用于铸造活塞前进运动的控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种通过控制信号来对冷室压铸机的铸造室中的铸造活塞的前进运动进行控制的装置，所述前进运动包括腔室填充运动阶段，其中所述腔室填充运动阶段是从具有局部填充的铸造室初始体积的铸造活塞局部填充位置到具有已填充的铸造室剩余体积的铸造活塞完全填充位置。根据本发明，在该装置中，将控制信号的各自相关联的曲线提供给多个工艺参数值的不同指定集合，所述工艺参数在所述腔室填充运动阶段影响在铸造室中的熔融材料的运动，控制信号的所述曲线定义为针对特定参数值的集合而作为最合适控制信号曲线，并且该装置设计为根据铸造周期的起点处显示的工艺参数的值，使用最合适控制信号曲线来控制铸造活塞的前进运动，其中至少一个铸造室几何参数、至少一个填充量参数、至少一个铸模参数和/或至少一个铸造室温度或熔融材料温度参数属于所述多个工艺参数。本发明还涉及该装置在冷室压铸工艺中的用途。
【专利说明】用于铸造活塞前进运动的控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过致动信号来对冷室压铸机的铸造室中的铸造活塞的前进运动进行控制的装置。本发明具体地涉及在某时间段(在本案中称为腔室填充运动阶段)中对铸造活塞的前进运动的控制，该腔室填充运动阶段是从具有局部填充的铸造室初始体积的铸造活塞局部填充位置到具有已填充的铸造室剩余体积的铸造活塞完全填充位置。
【背景技术】
[0002]如已知的那样，在冷室压铸机中，待铸造的熔融材料(例如大致包含铝和/或镁和/或锌的熔融金属合金)被引入到水平构造的铸造室中，并随后通过由液压驱动或某种其他方式驱动的铸造活塞输送到铸模中。这种操作循环地执行，以用于相同产品的大批量生产，其中在每个铸造周期将熔融材料压入铸模一次。具有圆形横截面的圆筒型铸造室几乎专门用于此目的。在大气压、正压力下或负压下，均可以通过各种方式来执行熔融材料到铸造室中的引入，例如通过浇包并经由铸造室的填充开口来进行填充，或者通过在铸造室产生负压的方式通过抽吸进气来进行充填。引入到铸造室中的熔融材料的量取决于各自的铸模体积，即待铸造部件的体积，由此，依据不同的铸件而在铸造室中采用不同的填充水平，在引入熔融材料之后，只要铸造活塞仍然位于铸造室入口后方的铸造室圆筒后侧上的背向铸模的初始位置中，那么位于上方的一定体积的空气就会保留在水平构造的铸造室圆筒中。在本案中，术语“空气的体积”通常还包括填充有不同气体或抽真空的铸造室的上方局部体积的情况。
[0003]在铸造活塞前进运动的第一阶段中，铸造活塞从其初始位置(如上所述，对铸造室进行局部填充)向完全填充位置(由于铸造活塞的前进运动而持续减少的铸造室体积恰好由填充熔融材料来完全填充)而向前运动。这之后是注入操作(本案不对其做进一步关注)，由此如所知的那样，熔融材料经由铸造室圆筒的前侧上的铸造室出口和毗连的流道排出铸造室而进入铸模。在初始的腔室填充运动阶段中，如果活塞前进运动的进展不利，则存在不期望的空气/气体夹杂物进入熔融材料的问题。这种熔融材料中的空气/气体夹杂物可能导致增加的孔隙率，并从而导致铸件质量不符合要求(取决于对铸件的使用或进一步加工)。
[0004]具体地说，如图1和2所示，两种效应是形成这种情况的原因，分别以三部件图来说明，其中铸造活塞2在水平构造的铸造室圆筒I中持续前进，如最上面的部件图像所分别示出的那样，铸造室I初始地局部填充有熔融材料3，并且铸造活塞2位于铸造室入口 4后面的铸造室I的背向铸 t旲的后侧Ia上。图1不出了在铸造室I中由铸造活塞2向?υ (即在铸造室I的面向铸模的前端Ib的方向上)压送的熔融材料3的波破碎5 (即，破碎波)的产生。图2示出了对来自铸造活塞2的波的提前短暂分离效应，和/或在铸造室I的面向铸模的前端Ic上的提前反射波效应，即，通过这种活塞前进运动的不利控制，熔融材料6的波开始向前缓慢移动而远离活塞2。如果这个波6直接到达铸造室顶部或者经反射后到达铸造室顶部，那么如图2中较低的部件图所示，波6从位于前方的铸造室出口 8至铸造活塞2处切断了空气/气体7的体积。针对波破碎的情况，如图1中最下面部件图中的小气泡9所示意性象征的那样，这两种效应导致了增加的空气/气体夹杂物。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在提供开始时所提及的那种使铸造活塞的前进运动得以控制的装置，以解决技术问题，具体来说是在腔室填充运动阶段中，通过这种方式能够使熔融材料中空气/气体夹杂物的量降低或最小化，这典型地带来成品铸件中降低的孔隙率。
[0006]本发明通过提供具有权利要求1所述的特征的控制装置来解决这个问题。
[0007]在根据本发明的控制装置中，将致动信号的各自相关联的波形(signaverlauf)提供给多个工艺参数值的不同的指定集合，所述工艺参数在本案中也简称为参数，并在腔室填充运动阶段会影响铸造室中的熔融材料的运动，并由所述装置用于在所述腔室填充运动阶段中控制所述铸造活塞从初始局部填充位置(具有经局部填充的铸造室的起始体积)向充分填充位置(具有经填充的铸造室的剩余体积)的前进运动。所提供的致动信号波形在本案中是定义为如下这种波形:即，在每种情况下，所述波形中的一项最适合于某指定的参数值集合。这里，“最合适”应当理解为表示分配给指定参数值集合的致动信号波形使得:在由所述指定参数值集合所描述的当前情况中，活塞前进运动的那个波形要比所考虑的活塞前进运动的其他所有波形都能更好地减少或避免不期望有的效应(即，波破碎和空气体积的切断)。除了该初级质量标准以外，“最合适”的定义当然还可以通过考虑与铸造过程相关的常规标准来得到，诸如针对铸造周期的最小可能时间要求，以及由此针对所述活塞前进运动的最小可能时间要求。这个最合适致动信号波形的选择允许空气/气体被引入到熔融材料中，并且与传统的铸造工艺控制手段相比，针对每个铸造周期，无需明显地减慢铸造周期就能相应地使得铸件的孔隙率保持得尽可能低。
[0008]根据本发明的控制装置相应地设计成根据与铸造周期起点有关的工艺参数的值来使用所述最合适致动信号波形。为此目的，可以优选地设置:预先(即，在铸造过程或铸造周期的运行时间之前)确定出针对所考虑的各种指定参数值集合的可能的最合适致动信号波形，并且将其存储在控制装置中。然后，控制装置为每个铸造周期选择最适合于当前参数值集合的致动信号波形，用以在腔填充运动阶段中控制铸造活塞的前进运动。先于活塞前进运动的各种波形(即，相关致动信号的不同波形)的这种确定操作可以经验性地执行在实际对象上，或者优选地，系统性且确定性地基于具有合适计算模型的相应计算机仿真来执行。后者能够通过相关工艺参数的不同值来执行相对大量的“试验”。如果在铸造过程的运行时间之前执行仿真，那么计算时间不局限于铸造周期的典型时长，这允许使用相对密集计算模型，所述相对密集计算模型比较好地描述了在活塞前进运动期间铸造室中熔融材料的流动条件。仿真模型系统还可以具体地是具有闭环控制器的特定仿真闭环控制系统，其试图通过相应的控制器干预来纠正与期望的熔融材料流动特性在计算上所建立的偏差。通过这种方式，如当前使用参数值集合所描述的、针对各自起始情况的最合适致动信号波形可以极为准确地通过模型辅助闭环控制仿真来确定。备选地，可以在铸造过程的运行时间来提供对所设置的致动信号波形的直接确定。
[0009]在腔室填充运动阶段中影响铸造室中的熔融材料运动的多个工艺参数包括至少一个关于铸造室几何形状的参数、至少一个关于铸造室中熔融材料填充量的参数、至少一个关于铸模的参数，和/或所述至少一个关于铸造室温度和/或熔融材料温度的参数。已经发现，通过考虑这些参数中的一个或多个参数，已经可以获得活塞前进运动可用的致动信号波形，这在最大程度上避免了关于波破碎或提前波分离/波反射的不利效应。依据不同应用，可以考虑一个或多个其他参数。这里，每个参数应当理解为是指:依据不同应用，可以包括当前值和/或由一个或多个先前铸造周期所产生的值，和/或这些值的组合所确定的值，其中在每种情况下，可以通过测量仪器或计算来得到这些值。
[0010]在本发明的改进中，多个工艺参数更具体地包括至少一个铸造室长度参数、至少一个铸造室高度参数、至少一个铸造室填充度参数、至少一个熔融材料温度参数、至少一个铸造室温度参数和/或至少一个熔融材料粘度参数，并且根据不同应用，还任选地包括一个或多个其他参数。几何参数描述了铸造室中熔融材料运动的空间边界条件，而温度/粘度参数描述了熔融材料的流动行为、也可能是任何外层问题，诸如已知的铸造室内壁上的熔融材料的皮肤硬化。
[0011]在本发明的优选改进中，所提供的致动信号波形分组为具有不同数目的波形连续阶段的多个类型，其中每个阶段表示在铸造活塞处的熔融材料在高度上的关联性升高。这里发现，例如依据熔融材料填充量以及相应的铸造室填充度，单级或多级致动信号波形是可取的，其中每个阶段包括最初更迅速地使活塞处的熔融材料填充水平升高到指定程度，然后使其保持基本恒定或至多更缓慢地变化。以不同数目的阶段对离散的波形集合中的所有可能的致动信号波形的分组针对用于存储预先确定的最合适致动信号波形的存储空间需求、针对用于选择各个最合适致动信号波形的快速访问存储数据、以及针对相应阶段式推进铸造活塞的速度都具有优势。
[0012]在本发明对该方面的又一改进中，波形的每个阶段定义为其指定了初始加速式铸造活塞运动，其跟随有具有速度波形的铸造活塞运动，所述速度波形根据针对铸造活塞处的熔融材料高度而预先确定的波形来确定。通常，针对铸造活塞处的熔融材料高度而预先确定的波形包括:在通过初始加速式活塞前进运动而相对快速地将熔融材料高度升高至更高水平之后，熔融材料高度随后基本上维持在这个新水平，或者至多进一步显著地更缓慢升高。已经发现，基于铸造活塞处的熔融材料高度的时间的活塞前进运动与指定波形的这种联系，能为活塞前进运动带来极好的最合适致动信号波形。而且，通过借助传感器连续地建立铸造活塞处的熔融材料高度，还提供了在活塞前进运动的操作中以控制方式来干预的备选可能性。
[0013]在本发明的改进中，在铸造活塞前进运动的运行时间之前或期间，所提供的致动信号波形由模型辅助闭环控制仿真系统得到，且具有上述指出的针对此方面的优点。提前确定的做法允许使用更大的计算机能力以及相应更准确的计算模型。另一种在运行时刻的直接确定允许仍在各个铸造周期中予以考虑的任何当前的干扰影响。
[0014]在本发明对该方面的又一改进中，模型辅助仿真闭环控制系统集成在控制装置中。由此，它位于该控制装置所使用的位置，即，典型地位于关联铸造机的位置上，这具体地针对如下情况是有利的:即，提供直接在铸造过程的运行时刻的最合适致动信号波形的确定，或意图使铸造机用户能够通过针对特定铸造机系统的模型辅助闭环控制仿真来预先确定最合适致动信号波形本身。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了便于更好的理解，本发明的优选实施例以及上文所阐述的常规示例均在附图中示出，其中:
[0016]图1示出了的冷室压铸机的铸造室在传统控制式铸造活塞的三种连续前进位置中的示意性纵向剖视图，其中发生了波破碎；
[0017]图2示出了对应于图1的铸造活塞的传统前进控制情况的示意性纵向剖视图，其中发生了提前波分离和/或波反射；
[0018]图3示出了根据本发明的控制装置的框图；
[0019]图4示出了实现图3的控制装置的致动信号型存储器的优选方式的框图；和
[0020]图5示出了冷室压铸机的铸造室在通过根据本发明的控制装置而向前移动的铸造活塞的连续前进位置中的示意性纵剖视图。
【具体实施方式】
[0021]下面将参考相应附图来对本发明的优选实施例做出详细说明。
[0022]图3以框图形式示出的控制装置用于控制传统构造类型的冷室压铸机的铸造单元的铸造活塞的前进运动。这种传统铸造单元包括具有圆形横截面的典型圆筒形铸造室，其通过圆筒的水平纵向轴线构造在压铸机中。铸造室和铸造活塞可以具体地是诸如上面相对于图1和2所阐述的构造类型。在此类型构造下，位于上方的填充开口 4(即，铸造室入口 )位于铸造室Ia的后侧，例如熔融材料3可经由该填充开口 4通过浇包而以指定计量的量填充到铸造室I中。以同样的方式，本发明还适用于其他构造类型的铸造单元，其中通过负压将熔融材料吸入铸造室中，或者通过正压压送到铸造室中。在其前侧Ib上，铸造室I在其上方区域设置铸造室出口 8。在注入操作中，熔融材料3经由腔室出口 8和毗连的流道、通过铸造活塞2的向前运动被压送到铸模中，从而在其中形成铸件。在这种情况下，上述腔室填充运动构成该活塞运动的第一阶段，直到如下时间点为止:由于铸造活塞2向前运动而持续减少的铸造室I的剩余体积恰好基本上对应于填入的熔融材料3的体积，这一时间点即，经由铸造室出口 8、流道和为此设置在铸模中的排气开口，用熔融材料3将铸造室的剩余体积完全地填充并且将先前附加地包含在铸造室I中的空气/气体的体积几乎完全从铸造室I排除。如上所述，本发明具体地包括:针对此初始腔填充运动阶段中的活塞前进运动，对控制装置的特性进行设计。正如本身已知的冷室压铸机中的铸造活塞控制那样，控制装置另外还可以任何所需的合适方式来实现。
[0023]如图3所示，控制装置具有数据存储器10，其中存储有多个可能的致动信号波形(signaverlauf)。控制装置针对各个铸造周期而使用这些致动信号波形中的一个波形，并由此对活塞前进运动进行控制，具体地说是在所述腔室填充运动阶段中对活塞前进运动进行控制。该铸造周期在图3中标记为由选定的致动信号S所控制的实际处理11。
[0024]控制装置根据指定的标准将致动信号S选作针对分别将至的铸造周期的最合适的致动信号。为此目的，其中执行相应的选择逻辑12。通过控制装置的输入级13，选择逻辑12为各自的铸造周期馈给描述了即将到来的铸造周期的初始条件的m个可指定的工艺参数P1,...，Pffl的值的集合，只要这些值与在腔室填充运动阶段中实现活塞前进运动所期望的波形(已检测为是可取的)相关。具体地说，在此阶段中，活塞前进的这种期望的优化控制包括至少在很大程度上避免上述不利效应，即，在铸造室中导致熔融材料中有增加的空气/气体夹杂物的熔融材料流动动力学，特别是诸如图1和2所示的在活塞侧上的波破碎和对空气/气体体积的提前波分离或阻断的效应。
[0025]分别认为相关的工艺参数Pi (i = 1，...，m)以适于各自应用的形式来定义，并且包括至少一个铸造室几何参数、至少一个填充量参数、至少一个铸模参数和/或至少一个铸造室温度或熔融材料温度参数。典型的铸造室几何参数例如是铸造室长度和铸造室高度。关于至少一个填充量参数，其描述了熔融材料最初以何种比例来填充铸造室体积。实际上，这例如可以是初始填充高度，作为初始填充高度与最大可能填充高度(即，铸造室直径)之比的填充度，或者是所得到的引入到铸造室中的熔融材料的重量或体积。关于至少一个铸模参数，铸模的影响可具体地描述为其最小或最大的模具排气时间，由此定义了铸造室中的空气/气体置换操作应当或可以持续多久而视为作为最小或视为最大。温度和/或粘度参数描述了熔融材料的流动行为以及可能的外层效应，诸如铸造室内壁上或熔融材料内部的熔化材料的皮肤硬化或部分凝固。
[0026]根据要求，每个这种参数均可以包括当前值和/或源于一个或多个先前铸造周期的值，和/或这种当前值和/或先前值的组合。各个参数值可以是测量值和/或计算值或估计值。因此，例如，至少一个填充量参数可以是针对当前填充度的估计值，和/或针对过去铸造周期的填充度的一个或多个测量或计算的实际值。因此，只要是与本文关注的活塞前进运动相关，那么可以在针对当前初始状态的各个铸造周期的运行时刻，根据机器的当前状态及其历史记录，充分精确地描述为m维的参数空间，并且作为输入信息经由输入级13馈送到选择逻辑12中。
[0027]针对就不同的启动情况而提供最合适的致动信号波形，如在图3的示例性实施例中存储在存储器10中的致动信号波形，存在几种可能性，这将在下面做更详细地论述。
[0028]原则上，为了在铸造过程的运行时间之前或期间控制活塞运动，有两种可提供待用于当前铸造周期的致动信号的备选方案可供考虑。在下文中，首先阐述在运行时间之前提供致动信号的执行方案。在实现这点的一优选方法中，通过在过程运行时刻之前的模型辅助计算机仿真来获取最合适的致动信号波形，如存储在致动信号存储器10中的那样。该计算机仿真包括模型控制电路，该模型控制电路包括针对预控制确定的简单计算模型、针对实际处理的高精度计算模型以及模型控制器。尽管可将仅基于简单计算模型而无控制器的最纯粹形式的预控制考虑为针对这种模式控制电路的备选方案，然而控制器的添加使得其能够实现更高的精度或更好地模拟实际过程，并且可将相对简单的模型用于预控制。模型控制器补充了预控制所供应的控制信号，从而形成针对高精度计算模型的致动信号，这依据为此使用的一个或多个过程变量的设定波形(由预控制所供应)与实际波形(由高精度计算模型所供应)之间的偏差。针对所考虑的、由所述工艺参数表示的各种初始条件而得到的最合适致动信号(如从该模型辅助闭环控制仿真中获得的)然后如上所述地存储在存储器10，并且在铸造过程中的运行时刻可由控制装置获取。
[0029]如上所述，最合适致动信号波形应理解为指代如下这样的致动信号波形:即通过此致动信号波形，由此在腔室填充运动中所控制的活塞前进运动引起了根据指定质量标准为可取的铸造操作，具体地说是在铸造室中引起了熔融材料流动的行为，其中完全避免了、或者至少极大地避免了上述由于提前波分离和/或波反射波所造成的波破碎和空气/气体切断的效应，而另一方面，意在尽可能快速地执行的铸造周期以及相应的活塞前进运动。用于说明铸造室中熔融材料的流动动力学的合适改性浅水方程可考虑作为针对预控制设计的简单模型的基础，其中考虑了铸造室前端处的流体反射，而且在良好近似情况下还考虑了铸造室典型的圆形横截面。铸造室顶部还可以包括在预控制设计中，作为针对熔融材料运动的高度限制，同样地，如果需要的话，铸造室的填充开口位置也可以包括在预控制设计中，从而确定地避免在铸造活塞运动的起始处的熔融材料的任何溢出。
[0030]在本文所考虑的变型中，由于仿真在过程运行时间之前执行，因此仿真计算不受实际铸造周期的直接时间限制。这允许使用相对精确的计算模型，由此可显著地增加针对实际处理而提前确定的最合适的致动信号波形的质量。
[0031]因此，该仿真允许在运行时刻之前、通过使用模型控制电路来确定极为准确的、最合适的致动信号波形，然后，所述波形可在单纯的开环控制过程中用于实际处理。实际处理中的真正闭环控制在原则上也是可行的，但对于这里考虑的包括铸造活塞的前进运动的该过程来说，实际中通常将其排除，例如，在只因为为此所需的控制变量的实际值的获得和返回不够快或太复杂的情况下。这尤其适用于较小型机器，该较小型机器所具有铸造周期时间太短，以致于按当今视角来看，针对待建立并使用在控制系统中的所需测量值来说并非切实可行的。
[0032]一种备选的可能性在铸造过程的运行时刻提供了相应的模型辅助闭环控制仿真，其中由仿真得到的致动信号然后直接用于控制实际处理中的活塞前进运动，这免除了对致动信号存储器的需要。为了使仿真在运行时刻发生，必须适当地选择针对预控制的简单模型和可复制实际处理的高精度计算模型，从而使仿真计算能足够快速地进行。与运行时刻之前的仿真相比，这意味着使用更大的计算能力和/或使用更简单的计算模型，或者干脆是更简单的闭环控制模型。
[0033]如上所述，图3中的示例性实施例涉及实施例的变型，其中针对所考虑的可行且相对大量的工艺参数P1,…，Pm的集合，例如通过所述的模型辅助闭环控制仿真已经提前确定了多个(H个)最合适的致动信号，然后将其存储在存储器10中。如同从上述对工艺参数P1,…，Pm的说明中可以清楚的那样，即使针对在许多连续的铸造周期中生产指定的相同铸件的情况，也能在相应的m维参数空间中存在这种工艺参数的集合，这是因为根据不同的工艺，至少这些工艺参数中的某些可以在不同的铸造周期中有所变化。基于相应的标准，选择逻辑12可针对每个铸造周期而确定数目为P的选择坐标K1,...，Kp，针对该坐标的组合，在相应仿真操作中预先独立地生成相关联的最合适致动信号。如图3所示，致动信号存储器10则包括针对多个(η个)最合适致动信号波形的P维选择坐标空间，其中数目P小于或等于数目m。在这种情况下，可以有利地将尽可能多的参数P1,…，射到尽可能最少的选择坐标K1,...，Kp上，以便使可行的致动信号波形的数目η尽可能小，这是出于存储需要和/或上述计算工作量的原因。
[0034]在这一点上应当指出，具体地说，在通过使用相对高精度的计算模型和高计算能力的仿真工具在铸造过程的运行时刻之前来执行仿真的情况下，可以考虑到与腔室填充运动阶段中的活塞前进运动的实际处理相关的几乎所有必要参数，尤其甚至是在诸如粘度变化和局部凝固的粘性和热效应中的几乎所有必要参数。如果需要的话，在这里可以使用三维速度场来描述铸造室中的熔融材料流动动力学，该熔融材料流动动力学几乎完全考虑了铸造室的圆形横截面和垂直流动。
[0035]本发明人进行的调查表明，尤其是通过可导致铸造室活塞侧上的熔融材料的填充高度阶段式上升的活塞前进运动波形，可以减少或避免活塞侧上的波破碎和对空气/气体体积的切断的上述不利效应。这些结果能够将选择坐标K1,...，Kp的P维空间中的所确定的多个(η个)最合适致动信号分组成具有不同数目的此类激励阶段的致动信号波形(在本案中也称为致动信号轨迹类型)的组。这简化了将要存储在存储器10中的致动信号波形数据的结构，并提高或加快了通过选择逻辑12基于输入参数P1,…，各自的最合适致动信号波形的选择。
[0036]为此目的，在最合适致动信号波形(其轨迹类型是最合适的)的预确定中建立每组工艺参数P1,…，Pm，，即:根据此类激励阶段的数目，应当在这种情况下对活塞前进运动进行控制，从而实现所期望的最佳可能的结果。相应地，参见图4，这种信息存储在存储器10中。然后，在铸造过程中，选择逻辑12基于馈送的工艺参数输入信息来确定，其中根据其致动信号波形的阶段类型，活塞前进运动应当在当前铸造周期中发生。
[0037]每个所述激励阶段表示活塞前进运动中的对应部分,其中活塞最初相对较快地向前移动，从而将活塞处的熔融材料充填高度从先前水平升高至指定的更高水平。此后，针对活塞前进而指定速度波形(其是根据提前于铸造活塞处的熔融材料高度而确定的波形来确定的)，该提前确定的波形典型地包括将活塞处的熔融材料填充高度保持为基本恒定，或者至多是随时间而相对缓慢地升高。待使用的阶段数目会变化，例如取决于填充度。在腔室中的初始熔融材料填充水平较低的情况下，要选择比较高填充度的情况具有更多阶段的活塞前进运动。
[0038]图5示出了具有两阶段激励的示例。图5的示例是基于已在图1和2及其上述描述中进行说明的铸造室I和铸造活塞2来进行描述的，这里将其作为参考。在图5的示例中，首先，在活塞前进运动开始之前，假设铸造室I中的熔融材料3为高度Htl，参见最上面的部件图。从那里开始，活塞2最初以加速方式向前移动，从而产生液态熔融材料3的波激励的第一阶段3a，由此使得在活塞2处的熔融材料填充高度从初始高度Htl升高至合适的指定更大高度氏。接下来，活塞2以减小的加速度或者以基本恒定的速度向前移动，通过这种方式，使得活塞2处的熔融材料充填高度基本上保持在第一阶段3a的高度水平H1，其中可从图5中的上数第二和第三部件图看出，相应的波激励以向前的方向传播。
[0039]在某指定时间段之后，通过对活塞前进的相应控制，针对腔室I中的熔融材料3的波激励而产生第二阶段3b。为此目的，活塞2相应地最初以更大的加速度移动，直到活塞2处的熔融材料填充水平已达到新的指定的更高水平H2。在所示的选择两阶段致动信号波形的示例中，此新高度H2对应于腔室的总高度，即，铸造室I的直径D，参见图5的中间部件图。随后，活塞2然后再次以较低的加速度或者基本恒定的速度向前移动，通过这种方式，活塞2处的熔融材料3基本上维持在新高度水平H2，其中第二波激励阶段3b以向前的方向传播，参见图5中倒数第三部件图。
[0040] 在最后的激励阶段中，在图5的第二阶段的示例中，腔室I中的仍保持在熔融材料3与活塞那侧的腔室顶部之间的空气/气体体积最终从活塞侧沿着铸造室端部(即，铸造室出口 8)的方向进行位移。通过各个激励阶段的合适配合，如例如可通过铸造过程运行时间之前的所述模型辅助闭环控制仿真所确定的那样，就能够实现独立的激发波阶段(图5的两个阶段3a和3b所示的示例)在铸造室端部的相遇或聚集，并且以这种方式，如图5的倒数第二和最下面的部件图所示的那样，引起了空气/气体体积从铸造室I中的几乎完全的位移。这里，相关联的最合适致动信号波形可以完全的系统化方式来事先确定，这是因为可以通过计算来确定各个波激励阶段依赖于其各自在铸造室中的高度而以何种速度行进。
[0041]可导致熔融材料3中增加的空气/气体夹杂物的主要影响因素是实际中出现的计量误差，例如引入腔室I中的熔融材料3体积的误差为±5%。为了将此因素考虑在内，活塞侧上的熔融材料高度的阶段性升高以如下方式发生:即，即使在最大的指定计量误差下，在除最终阶段以外的所有阶段中活塞侧上的熔融材料高度均安全地维持低于铸造室顶部。最终阶段对于计量误差相对不敏感。这是因为，倒数第二阶段的高度误差完全在于:该倒数第二阶段高度越是接近铸造室的顶部，待由控制所指定的活塞速度就越不重要。因此，对分段进行选择，使得:在一方面，即使在最大的过度计量情况下，当倒数第二阶段时活塞侧上的熔融材料高度也能够与铸造室顶部保持可指定的最小距离，而另一方面，即使在最大的欠计量情况下，与铸造室顶部的距离也能够不超过可指定的最大距离，从而仅由最终波激励阶段来实现所期望的空气/气体从活塞侧的完全位移。通过活塞前进运动的这种阶段性控制，因此可以系统性地将铸造室圆筒的腔体顶部包括在各个最合适致动信号波形的确定处理中，与此同时，针对计量误差可确保充分的鲁棒性。
[0042]不言而喻，除了如图5所示的两阶段控制以外，还可设置单阶段控制或多于两阶段的控制，这取决于与工艺参数P1,…，Pm(被视为与影响相关)相关的初始值。除了所提到的夹杂物的计量误差以外，熔融材料的粘度特性和铸造室内的热效应(例如局部固化，其中熔融材料中的固化成分会影响波的传播)也可以系统性地包括在针对活塞前进运动的各个最合适致动信号波形的确定处理中。
[0043]在通过模型辅助闭环控制仿真系统来确定最合适致动信号波形的所述示例中，该模型计算机辅助仿真闭环控制系统可集成在通常位于铸造机的使用位置处的控制装置中。根据本发明的控制装置的一部分可以集成在压铸机的中央计算控制中。备选地，模型辅助闭环控制仿真系统可以实现在根据本发明控制装置的外部，然后，例如上述通过存储在控制装置的致动信号存储器中的方式，将由该模型辅助闭环控制仿真系统供给的最合适致动信号波形馈送到或提供至控制装置中。
【权利要求】
1.一种通过致动信号来对冷室压铸机的铸造室(I)中的铸造活塞(2)的前进运动进行控制的装置，所述前进运动包括腔室填充运动阶段，所述腔室填充运动阶段是从具有局部填充的铸造室初始体积的铸造活塞局部填充位置到具有已填充的铸造室剩余体积的铸造活塞完全填充位置， 其特征在于， 在所述装置中，将所述致动信号的各自相关联的波形提供给多个工艺参数值的不同指定集合，所述工艺参数在所述腔室填充运动阶段影响铸造室中的熔融材料的运动，所述波形定义为针对特定参数值的集合的最合适致动信号波形， 并且，所述装置设计为根据与在所述腔室填充运动阶段用于控制铸造活塞前进运动的铸造周期的起点有关的所述工艺参数的值来使用所述最合适致动信号波形，所述多个工艺参数包括至少一个铸造室几何参数、至少一个填充量参数、至少一个铸模参数和/或至少一个铸造室温度或熔融材料温度参数。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征还在于，所述多个工艺参数包括至少一个铸造室长度参数、至少一个铸造室高度参数、至少一个铸造室填充度参数、至少一个熔融材料温度参数、至少一个铸造室温度参数和/或至少一个熔融材料粘度参数。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征还在于，所提供的所述致动信号波形分组为具有不同数目的波形连续阶段的多个类型，其中每个阶段表示在所述铸造活塞处的熔融材料在高度上的关联性升高。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征还在于，所述波形的每个阶段指定了初始加速式铸造活塞运动，之后是具有速度波形的铸造活塞运动，所述速度波形针对应于针对所述铸造活塞处的熔融材料高度而预先确定的波形。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征还在于，在所述铸造活塞前进运动的运行时间之前或期间，通过模型辅助闭环控制仿真系统来获得所提供的所述致动信号波形。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征还在于，所述装置包括模型辅助仿真闭环控制电路系统。
【文档编号】B22D17/10GK104080560SQ201380005705
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月10日 优先权日:2012年1月16日
【发明者】诺伯特·艾哈德, 彼得·毛雷尔 申请人:奥斯卡弗里茨两合公司