Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
~ CA 02209779 1997-07-07
Procédé et dispositif de contrôle des moyens
de poteyage dans une in~ tion de moulage
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de
S contrôle des moyens de poteyage dans une in.~t~ tion de moulage sous
pression de métaux ou d'alliages métalliques.
De fac,on plus précise, la présente invention concerne, dans une
installation de moulage sous pression de métaux ou d'alliages
métalliques, un dispositif qui permet de contrôler, c'est-à-dire
0 d'optimiser, l'épandage du liquide de poteyage sur les faces internes du
moule servant à réaliser l'opération de moulage.
En se référant tout d'abord aux figures annexées la à ld, on va
décrire une installation de moulage par injection de pièces en alliage
métallique de type connu. L'installation comprend essentiellement un
15 moule 12 constitué par deux parties respectivement mobile 14 et fixe
16, dont une partie des faces internes respectivement 14a et 16a
définissent l'empreinte ou cavité de moulage 18. Lorsque le moule est
fermé, l'alliage à mouler est introduit dans un conteneur 20 et injecté
sous pression dans l'empreinte 18 par un système de pistons 22. C'est ce
20 qui est représenté sur les figures la et lb.
A la fin de l'opération de moulage, la partie mobile 14 du moule
est écartée. Pour pouvoir extraire la pièce moulée 24 par rapport à la
partie 14 du moule, il est prévu à travers la partie 14 des tiges
d'extraction telles que 26 qui sont montées coulissantes dans la partie 14
25 du moule. Ces tiges sont commandées simultanément par un vérin non
représenté sur les figures.
En outre, afin d'éviter des phénomènes d'adhérence de la pièce
moulée sur les deux parties 14 et 16 du moule, avant de refermer les
deux parties du moule et de procéder à l'injection de l'alliage
30 métallique, on réalise une opération de poteyage à l'aide d'une rampe de
poteyage 28 qui permet de pulvériser sur les faces internes 14a et 16a
un liquide de poteyage formant un film sur ces faces. La rampe peut
être fixe pendant l'étape de pulvérisation ou etre animée d'un
mouvement de va-et-vient. Elle comporte un certain nombre de buses
35 de pulvérisation. Comme cela est bien connu, il existe différents
produits de poteyage, notamment des produits de poteyage à base de
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solvants ou des produits de poteyage diluables dans l'eau. Ces produits
de poteyage en eux-mêmes sont bien connus. On comprend que le
problème est d'adapter la teneur en produit de poteyage dans le solvant,
qu'il soit de l'eau ou de l'huile, et la quantité de produits qui doit être
S pulvérisé avant chaque opération de coulée. L'optimisa~ion de
l'opération de poteyage est déterminante car elle permet de réduire la
force que doit exercer l'éjecteur 26 pour procéder au démoulage de la
pièce. On comprend en effet que si les contraintes sont trop élevées, les
éjecteurs ou les pièces en cours d'éjection risquent d'être endommagés,
0 ce qui constitue l'un des obstacles les plus importants à l'automatisation
de la coulée sous pression.
On comprend donc qu'il est très important de pouvoir contrôler
en permanence l'efficacité de l'opération de poteyage et de pouvoir
intervenir rapidement dès que les paramètres de poteyage ne sont plus
15 satisfaisants.
Un autre objet de l'invention est de fournir un dispositif de
contrôle qui permette automatiquement de modifier la composition ou
le débit du produit de poteyage en fonction des conditions effectives de
moulage.
Encore un autre objet de l'invention est de fournir un dispositif
qui permette de déclencher une alarme si les conditions d'éjection de la
pièce moulée sortent des conditions normales de fonctionnement.
Pour atteindre ce but, le dispositif de contrôle des moyens de
poteyage dans une installation de moulage sous pression de métaux ou
25 d'alliages métalliques, ladite installation comprenant une partie fixe de
moule et une partie mobile de moule définissant une empreinte, des
moyens éjecteurs de la pièce moulée comprenant des tiges d'éjection
dont les déplacements sont commandés par un vérin alimenté en liquide
de commande et une rampe de pulvérisation du produit de poteyage sur
30 les faces internes des parties du moule définiss~nt l'empreinte, et des
moyens d'alimentation de ladite rampe en produits de poteyage, se
caractérise en ce que ledit dispositif de contrôle comprend un unique
capteur de pression pour mesurer en permanence la pression du fluide
de commande dans ledit vérin, des moyens pour enregistrer ladite
35 pression en fonction du temps pendant le cycle d'éjection de la pièce, et
des moyens pour comparer ladite courbe enregistrée à une courbe de
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ré~érence incluant des moyens pour détecter dans la courbe enregistrée
un palier (B) de surpression et des moyens pour comparer la valeur de
la pression dudit palier à une valeur minimale (Pm) et à une valeur
m~ximale (Pm) et des moyens pour modifier ladite pulvérisation de
produit de poteyage en fonction des résultats de ladite comparaison.
On comprend que le principe de l'invention est de détecter la
force que doit exercer le vérin pour procéder à l'opération d'éjection de
la pièce moulée. En effet, les inventeurs ont mis en évidence que la
qualité et l'efficacité de l'opération de poteyage étaient inversement
0 proportionnelles à l'effort que devaient exercer les tiges d'éjection pour
éjecter la pièce de l'empreinte du moule. On comprend qu'il est ainsi
possible à l'aide de ce relevé de variations de pression d'agir sur
l'alimentation de la rampe de poteyage pour optimiser l'effet du
poteyage.
Selon un mode préféré de mise en oeuvre, le dispositif de
contrôle comprend en outre des moyens pour comparer la courbe de
pression mesurée à une pression maximale et des moyens pour
déclencher une alarme si la pression mesurée est supérieure à la
presslon maxlmale.
On comprend qu'ainsi il est possible de faire fonctionner
l'installation de moulage sans surveillance humaine permanente puisque
le système d'alarme informe le préposé à la surveillance de conditions
de fonctionnement inacceptables. Il va de soi qu'en variante le signal
d'alarme peut commander automatiquement l'arret de l'installation de
25 moulage par injection.
De préférence également, le dispositif comprend en outre des
moyens pour modifier l'alimentation de la rampe en produit de
poteyage en fonction de la comparaison entre la courbe de pression
mesurée et la courbe de référence.
Dans ce mode de réalisation perfectionné, on comprend que
l'adaptation des paramètres de poteyage se fait automatiquement en
fonction de l'écart qui existe entre la courbe mesurée de la pression dans
le vérin de commande de l'éjecteur et une courbe de pression optimale.
L'invention concerne également un procédé de contrôle des
35 moyens de poteyage qui se caractérise en ce qu'on mesure, pendant
toute la durée d'un cycle d'éjection, la pression du fluide de commande
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du vérin de l'éjecteur, on enregistre lesdites mesures et on agit sur les
paramètres de poteyage pour optimiser la courbe de mesure de ladite
presslon.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention
S apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs
modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non
limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles:
- les figures la à ld, déjà décrites, illustrent une installation de
moulage par injection de type connu;
- la figure 2a montre une installation de moulage munie du
dispositif de contrôle des moyens de poteyage selon un premier mode
de mise en oeuvre de l'invention;
- la figure 2b montre un exemple de courbe de variation de la
pression du fluide de commande dans le vérin de commande de
15 l'éjecteur; et
- la figure 3 montre un deuxième mode de mise en oeuvre du
dispositif de contrôle permettant une adaptation automatique des
paramètres de poteyage.
En se référant tout d'abord à la figure 2a, on va décrire un
20 premier mode de réalisation du dispositif de contrôle du système de
poteyage. Sur cette figure, on a représenté les deux parties 14 et 16 du
moule ainsi qu'une pièce moulée 24. On a également fait figurer les
tiges d'éjecteur 26 qui sont reliées mécaniquement à la tige 30 d'un
vérin de commande 32. Le vérin 32 est alimenté en fluide de commande
25 par les entrées 34 et 36. Selon l'invention, un capteur de pression 38 est
monté en permanence sur le vérin 32 pour mesurer la pression régnant
dans le cylindre de commande. Le capteur 38 qui peut être de tout type
convenable délivre un signal analogique qui est converti en une
information numérique éventuellement par le convertisseur 40. Un
30 circuit de traitement 42 permet d'enregistrer et de mémoriser les
différentes valeurs de pression en fonction du temps durant tout un
cycle d'éjection. La courbe correspondante peut être affichée sur un
moniteur de contrôle tel que 44. Le circuit de traitement 42 comprend
également des moyens de comparaison que l'on explicitera
3s ultérieurement. On a fait apparaître également sur la figure 2a, la rampe
de poteyage 28 mobile qui est alimentée à partir d'un réservoir de
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liquide de poteyage 46 par l'intermédiaire d'une ou plusieurs vannes de
commande 48.
Sur la figure 2b, on a représenté en fonction du temps t la
pression P mesurée par le capteur 38. La courbe de pression présente un
premier pic de pression A qui correspond à l'arrivée de l'huile de
commande dans le vérin. Ce pic n'est pas significatif des efforts
d'éjection.
On trouve ensuite une montée en pression avec un palier B qui
correspond effectivement à la sortie de la pièce de la partie mobile du
0 moule sous l'effet de l'éjecteur. Ce palier B de durée très courte (30 à
50 millisecondes) correspond à la rupture du film de poteyage et des
miao-liaisons entre la face interne du moule et la pièce moulée. La
courbe comporte un troisième palier C à pression constante et de valeur
plus faible qui correspond à la fin de la course d'éjection. Il a été établi
15 que le paramètre le plus significatif et le plus sensible aux variations de
condition de poteyage est la valeur maximale de la pression sur le palier
B. Selon une caractéristique importante de l'invention, c'est donc la
valeur de la pression correspondant au palier B qui est retenue et
utilisée comme seul paramètre significatif de l'effort d'éjection et qui est
20 donc utilisée pour optimiser les conditions de poteyage.
Il faut rappeler que les paramètres de poteyage sont nombreux.
L'efficacité de la phase de poteyage et en particulier la qualité du film
du lubrifiant déposé sur les faces internes du moule est sensible à de
nombreux paramètres qui varient d'une production à une autre dans une
25 plage assez large selon l'alliage considéré et la forme de la pièce à
réaliser. Parmi ces paramètres, on peut citer:
- la température du moule (170-C à 350-C)
- le type de produit (ratio cire sur silicone, huile minérale ou
synthétique)
- la durée de pulvérisation à l'aide de la rampe de poteyage (2 à
20 secondes)
- la concentration en produit pur (0,5% à 5%)
- la pression de l'air servant à réaliser la pulvérisation (3 à 6
bars)
3s - la pression du produit (3 à 6 bars)
- la distance de pulvérisation (100 à 400 mm)
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- le débit de produit par buse de pulvérisation (10 à 30 cm3 par
seconde)
- le nombre de buses (4 à 20 buses ou même davantage) et
- le mode de pulvérisation (rampe fixe ou animée d'un
5 mouvement de va-et-vient).
Il existe de plus de nombreuses synergies entre les différents
paramètres définis ci-dessus qui rendent difficiles les réglages à priori
pour optimiser la phase de poteyage. Selon les techniques antérieures,
tout lancement d'une nouvelle production nécessite donc une phase de
0 mise au point préalable plus ou moins longue où tout ou partie des
paramètres ci-dessous devra être ajusté pour obtenir un démoulage
correct. On comprend que, grace au dispositif de contrôle,
l'optimi~tion des différents paramètres peut être obtenue en effectuant,
avant la mise en production des pièces, différents essais. Pour chaque
15 paramètre que l'on fait varier, on peut grâce à l'invention déterminer une
valeur de paramètre optimale en sélectionnant la valeur de paramètre
dont il a été déterminé qu'elle correspond à la pression P la plus faible
possible au niveau du palier B.
Dans cette phase préliminaire, il est donc possible à l'aide du
20 dispositif de régler les différents paramètres qui correspondent ainsi à
une courbe de pression optimale ou plus précisément à une valeur de
pression maximale du palier B aussi faible que possible.
Durant l'utilisation normale du moule, le dispositif de contrôle
permet pour chaque opération de contrôler si la valeur de pression
25 maximale n'augmente pas par rapport à la valeur optimale définie
précédemment. Dans ce cas, il faudrait alors procéder à une
modification des paramètres de poteyage comme indiqué
précédemment.
En outre, selon un mode préféré de mise en oeuvre, le dispositif
30 de traitement peut comparer en permanence la pression maximale
correspondant au palier B à une valeur minimale Pm de pression
~c~mi~ible et à une valeur maximale PM de pression admissible. Si la
valeur maximale de pression mesurée sort de l'intervalle de pression
compris entre Pm et PM, le circuit de traitement 42 déclenche un circuit
3s d'alarme 50 qui peut alimenter une alarme visuelle sur le moniteur 44
ou une alarme sonore 52. On comprend que, dans ce mode de
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ré~ tion, le dispositif de contrôle permet en outre une surveillance du
fonctionnement effectif du système d'éjection du moule.
En se référant maintenant à la figure 3, on va décrire un
deuxième mode de réalisation du dispositif de contrôle dans lequel est
s prévu un système d'asservissement du réglage des paramètres du liquide
de poteyage en fonction des indications fournies par le capteur de
pression. Selon ce mode de réalisation, le circuit de traitement 42
comprend des moyens de comparaison entre la pression m~xim~le du
liquide de commande correspondant au plateau B avec une valeur de
10 consigne. Si un écart supérieur à une valeur prédéterminée est détecté,
le circuit de traitement 42 active un circuit de commande 60 qui permet
de commander la modification de certains paramètres de pulvérisation
du liquide de poteyage. Par exemple, le circuit de commande 60
commande la vanne 48 de régulation d'alimentation de la rampe 28 de
5 poteyage et par exemple une conduite d'alimentation 62 en solvant du
produit de poteyage dans le récipient 46. En commandant
automatiquement ainsi la modification du débit du liquide de poteyage
et du temps de pulvérisation ainsi que la teneur en produit concentré de
poteyage dans le solvant, on peut modifier automatiquement les
20 paramètres pour retrouver des conditions optimales de poteyage sans
qu'une intervention manuelle soit nécessaire. On réalise ainsi un
asservissement de la phase de poteyage.
