Brevet FR2474390A2 — publié le 19810731

FR 2474390 A2 19810731 FR 8025823 A 19801205 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 refroidissement munis d'organes de réglage final, un dispositif de calibrage des feuilles et un dispositif de ré- ception et d'enroulement des feuilles, dans lequel on mesure l'épaisseur des feuilles sur la circonférence des feuilles de gaine extrudée et on forme des secteurs de feuille dont le nombre correspond à celui des secteurs de correction formés des secteurs de refroidissement, 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 refroidissement de la bague de filière qui lui est adjoint, on adjoint dans l'ordre les secteurs de feuil- le suivants aux secteurs de refroidissement qui suivent celui- ci et on modifie la température du secteur de refroidissement respectif de la bague de filière jusqu'à ce que la distribu- tion uniforme d'épaisseur désirée soit réalisée sur la circon- férence de la feuille, selon le brevet principal. Dans le procédé selon le brevet principal, on détermine sur la circonférence de la feuille extrudée les secteurs de feuille à adjoindre aux secteurs de correction respectifs de la bague de filière, donc les secteurs de feuille qui ont été extrudés par les secteurs de correction correspondants de la bague de filière et par l'intermédiaire des organes de réglage final, on influence les secteurs de correction, selon que des endroits épais ou minces de la feuille ont été ex- trudés par ceux-ci, de manière à obtenir des secteurs de feuille dont les longueurs circonférentielles et les épais- seurs soient égales. Par le procédé selon le brevet principal, on peut éliminer rapidement par régulation les écarts rela- tivement à la tolérance d'épaisseur des feuilles parce qu'il s'effectue une corrélation directe entre tous les endroits épais et minces de la feuille extrudée et les secteurs de correction correspondants de la bague de filière de sorte que l'on peut agir sur ceux-ci avec effet immédiat pout ré- gler à l'épaisseur moyenne de la feuille les secteurs de feuille présentant des endroits épais ou minces. Bien que le procédé de régulation selon le brevet prin- cipal puisse être défini par un algorithme qui permet l'utili- sation de microprocesseurs et de microordinateurs, il néces-. site des moyens relativement important. Etant donné que le procédé de régulation selon le brevet principal occupe une part notable de la capacité du micro- processeur avantageusement utilisé pour sa mise en oeuvre, on a proposé, selon la première addition, tout en conservant 1' idée fondamentale qui est de considérer comme extrudés en po- sition correcte les endroits épais et/ou minces correspondant à la tolérance absolue, on propose un procédé de régulation simplifié en ce sens que l'on applique seulement le principe du refroidissement par secteurs ou du chauffage par secteur, que l'on définit des seuils en pourcentage et que les écarts de tolérance de pointe qui dépassent ce seuil aboutissent seuls à une commande ou ordre de réglage. Du fait que l'on améliore progressivement le profil d'épaisseur en diminuant les valeurs extrêmes des écarts de tolérance, le seuil dimi- nue aussi en pourcentage de sorte que graduellement, les en- droits minces épais (ou endroits minces) de la feuille sont éliminés aussi. L'objet de la première addition fournit donc une possibilité simplifiée d'embrasser toute la marge de tolérance de la feuille avec le principe du refroidissement par secteurs (ou, inversement, du chauffage par secteurs). Alors que dans l'objet du brevet principal la grande capacitéde calcul nécessaire est un inconvénient, dans le pro- cédé selon la première addition, la mise en oeuvre d'un seuil entraîne de son côté l'inconvénient d'une action ponctuelle limitée à des secteurs de correction individuels auxquels sont adjoints des secteurs de feuille dont -les valeurs mesu- rées dépassent le seuil fixé. Il peut en résulter des déforma- tions ponctuelles de la bague de filière qui peuvent influen- cer défavorablement le déroulement de l'algorithme de régu- lation. C'est pourquoi la présente inventiona pour but de simpli- fier le procédé de régulation selon le brevet principal et d'éviter qu'il ne se produise des refroidissements ou chauf- fages unilatéraux prononcés de la bague de filière. Selon l'invention, dans un procédé selon le brevet principal, ce problème est résolu par le fait que l'on forme des secteurs de feuille d'égale longueur circonférentielle, que d'après les mesures on détermine les distributions moyen- nes d'épaisseur sur les différents secteurs de feuille et que les valeurs des distributions.moyennes d'épaisseur constituent une mesure pour l'ordre de correction destiné aux organes de réglage final des secteurs de refroidissement adjoints aux secteurs respectifs de feuille. Ainsi, par le procédé selon la présente invention, on influence simultanément plusieurs secteurs de correction ou de refroidissement conformément aux écarts de tolérance mesurés des différents secteurs de feuil- le de sorte que la régulation s'effectue plus rapidement et que l'on évite davantage des chauffages ou refroidissements unilatéraux de la bague de filière. Selon un mode d'exécution préférentiel de l'invention, on rapporte la grandeur des ordres de correction au secteur de feuille présentant le maximum ou le minimum d'épaisseur, de façon que le secteur de refroidissement qui lui est ad- joint ne reçoive pas d'ordre de correction, on forme les ordres de correction des autres secteurs de refroidissement au moyen des écarts respectifs des distributions moyennes d' épaisseur des secteurs de feuille qui leur correspondent, relativement à la valeur extrême de référence de la distri- bution moyenne d'épaisseur et en vertu des ordres de correc- tion, conformément à l'écart, il s'effectue un refroidisse- ment des secteurs de refroidissement lorsque la valeur extrê- me de référence est un maximum d'épaisseur ou un chauffage des secteurs de refroidissement lorsque la valeur extrême de référence est un minimum d'épaisseur. De préférence, dans la région, on part du secteur de feuille présentant le minimum d'épaisseur car c'est de celui-ci que l'on peut le plus fa- cilement penser qu'il a été-extrudé par le secteur de refroi- dissement correspondant de la bague de filière avec une posi- tion correcte, donc sans refoulement latéral par les diffé- rentes distributions d'épaisseur sur la circonférence de la feuille. Même si les secteurs de feuille adjacents n'ont pas été adjoints avec une position entièrement correcte aux sec- teurs de refroidissement adjacents, les secteurs de feuille refoulés tendent de plus en plus vers leurs positions correc- tes adjointes aux secteurs de refroidissement correspondants, dans la mesure o les endroits minces sont éliminés par la régulation. Toutefois, avec l'élimination des endroits minces, les endroits épais se dégradent aussi de plus en plus de sorte que le résultat de la régulation est un profil d'épaisseur correspondant dans une large mesure à.l'épaisseur moyenne. On obtient aussi à peu près le même résultat si l'on se base sur le traitement du maximum d'épaisseur par chauffage supplémentaire. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'invention, la grandeur des ordres de correction relative- ment aux écarts augmente de façon plus que proportionnelle par exemple pour tous les secteurs de refroidissement aux- quels sont adjoints des secteurs de feuille dont les distri- butions moyennes d'épaisseurs sont inférieures à l.'épaisseur moyenne de feuille, jusqu'au secteur de refroidissement qui correspond au secteur de feuille dont la distribution d'épais- seur correspond à l'épaisseur moyenne de feuille et, par exemple à partir de ce secteur de refroidissement, elle aug- mente de façon moins que proportionnelle pour les secteurs de refroidissement adjoints aux secteurs de feuille dont les dis- tributions d'épaisseur sont supérieures à l'épaisseur moyen- ne de feuille. Grâce à ce mode d'exécution de l'invention, il est assuré que les valeurs extrêmes des écarts de tolérance soient diminués particulièrement fortement au début de la- régulation de sorte qu'il s'établit rapidement un profil d' épaisseur correspondant à l'épaisseur moyenne. A mesure que les valeurs extrêmes se dégradent, les ordres de réglage de grandeur plus que proportionnelle diminuent auss*i jusqu'à ce que, après établissement d'un profil d'épaisseur corres- pondant à l'épaisseur moyenne, il s'établisse des conditions, de température à peu près uniformes. De préférence, la grandeur des ordres de correction re- lativement aux écarts augmente à peu près à la façon d'une fonction exponentielle. Cette fonction "e coupe alors la li- gne de proportionnalité à peu près dans la région de l'épais- seur moyenne de feuille. Etant donné qu'au bout de plusieurs cycles de mesure et de régulation du genre décrit plus haut on a déjà obtenu un profil d'épaisseur largement uniforme, on peut poursuivre en- suite la régulation selon un procédé perfectionné. C'est pourquoi, selon un mode d'exécution de l'invention, au bout de quelques cycles de mesure et de régulation résultant cha- cun d'une rotation du dispositif de mesure à la circonférence de la feuille on soustrait des distributions moyennes d' épaisseur déterminées précédemment, ou bien on ajoute à ces distributions, la différence, déterminée par des mesures sui- vantes, entre les distributions moyennes d'épaisseur des dif- férents secteurs de feuille et l'épaisseur moyenne de feuille et les valeurs ainsi formées constituent une nouvelle mesure des ordres de correction. Selon un autre mode d'exécution du procédé de régulation de l'invention, on soustrait des valeurs des distributions moyennes d'épaisseur des différents secteurs de feuille la valeur de la distribution d'épaisseur correspondant à l'épais- seur moyenne de feuille et cette différence constitue une mesure de l'ordre de correction. Selon ce mode d'exécution, la régulation est rapportée non seulement à une valeur extrê- me mais à l'épaisseur moyenne de la feuille. Dans ce procédé de régulation, on peut, simultanément, refroidir les secteurs de refroidissement adjoints aux sec- teurs de feuille présentant des endroits minces et chauffer les secteurs de refroidissement adjoints aux secteurs de feuille présentant des endroits épais. On expliquera plus précisément ci-après un exemple d' exécution de l'invention à propos des dessins sur lesquels la figure 1 est une élévation latérale d'une installa- tion d'extrusion-soufflage comportant des dispositifs de détection des tolérances d'épaisseur; la figure 2 une vue schématique de la coopération entre le dispositif de mesure d'épaisseur et les organes de ré- glage final des secteurs de refroidissement de la bague de filière et la figure 3 une représentation quantitative de la corré- lation entre les différents secteurs de feuille et les sec- teurs de refroidissement de la bague de filière. Dans l'installation représentée schématiquement par la 2474390. figure 1, l'extrudeuse 1 amène la matière thermoplastique fon- due à transformer, par le raccordement 2, à la tête de souf-. flage 3 munie de l'anneau de refroidissement 4, o la matière fondue est transformée en gaine 5. A la hauteur de la ligne de solidification 6 de la feuille est prévu un dispositif de calibrage de feuille 7, indiqué schématiquement, qui déter- mine 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 rouleaux. de réception 9 et les rouleaux à renversement qui suivent, amenée sous forme de bande mise à plat 10 -par les rouleaux di- recteurs 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 + 3600. Pour éviter des répercussions de la torsion de la feuille due à la réception à renversement sur le résultat de mesure, on arrête le mouvement de renversement un peu avant et pendant la mesure. On peut accepter cette interruption de la rotation à renversement car la vitesse de renversement 16 de la tou- relle de mesure 14, 15 est plusieurs fois supérieure à la vi- tesse de renversement 13 du dispositif de réception à renver- sement 8, 9. Pour mesurer un profil de tolérance d'épaisseur, on arrête brièvement le mouvement de renversement de la récep- tion 8,9 et au bout d'un court temps d'attente qui peut être plus ou moins long selon la vitesse de réception de la feuille et qui sert à dégrader l'angle de torsion de la gaine, on met en rotation la tourelle de mesure 14, 15. Ensuite, on remet en action le dispositif de réception à renversement 8,9. Cette interruption de la réception à renversement n'entraîne pas une qualité d'entraînement notablement moiÉs bonne, d'autant que lorsque les tolérances d'épaisseur de la feuille tendent *vers zéro, on pourrait se passer de toute réception à renver- sement pour distribuer les endroits épais et minces de la feuille. Un dispositif de mesure 14 qui détermine l'épaisseur simple de-la feuille peut aussi par exemple être prévu dans une position 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, en tant que système de mesure 14"; dans ce dernier cas, on mesure l'épaisseur double de la feuille que l'on peut utiliser avec une exactitude suffisante comme valeur mesurée d'épaisseur de la bande de feuille simple. 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 indicateur de profil d'épaisseur 18 et représentée sur le diagramme 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 transforme les signaux de mesure de façon correspondante et transmet les commandements de réglage, par les lignes de liaison 22', 22"... 22n, aux organes de réglage final 23'... 23. Après un tour de la tourelle de mesure 14, 15, on sépare, conformément au nombre des secteurs de refroidissement xK, des secteurs de feuille xF et on forme les moyennes partiel- les s'x. Les valeurs s' sont mémorisées dans la mémoire de valeur mesurée 21' du microprocesseur 21. L'unité centrale de traitement du microprocesseur 21 rapporte ces moyennes partielles S'X à la ligne dont la distance à-la ligne 0% ou ligne sm, donc à la ligne correspondant au diamètre moyen de la feuille, est formée par la valeur i'. Sur la figure 3, c'est le cas pour là secteur de correction 5 que l'on a entouré pour le souligner. Ensuite, le-microprocesseur 21 forme la différence Ls x SI - s' et elle est mémorisée Xax X dans la mémoire de-travail du microprocesseur. Ces valeurs représentent également, dans la mémoire de travail du micro- processeur, l'allure de la courbe de tolérance 19 du profil d'épaisseur en gradin selon les moyennes partielles, sous forme inversée. On obtient ainsi un profil rapporté à une li- gne 0, qui forme le point de départ de la détermination des ordres de correction destinés aux organes de' réglage final. Le microprocesseur 21 augmente les différences AsS de façon plus que proportionnelle aux endroits s'X I m Ces valeurs sont mémorisées dans la mémoire de travail du microprocesseur 21 en tant que moyennes converties ?'' et transmises directement comme x commandements de réglage, après le premier cycle de mesure, aux secteurs de correction ou de refroidissement adjoints aux secteurs de feuille correspondants. Chaque cycle de me- sure est déterminé par la rotation de la tourelle de mesure 14,15. Le secteur de refroidissement 5 adjoint au secteur de feuille présentant l'endroit épais absolu ne reçoit donc pas d'ordre de refroidissement tandis que le secteur de refroi- dissement 10 adjoint au secteur de feuille présentant l'en- droit mince de tolérance absolue reçoit le plus grand ordre de refroidissement. En vertu du temps de rotation de la tourelle de mesure- 14, 15, on obtient une certaine constante de temps de sorte qu'il est avantageux, après plusieurs cycles de mesure et de régulation, donc après plusieurs tours de la tourelle de me- sure, d'adapter le procédé de régulation au profil de tolé- rance d'épaisseur déjà amélioré. A cet effet, on ne rapporte plus les écarts de tolérance d'épaisseur aux valeurs extrêmes mais à la ligne de moyenne (0% ou Sm) et on ajoute à la mé- moire de travail, ou on soustrait de celle-ci, les écarts de tolérance encore constatés cette fois, en tant que petites étapes de correction. Par suite, sans algorithme de régula- tion compliqué, on obtient un comportement de régulation quasi-constant qui tire sa constante de temps du temps de rotation de la tourelle de mesure. Ainsi, du fait que la ligne de référence est définie par le secteur de mesure présentant le maximum de tolérance, on embrasse directement toute la marge de tolérance en appli-- quant le principe du refroidissement par secteurs et on la fait tendre vers 0 en peu d'étapes. On peut aussi inverser le procédé décrit ci-dessus, en utilisant seulement le chauf- fage par secteurs et en définissant la ligne de référence sur le secteur par le minimum de tolérance. On peut aussi combiner les deux procédés en rapportant les valeurs mesurées SIx à la moyenne s en tant que ligne de référence, même au premier tour de la tourelle de mesure etici encore, en con- vertissant de façon plus que proportionelle les moyennes par- tielles aux endroits minces de tolérance, en les convertis- sant de façon moins que proportionnelle aux endroits épais et en reprenant s"' dans la mémoire de travail. En particu- x lier dans ce dernier procédé, on applique ou bien le principe des secteurs de chauffage/refroidissement ou bien des dispo- sitifs de réglage final actionnés par moteur à réducteur. Le procédé de régulation ne tient pas compte du décalage latéral des secteurs de mesure intermédiaire relativement aux endroits minces ou épais; toutefois, grâce à l'inversion du profil de tolérance dans la mémoire de travail s"'., on obtient tout de même avec une bonne précision, dès la premiè- re étape du procédé, la position finale des secteurs de ré- glage de température ou de correction XK, d'autant plus que les tours suivants de la tourelle de mesure, avec les petites étapes de correction qui en résultent, font rapidement tendre vers 0, par étape, l'écart de valeur mesurée qui.s'est pro- duit. Il faut tenir compte du sait que lorsque les tolérances d'épaisseur sont proches de O %, les secteurs de mesure xF sont en position correcte relativement aux secteurs de correc- tions x K. 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 refroidissement munis d'organes de réglage final, un dispositif de calibrage des feuilles et un dispositif de réception et d'enroulement des feuilles, danslequel on mesure les épaisseurs sur la circon- férence de la feuille de gaine extrudée et on forme des sec- teurs de feuille dont le nombre correspond à celui des sec-* teurs de refroidissement, on considère comme extrudé dans une position correcte le secteur de feuille qui présente le maximum ou le minimum d'épaisseur pour la-détermination du secteur de refroidissement de la bague de filière qui lui est adjoint, on adjoint dans l'ordre-les secteurs de feuille suivants aux secteurs de refroidissement qui suivent celui- ci et on modifie la température du secteur de refroidissement respectif de la bague de filière jusqu'à ce que la distribu- tion uniforme d'épaisseur désirée soit réalisée sur la cir- conférence de la feuille, selon le brevet principal, procédé caractérisé par le fait que l'on forme des secteurs de feuille (xô) d'égale longueur circonférentielle, que d'après les me- sures on détermine les distributions moyennes d'épaisseur (s'ix sur les différents secteurs de feuille (xF) et que les valeurs des distributions moyennes d'épaisseur (s' x) consti- tuent une mesure de l'ordre de correction destiné aux organes de réglage final des secteurs de refroidissement adjoints aux secteurs respectifs de feuille (xF). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par- le fait que l'on rapporte la grandeur des ordres de correction au secteur de feuille (xF) présentant le maximum ou le minimum d'épaisseur, de façon que le secteur de refroidissement qui lui est adjoint ne reçoive pas de commandement de correction,- que l'on forme les commandements de correction des autres sec- teurs de refroidissement au moyen de l'écart respectif (As s des distributions moyennes d'épaisseur des secteurs de feuille qui leur correspondent, relativement à la-valeur.extrême de référence de la distribution moyenne d'épaisseur (sX s' - s') et qu'en vertu des ordres de correction, il xmax x s'effectue un refroidissement des secteurs de refroidissement lorsque la valeur extrêmede référence est un maximum d'épais- suer ou un chauffage des secteurs de refroidissement lorsque la valeur extrême de référence est un minimum d'épaisseur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait que la grandeur des ordres de correction relativement aux écarts augmente de façon plus que propor- tionnelle par exemple pour tous les secteurs de refroidisse- ment auxquels sont adjoints des secteurs de feuille dont les distributions moyennes d'épaisseur sont inférieures à 1' épaisseur moyenne de la feuille, jusqu'au secteur de refroi- dissement qui correspond au secteur de feuille dont la dis- tribution d'épaisseur correspond à l'épaisseur moyenne de feuille (sm) et que par exemple à partir de ce secteur de re- froidissement, elle augmente de façon moins que proportion- nelle pour les secteurs de refroidissement adjoints à des secteurs de feuille dont les distributions d'épaisseur sont supérieures à l'épaisseur moyenne de feuille. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, carac- térisé par le fait que la grandeur des commandements de cor- rections relativement aux écarts augmente à peu près à la fa- çqn d'une fonction exponentielle. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, carac- térisé par le fait qu'après quelques cycles de mesure et de régulation, on soustrait des écarts (A x) déterminés précé- demment, ou bien on ajoute à ceux-ci, -la différence, déter- minée par des mesures suivantes, entre les distributions moyennes d'épaisseur des différents secteurs de feuille et 1' épaisseur moyenne de feuille et que les valeurs ainsi formées constituent une nouvelle mesure du commandement de correction. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, carac- térisé par le fait que l'on soustrait des valeurs des distri- butions moyennes d'épaisseur des différents secteurs de feuil- le la valeur de la distribution d'épaisseur correspondant à l'épaisseur moyenne de feuille et que cette différence cons- titue une mesure de l'ordre de correction. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que simultanément, on refroidit les secteurs de refroi- dissement adjointe aux secteurs de feuille présentant des endroits minces et on chauffe les secteurs de refroidisse- ment adjoints aux secteurs de feuille présentant des endroits épais.