DE102010031266A1

DE102010031266A1 - Verfahren zum Erkennen eines Ausfalls eines Riemens in einem Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken

Info

Publication number: DE102010031266A1
Application number: DE102010031266A
Authority: DE
Inventors: Heiko Jahnke; Jörg Skrippek
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2012-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Ausfalls eines Riemens (4) in einem Haushaltsgerät (1) zur Pflege von Wäschestücken, wobei in einem funktionstüchtigen Zustand des Riemens (4) eine Wäschetrommel (2) über den Riemen (4) durch einen Antriebsmotor (3) angetrieben wird, und wobei zum Erkennen des Ausfalls zumindest eine physikalische Messgröße (n, I) des Antriebsmotors (3) erfasst wird und anhand von Messwerten für die Messgröße (n, I) mittels einer Steuereinrichtung (5) erkannt wird, ob der Riemen (4) ausgefallen ist oder nicht. Die Erfindung betrifft auch ein Haushaltsgerät (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Ausfalls eines Riemens in einem Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken. In einem funktionstüchtigen Zustand des Riemens wird eine Wäschetrommel über den Riemen durch einen Antriebsmotor angetrieben. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken, welches eine Wäschetrommel zur Aufnahme der Wäschestücke, einen Antriebsmotor zum Antreiben der Wäschetrommel, wie auch einen Riemen zum Koppeln der Wäschetrommel mit dem Antriebsmotor und eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors aufweist.
Es ist Stand der Technik, dass Riemenantriebe in Haushaltsgeräten, wie beispielsweise in Waschmaschinen, eingesetzt werden. Wäschetrommeln von Waschmaschinen können über einen Riemen mit einem Rotor des Antriebsmotors gekoppelt sein, so dass die Übertragung eines Drehmoments von dem Antriebsmotor auf die Wäschetrommel unter Vermittlung des Riemens erfolgt. Im Stand der Technik verbleibt der Antriebsmotor auch dann weiter im Betrieb, wenn der Riemen ausfällt, also beispielsweise wenn der Riemen gerissen ist. Aus DE 101 35 191 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen eines solchen Riemenrisses bekannt. Bei diesem Verfahren werden Messwerte eines optischen Sensors zur Erfassung der Laugentrübung bei einem ruhenden und bewegten Antriebsmotor erfasst. Die erfassten Messwerte werden zueinander in Relation gesetzt und ggf. mit einem Sollwert verglichen. Aus diesem Vergleich kann festgestellt werden, ob sich die Wäschetrommel tatsächlich bewegt oder die Trommel aufgrund eines Riemenrisses sich nicht bewegt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken besonders sicher und zuverlässig betrieben werden kann und insbesondere wie ein Riemenriss mit geringem Aufwand festgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, wie auch durch ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zum Erkennen eines Ausfalls eines Riemens in einem Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken ausgelegt. In einem funktionstüchtigen Zustand des Riemens wird eine Wäschetrommel über den Riemen durch einen Antriebsmotor angetrieben. Zum Erkennen des Ausfalls des Riemens wird zumindest eine physikalische Messgröße des Antriebsmotors erfasst, und anhand von Messwerten für die Messgrößen wird mittels einer Steuereinrichtung erkannt, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht. Dabei ist insbesondere von Vorteil, dass keine zusätzlichen Sensoren zur Erkennung eines Riemenrisses erforderlich sind, da solche Messgrößen des Antriebsmotors zur Regelung desselben schon erfasst werden.
Also wird der erfindungsgemäße Effekt dadurch erzielt, dass ein Ausfall des Riemens anhand von Messwerten einer Messgröße des Antriebsmotors erkannt wird. Erstmals erfolgt überhaupt eine Erkennung des Ausfalls des Riemens mithilfe einer Steuereinrichtung. Eine solche Detektion eines Ausfalls des Riemens – also beispielsweise eines Riemenrisses – hat gegenüber dem Stand der Technik diverse Vorteile: In vorteilhafter Weise kann der Betrieb des Haushaltsgerätes – also beispielsweise ein Waschprozess – nach Erkennen eines Ausfalls des Riemens sofort beendet werden. Es kann somit einerseits elektrische Energie durch das Abschalten von elektrischen Verbrauchern des Haushaltsgerätes – wie beispielsweise des Antriebsmotors und/oder einer Heizung und/oder einer Pumpe und/oder eines Gebläses – gespart werden; andererseits können somit andere Ressourcen gespart werden, nämlich beispielsweise Wasser – dies durch Abschalten von Ventilen. Außerdem kann eine mechanische Beschädigung von Komponenten des Haushaltsgerätes bedingt durch den ausgefallenen Riemen verhindert werden, da eine zufällige Bewegung eines gegebenenfalls an dem Antriebsmotor eingeklemmten Riemens verhindert werden kann. Auch eine unnötige Auslastung des Antriebsmotors kann durch dessen Abschalten verhindert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass irreführende softwarespezifische Folgefehler bei der Steuerung eines Betriebsprozesses, die bei der Verarbeitung und Auswertung eines auch beim ausgefallenen Riemen weiterhin vorhandenen Drehzahlsignals einer Tachoeinrichtung auftreten könnten, durch das Abschalten des Antriebsmotors vermieden werden. Auch für einen Entwicklungsprozess von Haushaltsgeräten bietet die erfindungsgemäße Lösung einen Vorteil: Der Antriebsmotor kann nämlich nach Erkennen eines Ausfalls des Riemens auch bei internen – d. h. werkseitig durchgeführten – Dauerlauftests abgeschaltet werden. Solche Tests ermöglichen es, eine tatsächliche Lebensdauer von Komponenten des Haushaltsgerätes zu ermitteln. Durch das Abschalten des Antriebsmotors im Falle eines Ausfalls des Riemens wird somit vermieden, dass falsche Aussagen über die Lebensdauer bei solchen Dauerlauftests geliefert werden.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass eine leere Wäschetrommel ohne Wäschebeladung die Konfiguration darstellt, welche dem riemengekoppelten Antriebsmotor das geringste Lastmoment im regulären Waschbetrieb entgegenbringt. Fällt nun der Riemen aus, so erfolgt keine Lastankopplung zum Antriebsmotor, so dass das resultierende Lastmoment nahezu Null ist. Dies kann durch eine Auswertung einer physikalischen Messgröße des Antriebsmotors erkannt werden.
Das Haushaltsgerät kann beispielsweise eine Waschmaschine, ein Waschtrockner oder ein Wäschetrockner sein.
Es erweist sich demnach als besonders vorteilhaft, wenn der Antriebsmotor durch die Steuereinrichtung dann abgeschaltet wird, wenn der Ausfall des Riemens erkannt wird. Dann kommen nämlich die Vorteile der Erfindung vollständig zum Tragen, und es wird ein prozesssicherer Betrieb des Haushaltsgerätes erzielt.
In einer Ausführungsform wird für die erfasste Messgröße ein Referenzwertebereich vorbestimmt, und es wird zum Erkennen des Ausfalls des Riemens durch die Steuereinrichtung überprüft, ob ein Messwert der Messgröße in den vorbestimmten Referenzwertebereich fällt oder nicht. Fällt ein Messwert oder eine vorbestimmte Vielzahl von Messwerten in den vorbestimmten Referenzwertebereich, so wird dies durch die Steuereinrichtung dahingehend interpretiert, dass der Riemen ausgefallen ist. Die Steuereinrichtung kann in einem solchen Fall – wie bereits ausgeführt – den Antriebsmotor abschalten. Ein entsprechender Referenzwertebereich kann beispielsweise bereits im Entwicklungsprozess des Haushaltsgerätes vordefiniert und in der Steuereinrichtung in Form von Daten gespeichert werden. Es gelingt durch das Vorbestimmen des Referenzwertebereichs für die erfasste Messgröße, einen Ausfall des Riemens ohne viel Rechen- und Datenverarbeitungsaufwand zu erkennen. Mit dem Referenzwertebereich wird quasi ein Referenzwert – nämlich ein Grenzwert des Wertebereichs – vordefiniert, mit dem die Messwerte der Messgröße verglichen werden können. Werden nun während des Betriebes die Messwerte der Messgröße mit dem Referenzwert verglichen, so kann bei Überschreitung bzw. bei Unterschreitung des Grenzwertes darauf geschlossen werden, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht.
Der für die erfassten Messwerte der Messgröße in der Entwicklung vorbestimmte Referenzwertebereich bzw. Referenzwert kann beispielsweise unter Berücksichtigung des Typs des eingesetzten Antriebsmotors und/oder des Typs der Wäschetrommel und/oder des Typs des Riemens vordefiniert werden. Somit kann für unterschiedliche Hardwarevarianten des Haushaltsgerätes jeweils der optimale Referenzwertebereich bzw. Referenzwert für die Messwerte der Messgröße vorbestimmt werden.
Für die erfassten Messwerte der Messgröße können auch unterschiedliche Referenzwertebereiche bzw. Referenzwerte für unterschiedliche Werte zumindest eines Betriebsparameters des Haushaltsgerätes in der Steuereinrichtung abgelegt werden. Zum Beispiel können unterschiedliche Referenzwertebereiche bzw. Referenzwerte für unterschiedliche Temperaturwerte des Antriebsmotors und/oder der Umgebung vordefiniert werden. Die Steuereinrichtung kann dann in Abhängigkeit von einem gemessenen Parameterwert – insbesondere einer gemessenen Temperatur – die erfassten Messwerte mit einem solchen Referenzwert vergleichen, welcher dem gemessenen Parameterwert zugeordnet ist. Somit können Fehler bei der Überprüfung des Zustands des Riemens ausgeschlossen werden.
Ergänzend oder alternativ kann durch die Steuereinrichtung ein Verlauf der Messgröße über der Zeit ausgewertet werden, und in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der Messgröße kann erkannt werden, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von der Form des zeitlichen Verlaufs feststellt, ob ein Ausfall des Riemens vorliegt oder nicht. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung einen Anstieg bzw. eine Steigung des Verlaufs ermitteln und in Abhängigkeit von dieser Steigung einen Ausfall des Riemens detektieren.
Die Form des Verlaufs – insbesondere die Steigung – kann beispielsweise mit einer vorgegebenen Referenzform – insbesondere einer Referenzsteigung – verglichen werden. Auch diese Ausführungsform sorgt für eine aufwandsarme und zuverlässige Feststellung darüber, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht.
Als Messgröße kann beispielsweise eine Drehzahl des Antriebsmotors erfasst werden, und die Steuereinrichtung kann anhand von Messwerten für die Drehzahl erkennen, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht. Diese Ausführungsform kann besonders vorteilhaft auf einen Universalmotor als Antriebsmotor angewandt werden. Bei einem solchen Antriebsmotor erfolgt die Einstellung der Drehzahl mithilfe eines elektrischen Schalters, nämlich eines Triacs. Der Anlauf eines Universalmotors erfolgt in der Regel gesteuert mit einem stetig zunehmenden Zündwinkel des Triacs, bis ein Drehzahlsignal einer Tachoeinrichtung vorhanden ist und auf eine Drehzahlregelung abhängig von dem Drehzahlsignal umgeschaltet werden kann. Die Drehzahl des Antriebsmotors – und insbesondere ein zeitlicher Verlauf der Drehzahl – liefert eine eindeutige Aussage darüber, welches Lastmoment auf den Antriebsmotor wirkt. Anhand von Messwerten für die Drehzahl kann die Steuereinrichtung somit mit hoher Genauigkeit und hoher Wahrscheinlichkeit feststellen, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn eine für das Erreichen eines vorbestimmten Wertes durch die Drehzahl erforderliche Zeitdauer durch die Steuereinrichtung ermittelt wird. Dann kann die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von dieser Zeitdauer erkennen, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht. Diese Ausführungsform beruht auf der Tatsache, dass ein belasteter Antriebsmotor eine längere Zeitdauer als ein unbelasteter benötigt, um eine bestimmte Drehzahl zu erreichen. Diese Zeitdauer liefert somit einen eindeutigen Hinweis darauf, ob das Lastmoment von der Trommel über den Riemen an den Antriebsmotor übertragen wird und der Riemen somit funktionstüchtig ist oder nicht. Eine solche Vorgehensweise zeigt sich beispielsweise bei einem Universalmotor als Antriebsmotor als besonders vorteilhaft. Wie bereits ausgeführt, erfolgt der Anlauf eines solchen triac-gesteuerten Universalmotors in der Regel gesteuert mit einem stetig zunehmenden Zündwinkel bis ein Drehzahlsignal einer Tachoeinrichtung vorhanden ist und eine Regelung der Drehzahl abhängig von diesem Drehzahlsignal erfolgen kann. Also erfolgt bei einem Universalmotor zunächst eine Steuerung der Drehzahl, bevor dann in einen Regelungsbetrieb übergegangen wird. Wird nun die Zeitdauer gemessen, welche zum Erreichen einer Motordrehzahlschwelle erforderlich ist, so stellt diese Zeitdauer eine geeignete Messgröße für die Erkennung eines ausgefallenen Riemens dar. Bei einem mit einer Tachoeinrichtung ausgestatteten Universalmotor kann der vorbestimmte Grenzwert für die Drehzahl – also die Drehzahlschwelle – in einem Wertebereich von 50 Umdrehungen pro Minute bis 200 Umdrehungen pro Minute liegen, insbesondere in einem Wertebereich von 100 Umdrehungen pro Minute bis 200 Umdrehungen pro Minute. Zahlreiche Messungen haben gezeigt, dass diese Drehzahl bei einem funktionstüchtigen Riemen nach circa 0,6 Sekunden erreicht wird, während bei einem ausgefallenen Riemen eine Zeitdauer von etwa 0,3 Sekunden für das Erreichen des vorbestimmten Wertes durch die Drehzahl erforderlich ist. Demnach kann ein Referenzwert für die Zeitdauer beispielsweise auf 0,45 Sekunden festgesetzt werden. Fällt dann die gemessene Zeitdauer in einen Referenzwertebereich von 0 Sekunden bis 0,45 Sekunden – ist also kleiner als der Referenzwert –, so interpretiert dies die Steuereinrichtung als einen Ausfall des Riemens. Somit würde jeder Motoranlauf mit einer Zeitdauer kleiner als 0,45 Sekunden dem Fall eines ausgefallenen Riemens entsprechen.
Der für die gemessene Zeitdauer in der Entwicklung vorbestimmte Referenzwert kann beispielsweise unter Berücksichtigung des Typs des eingesetzten Antriebsmotors und/oder des Typs der Wäschetrommel und/oder des Typs des Riemens vordefiniert werden. Somit kann für unterschiedliche Hardwarevarianten des Haushaltsgerätes jeweils ein optimaler Referenzwertebereich für die Zeitdauer gewählt werden.
Es können auch unterschiedliche Referenzwerte für unterschiedliche Werte zumindest eines Betriebsparameters des Haushaltsgerätes in der Steuereinrichtung abgelegt werden. Insbesondere können unterschiedliche Referenzwerte für unterschiedliche Temperaturwerte des Antriebsmotors und/oder der Umgebung vordefiniert werden. Die Steuereinrichtung kann dann in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur die erfasste Zeitdauer mit dem jeweils der gemessenen Temperatur zugeordneten Referenzwert vergleichen. Somit werden Fehler bei der Überprüfung des Zustands des Riemens ausgeschlossen.
Ergänzend oder alternativ kann als Messgröße auch ein elektrischer Motorstrom erfasst werden. Dann kann die Steuereinrichtung anhand von Messwerten für den Motorstrom erkennen, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht. Wird der Motorstrom zusätzlich zur Drehzahl erfasst, so kann anhand von Messwerten des Motorstromes beispielsweise eine Plausibilisierung einer bereits anhand von Messwerten der Drehzahl gelieferten Aussage über den Zustand des Riemens erfolgen. Diese Ausführungsform macht sich die Tatsache zunutze, dass die Amplitude des Motorstroms proportional dem anliegenden Lastmoment ist. Wird nun beispielsweise der Effektivwert und/oder Spitzwert des Motorstromes gemessen, so kann die Steuereinrichtung anhand dieser Messwerte eindeutig feststellen, ob der Riemen funktionstüchtig ist oder nicht. Beispielsweise bei einem Universalmotor – insbesondere in dem Regelungsbetrieb – ist der resultierende Motorstrom proportional dem anliegenden Lastmoment. Jedoch ist diese Proportionalität auch bei einem Synchronmotor mit Permanentmagneten bzw. einem bürstenlosen Gleichstrommotor (BLDC) gegeben. Zahlreiche Versuche – angewandt auf einen Universalmotor – haben gezeigt, dass sich bei einer Trommeldrehzahl von etwa 50 Umdrehungen pro Minute ein Spitzwert des Motorstromes von etwa 1,5 Ampere bei einem funktionstüchtigen Riemens sowie ein Spitzwert des Motorstromes von etwa 2,4 Ampere bei einem ausgefallenen Riemen ergeben. Durch entsprechendes Festsetzen eines Referenzwertes für die Messwerte des Motorstromes – beispielsweise bei 1, 8 Ampere oder 1,9 Ampere oder 2,0 Ampere – kann somit ein robustes Kriterium definiert werden, nach welchem die Steuereinrichtung einen Ausfall des Riemens detektieren kann.
Die Steuereinrichtung kann bei der Überprüfung, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht, auch zumindest einen weiteren Parameter des Haushaltsgerätes berücksichtigen. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung auch die Amplitude einer Netzspannung und/oder die jeweils momentane Temperatur des Antriebsmotors und/oder der Umgebung und/oder die jeweils momentane Drehzahl des Antriebsmotors berücksichtigen. Ergänzend oder alternativ kann die Steuereinrichtung auch die vorhandene Hardwarekonfiguration berücksichtigen, nämlich insbesondere den Motortyp und/oder den Typ des Riemens und/oder den Typ der Wäschetrommel und dergleichen. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass der vorbestimmte Referenzwertebereich bzw. der vorbestimmte Referenzwert bzw. Grenzwert, mit welchem die Messwerte der Messgröße verglichen werden, in Abhängigkeit von zumindest einem der genannten Parameter variiert. Auch die genannte Referenzform des zeitlichen Verlaufs der Messgröße – insbesondere die Referenzsteigung – kann in Abhängigkeit von zumindest einem der genannten Parameter variieren. Beispielsweise kann die Abhängigkeit von den beeinflussenden Parametern bei der Festlegung eines Referenzwertes für die Messwerte der Messgröße durch eine entsprechende Korrekturkennlinie kompensiert werden. Auf diesem Weg gelingt es, stets eine genaue Aussage über den Zustand des Riemens zu treffen.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltsgerät zu Pflege von Wäschestücken umfasst eine Wäschetrommel zur Aufnahme der Wäschestücke, einen Antriebsmotor zum Antreiben der Wäschetrommel, einen Riemen zum Koppeln der Wäschetrommel mit dem Antriebsmotor, wie auch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, anhand von Messwerten für eine erfasste Messgröße des Antriebsmotors zu erkennen, ob der Riemen ausgefallen ist oder nicht.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Haushaltsgerät.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder auch in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand einzelner bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wie auch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
2 einen zeitlichen Verlauf einer Drehzahl eines Antriebsmotors bei einem funktionstüchtigen Riemen einerseits und einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl bei einem ausgefallenen Riemen andererseits.
Ein in 1 gezeigtes Haushaltsgerät 1 kann beispielsweise eine Waschmaschine, ein Waschtrockner oder ein Wäschetrockner sein. Das Haushaltsgerät 1 umfasst eine Wäschetrommel 2, in welche Wäschestücke aufgenommen werden können, nämlich durch eine in einem Gehäuse ausgebildete Durchgangsöffnung. Zum Antreiben der Wäschetrommel 2 befindet sich in dem Haushaltsgerät 1 ein Antriebsmotor 3, welcher im Ausführungsbeispiel ein Universalmotor ist. Der Rotor des Antriebsmotors 3 ist über einen Riemen 4 mit der Wäschetrommel 2 gekoppelt. Die Wäschetrommel 2 wird durch den Antriebsmotor 3 angetrieben, nämlich über den Riemen 4. Der Riemen 4 bildet zusammen mit gegebenenfalls vorhandenen Riemenscheiben insgesamt eine Riemenantriebsvorrichtung 7 für die Wäschetrommel 2.
Eine Steuereinrichtung 5 steuert den Antriebsmotor 3 an. Und zwar kann die Steuereinrichtung 5 eine Drehzahl des Antriebsmotors 3 und somit eine Drehzahl der Wäschetrommel 2 beliebig einstellen. Der als Universalmotor ausgebildete Antriebsmotor 3 kann beispielsweise mithilfe eines Triacs – also eines elektrischen Schalters – bestromt werden, und der Triac kann durch die Steuereinrichtung 5 angesteuert werden.
Im Ausführungsbeispiel kann die Steuereinrichtung 5 einen Mikrocontroller und/oder einen digitalen Signalprozessor und/oder einen Speicher aufweisen.
Die Steuereinrichtung 5 kann einen solchen Fall erkennen, in welchem kein Drehmoment vom Antriebsmotor 3 auf die Wäschetrommel 2 übertragen wird bzw. kein Lastmoment an dem Antriebsmotor 3 anliegt. Also kann die Steuereinrichtung 5 einen Leerlauf des Antriebsmotors 3 erkennen. Einen solchen Fall interpretiert die Steuereinrichtung 5 dahingehend, dass ein Ausfall des Riemens 4 vorliegt, also beispielsweise dass der Riemen 4 einen Riemenriss aufweist. In einem solchen Falle schaltet die Steuereinrichtung 5 den Antriebsmotor 3 ab, wie auch alle anderen elektrischen Verbraucher des Haushaltsgerätes 1. die Steuereinrichtung 5 kann darüber hinaus auf einer Anzeigeeinrichtung des Haushaltsgerätes 1 entsprechende Informationen über den ausgefallenen Riemen 4 anzeigen.
Zum Erkennen eines Ausfalls des Riemens 4 werden im Ausführungsbeispiel physikalische Messgrößen des Antriebsmotors 3 erfasst. Und zwar wird zum einen eine Drehzahl n des Antriebsmotors 3 erfasst, nämlich mithilfe einer Tachoeinrichtung 6; die Tachoeinrichtung 6 übermittelt Messwerte für die Drehzahl n an die Steuereinrichtung 5. Zum anderen wird ein Motorstrom I des Antriebsmotors 3 erfasst, nämlich derjenige elektrische Strom, der über den Triac fließt. Messwerte für den Motorstrom I werden ebenfalls an die Steuereinrichtung 5 übermittelt, nämlich von einer Stromerfassungseinrichtung. Eine solche Stromerfassungseinrichtung kann beispielsweise einen Messwiderstand (Shunt) aufweisen, der in Reihe zum Triac geschaltet ist.
Also erfasst die Steuereinrichtung 5 als Messgrößen die Drehzahl n, wie auch den Motorstrom I. Anhand von Messwerten für die Drehzahl n einerseits sowie anhand von Messwerten für den Motorstrom I andererseits kann die Steuereinrichtung 5 erkennen, ob der Riemen 4 ausgefallen ist oder nicht. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass die Steuereinrichtung 5 die Messgrößen n, I unabhängig voneinander auswertet und zwei unabhängige Aussagen über den Zustand des Riemens 4 trifft. Diese Aussagen können dann verglichen bzw. plausibilisiert werden. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 5 nur dann den Riemen 4 als ausgefallen betrachten, wenn beide Überprüfungen ergeben, dass der Riemen 4 ausgefallen ist.
Bei dem als Universalmotor ausgebildeten Antriebsmotor 3 erfolgt bei dessen Inbetriebnahme zunächst eine Steuerung der Drehzahl n, indem der Triac mit einem stetig zunehmenden Zündwinkel angesteuert wird. Ist dann ein Drehzahlsignal der Tachoeinrichtung 6 vorhanden bzw. erreicht die Drehzahl n einen bestimmten Wert, so wird in einen Regelungsbetrieb übergegangen, in welchem die Steuereinrichtung 5 die Drehzahl n des Antriebsmotors 3 regelt. Im Ausführungsbeispiel ermittelt die Steuereinrichtung 5 eine Zeitdauer t_G, welche zum Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes n_G durch die Drehzahl n erforderlich ist. Dieser Grenzwert n_G kann beispielsweise dem Wert entsprechen, bei welchem ein brauchbares Drehzahlsignal von der Tachoeinrichtung vorhanden ist. Bei einem Universalmotor kann der Grenzwert n_G beispielsweise 100 Umdrehungen pro Minute betragen.
In 2 sind zwei Verläufe der Drehzahl n über der Zeit t dargestellt, nämlich ein Verlauf V1 für den Fall eines funktionstüchtigen bzw. ordnungsgemäßen funktionierenden Riemens 4, wie auch ein Verlauf V2 für den Fall eines ausgefallenen Riemens 4. Zu einem Zeitpunkt t₀ erfolgt die Inbetriebnahme des Antriebsmotors 3 durch die Steuereinrichtung 5. Auf der y-Achse ist der Grenzwert n_G aufgetragen. Ist der Riemen 4 funktionstüchtig, so erreicht die Drehzahl n – wie aus 2 hervorgeht – den Grenzwert n_G zu einem Zeitpunkt t₂. Die Steuereinrichtung 5 erfasst dann eine Zeitdauer t_G2, die zum Erreichen des Grenzwertes n_G erforderlich war. Diese Zeitdauer t_G2 beträgt beispielsweise etwa 0,6 Sekunden. Diese Zeitdauer t_G2 vergleicht die Steuereinrichtung 5 mit einem abgelegten Referenzwert t_R, der beispielsweise 0,45 Sekunden betragen kann. Die Steuereinrichtung 5 stellt fest, dass die gemessene Zeitdauer t_G2 größer als der vorbestimmte Referenzwert t_R ist. Die Steuereinrichtung 5 wertet dies dahingehend aus, dass der Riemen 4 ordnungsgemäß funktioniert.
Weist der Riemen 4 nun einen Riemenriss auf und fällt aus, so liegt kein Lastenmoment an dem Antriebsmotor 3 an. Es liegt ein Leerlauf des Antriebsmotors 3 vor. In einem solchen Falle erreicht die Drehzahl n – siehe den Verlauf V2 – den Grenzwert n_G bereits zu einem Zeitpunkt t₁, der deutlich früher als der Zeitpunkt t₂ liegt. Die Steuereinrichtung 5 erfasst hier eine Zeitdauer t_G1, nach welcher die Drehzahl n den Grenzwert n_G erreicht hat. Diese Zeitdauer t_G, beträgt beispielsweise 0,3 Sekunden. Die Steuereinrichtung 5 stellt fest, dass diese Zeitdauer t_G1 kleiner als der abgelegte Referenzwert t_R von 0,45 Sekunden ist. Dies wertet die Steuereinrichtung 5 dahingehend aus, dass der Riemen 4 ausgefallen ist.
Dies bedeutet, dass die Steuereinrichtung 5 anhand von Messwerten der Drehzahl n feststellen kann, ob der Riemen 4 ausgefallen ist oder nicht. Gleichfalls kann die Steuereinrichtung 5 beispielsweise eine Steigung Δn/Δt der Verläufe V1, V2 der Drehzahl n erfassen und in Abhängigkeit von dieser Steigung Δn/Δt erkennen, ob der Riemen 4 ausgefallen ist oder nicht. Auch für die Steigung Δn/Δt kann in der Steuereinrichtung 5 ein Referenzwert abgelegt sein, mit welchem die Steuereinrichtung 5 die erfasste Steigung Δn/Δt vergleicht.
Auch die Messwerte für den Motorstrom I liefern eindeutige Aussagen darüber, ob der Riemen 4 ordnungsgemäß funktioniert oder nicht. Die Steuereinrichtung 5 kann beispielsweise die Spitzenwerte und/oder die Effektivwerte des Motorstromes I mit einem abgelegten Referenzwert vergleichen und in Abhängigkeit von einem Ergebnis dieses Vergleichs feststellen, ob der Riemen 4 ausgefallen ist oder nicht. Ein Referenzwert für den Spitzenwert des Stromes I kann beispielsweise bei 1,8 Ampere oder 1,9 Ampere oder 2 Ampere liegen.
Alle genannten Referenzwerte bzw. Referenzwertebereich können auch in Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern des Haushaltsgerätes variieren. Und zwar können für unterschiedliche Temperaturen des Antriebsmotors unterschiedliche Referenzwerte bzw. Referenzwertebereiche vordefiniert werden. Auch für unterschiedliche Amplituden der Netzspannung können entsprechend unterschiedliche Referenzwerte bzw. Referenzwertebereiche vorbestimmt werden. Entsprechend können für unterschiedliche Typen des Antriebsmotors 3 und/oder des Riemens 4 und/oder der Wäschetrommel 2 ebenfalls verschiedene Referenzwerte bzw. Referenzwertebereiche vordefiniert werden. Dann kann die Steuereinrichtung 5 stets mit hoher Genauigkeit und hoher Wahrscheinlichkeit feststellen, ob ein Ausfall des Riemens vorliegt oder nicht.
Bezugszeichenliste

1: Haushaltsgerät
2: Wäschetrommel
3: Antriebsmotor
4: Riemen
5: Steuereinrichtung
6: Tachoeinrichtung
7: Riemenantriebsvorrichtung
I: Motorstrom
n: Drehzahl
n_G: Grenzwert
t₀, t₁, t₂: Zeitpunkte
V1, V2: Verläufe
t_G, t_G1, t_G2: Zeitdauer
t_R: Referenzwert
t: Zeit
Δn/Δt: Steigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10135191 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Erkennen eines Ausfalls eines Riemens (4) einer Riemenantriebsvorrichtung (7) in einem Haushaltsgerät (1) zur Pflege von Wäschestücken, wobei in einem funktionstüchtigen Zustand des Riemens (4) eine Wäschetrommel (2) über den Riemen (4) durch einen Antriebsmotor (3) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen des Ausfalls zumindest eine physikalische Messgröße (n, I) des Antriebsmotors (3) erfasst wird und anhand von Messwerten der Messgröße (n, I) mittels einer Steuereinrichtung (5) erkannt wird, ob der Riemen (4) ausgefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die erfasste Messgröße (n, I) ein Referenzwertebereich vorbestimmt wird und zum Erkennen des Ausfalls durch die Steuereinrichtung (5) überprüft wird, ob ein Messwert der Messgröße (n, I) in den vorbestimmten Referenzwertebereich fällt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch die Steuereinrichtung (5) ein Verlauf (V1, V2) der Messgröße (n, I) über der Zeit (t) ausgewertet wird und in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf (V1, V2) der Messgröße (n, I) erkannt wird, ob der Riemen (4) ausgefallen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Drehzahl (n) des Antriebsmotors (3) als Messgröße (n, I) erfasst wird und anhand von Messwerten für die Drehzahl (n) durch die Steuereinrichtung (5) erkannt wird, ob der Riemen (4) ausgefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine für das Erreichen eines vorbestimmten Grenzwertes (n_G) durch die Drehzahl (n) erforderliche Zeitdauer (t_G1, t_G2) durch die Steuereinrichtung (5) ermittelt wird und in Abhängigkeit von dieser Zeitdauer (t_G1, t_G2) erkannt wird, ob der Riemen (4) ausgefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei für die ermittelte Zeitdauer (t_G1, t_G2) ein Referenzwert (t_R) vorgegeben wird und abhängig von einem Vergleich der ermittelten Zeitdauer (t_G1, t_G2) mit dem Referenzwert (t_R) der Ausfall des Riemens (4) durch die Steuereinrichtung (5) erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Riemen (4) dann durch die Steuereinrichtung (5) als ausgefallen erkannt wird, wenn die Zeitdauer (t_G1, t_G2) kleiner als der Referenzwert (t_R) ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Referenzwert (t_R) für die Zeitdauer (t_G1, t_G2) unter Berücksichtigung eines Typs des Antriebsmotors (3) und/oder eines Typs der Wäschetrommel (2) und/oder eines Typs des Riemens (4) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elektrischer Motorstrom (I) des Antriebsmotors (3) als Messgröße (n, I) erfasst wird und anhand von Messwerten für den Motorstrom (I) durch die Steuereinrichtung (5) erkannt wird, ob der Riemen (4) ausgefallen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei für die Messwerte des Motorstromes (I) ein Referenzwert vorgegeben wird und abhängig von einem Vergleich der Messwerte des Motorstromes (I) mit dem Referenzwert der Ausfall des Riemens (4) durch die Steuereinrichtung (5) erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Ausfall ein Riss des Riemens (4) erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebsmotor (3) durch die Steuereinrichtung (5) dann abgeschaltet wird, wenn der Ausfall des Riemens (4) erkannt wird.
Haushaltsgerät (1) zur Pflege von Wäschestücken, mit einer Wäschetrommel (2) zur Aufnahme der Wäschestücke, mit einem Antriebsmotor (3) zum Antreiben der Wäschetrommel (2), mit Riemenantriebsvorrichtung (7) mit einem Riemen (4) zum Koppeln der Wäschetrommel (2) mit dem Antriebsmotor (3), und mit einer Steuereinrichtung (5) zum Ansteuern des Antriebsmotors (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, anhand von Messwerten für eine erfasste Messgröße (n, I) des Antriebsmotors (3) zu erkennen, ob der Riemen (4) ausgefallen ist.