DE19616985A1

DE19616985A1 - Verfahren zum Unwuchtausgleich

Info

Publication number: DE19616985A1
Application number: DE19616985A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl Phys Dr Stamminger; Waldemar Ing Grad Schmidbauer
Original assignee: AEG Hausgeraete GmbH
Current assignee: AEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1996-04-27
Filing date: 1996-04-27
Publication date: 1997-10-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleichen einer beim Schleudern von Gegenständen in einer trommelartigen Auf nahme, insbesondere von Wäsche in einer Trommel einer pro grammgesteuerten Waschmaschine, auftretenden Unwucht, bei dem abhängig von einer festgestellten Unwucht eine Ausgleichs flüssigkeit in trommelseitige, im wesentlichen in einer Ebene liegende Hohlräume eingebracht wird. Daneben betrifft die Er findung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren, und eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, sind beispielsweise aus der DE-OS 40 20 554 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird bei einer festgestellten Unwucht eine Ausgleichsflüssig keit in Hohlräume eingebracht, die an der Trommel rückwand seitig nahe dem Drehpunkt der Trommel angeordnet sind. Die Hohlräume selbst verlaufen im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse. Das bedeutet, daß hier eine Auswuch tung in lediglich einer Ebene erfolgt. Um einen vollständigen Unwuchtausgleich zu bewirken, wäre es erforderlich, daß auch die Unwucht in derselben Ebene liegt, was aber bei derartigen Vorrichtungen, bei denen beispielsweise Wäsche geschleudert wird, nicht der Fall ist. Die Unwucht liegt vielmehr axial verschoben in einer anderen Ebene, was zu bekannten Taumelbe wegungen des schwingenden Systems führt. Um diese Taumelbewe gungen zu verhindern, ist ein Zwei-Ebenen-Unwuchtausgleich bekannt, dieser ist jedoch konstruktiv sehr aufwendig, was sich sowohl aus konstruktions- als auch fertigungstechnischer und kostentechnischer Sicht nachteilig auswirkt.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Auswuchten bzw. zum weitestgehenden Kompensieren einer festgestellten Unwucht zu schaffen, das es ermöglicht, die unwuchtbedingten Taumelbewegungen auf ein Minimum zu begren zen oder ganz zu verhindern.

Zur Lösung dieses Problems ist im Rahmen eines Verfahrens der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß

a) die Masse der Unwucht, vorzugsweise die Absolutmasse, und
b) die axiale Lage der Unwucht bestimmt wird,

und in Abhängigkeit beider Meßergebnisse der Unwuchtausgleich durchgeführt wird.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird also sowohl die Masse, die ja für die Unwucht und die daraus resultierenden, meßbaren Kräfte ausschlaggebend ist, und gleichzeitig auch die axiale Lage der Unwucht bezüglich des Drehpunktes be stimmt, so daß zwei ganz spezifische Unwuchtparameter bekannt sind. Aufgrund dieser Parameter ist es anschließend möglich, den Unwuchtausgleich spezifisch für die festgestellte Un wucht, die sowohl lokal als auch absolut bekannt ist, durch zuführen, was erfindungsgemäß dadurch geschehen kann, daß im Rahmen des Unwuchtausgleichs in Abhängigkeit beider Meßergeb nisse das Einbringen der Ausgleichsflüssigkeit und/oder die Drehzahl geregelt wird. Denn es ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, für die spezielle festgestellte Unwucht genau die erforderlichen Auswuchtvorgänge und Parameter ein zustellen, um die Unwucht weitestgehend zu kompensieren, was im Stand der Technik ja gerade nicht möglich ist und zu den eingangs genannten Taumelbewegungen führt, da die Unwucht in soweit nur relativ bestimmt wird, nicht aber absolut wie beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Die axiale Lage der Unwucht kann erfindungsgemäß basierend auf der zeitlichen Änderung einer gemessenen Unwuchtmeßgröße infolge einer primären Arbeitsflüssigkeitszufuhr und anhand der Masse bestimmt werden. Dieses erfindungsgemäße Bestim mungsverfahren basiert also darauf, daß zunächst primär etwas Arbeitsflüssigkeit, vorzugsweise kontinuierlich, in die Hohl räume eingebracht wird und die zeitliche Änderung der gemes senen Unwuchtgröße verfolgt wird. Da auch die Masse der Un wucht bekannt ist, kann mit besonderem Vorteil aus dem Ände rungsverlauf bzw. der Änderungsgeschwindigkeit der Unwucht meßgröße und der Masse konkret auf die axiale Lage der Un wucht geschlossen werden, da bei bekannter Unwuchtmasse sich für jeden axialen Lagepunkt der Unwucht ein charakteristi scher Änderungsverlauf ergibt.

Zusätzlich oder alternativ zu der genannten Bestimmungsmetho de kann die axiale Lage der Unwucht erfindungsgemäß auch an hand der Masse der primär eingebrachten Arbeitsflüssigkeit und anhand der Masse der Unwucht bestimmt werden. Um die Un wuchtmeßgröße festzustellen, hat es sich als erfindungsgemäß besonders einfach und zweckmäßig erwiesen, wenn die Meßgröße durch Messung der unwuchtbedingt in einem die trommelartige Aufnahme lagernden Lager auftretenden oder der vom Lager übertragenen Kräfte erhalten wird, wobei diese Meßgröße in weiterer Erfindungsausgestaltung auch für die Bestimmung der Masse der Unwucht verwendet werden kann, so daß in diesem Fall vorteilhaft mit nur einer einzelnen Meßgröße beide er findungsgemäß erforderlichen Verfahrensparameter bestimmt werden können.

Da die Unwuchtmeßgröße drehzahlabhängig ist, erfolgt die Mes sung der Unwuchtmeßgröße bevorzugt erfindungsgemäß bei einer im wesentlichen konstanten Drehzahl, beispielsweise bei Dreh zahlen im Bereich von 100-130 U/min.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens, insbesondere eine programmgesteuerte Waschmaschine, weist eine drehbare trommelartige Aufnahme für zu schleudern de Gegenstände auf, mit im wesentlichen in einer Ebene lie genden Hohlräumen, in die zum Ausgleich einer Unwucht eine Ausgleichsflüssigkeit einbringbar ist, und eine Programmsteu ereinrichtung, und ist dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere, gegebenenfalls separate Mittel zum Bestimmen der Masse, insbesondere der Absolutmasse der Unwucht und zum Be stimmen der axialen Lage der Unwucht vorgesehen sind, wobei die Programmsteuereinrichtung zur Steuerung des Unwuchtaus gleichs in Abhängigkeit der Meßwerte mit dem oder den Mitteln kommunizierend verbunden ist. Die Bestimmung kann demnach mit lediglich einem Mittel, das für die Bestimmung beider Parame ter ausgelegt ist, erfolgen, desgleichen können natürlich auch separate Mittel vorgesehen sein, von denen beispielswei se eines zum Bestimmen der Unwuchtmasse, das andere zum Be stimmen der axialen Lage ausgebildet ist.

Die gegebenenfalls separaten Mittel zur Bestimmung der axia len Lage der Unwucht können erfindungsgemäß derart ausgebil det sein, daß die axiale Lage basierend auf der zeitlichen Änderung einer gemessenen Unwuchtmeßgröße infolge einer pri mären Ausgleichsflüssigkeitszufuhr und anhand der Masse der Unwucht bestimmbar sind. Desgleichen können die Mittel zur Bestimmung der axialen Lage der Unwucht erfindungsgemäß auch derart ausgebildet sein, daß die Lage anhand der Masse der primär eingebrachten Ausgleichsflüssigkeit und anhand der Masse der Unwucht bestimmbar ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbei spiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipsskizze einer trommelartigen Aufnahme zur Darstellung der unwuchtbedingt auftretenden Kräfte,

Fig. 2 ein Diagramm zur exemplarischen Darstellung der zeitlichen Änderung der Unwuchtmeßgröße, und

Fig. 3 die schematische Massen- und Hebelverteilung zur Erläuterung der Bestimmung der axialen Lage anhand der Masse der Ausgleichsflüssigkeit.

Fig. 1 zeigt eine der Aufnahme der zu schleudernden Gegen stände dienende Trommel 1, wie sie beispielsweise in einer programmgesteuerten Waschmaschine verwendet wird. An der Rückseite der Trommel 1 sind Hohlräume 2 ausgebildet, in die eine Ausgleichsflüssigkeit eingebracht werden kann, um etwai ge Unwuchten ausgleichen zu können. Die Trommel 1 ist über eine Welle 3, die gleichzeitig die Drehachse 4 bildet, mit tels zweier Lager 5a, 5b drehgelagert. Im gezeigten Ausfüh rungsbeispiel ist das Lager 5b zur Messung einer Unwuchtmeß größe ausgebildet, wie durch den Pfeil 6 angedeutet ist. Der Drehpunkt selber, auf den eine etwaige Unwucht wirkt, wird von der axialen Lage des Lagers 5a bestimmt. Ist in der Trom mel 1 infolge einer ungleichmäßigen Gegenstandsverteilung ei ne Unwucht gegeben, so werden im Lager 5b Kräfte erzeugt bzw. auf dieses Lager übertragen, die in ihrer Größe vorn der je weiligen Unwucht abhängig sind. Gemessen wird hierbei nicht die absolute Größe der Unwucht, sondern die Kraft, die sich aus den entsprechenden Drehmomenten ergibt. Die Meßgröße ist dabei abhängig sowohl von der Masse der Unwucht als auch von ihrer axialen Lage. Bei stirnseitiger Unwuchtlage, wie durch den Pfeil 7 angedeutet, reicht deshalb eine geringere Un wuchtmasse aus, um im Lager dieselben Kräfte zu erzeugen, wie bei einer Unwuchtlage nahe dem Drehpunkt im Bereich der Hohl räume, was durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Sind die Un wuchtmassen betragsmäßig im wesentlichen gleich, so wird bei stirnseitiger Lage der Unwuchtmasse eine größere Unwuchtmeß größe gemessen als bei drehpunktnaher Lage. Die jeweiligen Unwuchten 7, 8 wirken also mit jeweils unterschiedlichem He belarm auf das Lager 7b ein, was in Fig. 1 durch die beiden Hebelarme a, b dargestellt ist.

In Fig. 2 ist nun die zeitliche Änderung der Unwuchtmeßgröße für die beiden in Fig. 1 dargestellten Unwuchten 7, 8 bzw. deren Hebelarme b, a dargestellt. An der Ordinate ist die mit dem Lager 7b gemessene Unwuchtmeßgröße aufgetragen, längs der Abszisse die Zeit. Dargestellt ist somit der zeitliche Ände rungsverlauf der Unwuchtmeßgröße bei fester Unwucht und kon stanter Zulaufgeschwindigkeit der Ausgleichsflüssigkeit, bei spielsweise Wasser. Wird beispielsweise vorausgesetzt, daß die Unwuchtmassen beide gleich sind, wird infolge des länge ren Hebelarms die von der Unwucht 7 erzeugte Unwuchtmeßgröße größer sein als die von der Unwucht 8 erzeugte Meßgröße in folge der unterschiedlich langen Hebelarme. Da die absolute Unwuchtmasse jeweils die gleiche ist, nimmt bei jeweils kon stanter Zulaufgeschwindigkeit der Ausgleichsflüssigkeit die für die Unwucht 7 gemessene Unwuchtmeßgröße schneller ab, da die Unwucht schneller kompensiert wird, als die Unwucht 8. Infolgedessen ergibt sich der in Fig. 2 exemplarisch darge stellte Kurvenverlauf, aus dem entnehmbar ist, daß die Stei gungen der hier exemplarisch der Einfachheitshalber als Gera den ausgebildeten Kurven unterschiedlich ist. Die der Ände rung der Unwucht 7 entsprechende Kurve 9 fällt steiler ab, als die der der Unwucht 8 entsprechende Kurve 10. Jeder Un wuchtmeßgröße kommt also bei einem primären Ausgleich eine unterschiedliche Änderungsgeschwindigkeit zu. Diese läßt sich feststellen, so daß auf einfache Weise neben der ebenfalls beispielsweise anhand der Unwuchtmeßgröße 6 bestimmten Abso lutmasse der Unwucht der zweite Parameter bestimmt werden kann, so daß anhand der Änderungsgeschwindigkeit und der Ab solutmasse konkret auf die axiale Lage der Unwucht geschlos sen werden kann. Ist nunmehr die axiale Lage der Unwucht be kannt, kann der weitere Auswuchtvorgang in Abhängigkeit der beiden Meßwerte gesteuert werden, wobei im Rahmen dessen eine spezifische Flüssigkeitszufuhr gleichermaßen denkbar ist wie eine, gegebenenfalls zusätzliche, spezifische Steuerung der Schleuderdrehzahlen.

Fig. 3 zeigt schließlich prinzipiell die Bestimmung der axia len Lage anhand der Masse der primär eingebrachten Arbeits flüssigkeit. Stilisiert angedeutet ist hier eine Masse m, die der Absolutmasse der Unwucht entspricht. Daneben ist eine Masse m_w gezeigt, die der Masse der Auswuchtflüssigkeit ent spricht. Bezogen auf den Drehpunkt im Lager 5a wirken die Massen m bzw. m_w mit verschiedenen Hebelarmen auf den Dreh punkt. In Anwendung des Hebelgesetzes gilt nun folgende For mel:

y · m_w = x · m,

wobei y der Hebelarm der Masse m_w und x der Hebelarm der Mas se m ist. Da die unbekannte axiale Lage der Unwucht dar stellt, erhält man nach Auflösung der obigen Gleichung fol gende Formel:

anhand welcher die axiale Lage der Unwucht bestimmbar ist.

Claims

1. Verfahren zum Ausgleichen einer beim Schleudern von Ge genständen in einer trommelartigen Aufnahme, insbesonde re von Wäsche in einer Trommel einer programmgesteuerten Waschmaschine, auftretenden Unwucht, bei dem abhängig von einer festgestellten Unwucht eine Ausgleichsflüssig keit in trommelseitige, im wesentlichen in einer Ebene liegende Hohlräume eingebracht wird, dadurch gekenn zeichnet, daß

und in Abhängigkeit beider Meßergebnisse der Unwuchtaus gleich durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage der Unwucht basierend auf der zeitlichen Änderung einer gemessenen Unwuchtmeßgröße infolge einer primären Ausgleichsflüssigkeitszufuhr (Fig. 2) und an hand der Masse der Unwucht bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage der Unwucht anhand der Masse der primär eingebrachten Arbeitsflüssigkeit und anhand der Masse der Unwucht bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Unwuchtmeßgröße durch Messung der unwucht bedingt in einem die trommelartige Aufnahme lagernden Lager auftretenden oder der vom Lager übertragenen Kräf te erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß basierend auf der Unwuchtmeßgröße die Bestimmung der Masse der Unwucht erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Messung der Unwuchtmeßgröße bei einer im wesentlichen konstanten Drehzahl erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß im Rahmen des Unwuchtaus gleichs in Abhängigkeit beider Meßergebnisse das Ein bringen der Ausgleichsflüssigkeit und/oder die Drehzahl geregelt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, insbesondere programmgesteuerte Waschmaschine, mit einer drehbaren trommelartigen Auf nahme (1) für zu schleudernde Gegenstände, mit im we sentlichen in einer Ebene liegenden Hohlräumen (2), in die zum Ausgleich einer Unwucht eine Ausgleichsflüssig keit einbringbar ist, und einer Programmsteuereinrich tung, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere, ge gebenenfalls separate Mittel zum Bestimmen der Masse, insbesondere der Absolutmasse der Unwucht und zum Be stimmen der axialen Lage der Unwucht vorgesehen sind, wobei die Programmsteuereinrichtung zur Steuerung des Unwuchtausgleichs in Abhängigkeit der Meßwerte mit dem oder den Mitteln kommunizierend verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls separaten Mittel zur Bestimmung der axialen Lage der Unwucht derart ausgebildet sind, daß die axiale Lage basierend auf der zeitlichen Änderung einer gemessenen Unwuchtmeßgröße infolge einer primären Ausgleichsflüssigkeitszufuhr und anhand der Masse der Unwucht bestimmbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls separaten Mittel zur Bestimmung der axialen Lage der Unwucht derart ausgebildet sind, daß die Lage anhand der Masse der primär eingebrachten Aus gleichsflüssigkeit und anhand der Masse der Unwucht be stimmbar ist.