射芯设备和用于控制射芯设备的方法技术

本发明专利技术描述了一种射芯机(1)，所述射芯机用于通过将芯砂混合物(21)喷射到与所述射芯机(1)相关联的芯盒(18)中的至少一个空腔(19)中的过程来生产芯。所述射芯机(1)包括：处于可调整的初始机器压力(P0)的压缩空气源(10)，所述可调整的初始机器压力(P0)是所述过程的一个可调整的过程条件；以及喷射头(13)，所述喷射头通过包含有电子控制的喷射阀(11)的至少一个管道(12)而流体地耦合到所述压缩空气源(10)，所述喷射头(13)被配置成容纳一定量的所述芯砂混合物(21)，从而产生所述喷射头(13)的一定的填充度，所述填充度是所述过程的一个可调整的过程条件；计算装置(50、60)，所述计算装置与所述射芯机(1)相关联，所述计算装置(50、60)被配置成执行所述过程的模拟，所述模拟使用所述过程的模型，所述计算装置(50、60)被配置成被告知若干过程条件，包括所述可调整的过程条件。

Core-shooting equipment and methods for controlling core-shooting equipment

The invention describes a core shooter (1), which is used to produce a core by injecting a core sand mixture (21) into at least one cavity (19) of the core box (18) associated with the core shooter (1). The core ejector (1) comprises a compressed air source (10) at an adjustable initial machine pressure (P 0), which is an adjustable process condition for the process, and a jet head (13), which is fluidly coupled to the compressed air source (10) through at least one pipe (12) containing an electronically controlled jet valve (11). Head (13) is configured to accommodate a certain amount of the core sand mixture (21) to produce a certain filling degree of the jet head (13), which is an adjustable process condition for the process; calculation devices (50, 60), which are associated with the core emitter (1), are configured to perform the simulation of the process, and the simulation uses are described. A model of the process, the computing devices (50, 60) are configured to be informed of a number of process conditions, including the adjustable process conditions.

【技术实现步骤摘要】
射芯设备和用于控制射芯设备的方法
本公开涉及包括粒状材料的流动的过程，其中压缩空气的膨胀是用于向空腔填充粒状材料的驱动力，例如，以便制备将要在用于铸造金属的模具中使用的芯，例如砂芯。本公开还涉及用于控制机器以生产由例如砂芯的粒状材料组成的塑型主体的机器的计算机实施的方法。
技术介绍
在多种铸造过程中广泛地使用砂芯以使用多种多样的金属合金类型来生产金属铸造零件以用于广泛的应用。砂芯表示铸件的内部中空的结构。砂芯的基本要求涉及机械强度、尺寸精度和化学稳定性。砂芯由基本的砂(粒状材料)和粘结剂系统组成。在主要的芯生产过程之前，使用特定设备将砂、粘结剂组件和任选地添加剂混合在一起。对于主要生产过程，使用射芯机。在工业实践中广泛地使用通过使用所谓的射芯机来生产砂芯。射芯是高度复杂的过程，其特征在于空气和砂的耦合流动。在实践中，所述过程是受控应用的试错，直到所述过程对连结到机器的特定芯盒有效为止。所述过程在实践中具有若干不确定性，从而导致可变的砂芯质量。在现有技术机器中，实际上不存在可以能够根据可变的过程条件来重新调整过程压力和其它过程条件的可用的动态机器控制。在本领域中，基本上缺少对确定瞬态过程序列的重要状态变量的测量。实际上，不存在用于单独地确定空气和砂的瞬态质量流量、相关机器位置内还有芯盒内的局部位置处的速度的测量能力。得到缺失的信息将实现在工业实践中生产可靠的芯的极大改进。实时地(计算的时间短于循环时间)确定瞬态过程条件将使得能够在一个生产循环与下一个生产循环之间调整过程条件。这将实现动态和实时的过程控制。
技术实现思路
目的是提供一种克服或者至少减少上文提及的问题的射芯机。由独立权利要求的特征来实现前述和其它目的。从附属权利要求、描述和图式中容易明白其它实现方式。根据第一方面，提供一种用于射芯机，所述射芯机用于通过将芯砂混合物喷射到与所述射芯机相关联的芯盒中的至少一个空腔中的过程来生产芯，所述射芯机包括：压缩空气源，所述压缩空气源处于可调整的初始机器压力P0，所述可调整的初始机器压力P0是所述过程的一个可调整的过程条件，以及喷射头，所述喷射头通过包含有电子控制的喷射阀的至少一个管道而流体地耦合到所述压缩空气源，所述喷射头被配置成容纳一定量的所述芯砂混合物，从而产生所述喷射头的一定的填充度，所述填充度是所述过程的一个可调整的过程条件，以及计算装置，所述计算装置与所述射芯机相关联，所述计算装置被配置成执行所述过程的模拟，所述模拟使用所述过程的模型，所述计算装置被配置成被告知若干过程条件，包括所述可调整的过程条件，通过向射芯机提供被配置成模拟射芯过程的计算装置，有可能提供对所述射芯机的所述可调整的设定/过程条件中的任一者的推荐。这允许在所产生的芯的质量差到不可接受的水平之前调整射芯机来改变条件。因此，所产生的芯的质量可以维持在稳定高的水平并且时间是安全的，这另外用于对可调整的设定/过程条件的经验(试错)调整。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置被配置成执行所述过程的模拟以基于所执行的模拟的结果来确定一个或多个可调整的过程条件的改进设定或最佳设定。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置被配置成针对每个过程循环或者针对每批给定数目的过程循环来执行模拟。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置被配置成在比过程循环周期更少的时间内并且优选在每个过程循环期间执行模拟。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述模型是所述过程的数学-物理模型，优选的是，所述模型是所述过程的简化的数学-物理模型。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述模型是所述过程的简化的一维表示，所述简化的一维表示优选是在主要局部流方向上考虑的。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置被告知并且所述模型考虑到以下过程条件中的一者或多者：-所述电子控制的喷射阀的开启时长，-电子控制的喷射阀的特性，-喷射阀的开启程度曲线，-所述管道在喷射阀上游的部分的形状和尺寸，-所述管道在喷射阀下游的部分的形状和尺寸，-所述喷射头的形状和尺寸或者容积，-喷射缸的形状和尺寸或者容积，-开口的形状、尺寸和数目，-压缩空气源的特性，例如，与所述压缩空气源相关联的压缩空气容器的容积，-喷射喷嘴的形状、尺寸和数目，-空腔的形状、尺寸和数目，-通风孔的数目、特性和位置-芯砂混合物的性质，例如粒度、流变性质、粘结剂性质。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置耦合到所述射芯机。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置是所述射芯机的一部分。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述射芯机包括用于检测填充度的传感器，所述传感器耦合到所述计算装置。在所述第一方面的可能的实现形式中，所述计算装置被配置成基于所执行的对所述初始机器压力P0和/或所述填充度H的模拟的结果而提供推荐值。根据第二方面，提供一种用于控制射芯机的方法，所述射芯机用于通过将芯砂混合物喷射到与所述射芯机相关联的芯盒中的至少一个空腔中的过程来生产芯，所述射芯机包括：压缩空气源，所述压缩空气源处于可调整的初始机器压力P0，所述可调整的初始机器压力是所述过程的可调整的过程条件P0，以及喷射头，所述喷射头通过包含电子控制的喷射阀的至少一个管道而流体地耦合到所述压缩空气源，所述喷射头被配置成容纳一定量的所述芯砂混合物，从而产生一定填充度的喷射头所述填充度是所述过程的可调整的过程条件，所述方法包括在计算装置上使用所述过程的模型并基于若干过程条件，包括所述可调整的过程条件，来执行所述过程的模拟，并且基于所执行的模拟的结果来确定一个或多个可调整的过程条件的改进值或者最佳值，并且根据所述所确定的改进值或者最佳值来调整所述可调整的过程条件中的一者或多者。在所述第二方面的可能的实现方式中，所述方法包括求解耦合方程组以确定所述芯砂混合物和空气的瞬态流体流量。在所述第二方面的可能的实现形式中，所述模型是所述过程的数学-物理模型，优选的是，所述模型是所述过程的简化的数学-物理模型。在所述第二方面的可能的实现形式中，所述模型是所述过程的简化的一维表示，所述简化的一维表示优选是在主要局部流方向上考虑的。在所述第二方面的可能的实现方式中，所述方法包括基于所执行的对所述初始机器压力P0和/或所述填充度H的模拟的结果而提供推荐值。根据第三方面，提供包括计算机程序代码的计算机可读存储介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时使得所述处理器实施根据所述第二方面的可能的实现方式中的任一者的方法，所述计算机可读存储介质包括：使用射芯机进行射芯的过程的计算机模型的软件代码，用于使用所述模型来执行所述过程的数值模拟的软件代码，用于输出所述过程的可调整的过程条件的推荐值或者最佳值的软件代码。将通过在下文描述的实施例明白这些和其它方面。附图说明在本公开的以下详细部分中，将更详细地参考在图式中示出的示例性实施例来阐释所述方面、实施例和实现方式，其中：图1说明识别用于过程的功能部分和芯盒的典型的射芯机的基本设置，所述芯盒包含表示将要生产的砂芯的形状的实例的空腔。图2说明图1的射芯机的示意性设置，其示出与射芯机相关联的相关机器部分和阀的代表性直径、容积。图3是说明控制图1的射芯机的方法的流程图。图4a是表示在少量喷射喷嘴下在不同位置处的计算输出、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射芯机，所述射芯机用于通过将芯砂混合物喷射到与所述射芯机相关联的芯盒中的至少一个空腔中的过程来生产芯，所述射芯机包括：压缩空气源，所述压缩空气源处于可调整的初始机器压力，所述可调整的初始机器压力是所述过程的一个可调整的过程条件，以及喷射头，所述喷射头通过包含有电子控制的喷射阀的至少一个管道而流体地耦合到所述压缩空气源，所述喷射头被配置成容纳一定量的所述芯砂混合物，从而产生所述喷射头的一定的填充度，所述填充度是所述过程的一个可调整的过程条件，以及计算装置，所述计算装置与所述射芯机相关联，所述计算装置被配置成执行所述过程的模拟，所述模拟使用所述过程的模型，所述计算装置被配置成被告知若干过程条件，包括所述可调整的过程条件。

【技术特征摘要】
2017.10.17 EP 17196851.41.一种射芯机，所述射芯机用于通过将芯砂混合物喷射到与所述射芯机相关联的芯盒中的至少一个空腔中的过程来生产芯，所述射芯机包括：压缩空气源，所述压缩空气源处于可调整的初始机器压力，所述可调整的初始机器压力是所述过程的一个可调整的过程条件，以及喷射头，所述喷射头通过包含有电子控制的喷射阀的至少一个管道而流体地耦合到所述压缩空气源，所述喷射头被配置成容纳一定量的所述芯砂混合物，从而产生所述喷射头的一定的填充度，所述填充度是所述过程的一个可调整的过程条件，以及计算装置，所述计算装置与所述射芯机相关联，所述计算装置被配置成执行所述过程的模拟，所述模拟使用所述过程的模型，所述计算装置被配置成被告知若干过程条件，包括所述可调整的过程条件。2.根据权利要求1所述的射芯机，其中，所述计算装置被配置成执行所述过程的模拟以基于所执行的模拟的结果来确定一个或多个可调整的过程条件的改进值或者最佳值。3.根据权利要求1所述的射芯机，其中，所述计算装置被配置成在比过程循环周期更少的时间内针对每个过程循环或者针对每批给定数目的过程循环来执行模拟。4.根据权利要求1或3所述的射芯机，其中，所述模型是所述过程的数学-物理模型。5.根据权利要求4所述的射芯机，其中，所述模型是所述过程的简化的一维表示，所述简化的一维表示是在主要局部流方向上考虑的。6.根据权利要求1或3所述的射芯机，其中，所述计算装置被告知并且所述模型考虑到以下过程条件中的一者或多者：-所述电子控制的喷射阀的开启时长，-电子控制的喷射阀的特性，-电子控制的喷射阀的开启程度曲线，-所述管道在喷射阀上游的部分的形状和尺寸，-所述管道在喷射阀下游的部分的形状和尺寸，-所述喷射头的形状和尺寸或者容积-喷射缸的形状和尺寸或者容积-开口的形状、尺寸和数目，-压缩空气源的特性，-喷射喷嘴的形状、尺寸和数目，-空腔的形状、尺寸和数目，-通风孔的数目、特性和位置-芯砂混合物的性质，例如粒度、流变性质、粘结剂性质。7.根据权利要求1或3所述的射芯机，其中，所述模型根据瞬态过程条件来考虑所述射芯机与所耦合的空腔之间的依赖关系。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·格罗嫩，英戈·瓦格纳，
申请(专利权)人：马格马铸造工艺有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE