CN114102928A - 模具的清洗系统 - Google Patents

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松村谦介
渡边诚之
宫崎雄策
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

提供一种即使是具有复杂形状的成形面的模具也无需花费人手就能够一边防止成形面的损伤、一边高效率地除去污垢的模具的清洗系统。在清洗模具(11)时基于由标记检测器(3a)检测到的附加于该模具(11)的识别标记(D)，取得存储于数据库(8)的该模具(11)的成形面(12)的形状数据，基于取得的形状数据通过控制装置(7)控制臂(6a、6b)的运动，使激光头(4)沿着该成形面(12)移动的同时照射从激光振荡器(2)供给的激光(L)而除去附着于该成形面(12)的污垢(X)。

Description

模具的清洗系统
本申请是申请日为2015年05月08日、申请号为201580023332.4、发明名称为：“模具的清洗系统”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及模具的清洗系统，更详细而言，涉及即使是具有复杂的形状的成形面的模具也能够不花费人手地在防止成形面的损伤的同时高效率地除去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加硫(硫化)的模具的成形面，每次进行加硫，都会附着很少但由橡胶成分和/或配合剂而来的污垢。由于模具的反复使用，该污垢逐渐累积，所以如果放任污垢，则会对加硫制品的品质产生不良影响。因此需要适当清洗成形面除去污垢。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。
在喷丸清洗方法中，成形面容易损伤，所以为了防止清洗对成形面的损伤，优选为向成形面照射激光而通过其冲击波除去污垢的激光清洗方法和/或、通过所产生的等离子进行化学反应而除去污垢的等离子清洗方法。但是，等离子清洗方法在单位时间能够清洗的面积较小，所以如果考虑效率性，就更优选激光清洗方法。
使用了激光的模具的清洗方法提出各种方案(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，将从激光振荡器供给的激光(CO2激光)从激光头向模具的成形面照射而除去污垢。此时，使激光头移动的臂(机械手)由模具的原形状数据(CAD数据等)与激光头的位置修正单元控制，使激光头沿着成形面的凹凸移动(参照专利文献1的段落0011、0021～0025等)。
然而，模具的成形面未必形成为相同形状，可形成为各种形状。因此，在专利文献1所记载的方法中，为了清洗成形面不同的形状的模具，每次进行模具的清洗都需要人工调取存储于控制装置的该模具的原形状数据的作业。在成形面的形状变为庞大的种类的轮胎加硫用模具的情况下，存在如下问题：每次清洗，都需要确认清洗的模具与原形状数据相对应的情况，作业变得烦杂。
在专利文献2所记载的清洗方法中，将激光照射器固定于预定位置，使模具移动而以模具表面从相对于激光的光轴垂直的姿势变为倾斜的姿势的方式使模具转动。为了使模具这样转动，需要预先示教该运动等的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2008-62633号公报
专利文献2：日本国特开2004-167744号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供即使是具有复杂的形状的成形面的模具也能够不花费人手地一边防止成形面的损伤、一边高效率除去污垢的模具的清洗系统。
用于解决课题的技术方案
为了达成上述目的，本发明的模具的清洗系统具备：激光振荡器；激光头，其将从该激光振荡器供给的激光向模具的成形面照射；臂，其使该激光头三维自如移动；以及控制装置，其控制该臂的运动，其特征在于：所述模具的清洗系统还具备：数据库，其将针对每个要清洗的模具而附加的表示该模具的识别标记与附加有该识别标记的模具的成形面的形状数据相关联地预先存储；和检测所述识别标记的标记检测器；在清洗模具时基于由所述标记检测器检测到的附加于该模具的识别标记来取得存储于所述数据库的该模具的成形面的形状数据，基于该取得的形状数据来控制所述臂的运动，由此一边使所述激光头沿着该成形面移动一边照射激光而清洗该成形面。
发明的效果
根据本发明，在清洗模具时，由标记检测器检测附加于要清洗的模具的识别标记，基于所检测的识别标记，自动地取得存储于数据库的该模具的成形面的形状数据，所以不需要每次清洗时都人工调取成为清洗对象的模具的成形面的形状数据、进而再确认模具实物与形状数据之间的对应关系的经由人手的作业。然后，一边基于从数据库取得的形状数据来使激光头沿着该成形面移动，一边照射激光来清洗该成形面，所以即使是具有复杂的形状的成形面的模具也能够不花费人手地在防止成形面的损伤的同时高效率地除去污垢。
在此，例如，也可以是：该模具的清洗系统还具备用于取得所述成形面的图像数据的相机，并设定成：基于由该相机取得的所述图像数据来掌握该成形面的清洗状态，将该掌握的清洗状态和该成形面的位置信息存储于所述控制装置，针对所述掌握的清洗状态没达到预先设定的基准的成形面的位置，再次从所述激光头照射所述激光而进行清洗。若为该设定，则以后仅对特别被弄脏的位置(范围)进行再清洗，所以有利于高效率地干净地除去污垢。
也可以是：作为所述激光头，具备激光照射宽度不同的多个激光头，并设定成：针对预先设定的特定的部位，使用激光照射宽度相对较小的激光头进行清洗，或除了使用激光照射宽度相对较大的激光头以外还使用激光照射宽度相对较小的激光头进行清洗。若为该设定，则能够通过针对比较平坦且较宽的部位使用激光照射宽度相对较大的激光头而在短时间内完成清洗。另一方面，通过针对在成形面的较窄的范围内复杂地凹入凸出有凹凸的部位使用激光照射宽度相对较小的激光头，对复杂形状的部分也能够均匀地照射激光，所以能够干净地除去污垢。
也可以是：该模具的清洗系统还具有对正在被照射所述激光的所述成形面的温度依次进行检测的温度传感器，并设定成：在该温度传感器检测的检测温度超过预先设定的容许温度的情况下，将所述激光的照射中断。在该设定的情况下，能够避免由于照射的激光而过度加热成形面。即，能够防止成形面由于激光而热变形的不良。
无防滑钉轮胎加硫(硫化)用模具的成形面是复杂的形状，充气轮胎加硫(硫化)用接铸(鋳継ぎ)模具在成形面上形成有微小的间隙，但通过适用本发明，能够一边防止成形面的损伤一边高效率地除去污垢。
附图说明
图1是以俯视例示本发明的模具的清洗系统的说明图。
图2是以俯视例示无防滑钉轮胎加硫用模具的成形面的说明图。
图3是放大而以剖视例示接铸模具的成形面的说明图。
图4是以侧视例示激光头与清洗的模具的说明图。
图5是以主视例示激光头与清洗的模具的说明图。
附图标记说明
1：清洗系统
2：激光振荡器
2a：光缆
3a：标记检测器
3b：相机
3c：温度传感器
4、4a、4b：激光头
5：臂基座
6：臂
6a、6b：臂部
7：控制装置
8：数据库
9：清洗槽
9a：入口门
9b：出口门
10a：搬入用传送装置
10b：处理用传送装置(处理台)
10c：搬出用传送装置
11：模具
12：成形面
13：槽成形用突起
14：刀槽成形用突起
15：第1铸造部
16：第2铸造部
17：排气孔
D：识别标记
M：铸造接续部
L：激光
X：污垢
g：微小间隙
具体实施方式
基于图示的实施方式对本发明的模具的清洗系统进行说明。
在以下的说明中，将轮胎加硫用模具设为清洗对象，但本发明并不限定于轮胎，能够使用在用于对橡胶产品进行加硫的模具的清洗。
图1所例示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、安装有激光头4的臂6、控制臂6的运动的控制装置7、数据库8和标记检测器3a。在该实施方式中，还具备用于取得模具11的成形面12的图像数据的相机3b，和依次检测正在被照射激光L的成形面12的温度的温度传感器3c。标记检测器3a的检测数据、相机3b取得的图像数据、温度传感器3c检测到的温度数据被输入控制装置7。
除激光振荡器2外，清洗系统1的主要构成要素被配置于成为封闭空间的清洗槽9的内部。在清洗槽9设有入口门9a与出口门9b，在入口门9a及出口门9b被关闭时成为封闭空间，成为能够遮挡激光L的构造。
在入口门9a连接有搬入用传送装置10a，在出口门9b连接有搬出用传送装置10c。搬入用传送装置10a与搬出用传送装置10c之间成为清洗槽9的内部空间，在该位置配置有处理用传送装置10b。在该实施方式中处理用传送装置10b弯曲成圆弧状而延伸设置。在搬入用传送装置10a上载置有要被清洗的模具11，在搬出用传送装置10c上载置有清洗完的模具11。处理用传送装置10b作为清洗模具11时的处理台而起作用。
激光振荡器2与激光头4通过光缆2a连接。由激光振荡器2供给的激光L通过光缆2a向激光头4发送。作为在本发明中使用的激光L优选为YAG激光。
通过激光头4，向模具11的成形面12照射激光L。臂6被旋转自如地安装于臂基座5，旋转自如地连接多个臂部6a、6b而构成。在臂6的前端部装卸自如地安装激光头4。因此，通过控制臂6的运动，能够使激光头4三维地自如移动。
在该实施方式中，如图4所例示，具备激光照射宽度不同的多个激光头4a、4b。一个为激光照射宽度相对较大的激光头4a，另一个为激光照射宽度相对较小的激光头4b。一个激光头4a构成为内置有检流镜(ガルバノミラー)而在宽度方向上扫描激光L而能够较宽地进行照射。激光照射宽度可变(例如4mm以上70mm以下)。另一个激光头4b向销点(ピンポイント)照射激光L。也可以具备多个激光照射宽度可变的激光头4a，使激光照射宽度互相不同。激光振荡器2的振荡频率为例如10kHz以上40kHz以下。从激光头4a在宽度方向上扫描激光L的频率为例如20Hz以上150Hz以下。
数据库8被配置于控制装置7的存储部。在要清洗的模具11上，对每个模具11附加有表示为该模具11的识别标记D。识别标记D通过贴附刻印和/或标签等而向模具11附加。识别标记D由例如数字和/或文字或它们的组合构成。
在数据库8中，存储有各模具11的成形面12的形状数据。另外，各形状数据与附加于具有该形状数据的成形面12的模具11的识别标记D一起存储于数据库11。即，附加了识别标记D的模具11的成形面12的形状数据和识别标记D被相关联地预先存储在数据库8中。
成为清洗对象的模具11不仅为通常类型的模具，例如是图2所示的无防滑钉轮胎加硫用模具。该模具11在成形面12上突出设置有槽成形用突起13、刀槽成形用突起14。槽成形用突起13与模具11的母材一体地铸造而成，刀槽成形用突起14设为另外的构件而安装于成形面12。模具11的母材的材质主要为铝，刀槽成形用突起14的材质为钢等。
刀槽成形用突起14的厚度为0.4mm以上1.2mm以下程度。槽成形用突起13，根据轮胎的胎面图案的不同，例如在为复杂的胎面图案的情况下，有时变薄。因此，刀槽成形用突起14和/或薄的槽成形用突起13成为在模具清洗时容易损伤的部分。另外，图2、图4、图5所记载的C箭头、R箭头、W箭头分别表示插入到模具11而进行加硫的轮胎的周向、半径方向、宽度方向。
此外，作为成为清洗对象的其它种类的模具11，为例如图3所示的充气轮胎加硫用接铸模具。该模具11是通过在铸造第1铸造部15后铸造第2铸造部16的所谓的接续铸造而制造成的。由于所浇注的熔融金属的凝固收缩，在第1铸造部15与第2铸造部16之间的铸造接续部M形成有微小间隙g。该微小间隙g的大小为例如5μm以上80μm以下。连通于微小间隙g而形成有排气孔17。在该模具11中，轮胎加硫时的不需要的空气和/或气体从成形面12通过微小间隙g向排气孔17排出，通过排气孔17向模具11的外部排出。该微小间隙g成为在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的成形面12的顺序进行说明。
首先，将要清洗的模具11载置于搬入用传送装置10a。接下来，将入口门9a打开，使搬入用传送装置10a以及处理用传送装置10b工作而使要清洗的模具11移动到处理用传送装置10b上并定位于预定位置。然后，将入口门9a关闭而将清洗槽9设为封闭空间。成为清洗槽9不变为封闭空间则激光振荡器2不工作的互锁构造。
接下来，由标记检测器3a检测附加于模具11的识别标记D。基于该检测到的识别标记D，自动地取得存储于数据库8的该模具11的成形面12的形状数据。
接下来，基于所取得的该模具11的成形面12的形状数据控制臂6的运动，如图4、图5所例示那样使激光头4沿着该成形面12移动。一边这样使激光头4移动，一边向成形面12照射从激光振荡器2供给的激光L。通过所照射的激光L除去而清洗附着于成形面12的污垢X。
在此，为了抑制激光L的照射不均匀，一边使激光头4的顶端和与其相对的成形面12的间隔尽可能维持为一定，一边控制激光头4的移动方向以及激光L的照射方向。激光头4的移动速度尽可能设为一定的速度并以覆盖清洗对象范围的方式使其移动。
在该实施方式中，一起使用2个激光头4a、4b来照射激光L，但也可以在使用任意一个激光头4后使用另一个激光头4。例如，在以覆盖清洗对象范围的方式移动激光照射宽度相对较大的激光头4a来照射激光L后，使用激光照射宽度相对较小的激光头4b来照射激光L。
如上所述，根据本发明，在清洗模具11时，基于由标记检测器3a检测到的识别标记D来自动地取得存储于数据库8的该模具11的成形面12的形状数据。因此，即使成形面12不同的许多模具11成为清洗对象，也不需要每次清洗都人工调取成为清洗对象的模具11的成形面12的形状数据调取出来、进而确认模具实物与形状数据之间的对应关系的经由人手的作业。
然后，基于从数据库8取得的形状数据，一边使激光头4沿着该成形面12移动一边照射激光L，所以即使是无防滑钉轮胎加硫用模具和/或充气轮胎加硫用接铸模具那样的具有复杂形状的成形面12的模具11，也无需花费人手就能够一边防止成形面12的损伤、一边高效率地除去污垢X。
在该实施方式中，由相机3b取得清洗后的成形面12的图像数据，基于该取得的图像数据来掌握该成形面12的清洗状态。所掌握的清洗状态和该成形面的位置信息预先存储于控制装置7。向成形面12的全部范围照射激光L后，针对所掌握的清洗状态没达到预先设定的基准的成形面12的位置，再次使激光头4移动到该位置照射激光L来进行清洗。也可以构成为使标记检测器3a具备该相机3b的功能而将标记检测器3a兼用作该相机3b。
在控制装置7中预先输入、设定有判断清洗状态是适当(污垢X被除去)还是不适当(残留有污垢X)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，例如根据由相机3b取得的成形面12的图像数据的色的浓淡而设定。某一一定以上的浓度的情况下设定为残留有污垢X。或者也可以是取得即将照射激光L前与刚照射后的成形面12的图像数据，对两图像数据进行比较而根据色的浓淡的变化来设定基准。在色的浓淡不变化或变化的程度较小的情况下，设定为残留有污垢X。如果采用这样的设定，则以后仅再清洗特别脏的位置(范围)，所以对高效率地干净地除去污垢X有利。
也可以是：预先将特定的部位输入、设定到控制装置7，针对该设定的特定的部位，使用激光照射宽度相对较小的激光头4b进行清洗，或除了使用激光照射宽度相对较大的激光头4a之外还使用激光照射宽度相对较小的激光头4b进行清洗。作为特定的部位，例如，设为图2所例示的刀槽成形用突起14的根部周边范围等复杂的形状的范围和/或图3所例示的铸造接续部M的微小间隙g的内周面。
如果进行该设定，则针对比较平坦且较宽的部位通过使用激光照射宽度相对较大的激光头4a能够在短时间内结束清洗。另一方面，针对在成形面12的较窄范围内复杂地凹入凸出有凹凸的部位，通过使用激光照射宽度相对较小的激光头4b，则对复杂形状的部分也能均匀地照射激光L，所以能够干净地除去污垢X。
也可以由温度传感器3c依次检测正在被照射激光L的成形面12的温度。在控制装置7中预先输入、设定有容许温度。该容许温度设为未达到模具11的熔融温度的预定温度。在温度传感器3c的检测温度超过预先设定的容许温度的情况下，将激光L的照射中断。例如，即使在由于意外的要因而出现了激光头4的移动速度变慢、停止等不良的情况下，若预先进行上述设定，则不会由于照射的激光L而过度加热成形面12。即，能够防止成形面12由于激光L而热变形和/或损伤的不良。
在模具11的清洗完成后，将出口门9b打开，使处理用传送带10b以及搬出用传送带10c工作而使清洗完成的模具11从清洗槽9的内部向外部移动。此时，将入口门9a打开，使搬入用传送带10a工作而使接下来要清洗的模具11从清洗槽9的外部向内部移动，定位于处理用传送10b上的预定位置。这样一来，依次连续地清洗模具11。

Claims (5)

1.一种模具的清洗系统，该清洗系统具备：激光振荡器；激光头，其将从该激光振荡器供给的激光向模具的成形面照射；臂，其使该激光头三维地自如移动；以及控制装置，其控制该臂的运动，
其特征在于，
所述清洗系统具备：数据库，其将针对每个要清洗的模具而附加的表示该模具的识别标记与附加有该识别标记的模具的成形面的形状数据相关联地预先存储；和检测所述识别标记的标记检测器；
在清洗模具时基于由所述标记检测器检测到的附加于该模具的识别标记来取得存储于所述数据库的该模具的成形面的形状数据，基于该取得的形状数据来控制所述臂的运动，由此一边使所述激光头沿着该成形面移动一边照射激光而清洗该成形面，
所述清洗系统具备与所述臂一起移动并取得所述成形面的图像数据的相机，并设定成：基于由该相机取得的所述图像数据来掌握该成形面的清洗状态，将该掌握的清洗状态和该成形面的位置信息存储于所述控制装置，通过所述控制装置判断所述掌握的清洗状态是否满足预先设定的基准，针对所述掌握的清洗状态不满足预先设定的基准的成形面的位置，通过所述控制装置的控制使所述激光头移动，对仅该位置再次从所述激光头照射所述激光而进行清洗。
2.根据权利要求1所述的模具的清洗系统，
所述识别标记为刻印。
3.根据权利要求1或2所述的模具的清洗系统，
作为所述激光头，具备激光照射宽度不同的多个激光头，并设定成：针对预先设定的特定的部位，使用激光照射宽度相对较小的激光头进行清洗、或者除了使用激光照射宽度相对较大的激光头以外还使用激光照射宽度相对较小的激光头进行清洗。
4.根据权利要求1或2所述的模具的清洗系统，
所述清洗系统具备对正在被照射所述激光的所述成形面的温度依次进行检测的温度传感器，并设定成：在该温度传感器的检测温度超过预先设定的容许温度的情况下，将所述激光的照射中断。
5.根据权利要求1或2所述的模具的清洗系统，
所述模具为无防滑钉轮胎加硫用模具或充气轮胎加硫用铸造连接模具。
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