DE19522393A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Unwucht bei einer Trommelwaschmaschine - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Unwucht bei einer TrommelwaschmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht einer be
ladenen Trommel in einer Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten
Laugenbehälter, in welchem die Trommel drehbar gelagert und mit Hilfe eines
Motors angetrieben wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Be
stimmung der Unwucht in einer solchen Waschmaschine. Außerdem betrifft die
Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses bei einer solchen
Waschmaschine.
Bei Trommelwaschmaschinen entstehen durch ungünstige Wäscheverteilung Un
wuchten. Diese verursachen insbesondere während des Schleuderprozesses
starke Bewegungen des schwingend aufgehängten Laugenbehälters. Im Extremfall
kann dies zum Anschlagen des Laugenbehälters am Gehäuse, zu starken Lagerbe
anspruchungen und so zu Beschädigungen der Maschine führen. Zur Verhinderung
von unwuchtbedingten Schäden an der Waschmaschine ist es bekannt, die Größe
der Unwucht zu sensieren und das Schleudern bei Überschreitung einer vorgege
benen Unwuchtschwelle abzubrechen, um eine Neuverteilung der Wäsche vorzu
nehmen.
Zur Sensierung der Unwuchtgröße wurde bereits vorgeschlagen (EP 0 091 336
A1), das Fehlersignal der Regelabweichung zur Unwuchtbestimmung auszuwer
ten. Mit diesem Verfahren ist nur eine Sensierung von Unwuchten im Drehzahlbe
reich unterhalb der Resonanzdrehzahl möglich. Bei hohen Drehzahlen (< 300
Upm) kann die Unwuchtgröße nicht mehr bestimmt werden, da hier die Regelab
weichungen kaum meßbar sind. Aus diesem Grund muß eine endgültige Entschei
dung über den weiteren Verlauf des Schleuderprogramms bereits im unterkriti
schen Drehzahlbereich getroffen werden. Aus Sicherheitsgründen führt dies häufig
zu einem nicht notwendigen Abbruch des Schleuderprozesses. Im überkritischen
Bereich oberhalb der Resonanzdrehzahl wird nämlich im Regelfall die unwucht
bildende Wäsche entwässert und damit die Unwucht vermindert.
Weiterhin ist es bei den vorgenannten Waschmaschinen bekannt, das Abbrechen
von Schleuderanläufen durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen (verstärkte
Dämpfung, bessere Lager) einzuschränken. Dies führt jedoch zu einer Verteuerung
der Herstellungskosten.
Aus der DE 30 02 786 A1 ist eine Waschmaschine mit einem Niveausensor be
kannt, der aus einer im Abflußbereich des Laugenbehälters angeordneten Steig
leitung und einer daran angeschlossenen Druckmeßeinrichtung besteht.
Der Erfindung stellt sich das Problem, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Be
stimmung der Unwucht der eingangs genannten Art zu offenbaren, welche auf
einfache Art und Weise und in einem breiten Drehzahlspektrum angewendet wer
den können. Insbesondere stellt sich der Erfindung das Problem, ein Verfahren zur
Steuerung des Schleuderprozesses einer Waschmaschine unter Verwendung einer
Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht der eingangs genannten Art zu offen
baren, bei dem die Entwässerung von Unwuchten berücksichtigt wird.
Erfindungsgemäß werden diese Probleme durch eine Vorrichtung oder durch Ver
fahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Mit der
erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht und mit
der Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Vorteile er
reicht:
- - Die gewünschte Schleuderenddrehzahl wird häufiger erreicht;
- - die Lebensdauer der Waschmaschine wird durch die geringere Belastung verlängert;
- - die Sicherheitsvorkehrungen an den Verschleißteilen der Waschmaschine können bei gleichbleibender Lebensdauer verringert werden.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung ergibt sich durch Anordnung
einer Membran quer zur Durchflußrichtung in der Steigleitung. Hierdurch erfolgt
eine einfache, leicht zu fertigende Anordnung zur Erzeugung eines unwuchtab
hängigen Drucksignalanteils. Daneben ist es vorteilhaft, die Membran mit einem
Gewicht zu versehen, um den dynamischen Signalanteil auf einfache Weise zu
verstärken. Durch die Anordnung von Öffnungen in der Membran wird eine Verfäl
schung des quasistatischen Signals zur Niveaumessung vermieden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in der Steigleitung mehrere
Vorrichtungen zur Erzeugung von von den Schwingungen des Laugenbehälters ab
hängigen Drucksignalen angeordnet, wobei deren Eigenfrequenzen an unterschied
liche Drehzahlbereiche der Trommeldrehzahl abgestimmt sind. Hierdurch wird ge
währleistet, daß in diesen Drehzahlbereichen jeweils ein ausreichend verstärkter
dynamischer Signalanteil erzeugt wird.
In einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestim
mung der Unwucht wird der Drucksensor des Niveausensors der Waschmaschine
verwendet. Hierdurch werden die Kosten für einen zusätzlichen Sensor eingespart.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch
dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Waschmaschine mit einer er
findungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Bestimmung der Un
wucht;
Fig. 2 die Steigleitung bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfin
dung als vergrößerte Einzelheit;
Fig. 3 den Ablauf eines Schleuderprogramms in Abhängigkeit von der sen
sierten Unwucht anhand eines Drehzahl-/Zeit-Diagramms.
Die Trommel (1) ist in bekannter Weise im Laugenbehälter (2) drehbar gelagert.
Sie wird durch einen Motor (3) angetrieben. Ein mit dem Motor (3) gekoppelter
Tachogenerator (4) greift ein Motordrehzahlsignal zur Regelung ab.
Zur Wasserstandsmessung ist am Abflußbereich (5) des Laugenbehälters (2) eine
Steigleitung (6) angeordnet, an deren anderem Ende sich ein analoger Druck
sensor (7) befindet. Der Wasserzulauf ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt,
so daß nur der Zufluß über den Waschmitteleinspülkasten (8) symbolisiert ist. Die
Signalausgänge (9) des Tachogenerators (4) und des analogen Drucksensors (7)
sind mit der Programmsteuerung (10) der Waschmaschine verbunden.
Durch die Anordnung einer mit einem Gewicht (14) belasteten Membran (13) in
der Steigleitung (6) vor dem Drucksensor (7) wird ein System geschaffen, wel
ches neben den quasistatischen Druckänderungen, die durch Niveauunterschiede
der Waschflüssigkeit im Laugenbehälter (2) hervorgerufen werden, auch auf Be
schleunigungen des Systems Laugenbehälter (2) - Steigleitung (6) reagiert. Da
diese Beschleunigungen in erster Linie durch unwuchtbedingte Auslenkungen der
Trommel (1) hervorgerufen werden, repräsentiert der dynamische Signalanteil des
Drucksensors (7) die Größe der Unwucht der in der Trommel (1) befindlichen
Wäsche. Durch die Anbringung von Öffnungen (11) in der Membran (13) wird eine
Verfälschung des quasistatischen Signalanteils verhindert.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Steigleitung (6), in der zwei ge
wichtsbelastete Membranen (13a,b) angeordnet sind. Diese besitzen durch die
Wahl bestimmter Gewichte (14) und/oder Federkonstanten der Membran (13) Ei
genfrequenzen, die auf unterschiedliche Drehzahlbereiche abgestimmt sind.
Als Drucksensor (7) muß ein hochauflösender Drucksensor (7), vorzugsweise ein
analoger Drucksensor (7) verwendet werden, um die dynamischen Signalanteile
erfassen zu können. Damit sowohl das Wasserniveau als auch die unwuchtbe
dingten Auslenkungen des Laugenbehälters (2) sensiert werden können, muß in
der Programmsteuerung (10) eine Trennung des quasistatischen und des dynami
schen Signalanteils vorgenommen werden. Aus diesem Grund wird als Steuerein
richtung vorzugsweise eine Mikroprozessorsteuerung (10) eingesetzt.
Fig. 3 zeigt ein Drehzahl-Zeit-Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Steuerung des Schleuderprozesses. Die Trommel (1) wird zunächst
von der Waschdrehzahl nW (ca. 50 Upm) auf eine erste, unterhalb der Resonanz
drehzahl nR (300-500 Upm) liegende Meßdrehzahl n₁ (< 100 Upm) beschleunigt.
Die Wäsche muß bei dieser Drehzahl (n₁) am Trommelmantel anliegen, so daß
sich eventuelle Unwuchten bereits ausgebildet haben. Bei Erreichen dieser ersten
Meßdrehzahl (n₁) zum Zeitpunkt t₁ wird die Unwucht von der Mikroprozessor
steuerung (10) bestimmt. Dies kann vorteilhafterweise durch das vorbeschriebene
Verfahren erfolgen. Liegt die ermittelte Unwucht unterhalb eines vorgegebenen
Unwuchtgrenzwertes, wird die Trommel (1) weiter auf eine zweite Meßdrehzahl
n₂ (800 Upm) oberhalb der Resonanzdrehzahl nR beschleunigt (-). Da hier eine
erneute Überprüfung der Unwucht erfolgt, kann der Unwuchtgrenzwert wesentlich
höher als bei den bekannten einstufigen Unwuchtbestimmungsverfahren gesetzt
werden.
Wird der Unwuchtgrenzwert bei der Messung zum ersten Zeitpunkt t₁ über
schritten, bremst die Mikroprozessorsteuerung (10) die Trommel (1) soweit ab,
daß die Anliegedrehzahl 9A unterschritten wird und eine Neuverteilung der
Wäsche vorgenommen werden kann. Anschließend erfolgt ein erneuter
Schleuderanlauf (-·-).
Bei Erreichen der zweiten Meßdrehzahl (n₂) zum Zeitpunkt t₂ wird nochmals die
Unwucht von der Mikroprozessorsteuerung (10) bestimmt. Anschließend wird die
Trommel (1) auf eine Enddrehzahl nE beschleunigt, die von der Größe der jetzt
herrschenden Unwucht abhängig ist.
Zur Bestimmung der beiden Unwuchtwerte in verschiedenen Drehzahlbereichen
eignet sich in besonderer Weise die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung. Es ist jedoch
auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Unwucht nur
im überkritischen Drehzahlbereich anzuwenden und im unterkritischen Drehzahlbe
reich wie eingangs beschrieben die Regelabweichung des Motors (3) auszuwerten.
Außerdem ist es möglich, nach der zweiten Meßdrehzahl n₂ weitere Unwucht
messungen vorzunehmen.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht einer beladenen Trommel (1) in einer
Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter (2), in
welchem die Trommel (1) drehbar gelagert und mit Hilfe eines Motors (3) ange
trieben wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem an sich bekannten Niveausensor, bestehend aus einer im Abflußbe
reich des Laugenbehälters (2) angeordneten Steigleitung (6), an welche ein Druck
sensor (7) angeschlossen ist, in der Steigleitung (6) mindestens eine Vorrichtung
zur Erzeugung eines von den Schwingungen des Laugenbehälters (2) abhängigen
Drucksignals angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Steigleitung (6) mindestens eine Membran (13) quer zur Durchflußrich
tung angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran(en) (13) mit einem Gewicht (14) versehen ist (sind).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Membran(en) (13) mit mindestens einer Öffnung (11) versehen ist (sind).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Steigleitung (6) mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung von von den
Schwingungen des Laugenbehälters (2) abhängigen Drucksignalen angeordnet
sind, wobei deren Eigenfrequenzen an unterschiedliche Drehzahlbereiche der
Trommeldrehzahl abgestimmt sind.
6. Verfahren zur Bestimmung der Unwucht unter Verwendung der Vorrichtung
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der dynamische Signalanteil eines mit dem Laugenbehälter (2) in Verbindung
stehenden Drucksensors (7) ausgewertet wird, wobei die von den Schwingungen
des Laugenbehälters (2) erzeugten Druckschwankungen als Maß für die Unwucht
herangezogen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6 unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem
der Ansprüche 1 bis 5.
8. Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses einer Waschmaschine mit
einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter (2), in welchem eine Trom
mel (1) zur Aufnahme von Wäsche drehbar gelagert ist, mit einem Motor (3) zum
Antrieb der Trommel (1) unter Verwendung einer Vorrichtung bzw. eines Ver
fahrens zur Bestimmung der Unwucht der beladenen Trommel (1), insbesondere
einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trommel (1) mit einer unterhalb der Resonanzdrehzahl nR liegenden ersten Meßdrehzahl n₁ angetrieben wird, bei der die Wäsche bereits am Trommelmantel anliegt und die Größe eines ersten Unwuchtwertes ermittelt wird,
daß bei Überschreiten eines Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert der Schleuderprozeß abgebrochen und neu gestartet wird oder,
daß bei Unterschreiten des Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert eine Beschleunigung der Trommel (1) auf eine oberhalb der Resonanzdrehzahl nR liegende zweite Meßdrehzahl n₂ erfolgt, bei der die Größe eines zweiten Un wuchtwertes ermittelt wird,
und daß die Trommel (1) auf eine vom zweiten Unwuchtwert abhängige Enddreh zahl nE beschleunigt wird.
daß die Trommel (1) mit einer unterhalb der Resonanzdrehzahl nR liegenden ersten Meßdrehzahl n₁ angetrieben wird, bei der die Wäsche bereits am Trommelmantel anliegt und die Größe eines ersten Unwuchtwertes ermittelt wird,
daß bei Überschreiten eines Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert der Schleuderprozeß abgebrochen und neu gestartet wird oder,
daß bei Unterschreiten des Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert eine Beschleunigung der Trommel (1) auf eine oberhalb der Resonanzdrehzahl nR liegende zweite Meßdrehzahl n₂ erfolgt, bei der die Größe eines zweiten Un wuchtwertes ermittelt wird,
und daß die Trommel (1) auf eine vom zweiten Unwuchtwert abhängige Enddreh zahl nE beschleunigt wird.
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