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Bezeichnung der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einer optischen Sensorik
für das
Ermitteln von Lageänderungen
einer um eine Drehachse zumindest schwenkbar in einer Waschmaschine
gelagerten Trommel und ein Verfahren zum Messen mit der Messvorrichtung.
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Hintergrund der Erfindung
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Der
Schwerpunkt bzw. die Schwerpunktachse einer Waschmaschinentrommel
wird durch ungleichmäßige Verteilung
der Wäsche
aus der Drehachse (aus dem Rotationszentrum in idealer Ausgangslage)
verschoben und ist somit zur Drehachse beabstandet. Die Rotation
des Schwerpunktes mit dem Abstand zum Rotationszentrum verursacht Fliehkräfte auf
die Trommel, die durch die Lagerung an der Waschmaschine abgestützt werden
müssen. Je
stärker
die Schwerpunktsachse von der Ausgangslage abweicht, umso grö ßer ist
die so genannte Unwucht. Diese Unwucht führt zu ungewollten Bewegungen
der in der Regel elastisch aufgehängten Wäschetrommel. Die Trommel kann
dabei soweit von der idealen Drehachse aus ausschwingen, dass es zu
Berührungen
zwischen der Waschmaschine und der Trommel kommt. Außerdem kann
durch die ungleichmäßige Verteilung
der Wäsche
in der Trommel die Rotationsachse der Trommel nicht mit der Hauptträgheitsachse
der Trommel übereinstimmen,
d. h. die Rotationsachse ist im Schwerpunkt gekippt. Derartige dynamische
Unwuchten verursachen im Betrieb der Waschmaschine Biegemomente
an den Lagerzapfen, mit denen die Trommel in der Waschmaschine drehbar
gelagert ist und resultieren in ungewollten Schwingungen bzw. in
unnötigen
Lagerbelastungen.
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Die
aus den Unwuchten resultierenden hohen Lagerkräfte und Schwingungen können zu
vorzeitigem Verschleiß der
Lagerungen führen.
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Bei
einer überfüllten Waschtrommel
ist die Bewegung und Durchflutung der Wäsche nicht ausreichend. Die
Reinigungswirkung ist unzureichend. Andererseits führt eine
nicht ausreichend gefüllte Waschtrommel
zu einem unnötigen
Energie- und Wasserverbrauch. In modernen Waschmaschinen ist das
Füllverhältnis, also
die Menge der Trockenwäsche
im Verhältnis
zum Trommelvolumen, eine Kenngröße zur Berechnung
verbrauchs- und ergebnisoptimaler Waschvorgänge. Die Menge wird in der Waschmaschine
mittels einer Vorrichtung anhand des Trockengewichtes bestimmt.
Anschließend
werden die Betriebskriterien in Abhängigkeit des daraus berechneten
Füllverhältnisses
automatisch festgelegt.
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Unter
Lageänderungen
sind somit alle Änderungen
der Lage des Schwerpunktes oder der Schwerpunktachse der Trommel,
damit auch wenigstens eines Lagers für die Trommel, zur Ausgangslage der
Drehachse bei unbelasteten und nicht drehenden Trommel zu verstehen.
Unwuchten aus ungleicher Materialverteilung an der Trommel selbst
sind so auch berücksichtigt.
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In
DE 31 17 106 A1 ist
eine Messvorrichtung der gattungsbildenden Art beschrieben, mit
der der aus schädlichen
Schwingungen resultierende Schwingungsausschlag und damit die Lageänderung der
der Trommel zur Drehachse gemessen wird. Die optische Sensorik der
Messvorrichtung ist zwischen der Trommel und einem Bottich der Waschmaschine angeordnet
und gibt nach dem Überschreiten
eines Grenzwertes der Annäherung
von Trommel und Bottich ein Signal. Durch das Signal wird eine Änderung und
Regelung der Drehzahl der Trommel mit dem Ziel veranlasst, die Unwuchten
zu verringern. Die Messvorrichtung ist für das Erfassen von Lageänderungen
der Trommel durch das Gewicht der Trommel und auch für kontinuierliche
Messvorgänge
nicht geeignet.
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Aus
der
DE 10 2004
013 683 A1 eine Messvorrichtung mit einer optischen Sensorik
für das
Ermitteln von Lageänderungen
einer um eine Drehachse zumindest schwenkbar in einer Waschmaschine gelagerten
Trommel gekannt. Die daraus bekannt Sensorik weist einen Lichtsensor,
einen veränderlichen
Lichtdurchlass und eine Lichtquelle (
2,
20) auf, der
Lichtdurchlass unmittelbar an einem Lagerbauteil oder einem Lagerring
angeordnet ist.
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Aus
der
DE 27 16 024 A1 ist
ein auf Basis einer kapazitiven, induktiven oder magnetoelastischen Methode
arbeitendes kraftmessendes Wälzlagergehäuse bekannt.
Aus der
DE 196 16
952 C1 ist ein taktiler, optoelektronischer Drucksensor
bekannt, bei welchem Hohlzylinder aus inkompressiblem, hochelastischem
Material in eine starre Matrix mit axialen Bohrungen eingelassen
ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Messvorrichtung zu schaffen,
mit der die Lageänderungen durch
das Gewicht der Wäsche
und auch die aus Unwuchten der Trommel resultierende Lageänderungen messtechnisch
erfasst werden können.
Die Vorrichtung soll einfach herzustellen und robust sowie u. U. auch
für die
Nachrüstung
bestehender Waschmaschinenmodelle geeignet sein.
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Diese
Aufgabe ist nach dem Gegenstand des kennzeichnenden Teiles des Anspruches
1 dadurch gelöst,
dass die Sensorik mindestens einen Lichtsensor, wenigstens einen
veränderlichen
Lichtdurchlass und wenigstens eine Lichtquelle aufweist. Der Lichtsensor
ist auf von der Lichtquelle ausgehende, von Änderungen des Lichtdurchlasses
abhängige sowie
auf den Lichtsensor treffende Anteile Licht der Lichtquelle gerichtet.
Mit der Messvorrichtung wird der aus schädlichen Schwingungen resultierende Schwingungsausschlag
und damit die Lageänderung der
der Trommel zur Drehachse gemessen. Die vom Sensor ausgehenden Signale
ergeben je nach Messzustand für
die statische Belastung aus Gewicht einen konstanten Messwert (Gleichanteil)
und für
dynamische Belastungen aus Unwuchten ein Wechselsignal (Sinus- oder
Rechteckkurve).
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Die
Messvorrichtung weist wenigstens eine Lichtquelle auf. Denkbar sind
alle technischen Lichtquellen, wie zum Beispiel Leuchtdioden, Laserquellen,
Infrarotlichtquellen, Lampen usw.. Die Art des Lichtes, in der Regel
ein Bündel
von Strahlen, ist alternativ wählbar
und abhängig
von der gewählten Lichtquelle.
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Wenigstens
einer der Lichtdurchlässe
ist in elastisch nachgiebigem Material zwischen der Drehachse der
Trommel und der Waschmaschine ausgebildet, wobei das Material zumindest
an dem Lichtdurchlass durch die Lageänderungen der Trommel elastisch
verformbar ist. Das Material, beispielsweise das eines Stützringes
für ein
Lager, sitzt entweder zwischen einem Zapfen der Trommel und dem
Innenring des Lagers oder vorzugsweise radial zwischen dem Lager
für die
Trommel und dem Gehäuse
der Waschmaschine. Im ersten Fall werden die Belastungen aus der
Trommel zuerst in den Stützring
eingeleitet und dann über
das elastisches Material an das Lager weiter gegeben. Im zuletzt
genannten Fall, einer Ausgestaltung der Erfindung, werden die Belastungen
von der Trommel zunächst
an das Lager und dann vorzugsweise an einen Stützring weitergeleitet. Der
Stützring
ist dann zum Beispiel an einem Lagerflansch bzw. an einer zur Waschmaschine
festen Lagerstütze
am Gehäuse
der Waschmaschine gelagert.
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Die
Messvorrichtung weist mindestens einen oder mehrere sinnvoll in
der Nähe
der Lagerung der Trommel angeordnete Lichtdurchlässe an einem oder an beiden
Lagern der Trommel auf. So sieht eine Ausgestaltung der Erfindung
vor, dass der Lichtdurchlass radial zwischen der Drehachse und einem waschmaschinenseitigen
bevorzugt Rotativlager, wahlweise Gleit- oder Wälzlager für die Trommel angeordnet ist,
wobei die Trommel mit dem Lager um die Drehachse wenigstens schwenkbar
in der Waschmaschine gelagert ist. Der Außenring des Lagers ist mit
einem Stützring
umgeben, der zumindest teilweise aus dem elastisch nachgiebigen
Material gebildet ist und in dem zumindest die Lichtdurchlässe ausgebildet
sind. Der Stützring
kann beliebig aus Kunststoff oder anderen geeigneten Materialien
oder aus Kombinationen dieser hergestellt und mit den Lichtdurchlässen versehen
sein. Zumindest für
die Ermittlung des Gewichtes der Wäsche folgt einer der Lichtdurchlässe vorzugsweise
dem Lager in Richtung der Schwerkraft.
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Der
Stützring
weist wenigstens einen sich radial von der Lagerung erstreckenden
Steg auf, wobei der Steg wenigstens einen der Lichtdurchlässe aufweist.
Dabei ist zumindest der Steg aus dem elastisch nachgiebigen Material
gebildet.
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Der
Lichtdurchlass ist beispielsweise ein Spalt, ein Schlitz oder eine
Bohrung bzw. ein anders gestalteter Durchgang für Licht. An dem Rand des Lichtdurchlasses
wird ein Teil des Lichtes der Lichtquelle zurückgehalten. Der andere Teil
des Lichtes geht durch den Durchlass hindurch und trifft ungehindert
auf den Lichtsensor oder auf einen Reflektor. Der Durchlassquerschnitt
des Lichtdurchlasses ist durch Verformungen des elastisch verformbaren
Materials an den Körperkanten
des Lichtdurchlasses, die den Lichtdurchlass begrenzen, veränderlich.
Denkbar ist auch, dass sich die Kanten, ohne sich zu verformen, gegenüber einer
Ausgangslage verlagern und den Lichtdurchlass somit ändern. Die
anfangs erwähnten Belastungen
des Lagers aus dem Gewicht der Wäsche
und/oder aus Unwuchten führen
zu diesen elastischen Verformungen des Materials zumindest in dem
Bereich, in dem der Lichtdurchlass ausgebildet ist. Als Folge davon,
nähern
sich die aneinander gegenüberliegenden
und den Lichtdurchlass begrenzenden Kanten aneinander an oder entfernen
sich voneinander. Der Lichtdurchlass/Spalt wirkt somit als Blende.
Die freie Öffnung
der Blende ändert
sich analog zu der Größe der auf
das Lager ausgeübten
Belastungen. Die auf den Lichtsensor treffenden Anteile des Lichtes
sind in Abhängigkeit
der aufeinander zu und voneinander weg beweglichen Körperkanten größenveränderlich.
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Belastungen
sind außerdem
alle auf das Lager wirkenden Aktions- und Reaktionskräfte, die
aus der Lagerung eines dreh- bzw. linearbeweglichen Bauteiles resultieren.
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Der/die
Sensoren sind in Abhängigkeit
von der Lichtquelle alle geeigneten technischen Wandler von Licht
wie lichtempfindliche Widerstände,
Photodioden, Phototransistoren o. ä..
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Mit
einer weiteren alternativen Ausgestaltungen der Erfindung ist die
Sensorik/Messvorrichtung zumindest aus den Lichtsensoren und der/den
Lichtquelle(n), Verbindungselementen sowie weiteren elektronischen
Bausteinen wahlweise als Baueinheit zum Beispiel auf einer Platine
vormontiert. Die Baueinheit wird bei Montage der Messvorrichtung
in den Stützring
gesteckt.
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Die
Lichtquelle und wenigstens einer der Lichtsensoren liegen sich durch
den Stützring
voneinander getrennt so gegenüber,
dass zumindest ein Teil des Lichtes durch den Lichtdurchlass hindurch auf
den Lichtsensor gerichtet ist. Alternativ dazu liegt die Lichtquelle
und wenigstens einer der Lichtsensoren einem Reflektor so gegenüber, dass
das Licht von dem Reflektor zumindest anteilig auf den Lichtsensor
entweder durch den Lichtdurchlass wieder hindurch oder direkt reflektierbar
ist.
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Die
wechselnde Helligkeit des Lichtes, Alterungen der Lichtquelle oder
des Lichtsensors, Schwankungen in der Stromversorgung und der Einfluss
aus der Umgebung wie Temperatur- und Luftfeuchte usw. beeinflussen
und verfälschen
unter Umständen
die Messergebnisse. Deshalb weist die Messvorrichtung in der Regel
einen weiteren Vergleichssensor zum Lichtsensor auf und/oder ist
zusätzlich
mit einer Vergleichslichtquelle zur Lichtquelle versehen, so dass
dauerhaft ein Vergleich der Ist- mit den Sollwerten vorgenommen
werden kann.
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Die
Messvorrichtung ist gegen Zerstörung aus Überlasten
gesichert. In ei nem solchen Fall sind zum Beispiel die elastischen
Bereiche mit den Lichtdurchlässen
in Reihe oder parallel mit starren Anteilen der Stütze geschaltet.
Die starren Stützen
nehmen Überlasten
im Sinne einer Überlastsicherung auf.
Denkbar ist auch, dass eine derartige Überlastsicherung durch die
Größe des Lichtdurchlasses,
d. h. durch die Höhe
des Spaltes selbst, vorgegeben ist. Beim Überschreiten einer bestimmten
Last treffen dann zum Beispiel die einander am Spalt gegenüberliegenden
Körperkanten
aufeinander, so daß das Spaltmaß des Lichtdurchlasses
zumindest stellenweise gleich Null ist.
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Die
Vorrichtung ist einfach und robust ausgebildet sowie kostengünstig herzustellen.
Die Sensorik aus Lichtquelle und Sensor sowie alle notwendigen weiteren
elektrischen und elektronischen Bauteile sind entweder getrennt
von dem Stützring
angeordnet oder sind wahlweise in diesen integriert.
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Eine
aufwändige
Vorbereitung der Lager für deren
Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nicht notwendig.
Der Einsatz aller beliebigen Radial- bzw. Axiallager oder Kombinationen aus
diesen ist denkbar. Die wesentlichen Bestandteile der Messvorrichtung
sind in einem Adapterring/Stützring
integrierbar. Die Abmessungen des Stützringes/Adapterringes können ohne
viel Aufwand an schon vorhandene Umgebungskonstruktionen angepasst
werden. Aufgrund der räumlichen
Distanz des Lichtdurchlasses zu dem belasteten Lager sind die Belastungen
der Lagerstelle ohne den Einfluss der elastischen Verformungen an
Lagerringen auf die Messwerte messbar. Bei entsprechender Nähe zum Lager
und bei ausreichender Flexibilität
der Stütze
im Bereich der Lichtdurchlässe
können
aber auch die Einflüsse
aus Verformungen der Lagerringe durch die Messvorrichtung mit erfasst
werden.
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Die
Messvorrichtung ermöglicht
das Erfassen von Lagerlasten in Bereichen von geringen bis zu hohen
Belastungen. Damit ist das Bestimmen von Unwuchten, die in der Regel
durch hohe Kräfte
charakterisiert sind, und das Ermitteln des relativ geringen Trockengewichtes
der Wäsche
mit einer oder mehr der Messvorrichtungen in einer Waschmaschine
möglich.
Dazu werden zum Beispiel Sensoren mit zueinander unterschiedlichen
Empfindlichkeiten und somit Messbereichen gegenüber den zu messenden Lichtanteilen
in einer Waschmaschine eingesetzt.
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In
dem einen Fall sind der/die Sensoren zur Bestimmung des Wäschegewichtes
auf Bereiche geringer Lasten abgestimmt. Dabei werden von Zeit, Drehzahlen
und Drehrichtung um die Drehachse unabhängige Signale von Lageänderungen
der Trommel aus statischen Belastungen ausgewertet. Der Messbereich
ist beispielsweise durch Gesamtgewichte der Wäsche in der Trommel von 0 bis
10 kg bestimmt. Gleichzeitig ist es möglich Lageänderungen aus Unwuchten durch
zeitabhängig
wechselnde Signale auszuwerten, wobei die Signale von dem Lichtsensor
ausgehen, mit dem auch das Gewicht der Wäsche erfasst wird. In diesem
Fall wird, auf Grund der Größenunterschiede
der wirkenden Kräfte aus
Gewicht zu den Kräften
aus Unwuchten, das Vorhandensein der Unwuchten und deren Lage, jedoch in
der Regel nicht deren Absolutwert (zum Beispiel in Höhe der wirkenden
Fliehkraft) erfasst.
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In
dem anderen Fall wird ein oder werden mehrere der Sensoren auf die
Anteile des Lichtes bei höchstzulässigen Belastungen
geeicht. Dazu werden zeitabhängig
wechselnde Signale eines Lichtsensors ausgewertet, der wenigstens
die Anteile des Lichtes erfasst, die den Lichtspalt bei höchstzulässigen Lageänderungen
der Trommel passieren. Die Grenzen der Höchstzulässigkeit sind zum Beispiel
durch die maximal zulässige
Belastung aus Fliehkräften
auf die Trommel bestimmt – beispielsweise
durch eine Grenze von 4000N.
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Weiter
sind die Messbereiche der Messvorrichtung von der Auslegung des
Lichtdurchlasses und von der Steifigkeit des elastischen Materials
abhängig.
Ist der Lichtdurchlass steif ausgelegt, sind die Unwuchten als Absolutwert
in ihrer Größe bestimmbar.
Ist der Lichtdurchlass nachgiebig weich ausgelegt, ist er besonders
für die
Bestimmung des Gewichtes der Wäsche
geeignet. In letzteren Fall können
mit der gleichen Sensorik auch Unwuchten jedoch ohne Messung der
absoluten Größe dieser
detektiert werden.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1–5b näher erläutert. 1 zeigt
die schematische Darstellung eines Längsschnittes längs der
Drehachse 5a einer Waschmaschine 26. Die 2a und 2b zeigen vereinfacht
eine Messvorrichtung 1 zum Erfassen von Belastungen eines
Lagers 5 für
eine Waschmaschine in einem Längsschnitt
entlang der Drehachse 5a (Rotationsachse 5a) der
Lagerung 5. 3 zeigt schematisch ein weiteres
Ausführungsbeispiel
einer Messvorrichtung 16 zum Erfassen von Belastungen eines
Lagers 17. In den 4 bis 5b sind
in Diagrammform Sensorsignale 36 bis 39 aus Messungen
mit einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt.
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Die
Waschmaschine 26 weist eine Trommel 27, einen
Bottich 28 und ein nur andeutungsweise dargestelltes Gehäuse 29 auf.
Die Lagerung der Trommel 27 weist wenigstens ein Ausführungsbeispiel
einer Messvorrichtung 1 mit einem Lager 5 bzw. eine
Messvorrichtung 16 mit einem Lager 17 auf. Die Trommel 27 ist
schwenk- und drehbar in dem Gehäuse 29 gelagert
und mittels eines Elektromotors 30 über einen Riementrieb 31 oder ähnliches
angetrieben. Wäsche 32 in
der Trommel 27 ist mit Wasser 33 im Bottich 28 bedeckt.
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In 2a ist
die Messvorrichtung 1 vor der Fertigmontage und in 2b als
fertig montierte Baugruppe dargestellt. Das Lager 5 ist
in diesem Fall ein Radiallager, beispielsweise ein Wälz- oder
Gleitlager. Die Messvorrichtung 1 weist wenigstens eine Lichtquelle 2,
mindestens einen Lichtsensor 3 und zumindest einen Lichtdurchlass 4 auf.
Der Lichtdurchlass 4 ist von der Lagerung 5 räumlich getrennt in
einer zumindest teilweise elastisch nachgiebigen sowie mit der Lagerung 5 gekoppelten
Stütze 6 in Form
eines Stützringes 6a ausgebildet.
Das Radiallager ist in dem Stützring 6a aufgenommen.
Der Stützring 6a ist
ein Verbundteil mit z. B. einem Außenring des Lagers 5.
Der nicht weiter dargestellte Außenring ist zur Herstellung
des Verbundes mit dem Kunststoff des Stützringes 6a umspritzt.
Denkbar ist auch, dass der Stützring
auf den Außenring
aufgepresst ist.
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Die
Lichtquelle 2 und der Lichtsensor 3 sind auf einer
gemeinsamen Platine 7, zusammen mit weiteren elektronischen
Bausteinen 8 und Leitern bzw. Anschlusselementen 9 zu
einer Einheit 10 montiert. Der Stützring 6a weist eine
Kammer 11 und eine weitere Kammer 12 auf. Die
Kammern 11 und 12 sind durch einen radialen Steg 13 des
Stützringes
voneinander getrennt. Der Steg ist in Radialrichtung zumindest so
elastisch nachgiebig ausgelegt, so dass das radiale Spaltmaß S des
Lichtdurchlasses 4 in Abhängigkeit von den Belastungen
an der Lagerung 5 veränderlich
ist. In dem Steg 13 ist der Lichtdurchlass 4 ausgebildet.
Bei dem Zusammenbau der Messvorrichtung 1 wird die Einheit 10 in
die Kammer 11 gesteckt und in dem Stützring 6a befestigt.
Die Kammer 11 ist stirnseitig mit einem Deckel 14 verschlossen, der
für den
Anschluss von Leitern mit Durchkontaktierungen versehen sein kann
oder die Kammer 11 alternativ wasserdicht verschließt.
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Die
Lichtquelle 2 ragt durch den Steg 13 in die Kammer 12.
Dem Steg 13 liegt in der Kammer 12 axial ein Reflektor 15 gegenüber, der
auf den Lichtdurchlass 4 gerichtet ist. Die Kammer 12 ist
stirnseitig auch mit einem Deckel 14 verschlossen, an dem
der Reflektor 15 wahlweise befestigt oder durch Beschichten
aufgebracht sein kann. Der Lichtsensor 3 erfasst den Anteil
des Lichtes der Lichtquelle 2, der durch den Reflektor 15 auf
den Lichtdurchlass 4 reflektiert ist und den Lichtdurchlass 4 passiert
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Das
Lager 17 nach 3 ist von einer ortsfesten Stütze 18 in
Form eines Stützringes 18a umfasst.
Mit dem Lager 17 ist ein Zapfen 22 der Trommel 27 drehbar
gelagert. Der Stützring 18a ist
zum Beispiel aus Kunststoff gefertigt. In den Stützring 18a ist räumlich getrennt
von dem Lager 17 wenigstens ein Lichtdurchlass 19 ausgebildet,
dem jeweils wenigstens eine Lichtquelle 20 und ein Lichtsensor 21 zugeordnet
sind.
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Die
Belastungen des Lagers 17 sind anhand der Änderungen
des Spaltmaßes
S auf SX und umgekehrt des Lichtdurchlasses 19 erfassbar.
Das Spaltmaß S
ist von den Belastungen F und daraus an dem Stützring 18a im Bereich
des Lichtdurchlasses resultierenden elastischen Formänderungen
abhängig. Ein
Anteil des Lichtes 23 der außerhalb der Stütze 18 auf
den Lichtdurchlass 19 gerichteten Lichtquelle 20 passiert
den Lichtdurchlass 19. Der von der Größe des Spaltmaßes S bis
SX und somit von den Belastungen, beispielsweise
von der Kraft F, abhängige Anteil
des Lichtes 44 wird auf der zur Lichtquelle 20 entgegengesetzten
Seite von einem Lichtsensor 21 erfasst, von einer Auswerteeinheit 45 abgefragt
und über
Leiter 24 weitergegeben. Die Sensorik ist mittels eines
gestrichelt dargestellten Gehäuses 25 verkapselt.
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Kennwert
zur Bewertung der Unwucht sind zum Beispiel die Schwingungen, denen
das Lager ausgesetzt ist. Die aus den Messungen mit den Vorrichtungen 1 und 16 möglichen
resultierenden Sensorsignale 36 werden in einer Auswerteeinheit,
wie im Beispiel nach 4 dargestellt, als Amplitude 34 des
Schwingweges wiedergegeben. Der Lagermittelpunkt wird pro Umdrehung
der Trommel 27 in entgegengesetzte Richtungen von der Drehachse 5a aus ausgelenkt.
Es entsteht eine Lagerschwingung mit der Amplitude 34 und
mit der Frequenz 35 (Periodendauer). Die Auslenkung (Amplitude)
kann in diesem Falle für
die Bestimmung der Lageänderung
der Trommel 27 bzw. der Auslenkung des Lagermittelpunktes
von der Normlage hinzugezogen werden. Die Auslenkung beschreibt
somit gleichzeitig den Weg des Schwerpunktes der Trommel 27 über der Zeit.
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In
dem Beispiel nach 4 ist der Lichtdurchlass so
steif und der Messbereich des Lichtsensors 3 bzw. 21 so
ausgelegt, dass die Unwucht nicht zur Sättigung des Sensorsignals 36 führt. Deshalb kann
aus der Auslenkung (Amplitude) in diesem Falle auch auf die Höhe der Fliehkraft
aus der Unwucht geschlossen werden. 4 zeigt
dabei zur Vereinfachung der Darstellung mit dem Sensorsignal 36 nur den
Verlauf für
eine Unwuchtmasse. In der Praxis überlagern sich jedoch in der
Regel Unwuchten aus mehreren unterschiedlichen Massen.
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In
dem Diagramm nach 5a und 5b sind
die Signale eines Lichtsensors 3, 21 dargestellt, dessen
Messbereich auf Bestimmung des Wäschegewichtes
und somit auf Bereiche geringer Lasten abgestimmt ist. Der Lichtdurchlass
ist demnach sehr weich und schon bei geringen Lasten nachgiebig ausgelegt.
Der Messbereich des Lichtsensors 3 bzw. 21 ist
dementsprechend angepasst.
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In 5a,
ist eine Darstellung der Signale aus Messergebnissen zum Gewicht
der Wäsche,
mit von Zeit, Drehzahlen und Drehrichtung um die Drehachse unabhängigen Sensorsignalen 37 (Gleichanteile)
aus Lageänderungen
der Trommel 27 bei statischen Belastungen im Stillstand
der Trommel 27. Die Sensorsignale 37 sind von
Sensorsignalen 38 überlagert,
die von Störeinflüssen auf
die Messungen, aber nicht von den anfangs beschriebenen Schwingungen
aus Unwuchten hervorgerufen sind.
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Gleichzeitig
ist es möglich
mit dem Lichtsensor 3 oder 21, dessen Signale
in 5a dargestellt sind, Lageänderungen aus Unwuchten durch
zeitabhängig
wechselnde Signale nach 5b auszuwerten.
In diesem Fall wird, auf Grund der Größenunterschiede der wirkenden
Kräfte
aus Gewicht zu den Kräften
aus Unwuchten, nur das reine Vorhandensein der Unwuchten und deren
Lage, nicht der Absolutwert der Höhe der wirkenden Fliehkraft
erfasst. Das Sensorsignal 39 ist ein angenähertes Rechtecksignal,
das mit der Drehfrequenz 40 der Trommel von der unteren
Grenze 41 des Messbereichs 43 eines Lichtsensors 3 bzw. 21 zur
oberen Grenze 42 dieses Messbereichs 43 hin- und
herläuft.
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- 1
- Messvorrichtung
- 2
- Lichtquelle
- 3
- Lichtsensor
- 4
- Lichtdurchlass
- 5
- Lager
- 5a
- Drehachse
- 6
- Stütze
- 6a
- Stützring
- 7
- Platine
- 8
- Baustein
- 9
- Anschlusselement
- 10
- Einheit
- 11
- Kammer
- 12
- Kammer
- 13
- Steg
- 14
- Deckel
- 15
- Reflektor
- 16
- Messvorrichtung
- 17
- Lager
- 18
- Stütze
- 18a
- Stützring
- 19
- Lichtdurchlass
- 20
- Lichtquelle
- 21
- Lichtsensor
- 22
- Zapfen
- 23
- Licht
- 24
- Leiter
- 25
- Gehäuse
- 26
- Waschmaschine
- 27
- Trommel
- 28
- Bottich
- 29
- Gehäuse
- 30
- Elektromotor
- 31
- Riementrieb
- 32
- Wäsche
- 33
- Wasser
- 34
- Amplitude
- 35
- Frequenz
- 36
- Sensorsignal
- 37
- Sensorsignal
- 38
- Sensorsignal
- 39
- Sensorsignal
- 40
- Drehfrequenz
- 41
- untere
Grenze
- 42
- obere
Grenze
- 43
- Messbereich
- 44
- Licht
- 45
- Auswerteeinheit