EP0809555B1 - Procede et dispositif de controle des moyens de poteyage dans une installation de moulage - Google Patents

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EP0809555B1
EP0809555B1 EP96901853A EP96901853A EP0809555B1 EP 0809555 B1 EP0809555 B1 EP 0809555B1 EP 96901853 A EP96901853 A EP 96901853A EP 96901853 A EP96901853 A EP 96901853A EP 0809555 B1 EP0809555 B1 EP 0809555B1
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pressure
dressing
cylinder
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value
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Patrick Hairy
Michel Richard
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Centre Technique Des Industries De La Fonderie
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Centre Technique Des Industries De La Fonderie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/2007—Methods or apparatus for cleaning or lubricating moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/32—Controlling equipment

Definitions

  • the subject of the present invention is a method and a device for control of poteyage means in an under molding installation pressure of metals or metal alloys.
  • the present invention relates, in a die-casting installation for metals or alloys metal, a device that allows to control, that is to say to optimize, the spreading of poteyage liquid on the internal faces of the mold used to carry out the molding operation.
  • the installation essentially comprises a mold 12 consisting of two parts respectively mobile 14 and fixed 16, including part of the internal faces 14a and 16a respectively define the mold cavity or cavity 18.
  • the mold is closed, the alloy to be molded is introduced into a container 20 and injected under pressure in the cavity 18 by a piston system 22. This is what which is shown in Figures 1a and 1b.
  • the movable part 14 of the mold is discarded.
  • part 14 of the rods such as 26 which are slidably mounted in part 14 of the mold. These rods are controlled simultaneously by a cylinder not shown in the figures.
  • a poteyage operation using a ramp poteyage 28 which allows spraying on the internal faces 14a and 16a a coating liquid forming a film on these faces.
  • the ramp can be stationary during the spraying stage or be animated by back and forth movement. It has a number of nozzles spray.
  • poteyage products in particular poteyage products based on solvents or water-dilutable cleaners. These products of poteyage in themselves are well known.
  • Another object of the invention is to provide a device for control that automatically changes the composition or the flow rate of the cleaning product as a function of the actual conditions of molding.
  • Yet another object of the invention is to provide a device which allows an alarm to be triggered if the conditions for ejecting the molded part come out of normal operating conditions.
  • the means of control of coating in a metal die casting installation or of metal alloys comprising a fixed part of mold and a movable part of a mold defining an imprint, means for ejecting the molded part comprising ejection rods whose movements are controlled by a cylinder supplied with liquid and a spray bar for spraying the product on the internal faces of the parts of the mold defining the imprint, and means for supplying said ramp with poteyage products
  • said control device comprises a single pressure sensor to continuously measure fluid pressure control means in said cylinder, means for recording said pressure as a function of time during the part ejection cycle, and means for comparing said recorded curve with a curve of reference including means for detecting in the recorded curve an overpressure bearing (B) and means for comparing the value of the pressure of said bearing at a minimum value (Pm) and at a value maximum (Pm) and means for modifying said spraying of poteyage product based on the results of said comparison.
  • B overpressure bearing
  • Pm minimum value
  • the principle of the invention is to detect the force that the cylinder must exert to carry out the ejection operation the molded part. Indeed, the inventors have demonstrated that the quality and efficiency of the poteyage operation were inversely proportional to the effort that the ejection rods had to exert to eject the part from the mold imprint. We understand that it is so possible using this pressure variation report to act on feeding the potage ramp to optimize the effect of poteyage.
  • the device for control further comprises means for comparing the curve of pressure measured at maximum pressure and means for trigger an alarm if the pressure measured is greater than the maximum pressure.
  • the device further comprises means for modifying the supply of the ramp with product of poteyage according to the comparison between the pressure curve measured and the reference curve.
  • the adaptation of the coating parameters is done automatically by function of the difference between the measured pressure curve in the ejector control cylinder and an optimal pressure curve.
  • the invention also relates to a method for controlling poteyage means which is characterized in that one measures during all the duration of an ejection cycle for different values of the same setting parameter the maximum pressure of the control fluid said actuator, the variations are recorded using a single sensor of the fluid pressure in the cylinder as a function of time and we retain as maximum pressure that which corresponds to a level (B) of maximum pressure in the curve representative of the variations of pressure as a function of time and in that the value of the parameter corresponding to the lowest maximum pressure value.
  • FIG. 2a we will describe a first embodiment of the system control device poteyage.
  • the two parts 14 and 16 of the mold as well as a molded part 24.
  • the ejector rods 26 which are mechanically connected to rod 30 of a control cylinder 32.
  • the cylinder 32 is supplied with control fluid via inputs 34 and 36.
  • a pressure sensor 38 is permanently mounted on the cylinder 32 to measure the prevailing pressure in the control cylinder.
  • the sensor 38 which can be of any type suitable provides an analog signal which is converted into a digital information possibly by the converter 40.
  • a processing circuit 42 makes it possible to record and memorize the different pressure values as a function of time during a whole ejection cycle.
  • the corresponding curve can be displayed on a control monitor such as 44.
  • the processing circuit 42 comprises also means of comparison which will be explained later.
  • the ramp mobile poteyage 28 which is supplied from a reservoir of poteyage liquid 46 via one or more control valves 48.
  • the time t represents the pressure P measured by the sensor 38.
  • the pressure curve presents a first pressure peak A which corresponds to the arrival of oil from control in the cylinder. This peak is not significant of the efforts ejection.
  • control device allows for each operation to check whether the pressure value maximum does not increase from the defined optimal value previously. In this case, a modification of the coating parameters as indicated previously.
  • the device can continuously compare the maximum pressure corresponding to stage B at a minimum pressure Pm value permissible and at a maximum permissible pressure value PM. If the maximum measured pressure value exceeds the pressure range between Pm and PM, the processing circuit 42 triggers a circuit alarm 50 which can feed a visual alarm on the monitor 44 or an audible alarm 52. It is understood that, in this mode of embodiment, the control device also allows monitoring of the effective functioning of the mold ejection system.
  • the processing circuit 42 includes means for comparing the maximum pressure of the control liquid corresponding to tray B with a value of instructions. If a deviation greater than a predetermined value is detected, the processing circuit 42 activates a control circuit 60 which allows order the modification of certain spraying parameters poteyage liquid.
  • the control circuit 60 controls the ramp control valve 48 for the ramp 28 of poteyage and for example a supply line 62 in solvent for poteyage product in container 46.

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Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de contrôle des moyens de poteyage dans une installation de moulage sous pression de métaux ou d'alliages métalliques.
De façon 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 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 1a à 1d, on va décrire une installation de moulage par injection de pièces en alliage métallique de type connu. L'installation comprend essentiellement un 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 qui est représenté sur les figures 1a et 1b.
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 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 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 être animée d'un mouvement de va-et-vient. Elle comporte un certain nombre de buses de pulvérisation. Comme cela est bien connu, il existe différents produits de poteyage, notamment des produits de poteyage à base de 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 pulvérisé avant chaque opération de coulée. L'optimisation 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, 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 satisfaisants.
Le document Glesserei-Paxis n° 5, 10 mars 1973 Berlin DE Pages 79-84, XP002001 757 H Tosa et al. ; "Ein Flussgrössen auf die Druckguss-Auswerfung" décrit l'étude de la force d'éjection d'une pièce métallique moulée sous pression notamment en fonction du type d'agent de poteyage utilisé. Cependant ce document ne permet pas de réaliser une installation pour un contrôle automatique du poteyage.
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 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 les faces internes des parties du moule définissant 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 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 référence 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 maximale (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 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 pression maximale.
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'arrêt de l'installation de 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 moyens de poteyage qui se caractérise en ce qu'on mesure pendant toute la durée d'un cycle d'éjection pour différentes valeurs d'un même paramètre de poteyage la pression maximale du fluide de commande dudit vérin, on en enregistre à l'aide d'un capteur unique les variations de la pression du fluide dans le vérin en fonction du temps et on retient comme pression maximale celle qui correspond à un palier (B) de pression maximale dans la courbe représentative des variations de pression en fonction du temps et en ce qu'on sélectionne la valeur du paramètre correspondant à la plus faible valeur de pression maximale.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaítront 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 1a à 1d, 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 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 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 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 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 ultérieurement. On a fait apparaítre également sur la figure 2a, la rampe de poteyage 28 mobile qui est alimentée à partir d'un réservoir de 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 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 micro-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 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 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 plage assez large selon l'alliage considéré et la forme de la pièce à réaliser. Parmi ces paramètres, on peut citer :
  • 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)
  • la pression du produit (3 à 6 bars)
  • la distance de pulvérisation (100 à 400 mm)
  • 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 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 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, grâce au dispositif de contrôle, l'optimisation des différents paramètres peut être obtenue en effectuant, avant la mise en production des pièces, différents essais. Pour chaque 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 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 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 de traitement peut comparer en permanence la pression maximale correspondant au palier B à une valeur minimale Pm de pression admissible 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 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 réalisation, 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 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 maximale du liquide de commande correspondant au plateau B avec une valeur de 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 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 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.

Claims (5)

  1. Dispositif de contrôle des moyens de poteyage dans une installation de moulage sous pression de métaux ou d'alliages métalliques, ladite installation comprenant une partie fixe (16) de moule et une partie mobile (14) de moule définissant une empreinte (18), des moyens éjecteurs de la pièce moulée comprenant des tiges d'éjection (26) dont les déplacements sont commandés par un vérin (32) alimenté en liquide de commande et une rampe (28) de pulvérisation du produit de poteyage sur les faces internes des parties du moule définissant l'empreinte, et des moyens d'alimentation (46, 48) de ladite rampe en produits de poteyage, caractérisé en ce que ledit dispositif de contrôle comprend un unique capteur de pression (38) pour mesurer en permanence la pression du fluide de commande dans ledit vérin (32), des moyens (42) pour enregistrer ladite 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 référence 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 maximale (Pm) et des moyens (46, 48) pour modifier ladite pulvérisation de produit de poteyage en fonction des résultats de ladite comparaison.
  2. Dispositif de contrôle des moyens de poteyage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'ils comprennent en outre des moyens (50) en réponse à ladite comparaison pour déclencher une alarme (52) si la pression mesurée n'est pas comprise entre les valeurs (Pm) et (PM).
  3. Dispositif de contrôle des moyens de poteyage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (42, 60) pour modifier l'alimentation de la rampe (28) de pulvérisation en produit de poteyage en fonction de la comparaison entre la courbe de pression mesurée et la courbe de pression de référence.
  4. Procédé de contrôle des moyens de poteyage dans une installation de moulage sous pression de métaux ou d'alliages métalliques, ladite installation comprenant une partie fixe (16) de moule et une partie mobile (14) de moule définissant une empreinte (18), des moyens éjecteurs de la pièce moulée comprenant des tiges d'éjection (26) dont les déplacements sont commandés par un vérin (32) alimenté en liquide de commande et au moins une rampe (28) de pulvérisation du produit de poteyage sur les faces internes des parties du moule définissant l'empreinte, et des moyens d'alimentation (46, 48) de ladite rampe en produits de poteyage, caractérisé en ce qu'on mesure pendant toute la durée d'un cycle d'éjection pour différentes valeurs d'un même paramètre de poteyage la pression maximale du fluide de commande dudit vérin, on en enregistre à l'aide d'un capteur unique les variations de la pression du fluide dans le vérin en fonction du temps et on retient comme pression maximale celle qui correspond à un palier (B) de pression maximale dans la courbe représentative des variations de pression en fonction du temps et en ce qu'on sélectionne la valeur du paramètre correspondant à la plus faible valeur de pression maximale.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour détecter la pression maximale du fluide de commande du vérin, on enregistre à l'aide d'un capteur unique les variations de la pression du fluide dans le vérin en fonction du temps et on retient comme pression maximale celle qui correspond à un palier (B) de pression maximale dans la courbe représentative des variations de pression en fonction du temps.
EP96901853A 1995-01-26 1996-01-25 Procede et dispositif de controle des moyens de poteyage dans une installation de moulage Expired - Lifetime EP0809555B1 (fr)

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EP0809555A1 EP0809555A1 (fr) 1997-12-03
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