DE102006034190A1

DE102006034190A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Beladungsmenge eines Wäschebehandlungsgeräts und dazu geeignetes Wäschebehandlungsgerät

Info

Publication number: DE102006034190A1
Application number: DE102006034190A
Authority: DE
Inventors: Rainer Jurmann; Thomas Kaltofen
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2008-01-31
Also published as: WO2008012206A1; ATE556169T1; EP2047024B1; PL2047024T3; EP2047024A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Beladungsmenge (m) eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere einer Waschmaschine, eines Waschtrockners oder eines Wäschetrockners, mit einem in einem Gehäuse (1) federnd abgestützten Behältersystem, in dem eine Trommel (8) zur Aufnahme der Beladung (7) angeordnet ist, und mit einer Einrichtung (2) zur Erfassung einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1), umfassend die Schritte: Erfassen einer Verlagerung (z1) des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1) in einer ersten Richtung (z), Erfassen einer Verlagerung (y1) des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1) in zumindest einer zweiten Richtung (x, y), die von der ersten Richtung (z) verschieden ist, und Ermitteln der Beladungsmenge (m) abhängig von der erfassten Verlagerung (y1, z1) in der ersten und in der zweiten Richtung (y, z). Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Wäschebehandlungsgerät, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Beladungsmenge eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere einer Waschmaschine, eines Waschtrockners oder eines Wäschetrockners, mit einem in einem Gehäuse federnd abgestützten Behältersystem, in dem eine Trommel zur Aufnahme der Beladung angeordnet ist, und mit einer Einrichtung zu Erfassen einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse, umfassend den Schritt, in dem eine Verlagerung des Behältersystems in einer ersten Richtung erfasst wird. Die Erfindung betrifft auch ein Wäschebehandlungsgerät mit einem Gehäuse, mit ein oder mehreren Federelementen, die das Gehäuse mit einem Behältersystem verbinden, in dem eine Trommel zur Aufnahme einer Beladung angeordnet ist, mit einer Einrichtung zu Erfassen einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse und mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Menge der in die Trommel eingebrachten Beladung.
Aus DE 101 22 749 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Wäschemenge und eine Waschmaschine zur Durchführungen des Verfahrens bekannt. Die Waschmaschine weist ein Behältersystem auf, das eine Trommel zur Aufnahme einer Wäschebeladung umfasst. Das Behältersystem hängt in einem Gehäuse an zwei Federn und ist zusätzlich über zwei Dämpfer, sogenannte Federkolbendämpfer, mit dem Gehäuse verbunden. Zur Erfassung einer Wäschebeladungsmenge, die aus einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse bestimmt wird, verfügt die Waschmaschine über einen ersten neben einem der Dämpfer angeordneten Wegaufnehmer und über einen zweiten in dem Dämpfer angeordneten Wegaufnehmer, der eine Verschiebung eines im Dämpfer federnd angeordneten Reibbelags erfasst. Beide Wegaufnehmer sind parallel zueinander angeordnet. Das heißt, es wird die Verlagerung des Behältersystems in einer Richtung, nämlich in Richtung der Wegaufnehmer, erfasst, wobei unter Berücksichtung der Federkonstanten der Federn, an denen das System hängt und die in den Dämpfern angeordnet sind, wird mit einer Einrichtung das Gewicht der Wäsche nach dem Prinzip einer Federwaage bestimmt. Das Wäschegewicht ist ein Maß für die Beladungsmenge.
Bei einer ungleichmäßig in die Trommel eingebrachten Wäschebeladung erzeugt das Wäschegewicht ein Moment, wodurch das Behältersystem sich neigt. In einem solchen Fall liegt der Massenschwerpunkt der Beladung nicht symmetrisch zum Schwerpunkt des Behältersystems. Bei einer solchen Neigung sind die mit den Aufnehmern erfassten Wegänderungen nicht mehr proportional zum Gewicht der in die Trommel zugeführten der Wäschebeladung. Da die Verlagerungen des Behältersystems nur in einer Richtung bestimmt werden können, kann das Kippen des Behältersystems nicht berücksichtigt werden. Daher sind die ermittelten Beladungsgewichte für eine feinstufige Anzeige des Wäschegewichts und/oder eine Steuerung der Waschmaschine zu ungenau. Darüber hinaus ist bei der DE 101 22 749 A1 vorgesehen, dass der Wegaufnehmer in der unmittelbaren Nähe des Dämpfers angeordnet ist. Hierdurch ist die Gestaltung der Waschmaschine hinsichtlich der Anordnung solcher Aufnehmer stark eingeschränkt.
Ein Verfahren und eine Waschmaschine mit einer Einrichtung zur Erfassung einer Behälterverlagerung ist auch aus DE 22 04 325 A1 bekannt. Der zwischen einem Behältersystem und einem Gehäuse angeordnete Wegaufnehmer erfasst ebenfalls nur eine Verlagerung des Behältersystems in einer Richtung, nämlich in Ausrichtung des einachsigen Aufnehmers.
Ein Federkolbendämpfer mit einer Wegmesseinrichtung ist in DE 100 46 712 A1 offenbart. Dieser Dämpfer ist für eine Waschmaschine vorgesehen, wobei mittels der Wegmesseinrichtung eine Verlagerung eines in der Waschmaschine angeordneten Behälters erfasst wird. Die Wegmesseinrichtung kann nur eine Wegänderung in einer Ausrichtung erfassen. Aus der erfassten Verlagerung kann das Gewicht der in den Behälter eingebrachten Wäschebeladung bestimmt werden. Die Figuren der DE 100 46 712 A1 zeigen eine Waschmaschine, dessen Behälter an mehr als zwei Federn aufgehängt ist. Ein solcher Aufbau kann ein Kippen des Behälters bei asymmetrisch zum Schwerpunkt des Behälters verteilt liegenden Wäschebeladungen reduzieren, aber nicht ausschließen. Daher wird auch bei einem solchen Aufbau das Gewicht solchen asymmetrisch verteilten Wäschebeladung nur ungenau bestimmt.
Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung des Wäschegewichts in Waschmaschinen ist in DE 198 47 487 C2 offenbart. Bei einem solchen Verfahren werden sowohl das Verhalten von reibwirkenden Stossdämpfern wie auch die unterschiedlichen Benutzergewohnheiten berücksichtigt. Dazu wird nach einem Einschalten der Waschmaschine eine Ruheposition eines Behälters der Waschmaschine vor dem Zuführen der Wäschebeladung in den Behälter erfasst und gespeichert. Die erfasste Ruheposition wird bei der Gewichtsermittlung berücksichtigt. Bei Fehlbedienungen bzw. bei einer Zufuhr von Wäsche vor dem Einschalten der Waschmaschine, erkennt eine Erfassungseinheit eine Ruheposition des Behälters, der von einer zuvor gespeicherten Ruheposition abweicht, d. h. der neu erfasste Wert liegt außerhalb eines für die Ruheposition zulässigen Toleranzbereiches. In einem solchen Fall wird die gespeicherte statt der neu erfassten Ruheposition für die Gewichtsermittlung berücksichtigt. Ein solches Verfahren berücksichtigt eine Fehlbedienung, wobei Messfehler, die durch eine gegenüber dem Schwerpunkt des Behälters asymmetrisch verteilt liegenden Wäschebeladung verursacht sind, durch ein solches Verfahren nicht berücksichtigt wird.
Daher ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und ein Wäschebehandlungsgerät zu schaffen, die das Gewicht bzw. die Menge einer in das Gerät eingebrachten Wäschebeladung möglichst genau bestimmen können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist, und durch ein Wäschebehandlungsgerät mit den Merkmalen gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Beladungsmenge ist für ein Wäschebehandlungsgerät, insbesondere eine Waschmaschine, einen Waschtrockner oder einen Wäschetrockner, vorgesehen, welches ein in einem Gehäuse federnd abgestütztes Behältersystem, in dem eine Trommel zur Aufnahme der Beladung angeordnet ist, und eine Einrichtung zur Erfassung einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse aufweist, wobei die Verlagerung des Behältersystems in einer ersten Richtung erfasst wird.
Da es sich gezeigt hat, dass durch den mechanischen Aufbau des Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere durch die Anordnung von Feder- und Dampferelementen und/oder weiterer Federelementen, und durch die Lage der Wäschebeladung die Gewichtskraft nicht nur eine Verlagerung des Behältersystems in Richtung der Gewichtskraft der Beladung bewirkt wird, sondern dass das Behältersystem sich unter der Gewichtskraft neigen und/oder die Gewichtskraft durch weitere Federelemente, beispielsweise eine zwischen dem Gehäuse und dem Behältersystem angeordneten elastischen Manschette oder durch Schläuche, teilweise kompensiert werden kann, wird gemäß der Erfindung vorteilhaft eine Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse in zumindest einer zweiten Richtung erfasst, die von der ersten Richtung verschieden ist, und die Belandungsmenge abhängig von der erfassten Verlagerung in der ersten und in der weiteren Richtung bestimmt. Hierdurch kann die durch das Beladungsgewicht verursachte Neigung des Behältersystems erfasst werden, wodurch zumindest die Lage des Schwerpunkts der Beladung festgestellt werden kann, insbesondere ob die Wäsche vorn oder hinten und/oder rechts oder links in der Trommel liegt. Der Einfluss der Neigung und der weiteren Federelemente können bei der Bestimmung der Beladungsmenge vorteilhaft berücksichtigt werden.
Mit der Erfassung in mindestens zwei Richtungen können die geometrischen Randbedingungen des Behältersystems, insbesondere der Abstand zwischen Messort und den Auflagerpunkten des Behältersystems, berücksichtigt werden, weshalb die Erfassungseinrichtung der Verlagerung vorteilhaft an vielen Messorten angeordnet werden kann. Hier durch ist es möglich einen Messort auszuwählen, an dem die Erfassungseinrichtung besonders kostengünstig befestigt werden kann.
Unter einer Verlagerung in einer Richtung wird im Sinne der Erfindung sowohl eine Verschiebung in einer Richtung als auch eine Drehung in einer Drehrichtung verstanden. Daher kann die Erfassungseinrichtung entweder Verschiebungen in verschiedenen Richtungen erfassen, aus denen Drehungen berechnet werden können, oder Verschiebungen und/oder Drehungen direkt erfassen, deren Richtungen bzw. Drehrichtungen unterschiedlich sind.
Bevorzugt wird bei einer Ausgestaltung des Verfahrens eine Verlagerung des Behältersystems in einer dritten Richtung, die von der ersten und zweiten Richtung verschieden ist, erfasst und die Beladungsmenge abhängig von der Verlagerung in der ersten, der zweiten und dritten Richtung bestimmt. Besonders günstig ist dabei, wenn die Verlagerungen in zueinander senkrechten Richtungen erfasst werden. Durch solche Ausgestaltungen können besonders günstig handelsübliche 3-achsige Sensoren verwendet werden. Somit können die Fertigungskosten einer Waschmaschine gegenüber einer Verwendung mehrerer Sensoren gesenkt werden. Bei senkrecht zueinander erfassten Verlagerungen ist die Verlagerung unabhängig voneinander, wodurch die Berechnung des Beladungsgewichts einfacher durchgeführt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Beladungsmenge gemäß eines Polynoms bestimmt, im einfachsten Fall gemäß der folgenden Formel: m = a_x·x₁ + b_x + a_y·y₁ + b_y + a_z·z₁ + b_z + b₀, dabei bedeuten m eine zu ermittelnde Beladungsmenge, x₁, y₁ und z₁ erfasste Verlagerungen in den Richtungen X, Y und Z, insbesondere in senkrecht zueinander liegende Richtungen, a_x, a_y und a_z Proportionalitätsfaktoren, insbesondere Federkonstanten, für die entsprechenden Richtungen, b_x, b_y und b_z Konstanten, die einen Offset für die erfasste Verlagerung der jeweiligen Richtung berücksichtigen, und b₀ eine weitere Offsetkonstante, die insbesondere einen Messwert-Offset der Erfassungseinrichtung berücksichtigt. Die Offset-Konstanten können zu einer Konstante zusammengefasst werden. Die Formel ist für Verlagerungen, die in drei Richtungen erfasst werden, dargestellt. Die Anzahl der Terme ist abhängig von den erfassten Richtungen. Sollen Verlagerungen in einer Drehrichtung berücksichtigt werden, sind im Allgemeinen trigonometrische Funktionen zu berücksichtigen, wobei bei geringen Drehwinkeln für den Sinus des Winkels das Bogenmaß des Winkels und für den Kosinus des Winkels der Wert 1 angenommen werden kann. Somit ist auch für kleine Drehwinkel die genannte Formel zur Bestimmung des Beladungsgewichts anwendbar. Das heißt, dass eine Beladungsmenge aus einer Summe von Produkten, die jeweils aus einer erfassten Verlagerung (x₁, y₁, z₁) und einem Proportionalitätsfaktor (a_x, a_y, a_z) gebildet sind, und zumindest einer Offsetkonstante (b_y, b_y, b_z, b₀) berechnet wird. Es können für die Berechnungsformel auch Polynome höherer Ordnung verwendet werden.
Für eine solche Rechenvorschrift sind die Konstanten, gemeint sind die Proportionalitätsfaktoren und die Offsetkonstanten, besonders einfach durch Versuche bestimmbar. So sind beispielsweise nur entsprechend der Anzahl der zu bestimmenden Konstanten so viele unabhängige Versuche mit bekannten Beladungsgewichten erforderlich. Aus den Versuchen werden dann durch Lösung eines entsprechenden linearen Gleichungssystems die Konstanten bestimmt. Die Konstanten berücksichtigen vorteilhaft die geometrischen Abmessungen des Wäschebehandlungsgeräts, die vorhandenen Masseverteilungen des Behältersystems, Federsteifigkeiten in den jeweiligen Richtungen, Eigenschaften der Erfassungseinrichtung, wie Verstärkungsfaktoren und Offset, und den Messort. Bevorzugt werden die Konstanten in einer Speichereinrichtung des Wäschebehandlungsgeräts abgelegt. Vorzugsweise ist eine solche Speichereinrichtung Bestandteil der Erfassungseinrichtung oder einer Steuerung, die mit der Erfassungseinrichtung verbunden ist.
Solche Versuche können im Labor durchgeführt werden, wobei die ermittelten Konstanten dann für eine Reihe von Wäschebehandlungsgeräten gleichen Aufbaus gültig sind. Bevorzugt können diese Versuche auch bei einer Fertigungsprüfung nach der Herstellung eines Wäschebehandlungsgeräts erfolgen, wobei die ermittelten Konstanten nach dem Versuch ein der Speichereinrichtung des jeweiligen Wäschebehandlungsgeräts gespeichert werden. Dabei können vorteilhaft Fertigungstoleranzen des jeweiligen Wäschebehandlungsgeräts und der jeweiligen Erfassungseinrichtung einzeln berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird nach einem Einschalten des Wäschebehandlungsgeräts die Ruhelage des Behältersystems im Gehäuse bestimmt und werden abhängig von der Ruhelage die Offsetkonstante oder die Offsetkonstanten ermittelt. Es wird hierbei davon ausgegangen, dass nach dem Einschalten das Wäschebehandlungsgerät noch nicht beladen ist.
Ebenso ist es möglich, nach einem Schleudern, ein Verfahrenschritt eines Waschprogramms zum Entfeuchten einer Wäschebeladung, bei stillstehender Trommel die Ruhelage des Behältersystems im Gehäuse zu bestimmen und abhängig von der Ruhelage die Offsetkonstante oder die Offsetkonstanten zu ermitteln. Da die Ruhelage des Behältersystems nach dem Schleudern von der eingebrachten Wäschebeladung und dem noch in der Wäsche gebundenen Wassers abhängig ist, wird bei der Bestimmung der Offsetkonstanten das zu Beginn eines Waschprogramms ermittelte Trockengewicht der eingebrachten Wäschebeladung, eine maximale Trommeldrehzahl des vorangegangenen Schleuderns und ggf. eine ermittelte Wäscheart berücksichtigt. Aus der Trommeldrehzahl und ggf. der Wäscheart lässt sich über eine Zuordnungstabelle das nach dem Schleudern gebundene Wasser hinreichend genau bestimmen. Insbesondere kann durch einen Vergleich der ermittelten Offsetkonstanten nach dem Einschalten überprüft werden, ob die Messung tatsächlich bei einem unbeladenen Wäschebehandlungsgerät erfolgte. Somit können gegebenenfalls die Offsetkonstanten aufgrund der nach dem Schleudern ermittelten Werte korrigiert werden. Durch diese vorteilhaften Ausgestaltungen können Veränderungen der Ruhelage des Behältersystems durch Alterung der Federn und Drifterscheinungen der Erfassungseinrichtung während des Betriebs des Wäschebehandlungsgeräts automatisch berücksichtigt werden.
Die ermittelte Beladungsmenge wird einer Steuerung des Wäschebehandlungsgeräts zugeführt. Die Steuerung kann einen Ablauf eines gewählten Waschprogramms in Ab hängigkeit der Beladungsmenge vorteilhaft beeinflussen. So kann beispielsweise eine für die Behandlung der Wäsche erforderliche Wassermenge, eine Dosiermenge von Reinigungs- und Pflegemittel und/oder Zeitdauern von Programmabschnitten an die Beladungsmenge angepasst werden. Hierdurch kann eine optimale Wäschebehandlung bei einem möglichst geringen Einsatz an Energie, Wasser und Behandlungsmittel erreicht werden. Darüber hinaus kann die Beladungsmenge an einer mit der Steuerung verbundenen Anzeigeeinrichtung dargestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird während eines Schleuderns der Wäschebeladung aus der Position des Behältersystems das Gewicht der nassen Wäschebeladung kontinuierlich oder sequentiell ermittelt. Dabei wird die Abnahme des Gewichts der nassen Wäsche während eines Schleuderns überwacht. Aus der Differenz des Gewichts der nassen Wäschebeladung und eines zu Beginn eines Waschprogramms ermittelten Trockengewichts kann die Menge des in der Beladung gebunden Wassers bzw. aus dem Verhältnis der Gewichte eine sogenannte Restfeuchte der Wäsche bestimmt werden. So ist es möglich ein Schleudern ggf. bei einer weiter erhöhten Trommeldrehzahl fortzusetzen bis eine vorbestimmte Restfeuchte erreicht ist. Auch ist es möglich, aus einem Vergleich zweier aufeinander folgenden Gewichtsmessungen während des Schleuderns festzustellen, ob noch eine Gewichtsänderung stattfindet, also ob noch gebundenes Wasser ausgeschleudert wird. Dass heißt, wenn die Änderung hinreichend klein ist, kann ein Schleudern abgebrochen werden, da durch das Schleudern kein weiteres Wasser aus der Wäschebeladung ausgetrieben würde. Bei dieser Ausgestaltung ist es insbesondere von Vorteil, die Verlagerungen des Behälters in verschieden Richtungen zu erfassen, wodurch das Gewicht bzw. die Restfeuchte möglichst genau bestimmbar ist, da die bei Schleudern auftretenden Gewichtsänderungen klein sind.
Zur Durchführung des Verfahrens ist vorteilhaft ein Wäschebehandlungsgerät, insbesondere eine Waschmaschine, einen Waschtrockner oder eines Wäschetrockner, mit einem Gehäuse, mit einem oder mehreren Federelementen, die das Gehäuse mit einem Behältersystem verbinden, in dem eine Trommel zur Aufnahme einer Beladung angeordnet ist, mit einer Einrichtung zur Erfassung einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse und mit einer Einrichtung zur Bestimmung der Menge der in die Trommel eingebrachten Beladung vorgesehen, wobei die Erfassungseinrichtung die Verlagerung des Behältersystems in zumindest zwei unterschiedlichen Richtungen erfassen kann und dass die Einrichtung zur Bestimmung der Beladungsmenge die eingebrachte Beladungs menge aus den erfassten Verlagerungen in den zumindest zwei unterschiedlichen Richtungen ermitteln kann.
Die Erfassungseinrichtung kann mehrere Sensoren umfassen, die jeweils eine Verlagerung in einer Richtung ermitteln können. Dabei sind die einzelnen Sensoren derartig im Wäschebehandlungsgerät an Messorten angeordnet, an denen eine Verlagerung des Behältersystems in den einzelnen Richtungen aufgrund einer Beladung möglichst groß ist.
In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Erfassungseinrichtung zumindest einen Sensor, der die Verlagerung des Behältersystems in zumindest zwei Richtungen erfassen kann. Solche mehrachsigen Sensoren sind kostengünstiger als mehrere Einzelsensoren.
Es können Positions-, Weg- oder Beschleunigungssensoren zur Erfassung einer Verlagerung verwendet werden. Solche Sensoren werden schon als Massenware in großen Stückzahlen produziert, die dabei auch eine hohe Messgenauigkeit und Messauflösung aufweisen. Bei der Verwendung von Beschleunigungssensoren, die eine relative Verlagerung erfassen können, indem das zweifache zeitliche Integral der erfassten Beschleunigung gebildet wird. Die Beschleunigungssensoren sind am Behältersystem angeordnet. Bevorzugt werden Position- und Wegsensoren verwendet. Beispielsweise eignen sich induktive Wegaufnehmer, die mit dem Gehäuse und dem Behältersystem verbunden sind, Dehnmessstreifen, die an den Federelementen angeordnet sind, oder berührungslos arbeitende optische, magnetische oder kapazitive Sensorsysteme.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, die mit dem Gehäuse und dem Behältersystem verbunden ist und die derartig ausgebildet ist, dass während einer Erfassung der Verlagerung des Behältersystems eine von der Beladungsmenge abhängige Verlagerung möglich ist. So kann beispielsweise ein aktiver Dämpfer verwendet werden, der während der Erfassung der Verlagerung ausgeschaltet wird, das heißt, dass der Dämpfer im Wesentlichen keine Dämpfkraft erzeugen kann. Somit wirkt die Gewichtskraft der Beladung im Wesentlichen nur gegen eine Federkraft. Alternativ sind vom Wäschebehandlungsgerät ein oder mehrere Federkolben- oder Leerhubdämpfer umfasst, die in einem vorbestimmten Verschiebebereich keine Dämpfwirkung haben. Der Verschiebebereich ist gerade so ausgelegt, dass die Ruhelagen eines unbeladenen und eines maximal beladenen Behältersystems gerade innerhalb eines solchen Bereiches liegen.
In einer alternativen Ausgestaltung weist das Wäschebehandlungsgerät eine Dämpfungseinrichtung auf, die mit dem Gehäuse und dem Behältersystems verbunden ist, deren Anbindung am Gehäuse außerhalb einer durch die Anbindung der Federelemente und dem Schwerpunkt des Behältersystems gebildeten Ebene liegt und die zumindest während der Erfassung der Verlagerung des Behältersystems im Wesentlichen steif ist. Für eine solche Dämpfungseinrichtung eignen sich insbesondere ein oder mehrere Reibdämpfer, deren mögliche resultierende Haftreibkraft zumindest deutlich größer als die Gewichtskraft einer maximal möglichen Wäschebeladung ist. Da in dieser Ausgestaltung die Dämpfungseinrichtung deutlich außerhalb der genannten Ebene durch den Schwerpunkt liegt, bewirkt eine Wäschebeladung immer eine Neigung des Behältersystems. Der Grad der Neigung ist abhängig von der eingebrachten Beladungsmenge. Es ist bei dieser Ausgestaltung besonders von Vorteil, dass sehr kostengünstige Reibdämpfer eingesetzt werden können, da durch Messung der durch die Neigung hervorgerufenen Verlagerung die Beladungsmenge bestimmbar ist. Dabei nimmt man in Kauf, dass die Neigung auch von der Schwerpunktslage der Wäschebeladung abhängig ist. Die Proportionalitätsfaktoren und Offsetkonstanten werden bevorzugt aus Versuchen derart bestimmt, dass im Mittel der Fehler für die Bestimmung der Beladungsmenge möglichst klein ist. Somit ist auch mit einer solchen kostengünstigen Lösung eine hinreichend genaue Beladungsmengenbestimmung möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen
1: eine schematische Darstellung einer Waschmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung einer Waschmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3A: eine Darstellung einer Verlagerung des Behältersystems aufgrund einer in das Behältersystem eingebrachten Wäschebeladung im Falle des erste Ausführungsbeispiels und
3B: eine Darstellung einer Verlagerung des Behältersystems aufgrund einer in das Behältersystem eingebrachten Wäschebeladung im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels.
In den Ausführungsbeispielen werden gleiche Bauteile mit denselben Indizes bezeichnet. Die Erfindung wird am Beispiel einer Wäschewaschmaschine beschrieben, wobei die Erfindung auch bei anderen Wäschebehandlungsgeräten mit schwingend abgestützten Behältersystemen anwendbar ist. Eine Beladungsmenge und ein Beladungsgewicht sind im Sinne der Erfindung bedeutungsgleich.
1 zeigt eine Waschmaschine mit einem Gehäuse 1 in dem ein Laugenbehälter 3, der nachfolgend auch nur als Behälter 3 bezeichnet wird, angeordnet ist, der an zwei Federn 9 hängt und sich auf zwei Federkolbendämpfer 6 abstützt. In dem Laugenbehälter 3 ist eine Trommel 8 zur Aufnahme von Wäsche 7 drehbar gelagert. Die Trommel 8 ist über einen Riementrieb 4 mit einem Motor 4 verbunden. An dem Behälter 3 ist ein Ausgleichsgewicht 11 befestigt. Darüber hinaus weist die Waschmaschine noch weitere Bauteile auf, beispielsweise Schläuche zur Zu- und Abführung von Flüssigkeiten in den Behälter oder eine Manschette, die eine Beladungsöffnung der Trommel 8 und des Gehäuses 1 umkleidet. Über die Schläuche und die Manschette sind das Gehäuse 1 und der Behälter 3 zumindest mittelbar verbunden, wobei über diese Verbindungen bei einer Verlagerung des Behälters 3 eine Kraft auf den Behälter 3 einwirken kann. Alle starr mit dem Behälter 3 verbundenen Bauteile, insbesondere die Trommel 8, der Riementrieb 4, der Motor 5 und das Ausgleichsgewicht 11 können als Behältersystem oder Schwingsystem bezeichnet werden.
Die Lage des Schwerpunkts 14 des Behältersystems resultiert aus der Massenverteilung des Behältersystems, wobei die Waschmaschine derartig ausgeführt ist, dass der Schwerpunkt bevorzugt auf der Drehachse 14 der Trommel 8 und auf einer von den Anbindungspunkten der Federn 9 und der Dämpfer 6 gebildeten Ebene 13 liegt.
Nach dem Einschalten der Waschmaschine wird die Position des Behälters 3 gegenüber dem Gehäuses 1 in mindestens zwei Richtungen y und z an der Messstelle einer Positionsmesseinrichtung 2 bestimmt. Somit wird eine erste Ruhelage des Behälters mit der Messeinrichtung 2 ermittelt. Eine Bedienperson füllt in die Trommel 8 die zu waschende Wäsche 7 ein, wobei unter dem Gewicht der Wäsche 7 sich die Lage des Behälters verändert bis sich zwischen dem Gewicht der Wäsche 7 und den am Behälter 3 wirkenden Kräfte, insbesondere den durch die Federn erzeugten Auflagerkräften, ein Gleichgewicht einstellt. Die Position des Behälters 3 wird für eine solche zweite Ruhelage in den zwei Richtungen y und z ermittelt.
Wie in 3A dargestellt, senkt sich der Behälter 3 unter dem Gewicht der Wäsche an den Anbindungspunkten der Dämpfer 6 um eine Länge Δz und verdreht sich leicht aufgrund der unsymmetrisch in der Trommel 8 liegenden Wäsche 7. Die Länge Δz ist im wesentlichen proportional zu der Änderung der Summe aller in Richtung z, in Wirkrichtung der Dämpfer 6, wirkenden Federkräfte, insbesondere der Kräfte der Feder 9 und der in den Dämpfern 6 angeordneten Federn. Da die Federn 9 sich ebenfalls leicht verdrehen, wirkt nur ein Anteil der Kräfte der Federn 9, nämlich nur der in z-Richtung wirkende Anteil, der in z-Richtung wirkenden Gewichtskraft entgegen. Um den wirksamen Federanteil zu ermitteln, werden die Positionen der ersten und zweiten Ruhelage an eine Programmsteuerung 10, die mit der Messeinrichtung 2 verbunden ist, gesendet. Aus der Abweichung der erfassten Ruhelagen wird die Verlagerung y₁ und z₁ des Behälters 3 am Messort der Messeinrichtung 2 berechnet. In der Programmsteuerung sind vorbestimmte Proportionalitätsfaktoren a_y, a_z und vorbestimmte Offset-Konstanten b_y, b_z, b₀ in einer Speichereinrichtung gespeichert, die die Federkonstanten in den jeweiligen Richtungen, die geometrischen Bedingungen des Behälters 3 und die Lage des Messortes berücksichtigen. Die Beladungsmenge m bzw. das Gewicht der Wäsche 7 wird durch die Programmsteuerung 10 nach der Formel m = a_y·y₁ + b_y + a_z·z₁ + b_z + b₀ berechnet.
In einer alternativen Ausführung der Waschmaschine können alternativ auch zwei Messeinrichtungen 2 verwendet werden, die eine Verlagerung in jeweils drei Richtungen an zwei verschiedenen Messorten bestimmen können. Hierdurch ist es möglich eine Verlagerung in allen sechs Freiheitsgraden zu ermitteln. Die vorstehend genannte Berechnungsformel für die Beladungsmenge m ist dann um die entsprechenden zusätzlichen Messgrößen erweitert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Waschmaschine ist in 2 dargestellt. Abweichend von dem ersten Beispiel verfügt diese Waschmaschine über zwei Reibdämpfer 6a, die am Behälter 3 außerhalb der durch die Federn 9 und dem Schwerpunkt 14 gebildeten Ebene 12, vorzugsweise an einem Rand des Behälters 3, angebunden sind. Eine Längenänderung der Reibdämpfer 6a tritt erst ein, wenn auf die Dämpfer 6a eine Kraft einwirkt, die größer als die durch die in den Dämpfern 6a angeordneten Reibbeläge eingeprägte Haftreibkraft ist. Im dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Dämpfer 6a derartig ausgebildet, dass die Haftreibkraft deutlich größer als die Gewichtskraft der maximalen bestimmungsgemäßen Wäschebeladung ist. Daher wird bei einem Beladen der Trommel 8 die Länge der Dämpfer 6a sich nicht unter dem Gewicht der beladenen Wäsche 7 ändern.
Vielmehr wird sich der Behälter 3, wie in 3B gezeigt, um den Anbindungspunkt der Dämpfer 6a am Behälter 3 verdrehen.
Eine solche Verdrehung, die anhängig vom Beladungsgewicht ist, wird genau wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit der Messeinrichtung 2 erfasst und das Gewicht der Wäsche 7 mit der Programmsteuereinrichtung 10 gemäß der genannten Formel berechnet, wobei die vorbestimmten Proportionalitätsfaktoren a_y, a_z und vorbestimmten Offset-Konstanten b_y, b_z, b₀ entsprechend dem geänderten Aufbau angepasst sind. Die zweite Ausführung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass für die Waschmaschine und das Verfahren zum Bestimmen eines Beladungsgewichts sehr kostengünstige Reibdämpfer 6a verwendet werden können.
Sowohl für das erste wie auch für der zweite Ausführungsbeispiel werden aus Laborversuchen die Proportionalitätsfaktoren a_y, a_z und Offset-Konstanten b_y, b_z, bestimmt. Diese Werte werden in der Programmsteuerung 10 gespeichert. Bei einer Fertigungsprüfung nach der Herstellung einer Waschmaschine werden solche Versuche wiederholt und ggf. die gespeicherten Werte korrigiert. Dazu ist eine Versuchseinrichtung mit der Programmsteuerung 10 verbunden. In den Versuchen wird die Trommel 8 mit bekannten Gewichten an unterschiedlichen Stellen belastet und die Verlagerung des Behälters 3 mit der Messeinrichtung 2 der Waschmaschine erfasst. Ein in der Versuchseinrichtung hinterlegter Algorithmus ermittelt aus dem mit der Messeinrichtung 2 erfassten Werten einer Versuchsreihe dann die entsprechenden Faktoren a_y, a_z und Konstanten b_y, b_z, b₀. Die mit der Versuchseinrichtung ermittelten Faktoren a_y, a_z und Konstanten b_y, b_z, b₀ werden mit den in der Programmsteuerung 10 gespeicherten Faktoren a_y, a_z und Konstanten b_y, b_z, b₀ verglichen und ggf. korrigiert, in dem die neuen Faktoren a_y, a_z und Konstanten b_y, b_z, b₀ an die Programmsteuerung 10 übertragen und dort gespeichert werden. Darüber hinaus wird die Position des unbeladenen Behälters 3 mit der Messeinrichtung 2 bestimmt und in der Programmsteuerung 10 gespeichert.
Die in der Programmsteuerung 10 gespeicherten Konstanten b_y, b_z, b₀ werden nach einem jeden Einschalten der Waschmaschine überprüft, indem beim Einschalten die ermittelte Position mit der nach der Fertigung ermittelten Position verglichen wird. Aus der Abweichung können die Konstanten b_y, b_z, b₀ korrigiert und in der Programmsteuerung 10 gespeichert werden.
In den genannten Ausführungsbeispielen kann die Programmsteuerung 10 abhängig der ermittelten Beladungsmenge m den Programmablauf der Waschmaschine variieren. So werden Zykluslängen einzelner Programmabschnitte und zum Waschen und Spülen erforderliche Wassermengen abhängig der ermittelten Beladungsmenge m bestimmt. Darüber hinaus wird die ermittelte Beladungsmenge m an einer Anzeigeeinrichtung der Waschmaschine angezeigt.
Bei den Ausführungen ist weiter vorgesehen, dass bei einem Schleudergang das noch in der Wäsche 7 gebundene Wasser ermittelt wird. Hierzu werden während des Schleudergangs kontinuierlich die Position des Behälters 3 am Messort und daraus die Menge m_nass der in die Trommel 8 eingebrachten nassen Wäsche 7 ermittelt. Meist liegt beim Schleudern die Wäsche 7 ungleichmäßig verteilt an der Trommelwandung an, wodurch eine Unwucht entsteht, die eine Schwingung des Behältersystems 3 um den Schwerpunkt des beladenen Behältersystems verursacht. Auch am Messort der Positionsmesseinrichtung schwingt der der Behälter um eine momentane Ruhelage, die durch gleitende Mittelwertbildung über erfasste Verlagerungen bestimmt wird. Die momentane Ruhelage am Messort, auch als Position des Behältersystems bzw. des Behälters 3 bezeichnet, wird zur Bestimmung der Menge m_nass der nassen Wäsche herangezogen.
Aus dem Verhältnis der vor Beginn eines Programmablaufs bestimmten Beladungsmenge m, also der trockenen Beladungsmenge, und der Menge m_nass wird der Anteil des gebundenen Wassers bestimmt. Dieses Verhältnis wird mit einem vorbestimmten Anteilswert, der eine zu erreichende Restfeuchte der Wasche 7 repräsentiert, verglichen. Bei Erreichen des vorbestimmten Anteilswerts wird durch die Programmsteuerung der Schleudergang beendet.
In einer alternativen Ausführung wird die beim Schleudern kontinuierlich erfasste Position des Behälters 3 mit einer zuvor erfassten Position verglichen. Der Schleudergang wird in diesem Fall beendet, wenn die Änderung der Position kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist, das heißt, es wird kein weiteres Wasser mehr aus der Wäsche 7 geschleudert.
Die Ausführungsbeispiele weisen jeweils einen zweiachsige Positionsmesseinrichtung 2 vor. Alternative Ausführungen können auch mehrere dreiachsige Positionsmesseinrich tungen aufweisen, mit denen die Verlagerung des Behältersystems in den weiteren, in den 3A und 3B nicht gezeigten Ebenen, erfasst wird.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Beladungsmenge (m) eines Wäschebehandlungsgeräts, insbesondere einer Waschmaschine, eines Waschtrockners oder eines Wäschetrockners, mit einem in einem Gehäuse (1) federnd abgestützten Behältersystem, in dem eine Trommel (8) zur Aufnahme der Beladung (7) angeordnet ist, und mit einer Einrichtung (2) zur Erfassung einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1), umfassend den Schritt: a) Erfassen einer Verlagerung (z₁) des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1) in einer ersten Richtung (z) charakterisiert durch die weiteren Schritte b) Erfassen einer Verlagerung (y₁) des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1) in zumindest einer zweiten Richtung (x, y), die von der ersten Richtung (z) verschieden ist, und c) Ermitteln der Belandungsmenge (m) abhängig von der erfassten Verlagerung (y₁, z₁) in der ersten und in der zweiten Richtung (y, z).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verlagerung (x₁) des Behältersystems in einer dritten Richtung (x), die von der ersten und zweiten Richtung (x, y) verschieden ist, erfasst wird und dass die Beladungsmenge (m) abhängig von der Verlagerung (x₁, y₁, z₁) in der ersten, der zweiten und dritten Richtung (x, y, z) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungen (x₁, y₁, z₁) in zueinander senkrechten Richtungen (x, y, z) erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beladungsmenge (m = a_x·x₁ + b_x + a_y·y₁ + b_y + a_z·z₁ + b_z + b₀) aus einer Summe von Produkten, die jeweils aus einer erfassten Verlagerung (x₁, y₁, z₁) und einem Proportionalitätsfaktor (a_x, a_y, a_z) gebildet sind, und zumindest einer Offsetkonstante (b_x, b_y, b_z, b₀) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Wäschebehandlungsgerät die Proportionalitätsfaktoren (a_x, a_y, a_z) und die Offsetkonstante oder die Offsetkonstanten (b_y, b_y, b_z, b₀) aus Messungen der Verlagerungen (x, y, z) für vorbestimmte Beladungsmassen bestimmt werden und in einer Einrichtung (1) des Wäschebandlungsgeräts gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, nach einem Einschalten des Wäschebehandlungsgeräts die Ruhelage des Behältersystems im Gehäuse (1) bestimmt wird und dass abhängig von der Ruhelage die Offsetkonstante oder die Offsetkonstanten (b_x, b_y, b_z, b₀) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Schleudern bei stillstehender Trommel (8) die Ruhelage des Behältersystems im Gehäuse (1) bestimmt wird und dass abhängig von der Ruhelage die Offsetkonstante oder die Offsetkonstanten (b_x, b_y, b_z, b₀) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Beladungsmenge (m) einer Steuerung (10) des Wäschebehandlungsgeräts zur Verfügung gestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Schleudergangs eine Position des Behältersystems kontinuierlich oder sequentiell ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung der erfassten Position ermittelt wird, wobei der Schleudergang beendet wird, wenn die Änderung kleiner als ein vorbestimmter Schwellwert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Position die Menge (m_nass) der nassen Wäsche (7) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältniswert aus der Menge (m_nass) der nassen Wäsche und der vor einem Programmbeginn ermittelten Beladungmenge (m) gebildet wird, dass der Verhältniswert mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird und dass bei Erreichen des vorbestimmten Werts der Schleudergang beendet wird.
Wäschebehandlungsgerät, insbesondere eine Waschmaschine, ein Waschtrockner oder eines Wäschetrockner, mit einem Gehäuse (1), mit ein oder mehreren Federelementen (9), die das Gehäuse (1) mit einem Behältersystem verbinden, in dem eine Trommel (8) zur Aufnahme einer Beladung (7) angeordnet ist, mit einer Einrichtung (2) zur Erfassung einer Verlagerung des Behältersystems gegenüber dem Gehäuse (1) und mit einer Einrichtung (10) zur Bestimmung der Menge der in die Trommel (8) eingebrachten Beladung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) die Verlagerung des Behältersystems in zumindest zwei unterschiedlichen Richtungen (x, y, z) erfassen kann und dass die Einrichtung (10) zur Bestimmung der Beladungsmenge (m) die eingebrachte Beladungsmenge (m) aus den erfassten Verlagerungen (x₁, y₁, z₁) in den zumindest zwei unterschiedlichen Richtungen (x, y, z) ermitteln kann.
Wäschebehandlungsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) mehrere Sensoren umfasst, die jeweils eine Verlagerung (x₁, y₁, z₁) in einer Richtung (x, y, z) erfassen können.
Wäschebehandlungsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (2) zumindest einen Sensor umfasst, der die Verlagerung (x₁, y₁, z₁) des Behältersystems in zumindest zwei Richtungen (x, y, z) erfassen kann.
Wäschebehandlungsgerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor oder die Sensoren ein Positions-, Weg- oder Beschleunigungssensor ist.
Wäschebehandlungsgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfungseinrichtung (6), insbesondere ein oder mehrere Federkolben- oder Leerhubdämpfer, umfasst ist, die mit dem Gehäuse (1) und dem Behältersystem verbunden ist und die zumindest während der Erfassung der Verlagerung (x₁, y₁, z₁) des Behältersystems eine von der Beladungsmenge abhängige Verlagerung ermöglich kann.
Wäschebehandlungsgerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dämpfungseinrichtung (6a), insbesondere ein oder mehrere Reibdämpfer, umfasst ist, die mit dem Gehäuse (1) und dem Behältersystems verbunden ist, deren Anbindung am Gehäuse (1) außerhalb einer durch die Anbindung der Federelemente (9) und dem Schwerpunkt (14) des Behältersystems gebildeten Ebene (12) liegt und die zumindest während der Erfassung der Verlagerung (x₁, y₁, z₁) des Behältersystems im Wesentlichen steif ist.