CN108136627B - 模具的清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使是具有复杂形状的成型面的模具，也无需人工操作而能防止成型面的损伤并且高效地去除污垢的模具的清洗系统。在清洗模具(11)时，通过摄像机(3)来获取该模具(11)的成型面(12)的三维图像数据，基于所获取的图像数据，通过控制装置(7)来控制臂(6a、6b)的动作，使激光头(4)沿着此成型面(12)移动的同时，照射从激光振荡器(2)供给的激光(L)来去除附着在此成型面(12)的污垢(X)，对于特定部位，使用相对较小的激光头(4b)或进一步添加相对较大的激光头(4a)来进行清洗，或者，使用激光照射宽度可变的激光头(4)，按所清洗的部位采用适当的激光照射宽度来进行清洗。

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，更详细而言，涉及一种即使是具有复杂形状的成型面的模具，也无需人工操作而能防止成型面的损伤并且高效地去除污垢的模具的清洗系统。

背景技术

在用于对轮胎等橡胶产品进行硫化的模具的成型面，每次进行硫化时都会附着少量来自橡胶成分、添加剂的污垢。该污垢会因模具的重复使用而逐渐积累，所以如果直接对污垢放任不管，则会对进行硫化的产品的质量产生不良影响。因此，需要适当地清洗成型面来去除污垢。作为清洗模具的方法，已知有喷丸清洗方法、激光清洗方法、等离子清洗方法等。

由于喷丸清洗方法容易损伤成型面，所以为了防止由清洗造成的成型面的损伤，理想的是对成型面照射激光来通过其冲击波去除污垢的激光清洗方法、通过产生的等离子体使污垢发生化学反应来去除的等离子清洗方法。不过，等离子清洗方法在单位时间所能清洗的面积小，所以当考虑效率性时，更理想的是激光清洗方法。

提出了各种使用激光的模具的清洗方法(例如，参照专利文献1、2)。在专利文献1所记载的清洗方法中，从激光头对模具的成型面照射由激光振荡器供给的激光(CO₂激光)来去除污垢。此时，通过模具的原始形状数据(CAD数据等)和激光头的位置校正单元来控制使激光头移动的臂(机械手)，使激光头沿着成型面的凹凸移动(参照专利文献1的第0011、0021～0025段等)。

然而，模具的成型面并不限于形成为相同形状，而是形成为各种形状。因此，在专利文献1所记载的方法中，为了清洗成型面为不同形状的模具，每次进行模具的清洗时都需要进行调用控制装置中存储的该模具的原始形状数据的作业。在成型面的形状为较大的种类的轮胎硫化用模具的情况下，存在如下问题：每次清洗时都需要确认要所清洗的模具与原始形状数据对应，作业会变得繁杂。

在专利文献2所记载的清洗方法中，将激光照射器固定在规定位置，使模具移动并以模具表面相对于激光的光轴从垂直的姿势变成倾斜的姿势的方式使模具转动。为了使模具这样转动，需要事先教会该动作等工序。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-62633号公报

专利文献2：日本特开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即使是具有复杂形状的成型面的模具，也无需人工操作而能防止成型面的损伤并且高效地去除污垢的模具的清洗系统。

技术方案

为了达到上述目的，本发明的模具的清洗系统具备：激光振荡器；激光头，对模具的成型面照射从该激光振荡器供给的激光；臂，使该激光头自如地进行三维移动；以及控制装置，控制该臂的动作，所述模具的清洗系统的特征在于，设置获取所清洗的模具的成型面的三维图像数据的摄像机，在清洗模具时基于由所述摄像机获取的所述图像数据来控制所述臂的动作，由此，使所述激光头沿着此成型面移动的同时，照射激光来清洗此成型面，作为所述激光头，具备头部大小不同的多个激光头，并设定成：对于预设的特定部位，使用相对小的激光头或除了相对大的激光头还使用相对小的激光头来进行清洗。

本发明的另一模具的清洗系统具备：激光振荡器；激光头，对模具的成型面照射从该激光振荡器供给的激光；臂，使该激光头自如地进行三维移动；以及控制装置，控制该臂的动作，所述模具的清洗系统的特征在于，设置获取所清洗的模具的成型面的三维图像数据的摄像机，在清洗模具时基于由所述摄像机获取的所述图像数据来控制所述臂的动作，由此，使所述激光头沿着此成型面移动的同时，照射激光来清洗此成型面，作为所述激光头，具备激光照射宽度可变的激光头，并设定成：按所清洗的部位预设适当的激光照射宽度，以预设的激光照射宽度来对各个所清洗的部位进行清洗。

有益效果

根据本发明，在清洗模具时，由摄像机获取所清洗的模具的成型面的三维图像数据。因此，能准确地掌握清洗时间点下的模具的成型面的形状。因此，无需每次清洗时都从数据库调用作为清洗对象的模具的成型面的形状数据，并进一步确认模具实物与形状数据的对应关系的经由人工操作的作业。然后，基于所获取的图像数据，使激光头沿着此成型面移动的同时，照射激光来清洗此成型面，所以即使是具有复杂形状的成型面的模具，也无需人工操作而能防止成型面的损伤并且高效地去除污垢。此外，即使成型面的形状随时间变化，也会获取清洗时间点下的成型面的图像数据，所以与使用事先存储的成型面的形状数据的情况相比，有利于无残留地干净地清洗污垢。

在本发明的前者的模具清洗系统中，例如，通过对凹凸复杂地挤在成型面的狭窄范围的特定部位使用相对较小的激光头，能将激光头配置在最佳位置而不会干扰模具等。伴随于此，即使对复杂形状的部分也能均匀地照射激光，所以有利于干净地去除污垢。或者，对于这种特定部位，也能在使用相对较大的激光头大致清洗整体后，再使用相对较小的激光头进行清洗。如果是相对较大的激光头，则能增大激光照射宽度，所以也能缩短清洗时间来有效地进行清洗。

在本发明的后者的模具清洗系统中，通过使用激光照射宽度可变的激光头，例如对于凹凸复杂地挤在成型面的狭窄范围的部位，相对减小激光照射宽度地进行清洗。由此，即使是复杂形状的部分，也能均匀地照射激光，所以有利于干净地去除污垢。此外，能仅对意图之内的范围照射激光，而不对意图之外的范围照射激光。另一方面，对于比较平坦且宽阔的部位，相对增大激光照射宽度地进行清洗。由此，能在短时间内清洗必要的范围。

在此，例如，还可以进行如下设定：基于由所述摄像机获取的清洗后的模具的成型面的三维图像数据来掌握此成型面的清洗状态，将该所掌握的清洗状态以及此成型面的位置信息存储于所述控制装置，对所述所掌握的清洗状态不满足预设的基准的成型面的位置，再次从所述激光头照射所述激光来进行清洗。当采用该设定时，后续仅对特别脏的位置(范围)进行重新清洗，所以有利于高效且干净地去除污垢。

也可以具备依次感测照射了所述激光的所述成型面的温度的温度传感器，并设定成：在由该温度传感器得到的感测温度超过预设的允许温度的情况下，中断所述激光的照射。在该设定的情况下，能避免成型面因照射的激光而被过度加热。即，能防止成型面因激光而热变形的不良状况。

无钉防滑轮胎硫化用模具的成型面是复杂的形状，充气轮胎硫化用铸造结合模具在成型面形成有微小间隙，但通过应用本发明，能防止成型面的损伤并且高效地去除污垢。

附图说明

图1是以俯视视图来举例示出本发明的模具的清洗系统的说明图。

图2是以俯视视图来举例示出无钉防滑轮胎硫化用模具的成型面的说明图。

图3是以剖面视图来放大并举例示出铸造结合模具的成型面的说明图。

图4是以主视视图来举例示出摄像机和所清洗的模具的说明图。

图5是以侧视视图来举例示出摄像机和所清洗的模具的说明图。

图6是以侧视视图来举例示出激光头和所清洗的模具的说明图。

图7是以主视视图来举例示出激光头和所清洗的模具的说明图。

图8是以主视视图来举例示出使用清洗系统的另一实施方式对模具的成型面的复杂形状的部分照射激光的状态的说明图。

图9是以主视视图来举例示出使用图8的清洗系统对模具的成型面的比较平坦且宽阔的部分照射激光的状态的说明图。

具体实施方式

基于附图所示的实施方式来对本发明的模具的清洗系统进行说明。

在以下说明中，以轮胎硫化用模具为清洗对象，但本发明不限于轮胎，还能用于对橡胶产品进行硫化用的模具的清洗。

图1所举例示出的本发明的模具的清洗系统1具备激光振荡器2、激光头4、装配激光头4的臂6、控制臂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。在该实施方式中，还具备依次感测照射了激光L的成型面12的温度的温度传感器8。摄像机3以及温度传感器8装配于臂6的顶端部，摄像机3所获取的图像数据以及温度传感器8所感测到的温度数据被输入至控制装置7。

除了激光振荡器2，清洗系统1的主要构成要素配置在作为密闭空间的清洗室9的内部。清洗室9设有入口门9a和出口门9b，当入口门9a以及出口门9b关闭时变为密闭空间，成为能遮挡激光L的构造。

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与搬出用传送带装置10c之间为清洗室9的内部空间，该位置配置有处理用传送带装置10b。在该实施方式中，处理用传送带装置10b呈圆弧状弯曲地延伸设置。在搬入用传送带装置10a载置所清洗的模具11，在搬出用传送带装置10c载置清洗后的模具11。处理用传送带装置10b作为清洗模具11时的处理台来发挥功能。

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供给的激光L通过光纤电缆2a传送至激光头4。作为本发明中所使用的激光L，优选YAG激光。

由激光头4对模具11的成型面12照射激光L。臂6构成为旋转自如地装配于臂座5，并旋转自如地连接多个臂部6a、6b。激光头4拆装自如地装接于臂6的顶端部。因此，通过控制臂6的动作，能使激光头4自如地进行三维移动。

在该实施方式中，具备多个头部大小(体积)不同的激光头4a、4b。一个是相对较大的激光头4a，另一个是相对较小的激光头4b。相对较大的激光头4a与相对较小的激光头4b相比，激光照射宽度大。相对较大的激光头4a构成为：内置有电流镜(Galvano mirror)，能沿宽度方向扫描并宽幅地照射激光L。其激光照射宽度例如为4mm以上且70mm以下左右。相对较小的激光头4b对小点照射激光L。激光振荡器2的振荡频率例如为10kHz以上且40kHz以下。从激光头4a沿宽度方向扫描激光L的频率例如为20Hz～150Hz。需要说明的是，也可以将各激光头4a、4b的激光照射宽度设为相同。

也可以将各激光头4a、4b的激光照射宽度设为不变(固定在规定宽度)的规格。或者，既可以将任一方的激光头4a、4b的激光照射宽度设为可变的规格，也可以将各激光头4a、4b的激光照射宽度都设为可变的规格。

作为清洗对象的模具11不仅是普通类型的模具，也可以是例如图2所示的无钉防滑轮胎硫化用模具。该模具11在成型面12突出设置有槽成型突起13、刀槽花纹成型突起14。槽成型突起13是与模具11的母材一体铸造的构件，刀槽花纹成型突起14是另行装配在成型面12的构件。模具11的母材的材质主要是铝，刀槽花纹成型突起14的材质是钢等。

刀槽花纹成型突起14的厚度是0.4mm以上且1.2mm以下左右。槽成型突起13视轮胎的胎面花纹而定，例如，有时在复杂的胎面花纹的情况下会薄。因此，刀槽花纹成型突起14、薄壁的槽成型突起13是模具清洗时容易损伤的部分。需要说明的是，图2、图4～图9所记载的C箭头、R箭头、W箭头分别表示插入模具11来进行硫化的轮胎的周向、半径方向、宽度方向。

另外，作为清洗对象的另一种模具11例如是图3所示的充气轮胎硫化用铸造结合模具。该模具11是通过铸造第一铸造部15后铸造第二铸造部16的所谓的铸造结合来制造的。通过所浇铸的熔融金属的凝固收缩，在第一铸造部15与第二铸造部16的铸造结合部M形成微小间隙g。该微小间隙g的大小例如是5μm～80μm。与微小间隙g连通地形成有排气孔17。在该模具11中，轮胎硫化时的不必要的空气、气体从成型面12通过微小间隙g排出到排气孔17，并通过排气孔17排出到模具11的外部。该微小间隙g是模具清洗时容易损伤的部分。

接着，对使用该清洗系统1来清洗模具11的成型面12的顺序进行说明。

首先，将所清洗的模具11载置于搬入用传送带装置10a。接着，打开入口门9a，运转搬入用传送带装置10a以及处理用传送带装置10b，使所清洗的模具11在处理用传送带装置10b上移动并定位在规定位置。之后，关闭入口门9a，使清洗室9成为密闭空间。成为只有清洗室9变成密闭空间激光振荡器2才会工作的互锁构造。

接着，如图4、图5所举例示出的那样，通过使臂6移动来将摄像机3配置在适当的位置，获取模具11的成型面12的三维图像数据。在该实施方式中，构成为：通过臂6来使一个摄像机3移动至理想位置(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。摄像机3可以设置多台，也可以通过固定的多个摄像机3分别拍摄成型面12的平面形状数据、侧面形状数据来获取成型面12的三维的图像数据。

接着，基于所获取的此模具11的成型面12的三维的图像数据(形状数据)来控制臂6的动作，如图6、图7所举例示出的那样，使激光头4沿着此成型面12移动。这样使激光头4移动的同时，对成型面12照射从激光振荡器2供给的激光L。通过照射的激光L，附着在成型面12的污垢X被去除来进行清洗。

在此，为了抑制激光L的照射不均，激光头4的顶端和与其对置的成型面12的间隔尽量维持固定的同时，控制激光头4的移动方向以及激光L的照射方向。激光头4的移动速度尽量设为固定速度并以覆盖清洗对象范围的方式移动。

清洗系统1可以是具有多条臂6的规格，也可以是具有一条臂6的规格。在图6所举例示出的实施方式中，具有独立运转的两条臂6，所以一起使用两个激光头4a、4b来照射激光L，但在是具有一条臂6的规格的情况下，可以在使用任一方的激光头4后使用另一激光头4。例如，使相对较大的激光头4a以覆盖清洗对象范围的方式移动来照射激光照射宽度相对较大的激光L后，使用相对较小的激光头4b来照射激光L。

如上所述，根据本发明，在清洗模具11时，通过摄像机3来获取清洗对象的模具11的成型面12的三维的图像数据。因此，能准确地掌握清洗时间点下的成型面12的形状。由此，即使清洗对象为成型面12不同的许多个模具11，也无需每次清洗时都调用作为清洗对象的模具11的成型面12的形状数据，并进一步确认模具实物与形状数据的对应关系的经由人工操作的作业。

然后，基于所获取的图像数据，使激光头4沿着此成型面12移动的同时照射激光L，所以即使是无钉防滑轮胎硫化用模具、充气轮胎硫化用铸造结合模具这种具有复杂形状的成型面12的模具11，也无需人工操作而能防止成型面12的损伤并且高效地去除污垢X。

此外，即使成型面12的形状随时间变化，也会获取清洗时间点下的成型面12的图像数据，并将该图像数据利用于激光头4的移动，所以与使用事先存储的成型面12的形状数据的情况相比，有利于无残留地干净地清洗污垢。

在该实施方式中，再次通过摄像机3获取所清洗的成型面12的图像数据，并基于该获取的图像数据来掌握此成型面12的清洗状态。所掌握的清洗状态以及此成型面的位置信息预先存储于控制装置7。在对成型面12的整个范围照射激光L后，对于所掌握的清洗状态不满足预设的基准的成型面12的位置，再次使激光头4移动至此位置并照射激光L来进行清洗。

在控制装置7中预先输入、设定有判断清洗状态是合适(污垢X被去除)还是不合适(污垢X有残留)的基准。因此，通过控制装置7来判断所掌握的清洗状态是否满足预设的基准。

判断清洗状态的基准例如基于由摄像机3获取的成型面12的图像数据的颜色浓淡进行设定。在浓度为某一固定值以上的情况下，设定为污垢X有残留。或者，也可以获取照射激光L的紧前和紧后的成型面12的图像数据，比较两图像数据并基于颜色的浓淡变化来设定基准。在颜色的浓淡没有变化或者变化程度小的情况下，设定为污垢X有残留。当采用这种设定时，后续仅对特别脏的位置(范围)进行重新清洗，所以有利于高效且干净地去除污垢X。

也可以是：在控制装置7中预先输入、设定特定部位，对该设定的特定部位使用相对较小的激光头4b，或除了相对较大的激光头4a还使用相对较小的激光头4b进行清洗。作为特定部位，例如为图2所举例示出的刀槽花纹成型突起14的根部周边范围等复杂形状的范围、图3所举例示出的铸造结合部M的微小间隙g的内周表面。

当采用该设定时，对凹凸复杂地挤在成型面12的狭窄范围的特定部位使用相对较小的激光头4b，由此，能将激光头4b配置在最佳位置而不会干扰模具11等。伴随于此，即使对复杂形状的部分也能均匀地照射激光L，所以有利于干净地去除污垢。或者，也可以对这种特定部位使用相对较大的激光头4a大致清洗整体后再使用相对较小的激光头4b进行清洗。如果是相对较大的激光头4a，则与相对较小的激光头4b相比能增大激光照射宽度，所以也能缩短清洗时间而有效地进行清洗。

也可以通过温度传感器8来依次感测照射了激光L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。该允许温度设为不足模具11的熔融温度的规定温度。在由温度传感器8得到的感测温度超过预设的允许温度的情况下，中断激光L的照射。例如，即使在存在激光头4的移动速度因意料之外的因素而变慢、停止等不良状况的情况下，当预先采用了该设定时，成型面12也不会因照射的激光L而被过度加热。即，能防止成型面12因激光L而热变形、损伤的不良状况。

模具11的清洗结束后，打开出口门9b，使处理用传送带10b以及搬出用传送带10c运转，使清洗结束的模具11从清洗室9的内部移动至外部。此时，打开入口门9a，使搬入用传送带10a运转，接着使所清洗的模具11从清洗室9的外部移动至内部，并定位在处理用传送带10b上的规定位置。以这种方式，依次连续地对模具11进行清洗。

在图8、图9所举例示出的模具的清洗系统的另一实施方式中，具备一个激光头4。该激光头4的激光照射宽度可变。在控制装置7中，按所清洗的部位预先设定并输入有适当的激光照射宽度。例如，对于凹凸复杂地挤在成型面12的狭窄范围的部位，设定相对较小的激光照射宽度，对于比较平坦且宽阔的部位，设定相对较大的激光照射宽度。

如图8所举例示出的那样，对于凹凸复杂地挤在成型面12的狭窄范围的部位，以相对较小的激光照射宽度照射激光L来进行清洗。因此，即使是复杂形状的部分，也能均匀地照射激光L，有利于干净地去除污垢X。此外，能仅对意图之内的范围照射激光L，而不对意图之外范围照射激光L，所以能避免对无需照射激光L的范围照射激光L而损伤模具11的问题。

另一方面，对于比较平坦且宽阔的部位，如图9所举例示出的那样，切换激光照射宽度，以相对较大的激光照射宽度照射激光L来进行清洗。由此，能在短时间内清洗必要的范围。

这样，即使是一个激光头4，也能根据所清洗的部位的形状等切换成适当的激光照射宽度来进行清洗，所以通用性高。需要说明的是，该实施方式还可以应用之前的实施方式中所举例示出的各种构成、规格。

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 臂座

6 臂

6a、6b 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 槽成型突起

14 刀槽花纹成型突起

15 第一铸造部

16 第二铸造部

17 排气孔

M 铸造结合部

L 激光

X 污垢

g 微小间隙

Claims (8)

1.一种模具的清洗系统，具备：激光振荡器；激光头，对模具的成型面照射从所述激光振荡器供给的激光；臂，使所述激光头自如地进行三维移动；以及控制装置，控制所述臂的动作，所述模具的清洗系统的特征在于，

设置获取所清洗的模具的成型面的三维图像数据的摄像机，在清洗模具时基于由所述摄像机获取的所述图像数据来控制所述臂的动作，由此，使所述激光头沿着此成型面移动的同时，照射激光来清洗此成型面，作为所述激光头，具备头部大小不同的多个激光头，并设定成：对于预设的特定部位，使用相对小的激光头或除了相对大的激光头还使用相对小的激光头来进行清洗。

2.根据权利要求1所述的模具的清洗系统，其中，

设定成：基于由所述摄像机获取的清洗后的模具的成型面的三维图像数据来掌握此成型面的清洗状态，将所述所掌握的清洗状态以及此成型面的位置信息存储于所述控制装置，对所述所掌握的清洗状态不满足预设的基准的成型面的位置，再次从所述激光头照射所述激光来进行清洗。

3.根据权利要求1或2所述的模具的清洗系统，其中，

具备依次感测照射了所述激光的所述成型面的温度的温度传感器，并设定成：在由所述温度传感器得到的感测温度超过预设的允许温度的情况下，中断所述激光的照射。

4.根据权利要求1或2所述的模具的清洗系统，其中，

所述模具是无钉防滑轮胎硫化用模具或充气轮胎硫化用铸造结合模具。

5.一种模具的清洗系统，具备：激光振荡器；激光头，对模具的成型面照射从所述激光振荡器供给的激光；臂，使所述激光头自如地进行三维移动；以及控制装置，控制所述臂的动作，所述模具的清洗系统的特征在于，

设置获取所清洗的模具的成型面的三维图像数据的摄像机，在清洗模具时基于由所述摄像机获取的所述图像数据来控制所述臂的动作，由此，使所述激光头沿着此成型面移动的同时，照射激光来清洗此成型面，作为所述激光头，具备激光照射宽度可变的激光头，并设定成：按所清洗的部位预设适当的激光照射宽度，以预设的激光照射宽度来对各个所清洗的部位进行清洗。

6.根据权利要求5所述的模具的清洗系统，其中，

设定成：基于由所述摄像机获取的清洗后的模具的成型面的三维图像数据来掌握此成型面的清洗状态，将所述所掌握的清洗状态以及此成型面的位置信息存储于所述控制装置，对所述所掌握的清洗状态不满足预设的基准的成型面的位置，再次从所述激光头照射所述激光来进行清洗。

7.根据权利要求5或6所述的模具的清洗系统，其中，

具备依次感测照射了所述激光的所述成型面的温度的温度传感器，并设定成：在由所述温度传感器得到的感测温度超过预设的允许温度的情况下，中断所述激光的照射。

8.根据权利要求5或6所述的模具的清洗系统，其中，

所述模具是无钉防滑轮胎硫化用模具或充气轮胎硫化用铸造结合模具。