DE10123274A1 - Temperature regulation of metal extrusion press, by generating input function and axial bar temperature so that temperature and press speed is constant and at set value - Google Patents

Temperature regulation of metal extrusion press, by generating input function and axial bar temperature so that temperature and press speed is constant and at set value

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DE10123274A1 DE2001123274 DE10123274A DE10123274A1 DE 10123274 A1 DE10123274 A1 DE 10123274A1 DE 2001123274 DE2001123274 DE 2001123274 DE 10123274 A DE10123274 A DE 10123274A DE 10123274 A1 DE10123274 A1 DE 10123274A1
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C31/00Control devices, e.g. for regulating the pressing speed or temperature of metal; Measuring devices, e.g. for temperature of metal, combined with or specially adapted for use in connection with extrusion presses

Abstract

By evaluating the press cycle that has just occurred, the variation with length of an input function uk+1(l) and the axial bar-temperature ThetaBk+1(l) of the subsequent cycle is generated such that the temperature of the metal section is as constant as possible and equal to a set value, and the press speed remains as constant as possible and equal to a predetermined value. The calculated input function is fed in by following the variation with time of the calculated input function.

Description

1 Einleitung1 Introduction

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung bzw. Optimierung einer Strangpresse für Metalle, indem durch Auswertung vergangener Pressverläufe ein geeigneter Verlauf für die Operateureingabe bzw. Pressgeschwindigkeit sowie für das Barrentemperaturprofil derart generiert und automatisch bzw. halbautomatisch vom Operateur eingespeist wird, dass bei einer gegebenen, nahezu konstanten, Pressgeschwindigkeit die Temperatur der erzeugten Profile beim Austritt aus der Matrize während des gesamten Prozessverlaufs möglichst konstant und an der aus Qualitätsgründen vorgegebenen maximalen Temperatur gehalten wird, um die Produktivität der Strangpresse zu maximieren und die Qualität der erzeugten Profile zu sichern.The present invention relates to a method and a device for regulating or optimizing a Extrusion press for metals, by evaluating past press profiles to find a suitable profile for the operator input or pressing speed and generated for the bar temperature profile in this way and is automatically or semi-automatically fed by the surgeon that for a given, almost constant, pressing speed the temperature of the generated profiles when leaving the Die as constant as possible throughout the entire process and on the basis of quality predetermined maximum temperature is maintained to increase the productivity of the extruder maximize and ensure the quality of the generated profiles.

Strangpressen werden allgemein zur Herstellung von strangartigen Erzeugnissen aus Metall, Glas oder Kunststoff eingesetzt. Bei diesem Prozess, der in der Verfahrenstechnik den Warmumformprozessen zugeordnet wird, ist zur Maximierung der Produktivität und Homogenisierung der Produktqualität die Beherrschung des thermischen Haushaltes erwünscht.Extrusion presses are generally used for the production of extruded products made of metal, glass or Plastic used. In this process, which in process engineering is the hot forming processes is assigned to maximize productivity and homogenize product quality Mastery of the thermal household is desirable.

Beim Strangpressen von Metallen, wie z. B. von Aluminium, auf welches sich im folgenden bezogen wird, werden Aluminiumbarren in einem Ofen auf 400 bis 500°C erhitzt und anschließend in einen Aufnehmer (Rezipienten) geladen. Dieser ist einseitig von einer Matrize verschlossen, deren Durchbruch dem Querschnitt des entstehenden Profilstrangs entspricht. Von der Gegenseite wird mit einem Stempel unter Einwirkung einer sehr großen Kraft (< 10 MN) der Block bis auf einen kleinen Rest durch die Matrize gedrückt. Nach Beendigung eines Zyklus wird ein neuer Block geladen und der Pressvorgang kann wiederholt werden.When extruding metals, such as. B. of aluminum, to which reference is made below, aluminum bars are heated in an oven to 400 to 500 ° C and then in a sensor (Recipients) loaded. This is closed on one side by a die, the breakthrough of which Cross section of the resulting profile strand corresponds. From the opposite side is stamped under Exposure to a very large force (<10 MN) of the block except for a small remnant through the die pressed. At the end of a cycle, a new block is loaded and the pressing process can be repeated.

Die Bilanz des thermischen Haushalts ergibt sich aus der Differenz der zugeführten thermische Energie und mechanischen Arbeit und der durch Wärmeleitung abgeführten Energie. Die resultierende Temperatur der heraustretenden Profile beim Austritt aus der Matrize kann durch die Vorheiztemperatur der Barren und die Pressgeschwindigkeit gezielt beeinflusst werden. Die Pressgeschwindigkeit ihrerseits wird in älteren Anlagen durch die Operateureingabe für die Verstellung der Öldurchflussmenge des hydraulischen Systems beeinflusst. Dabei ist die Operateureingabe der Sollwert für die Schwenkwinkel einer Schwenkwinkelpumpe oder für die Ventilstellung. In modernen Anlagen gibt der Presseführer den von ihm gewünschten Sollverlauf für die Geschwindigkeit vor. Eine Geschwindigkeitsregelung sorgt dafür, dass die tatsächliche Pressgeschwindigkeit gleich der vom Presseführer vorgegebenen Soll- Pressgeschwindigkeit ist, sofern der Pressdruck in seinen Grenzen bleibt. Im allgemeinen wird die Geschwindigkeitsregelung mit einem Speicher Programmierbaren Steuerungssytem (SPS) implementiert.The balance of the thermal household results from the difference in the thermal energy supplied and mechanical work and the energy dissipated by heat conduction. The resulting one The temperature of the emerging profiles when leaving the die can be influenced by the preheating temperature the ingot and the pressing speed are specifically influenced. The press speed in turn is used in older systems by the operator input for the adjustment of the oil flow rate of the hydraulic system influenced. The operator input is the setpoint for the swivel angle a swivel angle pump or for the valve position. In modern facilities, the press guide gives the desired course for the speed. A speed control ensures that the actual pressing speed is the same as the target The pressing speed is provided that the pressing pressure remains within its limits. In general, the Speed control with a programmable logic control system (PLC) implemented.

Der Erfinder schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Generierung und Einspeisung einer optimalen Trajektorie für die Operateureingabe bzw. Pressgeschwindigkeit bei gegebenem Barrentemperaturprofil vor. Dabei erfolgt die Einspeisung der optimalen Trajektorie in älteren Strangpressenanlagen (ohne Geschwindigkeitsregelung oder Speicher Programmierbaren Steuerungen) durch Nachfahren des vorgezeichneten optimalen Verlaufs der Eingabe auf einem Monitor seitens des Operateurs.The inventor proposes a method and a device for generating and feeding an optimal one Trajectory for the operator input or press speed for a given bar temperature profile in front. The optimal trajectory is fed into older extrusion press systems (without Cruise control or programmable logic controllers) by following the The surgeon has drawn the optimal course of the input on a monitor.

Darüber hinaus schlägt er für Anlagen mit Barrenöfen, bei denen die axiale Temperaturprofil (Taper) gezielt einstellbar ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung vor, mit welche isothermes Strangpressen bei möglichst konstanter Pressgeschwindigkeit erzielt werden kann. In diesem Fall wird das, für die Erzielung der gewünschten konstanten Austrittstemperatur bei der gewünschten konstanten Pressgeschwindigkeit, erforderliche Barrentemperaturprofil errechnet und der Barrenofentemperaturregelung vorgegeben. Vor dem Laden des Barrens in den Rezipienten wird das tatsächlich erreichte Barrentemperaturprofil erfasst und der dazugehörige Operateureingabeverlauf errechnet und eingespeist.In addition, he suggests for plants with ingot furnaces where the axial temperature profile (taper) is specifically adjustable, a method and a device with which isothermal extrusion constant press speed can be achieved. In this case, that is for achieving the desired constant outlet temperature at the desired constant pressing speed,  the required ingot temperature profile is calculated and given to the ingot furnace temperature control. In front When the bar is loaded into the recipient, the bar temperature profile actually achieved is recorded and the associated operator input history is calculated and fed.

2. Stand der Technik2. State of the art

In der Verfahrenstechnik ist bekannt, dass das Produktivitätsmaximum dann erreicht wird, wenn möglichst während des gesamten Presszyklus mit der maximal zulässigen Strangaustrittstemperatur gepresst wird. Des weiteren hat diese Temperatur einen erheblichen Einfluss auf die metallurgischen Eigenschaften der Produkte, weswegen auch aus Gründen der Qualitätssicherung ein erhebliches Interesse besteht, sie definiert vorzugeben und während des Prozesses konstant zu halten. Bei Erfüllung dieser Bedingung spricht man von einem isothermen Strangpressvorgang [1, 2, 3].It is known in process engineering that the maximum productivity is reached when if possible during the entire press cycle with the maximum permissible strand exit temperature is pressed. Furthermore, this temperature has a significant influence on the metallurgical Properties of the products, which is why a considerable one for quality assurance reasons There is an interest in specifying them in a defined manner and keeping them constant during the process. If fulfilled this condition is called an isothermal extrusion process [1, 2, 3].

Die Realisierung des isothermen Strangpressens von Aluminium ist jedoch mit erheblichen, technologisch unzureichend gelösten Problemen verbunden, weswegen bisher vorwiegend eine theoretische Aufarbeitung der Thematik in der technischen Literatur erfolgt ist, der Einsatz auf breiter Ebene in der Industrie aber ausgeblieben ist.The realization of the isothermal extrusion of aluminum is, however, considerable, technological insufficiently solved problems, which is why so far mainly a theoretical one Dealing with the topic in the technical literature is done, the use on a broad level in the Industry has failed to materialize.

In der Literatur [4, 5, 6, 7] sind bisher a) das simulierte isotherme Strangpressen, das b) geregelte isotherme Strangpressen und c) das zyklische Regelung von Strangpressen bekannt.In the literature [4, 5, 6, 7] a) is the simulated isothermal extrusion, b) controlled isothermal extrusion presses and c) the cyclical control of extrusion presses is known.

  • a) Beim simulierten Strangpressen [5] wird die Strangaustrittstemperatur aufgrund eines thermischen Simulationsmodells vorausberechnet und durch Umkehrung kann ein bezüglich dieses Modells optimaler Pressgeschwindigkeitsverlauf berechnet werden. Der Strangpressprozess, der ein thermisches System mit verteilten Parametern darstellt, ist mit analytischen Methoden jedoch kaum und mit numerischen Methoden nur ungenau beschreibbar, weswegen dieses Verfahren keine be­ friedigende Ergebnisse liefert.a) In simulated extrusion [5], the extrusion temperature is based on a thermal Simulation model can be calculated in advance and by reversing one regarding this model optimal press speed curve can be calculated. The extrusion process, the one represents thermal system with distributed parameters, but is hardly with analytical methods and can only be described imprecisely with numerical methods, which is why this method is not suitable provides peaceful results.
  • b) Beim geregelten Strangpressen [4] wird die Strangaustrittstemperatur gemessen, wobei vorwiegend Strahlungspyrometer eingesetzt werden. Die Grundstruktur entspricht einem geschlossenen Regelkreis, der durch permanenten Vergleich von Soll- und Istwert während des Prozesses eine Stellgrössee für die Pressgeschwindigkeit berechnet. Da bei der kontaktlosen Messung der Strangaustrittstemperatur, insbesondere an Aluminium, mit regelmäßigen Störungen zu rechnen ist, kann ein unkontrolliertes Systemverhalten nicht ausgeschlossen werden. Folglich hat sich diese Strategie in der Praxis als nicht leicht anwendbar erwiesen.b) With controlled extrusion [4], the extrusion temperature is measured, whereby predominantly Radiation pyrometers are used. The basic structure corresponds to a closed one Control loop, which is a constant comparison of setpoint and actual value during the process Stellgrössee calculated for the press speed. Since the contactless measurement of Strand exit temperature, especially on aluminum, is likely to cause regular disturbances, uncontrolled system behavior cannot be excluded. Consequently, this has Strategy proven not easy to apply in practice.
  • c) Im Europäischen Patent EP 0615 795 B1 [6] ist die zyklische Regelung von Strangpressen angegeben [7, 8].
    • 1. Das Verfahren beginnt mit der Messung des axialen Barrentemperaturprofils bevor er im Rezipienten eingeladen wird.
    • 2. Der Verlauf der Pressgeschwindigkeit als Funktion der Stempelposition l wird vor Beginn eines jeden Presszyklus von einem Digitalrechner berechnet und vorgegeben. Der Geschwindigkeitsregelkreis sorgt dafür, dass der tatsächliche Geschwindigkeitsverlauf mit dem vorgegebenen Sollverlauf übereinstimmt.
    • 3. Die Pressung erfolgt. Die tatsächliche Pressgeschwindigkeit und die Strangaustrittstemperatur werden über den gesamten Presszyklus gemessen.
    • 4. Nach Beendigung des Presszyklus wird der optimale Sollgeschwindigkeitsverlauf für den nachfolgenden Zyklus mit Hilfe von Optimierungsalgorithmen unter Berücksichtigung der Grenzwerte derart berechnet und vorgegeben, dass die Temperaturfehler, d. h. die Differenz zwischen den gewünschten und der tatsächlichen Strangaustrittstemperatur, minimiert wird.
    c) The European patent EP 0615 795 B1 [6] specifies the cyclical control of extrusion presses [7, 8].
    • 1. The process begins with the measurement of the axial bar temperature profile before it is loaded into the recipient.
    • 2. The course of the press speed as a function of the stamp position 1 is calculated and specified by a digital computer before the start of each press cycle. The speed control loop ensures that the actual speed curve matches the specified target curve.
    • 3. The pressing takes place. The actual press speed and the strand exit temperature are measured over the entire press cycle.
    • 4. After the end of the press cycle, the optimal setpoint speed profile for the subsequent cycle is calculated and specified with the aid of optimization algorithms, taking into account the limit values, in such a way that the temperature error, ie the difference between the desired and the actual strand exit temperature, is minimized.

Das o. g. Verfahren c) ist erfolgreich in modernen Strangpressen mit Speicher Programmierbaren Steuerungssysteme (SPS) und Geschwindigkeitsregelung eingesetzt und erprobt [8, 9]. In älteren Anlagen ist eine Geschwindigkeitsregelung nicht verfügbar. Die Eingabe erfolgt über einen Drehknopf, mit welchem der Presseführer die Sollwinkelstellung für die Schwenkwinkel bzw. Ventil des hydraulischen Systems vorgibt. Der Einsatz einer Regelung nach EP 0615 795 erweist sich als kostspielig. Ferner erfordert die Installation des Systems die Unterbrechung des Pressbetriebes.The above Method c) is successful in modern extrusion presses with programmable memories Control systems (PLC) and speed control used and tested [8, 9]. In older ones Cruise control is not available for systems. The entry is made using a rotary knob, with which of the press guides the target angle position for the swivel angle or valve of the hydraulic Systems pretends. The use of a regulation according to EP 0615 795 proves to be expensive. Further the installation of the system requires the press operation to be interrupted.

Eine Voraussetzung in EP 0615 795 B1, die nicht immer vorliegt, ist, dass die Barrentemperatur keinen Schwankungen unterliegen.A requirement in EP 0615 795 B1, which is not always present, is that the bar temperature does not Subject to fluctuations.

In der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Einrichtung vorgeschlagen, mit denen isothermes Strangpressen in ältere Strangpressanlagen implementiert werden kann, ohne kostspielige Investitionen wie z. B. für eine Geschwindigkeitsregelung oder Unterbrechungen vornehmen zu müssen. Ferner wird Veränderungen der Barrentemperatur Rechnung getragen.In the present invention, a method and a device are proposed with which Isothermal extrusion can be implemented in older extrusion lines without costly Investments such as B. for speed control or interruptions. Changes in the bar temperature are also taken into account.

Unter regelungstechnischen Gesichtspunkten ist die Strangpresse, mit einem Strahlungspyrometer als Messsensor für die Regelgröße, wie folgt zu charakterisieren:
From an engineering point of view, the extrusion press, with a radiation pyrometer as a measuring sensor for the controlled variable, can be characterized as follows:

  • - Die Sollwertkurve der Strangaustrittstemperatur θaw(t) (0 < t < TZyk) ist vor Beginn eines Zyklus bekannt.- The setpoint curve for the strand exit temperature θaw (t) (0 <t <T Zyk ) is known before the start of a cycle.
  • - Die Zykluszeit TZyk hat stets die gleiche Größenordnung.- The cycle time T Zyk always has the same order of magnitude.
  • - Das Systemverhalten ist nur langsam zeitveränderlich (<< TZyk).- The system behavior is only slowly changing (<< T Zyk ).
  • - Der Prozess ist nichtlinear und mit analytischen Methoden kaum beschreibbar.- The process is non-linear and can hardly be described with analytical methods.
  • - Das Prozessverhalten ist determiniert, unterliegt keinen stochastischen Parameterschwankungen und ist stets reproduzierbar.- The process behavior is determined, is not subject to stochastic parameter fluctuations and is always reproducible.
  • - Jeder Zyklus hat den gleichen Anfangszustand.- Every cycle has the same initial state.
  • - Die Stellgrössen des Prozesses sind begrenzt und nicht beliebig schnell veränderbar.- The manipulated variables of the process are limited and cannot be changed as quickly as desired.
  • - Die Erfassung der Regelgröße (Strangaustrittstemperatur 'a) ist mit erheblichen Fehlern, Messstörungen und mit einer Totzeit behaftet, weswegen eine offline-Verarbeitung der Messsignale vorteilhaft ist.- The acquisition of the controlled variable (strand exit temperature 'a) is associated with considerable errors, Measurement errors and with a dead time, which is why offline processing of the measurement signals is advantageous.

Aufgrund dieser Prozesseigenschaften wird im Europäischen Patent EP 0615 795 B1 ein Verfahren vorgeschlagen, das von konventionellen Festwertregelungen abweicht. Dabei wird nicht, wie bei einem geschlossenen Regelkreis, nur der lokale Arbeitspunkt, sondern stets der gesamte Zyklus optimiert. Wegen der repetitiven Natur des Prozesses wird die Erfahrung aus einem Zyklus k für die Generierung der Pressgeschwindigkeitskurve k + 1 verwendet, womit eine Rückkopplung von einem auf den anderen Zyklus vorhanden ist.Because of these process properties, a process is described in European Patent EP 0615 795 B1 proposed that deviates from conventional fixed value regulations. It will not, as with one closed control loop, only the local operating point, but always the entire cycle is optimized. Because of the repetitive nature of the process, the experience is generated from a cycle k for the generation the pressing speed curve uses k + 1, which results in feedback from one to the other Cycle is present.

In der bisherigen Literatur, wie [5] und im EP 0615 795 B1 [6], wird vorausgesetzt, dass bei gegebener Barrentemperatur, die Pressgeschwindigkeit die unmittelbare vom Operateur verstellbare Einflussgrösse ist. Folglich errechnen die dort vorgeschlagene Verfahren den Sollpressgeschwindigkeitsverlauf und geben ihn vor. Ein Geschwindigkeitsregelkreis, wenn ein solcher vorhanden ist, sorgt dafür, dass dieser Geschwindigkeitsverlauf auch erzielt wird. Die Verfahren sind nicht anwendbar, wenn keine Geschwindigkeitsregelung vorhanden ist. Diese Situation liegt in älteren Anlagen vor. In älteren Anlagen ist nicht die Pressgeschwindigkeit sondern die Schwenkwinke einer Schwenkwinkel bzw. die Ventilstellung und damit die Öldurchflussmenge die primäre Operateureingabegrösse.In previous literature, such as [5] and in EP 0615 795 B1 [6], it is assumed that for a given Bar temperature, the pressing speed the immediate adjustable by the surgeon Influencing factor is. Consequently, the methods proposed there calculate the Target press speed curve and specify it. A speed control loop, if one is present ensures that this speed curve is also achieved. The procedures are not applicable if there is no cruise control. This situation is in older ones Attachments. In older plants, the swivel angle is not one, but the swivel angle  Swivel angle or the valve position and thus the oil flow rate is the primary one Operator input size.

Im Gegensatz zu [5, 6] sind in der vorliegenden Erfindung sowohl die Öldurchflussmenge als auch die Pressgeschwindigkeit als Operateureingabe u zulässig. Damit entfällt die Voraussetzung des Vorhandenseins einer Geschwindigkeitsregelung.In contrast to [5, 6], in the present invention, both the oil flow rate and the Press speed allowed as operator input u. This eliminates the requirement of Presence of a cruise control.

Das vorgeschlagene Verfahren arbeitet in 2 Phasen.The proposed procedure works in two phases.

  • a) Nach einem jeden Matrizenwechsel wird der erste Zyklus mit den Erfahrungswerten des Operateurs gefahren. Nach Ablauf des ersten Zyklus wird zunächst durch Auswertung der Verläufe der Eingabegrösse u0(t) und Ausgangsgröße θa0(t) ein mathematisches Abbild für das Übertragungsverhalten der Strangpresse erstellt.a) After each die change, the first cycle is run with the experience of the surgeon. After the end of the first cycle, a mathematical image for the transfer behavior of the extrusion press is first created by evaluating the courses of the input variable u 0 (t) and output variable θa0 (t).
  • b) Die Regelung setzt ab den 2. Zyklus ein. Mit Hilfe des Abbilds wird anhand der gemessenen Verlaufs von der Austrittstemperatur θak(t) und der Operateureingabekurve uk(t) im k-ten Zyklus der Verlauf der Eingabegrösse uk+1(t) nach den Verfahren der iterativ lernender Regelungen [10, 11] derart bestimmt, dass der Regelfehlerb) The control starts from the 2nd cycle. With the help of the image, the course of the input variable u k + 1 (t) in accordance with the methods of the iteratively learning regulations is based on the measured course of the outlet temperature θak (t) and the operator input curve u k (t) in the kth cycle [10, 11] determined such that the control error
  • c) 
    ek+1(t) = θaw(t) - θak+1(t) (1)
    und der Stellaufwand uk+1(t) möglichst gering werden. Insbesondere können auch Stellgrößenbe­ schränkungen berücksichtigt werden. Die Operateureingabekunre uk+1(t) wird vor Beginn des Zyklus k + 1 berechnet und während des Pressvorgangs nicht mehr verändert.
    c)
    e k + 1 (t) = θ aw (t) - θ ak + 1 (t) (1)
    and the actuating effort u k + 1 (t) should be as low as possible. In particular, manipulated variable restrictions can also be taken into account. The operator input curve u k + 1 (t) is calculated before the start of the cycle k + 1 and is no longer changed during the pressing process.

Nach Beendigung des Pressvorgangs k + 1 wird durch Betrachtung der Regelgüte überprüft, ob das mathematische Abbild nachgestellt werden muss. Ist dies der Fall, so wird durch Auswertung der Eingangs- und Ausgangsverläufe wie unter i) ermittelt. Im anderen Fall wird nach ii) fortgefahrenAfter the pressing process k + 1 has been completed, the quality of the control is checked to determine whether that mathematical image has to be reproduced. If this is the case, the Input and output curves as determined under i). In the other case, continue according to ii)

Diese Vorgehensweise erleichtert die Unterdrückung von Messstörungen, da im Gegensatz zu konventionellen Regelungen leistungsfähigere, nichtkausale Filter eingesetzt werden können, und führt trotz schwieriger Randbedingungen zu einem sicheren und robusten Regelsystem. Aufgrund der thermischen Trägheit der Strangpresse sind die Veränderungen der Randbedingungen (Werkzeug- oder Rezipiententemperatur) aufeinanderfolgender Zyklen vernachlässigbar klein, wodurch ein optimaler Prozessverlauf gewährleistet ist. Da die Realisierung nur mit einem Mikrorechner möglich ist, werden die Zeitfunktionen diskret abgetastet. Die kontinuierliche Zeit t wir durch die diskrete Zeit i nach
This procedure makes it easier to suppress measurement errors because, in contrast to conventional controls, more powerful, non-causal filters can be used, and leads to a safe and robust control system despite difficult boundary conditions. Due to the thermal inertia of the extrusion press, the changes in the boundary conditions (tool or recipient temperature) of successive cycles are negligible, which ensures an optimal process flow. Since the implementation is only possible with a microcomputer, the time functions are scanned discretely. The continuous time t is followed by the discrete time i

t = i.TA, i = 0, 1, 2, . . . (2)
t = iT A , i = 0, 1, 2,. , , (2)

ersetzt. Eine Alternative ist die Abtastung der Signale zu den Zeitpunkten, zu welchen der Stempel den Weg
replaced. An alternative is to sample the signals at the times when the stamp is on the way

l = i.ΔL, mit ΔL = Elementarlänge und i = 0, 1, 2, . . . (3)
l = i.ΔL, with ΔL = elementary length and i = 0, 1, 2,. , , (3)

zurück gelegt hat.put back.

3. Funktionsweise des neuen Verfahrens3. How the new procedure works

Es wird berücksichtigt, dass in manchen Strangpressenanlagen ein regelbarer Barrenofen zur Verfügung steht, mit welchem dem Barren ein vorgegebenes axiales Temperaturprofil, genannt Taper, aufgeprägt werden kann. In solchen Systemen wird durch Aufbringung des optimalen Tapers isothermes Pressen bei konstanter Geschwindigkeit erzielt.It is taken into account that a controllable ingot furnace is available in some extrusion presses  stands, with which the ingot is given a predetermined axial temperature profile, called taper can be. In such systems, isothermal presses are applied by applying the optimal taper achieved constant speed.

Die Austrittstemperatur des Profils, wenn der Stempel den Weg l in mm seit Beginn des Pressens zurückgelegt hat, sei mit θa(l) bezeichnet. Die Länge l ist zugleich die Länge des ausgepressten Barrens: Die Austrittstemperatur bei sonst gleichen Bedingungen ist abhängig von der Barrentemperatur an der Stelle l, sowie vom Verlauf der Operateureingabe u im Intervall (0, l).The exit temperature of the profile when the stamp has covered the path l in mm since the start of pressing is denoted by θ a (l). The length l is at the same time the length of the pressed ingot: the outlet temperature, under otherwise identical conditions, depends on the ingot temperature at point l and on the course of the operator input u in the interval (0, l).

Verfahren für Anlagen ohne Möglichkeit zur Aufprägung eines axialen TemperaturprofilsProcess for systems without the possibility of stamping an axial temperature profile

In diesem Fall kann die Barrentemperatur nur allmählich verstellt werden. Die Austrittstemperaturregelung wird dann durch Veränderung der Operateureingabefunktion (Sollwert für die Ölfördermenge bzw. für die Pressgeschwindigkeit) bewerkstelligt. Da sich die Temperatur der Barren, so wie sie aus dem Ofen herauskommen, nur allmählich ändert, liegt ein quasi-stationärer Zustand vor. Die Temperatur des Barren im (k + 1)-ten Zyklus ist annähernd gleich mit der vom Zyklus k.In this case the bar temperature can only be adjusted gradually. The outlet temperature control is then changed by changing the operator input function (setpoint for the oil flow or for the Pressing speed). Since the temperature of the ingot, just like it from the furnace come out, changes only gradually, there is a quasi-steady state. The temperature of the ingot in the (k + 1) th cycle is approximately the same as that of cycle k.

Bild 1 zeigt die Anordnung einer direkten Strangpresse mit dem vorgeschlagenen Mobilem Mess- und Automatisierungssystem für Strangpressen (MoMAS). Die Barren werden im Blockofen geheizt und zur Strangpresse geführt. Das Pressen erfolgt durch den Aufbau des Pressdrucks, der durch Verstellung der Ölfördermenge verändert wird. In Anlagen ohne Geschwindigkeitsregelung ist die Eingabe u, die der Operateur vorgibt, der Sollwert des Schwenkwinkels einer Schwenkwinkelpumpe und damit der Sollwert für die Ölfördermenge. In Anlagen mit einer Geschwindigkeitsregelung ist die Eingabe u der Sollwert für die Pressgeschwindigkeit. In beiden Fällen erfolgt die Eingabe durch die Stellung des Potentiometers im Bild 1. Die Potentiometerstellung wird auch als ein analoges oder digitales Signal über die Interface Einheit zum Rechner geführt. Sie stellt die Eingabefunktion u(l) als Funktion der Stempellage l dar. Der Positionssensor erfasst die momentane Lage l des Stempels. In Anlagen mit einer Geschwindigkeitsregelung wird aus dem erfassten Positionssignal die Ist-Pressgeschwindigkeit ermittelt Die Geschwindigkeitsregelung wird durch die automatische Veränderung der Ölfördermenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- und Ist-Geschwindigkeiten des Stempels realisiert. In MoMAS wird die momentane Lage l auch über die Interface Einheit zum Rechner geführt Figure 1 shows the arrangement of a direct extrusion press with the proposed mobile measuring and automation system for extrusion presses (MoMAS). The bars are heated in the block furnace and led to the extrusion press. The pressing takes place through the build-up of the pressing pressure, which is changed by adjusting the oil flow. In systems without speed control, the input u that the operator specifies is the setpoint of the swivel angle of a swivel angle pump and thus the setpoint for the oil delivery quantity. In systems with a speed control, the input u is the setpoint for the pressing speed. In both cases, the input is made by the position of the potentiometer in Figure 1. The potentiometer position is also sent to the computer as an analog or digital signal via the interface unit. It represents the input function u (l) as a function of the stamp position l. The position sensor detects the current position l of the stamp. In systems with a speed control, the actual pressing speed is determined from the detected position signal. The speed control is implemented by automatically changing the oil flow depending on the difference between the set and actual speeds of the ram. In MoMAS, the current position l is also routed to the computer via the interface unit

Die Austrittstemperatur θak(l) wird mit Pyrometer 1 erfasst und über eine Interface Einheit, die zur galvanischen Trennung und Signalaufbereitung dient, zum Industrie PC geführt. Pyrometer 2 (der auch durch einen Berührungsthermometer ersetzt werden könnte) erfasst das Temperaturprofil θBk(l) des Barrens.The outlet temperature θ ak (l) is recorded with pyrometer 1 and led to the industrial PC via an interface unit, which is used for electrical isolation and signal processing. Pyrometer 2 (which could also be replaced by a touch thermometer) detects the temperature profile θ Bk (l) of the ingot.

Zur Berechnung des optimalen Eingangsverlaufs wird für den Zusammenhang zwischen den Prozessgrößen folgender Ansatz gewählt:
The following approach is used to calculate the optimal input profile for the relationship between the process variables:

wobei α, β und gk(l) unter Verwendung von Daten aus vorausgegangenen Pressläufen gewählt werden. Durch Diskretisierung mit l = i.Δ, i = 0, 1, 2, . . ., N - 1, N.Δ = L = Länge des zu pressenden Barrens werden die Gleichungen (4) (5) zu
where α, β and g k (l) are selected using data from previous press runs. By discretization with l = i.Δ, i = 0, 1, 2,. , ., N - 1, N.Δ = L = length of the ingot to be pressed, equations (4) (5) become

bzw. in Matrizendarstellung
or in matrix display

Die Elemente der Impulsantwortmatrix G K werden ebenfalls aus vorausgegangenen Versuchen bestimmt [10, 11]. Die Berechnung des optimalen Verlaufs von uk+1(l) zu Beginn des (k + 1)-Zyklus erfolgt wie in [1] angegeben mit optimierenden iterativ lernenden Regelungen. Eine zweite Möglichkeit zur Ermittlung von uK+1(l) gibt es mit Hilfe linearer iterativ lernender Regelung. Hierbei wird
The elements of the impulse response matrix G K are also determined from previous experiments [10, 11]. The optimal course of u k + 1 (l) at the beginning of the (k + 1) cycle is calculated as specified in [1] with optimizing iterative learning rules. There is a second possibility for determining u K + 1 (l) using linear iterative learning control. Here will

u k+1 = u K + R[e k - α(θB,K+1 - θB,K)]
u k + 1 = u K + R [ e k - α (θ B, K + 1 - θ B, K )]

wobei R die Reglermatrix und e T|k = [θw]T - [θa,k]T darstellen.where R is the controller matrix and e T | k = [θ w ] T - [θ a, k ] T.

Das Isotherme Pressen wird mit dem o. g. Automatisierungssystem unter Einbindung des Operateurs im Regelkreis wie folgt erreicht:
Der optimale Verlauf der Eingabefunktion uk+1(l) für den Zyklus k + 1 wird in der Pause zwischen den Zyklen k und k + 1 aus den Verläufen der Eingabefunktion uk(l) und der Fehlerfunktion ek(l) im Zyklus k berechnet. Der gesamte berechnete Verlauf wird als Funktion der Stempelposition zu Beginn des (k + 1). Zyklus auf einem Monitor eingeblendet. Zugleich wird auf dem gleichen Monitor auch die tatsächliche Operateureingabe angezeigt. Der Operateur fährt die optimale Kurve nach, indem er den Drehknopf der Operateureingabe geeignet betätigt, und damit beaufschlägt er die Strangpresse mit dem errechneten optimalen Eingabefunktionsverlauf uk+1(l)). Im Falle, dass die Ofentemperaturregelung nicht eine konstante Barrentemperatur gewährleistet, wird die Barrentemperatur gemessen bevor der Barren in den Rezipienten geladen wird, und der Messwert wird in die Berechnung einbezogen.
The isothermal pressing is achieved with the above-mentioned automation system with the involvement of the operator in the control loop as follows:
The optimal course of the input function u k + 1 (l) for the cycle k + 1 becomes in the pause between the cycles k and k + 1 from the courses of the input function u k (l) and the error function e k (l) in the cycle k calculated. The total calculated course is a function of the stamp position at the beginning of (k + 1). Cycle displayed on a monitor. At the same time, the actual operator input is also displayed on the same monitor. The surgeon follows the optimal curve by appropriately pressing the rotary knob for the operator input, and thus he applies the calculated optimal input function profile u k + 1 (l) to the extrusion press. In the event that the furnace temperature control does not guarantee a constant ingot temperature, the ingot temperature is measured before the ingot is loaded into the recipient and the measured value is included in the calculation.

Im Einzelnen besteht das Verfahren aus den folgenden Schritten:
The process consists of the following steps:

  • a) MoMAS wird während eines vom Operator bestimmten Zyklus - z. B. des zweiten Zyklus nach einem Matrizenwechsel - aktiviert.a) MoMAS is operated during a cycle determined by the operator - e.g. B. after the second cycle a die change - activated.
  • b) Die Barrentemperatur wird gemessen b) The bar temperature is measured  
  • c) Die Operateureingabe u(l), mit l = der Stempelweg, für diesen Zyklus ist eine konstante Grösse u0 die der Operator aufgrund seiner Erfahrung und Expertise wählt und vorgibt.c) The operator input u (l), with l = the stamp path, for this cycle is a constant variable u 0 which the operator chooses and specifies on the basis of his experience and expertise.
  • d) Nach Ablauf des Zyklus wird das Maximum der Profilaustrittstemperatur θmax in diesem Zyklus von MoMAS automatisch ermittelt. Üblicherweise tritt θmax gegen Ende des Zyklus auf. Gleichzeitig kontrolliert der Operateur die Qualität des Profils. Ist die Profilqualität zufriedenstellend, so stellt θmax die Profilaustrittstemperatur dar, die man idealerweise durch Vorgabe einer geeigneten Operateureingabe usoll(l) über den ganzen Zyklus erzielen müsste. Wahlweise kann der Operator θmax oder einen anderen Wert für den Sollwert der Profilaustrittstemperatur θaW wählen.d) After the cycle has ended, the maximum profile exit temperature θ max is automatically determined by MoMAS in this cycle. Usually θ max occurs towards the end of the cycle. At the same time, the operator checks the quality of the profile. If the profile quality satisfactory, is θ max, the outlet temperature profile is that you should ideally and by specifying a suitable surgeon input (L) would achieve over the cycle. Optionally, the operator can choose θ max or another value for the nominal value of the profile exit temperature θ aW .
  • e) MoMAS ermittelt den Zusammenhang zwischen der Operatoreingabe, Barrentemperatur, Pressgeschwindigekeit und der Profilaustrittstemperatur aus den Verläufen der Prozessgrößen im abgelaufenem (k-ten) Zyklus.e) MoMAS determines the relationship between the operator input, bar temperature, Press speed and the profile outlet temperature from the process variables in the elapsed (kth) cycle.
  • f) Die Barrentemperatur der nächsten im Zyklus k + 1 zu pressenden Barren wird gemessen.f) The bar temperature of the next bars to be pressed in the cycle k + 1 is measured.
  • g) Den optimalen Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) in Abhängigkeit vom Stempelweg l wird unter Benutzung der Kenntnissen der Verläufe der Prozessgrößen im vorangegangenen Zyklus k, sowie der gemessenen Barrentemperatur und der gewünschten Austrittstemperatur, unter Berücksichtigung der erlaubten Grenzen der Stellgrößen, nämlich Presskraft und Stempelgeschwindigkeit von MoMAS berechnet.g) The optimal course of the operator input u k + 1 (l) as a function of the stamp path l is determined using the knowledge of the course of the process variables in the previous cycle k, as well as the measured bar temperature and the desired outlet temperature, taking into account the permitted limits of the manipulated variables, namely pressing force and punch speed calculated by MoMAS.
  • h) Der von MoMAS berechnete Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) wird für den gesamten Zyklus zu Beginn des nachfolgenden Zyklus auf den Monitor eingeblendet.h) The course of the operator input u k + 1 (l) calculated by MoMAS is shown on the monitor for the entire cycle at the beginning of the following cycle.
  • i) Die Pressung des k + 1-ten Zyklus wird gestartet. Auf dem Monitor wird zusätzlich zu dem von MoMAS vorgeschlagenen Verlauf uk+1(l) für die Operateureingabe auch die tatsächlich vom Operateur vorgegebene Eingabe in einer anderen Farbe dargestellt. Der Operator justiert nun seine Eingabe laufend während des Zyklus derart, dass in der Anzeige seine Eingabe mit dem vorgeschlagenen Verlauf möglichst gut übereinstimmt.i) The pressing of the k + 1-th cycle is started. In addition to the curve u k + 1 (l) proposed by the MoMAS for the operator input, the monitor also shows the input actually specified by the operator in a different color. The operator now continuously adjusts his input during the cycle in such a way that his input in the display matches the suggested course as closely as possible.
  • j) Die Schritte e) bis i) werden wiederholt. Eventuell kann man auf Schritt e) verzichten und nur die Schritte f) bis i) wiederholen.j) Steps e) to i) are repeated. You can possibly do without step e) and only that Repeat steps f) to i).

Es kann für die Operateureingabe beispielsweise ein dreistufiger Verlauf gewählt und vorgegeben werden, wobei sich die erste Stufe über die ersten 30% der Blocklänge erstreckt, die zweite über 40% und die dritte Stufe über die restlichen 30% der Blocklänge.For example, a three-stage process can be selected and specified for the operator input the first stage extends over the first 30% of the block length, the second over 40% and the third stage over the remaining 30% of the block length.

In Fällen von neuen Legierungen, Profilgeometrien oder Stellgrenzen, in welchen der Operateur nicht auf seine Erfahrung zurückgreifen kann, können die optimalen Austrittstemperaturen unter Ausnutzung der Stellgrenzen mit MoMAS ermittelt werden, indem man schrittweise die Grenzen erhöht, bis das Optimum erreicht ist.In cases of new alloys, profile geometries or setting limits, in which the surgeon does not can rely on his experience, can take advantage of the optimal outlet temperatures the control limits can be determined with MoMAS by gradually increasing the limits until the Optimum is reached.

Verfahren für Anlagen mit Möglichkeit zur Aufprägung eines axialen TemperaturprofilsProcess for systems with the possibility of stamping an axial temperature profile

In diesem Fall kann dem Barren ein Temperaturprofil aufgeprägt werden, ausserdem kann die Temperaturverstellung im Ofen schnell erfolgen. Man hat damit die Möglichkeit, eine konstante Pressgeschwindigkeit und eine konstante Austrittstemperatur vorzugeben, und diese durch geeignete Regelung des Barrentemperaturprofils zu erzielen. Der Sollwertverlauf des Barrentemperaturprofils wird nach dem Verfahren der optimierenden iterativ lernender Regelung bzw. der linearen iterativ lernender Regelung mit Hilfe von Gl. (8) berechnet, wobei u die Eingabe durch v die Pressgeschwindigkeit und G durch G * ersetzt werden. G* stellt die Impulsantwortmatrix für den Fall dass die Pressgeschwindigkeit als Eingang und Austrittstemperatur als Ausgang betrachtet werden. Da i. Allg. jedoch der erzielte Barrentemperaturverlauf vom Sollverlauf abweicht, wird das tatsächliche Barrentemperaturprofil gemessen, bevor das Barren in den Rezipienten geladen wird. Unter Benutzung dieser Daten wird der Sollverlauf für die Operateureingabe errechnet und vorgegeben. Damit wird die Konstanthaltung der Austrittstemperatur gegenüber der Konstanthaltung der Pressgeschwindigkeit höherer priorisiert.In this case, a temperature profile can be stamped on the ingot, and the temperature can also be adjusted quickly in the furnace. This gives you the option of specifying a constant pressing speed and a constant outlet temperature, and to achieve this by suitably regulating the bar temperature profile. The setpoint curve of the bar temperature profile is determined using the method of the optimizing iterative learning control or the linear iterative learning control with the help of Eq. (8) calculated, where u the input is replaced by v the pressing speed and G by G * . G * represents the impulse response matrix in the event that the press speed is considered as the input and the outlet temperature as the output. Since i. Gen. However, if the bar temperature curve deviates from the target curve, the actual bar temperature profile is measured before the bar is loaded into the recipient. Using this data, the target course for the operator input is calculated and specified. This gives higher priority to keeping the outlet temperature constant than keeping the pressing speed constant.

Im Einzelnen besteht das Verfahren aus den folgenden Schritten:
The process consists of the following steps:

  • a) MoMAS wird während eines vom Operator bestimmten Zyklus - z. B. des zweiten Zyklus nach einem Matrizenwechsel - aktiviert.a) MoMAS is operated during a cycle determined by the operator - e.g. B. after the second cycle a die change - activated.
  • b) Die Barrentemperatur wird gemessenb) The bar temperature is measured
  • c) Die Operateureingabe u(l) mit l = der Stempelweg, für diesen Zyklus ist eine konstante Grösse u0, die der Operator aufgrund seiner Erfahrung und Expertise wählt und vorgibt.c) The operator input u (l) with l = the stamp path, for this cycle there is a constant variable u 0 , which the operator chooses and specifies based on his experience and expertise.
  • d) Nach Ablauf des Zyklus wird das Maximum der Profilaustrittstemperatur θmax in diesem Zyklus von MoMAS automatisch ermittelt. Üblicherweise tritt θmax gegen Ende des Zyklus auf. Gleichzeitig kontrolliert der Operateur die Qualität des Profils. Ist die Profilqualität zufriedenstellend, so stellt θmax die Profilaustrittstemperatur dar, die man idealerweise durch Vorgabe des Barrentemperaturprofils und einer geeigneten Operateureingabe usoll(l) über den ganzen Zyklus erzielen müsste. Wahlweise kann der Operator θmax oder einen anderen Wert für den Sollwert der Profilaustrittstemperatur θaW wählen.d) After the cycle has ended, the maximum profile exit temperature θ max is automatically determined by MoMAS in this cycle. Usually θ max occurs towards the end of the cycle. At the same time, the operator checks the quality of the profile. If the profile quality satisfactory, is θ max represents the outlet temperature profile, which one should ideally and by setting the billet temperature profile and a suitable operator input (L) would achieve over the cycle. Optionally, the operator can choose θ max or another value for the nominal value of the profile exit temperature θ aW .
  • e) Der Operateur gibt die gewünschten Werte νsoll bzw. θaW für die Pressgeschwindikeit bzw. für die Austrittstemperatur vor. to e) The operator inputs the desired values ν and θ aW for Pressgeschwindikeit or for the outlet temperature before.
  • f) MoMAS ermittelt den Zusammenhang zwischen der Operatoreingabe, Barrentemperatur, Pressgeschwindigekeit und der Profilaustrittstemperatur aus den Verläufen der Prozessgrößen im abgelaufenem (k-ten) Zyklus.f) MoMAS determines the relationship between operator input, bar temperature, Press speed and the profile outlet temperature from the process variables in the elapsed (kth) cycle.
  • g) Das Solltemperaturprofil für das Barrenofen für den Zyklus k + 2 wird errechnet und vorgegeben.g) The target temperature profile for the ingot furnace for the cycle k + 2 is calculated and specified.
  • h) Das Barrentemperaturprofil des im nächsten (k + 1-ten) Zyklus zu pressenden Barrens wird gemessen.h) The bar temperature profile of the bar to be pressed in the next (k + 1-th) cycle becomes measured.
  • i) Den optimalen Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) in Abhängigkeit vom Stempelweg l wird unter Benutzung der Kenntnissen der Verläufen der Prozessgrößen im vorangegangenen Zyklus k, sowie der gemessenen Barrentemperatur und der gewünschten im Zyklus k + 1 unter Berücksichtigung der erlaubten Grenzen der Stellgrössen, nämlich Presskraft und Stempelgeschwindigkeit, von MoMAS berechnet.i) The optimal course of the operator input u k + 1 (l) depending on the stamp path l is determined using the knowledge of the course of the process variables in the previous cycle k, as well as the measured bar temperature and the desired in cycle k + 1, taking into account the permitted limits of the manipulated variables, namely press force and punch speed, calculated by MoMAS.
  • j) Der von MoMAS berechnete Verlauf der Operateureingabe uk+1(l) wird für den gesamten Zyklus zu Beginn des nachfolgenden Zyklus auf den Monitor eingeblendet.j) The course of the operator input u k + 1 (l) calculated by MoMAS is shown on the monitor for the entire cycle at the beginning of the following cycle.
  • k) Die Pressung des k + 1-ten Zyklus wird gestartet. Auf dem Monitor wird zusätzlich zu dem von MoMAS vorgeschlagenen Verlauf uk+1(l) für die Operateureingabe auch die tatsächlich vom Operateur vorgegebene Eingabe in einer anderen Farbe dargestellt. Der Operator justiert nun seine Eingabe laufend während des Zyklus derart, dass in der Anzeige seine Eingabe mit dem vorgeschlagenen Verlauf möglichst gut übereinstimmt.k) The pressing of the k + 1-th cycle is started. In addition to the curve u k + 1 (l) proposed by the MoMAS for the operator input, the monitor also shows the input actually specified by the operator in a different color. The operator now continuously adjusts his input during the cycle in such a way that his input in the display matches the suggested course as closely as possible.
  • l) Die Schritte e) bis k) werden wiederholt. Eventuell kann man sich auf Schritt e) und/oder auf f) verzichten.l) Steps e) to k) are repeated. You may be able to go to step e) and / or f) dispense.
Bezeichnungen designations

ek e k

(l) Regelfehler in Abhängigkeit der Stempelposition
e Regelfehler
g(t) Impulsantwort des linearisierten Modells der Strecke mit der Operateureingabe als Eingang und und Austrittstemperatur als Ausgang
G
(l) Control error depending on the stamp position
e control error
g (t) impulse response of the linearized model of the route with the operator input as input and and outlet temperature as output
G

Impulsantwortmatrix
l Stempelposition = ausgepresste Barrenlänge
t Zeit (kontinuierlich)
TA
Impulse response matrix
l punch position = pressed bar length
t time (continuous)
T A

Abtastzeit
TZyk
sampling
T Zyk

Zeitdauer eines Presszyklus
u Operateureingabe: Sollwert für Schwenkwinkel bzw. Pressgeschwindigkeit
usoll
Duration of a press cycle
u Operator input: setpoint for swivel angle or press speed
u should

(l) Verlauf des Sollverlaufs der Operateureingabe als Funktion der Stempelposition
uk
(l) Course of the target course of the operator input as a function of the stamp position
u k

(l) Der zu Beginn des k. Zyklus vorgeschlagener und eingeblendeter Verlauf der Operateureingabe als Funktion der Stempelposition l
ν Pressgeschwindigkeit
νk
(l) At the beginning of the k. Cycle suggested and displayed course of the operator input as a function of the stamp position l
ν pressing speed
ν k

(l) Pressgeschwindigkeit in k. Zyklus bei Stempelposition = ausgepresste Barrenlänge l
ΔL Elementarlänge bei der Diskretisierung der Stempelposition
θa Strangaustrittstemperatur
θaw
(l) pressing speed in k. Cycle at punch position = extruded bar length l
ΔL elementary length in the discretization of the stamp position
θa strand exit temperature
θ aw

Strangaustrittstemperatur (Sollwertverlauf)
θmax
Strand outlet temperature (setpoint curve)
θ max

Maximale Austrittstemperatur
θak
Maximum outlet temperature
θ ak

(l) Strangaustrittstemperatur (Istwertverlauf im Zyklus k) als Funktion der Stempelposition l
θBk
(l) strand exit temperature (actual value curve in cycle k) as a function of the punch position l
θ Bk

(l) Verlauf der Barrentemperatur im k. Zyklus als Funktion der Stempelposition
Indices
i Zeitindex (diskret), Ortsindex
k Zyklus
(l) Course of the bar temperature in the k. Cycle as a function of the stamp position
indices
i Time index (discrete), location index
k cycle

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Direktes Strangpressen mit konstanter Austrittstemperatur - Einsatz variabler Preßgeschwindigkeit
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Claims (7)

1. Ein Verfahren zur Temperaturregelung einer Strangpresse für Metalle, indem durch Auswertung des gerade vergangenen Presszyklus k ein Verlauf für die Eingabefunktion uk+1(l) und die axiale Barrentemperatur θBk+1(l) des darauf folgenden Zyklus (k + 1) derart generiert und vorgegeben werden, dass die Temperatur θak+1(l) der Profile beim Austritt aus der Matrize möglichst konstant und gleich dem vorgegebenen Sollwert θaw ist, und zugleich die Pressgeschwindigkeit möglichst konstant und gleich dem vorgegebenen Wert νk+1 bleibt, und die Einspeisung der errechneten Eingabefunktion uk+1(l) durch Nachfahren des auf einem Monitor eingeblendeten Verlaufs der errechneten Eingabefunktion erfolgt.1. A method for regulating the temperature of an extrusion press for metals, by evaluating the just past pressing cycle k, a curve for the input function u k + 1 (l) and the axial billet temperature θ Bk + 1 (l) of the following cycle (k + 1 ) are generated and specified in such a way that the temperature θ ak + 1 (l) of the profiles when leaving the die is as constant as possible and equal to the specified target value θ aw , and at the same time the pressing speed is as constant as possible and equal to the specified value ν k + 1 remains, and the calculated input function u k + 1 (l) is fed in by following the course of the calculated input function shown on a monitor. 2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) gemessen wird, und hieraus der optimale Eingabefunktionsverlauf berechnet und ab dem Beginn bis zum Ende des (k + 1). Presszyklus auf einen Monitor eingeblendet wird, auf welchen zugleich der vom Operateur manuell eingegebene Eingabefunktion auch derart dargestellt wird, dass der Operateur durch Nachfahren des optimalen Verlaufs der Pressensteuerung den optimale Eingabefunktionsverlauf aufprägt.2. A method according to claim 1, characterized in that the actual bar temperature curve θ Bk + 1 (l) is measured, and from this the optimal input function curve is calculated and from the beginning to the end of (k + 1). Press cycle is displayed on a monitor, on which the input function manually entered by the operator is also displayed in such a way that the operator impresses the optimal input function profile by following the optimal course of the press control. 3. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Operateur vorzugebende Sollwert θaw automatisch als das Maximum der Austrittstemperatur eines vorangegangenen Zyklus gewählt wird, wobei vom Operateur sicherngestellt wird, dass dabei die Qualität des Profils zufriedenstellend ist.3. A method according to claims 1 and 2, characterized in that the setpoint θ aw to be specified by the operator is automatically selected as the maximum of the outlet temperature of a previous cycle, the operator ensuring that the quality of the profile is satisfactory. 4. Ein Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Barrentemperaturverlauf θBk+1(l) zu der Ofentemperaturregelung übertragen und dort eingestellt wird.4. A method according to claim 1, characterized in that the determined bar temperature curve θ Bk + 1 (l) is transmitted to the furnace temperature control and is set there. 5. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optimalen Verläufe der Eingabefunktion uk+1(l) und der axialen Barrentemperatur θBk+1(l) mit Hilfe eines Simulationsmodells und der Algorithmen der Iterativ Lernenden Regelung ermittelt werden.5. A method according to claims 1 to 4, characterized in that the optimal courses of the input function u k + 1 (l) and the axial bar temperature θ Bk + 1 (l) are determined with the aid of a simulation model and the algorithms of the iterative learner control , 6. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ermittlung der Eingabefunktion erforderlichen Impulsantworten g(t) bzw. g(l) des linearisierten Modells der Strangpresse durch Auswertung der Eingabefunktion und der Austrittstemperatur der vergangenen Zyklen genutzt werden.6. A method according to claims 1 to 5, characterized in that the determination of the Input function required impulse responses g (t) or g (l) of the linearized model of the Extrusion press by evaluating the input function and the outlet temperature of the past Cycles can be used. 7. Ein Verfahren nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Barrentemperatur θBk(l) automatisch sukzessiv abgesenkt wird, sodass die Regelung der Autrittstemperatur über die Eingabefunktion eingreift, und dadurch die Pressgeschwindigkeit automatisch erhöht und damit die Presszeit verkürzt wird, wobei bei zu niedrigen Barrentemperaturen automatisch erkannt wird, dass die Presskraft zu lange an seiner oberen Grenze liegt, um eine eventuelle Erhöhung der Barrentemperatur einzuleiten, sodass die Presszeit verkürzt wird.7. A method according to claims 1-6, characterized in that the billet temperature θ Bk (l) is automatically lowered successively, so that the regulation of the ride temperature intervenes via the input function, thereby automatically increasing the pressing speed and thus reducing the pressing time, whereby if the bar temperature is too low, it is automatically recognized that the pressing force has been at its upper limit for too long to initiate a possible increase in the bar temperature, so that the pressing time is shortened.
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