(57)【要約】【課題】光軸のぶれ発生を抑制しながら、レーザー光により金型面を傷めることなくかつ短時間で確実に材料カスを除去することができる金型洗浄方法及び洗浄装置を提供する。【解決手段】金型表面２６に凹設されたキャビティ部２８を有する金型１２に対してレーザー光を照射して汚れを除去するものであり、キャビティ部２８を洗浄する際に、金型表面２６がレーザー光の光軸Ｌに関して垂直な姿勢から傾斜した姿勢となるように金型１２を回動させて、照射器４６によりキャビティ部２８の壁面にレーザー光を照射して洗浄する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型表面に凹設されたキャビティ部を有する金型に対してレーザー光を照射することにより汚れを除去する方法であって、
前記キャビティ部を洗浄する際に、金型表面がレーザー光の光軸に関して垂直な姿勢から傾斜した姿勢となるように金型を回動させて、該キャビティ部の壁面にレーザー光を照射する
ことを特徴とする金型洗浄方法。
【請求項２】
前記金型をレーザー光の光軸と金型表面との交点を中心として回動させることを特徴とする請求項１記載の金型洗浄方法。
【請求項３】
前記キャビティ部が断面半円形状をなし、その中心点を回動中心として前記金型を回動させることを特徴とする請求項２記載の金型洗浄方法。
【請求項４】
レーザー光を照射しながら該照射により生じる音の音圧レベルを測定し、測定した音圧レベルが所定値以下になったときに照射を終了することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金型洗浄方法。
【請求項５】
前記レーザー光がＹＡＧレーザー光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金型洗浄方法。
【請求項６】
前記金型が、２つの筒状取付部の間を蛇腹部で一体に連結してなる自動車の等速ジョイント用ブーツを成形するための金型である請求項１〜５のいずれかに記載の金型洗浄方法。
【請求項７】
金型表面に凹設されたキャビティ部を有する金型に対してレーザー光を照射することにより汚れを除去する金型洗浄装置であって、
レーザー光を照射する照射器と、金型を回動させる回動手段とを備え、
前記キャビティ部を洗浄する際に、前記回動手段により金型表面がレーザー光の光軸に関して垂直な姿勢から傾斜した姿勢となるように金型を回動させて、前記照射器により前記キャビティ部の壁面にレーザー光を照射する
ことを特徴とする金型洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴムや樹脂などの高分子材料を成形する金型に対し、その汚れを除去するための金型洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金型面に付着したゴムや樹脂等の材料カスを除去する方法としては、アルカリ液等の液状薬剤で金型を洗浄する方法（薬剤洗浄法）や、砂などの研磨材を金型面に高速で吹き付ける方法（ショットブラスト法）がある。
【０００３】
薬剤洗浄法は、金型面を傷つけることなく材料カスを確実に除去できるという利点はあるが、金型の構成部品の隙間にも液状薬剤が浸透するため、金型を分解して洗浄する必要があり、洗浄後に乾燥、更に組み立て工数を要し、多大な洗浄時間及び工数が必要である。
【０００４】
一方、ショットブラスト法は、上記のような金型の分解は不要であるが、研磨材により金型面が削られてしまうため、金型の寸法変化、傷みが大きいという問題がある。
【０００５】
また、炭酸ガスのペレットを金型面に吹き付け、金属とゴム又は樹脂との熱収縮差を利用して金型面から材料カスを除去する方法もあるが、この方法では、金型面に接着剤がこびりついた場合には除去できない。また、該ペレットにはある程度の粒径があるため、金型面の微細な凹凸には対応できないという問題がある。
【０００６】
これに対し、金型面にレーザー光を照射して汚れを除去する方法があり（例えば、特許文献１）、レーザー光を用いた場合、金型面の損傷を防止しながら、短時間でしかも確実に金型面に付着した材料カスを除去することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２７７２７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載の方法では、金型のキャビティ部の特に縦壁部を洗浄するために、レーザー光の照射器をキャビティ部の壁面形状に沿って首振りさせながらレーザー光を照射している。しかしながら、このようにレーザー光の照射器を首振り動作させる場合、繰り返し使用によりレーザー光の光軸がぶれてしまい、洗浄不良の原因になるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、このような光軸のぶれ発生を抑制しながら、レーザー光により、金型面を傷めることなくかつ短時間で確実に材料カスを除去することができる金型洗浄方法及び洗浄装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の金型洗浄方法は、金型表面に凹設されたキャビティ部を有する金型に対してレーザー光を照射することにより汚れを除去する方法であって、前記キャビティ部を洗浄する際に、金型表面がレーザー光の光軸に関して垂直な姿勢から傾斜した姿勢となるように金型を回動させて、該キャビティ部の壁面にレーザー光を照射するものである。
【００１１】
本発明の金型洗浄装置は、金型表面に凹設されたキャビティ部を有する金型に対してレーザー光を照射することにより汚れを除去する金型洗浄装置であって、レーザー光を照射する照射器と、金型を回動させる回動手段とを備え、前記キャビティ部を洗浄する際に、前記回動手段により金型表面がレーザー光の光軸に関して垂直な姿勢から傾斜した姿勢となるように金型を回動させて、前記照射器により前記キャビティ部の壁面にレーザー光を照射するものである。
【００１２】
このように金型を回動させてレーザー光を照射するので、上記従来のようなレーザー光の光軸のぶれといった問題を抑制しながら、キャビティ部、特にその縦壁部にレーザー光を照射して、その汚れを除去することができる。
【００１３】
本発明において金型を回動させる際には、レーザー光の光軸と金型表面との交点を中心として回動させることが好ましい。該交点を中心に回動させる場合、その他の任意位置を中心に回動させる場合に比べて、回動に伴って照射位置が大きくずれることがなく、例えば、キャビティ部内に照射している状態で該交点を中心に回動させる場合、回動に伴って常にキャビティ部内を照射し続けることができる。
【００１４】
このように金型を回動させる場合、上記交点をキャビティ部の幅方向中央位置に設定することが好ましく、特にキャビティ部が断面半円形状をなしている場合、その中心点にてレーザー光の光軸が金型表面に直交するように設定して、該中心点を回動中心として金型を回動させることが好ましい。この場合、金型の回転動作に伴い、レーザー光の照射位置をキャビティ部の壁面形状に沿って移動させることができる。
【００１５】
本発明においては、レーザー光を照射しながら該照射により生じる音の音圧レベルを測定し、測定した音圧レベルが所定値以下になったときに照射を終了するようにしてもよい。その場合、詳細には、音圧レベルが所定値を越える部位に対して該所定値以下になるまでレーザー光を照射し、音圧レベルが該所定値以下になったときに当該部位に対するレーザー光の照射を終了することが好ましい。その際、照射器からのレーザー光の発射自体を止めてもよいが、通常はレーザー光の照射部位を変えることで当該部位に対する照射を終了し、引き続き他の部位を照射していく。このようにレーザー光の照射に伴う音を測定し、その音圧レベルが所定以下になるまでレーザー光を照射するようにすることで、目視等によらずに汚れ除去のタイミングを検知することができる。これは、汚れた部分にレーザー光を照射すると汚れの除去に伴って破裂音が発生することから、この現象を利用したものである。つまり、破裂音が発生しなくなれば汚れは除去されているので、その時点でレーザー光の照射を止めることにより、必要以上に長時間にわたってレーザー光を照射することがなくなり、汚れ残しも回避することができる。
【００１６】
上記レーザー光としては、金型の損傷を防止しながら、汚れを効果的に除去することができる点より、ＹＡＧレーザー光が好ましい。また、本発明は、２つの筒状取付部の間を蛇腹部で一体に連結してなる自動車の等速ジョイント用ブーツを成形するための金型に適用することが特に好適である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施形態に係る金型洗浄方法の断面図、図２は同実施形態で使用する金型洗浄装置１０の側面図、図３は該洗浄装置１０の要部断面図、図４は同実施形態における金型１２の断面図である。
【００１９】
図４に示すように、本実施形態において洗浄する金型１２は、自動車の等速ジョイントに装着される等速ジョイント用ブーツを成形するための金型である。この金型１２は、内外二重に構成されており、内側の金型１４でブーツを成形する成形空間１６を形成し、外側の金型１８が内側の金型１４を４個収容するように構成されている。
【００２０】
内側の金型１４は、上型１４Ａと下型１４Ｂと中子型１４Ｃとからなり、これら３者を合わせることで、短筒状をなす小径取付部１と、該取付部１に関して軸方向に間隔をおいて配された短筒状をなす大径取付部２と、両取付部１，２間を一体に連結する蛇腹部３とからなるブーツを成形するための成形空間１６が形成される。
【００２１】
外側の金型１８は、内側の金型１４における上型１４Ａと下型１４Ｂとの分割位置で同様に上下に分割される上型１８Ａと下型１８Ｂとで構成されている。
【００２２】
金型１２の上面には成形材料の注入部２２が設けられ、注入部２２から金型１２内に設けられた注入経路２４を通ってキャビティ１６内に成形材料であるゴム組成物や熱可塑性エラストマー樹脂等からなる樹脂組成物が注入されるようになっている。
【００２３】
図２に示すように、金型洗浄装置１０は、金型１２を上下に分割して外側の金型１８内に内側の金型１４を入れたままの状態で、内側の金型１４の型面を洗浄することができるものである。従って、洗浄対象である金型１２は、ランドエリアである平坦な金型表面（上面）２６に断面半円形状をなすキャビティ部２８が幅方向に２箇所凹設されている。
【００２４】
洗浄装置１０は、金型１２を回動可能に支持する第１の台車３０と、台車３０を載置する第２の台車３２とを備える。第１の台車３０は、第２の台車３２の上面に設けられたレール３３上に車輪３４で移動可能に配置されており、駆動手段であるシリンダー３５により図２における左右方向に移動することができる。第２の台車３２は、地面に設けられたレール３６上に車輪３７で移動可能に配置されており、駆動手段であるシリンダー３８により第１の台車３０と直交する方向、即ち図２における紙面に垂直な方向に移動することができる。
【００２５】
第１の台車３０は、金型１２をそれぞれのキャビティ部２８に対応する２箇所の軸を中心に回動させるできるように構成されている。すなわち、幅方向に並べて設けられた２つのキャビティ部２８，２８に関し、それぞれの中心軸（断面半円形状の中心）２８ａ，２８ａを回動中心として、金型表面２６が傾斜した姿勢となるように金型１２を回動させる。そのための構成については特に限定されないが、本実施形態では、図３に示すように、金型１２を収容する箱体４０を設け、上記キャビティ部２８の中心軸２８ａの延長線上における箱体４０の壁面に軸受け部４２を設ける一方、第１の台車３０には軸受け部４２に嵌合することで箱体４０を支持するとともに上記中心軸２８ａを中心に回動させる水平な回動軸４４を設けている。回動軸４４は、軸方向に進退可能に設けられており、従って、上記軸受け部４２に係合しかつ係合解除できるように構成されている。図２に示すように回動軸４４は上記２本の中心軸２８ａ，２８ａのそれぞれに設けられており、一方の回動軸４４を対応する軸受け部４２に係合させたときには、他方の回動軸４４は係合解除しておいて、当該一方の回動軸４４を中心に金型１２を回動させることができるように構成されている。
【００２６】
金型洗浄装置１０は、また、第１の台車３０に支持された金型１２の成型面に対してレーザー光を照射する照射器４６を備える。照射器４６は、左右一対の支柱４８，４８に架け渡された水平材５０から下方に垂直に延びる支持棒５２の下端部に取り付けられており、下方に向けて垂直にレーザー光を照射する。上記支持棒５２は駆動手段であるシリンダー５４により上下動するように設けられており、これにより照射器４６は上下に移動可能になっている。
【００２７】
照射器４６は、不図示のレーザー発振器に接続されており、発振器から出力されるレーザー光を金型面に対して照射する。レーザー光源としては、金属を加工することなく、ゴムや樹脂等の金型１２の汚れを除去できるものであれば、限定されることなく用いることができる。例えば、ＴＥＡ−ＣＯ２レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等が挙げられ、パルス状レーザー光を発振するものが好適に用いられる。上記の中でも特にＹＡＧレーザーが好適である。ＹＡＧレーザーは、エキシマレーザーに比べて型汚れに対する洗浄性に優れ、また、ＣＯ２レーザーに比べて型削りが少なく、また固体レーザーであるため装置がコンパクトであるという利点もある。特に、本実施形態のような等速ジョイント用ブーツを成形する金型の場合、取付部１，２はブーツ内部のグリース封入空間を外部からシールするシール部となり、シール性確保のため製品寸法に厳しい品質が求められるところ、型削りの少ないＹＡＧレーザーを用いることにより長期間にわたって一定の寸法品質を確保することができる。
【００２８】
金型洗浄装置１０は、更に、レーザー光の照射により生じる音の音圧レベルを測定する音圧レベル測定装置を備える。音圧レベルの測定は、本実施形態では、ＪＩＳ  Ｄ  １０２６の騒音試験方法を修正して用いる。すなわち、音圧レベル測定装置として、ＪＩＳ  Ｃ  １５０５に準拠した騒音計を用い、そのマイクロホン５６を図２に示すように照射器４６近傍の水平材５０に取り付ける。そして、マイクロホン５６の基準軸（自由音場）を地面に垂直にして、金型１２に向けて設置する。また、マイクロホン５６は、レーザー光の照射位置から約５０ｃｍの距離に配置する。
【００２９】
金型洗浄装置１０を用いて金型１２を洗浄する際には、マイクロホン５６で音圧レベルを測定しながら、照射器４６により金型１２の上面にレーザー光を照射して汚れを除去していく。そして、特にキャビティ部２８を洗浄する際には、金型表面２６がレーザー光の光軸Ｌに関して垂直な姿勢から傾斜した姿勢となるように金型１２を回動させながら、キャビティ部２８の壁面にレーザー光を照射する。
【００３０】
詳細には、図１（ａ）に示すように、レーザー光の光軸Ｌが金型１２の一方のキャビティ部２８の中心軸２８ａ上に一致するように金型１２を移動させて、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、中心軸２８ａを中心にして金型１２を回動させる。これにより、断面半円形状のキャビティ部２８の壁面に対してレーザー光を直角に近い角度で照射することができる。このように円弧状の壁面形状に沿ってレーザー光を照射しながら、第２の台車３２を動作させることにより金型１２をキャビティ部２８の軸方向に沿って移動させて、キャビティ部２８を軸方向の全長にわたって洗浄してもよい。このようにして一方のキャビティ部２８の洗浄が終了すると、図１（ｄ）に示すように金型１２を水平姿勢に戻し、次いで、第１の台車３０を動作させて、レーザー光の光軸Ｌが金型１２のもう一方のキャビティ部２８の中心軸２８ａ上に一致するように移動させ、このもう一方のキャビティ部２８についても上記と同様に洗浄を行う。
【００３１】
また、金型表面２６のランドエリアを洗浄する際には、キャビティ部２８近傍についてはキャビティ部２８と同等の速度でレーザー光をスキャンすることが好ましいが、この近傍部分から離れた領域では近傍部分よりも速くスキャンすることが好ましい。これはキャビティ部２８から離れた領域は一般に汚れにくく、また汚れていたとしてもその汚れもわずかであるため、速い速度でレーザー光をスキャンしても汚れを除去することができ、またこれにより洗浄時間の短縮化を図ることができるからである。
【００３２】
以上のように金型１２を動かしながらレーザー光を照射していく中で、マイクロホン５６で測定した音圧レベルが所定値を越えた場合には、その部位には汚れが付着していると判断して、金型１２の動きを止め、音圧レベルが所定値以下になるまで照射を続ける。そして、音圧レベルが所定値以下になったら汚れが除去されたと判断して、金型１２を動きを再開する。このような制御はコンピュータを用いて自動的に行うことができる。一例として、金型１２における汚れた部分に照射器４６でレーザー光を照射したところ、汚れの除去に伴う破裂音が発生し、その際、マイクロホン５６で測定した音圧レベルは６０デシベルであった。そして、レーザー光の照射により汚れが除去されると破裂音がなくなり、音圧レベルは３０デシベルになった。このことから、上記の音圧レベルの所定値としては、例えば４０デシベルに設定すればよい。
【００３３】
以上説明した本実施形態であると、レーザー光を用いて金型１２を洗浄するものであるため、外側の金型１８内に内側の金型１４を入れたままの状態で洗浄することができ、また、金型面を傷つけることなく材料カスを除去することができる。
【００３４】
また、レーザー光の光軸Ｌは垂直なままで金型１２を回動させるため、長期間の繰り返し洗浄によっても光軸のぶれ発生を抑制しながら、キャビティ部２８の縦や斜めの壁面に対してレーザー光をできるだけ直角に近い角度で照射することができ、洗浄効率を高めることができる。
【００３５】
更に、金型１２を移動させながらレーザー光を照射するため、レーザー光の照射位置の移動距離が少なく、そのため、マイクロホン５６を静止させておいても、音源からの距離をほぼ一定に保つことができ、音圧レベルの測定誤差を小さくすることができる。
【００３６】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る金型洗浄方法を示したものである。この実施形態では、洗浄対象となる金型６０は、金型表面６２に断面矩形状のキャビティ部６４が幅方向に２箇所凹設されたものである。
【００３７】
そして、この実施形態では上記キャビティ部６４を洗浄するに際し、まず図５（ａ）に示すように、金型６０を水平にした状態で幅方向にスライドさせながら、照射器４６によりキャビティ部６４の底面にレーザー光を照射して洗浄する。次いで、図５（ｂ）に示すように、金型６０を回動させて金型表面６２がレーザー光の光軸Ｌに関して所定角度α傾斜した姿勢とし、この傾斜姿勢のまま金型６０を傾斜方向にスライドさせながら、まず一方のキャビティ部６４の縦壁面にレーザー光を照射し、次いで図５（ｃ）に示すように他方のキャビティ部６４の縦壁面にレーザー光を照射して洗浄する。その後、図５（ｄ）に示すように、金型６０を反対方向に回動させて金型表面６２がレーザー光の光軸Ｌに関して所定角度β傾斜した姿勢とし、この傾斜姿勢のまま金型６０を傾斜方向にスライドさせながら、まず上記他方のキャビティ部６４のもう一方の縦壁面にレーザー光を照射し、次いで図５（ｅ）に示すように上記一方のキャビティ部６４のもう一方の縦壁面にレーザー光を照射して洗浄する。
【００３８】
その他については上記した第１の実施形態と同様に行うことができ、この場合にも、レーザー光の光軸Ｌは垂直なままで金型６０を回動させて洗浄するため、長期間の繰り返し洗浄によっても光軸のぶれ発生を抑制しながら、キャビティ部６４の縦や斜めの壁面に対してレーザー光をできるだけ直角に近い角度で照射することができる。
【００３９】
図６は、上記第２の実施形態の変更例を示したものであり、この例では、金型６０を所定角度αにて傾斜させた状態で、金型６０を水平方向にスライドさせ、このように金型６０を移動させながら照射器４６によりキャビティ部６４の縦壁面にレーザー光を照射して洗浄するようにしている。この変更例の場合、レーザー光の有効照射距離との関係から、図に示す一方のキャビティ部６４の縦壁部にレーザー光を照射した後、そのままの傾斜姿勢で他方のキャビティ部６４の縦壁面にレーザー光を照射できない場合があり、この点からは上記した第２の実施形態における傾斜方向へのスライド移動の方が有利である。
【００４０】
なお、上記実施形態では、ブーツのための成形金型を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属部材に対してゴムを接着した状態に加硫成型する各種防振装置のための金型の他、ゴムや樹脂などの高分子材料を成形する各種金型に対して適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザー光を用いて金型を洗浄するものであるため、薬剤洗浄法のように金型を分解しなくても洗浄することができ、また、金型面を傷つけることなく材料カスを除去し、金型面にこびりついた接着剤も除去することができる。また、特に、金型を回動させてレーザー光を照射するので、長期間の繰り返し使用におけるレーザー光の光軸のぶれ発生を抑制しつつ、キャビティ部、特にその縦壁部にレーザー光を照射して、その汚れを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る金型洗浄方法を示す断面図である。
【図２】同実施形態における金型洗浄装置の側面図である。
【図３】同金型洗浄装置の要部断面図である。
【図４】同実施形態における金型の断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る金型洗浄方法を示す断面図である。
【図６】第２の実施形態の変更例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０……金型洗浄装置
１２，６０……金型
２６，６２……金型表面
２８，６４……キャビティ部
２８ａ……キャビティ部の中心軸
４６……照射器
Ｌ……レーザー光の光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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