DE102021006413A1

DE102021006413A1 - Process and casting machine for the production of molded parts

Info

Publication number: DE102021006413A1
Application number: DE102021006413.5A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-07-06
Also published as: EP4205879A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall mittels Gießen sowie eine Gießmaschine, wobei das Verfahren mit der Gießmaschine (10) mit einer Gießform (11) durchgeführt wird, wobei während eines mit der Gießmaschine ausgeführten Gießzyklus ein Formteil ausgebildet wird, wobei mit einer Temperiervorrichtung (12) der Gießmaschine eine Kühlung der Gießform durchgeführt wird, wobei zur Kühlung der Gießform in der Gießform ausgebildete Temperierkanäle (20, 21) von einem Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung durchströmt werden, wobei mit einer Steuervorrichtung der Gießmaschine eine Regelung einer mit einer Messeinrichtung (13) der Steuervorrichtung bestimmten Temperatur der Gießform durchgeführt wird, wobei von der Steuervorrichtung während des Gießzyklus in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur der Gießform eine Änderung einer Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung durchgeführt wird.The invention relates to a method for producing shaped parts from metal by means of casting and a casting machine, the method being carried out with the casting machine (10) with a casting mold (11), with a shaped part being formed during a casting cycle carried out with the casting machine, with a temperature control device (12) of the casting machine, cooling of the casting mold is carried out, with a heat transfer medium of the temperature control device flowing through temperature control channels (20, 21) formed in the casting mold to cool the casting mold, with a control device of the casting machine being used to regulate a with a measuring device ( 13) the temperature of the casting mold determined by the control device is carried out, with the control device during the casting cycle depending on the determined temperature of the casting mold changing a cooling capacity of the heat transfer medium by means of the temperature control device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Gießmaschine zur Herstellung von Formteilen aus Metall mittels Gießen, insbesondere Druckgießen, wobei das Verfahren mit einer Gießmaschine mit einer Gießform durchgeführt wird, wobei während eines mit der Gießmaschine ausgeführten Gießzyklus ein Formteil ausgebildet wird, wobei mit einer Temperiervorrichtung der Gießmaschine eine Kühlung der Gießform durchgeführt wird, wobei zur Kühlung der Gießform in der Gießform ausgebildete Temperierkanäle von einem Wärmeübertragermedium der Temperiervorrichtung durchströmt werden, wobei mit einer Steuervorrichtung der Gießmaschine eine Regelung einer mit einer Messeinrichtung der Steuervorrichtung bestimmten Temperatur der Gießform durchgeführt wird.The invention relates to a method and a casting machine for the production of shaped parts made of metal by means of casting, in particular die casting, the method being carried out using a casting machine with a casting mold, a shaped part being formed during a casting cycle carried out with the casting machine, with a temperature control device being used to casting machine, cooling of the casting mold is carried out, with a heat transfer medium of the temperature control device flowing through temperature control channels formed in the casting mold to cool the casting mold, with a control device of the casting machine regulating a temperature of the casting mold determined with a measuring device of the control device.

Derartige Verfahren und Gießmaschinen zur Herstellung von Formteilen aus Metall mit Dauerformen sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden regelmäßig in der Serien- oder Massenproduktion eingesetzt. Auch können Druckgießmaschinen, beispielweise Kaltkammerdruckgießmaschinen für einen Aluminiumdruckguss oder Magnesiumdruckguss, Verwendung finden. So lassen sich Formteile aus Leichtmetall in hoher Qualität und vergleichsweise kurzer Zeit wirtschaftlich fertigen. Wesentlich dabei ist eine Vermeidung von Ausschuss bei gleichzeitig kurzen Zykluszeiten und folglich eine Steigerung einer Effizienz einer Gießmaschine. Gleichzeitig ist eine Reduzierung eines Energieverbrauchs und eine Verlängerung einer Standzeit einer Gießform wünschenswert.Methods and casting machines of this type for producing molded parts made of metal with permanent molds are sufficiently known from the prior art and are regularly used in series or mass production. Die-casting machines, for example cold-chamber die-casting machines for aluminum die-casting or magnesium die-casting, can also be used. In this way, molded parts made of light metal can be produced economically in high quality and in a comparatively short time. What is essential here is the avoidance of rejects with short cycle times at the same time and consequently an increase in the efficiency of a casting machine. At the same time, a reduction in energy consumption and an increase in a mold life are desirable.

Bei den bekannten Gießmaschinen bzw. Gießverfahren wird eine Füllkammer der Gießmaschine mit flüssigem Metall bzw. einer Schmelze befüllt, welche mittels eines Kolbens in eine Kavität einer Gießform unter Druck eingebracht wird. Danach erstarrt das flüssige Metall in der Gießform zu dem Formteil, welches nach einem Öffnen der Gießform entnommen werden kann. Eine Kühlung der Gießform erfolgt mittels einer Temperiervorrichtung der Gießmaschine, wobei in der Gießform Temperierkanäle ausgebildet sind, die von einem Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung durchströmt werden. Die Kühlung dient zur Abführung der Wärmeenergie bzw. Wärmemenge des flüssigen Metalls während der Erstarrung und auch nach der Entnahme des Formteils aus der Gießform. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass vor Beginn eines nachfolgenden Gießzyklus mittels der Temperiervorrichtung eine Beheizung der Gießform durchgeführt wird, um diese auf eine erforderliche Startemperatur zu temperieren. Die Temperatur der Gießform wird regelmäßig durch eine Auswahl einer geeigneten Vorlauftemperatur des Wärmeträgermediums der Temperiervorrichtung eingestellt. Die Vorlauftemperatur wird so gewählt, dass sich die Temperatur der Gießform während der aufeinanderfolgenden Gießzyklen in einem Toleranzbereich befindet, innerhalb dem ein Gießen von Formteilen ohne größere Mengen von Ausschuss möglich ist.In the known casting machines or casting methods, a filling chamber of the casting machine is filled with liquid metal or a melt, which is introduced under pressure into a cavity of a casting mold by means of a piston. The liquid metal then solidifies in the casting mold to form the molded part, which can be removed after opening the casting mold. The casting mold is cooled by means of a temperature control device of the casting machine, with temperature control channels being formed in the casting mold through which a heat transfer medium of the temperature control device flows. The cooling serves to dissipate the thermal energy or amount of heat from the liquid metal during solidification and also after the molded part has been removed from the casting mold. Provision can also be made for the casting mold to be heated by means of the temperature control device before the start of a subsequent casting cycle, in order to bring it to a required starting temperature. The temperature of the mold is regularly adjusted by selecting a suitable flow temperature of the heat transfer medium of the temperature control device. The flow temperature is selected in such a way that the temperature of the casting mold during the successive casting cycles is within a tolerance range within which molded parts can be cast without large amounts of rejects.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen und eine Gießmaschine vorzuschlagen, mit dem bzw. der ein effizienterer Betrieb möglich ist.The present invention is therefore based on the object of proposing a method for producing molded parts and a casting machine with which more efficient operation is possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Gießmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 23 gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a casting machine having the features of claim 23.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metall mittels Gießen, insbesondere Druckgießen, wird mit einer Gießmaschine mit einer Gießform durchgeführt, wobei während eines mit der Gießmaschine ausgeführten Gießzyklus ein Formteil ausgebildet wird, wobei mit einer Temperiervorrichtung der Gießmaschine eine Kühlung der Gießform durchgeführt wird, wobei zur Kühlung der Gießform in der Gießform ausgebildete Temperierkanäle von einem Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung durchströmt werden, wobei mit einer Steuervorrichtung der Gießmaschine eine Regelung einer mit einer Messeinrichtung der Steuervorrichtung bestimmten Temperatur der Gießform durchgeführt wird, wobei von der Steuervorrichtung während des Gießzyklus in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur der Gießform eine Änderung einer Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung durchgeführt wird.The method according to the invention for the production of shaped parts made of metal by means of casting, in particular die casting, is carried out using a casting machine with a casting mold, with a shaped part being formed during a casting cycle carried out with the casting machine, with the casting mold being cooled with a temperature control device of the casting machine, wherein temperature control channels formed in the casting mold for cooling the casting mold are flowed through by a heat transfer medium of the temperature control device, with a control device of the casting machine controlling a temperature of the casting mold determined with a measuring device of the control device, with the control device during the casting cycle depending on the specific Temperature of the mold a change in a cooling capacity of the heat transfer medium is carried out by means of the temperature control device.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft zum Gießen von Leichtmetall, insbesondere Aluminium, insbesondere Aluminiumdruckguss oder Magnesiumdruckguss, mit Dauerformen, ausführbar. Bei dem Verfahren wird die Gießform während des Gießzyklus, zumindest während eines Zeitabschnitts des Gießzyklus, mittels der Temperiervorrichtung gekühlt. Während des Gießzyklus wird eine Temperatur der Gießform mittels der Messeinrichtung kontinuierlich oder in festgelegten Zeitabschnitten bestimmt bzw. gemessen. Die Temperatur der Gießform kann mittels der Messeinrichtung durch Berechnung aus einem oder mehreren Messwerten und/oder durch indirekte oder direkte Messung erhalten werden. Die Steuervorrichtung nutzt die an der Gießform bestimmte bzw. gemessene Temperatur zur Regelung dieser Temperatur über die Temperiervorrichtung während des Gießzyklus. Insbesondere ändert die Steuervorrichtung eine Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung während des Gießzyklus. So kann eine individuelle Regelung der Temperatur der Gießform für jeden einzelnen Gießzyklus einer Abfolge von Gießzyklen durchgeführt werden. Dadurch wird es möglich auf sich während der Abfolge von Gießzyklen ergebenden Änderungen, wie beispielsweise eine Temperatur der Schmelze, eine Temperatur des Wärmeträgermediums, eine Temperatur der Gießform oder andere Störgrößen, unmittelbar zu reagieren. Durch die individuelle Regelung kann eine Produktion von Ausschussteilen infolge von Störungen oder Schwankungen von Prozessparameter vermieden werden. Auch kann die unmittelbare Beeinflussung der Temperatur der Gießform während des Gießzyklus über die Kühlleistung des Wärmeträgermediums dazu genutzt werden, eine Zeitspanne eines Gießzyklus und/oder einen Energieeinsatz zu minimieren. Weiter kann auch eine Standzeit der Gießform dadurch verlängert werden, dass ein thermischer Stress der Gießform durch die Regelung der Temperatur der Gießform reduziert wird.The method according to the invention can be carried out advantageously for casting light metal, in particular aluminum, in particular aluminum die-casting or magnesium die-casting, with permanent molds. In the method, the casting mold is cooled by the temperature control device during the casting cycle, at least during a time segment of the casting cycle. During the casting cycle, a temperature of the casting mold is determined or measured by means of the measuring device continuously or at specified time intervals. The temperature of the casting mold can be obtained by means of the measuring device by calculation from one or more measured values and/or by indirect or direct measurement. The control device uses the temperature determined or measured on the casting mold to regulate this temperature via the temperature control device during the casting cycle. In particular, the control device changes a cooling capacity of the heat transfer medium by means of the temperature control device during the casting cycle. In this way, the temperature of the casting mold can be regulated individually for each individual casting cycle in a sequence of casting cycles are carried out. This makes it possible to react directly to changes occurring during the sequence of casting cycles, such as a temperature of the melt, a temperature of the heat transfer medium, a temperature of the casting mold or other disturbance variables. Due to the individual control, the production of rejects due to disturbances or fluctuations in process parameters can be avoided. The direct influencing of the temperature of the casting mold during the casting cycle via the cooling capacity of the heat transfer medium can also be used to minimize the time span of a casting cycle and/or the use of energy. Furthermore, a service life of the casting mold can also be extended in that thermal stress on the casting mold is reduced by controlling the temperature of the casting mold.

Folglich kann die Kühlleistung des Wärmeträgermediums von der Steuervorrichtung für aufeinanderfolgende Gießzyklen jeweils angepasst werden. Unter einer Kühlleistung wird ein Wärmestrom oder ein Wärmefluss verstanden, der sich insbesondere durch die Übertragung von Wärmeenergie der Schmelze bzw. des Formteils auf die Gießform und das durch die Temperierkanäle zirkulierende Wärmeträgermedium ergibt.Consequently, the cooling capacity of the heat transfer medium can be adjusted by the control device for successive casting cycles. A cooling capacity is understood to be a heat flow or a heat flow that results in particular from the transfer of thermal energy from the melt or the molded part to the casting mold and the heat transfer medium circulating through the temperature control channels.

Von der Steuervorrichtung kann eine Vorlauftemperatur, eine Rücklauftemperatur und/oder ein Volumenstrom des Wärmeträgermediums bestimmt und eine Kühlleistung des Wärmeträgermediums berechnet werden, wobei die Temperiervorrichtung die Kühlleistung an die für den jeweiligen Gießzyklus noch verfügbare Kühlleistung anpassen kann. Eine Abführung einer Wärmemenge bzw. einer spezifischen Wärmekapazität der Gießform ergibt sich prinzipiell durch Konvektion, Abstrahlung, Entfernen des Formteils aus der Gießform, Sprühen der Gießform und die Kühlung der Gießform mit dem Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung. Die Steuervorrichtung kann eine über das Wärmeträgermedium abgeführte Wärmemenge bzw. eine spezifische Wärmekapazität einfach über eine Messung der Vorlauftemperatur, der Rücklauftemperatur und/oder eines Volumenstroms des Wärmeträgermediums bestimmen. Beispielsweise kann die tatsächlich abgeführte Wärmemenge für jeden Zeitpunkt des Gießzyklus aus einer Integration des Volumenstroms multipliziert mit einer Temperaturdifferenz der Vorlauftemperatur und der Rücklauftemperatur berechnet werden. Die Steuervorrichtung kann folglich die jeweiligen Wärmekapazitäten oder Wärmemengen der Medien von Temperiervorrichtung und/oder Gießform für jeden Zeitpunkt des Gießzyklus bilanzieren. Die Steuervorrichtung kann ein Computer sein, auf dem ein Computerprogrammprodukt ausgeführt wird. Die Temperiervorrichtung kann zumindest einen Kühlkreislauf zur Kühlung des Wärmeträgermediums aufweisen. Je nach einer zur Kühlung zur Verfügung stehende Wärmeenergie des Kühlkreislaufs bzw. einer Kühlleistung der Temperiervorrichtung kann die Steuervorrichtung nun die Kühlleistung des Wärmeträgermediums für den jeweiligen Gießzyklus soweit als möglich ausnutzen. Dadurch wird es möglich, den Gießzyklus zeitlich zu optimieren bzw. zu verkürzen, beispielsweise durch eine während des Gießzyklus anfänglich höhere Kühlleistung. Weiter kann die Temperiervorrichtung einen Speicherbehälter für das Wärmeträgermedium bzw. für eine Wärmekapazität oder Wärmemenge des Wärmeträgermediums aufweisen, in dem eine Menge an temperierten bzw. gekühlten Wärmeträgermedium vorgehalten werden kann.The control device can determine a flow temperature, a return temperature and/or a volume flow of the heat transfer medium and calculate a cooling capacity of the heat transfer medium, with the temperature control device being able to adapt the cooling capacity to the cooling capacity still available for the respective casting cycle. A dissipation of a quantity of heat or a specific heat capacity of the casting mold results in principle from convection, radiation, removing the molded part from the casting mold, spraying the casting mold and cooling the casting mold with the heat transfer medium of the temperature control device. The control device can determine an amount of heat dissipated via the heat transfer medium or a specific heat capacity simply by measuring the flow temperature, the return temperature and/or a volume flow of the heat transfer medium. For example, the amount of heat actually removed can be calculated for each point in time of the casting cycle from an integration of the volume flow multiplied by a temperature difference between the flow temperature and the return temperature. The control device can consequently balance the respective heat capacities or amounts of heat of the media of the temperature control device and/or casting mold for each point in time of the casting cycle. The control device may be a computer running a computer program product. The temperature control device can have at least one cooling circuit for cooling the heat transfer medium. Depending on the thermal energy of the cooling circuit available for cooling or a cooling capacity of the temperature control device, the control device can now utilize the cooling capacity of the heat transfer medium for the respective casting cycle as far as possible. This makes it possible to optimize or shorten the casting cycle in terms of time, for example by initially increasing the cooling capacity during the casting cycle. Furthermore, the temperature control device can have a storage container for the heat transfer medium or for a heat capacity or heat quantity of the heat transfer medium, in which a quantity of temperature-controlled or cooled heat transfer medium can be kept available.

Mittels der Temperiervorrichtung kann eine Vorlauftemperatur und/oder ein Volumenstrom des Wärmeträgermediums in den Temperierkanälen geändert werden. Eine Wärmeübertragung von der Gussform und den Wärmeüberträgermedium wird u.a. durch einen Wärmeübergangskoeffizienten und einer Temperaturdifferenz zwischen der Gussform und dem Wärmeübertragermedium bestimmt. Für eine schnelle Änderung der Temperatur der Gießform kann vorteilhaft der Volumenstrom als Stellgröße zur Einstellung eines Wärmeübergangs in den Temperierkanälen genutzt werden.A flow temperature and/or a volume flow of the heat transfer medium in the temperature control channels can be changed by means of the temperature control device. Heat transfer from the mold and the heat transfer medium is determined, among other things, by a heat transfer coefficient and a temperature difference between the mold and the heat transfer medium. For a rapid change in the temperature of the casting mold, the volume flow can advantageously be used as a manipulated variable for setting a heat transfer in the tempering channels.

Der Volumenstrom des Wärmeübertragermediums kann mittels einer Pumpe und/oder eines Ventils der Temperiervorrichtung eingestellt werden. So kann sich eine mit dem Wärmeträgermedium abgeführte Wärmemenge mit einer Erhöhung des Volumenstroms ebenfalls erhöhen. Ein Verhältnis von Wärmemenge und Volumenstrom kann linear sein. Um auch bei geringen Volumenströmen eine homogene Temperaturverteilung in der Gießform sicherzustellen, kann die Pumpe auch unterhalb eines festgelegten Volumenstroms durch Ein-Aus-Schaltung nach einem Impulsverfahren gesteuert werden. Gleiches wäre auch möglich mit dem Ventil, welches auch zur Verringerung eines Durchflussquerschnittes und damit zur Steuerung eines Volumenstroms genutzt werden kann.The volume flow of the heat transfer medium can be adjusted by means of a pump and/or a valve of the temperature control device. Thus, the amount of heat removed with the heat transfer medium can also increase with an increase in the volume flow. A relationship between heat quantity and volume flow can be linear. In order to ensure a homogeneous temperature distribution in the casting mold even with low volume flows, the pump can also be controlled below a fixed volume flow by switching it on and off using a pulse method. The same would also be possible with the valve, which can also be used to reduce a flow cross section and thus to control a volume flow.

Eine Leistung bzw. Förderleistung der Pumpe und/oder eine Öffnung des Ventils kann geregelt werden. Wenn die Pumpe einen drehzahlgesteuerten Motor als Antrieb aufweist, kann eine Förderleistung der Pumpe bzw. der Volumenstrom durch eine Einstellung einer Drehzahl der Pumpe bzw. des Motors gesteuert werden. Da mit einer höheren Drehzahl des Motors ein Energieverbrauch der Pumpe steigt, kann eine Temperatur des Wärmeträgermediums, beispielsweise eine Vorlauftemperatur, so eingestellt werden, dass eine Summe aus Kühlleistung und Leistung bzw. Förderleistung der Pumpe minimal ist. Ebenso kann eine Öffnung des Ventils bzw. eine Impulsfolge entsprechend geregelt werden. Auf eine Messung eines Volumenstroms kann verzichtet werden, wenn bei einem Einsatz der Pumpe ein Volumenstrom proportional zur Drehzahl ist, was insbesondere bei einer Zahnradpumpe der Fall sein kann. Der Volumenstrom kann dann, nach einer Korrektur eines Einflusses eines Drucks, über eine Pumpenkennlinie aus einer Frequenz eines Umrichters der Pumpe berechnet werden.A power or delivery rate of the pump and/or an opening of the valve can be regulated. If the pump has a speed-controlled motor as the drive, a delivery rate of the pump or the volume flow can be controlled by setting a speed of the pump or the motor. Since the energy consumption of the pump increases with a higher engine speed, a temperature of the heat transfer medium, for example a flow temperature, can be set such that the sum of cooling capacity and power or delivery capacity of the pump is minimal. Likewise, an opening of the valve or a pulse sequence can be regulated accordingly become. There is no need to measure a volume flow if, when the pump is used, a volume flow is proportional to the speed, which can be the case in particular with a gear pump. The volume flow can then, after a correction of an influence of a pressure, be calculated via a pump characteristic from a frequency of a converter of the pump.

Die Temperatur der Gießform kann mit zumindest einem Temperatursensor der Messeinrichtung gemessen werden, welcher an einer Oberfläche der Gießform und/oder innerhalb der Gießform angeordnet sein kann. Eine Oberflächentemperatur der Gießform ist eine wichtige Größe zur Regelung der Temperatur der Gießform. Da ein Temperatursensor regelmäßig eine andere Wärmeleitfähigkeit aufweist als die Gießform, gibt der Temperatursensor die Temperatur der Gießform bei einem Schuss bzw. bei einem Füllen der Gießform nicht korrekt wieder. Weiter wird die Temperatur der Oberfläche der Gießform auch durch eine Dicke einer Wandung der Gießform bestimmt. Aufgrund der Wärmeleitfähigkeit des Materials der Gießform kann sich im Bereich der Oberfläche der Gießform eine praktisch statische Temperatur, unabhängig von einer Füllung der Gießform mit Schmelze, ausbilden. Es kann daher vorteilhaft sein, wenn der Temperatursensor innerhalb der Gießform angeordnet ist. Prinzipiell ist es aber auch möglich, einen Temperatursensor an der Oberfläche der Gießform und einen weiteren Temperatursensor innerhalb der Gießform anzuordnen oder umgekehrt.The temperature of the casting mold can be measured with at least one temperature sensor of the measuring device, which can be arranged on a surface of the casting mold and/or inside the casting mold. A surface temperature of the mold is an important variable for controlling the temperature of the mold. Since a temperature sensor regularly has a different thermal conductivity than the casting mold, the temperature sensor does not correctly reflect the temperature of the casting mold during a shot or when the casting mold is filled. Furthermore, the temperature of the surface of the mold is also determined by a thickness of a wall of the mold. Due to the thermal conductivity of the material of the casting mold, a practically static temperature can develop in the area of the surface of the casting mold, regardless of whether the casting mold is filled with melt. It can therefore be advantageous if the temperature sensor is arranged inside the casting mold. In principle, however, it is also possible to arrange a temperature sensor on the surface of the casting mold and a further temperature sensor inside the casting mold or vice versa.

So können zumindest zwei Temperatursensoren der Messeinrichtung, relativ zu der Oberfläche der Gießform in voneinander verschiedenen Tiefen in der Gießform angeordnet sein, wobei die Steuervorrichtung aus einer Differenz der mit den Temperatursensoren gemessenen Temperaturen und/oder aus einem Gradienten der in den jeweiligen Tiefen mit den Temperatursensoren gemessen Temperaturen einen Wärmestrom bestimmen kann. Die Steuervorrichtung kann so den Wärmestrom bestimmen bzw. integriert über die Zeit eine Wärmemenge. Die beiden Temperatursensoren bzw. Thermoelemente können innerhalb einer Temperatursonde in einem Relativabstand zueinander ausgebildet sein, sodass mit der Temperatursonde kontinuierlich zwei Temperaturwerte gemessen werden können. Beispielsweise kann jeweils eine Temperatur der Gießform in einer Tiefe > 30 mm und einer Tiefe < 30 mm relativ zu der Oberfläche der Gießform gemessen werden. Aus der Differenz der mit den zwei Temperatursensoren gemessenen Temperaturwerte kann eine Wärmeenergie bzw. ein Wärmefluss ermittelt werden, da sich die Temperatur der Gießform nahe der Oberfläche der Gießform eher statisch und sich die Temperatur der Gießform nahe einer Kavität der Gießform während einer Abfolge von Gießzyklen eher dynamisch verhält. Alternativ oder ergänzend kann der Temperaturgradient zwischen den jeweiligen Messstellen der Temperatursensoren genutzt werden, um eine Wärmemenge bzw. Wärmeleistung zu bestimmen. Die Wärmemenge kann von der Steuervorrichtung zur Berechnung bzw. Vorausberechnung der erforderlichen Kühlleistung genutzt werden.At least two temperature sensors of the measuring device can be arranged at different depths in the casting mold relative to the surface of the casting mold, with the control device being able to calculate from a difference in the temperatures measured with the temperature sensors and/or from a gradient in the respective depths with the temperature sensors measured temperatures can determine a heat flow. The control device can thus determine the heat flow or integrates a quantity of heat over time. The two temperature sensors or thermocouples can be formed within a temperature probe at a relative distance from one another, so that two temperature values can be continuously measured with the temperature probe. For example, a temperature of the casting mold can be measured at a depth >30 mm and at a depth <30 mm relative to the surface of the casting mold. Thermal energy or heat flow can be determined from the difference between the temperature values measured with the two temperature sensors, since the temperature of the casting mold tends to be static near the surface of the casting mold and the temperature of the casting mold tends to vary near a cavity of the casting mold during a sequence of casting cycles behaves dynamically. Alternatively or additionally, the temperature gradient between the respective measuring points of the temperature sensors can be used to determine a quantity of heat or heat output. The amount of heat can be used by the control device to calculate or precalculate the required cooling capacity.

Die Steuervorrichtung kann die Temperatur an oder nahe der Oberfläche der Gießform zur Regelung der Änderung der Kühlleistung des Wärmeträgermediums verwenden. Eine Temperatur in einem tieferen, statischen Bereich der Gießform kann zur Überwachung der gesamten Kühlleistung eines Gießzyklus verwendet werden. Weicht diese Temperatur von einer vorgegebenen Temperatur der Gießform ab, dann kann die Steuervorrichtung für die folgenden Gießzyklen entsprechend die verfügbare Wärmemenge ändern.The control device can use the temperature at or near the surface of the mold to control the change in the cooling capacity of the heat transfer medium. A temperature in a lower, static area of the mold can be used to monitor the overall cooling performance of a molding cycle. If this temperature deviates from a predetermined temperature of the casting mold, then the control device can change the amount of heat available for the following casting cycles accordingly.

Der Temperatursensor kann benachbart einer Kavität der Gießform, insbesondere benachbart des Bereichs des Formteils, der während des Gießzyklus zuletzt erstarrt, angeordnet sein. Der Sensor ist dann folglich an einer temperaturkritischen Stelle des Formteils positioniert, insbesondere da der zuletzt erstarrende Bereich des Formteils maßgeblich für einen Öffnungszeitpunkt der Gießform ist. Der Öffnungszeitpunkt der Gießform lässt sich dann verhältnismäßig genau bestimmen, wodurch eine Dauer des Gießzyklus verkürzt werden kann.The temperature sensor can be arranged adjacent to a cavity of the casting mold, in particular adjacent to the area of the molded part that solidifies last during the casting cycle. The sensor is then consequently positioned at a temperature-critical point of the molded part, in particular since the area of the molded part that solidifies last is decisive for the opening time of the casting mold. The opening time of the casting mold can then be determined relatively precisely, as a result of which the duration of the casting cycle can be shortened.

Auch kann ein Datenmodell der Gießform erstellt werden, wobei das Datenmodell eine Gestalt der Gießform, eine räumliche Verteilung und/oder zeitliche Änderungen jeweils einer vorausgesetzten Temperatur der Gießform, des Wärmeträgermediums in den Temperierkanälen und/oder einer Schmelze des Formteils oder des Formteils umfassen kann, wobei das Datenmodell in der Steuervorrichtung gespeichert werden kann. Das Datenmodell kann beispielsweise auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basieren und die Verteilung und zeitliche Änderung der zuvor genannten Variablen für die Gießform während eines Gießzyklus wiedergeben bzw. simulieren. Durch diese Simulation bzw. dynamische Modellbildung des Gießzyklus kann auch ein Zusammenhang von den Variablen dargestellt werden. Folglich kann von einer gemessenen Temperatur der Gießform auch ein Rückschluss auf eine Temperatur der Schmelze gezogen werden. Die Berechnung des Datenmodells kann mittels eines Computerprogrammprodukts durchgeführt werden. Das Datenmodell kann auch von der Steuervorrichtung selbst erstellt werden. Auch ist es möglich mehrere einzelne Datenmodelle der Gießform, beispielsweise zu jeweils den oben genannten Variablen, zu erstellen und entsprechend zu nutzen.A data model of the casting mold can also be created, in which case the data model can include a shape of the casting mold, a spatial distribution and/or changes over time in each case in a presupposed temperature of the casting mold, the heat transfer medium in the temperature control channels and/or a melt of the molded part or the molded part, wherein the data model can be stored in the control device. The data model can, for example, be based on the finite element method (FEM) and reproduce or simulate the distribution and change over time of the aforementioned variables for the casting mold during a casting cycle. This simulation or dynamic modeling of the casting cycle can also be used to show a relationship between the variables. Consequently, a conclusion about a temperature of the melt can also be drawn from a measured temperature of the casting mold. The data model can be calculated using a computer program product. The data model can also be created by the control device itself. It is also possible to create several individual data models of the casting mold, for example for the variables mentioned above, and to use them accordingly.

Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells aus der mit der Messeinrichtung gemessenen Temperatur der Gießform eine Oberflächentemperatur der Gießform berechnen. Da ein Zusammenhang zwischen der Oberflächentemperatur und einer innerhalb der Gießform gemessenen Temperatur besteht, kann auf Basis einer Differenzmessung das Datenmodell kalibriert werden.The control device can use the data model to calculate a surface temperature of the casting mold from the temperature of the casting mold measured with the measuring device. Since there is a connection between the surface temperature and a temperature measured inside the mold, the data model can be calibrated on the basis of a difference measurement.

Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells aus der Temperatur der Gießform, bevorzugt aus einer Oberflächentemperatur der Gießform, besonders bevorzugt aus einer maximalen Oberflächentemperatur der Gießform, eine Temperatur einer Schmelze berechnen. So kann besonders einfach die Temperatur der Schmelze bestimmt und zur Berechnung einer erforderlichen Kühlleistung genutzt werden.The control device can use the data model to calculate a temperature of a melt from the temperature of the casting mold, preferably from a surface temperature of the casting mold, particularly preferably from a maximum surface temperature of the casting mold. This makes it particularly easy to determine the temperature of the melt and use it to calculate the required cooling capacity.

Die Steuervorrichtung kann die Temperatur der Schmelze auf Erreichung eines maximalen und/oder minimalen Grenzwertes hin überwachen. Es kann auch vorgesehen sein, wobei bei einer Annäherung an den maximalen bzw. minimalen Grenzwert eine Änderung der Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung durchgeführt werden kann. So kann sichergestellt werden, dass die Schmelze eine Kavität der Gießform vollständig ausfüllt bzw. keine übermäßige Kühlung der Gießform erfolgt. Werden Unregelmäßigkeiten erkannt bzw. der jeweilige Grenzwert überschritten oder unterschritten, kann davon ausgegangen werden, dass das Formteil nicht nach den vorausgesetzten Qualitätsstandards gegossen wurde und daher gegebenenfalls als Ausschuss klassifiziert werden muss.The control device can monitor the temperature of the melt for reaching a maximum and/or minimum limit value. It can also be provided that when the maximum or minimum limit value is approached, the cooling capacity of the heat transfer medium can be changed by means of the temperature control device. In this way it can be ensured that the melt completely fills a cavity in the casting mold and that the casting mold is not cooled excessively. If irregularities are detected or the respective limit value is exceeded or fallen below, it can be assumed that the molded part was not cast according to the required quality standards and therefore may have to be classified as scrap.

Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells eine Dicke einer erstarrten Schale des Formteils berechnen, wobei die Steuervorrichtung beim Erreichen eines Wertes eine Öffnung einer Gießform initiieren kann. Die Berechnung der erstarrten Schale des Formteils kann kontinuierlich erfolgen, sodass bei Erreichen der erforderlichen Dicke der Schale das Formteil ergriffen und aus der Gießform entnommen werden kann. So ist es möglich einen frühestmöglichen Zeitpunkt für die mögliche Öffnung der Gießform zu berechnen und den Gießzyklus weiter zu verkürzen. Hieraus kann dann abgeleitet werden, an welcher Stelle die Schmelze bzw. das Formteil bis zu welcher Dicke erstarrt sein muss. Eine obere Schicht der Gießform mit Temperatursensoren und die Schale des Formteils wirken als Wärmewiderstände, durch die ein Wärmestrom fließt. Der Wärmestrom für ein Flächenelement kann aus einer Temperaturdifferenz der Temperatursensoren in unterschiedlicher Tiefe und ihrem Abstand bestimmt werden. Der Wärmestrom in der Gießform und der Schale sind gleich. Aus dem Wärmestrom und der Temperaturdifferenz der Schale, die sich aus der Oberflächentemperatur der Gießform und der an einer Grenze der erstarrten Schale zum flüssigen Teil herrschenden bekannten Temperatur der Schmelze bestimmen lässt, kann die Schalendicke unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Wärmeleitung von Schale und Gießform ermittelt werden. Die Berechnung kann auch mittels einer Wärmeenergiebilanz erfolgen. So kann aus einer Temperaturdifferenz innerhalb der Gießform ein Temperaturgradient der Gießform und unter Berücksichtigung der jeweiligen Wärmeleitkoeffizienten von Gießform und Schmelze eine Temperaturdifferenz innerhalb der Schmelze bzw. des Formteils und damit ein Temperaturgradient der Schmelze bzw. des Formteils bestimmt werden. Alternativ ist eine experimentelle Ermittlung einer Dicke der Schale möglich. Eine Zeit bis zur Erstarrung des gesamten Formteils zeigt sich in einer starken Änderung eines Temperaturgradienten der Oberfläche der Gießform. Diese Zeit kann sowohl mittels des Datenmodells bzw. in einer FEM-Simulation als auch experimentell leicht gemessen werden. Da diese Zeit von der Kühlleistung abhängt, muss das Experiment mit zumindest zwei Kühlleistungen durchgeführt werden. Daraus kann dann die Zeit für jede beliebige eingestellte Kühlleistung berechnet werden. Da die Erstarrung etwa linear mit der Zeit erfolgt, kann als Vorgabe der Dicke der Schale ein entsprechender Bruchteil der Zeit als Vorgabe für die Öffnung der Gießform eingestellt werden.The control device can use the data model to calculate a thickness of a solidified shell of the molded part, wherein the control device can initiate an opening of a casting mold when a value is reached. The calculation of the solidified shell of the molded part can be carried out continuously, so that when the required thickness of the shell is reached, the molded part can be gripped and removed from the mold. It is thus possible to calculate the earliest possible point in time for the possible opening of the casting mold and to further shorten the casting cycle. From this it can then be deduced at which point the melt or the molded part must have solidified to what thickness. A top layer of the mold with temperature sensors and the shell of the molded part act as thermal resistors through which a heat flow flows. The heat flow for a surface element can be determined from a temperature difference between the temperature sensors at different depths and their distance. The heat flow in the mold and the shell are the same. From the heat flow and the temperature difference of the shell, which can be determined from the surface temperature of the mold and the known temperature of the melt at a boundary between the solidified shell and the liquid part, the shell thickness can be determined, taking into account the different heat conduction of shell and mold. The calculation can also be carried out using a thermal energy balance. A temperature gradient of the casting mold can be determined from a temperature difference within the casting mold and, taking into account the respective thermal conductivity coefficients of the casting mold and melt, a temperature difference within the melt or the molded part and thus a temperature gradient of the melt or the molded part can be determined. Alternatively, an experimental determination of a thickness of the shell is possible. A time until the entire molding is solidified is reflected in a sharp change in a temperature gradient of the surface of the casting mold. This time can easily be measured using the data model or in an FEM simulation as well as experimentally. Since this time depends on the cooling power, the experiment must be carried out with at least two cooling powers. The time for any set cooling capacity can then be calculated from this. Since the solidification takes place approximately linearly with time, a corresponding fraction of the time can be set as a specification for the opening of the mold as a specification for the thickness of the shell.

Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells für den Gießzyklus die vorausgesetzte Temperatur der Gießform und deren zeitliche Änderung berechnen, wobei die Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung nach der vorausgesetzten Temperatur der Gießform, bevorzugt in Abhängigkeit einer Differenz von vorausgesetzter und bestimmter bzw. gemessener Temperatur der Gießform, geregelt werden kann. Die vorausgesetzte Temperatur der Gießform und deren zeitliche Änderung kann für einen Temperatursensor der Messeinrichtung bzw. dessen Position berechnet werden. So kann bereits eine Kühlleistung für eine zu erwartende Temperatur der Gießform bereitgestellt werden, um unter Berücksichtigung eines Wärmestroms bzw. einer Wärmeleitung der Gießform und einen dadurch bedingten zeitlichen Verzug rechtzeitig eine Kühlung der Gießform durchzuführen. Die Änderung der Kühlleistung kann dabei auf Basis der Differenz der vorausgesetzten Temperatur und der bestimmten bzw gemessenen Temperatur korrigiert werden. Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells für den Gießzyklus eine sogenannte Soll-Kurve einer Oberflächentemperatur der Gießform erstellen. Dabei kann auch eine Wirkung eines Sprühvorgangs in dem Datenmodell berücksichtigt werden. Die Steuervorrichtung kann demzufolge auch eine Dauer und eine Intensität eines Sprühvorgangs entsprechend anpassen. Wie sich gezeigt hat, kann die Soll-Kurve der Oberflächentemperatur der Gießform die tatsächliche Kurve der Oberflächentemperatur im Wesentlichen nachbilden.The control device can use the data model for the casting cycle to calculate the assumed temperature of the casting mold and its change over time, with the cooling capacity of the heat transfer medium being adjusted by means of the temperature control device according to the assumed temperature of the casting mold, preferably as a function of a difference between the assumed and determined or measured temperature of the casting mold , can be regulated. The assumed temperature of the casting mold and its change over time can be calculated for a temperature sensor of the measuring device or its position. A cooling capacity for an expected temperature of the casting mold can already be provided in order to carry out a cooling of the casting mold in good time, taking into account a heat flow or heat conduction of the casting mold and a resulting time delay. The change in the cooling capacity can be corrected on the basis of the difference between the assumed temperature and the determined or measured temperature. The control device can use the data model for the casting cycle to create what is known as a target curve for a surface temperature of the casting mold. In this case, an effect of a spraying process can also be taken into account in the data model. Consequently, the control device can also adjust the duration and intensity of a spraying process accordingly. How It has been found that the desired mold surface temperature curve can substantially replicate the actual surface temperature curve.

Die Steuervorrichtung kann die vorausgesetzte Temperatur der Gießform und deren zeitliche Änderungen in eine Folge von Gradienten als eine Führungsgröße eines Reglers eines Regelkreises der Steuervorrichtung umformen. So kann ein Verlauf eines Sollwertes einer Kühlleistung des Wärmeträgermediums, oder alternativ, wenn eine Pumpe Verwendung findet, eine Drehzahl eines Motors der Pumpe, genutzt werden, um eine zeitliche Änderung der Kühlleistung in eine Folge von Gradienten einer Temperatur oder einer anderen Größe, die einen Temperaturverlauf wiedergibt, umzuformen. Diese Folge von Gradienten kann zur Ausbildung eines schnellen proportionalen Regelkreises genutzt werden, ohne dass weitere besondere Berechnungen erforderlich wären.The control device can transform the assumed temperature of the casting mold and its changes over time into a series of gradients as a reference variable of a regulator of a control loop of the control device. A course of a setpoint value of a cooling capacity of the heat transfer medium, or alternatively, if a pump is used, a speed of a motor of the pump, can be used to change the cooling capacity over time in a sequence of gradients of a temperature or another variable that Temperature curve reflects to reshape. This sequence of gradients can be used to form a fast proportional control loop without any further special calculations being required.

Die Steuervorrichtung kann einen Mittelwert vorangehender Stellgrößenverläufe von Gießzyklen ermitteln, wobei die Steuervorrichtung für den Gießzyklus eine Stellgröße des Regelkreises an den Mittelwert bzw. die Mittelwerte anpassen kann. Folglich kann der Stellgröße des Regelkreises der wahrscheinlichste Stellverlauf überlagert werden, sodass ein noch schnellerer Regelkreis ausgebildet werden kann. Der wahrscheinlichste Stellverlauf kann von der Steuervorrichtung automatisiert aus einem gleitenden Mittelwert vorangehender Stellgrößenverläufe ermittelt werden. Ein unerwünschtes Einschwingen des Regelkreises wird so vermieden.The control device can determine an average value of preceding manipulated variable profiles of casting cycles, with the control device for the casting cycle being able to adapt a manipulated variable of the control loop to the mean value or the mean values. Consequently, the most probable control curve can be superimposed on the manipulated variable of the control loop, so that an even faster control loop can be formed. The control device can automatically determine the most probable control curve from a moving average value of previous control variable curves. Undesirable settling of the control loop is avoided in this way.

Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells aus der Temperatur der Schmelze eine Wärmeenergie einer Schmelze des Formteils oder des Formteils berechnen, wobei in Abhängigkeit der Wärmeenergie bzw. eines Energiegehalts eine Änderung einer Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung durchgeführt werden kann. Die Kühlleistung kann so an die noch aus der Gießform abzuführende Wärmeenergie angepasst werden.Using the data model, the control device can use the temperature of the melt to calculate a heat energy of a melt of the molded part or the molded part, it being possible to change a cooling capacity of the heat transfer medium by means of the temperature control device depending on the heat energy or an energy content. The cooling capacity can thus be adapted to the heat energy still to be dissipated from the casting mold.

Die Steuervorrichtung kann mittels des Datenmodells eine vorausgesetzte Temperatur der Gießform vor einem Füllen der Gießform berechnen und mit der Temperiervorrichtung eine Kühlung oder eine Beheizung der Gießform durchführen. Auch hierdurch kann ein zeitlicher Ablauf des Gießzyklus weiter verkürzt werden. Die Gießform kann dann bereits während eines Kühlvorgangs, nach einer Entnahme des Formteils, auf die zum Füllen der Gießform gewünschte Temperatur gebracht werden. Dabei kann es auch erforderlich sein, statt einer Kühlung der Gießform mittels des Wärmeträgermediums eine Beheizung der Gießform durchzuführen. Die Beheizung kann ebenfalls mittels der Temperiervorrichtung erfolgen. Die Gießform kann Temperierkanäle zur Beheizung aufweisen, die von einem weiteren Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung durchströmt werden. Gleichfalls ist es möglich, das zur Kühlung vorgesehene Wärmeträgermedium auch zur Beheizung zu nutzen. Weiter können mehrere Temperierkanäle, die voneinander unabhängig sind, in der Gießform ausgebildet sein, sodass die Temperiervorrichtung über eine Anzahl von Medienkreisläufen mit jeweils Wärmeträgermedien verfügt. Weiter kann vorgesehen sein, dass ein Medienkreislauf mit der größten Kühlleistung als eine Stellgröße einer Regelung von der Steuervorrichtung verwendet wird. Alternativ können die jeweiligen Medienkreisläufe unabhängig voneinander geregelt werden. Die Temperiervorrichtung kann daher aus mehreren derartigen Baugruppen bzw. Temperiergeräten ausgebildet sein.Using the data model, the control device can calculate a presupposed temperature of the casting mold before the casting mold is filled and can use the temperature control device to cool or heat the casting mold. In this way, too, the timing of the casting cycle can be further shortened. The casting mold can then already be brought to the temperature desired for filling the casting mold during a cooling process, after the molded part has been removed. In this case, it may also be necessary to heat the casting mold instead of cooling it by means of the heat transfer medium. The heating can also take place by means of the temperature control device. The casting mold can have temperature control channels for heating, through which another heat transfer medium of the temperature control device flows. It is also possible to also use the heat transfer medium provided for cooling for heating. Furthermore, several temperature control channels that are independent of one another can be formed in the casting mold, so that the temperature control device has a number of media circuits, each with heat transfer media. Furthermore, it can be provided that a medium circuit with the greatest cooling capacity is used as a manipulated variable of a regulation by the control device. Alternatively, the respective media circuits can be controlled independently of one another. The temperature control device can therefore be formed from several such assemblies or temperature control devices.

Der Gießzyklus kann mit folgenden Schritten durchgeführt werden:

a) Dosieren der Schmelze in die Gießmaschine;
b) Füllen der Gießform mit der Schmelze;
c) Kühlen der Gießform, Erstarren des Formteils;
d) Öffnen der Gießform und Entnehmen des Formteils;
e) bevorzugt Sprühen, Blasen der Gießform,

wobei die Steuervorrichtung die Schritte derart anpassen kann, dass eine Zeitspanne und/oder ein Energieverbrauch zur Durchführung des Gießzyklus und/oder eine Standzeit der Gießform optimiert ist. Das Kühlen der Gießform kann fortwährend erfolgen, d.h. während einigen oder allen Schritten des Gießzyklus. Auch kann auf ein Sprühen und/oder Blasen verzichtet werden, wenn die Gießform nach dem Öffnen der Gießform bereits auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wurde.The casting cycle can be performed with the following steps:

a) metering of the melt into the casting machine;
b) filling the mold with the melt;
c) cooling of the casting mold, solidification of the molded part;
d) opening the mold and removing the molded part;
e) preferably spraying, blowing the mold,

wherein the control device can adapt the steps in such a way that a period of time and/or an energy consumption for carrying out the casting cycle and/or a service life of the casting mold is/are optimized. Cooling of the mold may be continuous, ie during some or all of the steps of the molding cycle. Spraying and/or blowing can also be dispensed with if the casting mold has already been cooled to the required temperature after the casting mold has been opened.

Weiter kann die Steuervorrichtung den Gießzyklus derart steuern, dass die Änderung der Kühlleistung des Wärmeträgermediums mit dem größten möglichen Gradienten erfolgt, dass die Kühlleistung an eine verfügbare Kühlleistung angepasst wird, dass eine Vorlauftemperatur und ein Volumenstrom des Wärmeübertragermediums an den niedrigsten möglichen Wert angepasst werden, oder dass eine Temperaturdifferenz zwischen einer Oberfläche der Gießform und der Schmelze während des Gießzyklus minimiert wird. Wenn die Änderung der Kühlleistung mit den größten möglichen Gradienten erfolgt, kann ein Gießzyklus zeitlich optimiert werden. So kann eine Kühlleistung zunächst maximiert und im Verlauf einer Abkühlung der Gießform während des Gießzyklus vermindert werden. Gegebenenfalls ist es dann erforderlich, die Gießform vor dem Füllen zu beheizen. Alternativ kann die verfügbare Kühlleistung an einen durch die eingebrachte Schmelze sich ergebenden Wärmefluss angepasst werden, sodass gegebenenfalls durch eine Regelung der Kühlleistung nach der Temperatur der Gießform auf eine Beheizung der Gießform verzichtet werden kann. Sofern die Temperiervorrichtung über eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums verfügt, kann ein Energieverbrauch der Temperiervorrichtung bzw. der Pumpe dadurch optimiert werden, dass eine Kühlleistung auf eine möglichst niedrige Temperatur des Wärmeträgermediums bei einer minimalen Drehzahl der Pumpe eingestellt wird. Weiter kann ein thermischer Stress der Gießform, und damit eine Standzeit der Gießform, dadurch optimiert werden, dass zunächst eine sehr hohe Kühlleistung beim Einbringen der Schmelze in die Gießform zur Verfügung gestellt wird, die dann vergleichsweise steil abfällt bzw. schnell vermindert wird. Ein thermischer Stress ist insbesondere dann niedrig, wenn eine Temperatur der Schmelze und eine Temperatur der Gießform, insbesondere Oberflächentemperatur der Gießform, eine möglichst geringe Differenz aufweist und möglichst konstant gehalten wird. Dies kann unter anderen dadurch erreicht werden, dass die Temperatur der Gießform vor dem Füllen nicht allzu weit abgesenkt, nachfolgend jedoch stärker gekühlt wird. Alternativ kann vor dem Füllen der Gießform diese kurzzeitig aufgeheizt werden. Weiter kann durch eine stärkere Kühlung der Gießform ein Sprühen reduziert oder eliminiert werden.Furthermore, the control device can control the casting cycle in such a way that the cooling capacity of the heat transfer medium changes with the greatest possible gradient, that the cooling capacity is adapted to an available cooling capacity, that an inlet temperature and a volume flow of the heat transfer medium are adapted to the lowest possible value, or that a temperature difference between a surface of the mold and the melt is minimized during the molding cycle. A casting cycle can be time-optimized if the change in cooling capacity occurs with the greatest possible gradient. In this way, a cooling capacity can initially be maximized and reduced as the casting mold cools down during the casting cycle. It may then be necessary to remove the mold before filling to heat. Alternatively, the available cooling power can be adapted to a heat flow resulting from the introduced melt, so that if necessary by controlling the cooling power according to the temperature of the casting mold, heating of the casting mold can be dispensed with. If the temperature control device has a pump for conveying the heat transfer medium, energy consumption of the temperature control device or the pump can be optimized by setting a cooling capacity to the lowest possible temperature of the heat transfer medium at a minimum speed of the pump. Furthermore, a thermal stress of the casting mold, and thus a service life of the casting mold, can be optimized by initially providing a very high cooling capacity when introducing the melt into the casting mold, which then falls off comparatively steeply or is quickly reduced. Thermal stress is particularly low when a temperature of the melt and a temperature of the casting mold, in particular the surface temperature of the casting mold, have the smallest possible difference and are kept as constant as possible. This can be achieved, among other things, by not lowering the temperature of the casting mold too much before filling, but cooling it more intensely afterwards. Alternatively, the casting mold can be heated up briefly before it is filled. Further, more cooling of the mold can reduce or eliminate spray.

Die erfindungsgemäße Gießmaschine zur Herstellung von Formteilen aus Metall mittels Gießen, insbesondere Druckgießen, umfasst eine Gießform, wobei während eines mit der Gießmaschine ausführbaren Gießzyklus ein Formteil ausbildbar ist, wobei die Gießmaschine eine Temperiervorrichtung umfasst, mittels der die Gießform kühlbar ist, wobei in der Gießform Temperierkanäle ausgebildet sind, die zur Kühlung der Gießform von einem Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung durchströmbar sind, wobei die Gießmaschine eine Steuervorrichtung umfasst, mit der eine mit einer Messeinrichtung der Steuervorrichtung bestimmbare Temperatur der Gießform regelbar ist, wobei mittels der Steuervorrichtung während des Gießzyklus in Abhängigkeit der bestimmten Temperatur der Gießform eine Änderung einer Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung durchführbar ist.The casting machine according to the invention for the production of molded parts made of metal by means of casting, in particular pressure casting, comprises a casting mold, wherein a molding can be formed during a casting cycle that can be carried out with the casting machine, the casting machine comprising a temperature control device, by means of which the casting mold can be cooled, wherein in the casting mold Temperature control channels are formed, through which a heat transfer medium of the temperature control device can flow in order to cool the casting mold, the casting machine comprising a control device with which a temperature of the casting mold that can be determined with a measuring device of the control device can be regulated, with the control device during the casting cycle depending on the specific Temperature of the mold a change in cooling capacity of the heat transfer medium can be carried out by means of the temperature control device.

Zu den Vorteilen der erfindungsgemäßen Gießmaschine wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen einer Gießmaschine ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Verfahrensanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.For the advantages of the casting machine according to the invention, reference is made to the description of the advantages of the method according to the invention. Further advantageous embodiments of a casting machine result from the feature descriptions of the dependent claims referring back to method claim 1.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Gießmaschine;
2 eine Teilschnittansicht einer Gießform;
3 ein Temperatur-Zeit-Diagramm eines Gießzyklus;
4 ein Ablaufdiagramm einer Regelung.

Show it:

1 a schematic representation of a casting machine;
2 a partial sectional view of a mold;
3 a temperature-time diagram of a casting cycle;
4 a flow chart of a regulation.

Die 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer Gießmaschine 10 mit einer Gießform 11 und einer Temperiervorrichtung 12. Die Gießmaschine 10 umfasst weiter eine hier nicht näher dargestellte Steuervorrichtung mit einer Messeinrichtung 13. Die Gießmaschine 10 ist zum Druckgießen von Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Magnesium, ausgebildet und kann eine Abfolge von Gießzyklen zur Herstellung von jeweils Formteilen automatisiert ausführen. Dabei wird in einer Füllkammer 14 der Gießmaschine 10 eine Schmelze 15 des betreffenden Metalls bereitgestellt und mittels eines Kolbens 16 über einen Gießkanal 17 und einen Anschnitt 18 in eine Kavität 19 der Gießform 11 gefördert. Das Einfüllen der Schmelze 15 in die Kavität 19 bzw. die Gießform 11 wird auch als Schuss bezeichnet.The 1 shows a simplified schematic representation of a casting machine 10 with a casting mold 11 and a temperature control device 12. The casting machine 10 further includes a control device, not shown here, with a measuring device 13. The casting machine 10 is designed for die casting light metal, in particular aluminum or magnesium, and can automatically execute a sequence of casting cycles for the production of molded parts. In this case, a melt 15 of the relevant metal is provided in a filling chamber 14 of the casting machine 10 and conveyed by means of a piston 16 via a casting channel 17 and a gate 18 into a cavity 19 of the casting mold 11 . The filling of the melt 15 into the cavity 19 or the casting mold 11 is also referred to as shot.

Innerhalb der Gießform 11 sind weiter Temperierkanäle 20 und 21 ausgebildet. Die Temperierkanäle 20 und 21 werden von einem Wärmeträgermedium der Temperiervorrichtung 12 durchströmt. Das Wärmeträgermedium kann beispielsweise Öl sein. Die Temperierkanäle 20 und 21 sind jeweils über Medienkreisläufe 22 bzw. 23 mit einer Temperiereinrichtung 24 bzw. einer Temperiereinrichtung 25 der Temperiervorrichtung 12 verbunden. Die Temperiereinrichtungen 24 und 25 dienen zum Kühlen und/oder Beheizen des jeweiligen Wärmträgermediums.Temperature control channels 20 and 21 are also formed within the casting mold 11 . A heat transfer medium of the temperature control device 12 flows through the temperature control channels 20 and 21 . The heat transfer medium can be oil, for example. The temperature control channels 20 and 21 are each connected to a temperature control device 24 or a temperature control device 25 of the temperature control device 12 via media circuits 22 or 23 . The temperature control devices 24 and 25 serve to cool and/or heat the respective heat transfer medium.

Hier ist eine Kühlung der Gießform 11 nach einem Füllen mit der Schmelze 15 vorgesehen. Nach einer Erstarrung der Schmelze 15 innerhalb der Gießform 11 zu einem Formteil werden Formhälften 26 und 27 der Gießform 11 geöffnet und das Formteil wird entnommen. Darüber hinaus ist an der Gießform 11 ein Temperatursensor 28 der Messeinrichtung 13 angeordnet. Der Temperatursensor 28 ist innerhalb der Gießform 11, d.h. unterhalb einer Oberfläche 29 der Gießform 11, positioniert. Mit dem Temperatursensor 28 wird eine Temperatur der Gießform 11 während eines Gießzyklus gemessen, wobei die Steuervorrichtung während des Gießzyklus in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur der Gießform 11 eine Änderung einer Kühlleistung des Wärmeträgermediums mittels der Temperiervorrichtung 12 durchführt.Cooling of the casting mold 11 after filling with the melt 15 is provided here. After the melt 15 has solidified within the casting mold 11 to form a molded part, mold halves 26 and 27 of the casting mold 11 are opened and the molded part is removed. In addition, a temperature sensor 28 of the measuring device 13 is arranged on the casting mold 11 . The temperature sensor 28 is within the mold 11, ie below a surface 29 of the mold 11 positioned. With the temperature sensor 28, a temperature of the mold 11 is measured during a casting cycle, the control device during the casting cycle depending on the measured temperature of the mold 11 a change in cooling capacity of the heat meträgermediums carried out by means of the temperature control device 12.

Die 2 zeigt eine nähere Schnittansicht der Gießform 11 mit dem Temperatursensor 28. Der Temperatursensor 28 ist Bestandteil einer Temperatursonde 30, die einen weiteren Temperatursensor 31 aufweist. Eine Wandung 32 der Gießform 11 weist eine Bohrung 33, in die die Temperatursonde 30 eingesetzt ist. Der Temperatursensor 28 ist benachbart der Kavität 19 in einem Bereich 34 der Wandung 32 angeordnet. Der weitere Temperatursensor 31 ist innerhalb eines Bereichs 35 der Wandung 32 angeordnet. Im Bereich 34 entwickelt sich eine Temperatur der Gießform 11 bei dem Einfüllen der Schmelze 15 in die Kavität 19 dynamisch, wobei in dem Bereich 35 die Temperatur der Gießform 11 eher statistisch ist. Der Temperierkanal 21 sorgt in dem Bereich 34 für eine gezielte Kühlung der Gießform 11. Eine Differenz einer mit dem Temperatursensor 28 und dem weiteren Temperatursensor 31 jeweils gemessenen Temperatur wird zur Bestimmung eines Wärmeflusses mittels der Steuervorrichtung genutzt.The 2 shows a more detailed sectional view of the casting mold 11 with the temperature sensor 28. The temperature sensor 28 is part of a temperature probe 30, which has a further temperature sensor 31. A wall 32 of the mold 11 has a bore 33 into which the temperature probe 30 is inserted. The temperature sensor 28 is arranged adjacent to the cavity 19 in a region 34 of the wall 32 . The additional temperature sensor 31 is arranged within a region 35 of the wall 32 . In area 34, a temperature of the casting mold 11 develops dynamically when the melt 15 is poured into the cavity 19, with the temperature of the casting mold 11 being more statistical in the area 35. The temperature control channel 21 ensures targeted cooling of the casting mold 11 in the area 34. A difference between a temperature measured by the temperature sensor 28 and the additional temperature sensor 31 is used to determine a heat flow by means of the control device.

Die 3 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm für einen einzelnen Gießzyklus, wie er auch mit der zuvor beschriebenen Gießmaschine in einer Abfolge ausgeführt werden kann. In einem ersten Schritt 36 wird eine Schmelze in eine Füllkammer einer Gießmaschine dosiert. Währenddessen erfolgt eine fortschreitende Abkühlung der Gießform der Gießmaschine. Nachfolgend wird in einem Schritt 37 eine Kavität der Gießform mit der Schmelze gefüllt. In einem Schritt 38 wird die Gießform mittels einer Temperiervorrichtung gekühlt und abschließend das dann erstarrte Formteil aus der Gießform entnommen. Die geöffnete Gießform wird in einem Schritt 39 weiter gekühlt und in einem Schritt 40 durch Sprühen ergänzend an einer Oberfläche der Gießform so weit gekühlt, dass ein nachfolgender Gießzyklus initiiert werden kann.The 3 shows a temperature-time diagram for a single casting cycle, as can also be carried out in a sequence with the casting machine described above. In a first step 36, a melt is metered into a filling chamber of a casting machine. Meanwhile, the mold of the casting machine is progressively cooled down. Subsequently, in a step 37, a cavity of the casting mold is filled with the melt. In a step 38, the casting mold is cooled by means of a temperature control device and finally the molded part, which has then solidified, is removed from the casting mold. The opened casting mold is further cooled in a step 39 and additionally cooled in a step 40 by spraying on a surface of the casting mold to such an extent that a subsequent casting cycle can be initiated.

Die 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Regelung der mit der 1 beschriebenen Gießmaschine. In der Steuervorrichtung der Gießmaschine ist ein Datenmodell der Gießform gespeichert, wobei das Datenmodell eine Gestalt der Gießform, eine räumliche Verteilung und/oder zeitliche Änderung jeweils einer vorausgesetzten Temperatur der Gießform, des Wärmeträgermediums in den Temperierkanälen und/oder einer Schmelze des Formteils oder des Formteils umfasst. Ausgehend von dem Datenmodell kann eine Kühlleistung des Wärmeträgermediums von der Steuervorrichtung bestimmt werden, aus der sich ein Temperaturgradient für jeden Zeitpunkt des Gießzyklus ergibt. Die Steuervorrichtung wandelt demgemäß einen Sollwertverlauf 41 in eine Folge von Gradienten 42 um, die als eine Führungsgröße 43 eines Regelkreises 44 genutzt wird. Nachfolgend einem PID-Regler 45 ist eine Stellgröße 46 mit einem Stellglied 47 überlagert. Das Stellglied 47 bildet aus Mittelwerten 48 vorausgegangener Gießzyklen eine Stellkurve 49, die die Stellgröße 46 für eine Regelstrecke 50 anpasst. Mit dem so ausgebildeten Regelkreis 44 ist eine besonders schnelle Anpassung einer Temperatur der Gießform während eines Gießzyklus möglich.The 4 shows a schematic representation of a scheme with the 1 described casting machine. A data model of the casting mold is stored in the control device of the casting machine, with the data model showing a shape of the casting mold, a spatial distribution and/or change over time in each case in a presupposed temperature of the casting mold, the heat transfer medium in the temperature control channels and/or a melt of the molded part or the molded part includes. Starting from the data model, a cooling capacity of the heat transfer medium can be determined by the control device, from which a temperature gradient results for each point in time of the casting cycle. Accordingly, the control device converts a setpoint curve 41 into a sequence of gradients 42 which is used as a command variable 43 of a control loop 44 . A manipulated variable 46 with an actuator 47 is superimposed downstream of a PID controller 45 . The actuator 47 forms an actuating curve 49 from mean values 48 of previous casting cycles, which adapts the actuating variable 46 for a controlled system 50 . With the control circuit 44 designed in this way, a particularly rapid adaptation of a temperature of the casting mold during a casting cycle is possible.

Claims

Method for producing shaped parts from metal by means of casting, in particular die casting, the method being carried out with a casting machine (10) with a casting mold (11), with a shaped part being formed during a casting cycle carried out with the casting machine, with a temperature control device (12 ) of the casting machine, the casting mold is cooled, with a heat transfer medium of the temperature control device flowing through temperature control channels (20, 21) formed in the casting mold to cool the casting mold, with a control device of the casting machine controlling a measuring device (13) of the control device determined temperature of the casting mold is carried out, characterized in that the control device during the casting cycle depending on the determined temperature of the casting mold changes a cooling capacity of the heat transfer medium by means of the temperature control device.

procedure after claim 1 , characterized in that the cooling capacity of the heat transfer medium is adjusted by the control device for successive casting cycles.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the control device determines a supply temperature, a return temperature and/or a volume flow of the heat transfer medium and a cooling capacity of the heat transfer medium is calculated, the temperature control device (12) adapting the cooling capacity to the cooling capacity still available for the casting cycle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a flow temperature and/or a volume flow of the heat transfer medium in the temperature control channels (20, 21) is changed by means of the temperature control device (12).

procedure after claim 4 , characterized in that the volume flow of the heat transfer medium is adjusted by means of a pump and/or a valve of the temperature control device (12).

procedure after claim 5 , characterized in that a delivery rate of the pump and/or an opening of the valve is regulated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the casting mold (11) is measured with at least one temperature sensor (28, 31) of the measuring device (13), which is on a surface (29) of the casting mold and/or inside the casting mold is arranged.

procedure after claim 7 , characterized in that at least two temperature sensors (28, 31) of the measuring device (13) are arranged at different depths in the casting mold relative to the surface (29) of the casting mold (11), the control device being based on a difference between the Temperature sensors measure temperatures and/or determine a heat flow from a gradient of the temperatures measured at the respective depths with the temperature sensors.

procedure after claim 7 or 8th , characterized in that the control device uses the temperature at or near the surface (29) of the mold (11) to regulate the change in the cooling capacity of the heat transfer medium.

Procedure according to one of Claims 7 until 9 , characterized in that the temperature sensor (28, 31) is arranged adjacent to a cavity (19) of the casting mold (11), in particular adjacent to the region of the molded part which solidifies last during the casting cycle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a data model of the casting mold (11) is created, the data model showing a shape of the casting mold, a spatial distribution and/or a change over time in each case of a presupposed temperature of the casting mold, of the heat transfer medium in the temperature control channels ( 20, 21) and/or a melt (15) of the molded part or molded part, the data model being stored in the control device.

procedure after claim 11 , characterized in that the control device calculates a surface temperature of the casting mold by means of the data model from the temperature of the casting mold (11) measured with the measuring device (13).

procedure after claim 12 , characterized in that the control device calculates a temperature of a melt (15) by means of the data model from the temperature of the casting mold (11), preferably from a surface temperature of the casting mold, particularly preferably from a maximum surface temperature of the casting mold.

Procedure according to one of Claims 11 until 13 , characterized in that the control device monitors the temperature of the melt (15) for reaching a maximum and/or minimum limit value.

Procedure according to one of Claims 11 until 14 , characterized in that the control device calculates a thickness of a solidified shell of the molded part by means of the data model, wherein the control device initiates an opening of the casting mold (11) when a value is reached.

Procedure according to one of Claims 11 until 15 , characterized in that the control device uses the data model for the casting cycle to calculate the assumed temperature of the casting mold (11) and its change over time, with the cooling capacity of the heat transfer medium being adjusted by means of the temperature control device (12) according to the assumed temperature of the casting mold, preferably as a function of a difference of presupposed temperature and specific mold temperature.

Procedure according to one of Claims 11 until 16 , characterized in that the control device converts the assumed temperature of the casting mold (11) and its change over time into a sequence of gradients as a reference variable (43) of a regulator (45) of a control circuit (44) of the control device.

procedure after Claim 17 , characterized in that the control device determines a mean value (48) of preceding manipulated variable profiles of casting cycles, the control device for the casting cycle adapting a manipulated variable (46) of the control loop (44) to the mean value.

Procedure according to one of Claims 11 until 18 , characterized in that the control device uses the data model from the temperature of the melt (15) to calculate thermal energy of a melt of the molded part or the molded part, with a change in the cooling capacity of the heat transfer medium being carried out by means of the temperature control device (12) as a function of the thermal energy.

Procedure according to one of Claims 11 until 19 , characterized in that the control device by means of the data model calculates a presumed temperature of the mold (11) before filling the mold and with the Temperature control device (12) cooling or heating of the mold is carried out.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the casting cycle is carried out with the following steps (36, 37, 38, 39, 40): a.) dosing of the melt (15) into the casting machine (10); b.) filling the casting mold (11) with the melt; c.) Cooling of the casting mold, solidification of the molded part; d.) Opening the mold and removing the molded part; e.) preferably spraying, blowing the casting mold, with the control device adapting the steps in such a way that a period of time and/or an energy consumption for carrying out the casting cycle and/or a service life of the casting mold is optimized.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the control device controls the casting cycle in such a way that the change in the cooling capacity of the heat transfer medium takes place with the greatest possible gradient, that the cooling capacity is adapted to an available cooling capacity, that a flow temperature and a volume flow of the heat transfer medium be adjusted to the lowest possible value, or that a temperature difference between a surface (29) of the mold (11) and the melt (15) is minimized during the molding cycle.

Casting machine (10) for producing shaped parts from metal by means of casting, in particular pressure casting, comprising a casting mold (11), wherein a shaped part can be formed during a casting cycle that can be carried out with the casting machine, the casting machine comprising a temperature control device (12) by means of which the casting mold can be cooled, temperature control channels (20, 21) being formed in the casting mold, through which a heat transfer medium of the temperature control device can flow in order to cool the casting mold, the casting machine comprising a control device with which a temperature of the Casting mold is controllable, characterized in that by means of the control device during the casting cycle, depending on the determined temperature of the casting mold, a change in a cooling capacity of the heat transfer medium can be carried out by means of the temperature control device.