AT391330B

AT391330B - Verfahren zum ausgleichen von unwuchten beim hochfahren von schleudervorrichtungen

Info

Publication number: AT391330B
Application number: AT0394583A
Authority: AT
Original assignee: Escher Wyss Ag
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1990-09-25
Also published as: JPS59156449A; FR2537460A1; GB2131977A; DE3342376A1; SE8306850L; GB8333242D0; BE898041A; US4513464A; SE8306850D0; LU85070A1; ATA394583A; CH658410A5

Description

Nr. 391 330

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleichen von Unwuchten beim Hochfahren von Schleudervorrichtungen auf eine bestimmte Betriebsdrehzahl, wobei während des Hochfahrens die Unwucht gemessen und die zeitliche Änderung der Drehzahl derart gesteuert wird, daß eine vorgegebene, höchstzulässige Unwucht nicht überschritten wird.

Beim Hochfahren von Schleudervorrichtungen, wie Zentrifugen oder Waschmaschinen treten häufig Unwuchten auf, die die Vorrichtung, insbesondere deren Lagerungen in unzulässiger Weise beanspruchen. Von besonderer Bedeutung ist dies bei Schleudervorrichtungen mit horizontaler Drehachse, beispielsweise bei großen Durchlade-Wasch/Schleudermaschinen. Bei solchen Vorrichtungen wird beim Hochfahren zunächst das Produkt, d. h. die Wäscheteile, von der rotierenden Schleudertrommel mitgenommen und angehoben, löst sich vor dem Scheitelpunkt von der Trommelwand und fällt in einer freien Flugbahn in den unterenTeil der Schleudertrommel. Wenn die Drehzahl soweit gesteigert wird, daß die Zentrifugalbeschleunigung die Erdbeschleunigung übersteigt, verschwindet die freie Flugbahn und die Wäsche legt sich in einem Ring an die Trommelinnenseite an. Je nach Verteilung des Produktes, d. h. der Wäsche, ergibt sich dabei eine gewisse Unwucht, die auch durch sorgfältiges Einpacken des Produktes in die Schleudervomchtung nicht vermieden werden kann. In der Praxis ist es daher erforderlich, die bei Rotation der Schleudervomchtung bei der endgültigen Betriebsdrehzahl auftretende Unwucht auf ein zulässiges Maß zu begrenzen.

Gemäß DE 29 15 815 oder DE 30 39 315 wird deshalb beim Schleudervorgang die Drehzahl nur so weit gesteigert, bis die maximal zulässige Unwucht erreicht wird. Die Entwässerungsleistung ist aus diesem Grunde begrenzt

Weiter ist es z. B. aus DE 22 04 325 oder DE 29 39 340 bereits bekannt, bei Wäsche-Schleudervorrichtungen die auftretenden Unwuchten zu messen und die Vorrichtung anzuhalten und abzuschalten, wenn die Unwucht beim Hochfahren einen bestimmten, höchstzulässigen Wert überschreitet, und daraufhin einen neuen Hochfahrversuch vorzunehmen, solange, bis bei einem Versuch die Betriebsdrehzahl erreicht wird, ohne das die höchstzulässige Unwucht überschritten wird. Ein solches Verfahren ist jedoch zeitraubend, energieaufwendig und unrationell.

In der nicht vorveröffentlichten DE 3141 901 ist bereits vorgeschlagen worden, statt die Schleudervorrichtung bei Erreichen einer bestimmten Unwuchtgrenze abzuschalten, lediglich die Drehzahl während einer bestimmten Zeit konstant zu halten. Dabei wird die Tatsache ausgenützt, daß das Produkt, insbesondere die Wäsche, langsam zu fließen beginnt und sich gleichmäßiger über die Trommelinnenwand verteilt. Nach Ablauf dieser Haltezeit hat sich in den meisten Fällen das Produkt so gleichmäßig verteilt, daß der Hochfahrvorgang gefahrlos fortgesetzt werden kann. Nur wenn durch Unwuchtmessung festgestellt wird, daß sich die Unwucht nicht wesentlich vermindert hat, muß die Schleudervorrichtung abgestellt werden. Hiermit läßt sich zwar bereits eine gewisse Besserung erzielen, jedoch ist die Zeit- und Energie-Einsparung noch nicht optimal.

Die Erfindung setzt sich die Aufgabe, die erwähnten Nachteile vorbekannter Verfahren zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zum Ausgleichen von Unwuchten beim Hochfahren von Schleudervorrichtungen zu schaffen, bei welchem die Hochfahrzeit bis zur Betriebsdrehzahl sowie der Energieverbrauch zum Hochfahren vermindert ist, bei welchem jedoch die Überschreitung einer vorgegebenen, höchstzulässigen Unwucht beim Hochfahren bis auf die Betriebsdrehzahl sicher und zuverlässig vermieden wird. Ein solches Verfahren soll sich besonders auch für Schleudervorrichtungen mit horizontaler Drehachse, wie Wasch/Schleudermaschinen eignen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der zeitlichen Drehzahländerung in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung der gemessenen Unwucht bzw. deren Annäherung an einen vorgegebenen Wert vorgenommen wird.

Da hierbei eine zeitliche Unwucht-Änderung als Steuer-Kriterium dient, und nicht ein Absolutwert derselben, wird die Hochfahrzeit bis zur vollen Drehzahl verkürzt, ohne das die maximal zulässige Unwucht überschritten wird, und es wird eine schnellere, weniger energiekonsumierende und effizientere Entwässerung beim Schleudervorgang erreicht

Die Drehzahlsteuerung kann dabei bei einem zweckmäßigen Ausführungsbeispiel so vorgenommen werden, daß die Drehzahl bei Erreichung eines oberen Schwellenwertes der Unwucht zunächst wenigstens angenähert konstant gehalten wird und eine weitere Erhöhung der Drehzahl nach der Zeitverzögerung vorgenommen wird, nach der die gemessene Unwucht um einen vorgegebenen Betrag abgenommen hat, d. h. einen anderen, unteren Schwellenwert unterschreitet. Der Zyklus des Anhaltens und des weiteren Hochfahrens der Drehzahl kann dabei mehrfach wiederholt werden.

Bei einem weiteren, vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird die Differenz der gemessenen Unwucht zu einem anderen Unwuchtwert gemessen und die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl in Abhängigkeit von diesem Differenzwert geregelt. Beispielsweise kann der Abstand der gemessenen Unwucht von einem festen Wert, beispielsweise der höchstzulässigen Unwucht, bestimmt werden und die zeiüiche Änderung der Drehzahl, d. h. die Hochfahrgeschwindigkeit umso kleiner gewählt werden, je näher die gemessene Unwucht an der maximal zulässigen Unwucht liegt. Oder es kann die gemessene Unwucht mit der unmittelbar vorausgegangenen Unwuchtmessung verglichen werden und somit die Anstiegsgeschwindigkeit der Unwucht festgestellt werden. Die zeitliche Drehzahländerung wird nun so geregelt, daß die Änderung umso kleiner ist, d. h. daß das Hochfahren umso langsamer erfolgt, je größer die zeitliche Unwuchtänderung ist, d. h. je schneller die Unwucht pro Zeiteinheit ansteigt. Die Abhängigkeit von Drehzahländerung und Unwuchtverlauf kann dabei so gewählt werden, daß ein bezüglich Zeit- und Energieaufwand optimaler und kontinuierlicher Hochfahrvorgang ohne Totzeiten -2-

Nr. 391 330 ermöglicht wird.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Diagramme erläutert, welche den zeitlichen Verlauf der Drehzahl und der Unwucht bei verschiedenen Beispielen erfindungsgemäßer Verfahren wiedergeben.

Fig. 1 zeigt das Diagramm für ein Verfahren mit unterbrochenem Hochfahrvorgang.

Fig. 2 zeigt das Diagramm für ein Verfahren mit kontinuierlichem Hochfahrvorgang.

Fig. 3 zeigt das Diagramm für ein kontinuierliches Hochfahrverfahren mit Differentialregelung.

In den in den Fig. wiedergegebenen Diagrammen ist gegen die Zeit (t) der Verlauf der Drehzahl (n) der Trommel einer Schleudervorrichtung, sowie der Zeitverlauf der beim Hochfahren an der Trommel auftretenden Unwucht (U) dargestellt. Unter Unwucht kann dabei die geometrische Schwerpunktverlagerung in der Trommel, bzw. deren Produkt mit der rotierenden Masse verstanden werden, oder auch die bei der Rotation infolge der Schwerpunktverlagerung auftretende oszillierende Kraft. Diese kann beispielsweise mit einem geeigneten Kraftsensor an der Lagerung der Schleudervorrichtung gemessen werden, wobei das Wechselsignal für die Unwucht kennzeichnend ist und bei horizontaler Trommelachse das Gleichsignal für die Masse, d. h. für die Restfeuchte der Wäsche. Zweckmäßigerweise wird für große und schwere Schleudervorrichtungen eine hydrostatische Lagerung mit beweglichen Stützkolben und dynamischer Charakteristik verwendet, wie sie beispielsweise in der USPS 4 113 325 beschrieben ist. Hierbei läßt sich die Unwuchtkraft direkt durch eine Messung der Stützkolbenauslenkung bestimmen. Es kann auch zweckmäßig sein, die gemessene Unwucht mit der gleichfalls gemessenen Drehzahl mittels einer geeigneten Schaltung oder mit einem Mikroprozessor zu kombinieren und auf die theoretische, bei Betrieb mit der vorgesehenen Betriebsdrehzahl zu erwartenden Unwucht umzurechnen und die hochgerechnete Unwucht als Regelgröße zu verwenden.

Fig. 1 zeigt ein Hochfahrverfahren für eine Schleudervorrichtung, speziell eine Wasch/Schleudermaschine mit horizontaler Achse, bei dem Drehzahl (n) zunächst kontinuierlich ansteigt. Nach einer Zeit (to) wird eine Drehzahl (no) und eine Zentrifugalbeschleunigung erreicht, bei der sich das Produkt, d. h. die in der Schleudertrommel befindliche Wäsche, an die Trommelinnenwand anlegt.

Nunmehr wird die Regeleinrichtung eingeschaltet. Die gemessene Unwucht (U) bzw. die aus dieser abgeleitete Regelgröße liegt im dargestellten Beispiel zunächst unterhalb eines oberen Schwellenwertes (Ui) und steigt bei steigender Drehzahl (n) an, bis sie zum Zeitpunkt (ti) und der Drehzahl (ηχ) den oberen Schwellenwert (Ui) erreicht In diesem Moment wird die Änderung der Drehzahl (n) wenigstens angenähert auf (0) zurückgestellt, d. h. die Drehzahl wird zunächst wenigstens angenähert konstant auf dem Wert (ηχ) gehalten. Ein gewisser Rückgang der Drehzahl oder eine geringfügige Zunahme kann dabei toleriert werden. Falls die gemessene Unwucht bereits im Zeitpunkt (ty), d. h. bei Beginn des Regelvorganges den oberen Schwellenwert (Ui) übersteigt, so wird bereits zu diesem Zeitpunkt die Drehzahl konstant gehalten. Während dieser Phase, in der die Drehzahl mehr oder weniger unverändert bleibt, gleicht sich die Produktverteilung in der Schleudertrommel durch Fließvorgänge und die fortschreitende Entwässerung des geschleuderten Produktes zum Teil aus, und die Unwucht geht zurück. Zu einem Zeitpunkt (t2) ist die Unwucht um einen bestimmten Betrag (Uj - U2) abgesunken, d. h. auf einen unteren Schwellenwert (U2) zurückgegangen, und zu diesem Zeitpunkt wird die Änderung der Drehzahl (n) wieder auf einen positiven Wert geregelt, d. h. der Hochfahrvorgang geht mit steigender Drehzahl weiter. Falls während dieser zweiten Hochfahr-Phase der obere Schwellenwert (Ui) wiederum erreicht wird, beispielsweise zu einem Zeitpunkt (tß) und einer Drehzahl (n2), so wiederholt sich der Zyklus, d. h. die Drehzahl wird wiederum konstant gehalten, bis die Unwucht auf den unteren Schwellenwert (U2) abgesunken ist, beispielsweise zum Zeitpunkt (t4), worauf der Hochfahrvorgang bis zur Betriebsdrehzahl (nm) fortgesetzt wird. Dabei kann es zweckmäßig sein, die Anzahl der Zyklen zu begrenzen und den Hochfahrvorgang zu unterbrechen, d. h. die Drehzahl auf Null zurückzustellen, wenn nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen immer noch der obere Schwellenwert überschritten wird, d. h. kein Unwuchtausgleich stattgefunden hat

Statt dessen kann dann auch die erreichte Drehzahl konstant gehalten werden, wenn diese Drehzahl bereits einen Wert erreicht hat, wo eine ausreichende Schleuderleistung zu erwarten ist.

Es kann auch zweckmäßig sein, den Hochfahrvorgang zu unterbrechen und die Drehzahl auf Null zurückzunehmen, wenn die Unwucht nach Überschreitung der oberen Unwuchtgrenze und dadurch ausgelöstem Konstanthalten der Drehzahl nicht oder nur in ungenügendem Maße zurückgeht. Die Entwässerung bei der Maximaldrehzahl (nm) wird solange fortgesetzt, bis die Restfeuchte, angegeben durch das Gleichsignal des

Unwuchtsensors, auf einen vorgegebenen Wert abgesunken ist.

Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Diagramm ist die Regeleinrichtung so gestaltet und ausgelegt, daß nach der Zeit (tß) und der Drehzahl (n^), bei der der Regelvorgang beginnt, der Abstand (AUq) der gemessenen Unwucht (Uq) von einem maximal zulässigen Wert (Um) gebildet wird. Dieser Abstand (AUq) wird als Regelgröße benützt und die Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl (n), ausgedrückt durch den Anstiegswinkel (ocq), auf einen entsprechenden Wert geregelt. Der Regelvorgang setzt sich kontinuierlich fort, d. h. in der Folge wird die Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl, d. h. der Anstiegswinkel (a) in Abhängigkeit von der Differenz (AU) der gemessenen Unwucht vom Maximalwert (Um) so geregelt, daß die Drehzahl (n) umso langsamer ansteigt, je mehr sich die Unwucht (U) dem Wert (Um) nähert. Es wird bemerkt, daß der -3-

Claims

Nr. 391 330 Unwuchtvergleichswert (Um) zeitabhängig oder aber auch Drehzahl-abhängig gewählt werden kann. Die Umrechnung kann mittels bekannter elektrischer Schaltungen oder auch mit einem Mikroprozessor erfolgen. Durch die beschriebene, kontinuierliche Nachregelung der Drehzahl (n) in Abhängigkeit vom jeweiligen Unwuchtwert kann eine optimal kurze Anfahrzeit (tm) bis zur Betriebsdrehzahl (nm) erreicht werden, wobei ein Überschreiten der maximal zulässigen Unwucht (Um) mit Sicherheit vermieden werden kann. Fig. 3 zeigt das Diagramm eines anderen kontinuierlichen Hochfahrverfahrens, bei welchem nach Erreichen der Drehzahl (ηβ) nach der Zeit (1q) die gemessene Unwucht (Uq) mit einem unmittelbar zeitlich benachbarten Unwuchtwert verglichen wird und die Anstiegsgeschwindigkeit der Unwucht als Regelgröße verwendet wird, ausgedrückt durch den Winkel (ß^). Entsprechend diesem Wert wird die Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl (n), ausgedrückt durch den Winkel (ocq), eingeregelt. Der Regelvorgang wird wiederum kontinuierlich fortgesetzt, wobei jeweils zu einem Anstiegswinkel (ß) der Unwucht ein Anstiegswinkel (a) der Drehzahl so eingeregelt wird, daß der Drehzahlanstieg verlangsamt wird, solange die Unwucht noch einen ins Gewicht fallenden Anstieg zeigt. Auch hier kann innerhalb kürzester Zeitdauer auf rationellste Weise die Betriebsdrehzahl (nm) erreicht werden, ohne daß die maximal zulässige Unwucht (Um) überschritten wird. Es wird bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt ist, sondern daß Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Könnens möglich sind, ohne den Rahmen des Erfindungsgedankens zu verlassen. Wesentlich ist dabei, daß das Hochfahren der Drehzahl nicht nur bei einer bestimmten Unwuchtgrenze abgebrochen oder für eine feste, vorgegebene Zeit die Drehzahl konstant gehalten wird, sondern daß die Haltezeit bei konstanter Drehzahl variabel gehalten und in Abhängigkeit von der Änderung der Unwucht mit minimaler Zeitverzögerung geregelt wird. Dabei kann die Zeit bestimmt werden, in der sich die Unwucht um einen bestimmten Betrag ändern, oder es können die Zeitintervalle zwischen den Meßpunkten weitgehend verkleinert werden, so daß die Änderungsgeschwindigkeit der Unwucht gemessen wird, was praktisch einer Differentialregelung gleichkommt. Im Vergleich zu früheren Verfahren mit einem einzigen Schwellenwert für die Unwucht oder festen Haltezeiten wird hiermit eine optimal kurze Hochfahrzeit erreicht, wobei die zulässige Unwucht mit Sicherheit unterhalb der zulässigen Schwelle bleibt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei der Anwendung bei Schleudervonichtungen, die um eine horizontale Achse rotieren, speziell bei Wasch/Schleudermaschinen mit großen Abmessungen, d. h. mit Durchmessern im Meter-Bereich, bei denen große Unwuchtkräfte auftreten können, die sich auch durch eine besondere Beladung der Maschine nicht vermeiden lassen und nur durch ein geeignetes Hochfahrverfahren vermieden werden können. Zusammenfassend läßt sich die Erfindung somit wie folgt beschreiben: Beim Hochfahren einer Schleudervorrichtung, speziell einer Wasch/Schleudermaschine großer Abmessungen mit horizontaler Achse, wird während des Hochfahrvorganges die Unwucht gemessen und der weitere Hochfahrvorgang, d. h. die Drehzahländerung, in Abhängigkeit von der Änderung der gemessenen Unwucht geregelt. In einem ersten Beispiel wird dies dadurch erreicht, daß bei Erreichen einer oberen Schwelle der Unwucht die Drehzahl für eine bestimmte Zeit konstant gehalten wird, die der Rückbildungsgeschwindigkeit der Unwucht entspricht. In einem anderen Beispiel wird die Unwuchtänderung in kleinen Zeitabständen oder nahezu kontinuierlich gemessen und die Drehzahländerung entsprechend der Unwuchtsänderungsgeschwindigkeit geregelt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Ausgleichen von Unwuchten beim Hochfahren von Schleudervorrichtungen auf eine bestimmte Drehzahl, wobei während des Hochfahrens die Unwucht gemessen und die zeitliche Änderung der Drehzahl derart gesteuert wird, daß eine vorgegebene höchstzulässige Unwucht nicht überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der zeitlichen Drehzahländerung in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderung der gemessenen Unwucht bzw. deren Annäherung an einen vorgegebenen Wert vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hochfahren die zeitliche Drehzahländerung auf einen wenigstens angenähert Null betragenden Wert zurückgestellt wird, wenn die gemessene Unwucht einen oberen Schwellenwert für die betreffende Drehzahl überschreitet, und daß danach die Drehzahländerung nach der Zeitverzögerung mit positivem Wert fortgesetzt wird, nach der die gemessene Unwucht um einen vorgegebenen Betrag abgesunken ist. -4- Nr. 391 330
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang der zeitlichen Drehzahländerung wenigstens einmal wiederholt wird, wenn nach der Drehzahländerung mit positivem Wert die gemessene Unwucht wiederum den oberen Schwellenwert überschreitet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfahrvorgang unterbrochen und die Drehzahl auf 0 zurückgestellt wird, wenn nach einer vorgegebenen Anzahl von Wiederholungszyklen die gemessene Unwucht wiederum den oberen Schwellenwert überschreitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfahrvorgang unterbrochen und die Drehzahl auf Null zurückgestellt wird, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer nach Überschreitung eines oberen Schwellenwertes die gemessene Unwucht einen anderen Schwellenwert nicht unterschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der gemessenen Unwucht zu einem vorgegebenen Unwuchtwert gebildet wird, und die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl so geregelt wird, daß diese zeitliche Änderung um so kleiner ist, je kleiner die Differenz der gemessenen Unwucht von der vorgegebenen Unwucht ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Unwucht mit dem Wert der Unwucht zu einem unmittelbar vorhergehenden Zeitpunkt verglichen, d. h. die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit der Unwucht gemessen wird, und die zeitliche Änderung der Drehzahl in Abhängigkeit von der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Unwucht so geregelt wird, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl umso kleiner ist, je größer die Änderungsgeschwindigkeit der Unwucht ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl bis zu einem vorgegebenen Drehzahlwert unabhängig von der Unwucht kontinuierlich erhöht wird, daß jedoch bei Überschreitung dieser vorgegebenen Drehzahl bis zur endgültigen Betriebsdrehzahl die Änderung der Drehzahl von der gemessenen Unwucht geregelt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Unwucht die bei Rotation der Schleudervorrichtung auftretende Auslenkung der Schleudertrommel gemessen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Unwucht die an wenigstens einem Lager der Schleudervorrichtung bei Rotation der Schleudervorrichtung auftretende Kraft gemessen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Unwucht die Auslenkung des Stützkolbens eines als hydrostatisches Stützkolbenlager ausgebildeten Lagers gemessen wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-