DE19832292A1 - Verfahren zur Ermittlung des Beladegewichts einer Wäschetrommel und Wäschebehandlungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung des Beladegewichts einer Wäschetrommel und Wäschebehandlungsmaschine zur Durchführung des Verfahrens

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Drehwinkelposition einer Wäschetrommel (2) und der Stromaufnahme eines die Wäschetrommel antreibenden Elektromotors (16) und zur Erzeugung eines dem Wäschegewicht in der Wäschetrommel entsprechenden, daraus abgeleiteten Meßwerts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Beladungsgewichts einer Wäsche­ trommel in einer Waschmaschine oder in einem Wäschetrockner, welche von einem Elektro­ motor direkt angetrieben wird, welcher von einer elektronischen Steuer- oder Regeleinrich­ tung angesteuert wird, und eine elektrische Maschine in Form einer Waschmaschine oder eines Wäschetrockners zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Stand der Technik sind Waschmaschinen mit einer Wäschetrommel bekannt, welche um eine horizontale Drehachse von einem Elektromotor angetrieben wird und eine mantelseitig angeordnete, verschließbare Beschickungsöffnung aufweist. Die Wäschetrommel kann mit Wäsche beladen werden, wenn sie in einer Drehstellung stillsteht, in welcher sich die Be­ schickungsöffnung oben befindet. Eine elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung zur Steuerung des Elektromotors, welcher die Trommel antreibt, ist derart ausgebildet, daß sie die Trommel jeweils in der Drehstellung zum Stillstand bringt, in welcher sich ihre Beschic­ kungsöffnung oben befindet.
Ferner ist aus der DE 44 31 846 A1 ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Waschmaschine oder eines Wäschetrockners bekannt, welches für eine Wäschetrommel, wenn diese mit einer Drehzahl rotiert, bei welcher sich die Wäsche auf ihrem Innenumfang verteilt anlegt, die Unwucht von ungleichmäßig um den Trommelumfang verteilt angeordne­ ter Wäsche sowie das Gesamtgewicht der in der Wäschetrommel enthaltenen Wäsche (Beladung) errechnet und in Abhängigkeit von diesen beiden Werten die Drehzahl eines die Wäschetrommel antreibenden Motors steuert oder regelt. Das Verfahren wird bei beladener (mit Wäsche gefüllter) Wäschetrommel durchgeführt, wenn sich diese mindestens mit der "Anlegedrehzahl" dreht. Die "Anlegedrehzahl" ist diejenige Drehzahl der Wäschetrommel, bei welcher sich die Wäsche um ihren Innenumfang herum verteilt. Beim Anlaufvorgang der Wäschetrommel können hohe Unwuchtmomente auftreten, weil diese von dem bekannten Verfahren nicht berücksichtigt werden. Ferner benötigt das bekannte Verfahren eine kompli­ zierte, teure Elektronikeinrichtung zur Erfassung von Winkelbeschleunigungen der Wäsche­ trommel. Aus der DE 195 46 185 A1 ist eine Waschmaschine bekannt, deren Wäschetrom­ mel von einem Elektromotor nicht über einen Antriebsriemen, sondern direkt angetrieben wird. Hierzu ist ein Rotor eines Elektromotors drehfest mit einer Antriebswelle der Wäsche­ trommel verbunden, und der Stator des Elektromotors ist an der Rückwand des Wäsche­ trommelgehäuses (Laugenbehälters) undrehbar befestigt. Dadurch wird ein exakter Syn­ chronlauf des Motors mit der Wäschetrommel erzielt.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine elektrische Maschine mit einer rotierbaren Wäschetrommel zu schaffen, bei welchen auch dann, wenn die Maschine nicht mit Betriebsdrehzahl rotiert, auf einfache und preiswer­ te Weise sowie exakt die Beladung der Wäschetrommel (das Gewicht der in der Wäsche­ trommel enthaltenen Wäsche) ermittelt und für beliebige Zwecke benutzt werden kann, ins­ besondere zur Anzeige des Beladungsgewichtes und/oder zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl und/oder Beschleunigung der Wäschetrommel und/oder der Behandlungsdauer des Wäschepostens, der sich in der Wäschetrommel befindet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von An­ spruch 1, 2, 7 oder 8 gelöst. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einer Wäschebehandlungsmaschine in einfacher und preiswerter Weise eine Beladungs­ messung realisiert, deren Ergebnisse exakt genug sind, um als Einflußparameter in einer Steuerung oder Regelung einer Wäschebehandlungsmaschine verwendet werden zu kön­ nen. Eine erfindungsgemäß ausgestattete Wäschebehandlungsmaschine vermeidet das sonst bei bekannten Verfahren dieser Art erforderliche Trockenbewegen der in der Wäsche­ trommel liegenden Wäsche, die dabei durch starke Reibung der aufeinanderliegenden Fa­ sern erheblicher Abnutzung ausgesetzt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt einer elektrischen Maschine in Form einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners mit einer elektronischen Steuer- oder Regeleinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt einer Wäschetrommel der Maschine von Fig. 1 mit einem im tiefsten Bereich in ihr liegenden Wäscheposten zur Beschrei­ bung einer ersten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, und
Fig. 3 schematisch einen Querschnitt der Wäschetrommel von Fig. 1 mit einem in ihrem tiefsten Bereich liegenden Wäscheposten zur Beschreibung einer zwei­ ten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte elektrische Maschine in Form einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners enthält eine Wäschetrommel 2, welche in einem Laugenbehäl­ ter 4 durch Lager 6 auf der Rückseite drehbar gelagert ist und auf der Vorderseite durch eine im Laugenbehälter 4 vorgesehene Tür 8 und eine in der vorderen Stirnseite 10 gebil­ dete Beschickungsöffnung mit Wäsche 12 beladen werden kann.
Ein Rotor 14 eines Elektromotors 16 ist mit einer Antriebswelle 18 der Wäschetrommel 2 drehfest direkt verbunden, so daß zwischen dem Rotor 14 und der Antriebswelle 18 keine Drehpositions-Differenz auftreten kann. Ein Stator 20 des Elektromotors 16 ist auf der Rück­ seite einer Rückwand 22 des Laugenbehälters 4 undrehbar befestigt. Der Elektromotor 16 wird von einer elektronischen Steuer- oder Regeleinrichtung 24 über Leitungen 28 gespeist und gesteuert oder geregelt.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Elektromotor 16 ein elektro­ nisch kommutierter Gleichstrommotor oder ein elektrisch geschalteter Reluktanzmotor oder ein Elektromotor, bei welchem die Steuer- oder Regeleinrichtung 24 die Drehwinkelpositio­ nen des Rotors 14 und damit auch der Wäschetrommel 2 anhand von Kommutierungsschrit­ ten oder Steuerpulsen feststellen kann, welche sie dem Elektromotor 16 für dessen Strom­ versorgung zuführen muß, oder welcher in Abhängigkeit von seinen Drehpositionen Schwankungen in der Stromaufnahme aufweist, ähnlich wie bei einem Reluktanzmotor, wel­ che von der Steuer- oder Regeleinrichtung 24 erfaßt werden können.
Für Motoren der vorgenannten Art ist es nicht erforderlich, zur Ermittlung der Drehpositionen und Drehwinkelstrecken, um welche die Wäschetrommel 2 rotiert, zusätzliche Mittel zu ver­ wenden, beispielsweise einen Tachogenerator 26. Selbstverständlich könnte auch in einem solchen Fall ein Tachogenerator 26 verwendet werden. Bei anderen Typen von Elektromoto­ ren 16 ist zur Erfassung der jeweiligen Drehwinkelposition und der jeweils von einer Aus­ gangs-Drehwinkelposition bis zu einer End-Drehwinkelposition zurückgelegten Drehwinkel­ strecke der Wäschetrommel ein zusätzlicher Sensor erforderlich, vorzugsweise ein Tacho­ generator 26, welcher der Steuer- oder Regeleinrichtung 24 entsprechende Signale liefert. Stromversorgungs- und elektrische Signalleitungen 28 verbinden die Steuer- oder Regel­ einrichtung 24 mit dem Elektromotor 16. Stromversorgungs- und/oder elektrische Signallei­ tungen 29 verbinden die Steuer- oder Regeleinrichtung 24 mit der gegebenenfalls verwende­ ten Zusatzeinrichtung, z. B. dem Tachogenerator 26.
Die Erfindung wird im folgenden ohne Tachogenerator 26 beschrieben, anhand von Beispie­ len, bei welchen die Steuer- oder Regeleinrichtung 24 eine Lageerfassungseinrichtung zur Erfassung von Drehwinkelpositionen und Drehwinkelstrecken des Rotors 14 enthält, welcher mit der Wäschetrommel 2 antriebsmäßig direkt verbunden ist. Der Elektromotor 16 ist ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor oder ein elektronisch geschalteter Reluktanz­ motor oder ein ähnlicher Motor.
Die genannten Motorprinzipien ermöglichen eine relativ hoch auflösende, d. h. sehr genaue Lageerfassungseinrichtung in der Steuer- oder Regeleinrichtung 24 zur Bestimmung der Rotor-Winkellage und Rotor-Winkelgeschwindigkeit. Mit Hilfe einer solchen Lageerfassungs­ einrichtung läßt sich die Drehwinkelposition und die gedrehte Drehwinkelstrecke der Wä­ schetrommel 2 jederzeit relativ genau bestimmen. Im Gegensatz zu einem indirekten Antrieb (Keilriemen zwischen Elektromotor und Antriebswelle der Wäschetrommel) sind keine zu­ sätzlichen Mittel zur Synchronisation erforderlich. Durch die Erfindung wird die Ermittlung der Drehwinkel der Wäschetrommel 2 (Rotor 14 des Elektromotors 16) mit einer Messung der Stromaufnahme des Elektromotors 16 kombiniert.
Anwendungsbeispiel 1
Fig. 2 zeigt die Wäschetrommel 2 im Querschnitt in einer 0°-Drehwinkelstellung, bei welcher die gesamte in sie geladene Wäsche 12 im untersten Bereich der Wäschetrommel 2 liegt. Der Massenschwerpunkt der Wäsche 12 liegt hierbei senkrecht unter der Trommeldreh­ achse 30. Wenn die Wäschetrommel 2 vom Elektromotor 16 von der 0°-Drehwinkelstellung um eine definierte, vorbestimmte Drehwinkelstrecke 32, welche in der Steuer- oder Regel­ einrichtung 24 gespeichert ist, in eine x°-Drehwinkelstellung gedreht und damit die Wä­ sche 12 in eine gehobene Stellung bis kurz vor ihrem Fallpunkt angehoben wurde, wird von der Steuer- oder Regeleinrichtung 24 in der x°-Drehwinkelposition die Stromaufnahme des Elektromotors 16 gemessen. Der Motorstrom ist proportional dem Drehmoment in der x°- Drehwinkelstellung und somit ein Maß oder Wert für das Gewicht der Wäsche 12 (Beladung der Wäschetrommel 2).
In der Wäschetrommel 2 können in bekannter Weise Mitnehmer 34 zur Rotationsmitnahme der Wäsche 12 vorgesehen sein.
Anwendungsbeispiel 2
Entsprechend Fig. 3 ist in der elektronischen Steuer- oder Regeleinrichtung 24 ein definier­ ter, vorbestimmter, maximaler Stromwert gespeichert. Die Steuer- oder Regeleinrichtung 24 mißt die Drehwinkelstrecke "x", um welche die Wäschetrommel 2 von dem Elektromotor 16 ausgehend von der 0°-Drehwinkelstellung gedreht werden muß, bis die Stromaufnahme des Motors den gespeicherten Stromwert erreicht hat. Somit ist die zurückgelegte Winkelstrec­ ke "x" ein Maß für die Beladung bzw. das Gewicht der Wäsche 12 in der Wäschetrommel 2.
Bei beiden Anwendungsbeispielen 1 und 2 befindet sich in der 0°-Drehwinkelstellung die ge­ samte Wäsche im unteren Bereich der Wäschetrommel 2. Sie wird dann durch Drehen der Wäschetrommel 2 in eine gehobene, seitlich versetzt zur Trommeldrehachse 30 liegende Position gebracht, welche beim Anwendungsbeispiel nach Fig. 2 durch die x°-Drehwinkel­ position und beim Anwendungsbeispiel nach Fig. 3 durch die Drehwinkelstrecke "x" definiert ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Ermittlung des Beladungsgewichts einer Wäschetrommel in einer Waschmaschine oder in einem Wäschetrockner, welche von einem Elektromotor direkt angetrieben wird, welcher von einer elektronischen Steuer- oder Regelein­ richtung angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wäschetrommel (2) von dem mit ihr direkt gekuppelten Elektromotor (16) von einer 0°-Drehwinkelposition (0°), bei welcher der gesamte Wäscheposten (12) in ihr in einer unteren Lage liegt, um einen vorbestimmten, definierten Drehwinkel (32) in eine x°-Drehwinkelposition gedreht wird, in welcher der Wäscheposten (12) in einer angehobenen Lage liegt und bei welcher der Massenschwerpunkt des Wäschepostens (12) sich in seitlichem Ab­ stand neben einer theoretischen, sich in Längsrichtung der Wäschetrommel-Dreh­ achse erstreckenden vertikalen Ebene befindet, und daß von der Steuer- oder Regel­ einrichtung (24) das Erreichen der x°-Drehwinkelposition ermittelt wird und in dieser x°-Drehwinkelposition der elektrische Antriebsstrom des Elektromotors gemessen und ein entsprechender Meßwert erzeugt wird, welcher seinerseits dem Gewicht des Wäschepostens (12) entspricht.
2. Verfahren zur Ermittlung des Beladungsgewichts einer Wäschetrommel in einer Waschmaschine oder in einem Wäschetrockner, welche von einem Elektromotor direkt angetrieben wird, welcher von einer elektronischen Steuer- oder Regeleinrich­ tung angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuer- oder Regel­ einrichtung (24) ein vorbestimmter, definierter, maximaler Stromwert abgespeichert ist, daß die Stromaufnahme des Elektromotors (16) gemessen wird, und daß die Wä­ schetrommel (2) von dem Elektromotor (16) aus einer 0°-Drehwinkelposition, bei wel­ cher der gesamte Wäscheposten (12) in einer unteren Lage in der Wäschetrommel liegt, soweit gedreht wird, bis die Steuer- oder Regeleinrichtung während des Dre­ hens der Wäschetrommel feststellt, daß die Stromaufnahme des Elektromotors (16) dem abgespeicherten maximalen Stromwert entspricht, wobei durch Drehen der Wä­ schetrommel der Wäscheposten (12) in eine angehobene Lage gedreht wurde, bei welcher der Massenschwerpunkt des Wäschepostens (12) in seitlichem Abstand neben einer sich in Längsrichtung der Trommeldrehachse erstreckenden vertikalen Ebene liegt und daß die von der 0°-Drehwinkelposition bis zum Erreichen des maxi­ malen Stromwertes zurückgelegte Drehwinkelstrecke (x) ermittelt und ein dieser Drehwinkelstrecke (x) entsprechendes Signal erzeugt wird, welches ein Maß für das Gewicht des Wäschepostens (12) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromo­ tor (16) ein Motor verwendet wird, dessen Stromaufnahme oder dessen von der Steuer- oder Regeleinrichtung (24) erzeugte Ansteuersignale von den Drehwinkel­ positionen seines Rotors (16) relativ zu seinem Stator (20) abhängig sind, und daß diese Stromaufnahme-Schwankungen oder diese Ansteuersignale von der Steu­ er- oder Regeleinrichtung (24) zur Definition (Anspruch 1) oder zur Berechnung (An­ spruch 2) der Drehwinkelstrecke (32; x) verwendet werden, um welche die Wäsche­ trommel (2) von der 0°-Drehwinkelposition bis zu der Drehwinkelposition gedreht wird, bei welcher von der Steuer- oder Regeleinrichtung (24) das Gewicht des Wä­ schepostens (12) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromotor (16) ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor verwendet wird und daß die Anzahl der Kommutierungsschritte, beginnend bei der 0°-Drehwinkelposition der Wäschetrom­ mel (2) bis zu der Drehwinkelposition, an der das Belastungsgewicht ermittelt wird, zur Definition der x-Drehwinkelposition (Anspruch 1) oder Berechnung der Dreh­ winkelstrecke (x) (Anspruch 2) benutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektromo­ tor (16) ein elektronisch gesteuerter Reluktanzmotor verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der jeweiligen Drehwinkelposition der Wäschetrommel (2) ein Tachogenerator (26) be­ nutzt wird, welcher in Abhängigkeit von Drehwinkelbewegungen der Wäschetrommel elektrische Impulse erzeugt deren Anzahl ein Maß für die jeweils zurückgelegte Drehwinkelstrecke ist.
7. Elektrische Maschine in Form einer Waschmaschine oder eines Wäschetrockners, enthaltend eine Wäschetrommel (2), welche an einem stationären Maschinenteil (4) um eine Drehachse drehbar gelagert ist, einen Elektromotor (16) zum direkten An­ trieb der Wäschetrommel (2) und eine elektronische Steuer- oder Regeleinrichtung (24) für den Elektromotor (16), zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Regel­ einrichtung dazu eingerichtet ist, daß die Wäschetrommel (2) von dem mit ihr direkt gekuppelten Elektromotor (16) von einer 0°-Drehwinkelposition (0°), bei welcher der gesamte Wäscheposten (12) in ihr in einer unteren Lage liegt, um einen vorbestimm­ ten, definierten Drehwinkel (32) in eine x°-Drehwinkelposition gedreht wird, in welcher der Wäscheposten (12) in einer angehobenen Lage liegt und bei welcher der Mas­ senschwerpunkt des Wäschepostens (12) sich in seitlichem Abstand neben einer theoretischen, sich in Längsrichtung der Wäschetrommel-Drehachse erstreckenden vertikalen Ebene befindet, und daß von der Steuer- oder Regeleinrichtung (24) das Erreichen der x°-Drehwinkelposition ermittelt wird und in dieser x°-Drehwinkelposition der elektrische Antriebsstrom des Elektromotors gemessen und ein entsprechender Meßwert erzeugt wird, welcher seinerseits ein Maß für das Gewicht des Wäsche­ postens (12) ist.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuer- oder Regeleinrichtung (24) ein vorbestimmter, definierter, maximaler Stromwert ge­ speichert ist, daß mittels der Steuer- oder Regeleinrichtung (24) die Stromaufnahme des Elektromotors (16) meßbar ist, und daß die Wäschetrommel (2) durch den Elek­ tromotor (16) von einer in der Steuer- oder Regeleinrichtung (24) gespeicherten 0°- Drehwinkelposition, bei welcher der gesamte Wäscheposten (12) in ihr in einer unte­ ren Lage liegt, soweit gedreht wird, bis die Steuer- oder Regeleinrichtung während des Drehens der Wäschetrommel feststellt, daß die Stromaufnahme des Elektro­ motors (16) dem gespeicherten maximalen Stromwert entspricht, wobei durch Dre­ hen der Wäschetrommel der Wäscheposten (12) in eine angehobene Lage gedreht wurde, bei welcher der Massenschwerpunkt des Wäschepostens (12) in seitlichem Abstand neben einer sich in Längsrichtung der Trommeldrehachse erstreckenden vertikalen Ebene liegt, und daß durch die Steuer- oder Regeleinrichtung (24) die von der 0°-Drehwinkelposition bis zum Erreichen des maximalen Stromwertes zurückge­ legte Drehwinkelstrecke (x) ermittelbar und ein dieser Drehwinkelstrecke (x) entspre­ chender Meßwert generierbar ist, welcher ein Maß für das Gewicht des Wäsche­ postens (12) ist.
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