DE10022609A1 - Vorrichtung zur Begrenzung der Unwuchtwirkung einer Wascheinheit einer Waschmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung der Unwuchtwirkung einer Wascheinheit einer Waschmaschine, die eine in einem Laugenbehälter dreh-beweglich gelagerte Wäschetrommel aufweist und mit Federn, Trägheitsmassen, Schwingungsdämpfer und Antriebsmotor im Maschinengehäuse schwingungstechnisch aufgehängt ist, wobei mittels mehrerer am Umfang des Laugenbehälters verteilt angebrachter Sensoren die beim Schleudervorgang auftretenden Unwucht-Auslenkungen des Laugenbehälters erfasst und davon abhängig Maßnahmen zur Begrenzung der auftretenden Wege und Kräfte eingeleitet werden. Eine Überlastung der Wascheinheit durch die Unwuchten beim Schleudervorgang lassen sich dadurch unabhängig von der unterschiedlichen Belasdung der Waschtrommel vermeiden, dass die Sensoren, die senkrecht und/oder parallel zur Rotationsachse der Wäschetrommel angeordnet sind und die Auslenkungen sowie die Phasenverschiebungen zwischen den Auslenkungen erfassen und dass in Abhängigkeit von der erfassten Auslenkungen und Phasenverschiebungen sowie der Drehzahl der Wäschetrommel oder des Antriebsmotors dem Schleuderprogrammablauf Steuerungs- und/oder Regelparameter zuführbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung der Unwuchtwirkung einer Wascheinheit einer Waschmaschine, die eine in einem Laugenbehälter drehbeweglich gelagerte Wäschetrommel aufweist und mit Federn, Trägheits­ massen, Schwingungsdämpfer und Antriebsmmotor im Maschinengehäuse schwingungsfähig aufgehängt ist, wobei mittels mehrerer am Umfang des Laugenbehälters verteilt angebrachter Sensoren die beim Schleudervorgang auftretenden Unwucht-Auslenkungen des Laugenbehälters zum Maschinenge­ häuse erfasst und davon abhängig Maßnahmen zum Ausgleich derselben ein­ geleitet werden.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 42 01 904 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung erfassen die Sensoren nur die senkrecht zur Rotations­ achse der Wäschetrommel ausgerichteten Auslenkwege des Laugenbehälters und steuern Krafterzeugungselemente, die den Auslenkwegen entgegen wirken und auf zulässige Werte begrenzen. Dafür ist ein hoher Aufwand an Krafterzeu­ gungselementen erforderlich, da jedem Sensor ein am Maschinengehäuse und ein am Laugenbehälter angebrachtes Krafterzeugungselement zugeordnet wer­ den muss.

Bekannterweise stellt ein gleichmäßig in der Wäschetrommel verteilter Wäsche­ ring den idealen Fall der Wäscheverteilung beim Schleudervorgang dar. Die Abmessungen der Waschmaschine, die geometrischen und die sonstigen physi­ kalischen Eigenschaften der Wäsche selbst verhindern häufig eine derartige, ideale Wäscheverteilung und es kommt zur sogenannten Wäscheunwuchtbil­ dung, die unter Umständen auch durch unterschiedliche Entwässerungseigen­ schaften erst im Verlauf der Entwässerung auftreten können. Dies hat zur Folge, dass sich entsprechend der Wäscheverteilung und/oder der zeitlich ent­ sprechenden, unterschiedlichen Entwässerungseigenschaften sowohl quasi sta­ tische Verhältnisse als auch zunehmende oder abnehmende Unwuchten einstel­ len können.

Durch die schwingungsfähig im Maschinengehäuse aufgehängte Wascheinheit sind die Waschmaschinen in die Lage versetzt, auch unwuchtbehaftete Wäsche­ beladungen zu schleudern, wenn die erfasste Unwucht zur Beeinflussung des Schleuderprogrammablaufes ausgenützt wird, um die Wascheinheit vor mecha­ nischer Beschädigung und Überlastung zu schützen.

Aus technischen Gründen haben derartige bekannte Schwingungssysteme meh­ rere Freiheitsgrade, da die Befestigungspunkte der Federn und Schwingungs­ dämpfer schwingungstechnische Gelenke darstellen. Je nach Lage der Unwucht bzw. der Unwuchten und je nach Anregungsfrequenz, d. h. Drehzahl der Wä­ schetrommel, bilden sich entsprechend den Freiheitsgraden zusätzliche, nicht rotationsachsparallele Schwingungssysteme mit entsprechenden Resonanzen.

Diese nicht rotationsachsparallelen Schwingungssysteme können dominante Auslenkungen der Wascheinheit verursachen, die nicht nur ein effizientes Schleudern der Wäsche verhindern, sondern trotz normalem, bekanntem Un­ wuchtsystem zu Beschädigung der Wascheinheit führen können. Je nach Lage der Unwucht oder Unwuchten in der Wäschetrommel treten unterschiedliche, senkrecht zur Rotationsachse gerichtete Auslenkungen auf, die zudem in Längsrichtung der Rotationsachse verschieden groß sein können. Die Auslen­ kung kann parallel zur Rotationsachse erfolgen und an den beiden Enden der Wäschetrommel phasenverschoben, d. h. teilweise bis voll entgegengesetzt ge­ richtet sein. Derartige Unregelmäßigkeinen treten insbesondere dann auf, wenn die Wäschetrommel mit einzelnen oder mit wenigen Wäschestücken beladen ist.

Bei diesen bekannten Unwucht-Messverfahren wird vornehmlich bei geringen Drehzahlen der Wäschetrommel unterhalb der kritischen Schwingfrequenz und/ oder oberhalb derselben die bei der Drehbewegung der Wäschetrommel auftre­ tende Brems- oder Beschleunigungswirkung der Unwucht, die beim Heben und Senken derselben entsteht, und zwar in Form von Drehzahlschwankungen oder Motorstromschwankungen erfasst. Es ist daraus aber nicht immer möglich, die tatsächliche Lage der Unwucht eindeutig zu erkennen. Bei rotationssymme­ trischer Lage der Unwucht versagen die bekannten Messmethoden, da sich die Unwuchten teilweise oder ganz aufheben. Das Ergebnis zeigt hier zu niedrige oder zu kleine Unwuchten.

Weiterhin ist es bei anderen bekannten Unwucht-Messmethoden innerhalb klei­ ner Drehzahlbereiche oder bei Messungen nahe der kritischen Drehzahl nahezu unmöglich, die drehzahl- und zeitabhängigen Entwässerungseigenschaften der unwuchtbildenden Beladung hinreichend genau zu erkennen und im Schleuder­ programmablauf zu berücksichtigen. Dies hat zur Folge, dass die Waschma­ schine und das Schwingsystem der Wascheinheit in diesen Beladungsfällen überfordert wird und dass es zu extremen Geräuschen, zu mechanischen Schä­ den und zum Wandern der Waschmaschine kommt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die alle auftretenden Unwuchtwirkungen durch Veränderung des Schleuderprogrammablaufes so begrenzt, dass eine Beschädigung und Über­ lastung von Maschinenteilen verhindert wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass die Sensoren die senkrecht und/oder parallel zur Rotationsachse der Wäschetrommel angeordnet sind und die Auslenkungen sowie die Phasenverschiebungen zwischen den Auslenkungen erfassen und dass in Abhängigkeit von den erfassten Auslenkungen und Phasenverschie­ bungen sowie der Drehzahl der Wäschetrommel oder des Antriebsmotors dem Schleuderprogrammablauf Steuerungs- und/oder Regelparameter zuführbar sind.

Bei dieser Ausgestaltung der Vorrichtung liegt eine Weg-Drehzahlbegrenzung vor, die die durch die tatsächlichen Unwuchtzustände verursachte mechanische Belastung der Wascheinheit beschreibt. Es ist dabei ausreichend nur den Mess­ punkt mit dem größten Auslenkweg bei der Änderung des Schleuderprogramm­ ablaufes in Relation mit der Rotationsgeschwindigkeit, d. h. Rotationsfrequenz, zu berücksichtigen, um mit Steuerungs- und/oder Regelparametern den Schleu­ derprogrammablauf zu beeinflussen.

Ist dabei vorgesehen, dass die beiden Sensoren in Längsrichtung der Rotations­ achse vorzugsweise im vorderen und im hinteren Bereich der Wascheinheit an­ geordnet sind, dann sind die zu messenden Auslenkwege größer und es können unempfindlichere Sensoren verwendet werden. Dies gilt auch, wenn zudem vor­ gesehen ist, dass die Sensoren in großem Abstand zur Rotationsachse vorzugs­ weise im Umfangsbereich der Wascheinheit und/oder diametral zueinander an­ geordnet sind.

Die durch die Unwuchten verursachten Auslenkungen sowohl senkrecht als auch parallel zur Rotationsachse lassen sich dadurch noch eindeutiger in ihrer resultierenden Richtung erfassen, dass zusätzlich die Phasenlage der erfassten Auslenkwege ermittelt wird und dass aus der Beziehung zwischen den senk­ recht zur Rotationsachse erfassten Auslenkwege und der Phasenverschiebung zwischen denselben eine resultierende Auslenkung der Wascheinheit in Achs­ richtung der Wascheinheit ableitbar und daraus der Steuerungs- und/oder Re­ gelungsparameter für den Schleuderprogrammablauf ermittelbar ist. Dabei läßt sich die Vorrichtung dadurch vereinfachen, dass der eine Sensor den Auslenk­ weg senkrecht zur Rotationsachse misst, während der andere Sensor den Aus­ lenkweg parallel zur Rotationsachse erfasst.

Als Sensoren sind mit Vorteil Beschleunigungssensoren, optische und/oder elek­ tromechanische Wegesensoren einsetzbar.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im schematischen Querschnitt eine Frontlader-Waschmaschine und

Fig. 2 im schematischen Querschnitt die Frontlader-Waschmaschine nach Fig. 1.

In einem Maschinengehäuse 1 ist ein Laugenbehälter 2 angeordnet, in dem eine Wäschetrommel 12 angeordnet ist. An dem Laugenbehälter 2 sind als Ringge­ wichte ausgebildete Trägheitsmassen 3 angebracht. Die Drehlagerung der Wä­ schetrommel 12 erfolgt im Lagerkreuz 1 l, das im hinteren Bereich des Ma­ schinengehäuses 1 angeordnet ist. Das Lagerkreuz 11 und der über einen Riemen 13 mit der Riemenscheibe 9 der Rotationsachse 8 gekoppelte Elektro­ motor als Antriebsmotor 5 wirken als relevante Trägheitsmasse. Der Zugang zur Beladung der Wäschetrommel 2 mit Wäschestücken 10 erfolgt über die Türe 4 in der Frontseite des Gehäuses 1. Die Türe 4 ist Bestandteil des Maschinen­ gehäuses 1.

Der Laugenbehälter 2, die Wäschetrommel 12 und die Trägheitsmassen (Ringge­ wichte 3, Antriebsmotor 5, Lagerkreuz 11 bilden mit den Federn 7 und den Schwingungsdämpfern 6 eine Wascheinheit WE, die schwingungsfähig in dem Maschinengehäuse 1 aufgehängt ist, die daher nicht nur radial, sondern auch axial zur Rotationsachse 8 ausgelenkt werden kann und zwar je nach Beladung der Wäschetrommel 12. Solange die Beladung der Wäschetrommel 12 mit Wä­ schestücken 10 in etwa gleichmäßig erfolgt, bildet sich eine Art Wäschering der Wäschestücke 10, wie die Fig. 1 und 2 erkennen lassen. Doch diese ideale Wäscheverteilung kommt nur selten vor. In der Regel bildet sich bei geringer Beladung eine in Richtung der Rotationsachse 8 ungleiche Verteilung, die un­ gleiche Unwuchten erzeugt. Die Unwucht kann im vorderen, mittleren und hin­ teren Bereich der Wäschetrommel 12 auftreten und dabei eine oder mehrere La­ gen auch diametral zueinander einnehmen. Die radiale Auslenkung kann entlang der Rotationsachse 8 unterschiedlich groß sein. Es kann eine achsparallele dominante Auslenkung auftreten und im vorderen und hinteren Bereich der Ro­ tationsachse 8 können gleich oder ungleich große Auslenkungen mit Phasenver­ schiebung auftreten.

Diese Auslenkungen senkrecht und parallel zur Rotationsachse 8 werden durch Sensoren 14 erfasst, die, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, am vorderen und hinteren Ende der Wascheinheit WE angebracht sind und zwar diametral über den Um­ fangsbereich der Wascheinheit WE. Hier sind die Auslenkwege am größten, so dass unempfindliche Sensoren 14 eingesetzt werden können. Mit Hilfe von zwei Sensoren 14 werden die axialen Auslenkwege der Wascheinheit WE erfasst und der größere Wert in Verbindung mit der Drehzahl der Wäschetrommel 12 oder des Antriebsmotors 5 zur Veränderung des Schleuderprogrammablaufes ver­ wendet.

Wird mit der Größe der Auslenkung in radialer Richtung auch noch die Pha­ senlase der Auslenkungen zueinander erfasst, dann kann daraus eine resul­ tierende Unwucht mit Komponenten in radialer und axialer Richtung mit seiner Wirkung auf die schwingungsfähige Wascheinheit erfasst werden und entspre­ chend auf den Schleuderprogrammablauf eingegriffen werden. Da die Geometrie der Wascheinheit WE bekannt ist, kann die resultierende Auslenkung aus den Auslenkwegen und ihrer Phasenverschiebung errechnet werden. Damit ist die Gesamtbewegung der Wascheinheit bekannt und Kollisionen zwischen Wasch­ einheit und Restgerät sind durch entsprechende Veränderung des Schleuder­ programmablaufes vermeidbar.

Wird nur ein Sensor 14 eingesetzt, der sowohl die radiale als auch die achs­ parallele Auslenkung der Wascheinheit WE misst, dann kommt man zu ähnli­ chen Ergebnissen. Nachteilig ist dabei nur, dass es nicht möglich ist, durch Ermittlung der Phasenlage der Auslenkungen die Lage der Unwuchten in Längs­ richtung der Rotationsachse 8 zu bestimmen.

Anhand der ermittelten Unwuchten und/oder Phasenverschiebungen kann in Verbindung mit der Drehzahl der Wäschetrommel oder des Elektromotors eine Charakteristik vorgegeben werden, so dass eine Überlastung der Wascheinheit beim Schleuderprogrammablauf unabhängig von der Beladung der Wäschetrom­ mel 12 und der auftretenden Unwuchten sicher vermieden wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Begrenzung der Unwuchtwirkung einer Wascheinheit einer Waschmaschine, die eine in einem Laugenbehälter drehbeweglich gelagerte Wäschetrommel aufweist und mit Federn, Trägheitsmassen, Schwingungsdämpfer und Antriebsmmotor im Maschinengehäuse schwingungstechnisch aufgehängt ist, wobei mittels mehrerer am Um­ fang des Laugenbehälters verteilt angebrachter Sensoren die beim Schleudervorgang auftretenden Unwucht-Auslenkungen des Laugenbe­ hälters erfasst und davon abhängig Maßnahmen zur Begrenzung der auftretenden Wege und Kräfte eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoren (14) die senkrecht und/oder parallel zur Rotations­ achse (8) der Wäschetrommel (12) angeordnet sind und die Auslenkun­ gen sowie die Phasenverschiebungen zwischen den Auslenkungen erfas­ sen und
dass in Abhängigkeit von den erfassten Auslenkungen und Phasenver­ schiebungen sowie der Drehzahl der Wäschetrommel (12) oder des An­ triebsmotors (5) dem Schleuderprogrammablauf Steuerungs- und/oder Regelparameter zuführbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Wäschetrommel (12) durch vorgegebene Abhängig­ keit von den Auslenkungen und/oder Phasenverschiebungen begrenzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung der Rotationsachse (8) vorzugsweise im vorderen und im hinteren Bereich der Wascheinheit (WE) je ein Sensor (14) ange­ ordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Beziehung zwischen den senkrecht zur Rotationsachse (8) erfassten Auslenkwege und der Phasenverschiebung zwischen denselben eine resultierende Auslenkung der Wascheinheit (WE) in Achsrichtung der Wascheinheit (WE) ableitbar und daraus der Steuerungs- und/oder Rege­ lungsparameter für den Schleuderprogrammablauf ermittelbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (14) den Auslenkweg senkrecht zur Rotationsachse (8) misst, während ein anderer Sensor (14) den Auslenkweg parallel zur Rotationsachse erfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (14) in großem Abstand zur Rotationsachse (8) vor­ zugsweise im Umfangsbereich des Laugenbehälters (2) und diametral zu­ einander angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren (14) Beschleunigungssensoren, optische und/oder elektromechanische Wegesensoren verwendet sind.