JP4966608B2 - 厚板構造材の曲げ工法 - Google Patents

Description

本発明は、厚板構造材の曲げ工法に係り、詳しくは、荷役用アタッチメントを昇降移動させるマストが傾動可能に装備され、ティルトシリンダの作動によりマストが傾動される産業車両のティルトブラケット等を曲げ加工で形成する際に好適な厚板構造材の曲げ工法に関する。

この種の産業車両であるフォークリフトにおいては、車両の前部に設けられたアウタマスト及びインナマストを備えたマストにより、リフトブラケットとともにフォークを昇降させる。そして、マストはリフトレバーの操作に基づくリフトシリンダの作動により伸縮され、それに伴ってフォークが昇降される。また、荷役作業を容易にするため及びフォークリフトの走行中の安定性を良くするため、マストはティルトレバーの操作に基づくティルトシリンダの作動により、垂直の基準位置に対して前傾あるいは後傾される。

マストとティルトシリンダのピストンロッドとを連結するティルトブラケットとして、従来、図４（ａ），（ｂ）に示すように、マスト５０の一部をティルトブラケット５１が構成する構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このティルトブラケット５１は、マスト５０の一部を構成するとともに上側傾斜部５２ａ及び下側傾斜部５２ｂを有する基部５２と、基部５２から後方（図４（ａ）の右方）に延びるブラケット部５３とが鋳造で一体に形成されている。基部５２は、上側傾斜部５２ａにおいて上マスト５０ａに溶着され、下側傾斜部５２ｂにおいて下マスト５０ｂに溶着されている。ブラケット部５３には、ティルトシリンダのピストンロッドとの連結ピンが挿通される孔５３ａが形成されている。マスト５０及びティルトブラケット５１は左右一対設けられ、両ティルトブラケット５１はティルトビーム５４で連結されている。

図４（ｂ）に示すように、基部５２はマスト５０の一部を構成するため、断面がマスト５０と同じコ字状に形成されている。また、ブラケット部５３は、デザイン的な目的や、組み付け性を高めるために屈曲した形状に形成されている。

ティルトブラケットがマストの一部を構成する場合のように、断面コ字状の基部５２からブラケット部５３が延出する形状では、ティルトブラケット５１を厚板の曲げ加工で形成することは難しい。しかし、ティルトブラケット５１を鋳造で製造する場合に比べて生産性を高めるため、ティルトブラケットをマストの側面に溶接で固着する構成にするとともに、例えば、厚さ１９ｍｍや２５ｍｍの厚板構造材の曲げ加工で製造することが行われている。この場合、図５（ａ），（ｂ）に示すように、下型６１及び上型６２からなるオフセット用曲げ型６３を使用してワークＷに圧力を加えて成型する。

また、板厚が異なる平板状の厚板材と薄板材とを幅方向に交互に接合してなる差厚材に対して金型を用いた折り曲げ加工を施すときに、薄板材が変形するのを防止する曲げ加工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、図６（ａ）に示すように、雌型６５の上に差厚材６６を配置し、厚板材６７に挟まれた薄板材６８の上に、厚板材６７と薄板材６８との板厚差を埋めるようにシム板６９を配置する。その状態で図６（ｂ）に示すように、雄型７０及び雌型６５により曲げ加工を行う。
特開平９−２２７０９５号公報 特開２００５−１４４５３６号公報

厚板（例えば、板厚が１９ｍｍ以上）のオフセット曲げを行う場合、かなりの圧力（３００トン以上）が必要になる。そして、図５（ｂ）に示すように、曲げ始めに、ワークＷの中間部における下型６１あるいは上型６２に当接する部分Ｗａ，Ｗｂに局部的に力が加わる。その結果、図７に示すように、曲げ加工が完了したワークＷには、部分Ｗａ，Ｗｂに凹部Ｗｇが形成されるとともに、凹部Ｗｇの両側に凸部Ｗｃが形成される。凹部Ｗｇ及び凸部Ｗｃの深さや高さは１ｍｍ程度である。なお、図７においては、凹部Ｗｇの深さ及び凸部Ｗｃの高さを図示の都合上、ワークＷの厚さに比べて誇張して表している。

ワークＷをティルトブラケットとすると、ティルトブラケットの意匠面に凹部Ｗｇや凸部Ｗｃが形成されることになり、凹凸が目立ち、外観上の見栄えが悪い。また、ピン挿入用の孔Ｗｈの部分に凸部Ｗｃがかかる状態となる場合がある。孔Ｗｈの周縁の特定範囲（例えば、孔Ｗｈの中心から半径３０ｍｍの範囲）は、平坦面にする必要があるため、前記凸部Ｗｃが孔Ｗｈにかかっていなくても、孔Ｗｈの中心から一定範囲内に凹凸が生じると、図面寸法を確保することが困難になる。そのため、孔Ｗｈの中心と曲げ部との距離が近い構成が必要な場合は、後加工で凸部Ｗｃを切削除去する必要があり、工数がかかるという問題がある。

また、特許文献２の方法は、前記ティルトブラケットの曲げ加工に適用することはできない。
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、厚板構造材のオフセット曲げ加工でティルトブラケット等の製品を製造する際、曲げ部の近傍に不要な凹部や凸部が形成されるのを抑制することができる厚板構造材の曲げ工法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、対向配置された第１の金型及び第２の金型を使用して厚板構造材をプレスすることにより厚板構造材に２つの曲げ部を形成する曲げ工法であって、前記第１の金型には、当該第１の金型のプレス面から前記第２の金型側へと突出形成されたブロック部が設けられており、前記ブロック部には、前記厚板構造材をクランプするためのクランプ孔が形成されており、前記第１の金型のプレス面における前記厚板構造材と干渉しない位置には、係止穴が形成されており、前記第２の金型のプレス面には、前記係止穴に嵌合可能な横ずれ防止ピンが突設されており、前記厚板構造材を前記クランプ孔に挿入するとともに前記厚板構造材と前記クランプ孔の内面との間にテーパスペーサを嵌合させることで前記厚板構造材をその基準平面部でクランプし、前記第１の金型の係止穴に前記第２の金型の横ずれ防止ピンが嵌合する状態で、前記第１の金型及び第２の金型を、前記クランプ孔から突出した厚板構造材の被曲げ加工部に対して前記基準平面部と垂直方向に相対移動させて前記第１の金型及び第２の金型のプレス面が厚板構造材に面接触する状態で厚板構造材に曲げ加工を行う。
請求項２に記載の発明は、前記第１の金型及び前記第２の金型のプレス面は、水平部と斜面部とで構成されており、前記水平部が前記厚板構造材の被曲げ加工部に当接した後、前記斜面部が前記被曲げ加工部に当接する。

これらの発明では、厚板構造材の基準平面部は、第１の金型のクランプ孔にテーパスペーサが嵌合されることでクランプされる。板厚が１９ｍｍ以上の厚板構造材では、板厚のバラツキが±０．８ｍｍ程度あるが、テーパスペーサを用いてクランプすることにより、厚板構造材の板厚にバラツキがあっても確実にクランプすることができる。第１の金型及び第２の金型は、クランプ孔から突出した厚板構造材の被曲げ加工部に対して曲げ加工を施すために相対移動される際、係止穴に横ずれ防止ピンが嵌合する状態で、金型のプレス面が厚板構造材に面接触する状態で厚板構造材に曲げ加工を行う。したがって、従来の曲げ工法と異なり、曲げ始めに厚板構造材の曲げ部に対応する箇所に局部的に荷重が加わるのが回避され、曲げ部の中心に凹部が形成されたり、その両側に凸部が形成されたりするのが抑制される。

各請求項に記載の発明によれば、厚板構造材のオフセット曲げ加工でティルトブラケット等の製品を製造する際、曲げ部の近傍に不要な凹部や凸部が形成されるのを抑制することができる。

以下、本発明を産業車両としてのフォークリフトのティルトブラケットに具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、フォークリフトのアウタマスト１１は、下部に設けられたマストサポート１２を介して図示しないフロントアクスルに回動可能に支持されている。アウタマスト１１は、垂直に延びる基準位置からティルト機構により前傾又は後傾される。ティルト機構を構成するティルトブラケット１３は、アウタマスト１１の下部寄りに溶接により固着されている。ティルト機構の駆動手段であるティルトシリンダ１４は、ピストンロッド１４ａがティルトブラケット１３に連結ピン１５を介して連結されている。ピストンロッド１４ａは、ティルトブラケット１３のブラケット部１６に形成された挿通孔１６ａに、連結ピン１５が挿通されることによりティルトブラケット１３に連結されている。なお、アウタマスト１１、ティルトブラケット１３及びティルトシリンダ１４は左右一対設けられており、両ティルトブラケット１３はティルトビーム１７で連結されている。両アウタマスト１１は、図示しないアッパビーム及びロアビームで連結されている。

次にティルトブラケット１３に関して詳述する。ティルトブラケット１３は、板厚が１９ｍｍ以上、好ましくは板厚２５ｍｍの厚板構造材の曲げ加工で形成されている。図１（ｂ），（ｃ）に示すように、ティルトブラケット１３は、アウタマスト１１への取り付け部１８と、取り付け部１８から２つの曲げ部１９ａ，１９ｂを介して後方へ延びるブラケット部１６とを備えている。図１（ｂ）に示すように、取り付け部１８は、側面視、略コ字状に形成され、取り付け部１８の内側周縁に沿って溶接を行うことでアウタマスト１１の側面に固着されるようになっている。連結ピン１５が挿通される挿通孔１６ａが形成されたブラケット部１６は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、２つの曲げ部１９ａ，１９ｂを介して後方へ、かつ取り付け部１８と平行に延びるように形成されている。ブラケット部１６と取り付け部１８とのオフセット量、即ち板厚方向のずれ量Ｇは板厚の値より大きく、この実施形態では３２ｍｍ程度に設定されている。

図１（ｂ）に示すように、ティルトブラケット１３は、曲げ部１９ａ，１９ｂの両側に平面部が存在する。従来のオフセット曲げ加工で形成されたティルトブラケットの場合は、曲げ部１９ａ，１９ｂの両側に高さ１ｍｍ程度の凸部が形成されたが、この実施形態のティルトブラケット１３は、各曲げ部１９ａ，１９ｂの内側に連なる面における曲げ部１９ａ，１９ｂの両側部分が平坦に形成されている。即ち、従来の曲げ方法で形成した場合に目立った凸部が存在しないか、存在しても支障が無い程度の凸部（例えば、高さが０．３ｍｍ以下）となる。

挿通孔１６ａは直径が４６ｍｍに形成され、挿通孔１６ａの中心と、挿通孔１６ａに近い曲げ部１９ａの中心との距離Ｌが６０ｍｍ〜７０ｍｍに設定されている。
次に前記のように構成されたティルトブラケット１３の製造方法を説明する。ティルトブラケット１３は、厚板構造材の曲げ加工で形成される。曲げ加工には、図２に示すように、ワークＷを基準平面部でクランプするクランプ部２１を備えた第１の金型としての下型２２と、下型２２にクランプされたワークＷのクランプ部２１から突出した被曲げ加工部を下型２２と協働でプレスする第２の金型としての上型２３とが使用される。下型２２の一端寄りにはプレス面２４より一段高く形成されたブロック部２５が設けられ、クランプ部２１はブロック部２５に形成された孔２６で構成されている。孔２６は、下側面２６ａが水平に形成され、上側面２６ｂがプレス面２４側に向かって下降傾斜する斜面で形成されている。クランプ部２１は、ワークＷの孔２６に挿通された部分（基準平面部）と上側面２６ｂとの間にテーパスペーサ２７を嵌合させてワークＷをクランプする。

プレス面２４は、曲げ部１９ａ，１９ｂを両端で加工するための斜面部２４ａと斜面部２４ａに連続する水平部２４ｂとから構成されている。水平部２４ｂにはワークＷと干渉しない位置に、係止穴２８が形成されている。図３に示すように、係止穴２８は、ティルトブラケット１３の外形に合わせて形成されたワークＷと干渉しない位置、この実施形態ではティルトブラケット１３の取り付け部１８と対応する位置に形成されている。

上型２３は、下型２２のプレス面２４と対応するように形成された斜面部２９ａ及び水平部２９ｂからなるプレス面２９を備えている。水平部２９ｂには係止穴２８と対向する位置に、係止穴２８に嵌合可能な横ずれ防止ピン３０が突設されている。下型２２及び上型２３でワークＷをプレス加工するために上型２３がワークＷの基準平面部と垂直方向に下降移動する際に、両金型（下型２２及び上型２３）の横方向へのずれを防止する横ずれ防止部が、係止穴２８と横ずれ防止ピン３０とで構成されている。

次に前記のように構成された下型２２及び上型２３を使用してワークＷに曲げ加工を行う際の作用を説明する。
先ず、ワークＷを基準平面部において、下型２２のクランプ部２１にテーパスペーサ２７を用いてクランプする。具体的には、ワークＷの基準平面部を下型２２の孔２６に挿入し、基準平面部と上側面２６ｂとの間にテーパスペーサ２７を嵌合させてワークＷを固定する。ワークＷはティルトブラケット１３と若干異なる形状に外形加工が施されている。そして、図３に示すように、ブラケット部１６となる部分が基準平面部としてクランプ部２１に固定される。この状態では、図２に示すように、ワークＷは、基準平面部がクランプ部２１に固定されるとともに被曲げ加工部がプレス面２４の上方に突出する状態に保持される。

板厚が１９ｍｍ以上の厚板構造材では、板厚のバラツキが±０．８ｍｍ程度あるが、テーパスペーサ２７を介してクランプすることにより、ワークＷの板厚にバラツキがあっても確実にクランプすることができる。

次に上型２３が下降され、下降に伴ってずれ防止ピン３０と係止穴２８との嵌合が開始された後、上型２３の水平部２９ｂがワークＷの上面に当接する。その状態で上型２３の下降が継続されてワークＷに曲げ力が作用し、ワークＷは上型２３の斜面部２９ａと次第に係合しつつオフセット曲げが行われる。この間、上型２３には水平方向への分力が作用するが、ずれ防止ピン３０が係止穴２８に嵌合された状態で下降するため、水平方向へのずれが防止された状態で、上型２３及び下型２２によるワークＷの曲げ加工が行われる。そして、ワークＷの被曲げ加工部全体が下型２２のプレス面２４及び上型２３のプレス面２９に圧接される状態になると上型２３の下降が終了する。

その後、上型２３が元の位置まで上昇され、テーパスペーサ２７によるクランプを解除してワークＷが取り出され、ティルトブラケット１３の曲げ加工が完了する。曲げ加工が完了したワークＷ（ティルトブラケット１３）は、図３に二点鎖線で示す部分が外形となるように外形加工が施されるとともに、挿通孔１６ａが形成されてティルトブラケット１３が完成する。

ワークＷが曲げられる際には、従来のオフセット曲げと異なり、曲げ部に対応する２箇所に局部的に力が作用するのではなく、水平部２９ｂがワークＷの上面に面接触した状態で曲げ加工が行われる。そのため、曲げ部１９ａ，１９ｂの内側に連なる面の各曲げ部１９ａ，１９ｂの両側部分に凸部が形成されるのが抑制される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ティルトブラケット１３は、板厚が１９ｍｍ以上の厚板構造材の曲げ加工で形成され、アウタマスト１１への取り付け部１８と、取り付け部１８から２つの曲げ部１９ａ，１９ｂを介して後方へ延びるブラケット部１６とが一体に形成されている。したがって鋳造に比べて生産性が高くなる。

（２）ティルトシリンダ１４のピストンロッド１４ａとの連結に使用される連結ピン１５が挿通される挿通孔１６ａが形成されたブラケット部１６は、２つの曲げ部１９ａ，１９ｂの内側に連なる面の各曲げ部１９ａ，１９ｂの両側部分が平坦に形成されている。したがって、見栄えが良く、図面寸法を確保することができる。ティルトブラケットが従来の曲げ加工方法で形成された場合は、図１（ｂ）に二点鎖線で示す円の範囲にかかるように凸部が形成されるため、凸部を削除する必要があるが、この実施形態ではそのような必要がない。

（３）ティルトブラケット１３は、挿通孔１６ａの中心と、挿通孔１６ａに近い曲げ部１９ｂの中心との距離が６０ｍｍ〜７０ｍｍと近くても、挿通孔１６ａが形成されたブラケット部１６は、２つの曲げ部１９ａ，１９ｂの内側に連なる面の各曲げ部１９ａ，１９ｂの両側部分が平坦に形成されている。したがって、ティルトブラケット１３とピストンロッド１４ａとの連結等に支障を来さない。

（４）厚板構造材に２つの曲げ部を形成する曲げ工法は、ワークＷを基準平面部でクランプするクランプ部２１を備えた第１の金型（下型２２）のクランプ部２１に、ワークＷをテーパスペーサ２７を介してクランプする。したがって、ワークＷの板厚にバラツキがあってもワークＷを確実にクランプすることができ、ワークＷが曲げ加工を受ける際にずれが生じるのが防止され、所定の形状に曲げ加工が行われて安定した品質を確保することができる。

（５）第１の金型（下型２２）及び第２の金型（上型２３）を両金型の横方向へのずれを防止する横ずれ防止部（係止穴２８及びずれ防止ピン３０）が係合する状態で、クランプ部２１から突出したワークＷの被曲げ加工部に対して基準平面部と垂直方向に相対移動させて金型のプレス面２４，２９がワークＷに面接触する状態でワークＷに曲げ加工を行う。したがって、従来の曲げ工法と異なり、曲げ始めにワークＷの曲げ部１９ａ，１９ｂに対応する箇所に局部的に荷重が加わるのが回避され、曲げ部１９ａ，１９ｂの中心に凹部が形成されたり、その両側に凸部が形成されたりするのが抑制される。その結果、曲げ部の近くに形成された凸部を曲げ工程の後で切削除去する作業が不要になる。

（６）クランプ部２１は、テーパスペーサ２７をワークＷの基準平面部と上側面２６ｂとの間に嵌合してワークＷをクランプする。したがって、一定厚さのスペーサを用いる場合に比較して、容易にかつ確実にワークＷをクランプすることができる。

（７）両金型（下型２２及び上型２３）のプレス面２４，２９は水平部２４ｂ，２９ｂと斜面部２４ａ，２９ａとで構成されており、水平部２９ｂがワークＷの被曲げ加工部に当接した後、斜面部２９ａが被曲げ加工部に当接する。したがって、プレス面２９が確実に被曲げ加工部に面接触した状態で曲げ加工が行われる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように構成してもよい。
○ ティルトブラケット１３の板厚は１９ｍｍ以上であればよく、２５ｍｍに限らず、１９ｍｍとしたり、２５ｍｍより厚くしたり、１９ｍｍより厚くかつ２５ｍｍより薄くしたりしてもよい。なお、板厚が１９ｍｍの場合は、曲げ加工後に切断除去される部分の面積が少なくなる。

○ 挿通孔１６ａの中心と、挿通孔１６ａに近い曲げ部１９ｂの中心との距離は６０ｍｍ〜７０ｍｍに限らず、６０ｍｍより小さくても、７０ｍｍより大きくても良い。
○ クランプ部２１はテーパスペーサ２７を介してワークＷをクランプできる構成であればよく、孔２６に限らず、逆Ｌ字状の係止部を設けてもよい。

○ 横ずれ防止部は、一組の係止穴２８及びずれ防止ピン３０に限らず複数組としたり、係止穴２８を上型２３に設け、ずれ防止ピン３０を下型２２に設けたり、下型２２及び上型２３に係止穴２８及びずれ防止ピン３０の両方を設けたりしてもよい。

○ 係止穴２８及びずれ防止ピン３０の形状は円柱状に限らず任意の形状でよい。
○ 横ずれ防止部は穴とピンの組み合わせに限らず、複数の凸部あるいは凸条の組み合わせでもよい。

○ 上型２３が下降する構成に代えて、下型２２が上昇する構成や、下型２２の上昇及び上型２３の下降を組み合わせた構成としてもよい。
○ 第１の金型及び第２の金型はワークを水平に保持した状態で曲げ加工を行う構成に限らず、ワークを垂直に保持した状態で曲げ加工を行う構成であってもよい。

○ 前記厚板構造材の曲げ工法は、ティルトブラケット１３の製造に限らず、厚板構造材で形成され２つの曲げ部を有する製品に適用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。

（１）ティルトブラケットの取り付け部とブラケット部とは平行に延びるように形成されている。
（２）前記両金型のプレス面は水平部と斜面部とで構成されており、水平部がワークの被曲げ加工部に当接した後、斜面部が被曲げ加工部に当接する。

（ａ）はマストとティルトブラケットの関係を示す側面図、（ｂ）はティルトブラケットの側面図、（ｃ）はティルトブラケットの平面図。 曲げ加工を行う金型とワークとの関係を示す模式正面図。 曲げ加工を行う下型とワークとの関係を示す模式平面図。 （ａ）は従来技術のティルトブラケットを示す模式側面図、（ｂ）は模式断面図。 （ａ）は従来技術のオフセット曲げ加工を行う金型の模式図、（ｂ）は金型とワークとの関係を示す模式図。 （ａ），（ｂ）は別の従来技術の曲げ工法を示す模式断面図。 従来技術のティルトブラケットの模式平面図。

符号の説明

Ｌ…距離、Ｗ…ワーク、１１…マストを構成するアウタマスト、１３…ティルトブラケット、１４…ティルトシリンダ、１４ａ…ピストンロッド、１５…連結ピン、１６…ブラケット部、１６ａ…挿通孔、１８…取り付け部、１９ａ，１９ｂ…曲げ部、２１…クランプ部、２２…第１の金型としての下型、２３…第２の金型としての上型、２４，２９…プレス面、２７…テーパスペーサ。

Claims (2)

1. 対向配置された第１の金型及び第２の金型を使用して厚板構造材をプレスすることにより厚板構造材に２つの曲げ部を形成する曲げ工法であって、
   前記第１の金型には、当該第１の金型のプレス面から前記第２の金型側へと突出形成されたブロック部が設けられており、前記ブロック部には、前記厚板構造材をクランプするためのクランプ孔が形成されており、
   前記第１の金型のプレス面における前記厚板構造材と干渉しない位置には、係止穴が形成されており、前記第２の金型のプレス面には、前記係止穴に嵌合可能な横ずれ防止ピンが突設されており、
   前記厚板構造材を前記クランプ孔に挿入するとともに前記厚板構造材と前記クランプ孔の内面との間にテーパスペーサを嵌合させることで前記厚板構造材をその基準平面部でクランプし、前記第１の金型の係止穴に前記第２の金型の横ずれ防止ピンが嵌合する状態で、前記第１の金型及び第２の金型を、前記クランプ孔から突出した厚板構造材の被曲げ加工部に対して前記基準平面部と垂直方向に相対移動させて前記第１の金型及び第２の金型のプレス面が厚板構造材に面接触する状態で厚板構造材に曲げ加工を行う厚板構造材の曲げ工法。
2. 前記第１の金型及び前記第２の金型のプレス面は、水平部と斜面部とで構成されており、前記水平部が前記厚板構造材の被曲げ加工部に当接した後、前記斜面部が前記被曲げ加工部に当接する請求項１に記載の厚板構造材の曲げ工法。

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