ES2245024T3 - Sistema de transmision de datos de molde de inyeccion. - Google Patents
Sistema de transmision de datos de molde de inyeccion.Info
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Abstract
ESTA INVENCION SE RELACIONA CON DISPOSITIVOS DE CONTROL DE CANALES DE COLADA CALIENTES DE MOLDES DE INYECCION Y MAS CONCRETAMENTE CON UN DISPOSITIVO DE CONTROL DEL MOLDEO POR INYECCION. ESTA INVENCION UTILIZA UN PROCESADOR DE SEÑALES (13) PARA CONVERTIR LAS SEÑALES ANALOGICAS RECIBIDAS DESDE SENSORES DE LA TEMPERATURA DEL MOLDE (5) EN SEÑALES DIGITALES EN LA CERCANIA DE UN MOLDE (1) Y PARA TRANSMITIR ESTA SEÑAL A UN RECEPTOR (4) CONECTADO A UN CONTROLADOR EN UN LUGAR ALEJADO DEL MOLDE. EL CONTROLADOR DEL MOLDE (4) PROCESA LA SEÑAL DE INFORMACION Y GENERA LA CORRESPONDIENTE SEÑAL DE CONTROL. LA SEÑAL DE CONTROL SE TRANSMITE DESDE EL CONTROLADOR (4) ALEJADO AL DISPOSITIVO CONTROLADO, NORMALMENTE CALENTADORES DE MOLDES. SE PUEDEN EMPLEAR UN SOLO CONTROLADOR Y UN SOLO PROCESADOR DE SEÑALES DE MOLDE QUE PUEDAN CONTROLAR NUMEROSOS MOLDES UTILIZANDO SEÑALES EN DISTINTAS LINEAS O FRECUENCIAS O EN OTROS MEDIOS DE DIFERENCIACION DE SEÑALES CONOCIDOS POR LOS ESPECIALISTAS.
Description
Sistema de transmisión de datos de molde de
inyección.
La presente invención se refiere a un aparato y a
procedimientos de moldeo por inyección y más particularmente a una
estructura y a un método para habilitar y facilitar la transmisión
de información desde los sensores de molde de inyección hasta un
dispositivo de control sin utilizar aparatosas y caras conexiones
analógicas permanentemente cableadas. La presente invención también
proporciona una mayor fiabilidad del bucle de control de
realimentación, ya que permite al usuario eliminar numerosas uniones
que pueden introducir error en el sistema de control.
El moldeo por inyección se lleva a cabo
típicamente en moldes que funcionan a elevadas temperaturas y
elevadas presiones dentro de los moldes. Moldes típicos incluyen
medios para calentar los moldes en numerosos puntos dentro del molde
para asegurar que el material inyectado en el molde permanece en
estado fundido hasta que la cavidad del molde esté completamente
llena y que no existen huecos dentro de la cavidad (es decir,
sistema de vaciadero caliente), como es sabido por los expertos en
la materia. Además, como es sabido por los expertos en la materia,
puede ser deseable calentar un molde, antes de inyectar material en
el mismo, para controlar la velocidad a la que el material se enfría
y endurece para conseguir en el material las propiedades del
producto moldeado (por ejemplo, dureza del material,
etc.).
etc.).
Para llevar a cabo dicho control es necesario
proporcionar un sistema de realimentación en bucle cerrado entre el
dispositivo controlado (por ejemplo, un calentador de molde) y el
sensor de molde (por ejemplo, un sensor de temperatura de molde), a
través de un controlador de algún tipo que pueda utilizar la
información del sensor de molde y controlar el dispositivo
controlado de acuerdo con un conjunto predeterminado de
instrucciones. Actualmente, la información de los sensores de molde
de inyección se transmite a un controlador de manera analógica a
través de una conexión permanentemente cableada que utiliza hilos
específicos de sensor que están físicamente conectados a los
sensores y el dispositivo de control a través de una serie de
conectores. Estos hilos, utilizados con conectores fácilmente
disponibles, constituyen los cables de realimentación de los
sensores. Cada cable típicamente requiere dos o más hilos por sensor
ubicado en el molde para transferir una señal analógica.
El número de cables requerido para transferir la
información aplicada a, por ejemplo, temperatura de forma analógica,
desde el molde al dispositivo de control, es dependiente del número
de dispositivos sensores ubicados en el molde, pero con frecuencia
excede de 48 hilos para una configuración de molde comercial típica.
Por ejemplo, si un molde requiere 30 dispositivos sensores,
típicamente se requerirían 60 hilos analógicos de sensor. Además,
cada uno de los hilos de sensor está típicamente dispuesto de forma
que hay 7 puntos de unión térmica entre el dispositivo sensor y el
dispositivo de control para cada hilo de sensor. Consecuentemente,
en un molde de inyección como el descrito arriba, se crearían 420
conexiones entre los dispositivos sensores en el molde identificado
y el dispositivo de control para ese molde.
US-A-4,580,965 se
refiere a un sistema de detección de contacto de molde de inyección,
para detectar si dos piezas fundidas a presión se han fusionado. Un
módulo de control recibe una simple señal conmutada desde el medio
de detección cuando se ha producido la fusión de las piezas y se da
comienzo a la siguiente operación del molde.
US-A-5,153,007 se
refiere a la disposición de unidades de control de temperatura para
una prensa rotativa de moldeo por inyección. Las unidades de control
de temperatura están contenidas en una caja para el controlador
apoyada en un soporte, que, junto con bloques de molde individuales,
está montada en una plataforma giratoria.
US-A-4,826,418 se
refiere a una máquina de moldeo por inyección de tipo electrónico
con un sistema de control numérico convencional montado alejado de
un molde.
Sistemas con realimentación en bucle cerrado como
los descritos arriba con numerosos hilos y conectores pueden crear
diversos problemas conocidos por los expertos en la materia,
incluyendo: 1) problemas asociados a malas conexiones y a uniones
soldadas frías que pueden realimentar datos defectuosos o
intermitentes; 2) realimentación imprecisa debida a variaciones de
temperatura a lo largo del camino del cable de realimentación
analógica; 3) los efectos del ruido eléctrico en señales analógicas
de bajo nivel a lo largo del cable de realimentación; 4) numerosos
problemas provocados por el gran volumen de cables e hilos
requeridos, incluyendo problemas tan simples como el almacenamiento
de los cables e hilos, y tropiezos de gente sobre cables ubicados en
el suelo en el área del molde por inyección; y 5) otros problemas
conocidos por los expertos en la materia. A medida que aumenta el
número de sensores en un molde dado, también lo hace el número de
hilos y conexiones en un sistema convencional. Por tanto, a medida
que el molde se hace más complejo y sofisticado y el control del
funcionamiento del molde se hace más crítico, la probabilidad de
provocar un error en un sistema de control convencional aumenta de
forma similar. En efecto, una limitación práctica del número de
sensores de temperatura que se pueden emplear de forma efectiva en
sistemas de moldeo por inyección resulta de la limitación en el
número de hilos de control y de sensor que un sistema y un operador
de sistema pueden admi-
nistrar.
nistrar.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un aparato transmisor de información de
molde de inyección como el enumerado en la reivindicación 1.
Las realizaciones preferidas del aparato se
describen en la subclasificación.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un método de transmisión de información de
molde de inyección como el enumerado en la reivindicación 10.
Una realización preferida de la presente
invención incluye un comunicador ubicado dentro de la caja aislada
térmicamente para transmitir información de los sensores de
temperatura de molde, una vez que ha sido convertida a formato
digital, al controlador de molde y a un receptor posicionado en o en
las proximidades del controlador de molde para recibir dicha
información digital transmitida al controlador de molde desde el
comunicador para permitir el control en bucle cerrado del aparato de
moldeo.
La ventaja de la invención es que, a diferencia
del sistema según la técnica anterior que requería numerosas
conexiones analógicas y conllevaba los problemas asociados a la
misma, la presente invención permite que la transmisión de señales
desde la circuitería de entrada del sensor al controlador de molde
se lleve a cabo por medios digitales, eliminando así numerosas
conexiones analógicas y los problemas asociados a las mismas. Esta
interfaz digital elimina todas menos una de las conexiones
analógicas, eliminando así casi completamente la posibilidad de
error provocado por una unión. Además, como la información es
preferiblemente convertida a formato digital dentro de una caja
aislada térmicamente ubicada en las proximidades del propio molde y
transmitida de dicha forma al dispositivo de control, la posibilidad
de que el ruido eléctrico afecte a una señal de control analógica se
reduce también en gran medida. Además, se crean muchas ventajas a
través de la eliminación de los numerosos cables requeridos por la
técnica anterior, incluyendo: 1) costes de sustitución reducidos
para los numerosos hilos; 2) reducción de los errores de conexión de
los cables; 3) ahorro de energía y espacio debido a la eliminación
de la necesidad de transportar y almacenar el inmenso número de
cables e hilos requeridos según la técnica anterior; 4) eliminación
del riesgo de seguridad creado cuando señales analógicas de bajo
nivel corren paralelas a cables de salida de alta potencia, que
pueden ser conectados por error al dispositivo erróneo y provocar
daños, fuego o electrocución; y 5) eliminación del riesgo de
seguridad creado cuando numerosos cables e hilos corren sobre el
suelo en el área en que está posicionado el molde de inyección.
La presente invención se describirá más
completamente haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en
los que:
La Figura 1 es una vista ilustrativa probable de
un molde típico y el dispositivo de control asociado utilizando un
sistema de la técnica anterior;
La Fig. 2 es un diagrama de bloques esquemático
de la realización preferida del sistema de la presente invención;
y,
La Fig. 3 es una vista ilustrativa probable de un
molde típico y el dispositivo de control asociado utilizando un
sistema que incorpora la presente invención.
Como se ilustra en la Figura 1, el sistema según
la técnica anterior requiere que un sistema de moldeo por inyección
tenga varios hilos 2 que van desde el molde 1 al controlador 3 de
molde. Estos hilos transportan información analógica desde el molde
al controlador y órdenes o energía eléctrica conmutada desde el
controlador a los elementos controlados asociados al molde. El
controlador de molde debe estar ubicado lejos del molde debido a su
tamaño físico y debido al ambiente en el que funciona un molde, a
saber, un ambiente en el que el funcionamiento mecánico del
molde/máquina requiere que se asegure adecuadamente que no se
producirá ningún contacto humano durante las operaciones asociadas
con procesos típicos de moldeo por inyección. Los elementos
controlados asociados al molde pueden ser calentadores de molde
dispuestos para calentar el molde o el material que se inyectan en
él (es decir, elementos térmicos), o válvulas de pistón o similar
dispuestas para crear una apertura y cierre positivos de la
compuerta del molde para su uso en procesos de moldeo por inyección,
como es conocido por los expertos en la materia (es decir, válvulas
de compuerta), y dispositivos sensores de presión de molde/material,
conocidos como sensores de presión de cavidad.
Como se ilustra en la Figura 3, el sistema de la
presente invención incluye: 1) un molde 1; y 2) un controlador 4 de
molde para recibir y procesar la información recibida del molde así
como para generar señales de control para su transmisión a uno o más
elementos controlados asociados al molde. Los sensores 5 se disponen
en ubicaciones deseadas sobre, dentro o alrededor del molde. Dichos
sensores pueden ser dirigidos para tomar información sobre la
temperatura, la presión, el flujo o cualquier ora variable que el
operador quiera supervisar o medir. Un dispositivo de entrada sensor
de temperatura típicamente consiste en un termopar bimetálico del
tipo conocido en la técnica que genera una señal analógica a partir
de la cual se puede determinar una temperatura. Elementos sensores
similares con relación a la presión y a otras variables son
conocidos por los expertos en la materia.
Según la presente invención, la caja 6
térmicamente aislada está acoplada al molde. La caja térmicamente
aislada puede estar construida a partir de material plástico o
metálico y con un material térmicamente no conductor fijado entre la
caja y el propio molde.
Dispuesto dentro de la caja térmica hay una caja
8 de conexiones que aloja las conexiones de la interfaz entre los
sensores de molde y la caja térmica IMDT. La caja térmica IMDT aloja
componentes eléctricos y electrónicos que incluyen un procesador de
señal, un transmisor y una fuente de alimentación. La caja de
conexiones está dispuesta para proporcionar un lugar en el que
simplemente conectar los hilos desde los dispositivos sensores del
molde al dispositivo IMDT. La caja de conexiones se puede desmontar
de la caja térmica para facilitar la rápida sustitución de
componentes defectuosos.
Como se ilustra en la Figura 2, el procesador de
señal según la realización preferida incluye un circuito 9 de
entrada acondicionador de sensor, un circuito 10 de aislamiento, un
multiplexador 11, un amplificador 12, un microprocesador 13, y un
convertidor 14 analógico-digital, así como la lógica
de retorno de bucle cerrado desde el dispositivo de control. El
circuito 9 de entrada acondicionador de sensor está conectado a los
dispositivos 15 de entrada IMDT, y sirve para amplificar las señales
y filtrar el ruido de las entradas analógicas. El circuito 10 de
aislamiento está conectado entre el microprocesador 13 y el
convertidor analógico-digital 14, el circuito de
aislamiento sirve para aislar ópticamente la circuitería de
conversión y acondicionamiento de señal de la lógica del
microprocesador. Un multiplexador 11 está acoplado a dicha
circuitería 14 analógica digital y entradas condicionadas. Las
señales resultantes salen de dicho multiplexador y se transmiten a
un convertidor 14 analógico-digital de diseño
convencional. La señal digital resultante se transmite a un
microprocesador 13 a través de los circuitos ópticamente aislados
para continuar el procesamiento de la señal en el microprocesador.
La entrada del transmisor 16 está acoplada a dicho microprocesador
13 para su transmisión al receptor conectado al controlador de
molde. Aunque descrita con referencia a los componentes arriba
identificados, la presente invención se puede utilizar con otras
configuraciones diferentes que serán conocidas por los expertos en
la materia. Por tanto, la presente invención sólo está limitada por
las reivindicaciones expuestas abajo.
Claims (10)
1. Un aparato transmisor de información de molde
de inyección, que comprende:
- a.
- un molde (1) de inyección;
- b.
- al menos un sensor (5) de molde de inyección que proporciona información de dicho molde (1) de inyección;
- c.
- una caja (6) térmicamente aislada montada en dicho molde (1) de inyección;
- d.
- un procesador de señal posicionado dentro de dicha caja (6) térmicamente aislada, comprendiendo el procesador de señal:
- i.
- circuitería (15) de entrada de sensor acoplada a dicho sensor (5) de molde de inyección; y
- ii.
- un convertidor (14) analógico-digital; y
- e.
- un controlador (4) ubicado en una situación alejada de dicha caja (6) térmicamente aislada, estando dicho controlador (4) dispuesto para recibir señales digitales de dicho convertidor (14) basándose en la información proporcionada por el, al menos, un sensor (5) de molde de inyección.
2. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en la reivindicación 1, en el que dicho aparato
incluye una caja (8) de conexiones acoplada a dicho molde (1) de
inyección y a dicha caja (6) aislada térmicamente.
3. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el
que dicho procesador de señal incluye un circuito (9) de entrada de
acondicionamiento de sensor.
4. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en el que dicho procesador de señal incluye un circuito (10) de
aislamiento.
5. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en el que dicho procesador de señal incluye un multiplexador
(11).
6. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en el que dicho procesador de señal incluye un microprocesador
(13).
7. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en el que dicho procesador de señal incluye un transmisor (16) en
dicha caja (6) térmicamente aislada, estando dispuesto dicho
transmisor (16) para transmitir una señal digital desde dicho
convertidor (14) a dicho controlador (4).
8. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
en el que dicho procesador de señal incluye un amplificador (12) de
señal de sensor para señales analógicas de bajo nivel.
9. Un aparato transmisor de molde de inyección
como el expuesto en la reivindicación 1, en el que dicho procesador
de señal incluye un circuito (9) de entrada de acondicionamiento de
sensor, un circuito (10) de aislamiento acoplado a dicho circuito
(9) de entrada de acondicionamiento, un multiplexador (11) acoplado
a dicho circuito (10) de aislamiento, un amplificador (12) acoplado
a dicho multiplexador (11), dicho convertidor (14)
analógico-digital acoplado a dicho amplificador
(12), un microprocesador (13) acoplado a dicho convertidor (14)
analógico-digital, y un transmisor (16) acoplado a
dicho microprocesador
(13).
(13).
10. Un método de transmisión de información de
molde de inyección, que comprende:
- a.
- acoplar un sensor (5) de molde de inyección a un molde (1) de inyección;
- b.
- posicionar un procesador de señal dentro de una caja (6) térmicamente aislada montada en dicho molde (1) de inyección, comprendiendo el procesador de señal circuitería (15) de entrada de sensor y un convertidor (14) analógico-digital;
- c.
- comunicar datos entre dicho sensor (5) de molde de inyección y dicho convertidor (14) analógico-digital;
- d.
- comunicar datos entre dicho convertidor (14) analógico-digital y un controlador (4); y
- e.
- posicionar dicho controlador (4) en una posición alejada de dicha caja (6) térmicamente aislada.
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