プロセスの説明図。
【図６】（ａ）および（ｂ）は更に他の製造プロセスの説明図。
【図７】（ａ）および（ｂ）は更に他の製造プロセスの説明図。
【符号の説明】
１　ダンパ
２　ダンパ本体
３　取付板
４　突出部
５　ボルト
Ｃ　成形型

Claims (4)

1. 鉛製のダンパ本体の端部に取付板を備えた鉛ダンパにおいて、上記取付板に突出部を一体的に設け、その突出部の少なくとも一部を上記ダンパ本体に埋設して上記ダンパ本体と取付板と一体化してなることを特徴とする鉛ダンパ。
2. 前記ダンパ本体の少なくとも前記突出部を埋設する部分を鉛合金で形成したことを特徴とする請求項１記載の鉛ダンパ。
3. 鉛製のダンパ本体の端部に取付板を備えた鉛ダンパを製造するに当たり、上記取付板に突出部を一体的に設け、その突出部の少なくとも一部を埋設するようにして上記ダンパ本体を所定の形状に型成形するようにしたことを特徴とする鉛ダンパの製造方法。
4. 前記突出部を前記ダンパ本体に埋設する際に予め上記突出部の表面に半田メッキを施すか或いはホモゲン液等を塗布するようにした請求項３記載の鉛ダンパの製造方法。

Images