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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Waschgut-Behandlungsgeräte wie Waschautomaten, in denen eine Trommel eine Behandlungskammer zur Aufnahme des Waschguts definiert, können ein Arbeitsprogramm zur Behandlung des Waschguts ausführen. Das Arbeitsprogramm kann verschiedene Gänge oder Phasen aufweisen, während derer Flüssigkeit auf die Waschgut-Charge aufgebracht wird. Das Arbeitsprogramm kann weiterhin Gänge aufweisen, in denen die aufgebrachte Flüssigkeit von der Waschgut-Charge entfernt wird, bspw. einen Schleudergang, während dem die das Waschgut enthaltende Trommel schnell genug dreht, um das Waschgut mit einer Zentrifugalkraft zu beaufschlagen, die zum Entfernen der Flüssigkeit ausreicht.
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Während des Schleuderns kann, falls die Waschgut-Charge in der umlaufenden Trommel nicht gleichmäßig verteilt ist, eine Unwucht auftreten. Ist diese Unwucht groß genug, kann das Waschgut-Behandlungsgerät bei hohen Drehzahlen unerwünschte Vibrationen und Bewegungen erfahren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Waschgut-Behandlungsgeräts mit einer umlaufenden Trommel, einem Motor und einer Steuerung, indem die Trommel einem Drehzahlprofil entsprechend gedreht wird, die Größe einer Unwucht in der Trommel während deren Drehung ermittelt wird, der Ort einer Unwucht in der Trommel während deren Drehung ermittelt wird, und indem die Trommeldrehung vom Drehzahlverlauf her geändert wird, um mit einer Untermenge der die Waschgut-Charge ausmachenden Artikel ein Gegen- bzw. Ausgleichsgewicht zu bilden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen:
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1 zeigt schaubildlich als Schnitt ein Waschgut-Behandlungsgerät in Form eines Waschautomaten nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 zeigt schaubildlich eine Steuerung des Waschgut-Behandlungsgeräts der 1;
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3 zeigt die Anordnung einer Waschgut-Charge einschl. einer Unwucht in der Behandlungskammer des Waschgut-Behandlungsgeräts der 1, während die Trommel während eines Arbeitsprogramms einem Drehzahlprofil entsprechend umläuft;
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4 stellt die Lage der Waschgut-Charge in der Behandlungskammer des Waschgut-Behandlungsgeräts der 1 dar und zeigt, wie die Unwucht sich ausgleichen lässt, indem man dem Drehzahlprofil ein erstes Beschleunigungsprofil überlagert, wobei die Drehzahl der Behandlungskammer gleich der oder größer ist als die in 3;
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5 stellt die Lage der Waschgut-Charge in der Behandlungskammer des Waschgut-Behandlungsgeräts der 1 dar und zeigt, wie die Unwucht sich weiter ausgleichen lässt, indem man dem Drehzahlprofil ein zweites Beschleunigungsprofil überlagert, wobei die Drehzahl der Behandlungskammer höher ist als die der 4; und
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6 zeigt als Graph ein Sinus-Beschleunigungsprofi, das der Drehzahl der Trommel während einer Beschleunigungsphase überlagert wird, wobei zum Ausgleich der Unwucht in der Trommel des Waschgut-Behandlungsgeräts der 1 das Sinus-Beschleunigungsprofil gegenüber dem Drehzahlprofil um 180° phasenverschoben ist.
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BESCHREIBUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Die 1 zeigt schaubildlich im Schnitt ein Waschgut-Behandlungsgerät in Form eines Horizontalachs-Waschautomaten 10 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Während das Waschgut-Behandlungsgerät als Horizontalachs-Waschmaschine 10 gezeigt ist, kann es sich um ein beliebiges Gerät handeln, das Artikel wie Bekleidungsstücke oder Stoffe behandelt. Die Erfindung nicht einschränkende Beispiele solcher Waschgut-Behandlungsgeräte sind Horizonalachs-/Frontlader-Waschautomaten, Vertikalachs-/Toplader-Waschautomaten, Wasch-/Trocken-Automaten, Wäschetrockner, Umwälz- oder stationäre Auffrischer/Revitalisierer, Wäscheschleudern, Wasserfrei-Geräte und Revitalisierungsmaschinen. Die hier beschriebene Waschmaschine 10 hat zahlreiche Merkmale mit einem herkömmlichen Waschautomaten gemein, die daher nicht ausführlich beschrieben sind, sofern nicht zum Verständnis der Erfindung nötig.
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Waschmaschinen werden typischerweise als Vertikal- oder Horizontalachs-Maschinen kategorisiert. Wie hier verwendet, ist eine ”Vertikalachs”-Waschmaschine eine solche mit einer drehbaren Trommel (perforiert oder nicht), die Stoffartikel aufnimmt, sowie einem Waschgutbeweger – bspw. einem Rührglied, Flügelrad, Nutator od. dergl. in der Trommel. Der Beweger bewegt sich in der Trommel, um dem Waschgut mechanische Energie direkt oder indirekt über die Flüssigkeit in der Trommel zu erteilen. Die Flüssigkeit kann Waschlauge oder Spülflüssigkeit sein, die Waschlauge mindestens Wasser und ein Waschhilfsmittel und die Spülflüssigkeit mindestens Wasser mit oder ohne Spülhilfsmittel. Der Beweger kann typischerweise in einer Hin- und Her-Drehung umlaufen. In einigen Vertikalachs-Waschmaschinen dreht die Trommel um eine vertikale Achse, die generell rechtwinklig zur einer die Waschmaschine tragenden Fläche verläuft. Die Rotationsachse braucht jedoch nicht vertikal zu verlaufen; sie kann auch aus der Vertikalen geneigt sein. Wie der Ausdruck hier verwendet ist, hat eine ”Horizontalachs”-Waschmaschine eine drehbare Trommel (perforiert oder nicht), die Waschgut aufnimmt und sie wäscht, indem sie sie mit der Trommeldrehung aneinander reiben lässt. Bei einigen Horizontalachs-Waschmaschinen dreht die Trommel um eine horizontale Achse, die parallel zu einer die Waschmaschine tragenden Fläche verläuft. Die Rotationsachse braucht jedoch nicht horizontal zu liegen; vielmehr kann sie relativ zur Horizontalen geneigt sein. In Horizontalachs-Waschmaschinen werden die Bekleidungsstücke von der umlaufenden Trommel angehoben und fallen dann unter dem Eigengewicht zurück, so dass eine Umwälzbewegung entsteht. Das Waschgut wird mit mechanischer Energie beaufschlagt, die durch das Umwälzen aus dem wiederholten Anheben und Fallenlassen des Waschguts entsteht. Vertikal- und Horizontalachs-Waschmaschinen unterscheidet man am Besten an Hand der Art und Weise der Übergabe von mechanischer Energie an die Stoffartikel. Der in 1 dargestellte Waschautomat ist eine Horizontalachs-Waschmaschine.
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Die Waschmaschine 10 kann ein (Schrank-)Gehäuse 12 aufweisen, bei dem es sich um einen Rahmen handeln kann, an den dekorative Wandflächen angesetzt sind. Eine Steuerung 14 kann auf dem Gehäuse 12 angeordnet sein und steuert das Arbeiten der Waschmaschine 10 beim Ausführen eines Arbeitsprogramms. Die Steuerung 14 kann eine Benutzerschnittstelle 16 enthalten, die die Kommunikation zwischen dem Benutzer und der Steuerung besorgt. Zur Kommunikation mit dem Benutzer kann sie Knöpfe, Schalter, Sichtelemente u. dergl. enthalten, um bspw. Eingaben abzusetzen und Meldungen zurück auszugeben.
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Im Inneren des Gehäuses 12 kann eine drehbare Trommel 18 angeordnet sein, die eine Behandlungskammer 20 zur Behandlung von Waschgut umschließt. Die drehbare Trommel 18 kann in einem lochfreien Bottich 22 gelagert sein, der im Gehäuse 12 mit einer federnden Aufhängung 24 gelagert ist. Die Trommel 18 kann eine Perforation 26 enthalten derart, dass Flüssigkeit zwischen dem Bottich 22 und der Trommel 18 strömen kann. Die Trommel 18 kann weiterhin Mitnehmer 28 enthalten, die auf einer Innenfläche der Trommel 18 angeordnet sind, um beim Umlauf der Trommel 18 eine von der Behandlungskammer 20 aufgenommene Waschgut-Charge (hier nicht gezeigt) anzuheben.
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Während die dargestellte Waschmaschine 10 sowohl einen Bottich 22 als auch die Trommel 18 enthält, wobei die Trommel 18 die Waschgut-Behandlungskammer 20 umschließt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung entweder die Trommel 18 oder der Bottich 22 die Behandlungskammer 20 umschließen wie auch die Waschmaschine 10 nur eine Aufnahme enthalten, die die Behandlungskammer zur Aufnahme des zu behandelnden Waschguts umschließt.
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Ein Motor 30 ist vorgesehen, um die Trommel 18 zu drehen. Der Motor 30 hat einen Stator 32 und einen Rotor 34, die auf einer Antriebswelle 36 sitzen, die von der Trommel 18 ab verläuft, um die Behandlungskammer 20 während eines Arbeitsprogramms wahlweise zu drehen. Ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann zum wahlweisen Drehen der Behandlungskammer 20 der Motor 30 mit der Antriebswelle 36 über einen Riemen und/oder ein Getriebe gekoppelt sein.
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Bei dem Motor 30 kann es sich um eine beliebige zum Drehen der Trommel geeignete Ausführung handeln. In einem Beispiel kann der Motor ein bürstenloser permanentmagnetischer Motor (BPM) mit einem Stator 32 und einem Rotor 34 sein. Andere Motore wie ein Induktions- oder Spaltpol-Kondensator-Motor (PSC) lassen sich ebenfalls verwenden. Der Motor 30 kann die Trommel 18 bei unterschiedlichen Drehzahlen in beiden Richtungen drehen.
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Die Waschmaschine 10 kann auch mindestens einen Auswuchtring 38 aufweisen, der ein Ausgleichsmaterial enthält, das im Ausgleichsring 38 bewegbar ist, um eine Unwucht auszugleichen, die bei umlaufender Trommel 18 in der Behandlungskammer 20 durch die Waschgut-Charge hervorgerufen werden kann. Das Ausgleichsmaterial kann in Form von Metallkugeln, als Fluid oder eine Kombination beider vorliegen. Der Ausgleichsring 38 kann um den Umfang der Trommel 18 herum verlaufen und beliebig entlang einer Rotationsachse der Trommel 18 angeordnet sein. Liegen mehrere Ausgleichsringe 38 vor, können sie entlang der Rotationsachse der Trommel 18 gleich beabstandet sein.
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Die Waschmaschine 10 der 1 kann weiterhin ein Flüssigkeits-Zu-und-Rückführsystem aufweisen. Flüssigkeit – bspw. Wasser – kann der Waschmaschine 10 aus einem Wasseranschluss 42 wie bspw. einem Haushaltswasseranschluss zugeführt werden. Eine Speiseleitung 44 kann die Wasserversorgung 42 fluidisch mit dem Bottich 22 und einer Ausgabeeinheit 46 für Behandlungshilfsmittel verbinden. Die Speiseleitung 44 kann mit einem Einlassventil 48 zum Steuern des Flüssigkeitstroms vom Wasseranschluss 42 über die Speiseleitung 44 zu entweder dem Bottich 22 oder der Ausgabeeinheit 46 versehen sein. Die Ausgabeeinheit 46 kann eine Einzeldosis-Ausgabeeinheit, die eine einzelne Dosis Behandlungschemie aufnimmt und ausgibt und für jeden Durchlauf eines Arbeitsprogramms aufgefüllt werden muss, oder eine Mehrdosis-Ausgabeeinheit sein, die mehrere Dosen Behandlungschemie aufnimmt und über mehrere Durchläufe eines oder mehrerer Arbeitsprogramme ausgibt.
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Eine Flüssigkeitsleitung 50 kann die Ausgabeeinheit 46 fluidisch mit dem Bottich 22 verbinden. Die Flüssigkeitsleitung 50 kann an den Bottich 22 an beliebiger Stelle desselben angeschlossen sein und ist in 1 beispielhaft als an eine vordere Wandfläche des Bottichs gelegt dargestellt. Die Flüssigkeit, die aus der Ausgabeeinheit 46 über die Leitung 50 zum Bottich 22 strömt, tritt typischerweise einen Raum zwischen dem Bottich 22 und der Trommel 18 ein und kann unter dem Eigengewicht in einen Sumpf 52 absinken, der teilweise von einem unteren Bereich des Bottichs 22 gebildet wird. Der Sumpf 52 kann auch von einer Sumpfleitung 54 gebildet sein, die den unteren Bereich des Bottichs 22 mit einer Pumpe 56 verbindet. Die Pumpe 56 kann die Flüssigkeit einer Ablassleitung 58, die sie aus Waschmaschine 10 ablässt, oder einer Rückführleitung 60 zuleiten, die an einem Rückführeinlass 62 endet. Der Rückführeinlass 62 kann die Flüssigkeit aus der Rückführleitung 60 in die Trommel 18 führen. Der Rückführleitung 62 kann die Flüssigkeit auf beliebige Weise in die Trommel 18 einführen – bspw. durch Einspritzen, Eintropfen oder als stetigen Zufluss.
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Das Flüssigkeits-Zu-und-Rückführsystem kann weiterhin eine oder mehrere Einrichtungen zum Erwärmen der Flüssigkeit aufweisen – bspw. einen Dampfgenerator 65 und/oder eine Sumpfheizung 63. Der Dampfgenerator 65 kann vorgesehen sein, um der Behandlungskammer 20 Dampf entweder direkt in die Trommel 18 oder indirekt über den Bottich 22 zuzuführen, wie dargestellt. Das Einlassventil 48 kann auch dazu dienen, die Wasserzufuhr zum Dampfgenerator 65 zu steuern. Der Dampfgenerator 65 ist als Durchlaufgenerator dargestellt, kann aber auch anders ausgeführt sein – bspw. als Speichergenerator. Alternativ kann das Heizelement in Form der Sumpfheizung 63 zum Erwärmen von Waschgut (nicht gezeigt), Luft, die Trommel 18 oder die Flüssigkeit im Bottich 22 vorliegen, um an Stelle des oder zusätzlich zum Dampfgenerator 65 Dampf zu erzeugen. Der Dampfgenerator 65 kann verwendet werden, um – weitgehend wie das Heizelement 63 – das Waschgut als Teil des Arbeitsprogramms zu erwärmen wie auch zum Einbringen von Dampf in das Waschgut.
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Zusätzlich kann das Flüssigkeits-Zu-und-Rückführsystem sich von der in der 1 gezeigten Ausführungsform – bspw. durch die Aufnahme anderer Ventile, Leitungen, Waschhilfsmittel-SpenderHeizelemente, Sensoren – unterscheiden, um die Strömung der Behandlungsflüssigkeit durch die Waschmaschine 10 zu steuern und Detergenzien/Waschhilfsmittel mehr als einer Art einzuleiten. Weiterhin braucht das Flüssigkeits-Zu-und-Rückführsystem den Rückführteil nicht aufzuweisen, oder es können andersartige Rückführsysteme vorliegen.
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Die Steuerung 14 kann im Gehäuse 12 angeordnet sein und ein oder mehrere Systembestandteile zur Datenübertragung miteinander verbinden, um ein Ausgangssignal solcher Bestandteile zu empfangen und damit die Arbeit der Waschmaschine 10 beim Ausführen eines oder mehrerer Arbeitsprogramme zu steuern, wie weiter an Hand der 2 ausführlich beschrieben. Die Steuerung 14 kann einen Speicher 64 und einen Zentralprozessor (CPU) 66 aufweisen. Der Speicher 64 lässt sich zum Speichern der Steuer-Software in Form ausführbarer Befehle, die die CPU 66 zum Abarbeiten eines oder mehrerer Arbeitsprogramme durch die Waschmaschine 10 ausführt, sowie zusätzlicher Software benutzen. Bspw. kann der Speicher 64 ein oder mehrere vorprogammierte Arbeitsprogramme aufnehmen, die der Benutzer auswählen kann und die die Waschmaschine 10 dann ausführt. Die vorprogrammierten Arbeitsprogramme können ein Unwucht-Ortungsprogramm enthalten, mit dem die Lage der Unwucht in der Behandlungskammer 20 relativ zu einer Lage der Trommel 18 feststellbar ist. Dieses Ortungsprogramm ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Ein beliebiges solches Programm ist einsetzbar. Ein beispielhaftes Unwucht-Ortungsprogramm ist in der US-Patentanmeldung Nr. 12/964,763 diskutiert.
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Der Speicher 64 kann auch dazu dienen, Informationen wie eine Datenbank oder Tabelle oder Daten aus einem oder mehreren der Systembestandteile des Waschmaschine 10 zu speichern, die an die Steuerung 14 angeschlossen sein können, wie erforderlich, um das Arbeitsprogramm auszuführen.
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Die Steuerung 14 kann zur Datenübertragung mit einem oder mehreren Systembestandteilen der Waschmaschine 10 verbunden sein, um mit dem bzw. diesen Bestandteilen zu kommunizieren und sie beim Ausführen eines Arbeitsprogramms zu steuern. Bspw. kann die Steuerung 14 mit der Benutzerschnittstelle 16 verbunden sein, um Eingaben des Benutzers zu empfangen und Informationen mit ihm auszutauschen. Die Benutzerschnittstelle 16 kann Bedienelemente wie Skalen, Lampen, Knöpfe, Hebel, Taster, Schalter, eine Ton-Abgabeeinrichtung sowie Sichtfelder aufweisen, mittels deren der Benutzer Befehle an eine Steuerung 14 absetzen und Informationen über das jeweilige Reinigungsprogramm von Sensoren (nicht gezeigt) in der Waschmaschine 10 oder als Eingabe des Benutzers an der Benutzerschnittstelle empfangen kann.
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Der Benutzer kann zahlreiche unterschiedliche Arten von Informationen eingeben, einschl. ohne Einschränkung der Erfindung die Auswahl eines Arbeitsprogramms und Programmparameter wie Programm-Ausführungsoptionen. Jedes geeignete Arbeitsprogramm lässt sich anwenden. Die Erfindung nicht einschränkende Beispiele sind Intensiv-, Normal- und Feinwäsche, Spülen und Schleudern, Hygienisieren und Biofilm-Auswäsche.
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An die Steuerung 14 kann weiterhin betrieblich ein Motor 30, um mindestens die Richtung, die Drehzahl, die Beschleunigung oder den Stromverbrauch (einzeln oder in Kombination) des Motors 30 zu steuern, sowie eine Ausgabeeinheit 46 zur Ausgabe einer Behandlungschemikalie während eines Arbeitsprogramms angeschlossen sein. Die Steuerung kann mit dem Dampfgenerator 65 und der Dampfheizung 63 verbunden sein, um die Flüssigkeit zu erwärmen, wie von der Steuerung angefordert. Weiterhin kann die Steuerung mit der Pumpe 56 und dem Einlassventil 48 verbunden sein, um die Flüssigkeitsströmung während eines Arbeitsprogramms zu steuern.
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Die Steuerung 14 kann auch Eingangssignale aus einem oder mehreren Sensoren 70 empfangen, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Die Erfindung nicht einschränkende Beispiele für Sensoren, die zur Datenübertragung an die Steuerung 14 angeschlossen sein können, sind u. a. ein Sensor für die Temperatur in der Behandlungskammer, ein Feuchtesensor, ein Gewichtssensor, ein Trommellagesensor, ein Motordrehzahl- und ein Motor-Drehmomentsensor 68 od. dergl.
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Der Motor-Drehmomentsensor 68 kann einen Motor-Controller oder ähnlichen Datenausgang am Motor 30 aufweisen, der die Datenübertragung mit dem Motor 30 besorgt und Informationen über Motoreigenschaften – bspw. Schwingungen – generell in Form eines Analog- oder Digitalsignals an die Steuerung 14 abgibt, die das anliegende Drehmoment anzeigen. Die Steuerung 14 kann die Informationen zu Motoreigenschaften benutzen, um das vom Motor angelegte Drehmoment zu ermitteln und hierzu ein Rechnerprogramm verwenden, das im Speicher 64 der Steuerung abgelegt sein kann. Insbesondere kann der Motor-Drehmomentsensor 68 jeder geeignete Sensor – bspw. ein Spannungs- oder Stromsensor – sein, der ein Strom- oder Spannungssignal abgibt, das den Strom durch den oder die Spannung über dem Motor 30 anzeigt, um das vom Motor 30 aufgebrachte Drehmoment zu ermitteln. Weiterhin kann der Motor-Drehmomentsensor 68 ein autonomer Sensor oder so in den Motor 30 integriert sein, dass sich mit der Funktionalität der Steuerung 14 zusammen ein Sensor ergibt. Bspw. lassen sich Motoreigenschaften wie die Drehzahl, der Strom, die Spannung, das Drehmoment usw. so verarbeiten, dass die Daten Informationen auf die gleiche Weise liefern wie ein separater autonomer Sensor. Moderne Motoren weisen oft eigene Controller auf, die Daten hinsichtlich solcher Informationen liefern.
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Vor einer Beschreibung eines Betriebsverfahrens seien die ihm zu Grunde liegenden Phänomene kurz zusammengefasst, um das Verständnis insgesamt zu vertiefen. Wenn die Trommel mit einer Rotationsachse umläuft, kann sie beim Umlauf von der Rotationsachse weg auslenken. Diese Auslenkung kann zu einer Berührung zwischen der Trommel und dem Bottich während des Arbeitsprogramms führen. Die Trommelauslenkung lässt sich beobachten, während der Motor die Trommel mit verschiedenen Drehzahlen in beiden Richtungen gemäß einem Arbeitsprogramm dreht. Während die Ursachen bzw. Einflussfaktoren für solche Auslenkungen vielfach sein können, ist einer von ihnen eine in der Trommel ungleichmäßig verteilte Waschgut-Charge, die für eine gegebene Trommeldrehzahl zu einer Unwucht führen kann.
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Trommelauslenkungen, die eher in einer Berührung anderer Teile des Waschgut-Behandlungsgeräts resultieren, treten tendenziell bei höheren Trommeldrehzahlen auf, insbesondere bei solchen, bei denen mindestens ein Teil des Waschguts wie ”angeklatscht” in der Trommel anhaftet und die auch als Eigendrehzahl bezeichnet werden kann. Mit diesem ”angeklatscht” oder ”anhaftend” ist gemeint, dass die von der umlaufenden Trommel mindestens einem Teil des Waschguts erteilte Zentrifugalkraft ausreicht, um mindestens einen Teil des Waschguts in einer festen Lage an der Trommel zu halten. Diese Kraft ist typischerweise gleich dem oder höher als das Eigengewicht (1 G), kann aber variieren, weil bspw. die Rotationsachse winklig zur Horizontalen liegt. Die höchsten Trommeldrehzahlen treten typischerweise beim Schleudern auf, wenn Flüssigkeit aus dem Waschgut durch Zentrifugalkraft entfernt wird. Moderne Waschgut-Behandlungsgeräte arbeiten mit Schleuderdrehzahlen bis 1400 U/min, während das Anhaften trommelgrößenabhängig bei etwa 90 U/min auftritt.
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Aus verschiedenen Gründen haften nicht alle Artikel einer Waschgut-Charge gleichzeitig an der Trommelinnenfläche. Bspw. liegen nicht alle Waschgutartikel 84, die die Waschgut-Charge 80 ausmachen, im gleichen Abstand von der Rotationsachse. Die auf jeden der Waschgutartikel 84 in der Behandlungskammer 20 wirkende Zentrifugalkraft ist dem Abstand von der Rotationsachse proportional. Folglich wird die auf den einzelnen Waschgutartikel 84 wirkende Zentrifugalkraft mit dem Radius der Behandlungskammer 20 variieren. Je näher also der Waschgutartikel 84 an der Rotationsachse liegt, desto geringer ist die auf ihn wirkende Zentrifugalkraft. Weiterhin haben nicht alle Waschgutartikel 84, die die Waschgut-Charge 80 bilden, die gleiche Dichte und/oder Masse. Die auf den Waschgutartikel 84 jeweils wirkende Zentrifugalkraft muss hoch genug sein, um die Masse des Artikels 84 zu überwinden und das Anhaften zu ermöglichen. Um sämtliche Waschgutartikel 84 anhaften zu lassen, muss die Behandlungskammer 20 mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht werden, dass die auf alle Waschgutartikel 84 wirkende Zentrifugalkraft – unabhängig von der radialen Lage und der Masse – höher ist als die auf die Waschgutartikel 84 jeweils wirkende Schwerkraft.
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Sobald während eines Arbeitsprogramms eine von einer Unwucht verursachte Trommelauslenkung auftritt, kann der Benutzer generell den Programmablauf unterbrechen oder anhalten, um die Waschgutartikel in der Trommel umzuverteilen, bevor er das Arbeitsprogramm wieder aufnimmt, um die Behandlung des Waschguts zu beenden, was zusätzliche Behandlungsdauer bedingt und zu Unzufriedenheit des Kunden führt.
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Die Erfindung sucht das Problem zu lösen, indem eine Unwucht während des Trommelumlaufs vermieden wird durch Überwachen des Drehzahlverlaufs der Trommel und Überlagern eines Beschleunigungsverlaufs auf den Drehzahlverlauf. Wie sich ergeben hat, kann der Drehzahlverlauf der Trommel kurzzeitig geändert werden, indem man das Beschleunigungsprofil phasenversetzt zum Ort der Unwucht aufbringt, um ein Gegengewicht zu der in der Trommel bereits vorliegenden Unwucht auszubilden. Dieser Vorgang wird während des Drehzahlverlaufs häufig wiederholt, was eine im Wesentlichen gleichförmige Verteilung des Waschguts um die Trommel herum ergibt. Da mit dem Unwuchterfassungsverfahren verhältnismäßig kleine Unwuchten erfassbar sind, wird ein entsprechendes Gegengewicht erzeugt, bevor die Größe der Unwucht zu einer Auslenkung führt. Die wiederholte Bildung der verhältnismäßig kleinen Gegengewichte verteilt das Waschgut im Wesentlichen gleichmäßig um die Trommel herum. In einem extremen Beispiel kann es betrachtet werden als die Schaffung von unendlich kleinen Gegengewichten um die Trommel herum, um das Waschgut gleichmäßig zu verteilen.
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Die 3–5 zeigen graphisch das Verfahren zum Erzeugen von Gegengewichten um die Trommel herum den erfassten Unwuchten gegenüber, um während einer Beschleunigungsphase eines Arbeitsprogramms das Waschgut gleichmäßig um die Trommel herum zu verteilen.
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Die 3 zeigt eine ungleichmäßig verteilte Waschgut-Charge 80 als Vielzahl von Artikeln, die sich frei in der Trommel herumbewegen können, während diese mit einem bestimmten Drehzahlverlauf für das gewählte Arbeitsprogramm gedreht wird. Das Drehzahlprofil kann mindestens eine Beschleunigungs- und eine Konstantdrehzahlphase enthalten.
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Wie dargestellt, kann während der Drehung der Trommel 18 die Drehzahl nicht hoch genug sein, um die gesamte Waschgut-Charge 80 an der Innenfläche der Trommel 18 haften zu lassen, so dass einige Waschgutartikel 84 umwälzen und andere anhaften, was zur Unwucht 82 führt. Die umwälzenden Artikel können dazu dienen, ein Gegengewicht zur Unwucht zu bilden.
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Während der Beschleunigungsphase kann die Drehzahl der Trommel 18 entsprechend dem Drehzahlprofil und in Abwesenheit einer mit der Trommel 18 gekoppelten Unwucht 82 ansteigen. Typischerweise ist ein solcher Anstieg als linear angelegt. Abhängig von ihrer Größe kann die Unwucht 84 jedoch die Steuerung des Motors 30 dahingehend beeinträchtigen, dass die Trommel 18 mit einem nichtlinearen Drehzahlverlauf gedreht wird, da die auf die Unwucht 82 wirkende Schwerkraft zu örtlichen Beschleunigungen und Verlangsamungen der Trommel 18 führen kann, die der auf die Unwucht wirkenden Schwerkraft zuschreibbar sind. Bspw. kann die Trommel 18 dazu neigen, zu beschleunigen, wenn die Unwucht 82 sich in der rechten Hälfte der Trommel (in 3 gesehen) befindet, da die Schwerkraft die Drehung unterstützt; sie kann zu einer Verlangsamung neigen, wenn die Unwucht 82 sich in der linken Hälfte der Trommel (in 3 gesehen) befindet, da die Schwerkraft der Drehung entgegenwirkt.
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Da die der Unwucht 82 zuschreibbare Beschleunigung/Verlangsamung für jede Trommelumdrehung einmal auftritt, ändert sich bei vorhandener Unwucht 82 die Drehzahl und lässt sich der Drehzahlverlauf mit Periodizität an Stelle des angelegten linearen Verlaufs darstellen. Unter diesen Bedingungen kann das Drehzahlprofil mehrere Datengrößen wie bspw. eine Amplitude oder Frequenz des Drehzahlprofils der Trommel 18 mit Unwucht 82 aufweisen. Die Amplitude oder Frequenz des Drehzahlprofils lässt sich in Beziehung setzen zu der Größe oder dem Ort der Unwucht 82 im Inneren der Trommel 18. Die Daten zum Drehzahlprofil lassen sich mittels des Motordrehmomentsensors 68 vorbestimmt lange aufnehmen, um den Drehzahlverlauf der Trommel 18 zu definieren, wenn die Trommel entsprechend diesem Drehzahlverlauf umläuft. Die Daten zum Drehzahlverlauf lassen sich von der Steuerung 14 aufnehmen und verarbeiten, um ein Arbeitsprogramm abzuarbeiten. Bspw. kann mittels Software im Speicher 64 der Steuerung 14 diese die Daten nutzen, um ein Beschleunigungsprofil zu ermitteln.
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Die 4 zeigt die Lage der Waschgut-Charge in der Trommel 18 und stellt dar, wie die Unwucht 82 von einem Gegengewicht 86 durch Steuern der Drehzahl der Trommel relativ zum Drehzahlprofil ausgeglichen wird. Angemerkt sei, dass die Drehzahl der Trommel 18 gleich der oder größer als die der 3 sein kann, die hoch genug oder nicht sein kann, um alle Wäscheartikel 84 anhaften zu lassen.
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Wie dargestellt, lässt sich ein Gegengewicht 86 aus mehreren Waschgutartikeln 84 im Wesentlichen diametral gegenüber der Unwucht 82 in der Trommel 18 bilden. Das Schaffen des Gegengewichts 86 tendiert auch dazu, die Artikel gleichmäßig um die Trommel 18 herum zu verteilen. Während das Gegengewicht 86 als aus mehreren Waschgutartikeln bestehend gezeigt ist, gilt dies nur erläuternd. Die eigentliche Anzahl der Waschgutartikel kann eins oder mehr sein.
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Der Gewichtsausgleich kann erfolgen, indem man die Drehzahl der Trommel 18 ändert – bspw. durch Überlagern des Drehzahlverlaufs mit einem Beschleunigungsprofil. Das Beschleunigungsprofil lässt sich bestimmen auf Grundlage der aus dem Drehzahlverlauf abgeleiteten Daten – bspw. Frequenz oder Amplitude – derart, dass das Beschleunigungsprofil etwa 180° phasenversetzt mit dem Ort der Unwucht 82 liegen kann, um das Gegengewicht 86 dieser gegenüber auszubilden.
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Bspw. kann im Gegensatz zum Verhalten des Drehzahlverlaufs der Trommel 18 mit der Unwucht 82 das Beschleunigungsprofil so ausgebildet sein, dass die Trommel 18 verlangsamt wird, wenn die Unwucht 82 im unteren rechten Teil der Trommel 18 liegt (in 4 gesehen), während die Trommel 18 beschleunigt wird, wenn die Unwucht 82 sich im oberen linken Teil der Trommel 18 befindet (in 4 gesehen). In einem Beispiel kann das Beschleunigungsprofil die Trommel 8 beschleunigen, wenn die Unwucht nahe dem höchsten Rotationspunkt in der Trommel 18 liegt. Unter dieser Bedingung wird auf nicht anhaftende Waschgutartikel 84 in der Trommel 18 so eingewirkt, dass, um das Gegengewicht 86 zu bilden, sie nahe dem tiefsten Umlaufpunkt in der Trommel 18 anhaften, der der Unwucht 82 diametral gegenüber liegen kann. Umgekehrt kann, um die Unwucht 86 zu bilden, das Beschleunigungsprofil die Trommel 18 verlangsamen, wenn die Unwucht 82 sich nahe dem untersten Rotationspunkt in der Trommel 18 befindet, wenn nicht anhaftende Waschgutartikel 84 nahe dem höchsten Umlaufpunkt anhaften können, der diametral gegenüber der Unwucht 82 liegen kann.
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Die 5 zeigt die Lage der Waschgut-Charge 80 in der Behandlungskammer 20 des Waschgut-Behandlungsgeräts der 1, wobei mehrere Unwuchten 82, 82', 82'' und 83''' durch mehrere Gegengewichte 86, 86', 86'', 86''' ausgeglichen werden, indem mehrere Beschleunigungsprofile dem Derehzhlverlauf überlagert werden. Angemerkt sei, dass die Drehzahl der Behandlungskammer 20 größer als die der 4 und hoch genug sein kann, um fast die gesamte Waschgut-Charge 80 anhaften zu lassen. Jede Unwucht 82, 82', 82'' und 83''' kann dabei das Überlagern eines anderen Beschleunigungsprofils erfordern, da sich die Unwuchten 82, 82', 82'' und 83''' jeweils in einer anderen Umlauflage befinden. Die Beschleunigungsprofile lassen sich jeweils bestimmen, wie oben beschrieben.
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Weiterhin sei angemerkt, dass in Folge der Größe, Masse und des radialen Orts der für das Gegengewichts 86 verfügbaren Artikel dessen Bildung die Unwucht u. U. nicht genau ausgleicht. Ist die Masse des Gegengewichts größer als die der Unwucht, kann ein Teil des Gegengewichts seinerseits eine Unwucht bilden, die dann ausgeglichen wird.
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Die 6 zeigt graphisch ein Sinus-Beschleunigungsprofil dem Drehzahlverlauf der Trommel 18 während einer Beschleunigungsphase überlagert, wobei das Sinus-Beschleunigungsprofil 180° phasenversetzt zum Ort der Unwucht 82 verläuft, um in der Trommel 18 des Waschgut-Behandlungsgeräts 10 der 1 ein Gegengewicht 86 zu bilden.
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Es mag auffallen, dass die Beschleunigungsphase des Drehzahlprofils eine lineare Funktion (als ”Bezugsdrehzahlprofil” dargestellt) ist, die wegen des Vorliegens der Unwucht in der Trommel 18 in Wirklichkeit zu einem nichtlinearen periodischen Drehzahlprofil umgewandelt wird. Daher verweist die Periodizität der Beschleunigungsphase auf den Ort der Unwucht. Wird weiterhin dem Drehzahlprofil ein Beschleunigungsprofil überlagert, um das Gegengewicht auszubilden, kann ein Beschleunigungsprofil angewandt werden, das 180° phasenversetzt zum resultierenden Drehzahlprofil liegt, um die Bildung des Gegengewichts der Unwucht gegenüber zu bewirken.
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Das Signal für das Drehzahlprofil lässt sich dem Motordrehmomentsensor 68 entnehmen und kann mehrere Datengrößen wie die Amplitude oder die Frequenz beinhalten. Wie dargestellt, kann das von der Unwucht modifizierte Drehzahlprofil ein Sinus-Profil beinhalten, während andere Profile mit Periodizität, d. h. einem Rechteck, Dreieck- und Sägezahnverlauf ebenfalls möglich sind.
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Das Beschleunigungsprofil lässt sich aus den für das Drehzahlprofil aufgenommenen Daten ermitteln. Es kann komplementär und phasenversetzt zu dem Drehzahlprofil liegen, dem das Beschleunigungsprofil überlagert wird. Das Beschleunigungsprofil kann als Sinusprofil vorliegen, wie dargestellt, während – abhängig von der Gestalt des Drehzahlprofils – andere Wellenformen möglich sein können, bspw. ein Rechteck, Dreieck oder Sägezahn. Wie dargestellt, kann das Sinus-Beschleunigungsprofil etwa 180° phasenversetzt zum Drehzahlprofil verlaufen. Alternativ kann das Sinus-Beschleunigungsprofil bei 90° bis 270° relativ zum Ort der Unwucht 86 aufgebracht werden. Das Sinus-Beschleunigungsprofil lässt sich vorbestimmt lange aufbringen, während die Unwucht 86 ausgeglichen wird durch Waschgutartikel 84, die praktisch diametral gegenüber der Unwucht 86 anhaften.
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Die hier beschriebene Erfindung stellt ein Verfahren zum Ausgleich der Unwucht 86 im Inneren der Trommel 18 bereit. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit Vorteil einsetzen zum Verhindern der Unwucht 86 durch vorübergehendes Ändern des Drehzahlverlaufs der Trommel 18, die die Unwucht 86 enthält. Der Drehzahlverlauf lässt sich vorübergehend ändern durch Überlagern des Beschleunigungsprofils etwa 180° phasenversetzt zum Ort der Unwucht 86. Im Resultat kann die Unwucht 86 bei drehender Trommel 18 ohne Unterbrechen oder Anhalten der Drehung ausgeglichen werden, um die Waschgut-Charge 80 zum Ausgleich der Unwucht 86 umzuverteilen.
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Während die Erfindung an Hand bestimmter Ausführungsformen erläutert wurde, ist einzusehen, dass dies nur erläuternd erfolgte, nicht einschränkend. Im Rahmen der voranstehenden Offenbarung und der Zeichnungen sind sinnvolle Varianten und Modifikationen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung, der in den beigefügen Ansprüchen definiert ist, zu verlassen. Legende zur FIGURENBESCHRIFTUNG
| Fig. 2 | |
| 16 | Benutzerschnittstelle (UI) |
| 30 | Motor (M) |
| 56 | Pumpe (P) |
| 68 | Drehmoment |
| 70 | Sensor (S) |
| Fig. 6 | |
| Speed ... | Drehzahl (U/min) |
| Time | Zeit |
| Reference ... | Bezugsdrehzahlprofil |
| Sinusoidal ... | Sinus-Beschleunigungsprofil |
| Speed profile | Drehzahlprofil |
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Waschmaschine
- 12
- (Schrank-)Gehäuse
- 14
- Steuerung
- 16
- Benutzerschnittstelle
- 18
- Trommel
- 20
- Behandlungskammer
- 22
- Bottich
- 24
- Aufhängung
- 26
- Perforation
- 28
- Mitnehmer
- 30
- Motor
- 32
- Stator
- 34
- Rotor
- 36
- Antriebswelle
- 38
- Auswuchtring
- 42
- Wasseranschluss
- 44
- Speiseleitung
- 46
- Ausgabeeinheit
- 48
- Einlassventil
- 50
- Flüssigkeitsleitung
- 52
- Sumpf
- 54
- Sumpfleitung
- 56
- Pumpe
- 58
- Ablassleitung
- 60
- Rückführleitung
- 62
- Rückführeinlass
- 63
- Sumpfheizung
- 64
- Speicher
- 65
- Dampfgenerator
- 66
- CPU
- 68
- Motor-Drehmomentsensor
- 70
- Sensoren
- 80
- Waschgut-Charge
- 82
- Unwucht
- 82'
- Unwucht
- 82''
- Unwucht
- 82'''
- Unwucht
- 84
- Wäschestück
- 86
- Gegengewicht
- 86'
- Gegengewicht
- 86''
- Gegengewicht
- 86'''
- Gegengewicht
