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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Dem
Aufbau von Waschgut-Behandlungsgeräten wie Waschautomaten,
Auffrischer sowie wasserfreie Systeme kann eine Konfiguration basierend auf
einer rotierenden Trommel zu Grunde liegen, die eine Behandlungskammer
umschließt, in die zu behandelndes Waschgut gefüllt
wird. Das Waschgut-Behandlungsgerät kann eine Steuerung
aufweisen, die eine Anzahl vorprogammierter Arbeitszyklen bzw. -programme
mit einem oder mehr Arbeitsparametern ausführt. Die Steuerung
kann die Menge des Waschguts in der Behandlungskammer selbsttätig ermitteln
und den ermittelten Wert zum Setzen eines oder mehrerer Arbeitsparameter
verwenden.
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Zum
Ermitteln der Menge einer Waschgut-Charge wird am häufigsten
die Trägheitsmethode verwendet. Sie erfordert hohe Trommeldrehzahlen, um
die Zentrifugalkraft von mehr als 1 G zu erzeugen, unter der das
Waschgut an der Trommelinnenfläche haftet. Für
bestimmte Waschgutarten (bspw. Feinwäsche) und Leitungsarten
(bspw. Trockenleitung) kann das Trägheitsverfahren für
die langzeitliche Abnutzung des Waschguts schädlich sein.
Während das Ermitteln der Waschgutmenge für das
Setzen von Arbeitsparametern in einem Betriebszyklus wichtig ist,
muss man u. U. ohne diese Ermittlung auskommen, wenn das Waschgut
dabei beschädigt werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Verfahren
zum Ermitteln der Waschgutmenge in einem Waschgut-Behandlungsgerät,
bei dem man eine Trommel um eine vorbestimmte Lage schwingen lässt,
eine erste Waschgutmenge auf Grund des Schwingverhaltens der Trommel
bestimmt und dann ermittelt, ob die erste Waschgutmenge einen Schwellenwert
erfüllt. Wenn ja, kann die Trommel entsprechend einem Trägheitsalgorithmus
gedreht werden, um die Trägheit der Charge zu ermitteln.
Die zweite Waschgutmenge ist dann auf Grund der Trägheit
der Waschgut-Charge bestimmbar.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen:
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1 zeigt
schaubildlich ein Waschgut-Behandlungsgerät nach einer
ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt
schaubildlich ein Waschgut-Behandlungsgerät nach einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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3 zeigt
schaubildlich eine Steuerung im Waschgut-Behandlungsgerät
der 2 zum Einsatz mit einer beliebigen Ausführungsform;
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4 zeigt
an einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln der Waschgutmenge
in einem Waschgut-Behandlungsgerät nach einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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5 zeigt
an einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln der Waschgutmenge
in einem Waschgut-Behandlungsgerät nach einer vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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6 zeigt
schaubildlich das Verfahren zum Ermitteln der ersten Waschgutmenge
in 5 nach der vierten Ausführungsform der
Erfindung;
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7 zeigt
schaubildlich das Ermitteln eines abklingenden Winkelverlaufs im
Verfahren der 5 nach der vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 zeigt
als Flussdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln einer ersten Waschgutmenge
in einem Waschgut-Behandlungsgerät nach einer fünften
Ausführungsform der Erfindung;
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9 zeigt
schaubildlich das Verfahren zum Ermitteln der ersten Waschgutmenge
in 8 nach der fünften Ausführungsform
der Erfindung;
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10 zeigt
als Flussdiagramm ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts
einer Waschgut-Charge in einem Waschgut-Behandlungsgerät nach
einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
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11A–11D zeigen
schaubildlich ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts einer Waschgut-Charge
nach einer siebten Ausführungsform der Erfindung; und
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12 stellt
schaubildlich ein Verfahren zum Ermitteln eines Schwerpunkts eines
Waschgut-Charge nach einer achten Ausführungsform der Erfindung dar.
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BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER
ERFINDUNG
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Die 1 zeigt
eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Waschgut-Behandlungsgeräts. Erfindungsgemäß kann
das Waschgut-Behandlungsgerät 10 ein beliebiges
Gerät sein, das an Waschgut einen Arbeitszyklus ausführt – bspw.
(und ohne Einschränkung der Erfindung) Horizontal- und
Vertikalachs-Waschautomaten, kombinierte Wasch-Trocken-Maschinen,
Umwälz- oder Stand-Auffrisch/Revitalisierungsmaschinen,
Wäscheschleudern, wasserfreie Waschmaschinen und Revitalisierungsmaschinen.
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Das
Waschgut-Behandlungsgerät 10 kann ein (Schrank-)Gehäuse 12 mit
einer Steuerung 14 zum Steuern desselben beim Abarbeiten
eines Arbeitszyklus aufweisen. Eine Behandlungskammer 6 kann
von einer drehbaren Trommel 18 im Gehäuse 12 umschlossen
sein, die während eines Arbeitszyklus zu behandelndes Waschgut
aufnehmen kann. Die Trommel 18 kann über eine
Antriebswelle 30 mit einem einen Stator 27 und
einen Rotor 28 aufweisenden Motor 26 gekoppelt
sein, mit dem die Trommel 18 während eines Arbeitszyklus
wahlweise antreibbar ist.
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Die
Steuerung 14 kann betrieblich mit dem Motor 26 gekoppelt
sein, um diesen nach einem oder mehreren im Speicher der Steuerung 14 abgelegten Motorsteueralgorithmen
zum Schwingen oder Drehen der Trommel 118 um eine vorbestimmte
Lage anzusteuern. Die Steuerung 14 kann auch aus dem Motor 26 Informationen übernehmen,
die zum Ermitteln der Winkellage der Trommel beim Schwingen oder Drehen
um die vorbestimmte Lage nutzbar sind. Die Steuerung 14 kann
die Winkellage-Informationen in ihrem Speicher ablegen, um sie mittels
ebenfalls im Speicher abgelegter Software zu analysieren und so die
Waschgutmenge in der Trommel 18 zu ermitteln.
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Die 2 zeigt
eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Form einer
Waschmaschine 110, die baulich dem Waschgut-Behandlungsgerät 10 ähnelt. Daher
sind denen des Waschgut-Behandlungsgeräts 10 entsprechende
Elemente der Waschmaschine 110 mit den gleichen, um 100
erhöhte Bezugszeichen bezeichnet. Die hier beschriebene
Waschmaschine 110 hat zahlreiche Merkmale mit einem herkömmlichen
Waschautomaten gemein, der hier nur so weit wie zum vollständigen
Verständnis der Erfindung nötig ausführlich
beschrieben wird.
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2 zeigt
schaubildlich eine Waschmaschine 110 mit einem Gehäuse 112 mit
einer Steuerung 114 zum Steuern des Betriebs der Waschmaschine 110 beim
Abarbeiten eines Arbeitszyklus. Eine Behandlungskammer 116 kann
von einer drehbaren Trommel 118 im Gehäuse 112 umschlossen sein,
die Waschgut – bspw. Stoffartikel – zwecks Behandlung
während eines Arbeitszyklus aufnehmen kann. Die drehbare
Trommel 118 kann an einem Bottich 120 gelagert
sein und Perforationslöcher 122 enthalten, so
dass Flüssigkeit zwischen dem Bottich 120 und
der Trommel 118 durch die Löcher 122 hin- und
herfließen kann.
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Die
Trommel 118 weist weiterhin auf einer Innenfläche
der Trommel 118 Hubleisten 124 auf, die beim Drehen
der Trommel 118 die in der Behandlugskammer 116 enthaltene
Waschgut-Charge anheben können. Ein Motor 126 kann
direkt mit einer Antriebswelle 130 gekoppelt sein, um die
Trommel 118 zu drehen. Der Motor 126 kann ein
bürstenloser permanentmagnetischer Motor mit einem Stator 127 und
einem Rotor 128 sein. Alternativ kann der Motor 126 zum
Antrieb über einen Riemen und eine Antriebswelle mit der
Trommel 118 gekoppelt sein und die Trommel 118 drehen,
wie aus dem Stand der Technik bekannt. Andere Motoren – bspw.
ein Induktions- oder Kondensator-Spaltpolmotor – sind ebenfalls
einsetzbar. Der Motor 126 kann die Trommel 118 mit verschiedenen
Drehzahlen in beiden Richtungen drehen.
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Sowohl
der Bottich 120 als auch die Trommel 118 sind
wahlweise mittels einer Tür 132 verschließbar.
Ein Balgen 134 kann eine offene Vorderfläche des
Bottichs 112 mit dem Gehäuse 112 verbinden und
die Tür 132 sich dicht abschließend auf
den Balgen 134 legen, wenn die Tür 132 den
Bottich 120 verschließt. Auf dem Gehäuse 112 kann
auch eine Benutzerschnittstelle 136 mit einem oder mehreren Knöpfen,
Schaltern, Anzeigen u. dergl. zur Kommunikation mit dem Benutzer – bspw.
zum Tätigen von Eingaben und Empfang von Rückmeldungen – angeordnet
sein.
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Während
die dargestellte Waschmaschine 110 sowohl den Bottich 120 als
auch die Trommel 118 aufweist und letztere die Waschgut-Behandlungskammer 116 umschließt,
liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Waschmaschine 110 nur
ein einziges Behältnis aufweist, das die Behandlungskammer
zur Aufnahme des zu behandelnden Waschguts bildet.
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Die
Waschmaschine 110 der 2 kann weiterhin
ein Flüssigkeits-Zu- und Rückführsystem aufweisen.
Flüssigkeit – bspw. Wasser – lässt
sich der Waschmaschine aus einer Wasserversorgung 140 – bspw.
einem Haushaltsanschluss – zuführen. Eine Speiseleitung 142 kann
die Wasserversorgung 140 mit dem Bottich 120 und
einer Chemie-Ausgabeeinheit 144 verbinden und ein Zulaufventil 146 zum Steuern
der Flüssigkeitszufuhr vom Versorgungsanschluss 140 über
die Speiseleitung 142 zum Bottich 120 oder zur
Ausgabeeinheit 144 enthalten.
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Eine
Leitung 148 kann die Chemie-Ausgabeeinheit 144 mit
dem Bottich 120 verbinden. Die Leitung 148 kann
an den Bottich 120 an einer beliebigen geeigneten Stelle
auf letzterem angeschlossen sein; in der 2 ist zur
Erläuterung ein Anschluss an eine Vorderwand des Bottichs 120 gezeigt.
Die Flüssigkeit, die aus der Ausgabeeinheit 144 über
die Leitung 148 zum Bottich 120 fließt,
tritt typischerweise in einen Raum zwischen dem Bottich 120 und
der Trommel 118 ein und fließt dann unter der
Schwerkraft zu einem Sumpf 150, den teilweise ein unterer
Teil des Bottichs 120 bildet. Der Sumpf 150 kann
auch von einer Sumpfleitung 152 gebildet sein, die den
Unterteil des Bottichs 120 mit einer Pumpe 154 verbindet.
Die Pumpe 154 kann die Flüssigkeit einer Abflussleitung 156,
die sie aus der Waschmaschine 110 ablässt, oder
einer Rückführleitung 158 zuführen,
die an einem Rückführzulauf 160 endet.
Der Rückführzulauf 160 kann die Flüssigkeit
aus der Rückführleitung 158 in die Trommel 118 lassen.
Der Rückführzulauf 160 kann die Flüssigkeit
auf beliebige geeignete Weise in die Trommel 118 einlassen – bspw.
einspritzen, eintropfen oder als stetiger Zufluss.
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Das
Flüssigkeit-Zu- und -Rückführsystem kann
weiterhin ein oder mehrere Elemente zum Erwärmen der Flüssigkeit
enthalten – bspw. einen Dampfgenerator 162 und/oder
eine Sumpfheizung 164.
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Der
Dampfgenerator 162 kann vorgesehen sein, um der Behandlungskammer 116 Wasserdampf entweder
direkt in die Trommel 118 oder indirekt durch den Bottich 120 hindurch
zuzuführen, wie dargestellt. Das Ventil 146 kann
auch dazu dienen, die Wasserzufuhr zum Dampfgenerator 162 zu
steuern. Der Dampfgenerator 162 ist als Durchfluss-Dampfgenerator
dargestellt, kann aber auch eine andere Ausführung sein – bspw.
ein Tank-Dampfgenerator. Alternativ kann der Dampf an Stelle des
oder zusätzlich zum Dampfgenerator 162 mit einem
Heizelement 164 erzeugt werden. Der Dampfgenerator 162 ist – wie
auch das Heizelement 164 – mit der Steuerung 114 steuerbar
und kann dazu dienen, das Waschgut als Teil eines Arbeitszyklus
zu erwärmen. Desgl. kann er zur Dampfbehandlung des Waschguts – nicht nur
einfach zum Erwärmen desselben – dienen.
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Weiterhin
kann das Flüssigkeit-Zu- und -Rückführsystem
sich von der Darstellung in 2 unterscheiden – bspw.
durch weitere Ventile, Leitungen, Ausgabeeinheiten für
Waschhilfsmittel, Sensoren wie Wasserstand- und Temperatur-Sensoren
u. dergl., um den Fluss der Flüssigkeit in der Waschmaschine 110 zu
steuern und mehr als ein Detergens/Waschhilfsmittel einzubringen.
Weiterhin kann aus dem Flüssigkeits-Zu- und -Rückführsystem
der Rückführteil entfallen, oder es kann ein andersartiges Rückführsystem
eingesetzt werden.
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Wie
in 3 gezeigt, kann die Steuerung 114 mit
einem Speicher 170 und einer zentralen Verarbeitungseinhheit
(CPU) 172 versehen sein. Der Speicher 170 kann
zur Aufnahme der Steuer-Software, die die CPU 172 zum Abarbeiten
eines Arbeitszyklus der Waschmaschine 110 ausführt,
sowie weiterer Software dienen. Desgl. kann er Informationen wie
eine Datenbank oder Tabelle sowie aus einem oder mehreren Systemteilen
der Waschmaschine 110 übernommene Daten aufnehmen,
die mit der Steuerung 114 in Übertragungsverbindung
stehen.
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Die
Steuerung 114 kann betrieblich mit einer oder mehreren
Komponenten der Waschmaschine 110 verbunden sein, um mit
diesen zu kommunizieren und sie zum Abarbeiten eines Arbeitszyklus
zu steuern. So kann die Steuerung 114 mit dem Motor 126 gekoppelt
sein, um die Drehzahl und -richtung der Trommel 118 und
die Einheit 114 zur Ausgabe eines Behandlungsmittels während
eines Arbeitszyklus zu steuern. Die Steuerung 114 kann
auch mit der Benutzerschnittstelle 136 verbunden sein,
die Eingaben des Benutzers aufnimmt und Informationen an ihn abgibt.
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Weiterhin
kann die Steuerung 114 Eingangssignale aus einem oder mehreren
Sensoren 178 aufnehmen, die aus dem Stand der Technik bekannt
und zur Vereinfachung nicht gezeigt sind. Die den Schutzumfang nicht
einschränkenden Beispiele für Sensoren 178,
die an die Steuerung 114 angeschlossen sein können,
sind ein Temperatur- und ein Feuchtesensor für die Behandlungskammer,
ein Gewichts-, ein Orts- und ein Motordrehmoment-Sensor.
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Die
Steuerung 14 kann betrieblich mit dem Motor 126 gekoppelt
sein, um diesen entsprechend einem oder mehreren Motorsteueralgorithmen
im Speicher 170 der Steuerung 114 zum Schwingen oder
Drehen der Trommel 118 um eine vorbestimmte Lage anzusteuern.
Die Steuerung 114 kann auch mit dem Motor 126 gekoppelt
sein, um aus diesem Informationen zu übernehmen, aus denen
sich die Winkelposition der Trommel 118 beim Schwingen
oder Drehen um die vorbestimmte Lage ermitteln lässt. Die
Steuerung 114 speichert die Winkelpositions-Informationen
in ihrem Speicher 170 zwecks Analyse mittels ebenfalls
im Speicher 170 befindlicher Software, um die Waschgutmenge
in der Trommel 118 zu bestimmen.
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Der
Motor 126 kann mit einem sensorlosen Antrieb zur Bestimmung
der Rotorposition versehen sein, aus dem die Steuerung 114 ebenfalls
die Winkellage der Trommel 118 ermitteln kann. Alternativ kann
zum Bestimmen der Winkellage der Trommel 118 der Motor 126 mit
einem Ortssensor wie bspw. einem Hall-Sensor versehen sein.
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Die
oben beschriebenen Waschgut-Behandlungsgeräte 10, 110 lassen
sich zum Durchführen einer oder mehreren der Formen eines
erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzen. Es werden
im Folgenden mehrere Verfahrensformen an Hand des Betriebs der Waschmaschine 110 beschrieben.
Sie lassen sich jedoch auch im Waschgut-Behandlungsgerät 10 nach
der ersten Ausführungsform der Erfindung verwenden. Die
Ausführungsformen des Verfahrens arbeiten, indem sie die
Menge der Waschgut-Charge aus einem oder mehreren Stoffartikeln
in der Behandlungskammer selbsttätig ermitteln. Mit dem
Verfahren lässt sich die Menge des trockenen Waschguts
vor der Zugabe von Flüssigkeit zur Behandlungskammer 116 ermitteln,
aber auch die Waschgutmenge nach der Zugabe von Flüssigkeit. Wie
der Begriff hier verwendet ist, kann die ”Menge” des
Waschguts eine oder mehrere Eigenschaften desselben umfassen – bspw.
sein Gewicht, seine Masse, seine Trägheit, sein Volumen,
seinen Durchmesser, sein Umfang sowie eine andere Abmessung.
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Die 4 zeigt
als Flussdiagramm eine Ausführungsform eines Verfahrens 200 zum
Bestimmen der Waschgutmenge. Die dargestellte Schrittfolge gilt nur
erläuternd und soll das Verfahren 200 in keiner Weise
beschränken, da die Schritte auch in anderer Reihenfolge
ausgeführt und weitere Schritte hinzugefügt werden
können, ohne die Erfindung zu verlassen.
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Das
Verfahren 200 geht davon aus, dass der Benutzer bereits
einen oder mehrere Waschgut-Artikel in die Behandlungskammer 116 eingebracht
und an der Benutzerschnittstelle 136 einen Arbeitszyklus (Arbeitsprogramm)
ausgewählt hat. Das Verfahren 200 lässt
sich zu oder vor Beginn eines Arbeitszyklus einleiten. Bei 202 kann
die Steuerung 114 nach einem ersten Verfahren eine erste
Waschgutmenge ermitteln. Bei 204 kann die Steuerung 114 entscheiden, ob
die bei 202 ermittelte erste Waschgutmenge einen vorbestimmten
Schwellenwert erfüllt. Falls ja, kann die Steuerung 114 bei 206 nach
einem zweiten Verfahren eine zweite Waschgutmenge ermitteln, die dann
dazu dienen kann, bei 208 einen oder mehrere Arbeitsparameter
zum Abarbeiten eines Arbeitszyklus zu setzen, Erfüllt die
bei 202 ermittelte erste Waschgutmenge den Schwellenwert
nicht, kann die Steuerung zum Setzen des einen oder mehrerer Arbeitsparameter
bei 210 die erste Waschgutmenge verwenden.
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Die
den Schutzumfang nicht einschränkenden Beispiele für
Arbeitsparameter, die von der Steuerung setzbar sind, sind die Drehzahl
und -dauer beim Benetzen, Waschen, Spülen und Schleudern, eine
der Charge hinzuzufügende Flüssigkeitsmenge und
eine auszugebende Chemikalienmenge. Das Setzen der Arbeitsparameter
nach dem Verfahren 200 kann die Konsistenz der Arbeitsleistung
des Arbeitszyklus verbessern.
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Das
Verfahren 200 kann auch einen optionalen Prozess 212 enthalten,
mit dem bestimmt wird, ob der Schwerpunkt der Waschgutcharge von
der Rotationsachse versetzt liegt. Erfüllt bei 204 die
bei 202 ermittelte erste Waschgutmenge den Schwellenwert, kann
die Steuerung 114 bei 212 ermitteln, ob der Schwerpunkt
von einer der Rotationsachse der Trommel 118 versetzt liegt.
Falls ja, kann die Steuerung 114 bei 206 die zweite
Waschgutmenge ermitteln; falls nicht, kann die Steuerung 114 entscheiden, die
zweite Waschgutmenge nicht zu ermitteln und die bei 202 ermittelte
erste Waschgutmenge bei 210 zum Setzen eines oder mehrerer
Arbeitsparameter zu verwenden.
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Das
Verfahren 200 ermöglicht es, die Waschgutmenge
nach einem ersten Verfahren zu ermitteln, das weniger wahrscheinlich
als das zweite Verfahren die natürliche Abnutzung des Textil-Waschguts
beschleunigt. Das erste Verfahren kann dabei eine oder mehrere Eigenschaften
aufweisen, die – abhängig von der Stoffart und
der Waschgutmenge – eine Beschleunigung der natürlichen
Abnutzung der Textilcharge weniger wahrscheinlich machen. Bspw.
kann das erste Verfahren niedrigere Drehzahlen und/oder weniger
Zeit als das zweite Verfahren erfordern. Zusätzlich kann
das erste Verfahren dazu dienen, vor der Wasserzugabe die Trockenmenge
der Charge zu ermitteln. Alternativ können wegen der jeweils
eingesetzten Methodik bestimmte Wäsche- bzw. Textilienarten
für das eine der Verfahren eher geeignet sein als für
das andere. Bspw. kann Feinwäsche eher für mit
niedrigen als mit höheren Drehzahlen arbeitende Verfahren
geeignet sein, während für Wäschearten
für hohe Beanspruchung – bspw. Jeans-Stoffe – alle
Prüfarten geeignet sein können.
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Das
zweite Verfahren zur Waschgutmengenbestimmung kann ein beliebiger
auf der Trägheit basierender Algorithmus sein, wie sie
aus dem Stand der Technik zur Waschgutmengenbestimmung bekannt sind.
Beispiele hierfür sind u. a. die Bestimmung der Zeitspanne,
die unter Beaufschlagung mit konstantem Drehmoment das Beschleunigen – bzw. auch
das Verlangsamen – von einer auf eine zweite vorbestimmte
Drehzahl benötigt, und das Messen des Drehmoments, das
zum Drehen einer Waschgut-Charge mit vorbestimmter konstanter Drehzahl erforderlich
ist. Derartige trägheitsbasierte Verfahren können
hohe Drehzahlen und hohe Beschleunigungen bzw. Verlangsamungen erfordern,
die zu längeren Arbeitszeiten führen können
und nicht immer zum Bestimmen der Trockenmenge einer Waschgut-Charge
geeignet sind, da sie deren natürliche Abnutzung beschleunigen.
Zusätzlich ist ein trägheitsbasierter Algorithmus
nicht immer das geeigneteste Verfahren, falls ein oder mehrer Artikel
in der Waschgut-Charge groß bzw. großvolumig ist
und einen großen Teil der Behandlungskammer 116 belegt.
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Ein
Beispiel eines trägheitsbasierten Verfahrens zum Bestimmen
der Waschgutmenge ist in der US-Patentanmeldung Nr. 2006242768 (Zhang
u. a.) der Anmelderin offenbart und soll durch die Bezugnahme insgesamt
als Teil der vorliegenden Anmeldung gelten. Bei diesem Verfahren
wird die durchschnittliche Leistung bestimmt, die beim Beschleunigen
und Verlangsamen der Trommel in einer Hoch- und einer Ablaufphase
verbraucht wird, in denen die Trommel aus einer ersten Drehzahl
unter der Mitnahmedrehzahl auf letztere beschleunigt und dann von der
Mitnahmedrehhzahl wieder auf die erste Drehzahl verlangsamt wird.
Aus der während der Hoch- und der Ablaufphase verbrauchten
durchschnittlichen Leistung wird die Trägheit der Waschgut-Charge
und aus dieser dann mittels bekannter Verfahren die Waschgutmenge
berechnet.
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Ein
anderes Beispiel eines trägheitsbasierten Verfahrens zum
Bestimmen der Waschgutmenge ist in der
US-PS 6 505 369 (Weinmann) offenbart,
die durch die Bezugnahme insgesamt als Teil der vorliegenden Anmeldung
gelten soll. Hiernach wird die Trommel auf über die Mitnahmedrehzahl
beschleunigt und dann ein konstantes hohes Bremsmoment aufgebracht,
um die Wirkung der Reibung zu übersteuern. Die Trägheit
lässt sich aus der Schnelligkeit der Verlangsamung und
dem erforderlichen Bremsmoment ermitteln und dann nach bekannten
Verfahren zum Bewerten der Waschgutmenge benutzen.
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Ein
anderes Beispiel eines trägheitsbasierten Verfahrens zum
Bestimmen der Waschgutmenge lehrt die
US-PS
7 162 759 (Weinmann), die durch die Bezugnahme insgesamt
als Teil der vorliegenden Anmeldung gelten soll. Dabei wird die
Trommel auf zwei konstante Drehzahlschritte beschleunigt und verlangsamt,
aus denen sich die zum Überwinden der Reibung nötige
Motorleistung bestimmt. Die vom Motor während einer Beschleunigungsphase
verbrauchte Leistung wird ermittelt. Die Differenz zwischen den in
der Beschleunigungsphase und den beiden Phasen konstanter Drehzahl
verbrauchten Energien wird dann benutzt, um die Trägheit
der Waschgut-Charge zu bestimmen, aus der dann die Waschgutmenge
ermittelt werden kann. Auch bei diesem Verfahren wird die Trommel über
die Mitnahmedrehzahl hinaus beschleunigt.
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Das
Verfahren 200 ermöglicht eine Bewertung, ob die
Waschgut-Charge für das zweite Verfahren der Bestimmung
der Waschgutmenge geeignet ist oder ob es mehr als wünschenswert
zu deren natürlichem Verschleiß beiträgt.
Der Bewertung kann die nach dem ersten Verfahren – oder
optional aus ihrem Schwerpunkt – ermittelte Menge der Charge
zu Grunde liegen.
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Die
Schwerpunktermittlung bei 212 Lässt sich auch
mit der ersten Ermittlung der Waschgutmenge bei 202 zusammenfassen
und bei 206 bestimmen, ob das zweite Verfahren der Waschgutmengenermittlung
geeignet ist. Ergibt sich bspw. dass der Schwerpunkt der Charge
nahe an der Rotationsachse der Trommel 118 liegt, kann
daraus folgen, dass das Waschgut die Behandlungskammer 116 im
Wesentlichen ausfüllt – bspw. wenn zu viele Artikel
in die Trommel 118 gefüllt wurden oder ein oder
mehrere Artikel großvolumig sind, bspw. eine Jacke, eine
Decke oder ein Kissen. Auch wenn das bei 202 ermittelte
Chargengewicht unter einem Schwellenwert liegt, lässt sich
bestimmen, dass das zweite Verfahren der Waschgutmengenbestimmung zum
natürlichen Verschleiß der Textilcharge beiträgt und
zur Waschgutmengenbestimmung ungeeignet ist, so dass die auf die
mit dem ersten Verfahren ermittelte Waschgutmenge zum Setzen eines
oder mehrere der Arbeitsparameter bei 208 zurückgegriffen
wird.
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Der
Schwellenwert für die Bestimmung bei 204, ob das
erste oder das zweite Verfahren besser geeignet ist, lässt
sich experimentell ermitteln und im Speicher 170 der Steuerung 114 ablegen,
wie auch (für eine Vielzahl von Waschgutmengen) die Parameter
für die Bestimmung bei 212, ob der Schwerpunkt
aus der Rotationsachse versetzt liegt.
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Die 5 zeigt
ein Beispiel eines geeigneten ersten Verfahrens 300 zum
Ermitteln der Waschgutmenge, das in 4 bei 202 einsetzbar
ist. Das Verfahren 300 enthält einen Motoransteueralgorithmus, mit
dem unter Simulation einer Torsionsfeder der Motor 126 die
Trommel um eine vorbestimmte Lage herum schwingen lässt.
Bei der vorbestimmten Lage kann es sich um eine Gleichgewichtslage
handeln, die vom Tiefpunkt der Trommel 118 in deren Ruhelage
definiert ist. Alternativ kann es sich um eine aus der Gleichgewichstslage
versetzte Lage handeln. Dieses Verfahren ist ausführlicher
in der US-Patentanmeldung 20080586 der Anmelderin mit dem Titel ”Method
and apparatus for determinig a load amount in a laundry treating
appliance” erläutert, die durch die Bezugnahme
insgesamt als Teil der vorliegenden Anmeldung gelten soll.
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Bei 302 kann
die Steuerung 114 den Motor 126 nach einem im
Speicher 170 der Steuerung 114 abgelegten Ansteueralgorithmus
zum Schwingen der Trommel 118 um eine vorbestimmte Lage
ansteuern. Während größere Winkelauslenkungen
möglich sind, um die erfindungsgemäßen
Ziele zu erreichen, braucht die Trommel nur über verhältnismäßig
kleine Winkelauslenkungen – weniger als ±180° – ausgelenkt
zu werden. Bei 304 kann die Steuerung 114 das Ausschwingen
der Trommel 118 relativ zu der vorbestimmten Lage ermitteln.
Bei 306 kann die Steuerung 114 aus dem bei 304 ermittelten
Ausschwingen der Trommel die Waschgutmenge bestimmen.
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Das
Verfahren 300 kann ein- oder mehrfach durchlaufen werden.
Wird es mehrfach wiederholt, lassen sich die bei 304 oder 306 erhaltenen
Ergebnisse auf jede nützliche Weise gewichten, mitteln oder
analysieren und verwenden, die Waschgutmenge zu ermitteln und einen
oder mehrere Arbeitsparameter zu setzen. Bspw. kann das Verfahren 300 mehrfach
durchlaufen werden, so dass die Steuerung 114 bei 304 einen
Mittelwert der abklingenden Winkellagen und aus diesem bei 306 die
Waschgutmenge bestimmt. Alternativ lässt sich das Verfahren 300 so
abarbeiten, dass die Waschgutmenge bei 306 mehrfach ermittelt
und die gemittelte Waschgutmenge von der Steuerung 114 verwendet
werden kann, um einen oder mehrere Arbeitsparameter zu setzen.
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Die
den Schutzumfang nicht einschränkenden Beispiele für
Arbeitsparameter, die sich von der Steuerung setzen lassen, sind
u. a. eine auszugebende Menge Behandlungschemikalien, eine zuzugebende
Flüssigkeitsmenge, eine Drehzahl und -richtung sowie eine
Anzahl von Wasch-, Spül- und Schleudergängen.
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Der
Motor 126 lässt sich im Sinne der Simulation einer
Feder ansteuern, indem man in jeder Winkellage der Trommel 118 ein
bestimmtes Drehmoment aufbringt. Bspw. kann der Motoransteueralgorithmus
den Motor 126 so ansteuern, dass er eine Torsionsfeder
simuliert. Eine Torsionsfeder ist eine Feder, die mechanische Energie
speichert, wenn sie tordiert wird. Das von der Feder ausgeübte
Drehmoment ist proportional zur Torsionssteife, multipliziert mit
der Abweichung von der vorbestimmten Winkellage. Die Steuerung 114 kann
den Motor 126 zur Drehung der Trommel 118 ansteuern,
indem sie ihn mit einem vorbestimmten Drehmoment – abhängig
von der Winkellage der Trommel 118 und einer vorbestimmten
Torsionssteife – beaufschlagt. Auf diese Weise lässt
die Trommel 118 sich zum Schwingen um die Achse der Torsionsfeder
(die Antriebswelle 130) ansteuern, um einen Oszillator
mit harmonischen Torisons-Schwingungen zu simulieren. Die Größe
der Torsionssteife und die Höhe des Drehmoments, die in
jeder Winkellage anzulegen ist, lassen sich experimentell ermitteln
und im Speicher 170 der Steuerung 114 ablegen.
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Die 6 zeigt
schaubildlich die Trommel 118 mit überlagerten
XY Koordinaten achsen 320 zur Darstellung der Schwingungen
der Trommel 118 um eine vorbestimmte Lage – bspw.
eine Gleichgewichtslage 322 – wie bei 302 im
Verfahren 300 der 5. Alternativ
kann die vorbestimmt Lage eine beliebige, aus der Gleichgewichtslage
versetzte Lage sein. Vor dem Schwingen der Trommel 118 können die
Waschgutartikel sich generell um die Gleichgewichtslage 322 verteilt
am Tiefpunkt der Trommel 118 befinden. Bei 302 im
Verfahren 300 kann die Steuerung 114 den Motor 126 zur
Drehung des Trommel 118 entsprechend dem in ihrem Speicher 170 abgelegten
Ansteueralgorithmus ansteuern. Hierbei kann es sich um ein Drehen
der Trommel 118 in eine erste Winkelposition 326 handeln,
die um einen ersten Winkel θ aus der Gleichgewichtsposition 322 versetzt liegt – vergl.
den Pfeil 328. Wie mit dem Pfeil 330 gezeigt,
kann der Motor 126 die Trommel dann der ersten Drehung
entgegengesetzt in eine zweite Winkelposition 332 drehen,
die aus der Gleichgewichtslage 322 um einen zweiten Winkel θ'
versetzt liegt. Entsprechend dem Motoransteueralgorithmus kann dann
der Motor 126 die Trommel 118 weiter um die Gleichgewichtslage 322 hin-
und herdrehen.
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Die
erste Winkelposition 326 lässt sich so wählen,
dass die Trommel 118 in eine Lage unmittelbar vor der gedreht
wird, an der die Waschgut-Charge in der Behandlungskammer 116 auf
der Innenfläche der Trommel 118 zu rutschen beginnt.
Dieser Rutschpunkt kann abhängig von der Waschgutmenge
variieren, liegt aber allgemein zwischen 15° und 30°.
Im Rahmen der Erfindung ist auch die Trommel 118 relativ
zur Gleichgewichtslage 322 in eine beliebige Lage < 180° drehbar.
Die Beschleunigung der Trommel 118 beim Drehen um die Gleichgewichtslage 322 wird
bevorzugt so gewählt, dass die Waschgut-Charge 324 in
der Behandlungskammer 116 nicht rutscht. Ein Beispiel einer
geeigneten Trommeldrehung ist, das Waschgut mit 10°/s – entsprechend einer
Beschleunigung von 0,03 rad/s2 – zu
beschleunigen.
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7 zeigt
bei 340 schaubildlich die Winkelauslenkung der Trommel 118 beim
Schwingen um die Gleichgewichtslage 322 zwecks Simulation
einer Feder. Die 7 stellt keine tatsächlichen
Daten dar, sondern ist lediglich eine schaubildliche Darstellung zur
Beschreibung der Erfindung. Der Ausgangspunkt 342 entspricht
einer ersten Winkelposition, in die die Trommel 118 anfänglich
gedreht wird. Die Kurve 344 zeigt die zeitliche Änderung
der Winkelauslenkung der Trommel 118 beim Ansteuern des
Motors 126 zur Simulation einer Feder und beim Hin- und
Herschwingen der Trommel 118 um die Gleichgewichtslage.
Diese zeitliche Änderung der Winkelauslenkung der Trommel 118 ist
proportional zur Schwingfrequenz des Systems, die in Beziehung zur
Waschgutmenge steht. Die Reibung im System kann eine dämpfende
Kraft erzeugen, in Folge der die eine Waschgut-Charge gegebener
Menge enthaltende Trommel 118 bei einer niedrigeren als
der eigentlichen Resonanzfrequenz des Systems schwingt. Diese Dämpfungskraft
kann auch zu einem zeitlichen Abklingen der Winkelposition (Ausschwingen)
der Trommel 118 führen, wie mit der Kurve 346 in 6 dargestellt.
Dieses Ausschwingen der Winkelauslenkung ist proportional zur Waschgutmenge
und von der Steuerung 114 zum Berechnen derselben nutzbar.
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Bei 304 im
in 5 gezeigten Verfahren 300 kann die Steuerung 114 betrieblich
so mit dem Motor 126 gekoppelt sein, dass sie von ihm Informationen hinsichtlich
der zeitlichen Winkellage der Trommel 118 erhält.
Bspw. mittels im Speicher 170 der Steuerung 114enthaltener
Software kann die Steuerung 114 aus den Informationen über
die Winkelposition der Trommel 118 das Ausschwingen der
Trommel 118 beim Hin- und Herschwingen um die Gleichgewichtslage 322 ermitteln.
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Die
Steuerung 114 kann das Ausschwingen der Trommel 118 über
eine bestimmte Zeitspanne bestimmen und es dann mit einem Bezugswert
vergleichen, um die Waschgutmenge zu ermitteln. Alternativ kann
die Steuerung 114 das Ausschwingen aus der Zeit ermitteln,
die zum Erreichen eines Bezugs-Ausschwingens relativ zur Gleichgewichtslage nötig
ist. Diese Zeit bis zum Erreichen des Bezugsausschwingens lässt
sich dann mit einem Bezugswert vergleichen, um die Waschgutmenge
zu bestimmen. Eine Vielzahl von Bezugs-Ausschwingwerten bzw. Zeitwerten
lässt sich experimentell ermitteln und im Speicher 170 der
Steuerung 114 ablegen.
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Bei 306 kann
die Steuerung 114 aus dem ermittelten Ausschwingen der
Winkelposition die Waschgutmenge bestimmen. Dies kann dem Ermitteln
der ersten Waschgutmenge bei 202 des Verfahrens 200 in 4 entsprechen;
ein Ermitteln vom Verfahren 200 getrennt ist ebenfalls
möglich. Das Bestimmen bei 306 kann einen Vergleich
des ermittelten Ausschwingens der Winkelauslenkung mit einem im Speicher 170 der
Steuerung 114 enthaltenen Bezugswert beinhalten. Bspw.
kann man eine Vielzahl von Bezugswerten für verschiedene
Waschgutmengen experimentell bestimmen und im Speicher 170 der
Steuerung 114 ablegen. Die Bezugswerte lassen sich in einer
von der Steuerung 114 bei 306 ansprechbaren Aufsuchtabelle
entsprechender Mengenwerte speichern. Die Steuerung 114 kann
dann die Aufsuchtabelle ansprechen und die Waschgutmenge auf Grund
des Bezugswerts bestimmen, dessen Ausschwingverhalten dem aus dem
ermittelten Abklingen am nächsten kommt. Beispielsweise
kann der Waschgutmenge das Gewicht des Waschguts zu Grunde liegen
und kann die Aufsuchtabelle eine Vielzahl von Bezugswerten jeweils
entsprechend einem bestimmten Waschgutgewicht in Kilogramm enthalten.
In einem anderen Beispiel kann die Aufsuchtabelle eine Viezahl von
Bezugswerten enthalten, die relativen Waschgutmengen wie Klein,
Mittelgroß und Groß entsprechen.
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Alternativ
lässt sich eine Vielzahl von Bezugswerten experimentell
ermitteln und daraus eine Funktion zum Bestimmen der Waschgutmenge
auf Grund des ermittelten Ausschwingens der Winkelposition erzeugen.
Diese Funktion lässt sich dann mit dem ermittelten Ausschwingen
lösen und die Lösung zum Erzeugen eines einer
Waschgutmenge entsprechenden Ausgangswerts anwenden.
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Die
bei 306 ermittelte Waschgutmenge ist bei 202 im
Verfahren 200 der 4 anwendbar. Bspw.
kann man das Verfahren 300 mehrfach anwenden und zum Bestimmen
der Waschgutmenge mit der Steuerung bei 202 einen Mittelwert
der bei 306 ermittelten Mengenwerte anwenden. Alternativ kann
das Bestimmen der Waschgutmenge bei 306 des in 5 gezeigten
Verfahrens der Bestimmung der ersten Waschgutmenge bei 202 im
Verfahren 200 entsprechen.
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Die 8 zeigt
ein anderes Beispiel eines geeigneten ersten Verfahrens 400 zum
Bestimmen der Waschgutmenge, das bei 202 im Verfahren 200 der 4 einsetzbar
ist. Das Verfahren 400 ähnelt dem Verfahren 300 dahingehend,
dass die Trommel 118 um eine vorbestimmte Lage herum gedreht
wird. Im Verfahren 400 wird jedoch nicht durch entsprechendes
Ansteuern des Motors 126 eine Feder simuliert und die Waschgutmenge
aus dem Abklingen der Winkellage der Trommel 118 ermittelt,
sondern aus der zum Drehen der Trommel 118 zwischen einer ersten
und einer zweiten vorbestimmten Winkellage nötigen Energie.
Während das Verfahren 400 an Hand des Motordrehmoments
beschrieben ist, liegt es im Rahmen der Erfindung, ein beliebiges
Motorsteuersignal zu benutzen, das die zum Drehen der Trommel 118 nötige
Motorleistung (bspw. die Wirk-, Blind- oder Scheinleistung), den
Motorphaseneingangswinkel, den Strom oder die Spannung oder eine
andere zugehörige Komponente wie eine Magnetfluss- oder
ein Drehmoment-Komponente anzeigt.
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Nach
dem Verfahren 400 kann bei 402 die Steuerung 114 den
Motor 126 ansteuern, die Trommel 118 um weniger
als ±180° aus einer vorbestimmten in eine vorbestimmte
erste und zweite Winkellage zu drehen. Bei 404 wird das
Drehmoment ermittelt, das zum Drehen der Trommel 118 in
die erste und zweite vorbestimmte Winkelablage nötig ist.
Aus den ermittelten Drehomomenten oder einer Funktion derselben
für die erste und zweite Winkelablage lässt sich
dann bei 406 die Waschgutmenge ermitteln. Bspw. lässt
sich bei 406 die Waschgutmenge auf Grund des zusammengefassten
Werts oder der Differenz des Drehmoments ermitteln, der/die zum
Auslenken der Trommel in die erste und die zweite Winkelablage erforderlich
ist.
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Die 9 zeigt
schaubildlich die Trommel 118 mit überlagerten
XY Koordinaten 420 zum Darstellen der Schwingungen der
Trommel 118 aus einer vorbestimmten Lage wie eine Gleichgewichtslage bspw.
bei 422 entsprechend dem Schritt 402 des Verfahrens 400 in 8.
Vor dem Schwingen der Trommel 118 können Waschgutartikel 424 allgemein
am Tiefpunkt der Trommel 118 um die Gleichgewichtslage 422 verteilt
liegen. Bei 402 im Verfahren 400 kann die Steuerung 114 den
Motor 126 ansteuern, die Trommel 118 in eine erste
Winkelposition 426 und eine zweite Winkelposition 432 zu
drehen, wie mit dem Pfeil 428 gezeigt. Wie mit dem Pfeil 428 gezeigt, kann
der Motor 126 die Trommel in die erste Winkelposition 426,
die aus der Gleichgewichtslage 422 um einen ersten Winkel θ versetzt
liegt, und in eine zweite Winkelposition 432 drehen, die
aus der Gleichgewichtslage 422 um einen zweiten Winkel θ'
versetzt liegt.
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Die
erste und die zweite Winkelposition 426, 432 lässt
sich so wählen, dass die Trommel 118 in eine Lage
unmittelbar vor dem Punkt gedreht wird, an dem das Waschgut in der
Behandlungskammer 116 auf einer Innenfläche der
Trommel 118 zu gleiten bzw. rutschen beginnt. Dieser Gleit-
bzw. Rutschpunkt kann von der Waschgutmenge abhängen, liegt aber
generell zwischen etwa 15° und 30°. Es liegt ebenfalls
im Rahmen der Erfindung, die Trommel 118 in eine beliebige
Ablage < 180° aus
der Gleichgewichtslage 422 zu drehen. Die Beschleunigung
lässt sich so wählen, dass das Waschgut 424 während
der Trommeldrehung in der Behandlungskammer 116 weder rutscht
noch gleitet.
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Das
Beschleunigen aus der Gleichgewichtslage 422 in die erste
Winkelposition 426 und/oder aus der ersten Winkelposition 426 in
die zweite Winkelposition 432 kann linear oder nichtlinear
erfolgen. So kann die Beschleunigung nichtlinear sein derart, dass
das Waschgut allmählich in eine Anfangslage und dann allmählich
in einer Soll-Lage in den Stillstand gebracht wird. Eine nichtlineare
Beschleunigungskurve zum Drehen der Trommel aus einer Anfangs- in
eine Soll-Lage lässt sich verwenden, um Störungen
des Waschguts beim Umlauf gering zu halten und die Wahrscheinlichkeit
eines Gleitens oder Rutschens zu verringern. Ein (die Erfindung nicht
einschränkendes) Beispiel einer geeigneten Beschleunigungskurve
ist eine einfache S-Kurve, in der die Anfangs- und die Endbeschleunigung
die Ableitung null aufweisen, so dass man einen weichen Start und
einen weichen Stopp erhält.
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In
einem anderen Beispiel kann die Beschleunigung dynamisch eingestellt
werden auf der Basis von einem oder mehreren Motorsteuerungssignalen,
etwa wie dem Drehmoment des Motors. Beispielsweise können
Veränderungen des Motordrehmomentes während der
Rotation der Trommel verwendet werden, um einen Lastverschiebungszustand
zu identifizieren, also etwa ein Verrutschen der Last. Falls festgestellt
wird, dass das Motordrehmoment anzeigt, dass die Last verrutscht,
kann die Beschleunigung der Trommel verringert oder auf einen vorbestimmten
Wert eingestellt werden, bis das Lastverschiebungs Problem beseitigt
ist. Auf diese Weise kann ein weiches Starten bzw. Stoppen erzielt
werden.
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Die
Bestimmung der Drehung und des Drehmoments der Trommel bei 402 und 404 des
Verfahrens 400 lässt sich mehrfach wiederholen;
das zum Drehen der Trommel 118 nötige Drehmoment
kann gemittelt und zum Bestimmen der Waschgutmenge bei 406 verwendet
werden. Alternativ kann man die Trommel 118 mehrfach in
eine Vielzahl unterschiedlicher Paare von ersten und zweiten Winkelpositionen drehen,
das für jedes Paar nötige mittlere Drehmoment
bei 404 bestimmen und es bei 406 zum Bestimmen
der Waschgutmenge verwenden. Die Anzahl der Drehungen und die Winkelpositionen
lassen sich vorbestimmen und im Speicher 170 der Steuerung ablegen.
Alternativ kann man die Anzahl und die Weite der Drehung während
des verfahrens 400 abhängig von den aufgenommenen
Drehmomentdaten dynamisch ermitteln. Bspw. kann man die Trommel 118 aus
der Gleichgewichtslage in zunehmende Winkelpositionen drehen, bis
ein maximaler oder minimaler Drehmomentwert aufgenommen wird.
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Der
ermittelte Drehmomentwert für jedes bei 404 bestimmte
Paar von Winkelpositionen lässt sich bei 406 analysieren
und mit einer Waschgutmenge korrelieren. Bspw. kann man die gespeicherten
Drehmomentwerte analysieren, indem man ein mittleres Drehmoment
ermittelt und es mit den Drehmomentwerten in einer Aufsuchtabelle
von Drehmomentwerten und den diesen entsprechenden Waschgutmengen
vergleicht, die im Steuerungsspeicher 170 abgelegt sind,
um die Waschgutmenge zu bestimmen. Alternativ kann man die ermittelten
Drehmomentwerte nach einer oder mehreren Funktionen analysieren und
aus der Ausgangsgröße der Funktion die Waschgutmenge
bestimmen. in einem Beispiel kann man die bestimmten Drehmomentwerte
aus jeder Winkelposition unter Verwendung einer Regressionsanalyse
analysieren; die Steuerung 114 kann aus den Anayseergebnissen
die Waschgutmenge ermitteln. Die Drehmoment- und entsprechenden
Winkelpositionsdaten lassen sich experimentell ermitteln und zum
Aufstellen einer oder mehrerer Aufsuchtabellen oder Funktionen zur
Bestimmung der Waschgutmenge nach dem Verfahren 400 verwenden.
Die bei 406 ermittelte Waschgutmenge ist dann bei 202 im
Verfahren 200 der 4einsetzbar.
Bspw. kann man das Verfahren mehrfach ausführen und einen
Mittelwert der bei 406 gefundenen Waschgutmengen bei 202 im
Verfahren 200 der 4 zum Bestimmen
der Waschgutmenge verwenden. Alternativ kann das Ermitteln der Waschgutmenge
bei 406 im Verfahren 400 der 9 dem
Ermitteln der ersten Waschgutmenge bei 202 im Verfahren 200 entsprechen.
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Die 10 zeigt
ein Beispiel eines geeigneten Verfahrens 500, das bei 212 im
Verfahren 200 der 4 einsetzbar
ist, um den Schwerpunkt des Waschguts zu ermitteln. Im Verfahren 500 dient
die Energie, die nötig ist, um die Trommel in einer vorbestimmten
Winkelposition zu halten, dazu, den Schwerpunkt der Waschgut-Charge
zu ermitteln. Die Energie, mit der sich die Trommel 118 in
einer vorbestimmten Winkelposition halten lässt, ist aus
dem Motordrehmoment bestimmbar, das nötig ist, um die Trommel 118 in
dieser Lage zu halten. Während das Verfahren 500 hier
an Hand des Motordrehmoments beschrieben ist, ist im Rahmen der
vorliegenden Erfindung jedes Motorsteuersignal verwendbar, das die Energie
anzeigt, die zum Drehen der Trommel 118 nötig
ist – bspw. die Leistung, der Strom oder die Spannung des
Motors.
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Nach
dem Verfahren 500 kann die Steuerung 114 bei 502 den
Motor 126 ansteuern, die Trommel 118 aus einer
vorbestimmten in eine vorbestimmte Winkelposition zu drehen. Bei 404 wird
das Drehmoment ermittelt, das nötig ist, um die Trommel
in der vorbestimmten Winkelposition zu halten. Aus dem ermittelten
Drehmoment lässt sich dann bei 506 der Schwerpunkt
abschätzen.
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Das
Bestimmen der Trommeldrehung und des Drehmoments bei 502 und 504 lassen
sich für eine oder mehrere Winkelpositionen mehrfach wiederholen
und aus dem zum Halten der Trommel 118 in der einen oder
mehreren Winkelpositionen erforderlichen Drehmoment der Schwerpunkt
des Waschguts bei 506 bestimmen. Die Trommel 118 kann mehrfach
in jede der Winkelpositionen gedreht und das mittlere Drehmoment
bei 504 bestimmt werden. Alternativ kann man bei 504 aus
einer einzigen Trommeldrehung das Drehmoment ermitteln. Die Anzahl der
bei 502 abgeschlossenen Trommeldrehungen und deren Winkelpositionen
lassen sich vorbestimmen und im Steuerspeicher 170 ablegen.
Alternativ lassen sich im Verfahren 500 abhängig
von den ermittelten Drehmomentdaten die Anzahl und Weite der Drehungen
dynamisch bestimmen. Bspw. kann man die Trommel 118 vom
Gleichgewichtswinkel aus in zunehmende Winkelpositionen drehen,
bis ein maximaler oder minimaler Drehmomentwert aufgenommen wird.
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In
einem speziellen Beispiel lässt bei 502 die Trommel 118 sich
in von einer vorbestimmten fortschreitend weiter entfernten Winkelposition
drehen und das Drehmoment, das in jeder von ihnen zum Halten der
Trommel 118 nötig ist, analysieren, um zu ermitteln,
bei welcher das Waschgut auf der Innenfläche der Trommel 118 zu
gleiten bzw. zu rutschen beginnt. Aus der Winkelposition, bei der
der Rutschbeginn auftritt, lässt sich dann bei 506 der.
Schwerpunkt ermitteln.
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Die 11A–11D sind
schaubildliche Darstellungen, die die Änderung des Schwerpunkts der
Waschgut-Charge zeigen, während die Trommel 118 in
von einer vorbestimmten – bspw. einer Gleichgewichtslage 530 – aus
gedreht wird. Wie die 11A zeigt,
lässt sich annehmen, dass sich vordem Drehen der Trommel 118 das
Waschgut 524 allgemein am Tiefpunkt der Trommel 118 befindet.
Der Schwerpunkt 526 des Waschguts 524 liegt unter
der Rotationsachse 528 der Trommel 118 beabstandet von
dieser. Der Schwerpunkt 526 kann von der Anzahl, der Menge
und der Materialart der Artikel abhängen, die die Waschgut-Charge 524 bilden.
Wie in 11B gezeigt, verschiebt sich
beim Drehen der Trommel 118 aus der Gleichgewichtslage 530 in
eine erste Lage 532, wie mit dem Pfeil 533 gezeigt,
der Schwerpunkt 526 aus der Rotationsachse 528 und
ist auf die Rotationsachse 528 nicht mehr ausgerichtet. An
irgendeinem Punkt, während die Trommel 118 gedreht
und in von der Gleichgewichtslage 530 zunehmend beabstandeten
Lagen gehalten wird, kann das Waschgut 524 auf der Innenfläche
der Trommel 118 hinabgleiten, wenn der Effekt der Schwerkraft
die Reibung zwischen dem Waschgut 524 und der Innenfläche
der Trommel 118 übersteigt. An diesem Punkt nimmt
das Drehmoment zum Halten der Trommel 118 in von der Gleichgewichtslage 530 zunehmend
beabstandeten Winkelpositionen nicht weiter zu; hier lässt
sich in der Winkelposition unmittelbar vor dem Rutschbeginn des
Waschguts 524 ein Maximum des erforderlichen Drehmoments
feststellen.
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Die 11C und 11D zeigen,
wie die Waschgutmenge die Änderung des Schwerpunkts bei
drehender Trommel 118 beeinflusst. Wie in 11C gezeigt, ist die Waschgutmenge 524 derart, dass
die von der Trommel 118 gebildete Behandlungskammer 116 im
Wesentlichen ausgefüllt wird. Vor dem Drehen der Trommel 118 ist
der Schwerpunkt 526 des Waschguts allgemein mit der Rotationsachse 528 der
Trommel 118 ausgerichtet. Wie die 11D zeigt,
verschiebt sich, während die Trommel 118 aus der
Gleichgewichtslage 530 in die erste Lage 532 gedreht
wird, wie mit dem Pfeil 533 dargestellt, der Schwerpunkt 526 nur
unwesentlich, wenn überhaupt. Da das Waschgut 524 die
Behandlungskammer 116 im Wesentlichen ausfüllt,
lässt die Trommel 118 sich um 180° drehen,
ohne dass das Waschgut rutscht, was sich daran zeigt, dass das zum
Halten der Trommel 118 in einer bestimmten Winkellage erforderliche
Drehmoment nicht weiter zunimmt.
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Die
in den Winkellagen jeweils ermittelten Drehmomentwerte lassen sich
bei 506 mittels der Steuerung 114 analysieren,
um aus der Lage, in der das Waschgut 524 zu rutschen beginnt,
den Schwerpunkt des Waschguts zu bestimmen. Die Steuerung 114 verwendet
dann eine Aufsuchtabelle von Rutschlagen und den entsprechenden
Schwerpunktswerten. Der Wert für den Schwerpunkt kann den
relativen Ort der Schwerpunkts in der Trommel 118 anzeigen
oder einfach eine Ja-/Nein-Angabe sein, ob der Schwerpunkt aus der
Rotationsachse der Trommel 118 fällt oder nicht.
Lässt sich aus den Drehmomentdaten keine Rutschlage ermitteln,
kann die Steuerung 114 feststellen, dass die Trommel 118 vollständig
gefüllt ist, wie schaubildlich in den 11C–11D gezeigt,
und dass der Schwerpunkt nicht aus der Rotationsachse der Trommel 118 versetzt
liegt.
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In
einem weiteren Beispiel lässt sich bei 506 der
Schwerpunkt der Waschgut-Charge ermitteln, indem man das Drehmoment,
das erforderlich ist, um die Trommel 118 in unterschiedlichen
Winkellagen zu halten, mit der Waschgutmenge korreliert. Das Drehmoment τ zum
Halten der Trommel 118 in den verschiedenen Winkellagen
lässt sich mit der Masse und dem Schwerpunkt der Waschgut-Charge
nach der Formel τ = mgLsinθ bestimmen,
wobei m die Masse der Charge, g die Gravitationskonstante, L der
Abstand des Schwenkpunkts (Rotationsachse der Trommel) vom Schwerpunkt
der Charge und θ die Winkelablage von der Vertikalen (Gleichgewichtslage)
ist.
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Wie
schaubildlich in der 12 dargestellt, lässt
sich die Trommel 118 aus der Gleichgewichtslage 530 in
eine erste Lage 532 drehen, wie mit dem Pfeil 533 angedeutet,
und das Drehmoment aufnehmen, das nötig ist, um die Trommel 118 in
der ersten Lage 532 zu halten. Dann dreht man die Trommel 118 in
eine zweite Lage 534 (Pfeil 535) und eine dritte Lage 536 (Pfeil 538)
und nimmt jeweils das Drehmoment auf, das nötig ist, um
die Trommel in der zweiten bzw. der dritten Lage 534, 536 festzuhalten.
Die Trommel 118 lässt sich in eine beliebige Anzahl
von regel- oder unregelmäßig beabstandete Winkelpositionen
drehen, um den Schwerpunkt der Waschgut-Charge zu bestimmen.
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Die
in den Winkelpositionen jeweils ermittelten Drehmomentwerte lassen
sich bei 506 von der Steuerung 114 analysieren,
um den von der vorher bestimmten Waschgutmenge abhängigen
Schwerpunkt zu bestimmen. Die Waschgutmenge lässt sich unter
Benutzung – eines der oben offenbarten oder eines anderen
geeigneten Verfahrens bestimmen. Der Schwerpunkt einer Waschgut-charge
bestimmter Menge lässt sich bestimmen, indem man die ermittelten
Drehmomentwerte mit experimentell ermittelten Drehmomentwerten für
die entsprechenden Waschgutmengen vergleicht. Die experimentell
ermittelten Drehmomentwerte könnnen in einer Aufsuchtabelle von
Drehmomentwerten und den Chargenschwerpunkten entsprechenden Ausgangswerten
im Speicher 170 abgelegt sein. Alternativ kann man die
ermittelten Drehmomentwerte für die Winkellagen jeweils
einer Regressionsanalyse unterziehen und die Ergebnisse der Analyse
von der Steuerung 114 zum Ermitteln des Chargenschwerpunkts
auswerten lassen.
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Beim
Ermitteln des Chargenschwerpunkts bei 506 nach dem Verfahren 500 kann
es sich darum handeln, zu bestimmen, ob der Schwerpunkt der Waschgut-Charge
der Rotationsachse der Trommel 118 entspricht, alternativ
um das Bestimmen des relativen Orts des Schwerpunkts in der Trommel.
Bspw. kann das Bestimmen des Schwerpunkts des Waschguts bei 506 das
Ermitteln des Abstands L zwischen der Rotationsache der Trommel 118 und
dem Schwerpunkt des Waschguts beinhalten. Mit diesem Abstand L kann
die Steuerung 114 dann den relativen Ort des Schwerpunkts
des Waschguts in der Trommel 118 oder bestimmen, ob der
Schwerpunkt des Waschguts aus der Rotationsachse der Trommel 118 weiter
versetzt ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. In einem anderen
Beispiel lässt sich mit dem ermittelten Abstand L die relative
Lage des Schwerpunkts in der Trommel 118 relativ zu einem
XYZ-Koordinatensystem in ihr bestimmen, dessen Ursprung auf der
Rotationsachse der Trommel 118 liegt. In einem anderen
Beispiel lässt sich die Behandlungskammer 116 zu
Bereichen unterteilen und der Schwerpunkt nach dem Bereich in der
Trommel 118 definieren, in dem er sich befindet.
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Die
Bestimmung des Schwerpunkts bei 506 im Verfahren 500 lässt
sich von der Steuerung bei 212 im Verfahren 200 der 4 anwenden,
um zu ermitteln, ob der Schwerpunkt von der Rotationsachse der Trommel 118 versetzt
liegt. In einem Beispiel kann das Ermitteln des Schwerpunkts 506 im
Verfahren 500 einer Bestimmung bei 212 entsprechen,
ob der Schwerpunkt von der Rotationsachse versetzt liegt. In einem
anderen Beispiel kann die Steuerung 114 bei 506 des
Verfahrens 500 feststellen, dass der Schwerpunkt der Trommel
sich in einem vorbestimmten Bereich in der Trommel 118 befindet,
und dann bei 212 im Verfahren 200 auf Grund des
Bereichs, in dem der Schwerpunkt liegt (Bestimmung bei 506 im Verfahren 500)
bestimmen, ob er von der Rotationsachse versetzt liegt.
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Bspw.
kann man die Behandlungskammer 116 zu zwei konzentrischen
Bereichen unterteilen, d. h. einen inneren und einen äußeren
Bereich jeweils mit einer Zentralachse entsprechend der Rotationsachse
der Trommel 118. Der innere Bereich kann den Bereich in
der Behandlungskammer 116 enthalten, der der Rotationsachse
der Trommel 118 entspricht. Der äußere
Bereich kann den inneren Bereich umgeben und sich allgemein vom
inneren Bereich zu den Seitenwänden der Trommel 118 erstrecken.
Der äußere Bereich kann demjenigen entsprechen,
in dem der Schwerpunkt sich als von der Rotationsachse der Trommel
versetzt feststellen lässt. Stellt die Steuerung – bei 506 im
Verfahren 500 – fest, dass der Schwerpunkt sich
im äußeren Bereich befindet, kann diese Feststellung
von der Steuerung 114 bei 212 im Verfahren 200 benutzt
werden, um festzustellen, dass der Schwerpunkt aus der Rotationsachse
der Trommel 118 versetzt liegt.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung zum Bestimmen der Waschgutmenge nach
vorliegender Erfindung sind dahingehend vorteilhaft, dass sie dazu anwendbar
sind, zu bestimmen, welches von zwei Verfahren zur Mengenbestimmung
weniger wahrscheinlich zur natürlichen Abnutzung des Waschguts beiträgt.
Für große Waschgut-Chargen wird ein Verfahren,
das auf einer herkömmlichen trägheitsbasierten
Methodik basiert und oft hohe Drehzahlen und/oder Beschleunigungen
erfordert, zur natürlichen Abnutzung der Waschgut-Charge
eher beitragen als das erste Bestimmungsverfahren. Große Waschgut-Chargen
können solche mit hohem Gewicht und auch solche mit hohem
Volumen beinhalten, die die Behandlungskammer im Wesentlichen ausfüllen.
Die Verfahren zum Bestimmen der ersten Waschgutmenge, wie oben beschrieben,
sind vorteilhaft, weil sie mit zwei Drehzahlen (unter der Mitnahmedrehzahl)
und zwei Beschleunigungen arbeiten, in Folge derer weniger mechanische
Energie auf das Waschgut übertragen wird als bei trägheitsbasierten Verfahrensweisen.
Das Bestimmen des Schwerpunkts des Waschguts unterstützt
auch ein Bestimmen desjenigen Verfahrens, das weniger wahrscheinlich
zur natürlichen Abnutzung des Waschguts beiträgt.
Mit dem Bestimmen des Schwerpunkts des Waschguts erhält
man ein Verfahren, mit dem sich bestimmen lässt, wann ein
oder mehrere schwere oder großvolumige Waschgut-Artikel
sich in der Trommel befinden. Während großvolumige
Artikel ein geringes Gewicht haben können, ist für
sie das erste Verfahren zur Waschgutmengenbestimmung eher geeignet,
denn es wird weniger wahrscheinlich zur natürlichen Abnutzung
des Waschguts beitragen als das zweite, auf der Trägheit
basierende Verfahren. Das Verfahren und die Vorrichtung, die hier
beschrieben sind, ermöglichen ein Bestimmen, ob ein Verfahren
der Waschgut-Mengenbestimmung auf Trägheitsbasis wahrscheinlich
zur natürlichen Abnutzung des Waschguts beiträgt,
und liefern ein alternatives Verfahren, falls sich ergibt, dass
das trägheitsbasierte Verfahren zur natürlichen
Abnutzung des Waschguts beiträgt.
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Während
die Erfindung oben speziell in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen
derselben beschrieben ist, ist einzusehen, das dies zur Erläuterung,
nicht zur Einschränkung erfolgte. Im Rahmen der vorangehenden
Offenbarung und der Zeichnungen sind sinnvolle Varianten und Abänderungen möglich,
ohne den Grundgedanken der Erfindung, wie er in den beigefügten
Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6505369 [0043]
- - US 7162759 [0044]
