JP6194208B2

JP6194208B2 - Ｕ型ダンパー製造方法

Info

Publication number: JP6194208B2
Application number: JP2013181232A
Authority: JP
Inventors: 潔中山; 西川　宏之; 宏之西川; 弘行渡▲辺▼
Original assignee: Nippon Steel Railway Technology Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Railway Technology Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-09-02
Also published as: JP2015047620A

Description

本発明は、基礎と基礎上の建造物との間に介装される免震ダンパー、特に水平方向の振動吸収に用いられるＵ型ダンパーの製造方法に関する。

地震国である我が国では、地震による建造物の崩壊、破損を防止するために、基礎とその上の建造物との間に介装する免震装置の開発が進んでいる。その免震装置の一つとして、垂直方向の荷重を受けながら同方向の振動を吸収する免震アイソレータと組み合わせて使用されるＵ型ダンパーがある。

この免震Ｕ型ダンパーは、特許文献１〜特許文献３などに記載されており、具体的には図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、鋼材等の金属からなる長尺厚板１０を中央部で半円状に湾曲させたＵ字形をしている。そして、図８（ｃ）に示すように、Ｕ字形の湾曲部１３を挟む一対の平行平板部１４，１４が上下２段となる横に立てた姿勢で、複数個が基礎とその上の建造物との間に分散配置されると共に、個々の下段側の平行平板部１４の先端部分が基礎の側に、上段側の平行平板部１４の先端部分が建造物の側にそれぞれ連結固定されることにより、基礎上の建造物の主に水平方向の免震が行われる。

すなわち、地震発生には、個々のＵ型ダンパーにおいて上下２段の一対の平行平板部１４，１４が長手方向の相反する方向へ弾性変位を繰り返すことにより、基礎上の建造物の水平方向の振動が抑制されるのである。

このような免震Ｕ型ダンパーの製造方法としては、長尺厚板を冷間で曲げ加工するのが簡易で経済的とされており、具体的には長尺厚板を、内形がＵ字状の凹型内へ、外形がＵ字状の凸型により、冷間で押し込む、成形曲げ加工が実用化されている。しかしながら、凹型と凸型を用いた成形曲げでは、ズレや捩じれのために加工精度が低くなることが懸念される。

ズレとは、図８（ｃ）にＡで示すように、湾曲部１３が長尺板厚１０の中央部からズレることによる上下２段の平行平板部１４，１４の長手方向の不揃いである。また、捩じれとは、図８（ｃ）にＢで示すように、上下２段の平行平板部１４，１４が横に捩じれて水平にならなくなる状態である。これらの何れもが加工精度の低下要因である。

また、Ｕ字状の凹型と凸型とが、製品であるＵ型ダンパーに対応する規模となるため、加工装置が大掛かりとなり、このことが加工コストを高くする原因になっている。しかも、素材である長尺厚板の材質として最近は建築構造用圧延鋼材のような硬い鋼が多用されているため、加工後のスプリングバックによる平行平板部の開きが不可避的に発生する。凹型と凸型とを用いた成形曲げでは、曲げ加工を終えた材料を型から取り出さないと、平行平板部の開きを修正することが不可能であるため、必然的に別工程での修正加工が必要になり、この２段階加工も加工コストを高くする原因になる。

したがって、Ｕ字状の凹型と凸型とによる成形曲げ法では、加工コストが嵩むことにより、製品価格の引き下げが難しいとされている。

特開平０２−１９４２３３号公報特開２００４−０１１２７３号公報特開２００６−１５２７３９号公報

本発明の目的は、免震Ｕ型ダンパーの素材である長尺厚板を簡単な装置で精度よく曲げ加工できる高精度で経済的なＵ型ダンパー製造方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、曲げ加工後のスプリングバックによる変形を簡単に修正できる経済性に更に優れたＵ型ダンパー製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のＵ型ダンパー製造方法は、免震Ｕ型ダンパーの素材である長尺厚板を加工面上に板厚方向が当該加工面に平行になるようにセットする第１セッティング工程と、前記加工面上にセットされた長尺厚板の中央部を挟む２点を加工面上の支持体により支持しつつ前記中央部を先端面が湾曲した加工ヘッドにより加工面に沿って押圧するに当たり、前記中央部を加工ヘッドの湾曲面中央部に固定する第２セッティング工程と、長尺厚板の中央部を加工ヘッドの湾曲面中央部に固定した状態で、前記長尺厚板の中央部を加工面上で加工ヘッドにより加工面に沿って押圧する３点曲げ工程とを包含している。

本発明のＵ型ダンパー製造方法においては、免震Ｕ型ダンパーの素材である長尺厚板が基本的に加工面上で当該加工面に沿って、いわゆる３点曲げ加工を受けるので、凹型と凸型とを用いた成形加工と比べて装置が簡単となり、加工コストが安価となる。しかも、その３点曲げの際に、長尺厚板の中央部が加工ヘッドの湾曲面中央部に固定されているので、前述したズレが発生しないばかりか、３点曲げで問題となる長尺厚板の加工ヘッドからの浮き上りが生じず、長尺厚板の中央部が加工ヘッドの湾曲面に密着する。また、長尺厚板の中央部が加工ヘッドの湾曲面中央部に固定されていることに加え、長尺厚板が加工面上で当該加工面に沿って曲げ加工されるので、捩じれも発生し難い。したがって加工精度が高く、しかも加工装置が簡単で経済性が高い。

これに加え、曲げ加工中も曲げ加工後も材料が露出しているので、曲げ加工の後に材料を加工面上にセットした状態のまま、材料の平行平板部を両側から加工面に沿って内側へ押し込むことができる。これにより、スプリングバックによる曲げ加工の不足を曲げ工程に続いて簡単に且つ経済的に修正することができる。

長尺厚板の中央部を加工ヘッドの湾曲面中央部に固定する手法としては、加工ヘッドに装着されて加工ヘッドと共に加工面上を移動するクランプによりその固定を行うのが、装置構成、経済性の観点から好ましい。

また、３点曲げの際に長尺厚板の中央部を挟む２点を支持する支持体は、加工面に直角な軸により加工面上に回転自在に支持された垂直ローラが加工性の点から好ましい。

加工面については水平面が加工面上での材料のハンドリング性、加工性などの点から好ましい。

本発明のＵ型ダンパー製造方法は又、前述したとおり、曲げ加工中も曲げ加工後も材料が露出する開放方式であるので、凹型と凸型とを用いた成形加工と比べて材料の長さに対する自由度が大きくなる。このため、免震Ｕ型ダンパーの素材である長尺厚板に関し、長さが異なる長尺厚板を同一装置で曲げ加工できることが、本発明のＵ型ダンパー製造方法の特徴点の一つとなる。

本発明のＵ型ダンパー製造方法は、免震Ｕ型ダンパーの素材である長尺厚板を、凹型と凸型の組み合わせを用いることなく加工面上に露出した状態で、しかも、その中央部が加工ヘッドの湾曲面中央部に固定された状態で３点曲げ加工することにより、簡単な装置で精度よく加工を行うことができるので、加工精度、経済性ともに優れる。

曲げ加工中も曲げ加工後も材料が露出している開放方式であるため、曲げ加工の後に材料を加工面上にセットした状態のまま、材料の平行平板部を両側から加工面に沿って内側へ押し込むならば、スプリングバックによる曲げ加工の不足を簡単に且つ経済的に補うことができる。また、凹型と凸型とを用いた成形加工と比べて材料の長さに対する自由度が大きくなるので、広範囲にわたって長さが異なる長尺厚板を同一装置で曲げ加工でき、この点からも経済性に優れる。

本発明のＵ型ダンパー製造方法に好適に使用される曲げ加工装置の平面図である。同曲げ加工装置の正面図で、図１中のＸ−Ｘ矢示図である。同曲げ加工装置の側面図である。同曲げ加工装置を用いたＵ型ダンパー製造方法の説明図で、長尺厚板を加工ヘッドの先端に固定するプロセスを段階的に示すヘッド部近傍の側面図である。同曲げ加工装置を用いたＵ型ダンパー製造方法の説明図で、曲げ加工プロセスを段階的に示す平面図で、図１に対応している。同曲げ加工プロセスを段階的に示す平面図である。同曲げ加工プロセスを段階的に示す平面図である。同曲げ加工装置を用いた別のＵ型ダンパー製造方法の説明図で、図７に対応する平面図である。同曲げ加工装置を用いた更に別のＵ型ダンパー製造方法の説明図で、図７に対応する平面図である。本発明のＵ型ダンパー製造方法における曲げ加工のプロセス及び使用状態を示す模式図である。

以下に本発明のＵ型ダンパー製造方法を、実施形態について詳細に説明する。

本実施形態のＵ型ダンパー製造方法は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すとおり、水平な加工面上に板厚方向が水平となるようにセットされた長尺厚板１０を、長手方向中央部で前記加工面に沿って半円形状に湾曲させてＵ型ダンパー１１とするのに用いられる。長尺厚板１０は、全長にわたって同じ板厚であり、幅は両端部で広く、両端部を除く部分は、中央部に向かって幅が漸減している。両端部は、加工後の製品（Ｕ型ダンパー１１）で基礎及び基礎上の建造物との連結部１２，１２となる部分であり、その連結のために複数のネジ孔１５を有している。

加工後の製品であるＵ型ダンパー１１は、図１０（ｃ）に示すように、湾曲部１３の両端から延出した一対の平行平板部１４，１４、及びこれに続く連結部１２，１２が水平な２段構造となるように横向きに立てて使用され、下側の水平な連結部１２が基礎の側に、上側の水平な連結部１２が基礎上の建造物の側にそれぞれボルト止めされることより、水平方向の免震ダンパーとして使用される。

このようなＵ型ダンパー１１の曲げ加工に使用される加工装置は、図１〜図３に示すように、上面が水平な加工面とされた加工盤２０と、加工盤２０のセンター線上に水平に固定されたシリンダー３０と、シリンダー３０のロッド３１の先端に取付けられて加工盤２０のセンター線上を進退移動する加工ヘッド４０と、加工ヘッド４０と協同して長尺厚板１０を３点曲げするために、加工盤２０上のセンター線を挟む対称位置に設置された両側一対の支持体５０，５０と、前記３点曲げの際に長尺厚板１０の中央部を加工ヘッド４０に固定する脱着可能なクランプ６０とを備えている。

加工盤２０は、架台２１上に水平支持された金属板からなる長方形状の本体２２と、本体２２の両側にウイング状に張り出した両側一対の張り出し部２３，２３とを有している。両側一対の張り出し部２３，２３を含めた加工盤２０の横幅は、長尺厚板１０の全長より大きく設定されている。シリンダー３０はここではエアシリンダーであり、本体２２のセンター線上に後部の第１固定具３２と、前部両側の第２固定具３３，３３とにより固定されている。

シリンダー３０のロッド先端に取付けられた加工ヘッド４０は、先端面が平面視で円弧状に湾曲した略半円状の金属ブロックである。その湾曲面４１の曲率半径は、長尺厚板１０の中央部の曲げ半径に一致している。この加工ヘッド４０は、加工盤２０上面の加工面２４のセンター線上を同線に沿って摺動する下プレート４２の中央部上から後部上にかけて固定されている。下プレート４２はスライダーであり、加工面２４のセンター部にセンター線に沿って設けられた凹状のガイド溝２５に嵌合する凸状のリブ４３を下面に有している。

下プレート４１は、前記クランプ６０の取付けベースを兼ねている。すなわち、このクランプ６０は、図４（ａ）〜（ｅ）に詳示されるように、下プレート４２の前部上に加工ヘッド４０の先端との間に隙間をあけて固定された固定部材６１と、固定部材６１と加工ヘッド４０との間に長尺厚板１０と共に脱着自在に介装される押さえ部材６２と、固定部材６１の上部と加工ヘッド４０の後部上との間に掛け渡されて両者を連結固定する連結固定部材としての上プレート６３とを有している。

押さえ部材６２は、固定部材６１と、加工ヘッド４０の前に配置された長尺厚板１０との間の上下プレート６３，４１間を前後方向に移動可能であり、固定部材６１の中央部に螺合した水平な押さえボルト６４により後方へ押圧されることにより、長尺厚板１０の中央部を加工ヘッド４０の湾曲面４１の先端部分に押圧固定する。この押圧固定のために、上プレート６３は、固定部材６１の前部と押圧ヘッド４０の後部とに上から係合し、且つ両者に対して脱着自在である。押圧ヘッド４０の上下面には、上プレート６３及び下プレート４２が嵌合する凹溝４４，４５がそれぞれ設けられている。

加工ヘッド４０と協同して長尺厚板１０を３点曲げする両側一対の支持体５０，５０は、前述したとおり、加工盤２０上のセンター線を挟む対称位置に設置されており、より具体的には、加工盤２０に取付けられたブラケット５１に垂直軸により回転自在に支持された垂直ローラであり、加工ヘッド４０が最も後退したときの先端位置より、長尺厚板１０の板厚以上、前方に配置されている。

垂直ローラからなる支持体５０，５０の間隔（隙間の広さ）は、加工ヘッド４０の最大横幅より広く、より具体的には、その最大横幅の両側に長尺厚板１０の板厚に相当する隙間を確保した大きさとされている。これにより、加工ヘッド４０とその前方の支持体５０，５０との間に長尺厚板１０を挟んだ状態で、加工ヘッド４０が後退限が前進することにより、長尺厚板１０は両側の支持体５０，５０により支持されつつ加工ヘッド４０と共に両側の支持体５０，５０間を通過する。

次に、前記した加工装置を用いて、本実施形態のＵ型ダンパー製造方法を実施する手順を、図４（ａ）〜図４（ｅ）及び図５〜図７に基づいて段階的に説明する。

長尺厚板１０の曲げ加工の前には、図４（ａ）に示すように、クランプ６０の固定部材６１の中央部に螺合した水平な押さえボルト６４を緩め、加工ヘッド４０との間の押さえ部材６２を取り外しておく。長尺厚板１０の曲げ加工する際には先ず、図４（ｂ）に示すように、下プレート４１上の加工ヘッド４０前方に長尺厚板１０をセットする。具体的には、長尺厚板１０を、その板厚方向が水平方向となるように横に立て、長手方向中央部が加工ヘッド４０の湾曲面先端に当接するようにして加工盤２０の水平な加工面２４上にセットする。加工面２４上にセットされた長尺厚板１０は、両端部が長方形の連結部１２，１２であるので、横向きで垂直に立った姿勢となる。

加工ヘッド４０の前方に長尺厚板１０がセットされると、図４（ｃ）に示すように、長尺厚板１０の中央部とその前方の固定部材６１との間に押さえ部材６２をセットし、引き続いて、図５（ｄ）に示すように、上プレート６３を固定部材６１から加工ヘッド４０にかけて上からセットし、これらにネジ止めする。これにより固定部材６１が上下プレート６１，４１により加工ヘッド４０に強固に連結される。そして、図４（ｅ）に示すように、固定部材６１の中央部に螺合した押さえボルト６４を締め付けることにより、押さえ部材６２が長尺厚板１０の中央部に押し付けられて、長尺厚板１０の中央部が加工ヘッド４０の湾曲面４１の先端部分に固定される。

以上が曲げ加工に先立つクランプ工程である。クランプ工程が完了すると、図５〜図７に示すように、加工ヘッド４０を前進させるべくシリンダー３０を作動させる。これにより、長尺厚板１０は両側の垂直ロールからなる支持体５０，５０に支持されながら、中央部を加工ヘッド４０の湾曲面４１に押圧されることにより、３点曲げ加工を受け、加工ヘッド４０が前進限まで移動した段階では、中央部が加工ヘッド４０の湾曲面に沿って湾曲することによりＵ型ダンパー１１となる。

この曲げ加工においては、素材である長尺厚板１０は加工盤２０の水平な加工面２４上に板厚方向を水平、すなわち横向きに立って横臥している。長尺厚板１０の両端部に存在する長方形の連結部１２，１２が水平な加工面２４に案内される。このため、凹型と凸型とによる形成加工に比べ、長尺厚板１０は簡易な加工装置を使用するにもかかわらず、安定的に３点曲げ加工される。

加えて、曲げ加工を受ける長尺厚板１０は、中央部がクランプ６０により加工ヘッド４０の湾曲面４１の先端部分に固定されており、しかも加工ヘッド４０はクランプ６０と共に、加工面２４のセンター部に設けられた凹状のガイド溝２５に沿って直進するので、長手方向での位置ズレを生じず、また曲げ加工終了まで連結部１２，１２が水平な加工面２４に案内され続けるので、捩じれも生じない。このため、製造されたＵ型ダンパー１１の平行平板部１４，１４の不揃いや捩じれが生じない。

長尺厚板１０を構成する材料によって曲げ加工後にＵ型ダンパー１１の平行平板部１４，１４がスプリングバックによって開く場合は、前進限まで移動した加工ヘッド４０の後方で且つ加工ヘッド４０に出来るだけ近い位置（例えば図７中にＣ，Ｃで示す位置）で、平行平板部１４，１４を両側から加工面２４に沿って別の加工ヘッドで内側へ押し込む。これにより、スプリングバックによる曲げ加工の不足が曲げ工程と同一工程内で簡単に且つ経済的に修正される。

図８及び図９は、前記した加工装置を用いた別の実施形態のＵ型ダンパー製造方法をそれぞれ示す。これらのＵ型ダンパー製造方法が前述したＵ型ダンパー製造方法と相違するのは、素材である長尺厚板１０の長さであり、前述したＵ型ダンパー製造方法と比べて、図８、図９の順で長尺厚板１０の長さが長くなっている。この結果、加工後のＵ型ダンパー１１の平行平板部１４，１４の長さが、この順番で長くなっている。同一の曲げ加工装置でこのような多種多様な加工が可能なのは、長尺厚板１０の加工が、加工盤２０の水平な加工面２４上で行われる開放方式の曲げ加工とされているからである。

１０長尺厚板
１１Ｕ型ダンパー
１２連結部
１３湾曲部
１４平行平板部
１５ネジ孔
２０加工盤
２１架台
２２本体
２３張り出し部
２４加工面
２５ガイド溝
３０シリンダー
３１ロッド
３２第１固定具
３３第２固定部
４０加工ヘッド
４１湾曲面
４２下プレート
４３凸状リブ
５０支持体（垂直ローラ）
５１ブラケット
６０クランプ
６１固定部材
６２押さえ部材
６３上プレート
６４押さえボルト

Claims

免震Ｕ型ダンパーの素材である長尺厚板を加工面上に板厚方向が当該加工面に平行になるようにセットする第１セッティング工程と、
前記加工面上にセットされた長尺厚板の中央部を挟む２点を加工面上の支持体により支持しつつ前記中央部を先端面が湾曲した加工ヘッドにより加工面に沿って押圧するに当たり、前記中央部を加工ヘッドの湾曲面中央部に固定する第２セッティング工程と、
長尺厚板の中央部を加工ヘッドの湾曲面中央部に固定した状態で、前記長尺厚板の中央部を加工面上で加工ヘッドにより加工面に沿って押圧する３点曲げ工程と
を包含するＵ型ダンパー製造方法。
請求項１に記載のＵ型ダンパー製造方法において、加工ヘッドに装着されて加工ヘッドと共に加工面上を移動するクランプにより、長尺厚板の中央部を加工ヘッドの湾曲面中央部に固定するＵ型ダンパー製造方法。
請求項１又は２に記載のＵ型ダンパー製造方法において、３点曲げ加工の後に材料を加工面上にセットした状態のまま、材料の平行平板部を両側から加工面に沿って内側へ押し込むＵ型ダンパー製造方法。
請求項１〜３の何れかに記載のＵ型ダンパー製造方法において、加工面は水平面であるＵ型ダンパー製造方法。
請求項１〜４の何れかに記載のＵ型ダンパー製造方法において、３点曲げの際に長尺厚板の中央部を挟む２点を支持する支持体は、加工面に直角な軸により加工面上に回転自在に支持された垂直ローラであるＵ型ダンパー製造方法。
請求項１〜５の何れかに記載のＵ型ダンパー製造方法において、長さが異なる複数種類の長尺厚板を同一装置で曲げ加工するＵ型ダンパー製造方法。