BR112014017527B1

BR112014017527B1 - CONTROL DEVICE FOR THE FORWARD MOVEMENT OF A MOLDING PISTON

Info

Publication number: BR112014017527B1
Application number: BR112014017527-6A
Authority: BR
Inventors: Norbert Erhard; Peter Maurer
Original assignee: Oskar Frech Gmbh + Co. Kg
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2023-07-11

Abstract

DISPOSITIVO DE CONTROLE PARA O MOVIMENTO DE AVANÇO DE UM ÊMBOLO DE MOLDAGEM. 1. Dispositivo de controle para o movimento de avanço de um êmbolo de moldagem. 2.1. A invenção refere-se a um dispositivo para controlar o movimento de avanço de um êmbolo de moldagem em uma câmara de moldagem de uma máquina de fundição de molde de câmara fria por meio de um sinal de acionamento, o movimento de avanço compreendendo uma fase de movimento de enchimento de câmara a partir de uma posição de enchimento parcial, com um volume inicial de câmara de moldagem parcialmente preenchida, para uma posição de enchimento completo, com um volume restante de câmara de moldagem preenchida. 2.2. De acordo com a invenção, no dispositivo uma respectiva progressão associada de um sinal de acionamento é fornecida para diferentes conjuntos específicos de valores de uma pluralidade de parâmetros de processo que influenciam o movimento do material fundido na câmara de moldagem durante a fase de movimento de enchimento de câmara, esta progressão é definida como a progressão de sinal de acionamento mais adequada para o conjunto particular de valores de parâmetro, e o dispositivo é concebido para utilizar a progressão de sinal de acionamento mais adequada em (...).CONTROL DEVICE FOR THE FORWARD MOVEMENT OF A MOLDING PISTON. 1. Control device for the forward movement of a molding plunger. 2.1. The invention relates to a device for controlling the forward movement of a molding plunger in a molding chamber of a cold chamber mold casting machine by means of a drive signal, the forward movement comprising a chamber filling movement from a partially filled position, with an initial molding chamber volume partially filled, to a full filling position, with a remaining molding chamber volume filled. 2.2. According to the invention, in the device a respective associated progression of a drive signal is provided for different specific sets of values of a plurality of process parameters that influence the movement of the melt in the molding chamber during the filling movement phase. camera, this progression is defined as the most appropriate trigger signal progression for the particular set of parameter values, and the device is designed to use the most appropriate trigger signal progression in (...).

Description

[001] A invenção refere-se a um dispositivo para controlar o movimento de avanço de um êmbolo de moldagem em uma câmara de moldagem de uma máquina de moldagem de molde de câmara fria por meio de um sinal de acionamento. A invenção é especificamente relacionada com o controle do movimento de avanço de êmbolo de moldagem durante um período de tempo referido no presente caso como a fase de movimento de enchimento de câmara a partir de uma posição de enchimento parcial do êmbolo de moldagem, com um volume inicial de câmara de moldagem parcialmente preenchida, para uma posição de enchimento completo do êmbolo de moldagem, com um volume restante de câmara de moldagem preenchida.[001] The invention relates to a device for controlling the forward movement of a molding plunger in a molding chamber of a cold chamber mold molding machine by means of a drive signal. The invention is specifically related to controlling the forward movement of the molding piston during a period of time referred to in the present case as the chamber filling movement phase from a partial filling position of the molding piston, with a volume initial position of partially filled molding chamber, to a fully filled position of the molding plunger, with a remaining volume of filled molding chamber.

[002] Como é sabido, em moldagem de molde de câmara fria de um material fundido a ser moldado, por exemplo, uma liga de material fundido compreendendo substancialmente alumínio e / ou magnésio e / ou zinco, é introduzida em uma câmara de moldagem disposta horizontalmente e é subsequentemente transportada dentro de um molde de moldagem por um êmbolo de moldagem acionado hidraulicamente ou de alguma outra maneira. Esta operação é executada ciclicamente para o propósito da produção múltipla de produtos idênticos, material fundido sendo forçado para dentro do molde de moldagem cada vez em cada ciclo de moldagem. Câmaras de moldagem cilíndricas com uma secção transversal circular são usadas quase exclusivamente para isso. A introdução do material fundido no interior da câmara de moldagem pode ser realizada de várias maneiras, sob pressão atmosférica, sob pressão positiva ou sob pressão negativa, por exemplo por enchimento através de uma abertura de enchimento da câmara de moldagem por meio de uma colher de moldagem ou por entrada de sucção através da geração de uma pressão negativa na câmara de moldagem. A quantidade de material fundido introduzido na câmara de moldagem depende do respectivo volume de molde de moldagem, isto é, o volume da peça a ser moldada, de modo que, dependendo da peça de molde, diferentes níveis de enchimento na câmara de moldagem aplicam e, após a introdução do material fundido, um certo volume de ar encontrando-se acima permanece no cilindro de câmara de moldagem disposto horizontalmente enquanto o êmbolo de moldagem ainda está em uma posição inicial em um lado traseiro, voltado para fora a partir do molde de moldagem, do cilindro de câmara de moldagem atrás de uma entrada de câmara de moldagem. O termo volume de ar no presente caso também compreende geralmente o caso em que é um volume parcial superior da câmara de moldagem que é preenchido com um gás diferente ou evacuado.[002] As is known, in cold chamber mold molding a molten material to be molded, for example, an alloy of molten material substantially comprising aluminum and/or magnesium and/or zinc, is introduced into a molding chamber arranged horizontally and is subsequently transported within a molding mold by a molding piston actuated hydraulically or in some other manner. This operation is performed cyclically for the purpose of multiple production of identical products, molten material being forced into the molding mold each time in each molding cycle. Cylindrical molding chambers with a circular cross-section are used almost exclusively for this. The introduction of the molten material into the molding chamber can be carried out in various ways, under atmospheric pressure, under positive pressure or under negative pressure, for example by filling through a filling opening of the molding chamber by means of a spoon. molding or by suction entry by generating a negative pressure in the molding chamber. The amount of molten material introduced into the molding chamber depends on the respective molding mold volume, i.e. the volume of the part to be molded, so that, depending on the mold part, different filling levels in the molding chamber apply and , after the introduction of the molten material, a certain volume of air lying above remains in the horizontally arranged molding chamber cylinder while the molding plunger is still in an initial position on a rear side, facing outward from the mold. molding, from the molding chamber cylinder behind a molding chamber inlet. The term air volume in the present case also generally comprises the case where it is an upper partial volume of the molding chamber that is filled with a different gas or evacuated.

[003] Em uma primeira fase do movimento de avanço de êmbolo de moldagem, o êmbolo de moldagem é movido para frente a partir da sua posição inicial, em que, tal como explicado, a câmara de moldagem é parcialmente preenchida, para a posição de enchimento completo, em que o volume de câmara de moldagem sucessivamente reduzido pelo movimento de avanço de êmbolo de moldagem é apenas completamente preenchido com o material fundido preenchido. Isto é seguido pela operação de injeção (que não tem qualquer interesse adicional no presente caso), através da qual o material fundido é forçado para fora da câmara de moldagem através de uma saída de câmara de moldagem, voltada para o molde de moldagem, em um lado frontal do cilindro de câmara de moldagem e o corredor adjacente, como é conhecido, no molde de moldagem. Durante a fase de movimento de enchimento de câmara inicial, existe o problema de inclusões de ar / gases indesejáveis no material fundido se o movimento de avanço de êmbolo progride desfavoravelmente. Tais inclusões de ar / gás no material fundido podem levar a um aumento de porosidade e, dependendo do uso ou processamento adicional da peça de fundição, consequentemente para qualidade não satisfatória da peça de fundição.[003] In a first phase of the molding plunger forward movement, the molding plunger is moved forward from its initial position, in which, as explained, the molding chamber is partially filled, to the position of complete filling, in which the molding chamber volume successively reduced by the forward movement of molding piston is only completely filled with the filled molten material. This is followed by the injection operation (which is of no further interest in the present case), whereby the molten material is forced out of the molding chamber through a molding chamber outlet, facing the molding mold, into a front side of the molding chamber cylinder and the adjacent runner, as is known, in the molding mold. During the initial chamber filling movement phase, there is the problem of undesirable air/gas inclusions in the melt if the piston advance movement progresses unfavorably. Such air/gas inclusions in the cast material can lead to increased porosity and, depending on the use or further processing of the casting, consequently to unsatisfactory quality of the casting.

[004] Dois efeitos são responsáveis por isto em particular, como representado na Figura 1 e Figura 2, para fins de ilustração em três imagens parciais respectivamente, com um êmbolo de moldagem 2 avançado sucessivamente em um cilindro de câmara de moldagem disposto horizontalmente 1, a câmara de moldagem 1 inicialmente sendo parcialmente preenchida com um material fundido 3, como mostrado pela imagem parcial mais superior respectivamente, e o êmbolo de moldagem 2 sendo localizado em um lado traseiro 1a, voltado para fora a partir do molde de moldagem, da câmara de moldagem 1 atrás de uma entrada de câmara de moldagem 4. A Figura 1 mostra a criação de um quebrador de onda 5, isto é, uma onda quebrando, do material fundido 3 forçado para frente pelo êmbolo de moldagem 2 na câmara de moldagem 1, ou seja, na direção de uma lado frontal 1b, voltado para o molde de moldagem, da câmara de moldagem 1. A Figura 2 representa o efeito de uma breve separação de onda prematura a partir do êmbolo de moldagem 2 e / ou reflexão de onda prematura em uma extremidade frontal 1c, voltada para o molde de moldagem, da câmara de moldagem 1, ou seja, com este controle desfavorável do movimento de avanço de êmbolo uma onda de material fundido 6 começa a arrastar para frente para longe do êmbolo 2. Se esta onda 6 atinge o topo da câmara de moldagem diretamente ou então após reflexão, ela corta um volume de ar / gás 7 no êmbolo de moldagem 2 a partir de uma saída de câmara de moldagem 8 encontrando-se na frente, como mostrado na imagem parcial inferior da Figura 2. Ambos os efeitos levam a um aumento das inclusões de ar / gás, como esquematicamente simbolizado como pequenas bolhas 9 na imagem parcial mais inferior da Figura 1 para o caso da quebra de onda.[004] Two effects are responsible for this in particular, as depicted in Figure 1 and Figure 2, for illustration purposes in three partial images respectively, with a molding plunger 2 successively advanced in a horizontally arranged molding chamber cylinder 1, the molding chamber 1 initially being partially filled with a molten material 3, as shown by the uppermost partial image respectively, and the molding plunger 2 being located on a rear side 1a, facing away from the molding mold, of the chamber 1 behind a molding chamber inlet 4. Figure 1 shows the creation of a wave breaker 5, i.e., a breaking wave, of the molten material 3 forced forward by the molding plunger 2 in the molding chamber 1 , i.e. in the direction of a front side 1b, facing the molding mold, of the molding chamber 1. Figure 2 represents the effect of a brief premature wave separation from the molding plunger 2 and/or reflection of premature wave at a front end 1c, facing the molding mold, of the molding chamber 1, i.e. with this unfavorable control of the piston advancing movement a wave of molten material 6 begins to drag forward away from the piston 2 Whether this wave 6 reaches the top of the molding chamber directly or else after reflection, it cuts a volume of air/gas 7 into the molding plunger 2 from a molding chamber outlet 8 lying in front, as shown. in the lower partial image of Figure 2. Both effects lead to an increase in air/gas inclusions, as schematically symbolized as small bubbles 9 in the lower partial image of Figure 1 for the wave breaking case.

[005] A invenção resolve o problema técnico de fornecer um dispositivo do tipo mencionado no início com o qual o movimento de avanço de êmbolo de moldagem pode ser controlado, especificamente na fase de movimento de enchimento de câmara, de tal forma que a quantidade de inclusões de ar / gás no material fundido pode ser reduzida ou minimizada, o que geralmente conduz a uma redução da porosidade na peça moldada acabada.[005] The invention solves the technical problem of providing a device of the type mentioned at the beginning with which the advancing movement of the molding plunger can be controlled, specifically in the chamber filling movement phase, in such a way that the amount of Air/gas inclusions in the molten material can be reduced or minimized, which generally leads to a reduction in porosity in the finished molded part.

[006] A invenção resolve este problema pela provisão de um dispositivo de controle com as características da reivindicação 1.[006] The invention solves this problem by providing a control device with the characteristics of claim 1.

[007] No dispositivo de controle de acordo com a invenção, uma respectiva progressão associada de um sinal de acionamento é fornecida para diferentes conjuntos específicos de valores de uma pluralidade de parâmetros de processo que influenciam o movimento do material fundido na câmara de moldagem durante a fase de movimento de enchimento de câmara, também referidos no presente caso como parâmetros para abreviar, e é utilizado pelo dispositivo para controlar o movimento de avanço de êmbolo de moldagem durante a fase de movimento de enchimento de câmara a partir de uma posição de enchimento parcial inicial, com um volume inicial de câmara de moldagem parcialmente preenchida, para a posição de enchimento completo, com um volume restante de câmara de moldagem preenchida. As progressões de sinal de acionamento fornecidas são neste caso progressões para as quais é definido que em cada caso uma delas é a mais adequada para o conjunto particular de valores de parâmetro. "Mais adequado" deve ser aqui entendido como significando que a progressão de sinal de acionamento atribuída a um conjunto particular de valores de parâmetro leva à progressão do movimento de avanço de êmbolo que reduz ou evita os efeitos indesejados mencionados, de quebra de onda e de corte de um volume de ar, melhor na situação atual descrita pelo conjunto particular de valores de parâmetro do que todas as outras progressões do movimento de avanço de êmbolo considerado. Além deste critério de qualidade primário, a definição como "mais adequado" é, claro, também alcançada em por levar em consideração os critérios habituais relevantes para o processo de moldagem, tal como a menor exigência de tempo possível para o ciclo de moldagem, e, consequentemente para o movimento de avanço de êmbolo. A escolha desta progressão de sinal de acionamento mais adequada, por conseguinte, permite a introdução de ar / gás no material fundido, e, por conseguinte, a porosidade na peça moldada, ser mantida tão baixa quanto possível para cada ciclo de moldagem, sem apreciavelmente reduzir o ciclo de moldagem em comparação com controles de processo de moldagem convencionais.[007] In the control device according to the invention, a respective associated progression of a drive signal is provided for different specific sets of values of a plurality of process parameters that influence the movement of the molten material in the molding chamber during chamber filling movement phase, also referred to in the present case as parameters for brevity, and is used by the device to control the forward movement of molding plunger during the chamber filling movement phase from a partial filling position position, with an initial molding chamber volume partially filled, to the full filling position, with a remaining molding chamber volume filled. The given drive signal progressions are in this case progressions for which it is defined that in each case one of them is the most suitable for the particular set of parameter values. "Best suited" should be understood here to mean that the drive signal progression assigned to a particular set of parameter values leads to progression of piston forward motion that reduces or avoids the aforementioned undesirable effects of wave breaking and cutting of a volume of air, better in the current situation described by the particular set of parameter values than all other progressions of the piston forward motion considered. In addition to this primary quality criterion, the definition as "most suitable" is, of course, also achieved by taking into account the usual criteria relevant to the molding process, such as the shortest possible time requirement for the molding cycle, and , consequently for the forward movement of the piston. Choosing this most suitable drive signal progression therefore allows the introduction of air/gas into the molten material, and therefore the porosity in the molded part, to be kept as low as possible for each molding cycle, without appreciably reduce the molding cycle compared to conventional molding process controls.

[008] O dispositivo de controle de acordo com a invenção é, correspondentemente, concebido para utilizar esta progressão de sinal de acionamento mais adequada em dependência de valores dos parâmetros de processo pertinentes ao início de um ciclo de moldagem. Para este efeito, pode ser de preferência ser fornecido que as possíveis progressões de sinal de acionamento mais adequadas para vários conjuntos específicos de valores dos parâmetros levados em consideração são determinadas com antecedência, ou seja, antes do tempo de execução do processo de moldagem ou ciclo de moldagem, e são armazenadas no dispositivo de controle. O dispositivo de controle, em seguida, seleciona para cada ciclo de moldagem a progressão de sinal de acionamento mais adequada para o atual conjunto de valores de parâmetro para controlar o movimento de avanço de êmbolo de moldagem durante a fase de movimento de enchimento de câmara. Esta determinação com antecedência de várias progressões do movimento de avanço de êmbolo, ou seja, diferentes progressões do sinal de acionamento relevante, pode ser efetuada empiricamente no objeto real ou de preferência sistematicamente, e, consequentemente deterministicamente, com base nas simulações de computador correspondentes com modelos computacionais adequados. Este último torna possível realizar um número relativamente grande de "testes" com valores variando dos parâmetros de processo relevantes. Se a simulação é realizada antes do tempo de execução do processo de moldagem, o tempo de computação não está limitado à duração típica de um ciclo de moldagem, o que permite a utilização de um modelo relativamente computacionalmente intensivo que descreve as condições de fluxo do material fundido na câmara de moldagem durante o movimento de avanço de êmbolo relativamente bem. O sistema de modelo simulado também pode ser em particular um sistema de controle de circuito fechado simulado com um controlador de circuito fechado, que tenta corrigir desvios estabelecidos computacionalmente a partir de uma característica de fluxo de material fundido desejada por intervenções de controlador correspondentes. Deste modo, a progressão de sinal de acionamento mais adequada para a situação inicial respectiva, tal como descrito pelo conjunto atualmente utilizado de valores de parâmetro, pode ser determinada com muita precisão por meio de simulação de controle de circuito fechado auxiliada por modelo. Alternativamente, uma determinação direta da progressão de sinal de acionamento fornecida pode ser fornecida durante o tempo de execução do processo de moldagem.[008] The control device according to the invention is correspondingly designed to use this most suitable drive signal progression depending on values of the process parameters relevant to the start of a molding cycle. For this purpose, it may preferably be provided that the most suitable possible drive signal progressions for various specific sets of parameter values taken into consideration are determined in advance, i.e. before the run time of the molding process or cycle. molding process, and are stored in the control device. The control device then selects for each molding cycle the most suitable drive signal progression for the current set of parameter values to control the molding plunger advance movement during the chamber filling movement phase. This determination in advance of various progressions of the piston forward movement, i.e. different progressions of the relevant drive signal, can be carried out empirically on the real object or preferably systematically, and hence deterministically, on the basis of corresponding computer simulations with appropriate computational models. The latter makes it possible to perform a relatively large number of "tests" with varying values of the relevant process parameters. If the simulation is performed prior to the molding process run time, the computation time is not limited to the typical duration of a molding cycle, which allows the use of a relatively computationally intensive model that describes material flow conditions. melted in the molding chamber during the advancing movement of plunger relatively well. The simulated model system may also be in particular a closed-loop control system simulated with a closed-loop controller, which attempts to correct computationally established deviations from a desired melt flow characteristic by corresponding controller interventions. In this way, the most suitable drive signal progression for the respective initial situation, as described by the currently used set of parameter values, can be determined very precisely by means of model-aided closed-loop control simulation. Alternatively, a direct determination of the given drive signal progression can be provided during the run time of the molding process.

[009] A pluralidade de parâmetros de processo influenciando o movimento do material fundido na câmara de moldagem durante a fase de movimento de enchimento de câmara compreende pelo menos um parâmetro relativo à geometria de câmara de moldagem, pelo menos um parâmetro relativo à quantidade de enchimento de material fundido na câmara de moldagem, pelo menos um parâmetro relativo ao molde de moldagem e / ou pelo menos um parâmetro relativo à temperatura da câmara de moldagem e / ou o material fundido. Verifica-se que, ao levar um ou mais desses parâmetros em consideração, já é possível obter progressões de sinal de acionamento utilizáveis para o movimento de avanço de êmbolo que na medida de evitar os efeitos indesejáveis em relação à quebra de onda ou separação de onda prematura / reflexão de onda. Dependendo da aplicação, um ou mais outros parâmetros podem ser levados em consideração. Cada parâmetro deve ser aqui entendido no sentido que, dependendo da aplicação, pode compreender valores atuais e / ou os valores provenientes de um ou mais ciclos de moldagem anteriores e / ou valores determinados a partir de tais valores em combinação, sendo possível em cada caso para estes serem valores obtidos por instrumentos de medição ou computacionalmente.[009] The plurality of process parameters influencing the movement of the melt in the molding chamber during the chamber filling movement phase comprises at least one parameter relating to the geometry of the molding chamber, at least one parameter relating to the amount of filling of molten material in the molding chamber, at least one parameter relating to the molding mold and/or at least one parameter relating to the temperature of the molding chamber and/or the molten material. It can be seen that, by taking one or more of these parameters into consideration, it is now possible to obtain usable drive signal progressions for the piston advance movement which, insofar as it avoids undesirable effects in relation to wave breaking or wave separation. premature/wave reflection. Depending on the application, one or more other parameters may be taken into consideration. Each parameter must be understood here in the sense that, depending on the application, it may comprise current values and/or values originating from one or more previous molding cycles and/or values determined from such values in combination, being possible in each case for these to be values obtained by measuring instruments or computationally.

[010] Em um desenvolvimento da invenção, a pluralidade de parâmetros de processo compreende mais especificamente pelo menos um parâmetro de comprimento de câmara de moldagem, pelo menos um parâmetro de altura de câmara de moldagem, pelo menos um parâmetro de grau de enchimento de câmara de moldagem, pelo menos um parâmetro da temperatura de material fundido, pelo menos um parâmetro de temperatura de câmara de moldagem e / ou pelo menos um parâmetro de viscosidade de material fundido, e, dependendo da aplicação, opcionalmente um ou mais outros parâmetros. Os parâmetros de geometria descrevem as condições de fronteira espacial para o movimento do material fundido na câmara de moldagem, os parâmetros de temperatura / viscosidade descrevem o comportamento de fluxo do material fundido e possivelmente também quaisquer outros problemas de camada exterior, como aquele conhecido como o endurecimento de pele do material fundido na parede interior de câmara de moldagem.[010] In a development of the invention, the plurality of process parameters more specifically comprises at least one molding chamber length parameter, at least one molding chamber height parameter, at least one chamber filling degree parameter molding temperature parameter, at least one melt temperature parameter, at least one molding chamber temperature parameter and/or at least one melt viscosity parameter, and, depending on the application, optionally one or more other parameters. The geometry parameters describe the spatial boundary conditions for the movement of the melt in the molding chamber, the temperature/viscosity parameters describe the flow behavior of the melt, and possibly also any other outer layer problems, such as that known as the skin hardening of the molten material on the inner wall of the molding chamber.

[011] Em um desenvolvimento vantajoso da invenção, as progressões de sinal de acionamento fornecidas são agrupadas em uma pluralidade de tipos com um número diferente de estágios sucessivos da progressão, cada estágio representando um aumento associado na altura do material fundido no êmbolo de moldagem. Encontra-se aqui que, por exemplo, dependendo da quantidade de enchimento de material fundido, e, consequentemente, o grau de enchimento da câmara de moldagem, uma progressão de sinal de acionamento de único estágio ou de múltiplos estágios é favorável, cada estágio compreendendo inicialmente elevação do nível de enchimento do material fundido no êmbolo mais rapidamente por um grau especificável e, em seguida, mantendo-o substancialmente constante, ou, no máximo, mudando-o mais lentamente. O agrupamento de todas as possíveis progressões de sinal de acionamento em um conjunto discreto de progressões com um número diferente de estágios também tem vantagens no que diz respeito à exigência de espaço de memória para armazenar progressões de sinal de acionamento mais adequadas determinadas com antecedência, no que diz respeito ao acesso rápido aos dados armazenados para a seleção da progressão de sinal de acionamento mais adequada respectivamente e com respeito à velocidade de avanço escalonada correspondentemente do êmbolo de moldagem.[011] In an advantageous development of the invention, the provided drive signal progressions are grouped into a plurality of types with a different number of successive stages of the progression, each stage representing an associated increase in the height of the molten material in the molding plunger. It is found here that, for example, depending on the amount of melt filling, and consequently the degree of filling of the molding chamber, a single-stage or multi-stage drive signal progression is favorable, each stage comprising initially raising the filling level of the melt in the piston more rapidly by a specifiable degree and then keeping it substantially constant, or, at most, changing it more slowly. Grouping all possible trigger signal progressions into a discrete set of progressions with a different number of stages also has advantages with regard to the memory space requirement for storing more suitable trigger signal progressions determined in advance, in the with regard to quick access to the stored data for the selection of the most suitable drive signal progression respectively and with respect to the correspondingly scaled feed rate of the molding piston.

[012] Em um refinamento adicional deste aspecto da invenção, cada estágio da progressão é definido de tal modo que ele especifica um movimento de êmbolo de moldagem inicialmente acelerado seguido de um movimento de êmbolo de moldagem com uma progressão de velocidade que é determinada a partir de uma progressão determinada previamente para uma altura do material fundido no êmbolo de moldagem. Tipicamente, esta progressão adicional determinada antecipadamente para a altura do material fundido no êmbolo de moldagem compreende que, depois de ter sido elevada de modo relativamente rápido para um nível superior pelo movimento de avanço de êmbolo acelerado inicial, a altura do material fundido é subsequentemente mantida substancialmente neste novo nível, ou no máximo é elevada ainda mais significativamente mais lentamente. Verificou-se que esta ligação entre o movimento de avanço de êmbolo para uma progressão específica ao longo do tempo da altura do material fundido no êmbolo de moldagem pode conduzir a progressões de sinal de acionamento muito boas mais adequadas para o movimento de avanço de êmbolo. Além disso, isto oferece a possibilidade opcional de também intervir em uma maneira de controle da operação de movimento de avanço de êmbolo por estabelecer continuamente a altura do material fundido no êmbolo de moldagem por meio de sensores.[012] In a further refinement of this aspect of the invention, each stage of the progression is defined such that it specifies an initially accelerated molding piston movement followed by a molding piston movement with a velocity progression that is determined from of a previously determined progression to a height of the melted material in the molding piston. Typically, this additional progression determined in advance for the height of the melt in the molding piston comprises that, after having been raised relatively quickly to a higher level by the initial accelerated piston advance movement, the height of the melt is subsequently maintained. substantially at this new level, or at most it is raised even more significantly more slowly. It has been found that this link between the piston advance movement to a specific progression over time of the height of the melt in the molding piston can lead to very good drive signal progressions best suited to the piston advance movement. Furthermore, this offers the optional possibility of also intervening in a way of controlling the piston advance movement operation by continuously establishing the height of the molten material in the molding piston by means of sensors.

[013] Em um desenvolvimento da invenção, as progressões de sinal de acionamento fornecidas são obtidas através de um sistema de controle de simulação de circuito fechado auxiliado por modelo antes ou alternativamente durante um tempo de execução do movimento de avanço do êmbolo de moldagem, com as vantagens indicadas acima neste respeito. A determinação antecipadamente permite a utilização de maiores capacidades de computador, e modelos computacionais consequentemente mais precisos. Uma determinação alternativa diretamente para o tempo de execução permite que quaisquer influências perturbadoras atuais possam ainda ser levadas em consideração durante o respectivo ciclo de moldagem.[013] In one development of the invention, the provided drive signal progressions are obtained through a model-aided closed-loop simulation control system before or alternatively during a run-time of the forward motion of the molding plunger, with the advantages indicated above in this regard. Determination in advance allows the use of greater computer capabilities, and consequently more accurate computational models. An alternative determination directly for the run time allows any current disturbing influences to still be taken into account during the respective molding cycle.

[014] Em um refinamento adicional deste aspecto da invenção, o sistema de controle de circuito fechado de simulação auxiliada por modelo é integrado no dispositivo de controle. Como um resultado, ele é localizado no local de utilização do dispositivo de controle, isto é, normalmente no local da máquina de moldagem associada, o que é favorável em particular para os casos em que uma determinação da progressão de sinal de acionamento mais adequada diretamente no tempo de execução do processo de moldagem é fornecida, ou é destinada para permitir o usuário de máquina de moldagem determinar progressões de sinal de acionamento mais adequadas com antecedência por meio de simulação de controle de circuito fechado auxiliada por modelo para o sistema de máquina de moldagem particular.[014] In a further refinement of this aspect of the invention, the model-aided simulation closed-loop control system is integrated into the control device. As a result, it is located at the location of use of the control device, i.e. normally at the location of the associated molding machine, which is favorable in particular for cases where a determination of the most suitable drive signal progression directly at molding process run time is provided, or is intended to allow the molding machine user to determine most suitable drive signal progressions in advance through model-aided closed-loop control simulation for the molding machine system. particular molding.

[015] Modalidades vantajosas da invenção e os exemplos convencionais explicados acima para um melhor entendimento das mesmas são representados nos desenhos, em que:[015] Advantageous embodiments of the invention and the conventional examples explained above for a better understanding of them are represented in the drawings, in which:

[016] A Figura 1 mostra secções longitudinais esquemáticas de uma câmara de moldagem de uma máquina de moldagem de molde de câmara fria em três sucessivas posições avançando de um êmbolo de moldagem controlado convencionalmente, um quebrador de onda ocorrendo,[016] Figure 1 shows schematic longitudinal sections of a molding chamber of a cold chamber mold molding machine in three successive advancing positions of a conventionally controlled molding plunger, a wave breaker occurring,

[017] A Figura 2 mostra três vistas de secção longitudinal esquemáticas correspondentes à Figura 1 para o caso de um controle de avanço convencional do êmbolo de moldagem, em que uma separação de onda prematura e / ou uma reflexão de onda ocorre,[017] Figure 2 shows three schematic longitudinal section views corresponding to Figure 1 for the case of a conventional advance control of the molding plunger, in which a premature wave separation and/or a wave reflection occurs,

[018] A Figura 3 mostra um diagrama de blocos de um dispositivo de controle de acordo com a invenção,[018] Figure 3 shows a block diagram of a control device according to the invention,

[019] A Figura 4 mostra um diagrama de blocos de uma forma vantajosa de realização de uma memória de tipo de sinal de acionamento do dispositivo de controle da Figura 3 e[019] Figure 4 shows a block diagram of an advantageous embodiment of a drive signal type memory of the control device of Figure 3 and

[020] A Figura 5 mostra vistas de secção longitudinal esquemáticas de uma câmara de moldagem de uma máquina de moldagem de molde de câmara fria em sucessivas posições avançando de um êmbolo de moldagem movido para frente pelo dispositivo de controle de acordo com a invenção.[020] Figure 5 shows schematic longitudinal sectional views of a molding chamber of a cold chamber mold molding machine in successive advancing positions of a molding plunger moved forward by the control device in accordance with the invention.

[021] Modalidades vantajosas da invenção são explicadas em mais detalhe a seguir com referência às figuras correspondentes.[021] Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the corresponding figures.

[022] O dispositivo de controle ilustrado na Figura 3 na forma de um diagrama de blocos serve para controlar o movimento de avanço de um êmbolo de moldagem de uma unidade de moldagem de um tipo convencional de construção de uma máquina de moldagem de molde de câmara fria. Uma tal unidade de fundição convencional compreende uma câmara de moldagem tipicamente cilíndrica com uma secção transversal circular, que é disposta na máquina de moldagem com um eixo longitudinal horizontal do cilindro. A câmara de moldagem e o êmbolo de moldagem podem ser em particular do tipo de construção como o que foi explicado acima em relação às Figuras 1 e 2. No caso deste tipo de construção, a abertura de enchimento encontrando-se acima 4, ou seja, a entrada de câmara de moldagem, através da qual, por exemplo, o material fundido 3 é enchido dentro da câmara de moldagem 1 em uma quantidade medida especificada por meio de uma colher de moldagem, é localizado no lado de trás da câmara de moldagem 1a. Da mesma forma, a invenção também é adequada para tipos alternativos de construção da unidade de moldagem, em que o material fundido é sugado para dentro da câmara de moldagem por meio de uma pressão negativa ou forçado para dentro da câmara de moldagem por meio de pressão positiva. No seu lado frontal 1b, a câmara de moldagem 1 tem na sua região superior a saída de câmara de moldagem 8. Na operação de injeção, o material fundido 3 é forçado pelo movimento de avanço do êmbolo de moldagem 2 através da saída de câmara 8 e o corredor adjacente no molde de moldagem, a fim de formar a peça de fundição lá. Neste caso, a fase de movimento de enchimento de câmara explicada acima forma uma primeira fase deste movimento de êmbolo, até o momento em que o volume restante da câmara de moldagem 1 que é reduzido sucessivamente pelo êmbolo de moldagem movido para frente 2 apenas corresponde substancialmente ao volume de material fundido preenchido 3, ou seja, em que o volume restante da câmara de moldagem é completamente preenchido com o material fundido 3 e o volume de ar / gás previamente adicionalmente contido na câmara de moldagem 1 foi quase completamente removido da câmara de moldagem 1 via saída de câmara de moldagem 8, o corredor e as aberturas de ventilação fornecidos para isto no molde de moldagem. Como já foi mencionado, a invenção compreende especificamente uma concepção característica do dispositivo de controle para o movimento de avanço de êmbolo nesta fase de movimento de enchimento de câmara inicial. O dispositivo de controle pode ser de outro modo realizado em qualquer forma adequada desejada, tal como é conhecido por si próprio para controle de êmbolo de moldagem em máquinas de moldagem de molde de câmara fria.[022] The control device illustrated in Figure 3 in the form of a block diagram serves to control the forward movement of a molding plunger of a molding unit of a conventional type of construction of a chamber mold molding machine. cold. Such a conventional casting unit comprises a typically cylindrical molding chamber with a circular cross-section, which is arranged in the molding machine with a horizontal longitudinal axis of the cylinder. The molding chamber and the molding piston may in particular be of the type of construction such as that explained above in relation to Figures 1 and 2. In the case of this type of construction, the filling opening being located above 4, i.e. , the molding chamber inlet, through which, for example, the molten material 3 is filled into the molding chamber 1 in a specified measured quantity by means of a molding spoon, is located on the back side of the molding chamber 1a. Likewise, the invention is also suitable for alternative types of molding unit construction, in which the molten material is sucked into the molding chamber by means of negative pressure or forced into the molding chamber by means of pressure. positive. On its front side 1b, the molding chamber 1 has in its upper region the molding chamber outlet 8. In the injection operation, the molten material 3 is forced by the advancing movement of the molding piston 2 through the chamber outlet 8 and the adjacent runner in the molding mold in order to form the casting there. In this case, the chamber filling movement phase explained above forms a first phase of this piston movement, until the moment when the remaining volume of the molding chamber 1 which is successively reduced by the forwardly moved molding piston 2 only substantially corresponds to the filled molten material volume 3, i.e. in which the remaining volume of the molding chamber is completely filled with the molten material 3 and the volume of air/gas previously additionally contained in the molding chamber 1 has been almost completely removed from the molding chamber molding 1 via molding chamber outlet 8, the corridor and ventilation openings provided for this in the molding mold. As already mentioned, the invention specifically comprises a characteristic design of the control device for the piston advancing movement in this phase of initial chamber filling movement. The control device may otherwise be realized in any suitable form desired, as is known per se for control of molding plunger in cold chamber mold molding machines.

[023] Como representado na Figura 3, o dispositivo de controle tem uma memória de dados 10, em que uma pluralidade de possíveis progressões de sinal de acionamento são armazenadas. O dispositivo de controle utiliza uma dessas progressões de sinal de acionamento para o respectivo ciclo de moldagem e, assim, controla o movimento de avanço de êmbolo, em particular em referida fase de movimento de enchimento de câmara. Este ciclo de moldagem é simbolizado na Figura 3 como um processo real 11, o qual é controlado pelo sinal de acionamento selecionado S.[023] As depicted in Figure 3, the control device has a data memory 10, in which a plurality of possible drive signal progressions are stored. The control device uses one of these drive signal progressions for the respective molding cycle and thus controls the piston advance movement, in particular in said chamber filling movement phase. This molding cycle is symbolized in Figure 3 as a real process 11, which is controlled by the selected drive signal S.

[024] O dispositivo de controle seleciona o sinal de acionamento S como um sinal de acionamento mais apropriado para o respectivamente próximo ciclo de moldagem de acordo com critérios específicos. Para esta finalidade, uma lógica de seleção correspondente 12 é implementada no mesmo. Através de um estágio de entrada 13 do dispositivo de controle, a lógica de seleção 12 é alimentada para o respectivo ciclo de moldagem com um conjunto de valores de um número m de parâmetros de processo especificáveis P1, ..., Pm, que descreve as condições iniciais do próximo ciclo de moldagem, na medida em que são relevantes para a realização de uma progressão desejada, detectada como favorável, do movimento de avanço de êmbolo na fase de movimento de enchimento de câmara. Em particular, este controle otimizado desejado do avanço de êmbolo nesta fase compreende evitar, pelo menos em grande medida, os efeitos acima explicados como desfavoráveis da dinâmica de fluxo de material fundido na câmara de moldagem que levam ao aumento de inclusões de ar / gás no material fundido, tal como, em particular os efeitos ilustrados nas Figuras 1 e 2 de um quebrador de onda e uma separação de onda prematura ou corte de um volume de ar / gás no lado de êmbolo.[024] The control device selects the drive signal S as a more appropriate drive signal for the respectively next molding cycle according to specific criteria. For this purpose, a corresponding selection logic 12 is implemented therein. Via an input stage 13 of the control device, the selection logic 12 is fed to the respective molding cycle with a set of values of a number m of specifiable process parameters P1, ..., Pm, which describe the initial conditions of the next molding cycle, insofar as they are relevant for achieving a desired progression, detected as favorable, of the piston advance movement in the chamber filling movement phase. In particular, this desired optimized control of the piston advance in this phase comprises avoiding, at least to a large extent, the above explained as unfavorable effects of the melt flow dynamics in the molding chamber which lead to increased air/gas inclusions in the molding chamber. molten material, such as in particular the effects illustrated in Figures 1 and 2 of a wave breaker and a premature wave separation or shearing of an air/gas volume on the piston side.

[025] Os Parâmetros de processo Pi (i = 1, ..., m), respectivamente, levados em consideração como relevantes são definidos em uma forma adaptada à respectiva aplicação e incluem pelo menos um parâmetro de geometria de câmara de moldagem, pelo menos um parâmetro de quantidade de enchimento, pelo menos um parâmetro de molde de moldagem e / ou pelo menos um parâmetro de temperatura de material fundido ou temperatura de câmara de moldagem. Parâmetros de geometria de câmara de moldagem típicos são, por exemplo, o comprimento de câmara de moldagem e a altura de câmara de moldagem. Com o pelo menos um parâmetro de quantidade de enchimento é descrito em que proporção o volume de câmara de moldagem é inicialmente preenchido com o material fundido. Na realidade, isto pode ser, por exemplo, uma altura de enchimento inicial, um grau de enchimento como uma razão entre a altura de enchimento inicial para a altura de enchimento máxima possível, isto é, o diâmetro de câmara de moldagem, ou o peso ou volume estabelecido de material fundido introduzido na câmara de moldagem. Com o pelo menos um parâmetro de molde de moldagem, a influência do molde de moldagem pode ser descrita, em particular seu tempo de ventilação de molde mínimo ou máximo, pelo que é definido por quanto tempo a operação de deslocamento de gás / ar na câmara de moldagem deve ou pode durar no mínimo ou no máximo. Os parâmetros de temperatura e / ou viscosidade descrevem o comportamento de fluxo do material fundido e possivelmente também efeitos de camada exterior, tal como o endurecimento de pele ou solidificação parcial do material fundido na parede interior de câmara de moldagem ou então no interior do material fundido.[025] The Process Parameters Pi (i = 1, ..., m), respectively, taken into account as relevant are defined in a form adapted to the respective application and include at least one molding chamber geometry parameter, at least at least one fill quantity parameter, at least one molding mold parameter and/or at least one melt temperature parameter or molding chamber temperature. Typical molding chamber geometry parameters are, for example, molding chamber length and molding chamber height. With the at least one filling quantity parameter it is described in what proportion the molding chamber volume is initially filled with the molten material. In reality, this could be, for example, an initial filling height, a filling degree as a ratio of the initial filling height to the maximum possible filling height, i.e. the molding chamber diameter, or the weight or established volume of molten material introduced into the molding chamber. With the at least one molding mold parameter, the influence of the molding mold can be described, in particular its minimum or maximum mold ventilation time, whereby it is defined how long the gas/air displacement operation in the chamber of molding should or can last at least or at most. The temperature and/or viscosity parameters describe the flow behavior of the melt and possibly also outer layer effects, such as skin hardening or partial solidification of the melt on the inner wall of the molding chamber or else inside the melt. .

[026] Cada um destes parâmetros pode, de acordo com os requisitos, compreender valores atuais e / ou os valores provenientes de um ou mais ciclos de moldagem anteriores e / ou combinações de tais valores atuais e / ou anteriores. Os valores de parâmetro individuais podem ser valores medidos e / ou valores calculados ou estimados. Assim, por exemplo, o pelo menos um parâmetro de quantidade de enchimento pode ser um valor estimado para o atual grau de enchimento e / ou um ou mais valores reais medidos ou calculados para o grau de enchimento a partir dos ciclos de moldagem passados. Assim, é possível, no tempo de execução do respectivo ciclo de moldagem para o estado inicial atual, na medida em que é relevante para o movimento de avanço de êmbolo considerado aqui, a ser descrito de forma suficientemente precisa, de acordo com o estado atual da máquina e a história dela, como um espaço de parâmetro m- dimensional e para ser alimentado como informação de entrada através do estágio de entrada 13 para a lógica de seleção 12.[026] Each of these parameters may, according to requirements, comprise current values and/or values originating from one or more previous molding cycles and/or combinations of such current and/or previous values. Individual parameter values can be measured values and/or calculated or estimated values. Thus, for example, the at least one fill quantity parameter may be an estimated value for the current fill degree and/or one or more measured or calculated actual values for the fill degree from past molding cycles. Thus, it is possible, at the execution time of the respective molding cycle for the current initial state, insofar as it is relevant for the piston advance movement considered here, to be described sufficiently precisely in accordance with the current state of the machine and its history, as an m-dimensional parameter space and to be fed as input information through the input stage 13 to the selection logic 12.

[027] Para o fornecimento das progressões de sinal de acionamento mais adequadas para diferentes situações iniciais, como são armazenadas na memória 10 no caso da modalidade exemplar da Figura 3, existem várias possibilidades, que são discutidas em mais detalhe abaixo.[027] For providing the most suitable drive signal progressions for different initial situations, as are stored in memory 10 in the case of the exemplary embodiment of Figure 3, there are several possibilities, which are discussed in more detail below.

[028] Em princípio, as duas alternativas de fornecer o sinal de acionamento para ser utilizado para o ciclo de moldagem atual para o controle de movimento de êmbolo antes ou durante o tempo de execução do processo de moldagem entram em consideração. No texto que segue, uma implementação para fornecê-lo antes do tempo de execução é explicada primeiro. Em uma forma vantajosa de realizar isso, a obtenção das progressões de sinal de acionamento mais adequadas, como são então armazenadas na memória de sinal de acionamento 10, realiza-se por simulação de computador auxiliada por modelo antes do tempo de execução de processo. Esta simulação de computador inclui um circuito de controle de modelo, o qual compreende um simples modelo computacional para a determinação de pré- controle e um modelo computacional de alta precisão para o processo real e também um controlador de modelo. Embora pré-controle na sua forma pura, na base de um modelo computacional simples sem um controlador, também entra em consideração como uma alternativa a um tal circuito de controle de modelo, a adição do controlador faz com que seja possível alcançar uma maior precisão ou melhor aproximação do processo real e o uso de um modelo relativamente simples para o pré-controle. O controlador de modelo complementa o sinal de controle fornecido pelo pré- controle para formar o sinal de acionamento para o modelo computacional de alta precisão na dependência de um desvio de uma progressão de valor nominal, fornecida pelo pré- controle, e uma progressão real, fornecida pelo modelo computacional de alta precisão, de uma ou mais variáveis de processo utilizadas para isto. Os sinais de acionamento mais adequados obtidos para as várias condições iniciais consideradas, representadas pelos parâmetros de processo mencionados, como obtido a partir desta simulação de controle de circuito fechado auxiliada por modelo, são então, como indicado, armazenados na memória 10 e são disponíveis para o dispositivo de controle no tempo de execução do processo de moldagem.[028] In principle, the two alternatives of providing the drive signal to be used for the current molding cycle for controlling plunger movement before or during the run time of the molding process come into consideration. In the text that follows, an implementation to provide it before runtime is explained first. In an advantageous way of accomplishing this, obtaining the most suitable drive signal progressions, as they are then stored in the drive signal memory 10, is accomplished by model-aided computer simulation prior to process run time. This computer simulation includes a model control circuit, which comprises a simple computational model for precontrol determination and a high-precision computational model for the actual process and also a model controller. Although pre-control in its pure form, on the basis of a simple computational model without a controller, also comes into consideration as an alternative to such a model control circuit, the addition of the controller makes it possible to achieve greater precision or better approximation of the real process and the use of a relatively simple model for pre-control. The model controller complements the control signal provided by the precontrol to form the drive signal for the high-precision computational model in dependence on a deviation of a setpoint progression, provided by the precontrol, and an actual progression, provided by the high-precision computational model of one or more process variables used for this. The most suitable drive signals obtained for the various initial conditions considered, represented by the aforementioned process parameters, as obtained from this model-aided closed-loop control simulation, are then, as indicated, stored in memory 10 and are available for the control device during the molding process execution time.

[029] Como já foi mencionado acima, uma progressão de sinal de acionamento mais adequada é entendida como significando uma progressão de sinal de acionamento através da qual o movimento de avanço de êmbolo controlado assim na fase de movimento de enchimento de câmara conduz a uma operação de moldagem que é favorável de acordo com os critérios de qualidade especificados, e, em particular, a um comportamento do fluxo de material fundido na câmara de moldagem em que os efeitos acima mencionados de um quebrador de onda e de ar / gás sendo cortado em conta de separação de onda prematura e / ou reflexão de onda são evitados completamente, ou pelo menos para na maior parte, enquanto que, por outro lado, o ciclo de moldagem, e, consequentemente, também o movimento de avanço de êmbolo, destinam-se a prosseguir tão rapidamente quanto possível. Equações de água superficial adequadas modificadas para descrever a dinâmica de fluxo de material fundido na câmara de moldagem entram em consideração como uma base para o modelo simples para a concepção de pré-controle, com reflexos de fluido na extremidade frontal da câmara de moldagem sendo levados em consideração, além disso, em boa aproximação, também a seção transversal geralmente circular da câmara de moldagem. O topo da câmara de moldagem pode também ser incluído na concepção de pré-controle como uma restrição de altura para o movimento do material fundido, e de forma semelhante, se for necessário, a posição da abertura de enchimento da câmara de moldagem, a fim de evitar com certeza qualquer fuga de material fundido lá no início do movimento de êmbolo de moldagem.[029] As already mentioned above, a more suitable drive signal progression is understood to mean a drive signal progression whereby the controlled piston advance movement thus in the chamber filling movement phase leads to an operation molding process that is favorable according to the specified quality criteria, and in particular to a behavior of the melt flow in the molding chamber in which the above-mentioned effects of a wave breaker and air/gas being cut into account of premature wave separation and/or wave reflection are avoided completely, or at least for the most part, while, on the other hand, the molding cycle, and consequently also the piston advance movement, is intended proceed as quickly as possible. Suitable surface water equations modified to describe the melt flow dynamics in the molding chamber come into consideration as a basis for the simple model for pre-control design, with fluid reflections at the front end of the molding chamber being taken into account. into account, in addition, to a good approximation, also the generally circular cross-section of the molding chamber. The top of the molding chamber may also be included in the pre-control design as a height restriction for the movement of the molten material, and similarly, if necessary, the position of the filling opening of the molding chamber, in order to to certainly avoid any leakage of molten material at the beginning of the molding piston movement.

[030] Uma vez que, na variante a ser considerada aqui, a simulação é realizada antes do tempo de execução de processo, o cálculo de simulação não está sujeito à restrição de tempo direta do ciclo de moldagem real. Isto permite a utilização de um modelo computacional comparativamente preciso, através do qual a qualidade das progressões de sinal de acionamento mais adequadas previamente determinadas para o processo atual pode ser aumentada significativamente.[030] Since, in the variant to be considered here, the simulation is carried out before the process run time, the simulation calculation is not subject to the direct time constraint of the actual molding cycle. This allows the use of a comparatively accurate computational model, whereby the quality of the most suitable drive signal progressions previously determined for the current process can be significantly increased.

[031] Por conseguinte, esta simulação permite progressões de sinal de acionamento mais adequadas muito precisas serem determinadas antes do tempo de execução por usar um circuito de controle de modelo, progressões que podem então ser utilizadas para o processo real no curso de controle de ciclo aberto puramente. Controle de circuito fechado genuíno do processo real é alternativamente possível em princípio, mas normalmente é descartado na prática para o processo que está sendo considerado aqui compreendendo o movimento de avanço de êmbolo de moldagem, se apenas, por exemplo, porque a obtenção e retorno dos valores reais das variáveis controladas necessárias para isto não são possíveis de forma suficientemente rápida ou são muito complexos. Isso se aplica em especial para máquinas de um tipo menor, que têm esses tempos de ciclo de moldagem curtos, ou seja não é possível a partir de uma perspectiva atual para os valores medidos requeridos que devem ser estabelecidos e utilizados em um sistema de controle.[031] Therefore, this simulation allows very accurate most suitable drive signal progressions to be determined prior to run time by using a model control circuit, progressions which can then be used for the actual process in the course of cycle control. purely open. Genuine closed-loop control of the actual process is alternatively possible in principle, but is normally ruled out in practice for the process being considered here comprising the molding plunger forward motion, if only, for example, because the obtaining and returning of the real values of the controlled variables required for this are not possible quickly enough or are too complex. This applies in particular to machines of a smaller type, which have such short molding cycle times, i.e. not possible from a current perspective for the required measured values that must be established and used in a control system.

[032] Uma possibilidade alternativa fornece uma simulação de controle de circuito fechado auxiliada por modelo correspondente no tempo de execução do processo de moldagem, o sinal de acionamento obtido pela simulação então sendo usado diretamente para controlar o movimento de avanço de êmbolo no processo real, que dispensa com a necessidade para a memória de sinal de acionamento. A fim de tornar possível a simulação no tempo de execução, o modelo simples para o pré-controle e o modelo computacional de alta precisão replicando o processo real devem ser escolhidos adequadamente, de modo que os cálculos de simulação podem prosseguir de forma suficientemente rápida. Em comparação com uma simulação antes do tempo de execução, isto significa a utilização de maiores capacidades de computação e / ou a utilização de um modelo computacional mais simples, ou em conjunto um modelo de controle de circuito fechado mais simples.[032] An alternative possibility provides a model-aided closed-loop control simulation corresponding to the run-time of the molding process, the drive signal obtained by the simulation then being used directly to control the plunger advance movement in the actual process. which dispenses with the need for drive signal memory. In order to make run-time simulation possible, the simple model for pre-control and the high-precision computational model replicating the real process must be chosen appropriately, so that simulation calculations can proceed sufficiently quickly. Compared to a pre-runtime simulation, this means using greater computing capabilities and/or using a simpler computational model, or altogether a simpler closed-loop control model.

[033] Como foi mencionado, a modalidade exemplar da Figura 3 refere-se à variante de uma modalidade na qual uma multiplicidade de n de sinais de acionamento mais adequados para um possivelmente também relativamente grande número de conjuntos dos parâmetros de processo P1, ..., Pm levados em consideração foram determinados com antecedência, por exemplo, pela simulação de controle de circuito fechado auxiliada por modelo mencionada, e, em seguida, armazenados na memória 10. Como fica claro a partir das explicações acima dos parâmetros de processo P1, ..., Pm, existem em um espaço de parâmetro m-dimensional correspondentemente tais conjuntos de parâmetros de processo mesmo para o caso em que uma peça de molde idêntica específica é produzida em muitos ciclos de moldagem sucessivos, uma vez que, dependendo do processo, pelo menos alguns destes parâmetros de processo podem variar de ciclo de moldagem para ciclo de moldagem. Com base nos critérios correspondentes, a lógica de seleção 12 pode determinar para cada ciclo de moldagem um número p de coordenadas de seleção K1, ..., Kp, para as combinações de que os sinais de acionamento mais adequados associados são gerados individualmente com antecedência em operações de simulação correspondentes. A memória de sinal de acionamento 10 compreende então um espaço de coordenada de seleção p-dimensional para a multiplicidade n de progressões de sinal de acionamento mais apropriadas, conforme ilustrado na Figura 3, o número p sendo inferior ou igual ao número m. Neste caso, pode ser conveniente mapear o maior número de parâmetros P1, ..., Pm quanto possível nas coordenadas de seleção menor possível K1, ..., Kp, de forma a manter o número n de possíveis progressões de sinal de acionamento tão pequeno quanto possível por razões de requisitos de armazenamento e / ou o esforço computacional anterior.[033] As mentioned, the exemplary embodiment of Figure 3 refers to the variant of an embodiment in which a multiplicity of n of drive signals most suitable for a possibly also relatively large number of sets of the process parameters P1, .. ., Pm taken into account were determined in advance, for example by the mentioned model-aided closed-loop control simulation, and then stored in memory 10. As is clear from the above explanations of the process parameters P1, ..., Pm, exist in an m-dimensional parameter space correspondingly such sets of process parameters even for the case where a specific identical mold part is produced in many successive molding cycles, since, depending on the process , at least some of these process parameters may vary from molding cycle to molding cycle. Based on the corresponding criteria, the selection logic 12 can determine for each molding cycle a number p of selection coordinates K1, ..., Kp, for the combinations of which the associated most suitable drive signals are individually generated in advance in corresponding simulation operations. The drive signal memory 10 then comprises a p-dimensional selection coordinate space for the multiplicity n of most appropriate drive signal progressions, as illustrated in Figure 3, the number p being less than or equal to the number m. In this case, it may be convenient to map as many parameters P1, ..., Pm as possible into the smallest possible selection coordinates K1, ..., Kp, in order to keep the number n of possible drive signal progressions as small as possible for reasons of storage requirements and/or the previous computational effort.

[034] Deve ser mencionado neste ponto que, em particular no caso de uma simulação antes do tempo de execução do processo de moldagem realizado por meio de um modelo computacional comparativamente altamente preciso e uma ferramenta de simulação de um elevado poder computacional, é possível para levar em consideração quase todos os parâmetros essenciais que são relevantes para o processo real do movimento de avanço de êmbolo durante a fase de movimento de enchimento de câmara, em especial mesmo efeitos viscosos e térmicos tais como variação de viscosidade e solidificação parcial. Se necessário, um campo de velocidade tridimensional pode ser utilizado aqui para descrever a dinâmica de fluxo de material fundido na câmara de moldagem que leva a secção transversal circular da câmara de moldagem e fluxos verticais quase completamente em consideração.[034] It should be mentioned at this point that, in particular in the case of a pre-runtime simulation of the molding process carried out by means of a comparatively highly accurate computational model and a simulation tool of high computational power, it is possible to take into account almost all essential parameters that are relevant to the actual process of the piston advancing movement during the chamber filling movement phase, in particular even viscous and thermal effects such as viscosity variation and partial solidification. If necessary, a three-dimensional velocity field can be used here to describe the flow dynamics of molten material in the molding chamber that takes the circular cross-section of the molding chamber and vertical flows almost completely into account.

[035] Investigações realizadas pelos inventores demonstraram que os efeitos desfavoráveis mencionados, de um quebrador de onda e cortar um volume de ar / gás no lado de êmbolo, podem ser reduzidos ou evitados em particular por uma progressão do movimento de avanço de êmbolo que resulta em um aumento escalonado da altura de enchimento de material fundido no lado de êmbolo na câmara de moldagem. Estes resultados permitem agrupar a multiplicidade n de sinais de acionamento mais adequados determinados no espaço p-dimensional das coordenadas de seleção K1, ..., Kp em grupos de progressões de sinal de acionamento, também referidos no presente caso como tipos de trajetória de sinal de acionamento, com um número diferente de tais estágios de excitação. Isto simplifica a estrutura dos dados de progressão de sinal de acionamento a serem armazenados na memória 10 e melhora ou acelera a seleção da progressão de sinal de acionamento mais adequada respectivamente pela lógica de seleção 12 na base dos parâmetros de entrada P1, ..., Pm.[035] Investigations carried out by the inventors have demonstrated that the aforementioned unfavorable effects of a wave breaker and cutting off a volume of air/gas on the piston side can be reduced or avoided in particular by a progression of the piston forward movement which results in a stepwise increase of the filling height of molten material on the plunger side in the molding chamber. These results allow grouping the n multiplicity of most suitable drive signals determined in the p-dimensional space of the selection coordinates K1, ..., Kp into groups of drive signal progressions, also referred to in the present case as signal path types drive, with a different number of such excitation stages. This simplifies the structure of the drive signal progression data to be stored in memory 10 and improves or speeds up the selection of the most suitable drive signal progression respectively by the selection logic 12 on the basis of the input parameters P1, ..., Pm.

[036] Para este propósito, para cada conjunto dos parâmetros de processo P1, ..., Pm é estabelecido na pré- determinação das progressões de sinal de acionamento mais adequadas que tipo de trajetória é o mais adequado, ou seja, com qual número de tais estágios de excitação o movimento de avanço de êmbolo deve ser controlado nesta situação a fim de alcançar o melhor resultado possível desejado. Correspondentemente, esta informação é armazenada na memória 10, ver Figura 4. Durante o processo de moldagem, a lógica de seleção 12 depois decide na base da informação de entrada de parâmetro de processo alimentada de acordo com que tipo de estágio a progressão de sinal de acionamento o movimento de avanço de êmbolo deve ocorrer no ciclo de moldagem atual.[036] For this purpose, for each set of process parameters P1, ..., Pm it is established in the pre-determination of the most suitable drive signal progressions which type of trajectory is most suitable, i.e. with which number of such excitation stages the piston forward movement must be controlled in this situation in order to achieve the best possible desired result. Correspondingly, this information is stored in memory 10, see Figure 4. During the molding process, the selection logic 12 then decides on the basis of the fed process parameter input information according to which stage type the process signal progression will be. drive, the piston advance movement must occur in the current molding cycle.

[037] Cada um destes referidos estágios de excitação representa uma parte correspondente do movimento de avanço de êmbolo, em que o êmbolo é inicialmente movido para frente relativamente rapidamente, a fim de elevar a altura de enchimento de material fundido no êmbolo a partir de um nível anterior para um nível elevado especificável. Depois disso, uma progressão de velocidade, a qual é determinada a partir de uma progressão determinada com antecedência da altura do material fundido no êmbolo de moldagem, é especificada para o avanço do êmbolo, esta progressão determinada previamente compreendendo tipicamente que a altura de enchimento de material fundido no êmbolo é mantida substancialmente constante, ou, no máximo, é elevada de forma relativamente lenta ao longo do tempo. O número de estágios a ser utilizado varia, por exemplo, dependendo do grau de enchimento. No caso de um nível de enchimento de material fundido inicial inferior na câmara, um movimento de avanço de êmbolo com mais estágios é escolhido do que no caso de graus mais elevados de enchimento.[037] Each of said excitation stages represents a corresponding part of the plunger forward movement, in which the plunger is initially moved forward relatively quickly in order to raise the filling height of molten material in the plunger from a previous level to a specifiable high level. Thereafter, a speed progression, which is determined from a predetermined progression of the height of the melt in the molding plunger, is specified for the advancement of the plunger, this predetermined progression typically comprising that the filling height of Molten material in the piston is kept substantially constant, or, at most, is raised relatively slowly over time. The number of stages to be used varies, for example, depending on the degree of filling. In the case of a lower initial melt filling level in the chamber, a piston advance movement with more stages is chosen than in the case of higher filling degrees.

[038] A Figura 5 representa um exemplo com uma excitação de dois estágios. O exemplo da Figura 5 é ilustrado na base da câmara de moldagem 1 e o êmbolo de moldagem 2, uma vez eles foram explicados nas Figuras 1 e 2 e a descrição acima dos mesmos, aos quais pode ser feita referência aqui. No exemplo da Figura 5, inicialmente, antes do movimento de avanço de êmbolo começar, o material fundido 3 assume uma altura H0 na câmara de moldagem 1, ver a imagem parcial mais superior. A partir daí, o êmbolo 2 é inicialmente movido para frente de um modo acelerado, de modo a gerar um primeiro estágio 3a de excitação de onda de material fundido líquido 3, através do que a altura de enchimento de material fundido no êmbolo 2 é elevada a partir da inicial altura H0 para uma maior altura adequadamente especificada H1. Subsequentemente, o êmbolo 2 é movido para frente com aceleração reduzida ou a uma velocidade substancialmente constante de tal maneira que a altura de enchimento de material fundido no êmbolo 2 permanece substancialmente no nível de altura H1 do primeiro estágio 3a, a excitação de onda correspondente sendo propagada na direção para frente, como pode ser visto a partir da segunda e terceira imagens parciais mais superiores da Figura 5.[038] Figure 5 represents an example with a two-stage excitation. The example of Figure 5 is illustrated at the base of the molding chamber 1 and the molding plunger 2, as they have been explained in Figures 1 and 2 and the above description thereof, to which reference may be made here. In the example of Figure 5, initially, before the piston advance movement begins, the molten material 3 assumes a height H0 in the molding chamber 1, see the uppermost partial image. Thereafter, the piston 2 is initially moved forward in an accelerated manner so as to generate a first wave excitation stage 3a of liquid melt 3, whereby the melt filling height in the piston 2 is raised. from the initial height H0 to a suitably specified greater height H1. Subsequently, the piston 2 is moved forward with reduced acceleration or at a substantially constant speed in such a way that the melt filling height in the piston 2 remains substantially at the height level H1 of the first stage 3a, the corresponding wave excitation being propagated in the forward direction, as can be seen from the second and third uppermost partial images of Figure 5.

[039] Após um período de tempo especificado, um segundo estágio 3b é gerado pela excitação de onda do material fundido 3 na câmara 1 por controle correspondente do avanço de êmbolo. Para esta finalidade, o êmbolo 2 é, por sua vez, movido inicialmente com maior aceleração, até o nível de enchimento de material fundido no êmbolo 2 ter atingido um novo nível mais elevado especificado H2. No exemplo mostrado da escolha de uma progressão de sinal de acionamento de dois estágios, esta nova altura H2 corresponde à altura total da câmara, isto é, o diâmetro D da câmara de moldagem 1, ver a imagem parcial do meio na Figura 5. Subsequentemente, o êmbolo 2 é então movido para frente de novo com menor aceleração ou a uma velocidade substancialmente constante de tal maneira que o material fundido 3 no êmbolo 2 mantém substancialmente o novo nível de altura H2, o segundo estágio de excitação de onda 3b sendo propagado na direção para frente, ver a terceira mais baixa imagem parcial na Figura 5.[039] After a specified period of time, a second stage 3b is generated by wave excitation of the molten material 3 in chamber 1 by corresponding control of the plunger advance. For this purpose, piston 2 is in turn initially moved with greater acceleration, until the melt filling level in piston 2 has reached a new, higher specified level H2. In the shown example of choosing a two-stage drive signal progression, this new height H2 corresponds to the total chamber height, i.e. the diameter D of the molding chamber 1, see the middle partial image in Figure 5. Subsequently , the plunger 2 is then moved forward again with less acceleration or at a substantially constant speed such that the molten material 3 in the plunger 2 substantially maintains the new height level H2, the second wave excitation stage 3b being propagated in the forward direction, see the third-lowest partial image in Figure 5.

[040] No estágio de excitação final, no exemplo da Figura 5 o segundo estágio, o volume de ar / gás que ainda permanece na câmara 1 entre o material fundido 3 e o topo da câmara no lado de êmbolo é deslocado consequentemente a partir do lado de êmbolo na direção da extremidade da câmara de moldagem, isto é, a saída de câmara de moldagem 8. Por coordenação apropriada dos estágios de excitação individuais, como pode ser determinado por exemplo por meio da simulação de controle de circuito fechado auxiliada por modelo mencionada antes do tempo de execução do processo de moldagem, pode ser conseguido que os estágios de onda excitados individuais, no exemplo da Figura 5 os dois estágios 3a e 3b, encontram ou se reúnem na extremidade da câmara de moldagem, e desta forma um deslocamento quase completa do volume de ar / gás da câmara de moldagem 1 é provocado, como ilustrado na segunda mais inferior e mais inferior imagens parciais da Figura 5. A determinação das progressões de sinal de acionamento mais adequadas associados é possível aqui antecipadamente em uma maneira completamente sistemática, uma vez que pode ser determinado computacionalmente em que velocidade os estágios de excitação de onda individuais progridem na dependência de sua respectiva altura na câmara de moldagem.[040] In the final excitation stage, in the example of Figure 5 the second stage, the volume of air/gas that still remains in chamber 1 between the molten material 3 and the top of the chamber on the piston side is consequently displaced from the plunger side towards the end of the molding chamber, i.e. the molding chamber outlet 8. By appropriate coordination of the individual excitation stages, as can be determined for example by means of model-aided closed-loop control simulation mentioned before the run time of the molding process, it can be achieved that the individual excited wave stages, in the example of Figure 5 the two stages 3a and 3b, meet or come together at the end of the molding chamber, and in this way a displacement almost complete air/gas volume of the molding chamber 1 is triggered, as illustrated in the second lowest and lowest partial images of Figure 5. Determination of the most suitable associated drive signal progressions is possible here in advance in a completely systematic, since it can be computationally determined at what speed the individual wave excitation stages progress in dependence on their respective height in the molding chamber.

[041] Um dos principais fatores de influência que pode levar a um aumento de inclusões de ar / gás no material fundido 3 é uma imprecisão de medição que ocorre na prática, por exemplo, um erro no volume do material fundido 3 introduzido na câmara 1 de +5%. Para levar este fator em consideração, o aumento escalonado da altura do material fundido no lado de êmbolo acontece de tal maneira que, mesmo com o erro de medição máximo especificado, a altura do material fundido no lado de êmbolo permanece seguramente abaixo do topo da câmara de moldagem em todos os estágios com a exceção do estágio final. O estágio final é relativamente insensível a imprecisões de medição. Isto é assim porque um erro de altura do penúltimo estágio é ainda mais crítico com respeito à velocidade de êmbolo a ser especificada pelo controle quanto mais próximo esta penúltima altura de estágio é para o topo da câmara de moldagem. O escalonamento é, por conseguinte, escolhido de tal modo que a altura do material fundido no lado de êmbolo no penúltimo estágio por um lado mantém uma distância mínima especificável a partir do topo da câmara de moldagem mesmo com a máxima sobremedição, e por outro lado não excede uma distância máxima especificável a partir do topo da câmara de moldagem mesmo com a máxima submedição, de modo que o deslocamento completo desejado de ar / gás a partir do lado de êmbolo seja apenas alcançado pelo estágio de excitação de onda final. Com este controle escalonado do movimento de avanço de êmbolo, o topo da câmara do cilindro de câmara de moldagem pode, por conseguinte, ser sistematicamente incluído na determinação da progressão de sinal de acionamento respectivamente mais adequada, e ao mesmo tempo uma robustez suficiente no que diz respeito aos erros de medição pode ser assegurada.[041] One of the main influencing factors that can lead to an increase in air/gas inclusions in the melt 3 is a measurement inaccuracy that occurs in practice, for example, an error in the volume of the melt 3 introduced into the chamber 1 of +5%. To take this factor into account, the stepwise increase in the height of the melt on the plunger side takes place in such a way that, even with the specified maximum measurement error, the height of the melt on the plunger side remains safely below the top of the chamber. of molding in all stages with the exception of the final stage. The final stage is relatively insensitive to measurement inaccuracies. This is so because a penultimate stage height error is even more critical with respect to the plunger speed to be specified by the control the closer this penultimate stage height is to the top of the molding chamber. The staging is therefore chosen such that the height of the melt on the plunger side in the penultimate stage on the one hand maintains a minimum specifiable distance from the top of the molding chamber even with maximum overmeasurement, and on the other hand does not exceed a maximum specifiable distance from the top of the molding chamber even with maximum under-metering, so that the desired full displacement of air/gas from the plunger side is only achieved by the final wave excitation stage. With this stepwise control of the piston advance movement, the top of the chamber of the molding chamber cylinder can therefore be systematically included in the determination of the respectively most suitable drive signal progression, and at the same time sufficient robustness in respect of concerns measurement errors can be ensured.

[042] É evidente que, além do controle de dois estágios que é mostrado na Figura 5, um controle de estágio único ou controle de mais de dois estágios do movimento de avanço de êmbolo podem também ser fornecidos, dependendo dos valores iniciais referentes aos parâmetros de processo para P1, ..., Pm considerados como relevantes para influenciar. Além da inclusão mencionada de erros de medição, as propriedades de viscosidade do material fundido e efeitos térmicos no interior da câmara de moldagem, como, por exemplo, uma solidificação parcial, em que componentes solidificados do material fundido afetam a propagação de onda, também pode ser sistematicamente incluída na determinação da progressão de sinal de acionamento respectivamente mais adequada para o movimento de avanço de êmbolo.[042] It is evident that, in addition to the two-stage control that is shown in Figure 5, a single-stage control or control of more than two stages of the piston advancing movement can also be provided, depending on the initial values relating to the parameters of process for P1, ..., Pm considered as relevant to influence. In addition to the aforementioned inclusion of measurement errors, the viscosity properties of the melt and thermal effects within the molding chamber, such as partial solidification, where solidified components of the melt affect wave propagation, can also be systematically included in the determination of the drive signal progression respectively most suitable for the piston advancing movement.

[043] Nos casos descritos, em que as progressões de sinal de acionamento mais adequadas são determinadas por um sistema de simulação de controle de circuito fechado auxiliado por modelo, este sistema de controle de circuito fechado de simulação auxiliada por modelo pode ser integrado no dispositivo de controle, que é normalmente localizado no local de uso da máquina de moldagem. O dispositivo de controle de acordo com a invenção pode por sua vez ser integrado em um controle de máquina central da máquina de moldagem de molde. Em alternativa, o sistema de simulação de controle de circuito fechado auxiliado por modelo pode ser implementado fora do dispositivo de controle de acordo com a invenção, as progressões de sinal de acionamento mais adequadas que são fornecidas pelo sistema de simulação de controle de circuito fechado auxiliado por modelo então sendo alimentadas para ou fornecidas para o dispositivo de controle, por exemplo, como mencionado por serem armazenadas em uma memória de sinal de acionamento do dispositivo de controle.[043] In the cases described, where the most suitable drive signal progressions are determined by a model-aided closed-loop control simulation system, this model-aided simulation closed-loop control system can be integrated into the device control, which is normally located at the place of use of the molding machine. The control device according to the invention can in turn be integrated into a central machine control of the mold molding machine. Alternatively, the model-aided closed-loop control simulation system can be implemented outside the control device according to the invention, the most suitable drive signal progressions being provided by the model-aided closed-loop control simulation system. per model then being fed to or supplied to the control device, for example, as mentioned by being stored in a drive signal memory of the control device.

Claims

1. Device for controlling the forward movement of a molding plunger (2) in a molding chamber (1) of a cold chamber mold molding machine by means of a drive signal, the forward movement comprising a phase of filling chamber movement from a partial filling position, with an initial molding chamber volume partially filled, to a full filling position, with a remaining molding chamber volume filled, characterized by the fact that in the device a respective associated progression of the drive signal is provided for different specific sets of values of a plurality of process parameters that influence the movement of the molten material in the molding chamber during the chamber filling movement phase, this progression is defined as the most appropriate drive signal progression for the particular set of parameter values, and the device is designed to utilize the most appropriate drive signal progression in dependence on pertinent process parameter values at the beginning of a molding cycle to control the forward movement of molding plunger during the chamber filling movement phase, the plurality of process parameters including at least one molding chamber geometry parameter, at least one filling amount parameter, at least one mold parameter molding temperature and/or at least one melt temperature parameter or molding chamber temperature.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the plurality of process parameters includes at least one molding chamber length parameter, at least one molding chamber height parameter, at least one molding chamber filling degree parameter, at least one melt temperature parameter, at least one molding chamber temperature parameter and/or at least one melt viscosity parameter.

3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that the provided drive signal progressions are grouped into a plurality of types with a different number of successive stages of the progression, each stage representing an associated increase at the height of the molten material in the molding plunger.

4. Control device according to claim 3, characterized in that each stage of the progression specifies an initially accelerated molding piston movement followed by a molding piston movement with a speed progression corresponding to a determined progression in advance to a height of the molten material in the molding plunger.

5. Control device according to any one of claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the provided drive signal progressions are obtained by a model-aided closed-loop control simulation system before or during the duration of the forward movement of the molding piston.

6. The control device of claim 5, wherein it includes the model-aided simulation closed-loop control circuit system.