本發(fā)明涉及一種模具的清洗系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種即使是具有復(fù)雜形狀的成型面的模具，也可以不借助人手，在防止成型面損傷的同時(shí)高效去除臟污的模具的清洗系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在用于硫化輪胎等的橡膠制品的模具的成型面，每次硫化都會(huì)附著來自橡膠成分和添加劑的少量臟污。重復(fù)使用模具導(dǎo)致該臟污慢慢積累，如果放任臟污不管，就會(huì)對(duì)硫化的產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生不良影響。為此，需要適當(dāng)清洗成型面，去除臟污。作為清洗模具的方法，已知有噴凈法、激光清洗方法、等離子清洗方法等。

噴凈法容易損傷成型面，因此，為了防止清洗對(duì)成型面造成損傷，優(yōu)選采用向成型面照射激光，通過其沖擊波去除臟污的激光清洗方法，以及通過產(chǎn)生的等離子使臟污產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并去除的等離子清洗方法。其中，等離子清洗方法在單位時(shí)間內(nèi)可清洗的面積較小，因此，考慮到效率性，更優(yōu)選激光清洗方法。

已提出多種使用激光的模具的清洗方法(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1記載的清洗方法，將激光振蕩器提供的激光(CO₂激光)從激光頭照射至模具的成型面去除臟污。此時(shí)，使激光頭移動(dòng)的機(jī)械臂(操縱器)受到模具的原形狀數(shù)據(jù)(CAD數(shù)據(jù)等)和激光頭的位置校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)控制，使激光頭沿成型面的凹凸移動(dòng)(參照專利文獻(xiàn)1的0011段、0021～0025段等)。

但是，模具的成型面并不是全都形成為相同的形狀，而是形成為各種形狀。因此，根據(jù)專利文獻(xiàn)1記載的方法，為了清洗成型面為不同形狀的模具，在每次清洗模具時(shí)都需要進(jìn)行調(diào)用控制裝置中存儲(chǔ)的該模具的原形狀數(shù)據(jù)的作業(yè)。成型面的形狀種類繁多的輪胎硫化用模具時(shí)，每次清洗，都需要確認(rèn)清洗的模具和原形狀數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)，存在作業(yè)繁雜的問題。

根據(jù)專利文獻(xiàn)2記載的清洗方法，將激光照射器固定到規(guī)定位置，移動(dòng)并轉(zhuǎn)動(dòng)模具，使模具表面相對(duì)于激光的光軸從垂直姿勢(shì)變?yōu)閮A斜姿勢(shì)。為了這樣轉(zhuǎn)動(dòng)模具，需要事先進(jìn)行該動(dòng)作的教學(xué)等工序。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2008-62633號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利特開2004-167744號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明的目的在于提供一種模具的清洗系統(tǒng)，即使是具有復(fù)雜形狀的成型面的模具，也可以不借助人手，在防止成型面損傷的同時(shí)高效去除臟污。

技術(shù)方案

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的模具的清洗系統(tǒng)具有：激光振蕩器；激光頭，其將該激光振蕩器提供的激光照射至模具的成型面；機(jī)械臂，其使該激光頭三維自由移動(dòng)；以及控制裝置，其控制該機(jī)械臂的動(dòng)作，所述模具的清洗系統(tǒng)的特征在于，設(shè)置有獲取所清洗模具的成型面的三維圖像數(shù)據(jù)的攝像機(jī)，清洗模具時(shí)，根據(jù)由所述攝像機(jī)獲取的所述圖像數(shù)據(jù)控制所述機(jī)械臂的動(dòng)作，從而在使所述激光頭沿該成型面移動(dòng)的同時(shí)，照射激光清洗該成型面。

有益效果

根據(jù)本發(fā)明，清洗模具時(shí)，通過攝像機(jī)獲取所清洗模具的成型面的三維圖像數(shù)據(jù)。因此，可準(zhǔn)確掌握清洗時(shí)的模具的成型面的形狀。從而，不需要進(jìn)行在每次清洗時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用作為清洗對(duì)象的模具的成型面的形狀數(shù)據(jù)，并確認(rèn)模具實(shí)物和形狀數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系這些借助人手的作業(yè)。而且，根據(jù)獲取的圖像數(shù)據(jù)，使激光頭沿該成型面移動(dòng)的同時(shí)，照射激光清洗該成型面，因此，即使是具有復(fù)雜形狀的成型面的模具，也可不借助人手，在防止成型面損傷的同時(shí)高效去除臟污。此外，即使成型面的形狀經(jīng)時(shí)變化，由于可獲取清洗當(dāng)時(shí)的成型面的圖像數(shù)據(jù)，因此，與使用事前存儲(chǔ)的成型面的形狀數(shù)據(jù)的情況相比，有利于干凈地清洗臟污，不留殘余。

此處，例如，也可進(jìn)行以下設(shè)定：根據(jù)由所述攝像機(jī)獲取的清洗后的模具成型面的三維圖像數(shù)據(jù)，掌握該成型面的清洗狀態(tài)，將該掌握的清洗狀態(tài)以及該成型面的位置信息存儲(chǔ)至所述控制裝置，對(duì)于所述掌握的清洗狀態(tài)不滿足預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)的成型面的位置，再次從所述激光頭照射所述激光進(jìn)行清洗。通過該設(shè)定，在之后僅對(duì)特別臟的位置(范圍)進(jìn)行再次清洗，有利于高效、干凈地去除臟污。

作為所述激光頭，具有激光照射范圍不同的多個(gè)激光頭，對(duì)于預(yù)先設(shè)定的特定部位，使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭，或者也可以設(shè)定為在激光照射范圍相對(duì)較大的激光頭的基礎(chǔ)上，使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭進(jìn)行清洗。通過該設(shè)定，對(duì)于比較平坦寬闊的部位，使用激光照射范圍相對(duì)較大的激光頭就能在短時(shí)間內(nèi)完成清洗。另一方面，對(duì)于在成型面的狹窄范圍內(nèi)復(fù)雜嵌入凹凸的部位，通過使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭，即使是復(fù)雜形狀的部分也可以均勻地照射到激光，因此，可干凈地去除臟污。

也可進(jìn)行以下設(shè)定：具有依次檢測(cè)所述激光照射的所述成型面的溫度的溫度傳感器，該溫度傳感器的檢測(cè)溫度超過預(yù)先設(shè)定的允許溫度時(shí)，中斷所述激光的照射。該設(shè)定時(shí)，可避免照射的激光造成成型面過度加熱的情況。也就是說，可防止激光導(dǎo)致的成型面熱變形故障。

無釘輪胎硫化用模具的成型面具有復(fù)雜的形狀，充氣輪胎硫化用復(fù)合鑄造模具在成型面形成有微小的間隙，所以通過適用本發(fā)明，可在防止成型面損傷的同時(shí)高效去除臟污。

附圖說明

圖1是通過俯視圖例示本發(fā)明的模具的清洗系統(tǒng)的說明圖。

圖2是通過俯視圖例示無釘輪胎硫化用模具的成型面的說明圖。

圖3是通過截面視圖放大例示復(fù)合鑄造模具的成型面的說明圖。

圖4是通過正視圖例示攝像機(jī)和所清洗模具的說明圖。

圖5是通過側(cè)視圖例示攝像機(jī)和所清洗模具的說明圖。

圖6是通過側(cè)視圖例示激光頭和所清洗模具的說明圖。

圖7是通過正視圖例示激光頭和所清洗模具的說明圖。

具體實(shí)施方式

下面將基于附圖所示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的模具的清洗系統(tǒng)進(jìn)行說明。

以下說明中，以輪胎硫化用模具作為清洗對(duì)象，但本發(fā)明并不僅限于輪胎，可用于清洗橡膠制品硫化用的模具。

圖1例示的本發(fā)明的模具的清洗系統(tǒng)1具有；激光振蕩器2、激光頭4、安裝有激光頭4的機(jī)械臂6、控制機(jī)械臂6的動(dòng)作的控制裝置7，以及攝像機(jī)3。攝像機(jī)3獲取模具11的成型面12的三維圖像數(shù)據(jù)。該實(shí)施方式中，還具有溫度傳感器8，其依次檢測(cè)激光L照射的成型面12的溫度。攝像機(jī)3和溫度傳感器8安裝在機(jī)械臂6的前端部，攝像機(jī)3獲取的圖像數(shù)據(jù)和溫度傳感器8檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)輸入至控制裝置7中。

除激光振蕩器2以外，清洗系統(tǒng)1的主要構(gòu)成要素配置在形成為封閉空間的清洗室9的內(nèi)部。清洗室9的結(jié)構(gòu)如下：設(shè)有入口門9a和出口門9b，入口門9a和出口門9b關(guān)閉時(shí)形成封閉空間，可遮擋激光L。

入口門9a連接有搬入用傳送帶裝置10a，出口門9b連接有搬出用傳送帶裝置10c。搬入用傳送帶裝置10a和搬出用傳送帶裝置10c之間為清洗室9的內(nèi)部空間，在該位置配置有處理用傳送帶裝置10b。該實(shí)施方式中，處理用傳送帶裝置10b以圓弧狀彎曲的方式延伸設(shè)置。搬入用傳送帶裝置10a上放置有要清洗的模具11，搬出用傳送帶裝置10c上放置有清洗后的模具11。處理用傳送帶裝置10b作為清洗模具11時(shí)的處理臺(tái)發(fā)揮作用。

激光振蕩器2和激光頭4通過光纖電纜2a連接。由激光振蕩器2提供的激光L通過光纖電纜2a傳送至激光頭4。作為本發(fā)明中使用的激光L，優(yōu)選YAG激光。

通過激光頭4，激光L照射至模具11的成型面12。機(jī)械臂6的構(gòu)成如下：其安裝至機(jī)械臂座5并可自由旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而可旋轉(zhuǎn)自如地連接多個(gè)機(jī)械臂部6a、6b。在機(jī)械臂6的前端部拆裝自如地安裝有激光頭4。從而，通過控制機(jī)械臂6的動(dòng)作，可使激光頭4三維自由移動(dòng)。

該實(shí)施方式中，如圖6例示所示，具有激光照射范圍不同的多個(gè)激光頭4a、4b。一方是激光照射范圍相對(duì)較大的激光頭4a，另一方是激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭4b。一方的激光頭4a的構(gòu)成如下：內(nèi)置檢流計(jì)反射鏡，將激光L沿寬度方向掃描，可廣范圍地進(jìn)行照射。激光照射范圍是可變的(例如4mm以上70mm以下)。另一方的激光頭4b將激光L照射至精確位置。也可具有多個(gè)激光照射范圍可變的激光頭4a，使彼此的激光照射范圍各異。激光振蕩器2的振蕩頻率例如為10kHz以上40kHz以下。從激光頭4a發(fā)出的激光L沿寬度方向掃描的頻率例如為20Hz以上150Hz以下。

作為清洗對(duì)象的模具11不僅限于普通類型的模具，例如可以為圖2所示的無釘輪胎硫化用模具。該模具11在成型面12突出設(shè)置有槽成型凸起13、刀槽成型凸起14。槽成型凸起13與模具11的母材一體鑄造，刀槽成型凸起14作為其他個(gè)體安裝至成型面12。模具11的母材材質(zhì)主要為鋁，刀槽成型凸起14的材質(zhì)為鋼等。

刀槽成型凸起14的厚度約為0.4mm以上1.2mm以下。根據(jù)輪胎的胎面花紋，例如復(fù)雜的胎面花紋時(shí)，槽成型凸起13可能會(huì)變薄。因此，刀槽成型凸起14和薄壁的槽成型凸起13在模具清洗時(shí)為容易損傷的部分。另外，圖2、圖3～圖7中記載的C箭頭、R箭頭、W箭頭分別表示插入模具11進(jìn)行硫化的輪胎的周向、半徑方向、寬度方向。

另外，作為清洗對(duì)象的其他種類的模具11，例如有圖3所示的充氣輪胎硫化用復(fù)合鑄造模具。該模具11通過在鑄造第1鑄造部15后鑄造第2鑄造部16即所謂的復(fù)合鑄造的方式制造。通過熔鑄的熔融金屬的凝固收縮，第1鑄造部15和第2鑄造部16的復(fù)合鑄造部M形成微小的間隙g。該微小間隙g的大小例如為5μm以上80μm以下。與微小間隙g連通形成有排氣孔17。該模具11中，輪胎硫化時(shí)不需要的空氣和氣體從成型面12通過微小間隙g排出至排氣孔17，通過排氣孔17排出至模具11的外部。該微小間隙g為模具清洗時(shí)容易損傷的部分。

接下來，對(duì)使用該清洗系統(tǒng)1清洗模具11的成型面12的步驟進(jìn)行說明。

首先，將要清洗的模具11放置在搬入用傳送帶裝置10a上。然后，打開入口門9a，運(yùn)轉(zhuǎn)搬入用傳送帶裝置10a和處理用傳送帶裝置10b，將要清洗的模具11移至處理用傳送帶裝置10b上并定位至規(guī)定位置。之后，關(guān)閉入口門9a，清洗室9形成為密閉空間。本發(fā)明為清洗室9不變?yōu)槊荛]空間激光振蕩器2就不運(yùn)作的互鎖結(jié)構(gòu)。

接下來，如圖4、圖5例示所示，通過使機(jī)械臂6移動(dòng)，將攝像機(jī)3配置至合適的位置，獲取模具11的成型面12的三維圖像數(shù)據(jù)。該實(shí)施方式中為以下構(gòu)成：通過機(jī)械臂6將1個(gè)攝像機(jī)3移至目標(biāo)位置(成型面12的上方位置、側(cè)方位置等)，獲取成型面12的形狀數(shù)據(jù)。也可設(shè)置多臺(tái)攝像機(jī)3，分別通過固定的多個(gè)攝像機(jī)3，拍攝成型面12的平面形狀數(shù)據(jù)、側(cè)面形狀數(shù)據(jù)并獲取成型面12的三維圖像數(shù)據(jù)。

隨后，根據(jù)獲取的該模具11的成型面12的三維圖像數(shù)據(jù)(形狀數(shù)據(jù))，控制機(jī)械臂6的動(dòng)作，如圖6、圖7例示所示，使激光頭4沿該成型面12移動(dòng)。如此使激光頭4移動(dòng)的同時(shí)，將激光振蕩器2提供的激光L照射至成型面12。通過照射的激光L，成型面12上附著的臟污X被去除并清洗干凈。

此處，為了抑制激光L的照射不均，盡量維持激光頭4的前端和與之相向的成型面12的間隔使其保持一定，同時(shí)，控制激光頭4的移動(dòng)方向和激光L的照射方向。移動(dòng)激光頭4時(shí)，盡量使其移動(dòng)速度一定，覆蓋整個(gè)清洗對(duì)象范圍。

該實(shí)施方式中，一起使用2個(gè)激光頭4a、4b來照射激光L，但也可以在使用任一個(gè)激光頭4后再使用另一個(gè)激光頭4。例如，移動(dòng)激光照射范圍相對(duì)較大的激光頭4a使其覆蓋整個(gè)清洗對(duì)象范圍，照射激光L后，使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭4b照射激光L。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明，清洗模具11時(shí)，通過攝像機(jī)3獲取所清洗模具11的成型面12的三維圖像數(shù)據(jù)。因此，可準(zhǔn)確掌握清洗時(shí)的成型面12的形狀。由此，即使以成型面12各異的多個(gè)模具11為清洗對(duì)象，也不需要進(jìn)行在每次清洗時(shí)調(diào)用作為清洗對(duì)象的模具11的成型面12的形狀數(shù)據(jù)，并確認(rèn)模具實(shí)物和形狀數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系這些借助人手的作業(yè)。

而且，根據(jù)獲取的圖像數(shù)據(jù)，使激光頭4沿該成型面12移動(dòng)的同時(shí)照射激光L，因此，即使是像無釘輪胎硫化用模具和充氣輪胎硫化用復(fù)合鑄造模具一樣具有復(fù)雜形狀的成型面12的模具11，也可不借助人手，在防止成型面12損傷的同時(shí)高效去除臟污X。

此外，即使成型面12的形狀經(jīng)時(shí)變化，由于可獲取清洗當(dāng)時(shí)的成型面12的圖像數(shù)據(jù)并在移動(dòng)激光頭4時(shí)使用該圖像數(shù)據(jù)，因此，與使用事前存儲(chǔ)的成型面12的形狀數(shù)據(jù)的情況相比，有利于干凈地清洗臟污，不留殘余。

該實(shí)施方式中，通過攝像機(jī)3再次獲取清洗后的成型面12的圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)該獲取的圖像數(shù)據(jù)，掌握該成型面12的清洗狀態(tài)。掌握的清洗狀態(tài)以及該成型面的位置信息預(yù)先存儲(chǔ)至控制裝置7中。將激光L照射至成型面12的全部范圍后，對(duì)于所掌握的清洗狀態(tài)不滿足預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)的成型面12的位置，再次使激光頭4移至該位置，照射激光L進(jìn)行清洗。

控制裝置7中預(yù)先輸入、設(shè)定有判斷清洗狀態(tài)合適(臟污X已去除)或不合適(臟污X殘留)的基準(zhǔn)。因此，通過控制裝置7判斷所掌握的清洗狀態(tài)是否滿足預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)。

判斷清洗狀態(tài)的基準(zhǔn)例如根據(jù)由攝像機(jī)3獲取的成型面12的圖像數(shù)據(jù)的色彩濃淡設(shè)定。達(dá)到一定程度以上的濃度時(shí)，設(shè)定為臟污X殘留。或者，也可獲取照射激光L前和照射后的成型面12的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)比兩個(gè)圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)色彩的濃淡變化設(shè)定基準(zhǔn)。色彩的濃淡未變化，或變化程度較小時(shí)，設(shè)定為臟污X殘留。通過如此進(jìn)行設(shè)定，在之后僅對(duì)特別臟的位置(范圍)進(jìn)行再次清洗，有利于高效、干凈地去除臟污X。

預(yù)先在控制裝置7中輸入、設(shè)定特定的部位，對(duì)于該設(shè)定的特定部位，使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭4b，或者也可以在激光照射范圍相對(duì)較大的激光頭4a的基礎(chǔ)上，使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭4b進(jìn)行清洗。作為特定部位，例如為圖2例示的刀槽成型凸起14的根部周邊范圍等復(fù)雜形狀的范圍和圖3例示的復(fù)合鑄造部M的微小間隙g的內(nèi)周面。

通過該設(shè)定，對(duì)于比較平坦寬闊的部位，使用激光照射范圍相對(duì)較大的激光頭4a就能在短時(shí)間內(nèi)完成清洗。另一方面，對(duì)于在成型面12的狹窄范圍內(nèi)復(fù)雜嵌入凹凸的部位，通過使用激光照射范圍相對(duì)較小的激光頭4b，即使是復(fù)雜形狀的部分也可以均勻地照射到激光L，因此，可干凈地去除臟污X。

也可通過溫度傳感器8依次檢測(cè)激光L照射的成型面12的溫度。在控制裝置7中預(yù)先輸入、設(shè)定允許溫度。將該允許溫度設(shè)為低于模具11的熔融溫度的規(guī)定溫度。溫度傳感器8的檢測(cè)溫度超出預(yù)先設(shè)定的允許溫度時(shí)，中斷激光L的照射。例如，即使在由于未預(yù)料到的因素導(dǎo)致激光頭4的移動(dòng)速度變慢、停止等故障發(fā)生時(shí)，通過預(yù)先進(jìn)行該設(shè)定，也可避免照射的激光L導(dǎo)致成型面12過度加熱的情況。也就是說，可防止激光L導(dǎo)致的成型面12熱變形和損傷的故障。

模具11的清洗完成后，打開出口門9b，運(yùn)轉(zhuǎn)處理用傳送帶10b和搬出用傳送帶10c，將清洗完成的模具11從清洗室9的內(nèi)部移至外部。此時(shí)，打開入口門9a，使搬入用傳送帶10a運(yùn)轉(zhuǎn)，將下一個(gè)要清洗的模具11從清洗室9的外部移至內(nèi)部，定位至處理用傳送帶10b上的規(guī)定位置。如此，依次連續(xù)清洗模具11。

符號(hào)說明

1 清洗系統(tǒng)

2 激光振蕩器

2a 光纖電纜

3 攝像機(jī)

4、4a、4b 激光頭

5 機(jī)械臂座

6 機(jī)械臂

6a、6b 機(jī)械臂部

7 控制裝置

8 溫度傳感器

9 清洗室

9a 入口門

9b 出口門

10a 搬入用傳送帶裝置

10b 處理用傳送帶裝置(處理臺(tái))

10c 搬出用傳送帶裝置

11 模具

12 成型面

13 槽成型凸起

14 刀槽成型凸起

15 第1鑄造部

16 第2鑄造部

17 排氣孔

M 復(fù)合鑄造部

L 激光

X 臟污

g 微小間隙