CH658410A5

CH658410A5 - Verfahren zum ausgleichen von unwuchten beim hochfahren von schleudervorrichtungen auf eine bestimmte drehzahl, und dessen anwendung.

Info

Publication number: CH658410A5
Application number: CH7261/82A
Authority: CH
Inventors: Jakob Rettich; Leonhard Spiewok
Original assignee: Escher Wyss Ag
Priority date: 1982-12-14
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1986-11-14
Also published as: JPS59156449A; GB2131977A; ATA394583A; AT391330B; SE8306850D0; GB8333242D0; BE898041A; SE8306850L; FR2537460A1; DE3342376A1; US4513464A; LU85070A1

Description

Die Erfindung betrifft ein 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 geregelt 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 fallt in einer freien Flugbahn in den unteren Teil 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 Schleudervorrichtung nicht vermieden werden kann. In der Praxis ist es daher erforderlich, die bei Rotation der Schleudervorrichtung bei der endgültigen Betriebsdrehzahl auftretende Unwucht auf ein zulässiges Mass zu begrenzen.

Es ist bereits bekannt, bei solchen 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 dass die höchstzulässige Unwucht überschritten wird. Ein solches Verfahren ist jedoch zeitraubend, energieaufwendig und unrationell.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 3 141 901 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 zur Aufgabe, die erwähnten Nachteile vorbekannter Verfahren zu vermeiden und insbe5

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sondere 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 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 Regelung der zeitlichen Drehzahländerung in Abhängigkeit von der Änderung der gemessenen Unwucht in einer Zeiteinheit vorgenommen wird.

Die Drehzahlregelung 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 dann vorgenommen wird, wenn die gemessene Unwucht anschliessend einen anderen, unteren Stellenwert 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 Drehzahl von einem festen Wert, beispielsweise der höchstzulässigen Drehzahl, bestimmt werden und die zeitliche Änderung der Drehzahl, d.h. die Hochfahrgeschwindigkeit umso kleiner gewählt werden, je näher die gemessene Drehzahl an der Vergleichsdrehzahl liegt. Oder es kann die gemessene Unwucht mit der unmittelbar vorausgegangenen Unwuchtmessung verglichen werden und somit die Anstiegs-geschwindigkeit 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 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 Figuren 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 das Gleichsignal für die Masse, d.h. für die Restfeuchte der Wäsche. Zweckmässigerweise wird für grosse und schwere Schleuder-

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Vorrichtungen eine hydrostatische Lagerung mit beweglichen Stützkolben und dynamischer Charakteristik verwendet, wie sie beispielsweise in US 4 113 325 beschrieben ist. Hierbei lässt sich die Unwuchtkraft direkt durch eine Messung der 5 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 io 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 15 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 für die Unwucht eingeschaltet. Die gemessene 20 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 ni den oberen Schwellenwert Uj erreicht. In diesem Moment wird die Än-25 derung der Drehzahl n wenigstens angenähert auf 0 zurückgeregelt, d.h. die Drehzahl wird zunächst wenigstens angenähert konstant auf dem Wert n] gehalten. Ein gewisser Rückgang der Drehzahl oder eine geringfügige Zunahme kann dabei toleriert werden. Falls die gemessene Unwucht 30 bereits im Zeitpunkt t0, 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 35 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 auf einen unteren Schwellenwert U 2 zurückgegangen, und zu diesem Zeitpunkt wird die Änderung der 40 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 t3 und einer Drehzahl n2, so wiederholt sich der 45 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 forgesetzt wird. Dabei kann es zweckmässig sein, die Anzahl der Zyklen zu be-50 grenzen und den Hochfahrvorgang zu unterbrechen, d.h. die Drehzahl auf 0 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 55 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 0 zurückzunehmen, wenn die Unwucht nach Überschreitung der oberen 60 Unwuchtgrenze und dadurch ausgelöstem Konstanthalten der Drehzahl nicht oder nur in ungenügendem Masse zurückgeht. Die Entwässerung bei Maximaldrehzahl nm wird solange fortgesetzt, bis die Restfeuchte, angegeben durch das Gleichsignal des Unwuchtsensors, auf einen vorgegebenen 65 Wert abgesunken ist.

Bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Diagramm ist die Regeleinrichtung so gestaltet und ausgelegt, dass nach der Zeit to und der Drehzahl n0 bei der der Regelvorgang beginnt, der

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Abstand AU0 der gemessenen Unwucht U0 von einem maximal zulässigen Wert Um gebildet wird. Dieser Abstand AU0 wird als Regelgrösse benützt und die Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl n, ausgedrückt durch den Anstiegswinkel ct0, 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 Drehzahl vom Maximalwert Um so geregelt, dass die Drehzahl n umso langsamer ansteigt je mehr sich die Drehzahl U dem Wert Um nähert. Es wird bemerkt, dass der Unwuchtvergleichswert Um zeitabhängig oder aber auch Dreh-zahl-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 An-fahrzeit tm bis zur Betriebsdrehzahl nm erreicht werden, wobei ein Überschreiten der maximal zulässigen Unwucht mit Sicherheit vermieden werden kann.

Fig. 3 zeigt das Diagramm eines anderen kontinuierlichen Hochfahrverfahrens, bei welchem nach Erreichen der Drehzahl n0 nach der Zeit t0 die gemessene Unwucht U0 mit einem unmittelbar zeitlich benachbarten Unwuchtwert verglichen wird und die Anstiegsgeschwindigkeit der Unwucht als Regelgrösse verwendet wird, ausgedrückt durch den Winkel ß0. Entsprechend diesem Wert wird die Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl n, ausgedrückt durch den Winkel cto, entsprechend 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 innert kürzester Zeitdauer auf rationellste Weise die Betriebsdrehzahl nm erreicht werden, ohne dass die maximal zulässige Unwucht 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 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 ändert, oder es können die Zeitintervalle zwischen den Messpunkten weitgehend verkleinert werden und somit 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 Schleudervorrichtungen, 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 Hochverfahren vermieden werden können.

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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 geregelt wird, dass eine vorgegebene höchstzulässige Unwucht nicht überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der zeitlichen Drehzahländerung in Abhängigkeit von der Änderung der gemessenen Unwucht in einer Zeiteinheit vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Drehzahländerung mit einem wenigstens angenähert 0 betragenden Wert vorgenommen wird, wenn die gemessene Unwucht einen oberen Schwellenwert für die betreffende Drehzahl überschreitet und dass danach die Drehzahländerung mit positivem Wert vorgenommen wird, wenn die gemessene Unwucht einen unteren Schwellenwert unterschreitet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang der zeitlichen Drehzahländerung nach dem Kennzeichen von Anspruch 2 wenigstens einmal wiederholt wird, wenn nach der Drehzahländerung mit positivem Wert die gemessene Unwucht wiederum einen 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 einen oberen Schwellenwert überschreitet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochfahrvorgang unterbrochen und die Drehzahl auf 0 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 der Abstand 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—8, dadurch gekennzeichnet, dass als Unwucht die bei Rotation der Schleudervorrichtung auftretende Auslenkung der Schleudertrommel gemessen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1—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.

12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 — 11 zum Ausgleichen von Unwuchten beim Hochfahren einer Schleudervorrichtung, die um eine horizontale Drehachse rotiert.

13. Anwendung nach Anspruch 12 für eine Wasch/ Schleudermaschine.