CN106660235A - 模具的清洗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模具的清洗系统，即使是具有复杂形状的成型面的模具，也可以不借助人手，在防止成型面损伤的同时高效去除脏污。清洗模具(11)时，通过摄像机(3)获取该模具(11)的成型面(12)的三维图像数据，根据获取的图像数据，通过控制装置(7)控制机械臂(6a、6b)的动作，使激光头(4)沿该成型面(12)移动的同时，照射激光振荡器(2)提供的激光(L)，去除附着在该成型面(12)上的脏污(X)。

Description

模具的清洗系统
技术领域
本发明涉及一种模具的清洗系统，更具体而言，涉及一种即使是具有复杂形状的成型面的模具，也可以不借助人手，在防止成型面损伤的同时高效去除脏污的模具的清洗系统。
背景技术
在用于硫化轮胎等的橡胶制品的模具的成型面，每次硫化都会附着来自橡胶成分和添加剂的少量脏污。重复使用模具导致该脏污慢慢积累，如果放任脏污不管，就会对硫化的产品的品质产生不良影响。为此，需要适当清洗成型面，去除脏污。作为清洗模具的方法，已知有喷净法、激光清洗方法、等离子清洗方法等。
喷净法容易损伤成型面，因此，为了防止清洗对成型面造成损伤，优选采用向成型面照射激光，通过其冲击波去除脏污的激光清洗方法，以及通过产生的等离子使脏污产生化学反应并去除的等离子清洗方法。其中，等离子清洗方法在单位时间内可清洗的面积较小，因此，考虑到效率性，更优选激光清洗方法。
已提出多种使用激光的模具的清洗方法(例如，参照专利文献1、2)。根据专利文献1记载的清洗方法，将激光振荡器提供的激光(CO2激光)从激光头照射至模具的成型面去除脏污。此时，使激光头移动的机械臂(操纵器)受到模具的原形状数据(CAD数据等)和激光头的位置校准机构控制，使激光头沿成型面的凹凸移动(参照专利文献1的0011段、0021～0025段等)。
但是，模具的成型面并不是全都形成为相同的形状，而是形成为各种形状。因此，根据专利文献1记载的方法，为了清洗成型面为不同形状的模具，在每次清洗模具时都需要进行调用控制装置中存储的该模具的原形状数据的作业。成型面的形状种类繁多的轮胎硫化用模具时，每次清洗，都需要确认清洗的模具和原形状数据对应，存在作业繁杂的问题。
根据专利文献2记载的清洗方法，将激光照射器固定到规定位置，移动并转动模具，使模具表面相对于激光的光轴从垂直姿势变为倾斜姿势。为了这样转动模具，需要事先进行该动作的教学等工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-62633号公报
专利文献2：日本专利特开2004-167744号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种模具的清洗系统，即使是具有复杂形状的成型面的模具，也可以不借助人手，在防止成型面损伤的同时高效去除脏污。
技术方案
为达成上述目的，本发明的模具的清洗系统具有：激光振荡器；激光头，其将该激光振荡器提供的激光照射至模具的成型面；机械臂，其使该激光头三维自由移动；以及控制装置，其控制该机械臂的动作，所述模具的清洗系统的特征在于，设置有获取所清洗模具的成型面的三维图像数据的摄像机，清洗模具时，根据由所述摄像机获取的所述图像数据控制所述机械臂的动作，从而在使所述激光头沿该成型面移动的同时，照射激光清洗该成型面。
有益效果
根据本发明，清洗模具时，通过摄像机获取所清洗模具的成型面的三维图像数据。因此，可准确掌握清洗时的模具的成型面的形状。从而，不需要进行在每次清洗时从数据库调用作为清洗对象的模具的成型面的形状数据，并确认模具实物和形状数据的对应关系这些借助人手的作业。而且，根据获取的图像数据，使激光头沿该成型面移动的同时，照射激光清洗该成型面，因此，即使是具有复杂形状的成型面的模具，也可不借助人手，在防止成型面损伤的同时高效去除脏污。此外，即使成型面的形状经时变化，由于可获取清洗当时的成型面的图像数据，因此，与使用事前存储的成型面的形状数据的情况相比，有利于干净地清洗脏污，不留残余。
此处，例如，也可进行以下设定：根据由所述摄像机获取的清洗后的模具成型面的三维图像数据，掌握该成型面的清洗状态，将该掌握的清洗状态以及该成型面的位置信息存储至所述控制装置，对于所述掌握的清洗状态不满足预先设定的基准的成型面的位置，再次从所述激光头照射所述激光进行清洗。通过该设定，在之后仅对特别脏的位置(范围)进行再次清洗，有利于高效、干净地去除脏污。
作为所述激光头，具有激光照射范围不同的多个激光头，对于预先设定的特定部位，使用激光照射范围相对较小的激光头，或者也可以设定为在激光照射范围相对较大的激光头的基础上，使用激光照射范围相对较小的激光头进行清洗。通过该设定，对于比较平坦宽阔的部位，使用激光照射范围相对较大的激光头就能在短时间内完成清洗。另一方面，对于在成型面的狭窄范围内复杂嵌入凹凸的部位，通过使用激光照射范围相对较小的激光头，即使是复杂形状的部分也可以均匀地照射到激光，因此，可干净地去除脏污。
也可进行以下设定：具有依次检测所述激光照射的所述成型面的温度的温度传感器，该温度传感器的检测温度超过预先设定的允许温度时，中断所述激光的照射。该设定时，可避免照射的激光造成成型面过度加热的情况。也就是说，可防止激光导致的成型面热变形故障。
无钉轮胎硫化用模具的成型面具有复杂的形状，充气轮胎硫化用复合铸造模具在成型面形成有微小的间隙，所以通过适用本发明，可在防止成型面损伤的同时高效去除脏污。
附图说明
图1是通过俯视图例示本发明的模具的清洗系统的说明图。
图2是通过俯视图例示无钉轮胎硫化用模具的成型面的说明图。
图3是通过截面视图放大例示复合铸造模具的成型面的说明图。
图4是通过正视图例示摄像机和所清洗模具的说明图。
图5是通过侧视图例示摄像机和所清洗模具的说明图。
图6是通过侧视图例示激光头和所清洗模具的说明图。
图7是通过正视图例示激光头和所清洗模具的说明图。
具体实施方式
下面将基于附图所示的实施方式对本发明的模具的清洗系统进行说明。
以下说明中，以轮胎硫化用模具作为清洗对象，但本发明并不仅限于轮胎，可用于清洗橡胶制品硫化用的模具。
图1例示的本发明的模具的清洗系统1具有；激光振荡器2、激光头4、安装有激光头4的机械臂6、控制机械臂6的动作的控制装置7，以及摄像机3。摄像机3获取模具11的成型面12的三维图像数据。该实施方式中，还具有温度传感器8，其依次检测激光L照射的成型面12的温度。摄像机3和温度传感器8安装在机械臂6的前端部，摄像机3获取的图像数据和温度传感器8检测的温度数据输入至控制装置7中。
除激光振荡器2以外，清洗系统1的主要构成要素配置在形成为封闭空间的清洗室9的内部。清洗室9的结构如下：设有入口门9a和出口门9b，入口门9a和出口门9b关闭时形成封闭空间，可遮挡激光L。
入口门9a连接有搬入用传送带装置10a，出口门9b连接有搬出用传送带装置10c。搬入用传送带装置10a和搬出用传送带装置10c之间为清洗室9的内部空间，在该位置配置有处理用传送带装置10b。该实施方式中，处理用传送带装置10b以圆弧状弯曲的方式延伸设置。搬入用传送带装置10a上放置有要清洗的模具11，搬出用传送带装置10c上放置有清洗后的模具11。处理用传送带装置10b作为清洗模具11时的处理台发挥作用。
激光振荡器2和激光头4通过光纤电缆2a连接。由激光振荡器2提供的激光L通过光纤电缆2a传送至激光头4。作为本发明中使用的激光L，优选YAG激光。
通过激光头4，激光L照射至模具11的成型面12。机械臂6的构成如下：其安装至机械臂座5并可自由旋转，进而可旋转自如地连接多个机械臂部6a、6b。在机械臂6的前端部拆装自如地安装有激光头4。从而，通过控制机械臂6的动作，可使激光头4三维自由移动。
该实施方式中，如图6例示所示，具有激光照射范围不同的多个激光头4a、4b。一方是激光照射范围相对较大的激光头4a，另一方是激光照射范围相对较小的激光头4b。一方的激光头4a的构成如下：内置检流计反射镜，将激光L沿宽度方向扫描，可广范围地进行照射。激光照射范围是可变的(例如4mm以上70mm以下)。另一方的激光头4b将激光L照射至精确位置。也可具有多个激光照射范围可变的激光头4a，使彼此的激光照射范围各异。激光振荡器2的振荡频率例如为10kHz以上40kHz以下。从激光头4a发出的激光L沿宽度方向扫描的频率例如为20Hz以上150Hz以下。
作为清洗对象的模具11不仅限于普通类型的模具，例如可以为图2所示的无钉轮胎硫化用模具。该模具11在成型面12突出设置有槽成型凸起13、刀槽成型凸起14。槽成型凸起13与模具11的母材一体铸造，刀槽成型凸起14作为其他个体安装至成型面12。模具11的母材材质主要为铝，刀槽成型凸起14的材质为钢等。
刀槽成型凸起14的厚度约为0.4mm以上1.2mm以下。根据轮胎的胎面花纹，例如复杂的胎面花纹时，槽成型凸起13可能会变薄。因此，刀槽成型凸起14和薄壁的槽成型凸起13在模具清洗时为容易损伤的部分。另外，图2、图3～图7中记载的C箭头、R箭头、W箭头分别表示插入模具11进行硫化的轮胎的周向、半径方向、宽度方向。
另外，作为清洗对象的其他种类的模具11，例如有图3所示的充气轮胎硫化用复合铸造模具。该模具11通过在铸造第1铸造部15后铸造第2铸造部16即所谓的复合铸造的方式制造。通过熔铸的熔融金属的凝固收缩，第1铸造部15和第2铸造部16的复合铸造部M形成微小的间隙g。该微小间隙g的大小例如为5μm以上80μm以下。与微小间隙g连通形成有排气孔17。该模具11中，轮胎硫化时不需要的空气和气体从成型面12通过微小间隙g排出至排气孔17，通过排气孔17排出至模具11的外部。该微小间隙g为模具清洗时容易损伤的部分。
接下来，对使用该清洗系统1清洗模具11的成型面12的步骤进行说明。
首先，将要清洗的模具11放置在搬入用传送带装置10a上。然后，打开入口门9a，运转搬入用传送带装置10a和处理用传送带装置10b，将要清洗的模具11移至处理用传送带装置10b上并定位至规定位置。之后，关闭入口门9a，清洗室9形成为密闭空间。本发明为清洗室9不变为密闭空间激光振荡器2就不运作的互锁结构。
接下来，如图4、图5例示所示，通过使机械臂6移动，将摄像机3配置至合适的位置，获取模具11的成型面12的三维图像数据。该实施方式中为以下构成：通过机械臂6将1个摄像机3移至目标位置(成型面12的上方位置、侧方位置等)，获取成型面12的形状数据。也可设置多台摄像机3，分别通过固定的多个摄像机3，拍摄成型面12的平面形状数据、侧面形状数据并获取成型面12的三维图像数据。
随后，根据获取的该模具11的成型面12的三维图像数据(形状数据)，控制机械臂6的动作，如图6、图7例示所示，使激光头4沿该成型面12移动。如此使激光头4移动的同时，将激光振荡器2提供的激光L照射至成型面12。通过照射的激光L，成型面12上附着的脏污X被去除并清洗干净。
此处，为了抑制激光L的照射不均，尽量维持激光头4的前端和与之相向的成型面12的间隔使其保持一定，同时，控制激光头4的移动方向和激光L的照射方向。移动激光头4时，尽量使其移动速度一定，覆盖整个清洗对象范围。
该实施方式中，一起使用2个激光头4a、4b来照射激光L，但也可以在使用任一个激光头4后再使用另一个激光头4。例如，移动激光照射范围相对较大的激光头4a使其覆盖整个清洗对象范围，照射激光L后，使用激光照射范围相对较小的激光头4b照射激光L。
如上所述，根据本发明，清洗模具11时，通过摄像机3获取所清洗模具11的成型面12的三维图像数据。因此，可准确掌握清洗时的成型面12的形状。由此，即使以成型面12各异的多个模具11为清洗对象，也不需要进行在每次清洗时调用作为清洗对象的模具11的成型面12的形状数据，并确认模具实物和形状数据的对应关系这些借助人手的作业。
而且，根据获取的图像数据，使激光头4沿该成型面12移动的同时照射激光L，因此，即使是像无钉轮胎硫化用模具和充气轮胎硫化用复合铸造模具一样具有复杂形状的成型面12的模具11，也可不借助人手，在防止成型面12损伤的同时高效去除脏污X。
此外，即使成型面12的形状经时变化，由于可获取清洗当时的成型面12的图像数据并在移动激光头4时使用该图像数据，因此，与使用事前存储的成型面12的形状数据的情况相比，有利于干净地清洗脏污，不留残余。
该实施方式中，通过摄像机3再次获取清洗后的成型面12的图像数据，根据该获取的图像数据，掌握该成型面12的清洗状态。掌握的清洗状态以及该成型面的位置信息预先存储至控制装置7中。将激光L照射至成型面12的全部范围后，对于所掌握的清洗状态不满足预先设定的基准的成型面12的位置，再次使激光头4移至该位置，照射激光L进行清洗。
控制装置7中预先输入、设定有判断清洗状态合适(脏污X已去除)或不合适(脏污X残留)的基准。因此，通过控制装置7判断所掌握的清洗状态是否满足预先设定的基准。
判断清洗状态的基准例如根据由摄像机3获取的成型面12的图像数据的色彩浓淡设定。达到一定程度以上的浓度时，设定为脏污X残留。或者，也可获取照射激光L前和照射后的成型面12的图像数据，对比两个图像数据，根据色彩的浓淡变化设定基准。色彩的浓淡未变化，或变化程度较小时，设定为脏污X残留。通过如此进行设定，在之后仅对特别脏的位置(范围)进行再次清洗，有利于高效、干净地去除脏污X。
预先在控制装置7中输入、设定特定的部位，对于该设定的特定部位，使用激光照射范围相对较小的激光头4b，或者也可以在激光照射范围相对较大的激光头4a的基础上，使用激光照射范围相对较小的激光头4b进行清洗。作为特定部位，例如为图2例示的刀槽成型凸起14的根部周边范围等复杂形状的范围和图3例示的复合铸造部M的微小间隙g的内周面。
通过该设定，对于比较平坦宽阔的部位，使用激光照射范围相对较大的激光头4a就能在短时间内完成清洗。另一方面，对于在成型面12的狭窄范围内复杂嵌入凹凸的部位，通过使用激光照射范围相对较小的激光头4b，即使是复杂形状的部分也可以均匀地照射到激光L，因此，可干净地去除脏污X。
也可通过温度传感器8依次检测激光L照射的成型面12的温度。在控制装置7中预先输入、设定允许温度。将该允许温度设为低于模具11的熔融温度的规定温度。温度传感器8的检测温度超出预先设定的允许温度时，中断激光L的照射。例如，即使在由于未预料到的因素导致激光头4的移动速度变慢、停止等故障发生时，通过预先进行该设定，也可避免照射的激光L导致成型面12过度加热的情况。也就是说，可防止激光L导致的成型面12热变形和损伤的故障。
模具11的清洗完成后，打开出口门9b，运转处理用传送带10b和搬出用传送带10c，将清洗完成的模具11从清洗室9的内部移至外部。此时，打开入口门9a，使搬入用传送带10a运转，将下一个要清洗的模具11从清洗室9的外部移至内部，定位至处理用传送带10b上的规定位置。如此，依次连续清洗模具11。
符号说明
1 清洗系统
2 激光振荡器
2a 光纤电缆
3 摄像机
4、4a、4b 激光头
5 机械臂座
6 机械臂
6a、6b 机械臂部
7 控制装置
8 温度传感器
9 清洗室
9a 入口门
9b 出口门
10a 搬入用传送带装置
10b 处理用传送带装置(处理台)
10c 搬出用传送带装置
11 模具
12 成型面
13 槽成型凸起
14 刀槽成型凸起
15 第1铸造部
16 第2铸造部
17 排气孔
M 复合铸造部
L 激光
X 脏污
g 微小间隙

Claims (5)

1.一种模具的清洗系统，具有：激光振荡器；激光头，其将所述激光振荡器提供的激光照射至模具的成型面；机械臂，其使所述激光头三维自由移动；以及控制装置，其控制所述机械臂的动作，所述模具的清洗系统的特征在于，
设置有获取所清洗模具的成型面的三维图像数据的摄像机，清洗模具时，根据由所述摄像机获取的所述图像数据控制所述机械臂的动作，从而在使所述激光头沿所述成型面移动的同时，照射激光清洗所述成型面。
2.根据权利要求1所述的模具的清洗系统，其中，进行以下设定：根据由所述摄像机获取的清洗后的模具成型面的三维图像数据，掌握所述成型面的清洗状态，将所述掌握的清洗状态以及所述成型面的位置信息存储至所述控制装置，对于所述掌握的清洗状态不满足预先设定的基准的成型面的位置，再次从所述激光头照射所述激光进行清洗。
3.根据权利要求1或2所述的模具的清洗系统，其中，作为所述激光头，具有激光照射范围不同的多个激光头，对于预先设定的特定部位，使用激光照射范围相对较小的激光头，或者设定为在激光照射范围相对较大的激光头的基础上，使用激光照射范围相对较小的激光头进行清洗。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的模具的清洗系统，其中，进行以下设定：具有依次检测所述激光照射的所述成型面的温度的温度传感器，所述温度传感器的检测温度超过预先设定的允许温度时，中断所述激光的照射。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的模具的清洗系统，其中，所述模具为无钉轮胎硫化用模具或充气轮胎硫化用复合铸造模具。
CN201580031894.3A 2014-06-26 2015-06-24 模具的清洗系统 Active CN106660235B (zh)

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