DE102010016137A1

DE102010016137A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Grössenbestimmung einer Waschgut-Charge

Info

Publication number: DE102010016137A1
Application number: DE102010016137A
Authority: DE
Inventors: Farhad Stevensville Ashrafzadeh; Ryan Robert Saint Joseph Bellinger
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2010-10-28
Also published as: US20120118022A1; US20100263136A1; US8166590B2; US8215134B2

Abstract

Verfahren und Vorrichtung nach einer Ausführungsform zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts unter Bestimmung eines Parameters, der eine Drehgeschwindigkeit von Waschgut in einer Trommel darstellt, sowie einer Größe der Waschgut-Charge auf Grund des Parameters.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Prozess-Einstellwerte für einen Arbeitszyklus eines Waschgut-Behandlungsgeräts können von der Größe einer Waschgut-Charge abhängen. Bei einigen Wäschebehandlungsgeräten gibt der Benutzer an einer Benutzerschnittstelle von Hand eine qualitative Chargengröße (sehr klein, klein, mittel, groß, sehr groß usw.) ein. Es kann jedoch erwünscht sein, dass die Waschmaschine die Chargengröße selbsttätig ermittelt, da bspw. eine Eingabe von Hand als für den Benutzer unbequem empfunden wird und auch zu einer ungenauen Bestimmung der Chargengröße führen kann, da diese nur geschätzt wird und daher subjektiv ist. Einige bekannte Verfahren zum selbsttätigen Bestimmen der Chargengröße arbeiten mit einer Ausgangsgröße des Motors, der eine Trommel antreibt, die die Waschgut-Charge enthält. Die Ausgangsgröße des Motors kann eine quantitative Größe – bspw. die Masse oder das Gewicht – der Charge anzeigen, die dann quantifiziert werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Waschgut-Behandlungsgeräts mit einer Trommel zur Aufnahme des Waschguts beinhaltet das Bestimmen eines Parameters, der eine Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel darstellt, und einer Größe der Waschgut-Charge auf Grund dieses Parameters.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen:
1 ist eine Perspektive eines beispielhaften Wäschebehandlungsgeräts in Form eines Waschautomaten in einer Ausführungsform derselben;
2 zeigt schaubildlich die Waschmaschine der 1 nach einer Ausführungsform derselben;
3 zeigt schaubildlich eine Ausführungsform einer Steuerung für die Waschmaschine der 1 und 2;
4 zeigt schaubildlich eine Trommel der Waschmaschine der 1 mit einer Wachgut-Charge nach einer Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt als Flussdiagramm ein Verfahren zum Bestimmen der Chargengröße nach einer Ausführungsform;
6A–6C zeigen als Graphen das Drehmoment eines Motors, der die Trommel der Waschmaschine der 1 antreibt, wobei das Drehmoment im Zeitbereich für Waschgut-Chargen einer Trockenmasse von etwa 1 kg, 3 kg bzw. 5 kg dargestellt ist;
7A–7C zeigen als Graphen das Drehmoment eines Motors, der die Trommel der Waschmaschine der 1 antreibt, wobei das Drehmoment im Frequenzbereich für Waschgut-Chargen einer Trockenmasse von etwa 1 kg, 3 kg bzw. 5 kg dargestellt ist;
8 zeigt als Flussdiagramm ein Verfahren zum Bestimmen eines eine Drehgeschwindigkeit des Waschguts anzeigenden Parameters nach einer Ausführungsform des Verfahrens der 5; und
9 zeigt als Graph den eine Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge anzeigenden, nach dem Verfahren der 6 ermittelten Parameter als Funktion der Trockenmasse für Waschgut-Chargen unterschiedlicher Nassmasse nach einer Ausführungsform.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die 1 zeigt als Perspektive ein beispielhaftes Wäschebehandlungsgerät in Form einer Waschmaschine 10 nach einer Ausführungsform. Die hier beschriebenen Verfahrensweisen sind nicht auf Waschmaschinen beschränkt, sondern lassen sich mit jedem geeigneten Wäsche-Behandlungsgerät einsetzen, einschl. der unten beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Waschmaschine 10. Die Waschmaschine 10 ist zur Erläuterung beschrieben und dargestellt. Bei der Wäschebehandlungsmaschine kann es sich um jedes Gerät handeln, das Stoffe behandelt; nicht eingeschränkte Beispiele hierfür sind Waschmaschinen als Top- oder Frontlader und Vertikal- und Horizontalachsen-Maschinen, Wäschetrockner wie Rotations- oder Standtrockner einschließlich Top- und Frontladern, Wasch-Trockner-Kombinationen, Rotations- oder Stand-Auffrisch/Revitalisierungsgeräte, Extraktoren, wasserfreie Reinigungsgeräte und Revitalisierer. Zur Erläuterung soll das Verfahren an einer Waschmaschine mit einer Waschgut-Charge aus ”Stoff” beschrieben werden; es ist einzusehen, dass die Erfindung sich auch andersartigen Wäschebehandlungsgeräten zur Behandlung von Stoffen anpassen lässt.
Die 2 stellt die Waschmaschine 10 der 1 schaubildlich dar. In der dargestellten Ausführungsform kann die Waschmaschine 10 ein Schrankgehäuse 12 aufweisen, in dem ein ortrsfester Bottich 14 angeordnet ist, der innen eine Kammer 16 umschließt. In der Kammer 16 des Bottichs 14 kann eine drehbare Trommel 18 mit Perforationen 20 angeordnet sein derart, dass Flüssigkeit/Lauge zwischen dem Bottich 14 und dem Trommel 18 durch die Öffnungen strömen kann. Die Trommel 18 umschließt eine Waschgut-Behandlungskammer 22 einer Größe zur Aufnahme einer Waschgut-Charge, bei der es sich um einen oder eine Vielzahl von Stoffartikeln handeln kann. Weiterhin kann die Trommel 18 auf ihrer Innenseite eine Vielzahl von Hubleisten 24 aufweisen, mit denen bei umlaufender Trommel 18 die Waschgut-Charge in der Behandlungskammer 22 angehoben werden kann. Ein Motor 26 kann über einen Riemen 28 mit der Trommel 18 gekoppelt sein und eine Antriebswelle 30 kann die Trommel 18 drehen. Alternativ kann der Motor 26 direkt mit der Antriebswelle 30 gekoppelt sein, wie bekannt. Bei dem Motor 26 kann es sich um einen bürstenlosen permanentmagnetischen Motor handeln. Auch andere Motoren wie Induktions- oder Kondensator- bzw. Spaltpolmotore sind einsetzbar. Sowohl der Bottich 14 als auch die Trommel 18 können wahlweise mit einer Tür 32 verschließbar sein. Eine offene Vorderfläche des Bottichs 14 ist mit dem Gehäuse 12 über einen Balgen 34 verbunden und die Tür 32 ist gegen den Balgen 34 dicht abgeschlossen, wenn sie den Bottich 14 verschließt. Ein Bedienfeld 36 (1) mit einer Benutzerschnittstelle mit einem oder mehr Knöpfen, Schaltern, Anzeigeelementen und dergl. zur Kommunikation mit dem Benutzer ist vorgesehen und kann Eingangsbefehle aufnehmen und Ausgangssignale ausgeben.
Während die dargestellte Waschmaschine 10 sowohl den Bottich 14 als auch die Trommel 18 aufweist, wobei die Trommel 18 die Waschgut-Behandlungskammer 22 umschließt, liegt im Rahmen der Erfindung auch ein Waschgut-Behandlungsgerät nur mit einem Behälter, der die Behandlungskammer zur Aufnahme des zu behandelnden Waschguts enthält.
Waschmaschinen werden typischerweise als Vertikal- oder Horizontalachsen-Maschinen kategorisiert. Wie hier verwendet sind, sind ”Vertikalachsen-Maschinen” Waschmaschinen mit einer drehbaren Trommel, die um eine generell vertikale Achse relativ zu einer Fläche dreht, die die Waschmaschine trägt. Bei einigen Vertikalachsen-Maschinen dreht die Trommel um eine vertikale Achse, die allgemein rechtwinklig zu einer die Waschmaschine tragenden Fläche verläuft. Die Trommel kann auch um eine Achse drehen, die aus der Vertikalachse geneigt ist. Bei ”Horizontalachsen-Maschinen” dreht eine drehbare Trommel um eine generell horizontale Achse relativ zu einer die Waschmaschine tragenden Fläche. Bei einigen Horizontalachsmaschinen dreht die Trommel um eine horizontale Achse, die allgemein parallel zu einer die Waschmaschine tragenden Fläche verläuft. Die Drehachse braucht jedoch nicht perfekt horizontal oder parallel zur tragenden Fläche zu liegen. Sie kann auch um eine zur horizontalen Achse geneigte Achse drehen; eine beispielhafte Neigung beträgt 15°.
Vertikal- und Horizontalachsen-Maschinen lassen sich zuweilen an Hand der Art unterscheiden, auf die sie dem Waschgut mechanische Energie erteilen. Bei Vertikalachsen-Maschinen bewegt sich ein Stoffbewegungsglied in der Trommel, um die mechanische Energie an die Waschgut-Charge direkt oder über die Waschlauge indirekt an die Waschgut-Charge in der Trommel zu übertragen. Bei Horizontalachsmaschinen wird typischerweise die mechanische Energie an die Waschgut-Charge durch Rotieren derselben in Folge des Trommelumlaufs übertragen. Beim Rotieren werden die Stoffartikel des Waschguts wiederholt angehoben und fallen gelassen. Bei der dargestellten beispielhaften Waschmaschine der 1 und 2 handelt es sich um eine Horizontalachsen-Maschine.
Wie die 2 weiterhin zeigt, kann der Motor 26 die Trommel 18 mit unterschiedlicher Drehzahl in beiden Richtungen drehen. Abhängig von den körperlichen Eigenschaften der Waschmaschine 10 wie der Größe der Trommel 18 und der Waschgut-Charge kann die Drehung der Trommel 18 unterschiedlich geartete Bewegungen des Waschguts in der Trommel 18 verursachen. Bspw. kann das Waschgut einen Dreh-, Roll- (bzw. Ballungs-), Gleit- oder Satellitenzustand (auch als Anwerfzustand bezeichnet) einzeln oder in Kombination annehmen. Mit diesen Begriffen lässt sich die Bewegung einiger oder aller Stoffartikel beschreiben, die die Waschgut-Charge bilden. Jedoch brauchen nicht alle Stoffartikel des Waschguts diese Bewegung zu zeigen, um die Charge so zu bezeichnen.
Der Motor 26 kann die Trommel 18 drehen, so dass das Waschgut umgewälzt wird. Das Rotieren ist ein Zustand, in dem die drehende Trommel 18 das Waschgut aus einer unteren Lage allgemein an oder auf dem Boden der Trommel 18 in eine höhere Lage anhebt, wo sie von der Trommel 18 nicht mehr gehoben wird, sondern in ihr allgemein zum Boden der Trommel 18 hinab fällt. Beim Rotieren können sich die einzelnen Stoffartikel des Waschguts relativ zueinander bewegen derart, dass sie an einander reiben und aufeinanderfallen, während sie in der Trommel 18 hinabfallen. Die Rotationsbewegung der Stoffartikel in der Trommel 18 kann durch die Leisten 24 unterstützt werden.
Der Motor 26 kann die Trommel 18 auch so drehen, dass die Waschgut-Charge sich aufrollt, wobei sie eine kugelförmige Masse bildet, die sich mit der Trommel 18 dreht. Das (Auf-)Rollen ist ein Zustand, in dem das Waschgut von der umlaufenden Trommel 18 nicht angehoben wird, wie beim Rotieren, sondern rollt bzw. sich dreht, während ein Teil des Waschguts sich noch im Kontakt mit den Leisten 24 befindet. In diesem Zustand kann eine Reibungskraft auftreten, in Folge der das Waschgut sich rollend oder sich aufeinander umfaltend, aber kaum oder nicht über seine horizontale Lage in der Trommel 18 hinaus bewegt. Die Stoffartikel im Waschgut behalten die Form einer Masse bei, die mit dem Drehen der Trommel 18 sich ihrerseits als zusammenhängender Körper dreht bzw. rollt.
Der Motor 26 kann auch die Trommel 18 so drehen, dass das Waschgut gleitet. Das Gleiten ist ein anderer Zustand, in dem das Waschgut von der Trommel 18 bei deren Drehung nicht angehoben wird wie beim Rotieren, sondern im Bodenbereich der Trommel 18 verbleibt. Das Gleiten unterscheidet sich vom Rollen dahingehend, dass das Waschgut sich nicht rollend oder sich einfaltend bewegt, sondern beim Umlauf der Trommel 18 von deren Innenfläche abrutscht und dabei dem Inneren der Trommel 18 durchwegs die gleiche Oberfläche zuwendet.
Alternativ kann der Motor 26 die Trommel 18 so drehen, dass das Waschgut einen Satelliten- bzw. Anwerfzustand annimmt. In diesem Zustand wird das Waschgut beim Umlauf der Trommel 18 durch Zentrifugalkraft auf deren Innenfläche gehalten. Die Stoffartikel haften an der Trommel 18 und laufen mit ihr um, ohne herabzufallen oder sich unabhängig von ihr zu drehen.
Die Waschmaschine 10 der 2 kann weiterhin ein Flüssigkeitzufuhr- und -rückführsystem enthalten. Eine Flüssigkeit wie Wasser kann der Waschmaschine 10 aus einem Wasseranschluss 40 wie einem Haushaltsanschluss zugeführt werden. Eine Zulaufleitung 42 kann eine Strömungsverbindung vom Anschluss 40 zu einer Ausgabeeinrichtung 44 für Reinigungsmittel herstellen. Ein Zulaufventil 46 kann die Strömung der Flüssigkeit vom Wasseranschluss 40 und durch die Zulaufleitung 42 zur Ausgabeeinrichtung 44 steuern. Eine Leitung 48 kann eine Strömungsverbindung der Ausgabeeinrichtung 44 zum Bottich 14 herstellen. Die Leitung 48 kann an den Bottich 14 an beliebiger Stelle desselben angeschlossen sein und ist zur Erläuterung als zur Frontwand des Bottichs 14 in 2 geführt dargestellt. Die Flüssigkeit, die von der Ausgabeeinrichtung 44 durch die Leitung 48 zum Bottich 14 fließt, tritt in einen Raum zwischen dem Bottich 14 und der Trommel 18 ein und fließt unter dem Eigengewicht zu einem Sumpf 50, der teilweise von einem unteren Teil des Bottichs 14 gebildet ist. Der Sumpf 50 kann auch von einer Sumpfleitung 52 gebildet sein, der den unteren Teil des Bottichs 14 mit einer Pumpe 54 verbindet. Die Pumpe 54 fördert Flüssigkeit einer Ablassleitung 56, die sie aus der Waschmaschine 10 ablässt, oder einer Rotationsleitung 56 zu, die an einem Rotationszulauf 60 endet. Der Rotationszulauf 60 kann die Flüssigkeit aus der Rotationsleitung 58 in die Trommel 18 leiten. Der Rotationszulauf 60 kann die Flüssigkeit auf beliebige Weise in die Trommel 18 einbringen – bspw. durch Sprühen oder Tropfen oder als stetigen Zufluss.
Das Flüssigkeit-Zufuhr- und -rückführsystem kann weiterhin eine oder mehrere Einrichtungen zum Erwärmen der Flüssigkeit aufweisen; beispielhafte Einrichtungen sind Sumpfheizer und Dampfgeneratoren. Weiterhin kann das Flüssigkeit-Zufuhr- und -Rückführsystem sich von der in 2 gezeigten Anordnung unterscheiden, wie bspw. durch andere Ventile, Leitungen, Waschhilfsmittelspender, Sensoren bspw. für den Wasserstand und Temperaturen und dergl., um die Flüssigkeitsströmung durch die Waschmaschine 10 zu steuern und mehr als eine Art Reinigungs-/Waschhilfsmittel einzubringen. Weiterhin kann aus dem Flüssigkeit-Zufuhr- und -Rückführsystem der beschriebene Rückführteil fehlen oder es können andersartige Rückführsysteme eingesetzt werden.
Die 3 zeigt schaubildlich eine beispielhafte Steuerung 68 der Waschmaschine 10. Hierzu kann die Waschmaschine 10 weiterhin einen Controller 70 enthalten, an den ihre verschiedenen Arbeitskomponenten wie bspw. die Pumpe 54, der Motor 26, das Zulaufventil 46 und die Ausgabeeinheit 44 angeschlossen sind, um die Waschmaschine 10 zu steuern. Der Controller 70 kann Daten aus einer oder mehreren der Arbeitskomponenten übernehmen und Befehle, denen die empfangenen Daten zu Grunde liegen können, an eine oder mehrere der Arbeitskomponenten senden, um einen Soll-Arbeitsschritt der Waschmaschine 10 auszuführen. Bei den Befehlen kann es sich um Daten und/oder ein elektrisches Signal ohne Daten handeln. Das Bedienfeld 36 kann an den Controller angeschlossen sein, um Eingaben an den Controller 70 und Meldungen aus ihm zu ermöglichen. M. a. W.: Das Bedienfeld 36 arbeitet als Benutzerschnittstelle, an der ein Benutzer Eingaben zum Betrieb der Waschmaschine 10 (bspw. die Auwahl und/oder Modifikation eines Arbeitszyklus der Waschmaschine 10) tätigen und Meldungen zum Arbeitszustand der Waschmaschine 10 empfangen kann.
Als Controller 70 lassen sich zahlreiche bekannte Ausführungen einsetzen. Die spezielle Controller-Art ist nicht erfindungswesentlich. Es ist daran gedacht, dass es sich um einen Controller auf Mikroprozessor-Basis handelt, der Steuersoftware ausführt und ein oder mehrere elektrische Signale von den verschiedenen Systemkomponenten empfängt bzw. an sie sendet, um Steuersoftware zu beeinflussen. Bspw. können zur Ansteuerung der verschiedenen Komponenten eine Proportional-(P), eine Proportional-Integral-(PI)- oder eine Proportional-Differential-(PD)-Regelung jeweils einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Eine Waschmaschine kann einen oder mehrere Arbeitszyklen von Hand oder selbsttätig ausführen; ein üblicher Arbeitszyklus weist einen Wasch-, einen Spül- und einen Schleuderprozess auf. Andere Prozesse für Arbeitszyklen können (ohne Einschränkung der Erfindung) einen Zwischen-Extraktionsschritt (bspw. zwischen dem Waschen und dem Spülen) und einen Vorwaschprozess vor der eigentlichen Wäsche ausführen; einige Arbeitszyklen bestehen aus nur einem oder mehreren ausgewählten dieser beispielhaften Prozesse. Unabhängig von den im Arbeitszyklus eingesetzten Prozessen können die unten beschriebenen Verfahren eine Bestimmung der Größe der Waschgut-Charge beinhalten.
Vor einer Darstellung spezieller Ausführungsformen der Verfahren kann eine Beschreibung der ihnen zu Grunde liegenden Theorie nützlich sein. Die 4 zeigt schaubildlich die Trommel 18 mit Waschgut 80, wobei die Verfahren eine Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge (als ω_L bezeichnet) in Folge der Drehung der Trommel 18 beinhaltet. Die Trommel 18 dreht mit einer Roll- bzw. Drehgeschwindigkeit (bezeichnet als ω_D), so dass, wie oben beschriebenen, das Waschgut 80 mit den Eigenschaften eines einzigen zusammenhängenden Körpers umläuft. Das Waschgut 80 ist in 4 als Kreis dargestellt, braucht aber realiter diese Gestalt nicht anzunehmen; die Ist-Gestalt der Waschgut-Charge 80 kann von deren Größe und der Art der Stoffartikel in ihr abhängen. Unabhängig von der Gestallt rollt oder dreht das Waschgut 80 mit den Eigenschaften eines zusammenhängenden Körpers oder mindestens als ein Körper, der so weit zusammenhängend umläuft, dass die Waschgut-Charge 80 sich als beim Drehen der Trommel 18 eine Drehgeschwindigkeit aufweisend charakterisieren lässt.
Die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge 80 hängt mindestens teilweise von deren Radius (als r_L bezeichnet) ab. Generell nimmt mit der Trockenheit der Waschgut-Charge auch deren Radius zu, während mit zunehmendem Radius der Waschgut-Charge 80 im Trockenzustand deren Drehgeschwindigkeit abnimmt. Während der Radius der Waschgut-Charge 80 sich einem Radius der Trommel 18 (gekennzeichnet mit r_D) nähert und ihn erreicht, nähert sich die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge 80 der Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 und erreicht sie. Der Zusammenhang der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge 80 mit der Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 lässt sich mathematisch darstellen als: ωL = ωD(rD/rL).
Aus einem Vergleich der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge 80 mit der der Trommel 18 lässt sich eine qualitative oder quantitative Größe der Waschgut-Charge 80 ableiten. Insbesondere kann eine Differenz zwischen den beiden Geschwindigkeiten die Größe der Waschgut-Charge 80 anzeigen; mit abnehmender Differenz nimmt die Größe der Waschgut-Charge 80 zu. Diese Differenz lässt sich mit empirischen Daten vergleichen, um die Größe der Waschgut-Charge 80 zu ermitteln.
Zum Ermitteln der Größe der Waschgut-Charge 80 kann diese trocken oder nass sein. In einer Ausführungsform kann das Waschgut 80 nass sein, um es zu erleichtern, dass sie beim Drehen als zusammenhängender Körper verbleibt. Da eine nasse Waschgut-Charge im Wesentlichen den gleichen Radius wie die trockene hat, ist die Drehgeschwindigkeit der nassen Waschgut-Charge im Wesentlichen gleich der der trockenen. Folglich lässt sich aus der Drehgeschwindigkeit der nassen die Größe der trockenen Waschgut-Charge ermitteln. Die Größe kann qualitativ (bspw. klein, mittel oder groß) oder quantitativ sein (bspw. die Masse).
Die 5 zeigt als Flussdiagramm eine Ausführungsform eines Verfahrens 100, das sich der oben ausgeführten Theorie bedient, um die Größe der Waschgut-Charge zu ermitteln. Die dargestellte Schrittfolge soll nur erläuternd gelten, das Verfahren 100 aber in keiner Weise einschränken, da seine Schritte auch in einer anderen Reihenfolge ablaufen oder Schritte hinzugefügt oder unterteilt werden können, ohne die Erfindung zu verlassen. Das Verfahren 100 lässt sich in einen Arbeitszyklus der Waschmaschine 10 – bspw. die Vor- oder Hauptwäsche – aufnehmen oder unabhängig von einem Arbeitszyklus ausführen.
Das Verfahren 100 kann mit einem Schritt 102 beginnen, in dem das Waschgut benetzt wird. Wie bereits festgestellt, ist das Benetzen des Waschguts optional, aber in dieser Ausführungsform zur Erläuterung enthalten. Gemäß der Darstellung der Waschmaschine 10 in 2 kann Flüssigkeit – bspw. Wasser aus dem Anschluss 40 oder eine Kombination von Wasser aus dem Anschluss 40 und Waschhilfsmittel aus dem Reinigungsmittelspender 44 – dem Sumpf 50 oder dem Waschgut in der Behandlungskammer 22 der Trommel 18 direkt zugeführt werden. Wird dem Sumpf 50 Flüssigkeit zugeführt, kann dies zu einer Höhe erfolgen, in der die Trommel 18 mindestens teilweise ein- bzw. untergetaucht ist, so dass das Waschgut benetzt wird, weil es sich in der Flüssigkeit befindet und/oder die Trommel 18 durch die Flüssigkeit dreht. In einer Ausführungsform kann das Waschgut beim Benetzen mit Flüssigkeit gesättigt werden. Das Benetzen des Waschguts kann es erleichtern, es beim Drehen der Trommel 18 als Körper zusammen zu halten.
Das Verfahren 100 der 5 setzt sich mit einem Schritt 104 fort, in dem die Trommel 18 in Drehung versetzt wird. Die Drehung der Trommel 18 kann nach oder gleichzeitig mit dem Benetzen des Waschguts erfolgen. In der Waschmaschine 10 der 2 kann die Trommel 18 vom Motor 26 in Drehung versetzt werden. Nach einer Ausführungsform dreht der Motor 26 die Trommel 18 mit konstanter Drehzahl, während die Ist-Drehzahl der Trommel 18 in Folge der Drehbewegung des Waschguts in der Trommel 18 und der Unwucht des Waschguts um die gesetzte Soll-Drehzahl herum schwankt.
Die Trommel 18 kann mit einer Geschwindigkeit umlaufen, bei der dem Waschgut in ihr eine Rollbewegung als zusammenhängender Körper erteilt wird, wobei im Wesentlichen alle Stoffartikel gemeinsam drehen. Ein oder mehrere Stoffartikel können sich auch unabhängig vom zusammenhängenden Waschgutkörper bewegen; jedoch behält der zusammenhängende Körper eine Drehbewegung in der Trommel 18 bei. Ein beispielhafter Drehzahlbereich für eine Trommel mit 47,3 cm (18.6 Zoll) Durchmesser erstreckt sich von etwa 40 U/min bis 54 U/min.
Ein Schritt 106 (5), in dem eine Charakteristik des Motors 26 aufgenommen wird, kann nach oder gleichzeitig mit der Drehung des Trommel 18 durch den Motor 26 im Schritt 104 erfolgen. Die Charakteristik kann über eine beliebige geeignete Zeitspanne aufgenommen werden – eine beispielhafte Zeitspanne ist das für einen vollständigen Umlauf der Trommel 18 geeignete Intervall. Die Charakteristik des Motors 26 kann auf beliebige Weise aufgenommen werden – bspw. mittels eines oder mehrerer dem Motor 26 zugeordneter Sensoren –, über der Regelung des Motors 26 zugeordnete Daten, wie sie aus dem Controller 70 (3) oder anderen Regelungen (bspw. einem dem Motor speziell zugewiesenen Regelung) oder auf andere bekannte Weise verfügbar sind, oder aus zur Aufnahme von regelungsrelevanten Daten des Motors 26 und aus dem Betrieb des Motors 26 abgeleiteten Ausgangsgrößen. Weiterhin kann es sich bei der Charakteristik des Motors 26 um beliebige für den Betrieb des Motors 26 relevante Daten handeln – bspw. das Drehmoment, den Strom und die Spannung des Motors; in der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Charakteristik des Motors 26 um sein Drehmoment. Die Drehmomentdaten bzw. das Drehmomentsignal enthält Informationen, aus denen sich die Größe der Waschgut-Charge ermitteln lässt.
Wie weiterhin in der 5 gezeigt, kann die aufgenommene Motorcharakteristik dazu dienen, im Schritt 108 einen Parameter zu bestimmen, der die Drehgeschwindigkeit des Waschguts darstellt; in einem Schritt 110 lässt sich die Größe der Waschgut-Charge aus dem Parameter bestimmen. Bei dem Parameter kann es sich um jeden geeigneten Parameter handeln, der auf beliebige geeignete Weise bestimmbar ist.
Es hat sich herausgestellt, dass sich das Motordrehmoment im Frequenzbereich im Schritt 108 zum Bestimmen des Parameters eignet, der die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge anzeigt, insbesondere im Vergleich zum Motordrehmoment im Zeitbereich. Die 6A–6C zeigen experimentelle Daten des Motordrehmoments als Zeitfunktion (d. h. im Zeitbereich) für Polyester-Waschgut-Chargen von 1 kg, 3 kg bzw. 5 kg Trockenmasse. In den Graphen ist wegen der Art und Weise der Aufnahme der experimentellen Daten die Zeitachse (d. h. die x-Achse) als ”Index”, nicht als ”Zeit” bezeichnet. Mit Ausnahme der 5-kg-Waschgut-Charge in 6C ist im Zeitbereich kein klarer periodischer oder anderer nutzbarer Inhalt bezüglich der Bewegung des Waschguts in der Trommel 18 erkennbar. Es hat sich demgegenüber ergeben, dass die Drehmomentdaten im Frequenzbereich derartige nutzbare Informationen durchaus enthalten, wie unten ausführlich beschrieben.
Die Motordrehmomentdaten lassen sich durch mathematische Verfahren in den Frequenzbereich umsetzen – bspw. die schnelle Fourier-Transformation (FFT), wie unten ausführlicher beschrieben. Die 7A–7C sind Graphen der Amplitude der FFT als Funktion der Frequenz (d. h. des Motordrehmoments im stationären Zustand) für Waschgut-Chargen (Frotté-Handtücher) von 1 kg, 3 kg und 4 kg Trockenmasse dargestellt. Jeder Graph enthält zwei Datensätze, um die Reproduzierbarkeit des Verfahrens zu zeigen, sowie – wichtiger – einen offensichtlichen und nutzbaren Daten-Peak entsprechend der Frequenz der umlaufenden Waschgut-Charge. Aus den in den Frequenzbereich umgesetzten Motordrehmomentdaten lässt sich an Hand dieses Peaks die Frequenz oder die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge problemlos ermitteln und dann zur Berechnung des die Drehzahl der Waschgut-Charge darstellenden Parameters nutzen. So kann man den Parameter, der die Drehgeschwindigkeit des Waschguts darstellt, aus den Motordrehmomentdaten im Frequenzbereich bestimmen.
Dieser die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellende Parameter ist auf beliebige Weise aus den Motordrehmomentdaten im Frequenzbereich ableitbar; die 8 zeigt als Flussdiagramm eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zum Bestimmen des die Drehgeschwindigkeit des Waschgut-Charge darstellenden Parameters im Schritt 108. Zur Erläuterung benutzt die in 8 gezeigte Ausführungsform als Charakteristik des Motors dessen Drehmoment.
Mit dem Ziel der Umsetzung des Motordrehmomentsignals aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich (vergl. 6A–6C bzw. 7A–7C), um den Parameter zu bestimmen, beginnt die Ausführungsform des Verfahrens gem. 8 im Schritt 120 mit dem Filtern des Motordrehmoments. Bspw. lässt sich das Motordrehmoment vor der Datenaufnahme mit einem analogen Hardwarefilter 1. Ordnung einer Grenzfrequenz von etwa 15,5 Hz und dann bei der Datenaufnahme erneut – bspw. mit einem IIR-Butterworth-Filter 8. Ordnung einer Grenzfrequenz von etwa 12,5 Hz – filtern.
Im Schritt 122 lässt sich dann das stationäre Motordrehmoment aus dem gefilterten Motordrehmoment aus dem Schritt 120 extrahieren. Nach dem Auffinden des erforderlichen Signals lässt sich die mittlere bzw. Gleichkomponente berechnen und vom Ausgangssignal subtrahieren, um den Gleich-Offset und einen unerwünschten Peak in einer FFT bei 0 Hz zu beseitigen, wie unten diskutiert.
Nach dem Extrahieren der stationären Drehmomentdaten lassen sich im Schritt 124 die Daten aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich umsetzen. In einer Ausführungsform lässt sich hierzu eine Fast-Fourier-(FFT)-Transformation anwenden.
Ein vor einer FFT zu beachtender Gesichtspunkt ist die Signaldauer, da sie das Ergebnis der FFT beeinflussen kann. Ist das Signal zu kurz, kann die Frequenzauflösung des FFT-Spektrums so groß sein, dass sich zwischen dicht beabstandeten Peaks nicht mehr klar unterscheiden lässt. In einigen Versuchen hatten die aufgenommenen Daten eine Signaldauer von etwa 2 min, was eine gute Auflösung ergibt.
Ein anderer Gesichtspunkt vor einer FFT ist das Fenstern der Daten. Mit einem Rechteckfenster oder keinem Fenster erhält man für eine gegebene Signaldauer u. U. die beste Frequenz-, aber die schlechteste dynamische Bereichsauflösung, d. h. die Fähigkeit, Komponenten kleiner Amplitude unter viel höheren Peaks herauszufinden. Eine gute Frequenz- und eine gute dynamische Bereichsauflösung sind gegenläufige Anforderungen; die Breite der Hauptkeule des Fensters beeinflusst die Frequenzauflösung, die Höhe der Seitenkeulen die dynamische Bereichsauflösung, wobei eine schmale Hauptkeule eine bessere Frequenzauflösung und niedrigere Seitenkeulen eine bessere dynamische Bereichsauflösung ergeben. Diese Anforderungen sind gegeneinander abzuwägen, da mit zunehmender Seitenkeulenhöhe die Hauptkeulenbreite abnimmt, und umgekehrt. Für die vorliegende Ausführungsform der Parameterbestimmung zeigt die FFT eine Ansammlung dicht beabstandeter Peaks, die an und in sich nicht wichtig zu sein brauchen; jedoch ist der Bereich, in dem sie auftreten, wichtig, was zur Verwendung eines Fensters mit breiter Hauptkeule führt, das eine kleinere Frequenzauflösung ergibt. Der Mangel an Frequenzauflösung ist jedoch nützlich, da die dicht beabstandeten Peaks verschmelzen und als einzelner breiter Peak erscheinen, der seinerseits eine bessere Abschätzung der Frequenz für den Peak insgesamt ermöglicht. Bspw. ist das für die Experimentaldaten gewählte Fenster das Blackman-Fenster, dessen Koeffizienten gegeben sind als: ω[k + 1] = 0,42 – 0,5cos(2πk/(n – 1)) + 0,08cos(4πk/(n – 1)) mit k = 0, ..., n – 1.
Nach der Wahl der Signaldauer und des Fensters lässt sich die FFT berechnen. Theoretisch wird die FFT aus einem periodischen und diskreten Signal im Zeitbereich berechnet und wird im Frequenzbereich diskret. In Folge dieser Eigenschaft ”diskret” wird eine FFT allgemein als Funktion eines Index k aufgetragen, nicht als Funktion einer analogen Frequenz wie bei einer zeitdiskreten Fourier-Transformation (DTFT). Aus praktischen Gründen und zur erleichterten Interpretation sind in den 7A–7C die FFTs für die Experimentaldaten hier als Funktion der analogen Frequenz aufgetragen wie bei einer DTFT.
Das beispielhafte Verfahren für den Schritt 108 in 8 zum Bestimmen des die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellenden Parameters setzt sich mit dem Schritt 126 fort, in dem eine Hauptkomponente der Motor-Drehmomentdaten im Frequenzbereich identifiziert wird. Diese Hauptkomponente entspricht der Frequenz, mit der die Waschgut-Charge in der Trommel 18 umläuft, bzw. der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge im Frequenzbereich. Insbesondere bewirkt die Rotation der Waschgut-Charge in der Trommel 18 im stationären Motordrehmoment Störungen, die in Folge der der Waschgut-Charge innewohnenden Unwucht sinusförmig sind. Das sinusförmige stationäre Motordrehmoment tritt in der Amplituden-FFT bei seiner eigenen Frequenz, d. h. der Hauptkomponente auf; die Frequenz des sinusförmigen stationären Motordrehmoments ist auch die Frequenz bzw. Geschwindigkeit der umlaufenden Waschgut-Charge. Für die Experimentaldaten für die 1-kg-, 3-kg- und 4 kg-Waschgut-Chargen in den 7A–7C erscheinen die Hauptkomponenten unmittelbar unter 1,25 Hz, unmittelbar über 1 Hz und unmittelbar unter 1 Hz, wie in jeder der Figuren strichpunktiert gezeigt.
Nach dem Identifizieren der Hauptkomponente bzw. Frequenz der umlaufenden Waschgut-Charge (vergl. 8) lässt sich die Frequenz der umlaufenden Trommel 18 identifizieren und von der Hauptkomponente subtrahieren, um in einem Schritt 128 den Parameter zu bestimmen. Mathematisch lässt der Parameter sich darstellen als Differenz zwischen der Frequenz der umlaufenden Waschgut-Charge und der der drehenden Trommel 18, ausgedrückt durch: Δf = fL – fD = (ωL – ωD)/60mit f_L = Frequenz der umwälzenden Waschgut-Charge bzw. Hauptkomponente und f_D = Frequenz der umlaufenden Trommel 18. Physikalisch stellt der Parameter die Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge und der der Trommel oder m. a. W. der Nähe der Geschwindigkeit der Trommel 18 und der der Waschgut-Charge in ihr dar. Da die Hauptkomponente bzw. die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge mit der Trockenmasse der Waschgut-Charge abnimmt, während die Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 konstant bleibt (d. h. die Aufnahme der Motorcharakteristik erfolgt bei Rotation der Trommel 18 mit vorbestimmter Drehzahl), nimmt der Parameter mit abnehmender Trockenmasse der Waschgut-Charge ebenfalls ab und kann als die Größe der Waschgut-Charge anzeigend gelten. Mit abnehmender oder sich der Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 nähernder Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge nimmt die Größe bzw. Trockenmasse der Waschgut-Charge zu.
Für die Experimentaldaten für die 1-kg-, 3-kg- und 4-kg. Waschgut-Chargen in den 7A–7C beträgt die Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 etwa 54 U/min, so dass die Frequenz der umlaufenden Trommel 18 bei etwa 0,9 Hz erscheint, wie mit der gepunkteten Linie in den Figuren gezeigt. Der als Δf zu bezeichnende Parameter lässt sich dann für die drei Waschgut-Chargen durch Subtrahieren von 0,9 Hz von der jeweiligen Hauptkomponente ermitteln.
Auf die Parameterbestimmung bspw. durch das oben beschriebene und in 8 gezeigte Verfahren lässt sich die Größe der Waschgut-Charge auf Grund des Parameters im Schritt 110 des Verfahrens 100 in 5 ermitteln. Bspw. kann der Parameter mit einer Referenz – bspw. einem solchen auf der Grundlage empirischer Daten – verglichen werden, um die Größe der Waschgut-Charge zu ermitteln. In einer Ausführungsform kann die Referenz einen oder mehrere Parameterbereiche aufweisen, die jeweils einer Größe der Waschgut-Charge entsprechen; dabei kann es sich um eine qualitative Chargengröße (bspw. klein, mittelgroß oder groß) oder um eine quantitative Trockenmasse wie etwa 1 kg, 3 kg und 5 kg handeln. In einer anderen Ausführungsform kann die Referenz eine Gleichung sein, in die der Parameter eingesetzt wird, um die Trockenmasse der Waschgut-Charge zu berechnen.
Ein Beispiel der Verwendung des Parameters zum Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge ist in der 9 gezeigt, die den experimentell bestimmten Parameter für mehrere Waschgut-Chargen als Funktion von deren Trockenmasse graphisch zeigt. Die x-Achse des Graphs stellt die Trockenmasse der Waschgut-Charge dar; die neben den Datenpunkten jeweils angegebene Masse ist die der zugehörigen Waschgut-Charge. Die experimentellen Daten für jede der Waschgut-Chargen wurden mit einer Drehung der Trommel 18 mit 54 U/min bei nassem Waschgut aufgenommen. Die Figur zeigt, dass der Parameter für die kleinsten Waschgut-Chargen (d. h. 1-kg-Trocken-Charge) unabhängig von der Stoffart und der Nassmasse relativ konstant ist. Das gleiche Verhalten lässt sich für die größten Waschgut-Chargen (d. h. die 4-kg-Trocken-Chargen) beobachten. So lassen sich die Größen dieser Waschgut-Chargen problemlos ermitteln, indem man ihnen entweder die Trockenmasse oder eine qualitative Größe (klein oder groß) zuordnet. Während der Parameter für die Waschgut-Charge mit 3-kg-Trockenmasse einen breiteren Bereich zeigt, wurde der Parameter dennoch als für die Größe der Waschgut-Charge repräsentativ vorgegeben, so dass die Größe der Waschgut-Charge sich ebenfalls – durch Zuordnen entweder einer Trockenmasse oder einer qualitativen Größe wie ”mittelgroß” – bestimmen lässt.
Der Graph der 9 zeigt weiterhin die Auswirkungen (bzw. deren Abwesenheit) der Stoffart und der Nassmasse auf die Bestimmung der Größe der Waschgut-Charge auf Grund des Parameters. Unterschiedliche Stoffart nehmen unterschiedliche Mengen Flüssigkeit auf; daher haben Waschgut-Chargen aus unterschiedlichen Stoffarten, aber der gleichen Trockenmasse unterschiedliche Nassmassen. Bspw. weisen im Beispiel der 9 eine 3-kg-Polyester-Waschgut-Charge und eine 3-kg-Frotté-Handtuch-Charge die gleiche Trockenmasse auf; mit Flüssigkeit gesättigt ist die Masse der nassen Frotté-Handtuch-Charge jedoch größer als die der nassen Polyester-Charge (bspw. 5,5 kg gegenüber 3.2 kg). Ein weiteres Beispiel gem. 9 betrifft zwei Waschgut-Chargen, d. h. eine Frotté-Handtuch- und eine Polyester-Charge mit 4 kg Trockenmasse und 7 kg Differenz zwischen den nassen Waschgut-Chargen (bspw. 18,5 kg gegenüber 11,5 kg). Eine Waschgut-Charge hat jedoch trocken oder nass im Wesentlichen den gleichen Radius, was im Wesentlichen die gleiche Drehgeschwindigkeit und daher im Wesentlichen den gleichen Parameter ergibt. Der Parameter für die nasse und die trockene Charge ist im Wesentlichen gleich; daher lässt die nasse Charge sich zum Bestimmen ihrer Trockenmasse verwenden. M. a. W.: Für eine gegebene Trockenmasse kann die Nassmasse unter Waschgut-Chargen – bspw. in Folge des Stoffart-Unterschieds – signifikant variieren, ohne den Parameter zu beeinflussen.
Um den Nutzen des Verfahrens 100 unter einem anderen Blickwinkel zu betrachten: Die Nassmasse einer Waschgut-Charge beeinträchtigt die Bestimmung der Chargengröße nicht, was bei bekannten Verfahren der Größenbestimmung ein häufiges Problem sein kann. Bspw. hat in 9 eine Frotteé-Handtuch-Charge eine Nassmasse von 10,3 kg, eine Polyester-Charge eine solche von 11,5 kg; obgleich diese Waschgut-Chargen verhältnismäßig ähnliche Nassmassen haben, sind ihre Parameter, d. h. etwa 0,02–0,03 bzw. etwa 0,11–0,12, nicht verhältnismäßig ähnlich, sondern entsprechen den Parameterbereichen ihrer jeweiligen Trockenmassen von 3 kg bzw. 4 kg. Das Verfahren nach einer Ausführungsform ist also frei von Fehlern, die auf das von den Waschgut-Chargen aufgenommene Wasser zurückzuführen sind – ein Mangel bekannter Verfahren.
In der oben beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsform des Verfahrens 100 lässt sich die Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge und der Drehgeschwindigkeit der Trommel betrachten als Differenz zwischen einem Parameter, der die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellt, und einem Parameter, der die Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform sind der die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellende Parameter deren Drehgeschwindigkeit und der die Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 darstellende Parameter deren Drehgeschwindigkeit jeweils im Frequenzbereich. Die Differenz zwischen beiden entspricht dem die Waschgut-Charge darstellenden Parameter aus dem Schritt 108 des Verfahrens 100 in 5.
Das oben beschriebene und in den Figuren dargestellte Verfahren 100 lässt sich bei der Drehung der Trommel mit beliebiger Rollgeschwindigkeit ausführen. In der oben beschriebenen Ausführungsform dreht die Trommel 18 während der Aufnahme der Motorcharakteristik in einem stationären Zustand um; in einigen Ausführungsformen entspricht dies einem Trommelumlauf mit konstanter Drehzahl. Die konstante Drehzahl kann jede solche sein, die ein Rollen des Waschguts bewirkt, sollte aber derjenigen entsprechen, die ggf. zum Bestimmen der Referenz verwendet wurde. Liegt bspw. der Referenz ein Drehen der Trommel mit etwa 54 U/min zu Grunde, sollte die Trommel 18 beim Aufnehmen der Charakteristik mit 54 U/min drehen; basiert die Referenz jedoch auf einer Trommeldrehung mit etw 40 U/min, sollte die Trommel 18 beim Aufnehmen der Charakteristik mit etwa 40 U/min drehen. Der relative Zusammenhang zwischen der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 18 und der der Waschgut-Charge bleibt gleich, und zwar unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Trommel 18 für eine gegebene konstante Drehzahl derselben.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens 100 braucht die Bestimmung des die Rotationsgeschwindigkeit des Waschgut-Charge darstellenden Parameters die Drehgeschwindigkeit der Trommel 18 nicht zu enthalten. So lange die Trommel 18 mit der vorbestimmten Rollgeschwindigkeit umläuft, kann die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge selbst zum Bestimmen der Chargengröße dienen, wobei der die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellende Parameter deren Drehgeschwindigkeit oder ein anderes Maß für diese – bspw. die Frequenz – ist.
Während die oben beschriebenen Ausführungsformen mit dem Motordrehmoment als Charakteristik zum Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge arbeiten, beruht die zu Grunde liegende Theorie auf der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge; das Verfahren 100 lässt sich an eine Aufnahme, ein Erfassen usw. der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge und/oder der Trommel 18 auf andere Weise anpassen. Bspw. lässt sich die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge und/oder der Trommel 18 mit einem visuellen Überwachungssystem ermitteln – bspw. mit einem System mit einer oder mehreren Videokameras, die so angeordnet sind, dass sie die Waschgut-Charge und/oder die Trommel 18 bei deren Drehung ”sehen” können. Die Videokameras können digital oder analog arbeiten und ihr Video-Ausgangssignal lässt sich – bspw. mit Computer-Software – analysieren, um die Drehgeschwindigkeiten der Waschgut-Charge und/oder der Trommel 18 zu bestimmen. Bspw. lässt sich ein Bezugspunkt auf dem zu messenden Objekt als Bezugsort identifizieren und die Zeit berechnen, die der Bezugspunkt zum Verlassen und zur Rückkehr zum Bezugsort benötigt – bspw. durch Abzählen der Video-Einzelbilder mit bekannter Aufnahmefrequenz vom Zeitpunkt des Verlassens des Bezugsorts und dem Zeitpunkt der Rückkehr zum Bezugsort. In einer anderen Ausführungsform lassen sich ein Bezugspunkt auf dem zu messenden Objekt als erster Bezugsort und die Zeit zum Erreichen eines zweiten Bezugsorts in einer bekannten Entfernung vom ersten Bezugspunkt bestimmen – bspw. durch Abzählen der Video-Einzelbilder auf die beschriebene Weise. In einer noch anderen Ausführungsform lässt sich die Entfernung berechnen, die ein Bezugspunkt auf dem zu messenden Objekt zwischen zwei Video-Einzelbildern innerhalb eines bekannten Zeitintervalls durchläuft. Andere Verfahren zum Aufnehmen der Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge und/oder der Trommel 18 sind möglich und liegen im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren 100 ist oben an der Waschmaschine 10 in 1, einer Horizontalachsen-Maschine beschrieben. Das Verfahren 100 lässt sich aber auch andersartigen Waschmaschinen einschl. Waschmaschinen mit gekippter Trommel und Vertikalachsen-Maschinen sowie auch andersartigen Wäschebehandlungsmaschinen anpassen. Bei einigen handelsüblichen Horizontalachsen-Maschinen ist jedoch die Trommel um etwa 15° gekippt; dieser Trommelwinkel kann auch größer oder kleiner sein. Der im Verfahren 100 angewandte Algorithmus – bspw. zum Bestimmen des Parameters – muss u. U. an den Neigungswinkel der Trommel angepasst werden, da dieser die Wechselwirkung des Waschguts mit den Hubleisten und deren Rotationsbewegung in der Trommel beeinflussen kann. In einer Vertikalachsen-Maschine ist das Verfahren 100 anwendbar, falls das Waschgut ein Umwälzverhalten annehmen kann, wobei sie als eine Drehgeschwindigkeit aufweisend charakterisierbar ist. Auch hier müssen die im Verfahren 100 angewandten Algorithmen u. U. an die Anwendung in einer Vertikalachsen-Maschine angepasst werden. Weiterhin lässt das Verfahren sich andersartigen Wäschebehandlungsmaschinen anpassen – bspw. solchen, die das Waschgut nicht sättigen – bspw. Wäschetrockner und Wäscheauffrischmaschinen. Modifikationen an den Algorithmen können erforderlich sein, wenn man das Verfahren 100 in Wäschebehandlungsmaschinen dieser Art anwendet.
Die Ausführungsformen des hier beschriebenen Verfahrens zum Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge sind aus mehreren Gründen gewerblich anwendbar. Sie ermöglichen ein selbsttätiges Bestimmen der Größe von Waschgut-Chargen mit vorhandenen Komponenten des Wäschebehandlungsgeräts; der Motor dreht dabei nicht nur die Trommel, sondern wirkt auch als Sensor, der Daten zum Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge liefert, so dass der Aufwand für zusätzliche Sensoren u. dergl. entfällt. Auch können mit der selbsttätigen Bestimmung der Größe der Waschgut-Charge, die genauer sein kann als eine subjektive Eingabe durch den Benutzer, die Prozess-Einstellwerte für einen Arbeitszyklus einer bestimmten Größe der Waschgut-Charge adaptiv angepasst werden, was Energie- und Ressourcen-Ersparnisse erbringt: bspw. kann der Zyklus besser geeignete Wassermengen, Zykluslängen, Drehzahlen sowie Dampf-, Chemikalien- und Reinigungsmittelmengen in Geräten mit selbsttätiger Ausgabe derselben einsetzen. Weiterhin ist die Bestimmung der Größe der Waschgut-Charge im normalen Betrieb des Wäschebehandlungsgeräts möglich, so dass der laufende Arbeitszyklus hierzu nicht verlängert werden muss. Weiterhin kann vorteilhafterweise die Waschgut-Charge zum Bestimmen ihrer Trockenmasse auch nass sein.
Während die Erfindung oben speziell in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen beschrieben ist, ist einzusehen, dass dies nur erläuternd, nicht einschränkend erfolgte. Der Umfang der beigefügten Ansprüche ist so allgemein wie vom Stand der Technik erlaubt auszulegen.

10: Waschmaschine
12: Gehäuse
14: Bottich
16: innere Kammer
18: Trommel
20: Perforation
22: Wäschebehandlungskammer
24: Hubleisten
26: Motor
28: Riemen
30: Antriebswelle
32: Tür
34: Balgen
36: Bedienfeld/Benutzerschnittstelle
40: Wasseranschluss
42: Zulaufleitung
44: Reinigungsmittelspender
46: Zulaufventil
48: Flüssigkeitsleitung
50: Sumpf
52: Sumpfleitung
54: Pumpe
56: Ablassleitung
58: Rücklaufleitung
60: Rücklaufzulauf
68: Steuerung
70: Controller
100: Verfahren

LEGENDE zur FIGURENBESCHRIFTUNG
3

26 – Motor
36 – Bedienfeld
44 – Reinigungsmittelausgabe
46 – Zulaufventil
54 – Pumpe
70 – Controller

5

END – Ende
START – Beginn
102 – Nasse Waschgut-Charge
104 – Trommel mit dem Motor drehen
106 – Motorcharakteristik aufnehmen
108 – Die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellenden Parameter aus Motorcharakteristik bestimmen
110 – Aus dem Parameter die Größe der Waschgut-Charge bestimmen

6A–6C

Torque (Nm) – Drehmoment
Index (Time Domain) – Index (Zeitbereich)
Dry – Trockenmasse

7A–7C

Magnitude – Amplitude
Frequency (Hz) – Frequenz (Hz)
Dry – Trocken
Main Component – Hauptkomponente
Drum Frequency – Trommelfrequenz

8

END – Ende
START – Beginn
120 – Motordrehmoment filtern
122 – stationäres Motordrehmoment extrahieren
124 – stationäres Motordrehmoment aus dem Zeit- in den Frequenzbereich transformieren
126 – Hauptkomponente in den Transformationsdaten identifizieren
128 – Trommelfrequenz von der Frequenz der Hauptkomponente subtrahieren, um Parameter zu ermitteln

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts, das eine Trommel zur Aufnahme von Waschgut aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehgeschwindigkeit der Trommel bestimmt wird; eine Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel bestimmt wird; und eine Größe der Waschgut-Charge auf Grund der Drehgeschwindigkeit der Trommel und der des Waschguts bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit der Trommel mit der des Waschguts verglichen und auf Grund des Vergleichs die Größe der Waschgut-Charge bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich eine Differenz der Drehgeschwindigkeit der Trommel und der des Waschguts ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz eine Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der Trommel und der des Waschguts jeweils in einem Frequenzbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel von einem Motor gedreht wird und die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten der Trommel und des Waschguts aus einer Charakteristik des Motors bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik das Motor-Drehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik in einem Frequenzbereich bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fourier-Transformation angewandt wird, um die Motorcharakteristik aus dem Zeit- in den Frequenzbereich umzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Waschgut-Charge mit abnehmender Differenz zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge auf Grund des Vergleichs ein Vergleich der Differenz mit vorbestimmten Differenzbereichen erfolgt, die vorbestimmten Chargengrößen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Waschgut-Charge eine qualitative Chargengröße ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin das Waschgut vor einer Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel benetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Benetzen des Waschguts ein Sättigen desselben beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wäschebehandlungsmaschine eine Waschmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmaschine eine Horizontalachsen-Waschmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin beim Bestimmen der Drehgeschwindigkeit der Trommel und der des Waschguts in der Trommel letztere in einem stationären Zustand betrieben wird
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschgut eine Vielzahl einzelner Stoffartikel aufweist und der Betrieb der Trommel im stationären Zustand bewirkt, dass im Wesentlichen alle einzelnen Stoffartikel als zusammenhängender Körper umlaufen.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb der Trommel in dem stationären Zustand die Trommel mit konstanter Drehzahl gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Drehzahl einem Umwälzen des Waschguts in der Trommel entspricht.
Verfahren zum Betreiben eines Wäschebehandlungsgeräts, das eine Trommel zur Aufnahme von Waschgut aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parameter bestimmt wird, der einen Zusammenhang zwischen einer Drehgeschwindigkeit der Trommel und der des Waschguts darstellt; und auf Grund des Parameters eine Größe der Waschgut-Charge bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang eine Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der Trommel und der des Waschguts ist.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel von einem Motor gedreht wird und die Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten der Trommel und des Waschguts aus einer Charakteristik des Motors bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik das Motordrehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik in einem Frequenzbereich vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fourier-Transformation angewandt wird, um die Motorcharakteristik aus einem Zeit- in den Frequenzbereich umzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Waschgut-Charge mit abnehmendem Parameter zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge auf Grund des Parameters dieser mit vorbestimmten Parameterbereichen verglichen wird, die vorbestimmten Chargengrößen entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Waschgut-Charge eine qualitative Chargengröße ist.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin das Waschgut vor der Parameterbestimmung benetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Benetzen des Waschguts das Sättigen desselben beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät eine Waschmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmaschine eine Horizontalachsen-Waschmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterbestimmung das Bestimmen des Parameters aus Datenbeinhaltet, die im Betrieb der Trommel in einem stationären Zustand aufgenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Trommelbetrieb im stationären Zustand ein Drehen der Trommel mit konstanter Drehzahl beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Drehzahl dem Umwälzen des Waschguts in der Trommel entspricht.
Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschgut eine Vielzahl einzelner Stoffartikel aufweist und der Trommelbetrieb in dem stationären Zustand bewirkt, dass im Wesentlichen alle einzelnen Artikel als zusammenhängender Körper umlaufen.
Verfahren zum Betrieb eines Wäschebehandlungsgeräts, das eine Trommel zur Aufnahme von Waschgut aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Parameter bestimmt wird, der eine Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel darstellt; und auf Grund des Parameters eine Größe der Waschgut-Charge ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Parameter bestimmt wird, der eine Drehgeschwindigkeit der Trommel darstellt.
Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin der die Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel darstellende Parameter mit dem die Drehgeschwindigkeit der Trommel darstellenden Parameter verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass zum Parametervergleich eine Differenz zwischen den Parametern ermittelt und zum Bestimmen der Größe der Waschgut-Charge dem Ermitteln die Differenz zwischen den Parametern zu Grunde gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der die Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel darstellende Parameter die Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel und der die Drehgeschwindigkeit der Trommel darstellende Parameter die Drehgeschwindigkeit der Trommel jeweils in einem Frequenzbereich ist.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel von einem Motor gedreht wird und der die Drehgeschwindigkeit des Waschguts darstellende Parameter aus einer Charakteristik des Motors bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik das Motor-Drehmoment ist.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik in einem Frequenzbereich vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fourier-Transformation angewandt wird, um die Motorcharakteristik aus einem Zeit- in einen Frequenzbereich umzusetzen.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Waschgut-Charge mit abnehmendem, die Drehgeschwindigkeit der Waschgut-Charge darstellenden Parameter zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Waschgut-Charge eine qualitative Chargengröße ist.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin das Waschgut benetzt wird, um den Parameter zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass das Benetzen des Waschguts das Sättigen desselben beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät eine Waschmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmaschine eine Horizontalachsen-Waschmaschine ist.
Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Parameters das Bestimmen desselben aus Daten beinhaltet, die im Betrieb der Trommel in einem stationären Zustand aufgenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Betreiben der Trommel in einem stationären Zustand das Drehenlassen der Trommel mit konstanter Drehzahl beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, dass die konstante Drehzahl dem Umwälzen des Waschguts in der Trommel entspricht.
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass das Waschgut eine Vielzahl einzelner Stoffartikel aufweist und der Betrieb der Trommel in dem stationären Zustand bewirkt, dass im Wesentlichen alle einzelnen Artikel als zusammenhängender Körper umlaufen.
Wäschebehandlungsgerät, gekennzeichnet durch eine Trommel, die eine Wäschebehandlungskammer umschließt, die zur Aufnahme von Waschgut ausgestaltet ist; einen Motor, der mit der Trommel gekoppelt und ausgestaltet ist, diese zu drehen; und einen Controller, der mit dem Motor gekoppelt und ausgestaltet ist, einen Parameter, der eine Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel darstellt, und auf Grund des Parameters eine Größe der Waschgut-Charge zu ermitteln.
Gerät nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller weiterhin ausgestaltet ist, einen Parameter zu bestimmen, der eine Drehgeschwindigkeit der Trommel darstellt, und den die Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel darstellenden mit dem die der Trommel darstellenden Parameter zu vergleichen.
Gerät nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin der Controller ausgestaltet ist, zum Vergleich der Parameter eine Differenz zwischen ihnen zu ermitteln und auf Grund der Parameterdifferenz die Größe der Waschgut-Charge zu bestimmen.
Gerät nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterbestimmung das Bestimmen derselben aus Daten beinhaltet, die beim Betreiben der Trommel in einem stationären Zustand aufgenommen wurden.
Gerät nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass der die Drehgeschwindigkeit des Waschguts in der Trommel aus einer Charakteristik des Motors bestimmt wird.
Gerät nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik das Motor-Drehmoment ist.
Gerät nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorcharakteristik in einem Frequenzbereich vorliegt.
Gerät nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Flüssigkeit-Zufuhrsystem vorgesehen, mit dem Controller gekoppelt und eingerichtet ist, der Wäschebehandlungskammer Flüssigkeit zuzuführen, wobei das Flüssigkeit-Zufuhrsystem das Waschgut vor der Parameterbestimmung benetzt.
Gerät nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass das Wäschebehandlungsgerät eine Waschmaschine ist.
Gerät nach Anspruch 64, dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmaschine eine Horizontalachsen-Waschmaschine ist.