WO1998001282A2 - Procede de commande et de regulation d'une presse de moulage par injection - Google Patents

Procede de commande et de regulation d'une presse de moulage par injection Download PDF

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WO1998001282A2
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press
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Marc Ryckebusch
José PABIOT
Fabrice Laurent
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    • B29C45/77—Measuring, controlling or regulating of velocity or pressure of moulding material

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the regulation of a hydraulic press intended for injection molding, in particular of polymers.
  • the presses used in the field of molding are usually actuated by a piston which moves either under the action of a hydraulic fluid under pressure, so that the injection pressure exerted on the material to be molded is a function of the hydraulic pressure exerted upstream of the press piston, either under the action of a force generated by mechanical or electrical means.
  • the presses of the prior art include means for controlling the hydraulic pressure applied to the piston and " means for measuring the pressure of the material inside the mold where the It is also known that in stable operating conditions of the injection press, it is thus possible, by the sole regulation of the pressure of the hydraulic fluid, to keep it within a range, satisfactory in certain cases. , the pressure of the material inside the mold, despite the influence of all the technical parameters which influence it, in particular the operating parameters of the machine.
  • Such a constant operating regime and the injection molding machine is maintained as long as no significant disturbance occurs.
  • the disturbances liable to modify the operating regime of the press it can be retained, in particular the stops thereof, that they are necessary for the normal operation of the machine or that they are accidental, as well as the influence exerted by temperature variations or the irregularity of the material itself in the case where recycled material is used.
  • the level of this new stable operating regime can be very different from the previous stability level, which results in very different molded product characteristics.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing a means making it possible to reduce the difference which exists between the mass, or the dimensions, of products respectively obtained before and after a disturbance.
  • the present invention thus makes it possible to reduce the number of parts discarded due to excessively large differences in their mass, and / or in their dimensions, compared to the ranges of tolerances allowed. Due to the reduction in the difference mentioned above, the moulder can take the value corresponding to the lowest value of the range of tolerances on the mass of a product as the reference level of a production, which allows it to make substantial savings on the amount of material used.
  • the subject of the present invention is therefore a method of controlling and regulating an injection molding press, in particular of polymers, which is actuated by means capable of exerting a force, called injection force, on the material to be molded, which essentially comprises two phases, namely a filling phase during which the material to be molded is introduced into the mold, which is followed by a pressure maintenance phase, during which a determined pressure is applied to the material , characterized in that it comprises the stages consisting in: - establishing respective correlation relationships between the mass, and / or at least one of the dimensions, of a molded product with at least certain operating parameters of the press , namely on the one hand the viscosity of the material in the mold, or a parameter correlated with it, and on the other hand, either the pressure of the material in the mold, or the injection pressure generating the injection force, - carry out a treatment , notably statistical, of these different correlation relationships, in order to define an analytical model expressing the mass, and / or said dimension, of the molded product as
  • the steps of establishing said respective correlation relationships, of carrying out said statistical processing of these different correlation relationships, and of establishing said force control law injection are carried out prior to molding operations.
  • the operations for measuring the operating parameters of the press are carried out during the filling phase.
  • an additional operating parameter, namely the temperature of the tool is taken into account in the above steps.
  • the mass of molded products and / or at least one dimension thereof is checked during the molding operation, establishes a correlation relationship between the variation in the mass of these products, and / or said dimension, with respect to a reference value with either the pressure of the material in the mold or the injection pressure, so as to bring the correction force control law to a corrective term.
  • the present invention also relates to a device for controlling and regulating an injection molding press, in particular of polymers, which is actuated by means capable of exerting on the material to be molded a force, called the injection force, so as to implement a filling phase during which the material is introduced into the mold by an injection nozzle, followed by a pressure maintenance phase during which a determined pressure is applied to the material, characterized in that it includes means for detection of the end of the filling phase, capable of controlling the implementation of the pressure maintenance phase.
  • This device may have time delay means triggered by the means for detecting the end of the filling phase, and which are capable of controlling the implementation of the pressure maintenance phase.
  • the pressure measurement of the material is done inside the mold in which the injection is carried out, in particular in an area of the latter close to an injection point.
  • This pressure measurement can also be done upstream of the mold, inside the injection nozzle, in an area of the latter close to the outlet.
  • Figure 1 is a schematic view of an injection assembly according to the prior art.
  • FIG. 2 is a diagram which represents the variation in the mass of the parts obtained by the injection assembly according to the prior art shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a schematic view of an injection assembly according to the invention.
  • Figures 4, 5, 6 and 7 are diagrams of four modes of implementation of the invention, show the variation of the mass of the parts obtained by the injection assembly according to the invention, shown in the figure 3.
  • FIG. 1 shows an injection assembly according to the prior art which essentially consists of an injection press 1c, a 3 "filling hopper, intended to supply the raw material of the press, a hydraulic cylinder 5 ', the actuation of which is controlled by a servovalve 7', and a mold 9 'into which the material leaving the press 1' is injected.
  • the injection molding machine l ' is provided with servo means consisting essentially of a pressure sensor 11' which is arranged in the body of the hydraulic cylinder 5 ', and of a locker 13' which receives on the one hand a setpoint of the press operating pressure and on the other hand the information communicated by the sensor 11 ', the setpoint 13' being in communication with the servovalve 7 '.
  • the locker 13 ' receives from the sensor 11' the information relating to the hydraulic pressure Ph applied by the 5 "cylinder, compares this with the reference value which has been previously entered into the locker 13 ', and acts on the servovalve 7' so that the latter ensures maintenance of the hydraulic pressure P h at the set value.
  • Figure 2 a diagram of operation of a molding operation of polypropylene parts carried out with such an injection assembly.
  • This figure shows the variation of the mass m (expressed in grams) of the molded parts as a function of the number n of the parts produced during this molding operation.
  • This diagram includes several zones marked from A to D.
  • the first zone A corresponds to the installation commissioning stage.
  • the regulation carried out exclusively on the value of the hydraulic pressure P h of the press is sufficient to ensure, within a given range of tolerances, the regularity of operation of the whole assembly.
  • This difference ⁇ m is in fact such that many parts produced will be outside the specifications provided for in the specifications and will therefore have to be discarded. It will be so after each disturbance who are likely to intervene during the process. Besides this increase in mass results in dimensional variations of the parts produced which can make them unacceptable, it also implies a non-negligible increase in the raw material consumed, which represents an additional cost.
  • the regulation process according to the invention proposes to overcome this drawback and to make the mass distribution diagram of the parts produced more regular, even in the event of the appearance of a disturbance.
  • This injection assembly consists of an injection press 1 which is supplied by a filling hopper 3, a hydraulic cylinder 5, the actuation of which is controlled by a servovalve 7 which is itself controlled by a regulating interface 8, and a mold 9 into which the material to be molded is injected.
  • Calculation means 12 provided with an appropriate interface 14 are able on the one hand to record data coming from various sensors arranged on the injection assembly and on the other hand to address the operating instructions to the servovalve 7 via the regulation interface 8.
  • sensors Inside the mold 9 there are arranged for this purpose several sensors, namely a sensor 15 of the temperature T n of the injected material and a sensor 17 of the pressure P m existing in the mold 9. These sensors are connected to an input interface 19 which is connected to the calculation means 12, which consist in particular of a microcomputer.
  • the method for controlling this injection assembly comprises a first step which consists in establishing, for a given molding product, a given material and a given specific molding material, correlation relationships of various process parameters which have an influence. on the geometry of the part, and in particular the viscosity i
  • correlation relationships will be performed in a way experimental by carrying out specific series of experiments.
  • This function which represents the pressure which must exist at each injection inside the mold 9 to that, throughout production, and in spite of the various disturbances which appear, the mass m of the parts produced, or a dimension 1 thereof, is substantially constant, of course cannot be implemented directly to order the hydraulic press.
  • a regulating interface 8 which has been calibrated so as to apply to the hydraulic cylinder 5, by means of the servovalve 7, the hydraulic pressure P h adequate to obtain in the mold 9 a pressure material P m determined.
  • the operating parameters namely the viscosity ⁇ and the pressure of the material P m .
  • this operation will be carried out in masked time, during the step of filling the mold 9.
  • FIG 4 an operating diagram, obtained with the injection assembly shown in Figure 3 which is of the same type as the diagram shown in Figure 2.
  • This diagram therefore shows an injection process of identical parts in which, as before, was involved after the molding of fifty parts, an identical disturbance.
  • 32- 11.26 0.06g of the mass of the parts which is observed between the two levels corresponding to the two stable operating modes before and after a disturbance, is limited compared to the prior art.
  • the process according to the invention can be further refined by introducing a control loop which makes it possible to introduce into the pressure control law P m a corrective term of low weight (adaptive method).
  • This corrective term is based on the measurement of the mass of the parts produced, (and / or one of the dimensions of the product).
  • the mass of the parts produced is checked, so as to determine the difference in mass ⁇ m between the mass of the part and the reference mass mç *.
  • Figure 6 such an implementation which is expressed by an operating diagram similar to those shown in Figures 2, 4 and 5 and which shows an injection process in which, as before, we have involves, after molding fifty pieces, a disturbance identical to the previous ones.
  • a pressure sensor in the mold 9 is also advantageous in that it makes it possible to control the correct filling of the latter.
  • the pressure sensor 17 is placed in the vicinity of the outlet 16 of the nozzle 20 with which the material is injected into the mold 9.
  • timing means are advantageous in that they allow all of the electronic means ensuring the control of the molding process to reset.
  • the need for such a reset is all the more strong when one passes, as is usually the case, from a regulation logic set on speed (during the mold filling phase) to a logic regulation set on the pressure (during the compression maintenance phase).
  • FIG. 7 shows an operating diagram of the same type as those shown above. We see on this one that the variation

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de commande et de régulation d'une presse de moulage par injection, dans lequel on contrôle l'opération d'injection par le contrôle de la force d'injection. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à établir des corrélations entre la masse (m) d'un produit moulé avec la viscosité (θ) et, soit la pression (Pm) de la matière dans le moule, soit la pression d'injection (Ph), effectuer un traitement de ces corrélations, afin de définir un modèle analytique exprimant la masse (m) du produit moulé en fonction des paramètres de fonctionnement, déduire de ce modèle analytique une loi de commande de la force d'injection en fonction, soit de la pression (Pm) de la matière dans le moule, soit de la pression d'injection (Ph), commander la force d'injection de la presse à partir de ce modèle analytique.

Description

PROCEDE DE COMMANDE ET DE REGULATION D'UNE PRESSE DE MOULAGE PAR INJECTION
La présente invention concerne un procédé de commande de régulation d'une presse hydraulique destinée au moulage par injection, notamment de polymères.
Les presses utilisées dans le domaine du moulage sont habituellement actionnées par un piston qui se déplace soit sous l'action d'un fluide hydraulique sous pression, si bien que la pression d'injection exercée sur la matière à mouler est fonction de la pression hydraulique exercée en amont du piston de la presse, soit sous l'action d'une force générée par des moyens mécaniques ou électriques .
On sait que de nombreux paramètres influent par ailleurs sur la valeur de la pression appliquée à la matière à l'intérieur du moule. Dans la pratique les presses de l'état antérieur de la technique comportent des moyens de contrôle de la pression hydraulique appliquée au piston et "des moyens de mesure de la pression de la matière à l'intérieur du moule où l'on réalise l'injection. On sait également, qu'en régime de fonctionnement stable de la presse d'injection, on parvient ainsi, par la seule régulation de la pression du fluide hydraulique, à maintenir à l'intérieur d'une fourchette, satisfaisante dans certains cas, la pression de la matière à l'intérieur du moule, malgré l'influence de tous les paramètres techniques qui influent sur celle-ci, notamment les paramètres de fonctionnement de la machine.
Un tel régime de fonctionnement constant et régulier de la presse d'injection est maintenu tant qu'aucune perturbation notable ne se manifeste. Parmi les perturbations susceptibles de modifier le régime de fonctionnement de la presse on peut retenir, notamment les arrêts de celle-ci, qu'ils soient nécessaires au fonctionnement normal de la machine ou qu'ils soient accidentels, ainsi que l'influence exercée par les variations de température ou l'irrégularité de la matière elle-même dans le cas où l'on utilise une matière recyclée. Lorsque de telles perturbations surviennent au cours d'un cycle d'injection on sait qu'il est nécessaire de faire fonctionner ensuite l'installation pendant un temps plus ou moins long, qui dépend des caractéristiques de la presse et du matériau à mouler, avant de retrouver un nouveau régime de fonctionnement stable. De plus le niveau de ce nouveau régime de fonctionnement stable peut être très différent du niveau de stabilité antérieur, ce qui se traduit par des caractéristiques de produits moulés très différentes.
Pendant le temps de fonctionnement de la presse en régime perturbé on produit bien entendu un certain nombre de pièces qui, pour la plupart, ne remplissent pas les spécifications imposées, notamment en ce qui concerne leur masse et/ou leurs dimensions, si bien que de telles pièces sont destinées au rebut, ce qui représente à la fois une perte de temps et d'argent.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un moyen permettant de diminuer l'écart qui existe entre la masse, ou les dimensions, de produits respectivement obtenus avant et après une perturbation .
La présente invention permet ainsi de réduire le nombre de pièces mises au rebut en raison de différences par trop importantes de leur masse, et/ou de leurs dimensions, par rapport aux fourchettes des tolérances admises. Du fait de la diminution de l'écart ci-dessus mentionnée, le mouleur a la possibilité de prendre comme niveau de référence d'une fabrication la valeur correspondant à la plus faible valeur de la fourchette de tolérances sur la masse d'un produit, ce qui lui permet de réaliser des économies substantielles sur la quantité de matière utilisée.
La présente invention a ainsi pour objet un procédé de commande et de régulation d'une presse de moulage par injection, notamment de polymères, qui est actionnée par des moyens aptes à exercer sur la matière à mouler une force, dite force d'injection, qui comprend essentiellement deux phases, à savoir une phase de remplissage au cours de laquelle la matière à mouler est introduite dans le moule, qui est suivie d'une phase de maintien en pression, au cours de laquelle on applique à la matière une pression déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - établir des relations de corrélation respectives entre la masse, et/ou au moins l'une des dimensions, d'un produit moulé avec au moins certains paramètres de fonctionnement de la presse, à savoir d'une part la viscosité de la matière dans le moule, ou un paramètre corrélé avec celle-ci, et d'autre part, soit la pression de la matière dans le moule, soit la pression d'injection générant la force d'injection, - effectuer un traitement, notamment statistique, de ces différentes relations de corrélation, afin de définir un modèle analytique exprimant la masse, et/ou ladite dimension, du produit moulé en fonction des susdits paramètres de fonctionnement, - déduire de ce modèle analytique une loi de commande de la force qui doit être appliquée par la presse à la matière contenue dans le moule au cours de la phase de maintien en pression en fonction, soit de la pression de la matière dans le moule, soit de la pression d'injection, - mesurer à chaque cycle d'injection les paramètres de fonctionnement de la presse, à savoir d'une part la viscosité de la matière dans le moule ou un paramètre corrélé avec celle-ci, et d'autre part, soit la pression de la matière dans le moule, soit la pression d'injection générant la force d'injection,
- commander la force de maintien appliquée par la presse à la matière au cours de la phase de maintien en pression à partir de ce modèle analytique.
Dans un mode de mise en oeuvre de 1 ' invention les étapes d'établissement desdites relations de corrélation respectives, de réalisation dudit traitement statistique de ces différentes relations de corrélation, et d'établissement de ladite loi de commande de la force d'injection sont effectuées préalablement aux opérations de moulage. Préférablement les opérations de mesure des paramètres de fonctionnement de la presse sont réalisées pendant la phase de remplissage. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention l'on prend en compte, dans les susdites étapes un paramètre de fonctionnement supplémentaire, à savoir la température de 1 'outillage.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention on effectue, au cours de l'opération de moulage, un contrôle de la masse de produits moulés, et/ou d'au moins une dimension de ceux-ci, l'on établit une relation de corrélation entre la variation de la masse de ces produits, et/ou ladite dimension, par rapport à une valeur de référence avec, soit la pression de la matière dans le moule, soit la pression d'injection, de façon à apporter à la loi de commande de la force de maintien un terme de correction.
La présente invention a également pour objet un dispositif de commande et de régulation d'une presse de moulage par injection, notamment de polymères, qui est actionnée par des moyens aptes à exercer sur la matière à mouler une force, dite force d'injection, de façon à mettre en oeuvre une phase de remplissage au cours de laquelle on introduit la matière dans le moule par une buse d'injection, suivie d'une phase de maintien en pression au cours de laquelle on applique à la matière une pression déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de fin de phase de remplissage, aptes à commander la mise en oeuvre de la phase de maintien en pression.
Ce dispositif peu comporter des moyens de temporisation déclenchés par les moyens de détection de fin de phase de remplissage, et qui sont aptes à commander la mise en oeuvre de la phase de maintien en pression.
Préférentiellement la mesure de pression de la matière se fait à l'intérieur du moule dans lequel on réalise l'injection, notamment dans une zone de celui-ci proche d'un point d'injection. Cette mesure de pression peut également se faire en amont du moule, à l'intérieur de la buse d'injection, dans une zone de celle-ci proche de la sortie.
On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel :
La figure 1 est une vue schématique d'un ensemble d'injection suivant l'état antérieur de la technique.
La figure 2 est un diagramme qui représente la variation de la masse des pièces obtenues par l'ensemble d'injection suivant l'état antérieur de la technique représenté sur la figure 1.
La figure 3 est une vue schématique d'un ensemble d'injection suivant l'invention. Les figures 4, 5, 6 et 7 sont des diagrammes de quatre modes de mise en oeuvre de l'invention, représentent la variation de la masse des pièces obtenues par l'ensemble d'injection suivant l'invention, représenté sur la figure 3 .
Les figures 8 à 10 sont des vues partielles en coupe de trois variantes de mise en oeuvre de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un ensemble d'injection suivant l'état antérieur de la technique qui est constitué essentiellement d'une presse d'injection l', d'une trémie de remplissage 3", destinée à assurer l'alimentation en matière première de la presse, d'un vérin hydraulique 5', dont 1 ' actionnement est piloté par une servovalve 7', et d'un moule 9' dans lequel on injecte la matière sortant de la presse 1 ' .
La presse d'injection l' est pourvue de moyens d'asservissement constitués essentiellement d'un capteur de pression 11' qui est disposé dans le corps du vérin hydraulique 5 ' , et d'un consigneur 13' qui reçoit d'une part une valeur de consigne de la pression de fonctionnement de la presse et d'autre part les informations communiquées par le capteur 11', le consigneur 13' étant en communication avec la servovalve 7'. En régime de fonctionnement normal, au cours du processus d'injection, le consigneur 13' reçoit du capteur 11' les informations relatives à la pression hydraulique Ph appliquée par le vérin 5", compare celles-ci à la valeur de consigne qui a été préalablement entrée dans le consigneur 13', et agit sur la servovalve 7' afin que celle-ci assure le maintien de la pression hydraulique Ph à la valeur de consigne.
On a représenté sur la figure 2 un diagramme de fonctionnement d'une opération de moulage de pièces en polypropylène réalisée avec un tel ensemble d'injection. On a représenté sur cette figure la variation de la masse m ( exprimée en grammes ) des pièces moulées en fonction du nombre n des pièces réalisées au cours de cette opération de moulage. Ce schéma comporte plusieurs zones repérées de A à D.
La première zone A correspond à l'étape de mise en service de l'installation. On constate que la masse des pièces produites qui, à l'origine, est m0 = 11,29g augmente d'abord, passe par un maximum puis décroit jusqu'à une valeur m2 = 11,26g qui est atteinte au bout d'environ une dizaine de pièces, dans le présent exemple, pour se stabiliser ensuite par un palier. On se retrouve alors dans la zone B, où la masse mx = 11,26g des pièces produites reste constante, ce qui correspond à un régime de fonctionnement stable de l'ensemble d'injection. Dans cette zone B on constate que la régulation effectuée exclusivement sur la valeur de la pression hydraulique Ph de la presse l' est suffisante pour assurer, dans une fourchette de tolérances donnée, la régularité de fonctionnement de tout l'ensemble.
Dans la pratique, on constate que la masse
Figure imgf000010_0001
des pièces produites reste constante tant qu'aucune perturbation notable n'intervient en cours de processus.
Cependant, on sait qu'au cours d'une opération d'injection la machine est soumise, plus ou moins de façon périodique, à diverses perturbations, telles que notamment des arrêts, voulus ou non, notamment pour modifier les paramètres d'injection ou pour changer la matière à injecter, par exemple pour modifier la couleur du produit injecté. On a constaté que de telles perturbations avaient pour effet d'interrompre le régime de fonctionnement stable de la machine.
On a ainsi recréé, dans l'exemple décrit, une telle perturbation, en remplaçant, en cours de moulage, après la cinquantième pièce, le produit introduit dans la trémie 3' de la presse d'injection l' avec une matière identique (à savoir du polypropylène) mais dont l'indice de fluidité passe de 5 à 12. On a ensuite repris le cours du processus de moulage et l'on se trouve alors dans la zone C.
On constate, ainsi que représenté sur la figure 2, que la masse m des pièces produites augmente alors pour atteindre, aux environs de la soixantième pièce, une nouvelle valeur palier m2 = 11,34g.
On se trouve alors dans la zone D, et l'on constate que, bien que la masse m2 des pièces moulées reste constante, cette masse est cependant supérieure à celle des pièces produites au cours du premier palier d'une valeur Δm=m2-m1=ll , 34-11 ,26=0 , 08g, ce qui représente une variation de masse relative de 1%, ce qui est la plupart du temps supérieur au seuil acceptable dans le domaine industriel. Cette différence Δm est en effet telle que de nombreuses pièces produites se trouveront hors des spécifications prévues au cahier des charges et devront ainsi être mises au rebut. Il en sera ainsi après chacune des perturbations qui seront susceptibles d'intervenir en cours de processus. Outre que cette augmentation de masse se traduit par des variations dimensionnelles des pièces produites qui peuvent les rendre inacceptables, elle implique également une augmentation non négligeable de la matière première consommée, ce qui représente un surcoût.
On doit ainsi convenir que la seule régulation de la pression hydraulique Pn de la presse d'injection l' n'est pas suffisante pour compenser les diverses perturbations qui se manifestent au cours d'une opération de moulage.
Bien entendu, dans la pratique, dès que l'utilisateur constate l'augmentation de poids des pièces produites, il intervient sur le réglage de la pression hydraulique Pn commandant la presse pour pallier ce défaut. Cependant, un tel mode opératoire présente un premier inconvénient qui est de nécessiter une surveillance et une intervention manuelle d'un opérateur, et un second inconvénient qui est de produire, malgré une intervention si rapide qu'elle soit de celui-ci, des pièces hors normes puisque les réactions de l'installation se font avec une importante inertie.
Le procédé de régulation suivant l'invention se propose de pallier cet inconvénient et de rendre le diagramme de distribution de la masse des pièces produites plus régulier, même dans le cas de l'apparition d'une perturbation .
On décrira ci-après l'ensemble d'injection suivant l'invention en regard de la figure 3. Cet ensemble d'injection se compose d'une presse d'injection 1 qui est alimentée par une trémie de remplissage 3, d'un vérin hydraulique 5 dont 1 'actionnement est piloté par une servovalve 7 qui est elle-même contrôlée par une interface de régulation 8, et un moule 9 dans lequel est injectée la matière à mouler. Des moyens de calcul 12 pourvus d'une interface appropriée 14 sont en mesure d'une part d'enregistrer des données provenant de divers capteurs disposés sur l'ensemble d'injection et d'autre part d'adresser les consignes de fonctionnement à la servovalve 7 via l'interface de régulation 8. A l'intérieur du moule 9 on a disposé dans ce but plusieurs capteurs, à savoir un capteur 15 de la température Tn du matériau injecté et un capteur 17 de la pression Pm existant dans le moule 9. Ces capteurs sont reliés à une interface d'entrée 19 qui est reliée aux moyens de calcul 12, qui sont constitués notamment d'un micro-ordinateur.
Le procédé permettant de commander cet ensemble d'injection comporte une première étape qui consiste à établir, pour un produit à mouler donné, un matériel donné et un matériau spécifique à mouler donné, des relations de corrélation de divers paramètres du procédé qui ont une influence sur la géométrie de la pièce, et notamment la viscosité i| de la matière et la pression P„ de celle-ci en cours de moulage, soit avec la masse m du produit moulé soit avec au moins une dimension 1 de ce produit. Ces relations de corrélation seront effectuées de façon expérimentale en réalisant des séries d'expériences spécifiques. On obtient ainsi les relations : m=f(η) ou l=f(η) (1) m=f(Pm) ou l=f(P (2) Sur le plan pratique la mesure de la viscosité sera effectuée à partir de la mesure de la pression Pm et de la mesure de la température Tm de la matière à 1 ' intérieur du moule 9 qui sont des paramètres corrélés à la viscosité η. Ces mesures sont effectuées à l'aide des capteurs respectifs 17 et 15, et leurs valeurs respectives sont communiquées aux moyens de calcul 12 qui, au moyen de programmes spécifiques, établiront la valeur de la viscosité η.
Dans une seconde étape du procédé suivant l'invention on effectue un traitement, de préférence en l'espèce un traitement statistique, des différentes relations de corrélation obtenues précédemment, afin de définir un modèle analytique qui permet d'exprimer la masse de l'échantillon, ou une dimension 1 de celui-ci, par la fonction : m=f(η,Pm) ou l=f(η,lm) (3)
Dans une troisième étape du procédé suivant l'invention on déduit, de ce modèle analytique, la loi de pression de la matière injectée, notamment par une inversion de celui-ci. On obtient ainsi la fonction :
Pπ,=f(η,m) ou Pm≈f{η,l) (4)
Cette fonction, qui représente la pression qui doit exister à chaque injection à l'intérieur du moule 9 pour que, tout au long de la production, et malgré les diverses perturbations qui se manifestent, la masse m des pièces produites, ou une dimension 1 de celles-ci, soit sensiblement constante, ne peut bien entendu pas être mise en oeuvre directement pour commander la presse hydraulique. C'est pourquoi on fait appel à une interface de régulation 8, qui a été étalonnée de façon à appliquer au vérin hydraulique 5, par l'intermédiaire de la servovalve 7, la pression hydraulique Ph adéquate pour obtenir dans le moule 9 une pression matière Pm déterminée.
Ces trois premières étapes du procédé sont effectuées avant le lancement du processus de moulage. Ensuite on effectuera, de préférence avant le moulage de chacune des pièces, la mesure des paramètres de fonctionnement, à savoir la viscosité η et la pression de la matière Pm . Préférentiellement cette opération sera effectuée en temps masqué, pendant l'étape de remplissage du moule 9.
On a représenté sur la figure 4 un diagramme de onctionnement, obtenu avec l'ensemble d'injection représenté sur la figure 3 qui est du même type que le diagramme représenté figure 2. Ce diagramme figure donc un processus d'injection de pièces identiques dans lequel, comme précédemment, on a fait intervenir, après le moulage de cinquante pièces, une perturbation identique. On constate, sur cette courbe de fonctionnement, que si la variation de la masse m des pièces qui se produit en début de fonctionnement de la presse, c'est-à-dire lors de la production des dix premières pièces, n'est guère modifiée, par contre la variation Δm=m2-m1=ll, 32- 11,26=0, 06g de la masse des pièces qui est constatée entre les deux paliers correspondant au deux modes de fonctionnement stable avant et après une perturbation, est limitée par rapport à l'état antérieur de la technique. On constate ainsi que l'on passe d'un niveau de dispersion des pièces de 0,08g à un niveau de 0,06g, ce qui représente une amélioration d'environ 25%. Les résultats fournis par le procédé suivant l'invention peuvent être améliorés en prenant en compte d'autres paramètres de fonctionnement, et notamment la température Tw de l'outillage utilisé, c'est-à-dire principalement la température du moule et des moyens d'injection. Pour ce faire on adjoint aux capteurs précédemment mentionnés un capteur 21 (représenté en pointillés sur la figure 3) qui fournit à l'interface d'entrée 19 la température Tw de l'outillage et notamment du moule 9.
Comme précédemment, on établit une relation de corrélation entre la température du moule Tw et la masse m, ou l'une des dimensions 1 du produit moulé. Cette relation de corrélation est établie de façon expérimentale. On obtient ainsi la relation : m=f(Tw) ou l=f(Tw) (6) On effectue ensuite, comme exposé précédemment, un traitement, notamment de type statistique, des différentes corrélations obtenues afin de définir un nouveau modèle qui intègre le paramètre Tw relatif à la température de 1 Outillage : m=f(η,Pm,Tw) ou l=f(η,Pm,Tw) (7) Comme précédemment, on déduit de ce modèle analytique la loi de pression de la matière injectée par inversion de celui-ci. On obtient ainsi la fonction :
Pm=f(η,m,Tw) ou Pπ=f (η,l,Tw) (8) qui représente la pression qui doit exister à chaque injection à l'intérieur du moule 9 pour que, tout au long de la production, et malgré les diverses perturbations qui se manifestent, la masse m, ou la dimension 1, des pièces produites soit sensiblement constante.
On a représenté sur la figure 5 un diagramme de fonctionnement similaire à ceux représentés sur les figures
2 et 4 qui montre un processus d'injection dans lequel, comme précédemment, on a fait intervenir, après le moulage de cinquante pièces, une perturbation identique aux précédentes .
On constate, sur ce diagramme de fonctionnement, qu'à la mise en service il ne subsiste qu'une légère variation de masse correspondant à un pic pour une masse m2=l 1,34g pour cinq pièces fabriquées. La masse des pièces produites redevient ensuite égale à la masse m0 d'origine soit 11,31g.
On constate également que la variation de masse maximale qui se manifeste après la perturbation survenant en cours de moulage et qui était (après cinquante pièces comme précédemment dans l'exemple précédent), d'environ 0,06g, soit une variation relative de 0,5%, n'est plus désormais que de 0,05g soit une variation relative de 0,4%.
Au vu des résultats obtenus, représentés sur les schémas des figures 2 , 4 et 5 , on a établi les écarts types respectifs (E.T) obtenus par les méthodes conventionnelles et suivant l'invention.
- E.T par méthode conventionnelle (fig.2) : 0,028g
- E.T par méthode suivant l'invention ou méthode de régulation automatique (fig.4) : 0,015g
- E.T par méthode de régulation automatique avec correction de température de l'outillage (fig.5) : 0,009g
Le procédé suivant l'invention peut encore être affiné en introduisant une boucle de contrôle qui permet d'introduire dans la loi de commande de pression Pm un terme correctif de faible poids (méthode adaptative). Ce terme correctif est basé sur la mesure de la masse des pièces produites, (et/ou l'une des dimensions du produit).
Ainsi on effectue, en cours de processus de moulage, de façon soit continue soit périodique, un contrôle de la masse des pièces produites, de façon à déterminer la différence de masse Δm entre la masse de la pièce et la masse de consigne mç* .
Δm =(m-mo ) ( 9 )
On établit ensuite, de façon expérimentale, la corrélation entre Δm et ΔPm, c'est-à-dire la variation de pression qui doit être imposée à la pression matière Pm pour rétablir une masse égale à la valeur de consigne mQ.
ΔPm = f(Δm) (10) On obtient ainsi la pression Pm c'est-à-dire la pression qui doit exister à l'intérieur du moule 9 pour que, tout au long du moulage, et malgré les diverses perturbations qui se manifestent, la masse m des pièces produites soit sensiblement constante.
On a représenté sur la figure 6 un tel mode de mise en oeuvre qui est exprimé par un diagramme de fonctionnement similaire à ceux représentés sur les figures 2, 4 et 5 et qui montre un processus d'injection dans lequel, comme précédemment, on a fait intervenir, après le moulage de cinquante pièces, une perturbation identique aux précédentes .
Si l'on compare ce diagramme à celui de la figure 5 on constate, qu'à la mise en service, la variation de masse est légèrement atténuée et que la variation de masse maximale qui se manifestait après la perturbation survenant en cours de moulage et qui était d'environ 0,05g, soit une variation relative de 0,44%, n'est plus désormais que de Δm≈mj-π ≈ll , 31-11 ,28=0, 03g, soit une variation relative d'environ 0,26%.
Si l'on compare les écarts types respectivement obtenus par les méthodes conventionnelles (figure 2), par la méthode dite de régulation automatique (figure 4), par la méthode de régulation automatique avec correction de température (figure 5) et par la méthode dite adaptative ( igure 6 ) ,
- E.T par méthode conventionnelle (fig.2) 0,028 g - E.T par méthode de régulation automatique (fig.4) 0,015 g
- E.T par méthode de régulation automatique avec correction de température de l'outillage (fig.5) 0,009 g
- E.T par méthode adaptative (fig.6) 0,004 g on constate que l'amélioration apportée, par rapport aux méthodes conventionnelles, par la méthode de régulation automatique est de l'ordre de 65% et lorsqu'elle est complétée par la méthode adaptative elle est de l'ordre de 85%.
Par ailleurs le fait de disposer, suivant l'invention, un capteur de pression dans le moule 9 est également intéressant en ce qu'il permet de contrôler le remplissage correct de celui-ci.
Ainsi, dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, représenté sur la figure 8, on dispose le capteur de pression 17 au voisinage de la sortie 16 de la buse 20 avec laquelle on injecte la matière dans le moule 9. Ainsi, dès que le capteur 17 indique une montée en pression cela signifie que la matière injectée dans le moule comprime celui-ci et donc que le moule est rempli de matière.
On peut également, suivant l'invention, ainsi que représenté sur la figure 9, disposer le capteur de pression 17 non pas dans le moule 9 mais à l'intérieur de la buse d'injection 20, à proximité de la sortie 16 de celle-ci. On peut également, comme représenté sur la figure 10, disposer le capteur 17, dans le nez de la presse d'injection 1, en aval de la vis d'injection 25 et du clapet anti-retour 27 de celle-ci. De tels mode de mise en oeuvre sont particulièrement intéressants en ce qu'ils permettent de réaliser un contrôle de la pression de la matière sans qu'il soit nécessaire pour autant de disposer le capteur 7 à l'intérieur du moule 9, ce qui est techniquement intéressant car l'on peut ainsi disposer d'une presse qui comporte l'ensemble des commandes de régulation. Ces moyens de détection de fin d'étape de remplissage du moule peuvent être préférentiellement en communication avec des moyens de temporisation qu'ils déclenchent dès que le moule 9 est rempli.
De tels moyens de temporisation sont intéressants en ce qu'ils permettent à l'ensemble des moyens électroniques assurant la commande du processus de moulage de se réinitialiser. La nécessité d'une telle réinitialisation est d'autant plus forte lorsque l'on passe, comme c'est habituellement le cas, d'une logique de régulation calée sur la vitesse (lors de la phase de remplissage du moule) à une logique de régulation calée sur la pression (lors de la phase de maintien en compression).
On a décrit précédemment un processus de régulation d'un ensemble de moulage qui est réalisé à partir de la pression p„ de la matière injectée dans le moule, ou dans une zone proche de celui-ci. Cependant la présente invention peut également être mise en oeuvre à partir de la force d'injection qui, dans ce cas particulier, revient au contrôle de la pression hydraulique Ph qui est appliquée à la matière à injecter. Pour ce faire on établit comme précédemment, de façon expérimentale ou analytique, les relations : m=f (η) ou l=f (η) (1' ) m=f(Pn) ou l=f(Ph) (2') puis m=f(η,Ph) ou l=f(Ph) (3' ) et enfin la fonction Ph qui représente la pression hydraulique à appliquer à la matière pour que tout au long de la production et malgré les diverses perturbations qui se manifestent, la masse m des pièces produites ou au moins l'une de leurs dimensions soient sensiblement constantes :
Ph=f(η,m) (4')
On a représenté sur la figure 7 un diagramme de fonctionnement du même type que ceux représentés précédemment. On constate sur celui-ci que la variation
Δm=m2-ml=ll , 32-11 , 26 =0 , 06g de la masse des pièces qui est constatée entre deux modes de fonctionnement stables avant et après une perturbation est limitée par rapport à l'état antérieur de la technique. On constate ainsi que l'on passe d'un niveau de dispersion des pièces de 0,08g à un niveau de 0,06g, ce qui représente une amélioration d'environ 25%.
Comme précédemment, on peut bien entendu appliquer la correction due à la température Tw de l'outillage Ph= f(η,m,Tw) éventuellement complétée du terme correctif provenant du contrôle continu ou régulier de la masse m des pièces produites, ou d'au moins l'une de leurs dimensions.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de commande et de régulation d'une presse de moulage par injection, notamment de polymères, qui est actionnée par des moyens (5) aptes à exercer sur la matière à mouler une force, dite force d'injection, qui comprend essentiellement deux phases, à savoir une phase de remplissage, au cours de laquelle la matière à mouler est introduite dans le moule, qui est suivie d'une phase de maintien en pression, au cours de laquelle on applique à la matière une pression déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à :
- établir des relations de corrélation respectives entre la masse (m), et/ou au moins l'une des dimensions (1), d'un produit moulé avec au moins certains paramètres de fonctionnement de la presse, à savoir d'une part la viscosité (η) de la matière dans le moule (9) ou un paramètre (T^P^ corrélé avec celle-ci, et d'autre part, soit la pression (Pm) de la matière dans le moule, soit la pression d'injection (Pn) générant la force d'injection,
- effectuer un traitement, notamment statistique, de ces différentes relations de corrélation, afin de définir un modèle analytique exprimant la masse (m), et/ou ladite dimension (1), du produit moulé en fonction des susdits paramètres de fonctionnement ( η,Tm,Pm,Ph) ,
- déduire de ce modèle analytique une loi de commande de la force qui doit être appliquée par la presse à la matière contenue dans le moule au cours de la phase de 11
maintien en pression en fonction, soit de la pression (Pm) de la matière dans le moule, soit de la pression d ' injection (Ph) ,
- mesurer à chaque cycle d'injection les paramètres de fonctionnement de la presse, à savoir d'une part la viscosité (η) de la matière dans le moule, ou un paramètre (Pm,Tm) corrélé à celle-ci, et d'autre part, soit la pression (Pn) de la matière dans le moule, soit la pression d'injection générant la force d'injection, - commander la force de maintien appliquée par la presse à la matière au cours de la phase de maintien en pression à partir de ce modèle analytique.
2.- Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les étapes d'établissement desdites relations de corrélation respectives, de réalisation dudit traitement statistique de ces différentes relations de corrélation, et d'établissement de ladite loi de commande de la force d'injection sont effectuées préalablement aux opérations de moulage.
3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les opérations de mesure des paramètres de fonctionnement de la presse (η,Tm,Pm,Ph,Tw) sont réalisées pendant la phase de remplissage.
4.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on prend en compte dans les susdites étapes un paramètre de onctionnement supplémentaire, à savoir la température (Tw) de 1 Outillage.
5.- Procédé suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on effectue, au cours de l'opération de moulage, un contrôle de la masse (m) de produits moulés, et/ou d'au moins une dimension (1) de ceux-ci, l'on établit une relation de corrélation entre la variation (Δm) de la masse (m) de ces produits, et/ou de ladite dimension (1), par rapport à une valeur de référence (mo,l0) avec, soit la pression (Pm) de la matière dans le moule, soit la pression d'injection (Ph), de façon à apporter à la loi de commande de la force de maintien un terme de correction.
6.- Dispositif de commande et de régulation d'une presse de moulage par injection, notamment de polymères, qui est actionnée par des moyens aptes à exercer sur la matière à mouler une force, dite force d'injection, de façon à mettre en oeuvre une phase de remplissage au cours de laquelle on introduit la matière dans le moule par une buse d'injection (20), suivie d'une phase de maintien en pression au cours de laquelle on applique à la matière une pression déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de fin de phase de remplissage, aptes à commander la mise en oeuvre de la phase de maintien en pression.
7.- Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de temporisation déclenchés par les moyens de détection de fin de phase de remplissage, et qui sont aptes à commander la mise en oeuvre de la phase de maintien en pression.
8.- Dispositif suivant l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à mesurer la pression (Pm) de la matière dans le moule, qui sont situés dans une zone proche d'un point d'injection de la matière dans ce dernier.
9.- Dispositif suivant l'une des revendications 6 à
8 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à mesurer la pression (Pm) de la matière, qui sont disposés à l'intérieur de la buse d'injection (20) dans une zone de celle-ci proche de sa sortie (16).
10.- Dispositif suivant l'une des revendication 6 ou 7 caractérisé en ce qu ' il comporte des moyens aptes à mesurer la pression (Pm) de la matière dans le moule, qui sont situés en amont de celui-ci, à l'intérieur de la tête de la presse d'injection et en aval d'un clapet anti-retour (27) de celle-ci.
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