WO2017078131A1 - モールドの洗浄システム - Google Patents

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WO2017078131A1
WO2017078131A1 PCT/JP2016/082777 JP2016082777W WO2017078131A1 WO 2017078131 A1 WO2017078131 A1 WO 2017078131A1 JP 2016082777 W JP2016082777 W JP 2016082777W WO 2017078131 A1 WO2017078131 A1 WO 2017078131A1
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mold
laser
molding surface
cleaning
laser head
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PCT/JP2016/082777
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松村　謙介
誠之 渡辺
宮崎　雄策
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横浜ゴム株式会社
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Priority to JP2016566833A priority patent/JP6260720B2/ja
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Definitions

  • the present invention relates to a mold cleaning system, and more particularly, to a mold that can efficiently remove dirt while preventing damage to a molding surface, even if the molding has a molding surface having a complicated shape. It relates to a cleaning system.
  • the molding surface for vulcanizing rubber products such as tires is slightly contaminated with rubber components and compounding agents every time it is vulcanized. This dirt gradually accumulates by repeated use of the mold. If the dirt is left as it is, the quality of the vulcanized product is adversely affected. For this reason, it is necessary to clean the molding surface and remove the dirt as appropriate.
  • Known methods for cleaning the mold include a shot blast cleaning method, a laser beam cleaning method, a plasma cleaning method, and the like.
  • the molding surface is easily damaged.
  • a laser beam cleaning method that irradiates the molding surface with laser light and removes dirt by the shock wave
  • a plasma cleaning method in which dirt is removed by chemically reacting with the plasma is desirable.
  • the plasma cleaning method has a small area that can be cleaned per unit time, the laser beam cleaning method is more preferable in consideration of efficiency.
  • Patent Documents 1 and 2 Various mold cleaning methods using laser light have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • laser light (CO 2 laser light) supplied from a laser oscillator is irradiated from a laser head onto a molding surface of a mold to remove dirt.
  • the arm (manipulator) for moving the laser head is controlled by the original shape data (cad data, etc.) of the mold and the position correcting means of the laser head, and moves the laser head along the unevenness of the molding surface (patent) (Refer to paragraphs 0011 and 0021 to 0025 of Document 1).
  • the molding surface of the mold is not necessarily formed in the same shape, and is formed in various shapes. Therefore, in the method described in Patent Document 1, in order to clean a mold having a different molding surface, it is necessary to call the original shape data of the mold stored in the control device every time the mold is cleaned. become. In the case of a tire vulcanization mold that has a huge number of molding surface shapes, it is necessary to confirm that the mold to be cleaned corresponds to the original shape data each time it is cleaned, which makes the work complicated. There's a problem.
  • the laser irradiator is fixed at a predetermined position, and the mold is moved so that the mold surface is tilted from a posture perpendicular to the optical axis of the laser beam. Rotate. In order to rotate the mold in this way, a process such as teaching this movement in advance is required.
  • An object of the present invention is to provide a mold cleaning system capable of efficiently removing dirt while preventing damage to a molding surface, even if the mold has a molding surface having a complicated shape. .
  • a mold cleaning system of the present invention includes a laser oscillator, a laser head that irradiates a molding surface of the mold with laser light supplied from the laser oscillator, and the laser head that freely moves in three dimensions.
  • a mold cleaning system comprising an arm and a control device for controlling the movement of the arm, a camera for obtaining three-dimensional image data of a molding surface of the mold to be cleaned is provided, and the camera is used for cleaning the mold.
  • the laser head is moved along the molding surface, and the molding surface is cleaned by irradiating a laser beam.
  • Another mold cleaning system of the present invention includes a laser oscillator, a laser head that irradiates a molding surface of the mold with laser light supplied from the laser oscillator, an arm that freely moves the laser head in three dimensions,
  • a mold cleaning system comprising a control device for controlling the movement of an arm, a camera for acquiring three-dimensional image data of a molding surface of a mold to be cleaned is provided, and the camera acquired by the camera when cleaning the mold
  • the laser head is moved along the molding surface, the laser beam is irradiated to clean the molding surface, and the laser head has a laser irradiation width.
  • Is equipped with a variable laser head and an appropriate laser irradiation width is preset for each part to be cleaned. Characterized in that the setting to perform and cleansed in order set the laser irradiation width.
  • the mold when the mold is cleaned, three-dimensional image data of the molding surface of the mold to be cleaned is acquired by the camera. Therefore, the shape of the molding surface of the mold at the time of cleaning can be accurately grasped. Therefore, it is not necessary to manually perform the operation of calling the shape data of the molding surface of the mold to be cleaned from the database each time it is cleaned and confirming the correspondence between the actual mold and the shape data. Then, based on the acquired image data, the laser head is moved along the molding surface, and the molding surface is cleaned by irradiating the laser beam. Therefore, even a mold having a molding surface with a complicated shape is used. Thus, it is possible to efficiently remove dirt while preventing damage to the molding surface without manpower.
  • the image data of the molding surface at the time of cleaning is acquired, so it is dirty compared to the case where the shape data of the molding surface stored in advance is used. It is advantageous to clean cleanly without leaving.
  • a relatively small laser head can be used without interfering with the mold or the like.
  • the laser head can be arranged at an optimum position.
  • laser light can be irradiated evenly on even a complicated shape portion, which is advantageous for removing dirt cleanly.
  • a specific portion can be cleaned roughly using a relatively large laser head and, in addition, can be cleaned using a relatively small laser head. Since the laser irradiation width can be increased if a relatively large laser head is used, it is possible to reduce the cleaning time and perform efficient cleaning.
  • the laser irradiation width is relatively set, for example, for a portion where unevenness has entered a narrow range of the molding surface. Make small and clean. Thereby, even a complicated shape portion can be irradiated with laser light without unevenness, which is advantageous in removing dirt cleanly. Further, it is possible to irradiate the laser beam only on the intended range, and the laser beam is not irradiated on the unintended range. On the other hand, a relatively flat and wide part is cleaned with a relatively large laser irradiation width. Thereby, the required range can be cleaned in a short time.
  • the cleaning state of the molding surface is grasped, and the grasped cleaning state and the position information of the molding surface are obtained.
  • Store in the control device and set the setting so that cleaning is performed by irradiating the laser light from the laser head again to the position of the molding surface where the grasped cleaning state does not satisfy the preset standard. You can also. With this setting, only the dirty position (range) is re-washed later, which is advantageous for removing the dirt efficiently and cleanly.
  • a temperature sensor that sequentially detects the temperature of the molding surface irradiated with the laser light is provided, and the laser light irradiation is interrupted when the temperature detected by the temperature sensor exceeds a preset allowable temperature. It can also be set to. In the case of this setting, it can be avoided that the molding surface is excessively heated by the irradiated laser light. That is, it is possible to prevent a problem that the molding surface is thermally deformed by the laser beam.
  • Studless tire vulcanization molds have a complex molding surface, and pneumatic tire vulcanization casting molds have minute gaps formed on the molding surface. Dirt can be removed efficiently while preventing damage.
  • FIG. 1 is an explanatory view illustrating the mold cleaning system of the present invention in plan view.
  • FIG. 2 is an explanatory view illustrating the molding surface of the studless tire vulcanization mold in plan view.
  • FIG. 3 is an explanatory view illustrating the molding surface of the cast-in-mold with an enlarged cross-sectional view.
  • FIG. 4 is an explanatory view illustrating the camera and the mold to be cleaned in a front view.
  • FIG. 5 is an explanatory view illustrating the camera and the mold to be cleaned in a side view.
  • FIG. 6 is an explanatory view illustrating the laser head and the mold to be cleaned in a side view.
  • FIG. 7 is an explanatory view illustrating the laser head and the mold to be cleaned in a front view.
  • FIG. 8 is an explanatory view illustrating, in front view, a state in which a laser beam is radiated to a complicated shape portion of the molding surface of the mold using another embodiment of the cleaning system.
  • FIG. 9 is an explanatory view illustrating, in front view, a state in which laser light is irradiated onto a relatively flat and wide portion of the molding surface of the mold using the cleaning system of FIG.
  • the tire vulcanization mold is targeted for cleaning, but the present invention is not limited to tires and can be used for cleaning molds for vulcanizing rubber products.
  • a mold cleaning system 1 of the present invention illustrated in FIG. 1 includes a laser oscillator 2, a laser head 4, an arm 6 to which the laser head 4 is attached, a control device 7 that controls the movement of the arm 6, a camera 3, and the like. It has.
  • the camera 3 acquires three-dimensional image data of the molding surface 12 of the mold 11.
  • a temperature sensor 8 that sequentially detects the temperature of the molding surface 12 irradiated with the laser beam L is provided.
  • the camera 3 and the temperature sensor 8 are attached to the tip of the arm 6, and the image data acquired by the camera 3 and the temperature data detected by the temperature sensor 8 are input to the control device 7.
  • the main components of the cleaning system 1 except for the laser oscillator 2 are arranged inside a cleaning booth 9 that is a closed space.
  • the cleaning booth 9 is provided with an entrance door 9a and an exit door 9b. When the entrance door 9a and the exit door 9b are closed, the cleaning booth 9 becomes a closed space and can shield the laser beam L.
  • a carry-in conveyor device 10a is connected to the entrance door 9a, and a carry-out conveyor device 10c is connected to the exit door 9b.
  • the space between the carry-in conveyor device 10a and the carry-out conveyor device 10c is an internal space of the washing booth 9, and the processing conveyor device 10b is disposed at this position.
  • the processing conveyor device 10b extends in a circular arc shape.
  • the mold 11 to be cleaned is placed on the carry-in conveyor device 10a, and the washed mold 11 is placed on the carry-out conveyor device 10c.
  • the processing conveyor device 10b functions as a processing table when the mold 11 is cleaned.
  • the laser oscillator 2 and the laser head 4 are connected by an optical fiber cable 2a.
  • the laser light L supplied by the laser oscillator 2 is sent to the laser head 4 through the optical fiber cable 2a.
  • the laser beam L used in the present invention is preferably a YAG laser beam.
  • Laser beam L is applied to the molding surface 12 of the mold 11 by the laser head 4.
  • the arm 6 is rotatably attached to the arm base 5 and is configured by connecting a plurality of arm portions 6a and 6b in a freely rotatable manner.
  • the laser head 4 is detachably attached to the tip of the arm 6. Therefore, the laser head 4 can be freely moved in three dimensions by controlling the movement of the arm 6.
  • a plurality of laser heads 4a and 4b having different head sizes (volumes) are provided.
  • One is a relatively large laser head 4a and the other is a relatively small laser head 4b.
  • the relatively large laser head 4a has a larger laser irradiation width than the relatively small laser head 4b.
  • the relatively large laser head 4a has a built-in galvanometer mirror and is configured to scan the laser beam L in the width direction and irradiate with a wide width.
  • the laser irradiation width is, for example, about 4 mm to 70 mm.
  • the relatively small laser head 4b irradiates the laser beam L at a pinpoint.
  • the oscillation frequency of the laser oscillator 2 is, for example, 10 kHz or more and 40 kHz or less.
  • the frequency at which the laser beam L is scanned in the width direction from the laser head 4a is, for example, 20 Hz to 150 Hz.
  • the laser irradiation width of each laser head 4a, 4b can be made constant (fixed to a predetermined width). Alternatively, the specification can be made such that the laser irradiation width of one of the laser heads 4a and 4b is variable, or the specification can be made such that the laser irradiation width of each laser head 4a and 4b is variable.
  • the mold 11 to be cleaned is not only a normal type mold but also, for example, a studless tire vulcanization mold shown in FIG.
  • a groove forming protrusion 13 and a sipe forming protrusion 14 are projected from a forming surface 12.
  • the groove forming protrusion 13 is integrally cast with the base material of the mold 11, and the sipe forming protrusion 14 is attached to the forming surface 12 as a separate body.
  • the material of the base material of the mold 11 is mainly aluminum, and the material of the sipe molding protrusion 14 is steel.
  • the thickness of the sipe molding protrusion 14 is about 0.4 mm or more and 1.2 mm or less.
  • the groove forming protrusion 13 may become thin due to the tread pattern of the tire, for example, in the case of a complicated tread pattern. For this reason, the sipe molding projection 14 and the thin groove molding projection 13 are easily damaged during mold cleaning. 2, 4 to 9 indicate the circumferential direction, the radial direction, and the width direction of the tire that is inserted into the mold 11 and vulcanized, respectively.
  • molds 11 to be cleaned include, for example, a cast joint mold for pneumatic tire vulcanization shown in FIG.
  • the mold 11 is manufactured by a so-called cast joint in which the second casting part 16 is cast after the first casting part 15 is cast.
  • a minute gap g is formed in the joint portion M between the first cast portion 15 and the second cast portion 16 by solidification shrinkage of the cast molten metal.
  • the size of the minute gap g is, for example, 5 ⁇ m to 80 ⁇ m.
  • An exhaust hole 17 is formed in communication with the minute gap g. In this mold 11, unnecessary air and gas at the time of tire vulcanization are discharged from the molding surface 12 through the minute gap g to the exhaust hole 17, and are discharged to the outside of the mold 11 through the exhaust hole 17.
  • the minute gap g becomes a portion that is easily damaged during mold cleaning.
  • the mold 11 to be cleaned is placed on the carry-in conveyor device 10a.
  • the entrance door 9a is opened, and the carry-in conveyor device 10a and the processing conveyor device 10b are moved to move the mold 11 to be cleaned onto the processing conveyor device 10b and positioned at a predetermined position. Thereafter, the entrance door 9a is closed to make the cleaning booth 9 a closed space. If the cleaning booth 9 does not become a closed space, the laser oscillator 2 does not operate.
  • the camera 3 is placed at an appropriate position, and three-dimensional image data of the molding surface 12 of the mold 11 is acquired.
  • one camera 3 is moved to a desired position (an upper position, a side position, etc. of the molding surface 12) by the arm 6 and the shape data of the molding surface 12 is acquired.
  • a plurality of cameras 3 can be provided, and three-dimensional image data of the molding surface 12 can be obtained by imaging the plane shape data and the side surface shape data of the molding surface 12 with the plurality of fixed cameras 3, respectively.
  • the movement of the arm 6 is controlled based on the acquired three-dimensional image data (shape data) of the molding surface 12 of the mold 11, and the laser head 4 is formed on the molding surface as illustrated in FIGS. 6 and 7. 12 is moved.
  • the laser beam L supplied from the laser oscillator 2 is irradiated onto the molding surface 12 while moving the laser head 4 in this way.
  • the dirt X adhering to the molding surface 12 is removed and cleaned by the irradiated laser light L.
  • the moving direction of the laser head 4 and the laser are maintained while keeping the distance between the tip of the laser head 4 and the molding surface 12 facing this as constant as possible.
  • the irradiation direction of the light L is controlled.
  • the moving speed of the laser head 4 is set to a constant speed as much as possible so as to cover the cleaning target range.
  • the cleaning system 1 can have a specification having a plurality of arms 6 or a specification having a single arm 6.
  • the two laser heads 4 a and 4 b are used together to irradiate the laser beam L because the two arms 6 that operate independently are used.
  • the other laser head 4 can be used after one of the laser heads 4 is used. For example, after moving the relatively large laser head 4a so as to cover the cleaning target range and irradiating the laser beam L having a relatively large laser irradiation width, the laser beam L is used by using the relatively small laser head 4b. Irradiate.
  • the shape data of the molding surface 12 of the mold 11 to be cleaned is called every time the cleaning is performed. There is no need for manual work to check the correspondence.
  • the laser beam L is irradiated while moving the laser head 4 along the molding surface 12 based on the acquired image data, a studless tire vulcanizing mold or a pneumatic tire vulcanizing cast mold is used. Even with the mold 11 having the molding surface 12 having such a complicated shape, it is possible to efficiently remove the dirt X while preventing damage to the molding surface 12 without manpower.
  • the image data of the molding surface 12 at the time of cleaning is acquired, and this image data is used for the movement of the laser head 4. Compared to the case where the shape data of the surface 12 is used, it is advantageous to clean cleanly without leaving dirt.
  • the image data of the cleaned molding surface 12 is acquired again by the camera 3, and the cleaning state of the molding surface 12 is grasped based on the acquired image data.
  • the grasped cleaning state and the position information of the molding surface are stored in the control device 7.
  • the laser head 4 After irradiating the entire area of the molding surface 12 with the laser beam L, the laser head 4 is moved again to the position of the molding surface 12 whose grasped cleaning state does not satisfy the preset standard. Then, the laser beam L is irradiated for cleaning.
  • control device 7 determines whether or not the grasped cleaning state satisfies a preset standard.
  • the reference for determining the cleaning state is set based on, for example, the color density of the image data of the molding surface 12 acquired by the camera 3. If the density is above a certain level, it is set that the stain X remains. Alternatively, it is also possible to acquire image data of the molding surface 12 immediately before and after the irradiation with the laser light L, compare both the image data, and set a reference based on a change in color shading. When the color density is not changed or the degree of change is small, it is set that the stain X remains. With such a setting, only the dirty position (range) is re-washed later, which is advantageous for efficiently removing the dirt X.
  • a specific part is inputted and set in the control device 7 in advance, and a relatively small laser head 4b or a relatively large laser head 4a is used for the set specific part.
  • cleaning can be performed using a relatively small laser head 4b.
  • the specific portion for example, a range of a complicated shape such as a root peripheral range of the sipe forming protrusion 14 illustrated in FIG. 2 or an inner peripheral surface of the minute gap g of the cast joint M illustrated in FIG.
  • the laser head 4b can be moved without interfering with the mold 11 or the like by using a relatively small laser head 4b for a specific portion where irregularities are complicatedly entered into a narrow range of the molding surface 12. It can be arranged at an optimal position. Along with this, the laser beam L can be irradiated evenly on the complicatedly shaped portion, which is advantageous for removing dirt cleanly. Alternatively, it is possible to roughly clean the specific part using the relatively large laser head 4a and, in addition, to clean using the relatively small laser head 4b. If the laser head 4a is relatively large, the laser irradiation width can be increased as compared with the relatively small laser head 4b. Therefore, it is possible to shorten the cleaning time and perform cleaning efficiently.
  • the temperature of the molding surface 12 irradiated with the laser light L can be sequentially detected by the temperature sensor 8.
  • An allowable temperature is previously input and set in the control device 7. This allowable temperature is set to a predetermined temperature that is less than the melting temperature of the mold 11.
  • the temperature detected by the temperature sensor 8 exceeds a preset allowable temperature, the irradiation with the laser light L is interrupted. For example, even if there is a problem that the moving speed of the laser head 4 is slowed or stopped due to an unintended factor, if this setting is made, the molding surface 12 is heated excessively by the irradiated laser light L. It will not be done. That is, it is possible to prevent a problem that the molding surface 12 is thermally deformed or damaged by the laser beam L.
  • the exit door 9b is opened and the processing conveyor belt 10b and the carry-out conveyor belt 10c are operated to move the mold 11 that has been cleaned from the inside of the cleaning booth 9 to the outside.
  • the entrance door 9a is opened, the carry-in conveyor belt 10a is operated, and the mold 11 to be cleaned next is moved from the outside to the inside of the cleaning booth 9, and positioned at a predetermined position on the processing conveyor 10b. In this manner, the mold 11 is sequentially and continuously cleaned.
  • one laser head 4 is provided.
  • the laser head 4 has a variable laser irradiation width.
  • An appropriate laser irradiation width is preset and inputted to the control device 7 for each part to be cleaned. For example, a relatively small laser irradiation width is set for a portion where irregularities are intruded into a narrow range of the molding surface 12, and a relatively large laser irradiation width is set for a relatively flat and wide portion. Is set.
  • the portion where the unevenness enters the narrow range of the molding surface 12 is cleaned by irradiating the laser beam L with a relatively small laser irradiation width. Therefore, even in a complicated shape portion, the laser beam L can be irradiated evenly, which is advantageous for removing dirt X cleanly. Further, since the laser beam L can be irradiated only to the intended range, and the laser beam L is not irradiated to the unintended range, the mold 11 is irradiated with the laser beam L to the range where the laser beam L is not necessary. It is possible to avoid the problem of hurting.
  • the relatively flat and wide part is cleaned by switching the laser irradiation width and irradiating the laser beam L with a relatively large laser irradiation width.
  • the required range can be cleaned in a short time.

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Abstract

複雑な形状の成形面を有するモールドであっても、人手をかけずに、成形面の損傷を防止しつつ汚れを効率よく除去できるモールドの洗浄システムを提供する。モールド１１を洗浄する際に、カメラ３によりこのモールド１１の成形面１２の３次元の画像データを取得し、取得した画像データに基づいてアーム６ａ、６ｂの動きを制御装置７によって制御して、レーザヘッド４をその成形面１２に沿って移動させつつ、レーザ発振器２から供給されるレーザ光Ｌを照射してその成形面１２に付着した汚れＸを除去し、特定の部位に対しては、相対的に小さいレーザヘッド４ｂを用いて、または、さらに相対的に大きいレーザヘッド４ａを加えて洗浄を行い、或いは、レーザ照射幅が可変のレーザヘッド４を用いて、洗浄する部位毎に適切なレーザ照射幅にして洗浄を行う。

Description

モールドの洗浄システム
　本発明は、モールドの洗浄システムに関し、さらに詳しくは、複雑な形状の成形面を有するモールドであっても、人手をかけずに、成形面の損傷を防止しつつ汚れを効率よく除去できるモールドの洗浄システムに関するものである。
　タイヤ等のゴム製品を加硫するためのモールドの成形面には、加硫する度に、僅かながらゴム成分や配合剤に由来する汚れが付着する。モールドの繰り返し使用によって、この汚れが徐々に累積するので、そのまま汚れを放置すれば、加硫する製品の品質に悪影響が生じる。そのため適宜、成形面を洗浄して汚れを除去する必要がある。モールドを洗浄する方法としては、ショットブラスト洗浄方法、レーザ光洗浄方法、プラズマ洗浄方法等が知られている。
　ショットブラスト洗浄方法では、成形面が損傷し易いので、洗浄による成形面の損傷を防止するには、レーザ光を成形面に照射してその衝撃波によって汚れを除去するレーザ光洗浄方法や、発生させたプラズマによって汚れを化学反応させて除去するプラズマ洗浄方法が望ましい。ただし、プラズマ洗浄方法は、単位時間に洗浄できる面積が小さいので、効率性を考慮するとレーザ光洗浄方法がより望ましい。
　レーザ光を用いたモールドの洗浄方法は種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の洗浄方法では、レーザ発振器から供給されるレーザ光（ＣＯ2レーザ光）をレーザヘッドからモールドの成形面に照射して汚れを除去する。この際に、レーザヘッドを移動させるアーム（マニピュレータ）は、モールドの原形状データ（キャドデータなど）とレーザヘッドの位置補正手段によって制御され、レーザヘッドを成形面の凹凸に沿って移動させる（特許文献１の段落００１１、００２１～００２５等参照）。
　しかしながら、モールドの成形面は同じ形状に形成されているとは限らず、様々な形状に形成されている。そのため、特許文献１に記載の方法では、成形面が異なる形状のモールドを洗浄するには、モールドの洗浄を行なうに度に制御装置に記憶されているこのモールドの原形状データを呼び出す作業が必要になる。成形面の形状が膨大な種類になるタイヤ加硫用モールドの場合は、洗浄の都度、洗浄するモールドと原形状データとが対応していることを確認する必要があり、作業が煩雑になるという問題がある。
　特許文献２に記載の洗浄方法では、レーザ照射器を所定位置に固定して、モールドを移動させてモールド表面がレーザ光の光軸に対して垂直な姿勢から傾斜した姿勢になるようにモールドを回動させる。モールドをこのように回動させるには、この動きを事前にティーチングする等の工程が必要になる。
日本国特開２００８－６２６３３号公報 日本国特開２００４－１６７７４４号公報
　本発明の目的は、複雑な形状の成形面を有するモールドであっても、人手をかけずに、成形面の損傷を防止しつつ汚れを効率よく除去できるモールドの洗浄システムを提供することにある。
　上記目的を達成するため本発明のモールドの洗浄システムは、レーザ発振器と、このレーザ発振器から供給されるレーザ光をモールドの成形面に照射するレーザヘッドと、このレーザヘッドを３次元に自在移動させるアームと、このアームの動きを制御する制御装置とを備えたモールドの洗浄システムにおいて、洗浄するモールドの成形面の３次元の画像データを取得するカメラを設け、モールドを洗浄する際に前記カメラにより取得された前記画像データに基づいて前記アームの動きを制御することにより、前記レーザヘッドをその成形面に沿って移動させつつ、レーザ光を照射してその成形面を洗浄し、前記レーザヘッドとして、ヘッドの大きさが異なる複数のレーザヘッドを備え、予め設定されている特定の部位に対しては、相対的に小さいレーザヘッドを用いて、または、相対的に大きいレーザヘッドに加えて相対的に小さいレーザヘッドを用いて洗浄を行う設定にしたことを特徴とする。
　本発明の別のモールドの洗浄システムは、レーザ発振器と、このレーザ発振器から供給されるレーザ光をモールドの成形面に照射するレーザヘッドと、このレーザヘッドを３次元に自在移動させるアームと、このアームの動きを制御する制御装置とを備えたモールドの洗浄システムにおいて、洗浄するモールドの成形面の３次元の画像データを取得するカメラを設け、モールドを洗浄する際に前記カメラにより取得された前記画像データに基づいて前記アームの動きを制御することにより、前記レーザヘッドをその成形面に沿って移動させつつ、レーザ光を照射してその成形面を洗浄し、前記レーザヘッドとして、レーザ照射幅が可変のレーザヘッドを備え、洗浄する部位毎に適切なレーザ照射幅を予め設定し、それぞれの洗浄する部位を予め設定されたレーザ照射幅にして洗浄を行う設定にしたことを特徴とする。
　本発明によれば、モールドを洗浄する際に、洗浄するモールドの成形面の３次元の画像データをカメラにより取得する。そのため、洗浄する時点におけるモールドの成形面の形状を正確に把握することができる。したがって、洗浄する度に洗浄対象となるモールドの成形面の形状データをデータベースから呼び出し、さらに、モールド実物と形状データとの対応関係を確認する人手を介した作業が不要になる。そして、取得した画像データに基づいて、レーザヘッドをその成形面に沿って移動させつつ、レーザ光を照射してその成形面を洗浄するので、複雑な形状の成形面を有するモールドであっても、人手をかけることなく、成形面の損傷を防止しつつ汚れを効率よく除去することが可能になる。また、成形面の形状が経時変化していても、洗浄する時点の成形面の画像データを取得しているので、事前に記憶されている成形面の形状データを用いる場合に比して、汚れを残すことなく綺麗に洗浄するには有利になる。
　本発明の前者のモールド洗浄システムでは、例えば、成形面の狭い範囲に凹凸が複雑に入り込んだ特定の部位に対しては、相対的に小さいレーザヘッドを用いることで、モールド等に干渉することなくレーザヘッドを最適な位置に配置することができる。これに伴い、複雑な形状の部分にもムラなくレーザ光を照射できるので、汚れを綺麗に除去するには有利になる。或いは、このような特定の部位に対しては、相対的に大きいレーザヘッドを用いて全体を概略的に洗浄し、加えて、相対的に小さいレーザヘッドを用いて洗浄を行うこともできる。相対的に大きいレーザヘッドであればレーザ照射幅を大きくできるので、洗浄時間を短縮して効率的に洗浄することも可能になる。
　本発明の後者のモールド洗浄システムでは、レーザ照射幅が可変のレーザヘッドを用いることで、例えば、成形面の狭い範囲に凹凸が複雑に入り込んだ部位に対しては、レーザ照射幅を相対的に小さくして洗浄を行う。これにより、複雑な形状の部分であってもムラなくレーザ光を照射できるので、汚れを綺麗に除去するには有利になる。また、意図した範囲にのみレーザ光を照射することができ、意図しない範囲にレーザ光を照射することがなくなる。一方、比較的平坦で広い部位に対しては、レーザ照射幅を相対的に大きくして洗浄を行う。これにより、必要な範囲を短時間で洗浄することができる。
　ここで、例えば、前記カメラにより取得された洗浄後のモールドの成形面の３次元の画像データに基づいてその成形面の洗浄状態を把握し、この把握した洗浄状態およびその成形面の位置情報を前記制御装置に記憶し、前記把握した洗浄状態が予め設定されている基準に満たない成形面の位置に対して、再度、前記レーザヘッドから前記レーザ光を照射して洗浄を行なう設定にすることもできる。この設定にすると、特に汚れている位置（範囲）だけを後から再洗浄するので、汚れを効率よく綺麗に除去するには有利になる。
　前記レーザ光が照射されている前記成形面の温度を逐次検知する温度センサを備え、この温度センサによる検知温度が予め設定されている許容温度を超えた場合には、前記レーザ光の照射を中断する設定にすることもできる。この設定の場合には、照射するレーザ光によって成形面が過度に加熱されることが回避できる。即ち、成形面がレーザ光によって熱変形する不具合を防止できる。
　スタッドレスタイヤ加硫用モールドは成形面が複雑な形状であり、空気入りタイヤ加硫用鋳継ぎモールドは成形面に微小なすき間が形成されているが、本発明を適用することにより、成形面の損傷を防止しつつ汚れを効率よく除去できる。
図１は本発明のモールドの洗浄システムを平面視で例示する説明図である。 図２はスタッドレスタイヤ加硫用モールドの成形面を平面視で例示する説明図である。 図３は鋳継ぎモールドの成形面を拡大して断面視で例示する説明図である。 図４はカメラと洗浄するモールドとを正面視で例示する説明図である。 図５はカメラと洗浄するモールドとを側面視で例示する説明図である。 図６はレーザヘッドと洗浄するモールドとを側面視で例示する説明図である。 図７はレーザヘッドと洗浄するモールドとを正面視で例示する説明図である。 図８は洗浄システムの別の実施形態を用いて、モールドの成形面の複雑な形状の部分にレーザ光を照射している状態を正面視で例示する説明図である。 図９は図８の洗浄システムを用いて、モールドの成形面の比較的平坦で広い部分にレーザ光を照射している状態を正面視で例示する説明図である。
　本発明のモールドの洗浄システムを図に示した実施形態に基づいて説明する。
　以下の説明では、タイヤ加硫用モールドを洗浄対象としているが、本発明はタイヤに限らずゴム製品を加硫するためのモールドの洗浄に用いることができる。
　図１に例示する本発明のモールドの洗浄システム１は、レーザ発振器２と、レーザヘッド４と、レーザヘッド４が取り付けられるアーム６と、アーム６の動きを制御する制御装置７と、カメラ３とを備えている。カメラ３は、モールド１１の成形面１２の３次元の画像データを取得する。この実施形態では、更にレーザ光Ｌが照射されている成形面１２の温度を逐次検知する温度センサ８を備えている。カメラ３および温度センサ８はアーム６の先端部に取り付けられていて、カメラ３が取得した画像データおよび温度センサ８が検知した温度データは制御装置７に入力される。
　レーザ発振器２を除いて洗浄システム１の主な構成要素は、閉空間となる洗浄ブース９の内部に配置されている。洗浄ブース９には入口扉９ａと出口扉９ｂとが設けられていて、入口扉９ａおよび出口扉９ｂが閉じられると閉空間になり、レーザ光Ｌを遮蔽できる構造になっている。
　入口扉９ａには搬入用コンベヤ装置１０ａが接続され、出口扉９ｂには搬出用コンベヤ装置１０ｃが接続されている。搬入用コンベヤ装置１０ａと搬出用コンベヤ装置１０ｃとの間は洗浄ブース９の内部空間になり、この位置には処理用コンベヤ装置１０ｂが配置されている。この実施形態では処理用コンベヤ装置１０ｂは円弧状に曲がって延設されている。搬入用コンベヤ装置１０ａには洗浄されるモールド１１が載置され、搬出用コンベヤ装置１０ｃには洗浄されたモールド１１が載置される。処理用コンベヤ装置１０ｂはモールド１１を洗浄する際の処理台として機能する。
　レーザ発振器２とレーザヘッド４とは光ファイバーケーブル２ａによって接続されている。レーザ発振器２により供給されたレーザ光Ｌは光ファイバーケーブル２ａを通じてレーザヘッド４に送られる。本発明で使用するレーザ光ＬとしてはＹＡＧレーザ光が好ましい。
　レーザヘッド４により、レーザ光Ｌがモールド１１の成形面１２に照射される。アーム６はアームベース５に回転自在に取り付けられていて、複数のアーム部６ａ、６ｂを回転自在に接続して構成されている。アーム６の先端部にレーザヘッド４が着脱自在に装着される。したがって、アーム６の動きを制御することにより、レーザヘッド４を３次元に自在移動させることができる。
　この実施形態では、ヘッドの大きさ（体積）が異なる複数のレーザヘッド４ａ、４ｂを備えている。一方は相対的に大きいレーザヘッド４ａであり、他方は相対的に小さいレーザヘッド４ｂである。相対的に大きいレーザヘッド４ａは相対的に小さいレーザヘッド４ｂに比してレーザ照射幅が大きくなっている。相対的に大きいレーザヘッド４ａは、ガルバノミラーを内蔵していてレーザ光Ｌを幅方向にスキャンして幅広に照射できる構成になっている。そのレーザ照射幅は例えば４ｍｍ以上７０ｍｍ以下程度である。相対的に小さいレーザヘッド４ｂは、ピンポイントにレーザ光Ｌを照射する。レーザ発振器２の発振周波数は例えば、１０ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下である。レーザヘッド４ａからレーザ光Ｌを幅方向にスキャンする周波数は例えば２０Ｈｚ～１５０Ｈｚである。尚、それぞれのレーザヘッド４ａ、４ｂのレーザ照射幅を同じにすることもできる。
　それぞれのレーザヘッド４ａ、４ｂのレーザ照射幅を不変（所定幅に固定）した仕様にすることもできる。或いは、いずれか一方のレーザヘッド４ａ、４ｂのレーザ照射幅を可変にした仕様にすることも、それぞれのレーザヘッド４ａ、４ｂのレーザ照射幅を可変にした仕様にすることもできる。
　洗浄対象となるモールド１１は通常タイプのモールドだけでなく、例えば図２に示すスタッドレスタイヤ加硫用モールドである。このモールド１１は、成形面１２に溝成形突起１３、サイプ成形突起１４が突設されている。溝成形突起１３はモールド１１の母材と一体的に鋳造されたものであり、サイプ成形突起１４は別体として成形面１２に取付けられたものである。モールド１１の母材の材質は主にアルミニウム、サイプ成形突起１４の材質は鋼等である。
　サイプ成形突起１４の厚さは、０．４ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度である。溝成形突起１３は、タイヤのトレッドバターンによって、例えば、複雑なトレッドパターンの場合には薄くなることがある。そのため、サイプ成形突起１４や薄肉の溝成形突起１３は、モールド洗浄の際には損傷し易い部分となる。尚、図２、図４～図９に記載されているＣ矢印、Ｒ矢印、Ｗ矢印は、それぞれ、モールド１１に挿入して加硫するタイヤの周方向、半径方向、幅方向を示す。
　その他、洗浄対象となる別の種類のモールド１１としては、例えば図３に示す空気入りタイヤ加硫用鋳継ぎモールドである。このモールド１１は、第１鋳造部１５を鋳造した後に第２鋳造部１６を鋳造するいわゆる鋳継ぎによって製造されたものである。鋳込まれた溶融金属の凝固収縮によって第１鋳造部１５と第２鋳造部１６との鋳継ぎ部Ｍには微小すき間ｇが形成されている。この微小すき間ｇの大きさは例えば５μｍ～８０μｍである。微小すき間ｇに連通させて排気穴１７が形成されている。このモールド１１では、タイヤ加硫時の不要なエアやガスは、成形面１２から微小すき間ｇを通じて排気穴１７に排出され、排気穴１７を通じてモールド１１の外部に排出される。この微小すき間ｇはモールド洗浄の際には損傷し易い部分となる。
　次に、この洗浄システム１を用いてモールド１１の成形面１２を洗浄する手順を説明する。
　まず、洗浄するモールド１１を搬入用コンベヤ装置１０ａに載置する。次いで、入口扉９ａを開き、搬入用コンベヤ装置１０ａおよび処理用コンベヤ装置１０ｂを稼働して洗浄するモールド１１を処理用コンベヤ装置１０ｂの上に移動させて所定位置に位置決めする。その後、入口扉９ａを閉めて洗浄ブース９を閉空間にする。洗浄ブース９が閉空間にならなければレーザ発振器２が作動しないインターロック構造になっている。
　次いで、図４、図５に例示するように、アーム６を移動させることによりカメラ３を適切な位置に配置して、モールド１１の成形面１２の３次元の画像データを取得する。この実施形態では、１つのカメラ３をアーム６によって所望の位置（成形面１２の上方位置、側方位置など）に移動させて成形面１２の形状データを取得する構成になっている。カメラ３は複数台設けることもでき、固定した複数のカメラ３によってそれぞれ、成形面１２の平面形状データ、側面形状データを撮像して成形面１２の３次元の画像データを取得することもできる。
　次いで、取得したそのモールド１１の成形面１２の３次元の画像データ（形状データ）に基づいてアーム６の動きを制御して、図６、図７に例示するようにレーザヘッド４をその成形面１２に沿って移動させる。このようにレーザヘッド４を移動させつつ、レーザ発振器２から供給されたレーザ光Ｌを成形面１２に照射する。照射したレーザ光Ｌによって成形面１２に付着していた汚れＸは除去されて洗浄される。
　ここで、レーザ光Ｌの照射ムラを抑えるために、レーザヘッド４の先端と、これに対向する成形面１２との間隔がなるべく一定になるように維持しつつ、レーザヘッド４の移動方向およびレーザ光Ｌの照射方向を制御する。レーザヘッド４の移動速度はなるべく一定の速度にして洗浄対象範囲を網羅するように移動させる。
　洗浄システム１は複数本のアーム６を有する仕様にすることも、１本のアーム６を有する仕様にすることもできる。図６に例示する実施形態では、独立に稼働する２本のアーム６を有しているので、２つのレーザヘッド４ａ、４ｂを一緒に使用してレーザ光Ｌを照射しているが、１本のアーム６を有する仕様の場合は、いずれか一方のレーザヘッド４を使用した後に他方のレーザヘッド４を使用することもできる。例えば、相対的に大きいレーザヘッド４ａを洗浄対象範囲を網羅するように移動させて相対的にレーザ照射幅が大きいレーザ光Ｌを照射した後に、相対的に小さいレーザヘッド４ｂを用いてレーザ光Ｌを照射する。
　上述したように、本発明によれば、モールド１１を洗浄する際に、洗浄対象のモールド１１の成形面１２の３次元の画像データをカメラ３により取得する。そのため、洗浄する時点における成形面１２の形状を正確に把握することができる。これにより、成形面１２の異なる多数のモールド１１が洗浄対象であったとしても、洗浄する度に洗浄対象となるモールド１１の成形面１２の形状データを呼び出し、さらに、モールド実物と形状データとの対応関係を確認する人手を介した作業が不要になる。
　そして、取得した画像データに基づいて、レーザヘッド４をその成形面１２に沿って移動させつつ、レーザ光Ｌを照射するので、スタッドレスタイヤ加硫用モールドや空気入りタイヤ加硫用鋳継ぎモールドのような複雑な形状の成形面１２を有するモールド１１であっても、人手をかけることなく、成形面１２の損傷を防止しつつ汚れＸを効率よく除去することが可能になる。
　また、成形面１２の形状が経時変化していても、洗浄する時点の成形面１２の画像データを取得し、この画像データをレーザヘッド４の移動に利用するので、事前に記憶されている成形面１２の形状データを用いる場合に比して、汚れを残すことなく綺麗に洗浄するには有利になる。
　この実施形態では、洗浄した成形面１２の画像データを再度、カメラ３によって取得し、この取得した画像データに基づいてその成形面１２の洗浄状態を把握する。把握した洗浄状態およびその成形面の位置情報は制御装置７に記憶しておく。成形面１２のすべての範囲にレーザ光Ｌを照射した後に、把握した洗浄状態が予め設定されている基準に満たない成形面１２の位置に対しては、再度、レーザヘッド４をその位置に移動させてレーザ光Ｌを照射して洗浄を行なう。
　制御装置７には洗浄状態が適切（汚れＸが除去されている）か不適切（汚れＸが残っている）かを判断する基準が予め入力、設定されている。そこで、制御装置７により、把握した洗浄状態が予め設定されている基準を満たしているか否かを判断する。
　洗浄状態を判断する基準は、例えば、カメラ３により取得した成形面１２の画像データの色の濃淡に基づいて設定される。ある一定以上の濃度の場合は汚れＸが残っていると設定する。或いは、レーザ光Ｌが照射される直前と照射された直後の成形面１２の画像データを取得し、両画像データを比較して色の濃淡の変化に基づいて基準を設定することもできる。色の濃淡が変化していない、または変化の度合いが小さい場合は、汚れＸが残っていると設定する。このような設定にすると、特に汚れている位置（範囲）だけを後から再洗浄するので、汚れＸを効率よく綺麗に除去するには有利になる。
　予め特定の部位を制御装置７に入力、設定しておき、この設定されている特定の部位に対しては、相対的に小さいレーザヘッド４ｂを用いて、または、相対的に大きいレーザヘッド４ａに加えて相対的に小さいレーザヘッド４ｂを用いて洗浄を行なうこともできる。特定の部位としては、例えば、図２に例示したサイプ成形突起１４の根元周辺範囲などの複雑な形状の範囲や図３に例示した鋳継ぎ部Ｍの微小すき間ｇの内周面とする。
　この設定にすると、成形面１２の狭い範囲に凹凸が複雑に入り込んだ特定の部位に対しては、相対的に小さいレーザヘッド４ｂを用いることで、モールド１１等に干渉することなくレーザヘッド４ｂを最適な位置に配置することができる。これに伴い、複雑な形状の部分にもムラなくレーザ光Ｌを照射できるので、汚れを綺麗に除去するには有利になる。或いは、このような特定の部位に対して、相対的に大きいレーザヘッド４ａを用いて全体を概略的に洗浄し、加えて、相対的に小さいレーザヘッド４ｂを用いて洗浄を行うこともできる。相対的に大きいレーザヘッド４ａであれば、相対的に小さいレーザヘッド４ｂに比してレーザ照射幅を大きくできるので、洗浄時間を短縮して効率的に洗浄することも可能になる。
　レーザ光Ｌが照射されている成形面１２の温度を温度センサ８によって逐次検知することもできる。制御装置７には許容温度を予め入力、設定しておく。この許容温度は、モールド１１の溶融温度に満たない所定温度にする。温度センサ８による検知温度が予め設定されている許容温度を超えた場合には、レーザ光Ｌの照射を中断する。例えば、意図しない要因によってレーザヘッド４の移動速度が遅くなる、停止する等の不具合があった場合であっても、この設定にしておくと、照射するレーザ光Ｌによって成形面１２が過度に加熱されることがなくなる。即ち、成形面１２がレーザ光Ｌによって熱変形や損傷する不具合を防止できる。
　モールド１１の洗浄が完了した後は、出口扉９ｂを開き、処理用コンベヤベルト１０ｂおよび搬出用コンベヤベルト１０ｃを稼働させて洗浄が完了したモールド１１を洗浄ブース９の内部から外部に移動させる。この際に、入口扉９ａを開き、搬入用コンベヤベルト１０ａを稼働させて次に洗浄するモールド１１を洗浄ブース９の外部から内部に移動させて、処理用コンベヤ１０ｂ上の所定位置に位置決めする。このようにして、順次連続的にモールド１１を洗浄する。
　図８、図９に例示するモールドの洗浄システムの別の実施形態では、１つのレーザヘッド４が備わっている。このレーザヘッド４は、レーザ照射幅が可変になっている。制御装置７には、洗浄する部位毎に適切なレーザ照射幅が予め設定されて入力されている。例えば、成形面１２の狭い範囲に凹凸が複雑に入り込んだ部位に対しては、相対的に小さいレーザ照射幅が設定され、比較的平坦で広い部位に対しては、相対的に大きいレーザ照射幅が設定される。
　図８に例示するように、成形面１２の狭い範囲に凹凸が複雑に入り込んだ部位に対しては、相対的に小さいレーザ照射幅でレーザ光Ｌを照射して洗浄を行う。そのため、複雑な形状の部分であってもムラなくレーザ光Ｌを照射することができ、汚れＸを綺麗に除去するには有利になる。また、意図した範囲にのみレーザ光Ｌを照射することができ、意図しない範囲にはレーザ光Ｌが照射されないので、レーザ光Ｌの照射が必要ない範囲にレーザ光Ｌを照射してモールド１１を傷めてしまう不具合を回避できる。
　一方、比較的平坦で広い部位に対しては、図９に例示するように、レーザ照射幅を切り替えて、相対的に大きいレーザ照射幅でレーザ光Ｌを照射して洗浄を行う。これにより、必要な範囲を短時間で洗浄することができる。
　このように、１つのレーザヘッド４であっても、洗浄する部位の形状等に応じて適切なレーザ照射幅に切り換えて洗浄することができるので汎用性が高くなる。尚、この実施形態においても、先の実施形態で例示した様々な構成、仕様を適用することができる。
１　洗浄システム
２　レーザ発振器
２ａ　光ファイバーケーブル
３　カメラ
４、４ａ、４ｂ　レーザヘッド
５　アームベース
６　アーム
６ａ、６ｂ　アーム部
７　制御装置
８　温度センサ
９　洗浄ブース
９ａ　入口扉
９ｂ　出口扉
１０ａ　搬入用コンベヤ装置
１０ｂ　処理用コンベヤ装置（処理台）
１０ｃ　搬出用コンベヤ装置
１１　モールド
１２　成形面
１３　溝成形突起
１４　サイプ成形突起
１５　第１鋳造部
１６　第２鋳造部
１７　排気穴
Ｍ　鋳継ぎ部
Ｌ　レーザ光
Ｘ　汚れ
ｇ　微小すき間

Claims (5)

  1. 　レーザ発振器と、このレーザ発振器から供給されるレーザ光をモールドの成形面に照射するレーザヘッドと、このレーザヘッドを３次元に自在移動させるアームと、このアームの動きを制御する制御装置とを備えたモールドの洗浄システムにおいて、
    　洗浄するモールドの成形面の３次元の画像データを取得するカメラを設け、モールドを洗浄する際に前記カメラにより取得された前記画像データに基づいて前記アームの動きを制御することにより、前記レーザヘッドをその成形面に沿って移動させつつ、レーザ光を照射してその成形面を洗浄し、前記レーザヘッドとして、ヘッドの大きさが異なる複数のレーザヘッドを備え、予め設定されている特定の部位に対しては、相対的に小さいレーザヘッドを用いて、または、相対的に大きいレーザヘッドに加えて相対的に小さいレーザヘッドを用いて洗浄を行う設定にしたことを特徴とするモールドの洗浄システム。
  2. 　レーザ発振器と、このレーザ発振器から供給されるレーザ光をモールドの成形面に照射するレーザヘッドと、このレーザヘッドを３次元に自在移動させるアームと、このアームの動きを制御する制御装置とを備えたモールドの洗浄システムにおいて、
    　洗浄するモールドの成形面の３次元の画像データを取得するカメラを設け、モールドを洗浄する際に前記カメラにより取得された前記画像データに基づいて前記アームの動きを制御することにより、前記レーザヘッドをその成形面に沿って移動させつつ、レーザ光を照射してその成形面を洗浄し、前記レーザヘッドとして、レーザ照射幅が可変のレーザヘッドを備え、洗浄する部位毎に適切なレーザ照射幅を予め設定し、それぞれの洗浄する部位を予め設定されたレーザ照射幅にして洗浄を行う設定にしたことを特徴とするモールドの洗浄システム。
  3. 　前記カメラにより取得された洗浄後のモールドの成形面の３次元の画像データに基づいてその成形面の洗浄状態を把握し、この把握した洗浄状態およびその成形面の位置情報を前記制御装置に記憶し、前記把握した洗浄状態が予め設定されている基準に満たない成形面の位置に対して、再度、前記レーザヘッドから前記レーザ光を照射して洗浄を行なう設定にした請求項１または２に記載のモールドの洗浄システム。
  4. 　前記レーザ光が照射されている前記成形面の温度を逐次検知する温度センサを備え、この温度センサによる検知温度が予め設定されている許容温度を超えた場合には、前記レーザ光の照射を中断する設定にした請求項１～３のいずれかに記載のモールドの洗浄システム。
  5. 　前記モールドがスタッドレスタイヤ加硫用モールドまたは空気入りタイヤ加硫用鋳継ぎモールドである請求項１～４のいずれかに記載のモールドの洗浄システム。
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