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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wäschebehandlungsgerät mit einer Unwuchterfassungseinrichtung und ein Verfahren zum Erkennen einer Unwucht einer Wäschetrommel in einem Wäschebehandlungsgerät.
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Bei Wäschebehandlungsgeräten wie zum Beispiel Haushaltswaschmaschinen und Wäschetrocknern ist üblicherweise ein Bottich über Federn und Dämpfer im feststehenden Maschinengehäuse des Gerätes schwingfähig gelagert und ist eine Wäschetrommel im Inneren des Bottichs drehbar gelagert. Um die Wäsche in der Trommel zu entwässern, wird die Wäschetrommel auf hohe Drehzahlen von zum Beispiel etwa 1.600 U/min beschleunigt, wobei das Wasser in der Wäsche durch Zentripetalkräfte durch die perforierte Trommelwand ausgeschleudert wird.
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Bei Waschdrehzahlen von ca. 50 U/min wird die Wäsche mit der Trommelbewegung nach oben gehoben und fällt dann aufgrund der Gravitation wieder herunter. Beim Schleuderhochlauf wird die Zentripetalkraft ab einer Anlegedrehzahl von ca. 90 U/min größer als die Gravitationskraft, sodass die Wäsche dann fest am Trommelumfang anliegt. Ab der Anlegedrehzahl bleibt also die Wäscheverteilung am Umfang der Trommel unverändert.
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Bei unwuchtiger Verteilung der Wäsche kann der schwingfähig gelagerte Bottich in Bewegung geraten und an das feststehende Maschinengehäuse anschlagen. Dieses Anschlagen gilt es auszuschließen, da damit eventuell mechanische Schäden entstehen können. Außerdem sollte die Maximaldrehzahl an die Unwuchtmasse angepasst werden, um die Kräfte auf mechanische Bauteile im zulässigen Bereich zu halten. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zum Erkennen einer Unwucht in einem Wäschebehandlungsgerät bekannt.
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Es sind zum Beispiel Geräte auf dem Markt, bei welchen Anschlagssensoren verbaut oder Beschleunigungssensoren am Bottich angebracht sind. Ebenso sind in die Stoßdämpfer integrierte Wegesensoren bekannt, welche Schwingungen detektieren können. Beispielhaft wird in diesem Zusammenhang auf die
EP 1 693 499 B1 verwiesen, welche ein schwingfähig aufgehängtes Innenaggregat einer Wäschebehandlungsmaschine mit einem Schwingungssensor in dem Innenaggregat offenbart.
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Ein anderer Ansatz besteht darin, die ohnehin vorhandenen Signale der Motorregelung auszuwerten. Üblicherweise werden Wäschebehandlungsgeräte mit einer drehbaren Wäschetrommel und einem Antriebsstrang für die Wäschetrommel mit elektronischen Steuerungen drehzahlgeregelt. Es ist deshalb eine elektronische Steuerung vorhanden, welcher ein zur Trommeldrehzahl proportionales Drehzahlsignal vorliegt. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, welche zur Bestimmung der Unwucht diese ohnehin vorliegenden Signale nutzen. So beschreibt beispielsweise die
DE 40 38 178 C2 ein Verfahren zur Messung der Wäscheverteilung bzw. einer Unwucht bei Waschmaschinen und Wäscheschleudern, bei welchen bei konstanter Solldrehzahl betragsmäßige Abweichungen von der Ist-Drehzahl zur Solldrehzahl gemessen werden.
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Diese herkömmlichen Verfahren sind nur geeignet zum Erkennen von statischer Unwucht, nicht jedoch zum Erkennen von Momentenunwucht. Eine statische Unwucht ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Massenmittelpunkt der Beladung in einem Abstand zur Drehachse der Wäschetrommel befindet. Bei einer horizontalen Drehachse führt die Gravitationskraft auf den Massenmittelpunkt zusammen mit dem Abstand der unwuchtig verteilten Beladung zur Drehachse dann zu Drehmomentschwankungen, welche ihrerseits zu einem Frequenzanteil 1ter Ordnung im Drehzahlsignal führen. Eine so genannte „Momentenunwucht“ ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Massenmittelpunkt bei einer symmetrisch verteilten Unwucht auf oder nahe der Drehachse der Wäschetrommel befindet, jedoch die Drehachse nicht mit einer Trägheitsachse übereinstimmt. Da der Massenmittelpunkt auf der Drehachse liegt, werden keine Drehmomentschwankungen aufgrund der Gravitation erzeugt. Der Sachverhalt, dass die Drehachse nicht mit einer der Trägheitsachsen übereinstimmt, verursacht allerdings Winkelbeschleunigungen auf die Drehachse, sodass eine Taumelbewegung des schwingfähig gelagerten Bottichs entstehen kann. Eine Momentenunwucht erzeugt also ebenfalls Bewegungen des Bottichs und es wäre deshalb von Vorteil, eine solche zur Vermeidung von mechanischen Schäden zu erkennen.
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Unter realen Bedingungen verteilt sich die Beladung in einer Wäschetrommel so, dass sowohl eine statische Unwucht als auch eine Momentenunwucht entstehen. Da dieser Unwuchtzustand, also die Summe der beiden Unwuchtkomponenten, nur unter Rotation festgestellt werden kann, spricht man hier auch von einer „dynamischen Unwucht“.
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Die gedämpfte und gefederte Aufhängung des Bottichs im Maschinengehäuse des Wäschebehandlungsgeräts wirkt vor allem in der vertikalen Richtung, jedoch weniger in der horizontalen Ebene. Aufgrund dieser unsymmetrischen Dämpfung der Bewegungen des Bottichs wirken bei einer Momentenunwucht geringe Drehmomentschwankungen auf den Antriebsstrang. Diese Drehmomentschwankungen sind Größenordnungen kleiner als die Drehmomentschwankungen aufgrund einer vergleichbar kritischen statischen Unwucht. Die betragsmäßigen Schwankungen im Drehzahlsignal einer für die Mechanik gefährlichen Momentenunwucht entsprechen etwa den betragsmäßigen Schwankungen einer harmlosen statischen Unwucht. Herkömmliche Verfahren, welche betragsmäßige Schwankungen ermitteln, sind deshalb quasi blind für Momentenunwucht. Ein Problem der herkömmlichen Unwuchterkennungsverfahren besteht darin, dass sie entweder blind sind für Momentenunwucht oder dass eine zusätzliche Sensorik beispielsweise in Form von Beschleunigungs- oder Wegesensoren investiert werden muss.
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Ferner offenbaren die
DE 10 2006 032 337 A1 , die
DE 10 2007 057 331 A1 und die
DE 10 2008 055 090 A1 jeweils ein System zum Erfassen einer Unwucht einer Wäschetrommel in einem Wäschebehandlungsgerät, bei dem eine Veränderung einer Bewegungsamplitude mit der Drehzahl für eine oder mehrere Raumrichtungen ausgewertet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wäschebehandlungsgerät mit einer verbesserten Unwuchterkennung und ein verbessertes Verfahren zum Erkennen einer Unwucht in einem Wäschebehandlungsgerät zu schaffen. Das verbesserte Wäschebehandlungsgerät und das verbesserte Verfahren sollen insbesondere in der Lage sein, auch Momentenunwucht zu erkennen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das Wäschebehandlungsgerät der Erfindung weist ein Maschinengehäuse, einen Bottich, der schwingfähig in dem Maschinengehäuse aufgehängt ist, eine Wäschetrommel, die in dem Bottich um eine Drehachse drehbar gelagert ist, und eine Unwuchterfassungseinrichtung zum Erfassen einer Unwucht der Wäschetrommel auf. Die Unwuchterfassungseinrichtung weist erfindungsgemäß eine Sensorik auf, die starr mit dem Bottich gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um eine erste Bewegung des Bottichs in einer ersten Richtung parallel zur Drehachse der Wäschetrommel und eine zweite Bewegung des Bottichs in einer zweiten Richtung senkrecht zur Drehachse der Wäschetrommel zu erfassen. Außerdem weist die Unwuchterfassungseinrichtung erfindungsgemäß eine Auswertevorrichtung auf, die mit der Sensorik verbunden ist und ausgestaltet ist, um eine Amplitude der ersten Bewegung und eine Amplitude der zweiten Bewegung für eine erste Drehzahl miteinander zu vergleichen und eine Amplitude der ersten Bewegung und eine Amplitude der zweiten Bewegung für eine zweite Drehzahl miteinander zu vergleichen und aus den Vergleichsergebnissen auf eine Unwucht der Wäschetrommel zu schließen.
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Das Verfahren zum Erkennen einer Unwucht einer Wäschetrommel in einem Wäschebehandlungsgerät der Erfindung enthält die Schritte des Erfassens einer ersten Bewegungsamplitude eines Bottichs, in dem die Wäschetrommel drehbar gelagert ist, in einer ersten Richtung parallel zu einer Drehachse der Wäschetrommel und einer zweiten Bewegungsamplitude des Bottichs in einer zweiten Richtung senkrecht zur Drehachse der Wäschetrommel bei einer ersten Drehzahl der Wäschetrommel; des Erfassens einer ersten Bewegungsamplitude des Bottichs in der ersten Richtung und einer zweiten Bewegungsamplitude des Bottichs in der zweiten Richtung bei einer zweiten Drehzahl der Wäschetrommel, die von der ersten Drehzahl verschieden ist; des Vergleichens der ersten und zweiten Bewegungsamplituden für die erste Drehzahl miteinander und des Vergleichens der ersten und zweiten Bewegungsamplituden für die zweite Drehzahl miteinander; und des Beurteilens, ob eine Unwucht der Wäschetrommel vorliegt, in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen.
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Die Erfindung ist insbesondere bei Wäschebehandlungsgeräten vorteilhaft einsetzbar, bei denen die Wäschetrommel eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Drehachse besitzt. In diesem Fall verläuft die mit der Sensorik der Unwuchterfassungseinrichtung zu erfassende zweite Bewegung des Bottichs vorzugsweise in einer zweiten Richtung im Wesentlichen horizontal und im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Wäschetrommel. Der Lösungsansatz der Erfindung ist aber ebenso im Fall von Wäschetrommeln mit vertikal oder schräg verlaufenden Drehachsen anwendbar.
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Mit dem erfindungsgemäßen Konzept kann das Vorhandensein von statischen Unwuchten und auch von Momentenunwuchten eindeutig ermittelt und quantifiziert werden, bevor es zu Berührungen des Bottichs mit dem Maschinengehäuse kommt. Durch eine solche eindeutige Vorhersage einer Momentenunwucht können erheblich Beschädigungen am Wäschebehandlungsgerät vermieden werden.
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In Versuchen konnte nachgewiesen werden, dass zum Beispiel 2 kg Momentenunwucht ebenso viel bzw. wenig Bewegung des Bottichs verursachen, wie etwa 0,1 - 0,2 kg statische Unwucht. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Erfassung der Bottichbewegung in axialer und in tangentialer Richtung ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine solche Momentenunwucht zu erkennen, obwohl sie nicht mehr Bewegungen des Bottichs verursacht als eine wesentlich masseärmere statische Unwucht. Es kann daher im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen eine falsche Prognose vermieden werden, dass in dem Wäschebehandlungsgerät nur eine sehr geringe Unwucht vorliegt. Demzufolge kann mit der Erfindung auch vermieden werden, dass aufgrund einer falsch prognostizierten geringen Unwucht eine hohe Drehzahl vorgegeben wird, welche im weiteren Verlauf des Endschleuderns durch die Kraftentfaltung der Momentenunwucht zur Zerstörung des Wäschebehandlungsgerätes führen könnte.
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Der erfindungsgemäße Lösungsansatz ist dabei auch unabhängig von der Alterung des Wäschebehandlungsgerätes. Beim Erkennen der Unwucht können Veränderungen im Dämpfungs- / Schwingsystem kompensiert werden.
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Bei dem Wäschebehandlungsgerät handelt es sich beispielsweise um eine Waschmaschine, einen Wäschetrockner, einen kombinierten Waschtrockner, eine Wäscheschleuder oder dergleichen.
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Die Sensorik zum Erfassen von ersten und zweiten Bewegung des Bottichs in einer ersten Richtung bzw. einer zweiten Richtung weist vorzugsweise einen oder mehrere Sensoren auf, welche Bewegungen oder Beschleunigungen in einer oder in mehreren Raumrichtungen erfassen können. Vorzugsweise weist die Sensorik wenigstens einen mehrachsigen (bevorzugt zweiachsigen oder dreiachsigen) Bewegungs- oder Beschleunigungssensor auf. Das Messprinzip der Sensorik beruht vorzugsweise auf kapazitiven, induktiven und/oder piezoelektrischen Effekten. Die Erfassung der Bottichbewegung in der ersten und der zweiten Richtung erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen gleichzeitig. Optional kann zudem die Erfassung und Auswertung der Bottichbewegung in einer dritten Richtung vorgesehen sein, die bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur ersten und zur zweiten Richtung ist.
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Die Sensorik ist starr mit dem Bottich gekoppelt. Unter einer starren Kopplung soll in diesem Zusammenhang jede direkte oder indirekte Verbindung zwischen zwei Komponenten verstanden werden, welche die Bewegungen (z.B. Schwingungen, Beschleunigungen, etc.) der einen Komponente auf die andere Komponente möglichst dämpfungsfrei überträgt. Eine Bewegung der Sensorik stimmt daher im Wesentlichen mit einer Bewegung des Bottichs überein, sodass die Bottichbewegung durch die Sensorik sehr genau und zuverlässig erfasst werden kann.
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In einer Ausführungsvariante ist ein Elektromotor zum Drehantrieb der Wäschetrommel starr mit dem Bottich verbunden und ist die Sensorik der Unwuchterfassungseinrichtung starr mit diesem Elektromotor gekoppelt. In diesem Fall ist die Sensorik bevorzugt auf/an der Motorelektronik platziert. In anderen Ausführungsvarianten ist die Sensorik an einer Stelle positioniert, die von einer zur Drehachse der Wäschetrommel senkrechten Taumelachse weiter entfernt ist. In diesem kann die Sensorik größere zweite Bewegungsamplitudenwerte erfassen und so eine Unwucht der Wäschetrommel zuverlässiger erkennen.
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Unter einer Auswertevorrichtung ist jede Art von Vorrichtung zu verstehen, die geeignet ist, um analoge oder digitale Messsignale zu empfangen, zu verarbeiten und auszuwerten. Die Auswertevorrichtung weist vorzugsweise eine Steuerung, bevorzugt einen Mikroprozessor auf. Die Auswertevorrichtung ist ausgangsseitig vorzugsweise mit einer Steuerung des Wäschebehandlungsgerätes, einer Steuerung einer Antriebsvorrichtung der Wäschetrommel und/oder einer Ausgabevorrichtung (drahtlos oder leitungsgebunden) verbunden. Eingangsseitig ist die Auswertevorrichtung mit der Sensorik (drahtlos oder leitungsgebunden) verbunden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Drehzahlen, bei denen die Amplituden der ersten und zweiten Bewegungen erfasst und miteinander verglichen werden, kleiner als eine kritische Drehzahl gewählt, bei der eine Resonanzfrequenz des Wäschebehandlungsgerätes auftritt oder auftreten kann. Eine typische Resonanzfrequenz von Wäschebehandlungsgeräten liegt bei etwa 180 U/min. Mit dieser Maßnahme können die Bewegungsamplituden vorzugsweise erfasst und ausgewertet werden, bevor es zu kritischen Zuständen im Wäschebehandlungsgerät kommen kann.
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Vorzugsweise ist die Auswertevorrichtung der Unwuchterfassungseinrichtung ausgestaltet, um die die Amplituden der ersten und zweiten Bewegungen zu wenigstens zwei diskreten Zeitpunkten oder kontinuierlich (zum Beispiel während einer Beschleunigungsrampe) zu erfassen und miteinander zu vergleichen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird auf eine Momentenunwucht der Wäschetrommel geschlossen, wenn für die erste Drehzahl die erste Bewegungsamplitude kleiner ist als die zweite Bewegungsamplitude und für die zweite Drehzahl, die größer als die erste Drehzahl gewählt ist, die erste Bewegungsamplitude größer als die zweite Bewegungsamplitude ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird auf eine statische Unwucht der Wäschetrommel geschlossen, wenn die zweite Bewegungsamplitude für die erste Drehzahl kleiner ist als die zweite Bewegungsamplitude für die zweite Drehzahl, die größer ist als die erste Drehzahl, und die erste Bewegungsamplitude für die erste Drehzahl und für die zweite Drehzahl kleiner ist als die zweite Bewegungsamplitude.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:
- 1 eine Perspektivansicht eines Wäschebehandlungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht (x-y-Ebene) des Wäschebehandlungsgerätes von 1 von hinten;
- 3 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung von Drehzahlschwankungen bei einer statischen Unwucht (A) und einer Momentenunwucht (B);
- 4 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung der Bewegungsamplitudenverläufe in den verschiedenen Raumrichtungen für den Fall einer Momentenunwucht;
- 5 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung der Bewegungsamplitudenverläufe in den verschiedenen Raumrichtungen bei zwei Drehzahlen für den Fall einer Momentenunwucht; und
- 6 ein beispielhaftes Diagramm zur Veranschaulichung der Bewegungsamplitudenverläufe in den verschiedenen Raumrichtungen bei zwei Drehzahlen für den Fall einer statischen Unwucht.
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Anhand der 1 und 2 wird zunächst der Aufbau einer Waschmaschine als ein Beispiel eines Wäschebehandlungsgerätes der Erfindung näher erläutert.
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Die Waschmaschine weist ein Maschinengehäuse 10 auf, in dem ein Bottich (häufig auch als Laugenbehälter bezeichnet) 12 über Federn 30 und Schwingungsdämpfer 32 schwingfähig aufgehängt ist. Im Innern dieses Bottichs 12 ist eine Wäschetrommel 14 drehbar gelagert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die Drehachse 16 der Wäschetrommel 14 im Wesentlichen horizontal, d.h. parallel zur z-Achse des in 1 eingezeichneten kartesischen Koordinatensystems. Mit anderen Worten ist die Wäschetrommel 14 liegend in dem Maschinengehäuse 10 angeordnet.
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Zum Drehantrieb der Wäschetrommel 14 ist ein Elektromotor 18 vorgesehen, der starr mit dem Bottich 12 verbunden ist. Ein von dem Elektromotor 18 erzeugtes Drehmoment wird über einen Transmissionsriemen 20 von einem drehfest mit einer Abtriebswelle des Elektromotors 18 verbundenen Motorriemenrad 24 auf ein drehfest mit der Wäschetrommel 14 verbundenes Trommelriemenrad 22 übertragen. In einer alternativen Ausführungsform wird die Wäschetrommel 14 durch einen Direktantrieb anstelle des in 2 beispielhaft gezeigten Riemengetriebes 20-24 angetrieben.
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Auf dem Elektromotor 18 ist eine Motorelektronik 26 vorgesehen, die mit dem Elektromotor 18 starr verbunden ist. Die Motorelektronik 26 weist zum Beispiel eine Leiterplatte, einen Mikroprozessor und eine Leistungsendstufe auf. Auf der Leiterplatte der Motorelektronik 26 ist zudem eine Sensorik 28 platziert, die beispielsweise einen dreiachsigen Schwingungssensor aufweist. Über die Motorelektronik 26 und den Elektromotor 18 ist dieser Schwingungssensor starr mit dem Bottich 12 verbunden, sodass die Bewegungen des Bottichs 12 unmittelbar und ungedämpft erfasst werden können.
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Der dreiachsige Schwingungssensor ist in der Lage, Bewegungen oder Beschleunigungen in einer ersten Richtung (z), einer zweiten Richtung (x) und einer dritten Richtung (y) zu erfassen, welche jeweils senkrecht zueinander stehen. Die erste Richtung (z) bezeichnet die axiale Richtung des Bottichs 12 und der Wäschetrommel 14, die zweite Richtung (x) bezeichnet die horizontale tangentiale Richtung, und die dritte Richtung (y) bezeichnet die vertikale tangentiale Richtung.
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Die Sensorik 28 ist Teil einer Unwuchterfassungseinrichtung, die zudem eine Auswertevorrichtung aufweist. Diese Auswertevorrichtung ist beispielsweise auf der Leiterplatte der Motorelektronik 26 vorgesehen und in den Mikroprozessor der Motorelektronik 26 integriert.
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Wie in 1 veranschaulicht, weist die Waschmaschine zudem eine Waschmittelschublade 34 und eine Bedienblende 36 mit einem oder mehreren Bedien- und/oder Anzeigeelementen (nicht dargestellt) auf.
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Die Funktionsweise der Unwuchterfassungseinrichtung wird nun Bezug nehmend auf 3 bis 6 näher erläutert.
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3 zeigt zunächst einen Vergleich der Drehzahlschwankungen für den Fall einer geringen statischen Unwucht von zum Beispiel etwa 0,2 kg (Kurve A) und für den Fall einer Momentenunwucht von zum Beispiel etwa 2 kg (Kurve B). Es ist ersichtlich, dass die Drehzahlschwankungen in beiden Fällen nahezu gleich sind. Aus diesem Grund kann durch die Auswertung der Drehzahlschwankungen eine Momentenunwucht nicht einfach und zuverlässig erkannt werden.
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4 zeigt den Amplitudenverlauf für den Fall einer Momentenunwucht von etwa 2 x 1 kg. Dabei zeigt die Kurve v die zunehmende Drehzahl, die Kurve z (als Hüllkurve) die Bewegungsamplituden des Bottichs 12 in der ersten Richtung, die Kurve x (als Hüllkurve) die Bewegungsamplituden des Bottichs 12 in der zweiten Richtung, und die Kurve y (als Hüllkurve) die Bewegungsamplituden des Bottichs 12 in der dritten Richtung.
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Darüber hinaus ist in 4 durch die senkrechte Linie R eine kritische Drehzahl gekennzeichnet, bei der eine maschinentypische Resonanzfrequenz auftritt. Die kritische Drehzahl beträgt zum Beispiel etwa 180 U/min. Die erfindungsgemäße Unwuchterfassung wird deshalb bevorzugt in dem mit M gekennzeichneten unkritischen Drehzahlbereich von zum Beispiel etwa 100 bis 180 U/min durchgeführt.
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Es ist in 4 erkennbar, dass innerhalb des Drehzahlbereichs M die Bewegungsamplitude in der ersten Richtung z zunächst kleiner als die Bewegungsamplitude in der zweiten Richtung x ist, dann aber größer als diese wird. Dieses Verhalten ist typisch für das Vorliegen einer Momentenunwucht und kann deshalb zur Erfassung einer solchen ausgenutzt werden. Die gestrichelte Linie D kennzeichnet jene Drehzahl, bei welcher sich die Verhältnisse der Bewegungsamplituden umkehren, und damit einen Punkt für eine frühzeitige Erkennung einer Momentenunwucht.
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In 5 ist dies nochmals verdeutlicht. 5 zeigt den Amplitudenverlauf in der ersten Richtung z, der zweiten Richtung x und der dritten Richtung y für zwei Messpunkte bzw. -bereiche MP1 einer ersten Drehzahl n1 und MP2 einer zweiten Drehzahl n2, die größer als die erste Drehzahl n1 ist. Während bei der ersten Drehzahl n1 im Bereich MP1 die Bewegungsamplitude x1 in der ersten Richtung x größer als die Bewegungsamplitude z1 in der zweiten Richtung z ist, ist bei der zweiten Drehzahl n2 im Bereich MP2 die Bewegungsamplitude x2 in der ersten Richtung x kleiner als die Bewegungsamplitude z2 in der zweiten Richtung z. Daraus lässt sich zuverlässig auf das Vorliegen einer Momentenunwucht schließen. Die Bewegungsamplituden in der dritten Richtung y können in diesem Zusammenhang unbeachtet bleiben.
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Zum Vergleich zeigt 6 den Amplitudenverlauf in der ersten Richtung z, der zweiten Richtung x und der dritten Richtung y für zwei Messpunkte bzw. - bereiche MP1 einer ersten Drehzahl n1 und MP2 einer zweiten Drehzahl n2, die größer als die erste Drehzahl n1 ist, für den Fall einer statischen Unwucht von beispielsweise etwa 1 kg. Sowohl bei der ersten Drehzahl n1 im Bereich MP1 als auch bei der zweiten Drehzahl n2 im Bereich MP2 ist die Bewegungsamplitude x1 bzw. x2 in der ersten Richtung x größer als die Bewegungsamplitude z1 bzw. z2 in der zweiten Richtung z. Außerdem die Bewegungsamplitude x2 in der ersten Richtung x bei der zweiten Drehzahl n2 größer als die Bewegungsamplitude x1 in der ersten Richtung x bei der ersten Drehzahl n1. Daraus lässt sich zuverlässig auf das Vorliegen einer statischen Unwucht schließen. Die Bewegungsamplituden in der dritten Richtung y können auch in diesem Zusammenhang unbeachtet bleiben.
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Auf Basis der obigen Überlegungen kann die Unwuchterfassung wir folgt in zwei Varianten durchgeführt werden.
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In der Methode A werden zunächst bei einer ersten Drehzahl n1, die mindestens so groß gewählt ist, dass die Wäschestücke nicht mehr von der Innenseite der Trommelwand abfallen (die sogenannten Anlegedrehzahl), die Amplitude z1 der Auslenkung in der axialen ersten Richtung z und die Amplitude x1 der Auslenkung in der horizontalen tangentialen zweiten Richtung x gemessen und gespeichert. Danach wird eine zweite Drehzahl n2 angefahren, die höher als die erste Drehzahl n1 der ersten Messung ist und (gerade noch) unterhalb des Bereichs einer ersten Resonanzdrehzahl (z.B. etwa 180 U/min) liegt. Dann werden wieder die Amplitude z2 der Auslenkung in der axialen ersten Richtung z und die Amplitude x2 der Auslenkung in der horizontalen tangentialen zweiten Richtung x gemessen und gespeichert.
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In einer anschließenden Auswertung können durch Vergleichen der Bewegungsamplituden z1, z2, x1, x2 in den ersten und zweiten Richtungen z, x für die beiden Drehzahlen n1, n2 folgende Feststellungen getroffen werden:
| x2 ≈ x1 & z1 < x1 & z2 < x2 : | keine oder kleine statische Unwucht |
| x2 > x1 & z1 < x1 & z2 < x2 : | statische Unwucht vorhanden |
| z1 < x1 & z2 ≈ x2 : | Momentenunwucht vorhanden |
| z1 < x1 & z2 > x2 : | große Momentenunwucht vorhanden mit z2 ~ Momentenunwucht |
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Mit anderen Worten kann davon ausgegangen werden, dass in der Wäschetrommel 14 eine Momentenunwucht signifikanter Größe vorhanden ist, wenn die Bewegungsamplitude in der zweiten Richtung x bei aufeinander folgenden Messungen ansteigt und schließlich die Bewegungsamplitude in der ersten Richtung z übersteigt.
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Die für die beiden Messungen vorteilhaftesten Drehzahlen n1 und n2 können an baugleichen Wäschebehandlungsgeräten exemplarisch als Referenzdrehzahlen ermittelt werden. Sie hängen im Wesentlichen vom Feder- / Dämpfungssystem des Wäschebehandlungsgerätes, seiner Bottichgröße und -masse ab. Innerhalb einer Typreihe gleichartiger Wäschebehandlungsgeräte sind die vorteilhaften Drehzahlen annähernd identisch.
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In der Methode B werden wie bei Methode A zunächst bei einer ersten Drehzahl n1 die Amplitude z1 der Auslenkung in der axialen ersten Richtung z und die Amplitude x1 der Auslenkung in der horizontalen tangentialen zweiten Richtung x gemessen und gespeichert. Danach wird die Drehzahl kontinuierlich erhöht (Beschleunigungsrampe) und dabei fortlaufend das Maximum der Amplitude in axialer Richtung z und in tangentialer, horizontaler Richtung x bestimmt. Die gemessenen Maxima werden fortlaufen gegeneinander verglichen. In einer fortlaufenden Bewertung können die gleichen Feststellungen hinsichtlich des Vorliegens einer statischen oder einer Momentenunwucht getroffen werden, wie oben zu Methode A angegeben.
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Darüber hinaus kann bei Methode B bei stetig steigenden Unterschiedswerten zwischen xt und xt-1 für die Bewegungsamplituden in der zweiten Richtung x mittels Extrapolation auf einen zu erwartenden Spitzenwert der Maximalwerte und der dazugehörigen Drehzahl geschlossen werden. Mit der Kenntnis, dass ein Maximalwert im Bereich der Resonanzfrequenz zu erwarten ist, kann abgeschätzt werden, ob es im Bereich der Resonanzfrequenz zu möglichen Anschlägen des Bottichs 12 am Maschinengehäuse 10 des Wäschebehandlungsgerätes kommt. In einem solchen Fall könnte frühzeitig der Schleudergang unterbrochen werden und durch Umverteilung der Beladung eine günstigere Wäscheverteilung in der Wäschetrommel 14 hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Maschinengehäuse
- 12
- Bottich
- 14
- Wäschetrommel
- 16
- Drehachse
- 18
- Elektromotor
- 20
- Transmissionsriemen
- 22
- Trommelriemenrad
- 24
- Motorriemenrad
- 26
- Motorelektronik
- 28
- Sensorik
- 30
- Federn
- 32
- Schwingungsdämpfer
- 34
- Waschmittelschublade
- 36
- Bedienblende
