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 VerfahrensInfo
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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.
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.
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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