Brevet FR2470669A1 — publié le 19810612

L'invention concerne un procédé de régulation de l'épais- seur de la feuille dans une installation d'extrusion-soufflage comportant une bague de filière divisée en secteurs de correc- tion munis d'organes de réglage final, un dispositif de cali- brage des feuilles et un dispositif de réception et d'enrou- lement des feuilles. Par le DE-OS 2 723 991, on connaît une filière annulaire pouvant être centrée et par le DE-AS 2 140 194 une filière annulaire divisée en secteurs d'équilibrage de température au moyen desquels on peut influencer, lors de l'extrusion de ma- tières synthétiques, la distribution de tolérances d'épais- seur sur la circonférence du produit extrudé. La demanderesse s'était déjà penchée sur le problème qui consiste à adjoindre dans une position correcte, aux sec- teurs de la bague de filière par lesquels elles ont été extru- dées, des régions déterminées de la circonférence de la gaine soufflée ou mise à plat, dont l'épaisseur a été mesurée, en tenant compte de la torsion qu'a subi la gaine par suite de son extraction avec inversion, ou renversement afin de pouvoir apporter des corrections appropriées aux secteurs correspon- dants de la bague de filière dans le cas o des écarts d'é- paisseur ont été mesurés dans les secteurs de la feuille qui correspondent aux régions de la circonférence. Or, on a trouvé que l'on peut faire correspondre les secteurs de la gaine sur lesquels a eu lieu la mesure d'épais- seur aux secteurs de la bague de filière par lesquels ils ont été extrudés, d'une autre façon qu'en annulant à nouveau, par calcul ou par torsion correspondante et rotation conjointe des dispositifs de mesure, la torsion qu'a subie la gaine à cause de la réception avec renversement. En effet, les diffé- rents secteurs de la gaine extrudée et soufflée subissent aussi une torsion, relativement à la bague de filière, par le fait que des endroits épais occupent un plus petit secteur et des endroits minces un plus grand secteur et que les endroits épais et minces s'influencent mutuellement de sorte qu'il ne suffit pas de tenir compte de la rotation imprimée à la gaine par le renversement de la réception pour assurer une position relative correcte entre les différents secteurs de la feuille et les secteurs correspondants de la bague de filière. L'invention a pour but de perfectionner le procédé de régulation de l'épaisseur de la feuille dans une installation d'extrusion de feuilles soufflées, en adjoignant avec une po- sition correcte les secteurs de la feuille sur lesquels les tolérances d'épaisseur ont été mesurées aux secteurs de la bague de filière munis d'organes de réglage final, compte tenu aussi du déplacement des secteurs de la feuille en direc- tion circonférentielle, dûâ aux endroits minces et épais. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que d'après les épaisseurs de feuille mesurées sur la circon- férence de la feuille, conformément au nombre des secteurs de correction, on forme des secteurs de feuille ayant une ai- re de section égale, que l'on considère comme extrudé dans une position correcte le secteur de feuille qui présente un maximum ou un minimum d'épaisseur, pour la détermination du secteur de correction qui lui est adjoint et que l'on adjoint dans l'ordre les secteurs de feuille suivants, ayant une aire de section égale, aux secteurs de correction suivants et que l'on modifie le débit et l'aire de section ou la tem- pérature du secteur de correction chaque fois en cause jusqu' a ce que les longueurs circonférentielles des secteurs de feuille qui ont une aire de section égale soient égales. Pour compenser les tolérances d'épaisseur mesurées, on peut tout d'abord partir de cette idée que des secteurs de feuille ayant une aire de section égale ont été extrudés par les sec- teurs de correction correspondants de la bague de filière avec une longueur circonférentielle égale. Si la bague de fi- lière est subdivisée en un nombre suffisant de secteurs de correction, on peut partir de cette idée qu'il n'y a plus de variations notables des tolérances d'épaisseur dans les sec- teurs de feuille extrudés par ceux-ci et ayant une aire de section égale, si ces secteurs présentent des longueurs cir- conférentielles égales. Les organes de réglage final de la bague de filière peu- vent aussi modifier la température du secteur de correction dont il s'agit jusqu'à ce que les longueurs circonférentielles des secteurs de feuille qui ont une aire de section égale soient égales. Cette influence exercée sur la température par les secteurs de correction peut être prévue à la place du centrage de la bague de filière ou de l'influence de la bague de filière sur le débit, ou en même temps que ces mesures. Le procédé selon l'invention peut s'appliquer à des ins- tallations d'extrusion de feuilles soufflées avec ou sans réception de feuilles à renversement. Dans le cas d'une ré- ception à renversement, on fait correspondre le secteur de feuille considéré comme extrudé dans une position correcte à son secteur de correction par une rotation inverse corres- pondante. Cette rotation inverse peut être obtenue par calcul ou par une rotation et une déviation correspondantes des dis- positifs de mesure. Etant donné que la régulation selon l'in- vention évite des variations notables des tolérances d'épais- seur de la feuille, elle permet en principe de se passer de la réception de feuilles à renversement pour la répartition hélicoïdale des endroits épais et minces sur l'enroulement de feuille. Le procédé de régulation selon l'invention, dans lequel on commence par mesurer les tolérances d'épaisseur sur la cir- conférence de la gaine sans que la position relativement aux dispositifs de réglage final de labague de filière soit cor- recte et ensuite on les fait correspondre à ceux-ci avec une position correcte, peut être mis en oeuvre de façon particu- lièrement avantageuse avec utilisation de microprocesseurs. A cet effet, selon un mode d'exécution particulièrement préfé- rentiel de l'invention, on subdivise la circonférence de la gaine soufflée ou mise à plat en secteurs de feuille ayant la même longueur circonférentielle, dont le nombre est au moins égal au nombre des secteurs de correction et qui forment des secteurs de mesure sur la longueur circonférentielle desquels on mesure l'épaisseur de la feuille, on forme la moyenne d' épaisseur de chaque secteur de feuille d'après les épaisseurs de feuille mesurées, on forme ensuite des secteurs de feuille ayant des largeurs corrigées que l'on augmente ou que l'on diminue en proportion de l'épaisseur moyenne de la feuille pour les amener à la moyenne d'épaisseur du cas d'espèce, que l'on additionne les largeurs corrigées en tant qu'endroits minces ou endroits épais, et que l'on divise la somme par le nombre des secteurs de correction et que sur les secteurs de feuille correspondant aux secteurs de correction on forme de nouvelles moyennes d'épaisseur qui constituent une mesure du commandement de correction destiné au dispositif de réglage final du secteur de correction adjoint dans une position cor- recte. En convertissant la largeur des secteurs de feuille uniformément divisés sur la circonférence de la feuille, en proportion des moyennes partielles d'épaisseur, pour les ame- ner à l'épaisseur moyenne de la feuille, on réduit la largeur des secteurs aux endroits minces et on l'augmente aux endroits épais. Si maintenant on forme la somme de toutes les largeurs des secteurs partiels convertis et si l'on divise cette somme conformément au nombre des secteurs de correction de la bague de filière, on forme des secteurs de feuille qui, aussi long- temps que l'on mesure des tolérances d'épaisseur différentes, présentent des longueurs différentes en direction circonfé- rentielle. Les secteurs de feuille présentant le minimum ab- solu et/ou le maximum absolu d'épaisseur sont enregistrés comme ayant une position correcte relativement au secteur de correction correspondant de la bague de-filière, donc au sec- teur de la fente de filière par lequel on admet qu'ils sont extrudés. On décale latéralement tous les autres secteurs partiels convertis, conformément à la position du minimum ou du maximum de tolérance. Les moyennes partielles d'épaisseur des secteurs de feuille qui ont maintenant une position cor- recte constituent la mesure de l'impulsion de correction des organes de réglage final adjoints aux secteurs de correction de la bague de filière. Avantageusement, le nombre des secteurs de mesure de la gaine représente plusieurs fois, en tous cas au moins quatre fois le nombre des secteurs de correction de la filière de la tête de soufflage. D'autres modes d'exécution avantageux de l'invention sont expliqués ci-après. On décrira maintenant plus précisément un exemple d'exé- cution de l'invention à propos des dessins sur lesquels: - la figure 1 est une élévation latérale schématique d' une installation d'extrusion-soufflage comportant des disposi- rifs de mesure des tolérances d'épaisseur; - la figure 2 est une vue schématique de la combinaison entre le dispositif de mesure d'épaisseur et les organes de réglage final servant à corriger la fente de filière; - la figure 3 est une représentation quantitative des rapports entre la variation des tolérances d'épaisseur dans la feuille soufflées et la fente de filière et - la figure 4 est une représentation schématique de la transformation des valeurs de mesure pour la corrélation en position correcte avec les secteurs de correction de la bague de filière. Dans l'installation représentée schématiquement par la figure 1, l'extrudeuse 1 amène la matière thermoplastique fondue à transformer, par le raccordement 2, à la tête de soufflage 3 munie de l'anneau de refroidissement 4, o la ma- tière fondue est transformée en gaine 5. A la hauteur de la ligne de solidification 6 de la feuille est prévu un disposi- tif de calibrage de feuille 7, indiqué schématiquement, qui détermine le diamètre de la gaine et donc la largeur de la bande de feuille mise à plat. Au moyen des plaques de mise à plat 8, on met à plat la gaine, elle est tirée par les rou- leaux de réception et les rouleaux à renversement 9 qui sui- vent, amenée sous forme de bande mise à plat 10 par les rou- leaux directeurs 11 à l'enrouleur fixe 12 et enroulée. De préférence au dessus du dispositif de calibrage 7 est disposée, sur une traverse annulaire 15, la tête de mesure 14, la flèche 16 indiquant le mouvement de mesure de - 360 . Lé mouvement de mesure se superpose au mouvement de rotation im- primé à la gaine par la réception à renversement de sorte qu' il s'effectue chaque fois une mesure d'épaisseur sur toute la circonférence de la gaine. Un dispositif de mesure14 qui détennioel'épaisseur simple de la feuille peut aussi par exemple être prévu dans une posi- tion 14' adjointe aux plaques de mise à plat 8 ou à la suite du dispositif de réception à renversement 9, sur une région marginale de la bande de feuille mise à plat 10, en tant que système de mesure 14"; dans ce dernier cas, on mesure l'apais- seur double de la feuille que l'on peut utiliser avec une exactitude suffisante comme valeur mesurée d'épaisseur de la bande de feuille simple, car la mesure s'effectue directement sur la région marginale o il n'y a pas à prévoir de varia- tions brusques de l'épaisseur de la feuille. La mesure d'é- paisseur sur toute la circonférence de la gaine résulte de sa torsion par la réception à renversement. Le signal de mesure de la tête de mesure tournante 14 est amené, par la ligne de mesure 17 munie de la boucle de câble 17' permettant le mouvement de renversement, au coffret indi- cateur de profil d'épaisseur 18 et représentée sur le dia- gramme de tolérance d'épaisseur 19. Le signal de mesure d' épaisseur peut être amené en tant que grandeur électrique, par la ligne de liaison 20, à un microprocesseur 21 qui transfor- me les signaux de mesure de façon correspondante et trans- met les commandements de réglage, par les lignes de liaison N 22', 22"... AA, aux dispositifs de centrage ou organes de N réglage final 23'... 23 Une rotation du signal de mesure sur 3600 de la circonfé- rence de la feuille, qui est représentée sous forme de dia- gramme 19 dans le coffret indicateur 18, est divisée par le microprocesseur 21 en un nombre déterminé de secteurs de me- sure xF qui présentent le même angle et donc la même longueur circonférentielle. Ensuite, conformément à la variation des valeurs mesurées d'épaisseur sur les secteurs de mesure xF, l'épaisseur moyenne s'x de chaque secteur de feuille ou de mesure xF est formé, les endroits minces étant représentés en tant que moyennes partielles 24' et les endroits épais en tant que moyenne partielles 25'. De préférence, le nombre des sec- teurs de mesure xF représente plusieurs fois, mais de préfé- rence au moins quatre fois le nombre des secteurs de correc- tion xK de la bague de filière: Par transposition à une circonférence de 3600, on met sous une forme sans dimension les valeurs qui entrent dans le calcul, conformément aux considérations suivantes: Par des considérations volumétriques, on peut démontrer que les lignes de jonction 26... 26 qui limitent les dif- férents secteurs de correction xK ou passent au milieu de ceux-ci présentent sur la région de dilatation 5', aux en- droits épais de la feuille, l'allure de lignes convergentes 27 et aux endroits minces de la feuille, l'allure de lignes divergentes 28, ce qui est indiqué par la figure 3 sous une forme sans dimension, donc sous forme réduite à un diamètre unitaire de la feuille. En ce qui concerne les régions de la feuille présentant une tolérance d'épaisseur + 0%, ces lignes ont l'allure de lignes parallèles 29 mais celles-ci sont in- clinées latéralement à cause des endroits épais et minces voisins. D'après ce qu'on a observé, les secteurs de la feuille qui ont le maximum absolu ou le minimum absolu d'épaisseur sont adjoints dans une position correcte aux secteurs de cor- rection correspondants. Par secteurs de correction, il faut ici entendre les secteurs de feuille extrudés par les sec- teurs de correction de la bague de filière. Les secteurs voi- sins situés entre les secteurs de correction comportant des maximums ou des minimums absolus d'épaisseur se disposent, avec décalage latéral, entre les points définis par le maxi- mum et le minimum de tolérance. Des considérations d'analogie aboutissent aux relations suivantes (1) VF =x m VF = volume de la feuille sur tous x F m x les secteurs de feuille xF, -XF longueur et largeur = 1 (2) xF = 5m = épaisseur moyenne de l'ensem- S ble de la feuille m xF = nombre des secteurs de feuil- le, largeur d'un secteur 1 s' = épaisseur moyenne de feuille x du secteur xF (3) Z XF xK x = largeur corrigée des secteurs = K F de feuille xF > 1 pour _sx > sm = 1lpour s'x = sm xK nombre des secteurs de correc- tion, largeur d'un secteur =1 En considérant par exemple seulement les endroits minces, on obtient à peu près le mode de fonctionnement suivant pour la mémoire de travail partielle du microprocesseur: siX Sm:ouverture de la mémoire S'a 1, 2, 3 correspondant du microprocesseur. Celui-ci doit être program- mé conformément aux étapes suivantes: Le microprocesseur 21 calcule tout d'abord les moyennes dans le temps, s' des secteurs de feuille 24', 25'. X A l'étape suivante, on forme les largeurs corrigées xF des secteurs de feuille xF d'après l'équation (2) et on les additionne en tant qu'endroit mince 24" ou endroit épais 25". Ensuite, on divise la somme des largeurs corrigées xF qui correspondent à une circonférence de 3600 par le nombre xK des secteurs de correction. Dans l'exemple illustré par les figures 3 et 4, l'en- droit épais de la feuille est en position correcte relative- ment au secteur de correction 3 et l'endroit mince en posi- tion correcte relativement au secteur de correction 10, ces secteurs étant entourés d'un cercle. Dans les secteurs de correction xK ainsi définis (figure 4), on fornte de nouvelles moyennes partielles s'1 qui consti- x tuent une mesure du commandement de correction destiné au dispositif de centrage adjoint en position correcte ou à 1' organe de réglage final 23. Etant donné qu'à mesure que les tolérances d'épaisseur s'améliorent, les minimums et maximums prononcés de tolérance d'épaisseur se rapprochent graduellement de zéro, il est avan- tageux, lorsqu'on obtient alors des minimums et maximums de tolérance plus aplatis, de faire la moyenne des positions de ces secteurs de feuille ayant en eux-mêmes une position cor- recte et d'intercaler les autres secteurs de mesure avec un décalage latéral assuré par le microprocesseur 21. Lorsqu'on règle la filière à une largeur de fente uni- forme, on obtient les tolérances d'épaisseur causées dans la feuille par des différences de température ou de viscosité de la matière fondue. Il apparaît des endroits épais dans les régions o la matière fondue a une plus basse température ou une plus grande viscosité. Il apparaît des endroits minces dans la région de haute température ou de basse viscosité de la matière fondue. Ces viscosités différentes influencent les conditions d'étirage transversal de la gaine de telle sorte que les endroits minces résultant des basses viscosités s'étirent incomparablement plus que les endroits épais, de sorte que par suite des fortes viscosités aux endroits épais, l'étirage est entravé. Toutefois, ces forces d'étirage trans- versal différentes dans les différents secteurs de la feuille n'influencent pas les considérations volumétriques susdites sur la variation d'épaisseur de la feuille. On peut en tenir compte par des facteurs de correction lors de la détermination des largeurs corrigées XF1 en augmentant légèrement la lar- geur corrigée, aux endroits épais, dans la mesure du facteur de correction et en réduisant un-peu plus la largeur corrigée aux endroits minces. Comme organes de réglage final 23 des secteurs de correc- tion de la bague de filière, on peut utiliser par exemple des vis de centrage actionnées par des moteurs à réducteur mais en vertu de la construction, la division possible est relati- vement grossière. En outre, ce système de centrage est rela- tivement exposé à l'usure. Il est plus élégant d'utiliser des secteurs de chauffage et/ou de refroidissement qui peuvent être disposés avec un pas notablement plus réduit à la circonférence de la bague de filière. Ils ont l'avantage de fonctionner largement sans usu- re. Avec un effet de centrage suffisant, on peut par exemple utiliser seulement le principe du refroidissement des secteurs car ici, on fait tout d'abord tendre les endroits minces vers zéro et ensuite, il apparaît à nouveau, par suite de la régu- lation automatique de la vitesse de réception (de l'épaisseur moyenne de la feuille) des endroits minces -moins importants- qui sont alors à nouveau éliminés automatiquement par régula- tion, puisque par ce procédé, les endroits épais aussi sont éliminés progressivement. Toutefois, il est également possi- ble, en outre, d'appliquer aux endroits épais de la feuille le chauffage par secteurs, ce qui fait que la compensation des tolérances est obtenue plus rapidement. La précision de mesure et de régulation devient d'autant meilleure que le rapport entre les secteurs de mesure et les secteurs de correction est choisi plus grand. Aussitôt que les tolérances d'épaisseur ont été rappro- chées de zéro, les lignes de jonction 26... 26XII, dans la représentation sans dimension, sont pratiquement parallèles entre elles. Dans cet état de fonctionnement, il n'est plus nécessaire d'utiliser dans l'installation d'extrusion souffla- ge des composants à renversement (tôle de soufflage ou dispo- sitif de réception à renversement) car la qualité d'enroule- ment obtenue est entièrement suffisante pour la transforma- tion ultérieure de la feuille soufflée. On peut se passer du centrage manuel usuel de la bague de filière de sorte que celle-ci peut être montée de façon fixe. il REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de l'épaisseur de la feuille dans une installation d'extrusion-soufflage comportant une bague de filière divisée en secteurs de correction munie d'or- ganes de réglage final, un dispositif de calibrage des feuil- les et un dispositif de réception et d'enroulement des feuil- les, caractérisé par le fait que d'après les épaisseurs de feuille mesurées sur la circonférence de la feuille, confor- mément au nombre des secteurs de correction, on forme des secteurs de feuille ayant une aire de section égale, que l'on considère comme extrudé dans une position correcte le secteur de feuille qui présente un maximum ou un minimum d'épaisseur, pour la détermination du secteur de correction qui lui est adjoint que l'on adjoint dans l'ordre les secteurs de feuille suivants, ayant une aire de section égale, aux secteurs de correction suivants et que l'on modifie le débit et l'aire de section ou la température du secteur de correction chaque fois en cause jusqu'à ce que les longueurs circonférentielles des secteurs de feuille qui ont une aire de section égale, réductibles aux secteurs de correction de la bague de filière, soient égales. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on modifie la température du secteur de correction considéré de la bague de filière jusqu'à ce que les longueurs circonférentielles des secteurs de feuille de section égale soient égales. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait que dans le cas d'une réception de feuilles à renversement, on adjoint à son secteur de correction de la bague de filière le secteur de feuille considéré comme ex- trudé avec une position correcte, par une rotation inverse appropriée. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on subdivise la circonférence de la gaine soufflée ou mise à plat en secteurs de feuille ayant la même longueur circonférentielle, dont le nombre est au moins égal au nombre des secteurs de correction (xK) et qui forment des secteurs de mesure (xF) sur la longueur circonférentielle desquels on mesure l'épaisseur de la feuille, que l'on forme la moyenne d'épaisseur (s' x) de chaque secteur de feuille (24', 25') d'après les épaisseurs de feuille mesurées, que l'on forme ensuite des secteurs de feuille. (24", 25") ayant des largeurs corrigées (xF) que l'on augmente ou que l'on diminue en pro- portion de l'épaisseur moyenne (s,.Q de la feuille pour les amener à la moyenne d'épaisseur *(s' x) du cas d'espèce, que l'on additionne les largeurs corrigées (XF) en tant qu'en- droits minces (24") ou endroits épais (25"), que l'on divise la somme par le nombre des secteurs de correction (xK) et que sur les secteurs de feuille correspondant aux secteurs de correction de la bague de filière, on forme de nouvelles moyennes d'épaisseur (s") qui constituent une mesure du com- x mandement de correction destiné aux organes de réglage final des secteurs de correction de la. bague de filière qui sont chaque fois adjoint dans une position correcte. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le nombre des secteurs de mesure (24', 25') de la gaine représente plusieurs fois, en-tout cas au moins quatre fois le nombre des organes de réglage final (23) adjoints aux secteurs de correction de la bague de filière. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, carac- térisé par le fait que pour adjoindre dans une position cor- recte les tolérances d'épaisseur mesurées de la feuille aux secteurs de correction de la bague de filière, on adjoint de part et d'autre, par moitiés, les secteurs partiels correspon- dants (24', 25') aux endroits de minimum et de maximum absolus de tolérances d'épaisseur et que l'on intercale les autres secteurs partiels avec décalage latéral (figure 4). 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, carac- térisé par le fait que pour traiter les signaux de mesure d' épaisseur servant à régler les organes de réglage final (23), on utilise un microprocesseur (21) à comportement d'amortis- sement proportionnel-intégral dont les temps morts et les do- maines proportionnels peuvent être choisis librement. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lorsqu'il existe plusieurs maximums et/ou minimums équivalents de tolérances d'épaisseur, on fait la moyenne des positions de ces secteurs de feuille qui ont en eux-mêmes une position correcte et le microprocesseur (21) intercale les autres avec décalage latéral. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que l'organe de réglage final prévu (23) est formé de manière en elle-même connue de vis de réglage entraînées par moteur à réducteur ou de corps de dilatation chauffés et réglés élec- triquement, ou de chambres de chauffage et/ou de refroidisse- ment prévues à la circonférence de l'anneau de filière. 10. Installation d'extrusion-soufflage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, carac- térisée par le fait que la tête de soufflage, le dispositif de calibrage, la réception et l'enrouleur sont placés en po- sition fixe (sans pouvoir tourner) et que la fente de filière de la tête de soufflage est montée de façon fixe (ne peut donc pas être centrée manuellement). 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée par le fait qu'en cas d'endroits épais, on augmente-légère- ment la largeur corrigée, dans la mesure du facteur de cor- rection et qu'en cas d'endroits minces, on la réduit à nou- veau légèrement.