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技術 ベントホール清掃装置及びベントホール清掃方法

出願人 株式会社ブリヂストン
発明者 舘野友貴
出願日 2019年4月16日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-077794
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-175542
状態 未査定
技術分野 プラスチック等の加熱、冷却、硬化一般 プラスチック等の成形用の型
主要キーワード コンベアローラー 清掃完了後 搬入台 花びら状 清掃工具 挿入速度 清掃処理 挿入角度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
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図面 (11)

課題

タイヤ加硫用モールドベントホール清掃する際に、ベントホールに挿入する清掃工具が折れるのを防止する。

解決手段

ベントホール清掃装置100は、タイヤ加硫用モールド1の姿勢を検出するモールド検出部10と、ベントホール2の位置を検出するベントホール検出部25と、ベントホール2を清掃する清掃工具を有する清掃部11と、清掃部11の移動を行うロボットアーム12と、清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する工具検出部13と、タイヤ加硫用モールド1の姿勢及びベントホール2の位置に基づいて清掃部11を移動するようにロボットアーム12の動作を制御するとともに、清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、清掃工具の挿入角度修正するようにロボットアーム12の動作を制御する制御部14を備える。

概要

背景

タイヤ加硫用モールドには、タイヤ加硫時にモールド内部の空気を逃がす複数のベントホールが形成されている。タイヤ加硫工程では、タイヤを成形するタイヤ加硫用モールドの成形面(タイヤとの接触面)に汚れゴムが付着し、また、ベントホールが汚れやゴムで詰まる場合がある。そのため、タイヤ加硫用モールドを定期的に清掃する必要がある。

タイヤ加硫用モールドの清掃は、タイヤ加硫用モールドの成形面に付着した汚れやゴムを除去する作業と、ベントホールを清掃する作業である。
汚れやゴムを除去する作業では、専用の作業台にタイヤ加硫用モールドを載せて固定し、清掃処理ショットブラスト処理レーザ処理等)により、モールドの成形面に付着した汚れやゴムを除去する。作業完了後は、タイヤ加硫用モールドを作業台から取り外し、次の作業場所に搬送する。

ベントホールを清掃する作業では、搬送してきたタイヤ加硫用モールドを専用の作業台に載せて固定し、ドリルドリル刃)を電動ドリル装置に取り付ける。ドリルは、清掃工具であり、タイヤ加硫用モールドのベントホールに対して位置決めされる。次に、ドリルを回転しながらベントホールに挿入することで、ベントホールをドリルで清掃する。これにより、ベントホールの内部に付着した汚れやゴムを浚って除去する。また、前作業のショットブラスト処理で、ブラスト材がベントホールの内部に入ったときには、ベントホール内のブラスト材も除去する。

ベントホールを清掃する作業では、ドリルのベントホールへの位置決め、及びベントホールへのドリルの挿入を、すべて手作業で行っている。そのため、作業には熟練を要する。また、ドリルをベントホールの位置や角度に合わせて作業者が挿入するため、ドリルの挿入は、極めて慎重に行わなくてはならず、非常に手間のかかる作業である。そのため、熟練した作業者であっても、時間がかかる。

そこで、従来のベントホールを清掃する作業において、ベントホール清掃装置を用いて行うことが提案されている(特許文献1参照)。
ベントホール清掃装置は、ロボットアームの先端に、ベントホールの位置を検出するセンサーと、ベントホールを清掃するベントホール清掃冶具を有している。ベントホール清掃冶具は、出し入れ自在でモータで回転する清掃工具を備えている。ここでは、清掃工具は、ピアノ線などの錐であり、錐は、チューブ挿通している。

このベントホール清掃装置を用いて行う作業では、センサーでタイヤ加硫用モールドのベントホールの位置を検出し、検出したベントホールの位置に基づいてベントホール清掃冶具の錐を位置決めする。次に、錐をチューブとともにベントホールに向けて押し出す。錐及びチューブがベントホールの位置に到達したら、チューブを残して錐をベントホールに挿入する。その後に、錐を回転して、ベントホールを清掃する。このとき、錐がピアノ線の場合は、ベントホールを清掃する際に、ベントホールの内部に付着した汚れやゴムを除去できない虞がある。

従来のベントホール清掃装置において、ベントホール清掃冶具の錐は、ベントホールまではチューブによりガードされるので、チューブ内で折れることはない。
しかしながら、タイヤ加硫用モールドのベントホールは、手作業で形成されることから、実際に形成されたベントホールが、設計図通りとはならず、その位置、角度が設計位置からずれる場合がある。そのずれが大きい場合、ベントホール清掃装置において、設計図通りに錐をベントホールに挿入すると、錐がピアノ線であっても折れる等、破損する虞がある。

概要

タイヤ加硫用モールドのベントホールを清掃する際に、ベントホールに挿入する清掃工具が折れるのを防止する。ベントホール清掃装置100は、タイヤ加硫用モールド1の姿勢を検出するモールド検出部10と、ベントホール2の位置を検出するベントホール検出部25と、ベントホール2を清掃する清掃工具を有する清掃部11と、清掃部11の移動を行うロボットアーム12と、清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する工具検出部13と、タイヤ加硫用モールド1の姿勢及びベントホール2の位置に基づいて清掃部11を移動するようにロボットアーム12の動作を制御するとともに、清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、清掃工具の挿入角度修正するようにロボットアーム12の動作を制御する制御部14を備える。

目的

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホールを清掃する際に、その作業時間の短縮を図るとともに、ベントホールに挿入する清掃工具が折れる等、破損するのを防止することである

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホール清掃するベントホール清掃装置であって、タイヤ加硫用モールドの姿勢を検出するモールド検出部と、タイヤ加硫用モールドのベントホールの位置を検出するベントホール検出部と、タイヤ加硫用モールドのベントホールを清掃する清掃工具を有する清掃部と、清掃部の移動を行うロボットアームと、ベントホールに挿入したときの清掃部の清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する工具検出部と、モールド検出部で検出したタイヤ加硫用モールドの姿勢及びベントホール検出部で検出したベントホールの位置に基づいて清掃部を移動するようにロボットアームの動作を制御するとともに、清掃部の清掃工具をベントホールに挿入したときに、工具検出部で検出した清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、清掃工具の挿入角度修正するようにロボットアームの動作を制御する制御部と、を備えることを特徴とするベントホール清掃装置。

請求項2

請求項1に記載されたベントホール清掃装置において、制御部は、工具検出部で検出した清掃工具に作用する曲げ荷重が所定の値を超えたときにロボットアームによる清掃工具の挿入角度を修正することを特徴とするベントホール清掃装置。

請求項3

請求項1又は2に記載されたベントホール清掃装置において、工具検出部は、6軸力覚センサーであることを特徴とするベントホール清掃装置。

請求項4

請求項1ないし3のいずれかに記載されたベントホール清掃装置において、清掃部の清掃工具を回転自在に保持するガイドと、清掃部の清掃工具をベントホールに挿入したときに、ガイドからベントホールの入り口までの距離を一定に維持する距離維持手段と、を備えることを特徴とするベントホール清掃装置。

請求項5

請求項1ないし4のいずれかに記載されたベントホール清掃装置において、制御部に接続し、清掃部の清掃工具でベントホールを清掃した際に、タイヤ加硫用モールドのベントホール毎に修正したベントホールの位置と清掃工具の挿入角度を記憶する記憶装置を備え、制御部は、記憶装置に記憶したベントホールの位置と清掃工具の挿入角度のデータに基づいて清掃部の清掃工具をベントホールに挿入するようにロボットアームによる清掃工具の挿入角度を修正することを特徴とするベントホール清掃装置。

請求項6

タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホールを清掃するベントホール清掃方法であって、タイヤ加硫用モールドの姿勢をモールド検出部で検出する工程と、タイヤ加硫用モールドのベントホールの位置をベントホール検出部で検出する工程と、モールド検出部で検出したタイヤ加硫用モールドの姿勢及びベントホール検出部で検出したベントホールの位置に基づいて、制御部でロボットアームの動作を制御して清掃部を移動する工程と、清掃部の清掃工具をベントホールに挿入して清掃する工程と、ベントホールに挿入したときの清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を工具検出部で検出する工程と、清掃部の清掃工具をベントホールに挿入したときに、工具検出部で検出した清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、制御部でロボットアームの動作を制御して清掃工具の挿入角度を修正する工程と、を有することを特徴とするベントホール清掃方法。

技術分野

0001

本発明は、タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホール清掃するベントホール清掃装置及びベントホール清掃方法に関する。

背景技術

0002

タイヤ加硫用モールドには、タイヤ加硫時にモールド内部の空気を逃がす複数のベントホールが形成されている。タイヤ加硫工程では、タイヤを成形するタイヤ加硫用モールドの成形面(タイヤとの接触面)に汚れゴムが付着し、また、ベントホールが汚れやゴムで詰まる場合がある。そのため、タイヤ加硫用モールドを定期的に清掃する必要がある。

0003

タイヤ加硫用モールドの清掃は、タイヤ加硫用モールドの成形面に付着した汚れやゴムを除去する作業と、ベントホールを清掃する作業である。
汚れやゴムを除去する作業では、専用の作業台にタイヤ加硫用モールドを載せて固定し、清掃処理ショットブラスト処理レーザ処理等)により、モールドの成形面に付着した汚れやゴムを除去する。作業完了後は、タイヤ加硫用モールドを作業台から取り外し、次の作業場所に搬送する。

0004

ベントホールを清掃する作業では、搬送してきたタイヤ加硫用モールドを専用の作業台に載せて固定し、ドリルドリル刃)を電動ドリル装置に取り付ける。ドリルは、清掃工具であり、タイヤ加硫用モールドのベントホールに対して位置決めされる。次に、ドリルを回転しながらベントホールに挿入することで、ベントホールをドリルで清掃する。これにより、ベントホールの内部に付着した汚れやゴムを浚って除去する。また、前作業のショットブラスト処理で、ブラスト材がベントホールの内部に入ったときには、ベントホール内のブラスト材も除去する。

0005

ベントホールを清掃する作業では、ドリルのベントホールへの位置決め、及びベントホールへのドリルの挿入を、すべて手作業で行っている。そのため、作業には熟練を要する。また、ドリルをベントホールの位置や角度に合わせて作業者が挿入するため、ドリルの挿入は、極めて慎重に行わなくてはならず、非常に手間のかかる作業である。そのため、熟練した作業者であっても、時間がかかる。

0006

そこで、従来のベントホールを清掃する作業において、ベントホール清掃装置を用いて行うことが提案されている(特許文献1参照)。
ベントホール清掃装置は、ロボットアームの先端に、ベントホールの位置を検出するセンサーと、ベントホールを清掃するベントホール清掃冶具を有している。ベントホール清掃冶具は、出し入れ自在でモータで回転する清掃工具を備えている。ここでは、清掃工具は、ピアノ線などの錐であり、錐は、チューブ挿通している。

0007

このベントホール清掃装置を用いて行う作業では、センサーでタイヤ加硫用モールドのベントホールの位置を検出し、検出したベントホールの位置に基づいてベントホール清掃冶具の錐を位置決めする。次に、錐をチューブとともにベントホールに向けて押し出す。錐及びチューブがベントホールの位置に到達したら、チューブを残して錐をベントホールに挿入する。その後に、錐を回転して、ベントホールを清掃する。このとき、錐がピアノ線の場合は、ベントホールを清掃する際に、ベントホールの内部に付着した汚れやゴムを除去できない虞がある。

0008

従来のベントホール清掃装置において、ベントホール清掃冶具の錐は、ベントホールまではチューブによりガードされるので、チューブ内で折れることはない。
しかしながら、タイヤ加硫用モールドのベントホールは、手作業で形成されることから、実際に形成されたベントホールが、設計図通りとはならず、その位置、角度が設計位置からずれる場合がある。そのずれが大きい場合、ベントホール清掃装置において、設計図通りに錐をベントホールに挿入すると、錐がピアノ線であっても折れる等、破損する虞がある。

先行技術

0009

特開2016−150544号公報

発明が解決しようとする課題

0010

本発明は、前記従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホールを清掃する際に、その作業時間の短縮を図るとともに、ベントホールに挿入する清掃工具が折れる等、破損するのを防止することである。

課題を解決するための手段

0011

本発明は、タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホールを清掃するベントホール清掃装置であって、タイヤ加硫用モールドの姿勢を検出するモールド検出部と、タイヤ加硫用モールドのベントホールの位置を検出するベントホール検出部と、タイヤ加硫用モールドのベントホールを清掃する清掃工具を有する清掃部と、清掃部の移動を行うロボットアームと、ベントホールに挿入したときの清掃部の清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する工具検出部と、モールド検出部で検出したタイヤ加硫用モールドの姿勢及びベントホール検出部で検出したベントホールの位置に基づいて清掃部を移動するようにロボットアームの動作を制御するとともに、清掃部の清掃工具をベントホールに挿入したときに、工具検出部で検出した清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、清掃工具の挿入角度修正するようにロボットアームの動作を制御する制御部と、を備えるベントホール清掃装置である。

発明の効果

0012

本発明によれば、タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホールを清掃する際に、その作業時間の短縮を図ることができ、また、ベントホールに挿入する清掃工具が折れる等、破損するのを防止することができる。

図面の簡単な説明

0013

本実施形態のベントホール清掃装置の平面図である。
本実施形態のベントホール清掃装置の側面図である。
本実施形態のベントホール清掃装置の清掃部を示す要部拡大図である。
制御部を概略的に示すブロック図である。
図5Aは、清掃部の清掃工具の挿入角度の修正前の状態を示す図であり、図5Bは、清掃部の清掃工具の挿入角度の修正後の状態を示す図である。
ドリルに作用する曲げ荷重を示す図表である。
図7Aは、ベントホールにドリルを挿入する前の状態を示す図であり、図7Bは、ベントホールにドリルを挿入している状態を示す図である。
清掃部の別の実施形態を示す図である。
清掃部の別の実施形態を示す図である。
工具検出部の別の実施形態を示す図である。

実施例

0014

本発明のベントホール清掃装置及びベントホール清掃方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態のベントホール清掃装置は、タイヤ加硫用モールドを清掃するときに、タイヤ加硫用モールドに形成されたベントホールを清掃するための装置である。
タイヤ加硫用モールドは、タイヤ加硫装置に設置されて、タイヤを加硫する。タイヤの加硫時に、複数(例えば、9個)のタイヤ加硫用モールドが、タイヤを囲んで、リング状に配置される。また、タイヤ加硫用モールドには、複数のベントホールが形成されている。

0015

図1は、本実施形態のベントホール清掃装置100の平面図である。図2は、本実施形態のベントホール清掃装置100の側面図である。図3は、本実施形態のベントホール清掃装置100の清掃部11を示す要部拡大図である。
ベントホール清掃装置100は、図1図2に示すように、複数のタイヤ加硫用モールド1を載せて固定する作業台3と、作業台3にタイヤ加硫用モールド1を搬入する搬入台4と、作業台3からタイヤ加硫用モールド1を搬出する搬出台5を備える。
複数のタイヤ加硫用モールド1は、モールド保持具6に載置されて、モールド保持具6に保持される。モールド保持具6は、円形かご状で、複数のタイヤ加硫用モールド1を、成形面が上に向くように花びら状ひらいた状態で保持する。

0016

タイヤ加硫用モールド1は、モールド保持具6で保持された状態で、作業台3の上面に載せられて、作業台3に固定される。作業台3に固定したタイヤ加硫用モールド1において、ベントホール2の清掃が行われる。
搬入台4、作業台3、及び、搬出台5は、タイヤ加硫用モールド1の移動方向に沿って順に、つまり互いに隣接して配置されている。搬入台4は、その上に複数のコンベアローラー7を有しており、モールド保持具6で保持されたタイヤ加硫用モールド1は、搬入台4のコンベアローラー7により作業台3に向かって移動する。搬出台5は、その上に複数のコンベアローラー8を有しており、モールド保持具6で保持されたタイヤ加硫用モールド1は、搬出台5のコンベアローラー8により作業台3から離れる。

0017

作業台3においては、タイヤ加硫用モールド1がモールド保持具6で保持された状態で、その成形面が清掃処理(ショットブラスト処理、レーザ処理等)により清掃される。続いて、タイヤ加硫用モールド1は、モールド保持具6とともに、搬入台4まで搬送されて、搬入台4に載せられる。
なお、作業台3へのタイヤ加硫用モールド1の搬入及び搬出は、自動で行ってもよく、手動で行ってもよい。また、搬入台4、作業台3、搬出台5は、L字をなすように配置してもよく、直線上に配置してもよい。

0018

ベントホール清掃装置100は、図1図2に示すように、タイヤ加硫用モールド1の姿勢を検出するモールド検出部10と、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2の位置を検出するベントホール検出部25と、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2を清掃する清掃工具を有する清掃部11と、清掃部11の移動を行うロボットアーム12と、ベントホール2に挿入したときの清掃部11の清掃工具に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する工具検出部13と、ロボットアーム12及び清掃部11の動作を制御する制御部14とを備える。

0019

モールド検出部10は、3Dセンサ立体カメラ)であり、作業台3の上方で、下方に向けて配置されている。モールド検出部10は、作業台3に固定したタイヤ加硫用モールド1を撮影し、タイヤ加硫用モールド1の三次元形状を検出する。つまり、モールド検出部10は、作業台3に固定したモールド保持具6で保持されたタイヤ加硫用モールド1の姿勢を検出する。モールド検出部10は、作業台3の上方に固定されていてもよく、また、移動手段により移動するようにしてもよい。なお、モールド検出部10は、3Dセンサに限らず、タイヤ加硫用モールド1の姿勢を検出できるのであれば、他の検出手段でもよい。

0020

ロボットアーム12は、産業用多関節ロボットであり、基台15の上に設置されている。ここでは、ロボットアーム12は、6軸のロボットアームであり、制御部14により、その先端に取り付けられた清掃部11を移動するように制御される。この清掃部11の移動は、清掃部11の清掃工具を所定の位置に移動することと、清掃工具の向きを変えることである。ロボットアーム12は、作業台3に隣接して設置されており、ロボットアーム12の先端は、作業台3の上方に位置する。

0021

清掃部11は、図3に示すように、ロボットアーム12の先端に固定された矩形状のフレーム20と、フレーム20の内部に設けられたドリル用モータ21と、ドリル用モータ21に取り付けられた清掃工具を有する。
清掃工具は、ドリル22であり、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2に回転しながら挿入されて、ベントホール2を清掃する。なお、清掃工具は、ドリル22に限らず、他の工具でもよい。
ドリル用モータ21は、例えば、スピンドルモータであり、ドリル22を回転する。なお、ドリル用モータ21は、これに限らず、他のモータでもよい。

0022

フレーム20の下部には、L型ブラケット23が固定されている。ブラケット23は、その中間で分離した2つの部材からなる。ブラケット23の先端には、リング状のガイド24が固定されている。ガイド24は、ドリル22を回転自在に保持し、回転するドリル22の振れを抑える。

0023

また、ドリル用モータ21は、フレーム20に対して上下にスライド自在である。即ち、ドリル用モータ21は、支持部材26で支持されている。支持部材26は、フレーム20に固定したリニアガイド27に取り付けられるとともに、フレーム20の内部に設けたボールネジ28のナット28Aに取り付けられる。ボールネジ28のネジ軸28Bは、フレーム20に固着したサーボモータ29で回転する。ボールネジ28のネジ軸28Bが回転することで、ナット28A、支持部材26、及び、ドリル用モータ21がリニアガイド27に沿って上下にスライドする。

0024

このように、サーボモータ29でボールネジ28のネジ軸28Bを回転し、ドリル用モータ21をリニアガイド27に沿ってスライドすることで、ドリル22をベントホール2に挿入する際に、ロボットアーム12を動かすことなく、ドリル22をベントホール2に挿入する。これにより、ドリル22の挿入は、清掃部11のサーボモータ29の制御だけで行うことができ、ロボットアーム12の複雑な制御をなくして、ドリル22挿入時の制御を容易にすることができる。

0025

ベントホール検出部25は、ここでは3Dセンサである。ベントホール検出部25は、清掃部11のフレーム20の側面に取り付けている。ベントホール検出部25は、タイヤ加硫用モールド1を撮影し、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2の位置を検出する。なお、ベントホール検出部25は、ベントホール2の検出精度が高い3Dセンサが好ましいが、例えば2Dカメラなどの他のセンサーでもよい。ベントホール検出部25の取り付け位置も、清掃部11のフレーム20に限らない。
また、ここでは、ベントホール検出部25とモールド検出部10を別体にしているが、これをまとめて、一つの検出部で、タイヤ加硫用モールド1の姿勢とベントホール2の位置を検出するようにしてもよい。

0026

工具検出部13は、フレーム20の下部に固着したブラケット23の中間(分離した位置)に取り付けたセンサー、ここでは6軸力覚センサーである。6軸力覚センサーでは、X軸・Y軸・Z軸の各軸方向の力と、各軸回りトルクを測定する。これにより、工具検出部13では、測定したデータから、ベントホール2に挿入したときの清掃部11のドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出することができる。清掃部11のドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向は、ドリル22において清掃部11のガイド24から先の部分に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向である。
この工具検出部13を6軸力覚センサーにすることで、清掃部11のドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を簡単に検出することができる。なお、工具検出部13は、曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出できるなら、6軸力覚センサーに限らず、多軸力覚センサー、ロードセル等でもよい。

0027

図4は、制御部14を概略的に示すブロック図である。
制御部14は、図示のように、コンピュータ30と、入力部31と、ロボットアーム動作制御部32と、清掃工具動作制御部33と、清掃部11のモータ動作制御部34などを備える。
コンピュータ30は、所定のプログラムに基づいて、ロボットアーム動作制御部32、清掃工具動作制御部33、清掃部11のモータ動作制御部34などに指令を出す。ロボットアーム動作制御部32は、ロボットアーム12に接続し、その動作を制御する。清掃工具動作制御部33は、ドリル用モータ21に接続し、その動作を制御する。清掃部11のモータ動作制御部34は、清掃部11のモータのサーボモータ29に接続し、その動作を制御する。また、入力部31は、モールド検出部10、ベントホール検出部25、工具検出部13などに接続している。

0028

コンピュータ30では、モールド検出部10で検出したタイヤ加硫用モールド1の姿勢を入力部31から入力し、この入力したデータと、例えば後述する記憶装置サーバー)に予め記憶したタイヤ加硫用モールド1及びそこに形成されたベントホール2の位置の設計データとに基づいて、ロボットアーム動作制御部32に指令を出す。これとともに、ベントホール検出部25で検出したタイヤ加硫用モールド1のベントホール2の位置を入力部31から入力し、この入力したデータに基づいて、ロボットアーム12の動作を制御する。つまり、タイヤ加硫用モールド1に形成されたベントホール2に対し、清掃部11のドリル22を所定の位置まで移動し、所定の向きにして、ベントホール2にドリル22が挿入できるようにロボットアーム12の動作を制御する。

0029

また、コンピュータ30は、工具検出部13で検出したドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を入力部31で受領し、受領した入力データに基づいて、ロボットアーム動作制御部32に指令を出してロボットアーム12の動作を制御する。つまり、コンピュータ30は、清掃部11のドリル22をベントホール2に挿入したときに、工具検出部13で検出したドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、清掃部11のドリル22を移動(ドリル22の向きの変更)し、ベントホール2へのドリル22の挿入角度を修正するようにロボットアーム12の動作を制御する。

0030

図5Aは、ドリル22の挿入角度の修正前の状態を示す図である。図5Bは、ドリル22の挿入角度の修正後の状態を示す図である。
ベントホール2にドリル22を挿入するとき、図5Aに示すように、ベントホール2の穴の角度とドリル22の挿入角度がずれると、工具検出部13で検出するドリル22に作用する曲げ荷重が大きくなる。この曲げ荷重が所定の値(ここでは、修正開始閾値)を超えたときにドリル22の挿入角度を修正する。即ち、工具検出部13で、ドリル22に作用する曲げ荷重を検出し、その曲げ荷重が修正開始閾値を超えたときに、ロボットアーム12を動かして、ドリル22を傾ける(修正開始)。ドリル22を傾ける方向は、工具検出部13で検出したドリル22に作用する曲げ荷重の方向と同方向(図中に矢印Aで示す)である。また、ロボットアーム12を動かしてドリル22を傾ける際は、ドリル22をその先端を基準にして回転させるように傾ける。図5Bに示すように、ドリル22を傾けることで、ドリル22に作用する曲げ荷重が小さくなり、その曲げ荷重が所定の値(ここでは、修正完了閾値)よりも小さくなると、ドリル22を傾けるのを停止する(修正完了)。
このドリル22の挿入角度の修正は、ドリル22に作用する曲げ荷重が修正開始閾値を超えたとき、ドリル22の挿入速度通常速度から落として低速にし、低速の状態で、ドリル22の挿入角度の修正を行う。ただし、ドリル22の挿入角度の修正は、これに限らず、ドリル22に作用する曲げ荷重が修正開始閾値を超えたとき、ドリル22の挿入を停止し、停止した状態で、ドリル22の挿入角度の修正を行うようにしてもよい。

0031

次に、ドリル22に作用する曲げ荷重について説明する。
図6は、ドリル22に作用する曲げ荷重を示す図表である。
曲げ荷重の修正開始閾値は、ドリル22の曲げ荷重におけるドリル22が折れる等、破損の虞のない安全な値よりも低い値であって、この修正開始閾値を少し超えても、ドリル22が折れる等、破損の虞はない。また、修正完了閾値は、修正開始閾値よりも低い値である。
修正完了閾値、修正開始閾値を考慮する際のドリル22に作用する曲げ荷重は、ドリル22の挿入角度とベントホール2の穴の角度とのずれ量が同じであっても、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離によって異なる。即ち、ドリル22の挿入角度とベントホール2の穴の角度とのずれ量が同じでも、ガイド24からベントホール2の入り口までの距離が短いと、曲げ荷重は大きくなり、ガイド24からベントホール2の入り口までの距離が長いと、曲げ荷重は小さくなる。したがって、図6に示すように、曲げ荷重の修正開始閾値と修正完了閾値も、ガイド24からベントホール2の入り口までの距離によって異なる。そのため、ドリル22の挿入角度の修正は、ガイド24からベントホール2の入り口までの距離に基づいて行われる。

0032

また、ベントホール清掃装置100は、清掃部11のドリル22をベントホール2に挿入したときに、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離を一定に維持する距離維持手段を備える。距離維持手段は、ここでは、制御部14及び制御部14により制御されたロボットアーム12である。
図7Aは、ベントホール2にドリル22を挿入する前の状態を示す図であり、図7Bは、ベントホール2にドリル22を挿入している状態を示す図である。
距離維持手段では、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lを一定に維持するため、ベントホール2にドリル22を挿入するとき、図7Aに示すように、制御部14でロボットアーム12の動きを止めるように制御して、ロボットアーム12を停止状態にする。そこから、図7Bに示すように、サーボモータ29を動かしてドリル用モータ21をリニアガイド27に沿ってスライドさせることで、ドリル22をベントホール2に挿入する。これにより、ドリル22をベントホール2に挿入するときに、ロボットアーム12に固定したフレーム20及びガイド24は動かず、ドリル22のみがスライドして動く。このように、ドリル22をベントホール2に挿入したときに、ロボットアーム12の動きを止めることで、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lが一定に維持される。また、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lを、ドリル22が曲がりにくい最適な長さに設定しておくことで、ドリル22をベントホール2に挿入するとき、この清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lが最適な長さで維持され、ベントホール2に挿入するドリル22の折れが低減できる。

0033

次に、ベントホール2の清掃作業の手順について説明する。
モールド保持具6で保持されたタイヤ加硫用モールド1を搬入台4から作業台3に搬入し、作業台3にタイヤ加硫用モールド1を固定する。タイヤ加硫用モールド1を作業台3に固定した後、タイヤ加硫用モールド1の姿勢をモールド検出部10で検出する。また、モールド検出部10で検出したタイヤ加硫用モールド1の姿勢と予め記憶した設計データを照合する。その結果から、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2の位置を求め、これに基づいて、制御部14でロボットアーム12の動作を制御して、ロボットアーム12を動かし、所定のベントホール2の位置まで清掃部11のドリル22を移動する。清掃部11のドリル22を移動した後、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2の位置をベントホール検出部25で検出する。ベントホール検出部25で検出したベントホール2の位置に基づいて、制御部14でロボットアーム12の動作を制御して、ロボットアーム12を動かし、ドリル22の位置及び向きを変えてドリル22をベントホール2に対して位置決めする。

0034

次に、ドリル用モータ21でドリル22を回転し、ベントホール2にドリル22を挿入する。これにより、ドリル22でベントホール2の清掃を行う。ベントホール2を清掃するとき、工具検出部13でベントホール2に挿入したドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する。工具検出部13で検出したドリル22に作用する曲げ荷重が大きくなったとき(曲げ荷重が所定の値を超えたとき)、ドリル22の挿入速度を落として低速にする。ドリル22の挿入速度を低速にした後、工具検出部13で検出したドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、制御部14でロボットアーム12の動作を制御して、ロボットアーム12を動かし、ドリル22の挿入角度の修正を行う。修正した後、ドリル22の挿入速度を元の通常速度に戻し、ドリル22を挿入してベントホール2の清掃を行う。ベントホール2を清掃したとき、制御部14では、ベントホール2の位置のデータと照合して、清掃が完了したベントホール2と、未清掃のベントホール2を区別する。

0035

一つのベントホール2の清掃が完了したときは、制御部14でロボットアーム12の動作を制御して、ロボットアーム12を動かし、未清掃の次のベントホール2の位置まで清掃部11のドリル22を移動する。清掃部11のドリル22を移動した後、前記と同様に、ベントホール2の清掃を行う。このように、タイヤ加硫用モールド1に形成されたすべてのベントホール2を清掃する。すべてのベントホール2の清掃完了後、タイヤ加硫用モールド1を作業台3から搬出台5に搬出する。

0036

また、ベントホール清掃装置100は、図4に示すように、制御部14に接続する記憶装置を備える。記憶装置は、各種のデータを記憶する機器であり、ここでは、サーバー16である。ただし、記憶装置は、サーバー16に限らない。サーバー16に記憶するデータは、例えば、タイヤ加硫用モールド1及びそこに形成されたベントホール2の位置の設計データなどである。
また、サーバー16には、清掃部11のドリル(清掃工具)22でベントホール2を清掃した際に、タイヤ加硫用モールド1のベントホール2毎に修正したベントホール2の位置とドリル22の挿入角度のデータをそれぞれ収集して、収集したデータを記憶する。ここでは記憶したデータをデータベース化する。

0037

タイヤ加硫用モールド1は、識別情報(例えば、個体ナンバー)により識別される。そこで、前記のように、ベントホール2の清掃作業を行ったタイヤ加硫用モールド1については、モールド検出部10で検出したタイヤ加硫用モールド1の姿勢のデータと、ベントホール検出部25で検出したタイヤ加硫用モールド1のベントホール2の位置のデータと、ベントホール2にドリル22を挿入したときのドリル22の挿入角度の修正のデータを、識別情報とともに、サーバー16に記憶する。つまり、サーバー16には、ベントホール2の清掃作業を行ったすべてのタイヤ加硫用モールド1のデータを記憶して、データベース化する。

0038

また、制御部14では、二回目以降のベントホール2の清掃作業において、サーバー16に記憶してデータベース化した、一回目のベントホール2の清掃作業でのタイヤ加硫用モールド1のデータ(タイヤ加硫用モールド1の姿勢のデータ、ベントホール2の位置のデータ、ドリル22を挿入したときの修正したドリル22の挿入角度のデータ)に基づいて清掃部11のドリル22をベントホール2に挿入するように制御する。
このように、ベントホール2の清掃作業を一回行ったタイヤ加硫用モールド1では、サーバー16にデータベース化して記憶した、一回目のベントホール2の清掃作業でのタイヤ加硫用モールド1のデータに基づいて、二回目以降のベントホール2の清掃作業を行うことで、ベントホール検出部25でのベントホール2の位置の検出やベントホール2にドリル22を挿入したときのドリル22の挿入角度の修正などを行うことなく、ドリル22をベントホール2に挿入できる。

0039

即ち、二回目以降のベントホール2の清掃作業は、以下の通り行う。作業台3に固定したタイヤ加硫用モールド1の姿勢をモールド検出部10で検出する。モールド検出部10で検出したタイヤ加硫用モールド1の姿勢とともに、サーバー16にデータベース化して記憶した一回目のベントホール2の清掃作業でのタイヤ加硫用モールド1のデータに基づいて、制御部14でロボットアーム12の動作を制御して、ロボットアーム12を動かし、所定のベントホール2の位置まで清掃部11のドリル22を移動する。また、それとともに、ドリル22の位置及び向きを変えてドリル22をベントホール2に対して位置決めする。そのため、ベントホール検出部25でベントホール2の位置を検出することなく、ドリル22をベントホール2に対して位置決めできる。

0040

次に、ドリル用モータ21でドリル22を回転し、ベントホール2にドリル22を挿入してベントホール2の清掃を行う。このときのベントホール2を清掃では、一回目のベントホール2の清掃作業のときのデータ(ドリル22を挿入したときの修正したドリル22の挿入角度のデータ)に基づいてドリル22を挿入する。そのため、工具検出部13でドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出する必要がなく、つまり、ドリル22の挿入角度の修正を行うことなく、ドリル22をベントホール2に挿入して、ベントホール2の清掃を行うことができる。

0041

このように、二回目以降のベントホール2の清掃作業では、タイヤ加硫用モールド1の姿勢をモールド検出部10で検出し、この姿勢のデータと一回目のベントホール2の清掃作業でのタイヤ加硫用モールド1のデータとに基づいて行う。そのため、ドリル22をベントホール2に対して位置決めするときに、ベントホール検出部25でのベントホール2の位置の検出をなくすことができる。これとともに、ベントホール2にドリル22を挿入するときに、工具検出部13でベントホール2に挿入したドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向の検出及びドリル22の挿入角度の修正をなくすことができる。これにより、ベントホール2清掃の作業時間を大幅に短縮できる。

0042

以上説明したように、ベントホール清掃装置100によれば、ベントホール2へのドリル22の挿入では、工具検出部13で検出したドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向に基づいて、ドリル22の挿入角度を修正して挿入する。従って、例えば、ベントホール2の角度などが設計図通りでなくても、実際のベントホール2の角度に合わせるように挿入角度を修正しながら、ドリル22を挿入することができ、ドリル22が折れる等、破損するのを防止することができる。また、ベントホール2清掃の作業時間も短縮することができる。
また、ベントホール2の清掃作業において、一回目の清掃作業では、予め記憶したベントホール2の位置の設計データと照合し、清掃が完了したベントホール2と未清掃のベントホール2とに区別して作業を行う。また、二回目以降の清掃作業では、一回目の清掃作業でのベントホール2の位置のデータと照合し、清掃が完了したベントホール2と未清掃のベントホール2とに区別して作業を行う。これにより、タイヤ加硫用モールド1に形成されたすべてのベントホール2を確実に清掃することができ、ベントホール2の清掃忘れを防止できる。
また、コンピュータ30では、ドリル22に作用する曲げ荷重の変化に基づいてベントホール2に挿入されたドリル22の折れを検出することも可能である。例えば、工具検出部13で検出するドリル22に作用する曲げ荷重が急激に減少したときに、ドリル22が折れたと判断し、ドリル22の折れを検出する。これにより、ベントホール2内に折れたドリルが残留したままになるという不具合の発生を防止できる。

0043

次に、ベントホール清掃装置100における清掃部11の別の実施形態について説明する。ここでは、前記清掃部11と異なる部分を説明し、その他の部分は前記清掃部11と同じである。
清掃部11は、図8に示すように、ロボットアーム12の先端に固定するフレーム20と、フレーム20の内部に設けられたドリル用モータ21と、ドリル用モータ21に取り付けられたドリル22(清掃工具)を有する。ただし、ドリル用モータ21は、フレーム20の下部に固定する。また、フレーム20の側面には、上下にスライド自在のリニアサーボ35を取り付ける。リニアサーボ35に、ブラケット23及び工具検出部13(6軸力覚センサー)を取り付け、ブラケット23の先にガイド24を取り付ける。リニアサーボ35をスライドさせることで、ドリル22に対してガイド24が上下にスライドする。

0044

この場合は、コンピュータ30でロボットアーム12の動作を制御してロボットアーム12を動かすことで、ドリル22をベントホール2に挿入する。
このときも、清掃部11のドリル22をベントホール2に挿入したときに、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離を一定に維持する距離維持手段を備える。距離維持手段は、ここでは、制御部14及び制御部14により制御された清掃部11のリニアサーボ35である。
距離維持手段では、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lを一定に維持するため、ドリル22をベントホール2に挿入するとき、ロボットアーム12を動かすことで、ドリル22をベントホール2に挿入する。これとともに、制御部14で清掃部11のリニアサーボ35の動きを制御してガイド24をドリル22に対してスライドさせる。このリニアサーボ35の動きは、ロボットアーム12の動く方向と逆の方向にスライドするように動き、その動く量もロボットアーム12の動く量と同じにする。このように、ドリル22をベントホール2に挿入するときに、リニアサーボ35及びガイド24をロボットアーム12の動く方向と逆の方向に動かすことで、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lが一定に維持される。

0045

さらに別の実施形態の清掃部11は、図9に示すように、ロボットアーム12の先端に固定するフレーム20と、フレーム20の内部に設けられたドリル用モータ21と、ドリル用モータ21に取り付けられたドリル22(清掃工具)を有する。ドリル用モータ21は、フレーム20に対して上下にスライド自在である。また、フレーム20の側面には、上下にスライド自在のリニアサーボ35を取り付ける。リニアサーボ35に、ブラケット23及び工具検出部13(6軸力覚センサー)、ブラケット23の先にガイド24を取り付ける。リニアサーボ35をスライドさせることで、ドリル22に対してガイド24が上下にスライドする。

0046

この場合は、ロボットアーム12を動かすことなく、ドリル用モータ21をスライドさせることで、ドリル22をベントホール2に挿入する。
なお、ドリル22をベントホール2に挿入するときに、ロボットアーム12に固定したフレーム20及びガイド24は動かず、ドリル用モータ21とともにドリル22がスライドして動く。このように、ドリル22をベントホール2に挿入したときに、ロボットアーム12の動きを止めることで、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lが一定に維持される。即ち、このときも、清掃部11のドリル22をベントホール2に挿入したときに、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離を一定に維持する距離維持手段を備えている。
また、リニアサーボ35でガイド24をドリル22に対してスライドさせることで、ドリル22におけるガイド24から先の部分、つまり、清掃部11のガイド24からベントホール2の入り口までの距離Lを、ドリル22の形状や材質に合わせて最適な距離に簡単に変更することもできる。

0047

また、ベントホール清掃装置100において、工具検出部13は、清掃部11のブラケット23に取り付けた6軸力覚センサーである。これに対し、工具検出部13の取り付け箇所は、他の箇所でもよく、例えば、ロボットアーム12の先端と清掃部11のフレーム20の間に工具検出部13を取り付けてもよい。また、工具検出部13は、他のセンサーでもよく、例えば、多軸力覚センサー、ロードセル36でもよい。ロードセル36の場合は、図10に示すように、ドリル22を回転自在に保持するリング状のガイド24に、4つのロードセル36を直接取り付ける。4つのロードセル36でそれぞれの荷重を測定することで、ベントホール2に挿入したときの清掃部11のドリル22に作用する曲げ荷重と曲げ荷重の方向を検出することができる。

0048

1・・・タイヤ加硫用モールド、2・・・ベントホール、3・・・作業台、4・・・搬入台、5・・・搬出台、6・・・モールド保持具、7・・・コンベアローラー、8・・・コンベアローラー、10・・・モールド検出部、11・・・清掃部、12・・・ロボットアーム、13・・・工具検出部、14・・・制御部、15・・・基台、16・・・サーバー、20・・・フレーム、21・・・ドリル用モータ、22・・・ドリル、23・・・ブラケット、24・・・ガイド、25・・・ベントホール検出部、26・・・支持部材、27・・・リニアガイド、28・・・ボールネジ、28A・・・ナット、28B・・・ネジ軸、29・・・サーボモータ、30・・・コンピュータ、31・・・入力部、32・・・ロボットアーム動作制御部、33・・・清掃工具動作制御部、34・・・モータ動作制御部、35・・・リニアサーボ、36・・・ロードセル、100・・・ベントホール清掃装置。

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