特許 7590516 ポータブル切断機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】ポータブル切断機

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/00 20060101AFI20241119BHJP

   B23K 10/00 20060101ALI20241119BHJP

   B23K 7/00 20060101ALI20241119BHJP

   B23K 9/12 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

B23K37/00 Z

B23K10/00 501A

B23K7/00 501Z

B23K9/12 331Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023136437

(22)【出願日】2023-08-24

【審査請求日】2024-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000185374

【氏名又は名称】小池酸素工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】弁理士法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】出津野 清

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大輔

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２１６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２０６１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０８９６８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６２－２５１０９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３７／００

Ｂ２３Ｋ １０／００

Ｂ２３Ｋ ７／００

Ｂ２３Ｋ ９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切断トーチを先端に取り付け可能なアームと、
前記アームの一端に設けられるアーム駆動軸と、
前記アーム駆動軸を回動させる駆動手段と、
前記駆動手段を収納するケーシングと、を有するポータブル切断機であって、
さらに、前記ケーシング内に外気を取り入れる給気ファンを有し、
前記ケーシングの外装板は、前記外装板の少なくとも前記切断トーチに対面する部位において、前記給気ファンにより外気を通過させる冷却通気路が形成されたことを特徴とするポータブル切断機。

【請求項2】

請求項１記載のポータブル切断機であって、
前記ケーシングの内部において、前記外装板に並行する内装板が装着され、
前記冷却通気路は、前記外装板と前記内装板との間に形成されたことを特徴とするポータブル切断機。

【請求項3】

請求項１または２記載のポータブル切断機であって、
前記駆動手段は、動力を発生させる駆動部材と、前記駆動部材の動力を前記アームに伝達する連動部材とを有することを特徴とするポータブル切断機。

【請求項4】

請求項３記載のポータブル切断機であって、
前記アームは、第１アーム部材及び第２アーム部材を有するリンク構造であって、
前記駆動部材は、第１駆動部材及び第２駆動部材を有し、
前記連動部材は、前記第１アーム部材と前記第１駆動部材とを連動させる第１連動部材と、前記第２アーム部材と前記第２駆動部材とを連動させる第２連動部材と、を有することを特徴とするポータブル切断機。

【請求項5】

請求項３記載のポータブル切断機であって、
前記連動部材は、一端が前記駆動部材に巻き掛けられる駆動ベルトと、前記駆動ベルトの他端が巻き掛けられ、アーム駆動軸に連結される駆動ディスクとからなることを特徴とするポータブル切断機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、切断するワークピース上や近傍に置かれて、ワークピースを切断する移動式のポータブル切断機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

大型の切断装置は、定盤上を移動する架台にトーチを設置し、切断トーチを水平方向に自在に平面移動させることで、定盤上のワークピースを切断する構造が一般的である。

【0003】

一方、ワークピース上やワークピースの近傍に配置し、切断トーチ自体を切断装置が有する移動手段によりワークピース上を移動させて、これを切断するポータブル切断機も開発されており、可搬型装置に関して以下の文献が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開昭６３－００２５６７号公報

【文献】特開２０１２－２１８１４４号公報

【0005】

特許文献１には、可搬性の溶接ロボット(100)が開示されており、少なくともX軸・Z軸の２方向に移動可能なアーム(6)に溶接トーチ(8)を取り付けており、溶接トーチ(8)を用いてワークピースを加工する。溶接トーチ(8)に替えて切断トーチを取り付ければ、可搬性の切断機として機能する。

【0006】

また、特許文献２に開示されるものは切断機ではないが、第１アーム(12)及び第２アーム(14)を組み合わせることで、第１ステージ(18)及び第２ステージ(20)上の水平面に沿ってアーム先端が移動する構造が開示されている。これらアーム(12)(14)に切断トーチを取り付ければ、切断機として機能する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

架台の駆動装置やトーチの制御装置が切断トーチから離れて設置される大型の切断装置と異なり、可搬式のポータブル切断機では、ワークピースの切断作業が切断トーチを先端に取り付けたアームの移動範囲内で行われるため、切断機本体のケーシング内に配置されるアームの駆動装置が切断トーチによる熱を受けやすい。

【0008】

そして、切断装置本体内に配置される駆動装置たるモータやそれを制御する制御基板は、ケーシングが切断トーチからの熱を受け、ケーシング内が高温になると、熱がモータなどの駆動手段や制御基板の動作に高負荷を与えて、結果、アームの精密な動作を阻害して、加工精度を悪化させるという問題点があった。

【0009】

そこで、本発明の目的は、切断機本体の近傍で切断作業が行われるポータブル切断機であっても、アームに取り付けられる切断トーチの熱が切断機本体のケーシング内に配置されるアームの連動部材に影響を与えることのない切断機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決する本発明は、切断トーチを先端に取り付け可能なアームと、前記アームの一端に設けられるアーム駆動軸と、前記アーム駆動軸を回動させる駆動手段と、前記駆動手段を収納するケーシングと、を有するポータブル切断機であって、さらに、前記ケーシング内に外気を取り入れる給気ファンを有し、前記ケーシングの外装板は、前記外装板の少なくとも前記切断トーチに対面する部位において、前記給気ファンにより外気を通過させる冷却通気路が形成されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係るポータブル切断機では、アームを回動させる連動部材がケーシング内に収められている状態において、ケーシングに形成された冷却通気路がケーシング表面に伝わる切断トーチからの熱を冷却し、ケーシング内部の温度上昇を防止することができる。このため、ケーシング内部に配置される駆動手段への悪影響を防止することができ、ポータブル切断機の加工精度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係るポータブル切断機の構成概念を示す斜視図である。

【図2】同実施形態のポータブル切断機の平面図である。

【図3】同実施形態のポータブル切断機の背面図である。

【図4】同実施形態のポータブル切断機のケーシング天板を外した状態を示す部分斜視図である。

【図5】同実施形態のポータブル切断機の内部構造を説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係るポータブル切断機の実施形態について図面を用いて説明する。ポータブル切断機は、アームの先端に切断トーチを装着し、板状の被切断材であるワークピースの近傍、あるいはその上にポータブル切断機を置いて、アーム先端を自在に動かすことで、ワークピースを切断可能とする装置である。

【0014】

［切断装置の全体構成の説明］
図１及び図２に示すように、本実施形態の切断機Ａは、アーム２を有し、後述する駆動部材たるステッピングモータ３Ａ、３Ｂや連動部材たる駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１を収納した(図４、図５参照)ケーシング１と、ケーシング１を載せる基台６とから構成される。

【0015】

ケーシング１は、鉄やステンレス等で形成された箱体であって、その側面は直線状の左カバー11、湾曲したフロントカバー12、そして直線状の右カバー13で構成される。そして、これらカバー11、12、13は、上方から天井板14、下方から底板15で挟み込み、背面をリアカバー16で塞ぐことで、ケーシング１の内部空間を外部から隔離している。特に、切断作業を行う際に、切断トーチ100に対して対向する部位となるフロントカバー12は、その表面を湾曲させて、熱が広い面積で受けることがない形状としている。

【0016】

また、ケーシング１背面のリアカバー16には外部からケーシング１の内部に外気を導入する給気ファン５を取り付けており、後述する給気ファン５がリアカバー16から突出して取り付けられている。

【0017】

、
ケーシング１の底面は、基台６の、ケーシング１より同左右方向に大きい金属製のプレート61の上に載置されており、ケーシング１の左右に２つのハンドル62、62を固定している。ユーザは、これらハンドル62、62を使って持ち上げることで切断機Ａを移動させることができる。

【0018】

［複数のアームによるリンク構造の説明］
アーム２は、第１アーム部材21、第２アーム部材22、第３アーム部材23を有している。第１アーム部材21はそのアーム本体21ａの回動基部21ｂをケーシング1内に配置される、後述の第1駆動ドラム４Ａ２の回動軸４Ａ３に連結されており、第２アーム部材22はアーム本体21ａの回動基部21ｂを、同様に第２駆動ドラム４Ｂ２の回動軸４Ｂ３に取り付けたホーン22ｄに回動自在に連結されている(図４、図５参照)。

【0019】

そして、第１アーム部材21のアーム本体21ａの先端部21ｃは、第３アーム部材23のアーム本体23ａの基部23に回動可能に連結され、また、第２アーム部材22のアーム本体22ａの先端部22ｃは、第３アーム部材23のアーム本体23ａの中途部に回動可能に連結されている。

【0020】

第１アーム部材21のアーム本体21ａと第２アーム部材22のアーム本体22ａとは略平行に設置されて、第３アーム部材23のアーム本体23ａとともにリンク構造を構成する。そして、第３アーム部材23の先端23ｃは切断トーチ100のコネクター101と連結するブラケットとなり、かかるリンク機能により切断トーチ100を自在に動かすことができる構造となっている。

【0021】

すなわち、第１アーム部材21は第１駆動ドラム４Ａ２により回動し、第２アーム部材22は第１アーム部材21と独立して回動する第２駆動ドラム４Ｂ２により回動し、両者の回動角度を組み合わせることにより、第３アーム部材23の先端23ｃに取り付けた切断トーチ100を平面上で自在に動かすことができる。

【0022】

なお、切断トーチ100は、ガストーチ、プラズマトーチ等、多様な切断トーチから選択することもでき、また、これに替えて、ワークピースに文字を文字や図形を記載するマーキング装置を取り付けて使用することもできる。

【0023】

［ケーシング内構成の説明］
図３に示すように、ケーシング１のリアカバー16の左側には後述する冷却通気路F(図４、５参照)に続く開口18が形成されており、この開口18を覆うように、給気ファン５が取り付けられている。給気ファン５は、開口18から左カバー12の内側面に風を送るように角度を持って取り付けられており、給気口Ｆinたる開口５ａが正面に配置されている。

【0024】

また、リアカバー16の右側には、上記冷却通気路Fの排気口Foutたる開口部19が形成されている。さらに、リアカバー16の右側には、切断機Ａの電源口やデータ用コネクター等の接続部20が配置されており、適宜、これらに外部装置を接続することで電源供給や制御を行うことができる。

【0025】

以下、図４及び図５を用いて、切断装置Ａの内部構造を説明する。ケーシング１内には、回転角度を正確に制御できるステッピングモータ３Ａ、３Ｂがケーシング１の左右方向に並列に設置され、その前方に駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２を上下に重ねた駆動ドラム４を配置している。

【0026】

そして、ステッピングモータ３Ａ、３Ｂの本体３Ａ１、３Ｂ１の上端に突出する回動軸３Ａ２、３Ｂ２と、駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２の周側面に、それぞれ合成樹脂製の駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ２の一端、他端が架け渡されている。

【0027】

［連動部材の説明］
ここで、ステッピングモータ３Ａ、３Ｂの回動軸３Ａ２、３Ｂ２の周側面にはギア歯が形成されており、また、駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２の周側面にも同様にギア歯が形成されている。そして、駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１は、その裏面にも、これらギア歯に噛合するラックが形成されるタイミングベルトであり、両者がかみ合うことで、回動軸３Ａ２、３Ｂ２の回転角度を正確に駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２に伝達することができる。

【0028】

そして、駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２は、同芯のアーム駆動軸４Ａ３、４Ｂ３を有しており、それぞれが前述した第１アーム部材21の回動基部21ｂ、第２アーム部材22のホーン22ｄに連結されており、ステッピングモータ３Ａ、３Ｂの回転角度を正確に第１アーム部材21、第２アーム部材22に伝達することができる。

【0029】

以上のように、図示しない制御装置により制御されるステッピングモータ３Ａ、３Ｂの回転角度は、駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１を介して、第１アーム部材21、第２アーム部材22を回動させ、両者によって形成されるリンク構造の、第３アーム部材23の先端に装着された切断トーチ100を自在の軌道で動かすことで、ワークピースから所望の形状を切りだすことができる。

【0030】

なお、本実施形態において本発明の連動部材は、駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１と駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２とにより構成される。

【0031】

さらに、リアカバー16の内面、接続部20と背中合わせとなる位置には、ステッピングモータ３Ａ、３Ｂを制御する制御装置17が取り付けられており、接続部20を介して外部から入力されたデータに基づき、制御装置17がアーム２を動かして切断トーチ100による切断作業を行う。

【0032】

［冷却通気路の説明］
次に、ケーシング１の内側に形成される冷却通気路Ｆについて説明する。ケーシング１の側面を構成する左カバー11、フロントカバー12、右カバー13は、それぞれ外装板11ａ、12ａ、13ａとその内側に距離を置いて並行して取り付けられる内装板11ｂ、12ｂ、13ｂとから構成される。

【0033】

すなわち、左カバー11には直線状の第１通気路Ｆ１、フロントカバー12には湾曲した第２通気路Ｆ２、そして右カバー１３には直線状の第３通気路Ｆ３が形成されてそれぞれの端部同士が連結され、ケーシング１の右側面、正面、左側面を一周する冷却通気路Ｆが形成されることとなる。第１通気路Ｆ１の一端は給気ファン５側に向けて開放された開口18に連通している。

【0034】

一方、ケーシング１の底板15との関係では、内装板11ｂ、12ｂ、13ｂはこの底板15の上に立設されるのに対して、外装板11ａ、12ａ、13ａは底板15の周縁を回るように基台６のプレート61上に設置されている。すなわち、底板15の縁部が通気路Ｆの底面を構成するが、ここに所定間隔で複数の通気孔19ａが、さらに第３通気路Ｆ３の終端に間欠孔19ａより大きい排気孔19ｂが開口している。

【0035】

そして、リアカバー16は、底板15上に立設されているため、ケーシング１内で高床式状態となった底板15の床下空間は、リアカバー16の下方のみで開放され、ここに開口19が形成される。そして、上述した複数の通気孔19ａ及び排気孔19ｂを介して、底板15の下方に流れ込んだ通気路Ｆの空気は、この開口19を介して、ケーシング１外へ排出されることとなる。

【0036】

本実施形態のポータブル切断機Ａは上述のような冷却通気路Ｆの構造を有しているため、 給気ファン５を駆動させることにより、給気口Ｆinたる開口５ａにより取り入れられたポータブル切断機Ａ外の空気は、給気ファン５内の給気空間Ｆ０と開口18を介して、第１通気路Ｆ１、第２通気路Ｆ２、第３通気路Ｆ３へと順次送られる。そして、この空気はケーシング１の外装板11ａ、12ａ、13ａを裏側から冷却したうえで、床面に開口した通気孔19ａ及び排気孔19ｂを介して、底板15の床下空間に送られ、最後は排気口Ｆoutたる開口19から再び装置外へ排気される。

【0037】

ここで、アーム２先端のトーチ100に点火して切断作業を行う場合、その放射熱は、ケーシング１の側面、特にフロントカバー12の外装板12ａを熱するが、その裏面において第２通気路Ｆ２内を通過する空気がその熱を奪い、排気口Ｆoutから空気とともに排熱される。

【0038】

このため、切断トーチ100からの放射熱をケーシング１が受けても、冷却通気路Ｆにより、そこを流通する空気がケーシング１を直接裏面から冷やすために、ケーシング１の内部に温度が蓄積することを防止することができる。

【0039】

特に、フロントカバー12を前方に突出するように湾曲した形状としているため、左カバー11の第１通気路Ｆ１とフロントカバー12の第２通気路Ｆ２とを鈍角で連結しているため、空気の循環を円滑にし、その流量を増やすことができる。また、フロントカバー12の湾曲形状は、その内側に駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２を無駄なスペースなく収めることができ、より切断装置Ａのコンパクト化を実現する。

【0040】

上述のように、駆動アーム２を回動する駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１は、ステッピングモータ３Ａ、３Ｂの回動軸３Ａ２、３Ｂ２と、駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２との間で、正確な駆動量を伝達しなければならないが、このため、熱による回動軸３Ａ２、３Ｂ２や、駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２の変形、あるいは駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１の伸張が起こると、その動作が不安定になり、ひいては切断トーチ100によるワークピースの工作精度に影響を与える。

【0041】

また、ケーシング１の内部に設置されている制御装置17も熱の影響を受けやすく、ケーシング１内の温度が上昇することで、その作動が不安定となり、同様に、切断トーチ100によるワークピースの工作精度に影響を与える。

【0042】

このため、本実施形態の切断装置Ａによれば、冷却通気路Ｆの働きにより、切断トーチ100からの熱を効率よくケーシング１の外部に排熱して、ケーシング１内部の熱が上昇することを防止でき、連続使用しても、切断装置Ａの切断精度を維持することができる。

【0043】

なお、本実施形態においては、本発明の連動部材として、駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１と駆動ディスク４Ａ２、４Ｂ２とにより構成したが、例えば、ギアやローラを用いた連動機機構や、ロッドとホーンを使ったリンク機構等、多様な構造を選択することができる。

【0044】

また、本実施形態においては、各カバー11、12、13のいずれも外装板と内装板とにより形成したが、例えば、フロントカバー12のみを外装板と内装板で形成し、この部分のみに通気路Ｆを形成することもできる。この場合、フロントカバー12の通気路Ｆ２を通過した空気は、駆動ベルト４Ａ１、４Ｂ１の周囲を通して、リアカバー16に別途設けた排気口から排気する構造としてもよい。

【0045】

また、フロントカバー12の裏面のみを冷却するように、給気ファン５からチューブなどにより専用の送風路を設置して、フロントカバー12の裏面の通気路Fに空気を送るような構造としてもよい。

【符号の説明】

【0046】

Ａ ポータブル切断装置
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ （冷却）通気路
１ ケーシング
11 左カバー
11ａ外装板
11ｂ内装板
12 フロントカバー
12ａ外装板
13 右カバー
13ａ 外装板
13ｂ 内装板
17 制御装置
16 リアカバー
19 排気口(Fout)
２ アーム（リンク構造）
21 第１アーム部材
22 第２アーム部材
23 第３アーム部材
３Ａ、３Ｂ ステッピングモータ（駆動部材、駆動手段の一部）
３Ａ１、３Ｂ１ 駆動装置本体（駆動手段の一部）
３Ａ２、３Ｂ２ 回動軸（駆動手段の一部）
４ 駆動ドラム（連動部材、駆動手段の一部）
４Ａ１、４Ｂ１ 駆動ベルト（連動部材、駆動手段の一部）
４Ａ２、４Ｂ２ 駆動ディスク（連動部材、駆動手段の一部）
４Ａ３、４Ｂ３ アーム駆動軸（連動部材、駆動手段の一部）
５ 給気ファン
５ａ 給気口(Ｆin)
６ 基台
61 プレート
62 ハンドル
100 切断トーチ

【要約】

【課題】
切断機本体の近傍で切断作業が行われるポータブル切断機であっても、アームに取り付けられる切断トーチの熱がケーシング内に配置されるアームの連動部材に影響を与えることのないポータブル切断機を提供すること。
【解決手段】
本願発明のポータブル切断装置は、切断トーチを先端に取り付け可能なアームと、前記アームの一端に設けられるアーム駆動軸と、前記アーム駆動軸を回動させる駆動手段と、前記駆動手段を収納するケーシングと、を有するポータブル切断機であって、さらに、前記ケーシング内に外気を取り入れる給気ファンを有し、前記ケーシングの外装板は、前記外装板の少なくとも前記切断トーチに対面する部位において、前記給気ファンにより外気を通過させる冷却通気路が形成されたことを特徴とする 。
【選択図】 図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】