Sistema de control para utillaje.

Un sistema de utillaje (2) para moldeo de una pieza en elaboración, comprendiendo el sistema de utillaje

(2), un útil de moldeo (4) que tenga una superficie del útil dividida en una pluralidad de zonas (6) del útil con temperatura controlada 5 individualmente, y un sistema de control para el control de la temperatura de la pluralidad de zonas individuales de una superficie del útil; comprendiendo el sistema de control;

un medio de memoria (14) para el almacenamiento de los parámetros de curado deseados para la pieza en elaboración;

caracterizado por que el sistema de control comprende adicionalmente:

una pluralidad de sensores (12) asociados con las zonas individuales (6) del útil que detectan y producen la salida de una señal indicativa de una propiedad de la pieza en elaboración o de la superficie del útil en cada zona del útil;

un procesador principal (16) programado para: supervisar dichas señales de salida de modo que supervise dicha propiedad de la pieza en elaboración o superficie del útil, para leer los parámetros de curado deseados desde los medios de memoria;

un controlador (18) programado para: recibir dichas señales, recibir información relativa a dichos parámetros de curado deseados de cada zona del útil y, en base a la información recibida, calcular y producir la salida de una solución de control para controlar un suministro de calor a cada zona individual del útil de modo que la caliente o refrigere;

en el que dicho procesador principal (16) está programado para comparar las señales de la propiedad supervisada con los parámetros de curado deseados, para identificar tendencias en dicha propiedad supervisada y, si dichas tendencias indican que la propiedad supervisada de la zona del útil se moverá fuera de una banda de tolerancia de los parámetros de curado deseados, para modificar o distorsionar los parámetros de curado deseados leídos desde los medios de memoria (14) y para solicitar una solución de control adicional para obtener dichos parámetros de curado modificados o distorsionados de modo que se mantenga la propiedad supervisada dentro de dicha banda de tolerancia deseada de los parámetros de curado deseados.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2010/001952.

Solicitante: SURFACE GENERATION LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: Brackenbury Court, Lyndon Barns, Edith Weston Road, Lyndon, Oakham Rutland, LE15 8TW REINO UNIDO.

Inventor/es: HALFORD, BEN JOHN,.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Calentamiento, enfriamiento o endurecimiento, p.... > B29C35/02 (Calentamiento o endurecimiento, p. ej. reticulación vulcanización (vulcanización en frío B29C 35/18))

PDF original: ES-2495794_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de control para utillaje Esta invención se refiere a útiles de moldeado, en particular a útiles de moldeado para el moldeado de piezas hasta una especificación deseada.

El moldeado es un proceso bien conocido que implica el conformado del material cuando está en una forma fluida o semifluida. Hay muchos factores que afectan a las propiedades en una pieza moldeada, por ejemplo la orientación de cualquier relleno en ella y el grado de cristalinidad y/o de reticulado de las moléculas de polímero (cuando se moldean plásticos) . En muchos casos, se requiere proporcionar un cierto grado de resistencia y entonces cualquier variación real entre piezas es ignorada siempre que todas ellas caigan dentro de una banda de tolerancia aproximada.

Con el paso de las piezas de polímero a industrias más críticas se está convirtiendo en crecientemente importante estar seguro de que una pieza moldeada tiene las propiedades deseadas. Por ejemplo, es crítico que grandes paneles de polímero usados en secciones de fuselaje de una aeronave tengan la resistencia estructural y la resistencia al impacto deseadas.

Actualmente dichas piezas críticas en seguridad se fabrican en autoclaves que son esencialmente grandes hornos que tienen una temperatura controlada muy estrechamente. Las piezas se procesan entonces a través de un proceso de moldeado en el que la temperatura del molde se controla estrechamente. Un inconveniente de este enfoque es la masa térmica de las autoclaves dado que los moldes completos se colocan normalmente dentro de ellas. Esto significa que, para controlar la temperatura cualquier cambio en temperatura puede sólo tener lugar muy lentamente. Esto elimina la posibilidad de, por ejemplo, refrigerar bruscamente una pieza moldeada una vez que se ha alcanzado la estabilidad requerida.

Un problema adicional con el enfoque de autoclave es que, dado que el molde completo se localiza en la autoclave, es muy difícil controlar la entrada de calor en áreas diferentes de una pieza trabajada que está siendo moldeada a diferentes velocidades. Con este fin el diseño de piezas es ampliamente una técnica desconocida que frecuentemente implica muchas iteraciones de diseño e iteraciones de los parámetros de moldeo antes de que se produzcan piezas repetibles dentro de especificación.

Un útil de moldeo de la técnica anterior se muestra en el documento US3763293. El documento US3763293 describe el sistema de utillaje para el moldeado de una pieza en elaboración.

Es la finalidad de la presente invención proporcionar un proceso y aparato de moldeado mejorados.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona un sistema de utillaje de acuerdo con la reivindicación 1.

El procesador principal tiene en su memoria asociada los parámetros de curado deseados. Estos pueden ser, por ejemplo, puntos de ajuste de tiempo y temperatura y/o tasas de la pendiente de temperatura para la superficie del útil o pieza en elaboración en cada zona, o podrían ser medidas más directas de las propiedades de la pieza en elaboración, por ejemplo, los parámetros de curado podrían ser valores dieléctricos respecto al tiempo que se correlacionan directamente con el grado de reticulado o cristalinidad del material.

Independientemente de cualesquiera valores de los puntos de ajuste, los parámetros de curado deseados dan un perfil de curado deseado para cada zona del útil que, si se siguen producirán piezas con propiedades deseadas específicas en localizaciones deseadas específicas. Esto permite a la pieza tener, por ejemplo, propiedades deliberadamente diferentes en áreas diferentes, o podría por ejemplo tener las mismas propiedades a todo lo largo, independientemente de cambios en el grosor de la pieza en elaboración. Los parámetros de curado deseados contendrán preferiblemente una banda de tolerancia aplicada a los valores pero la banda de tolerancia podría ser también una característica inherente del procesador principal o podría ser introducida o ajustada manualmente.

El procesador principal podría ser un ordenador, por ejemplo un PC y el controlador podría ser un controlador en tiempo real, por ejemplo un controlador PID.

Los sensores pueden detectar propiedades de la pieza en elaboración que está siendo moldeada o del útil. Los sensores detectarán preferiblemente las mismas propiedades que son las propiedades deseadas, pero podrían ser igualmente propiedades indicativas de los parámetros de curado deseados, por ejemplo los sensores podrían detectar una o más temperaturas del cuerpo del útil, temperaturas de la superficie del útil, temperaturas de la pieza en elaboración, absorción ultrasónica, constante dialéctica de la pieza en elaboración y tensión interna en la pieza en elaboración. Los sensores pueden formar una parte permanente del útil o pueden ser partes desechables embebidas dentro de la pieza en elaboración. Las zonas del útil pueden medir cada una diferentes parámetros y cada zona del útil puede incluir uno o más tipos de sensores. En esta forma es posible que un parámetro sea

verificado de modo cruzado contra otro, o por ejemplo, controlar el curado con diferentes parámetros en diferentes puntos en el proceso de control.

El procesador principal puede iniciar el control de la entrada de calor al interior de cada una de las zonas del útil para llevar al útil a una temperatura elevada uniforme previamente al comienzo del ciclo de control.

El sistema de control supervisa las señales recibidas desde los sensores y compara éstas con los parámetros de curado deseados. Si las señales desde los sensores indican que la pieza en elaboración real o los parámetros del útil no están dentro de una tolerancia deseada de los parámetros de curado deseados el sistema de control puede modificar el control de la entrada de calor a la pieza en elaboración para llevarla de vuelta a su alineación con los parámetros de curados deseados o a la banda de tolerancia en por lo tanto.

Adicionalmente, si un parámetro medido está dentro de la tolerancia requerida del parámetro de curado deseado, el procesador principal puede identificar si la tendencia en el parámetro medido para una zona del útil dada es indicativa de que, en algún momento en el futuro, se va a mover fuera de la tolerancia de los parámetros de curado deseados y, si es así, el procesador principal puede modificar o distorsionar los parámetros de curado deseados y obtener una nueva solución de control usando los parámetros de curado deseados modificados o distorsionados de modo que cambie la entrada de calor a la zona del útil en cuestión de modo que se impida que el parámetro medido se mueva fuera de la banda de tolerancia deseada. En esta forma cada pieza se puede curar con una especificación particular en una forma repetible.

Dado que la pluralidad de las zonas del útil se calientan individualmente entonces el calor se introduce localmente a la pieza de elaboración y se evitan las limitaciones de la gran masa térmica de los útiles de moldeo en una autoclave u horno.

En una disposición preferida el sistema de control comprende adicionalmente un panel electrónico que actúa como un puente entre el procesador principal y el controlador, leyendo dicho controlador y dicho procesador principal la información desde, y escribiendo a la información en, dicho panel para comunicarse entre sí. En esta forma, el procesador principal y el controlador pueden interactuar fácilmente entre sí como parte del sistema de control pero no necesitan basarse en el mismo sistema operativo. Por ejemplo el procesador principal podría ser un ordenador ejecutando un sistema WINTEL y el controlador podría estar ejecutándose en el sistema LINUX y el panel permite que estos dos sistemas funcionen... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de utillaje (2) para moldeo de una pieza en elaboración, comprendiendo el sistema de utillaje (2) , un útil de moldeo (4) que tenga una superficie del útil dividida en una pluralidad de zonas (6) del útil con temperatura controlada individualmente, y un sistema de control para el control de la temperatura de la pluralidad de zonas individuales de una superficie del útil; comprendiendo el sistema de control; un medio de memoria (14) para el almacenamiento de los parámetros de curado deseados para la pieza en elaboración; caracterizado por que el sistema de control comprende adicionalmente:

una pluralidad de sensores (12) asociados con las zonas individuales (6) del útil que detectan y producen la salida de una señal indicativa de una propiedad de la pieza en elaboración o de la superficie del útil en cada zona del útil; un procesador principal (16) programado para: supervisar dichas señales de salida de modo que supervise dicha propiedad de la pieza en elaboración o superficie del útil, para leer los parámetros de curado deseados desde los medios de memoria; un controlador (18) programado para: recibir dichas señales, recibir información relativa a dichos parámetros de curado deseados de cada zona del útil y, en base a la información recibida, calcular y producir la salida de una solución de control para controlar un suministro de calor a cada zona individual del útil de modo que la caliente o refrigere; en el que dicho procesador principal (16) está programado para comparar las señales de la propiedad supervisada con los parámetros de curado deseados, para identificar tendencias en dicha propiedad supervisada y, si dichas tendencias indican que la propiedad supervisada de la zona del útil se moverá fuera de una banda de tolerancia de los parámetros de curado deseados, para modificar o distorsionar los parámetros de curado deseados leídos desde los medios de memoria (14) y para solicitar una solución de control adicional para obtener dichos parámetros de curado modificados o distorsionados de modo que se mantenga la propiedad supervisada dentro de dicha banda de tolerancia deseada de los parámetros de curado deseados.

2. El sistema de utillaje de la reivindicación 1 en el que el procesador principal (16) se programa para solicitar una solución de control a ser calculada para obtener dichos parámetros de curado deseados y el controlador se programa para, tras la recepción de dicha solicitud, calcular y producir la salida de la solución de control.

3. Un sistema de utillaje de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el que sistema de control comprende adicionalmente un panel electrónico (22) que actúa como un puente entre el controlador (18) y el procesador principal (16) , leyendo dicho controlador y dicho procesador principal información desde, y escribiendo información a, dicho panel para comunicarse entre sí.

4. Un sistema de utillaje de acuerdo con la reivindicación 3 en el que dicho controlador (18) se programa para enviar señales indicativas de la propiedad supervisada y/o la solución de control calculada en el panel (22) y el procesador principal (16) se programa para leer las señales indicativas de la propiedad supervisada y/o la solución de control calculada desde el panel (22) , y en el que dicho procesador principal (16) se programa para enviar señales indicativas de los parámetros de curado deseados o los parámetros de curado deseados distorsionados a dicho panel y dicho controlador se programa para leer las señales indicativas de los parámetros de curado deseados o los parámetros de curado deseados distorsionados desde dicho panel.

5. Un sistema de utillaje de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4 en el que el sistema de control comprende adicionalmente un módulo de entrada/salida, asociado con dicho controlador (18) , para la recepción de una pluralidad de señales desde los sensores (12) asociados con zonas individuales del útil y producir la salida de una pluralidad de señales de control para controlar un calentador (8) asociado con cada zona individual del útil.

6. Un sistema de utillaje de acuerdo con la reivindicación 5 en el que el sistema de control comprende adicionalmente una pluralidad de relés de estado sólido, produciendo la salida dicho módulo de entrada/salida de dichas señales de control a dichos relés de estado sólido para controlar dichos calentadores.

7. Un sistema de utillaje de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que el sistema de control comprende adicionalmente un procesador (30) dedicado que tiene unos segundos medios de memoria (32) asociados con él y en el que el procesador principal (16) se configura para recibir la solución de control desde el controlador (18) , y dicho procesador dedicado (30) se configura para recibir la solución de control desde el procesador principal (16) , para almacenarla en los segundos medios de memoria (32) y, en base a dicha solución de control almacenada, producir la salida de una pluralidad de señales de control para controlar un calentador asociado con cada zona individual del útil.

8. Un sistema de utillaje de acuerdo con la reivindicación 7 en el que el procesador principal (16) se configura para recibir la solución de control desde el controlador y para inspeccionar la solución contra criterios predeterminados y pasar solamente al procesador dedicado la solución si se cumplen los criterios predeterminados.

9. Un sistema de utillaje de acuerdo con una reivindicación precedente que comprende adicionalmente un depósito de fluido (10) y una pluralidad de conductos de fluido en los que cada conducto de fluido se dispone para suministrar un flujo de fluido desde dicho depósito a una zona del útil para un intercambio de calor y un calentador (8) asociado con cada conducto de fluido, dispuestos los calentadores para calentar selectivamente el fluido que pasa a través de ellos.

10. Un sistema de utillaje de acuerdo con cualquier reivindicación previa en la que el controlador comprende una pluralidad de controladores PID, asociando cada controlador PID con una zona del útil.

11. Un método de moldeo de una pieza en elaboración dentro de una especificación funcional, comprendiendo el método:

el almacenamiento de parámetros de curado deseados para la pieza en elaboración en un medio de memoria (14) ; la colocación del material de moldeo en un útil de moldeo (4) que tenga una superficie de moldeo dividida 15 en una pluralidad de zonas (6) del útil con temperatura controlada individualmente; caracterizado por:

la detección de una propiedad de la pieza en elaboración o de la superficie del útil en cada zona de control; supervisión de las señales desde los sensores para supervisar la de propiedad detectada;

comparación de las propiedades detectadas con los parámetros de curado deseados; en base a los parámetros de curado deseados, cálculo de una solución de control para controlar el suministro de energía a cada zona individual del útil para satisfacer los parámetros de curado deseados; control de la introducción de energía a cada zona del útil de acuerdo con la solución de control; identificación de tendencias en dichas propiedades supervisadas; y si dichas tendencias indican que la propiedad supervisada de una zona del útil se moverá fuera de una banda de tolerancia de los parámetros de curado deseados, modificación o distorsión de los parámetros de curado deseados leídos desde los medios de memoria y cálculo de una solución de control adicional para obtener dichos parámetros de curado modificados o distorsionados de modo que mantengan la propiedad supervisada dentro de dicha banda de tolerancia deseada de los parámetros de curado deseados.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11 en el que los parámetros de curado deseados incluyen uno o más de: información del tiempo y punto de ajuste y una tolerancia para uno o más de entre temperatura del útil, temperatura de la pieza en elaboración, constante dieléctrica y objetivos, tasas de variación y tolerancias para dichas tasas de variación para uno o más de entre temperatura del útil, temperatura de la pieza en elaboración o constante dialéctica, para cada zona individual del útil.

13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12 en el que los parámetros de curado deseados incluyen diferencias relativas en el tiempo para una o más de entre temperatura del útil, temperatura de la pieza en elaboración o constante dialéctica, entre zonas del útil adyacentes.

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 en el que las etapas de: supervisión de las señales desde los sensores (12) ; comparación de las propiedades supervisadas con los parámetros de curado deseados; y modificación o distorsión de los parámetros de curado deseados leídos desde los medios de memoria (14) , se realizan mediante un procesador principal (16) y en el que se usa un controlador (18) para calcular la 45 solución de control, incluyendo adicionalmente el método:

dicho controlador (18) y dicho procesador principal leen información desde y escriben información a un panel electrónico (22) para comunicarse entre sí de modo que el panel electrónico actúe como un puente de información entre el controlador (18) y el procesador principal (16) .

15. El método de acuerdo con la reivindicación 14 que comprende adicionalmente las etapas de:

el controlador (18) que escribe la solución de control en el panel electrónico (22) y el procesador principal que compara la solución de control con los criterios predeterminados y, dependiendo de dicha comparación, acepta o 55 ignora dicha solución de control.