Brevet FR2285985A1 — publié le 19760423

La présente invention concerne la surveillance et la commande des processus opératoires et appareils de moulage par injection. Dans le domaine du moulage par injection, la commande des opérations ou des processus va des ensembles très élémentaires, qui exigent une compétence appréciable si l'on veut obtenir des résultats satisfaisants, aux dispositifs à technologie avancée, dans lesquels des appareils de surveillance élaborés sont liés à une calculatrice qui commande la totalité des opérations de mou labre. Entre ces deux extrêmes se trouvent des ensembles modérément simples qui se concentrent sur une, ou peut-etre deux importantes variables opératoires, afin de régler celles-ci a l'intérieur de lignites présélectlonnées. On considère généralement, comme constituant des variables opératoires d'importance fondamentale, les conditions du moule telles que volume injecté et/ou profil de pression dans la cavité, On considère également, comme présentant de l'importance, la température de la masse fondue ou coulée, par exemple dans le cylindre et/ou à la buse d'injection ; quand on utilise celle-ci comme facteur de commande, le moule proprement dit est traité comme constante du procédé, la présente invention se situe dans cette dernière catégorie. La mesure par moyens classiques de la température de coulée à la buse et/ou au cylindre, n'est pas facile, car l'inertie thermique du cylindre est appréciable et c'est par suite avec un retard non négligeable que s'opère la conversion d'un changement de température en un ordre destiné à l'élément de chauffage du cylindre. D'ordinaire le moyen de chauffage consiste en un certain nombre de bandes chauffantes électriques disposées à intervalles le long du cylindre et l'on fait varier l'énergie fournie aux bandes pour augmenter ou réduire la température. Un des objets de la présente invention est d'atténuer les difficultés qui resultent d'une réponse "paresseuse" aux changements de température. l'invention propose à cette fin un procédé de commande de la température de coulée dans une machine à mouler par injection, comprenant les opérations qui consistent à créer un signal de sortie correspondant à la température de coulée au moyen d'un thermocouple de faible capacité thermique disposé en contact avec la coulée, à échantillonner le signal de sortie à un instant présélectionné du cycle de moulage, à dériver du signal d'échantillon nage un signal de commande de processus, et à appliquer celui-ci à la commande de la température de coulée, De préférence, on mesure la température de coulée directement à la buse d'injection au moyen d'un très mince élément de thermocouple à capacité thermique extrêmement faible. les thermocouples que l'on a employés jusqu'à présent pour mesurer la température de coulée à la buse d'injection sont munis d'un élément chauffant à anneau de protection pour égaliser les variations de température mesurée. Cette circonstance, s'ajoutant a la masse des appareils, a rendu pratiquement impossible la mesure de rapides changements de température ; en fait de telles mesures ont même été jugées indésirables. La demanderesse a trouvé que la température instantanée de la coulée à la buse d'injection constitue une indication sensible des conditions du cylindre. De préférence, on échantillonne toujours la température au même point du cycle de moulage, et la demanderesse préfère, en pratique, échantillonner la sortie du thermocouple pendant la course d'injection, parce que celle-ci correspond à un pic de la température de coulée, Une fois échantillonné le signal de sortie du thermocuuple en un point particulier du cycle de moulage, on compare l'échan-- tillon de signal à un signal de référence correspondant à une température de coulée désirée pour donner un signal différentiel, dont on utilise le signe et la grandeur pour créer le signal de commande de processus que l'on applique aux bandes chauffantes afin de commander la température- de la coulée, le dispositif opérant de manière à réduire à zéro ce signal différentiel. On comprendra que les bandes chauffantes du cylindre sont normalement aménagées en groupes, un exemple typique présentant trois groupes qui forment trois zones de chauffage. A chaque zone de chauffage est associé un thermocouple et, dans une machine classique de moulage par injection, ce sont les signaux de sortie de ces thermocouples que l'on emploie pour établir une mesure de commande de température du matériau dans le cylindre.Dans l'application de la présente-invention à une telle disposition, il est avantageux d'utiliser le système connu de commande de température que l'on vient de décrire, afin d'établir un niveau primaire de commande de température pour le matériau du cylindre0 le signal de commande de processus, dérivé selon -l'invention, de la température de la coulée est alors utilisé pour effectuer une commande étroite ou précIse de la température0 On peut, par exemple, se servir du signal de commande de processus pour augmenter ou diminuer les signaux du, ou des thermocouples associés aux ban- des chauffantes, les dispositions etant telles que, tandis que ces thermocouples commandent la température de cylindre dans de larges l limites, le signal de commande de processus doue un r81e prédominant dans la commande de changements de température relativement faibles. L'utilisation de la température réelle de la masse fondue ou coulée en un point donné du cycle, au lieu de la valeur moyenne donnée par un dispositif classique à thermocouple, permet d'améliorer dans une mesure appréciable la commande de la température de coulée au moment de l'injection, ce qui fournit une meilleure commande de qualité des articles moulés. En outre, les disposirions selon 'invention n'augmentent pas de mire sensible le coût de la machine de moulage, cur les éléments électroniques qu'elle utilise sont aussi bien faciles à se procureur que peu couteux. Isr exemple le circuit l'échantillonnage eut consister en un amplificateur opérationnel servant à amplifier le signal à bas niveau provenant du thermocouple et suivi d'une porte à deux entrées déclenchée par l'unité de commande principale de la machine pour former un signal de sortie à un instant déterminé au cours du fonctionnement de la machine. Le comparateur peut lui aussi être un amplificateur opérationnel ; le système de commande à thyistor est entièrement de type classique. L'invention vise aussi une machine à mouler par injection équipée d'un dispositif de-colimande tel qu'elle le propose, ainsi qu'un te dispositif se présentant sous la forme d'une unité accessoire à ajouter à une machine classique de moulage par injection. On va décrire ci-après un mode de réalisaton de l'invention, chaisi à titre d'exemple et représenté sur la figure unique du dessin annexé, montrent l'organigramme d'une partie d'appareil fie commande s'opérations nou machine à Rouler par injection, Sur le dessin : Un thermocouple T à fil mince, monté dans la buse N d'une machine à mouler par injection, est relié à un circuit échantillonneurS, l,a sortie VT du thermocouple étant échantillonnée pérodiquement par S en réponse à un signal VF dérivé du système de commande principal de la machine (non représenté).Le signal est réglé dans le temps de @anière re a activer S pendant la cour- se d'injection, à un instant ou la température de la coulée présente un pie du fait de ses propriétés visco-élastiques sous pression. Un- comparateur C compare V,, valeur d'échantillonnage de avec une tension de référence pré-réglée VR correspondant à une valeur désirée de température de coulpe.Le signal de différence VC provenant du comparateur est appliqué à une unité de commande classique TC à thyristor pour régler l'intensité de courant four T @@ @@@@ @@@@@@ @@@@@@@@@@@ @ @@ @@@@@@@@ @@ @@@@@@ @C @@@ @@@@@@@ a un signal V provenant d'un thermocouple R associé aux bandes chauffantes , l'agencement étant tel que ie signal VTC sert à effectuer une commande primaire, ou grossière, de la température au cylindre, tandis que le signal VC fournit la commande finale et précise recherchée. Dans ce cas l'unité TC comporte des moyens capables de combiner les signaux VTC et VC pour produire l'effet désiré, VC augmentant ou diminuant le signal VTC, celui-ci étant simplement une mesure de la tcmpératurc moyenne décelée par le thermocouple R. Il est entendu que les dispositions décrites et représentées pourront faire l'objet de modifications et variantes sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVEfl)ICATI0NS 1. Procédé de commande de température de la masse fondue ou coulée dans une machine à mouler par injection, caractérisé par les opérations consistant à créer un signal de sortie correspondant à la température de la coulée au moyen d'un thermocouple de faible capacité thermique disposé en contact avec la coulée, à échantillonner le signal de sortie à un instant présélectionné du cycle de moulage, à dériver du signal d'échantillonnage un signal de commande de processus, et à appliquer celui-ci à la commande de température de la coulée, 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel le signal de sortie correspondant à la température de coulée est engendré par un thermocouple de faible capacité thermique disposé en contact avec la coulée, à la buse d'injection ou à proximité de cel le-ciO 3.Procédé suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel le signal de sortie est échantillonné au même point de cycle, au cours de cycles successifs d'op-ération de moulage. 4. Procédé suivant la revendication 3, dans lequel on échantillonne- le signal de sortie pendant la course d'injection. 5. Procédé suivant une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on compare le signal de sortie échantillonné avec un signal de référence correspondant à une valeur désirée de température de coulée, et l'on utilise le signe et la grandeur d'un signal différentiel résultant de cette comparaison, pour créer le signal de commande de processus, que l'on applique alors à l'ajustage de la température de coulée, dans le sens requis pour réduire à zéro le signal différentiel0 6o Procédé suivant la revendication 5, dans letuel on ajuste la température de coulée, à l'aide du signal de commande de processus, en faisant varier l'énergie fournie à des bandes chauffantes de la machine à mouler par injection, 7.Procédé suivant la revendication 6, dans lequel on applique le signal de couimande processus à l'augmentation ou à la diminution d'un signal de commande primaire de température, provenant d'un thermocouple associé aux bandes chauffantes0 8. Appareil de commande de température de la coulée pour machine à mouler par injection, caractérisé par le fait de comprendre en combinaison un thermocouple à faible capacité thermique, à disposer en contact avec la coulée, un circuit déchan- tillonnage capable d'échantillonner périodiquement le signal de sortie du thermocouple, et des moyens capables d'agir en réponse au signal d'échantillonnage pour engendrer un signal de commande de température. 9. Appareil suivant la revendication 8, comportant- en outre un comparateur agencé pour comparer le signal de sortie avec un signal de référence correspondant à une valeur désirée de température de coulée de manière à engendrer un signal différentiel, et un. moyen de commande à thyristor capable, en réponse à ce signal différentiel, de faire varier l'énergie fournie à la coulée pour la chauffer, de manière à réduire à zéro ce signal différentiel. 10. Machine à mouler par injection munie d'un appareil suivant la revendication 8 ou 9o