JP2008148921A - Rotating body control device and washing machine having the same - Google Patents

Rotating body control device and washing machine having the same Download PDF

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直樹 金澤
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Sadayuki Sato
貞之 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotating body control device surely exerting a vibration suppression effect by balancing means in a rotating body with a plurality of balancing means. <P>SOLUTION: This rotating body control device includes: a rotation speed measuring means 31 having at least two or more balancing means each of which has a race provided integrally and concentrically with the rotating body and rolling elements stored in the race movably driven by the rotation of the rotating body, and measuring the rotation speed of the rotating body; a detection means 32 for detecting the rotation speed; an analysis means 33 for analyzing the fluctuation state of the rotation speed and calculating an unbalanced weight; and a control means 34 for controlling the rotation of the rotating body based on the unbalanced weight. The analysis means 33 analyzes the fluctuation state of the rotating body, when the rotation speed of the rotating body is lower than the rotation speed when the respective rolling elements stored in all the balancing means or balancing means other than a single balancing means start moving. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転時に生じる偏心状態、いわゆるアンバランスが発生する可能性を有する回転体の動作を制御する回転体制御装置及びこれを備える洗濯機に関する。   The present invention relates to a rotating body control device that controls the operation of a rotating body that has a possibility of occurrence of an eccentric state that occurs during rotation, that is, an unbalance, and a washing machine including the same.

前述のアンバランスが発生する回転体としては、例えば洗濯機のスピンバスケットが挙げられる。洗濯機の脱水工程においては、スピンバスケット内にある洗濯物がスピンバスケットの内周に沿って不均一に配置されて前記アンバランスが発生する。この状態でスピンバスケットを高速回転した場合には、スピンバスケットの回転軸に偏った力が加わり大きな振動が発生する。   An example of the rotating body in which the above-described unbalance occurs is a spin basket of a washing machine. In the dehydration process of the washing machine, the laundry in the spin basket is unevenly arranged along the inner periphery of the spin basket, and the unbalance occurs. When the spin basket is rotated at a high speed in this state, a biased force is applied to the rotation axis of the spin basket and a large vibration is generated.

このようなアンバランスによる振動を防止するために、スピンバスケットと同心状に設けられたレースと該レースの内部にオイルとともに収容された複数の転動体とを有するバランシング手段を備えた洗濯機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この洗濯機においては、スピンバスケットが高速回転された際に、アンバランスを打ち消すように転動体がレース内を自動的に移動して、回転軸に偏った力が加わることを防止できる。
In order to prevent such vibration due to unbalance, a washing machine provided with balancing means having a race concentrically provided with the spin basket and a plurality of rolling elements housed together with oil in the race is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
In this washing machine, when the spin basket is rotated at a high speed, it is possible to prevent the rolling elements from automatically moving in the race so as to cancel the imbalance and applying a biased force to the rotating shaft.

また、このような洗濯機においては、スピンバスケットの両端にそれぞれ発生するアンバランスをキャンセルするために、あるいは、転動体の数を増やすために、複数のバランシング手段が設けられている。
特開平10−43472号公報
Further, in such a washing machine, a plurality of balancing means are provided in order to cancel the unbalance generated at both ends of the spin basket or to increase the number of rolling elements.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-43472

ところで、前述のバランシング手段を備えた洗濯機においては、アンバランス重量が転動体の総重量よりも所定量以上に大きいときには、転動体がアンバランスの周方向反対側(逆位相)に位置した場合でもアンバランスを十分に打ち消すことができずに、定常的に振動が発生してしまう。なお、アンバランス重量とは、回転時に発生した回転体の偏心量である。
したがって、回転体に発生したアンバランス重量を精度良く把握して、回転体の回転動作を制御する必要があった。
By the way, in the washing machine equipped with the balancing means described above, when the unbalanced weight is larger than the total weight of the rolling elements by a predetermined amount or more, the rolling elements are positioned on the opposite side (reverse phase) of the unbalance in the circumferential direction. However, the imbalance cannot be canceled out sufficiently and vibrations are generated constantly. The unbalanced weight is the amount of eccentricity of the rotating body that occurs during rotation.
Therefore, it is necessary to accurately grasp the unbalanced weight generated in the rotating body and control the rotating operation of the rotating body.

ここで、バランシング手段を備えていない回転体においては、アンバランスが回転体とともに回転して回転速度の変動が生じることとなり、この速度変動の振幅の大きさからアンバランス重量を推定することができる。
しかしながら、前述のように複数のバランシング手段が設けられている場合には、複数のバランシング手段に収容されている転動体の動作状態がそれぞれ異なるため、回転速度が複雑に変化し、アンバランス重量を算出することは困難であった。
Here, in a rotating body not provided with a balancing means, the unbalance rotates together with the rotating body, resulting in fluctuations in the rotational speed, and the unbalanced weight can be estimated from the magnitude of the amplitude of this speed fluctuation. .
However, when a plurality of balancing means are provided as described above, since the operating states of the rolling elements housed in the plurality of balancing means are different from each other, the rotational speed changes in a complicated manner, and the unbalanced weight is reduced. It was difficult to calculate.

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたものであって、複数のバランシング手段を備えた回転体において、バランシング手段による振動抑制効果を確実に奏功せしめることができる回転体制御装置及びこれを備えた洗濯機を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a rotating body including a plurality of balancing means, a rotating body control device capable of reliably achieving the vibration suppression effect by the balancing means and the same are provided. The purpose is to provide a washing machine.

この目的を達成するために、本発明に係る回転体制御装置は、回転軸を中心に回転自在に取り付けられた回転体の回転動作を制御する回転体制御装置において、前記回転体と一体にかつ当該回転体の回転軸と同心に設けられた環状形状でなるレースと当該レースの内部で、前記回転体の回転動作に従動して移動自在に収容された転動体とを有するバランシング手段が少なくとも2以上設けられるとともに、前記回転体の回転数を測定する回転数計測手段と、前記回転体の回転速度を検知する検知手段と、前記検知手段により検知された前記回転速度の変動状態を解析して前記回転体に発生したアンバランス重量を算出する解析手段と、前記解析手段によるアンバランス重量の算出結果に基づいて、前記回転体の回転動作を制御する制御手段と、を備え、前記解析手段は、前記回転体の回転数が、すべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低いとき、又は一のバランシング手段を除くすべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低いとき、前記回転速度の変動状態を解析することを特徴としている。   In order to achieve this object, a rotating body control device according to the present invention is a rotating body control device that controls a rotating operation of a rotating body that is rotatably mounted around a rotating shaft. At least two balancing means including a race having an annular shape provided concentrically with the rotating shaft of the rotating body, and rolling elements housed in the race so as to be movable following the rotating operation of the rotating body. The rotational speed measuring means for measuring the rotational speed of the rotating body, the detecting means for detecting the rotational speed of the rotating body, and the fluctuation state of the rotational speed detected by the detecting means are analyzed. Analyzing means for calculating an unbalanced weight generated in the rotating body; and control means for controlling a rotating operation of the rotating body based on a calculation result of the unbalanced weight by the analyzing means; The analyzing means includes a rotating body having a rotational speed lower than the rotational speed at the start of movement of each of the rolling elements accommodated in all balancing means, or all except one balancing means. When the number of rotations of each of the rolling elements housed in the balancing means is lower than the number of rotations at the start of movement, the fluctuation state of the rotation speed is analyzed.

この構成の回転体制御装置では、回転速度を検知する検知手段と、すべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数、又は一のバランシング手段を除くすべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低い回転数でこの回転速度の変動状態を解析してアンバランス重量を算出する解析手段を有し、この算出結果に基づいて回転体を制御する制御手段とを備えているので、バランシング手段によってアンバランスを確実に打ち消すことが可能となり、回転体の定常的振動を抑制することができる。   In the rotating body control device of this configuration, the detecting means for detecting the rotational speed, the number of rotations at the start of movement of each rolling element housed in all the balancing means, or all balancing means except for one balancing means Analyzing means for analyzing the fluctuation state of the rotational speed at a rotational speed lower than the rotational speed at the start of movement of each of the rolling elements accommodated in the vehicle, and based on the calculation result Since the control means for controlling the rotating body is provided, it is possible to reliably cancel the unbalance by the balancing means, and the steady vibration of the rotating body can be suppressed.

ここで、すべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低い回転数において回転速度の変動状態を解析した場合には、前述のように、回転速度の変動の振幅の大きさからアンバランス重量を算出することが可能となる。
また、一のバランシング手段を除くすべてバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低い回転数において回転速度の変動状態を解析した場合には、回転体のアンバランスと一のバランシング手段における前記転動体との相対位置の変動に基づき発生する回転速度のうなりを検知し、このうなりを解析することによって、アンバランス重量を算出することができる。
Here, when the fluctuation state of the rotational speed is analyzed at a rotational speed lower than the rotational speed at the start of movement of each of the rolling elements accommodated in all balancing means, as described above, the rotational speed fluctuation The unbalanced weight can be calculated from the magnitude of the amplitude.
In addition, when analyzing the fluctuation state of the rotational speed at a rotational speed lower than the rotational speed at the start of movement of each of the rolling elements accommodated in the balancing means, except for one balancing means, the rotational body unbalance The unbalanced weight can be calculated by detecting the beat of the rotational speed generated based on the fluctuation of the relative position with the rolling element in the one balancing means and analyzing the beat.

本発明によれば、複数のバランシング手段を備えた回転体において、アンバランス重量を算出するとともにアンバランス重量に基づいて制御することによりバランシング手段による振動抑制効果を確実に奏功せしめることが可能な回転体制御装置及びこれを備えた洗濯機を提供することができる。   According to the present invention, in a rotating body including a plurality of balancing means, a rotation capable of reliably achieving the vibration suppression effect by the balancing means by calculating the unbalance weight and controlling based on the unbalance weight. A body control device and a washing machine including the same can be provided.

以下に、本発明の第1の実施形態である洗濯機について添付した図面を参照にしながら説明する。
本実施形態における洗濯機10は、洗濯工程、脱水工程を行うことが可能なドラム式洗濯機である。この洗濯機10は、図1に示すように、筐体11と、筐体11の内部に配置されたタブ12と、タブ12の内部に回転自在に設けられたスピンバスケット20(回転体)と、このスピンバスケット20を回転軸L回りに回転させるモータ30とを備えている。また、この洗濯機10には、スピンバスケット20に発生するアンバランスを打ち消すためのバランシング手段が少なくとも2以上設けられており、本実施形態においては、第1バランシング装置40、第2バランシング装置50の2つのバランシング手段を備えている。
Hereinafter, a washing machine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The washing machine 10 in the present embodiment is a drum type washing machine capable of performing a washing process and a dehydrating process. As shown in FIG. 1, the washing machine 10 includes a housing 11, a tab 12 disposed inside the housing 11, and a spin basket 20 (rotary body) provided rotatably inside the tab 12. And a motor 30 for rotating the spin basket 20 around the rotation axis L. Further, the washing machine 10 is provided with at least two balancing means for canceling the unbalance generated in the spin basket 20, and in the present embodiment, the first balancing device 40 and the second balancing device 50 are provided. Two balancing means are provided.

タブ12は、有底円筒状をなしており、その中心軸が水平面と略平行に配置されて前方側(図1において右側)に開口部が配置されている。このタブ12は、筐体11内部において複数のバネ13やダンパ14によって支持されている。また、タブ12の底面には、後述するスピンバスケット20の主軸24を支持する軸受15が設けられている。   The tab 12 has a bottomed cylindrical shape, and its central axis is disposed substantially parallel to the horizontal plane, and an opening is disposed on the front side (right side in FIG. 1). The tab 12 is supported inside the housing 11 by a plurality of springs 13 and dampers 14. A bearing 15 that supports a main shaft 24 of the spin basket 20 described later is provided on the bottom surface of the tab 12.

このタブ12の内部に配置されたスピンバスケット20は、円筒状の側面板21とこの側面板21の前後面にそれぞれ結合される前面板22及び後面板23とを有している。前面板22には開口部が形成されており、スピンバスケット20の内部に洗濯物Wを出し入れできるように構成されている。
また、後面板23の後方側(図1において左側)には、スピンバスケット20を回転軸L回りに回転可能とする主軸24が設けられており、この主軸24がタブ12の軸受15に軸支されている。これにより、スピンバスケット20の回転軸Lとタブ12の中心軸とが一致するように配置される。
The spin basket 20 disposed inside the tab 12 has a cylindrical side plate 21 and a front plate 22 and a rear plate 23 respectively coupled to the front and rear surfaces of the side plate 21. An opening is formed in the front plate 22 so that the laundry W can be taken in and out of the spin basket 20.
A main shaft 24 that allows the spin basket 20 to rotate about the rotation axis L is provided on the rear side of the rear plate 23 (left side in FIG. 1). The main shaft 24 is pivotally supported by the bearing 15 of the tab 12. Has been. Accordingly, the rotation axis L of the spin basket 20 and the center axis of the tab 12 are arranged to coincide with each other.

側面板21には、内周側に向けて突出したリフタ21Aが、周方向に等間隔で複数形成されている。このリフタ21Aはスピンバスケット20の回転に伴って内部の洗濯物Wをかき上げるものである。
また、側面板21には、スピンバスケット20の内部とタブ12とを連通する多数の通水孔21Bが穿設されており、洗濯時にはタブ12に注水された水をこの通水孔21Bを通じてスピンバスケット20内に供給し、脱水時には洗濯物Wから脱水された水をタブ12へと排出する構成とされている。
The side plate 21 is formed with a plurality of lifters 21A protruding toward the inner peripheral side at equal intervals in the circumferential direction. The lifter 21 </ b> A scrapes up the internal laundry W as the spin basket 20 rotates.
Further, the side plate 21 is provided with a large number of water passage holes 21B communicating the inside of the spin basket 20 with the tab 12, and water injected into the tab 12 during washing is spun through the water passage holes 21B. The water is supplied into the basket 20 and the water dehydrated from the laundry W is discharged to the tub 12 during dehydration.

モータ30は、例えばDCモータ30であって、主軸24をその回転軸L回りに回転させる構成とされている。
そして、このモータ30には、図2に示すように、モータ30の回転数を計測する回転数センサ31と、モータ30の回転速度ωを測定するための速度センサ32が備えられている。このモータ30の動作は、モータ回転制御部34によって制御されている。
The motor 30 is, for example, a DC motor 30 and is configured to rotate the main shaft 24 around the rotation axis L thereof.
As shown in FIG. 2, the motor 30 includes a rotation speed sensor 31 that measures the rotation speed of the motor 30 and a speed sensor 32 that measures the rotation speed ω of the motor 30. The operation of the motor 30 is controlled by the motor rotation control unit 34.

スピンバスケット20に発生するアンバランスを打ち消すためのバランシング手段として、第1バランシング装置40がスピンバスケット20の前面板22に設けられ、第2バランシング装置50がスピンバスケット20の後面板23に設けられている。
これら第1バランシング装置40及び第2バランシング装置50は、図3に示すように、スピンバスケット20の回転軸Lを中心として同心状に形成された溝状のレース41、51と、このレース41、51の内部にオイル43、53とともに収容される複数のボール42、52とを備えている。これら複数のボール42、52は前記レース41、51内をスピンバスケット20の回転動作に従動して移動自在に配置されている。
As balancing means for canceling the unbalance generated in the spin basket 20, a first balancing device 40 is provided on the front plate 22 of the spin basket 20, and a second balancing device 50 is provided on the rear plate 23 of the spin basket 20. Yes.
As shown in FIG. 3, the first balancing device 40 and the second balancing device 50 include groove-like races 41 and 51 formed concentrically around the rotation axis L of the spin basket 20, and the races 41, 51 includes a plurality of balls 42 and 52 accommodated together with oils 43 and 53. The plurality of balls 42 and 52 are movably arranged in the races 41 and 51 following the rotation of the spin basket 20.

そして、第1バランシング装置40と第2バランシング装置50に収容されたボール42、52は、スピンバスケット20の回転数Nが所定の回転数以上となると、レース41、51内を移動することになる。ここで、本実施形態においては、第1バランシング装置40に収容されているボール42の移動開始時の回転数ζ1と第2バランシング装置50に収容されているボール52の移動開始時の回転数ζ2とがそれぞれ異なるように設定されている。   Then, the balls 42 and 52 accommodated in the first balancing device 40 and the second balancing device 50 move in the races 41 and 51 when the rotation speed N of the spin basket 20 exceeds a predetermined rotation speed. . Here, in the present embodiment, the rotation speed ζ1 at the start of movement of the ball 42 accommodated in the first balancing device 40 and the rotation speed ζ2 at the start of movement of the ball 52 accommodated in the second balancing device 50. And are set differently.

詳述すると、第1バランシング装置40のレース41内に収容されているオイル43の粘性が、第2バランシング装置50のオイル53の粘性よりも高くされている。すると、第1バランシング装置40におけるオイル43とボール42との間で作用する摩擦力及び抵抗力が大きくなってボール42の移動が促進される。これにより、第1バランシング装置40に収容されているボール42の移動開始時の回転数ζ1が第2バランシング装置50に収容されているボール52の移動開始時の回転数ζ2よりも低くなるように設定されている。   More specifically, the viscosity of the oil 43 accommodated in the race 41 of the first balancing device 40 is higher than the viscosity of the oil 53 of the second balancing device 50. Then, the frictional force and resistance force acting between the oil 43 and the ball 42 in the first balancing device 40 are increased, and the movement of the ball 42 is promoted. Accordingly, the rotational speed ζ1 at the start of movement of the ball 42 accommodated in the first balancing device 40 is lower than the rotational speed ζ2 at the start of movement of the ball 52 accommodated in the second balancing device 50. Is set.

次に、第1バランシング装置40および第2バランシング装置50の動作について説明する。スピンバスケット20の内部に洗濯物Wを投入してスピンバスケット20を回転させると、スピンバスケット20の内周面の一部に洗濯物Wが張り付くようにして配置される。これによりスピンバスケット20にはアンバランスが発生することになる。スピンバスケット20をその固有振動数νよりも高い回転数Nで回転させると、第1バランシング装置40および第2バランシング装置50の複数のボール42、52が自動的に移動してアンバランスを打ち消すように配置される。   Next, operations of the first balancing device 40 and the second balancing device 50 will be described. When the laundry W is put into the spin basket 20 and the spin basket 20 is rotated, the laundry W is disposed so as to stick to a part of the inner peripheral surface of the spin basket 20. As a result, unbalance occurs in the spin basket 20. When the spin basket 20 is rotated at a rotational speed N higher than its natural frequency ν, the plurality of balls 42 and 52 of the first balancing device 40 and the second balancing device 50 automatically move to cancel the unbalance. Placed in.

一方、スピンバスケット20の回転数Nが前記固有振動数νよりも低い場合には、重力の作用によってボール42、52の移動速度がアンバランスの移動速度(スピンバスケット20の回転速度)よりも遅くなって、アンバランスとボール42、52との周方向における相対位置が変動することになる。本実施形態においては、第1バランシング装置40および第2バランシング装置50を備えているため、アンバランスと、第1バランシング装置40のボール42と、第2バランシング装置50のボール52との周方向における相対位置が変動してモータ30の回転速度ωに影響を与えることになる。   On the other hand, when the rotation speed N of the spin basket 20 is lower than the natural frequency ν, the movement speed of the balls 42 and 52 is slower than the unbalance movement speed (rotation speed of the spin basket 20) due to the action of gravity. Thus, the relative position of the unbalance and the balls 42 and 52 in the circumferential direction varies. In the present embodiment, since the first balancing device 40 and the second balancing device 50 are provided, the unbalance, the balls 42 of the first balancing device 40, and the balls 52 of the second balancing device 50 in the circumferential direction are arranged. The relative position varies and affects the rotation speed ω of the motor 30.

ここで、モータ30のトルクτは(1)式で表される。なお、(1)式において、Munb:アンバランス重量、M:第1バランシング装置40のボール42の総重量、M:第2バランシング装置50のボール52の総重量、ω;スピンバスケット20の回転速度、ω;第1バランシング装置40のボール42の回転速度、ω;第2バランシング装置50のボール52の回転速度、α、β、γ;それぞれの初期位相、g;重力加速度、K;定数を表す。 Here, the torque τ of the motor 30 is expressed by equation (1). In Equation (1), M unb : unbalanced weight, M 1 : total weight of the balls 42 of the first balancing device 40, M 2 : total weight of the balls 52 of the second balancing device 50, ω s ; spin basket 20, rotational speed ω 1 ; rotational speed of the ball 42 of the first balancing device 40, ω 2 ; rotational speed of the ball 52 of the second balancing device 50, α, β, γ; respective initial phases, g; gravitational acceleration , K: represents a constant.

Figure 2008148921
Figure 2008148921

このようにアンバランス、第1バランシング装置40のボール42、第2バランシング装置50のボール52の周方向位置がトルクτに影響を与えることになるため、モータ30の回転速度ωは複雑に変動することになる。   As described above, since the circumferential positions of the balls 42 of the first balancing device 40 and the balls 52 of the second balancing device 50 affect the torque τ, the rotational speed ω of the motor 30 varies in a complicated manner. It will be.

ここで、第1バランシング装置40及び第2バランシング装置50のボール42、52が移動しない回転数においては、(1)式における第1バランシング装置40のボール42、第2バランシング装置50のボール52の移動について考慮する必要がなくなるため、トルクτは、(2)式で表すことができる。   Here, at the rotation speed at which the balls 42 and 52 of the first balancing device 40 and the second balancing device 50 do not move, the balls 42 of the first balancing device 40 and the balls 52 of the second balancing device 50 in the equation (1). Since there is no need to consider the movement, the torque τ can be expressed by equation (2).

Figure 2008148921
Figure 2008148921

すなわち、トルクτはアンバランスによってのみ変動し、これに伴ってモータ30の回転速度ωも変動することになる。アンバランスの周方向位置とモータ30の回転速度ωの変動との関係を図4に示す。アンバランスが重力に逆らって上方に移動する際には回転速度ωが低下し、重力に従って下方に移動する際には回転速度ωが上昇する。(2)式に示すように、トルクτの振幅がアンバランス重量に比例することから、回転速度ωの振幅Δωからアンバランス重量を算出することができるのである。   That is, the torque τ varies only due to imbalance, and the rotational speed ω of the motor 30 also varies accordingly. FIG. 4 shows the relationship between the unbalanced circumferential position and the fluctuation of the rotational speed ω of the motor 30. When the unbalance moves upward against gravity, the rotational speed ω decreases, and when it moves downward according to gravity, the rotational speed ω increases. As shown in the equation (2), since the amplitude of the torque τ is proportional to the unbalanced weight, the unbalanced weight can be calculated from the amplitude Δω of the rotational speed ω.

ここで、本実施形態においては、図2及び図5に示すように、モータ30の回転数Nを回転数センサ31により計測し、モータ30の回転数Nが、第1バランシング装置40のボール42の移動開始時の回転数ζ1及び第2バランシング装置50のボール52の移動開始時の回転数ζ2より低い(N<ζ1,N<ζ2)ことを確認する。この状態で、モータ30の回転速度ωを速度センサ32(検知手段)で測定して回転速度ωの変動Δωを測定する。解析部33においては、速度変動解析部33Aにより回転速度の変動Δωを解析してアンバランス重量算出部33Bでアンバランス重量を算出する。そして、アンバランス重量判定部33Cでアンバランス重量とボール42、52の総重量とを比較する。
そして、アンバランス重量がボール42、52の総重量よりも所定量η以上に大きい場合には、モータ回転制御部34により、スピンバスケット20の回転数Nを低下させる。これにより、スピンバスケット20の内周面に張り付いていた洗濯物Wをほぐしてアンバランスの修正を行う。
Here, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 5, the rotational speed N of the motor 30 is measured by the rotational speed sensor 31, and the rotational speed N of the motor 30 is determined by the balls 42 of the first balancing device 40. It is confirmed that the rotational speed ζ1 at the start of the movement of the second balancing device 50 and the rotational speed ζ2 at the start of the movement of the ball 52 of the second balancing device 50 are lower (N <ζ1, N <ζ2). In this state, the rotational speed ω of the motor 30 is measured by the speed sensor 32 (detection means), and the fluctuation Δω of the rotational speed ω is measured. In the analyzing unit 33, the speed variation analyzing unit 33A analyzes the rotational speed variation Δω, and the unbalanced weight calculating unit 33B calculates the unbalanced weight. Then, the unbalance weight determination unit 33C compares the unbalance weight with the total weight of the balls 42 and 52.
When the unbalance weight is greater than the total weight of the balls 42 and 52 by a predetermined amount η or more, the motor rotation control unit 34 reduces the rotation speed N of the spin basket 20. Thereby, the laundry W stuck to the inner peripheral surface of the spin basket 20 is loosened to correct the imbalance.

この構成の洗濯機10によれば、モータ30の回転速度ωを検出する速度センサ32と、回転速度ωの変動を解析する速度変動解析部33Aと、アンバランス重量算出部33Bと、アンバランス重量とボール42の総重量を比較するアンバランス重量判定部33Cとを備えており、アンバランス重量がボール42の総重量よりも所定量η以上に大きい場合にはスピンバスケット20の回転数Nを一時低下させてアンバランスの修正を行うようにモータ回転制御部34で制御するので、アンバランスを第1、第2バランシング装置40、50によって確実に打ち消すことができ、脱水工程における定常的な振動の発生を確実に防止することができる。   According to the washing machine 10 having this configuration, the speed sensor 32 that detects the rotational speed ω of the motor 30, the speed fluctuation analysis unit 33 </ b> A that analyzes fluctuations in the rotational speed ω, the unbalance weight calculation unit 33 </ b> B, and the unbalance weight And an unbalance weight determination unit 33C for comparing the total weight of the balls 42, and when the unbalance weight is larger than the total weight of the balls 42 by a predetermined amount η or more, the rotational speed N of the spin basket 20 is temporarily set. Since the motor rotation control unit 34 performs control so that the unbalance is corrected by reducing the unbalance, the unbalance can be surely canceled by the first and second balancing devices 40 and 50, and the steady vibration of the dehydration process can be prevented. Occurrence can be reliably prevented.

また、第1バランシング装置40のボール42の移動開始時の回転数ζ1及び第2バランシング装置50のボール52の移動開始時の回転数ζ2よりも低い回転数において、モータ30の回転速度ωの変動を解析するように構成されているので、スピンバスケット20に発生したアンバランス重量を確実に算出することができる。   Further, the fluctuation of the rotational speed ω of the motor 30 at a rotational speed lower than the rotational speed ζ1 when the ball 42 of the first balancing device 40 starts moving and the rotational speed ζ2 when the ball 52 of the second balancing device 50 starts moving. Therefore, the unbalance weight generated in the spin basket 20 can be reliably calculated.

また、スピンバスケット20の前面板22に第1バランシング装置40が、後面板23に第2バランシング装置50がそれぞれ設けられているので、スピンバスケット20の前方側あるいは後方側に偏ったアンバランスが発生した場合でも、それぞれ効果的にアンバランスを打ち消すことができる。   In addition, since the first balancing device 40 is provided on the front plate 22 of the spin basket 20 and the second balancing device 50 is provided on the rear plate 23, an unbalance that is biased toward the front side or the rear side of the spin basket 20 occurs. Even in this case, each imbalance can be effectively canceled.

次に、本発明の第2の実施形態である洗濯機について説明する。なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, the washing machine which is the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

本実施形態においては、第1バランシング装置40におけるレース41とボール42との隙間が、第2バランシング装置50におけるレース51とボール52との隙間よりも小さくなるように構成されている。すると、第1バランシング装置40においてオイル43とボール42との間の摩擦力及び抵抗力が大きくなり、ボール42の移動が促進される。このようにして本実施形態では、第1バランシング装置40に収容されているボール42の移動開始時の回転数ζ1が第2バランシング装置50に収容されているボール52の移動開始時の回転数ζ2よりも低くなるように設定されている。   In the present embodiment, the gap between the race 41 and the ball 42 in the first balancing device 40 is configured to be smaller than the gap between the race 51 and the ball 52 in the second balancing device 50. Then, in the first balancing device 40, the frictional force and resistance force between the oil 43 and the ball 42 are increased, and the movement of the ball 42 is promoted. Thus, in the present embodiment, the rotational speed ζ1 at the start of movement of the ball 42 accommodated in the first balancing device 40 is the rotational speed ζ2 at the start of movement of the ball 52 accommodated in the second balancing device 50. Is set to be lower.

ここで、第1バランシング装置40のボール42のみが移動を開始し、第2バランシング装置50のボール52が移動しない回転数N、つまり、ζ1≦N<ζ2、となる回転数においては、(1)式における第2バランシング装置50のボール52の移動について考慮する必要がなくなるため、トルクτは、(3)式で表すことができる。   Here, at the rotation speed N at which only the ball 42 of the first balancing device 40 starts moving and the ball 52 of the second balancing device 50 does not move, that is, the rotation speed satisfying ζ1 ≦ N <ζ2, (1 Since it is not necessary to consider the movement of the ball 52 of the second balancing device 50 in the equation (2), the torque τ can be represented by the equation (3).

Figure 2008148921
Figure 2008148921

すなわち、トルクτは、アンバランスと第1バランシング装置40のボール42との相対位置によって変動することになる。これにより、モータ30の回転速度ωの振幅Δωが周期的に変動してうなり信号Bが発生する。
アンバランスとボール42との周方向における相対位置とうなり信号Bとの関係を図7に示す。アンバランスとボール42とが周方向において逆位相に配置されると振動が抑えられるので、うなり信号Bの振幅(モータ30の回転速度ωの振幅Δω)が最小となる。一方、アンバランスとボール42とが周方向において同位相に配置されると回転軸Lに大きな力が作用して振動が大きくなるので、うなり信号Bの振幅(モータ30の回転速度ωの振幅Δω)が最大となる。
That is, the torque τ varies depending on the unbalance and the relative position of the ball 42 of the first balancing device 40. As a result, the amplitude Δω of the rotational speed ω of the motor 30 is periodically changed to generate the beat signal B.
FIG. 7 shows the relationship between the relative position in the circumferential direction of the unbalance and the ball 42 and the beat signal B. Since vibration is suppressed when the unbalance and the ball 42 are arranged in opposite phases in the circumferential direction, the amplitude of the beat signal B (the amplitude Δω of the rotational speed ω of the motor 30) is minimized. On the other hand, when the unbalance and the ball 42 are arranged in the same phase in the circumferential direction, a large force acts on the rotation axis L to increase vibration, so that the amplitude of the beat signal B (the amplitude Δω of the rotation speed ω of the motor 30). ) Is the largest.

次に、うなり信号Bからアンバランス重量を算出する方法について説明する。モータ30の回転速度ωは、(4)式で表される。なお、(4)式において、Munb;アンバランス重量、M;第1バランシング装置40のボール42の総重量、ω;スピンバスケット20の回転速度、ω;ボール42の回転速度、α、β;それぞれの初期位相、J;慣性の総量、r;回転半径、g;重力加速度、τ;モータ30のトルクを表す。 Next, a method for calculating the unbalance weight from the beat signal B will be described. The rotational speed ω of the motor 30 is expressed by equation (4). In equation (4), M unb ; unbalanced weight, M 1 ; total weight of balls 42 of first balancing device 40, ω s ; rotational speed of spin basket 20, ω 1 ; rotational speed of ball 42, α , Β: respective initial phases, J: total amount of inertia, r: turning radius, g: gravitational acceleration, τ: torque of the motor 30.

Figure 2008148921
Figure 2008148921

前述のように、モータ30の速度ωの振幅Δωは、アンバランスとボール42とが同位相に配置された場合に最大となり、逆位相に配置された場合に最小となる。したがって、(4)式を最大と最小のみに特定すると、以下のように表現される。
同位相の場合、Δωmax=k×(Munb+M) …(5)
逆位相の場合、ΔωmiN=k×|Munb−M| …(6)
これら(5)式、(6)式から、アンバランス重量(Munb)は次のように表される。なお、k=1/2kである。
unb>Mの場合、Munb=k×(Δωmax+ΔωmiN) …(7)
unb<Mの場合、Munb=k×(Δωmax−ΔωmiN) …(8)
これら(7)式、(8)式によって、モータ30の回転速度ωによるうなり信号Bからアンバランス重量を算出することができる。
As described above, the amplitude Δω of the speed ω of the motor 30 is maximized when the unbalance and the ball 42 are arranged in the same phase, and is minimized when arranged in the opposite phase. Therefore, when the expression (4) is specified only for the maximum and minimum, it is expressed as follows.
In the case of the same phase, Δω max = k 2 × (M unb + M 1 ) (5)
In the case of opposite phase, Δω miN = k 2 × | M umb −M 1 | (6)
From these formulas (5) and (6), the unbalanced weight (M unb ) is expressed as follows. Note that k 1 = 1 / 2k 2 .
When M unb > M 1 , M unb = k 1 × (Δω max + Δω miN ) (7)
When M unb <M 1 , M unb = k 1 × (Δω max −Δω miN ) (8)
From these equations (7) and (8), the unbalanced weight can be calculated from the beat signal B based on the rotational speed ω of the motor 30.

ここで、本実施形態においては、図6及び図8に示すように、モータ30の回転数Nを回転数センサ31により計測し、モータ30の回転数Nが、第1バランシング装置40のボール42の移動開始時の回転数ζ1以上であり、かつ、第2バランシング装置50のボール52の移動開始時の回転数ζ2より低い(ζ1≦N<ζ2)ことを確認する。この状態で、速度センサ32によりモータ30の回転速度ωの振幅Δωの変動(うなり信号B)を検知する。解析部33においては、うなり信号解析部33Dによりうなり信号Bを解析してアンバランス重量算出部33Bでアンバランス重量を算出する。そして、アンバランス重量判定部33Cでアンバランス重量とボール42、52の総重量とを比較する。
そして、アンバランス重量がボール42、52の総重量よりも所定量η以上に大きい場合には、モータ回転制御部34により、スピンバスケット20の回転数Nを低下させる。これにより、スピンバスケット20の内周面に張り付いていた洗濯物Wをほぐしてアンバランスの修正を行う。
Here, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 and 8, the rotational speed N of the motor 30 is measured by the rotational speed sensor 31, and the rotational speed N of the motor 30 is determined by the ball 42 of the first balancing device 40. It is confirmed that the rotation speed is equal to or higher than the rotation speed ζ1 of the second balancing device 50 and lower than the rotation speed ζ2 when the movement of the ball 52 of the second balancing device 50 starts (ζ1 ≦ N <ζ2). In this state, the speed sensor 32 detects a fluctuation (beat signal B) in the amplitude Δω of the rotational speed ω of the motor 30. In the analysis unit 33, the beat signal B is analyzed by the beat signal analysis unit 33D, and the unbalance weight calculation unit 33B calculates the unbalance weight. Then, the unbalance weight determination unit 33C compares the unbalance weight with the total weight of the balls 42 and 52.
When the unbalance weight is larger than the total weight of the balls 42 and 52 by a predetermined amount η or more, the motor rotation control unit 34 decreases the rotation speed N of the spin basket 20. Thereby, the laundry W stuck to the inner peripheral surface of the spin basket 20 is loosened and the unbalance is corrected.

この構成の洗濯機10によれば、モータ30の回転速度ωを検出する速度センサ32と、回転速度ωのうなり信号Bを解析するうなり信号解析部33Dと、この解析結果からアンバランス重量を算出するアンバランス重量算出部33Bと、アンバランス重量とボール42、52の総重量を比較するアンバランス重量判定部33Cとを備えており、アンバランス重量がボール42、52の総重量より所定量η以上に大きい場合にはスピンバスケット20の回転数Nを一時低下させてアンバランスの修正を行うようにモータ回転制御部34で制御するので、バランシング装置40によるスピンバスケット20の振動抑制効果を確実に奏功せしめることができる。   According to the washing machine 10 having this configuration, the speed sensor 32 that detects the rotational speed ω of the motor 30, the beat signal analysis unit 33D that analyzes the beat signal B of the rotational speed ω, and the unbalanced weight are calculated from the analysis result. An unbalanced weight calculating unit 33B for comparing the unbalanced weight with the total weight of the balls 42 and 52, and an unbalanced weight determining unit 33C for comparing the unbalanced weight with the total weight of the balls 42 and 52. If it is larger than the above, since the motor rotation control unit 34 performs control so as to temporarily reduce the rotation speed N of the spin basket 20 and correct the unbalance, the effect of suppressing the vibration of the spin basket 20 by the balancing device 40 is ensured. Can be successful.

また、本実施形態では、第1バランシング装置40におけるレース41とボール42との隙間が、第2バランシング装置50におけるレース51とボール52との隙間よりも小さくなるように構成し、第1バランシング装置40のボール42の移動開始時の回転数ζ1と第2バランシング装置50のボール52の移動開始時の回転数ζ2とが異なるように設定しているので、この隙間の差を調整することで第1バランシング装置40のボール42の移動開始時の回転数ζ1と第2バランシング装置50のボール52の移動開始時の回転数ζ2との差を大きくすることができる。   In the present embodiment, the gap between the race 41 and the ball 42 in the first balancing device 40 is configured to be smaller than the gap between the race 51 and the ball 52 in the second balancing device 50, and the first balancing device Since the rotational speed ζ1 at the start of the movement of the 40 balls 42 and the rotational speed ζ2 at the start of the movement of the balls 52 of the second balancing device 50 are set to be different, the difference between the gaps can be adjusted by adjusting the gap difference. The difference between the rotational speed ζ1 when the ball 42 of the first balancing device 40 starts moving and the rotational speed ζ2 when the ball 52 of the second balancing device 50 starts moving can be increased.

以上、本発明の実施形態である洗濯機について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
この回転体制御装置を備える装置としては、洗濯機に限定されることはなく、遠心分離機等の他の産業機器や民生品であっても良い。
As mentioned above, although the washing machine which is embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to this, It can change suitably in the range which does not deviate from the technical idea of the invention.
The apparatus provided with the rotating body control device is not limited to a washing machine, and may be other industrial equipment such as a centrifugal separator or a consumer product.

第1の実施形態において、第1バランシング装置に収容されているボールの移動開始時の回転数ζ1と第2バランシング装置に収容されているボールの移動開始時の回転数ζ2とを互いに異なるように設定したものとして説明したが、第1の実施形態のように、スピンバスケットの回転数Nが、N<ζ1、N<ζ2のときに回転速度を解析する場合には、ζ1、ζ2が一致していてもよい。   In the first embodiment, the rotational speed ζ1 at the start of movement of the balls accommodated in the first balancing device and the rotational speed ζ2 at the start of movement of the balls accommodated in the second balancing device are different from each other. As described in the first embodiment, when the rotational speed N is analyzed when the rotational speed N of the spin basket is N <ζ1 and N <ζ2, as in the first embodiment, ζ1 and ζ2 match. It may be.

また、第1バランシング装置に収容されているボールの移動開始時の回転数ζ1と第2バランシング装置に収容されているボールの移動開始時の回転数ζ2とを互いに異なるように設定する手段として、第1の実施形態ではオイルの粘度を変更したもの、第2の実施形態ではレースとボールとの隙間を調整したもので説明したが、これ以外の手段であってもよい。例えば、バランシング装置のボールの1個当たりの重量を変更することで、ボールに作用する重力の大きさに差を設けて、ζ1及びζ2を調整することも可能である。また、レース内面の表面粗さやボールの表面粗さを変更してもよい。   In addition, as means for setting the rotational speed ζ1 at the start of movement of the ball accommodated in the first balancing device and the rotational speed ζ2 at the start of movement of the ball accommodated in the second balancing device to be different from each other, In the first embodiment, the oil viscosity is changed, and in the second embodiment, the clearance between the race and the ball is adjusted. However, other means may be used. For example, by changing the weight per ball of the balancing device, it is possible to adjust ζ1 and ζ2 by providing a difference in the magnitude of gravity acting on the ball. Further, the surface roughness of the race inner surface and the surface roughness of the ball may be changed.

さらに、本実施形態においては、2つのバランシング装置(手段)を備えたものとして説明したが、3つ以上のバランシング装置を備えたものであってもよい。この場合には、すべてのバランシング装置に収容されたボールの移動開始時の回転数、あるいは一のバランシング装置を除くすべてのバランシング装置に収容されたボールの移動開始時の回転数よりも低い回転数でモータの回転速度を解析することになる。
また、バランシング装置のレース内にオイルが収容されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、水や空気などの他の流体であってもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the description has been made assuming that two balancing devices (means) are provided. However, three or more balancing devices may be provided. In this case, the number of rotations at the start of movement of the balls accommodated in all balancing devices, or the number of rotations lower than the number of rotations at the start of movement of balls accommodated in all balancing devices except one balancing device. Thus, the rotation speed of the motor is analyzed.
Further, the oil is described as being contained in the race of the balancing device, but the present invention is not limited to this, and other fluids such as water and air may be used.

本発明の第1の実施形態である洗濯機の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the washing machine which is the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す洗濯機のブロック図である。It is a block diagram of the washing machine shown in FIG. 図1に示す洗濯機に備えられたバランシング装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the balancing apparatus with which the washing machine shown in FIG. 1 was equipped. 図1に示す洗濯機に備えられたモータの回転速度の変動を示す図である。It is a figure which shows the fluctuation | variation of the rotational speed of the motor with which the washing machine shown in FIG. 1 was equipped. 図1に示す洗濯機の脱水工程におけるフローチャートである。It is a flowchart in the spin-drying | dehydration process of the washing machine shown in FIG. 本発明の第2の実施形態である洗濯機のブロック図である。It is a block diagram of the washing machine which is the 2nd Embodiment of this invention. 図6に示す洗濯機に備えられたモータの回転速度のうなり信号を示す図である。It is a figure which shows the beat signal of the rotational speed of the motor with which the washing machine shown in FIG. 6 was equipped. 図6に示す洗濯機の脱水工程におけるフローチャートである。It is a flowchart in the spin-drying | dehydration process of the washing machine shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 洗濯機
20 スピンバスケット(回転体)
31 回転数センサ(回転数計測手段)
32 速度センサ(検知手段)
33 解析手段
34 モータ回転制御部(制御手段)
40 第1バランシング装置(バランシング手段)
41、51 レース
42、52 ボール(転動体)
10 Washing machine 20 Spin basket (rotating body)
31 Rotational speed sensor (Rotational speed measuring means)
32 Speed sensor (detection means)
33 Analysis means 34 Motor rotation control section (control means)
40 First balancing device (balancing means)
41, 51 Race 42, 52 Ball (rolling element)

Claims (5)

回転軸を中心に回転自在に取り付けられた回転体の回転動作を制御する回転体制御装置において、
前記回転体と一体にかつ当該回転体の回転軸と同心に設けられた環状形状でなるレースと当該レースの内部で、前記回転体の回転動作に従動して移動自在に収容された転動体とを有するバランシング手段が少なくとも2以上設けられるとともに、
前記回転体の回転数を測定する回転数計測手段と、
前記回転体の回転速度を検知する検知手段と、
前記検知手段により検知された前記回転速度の変動状態を解析して前記回転体に発生したアンバランス重量を算出する解析手段と、
前記解析手段によるアンバランス重量の算出結果に基づいて、前記回転体の回転動作を制御する制御手段と、
を備え、
前記解析手段は、前記回転体の回転数が、すべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低いとき、又は一のバランシング手段を除くすべてのバランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時の回転数よりも低いとき、前記回転速度の変動状態を解析する
ことを特徴とする回転体制御装置。
In a rotating body control device that controls the rotating operation of a rotating body that is rotatably mounted around a rotating shaft
An annular race integrally formed with the rotating body and concentrically with the rotating shaft of the rotating body, and a rolling element housed in the race so as to be movable following the rotation of the rotating body. And at least two or more balancing means having
A rotational speed measuring means for measuring the rotational speed of the rotating body;
Detecting means for detecting the rotational speed of the rotating body;
Analyzing means for analyzing the fluctuation state of the rotational speed detected by the detecting means and calculating an unbalanced weight generated in the rotating body;
Based on the calculation result of the unbalance weight by the analysis means, control means for controlling the rotation operation of the rotating body;
With
The analyzing means is configured so that the rotational speed of the rotating body is lower than the rotational speed at the start of movement of the rolling elements accommodated in all balancing means, or for all balancing means except for one balancing means. The rotating body control device characterized by analyzing the fluctuation state of the rotational speed when the rotational speed is lower than the rotational speed at the start of movement of each of the rolling elements housed therein.
少なくとも2以上設けられた前記バランシング手段について、一の前記バランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時における前記回転体の回転数が、他の前記バランシング手段に収容されている各前記転動体の移動開始時における前記回転体の回転数よりも低く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の回転体制御装置。   With respect to the balancing means provided at least two or more, the number of rotations of the rotating body at the start of movement of each of the rolling elements accommodated in one balancing means is determined by each of the balancing means accommodated in the other balancing means. The rotating body control device according to claim 1, wherein the rotating body control apparatus is set to be lower than the number of rotations of the rotating body when the rolling body starts to move. 前記解析手段は、
前記検知手段により検知された前記回転速度の変動状態に基づいて、前記回転体に発生したアンバランス重量を算出した後、当該アンバランス重量と各前記転動体の総重量とを比較し、
前記制御手段は、
前記アンバランス重量が各前記転動体の総重量よりも所定量だけ大きくなった時点で、前記回転体の回転数を一時低下させるように制御する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転体制御装置。
The analysis means includes
Based on the fluctuation state of the rotational speed detected by the detection means, after calculating the unbalance weight generated in the rotating body, compare the unbalance weight and the total weight of each rolling element,
The control means includes
3. The control according to claim 1, wherein when the unbalanced weight becomes larger than a total weight of each of the rolling elements by a predetermined amount, the rotational speed of the rotating body is controlled to be temporarily reduced. The rotating body control device described.
請求項1又は請求項2に記載の回転体制御装置を備え、
前記回転体は、洗濯物を収容するための内部空間を有し、かつ前記回転軸を中心に回転自在に取り付けられたスピンバスケットである
ことを特徴とする洗濯機。
The rotating body control device according to claim 1 or 2,
The washing machine according to claim 1, wherein the rotating body is a spin basket that has an internal space for storing laundry and is rotatably mounted around the rotating shaft.
前記解析手段は、
前記検知手段により検知された前記回転速度の変動状態に基づいて、前記スピンバスケットに発生したアンバランス重量を算出した後、当該アンバランス重量と各前記転動体の総重量とを比較し、
前記制御手段は、
前記アンバランス重量が各前記転動体の総重量よりも所定量だけ大きくなった時点で、前記スピンバスケットの回転数を一時低下させるように制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の洗濯機。
The analysis means includes
Based on the fluctuation state of the rotation speed detected by the detection means, after calculating the unbalance weight generated in the spin basket, comparing the unbalance weight and the total weight of each rolling element,
The control means includes
The washing machine according to claim 4, wherein when the unbalanced weight becomes larger than a total weight of the rolling elements by a predetermined amount, the rotation speed of the spin basket is controlled to be temporarily reduced. .
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