Applications
Les machines à injection hydraulique sont les plus répandues de l’industrie du plastique en raison de leur robustesse et de leur capacité à gérer des forces de serrage élevées. Elles utilisent un circuit hydraulique pour déplacer tous les actionneurs principaux : unité d’injection, injecteur, extracteur et plaques de fermeture. Appréciées pour leur fiabilité et leur polyvalence, elles sont utilisées dans des secteurs variés tels que de l’automobile ou l’emballage.
L’architecture de la machine favorise l’optimisation des cycles de production et la réduction des déchets, offrant une solution adaptée aussi bien pour la production en série qu’aux lots moyens à petits.
Besoins:
Déshumidification des granulés
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Position de l’unité d'injection
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Position et mouvement de l'injecteur
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Position du plateau mobile
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Ejector position
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Surveillance du circuit hydraulique
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Gestion des canaux chauds
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Refroidissement du moule
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Contrôle du processus de moulage
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Déformation des colonnes
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Déformation du plateau mobile
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Enhancing Production Data
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Besoin:
Déshumidification des granulés
Avant la phase d’injection, les granulés de plastique doivent être chauffés et déshumidifiés pour éliminer l’humidité résiduelle. Dans le cas contraire, des bulles peuvent se former à l’intérieur du produit lors du moulage, compromettant à la fois son esthétique et sa fonctionnalité.
De plus, des granulés humides risquent d’endommager les résistances du cylindre d’extrusion et accroître le risque d’arrêts imprévus de la machine. Un contrôle thermique stable est donc fondamental
Solution:
L’utilisation de relais statiques intelligents avec contrôle de rampe permet un chauffage progressif des granulés, évitant les chocs thermiques et garantissant une déshumidification complète. Le système de diagnostic intégré détecte toute défaillance de charge partielle, améliorant augmentant la fiabilité et réduisant les temps d’arrêt machine.
Besoin:
Position de l’unité d'injection
L’unité d’injection doit pouvoir s’approcher et rester correctement appuyée sur le plan d’injection, sans mouvement dû aux forces opposées développées lors de l’injection. Il est également nécessaire qu’il puisse reculer de manière contrôlée pour permettre les opérations de purge des cylindres. Une mesure de position précise et stable est donc essentielle pour garantir la continuité de la production, la qualité des pièces et la protection des composants mécaniques.
Solution:
Le capteur magnétostrictif WPA utilise la technologie Hyperwave, qui garantit une résolution allant jusqu’à 0,5 μm et l’absence de composants d’usure, ce qui le rend idéal pour les applications à fortes contraintes nécessitant une précision et une répétabilité extrêmes. L’installation est simplifiée grâce aux curseurs flottants : la barre en aluminium est fixée à la base de la machine et le curseur se fixe facilement à l’unité d’injection, assurant un contact stable et durable. Le capteur peut être connecté via des sorties analogiques, numériques, CANopen ou Ethernet en temps réel, garantissant une flexibilité maximale d’intégration à différents systèmes de contrôle.
Besoin:
Position et mouvement de l'injecteur
L’injecteur doit suivre une course précise et répétable pour toujours injecter la bonne quantité de matière dans le moule. La stabilité de la position et sa répétabilité sont essentielles pour éviter les défauts de pièce, le gaspillage de matériau et des contraintes sur les composants mécaniques. De légères variations de la course peuvent compromettre la qualité du produit et ralentir la production, ce qui rend essentiel un capteur fiable et haute résolution.
Solution:
Le capteur WPA est installé avec une barre en aluminium fixée à la machine et un curseur relié à l’injecteur. Il permet de mesurer la position et la vitesse en temps réel, de façon à démarrer rapidement le moteur et à le ralentir progressivement à l’approche du point de consigne pour un arrêt en douceur.
- Les composants sans usure réduisent la maintenance et les risques de panne.
- Sorties flexibles : analogique, numérique, CANopen ou RTE.
- Haute répétabilité pour une qualité optimale du cycle d’injection.
- Protège les composants mécaniques pendant l’avance et le retrait de l’injecteur.
Besoin:
Position du plateau mobile
Le plateau central, poussé par la genouillère, doit se déplacer d’avant en arrière avec précision. La vitesse contrôlée est essentielle : le plateau démarre rapidement et ralentit à l’approche du moule pour se poser correctement. La détection précise de la position empêche l’injecteur de fonctionner sans contact approprié, évitant ainsi les dommages ou les écoulements de matériau. La répétabilité du mouvement assure la qualité des pièces et la protection de la machine et du moule.
Solution:
Le capteur WPA fournit en continu des informations au PLC sur la position et la vitesse du plateau, permettant un arrêt en douceur et en toute sécurité par le contrôle des entraînements.
- Détection rapide et précise de la position.
- Contrôle de vitesse pour une approche en douceur.
- Évite les injections prématurées et les dommages au moule.
- Sorties analogiques, numériques, CANopen ou RTE.
- Installation simplifiée avec barre et curseur.
Besoin:
Ejector position
L’extracteur effectue généralement deux courses pour éjecter complètement la pièce du moule et la ramener en position de référence initiale. La répétabilité du mouvement est essentielle pour éviter d’endommager le moule ou la pièce et garantir la continuité de la production. La surveillance de la position permet d’optimiser le timing et la surcourse de l’extracteur, réduisant ainsi les chocs et les contraintes mécaniques et garantissant un déplacement précis de l’extracteur.
Solution:
Le capteur WPA est fixé avec une barre en aluminium au corps de la machine et un curseur connecté à l’extracteur relève la position et la vitesse en temps réel.
- Mesure continue de la position et de la vitesse.
- Permet un arrêt en douceur et une course répétable.
- Réduit les chocs et les contraintes mécaniques.
- Sorties analogiques, numériques, CANopen ou RTE pour une flexibilité maximale.
- Composants sans usure, maintenance minimale.
Besoin:
Surveillance du circuit hydraulique
Dans le processus de moulage de composants en plastique ou en caoutchouc avec des machines hydrauliques, le circuit hydraulique intervient dans tous ou partie des mouvements.
La surveillance de la pression n’est pas seulement utilisée pour détecter les anomalies, mais constitue un indicateur direct de cohérence entre une commande et sa réponse. Ce retour d’information est donc essentiel non seulement dans le contrôle du processus, mais également pour la sécurité de l’opérateur et la protection de la machine.
Solution:
Les capteurs KS offrent une solution fiable pour la surveillance de la pression dans les circuits hydrauliques, alliant compacité, précision et logique de sécurité. De plus, les capteurs de pression Gefran permettent d’associer des seuils de pression à des commandes machine, offrant ainsi la possibilité de contrôles croisés pour éviter les mouvements inattendus ou manqués, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité opérationnelle du système
Principales caractéristiques :
- Plage de mesure : de 1 à 1 000 bar
- Sorties : analogiques 4…20 mA ou 0…10 V
- Technologie Thick film avec membrane en acier inoxydable
- Certification SIL2, adaptée aux circuits de sécurité
- Version KS-I avec IO-Link pour diagnostic avancé
Haute résistance mécanique et indice de protection IP67
Besoin:
Gestion des canaux chauds
La conception des canaux de distribution de matière dans le moule est une étape critique. Il faut assurer une répartition uniforme tout en évitant une accumulation excessive ou insuffisante de matière, qui risquerait de se solidifier. La gestion des canaux chauds permet de maintenir le matériau à l’état semi-liquide en chauffant les conduits internes du moule.
La technologie Gefran de contrôle thermique des canaux chauds se base sur des relais statiques, des régulateurs PID et des thermocouples.
- Chaque résistance est pilotée en boucle fermée via une régulation PID, intégrée dans l’automate ou confiée à des régulateurs multiboucles comme le GFXTERMO 4, assurant une précision de ±0,5 °C.
- Le relais statique GRP-H, compact avec dissipateur thermique intégré, le courant jusqu’à 120 A. La communication IO-Link permet de réduire des cartes E/S, grâce à la gestion intégrée de commandes, alarmes et consommations
- Solution est évolutive et compatible avec les PID intégrés dans les automates ou sur dans les modules distants.
Besoin:
Refroidissement du moule
Dans le processus de moulage, la gestion de la température du moule est fondamentale. Lors de l’injection de la matière, le moule s’échauffe par contact et nécessite un refroidissement pour accélérer la solidification de la pièce et en faciliter l’extraction. Le refroidissement est généralement assuré par des unités auxiliaires externes, telles que des TCU. Le maintien d’une température constante requiert un équilibre entre climatisation et chauffage, avec un contrôle continu et la capacité d’effectuer des ajustements rapides pour s’adapter aux différents cycles de production.
La technologie Gefran pour le chauffage du liquide de refroidissement dans les TCU est basée sur des relais statiques, des régulateurs PID et des thermocouples.
- Chaque résistance est gérée en boucle fermée via une régulation PID, intégrée dans l’automate ou confiée à des régulateurs dédiés comme le 1850, qui permet de maintenir la température du liquide de refroidissement à ±0,5 °C de la valeur de consigne, garantissant une viscosité constante et l’absence de défauts de surface ou dimensionnels
- Le relais statique GRP-H, compact et doté d’un dissipateur thermique intégré, assure un contrôle précis du courant jusqu’à 120 A. La communication IO-Link permet également une réduction des cartes E/S, grâce à la gestion intégrée de commandes, alarmes et consommation de courant
La solution est évolutive et compatible avec les PID intégrés dans les automates ou sur des modules distants. Les fonctions de mémorisation des recettes et d’historique des tendances prennent en charge les changements de production rapides.
Besoin:
Contrôle du processus de moulage
Le processus de moulage par injection nécessite un équilibre optimal entre la qualité attendue et la vitesse, en fonction du matériau utilisé pour le moulage et de la conception de la pièce à mouler.
Le contrôle du processus doit prendre en compte ces caractéristiques pour déplacer les différents entraînements électriques ou hydrauliques, tout en gérant des recettes complexes.
De plus, l’automate doit pouvoir s’adapter aux variations rapides des matériaux, offrir des diagnostics intégrés et fournir une réponse rapide en cas d’écarts.
Panneau de navigation multitouch
Contrôleur d'automatisation modulaire
Solution:
G-Mation est la plateforme de contrôle complète, synchrone et intégrée du processus de moulage par injection. Le cœur du système repose sur le processeur G-Mation P6, associé à des modules distants G3 communiquant par bus EtherCAT. Le contrôle thermique est confié à des régulateurs PID intégrés, tout comme la gestion des entraînements, qui ne nécessite pas l’utilisation de passerelles externes. L’interface utilisateur est gérée via un serveur Web intégré et affichée via les panneaux du navigateur G-Mation W55, permettant la visualisation de tableaux de bord personnalisables.
Principales caractéristiques de la Plate-forme :
- Modèles d’applications préconfigurés et personnalisables
- Technologie Docker pour l’installation d’applications telles que les tableaux de bord IoT, la maintenance prédictive ou l’intégration à des systèmes MES et ERP
- Architecture ouverte et prévue pour échange de données numériques
Besoin:
Déformation des colonnes
Le seul calibrage de la force de fermeture du moule ne suffit pas toujours à garantir la qualité du processus. Dans de nombreux cas, les colonnes ne s’étirent pas uniformément, entraînant une concentration de la force sur l’un des quatre coins du plateau. Ce déséquilibre génère une injection non homogène pouvant produire des bavures, des défauts esthétiques, et conduire à terme à l’usure ou à la rupture des colonnes.
Gefran propose deux approches pour surveiller la déformation des colonnes :
- Surveillance continue : des capteurs « lance » tels que les modèles ML1018, installés dans des orifices spécifiques dans les colonnes, détectent les déformations à chaque cycle de fermeture. Cela permet d’obtenir des tendances détaillées et d’intervenir rapidement dans le processus.
- Surveillance lors du changement de moule : les capteurs magnétiques QE2008, positionnés directement sur les colonnes, permettent des contrôles rapides pendant les cycles d’essai à chaque changement de format, sans nécessiter d’installation permanente.
Besoin:
Déformation du plateau mobile
Le plateau mobile est sollicité de manière cyclique avec la force nécessaire pour ouvrir et fermer le moule. Un déséquilibre dans la force appliquée lors de la fermeture peut provoquer des défauts sur la pièce finie, des contraintes mécaniques sur les structures ou des défaillances prématurées. Un contrôle précis de la déformation du plateau, lorsqu’il est poussé par le système hydraulique, permet une intervention rapide en cas de déséquilibre, tout en maintenant une qualité élevée du produit et en améliorant la durabilité de la machine et du moule.
Le capteur de déformation SL de Gefran représente une solution idéale pour surveiller la force de fermeture grâce à sa simplicité d’installation : il se monte directement à l’arrière du plateau mobile sans nécessiter d’usinage complexe. Il est disponible en versions SL-VAA et SL76-VDA, avec amplificateur intégré et sortie analogique ou numérique, pour faciliter son intégration aux systèmes de contrôle existants.
Conçu pour les applications industrielles à cycles très rapides, le capteur SL garantit fiabilité et précision, même dans des conditions difficiles.
- Il offre une amplification mécanique de la déformation entre les deux zones de montage, avec signal stable et reproductible.
- Optimal en mode tension, il permet une surveillance précise et réactive.
- Sa structure robuste en acier inoxydable, avec indice de protection IP54, le rend résistant aux chocs, aux vibrations et aux contaminants typiques d’un milieu de production.
Besoin:
Enhancing Production Data
Main modules
Assistant conversationnel d’IA pour l’industrie 5.0
Le principe de fonctionnement
Le cœur de la machine hydraulique est le circuit oléo dynamique, qui transfère la puissance aux différents mouvements.
Le plastique granulaire est chauffé à l’intérieur du cylindre puis poussé par l’injecteur vers la cavité du moule.
La pression et la vitesse d’injection sont régulées par l’huile sous pression, agissant sur les vérins hydrauliques reliés aux composants mécaniques.
Le plateau mobile, mené par des genouillère ou par des vérin directs, se ferme en serrant le moule avec la force nécessaire pour contrer la pression d’injection.
Une fois le matériau injecté, le moule reste fermé jusqu’à solidification de la pièce, puis l’extracteur hydraulique, éjecte le produit.
La gestion du circuit nécessite une surveillance constante de la pression et de la température de l’huile, ainsi qu’un contrôle précis de la position des actionneurs pour garantir des cycles répétables et réduire les déchets.
Les composants mécaniques, tels que les guides linéaires et les vis à billes, assurent des mouvements précis et fluides. Des capteurs surveillent en en continu la température, la pression et le flux de matière.
Ces données permettent à l’opérateur d’optimiser le processus et d’intervenir de manière préventive en cas d’anomalies, réduisant ainsi les temps d’arrêt et augmentant l’efficacité globale.
Exigences et technologie
Les machines hydrauliques nécessitent des solutions alliant robustesse et précision. Les principales exigences sont :
- Contrôle de la position de l’unité d’injection de l’extracteur et du plateau mobile, pour assurer des mouvements répétables et sûrs. Les transducteurs magnétostrictifs sont parfaits en raison de leur résistance à de hautes pressions, de leur longue durée de vie et de leur capacité à fournir également la vitesse en temps réel.
- Surveillance de la pression du circuit hydraulique, cruciale pour la gestion de la poussée d’injection et de la force de fermeture.
- Gestion thermique du moule et du cylindre de plastification, nécessaire au maintien d’une viscosité constante du matériau et à l’accélération des cycles.
Gefran propose une gamme complète de plates-formes de contrôle, de capteurs de pression et de position et de solutions modulaires faciles à intégrer à n’importe quel système pour garantir efficacité, sécurité et qualité constante du processus de moulage par injection de produits en plastique ou en caoutchouc.
