KR20230000580A

KR20230000580A - Tire mold laser cleaning apparatus

Info

Publication number: KR20230000580A
Application number: KR1020210082845A
Authority: KR
Inventors: 안우성; 국정호; 손현진
Original assignee: 한국타이어앤테크놀로지 주식회사
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2023-01-03
Also published as: KR102515805B1

Abstract

A tire mold laser cleaning apparatus of the present invention includes: a table frame having a conveyor; a pallet transported by the conveyor and on which tire molds are seated; a scanner device installed on the table frame to scan the shape of the tire mold; a laser cleaner which cleans the surface of the tire mold with a laser; an articulated robot which moves the laser cleaner; and a chamber accommodating and shielding the tire mold to be cleaned, the articulated robot, and the laser cleaner.

Description

Tire mold laser cleaning apparatus {Tire mold laser cleaning apparatus}

본 발명은 타이어 몰드 레이저 청소장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어 몰드를 광섬유 레이저를 이용하여 자동으로 청소할 수 있는 타이어 몰드 레이저 청소장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tire mold laser cleaning device, and more particularly, to a tire mold laser cleaning device capable of automatically cleaning a tire mold using a fiber laser.

타이어 가류 공정에서 그린타이어를 가류기에 설치된 금형 안에 넣고 소정 시간 동안 열과 압력을 주어 완제품을 생산한다. 상기 금형은 규격마다 상이하고 생산 시작일부터 약 20일 동안 타이어를 생산한다. 생산이 종료된 금형은 다음 생산을 위해서 표면에 적층된 오염물 제거가 필요하다.In the tire curing process, a green tire is put into a mold installed in a curing machine and subjected to heat and pressure for a predetermined period of time to produce a finished product. The mold is different for each standard and produces tires for about 20 days from the start of production. Molds whose production is finished need to remove contaminants deposited on the surface for the next production.

종래의 타이어 금형 청소 방법은 주로 샌드블라스터를 사용하였으나, 마이크로 스프링 벤트(Micro spring vent)처럼 가류하면서 공기를 배출하기 위한 특수 벤트 장치를 구비하는 경우 샌드블라스터로 청소하는 것이 불가능하다. 그래서 이런 특수한 몰드들은 주로 드라이아이스 또는 레이저로 청소를 하고 있다.Conventional tire mold cleaning methods mainly use a sandblaster, but cleaning with a sandblaster is impossible when a special vent device for discharging air while vulcanizing is provided, such as a micro spring vent. So these special molds are mainly cleaned with dry ice or laser.

드라이아이스 청소는 극저온의 드라이아이스 필렛을 오염물에 분사하여 순간적인 온도차로 오염물을 박리시켜 제거하는 방법이다.Dry ice cleaning is a method of spraying a cryogenic dry ice fillet on contaminants to exfoliate and remove contaminants with an instantaneous temperature difference.

레이저를 이용한 청소는 레이저의 에너지를 오염물에 쏘아 순간적인 열과 빛을 내면서 제거하는 방식이다. 기존의 타이어 금형 레이저 청소방법은 다른 산업에서도 흔히 사용하는 CO₂ 또는 ND(네오디뮴):YAG(Yttrium　Aluminum　Garnet)와 같은 고출력의 레이저를 적용하였다.Cleaning using a laser is a method in which the energy of the laser is projected on the contaminants to remove them while generating instant heat and light. Existing tire mold laser cleaning methods applied high-powered lasers such as CO ₂ or ND (Neodymium):YAG (Yttrium Aluminum Garnet), which are also commonly used in other industries.

하지만, 타이어 몰드는 트레드 패턴의 복잡한 입체적 형상을 갖고 있어서 직진성이 강한 레이저로 몰드를 깨끗하게 청소하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 레이저가 몰드의 표면에 조사되는 각도와 초점이 맞지 않아 제대로 청소되지 않는 문제점도 있었다.However, since the tire mold has a complex three-dimensional shape of the tread pattern, it is difficult to clean the mold with a laser having strong linearity. In addition, there was a problem that the laser was not cleaned properly because the angle and focus of the irradiation on the surface of the mold did not match.

등록특허공보 제10-1378476호Registered Patent Publication No. 10-1378476

본 발명은 타이어 몰드를 레이저 스캔한 다음 그 스캔한 형태에 따라 다관절 로봇의 엔드 이펙터에 장착된 레이저 청소기로 타이어 몰드 표면을 효율적으로 청소하는 타이어 몰드 레이저 청소장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a tire mold laser cleaning device that efficiently cleans the tire mold surface with a laser cleaner mounted on an end effector of an articulated robot according to the scanned shape after laser scanning the tire mold.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타이어 몰드 레이저 청소장치는, 컨베이어를 구비하는 테이블 프레임; 상기 컨베이어에 의해 이송되고 타이어 몰드가 안착되는 팔레트; 상기 테이블 프레임 상에 설치되어 상기 타이어 몰드의 형태를 스캔하는 스캐너장치; 상기 타이어 몰드의 표면을 레이저로 청소하는 레이저 청소기; 상기 레이저 청소기를 이동시키는 다관절 로봇; 및 청소되는 타이어 몰드와 상기 다관절 로봇과 상기 레이저 청소기를 수용하여 차폐하는 챔버를 포함한다.A tire mold laser cleaning device of the present invention for achieving the above object includes a table frame having a conveyor; Pallets transported by the conveyor and on which tire molds are seated; a scanner device installed on the table frame to scan the shape of the tire mold; a laser cleaner that cleans the surface of the tire mold with a laser; an articulated robot that moves the laser cleaner; and a chamber accommodating and shielding the tire mold to be cleaned, the articulated robot, and the laser cleaner.

상기 스캐너장치는 상기 테이블 프레임의 양측에 길이방향으로 이동가능하게 장착되는 스캐너 프레임과, 상기 스캐너 프레임의 상부에 폭방향으로 이동가능하게 장착되어 상기 타이어 몰드의 형태를 레이저로 스캔하는 레이저 스캐너를 포함할 수 있다.The scanner device includes a scanner frame movably mounted on both sides of the table frame in a longitudinal direction, and a laser scanner mounted on an upper portion of the scanner frame movably in a width direction to scan the shape of the tire mold with a laser. can do.

상기 스캐너장치는 상기 테이블 프레임의 양측에 구비된 가이드리브에 설치된 랙과, 상기 스캐너 프레임의 양측 하단부에 장착되고 상기 랙과 맞물리는 피니언을 구비하는 구동모터와, 상기 스캐너 프레임의 상부에 폭방향으로 회전가능하게 장착되는 리드스크류와, 상기 리드스크류를 회전시켜서 상기 레이저 스캐너를 폭방향으로 이동시키는 스캐너모터를 더 포함할 수 있다.The scanner device includes a rack installed on guide ribs provided on both sides of the table frame, a driving motor mounted on both lower ends of the scanner frame and having pinions engaged with the rack, and a widthwise direction on an upper portion of the scanner frame. The laser scanner may further include a lead screw mounted rotatably and a scanner motor for moving the laser scanner in a width direction by rotating the lead screw.

상기 다관절 로봇은 상기 레이저 청소기에서 주사되는 레이저가 상기 타이어 몰드의 입체 형태의 표면에 대해 소정 각도로 주사되도록 하기 위해 5축 이상의 다관절 로봇으로 구성될 수 있다.The articulated robot may be composed of a 5-axis or more articulated robot so that the laser scanned by the laser cleaner is scanned at a predetermined angle with respect to the three-dimensional surface of the tire mold.

상기 레이저 청소기는 레이저 광원에서 레이저가 통과하는 코어; 상기 코어를 둘러싸면서 장착되고 이터븀(Ytterbium)이 첨가된 광섬유 케이블과, 상기 광섬유 케이블의 내주면에 구비되는 내부 클래딩과, 상기 광섬유 케이블의 외주부에 구비되는 외부 클래딩을 포함할 수 있다.The laser cleaner includes a core through which a laser passes from a laser light source; It may include an optical fiber cable mounted while surrounding the core and to which ytterbium is added, an inner cladding provided on an inner circumferential surface of the optical fiber cable, and an outer cladding provided on an outer circumferential surface of the optical fiber cable.

상기 레이저 청소기는 상기 타이어 몰드의 표면까지의 거리를 측정하는 거리센서를 더 포함할 수 있다.The laser cleaner may further include a distance sensor for measuring a distance to the surface of the tire mold.

상기 테이블 프레임은 상기 타이어 몰드가 안착된 팔레트가 투입되어 대기하는 대기부와, 상기 스캐너장치에 의해 타이어 몰드가 스캔되는 스캔부와, 상기 레이저 청소기에 의해 타이어 몰드가 청소되는 청소부와, 청소된 타이어 몰드가 배출되는 배출부를 포함할 수 있다.The table frame includes a standby unit in which the pallet on which the tire molds are seated is placed and waiting, a scanning unit in which the tire mold is scanned by the scanner device, a cleaning unit in which the tire mold is cleaned by the laser cleaner, and the cleaned tire. It may include a discharge part through which the mold is discharged.

상기 챔버는 상기 타이어 몰드를 상기 스캔부에서 상기 청소부로 이송하는 챔버 부위를 개폐하는 제1도어와, 청소가 완료된 타이어 몰드를 상기 청소부에서 배출부로 이송하는 챔버 부위를 개폐하는 제2도어를 포함할 수 있다.The chamber may include a first door that opens and closes a portion of the chamber for transferring the tire mold from the scan unit to the cleaning unit, and a second door that opens and closes a portion of the chamber for transferring the cleaned tire mold from the cleaning unit to the discharge unit. can

상기한 본 발명의 타이어 몰드 레이저 청소장치에 의하면, 타이어 몰드를 레이저 스캔한 다음 그 스캔한 형태에 따라 다관절 로봇의 엔드 이펙터에 장착된 레이저 청소기로 타이어 몰드 표면을 자동으로 깨끗하게 청소할 수 있다.According to the tire mold laser cleaning device of the present invention, the tire mold surface can be automatically cleaned with a laser cleaner mounted on the end effector of the articulated robot according to the scanned shape after the tire mold is laser scanned.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 몰드 레이저 청소장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 팔레트를 나타내는 사시도(a)와 상면도(b)이다.
도 3은 도 1에서 스캔부에 있는 스캐너장치를 확대하여 나타내는 일부 사시도이다.
도 4는 청소부에 있는 로봇과 레이저 청소기를 확대하여 나타내는 일부 사시도이다.
도 5는 레이저 청소기의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은 챔버에 구비되는 도어가 열린 것을 나타내는 일부 사시도이다.
도 7은 챔버에 구비되는 도어가 닫힌 것을 나타내는 일부 사시도이다.
도 8은 본 발명의 타이어 몰드 레이저 청소장치에서 공정 순서를 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing a tire mold laser cleaning device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view (a) and a top view (b) showing a pallet.
FIG. 3 is an enlarged partial perspective view of a scanner device in a scanning unit in FIG. 1 .
4 is an enlarged partial perspective view showing a robot and a laser cleaner in a cleaning unit.
5 is a perspective view showing the structure of a laser cleaner.
6 is a partial perspective view illustrating that a door provided in a chamber is opened.
7 is a partial perspective view illustrating that a door provided in a chamber is closed.
8 is a diagram showing a process sequence in the tire mold laser cleaning device of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'having' are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are indicated by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 몰드 레이저 청소장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 팔레트를 나타내는 사시도(a)와 상면도(b)이며, 도 3은 도 1에서 스캔부에 있는 스캐너장치를 확대하여 나타내는 일부 사시도이고, 도 4는 청소부에 있는 로봇과 레이저 청소기를 확대하여 나타내는 일부 사시도이다.1 is a perspective view showing a tire mold laser cleaning device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view (a) and a top view (b) showing a pallet, and FIG. 3 is a scanner in the scan unit in FIG. It is a partial perspective view of an enlarged device, and FIG. 4 is an enlarged partial perspective view of a robot and a laser cleaner in a cleaning unit.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 타이어 몰드 레이저 청소장치(100)는, 컨베이어(120)를 구비하는 테이블 프레임(110), 컨베이어에 의해 이송되고 타이어 몰드(140)가 안착되는 팔레트(130), 테이블 프레임 상에 설치되어 타이어 몰드의 형태를 스캔하는 스캐너장치(150), 타이어 몰드의 표면을 레이저로 청소하는 레이저 청소기(170), 레이저 청소기를 이동시키는 다관절 로봇(160), 및 청소되는 타이어 몰드와 다관절 로봇과 레이저 청소기를 수용하여 차폐하는 챔버(180)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the tire mold laser cleaning device 100 of the present invention includes a table frame 110 having a conveyor 120, a pallet 130 transported by the conveyor and on which the tire mold 140 is seated. ), a scanner device 150 installed on a table frame to scan the shape of a tire mold, a laser cleaner 170 that cleans the surface of a tire mold with a laser, an articulated robot 160 that moves the laser cleaner, and cleaning and a chamber 180 for receiving and shielding a tire mold, an articulated robot, and a laser cleaner.

테이블 프레임(110)은 복수의 타이어 몰드(140)를 지지하는 프레임이다. 테이블 프레임(110)의 내부에는 컨베이어(120)가 설치되어 복수의 타이어 몰드(140)를 이송할 수 있다. 컨베이어(120)는 모터에 의해 회전되는 복수의 롤링 바 또는 컨베이어 벨트로 구성될 수 있다.The table frame 110 is a frame supporting a plurality of tire molds 140 . A conveyor 120 is installed inside the table frame 110 to transport a plurality of tire molds 140 . Conveyor 120 may be composed of a plurality of rolling bars or conveyor belts rotated by a motor.

도 2에 도시된 바와 같이, 팔레트(pallet, 130)는 그 상면에 복수의 타이어 몰드(140) 부품들을 안착하여 한꺼번에 이송할 수 있도록 형성된 판상의 부재이다. 팔레트(130)는 지게차로 쉽게 이송할 수 있도록 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 팔레트(130)는 상면에 복수의 타이어 몰드(140) 부품들이 안착되어 쉽게 움직이지 않도록 지지하는 복수의 몰드 안착홈(132)을 구비할 수 있다. 몰드 안착홈(132)은 타이어 몰드(140)의 폭보다 작은 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 타이어 몰드(140) 부품은 원호상의 일부를 구성하므로 하방으로 볼록하게 형성되는 것이 일반적이다. 그래서, 몰드 안착홈(132)에는 타이어 몰드(140)의 하부 일부가 들어가도록 안착될 수 있다.As shown in FIG. 2, a pallet 130 is a plate-shaped member formed to seat a plurality of tire mold 140 parts on its upper surface and transport them at once. The pallet 130 may be formed to be easily transported by a forklift. As shown in FIG. 2 , the pallet 130 may have a plurality of mold seating grooves 132 supporting a plurality of tire mold 140 parts to be seated thereon so that they do not move easily. The mold seating groove 132 may be formed to have a width smaller than that of the tire mold 140 . Since the part of the tire mold 140 constitutes a part of an arc shape, it is common to be convex downward. Thus, a lower part of the tire mold 140 may be seated in the mold seating groove 132 to enter.

도 1에 도시된 바와 같이, 테이블 프레임(110)은 타이어 몰드(140)가 안착된 팔레트(130)가 투입되어 대기하는 대기부(112)와, 스캐너장치(150)에 의해 타이어 몰드(140)가 스캔되는 스캔부(114)와, 레이저 청소기(170)에 의해 타이어 몰드(140)가 청소되는 청소부(116)와, 청소된 타이어 몰드(140)가 배출되는 배출부(118)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the table frame 110 has a waiting unit 112 in which the pallet 130 on which the tire mold 140 is seated is placed and waits, and the tire mold 140 by the scanner device 150. may include a scanning unit 114 for scanning, a cleaning unit 116 for cleaning the tire mold 140 by the laser cleaner 170, and a discharge unit 118 for discharging the cleaned tire mold 140. there is.

대기부(112)는 복수의 타이어 몰드(140)가 안착된 팔레트(130)를 지게차로 들어올려서 컨베이어(120) 상에 올려놓는 부위를 말한다. 대기부(112)에 올려진 팔레트(130)는 컨베이어(120)에 의해 스캔부(114)로 이송될 수 있다.The waiting unit 112 refers to a portion where the pallet 130 on which the plurality of tire molds 140 are seated is lifted by a forklift and placed on the conveyor 120 . The pallet 130 placed on the waiting unit 112 may be transferred to the scanning unit 114 by the conveyor 120 .

스캔부(114)에서는 스캐너장치(150)가 수평하게 놓인 복수의 타이어 몰드(140) 위에서 이동하면서 복수의 타이어 몰드(140)의 입체 형상을 스캔할 수 있다.In the scanning unit 114, the scanner device 150 may scan three-dimensional shapes of the plurality of tire molds 140 while moving on the plurality of tire molds 140 placed horizontally.

청소부(116)에서는 다관절 로봇(160)의 엔드이펙터에 구비된 레이저 청소기(170)가 움직이면서 복수의 타이어 몰드(140)의 표면을 레이저로 청소할 수 있다.The cleaning unit 116 may clean the surface of the plurality of tire molds 140 with a laser while moving the laser cleaner 170 provided in the end effector of the articulated robot 160 .

청소부(116)에서 청소가 완료된 타이어 몰드(140)는 배출부(118)로 배출되어 지게차에 의해 이송될 수 있다.The tire mold 140 cleaned by the cleaning unit 116 is discharged to the discharge unit 118 and can be transported by a forklift.

대기부(112), 스캔부(114), 청소부(116)는 일직선 상에 배치되고, 배출부(118)는 청소부(116)의 일측에 배치될 수 있다. 또한, 다관절 로봇(160)은 청소부(116)의 타측에 배치될 수 있다.The standby unit 112 , the scanning unit 114 , and the cleaning unit 116 may be disposed on a straight line, and the discharge unit 118 may be disposed on one side of the cleaning unit 116 . Also, the articulated robot 160 may be disposed on the other side of the cleaner 116 .

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 스캐너장치(150)는 테이블 프레임(110) 중 스캔부(114)에서 모터에 의해 가로 및 세로로 이동가능하게 설치되어 레이저 스캐너(158)로 복수의 타이어 몰드(140) 표면의 입체적 형태를 위에서 스캔할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 3, the scanner device 150 is installed to be movable horizontally and vertically by a motor in the scanning unit 114 of the table frame 110, and the laser scanner 158 uses a plurality of tires. The three-dimensional shape of the surface of the mold 140 can be scanned from above.

도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 청소기(170)는 다관절 로봇(160)의 엔드이펙터에 장착되어 청소부(116)에 있는 복수의 타이어 몰드(140)를 그 위에서 이동하면서 레이저를 조사하여 청소할 수 있다.As shown in FIG. 4 , the laser cleaner 170 is mounted on the end effector of the articulated robot 160 and can clean the tire molds 140 in the cleaning unit 116 by radiating laser while moving thereon. there is.

다관절 로봇(160)은 그 엔드이펙터에 장착된 레이저 청소기(170)를 청소부(116)에 놓인 팔레트(130) 상에 배치된 복수의 타이어 몰드(140) 상에서 이동시킬 수 있다. 복수의 타이어 몰드(140)가 모두 포함되는 면적 내에서 다관절 로봇(160)은 레이저 청소기(170)를 수평면에서 이동시킴은 물론 타이어 몰드(140)에 대해 소정 각도로 기울어지도록 레이저 청소기(170)를 움직일 수 있다.The articulated robot 160 may move the laser cleaner 170 mounted on the end effector on the plurality of tire molds 140 disposed on the pallet 130 placed on the cleaning unit 116 . Within the area where all of the plurality of tire molds 140 are included, the articulated robot 160 not only moves the laser cleaner 170 on a horizontal plane, but also tilts the laser cleaner 170 at a predetermined angle with respect to the tire mold 140. can move

챔버(180)는 청소부(116)에 있는 복수의 타이어 몰드(140)와 다관절 로봇(160)과 레이저 청소기(170)를 수용하여, 내부 공간을 차폐할 수 있다. 챔버(180)는 레이저 광선이 외부로 방출되는 것을 차폐하고, 청소 중 발생하는 분진과 이물질로부터 레이저 광학계 렌즈를 보호하기 위해 집진기, 에어블라스터, 에어커튼 등을 구비할 수 있다. 이들은 오염물질이 광학계 렌즈에 최대한 흡착되지 않도록 보호하는 역할을 할 수 있다. 챔버(180)에서 청소부(116) 위와 다관절 로봇(160) 위에는 각각 집진기와 연결된 배기구(182)를 구비할 수 있다.The chamber 180 may accommodate the plurality of tire molds 140, the articulated robot 160, and the laser cleaner 170 in the cleaning unit 116, thereby shielding the internal space. The chamber 180 may be equipped with a dust collector, an air blaster, an air curtain, etc. to shield the laser beam from being emitted to the outside and to protect the lens of the laser optical system from dust and foreign substances generated during cleaning. These may serve to protect contaminants from adsorbing to the lens of the optical system as much as possible. In the chamber 180, an exhaust port 182 connected to a dust collector may be provided above the cleaner 116 and above the articulated robot 160, respectively.

도 3에 도시된 바와 같이, 스캐너장치(150)는 테이블 프레임(110)의 양측에 길이방향으로 이동가능하게 장착되는 스캐너 프레임(151)과, 스캐너 프레임의 상부에 폭방향으로 이동가능하게 장착되어 타이어 몰드(140)의 형태를 레이저로 스캔하는 레이저 스캐너(158)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the scanner device 150 includes a scanner frame 151 movably mounted on both sides of the table frame 110 in the longitudinal direction and movably mounted on the top of the scanner frame in the width direction. It may include a laser scanner 158 that scans the shape of the tire mold 140 with a laser.

스캐너 프레임(151)은 전체적으로 ㄷ자 바 형태를 가지고, 양측 하단이 테이블 프레임(110)의 스캔부(114) 양측에 길이방향으로 이동가능하게 장착될 수 있다.The scanner frame 151 has a U-shaped bar shape as a whole, and lower ends of both sides may be movably mounted on both sides of the scan unit 114 of the table frame 110 in the longitudinal direction.

레이저 스캐너(158)는 스캐너 프레임(151)의 가로 바 하부에 폭방향으로 이동가능하게 장착되어 아래에 있는 복수의 타이어 몰드(140)의 입체적 형태를 레이저로 스캔할 수 있다.The laser scanner 158 is movably mounted on the lower part of the horizontal bar of the scanner frame 151 in the width direction and can scan the three-dimensional shapes of the plurality of tire molds 140 below with a laser.

스캐너장치(150)는 테이블 프레임(110)의 양측에 구비된 가이드리브(152)에 설치된 랙(153)과, 스캐너 프레임(151)의 양측 하단부에 장착되고 랙과 맞물리는 피니언(155)을 구비하는 구동모터(154)와, 스캐너 프레임(151)의 상부에 폭방향으로 회전가능하게 장착되는 리드스크류(156)와, 리드스크류를 회전시켜서 레이저 스캐너(158)를 폭방향으로 이동시키는 스캐너모터(157)를 더 포함할 수 있다.The scanner device 150 includes racks 153 installed on guide ribs 152 provided on both sides of the table frame 110 and pinions 155 mounted on both lower ends of the scanner frame 151 and engaged with the racks. A drive motor 154 that rotates the lead screw 156 rotatably mounted on the top of the scanner frame 151 in the width direction, and a scanner motor that rotates the lead screw to move the laser scanner 158 in the width direction ( 157) may be further included.

테이블 프레임(110)의 스캔부(114) 양측에는 한 쌍의 가이드리브(152)가 길이방향으로 구비될 수 있다. 한 쌍의 가이드리브(152)의 상면에는 한 쌍의 랙(153)이 설치될 수 있다. 랙(153)에는 나사산이 외측면을 향하도록 형성될 수 있다.A pair of guide ribs 152 may be provided on both sides of the scan unit 114 of the table frame 110 in the longitudinal direction. A pair of racks 153 may be installed on the upper surface of the pair of guide ribs 152 . The rack 153 may have a screw thread formed toward an outer surface.

구동모터(154)는 스캐너 프레임(151)의 양측 하단부에 형성된 홈에 장착될 수 있다. 구동모터(154)는 스캐너 프레임(151)의 양측에 한 쌍이 구비되고 독립적으로 제어될 수 있지만, 동시에 같은 거리와 속도로 움직이도록 작동될 수 있다. 구동모터(154)의 회전축에는 피니언(155)이 결합되어 랙(153)에 맞물릴 수 있다. 한 쌍의 구동모터(154)가 동시에 작동되면, 스캐너 프레임(151)이 길이방향으로 전진 또는 후진할 수 있다.The driving motor 154 may be mounted in grooves formed at both lower ends of the scanner frame 151 . A pair of driving motors 154 are provided on both sides of the scanner frame 151 and can be controlled independently, but can be operated to move at the same distance and speed at the same time. A pinion 155 is coupled to the rotation shaft of the drive motor 154 to be engaged with the rack 153 . When the pair of driving motors 154 are simultaneously operated, the scanner frame 151 may move forward or backward in the longitudinal direction.

한 쌍의 가이드리브(152)의 상면에는 한 쌍의 가이드레일이 더 구비될 수 있다. 한 쌍의 가이드레일은 스캐너 프레임(151)의 이동을 안내하고 스캐너 프레임(151)이 전도되지 않도록 지지할 수 있다.A pair of guide rails may be further provided on the upper surface of the pair of guide ribs 152 . The pair of guide rails may guide the movement of the scanner frame 151 and support the scanner frame 151 so that it does not fall over.

리드스크류(156)는 스캐너 프레임(151)의 가로 바 부위의 하면에 회전가능하게 장착될 수 있다. 리드스크류(156)는 외주면에 나사산이 형성되고, 레이저 스캐너(158)에 나사 결합될 수 있다.The lead screw 156 may be rotatably mounted on the lower surface of the horizontal bar portion of the scanner frame 151 . The lead screw 156 may have a screw thread formed on an outer circumferential surface thereof and may be screwed to the laser scanner 158 .

스캐너모터(157)는 리드스크류(156)에 축결합되어 리드스크류(156)를 정회전시킬 수 있다. 스캐너모터(157)가 리드스크류(156)를 정역회전시킴으로써, 레이저 스캐너(158)가 좌우방향으로 움직일 수 있다.The scanner motor 157 is axially coupled to the lead screw 156 to forwardly rotate the lead screw 156 . As the scanner motor 157 forwards and reverses the lead screw 156, the laser scanner 158 can move left and right.

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 다관절 로봇(160)은 레이저 청소기(170)에서 주사되는 레이저가 타이어 몰드(140)의 입체 형태의 표면에 대해 소정 각도로 주사되도록 하기 위해 5축 이상의 다관절 로봇으로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4(a), the articulated robot 160 has 5 or more axes so that the laser scanned from the laser cleaner 170 is scanned at a predetermined angle with respect to the three-dimensional surface of the tire mold 140. It can be configured as an articulated robot.

다관절 로봇(160)은 그 엔드이펙터에 장착된 레이저 청소기(170)를 청소부(116)에 배치된 복수의 타이어 몰드(140) 위에서 이동시킬 수 있다. 다관절 로봇(160)은 5축 이상의 다관절로 구성되어 있기 때문에, 복수의 타이어 몰드(140)가 모두 포함되는 면적 내에서 레이저 청소기(170)를 수평면에서 이동시킴은 물론, 타이어 몰드(140)에 대해 소정 각도로 기울어지도록 레이저 청소기(170)를 움직일 수 있다.The articulated robot 160 may move the laser cleaner 170 mounted on the end effector above the plurality of tire molds 140 disposed on the cleaning unit 116 . Since the articulated robot 160 is composed of 5-axis or more articulated joints, it moves the laser cleaner 170 on a horizontal plane within an area where all of the plurality of tire molds 140 are included, and the tire mold 140 The laser cleaner 170 may be moved to be inclined at a predetermined angle with respect to the laser cleaner 170 .

다관절 로봇(160)은 지면에 고정된 지지체에 대해 수직으로 배치되어 회전되는 제1축과, 제1링크의 단부에 수평하게 배치되어 회전되는 제2축과, 제2링크의 단부에 수평하게 배치되어 회전되는 제3축과, 제3링크의 단부에 제3링크 방향으로 배치되어 회전되는 제4축과, 제4링크의 단부에 제4축에 교차하도록 배치되어 회동되는 제5축을 포함할 수 있다.The multi-joint robot 160 has a first axis arranged vertically and rotated with respect to a support fixed to the ground, a second axis arranged horizontally at the end of the first link and rotated, and horizontally at the end of the second link. A third shaft disposed and rotated, a fourth shaft disposed at the end of the third link in the direction of the third link and rotated, and a fifth shaft disposed at the end of the fourth link to intersect the fourth shaft and rotated. can

도 4(b)에 도시된 바와 같이, 레이저 청소기(170)는 타이어 몰드(140)의 표면까지의 거리를 측정하는 거리센서(179)를 더 포함할 수 있다. 거리센서(179)는 레이저 청소기(170)의 일측면에 장착될 수 있다. 거리센서(179)는 발광부에서 방출되는 빛이 타이어 몰드(140)의 표면에서 반사되어 돌아오는 빛을 수광부에서 감지하여 타이어 몰드(140)까지의 거리를 측정하는 1차원 광센서로 구성될 수 있다. 거리센서(179)가 이동하면서 복수의 타이어 몰드(140)의 표면까지의 거리를 측정함으로써, 레이저 청소기(170)가 타이어 몰드(140)에 충돌하는 것을 방지하고, 레이저 청소기(170)에서 조사되는 레이저 광선의 초점을 정확하게 조절할 수 있다.As shown in FIG. 4( b ), the laser cleaner 170 may further include a distance sensor 179 that measures the distance to the surface of the tire mold 140 . The distance sensor 179 may be mounted on one side of the laser cleaner 170. The distance sensor 179 may be composed of a one-dimensional optical sensor that measures the distance to the tire mold 140 by detecting the light emitted from the light emitting part reflected from the surface of the tire mold 140 and returned by the light receiving part. there is. By measuring the distance to the surface of the plurality of tire molds 140 while the distance sensor 179 moves, the laser cleaner 170 is prevented from colliding with the tire mold 140, and the laser cleaner 170 irradiates The focus of the laser beam can be precisely adjusted.

타이어 몰드(140)는 특히 트레드 패턴 형상 때문에 매우 복잡한 곡면 형상을 가지고 있다. 그러므로 레이저의 직진성에 의해 청소 구역이 제한될 수 있다. 이러한 제약을 극복하기 위해, 다관절 로봇(160)으로 레이저 청소기(170)를 움직이면서 타이어 몰드(140)의 홈과 모서리 영역까지 청소할 수 있다. 이러한 로봇의 움직임으로 인해 전체 청소 시간이 늘어날 수 있는데, 로봇의 움직임을 최소화하여 청소 시간을 단축시키기 위해 레이저 스캐너(158)로 타이어 몰드(140)의 입체 형상을 정확하게 스캔하고 거리센서(179)로 타이어 몰드(140)까지의 초점 거리를 정확하게 측정한 다음, 다관절 로봇(160)이 레이저 청소기(170)를 최소로 움직이면서 초점을 맞추어 레이저를 조사함으로써 청소 시간을 줄이고 매우 효율적으로 청소할 수 있다.The tire mold 140 has a very complicated curved surface shape, especially because of the tread pattern shape. Therefore, the cleaning area can be limited by the linearity of the laser. In order to overcome these limitations, the articulated robot 160 may clean the grooves and corners of the tire mold 140 while moving the laser cleaner 170 . The total cleaning time may increase due to such movement of the robot. In order to shorten the cleaning time by minimizing the movement of the robot, the three-dimensional shape of the tire mold 140 is accurately scanned with the laser scanner 158 and the distance sensor 179 is used. After accurately measuring the focal distance to the tire mold 140, the articulated robot 160 focuses the laser cleaner 170 while moving the laser cleaner 170 to the minimum and irradiates the laser, so that cleaning time can be reduced and cleaning can be performed very efficiently.

도 5는 레이저 청소기의 구조를 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing the structure of a laser cleaner.

레이저 청소기(170)는, 레이저 광원(171)에서 레이저가 통과하는 코어(173), 코어를 둘러싸면서 장착되고 이터븀(Yb: Ytterbium)이 첨가된 광섬유 케이블(172)과, 광섬유 케이블의 내주면에 구비되는 내부 클래딩(174)과, 광섬유 케이블의 외주부에 구비되는 외부 클래딩(175)을 포함할 수 있다.The laser cleaner 170 includes a core 173 through which a laser passes from a laser light source 171, an optical fiber cable 172 mounted while surrounding the core and to which Ytterbium (Yb) is added, and an inner circumferential surface of the optical fiber cable. An inner cladding 174 provided and an outer cladding 175 provided on an outer periphery of the optical fiber cable may be included.

일렬로 정렬된 펌프다이오드에서 발생된 저출력 레이저를 집광기를 이용하여 하나의　광섬유 레이저 케이블로 전송할 수 있다. 집광된 저출력 레이저는 반사체와 이터븀이 첨가된 광섬유 레이저 케이블에서 왕복하며 점점 출력이 증폭될 수 있다. 본 발명의 레이저 청소기(170)는 저출력의 다이오드를 사용함으로써 다이오드 교체 주기를 획기적으로 증가시킬 수 있다.Low-power lasers generated from pump diodes arranged in a row can be transmitted through a single optical fiber laser cable using a condenser. The condensed low-power laser can reciprocate in the reflector and ytterbium-added fiber laser cable, and the output can be gradually amplified. The laser cleaner 170 of the present invention can dramatically increase the diode replacement cycle by using a low-output diode.

종래의 CO₂ 레이저 또는 고체 레이저의 경우, 다이오드에서 발생된 에너지를 미러(mirror)를 통해 펌핑하고, 에너지 전송도 미러에 의해 하는 경우가 많았다. 그렇기 때문에 고효율이 필요한 설비에서 고출력의 다이오드가 필요하였다. 그러나, 광섬유 레이저의 경우 저출력 에너지의 광 주입(176)으로 전달 과정에서 펌핑하여 고에너지의 레이저 출력(177)을 발생할 수 있다.In the case of a conventional CO ₂ laser or solid-state laser, energy generated by a diode is pumped through a mirror, and energy transmission is also performed by a mirror in many cases. Therefore, high-output diodes were required in facilities requiring high efficiency. However, in the case of a fiber laser, a high-energy laser output 177 may be generated by pumping in the transfer process by light injection 176 of low-output energy.

도 6은 챔버에 구비되는 도어가 열린 것을 나타내는 일부 사시도이고, 도 7은 챔버에 구비되는 도어가 닫힌 것을 나타내는 일부 사시도이다.6 is a partial perspective view showing that the door provided in the chamber is opened, and FIG. 7 is a partial perspective view showing the door provided in the chamber is closed.

챔버(180)는 타이어 몰드(140)를 스캔부(114)에서 청소부(116)로 이송하는 챔버 부위를 개폐하는 제1도어(185)와, 청소가 완료된 타이어 몰드(140)를 청소부(116)에서 배출부(118)로 이송하는 챔버 부위를 개폐하는 제2도어(185)를 포함할 수 있다.The chamber 180 includes a first door 185 that opens and closes a portion of the chamber that transfers the tire mold 140 from the scanning unit 114 to the cleaning unit 116, and the cleaning unit 116 to transfer the cleaned tire mold 140 to the cleaning unit 116. It may include a second door 185 that opens and closes a portion of the chamber transported from the discharge unit 118.

제1도어(185)는 챔버(180)에서 청소부(116)와 스캔부(114) 사이의 측벽에 개폐가능하게 설치될 수 있다. 제1도어(185)는 챔버(180)의 일측벽에 형성된 개구를 개폐하도록 승강될 수 있다.The first door 185 may be installed on a sidewall between the cleaning unit 116 and the scanning unit 114 in the chamber 180 to be openable and openable. The first door 185 may be moved up and down to open and close an opening formed on one side wall of the chamber 180 .

제2도어(185)는 챔버(180)에서 청소부(116)와 배출부(118) 사이의 측벽에 개폐가능하게 설치될 수 있다. 제2도어(185)는 챔버(180)의 일측벽에 형성된 개구를 개폐하도록 승강될 수 있다.The second door 185 may be installed on a side wall between the cleaning unit 116 and the discharge unit 118 in the chamber 180 to be openable and openable. The second door 185 may be lifted to open and close an opening formed on one side wall of the chamber 180 .

제1도어(185)와 제2도어(185)는 복수의 타이어 몰드(140)가 안착된 팔레트(130)가 챔버(180)로 출입할 때 열리게 되고, 챔버(180) 내에서 레이저 청소를 할 때에는 닫히게 된다.The first door 185 and the second door 185 are opened when the pallet 130 on which the plurality of tire molds 140 are seated moves in and out of the chamber 180, and laser cleaning is performed in the chamber 180. closed when

도 8은 본 발명의 타이어 몰드 레이저 청소장치에서 공정 순서를 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하여 타이어 몰드 레이저 청소장치에 의한 자동 작업 공정을 설명한다.8 is a diagram showing a process sequence in the tire mold laser cleaning device of the present invention. Referring to FIG. 8, an automatic working process by the tire mold laser cleaning device will be described.

먼저, 복수의 타이어 몰드(140)를 팔레트(130)에 안착하고 지게차로 팔레트(130)를 테이블 프레임(110)의 대기부(112)에 투입하여 대기한다.First, a plurality of tire molds 140 are seated on the pallet 130, and the pallet 130 is put into the waiting unit 112 of the table frame 110 by a forklift to stand by.

다음에, 컨베이어(120)를 작동하여 팔레트(130)를 스캔부(114)로 이송한 다음, 스캐너장치(150)를 작동시켜 레이저 스캐너(158)를 이동시키면서 복수의 타이어 몰드(140)를 스캔한다.Next, the conveyor 120 is operated to transfer the pallet 130 to the scanning unit 114, and then the scanner device 150 is operated to scan the plurality of tire molds 140 while moving the laser scanner 158. do.

복수의 타이어 몰드(140)의 레이저 스캔은 스캐너 프레임(151)을 전방에서 후방으로 단위 거리만큼 이동하고, 레이저 스캐너(158)를 폭방향으로 이동하면서 스캔하는 것을 반복함으로써 완료될 수 있다. 레이저 스캔이 완료되면 챔버(180)의 도어(185)를 열고 팔레트(130)를 청소부(116)로 이동시킨다.The laser scanning of the plurality of tire molds 140 may be completed by moving the scanner frame 151 from the front to the rear by a unit distance and repeating scanning while moving the laser scanner 158 in the width direction. When the laser scan is completed, the door 185 of the chamber 180 is opened and the pallet 130 is moved to the cleaner 116 .

다음에, 다관절 로봇(160)을 움직이며 레이저 청소기(170)로 복수의 타이어 몰드(140)를 레이저로 청소한다.Next, the articulated robot 160 is moved and the plurality of tire molds 140 are cleaned with a laser using the laser cleaner 170 .

마지막으로, 청소가 완료된 후 챔버(180)의 도어(185)를 열고 복수의 타이어 몰드(140)는 컨베이어(120)에 의해 배출부(118)로 이송된다. 이후 지게차로 팔레트(130)를 청소장치 외부로 이송할 수 있다.Finally, after cleaning is completed, the door 185 of the chamber 180 is opened, and the plurality of tire molds 140 are transported to the discharge unit 118 by the conveyor 120. Thereafter, the pallet 130 may be transferred to the outside of the cleaning device by a forklift.

이상 설명한 청소장치의 작업 공정들은 모두 제어부의 자동제어에 의해 자동으로 진행될 수 있다.All of the above-described work processes of the cleaning device may be automatically performed by the automatic control of the control unit.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, one embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes may be made to the present invention, which will also be included within the scope of the present invention.

100: 타이어 몰드 청소장치
110: 테이블 프레임
112: 대기부
114: 스캔부
116: 청소부
118: 배출부
120: 컨베이어
130: 팔레트(pallet)
132: 몰드 안착홈
140: 타이어 몰드
150: 스캐너장치
151: 스캐너 프레임
152: 길이방향 가이드리브
153: 랙
154: 구동모터
155: 피니언
156: 리드스크류
157: 스캐너모터
158: 레이저 스캐너
160: 다관절 로봇
170: 레이저 청소기
171: 레이저 광원
172: 광섬유 케이블
173: 코어
174: 내부 클래딩
175: 외부 클래딩
176: 광 주입
177: 레이저 출력
179: 거리센서
180: 챔버
182: 배기구
185: 도어100: tire mold cleaning device
110: table frame
112: standby unit
114: scan unit
116: cleaner
118: discharge unit
120: conveyor
130: pallet
132: mold seating groove
140: tire mold
150: scanner device
151: scanner frame
152: longitudinal guide rib
153: rack
154: drive motor
155: pinion
156: lead screw
157: scanner motor
158: laser scanner
160: articulated robot
170: laser cleaner
171: laser light source
172: fiber optic cable
173: core
174: internal cladding
175: external cladding
176 light injection
177: laser output
179: distance sensor
180: chamber
182: exhaust port
185: door

Claims

a table frame with a conveyor;
Pallets transported by the conveyor and on which tire molds are seated;
a scanner device installed on the table frame to scan the shape of the tire mold;
a laser cleaner that cleans the surface of the tire mold with a laser;
an articulated robot that moves the laser cleaner; and
A tire mold laser cleaning apparatus comprising a chamber for receiving and shielding a tire mold to be cleaned, the articulated robot, and the laser cleaner.

According to claim 1,
The scanner device
a scanner frame movably mounted on both sides of the table frame in a longitudinal direction;
and a laser scanner mounted on the scanner frame to be movable in the width direction and scanning the shape of the tire mold with a laser.

According to claim 2,
The scanner device
Racks installed on guide ribs provided on both sides of the table frame;
A driving motor mounted on both lower ends of the scanner frame and having pinions engaged with the rack;
A lead screw rotatably mounted on the upper portion of the scanner frame in the width direction;
The tire mold laser cleaning device further comprising a scanner motor for moving the laser scanner in the width direction by rotating the lead screw.

According to claim 1,
The tire mold laser cleaning device, characterized in that the articulated robot is composed of a 5-axis or more articulated robot so that the laser scanned by the laser cleaner is scanned at a predetermined angle with respect to the three-dimensional surface of the tire mold.

According to claim 1,
The laser cleaner
A core through which a laser passes in a laser light source;
An optical fiber cable mounted while surrounding the core and to which ytterbium is added;
An inner cladding provided on an inner circumferential surface of the optical fiber cable;
Tire mold laser cleaning device, characterized in that it comprises an outer cladding provided on the outer periphery of the optical fiber cable.

According to claim 1 or 5,
The laser cleaner may further include a distance sensor for measuring a distance to the surface of the tire mold.

According to claim 1,
the table frame
A waiting unit in which the pallet on which the tire mold is seated is placed and waiting;
a scanning unit through which the tire mold is scanned by the scanner device;
A cleaning unit for cleaning the tire mold by the laser cleaner;
A tire mold laser cleaning device comprising a discharge portion through which the cleaned tire mold is discharged.

According to claim 7,
the chamber
a first door that opens and closes a portion of the chamber for transferring the tire mold from the scanning unit to the cleaning unit;
A tire mold laser cleaning device comprising a second door that opens and closes a chamber for transferring the cleaned tire mold from the cleaning unit to the discharge unit.