DE102017208527A1

DE102017208527A1 - Wasserführendes Haushaltsgerät und Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts

Info

Publication number: DE102017208527A1
Application number: DE102017208527.4A
Authority: DE
Inventors: Bernd Eisenbart; Michael Lugert; Georg Hausmann; Andreas Heidel; Anton Oblinger
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2018-11-22
Also published as: US20200113407A1; PL3624663T3; CN110913740A; CN110913740B; EP3624663A1; EP3624663B1; WO2018210594A1; US11330956B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil, einem Elektromotor zum Bewegen des Bauteils, einer Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern des Elektromotors und einer Lastvorrichtung zum Bereitstellen eines von einer Position des beweglichen Bauteils abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den von dem Elektromotor aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom zu erfassen und die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltsgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts.
Wasserführende Haushaltsgeräte weisen häufig bewegliche Bauteile auf, wie beispielsweise eine Wasserweiche, die während eines Betriebs eines jeweiligen Geräts bewegt und/oder in vorbestimmte Positionen gebracht werden. Um eine vorbestimmte Position gezielt anfahren zu können, ist es erforderlich, die aktuelle Position des Bauteils zu kennen. Herkömmlicherweise wird beispielsweise ein Schaltnocken eingesetzt, der, wenn das bewegliche Bauteil über eine bestimmte Position bewegt wird, ein Signal an eine Steuerungsvorrichtung sendet, so dass die Position bestimmt ist. Hierzu ist jedoch der Schaltnocken mit der Steuerungsvorrichtung zu koppeln. Dies geschieht beispielsweise über ein Signalkabel, was die Komplexität des Geräts durch den zusätzlichen Verdrahtungsaufwand erhöht. Ferner sind auch entsprechende Eingänge an der Steuerungsvorrichtung vorzusehen. Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der WO 2016/096019 A1 bekannt.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes wasserführendes Haushaltsgerät bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere eine Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil, einem Elektromotor zum Bewegen des Bauteils, einer Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern des Elektromotors und einer Lastvorrichtung zum Bereitstellen eines von einer Position des beweglichen Bauteils abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes vorgeschlagen. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, den von dem Elektromotor aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom zu erfassen und die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms zu ermitteln.
Ein solches wasserführendes Haushaltsgerät weist den Vorteil auf, dass die Position des beweglichen Bauteils ermittelt werden kann, wobei auf eine zusätzliche Verkabelung zu einem Positionssensor sowie den Positionssensor selbst verzichtet werden kann. Hierdurch wird insbesondere eine Komplexität des wasserführenden Haushaltsgeräts reduziert und es können Kosten eingespart werden. Es ist somit vorteilhaft eine Positionserkennung des beweglichen Bauteils des wasserführenden Haushaltsgeräts ohne einen zusätzlichen Verkabelungsaufwand realisiert.
Der Elektromotor ist insbesondere als ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgebildet. Ein solcher BLDC-Motor wird beispielsweise mit einer vorgegebenen Gleichspannung angesteuert. Dabei können beispielsweise über eine Antriebsspannung ein Drehsinn als auch eine Drehzahl des BLDC-Motors gesteuert werden. Der Drehsinn hängt dabei insbesondere von einer Polung der Antriebsspannung und die Drehzahl von einer Amplitude oder einem Betrag der Antriebsspannung ab. Ein solcher BLDC-Motor nimmt dabei einen von einer Last abhängigen Antriebsstrom auf. Je höher die Last ist, umso größer ist die Leistung des BLDC-Motors. Daher nimmt der BLDC-Motor bei hoher Last einen höheren Antriebsstrom als bei geringer Last auf.
Die Steuerungsvorrichtung ist zum Ansteuern des Elektromotors eingerichtet. Hierzu weist die Steuerungsvorrichtung beispielsweise eine Kabelverbindung zu dem Elektromotor auf und kann diesen mit einer vorgegebenen Antriebsspannung beaufschlagen. Beispielsweise weist die Steuerungsvorrichtung hierfür eine Spannungsquelle auf, insbesondere eine Spannungsquelle mit steuerbarer Ausgangsspannung, wie beispielsweise ein Netzgerät oder ein Transformator. Die Spannungsquelle ist insbesondere dazu eingerichtet, die vorgegebene Antriebsspannung bereitzustellen. Der Elektromotor nimmt einen von der Last abhängigen Antriebsstrom auf, der von der Spannungsquelle bereitgestellt wird.
Die Steuerungsvorrichtung kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Steuerungsvorrichtung als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die Steuerungsvorrichtung als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Die Steuerungsvorrichtung kann insbesondere eine zentrale Steuerungsvorrichtung zum Betreiben des wasserführenden Haushaltsgeräts sein.
Die Lastvorrichtung umfasst insbesondere eine mit dem beweglichen Bauteil gekoppelte mechanische Einheit. In Abhängigkeit von der Position des beweglichen Bauteils stellt die Lastvorrichtung einen der Bewegung des beweglichen Bauteils entgegen gerichteten Widerstand bereit. Dieser Widerstand kann beispielsweise durch Reibung erzeugt werden.
Beispielsweise weist die Bewegung des beweglichen Bauteils einen natürlichen Widerstand auf, der insbesondere von einer Lagerung des beweglichen Bauteils abhängt. Dieser Widerstand wird im Folgenden als Grundwiderstand bezeichnet. Der Grundwiderstand an sich kann beispielsweise bereits eine positionsabhängige Größe aufweisen.
Die Lastvorrichtung ist dazu eingerichtet, diesen Grundwiderstand gezielt positionsabhängig zu verändern. Dies kann sowohl eine lokale Reduzierung des Widerstands als auch eine lokale Erhöhung des Widerstands umfassen.
Beispielsweise ist das bewegliche Bauteil ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine. Der Sprüharm ist drehbar gelagert, wobei ein Drehen des Sprüharms ohne eine Lastvorrichtung beispielsweise eine Verlustleistung von 1,2 W verbraucht. Der Elektromotor stellt diese Leistung bei einem Betrieb mit einer Antriebsspannung von 12 V durch Aufnahme eines Antriebsstroms von 0,1 A bereit. Wenn nun die Lastvorrichtung dazu eingerichtet ist, in einem Bereich der Drehbewegung, beispielsweise zwischen 0° - 10°, einen erhöhten Widerstand bereitzustellen, so dass die Verlustleistung in diesem Bereich auf 2,4 W verdoppelt ist, dann nimmt der Elektromotor zum Bereitstellen dieser Leistung einen Antriebsstrom von 0,2 A auf, um die Drehbewegung des Sprüharms über diesen Bereich hinweg gleichmäßig aufrecht zu erhalten.
Die Steuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, den vom Elektromotor aufgenommenen Antriebsstrom zu erfassen und aus diesem die Position des beweglichen Bauteils zu ermitteln. Hierzu weist die Steuerungsvorrichtung beispielsweise einen Strommesser auf. Von dem Erfassen kann auch ein Abspeichern eines erfassten Wertes umfasst sein. Zum Ermitteln der Position des beweglichen Bauteils ist die Steuerungsvorrichtung insbesondere dazu eingerichtet, einen erfassten Wert mit einem Referenzwert zu vergleichen, Zuordnungen vorzunehmen und/oder unterschiedliche Berechnungen durchzuführen. Diese Berechnungen umfassen beispielsweise ein Ermitteln von Funktionswerten und/oder ein Durchführen einer Mustererkennung, insbesondere einer spektralen Frequenzanalyse. In dem oben genannten Beispiel lässt sich durch die Verdopplung des Antriebsstroms darauf schließen, dass die Position des Sprüharms in dem Bereich zwischen 0° - 10° liegt.
Gemäß einer Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das bewegliche Bauteil als ein wasserführendes Bauteil, insbesondere als ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine oder als eine Wasserweiche, ausgebildet.
Diese Bauteile sind beispielsweise dazu eingerichtet, eine Drehbewegung auszuführen. Hierzu sind sie beispielsweise auf einer Drehachse, wie einer Welle oder Antriebsachse, montiert, welche drehbar gelagert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das bewegliche Bauteil dazu eingerichtet, eine um eine Achse rotierende Bewegung durchzuführen.
Eine solche Drehbewegung ist insbesondere periodisch, das heißt dass sich die Bewegung nach einer vollständigen Umdrehung des beweglichen Bauteils wiederholt. Beispielsweise ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, in Abständen von 90° für jeweils 5° einen erhöhten Widerstand bereitzustellen. Im Verlauf einer kompletten Umdrehung des beweglichen Bauteils ist der von dem Elektromotor aufgenommene Antriebsstrom demnach viermal erhöht. Erhöht bezieht sich dabei insbesondere auf den aufgenommenen Antriebsstrom an Positionen, bei denen der Widerstand durch die Lastvorrichtung nicht bereitgestellt oder nicht erhöht ist, sondern nur der Grundwiderstand wirkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, einen von einem Drehgrad des beweglichen Bauteils abhängigen Widerstand bereitzustellen.
Der Drehgrad kann beispielsweise als ein Winkel in Bezug auf einen Ausgangswinkel angegeben werden. Da eine solche Drehbewegung periodisch ist, kann der Ausgangswinkel frei gewählt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts umfasst die Lastvorrichtung ein Getriebe zum Koppeln des Elektromotors mit dem beweglichen Bauteil.
In dieser Ausführungsform erfüllt die Lastvorrichtung damit eine Doppelfunktion: Einerseits stellt sie den positionsabhängigen Widerstand bereits, andererseits koppelt sie den Elektromotor mit dem beweglichen Bauteil.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das Getriebe bei dem Koppeln des Elektromotors mit dem beweglichen Bauteil zum Reduzieren einer Drehzahl des Elektromotors um einen vorgegebenen Faktor eingerichtet.
Der vorgegebene Faktor wird beispielsweise auch als Untersetzung bezeichnet. Durch eine solche Untersetzung kann insbesondere ein Antriebsdrehmoment für das bewegliche Bauteil geändert werden. Beispielsweise ist eine Untersetzung auch vorteilhaft, um eine hohe Drehzahl des Elektromotors zu reduzieren und eine Gleichmäßigkeit der Bewegung zu erhöhen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Getriebe dazu eingerichtet, eine von dem Elektromotor bereitgestellte Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzusetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, den Widerstand gemäß einer vorbestimmten Lastfunktion in Abhängigkeit von dem Drehgrad des beweglichen Bauteils bereitzustellen.
Der Widerstand weist damit einen Widerstandswert in Abhängigkeit des Drehgrads auf. Beispielsweise kann der Widerstandswert linear proportional zum Drehgrad zunehmen und nach einer vollen Umdrehung auf den Ausgangswert zurückfallen. In dieser Ausführungsform ist eine eindeutige Abbildung der Position des beweglichen Bauteils, die hier durch den Drehgrad dargestellt ist, auf den Widerstandswert und damit auch auf den vom Elektromotor aufgenommenen Antriebsstrom ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Lastvorrichtung dazu eingerichtet, den Widerstand als eine Widerstandserhöhung und/oder eine Widerstandsreduzierung mit Bezug auf einen Grundwiderstand, die dem Widerstand bei dem Bewegen des beweglichen Bauteils ohne die Lastvorrichtung entspricht, bereitzustellen.
In dieser Ausführungsform kann die Positionserkennung insbesondere gegenüber Störeinflüssen, wie beispielsweise chaotisch auftretenden hydrodynamischen Störgrößen, oder auch mechanischen Störgrößen, beispielsweise aufgrund von Schmutzpartikeln, die der Bewegung entgegenwirken, robust sein. Derartige Störeinflüsse oder auch Störgrößen führen insbesondere zu einem lokal erhöhten Widerstand, beispielsweise weil ein Schmutzpartikel den Bewegungsablauf hemmt. Wenn ein solches Schmutzpartikel an einer bestimmten Position anhaftet, so nimmt der Elektromotor bei jedem Überfahren dieser Position durch das bewegliche Bauteil einen erhöhten Antriebsstrom auf. Dies könnte zu einer fehlerhaften Positionserkennung führen. Indem insbesondere eine lokale Widerstandsreduzierung bereitgestellt wird, die nicht von einer der genannten Störgrößen stammen kann, ist einer solche fehlerhafte Positionserkennung ausgeschlossen.
Eine derartige Widerstandsreduzierung mit Bezug auf den Grundwiderstand lässt sich beispielweise durch eine Lastvorrichtung, die zugleich als Getriebe den Elektromotor mit dem beweglichen Bauteil koppelt, erreichen. Beispielsweise ist dazu vorgesehen, eine Kraftübertragung von dem Elektromotor auf das bewegliche Bauteil stellenweise auszusetzen. An diesen Stellen wird das bewegliche Bauteil daher nicht angetrieben, weshalb der Grundwiderstand durch das bewegliche Bauteil insbesondere auf Null sinkt. Daher ist der vom Elektromotor aufgenommene Antriebsstrom ebenfalls Null oder zumindest fast Null. Eine Abweichung von Null kann hierbei insbesondere durch Verluste, die dem Elektromotor selbst zuzuschreiben sind, auftreten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Elektromotor in Abhängigkeit der ermittelten Position des beweglichen Bauteils derart anzusteuern, dass das bewegliche Bauteil in eine vorbestimmte Position bewegt wird.
Eine vorbestimmte Position kann beispielsweise durch einen bestimmten Drehgrad bestimmt sein. Beispielsweise kann, indem ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine in eine vorbestimmte Position gebracht wird, eine gezielte Reinigung von vordefinierten oder auch dynamisch bestimmten Bereichen in der Geschirrspülmaschine erzielt werden. So kann beispielsweise ein Besteckkorb gezielt und selektiv angefahren werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Steuerungsvorrichtung zum Ermitteln einer aktuellen Lastfunktion des beweglichen Bauteils dazu eingerichtet, den Elektromotor zum Durchführen einer vollständigen Bewegungsamplitude anzusteuern und den dabei vom Elektromotor aufgenommenen Antriebsstrom zu erfassen.
Ein solcher Vorgang kann auch als ein Eichen oder Kalibrieren bezeichnet werden. Das bewegliche Bauteil ist beispielsweise in einer Umgebung angeordnet, die stark wechselnden Bedingungen ausgesetzt ist, wie beispielsweise eine Spülkammer einer Geschirrspülmaschine. Dabei kann es vorkommen, dass sich die mechanischen Eigenschaften der Bewegung des beweglichen Bauteils, beispielsweise aufgrund von Verschmutzungen, mit zunehmender Betriebsdauer des wasserführenden Haushaltsgeräts verändern. Indem beispielsweise vor einer jeden Benutzung des wasserführenden Haushaltsgeräts eine solche Kalibrierung durchgeführt wird, kann der bei einer regulären Durchführung der Bewegung vom Elektromotor aufgenommene Antriebsstrom erfasst und als Referenz abgespeichert werden. Die Steuerungsvorrichtung ist insbesondere dann auch dazu eingerichtet, die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit dieser Referenz zu ermitteln.
Unter einer vollständigen Bewegungsamplitude wird vorliegend verstanden, dass das bewegliche Bauteil jede Position, die das bewegliche Bauteil aufweisen kann, genau einmal erreicht. Dabei kann eine jeweilige Position aufgrund unterschiedlicher Bewegungsrichtungen auch unterschieden werden. Bei einer linearen Oszillationsbewegung von einem linken Anschlag zu einem rechten Anschlag umfasst die vollständige Bewegungsamplitude beispielsweise die Bewegung von dem linken Anschlag zu dem rechten Anschlag und auch wieder zurück.
Indem das bewegliche Bauteil zum Durchführen einer vollständigen Bewegungsamplitude angesteuert wird, kann ferner auch ermittelt werden, ob beispielsweise ein Objekt, wie Spülgut in einer Geschirrspülmaschine, den Bewegungsablauf blockiert. In dem Fall kann ferner vorgesehen sein, dass eine entsprechende Fehlermeldung oder ein Warnhinweis an einen Benutzer der Geschirrspülmaschine ausgegeben wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist die Steuerungsvorrichtung zum Erkennen einer Blockade des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Antriebsstrom des Elektromotors eingerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wasserführenden Haushaltsgeräts ist das wasserführende Haushaltsgerät als eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts, insbesondere einer Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil, einem Elektromotor zum Bewegen des Bauteils und einer Steuerungsvorrichtung zum Ansteuern des Elektromotors vorgeschlagen. In einem ersten Verfahrensschritt wird der Elektromotor angesteuert. Beispielsweise beaufschlagt die Steuerungsvorrichtung den Elektromotor mit einer konstanten Gleichspannung. In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein von einer Position des beweglichen Bauteils abhängiger und der Bewegung entgegengesetzter Widerstand von einer Lastvorrichtung bereitgestellt. In einem dritten Verfahrensschritt wird ein von dem Elektromotor aufgenommener und von dem bereitgestellten Widerstand abhängiger Antriebsstrom erfasst. Unter Erfassen wird beispielsweise ein Aufzeichnen, ein Abtasten oder ein Messen verstanden. In einem vierten Verfahrensschritt wird die Position des beweglichen Bauteils in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms ermittelt. Beispielsweise ist der erfasste Antriebsstrom eine eindeutige Funktion der Position. Dann lässt sich mittels Invertierung der Funktion aus dem erfassten Antriebsstrom direkt die Position ableiten oder berechnen. Ferner kann eine Tabelle vorgesehen sein, in welcher Werte für den erfassten Antriebsstrom einer Position zugeordnet sind. Dies kann auch als Look-up-table bezeichnet werden.
Die Ausführungsformen und Merkmale des vorgeschlagenen wasserführenden Haushaltsgeräts gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines wasserführenden Haushaltsgeräts;
2a und 2b zeigen jeweils ein Diagramm eines von einem Elektromotor aufgenommenen Antriebsstroms;
3a - 3b zeigen eine Ausführungsform einer Lastvorrichtung in jeweils einer Position;
4a und 4b zeigen eine weitere Ausführungsform einer Lastvorrichtung in jeweils einer Position; und
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines wasserführenden Haushaltsgeräts 1, das hier als eine Haushalts-Geschirrspülmaschine ausgebildet ist. Die Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 umfasst einen Spülbehälter 2, der durch eine Tür 3, insbesondere wasserdicht, verschließbar ist. Hierzu kann zwischen der Tür 3 und dem Spülbehälter 2 eine Dichteinrichtung vorgesehen sein (nicht dargestellt). Der Spülbehälter 2 ist vorzugsweise quaderförmig. Der Spülbehälter 2 kann in einem Gehäuse der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 angeordnet sein. Der Spülbehälter 2 und die Tür 3 können eine Spülkammer 4 zum Spülen von Spülgut bilden.
Die Tür 3 ist in der 1 in ihrer geöffneten Stellung dargestellt. Durch ein Schwenken um eine an einem unteren Ende der Tür 3 vorgesehene Schwenkachse 5 kann die Tür 3 geschlossen oder geöffnet werden. Mit Hilfe der Tür 3 kann eine Beschickungsöffnung 6 des Spülbehälters 2 geschlossen oder geöffnet werden. Der Spülbehälter 2 weist einen Boden 7, eine dem Boden 7 gegenüberliegend angeordnete Decke 8, eine der geschlossenen Tür 3 gegenüberliegend angeordnete Rückwand 9 und zwei einander gegenüberliegend angeordnete Seitenwände 10, 11 auf. Der Boden 7, die Decke 8, die Rückwand 9 und die Seitenwände 10, 11 können beispielsweise aus einem Edelstahlblech gefertigt sein. Alternativ kann beispielsweise der Boden 7 aus einem Kunststoffmaterial gefertigt sein.
Die Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 weist ferner zumindest eine Spülgutaufnahme 12, 13, 14 auf. Vorzugsweise können mehrere, beispielsweise drei, Spülgutaufnahmen 12, 13, 14 vorgesehen sein, wobei die Spülgutaufnahme 12 eine untere Spülgutaufnahme oder ein Unterkorb, die Spülgutaufnahme 13 eine obere Spülgutaufnahme oder ein Oberkorb und die Spülgutaufnahme 14 eine Besteckschublade sein kann. Wie die 1 weiterhin zeigt, sind die Spülgutaufnahmen 12, 13, 14 übereinander in dem Spülbehälter 2 angeordnet. Jede Spülgutaufnahme 12 bis 14 ist wahlweise in den Spülbehälter 2 hinein- oder aus diesem herausverlagerbar. Insbesondere ist jede Spülgutaufnahme 12, 13, 14 in einer Einschubrichtung E in den Spülbehälter 2 hineinschiebbar und entgegen der Einschubrichtung E in einer Auszugsrichtung A aus dem Spülbehälter 2 herausziehbar.
An dem Boden 7 der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 sind ferner ein Elektromotor 20, eine Lastvorrichtung 30 und ein bewegliches Bauteil 40 angeordnet. Der Elektromotor 20 ist zum Bewegen des beweglichen Bauteils 40, das hier als ein Sprüharm der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 ausgebildet ist, insbesondere mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, eingerichtet. Insbesondere ist der Elektromotor 20 hierzu mit dem Sprüharm 40 mechanisch gekoppelt. Der Sprüharm 40 ist auf einer Achse (nicht dargestellt) drehbar gelagert. Ein Bewegen des Sprüharms 40 entspricht daher einer Drehung oder Drehbewegung und die vorgegebene Geschwindigkeit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit. Die Lastvorrichtung 30 ist mit der Drehbewegung des Sprüharms 40 gekoppelt und dazu eingerichtet, der Drehung einen von einer Position des Sprüharms 40 abhängigen Widerstand entgegenzusetzen. Die Position des Sprüharms 40 ist insbesondere durch einen Drehgrad zwischen 0 - 360° eindeutig definiert. Der der Drehung entgegengesetzte Widerstand führt dazu, dass der Sprüharm 40 abgebremst wird, was eine Winkelgeschwindigkeit oder Drehfrequenz des Sprüharms 40 reduziert. Um die vorgegebene Winkelgeschwindigkeit beizubehalten, wird eine kurzzeitig höhere Antriebsleistung benötigt. Um diese zu erreichen, nimmt der Elektromotor 20 kurzzeitig einen erhöhten Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ (siehe 2a, 2b) auf. Die Dauer des Zeitintervalls, in welchem der Antriebsstrom erhöht ist, hängt dabei insbesondere von der vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit als auch von dem Winkelbereich, in welchem der Widerstand erhöht ist, ab.
Ferner ist an der Tür 3 der Haushalts-Geschirrspülmaschine 1 eine Steuerungsvorrichtung 50 angeordnet. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dazu eingerichtet, den Elektromotor 20 zum Bewegen des Sprüharms 40 anzusteuern. Insbesondere beaufschlagt die Steuerungsvorrichtung 50 den Elektromotor 20 hierzu mit einer vorgegebenen Antriebsspannung und stellt den vom Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ zur Verfügung. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist ferner dazu eingerichtet, den vom Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ zu erfassen. Ausgehend von dem erfassten Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ ist die Steuerungsvorrichtung 50 ferner dazu eingerichtet, die Position des Sprüharms 40 zu ermitteln. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung 50 Werte vergleicht, Berechnungen durchführt, Funktionswerte ermittelt, eine Mustererkennung, insbesondere eine spektrale Frequenzanalyse, durchführt und/oder Zuordnungen vornimmt.
2a zeigt ein Diagramm eines von einem Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstroms I₀ , I₁ in Abhängigkeit eines Drehgrads φ eines beweglichen Bauteils 40. Beispielsweise handelt es sich um den Elektromotor 20 der in der 1 dargestellten Haushalts-Geschirrspülmaschine 1, der zum Bewegen des Sprüharms 40 eingerichtet ist.
Zum Bewegen des Sprüharms 40 wird eine gewisse Grundleistung benötigt, die beispielsweise von der Art der Lagerung des Sprüharms 40 abhängt. Diese Grundleistung erreicht der Elektromotor 20 in diesem Beispiel durch die Aufnahme eines Antriebsstroms der Amplitude I₀ . Es ist ferner eine Lastvorrichtung 30 vorgesehen, die in einem Bereich des Drehgrads φ des Sprüharms 40 von 135° - 180° einen erhöhten Widerstand der Bewegung entgegensetzt. In diesem Bereich wird eine höhere Leistung zum Durchführen der Drehbewegung, insbesondere mit vorgegebener Winkelgeschwindigkeit, benötigt. Daher nimmt der Elektromotor 20 in diesem Bereich einen höheren Antriebsstrom I₁ auf, um diese erhöhte Leistung bereitzustellen. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dazu eingerichtet, den aufgenommenen Antriebsstrom I₀ , I₁ zu erfassen, beispielsweise als eine Funktion des Drehgrads φ des Sprüharms 40, und in Abhängigkeit hiervon die Position des Sprüharms 40 zu ermitteln.
Beispielsweise vergleicht die Steuerungsvorrichtung 50 hierzu den erfassten Antriebsstrom I₀ , I₁ mit einem in einem Speicher (nicht gezeigt) hinterlegten Wert, der dem Antriebsstrom bei Grundleistung entspricht. Wenn der erfasste Antriebsstrom I₀ , I₁ höher als der abgespeicherte Wert ist, dann ist die Position des Sprüharms 40 in einem Bereich von 135° - 180° Drehgrad. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungsvorrichtung 50 beispielsweise dazu eingerichtet, eine Änderung des erfassten Antriebsstroms I₀ , I₁ festzustellen und daraus die Position des Sprüharms 40 zu ermitteln. Sobald der Sprüharm 40 die 135° überschreitet, erhöht sich der Antriebsstrom I₀ , I₁ plötzlich, was ein großes positives Änderungssignal zur Folge hat. Dementsprechend ergibt sich ein großes negatives Änderungssignal, wenn der Sprüharm 40 die 180° überschreitet. Bei diesem Beispiel lässt sich daher die Position des Sprüharms 40 an zwei Punkten genau ermitteln.
2b zeigt ein weiteres Diagramm eines von einem Elektromotor 20 aufgenommenen Antriebsstroms I₀ , I₁ , I₂ in Abhängigkeit eines Drehgrads φ eines beweglichen Bauteils 40. Beispielsweise handelt es sich um den Elektromotor 20 der in der 1 dargestellten Haushalts-Geschirrspülmaschine 1, der zum Bewegen des Sprüharms 40 eingerichtet ist. Ferner ist auch eine Lastvorrichtung 30 (siehe z.B. 1) vorgesehen, welche positionsabhängig einen Widerstand der Drehbewegung des Sprüharms 40 bereitstellt.
Im Unterschied zu dem Beispiel der 2a sind in der 2b drei Lastniveaus erkennbar, die durch einen jeweiligen Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ gekennzeichnet sind. Die Grundlast entspricht einem Antriebsstrom I₀ , eine erhöhte Last entspricht einem Antriebsstrom I₁ und eine erniedrigte Last entspricht einem Antriebsstrom I₂ . In diesem Beispiel sind in den ersten 90°, jeweils in 30°-Abständen, drei Bereiche mit erhöhter Last vorgesehen, die jeweils 5° - 10° überspannen. Nach weiteren 90° folgen, ebenfalls in 30°-Abständen, drei Bereiche, in denen die Last für jeweils 5° - 10° reduziert ist. Dementsprechend ist der vom Elektromotor 20 aufgenommene Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ in den jeweiligen Bereichen erhöht oder erniedrigt.
In diesem Beispiel ist die Steuerungsvorrichtung 50 daher in der Lage, die Position des Sprüharms 40 sehr genau zu ermitteln.
Die 3a - 3c zeigen eine Ausführungsform einer Lastvorrichtung 30, beispielsweise der Lastvorrichtung 30 der 1, in jeweils einer Position. Die Lastvorrichtung 30 umfasst in diesem Beispiel zwei Zahnräder 31, 32, die ineinandergreifen. Das erste Zahnrad 31 ist auf einer Welle oder Antriebsachse 21 montiert, welche von dem Elektromotor 20 (siehe 1), möglicherweise über ein Getriebe (nicht dargestellt), angetrieben wird. Die Zähne des ersten Zahnrads 31 greifen in die Zähne des zweiten Zahnrads 32, womit eine Kraft auf das zweite Zahnrad 32 übertragen wird. Das zweite Zahnrad 32 ist insbesondere auf einer Welle oder Antriebsachse 41 montiert, welche zum Antreiben oder Bewegen eines beweglichen Bauteils 40 (siehe 1) eingerichtet ist. Das erste Zahnrad 31 weist die Besonderheit auf, dass in einem kleinen Winkelbereich keine Zähne vorhanden sind. Wenn dieser Winkelbereich des ersten Zahnrads 31 zum zweiten Zahnrad 32 hin ausgerichtet ist, dann wird keine Kraft auf das zweite Zahnrad 32 übertragen. Dies führt dazu, dass eine Last, die mit dem zweiten Zahnrad 32 gekoppelt ist, wie das bewegliche Bauteil 40, in diesem Bereich nicht angetrieben wird. Dementsprechend wird keine Leistung zum Antreiben benötigt und ein von dem das erste Zahnrad 31 antreibenden Elektromotor 20 aufgenommener Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ (siehe 2a, 2b) ist entsprechend gegenüber einer Grundlast reduziert.
3a zeigt einen Moment, in dem das zweite Zahnrad 32 gerade noch von dem ersten Zahnrad 31 angetrieben wird. Das erste Zahnrad 31 dreht sich allerdings gemäß dem dargestellten Drehsinn weiter, wodurch der Winkelbereich des ersten Zahnrads 31, in welchem keine Zähne vorhanden sind, zum zweiten Zahnrad 32 hin gedreht wird.
3b zeigt einen Moment, in welchem der Winkelbereich des ersten Zahnrads 31, in welchem keine Zähne vorhanden sind, dem zweiten Zahnrad 32 zugewandt ist. Daher wird das zweite Zahnrad 32 in dieser Position auch nicht angetrieben und eine Last für den Elektromotor 20 und somit auch ein von diesem aufgenommener Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ sind reduziert. Das bewegliche Bauteil 40 bewegt sich möglicherweise auch in diesem Moment aufgrund einer Trägheit der Bewegung weiter. Bevorzugt wird die Bewegung jedoch abgebremst, so dass das bewegliche Bauteil 40 in einer definierten Position ist.
3c zeigt einen Moment, in dem das erste Zahnrad 31 gerade wieder in das zweite Zahnrad 32 eingreift und damit wieder antreibt. Die Last und damit auch der aufgenommene Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ , sind ab diesem Zeitpunkt wieder auf dem Grundniveau. Dabei kann es vorkommen, dass im ersten Moment, in dem das erste Zahnrad 31 wieder in das zweite Zahnrad 32 greift, kurzzeitig eine erhöhte Last auftritt, wenn das bewegliche Bauteil 40 zwischenzeitlich abgebremst wurde und nun wieder beschleunigt wird.
4a und 4b zeigen eine weitere Ausführungsform einer Lastvorrichtung 30, beispielsweise der Lastvorrichtung 30 der 1, in jeweils einer Position. Die Lastvorrichtung 30 weist in diesem Beispiel einen konzentrischen Aufbau mit ineinander angeordneten, zylinderförmigen Elementen 33, 34, 35 auf. Auf einer innenliegenden Welle oder Antriebsachse 21 ist ein Reibmittel 33 angeordnet, welches fest mit der Antriebsachse 21 verbunden ist. Das Reibmittel 33 umfasst insbesondere polymere Bestandteile. In einem Abstand zu dem Reibmittel 33, der einen Spalt ausbildet, folgt eine Reibschicht 34, die ihrerseits auf der Innenseite einer Buchse 35 angeordnet und fest mit dieser verbunden ist. Die Buchse 35 ist beispielsweise mit einem externen Gehäuse (nicht dargestellt) fest verbunden und damit unbeweglich.
Als Besonderheit weist das Reibmittel 33 einen Vorsprung 36 auf, der so groß ist, dass er den Spalt zwischen dem Reibmittel und der Reibschicht 34 überbrückt. Das heißt, der Vorsprung 36 berührt die Reibschicht 34 und reibt auf dieser. Dies ist beispielsweise in der 4a dargestellt. Durch diese Reibung wird einem Drehen der Antriebsachse 21 ein erhöhter Widerstand entgegengesetzt. Der Vorsprung 36 kann aus demselben Material wie das Reibmittel 33 bestehen, es kann jedoch auch vorgesehen sein, diesen aus einem anderen, insbesondere robusteren Material zu fertigen oder eine Beschichtung aus einem robusteren Material auf diesen aufzutragen.
Als weitere Besonderheit weist die Reibschicht 34 eine Aussparung 37 auf. Diese Aussparung 37 ist so bemessen, dass der Vorsprung 36, wenn dieser in Richtung zur Aussparung 37 hin ausgerichtet ist, nicht mehr auf der Reibschicht 34 reibt. Dies ist beispielsweise in der 4b dargestellt. Somit fällt in dieser Ausrichtung, das heißt wenn der Vorsprung 36 zur der Aussparung 37 hin ausgerichtet ist, die durch Reibung zusätzlich erzeugte Last weg.
In diesem Ausführungsbeispiel für die Lastvorrichtung 30 wird daher eine erhöhte Grundlast erzeugt, die gezielt an einer Position reduziert ist.
5 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts 1, beispielsweise der Haushalts-Geschirrspülmaschine der 1.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird ein Elektromotor 20 durch eine Steuerungsvorrichtung 50 angesteuert. Das heißt insbesondere, dass die Steuerungsvorrichtung 50 den Elektromotor 20 mit einer vorgegebenen Antriebsspannung beaufschlagt und einen vom Elektromotor 20 aufgenommenen Strom I₀ , I₁ , I₂ (siehe 2a, 2b) zur Verfügung stellt.
In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird von einer Lastvorrichtung 30 (siehe 1, 3a - 3c, 4a, 4b) ein von einer Position eines beweglichen Bauteils 40, welches von dem Elektromotor 20 angetrieben wird, abhängiger Widerstand bereitgestellt.
In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird der von dem Elektromotor 20 aufgenommene und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ erfasst. Beispielsweise weist die Steuerungsvorrichtung 50 hierzu ein Strommessgerät auf. Das Erfassen des Antriebsstroms I₀ , I₁ , I₂ kann ferner ein Abspeichern des erfassten Werts umfassen.
In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird die Position des beweglichen Bauteils 40 in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms I₀ , I₁ , I₂ ermittelt. Das Ermitteln erfolgt insbesondere durch die Steuerungsvorrichtung 50, beispielsweise indem diese den erfassten Antriebsstrom I₀ , I₁ , I₂ mit in einer Tabelle hinterlegten Werten vergleicht.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.
Insbesondere sind viele weitere Varianten für die Lastvorrichtung denkbar. Beispielsweise kann alternativ zu der in den 4a, 4b dargestellten umfassenden Reibschicht vorgesehen sein, nur an einzelnen Punkten Reibstellen anzuordnen, um die Grundlast nicht zu erhöhen. Ferner können unterschiedliche Materialien oder Beschichtungen für die Reibschicht vorgesehen sein, die unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen und damit unterschiedliche Lastzustände realisieren. Auch sind neben den vorgestellten mechanischen Lastvorrichtungen magnetische denkbar, die mittels geeignet angeordneten Permanentmagneten einen Bewegungsablauf des beweglichen Bauteils in vorbestimmter Weise positionsabhängig beeinflussen.
Bezugszeichenliste

1: wasserführendes Haushaltsgerät
2: Spülbehälter
3: Tür
4: Spülkammer
5: Schwenkachse
6: Beschickungsöffnung
7: Boden
8: Decke
9: Rückwand
10: Seitenwand
11: Seitenwand
12: Spülgutaufnahme
13: Spülgutaufnahme
14: Spülgutaufnahme
20: Elektromotor
21: Antriebsache
30: Lastvorrichtung
31: Zahnrad
32: Zahnrad
33: zylindrisches Element (Reibmittel)
34: zylindrisches Element (Reibschicht)
35: zylindrisches Element (Buchse)
36: Vorsprung
37: Aussparung
40: bewegliches Bauteil
41: Antriebsachse
50: Steuerungsvorrichtung
A: Auszugsrichtung
E: Einschubrichtung
I₀: Antriebsstrom
I₁: Antriebsstrom
I₂: Antriebsstrom
S1: Verfahrensschritt
S2: Verfahrensschritt
S3: Verfahrensschritt
S4: Verfahrensschritt
φ: Drehgrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2016/096019 A1 [0002]

Claims

Wasserführendes Haushaltsgerät (1), insbesondere Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil (40), einem Elektromotor (20) zum Bewegen des Bauteils (40), einer Steuerungsvorrichtung (50) zum Ansteuern des Elektromotors (20) und einer Lastvorrichtung (30) zum Bereitstellen eines von einer Position des beweglichen Bauteils (40) abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes, wobei die Steuerungsvorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, den von dem Elektromotor (20) aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstrom (I₀, I₁, I₂) zu erfassen und die Position des beweglichen Bauteils (40) in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms (I₀, I₁, I₂) zu ermitteln.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Bauteil (40) als ein wasserführendes Bauteil, insbesondere als ein Sprüharm einer Geschirrspülmaschine oder als eine Wasserweiche, ausgebildet ist.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Bauteil (40) dazu eingerichtet ist, eine um eine Achse rotierende Bewegung durchzuführen.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, einen von einem Drehgrad (φ) des beweglichen Bauteils (40) abhängigen Widerstand bereitzustellen.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) ein Getriebe zum Koppeln des Elektromotors (20) mit dem beweglichen Bauteil (40) umfasst.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe bei dem Koppeln des Elektromotors (20) mit dem beweglichen Bauteil (40) zum Reduzieren einer Drehzahl des Elektromotors (20) um einen vorgegebenen Faktor eingerichtet ist.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Widerstand gemäß einer vorbestimmten Lastfunktion in Abhängigkeit von dem Drehgrad (φ) des beweglichen Bauteils (40) bereitzustellen.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastvorrichtung (30) dazu eingerichtet ist, den Widerstand als eine Widerstandserhöhung und/oder eine Widerstandsreduzierung mit Bezug auf einen Grundwiderstand, der dem Widerstand bei dem Bewegen des beweglichen Bauteils (40) ohne die Lastvorrichtung (30) entspricht, bereitzustellen.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) dazu eingerichtet ist, den Elektromotor (20) in Abhängigkeit der ermittelten Position des beweglichen Bauteils (40) derart anzusteuern, dass das bewegliche Bauteil (40) in eine vorbestimmte Position bewegt wird.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) zum Ermitteln einer aktuellen Lastfunktion des beweglichen Bauteils (40) den Elektromotor (20) zum Durchführen einer vollständigen Bewegungsamplitude ansteuert und den vom Elektromotor (20) aufgenommenen Antriebsstrom (I₀, I₁, I₂) erfasst.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) zum Erkennen einer Blockade des beweglichen Bauteils (40) in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Antriebsstrom (I₀, I₁, I₂) des Elektromotors (20) eingerichtet ist.
Wasserführendes Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserführende Haushaltsgerät (1) als eine Geschirrspülmaschine, eine Waschmaschine oder ein Wäschetrockner ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgeräts (1), insbesondere Geschirrspülmaschine, mit einem beweglichen Bauteil (40), einem Elektromotor (20) zum Bewegen des Bauteils (40) und einer Steuerungsvorrichtung (50) zum Ansteuern des Elektromotors (20), mit: Ansteuern (S1) des Elektromotors (20), Bereitstellen (S2) eines von einer Position des beweglichen Bauteils (40) abhängigen und der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes mittels einer Lastvorrichtung (30), Erfassen (S3) eines von dem Elektromotor (20) aufgenommenen und von dem bereitgestellten Widerstand abhängigen Antriebsstroms (I₀, I₁, I₂), und Ermitteln (S4) der Position des beweglichen Bauteils (40) in Abhängigkeit des erfassten Antriebsstroms (I₀, I₁, I₂).
Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Vorrichtung die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 13 veranlasst.