WO2023188339A1 - 金型洗浄方法と金型洗浄装置 - Google Patents

金型洗浄方法と金型洗浄装置 Download PDF

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WO2023188339A1
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molded product
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將 北川
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將 北川
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/70—Maintenance
    • B29C33/72—Cleaning

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning method and a cleaning device for molds used in various molding processes such as resin injection molding, aluminum die casting molding, and casting molding.
  • the fixed side mold and the movable side mold are closed, resin or aluminum molten at high temperature is poured between the two molds, molded, cooled and solidified, and then both molds are opened. The process of taking out molded products and removing them using robots is repeated. During molding, gas burns or resin sticks to the mold, staining the molding surface (surface) of the mold. In aluminum die-casting, a mold release agent is sometimes applied to the mold to make it easier to remove the molded product from the mold. In this case, the mold release agent also contributes to mold surface staining.
  • Methods for cleaning dirt on the mold surface include manual alcohol cleaning, blast cleaning using dry ice blasting or baking soda blasting, and ultrasonic cleaning.
  • Cleaning using dry ice blasting, baking soda blasting, etc. does not require removing the mold from the molding machine or disassembling it, making the work easier. Not good either.
  • Cleaning with dry ice costs 2,000 to 3,000 yen for one wash, depending on the size of the mold. The running cost is high because the cleaning frequency is at least once every three months.
  • Ultrasonic cleaning does not require manual cleaning, but the mold must be disassembled and reassembled after cleaning, which is cumbersome. There is also the problem that only small items can be washed.
  • Patent Document 1 discloses that a laser irradiation unit is attached to a robot hand dedicated to cleaning, and the laser irradiation unit irradiates a mold with laser light to burn off dirt attached to the mold surface while resin molding is performed (while cleaning). It has been made possible to do so.
  • the laser irradiation unit can be attached to an off-road hand for taking out the molded product, and the mold can be irradiated with the laser and cleaned when taking out the molded product from the mold (Patent Document 1 [0024]).
  • the mold can be washed immediately after molding, and dirt can be washed before dirt adheres to the mold, so dirt can be easily removed, and dirt from the mold is less likely to adhere to the molded product after washing. It has the advantage of being
  • Patent Document 1 in order to attach the laser irradiation unit to a robot hand dedicated to cleaning, a new robot hand dedicated to cleaning must be installed, which complicates the molding machine. Moreover, since the molding process and the cleaning process are separate, in addition to the time required to take out the molded product, a laser irradiation time is required, which lengthens the molding cycle and reduces productivity. If a cleaning-only robot is installed, installation and teaching will be complicated because it will be necessary to adjust the positional relationship with the existing take-out robot, its operation timing, and the timing with the molding machine's operation, and it will be difficult to install and teach the robot separately. If there is a teaching error during the process, the robots may come into contact with each other and the direction of laser irradiation may shift, causing the laser to irradiate a location other than the designated location, potentially causing an accident.
  • Patent Document 1 when attaching the laser irradiation unit to the off-road hand, the existing off-road hand can be used, so there is no need to install a new robot hand exclusively for cleaning.
  • the problem is that it is difficult to irradiate the part of the mold to be cleaned with laser light, and it is difficult to reliably clean the dirt from the part to be cleaned because the molded product shakes during removal.
  • the problem to be solved by the present invention is to use a robot for removing molded products from a molding machine (hereinafter simply referred to as "retrieval robot") to irradiate the mold with a laser to clean the mold and prevent dirt on the mold. It's about doing.
  • the mold cleaning method of the present invention is a method of cleaning dirt from the mold by irradiating the mold with laser from a laser irradiation unit attached to a take-out robot that takes out the molded product from the mold.
  • the robot detects the shake in the direction of the laser irradiation unit (laser irradiation direction: the same applies below) and changes the irradiation direction and/or the irradiation angle of the laser irradiation unit to correct the shake.
  • the mold is irradiated with laser from the laser irradiation unit to clean the mold. Detection of shake can be performed by a shake detection device equipped on the take-out robot.
  • the take-out robot when the take-out robot takes out a molded product, it refers to when the take-out robot moves to the mold side to take out the molded product (process) and when it takes out the molded product from the mold and returns (process). Refers to both or either one (the same applies below).
  • the mold cleaning method of the present invention when a molded product is taken out by a take-out robot, the molded product is irradiated with a laser for cleaning, and further, after the molded product is taken out by the take-out robot, the take-out robot cleans the mold. It can also move back and forth from one side to the other, and in the process of reciprocating, the mold can be irradiated with a laser to clean it. In this case as well, before irradiating the laser, detect any deviation in the direction of the laser irradiation part, correct the deviation by adjusting the irradiation direction and/or the irradiation angle of the laser irradiation part, and then apply the laser to the mold. irradiate.
  • the mold cleaning device of the present invention is a mold cleaning device in which a molded product molded in a mold is taken out by a robot, and the take-out robot is equipped with a laser irradiation part, a shake detection device, and a correction device, and the laser irradiation part is The irradiation direction and irradiation angle of the laser that irradiates the mold can be changed, the shake detection device can detect the shake in the laser irradiation direction that occurs due to the movement of the take-out robot, and the correction device can change the irradiation direction of the laser irradiation part.
  • the blurring can be corrected by adjusting both or either one of the direction and the irradiation angle.
  • the mold cleaning method and mold cleaning apparatus of the present invention have the following effects. (1) Since the blur in the laser irradiation direction that occurs as the removal robot moves is detected and the laser is irradiated after correcting the blur, the desired area can be accurately cleaned. (2) Since the laser irradiation unit and shake detection device can be installed on an existing take-out robot, there is no need to install a new robot specifically for cleaning. (3) Since the mold can be cleaned while the molded product is being taken out by the take-out robot, the productivity of the molding machine is not reduced. (4) Since the molded product is washed every time or once every time it is taken out, the mold can be washed before dirt adheres to the mold, making it easier to remove dirt.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a second embodiment of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the mold cleaning device of the present invention.
  • the laser irradiation area is divided and cleaned.
  • c) is a plan view of the movable mold
  • (d) is a right side view of the movable mold
  • (e) is a left side view of the movable mold.
  • (a) to (e) are explanatory diagrams when irradiating with a laser while horizontally reciprocating in the mold cleaning method of the present invention.
  • (a) to (g) are explanatory diagrams of the timing of irradiating the stationary side mold with a laser in the mold cleaning method of the present invention.
  • (a) to (g) are explanatory diagrams of the timing of irradiating the movable side mold with a laser in the mold cleaning method of the present invention.
  • the mold cleaning method of the present invention is opened and closed to mold the molded product 3, and when the molded product 3 is taken out by the robot 4, the fixed mold 1a and the movable mold 1b are removed from the laser irradiation unit 5 equipped on the take-out robot 4.
  • This is a method of cleaning the mold 1 by irradiating both molds 1 with the laser L at the same time or by irradiating either one of the molds 1 with the laser L.
  • the take-out robot 4 an existing take-out robot can be used.
  • the principle behind dirt removal using a laser is to clean the dirt on the mold by melting and burning off the metal and resin with the laser irradiated onto the mold.
  • a laser is a device that can engrave text and illustrations on metal.
  • the present invention is based on this principle, and the energy per unit area irradiated to the mold can be adjusted by adjusting the strength and thickness of the laser irradiated from the laser irradiation part of the laser irradiation device. is adjusted to prevent the mold from being scratched, and by burning off dirt adhering to the mold (invisible dirt at the initial stage of adhesion), the dirt is cleaned and dirt is prevented from accumulating. . Also, by increasing the power, you can gradually burn off the dirt that has adhered to it.
  • lasers In the present invention, various general-purpose lasers can be used. Examples include semiconductor lasers (laser diodes: LD), ultraviolet lasers, blue lasers, red lasers, infrared lasers (YAG lasers), CO 2 lasers, fiber lasers, and the like. Semiconductor lasers can be driven with low voltage and current, and can oscillate with relatively low output power. In many semiconductor lasers, a laser oscillation part and a laser irradiation part 5 are integrated. As for the other laser, the mold 1 is irradiated with a laser oscillated by a laser irradiation device from the laser irradiation unit 5.
  • semiconductor lasers laser diodes: LD
  • ultraviolet lasers blue lasers
  • red lasers red lasers
  • infrared lasers YAG lasers
  • CO 2 lasers fiber lasers
  • fiber lasers fiber lasers
  • Semiconductor lasers can be driven with low voltage and current, and can oscillate with relatively low output power.
  • the laser irradiation unit 5 is equipped on the take-out robot 4. Since the semiconductor laser in which the laser oscillation part and the laser irradiation part 5 are integrated is small, it is easy to equip the take-out robot 4 with it. It is desirable that the laser irradiation unit 5 has a function that allows the irradiation direction and irradiation angle to be changed, but if this is not possible, the irradiation direction and irradiation angle can be changed using a servo mechanism or other drive mechanism (external device). can do.
  • a location requiring cleaning is set in advance (initial setting) as a reference location, and the set reference location is irradiated with a laser to clean the location.
  • the laser irradiation unit 5 is attached with a fixture 12 below the robot hand 10 of the take-out robot 4.
  • the take-out robot 4 shakes (shakes) as it moves when taking out the molded product. For this reason, the direction of the laser irradiation unit 5 also changes. Due to this blurring, the laser irradiation direction and laser irradiation angle (irradiation angle when the laser is refracted and irradiated by an internal prism or lens) deviate from the reference location, making it difficult to accurately clean the areas that need cleaning. .
  • the shake detection device 11 detects shakes in both or either of the irradiation direction and the irradiation angle that occur due to the movement of the take-out robot 4. Then, the laser irradiation unit 5 is driven by the amount of the detected shake to adjust (correct) it to match the initially set reference point, and then the laser L is irradiated from the laser irradiation unit 5 to the mold 1. .
  • the direction of the laser irradiation section 5 from the reference point is calculated in real time based on the information recorded in the initial settings, the position information of the robot at the time of irradiation, and the detection information of the shake detection device 11.
  • the mold 1 when the mold 1 is opened and the molded product 3 is taken out by the robot 4, the mold 1 can be cleaned by irradiating the laser L every time or every few times.
  • the frequency of laser irradiation can be arbitrarily set depending on the degree of dirt on the mold, the width of the cleaning area that can be cleaned when taking out a molded product once, etc.
  • the laser travels in a straight line, has a linear shape, and has a narrow irradiation area. Therefore, if the laser irradiation unit 5 is fixed and the irradiation direction is constant, there will be areas that cannot be irradiated. In the mold 1 whose molding surface is not flat, there remains an area that cannot be irradiated. In the mold cleaning method of the present invention, as shown in FIGS. 15(a) and 15(b), it is possible to freely change the irradiation direction of the laser L that irradiates the mold 1 to clean a wide range of the mold 1.
  • the laser L can be accurately irradiated onto the part of the mold 1 that is desired to be cleaned.
  • the area to be cleaned is divided into multiple areas (FIGS. 16(a) to (e)), and the laser irradiation is performed multiple times, changing the irradiation area (area) each time to clean the entire area. I can do it.
  • 16(a) and (c) to (e) show the case where the movable side mold 1b is divided into A to E
  • FIG. 16(b) shows the case where the fixed side mold 1a is divided into F to J.
  • FIGS. 19(a) to 19(g) show cases where the movable mold 1b has irregularities.
  • the laser L travels in a straight line and has a linear shape with a narrow irradiation area, it is difficult to irradiate a wide range of the mold 1 (the entire area where cleaning is desired, including substantially the entire area; the same applies below) with one irradiation.
  • the area to be cleaned is divided into multiple areas, laser irradiation is performed multiple times by moving in an arbitrary direction, and each time the irradiation area is changed to widen the irradiation area (irradiation is performed in a planar manner). It is possible to irradiate the entire sectioned area. For example, as shown in FIG.
  • the laser to be irradiated is moved obliquely and horizontally from the upper left to the right, one movement range 7 is defined as one scan, and this is repeated.
  • the descending speed of the retrieval robot 4 is lowered at a speed faster than the reciprocating speed (scan speed) of one time, and the irradiation start position for the second and subsequent times is slightly changed as shown in FIGS. 17(b) and 17(c). shift.
  • Fig. 17(d) by moving the laser diagonally horizontally from the upper right to the left, and changing the irradiation start position each time, the entire surface of the mold 1 (almost the entire surface) is moved as shown in Fig. 17(e).
  • the irradiation area can also be expanded by horizontally moving while vertically moving, or by other moving methods. Regardless of the irradiation method, avoid uneven irradiation.
  • the fixed mold 1a in which no molded product 3 remains, is removed when the robot 4 descends.
  • the movable mold 1b in which the molded product 3 remains, can be cleaned twice when the molded product 3 is taken out and raised.
  • the laser irradiation section 5 irradiates the molded product 3 with a laser, and the lot number and other information are displayed on the molded product 3. It is also possible to print marks etc. Further, burrs and other unnecessary materials on the molded product 3 can also be removed by irradiating the molded product 3 with a laser.
  • the mold 1 is cleaned by irradiating the laser L when the molded product 3 is taken out by the take-out robot 4, but in the mold cleaning method of the present invention, the mold 1 is cleaned by the take-out robot 4.
  • the laser L is irradiated to clean it, and then the take-out robot 4 moves back and forth to the side opposite to the mold side to clean the mold, and in the process of the reciprocating movement, the metal is removed from the laser irradiation part 5.
  • the mold 1 can also be cleaned by irradiating it with a laser L.
  • the shake in the direction of the laser irradiation part 5 is detected, the irradiation direction and/or the irradiation angle of the laser irradiation part 5 are adjusted to correct the blur, and then the mold is molded. 1 is irradiated with laser L.
  • the mold cleaning method of the present invention may have other embodiments.
  • a shake in the direction of the laser irradiation unit 5 is detected, the irradiation direction and/or the irradiation angle of the laser irradiation unit 5 are adjusted to correct the shake, and then the laser beam is applied to the mold 1.
  • the method uses laser L irradiation, instead of irradiating the mold 1 with laser L when the molded product 3 is taken out by the take-out robot 4, the take-out robot 4 is moved back and forth from the mold side to the opposite side just for cleaning. It is also possible to move the mold 1 and clean it by irradiating the mold 1 with a laser L during the reciprocating movement.
  • FIG. 1 shows an example of a mold cleaning device of the present invention, in which a molding machine 2 is equipped with a take-out robot 4.
  • the take-out robot 4 includes an elongated vertical shaft 6 and a robot hand 10.
  • a laser irradiation unit 5 Below the vertical axis 6 is a laser irradiation unit 5, a shake detection device 11 that detects the orientation (irradiation direction) of the laser irradiation unit 5, and initial settings for both or either of the irradiation direction and irradiation angle of the laser irradiation unit 5. It is equipped with a correction device (not shown) for matching (correcting) to the reference point that has been set.
  • the laser irradiation unit 5 is attached with a fixture 12 below the vertical axis 6 and below the robot hand 10.
  • the hand 10 of the take-out robot 4 waits above the mold 1 when molding a molded product with the mold 1, and each time a molded product 3 is molded, the hand 10 is placed on the fixed side. The molded product 3 is taken out by descending between the mold 1a and the movable mold 1b. The fixture 12 is connected below the hand 10.
  • a general-purpose laser irradiation unit can be used as the laser irradiation unit 5.
  • the laser irradiation unit 5 irradiates the mold 1 with a laser oscillated from a laser oscillator (not shown).
  • the laser oscillator uses a laser controller (not shown) to control the diameter of the laser to be irradiated, the laser output, the locus of movement of the laser irradiation (trajectory of movement that can irradiate a sheet with multiple laser irradiations), the diameter (point shape) and length of the laser. Conditions such as the size of the blade are set.
  • one or more laser irradiation units 5 can be attached to the robot 4. It is also possible to use a laser irradiation unit 5 that can irradiate in two directions so that one laser irradiation unit 5 can irradiate both the fixed mold 1a and the movable mold 1b.
  • each laser irradiation unit 5 When a plurality of laser irradiation units 5 are provided, it is desirable that the irradiation direction and irradiation angle of each laser irradiation unit 5 can be changed.
  • the laser irradiation direction and irradiation angle changeable By making the laser irradiation direction and irradiation angle changeable, it is possible to irradiate the laser L and clean curved surfaces that cannot be cleaned only by moving in a plane. If the laser irradiation unit 5 cannot change the irradiation direction and irradiation angle, it is possible to change them using a servo or other drive mechanism.
  • the laser irradiation units 5 can simultaneously irradiate different parts of one mold 1 to clean a wide area in a short time. In this case, cleaning can be performed even if the time for one irradiation is short, so it can be taken out without extending the existing taking out time, and cleaning can be performed without reducing productivity.
  • the shake detection device 11 detects the irradiation direction and irradiation angle of the laser irradiation unit 5, and determines the irradiation direction and irradiation angle of the laser irradiation unit 5 based on the detected data and the initially set reference irradiation direction and irradiation angle. It is possible to calculate the deviation of As the shake detection device 11, a gyro sensor (angular velocity sensor), a gimbal equipped with a gyro sensor, or other equipment can be used alone, or a combination of a gyro sensor and a camera, a combination of a gimbal and a camera, etc. can be used.
  • a gyro sensor angular velocity sensor
  • a gimbal equipped with a gyro sensor or other equipment can be used alone, or a combination of a gyro sensor and a camera, a combination of a gimbal and a camera, etc.
  • the vibration detection device 11 is installed at the laser irradiation unit 5, inside the case containing the laser irradiation unit 5, or at a location different from the laser irradiation unit 5 and attached to the mounting structure of the laser irradiation unit 5 or the laser irradiation unit. A value near 5 is desirable.
  • the shake detection device 11 is capable of calculating the deviation between the initially set irradiation direction or irradiation angle of the laser beam irradiation unit 5 and the irradiation direction or irradiation angle detected by the shake detection device 11, and can calculate various deviations between the two. Computing devices may be used.
  • the mold 1 determines the locations that are likely to get dirty during molding (locations that require cleaning).
  • a location that requires cleaning is positioned in a three-dimensional space of the X, Y, and Z axes, and that location is set as a reference location.
  • the laser irradiation direction and irradiation angle of the laser irradiation unit 5, the direction of the laser irradiation unit 5 by the take-out robot 4, and the detection method and detection angle of the shake detection device 11 are adjusted to the reference location.
  • the correction device changes the direction of the laser irradiation unit 5 according to the shake calculated by the shake detection device 11, and adjusts the irradiation direction and/or the irradiation angle of the laser irradiation unit 5 to the set standard (corrects). ) is a thing. With this correction, it is possible to cope with the blurring of the laser irradiation unit 5 due to irregular shaking of the take-out robot 4.
  • the shake detection device 11 is a gyro sensor, it recognizes the three-dimensional space based on the information obtained by the gyro sensor and the position information of the take-out robot 4, and from that value determines the irradiation direction and initial settings of the laser irradiation unit 5.
  • the laser irradiation direction of the laser irradiation unit 5 is corrected to the initial setting direction by calculating the blurring of the laser irradiation unit 5 and driving the laser irradiation unit 5 directly or by driving the drive device based on this value. With this correction, it is possible to cope with blurring in the irradiation direction due to irregular shaking of the take-out robot 4.
  • the servos When changing (correcting) the direction of the laser irradiation unit 5 by combining multiple servos, the servos shall be able to be controlled in 1 axis, 2 axes, 3 axes, 4 axes, 5 axes, and 6 axes, As the number of axes increases, more advanced control becomes possible, so three or more axes are desired.
  • the laser irradiation unit 5, shake detection device 11, and correction device described above can be the same or have similar functions in the following embodiments.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the mold cleaning device of the present invention, in which two vertical shafts 6 are attached in addition to the vertical shaft 6a originally provided on the take-out robot 4, and the vertical shaft 6a is used exclusively for take-out.
  • the vertical axis 6 is used exclusively for irradiation, and a laser irradiation section 5 and a shake detection device 11 are attached to the lower part of the vertical axis 6, which is used only for irradiation.
  • Their attachment is the same as in Embodiment 1 (the same applies below).
  • the molding machine 2 equipped with the mold cleaning device of the present invention can mold the molded product 3 in the same manner as a general-purpose molding machine, and cleans the mold 1 when the molded product 3 is taken out by the robot 4. be able to.
  • An example of its use will be explained below.
  • the fixed mold 1a is irradiated with a laser from the laser irradiation unit 5 attached to the take-out robot 4.
  • the laser L is emitted from the laser irradiation unit 5 to the left side and irradiated to the molded product 3 to melt and remove burrs on the molded product 3, smooth the surface of the molded product 3, and irradiate the molded product 3. They can also be marked with patterns, lot numbers, and other symbols.
  • the vibration detection device 11 detects the laser irradiation direction of the laser irradiation unit 5 as the take-out robot 4 descends, and calculates the vibration from the reference value. After correction by the correction device, as shown in FIG.
  • the laser L is emitted from the laser irradiation unit 5 to the right at an arbitrary angle to irradiate the fixed mold 1a, and the mold 1a is cleaned.
  • the irradiation direction of the laser irradiation section 5 is detected, the blur of the laser irradiation section 5 is calculated, and the blur is corrected by the correction device.
  • the take-out robot 4 further descends and catches the molded product 3 with the hand 10 of the robot 4.
  • emission of the laser L from the laser irradiation unit 5 to the right side is stopped.
  • (6) As shown in FIG.
  • the take-out robot 4 that has caught the molded product 3 rises.
  • the shake of the laser irradiation unit 5 due to the rise of the take-out robot 4 is detected by the shake detection device 11, and the shake is corrected by the correction device.
  • Laser L is irradiated onto 1a and 1b.
  • the take-out robot 4 that has caught the molded product 3 further rises.
  • the laser L is irradiated from the laser irradiation unit 5 to the left and right molds 1a and 1b.
  • the removal robot 4 stops rising and the laser irradiation is stopped.
  • the laser can be continuously irradiated onto the mold 1 by changing the angle (9) As shown in FIG. 11, the removal of the molded product 3 by the removal robot 4 is completed. (10) As shown in FIG. 12, the molded product 3 is placed on the table 9 and the unloading is completed. (11) As shown in FIGS. 13 and 14, the state returns to the state of (1) above. (12) Thereafter, by repeating the operations (1) to (11) above, the molded product 3 is repeatedly molded, and the mold 1 is cleaned while the molded product 3 is being taken out.
  • the shake in the direction of the laser irradiation part 5 is detected, the irradiation direction and/or the irradiation angle of the laser irradiation part 5 are adjusted to correct the blur, and then the mold is molded. 1 is irradiated with laser L.
  • the mold cleaning method and mold cleaning apparatus of the present invention can be used not only for cleaning molds for resin molding and aluminum molding, but also for cleaning molds used for various moldings such as casting molding and rubber molding. In this case, necessary design changes can be made depending on the shape, material, etc. of the mold.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

金型で成形された成形品を取り出しロボットで取り出すときに、金型にレーザーを照射して金型を洗浄し、金型の汚れを予防する。　本発明の金型洗浄方法は、取り出しロボットで金型から成形品を取り出すときに、取り出しロボットに設けたレーザー照射部から金型にレーザーを照射して金型を洗浄する。レーザーの照射に先立って、レーザー照射部の照射方向のブレを検知し、そのブレを補正してから金型にレーザーを照射する方法である。本発明の金型洗浄装置は、金型から成形品を取り出す取り出しロボットにレーザー照射部と、ブレ検知装置と、補正装置を備える。レーザー照射部はレーザー照射方向を金型に向けてある。ブレ検知装置は取り出しロボットの移動に伴ってレーザー照射部と同方向に移動可能である。

Description

金型洗浄方法と金型洗浄装置
　本発明は、樹脂射出成形、アルミダイカスト成形、鋳物成形といった各種成形に使用される金型の洗浄方法と洗浄装置に関するものである。
　樹脂射出成形や鋳物成形等では、固定側金型と可動側金型を閉じ、高温で溶融した樹脂やアルミを両金型間に流して成形し、冷やして固めてから両金型を開き、成形品を取り出しロボットで取り出す作業を繰り返し行っている。成形中に金型にガス焼けや樹脂がこびり付いて金型の成形面（表面）が汚れる。アルミダイカスト成形では、成形品を金型から取り出し易くするため、金型に離型剤を塗布することもある。この場合は、離型剤も金型表面汚れの一因になる。
　金型表面が汚れると、その汚れが成形品に付着して成形品が汚れる。このため、金型表面の汚れを洗浄している。金型表面の汚れの洗浄方法には、手作業によるアルコール洗浄、ドライアイスブラストや重曹ブラストによるブラスト洗浄、超音波洗浄などがある。
　手作業による洗浄では、成形作業終了後に金型を成形機から取り外して洗浄しているため、金型の取り外し、付け替え等の作業が面倒である。洗浄や付け替え作業に時間が掛かる。多いときは３時間に１回程度洗浄を行うため、その都度、成形を停止することになり成形機の可動率が低下し、生産性も低下する。コスト高の一因にもなる。成形作業終了後に洗浄するため、成形時に付着した汚れが金型に固着してしまい、洗浄しても落ちにくくなっていることが多く、洗浄に時間が掛かる。時間をかけて洗浄しても汚れがきれいに落ちるとは限らず、汚れが残りやすい。汚れが残ると、残った汚れが洗浄後の成形品に付着して不良品が増加し、歩留まりが低下し、原料の無駄が多くなり、コスト高の一因になる
。
　ドライアイスブラストや重曹ブラストなどによる洗浄では、金型を成形機から取り外す必要も、分解する必要もないため作業が容易であるが、洗浄に時間が掛かり、ブラスト剤のランニングコストもかかり、作業環境も良くない。ドライアイスによる洗浄は、金型の大きさにもよるが１回洗うのに２０００～３０００円のドライアイス代が必要である。洗浄頻度は少なくとも３ヶ月に１度程度であるためランニングコストが嵩む。
　超音波による洗浄は、手作業で洗浄する必要はないが、金型を分解しなければならず、洗浄後に組み立て直す必要があるため、それら作業が面倒である。小物しか洗えないという問題もある。
　前記諸問題の解決策として、成形時に金型をレーザーで洗浄する装置及び方法が開発されている（特許文献１）。特許文献１は、レーザー照射部を洗浄専用のロボットハンドに装着し、そのレーザー照射部から金型にレーザー光を照射して金型表面に付着した汚れを焼き切りながら（洗浄しながら）樹脂成形することができるようにしたものである。この場合、レーザー照射部を成形品取り出し用のオフロードハンドに取り付けて、金型から成形品を取り出す際に金型にレーザーを照射して洗浄することもできる（特許文献１［００２４］）。
　特許文献１の洗浄方法によれば、成形後に直ぐに金型洗浄ができ、汚れが金型に固着する前に洗浄できるので汚れが落ち易く、洗浄後は成形品に金型の汚れが付着しにくくなるという利点がある。
　特許文献１で、レーザー照射部を洗浄専用のロボットハンドに装着するためには、洗浄専用のロボットハンドを新設しなければならず、成形機が複雑になる。また、成形工程と洗浄工程が別になるため、成形品取り出し時間の他に、レーザー照射時間が必要になり、成形サイクルが長くなり、生産性が低下する。洗浄専用のロボットを設けると、既存の取り出しロボットとの位置関係や動作タイミング、成形機の動作とのタイミング調整などが必要になるため設置やティーチングが複雑化してしまい、取り出しロボットと洗浄専用ロボットの間のティーチングミスで、ロボット同士が接触してレーザー照射方向がずれて、指定場所以外の箇所にレーザーが照射されて事故になる可能性もある。
　特許文献１で、レーザー照射部をオフロードハンドに取り付ける場合は、既存のオフロードハンドを使用できるため、洗浄専用のロボットハンドを新設する必要はないが、オフロードハンドのアームはロボットの移動中や成形品取り出し中に揺れるため、金型の洗浄したい箇所にレーザー光を照射しにくく、洗浄したい箇所の汚れを確実に洗浄しにくいという難点がある。
特開２００８－１４９７０５号公報
　本発明の解決課題は、成形機の成形品取り出し用ロボット（以下、単に「取り出しロボット」という）を利用して、金型にレーザーを照射して金型を洗浄し、金型の汚れを予防することにある。
　本発明の金型洗浄方法は、金型から成形品を取り出す取り出しロボットに取り付けたレーザー照射部から金型にレーザーを照射して金型の汚れを洗浄する方法であり、取り出しロボットで成形品を取り出すときに、取り出しロボットに装備してあるレーザー照射部の向き（レーザー照射方向：以下において同じ。）のブレを検知し、レーザー照射部の照射方向と照射角度の双方又は一方を変えてブレを補正してから、当該レーザー照射部から金型にレーザーを照射して金型の汚れを洗浄する方法である。ブレの検知は取り出しロボットに装備してあるブレ検知装置により行うことができる。ここでいう、取り出しロボットで成形品を取り出すときとは、取り出しロボットが成形品を取り出すために金型側に移動するとき（過程）と、金型から成形品を取り出して戻るとき（過程）の双方又はいずれか一方をいう（以下において同じ。）。
　本発明の金型洗浄方法は、取り出しロボットで成形品を取り出すときにレーザーを照射して洗浄し、更に、取り出しロボットで成形品を取り出した後に、当該取り出しロボットが金型洗浄のために金型側と反対側に往復移動し、その往復移動の過程で金型にレーザーを照射して洗浄することもできる。この場合も、レーザーを照射する前に、レーザー照射部の向きのブレを検知し、レーザー照射部の照射方向と照射角度の双方又は一方を調整してブレを補正してから金型にレーザーを照射する。
　本発明の金型洗浄装置は、金型で成形された成形品を取り出しロボットで取り出す金型洗浄装置において、取り出しロボットにレーザー照射部とブレ検知装置と補正装置が装備され、レーザー照射部は金型に照射するレーザーの照射方向及び照射角度を変更可能であり、ブレ検知装置は取り出しロボットの移動に伴って生ずるレーザーの照射方向のブレを検知できるものであり、補正装置はレーザー照射部の照射方向と照射角度の双方又はいずれか一方を調整して前記ブレを補正できるものである。
　本発明の金型洗浄方法、金型洗浄装置は次のような効果を奏する。
（１）取り出しロボットの移動に伴って生ずるレーザーの照射方向のブレを検知し、そのブレを補正してからレーザーを照射するので、洗浄希望箇所を的確に洗浄することができる。
（２）レーザー照射部とブレ検知装置を、既存の取り出しロボットに装備することができるので、洗浄専用のロボットを新設する必要がない。
（３）取り出しロボットでの成形品の取り出し作業中に金型の洗浄ができるので、成形機の生産性が低下しない。
（４）成形品を取り出すときに、毎回又は複数回に一度、洗浄するので、汚れが金型に固着する前に洗浄することができ、汚れが落ち易い。成形品に金型の汚れが残りにくくなるので、金型の汚れが成形品に移りにくく、成形品が汚れにくくなり、成形品の品質、歩留まりが向上する。
（５）汚れが金型に固着する前に洗浄できるので、低出力のレーザーで十分に洗浄でき、高価な高出力のレーザー装置を必要とせず、設備導入コストが低減する。また、電力消費量が少なくて済み、ランニングコストも低減する。
（６）レーザー光の照射方向や照射角度を調整できるため、照射できない部分を少なくすることもできる。
本発明の金型洗浄装置の第一の実施例の説明図。 本発明の金型洗浄装置の第二の実施例の説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄装置の動作説明図。 本発明の金型洗浄方法においてレーザー照射角度を変える場合の説明図で　　あり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＸ－Ｘ矢視図。 本発明の金型洗浄方法において、レーザー照射領域を区分して洗浄する場合の説明図であり、(ａ)は可動側金型の正面図、（ｂ）は固定側金型の正面図、（ｃ）は可動側金型の平面図、（ｄ）は可動側金型の右側面図、（ｅ）は可動側金型の左側面図。 （ａ）～（ｅ）は、本発明の金型洗浄方法において、レーザーを水平に往復移動させながら照射する場合の説明図。 （ａ）～（ｇ）は、本発明の金型洗浄方法において、固定側金型にレーザーを照射するタイミングの説明図。 （ａ）～（ｇ）は、本発明の金型洗浄方法において、可動側金型にレーザーを照射するタイミングの説明図。
　［縦型、横型の成形機］
　射出成形機には固定金型と可動金型が縦方向に開閉する縦型と、横方向に開閉する横型がある。取り出しロボットは縦型成型機の場合は横方向に往復移動成形品を取り出し、横型成形機の場合は縦方向に昇降して成形品取り出すようになっている。本発明の金型洗浄方法は縦型、横型のいずれの成形機の金型洗浄にも使用可能であるが、以下の実施形態では横型成形機の取り出しロボットを使用（利用）する場合を一例として説明する。
　（金型洗浄方法の実施形態１）
　本発明の金型洗浄方法は、図１のように、固定側金型１ａと可動側金型１ｂ（以下では、いずれか一方の金型を、単に「金型１」と記載することもある。）を開閉操作して成形品３を成形し、成形品３を取り出しロボット４で取り出すときに、取り出しロボット４に装備されているレーザー照射部５から固定側金型１ａと可動側金型１ｂの双方に同時に、又は、いずれか一方の金型１にレーザーＬを照射して金型１を洗浄する方法である。取り出しロボット４には既存の取り出しロボットを使用することができる。
　［レーザーによる汚れ剥離の原理］
　レーザーによる汚れ剥離の原理は、金型に照射したレーザーで金属や樹脂を溶かして焼き切ることで金型の汚れを洗浄することである。レーザーは金属に文字やイラストを彫刻することができる装置である。本発明はこの原理に基づくものであり、レーザー照射装置のレーザー照射部から照射されるレーザーのパワーの強弱やレーザーの太さを調節する等して、金型に照射される単位面積当たりのエネルギーを調節して金型に傷が付かないようにし、金型に付着した汚れ（付着初期の見えない程度の汚れ）を焼き切ることで、汚れを洗浄して、汚れの蓄積を防ぐようにしてある。またパワーを上げることで付着している汚れを徐々に焼き切ることもができる
　［使用レーザーの種類］
　本発明では汎用の各種レーザーを使用することができる。一例としては、半導体レーザー（レーザーダイオード：ＬＤ）、紫外線レーザー、青色レーザー、赤色レーザー、赤外線レーザー（ＹＡＧレーザー）、ＣＯ２レーザー、ファイバーレーザー等である。半導体レーザーは低電圧、低電流で駆動でき、比較的小出力のレーザーを発振できる。半導体レーザーはレーザー発振部とレーザー照射部５が一体化されたものが多い。他のレーザーはレーザー照射装置で発振されたレーザーをレーザー照射部５から金型１に照射することになる。
　［レーザー照射部］
　レーザー照射部５は取り出しロボット４に装備されている。レーザー発振部とレーザー照射部５が一体化している半導体レーザーは小型であるため、取り出しロボット４に装備し易い。レーザー照射部５は照射方向及び照射角度を変更可能な機能を備えたものが望ましいが、変更できないものの場合は、サーボ機構、その他の駆動機構（外部機器）で照射方向及び照射角度を変更可能とすることができる。
　［金型の汚れと洗浄箇所の初期設定］
　金型によっては汚れ易い箇所（洗浄必要箇所）が決まってくる傾向にある。このため、本発明では、洗浄必要箇所を基準箇所として予め設定（初期設定）しておき、設定された基準箇所にレーザーを照射してその箇所を洗浄する。
　［レーザー照射部のブレ］
　レーザー照射部５は取り出しロボット４のロボットハンド１０よりも下方に固定具１２で取り付けられている。取り出しロボット４は成形品取り出し時の移動に伴って揺れる（ブレる）。このため、レーザー照射部５の向きもブレる。そのブレに伴って、レーザー照射方向やレーザー照射角度（内部のプリズムやレンズなどでレーザーを屈折させて照射する場合の照射角度）が基準箇所からずれてしまい、洗浄必要箇所を的確に洗浄しにくい。
　［ブレ検知と照射方向、照射角度の補正］
　本発明では、レーザー照射部５から金型１にレーザーＬを照射する前に、取り出しロボット４の移動に伴って生ずる照射方向と照射角度の双方又はいずれか一方のブレをブレ検知装置１１で検知し、検知したブレ分だけ、レーザー照射部５を駆動して、初期設定してある基準箇所に合うように調整（補正）してから、レーザー照射部５から金型１にレーザーＬを照射する。
　［レーザー照射部の補正］
　本発明では、初期設定で記録した情報と、照射する際のロボットの位置情報とブレ検知装置１１での検知情報をもとにリアルタイムに演算して、レーザー照射部５の基準箇所からの向きのずれを求め、検知されたずれを初期設定値に合わせて（補正して）照射角度や照射方向を調整することで、取り出しロボットの揺れによってレーザー照射部５の向きが基準箇所からずれても、基準箇所に照射できるようにする。
　［レーザー照射頻度］
　本発明では金型１を開いて成形品３を取り出しロボット４で取り出すときに、毎回又は数回に一度ずつレーザーＬを照射して金型１を洗浄することができる。レーザー照射頻度は金型の汚れ具合、一回の成形品取り出し時に洗浄できる洗浄領域の広さ等により任意に設定することができる。
　［照射方向と照射角度の変更］
　レーザーは直進性であり、線状で照射面積が狭いため、レーザー照射部５を固定して照射方向を一定にすると、照射できない領域ができてしまう。成形面が平面でない金型１では照射できない領域が残る。本発明の金型洗浄方法では、図１５（ａ）(ｂ)のように金型１に照射するレーザーＬの照射方向を自在に変えて金型１の広範囲を洗浄できるようにすることも、照射角度を変えて最適な照射角度に調整することにより、金型１の凹凸面や球形面等の照射しにくい箇所にもレーザーＬを照射できるようにした。照射方向や照射角度の変更は照射しながらリアルタイムに行うと、レーザーＬを金型１の洗浄希望箇所に的確に照射することができる。
　［照射領域の区分］
　レーザーＬは直進性であり、線状で照射面積が狭いため、一回の照射で金型１の広範囲（洗浄要望箇所の全域：略全域を含む：以下において同じ）は難しい。本発明では、洗浄要望箇所を複数領域に区分し（図１６（ａ）～（ｅ））、レーザー照射を複数回行い、照射するたびに照射領域（区域）を変えて全領域を洗浄することができる。図１６（ａ）及び（ｃ）～（ｅ）は可動側金型１ｂをＡ～Ｅに区分した場合、図１６（ｂ）は固定側金型１ａをＦ～Ｊに区分した場合である。図１９（ａ）～（ｇ）は可動側金型１ｂに凹凸がある場合である。
　［スキャン照射］
　レーザーＬは直進性であり、線状で照射面積が狭いため、一回の照射で金型１の広範囲（洗浄要望箇所の全域：略全域を含む：以下において同じ）に照射することは難しい。本発明では、洗浄要望箇所を複数領域に区分し、レーザー照射を任意方向に移動させて複数回行い、照射するたびに照射箇所を変えて照射領域を広げて（面状に照射して）、区分した全領域に照射することができる。例えば、図１７（ａ）のように、照射するレーザーを左上から右横方向に斜め水平に移動させて一回の移動範囲７を一スキャンとし、それを繰り返す。この場合、取り出しロボット４の降下速度を一回の往復移動速度（スキャン速度）よりも速い速度で下降させて、二回目以降の照射開始位置を図１７（ｂ）、（ｃ）のように少しずらす。更に１７（ｄ）のように、レーザーを右上から左横方向に斜め水平に移動させ、繰り返すたびに照射開始位置を変えることにより、図１７（ｅ）のように金型１の全面（ほぼ全面を含む）８を面状に照射できるようにすることもできる。このようにすれば、一回の往復移動時間（一サイクルの照射時間）を短くして、生産性を落とさずに洗浄することが可能となる。本発明では、図示しないが、縦移動させながら横移動させるとか、他の移動方法で照射面積を広げることもできる。何れの照射方法でも、照射ムラにならないようにする。
　［金型に成形品がある場合の洗浄：金型の上半分、下半分の洗浄］
　図４～図６のように、可動側金型１ｂには成形品３があるが、固定側金型１ａには成形品３がない。このため、成形品がない固定側金型１ａを洗浄する場合は、図１８（ａ）～（ｄ）のように、取り出しロボット４の降下時に固定側金型１ａの上半分にレーザーを照射して上半分を洗浄し、取り出しロボット４のハンド１０が成形品３をキャッチして上昇する間（図１８（ｅ）～（ｇ））に残りの下半分にレーザーを照射して洗浄することができる。この場合は、レーザー照射のための時間を設けることなく、取り出しロボット４が昇降する間に金型１を洗浄することができる。図１８（ａ）～（ｇ）においてＺの箇所は照射済み（洗浄済み）箇所である。
　レーザー照射部５を取り出しロボット４の固定側金型１ａと可動側金型１ｂの両方に向けて搭載してある場合は、成形品３が残らない固定側金型１ａは取り出しロボット４の降下時と上昇時の二回洗浄することができ、成形品３が残る可動側金型１ｂは成形品３を取り出して上昇するときの一回の洗浄が可能である。
　可動側金型１ｂを洗浄する場合は、取り出しロボット４の降下時は、図１９（ａ）～（ｄ）のように、可動側金型１ｂに残っている成形品３の除いた箇所にレーザーを照射して洗浄し、取り出しロボット４のハンド１０で成形品３をキャッチして上昇する間（図１９
（ｅ）～（ｇ））に残りの部分にレーザーを照射して洗浄することができる。図1９（ａ）～（ｇ）においてＺの箇所は照射済み（洗浄済み）である。
　［金型に凹凸がある場合の洗浄］
　金型１に凹凸がある場合は、金型１を図１６（ａ）～（ｅ）のように区分し、区分ごとに、最適な照射方向と照射角度で照射して洗浄すると、凹凸部分を洗浄し易くなる。
　［マーキング、印刷］
　本発明では、取り出しロボット４の降下中であって、取り出しロボット４で成形品３を取り出す前に、レーザー照射部５から成形品３にレーザーを照射して、成形品３にロットナンバー、その他のマーク等を印刷することもできる。また、レーザーを照射して成形品３のバリ、その他の不要物を除去することもできる。
　（金型洗浄方法の実施形態２）
　前記実施形態１は、取り出しロボット４で成形品３を取り出すときにレーザーＬを照射して金型１を洗浄する場合であるが、本発明の金型洗浄方法は、取り出しロボット４で成形品３を取り出すときにレーザーＬを照射して洗浄してから、更に、取り出しロボット４が金型洗浄のために金型側と反対側に往復移動し、その往復移動の過程でレーザー照射部５から金型１にレーザーＬを照射して洗浄することもできる。この場合も、レーザーＬを照射する前に、レーザー照射部５の向きのブレを検知し、レーザー照射部５の照射方向と照射角度の双方又は一方を調整してブレを補正してから金型１にレーザーＬを照射する。
　（金型洗浄方法の実施形態３）　本発明の金型洗浄方法は、他の実施形態であってもよい。例えば、レーザーＬを照射する前にレーザー照射部５の向きのブレを検知し、レーザー照射部５の照射方向と照射角度の双方又は一方を調整してブレを補正してから金型１にレーザーＬを照射する方法であれば、取り出しロボット４で成形品３を取り出すときに金型１にレーザーＬを照射するのではなく、取り出しロボット４を洗浄のためだけに金型側と反対側に往復移動させ、その往復移動の過程で金型１にレーザーＬを照射して洗浄することもできる。
　（金型洗浄装置の実施形態１：図１、図２）
　図１は本発明の金型洗浄装置の一例であり、成形機２が取り出しロボット４を備えている。取り出しロボット４は細長の縦軸６とロボットハンド１０を備えている。縦軸６の下方にレーザー照射部５と、レーザー照射部５の向き（照射方向）を検知するブレ検知装置１１と、レーザー照射部５の照射方向と照射角度の双方又はいずれか一方を初期設定されている基準箇所に合わせる（補正する）補正装置（図示せず）を備えている。レーザー照射部５は縦軸６の下方であって、ロボットハンド１０よりも下方に、固定具１２で取り付けてある。
　［取り出しロボット］
　取り出しロボット４のハンド１０は汎用の取り出しロボットと同様に、金型１で成形品を成形するときは、金型１の上方に待機しており、成形品３が成形されるたびに、固定側金型１ａと可動側金型１ｂの間に降下して成形品３を取り出すものである。固定具１２はハンド１０の下方に連結さている。
　［レーザー照射部］
　レーザー照射部５には汎用のレーザー照射部を使用することができる。レーザー照射部５はレーザー発振機（図示せず）から発振されるレーザーを金型１に向けて照射する。レーザー発振機はレーザーコントローラ（図示せず）により、照射するレーザー径、レーザー出力、レーザー照射の移動軌跡（複数回のレーザー照射で面状照射できる移動軌跡）、レーザーの径（点形状）や長さ等のサイズといった諸条件が設定される。本発明では、レーザー照射部５を取り出しロボット４に一つ若しくは複数（必要な数だけ）取り付けることができる。レーザー照射部５に、二方向に照射可能なものを使用し、一つのレーザー照射部５から固定側金型１ａと可動側金型１ｂの双方に照射できるようにすることもできる。
　レーザー照射部５を複数設けた場合は、いずれのレーザー照射部５も照射方向と照射角度を変更可能なものが望ましい。レーザー照射方向と照射角度を変更可能とすることにより、平面的な移動だけでは洗浄不可能であった曲面部にもレーザーＬを照射して洗浄することができる。レーザー照射部５が照射方向と照射角度を変更できないものの場合は、サーボその他の駆動機構で変更できるようにする。
　レーザー照射部５を複数設けた場合は、それらレーザー照射部５から一つの金型１の異なる箇所に、同時に照射して広い領域を短時間で洗浄することができる。この場合は、一回の照射時間が短くても洗浄可能となるため、既存の取り出し時間を伸ばすことなく取り出すことができ、生産性を落とすことなく洗浄が可能となる。
　［ブレ検知装置］
　ブレ検知装置１１は、レーザー照射部５の照射方向と照射角度を検知し、検知したデータと、初期設定された基準の照射方向と照射角度に基づいて、レーザー照射部５の照射方向と照射角度のブレを算出可能なものである。ブレ検知装置１１にはジャイロセンサー（角速度センサー）、ジャイロセンサーを備えたジンバル、その他の機器を単独で、又は、ジャイロセンサーとカメラの組み合わせ、ジンバルとカメラの組み合わせ等を使用することができる。
　ブレ検知装置１１の取り付け箇所は、レーザー照射部５、又はレーザー照射部５を内蔵したケース内、又はレーザー照射部５とは別の箇所であってレーザー照射部５の取り付け構造体もしくはレーザー照射部５の近くが望ましい。ブレ検知装置１１はレーザー光照射部５の初期設定された照射方向又は照射角度と、ブレ検知装置１１で検知された照射方向又は照射角度に基づいて両者のズレを算出できるものであり、各種の演算装置を使用することができる。　
　［初期設定］
　金型１によって、成形により汚れ易い箇所（洗浄必要箇所）が決まってくる。本発明では洗浄必要箇所をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三次元空間内で位置決めし、その箇所を基準箇所として設定する。本発明ではレーザー照射部５のレーザー照射方向及び照射角度と取り出しロボット４によるレーザー照射部５の向き、ブレ検知装置１１の検知方法及び検知角度を、前記基準箇所に合わせておく。
　［補正装置］
　補正装置はブレ検知装置１１で算出されたブレに応じて、レーザー照射部５の向きを変えて、レーザー照射部５の照射方向と照射角度の双方又はいずれか一方を設定基準に合わせる（補正する）ものである。この補正により、取り出しロボット４の不規則な揺れによるレーザー照射部５のブレに対応することができる。
　［ジャイロセンサーに基づく補正］
　ブレ検知装置１１がジャイロセンサーの場合は、ジャイロセンサーで得られた情報と取り出しロボット４の位置情報をもとに三次元空間を認識し、その値から、レーザー照射部５の照射方向と初期設定とのブレを算出し、この値に基づいてレーザー照射部５を直に又は駆動装置を駆動させて、レーザー照射部５のレーザー照射方向を初期設定方向に補正する。この補正により、取り出しロボット４の不規則な揺れによる照射方向のブレに対応することができる。ジャイロセンサーの情報をもとに三次元空間を認識し、その値からブレを計算し、初期設定した金型１の照射したい位置にレーザー照射方向と角度の双方又は一方を補正しながら照射していくことで、取り出しロボット４の不規則な揺れに対応できる。サーボを複数組み合わせることでレーザー照射部５の向きを変える（補正する）場合は、サーボは１軸・２軸・３軸・４軸・５軸・６軸にて制御できるようにするものとし、軸数が増えるほど高度な制御が可能となるため３軸以上が望まれる。
　［ジンバルに基づく補正］
　ジンバルはジャイロセンサーを備えているため、ブレ検知装置１１にジンバルを使用した場合の補正は、そのジャイロセンサーで検知した情報に基づいてレーザー照射部５の照射方向又は照射角度を調整（補正）する。
　［カメラを利用した補正］
　カメラの画角とレーザーの照射位置関係を記憶し、照射時に毎回カメラにて金型１を認識させて金型１に対してレーザー照射範囲を一つもしくは複数パターン記憶させ、カメラからの情報をもとに金型１の照射したい位置にカメラの情報を元にしてレーザーを照射していくことで取り出しロボット４の不規則な揺れに対応できる。初期設定時に目視できる程度の弱いレーザーを照射し、そのレーザー照射位置と金型１の位置関係を読み取ることにより自動で初期設定が可能になる。
　［カメラとジンバルを組み合わせた補正］
　ジンバルが備えるジャイロセンサーの情報と取り出しロボット４の位置情報をもとに、三次元空間認識をしてカメラ用ジンバルと同じようにサーボを複数組み合わせることでレーザー照射部５を自由に動かすことができるものとし、その値からブレを計算しサーボにてレーザー照射方向を微調整して取り出しロボット４の不規則な揺れに対応できる。またサーボは１軸・２軸・３軸・４軸・５軸・６軸にて制御できるようにするものとし軸数が増えるほど高度な制御が可能となるため３軸以上が望まれる。さらにカメラから得た画像情報も位置精度計算に加えることで高度な位置縫製が可能となる。
　［カメラとジャイロの組み合わせに基づく補正］
　カメラの画角とレーザーの照射位置関係を記憶し、照射時に毎回カメラにて金型１を認識させて金型１に対してレーザー照射範囲を一つもしくは複数パターン記憶させ、カメラからの情報をもとに金型１の照射したい位置にレーザーを照射していくときにさらにジャイロから得た三次元空間情報を利用することで高度な補正が可能となり、その情報をもとにレーザーを照射することで取り出しロボット４の不規則な揺れに対応できる。
　前記したレーザー照射部５、ブレ検知装置１１、補正装置は、以下の実施形態においても同じもの或いはそれに類する機能を備えたものを使用することができる。
　（金型洗浄装置の実施形態２：図２）
　図２は本発明の金型洗浄装置の第２の実施例であり、取り出しロボット４が本来備えている縦軸６ａの他に縦軸６を取り付けて二本にし、縦軸６ａを取り出し専用、縦軸６を照射専用とし、照射専用の縦軸６の下部にレーザー照射部５、ブレ検知装置１１を取り付けたものである。それらの取り付けは実施形態１の場合と同様である（以下において同じ）。
　［本発明の金型洗浄装置の使用例１］
　本発明の金型洗浄装置を備えた成形機２は、汎用の成形機と同様にして成形品３を成形することができ、成形品３を取り出しロボット４で取り出すときに金型１を洗浄することができる。以下にその使用例を説明する。
（１）図３のように、二つの金型１ａ、１ｂを閉じ、その金型１内に樹脂を射出し、冷却して成形品３を成形する。この間、取り出しロボット４を降下させる。
（２）図４のように可動側金型１ｂを開く。この間、取り出しロボット４を降下させる。
（３）図５のように、取り出しロボット４に取り付けてあるレーザー照射部５から固定側金型１ａにレーザーを照射する。このとき、レーザー照射部５から左側にレーザーＬを出射して成形品３に照射して、成形品３のバリを溶解させて切除したり、成形品３の表面を滑らかにしたり、成形品３に模様を付けたり、ロットナンバー、その他の記号等をマーキングしたりすることもできる。
（４）取り出しロボット４の降下に伴うレーザー照射部５のレーザー照射方向をブレ検知装置１１で検知して基準値とのブレを算出する。補正装置で補正してから、図６のように、レーザー照射部５からレーザーＬを右側に任意の角度で出射して固定側金型１ａに照射し、当該金型１ａを洗浄する。このとき、レーザー照射部５の照射方向を検知し、レーザー照射部５のブレを算出し、そのブレを補正装置で補正する。
（５）図７のように、取り出しロボット４がさらに降下し、当該ロボット４のハンド１０で成形品３をキャッチする。このとき、レーザー照射部５から右側へのレーザーＬの出射を停止する。もしくは角度を変化させて金型にレーザーＬの照射を継続することもできる。
（６）図８のように、成形品３をキャッチした取り出しロボット４が上昇する。上昇中に、取り出しロボット４の上昇に伴うレーザー照射部５のブレをブレ検知装置１１で検知し、そのブレを補正装置で補正してから、上昇中に、レーザー照射部５から左右の金型１ａ、１ｂにレーザーＬを照射する。
（７）図９のように、成形品３をキャッチした取り出しロボット４が更に上昇する。その間にレーザー照射部５から左右の金型１ａ、１ｂにレーザーＬを照射する。
（８）図１０のように、取り出しロボット４の上昇が停止し、レーザー照射を停止する
。もしくは角度を変化させて金型１にレーザーを継続照射することもできる
（９）図１１のように、取り出しロボット４による成形品３の取り出しが完了する。
（１０）図１２のように、成形品３を置台９の上に置いて搬出が完了する。
（１１）図１３、図１４のように、前記（１）の状態に戻る。
（１２）以下、前記（１）～（１１）の動作の繰り返しにより、成形品３を繰り返し成形し、成形品３の取り出し中に金型１を洗浄する。
　［本発明の金型洗浄装置の使用例２］
　前記使用例１は、取り出しロボット４で成形品３を取り出すときにレーザーＬを照射して金型１を洗浄する場合であるが、図２のように、レーザー照射部５とブレ検知装置１１を取り付けた照射用の縦軸６を、ロボットハンド１０を備えている縦軸６ａとは別に設けた場合は、縦軸６ａ側で成形品３を取り出してから、更に、照射用の縦軸６が金型側とその反対側に往復移動し、その往復移動の過程でレーザー照射部５から金型１にレーザーＬを照射して金型１を洗浄することもできる。この場合も、レーザーＬを照射する前に、レーザー照射部５の向きのブレを検知し、レーザー照射部５の照射方向と照射角度の双方又は一方を調整してブレを補正してから金型１にレーザーＬを照射する。
　本発明の金型洗浄方法及び金型洗浄装置は、樹脂成形やアルミ成形用の金型洗浄に限らず、鋳物成形、ゴム成形といった各種成形に使用する金型の洗浄に利用することができる。この場合、金型の形状、材質等に応じて、必要な事項を設計変更することができる。
　前記した成形品の成形及び成形品取り出し中の金型洗浄方法は、あくまでも一例であり、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の解決課題を解決可能な範囲において、変更可能である。
１　　金型
１ａ　固定側金型
１ｂ　可動側金型
２　　成形機
３　　成形品
４　　取り出しロボット
５　　レーザー照射部
６　　縦軸
６ａ　縦軸
７　　移動範囲
８　　全面
９　　置台
１０　ロボットハンド
１１　ブレ検知装置
１２　固定具
Ｌ　　レーザー

Claims (11)

  1. 　成形時に毎回又は複数回ごとに、レーザー照射部から金型にレーザーを照射して、金型の汚れを洗浄する金型洗浄方法において、
    　取り出しロボットで金型から成形品を取り出す取り出し作業中に、取り出しロボットに設けたレーザー照射部のレーザー照射方向のブレを検知し、そのブレを補正してから、当該レーザー照射部から金型にレーザーを照射して金型の汚れを洗浄する、
    　ことを特徴とする金型洗浄方法。
  2. 　請求項１記載の金型洗浄方法において、
    　金型の洗浄箇所を複数領域に区分し、区分された複数領域にレーザーを照　射して、又は、区分しない二以上の領域にレーザーを照射して洗浄する、
    　ことを特徴とする金型洗浄方法。
  3. 　請求項１又は請求項２記載の金型洗浄方法において、
    　レーザーを移動させながら金型に照射して照射領域を広くする、
    　ことを特徴とする金型洗浄方法。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金型洗浄方法において、
    　取り出しロボットが金型側へ移動する際に、成形品の存在しない金型にレーザーを照射し、成形品を取り出して戻り移動する際に成形品を取り外した金型にレーザーを照射する、
    ことを特徴とする金型洗浄方法。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金型洗浄方法において、
    　取り出しロボットに設けたレーザー照射部から金型にレーザーを照射して、金型を洗浄する際に、金型で成形された成形品にレーザーを照射して成形品へのマーキング又は成形品の不要物の除去を行う、
    　ことを特徴とする金型洗浄方法。
  6. 　取り出しロボットで成形品を取り出すときにレーザーを照射して洗浄し、更に、取り出しロボットで成形品を取り出した後に、当該取り出しロボットが金型洗浄のために金型側と反対側に往復移動し、その往復移動の過程でレーザー照射部の向きのブレを検知し、レーザー照射部の照射方向と照射角度の双方又は一方を調整してブレを補正してから金型にレーザーを照射して金型を洗浄する、
    　ことを特徴とする金型洗浄方法。
  7. 　レーザー照射部から金型にレーザーを照射して、金型の汚れを洗浄する金型洗浄装置において、　金型から成形品を取り出す取り出しロボットに、レーザー照射部と、レーザー照射部の照射方向のブレを検知するブレ検知装置と、ブレ検知装置で検知されたブレを補正する補正装置を備え、
    　レーザー照射部とブレ検知装置の双方又はいずれか一方は、取り出しロボットに一又は二以上装備されて、取り出しロボットが金型方向又は戻り方向へ移動すると同方向に移動するようにしてあり、レーザー照射方向と照射角度の双方又はいずれか一方を変更可能であり、
    　ブレ検知装置はレーザー照射部又はその近くに設けられて、取り出しロボットの移動に伴ってレーザー照射部と共に同方向に移動する、
    　ことを特徴とする金型洗浄装置。
  8. 　請求項７記載の金型洗浄装置において、
    　レーザー照射部は、レーザーの照射方向を変更可能である、
    　ことを特徴とする金型洗浄装置。
  9. 　請求項７又は請求項８記載の金型洗浄装置において、
    　レーザー照射部が、取り出しロボットの成形品を取り出すロボットハンドよりも移動方向先方に設けられた、
    　ことを特徴とする金型洗浄装置。
  10. 　請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の金型洗浄装置において、
    　ブレ検知装置がジャイロスコープ又はジンバル又はカメラのいずれかの単独、又はジャイロスコープとカメラの組み合わせ又はジンバルとカメラの組み合わせのいずれかである、
    ことを特徴とする金型洗浄装置。
  11. 　請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の金型洗浄装置において、
    　レーザー照射部は、成形品へのマーキング、成形品の不要部の除去が可能なレーザーを照射可能なものである、
    ことを特徴とする金型洗浄装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008149705A (ja) * 2006-11-22 2008-07-03 Apic Yamada Corp 樹脂モールド装置および樹脂モールド方法
WO2017078131A1 (ja) * 2015-11-05 2017-05-11 横浜ゴム株式会社 モールドの洗浄システム

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