DE2045767A1

DE2045767A1 - Verfahren zum Schalten eines Gleich Strommotors einer Waschmaschine und Wasch maschine mit einer Schaltungsanordnung nach diesem Verfahren

Info

Publication number: DE2045767A1
Application number: DE19702045767
Authority: DE
Inventors: Yves Albert Daniel Amiens Somme Thibaut (Frankreich)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-09-12
Filing date: 1970-09-12
Publication date: 1971-03-18
Also published as: ES403784A1; US3689815A; GB1288826A; FR2058524A5; NL7013287A; SE364743B; ES383593A1

Description

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

"Verfahren zum Schalten eines Gleichstrommotorβ einer Waschmaschine und Waschmaschine mit einer Schaltungsanordnung nach diesem Verfahren."

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zttyi Schalten eines Gleichstrommotors zum Antreiben einer Trommel, einer Waschmaschine mit einer niedrigen Waschgeschwindigkeit in zwei Drehrichtungen und einer hohen Schleudergeschwindigkeit in nur einer Drehrichtung, wobei eine Schalteinheit (Schaltuhr) verwendet 1st, welche die Reihenfolge und die Dauer der unterschiedlichen Bearbeitungen bestimmt, und ein Umkehrschalter vorhanden ist, der Schaltmittel enthält für die elektrische Speisung des Motors zum Einschalten der niedrigen Waschgeschwindigkeit in zwei Drehrichtungen, sowie der hohen Schleudergeschwindigkeit, und weiter auf eine Waschmaschine mit einer Schaltungsanordnung nach diesem Verfahren.

In bekannten Waschmaschinen wird die hin- und zurückdrehende Bewegung der Waschtrommel durch Umkehrung der Drehrichtung

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INSPECTED

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dee Motors der Waschmaschine erhalten. Es 1st auch bekannt, eine Waschmaschine mittels eines polumschaltbaren Wechselstrommotors anzutrelben_f wobei durch Umschaltung der Pole zwei Geschwindigkeiten erhalten werden können, die sogenannte Wasohgeschwindigkelt und die Schleudergeschwindigkeit, wobei letztere wesentlich höher ist als die erste. Die Umkehrung der Drehrichtung des Motors wird dabei mittels eines Umkehrschalters erhalten, der sich in der Bedienungseinheit der Maschine befindet. In automatischen oder halbautomatischen Maschinen sorgt diese Bedienungseinheit für die Reihenfolge und die Sauer des gemäß einem gewählten Programm durchzuführenden Handlungen, wie Waschen, Heizen, Spülen und Schleudern. Dabei muß die Umschaltung vom Waschgang auf den Schleudergang bei ausgeschaltetem Umkehrschalter stattfinden. Es passiert nun oft, daß eine Blockierung der Trommel auftritt, wobei der Umkehrschalter ausgeschaltet ist, bevor die Umschaltung auf die Schleudergeschwindigkeit stattgefunden hat.

Die üblichen Bedienungseinheiten bestehen aus einer Vorrichtung, welche die Reihenfolge und die Dauer der Bearbeitungen bestimmen (nachstehend als Schaltuhr bezeichnet), und aus einem Umkehrschalter, die mechanisch miteinander verbunden sind und durch einen einzigen Motor angetrieben werden. Diese Ausbildung ermöglicht eine Einsparung in bezug auf das beanspruchte Volumen, sowie auf die benötigten Materialien.

In den sogenannten "thermostatIschen" Maschinen wird die Schaltuhr während der Heizperiode, d.h. während der Zeit, in der das Wasser die gewünschte Temperatur noch nicht erreicht hat, stillgesetzt. Es ist dabei jedoch notwendig das Wasser in Bewegung zu halten und die Waschtrommel also ihre hin- und rückgehende Bewegung durchführen zu lassen.

Es 1st also notwendig, daß während des Stillstandes des Programme tint ander· Antriebsvorrichtung die Drehbewegung der Nookensoheiben, welohe die Umkehrkontakte steuern,

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durchführt, und zwar bis zum Erreichen der gewünschten Wassertemperatur. In den bisher verfügbaren Schaltuhren wird entweder eine Vorrichtung»die den Programmteil entkuppelt, oder ein Motor mit zwei Geschwindigkeiten verwendet. Der die Umkehrung der Bewegung steuernde Teil der Schaltuhr enthält meistens eine beschränkte Anzahl von Schaltern, da die Umkehrung der Drehrichtung in den Wechselstrommotoren nur eine einpolige Xommutation erfordert.

In einer mit einem Gleichstrommotor ausgebildeten Waschmaschine ist es möglich, nur durch Regelung der Speisung den Motor nicht nur in zwei Drehrichtungen, sondern auch mit verschiedenen Geschwindigkeiten drehen zu lassen. Obschon dies eine sehr interessante Eigenschaft ist, treten bei der Verwirklichung große Schalt- und Sicherheitsprobleme auf. Dies läßt sich an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutern.

Sie zweipolige Umschaltung eines Gleichstrommotors ist in Pig. 1 Bchematisch dargestellt. Zur Umkehrung der Drehrichtung des Motors kehrt man die Polarität der Spannung an den Motorklemmen dadurch um, daß man die Schalter 1 und 3 oder 2 und schließt.

Um von der Wäschgeschwindigkelt (beispielsweise 50 U/min) die Trommel auf Schleudergeschwindigkeit (500 bis 1000/U/min) zu bringen, reicht es aus, den Speisestrom an den Motorklemmen zu ändern un«* die Umkehrvorrichtung auszuschalten. Die Umkehrechalt'jr drehen immer wenn die Schaltuhr mit nur einem Motor ausgebildet ist. Es ist also notwendig, die Umkehrechaltung auszuschalten, wodurch der in Fig. 2 dargestellte Schaltplan erhalten wird. Der Programmteil umfaßt dann zwei Schalter 15 und 16, die es ermöglichen müssen, die über den Umkehrschalter laufende Speisung des Motors zu unterbrechen, und zwei Schalter 17 und 18 die geschlossen sein müssen, um den Motor zu speisen zur Erhaltung der erwüniohten Schleudergeschwindigkeit und zur Erhaltung der Drehrichtung, die während des ganzen Schleuderganges beibehalten werden muß.

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Die Sohalter 15, 16, 17 und 18 werden durch die Schaltuhr gesteuert, aber sie können auch zu einer nicht kontrollierten Geschwindigkeit, nämlich bei Handbetätigung des Knopfes der Schaltuhr, und zum Einschalten der falschen Polarität, nämlich wenn diese noch nicht umgeschaltet ist, führen. Die gestrichelten Linien in Fig. 2 zeigen die Stromwege, die bei einer eu schnellen Betätigung der Schalter auftreten.

Vor dem Schleudergang sind die Sohalter 15 und 16 geschlossen und der Motor wird über die Schalter 12 und 14 gespeist. Die negatire Polarität tritt dann an der Stelle 14 und die positive Polarität an der Stelle 12 auf, was auch an einem der Eontakte der Sohalter 17 und 18 der Fall ist. Wenn letztere geschlossen werden, tritt ein doppelter Kurzschluß auf, einerseits gemäß der Schaltungsanordnung, welche die Elemente 17, 15, 14 enthält (der Sohalter 17 schließt sich, der Sohalter 15 ist noch nicht geöffnet und der Sohalter 14 ist geschlossen) und andererseits gemäß der Schaltungsanordnung welohe die Elemente 12, 16 und 18 enthält (der Schalter 18 sohließt sich, der Sohalter 16 ist noch nicht geöffnet und der Schalter 12 ist geschlossen).

Da die Speisung des Gleichstrommotors vom Wechselstromnetz herrührt und über eine Gleichrichterbrücke mit Halbleiterelementen läuft, werden letztere die Rolle einer Sicherung spielen und die Speisung des Motors wird unwiederbringlich beschädigt werden.

Das Problem der Umschaltung der Geschwindigkeiten und der Drehriohtungen eines Gleichstrommotors mit Hilfe einer Schaltuhr, in der die Funktionen "Reihenfolge und Dauer¹¹ und "Umkehrung¹¹ zusammengehen, soheint also unlöslich, wenn die Umkehrschalter duroh die von Hand durchgeführte Drehbewegung des Schaltuhrknopfes sehr schnell betätigt werden können.

Die Erfindung bezweckt, diesen Vachteil aufzuheben und schafft

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eine Schaltungsanordnung von leihenfolge und Dauer, unabhängig von der Umkehrung. Die Erfindung ist daduroh gekennzeichnet, daß beim Umschalten von der Waschgeschwindigkeit auf die Schleudergeschwindigkeit zunächst Schaltmittel, die zur Schaltuhr gehören, welche die Motorspeisung und den Antrieb des Umkehrschalters beherrschen, und diejenigen Schaltmittel mit denselben Punktionen, die jedoch zur Umkehrschalter gehören, kurzschließen, durch Mittel ausgeschaltet werden, die von der Schaltuhr angetrieben werden, und danach die genannten zum Umkehrschalter gehörenden Schaltmittel ausgeschaltet werden und zwar in einem Zeitpunkt, der durch die Umkehrung der Bewegungsrichtung der Waschtrommel bestimmt wird. Sie erfindungsgemäße Vorrichtung gewährleistet für das Schleudern einen Start unter bestimmten Umständen und auch eine Umschaltung des Gleichstromes mittels einer mit großer Sicherheit funktionierenden, zuverlässigen Vorrichtung, welche die von Hand durchgeführten Eingriffe auch sein mögen.

Gemäß dem britischen Patent Nr. 244 026 kann man über einem Steuerteil zum Umkehren der Drehrichtung des Motors einer Waschmaschine, unabhängig vom Programmteil, der die Zeitdauer der Bearbeitungsperioden und zugleich den Zulauf des Wassers und das Eingeben der Waschmittel bestimmt, verfügen. Jeder Teil umfaßt eine in Sektoren aufgeteilte Trommel, die von μ

einem Motor angetrieben wird, und sich längs Kohlebürsten bewegt, welche die unterschiedlichen Handlungen steuern. Die Sicherheit der Schaltungen beim Umkehren der Drehrichtung des Motors wird durch Einschaltung elektrischer Anlaufwiderstände dieses Motors über die Trommel, welche die Umkehrung der Bewegung bestimmt, durchgeführt. Das Ziel der Tatsache, daß die Schaltuhr und die Umkehrung unabhängig voneinander gemacht werden, ist, daß es möglich gemacht wird, daß die Waschtrommel mit ihrer Füllöffnung vor den Türen der Maschine stillsteht. Es ist dabei keine Sohleudermögliohkeit vorgesehen, und folglioh keine Umschaltung der Speisespannung des Motors.

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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Waschmaschine, in der das erfindungsgemäS· Terfahren angewandt wird, einen mit Dauermagneten ausgebildeten Gleichstrommotor^. Die Speisung des Motors erfolgt aus dem Wechselstromnetz über eine an sich bekannte Speisung mit durch Halbleiterbauelemente gleichgerichteten Stroa. Die automatischen Koordinationsvorrichtungen, die zum Durchführen der Umkehrungs-

und Schaltfunktionen verwendet und meistens von einem einzigen Wechselstrommotor gesteuert werden, sind voneinander getrennt und selbstständig; der Umkehr- und der Schaltuhrteil haben je einen Bedienungsmotor. Der Gebrauch von Wechselstrommotoren für diese automatischen Eoordinationsvorrichtungen bietet einerseits den Vorteil eines einfachen Aufbaus und andererseits einer besonders konstant bleibenden Geschwindigkeit, wobei der verwendete Motor beispielsweise ein Synchronmotor 1st.

Der in Fig. 3 als Beispiel dargestellte Schaltplan dient zur Erläuterung des Verfahrens und der erfindungsgemä£en Vorrichtung.

Die durch zwei parallele Linien dargestellten Schalter bilden einen Teil der Umkehrvorrichtung, während diejenigen, die durch eine einzige Linie angegeben sind, einen Teil der Sohaltuhr bilden. Die Umkehrschalter 21 und 23 beziehen sich auf eine erste Drehrichtung beim Waschgang und auf die bevorzugte Drehrichtung beim Schleudergang, während sich die Sohalter 22 und 24 auf die zweite Drehrichtung während des Waschganges beziehen.

Außerdem ist vorausgesetzt, daß das Starten des Sohleuderganges stattfindet, wenn der Bottich noch mit Wasser fffüllt ist.

Es ist erwüneoht, eine bevorzugte Drehrichtung für das Schleudern zu wählen und zwar wegen bestimmter Konstruktionstlnzelheiten der Masohine, wobei die Lage des Abführungs-

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systems der Maschine eine schnellere Entleerung zuläßt, wenn sich die Ti η—11 in einer bestimmten Richtung dreht.

Das Starten des Schlenderganges in einer bevorzugten Drehrichtung ist ein bekanntes Problem, dessen Lösung je nach den verwendeten elektrischen Torrichtungen andere ist.

Der Umkehrschalter 25 steuert die Speisung A₁ des Motors M. Wenn dieser Schalter 25 geschlossen ist, entsprechen die Charakteristiken des -de« Motor gelieferten Stromes der Waschgeschwindigkeit. Wenn dagegen der Schalter 25 geöffnet ist, entsprechen die Charakteristiken der Schleudergeschwindigkeit. Der Schalter ist geöffnet, wenn sich die Umkehrschaltung in einer eindeutig be st leerten Lage befindet, beispielsweise wenn die Schalter 21 und 23 geschlossen sind.

Zur Aufrechterhaltung einer beslmmten Drehrichtung während des Schleuderganges wird der Motor durch die Umkehrrorrichtung durch öffnung des Schalters 26 stillgesetzt. Der Schalter 27, der für das Einschalten der Pumpe sorgt, die den Bottich entleert, wird geschlossen wenn der Motor der Umkehrrorrichtung stillgesetzt wird. Dieser Schalter 27 kann auch rom Schaltuhrteil betätigt werden, wenn das Starten des Schleuderganges bei leerem Bottich erfolgt.

Die Schalter 25, 26 und 27 sind die Sohaltuhrschalter, die das normale Funktionieren bewerkstelligen, wenn kein Schleudergang durchgeführt zu werden braucht.

Die Wirkungsweise der Torrichtung ist folgende:

- Waschgang: Die Schalter 25, 26, 27 sind durch die

Schalter 25·, 26», 27', die von der Schaltuhr gesteuert werden, kurzgeschlossen, wobei die ümkehrTorrichtung dreht. Der Gleichstrommotor arbeitet in einem bestirnten Rhythmus in zwei Brehrichtungen.

- Schleudergang: Bu Starten erfolgt in zwei Stufen. Zu

nächst werden die Schaltuhrschalter 25', 109812/1280 - 8 -

26·, 27' geöffnet. Der Schalter 26 des Umkehrmotors bleibt geschlossen und der Gleichstrommotor erhält immer die Spannung, die dem Waschgang entspricht, wobei der Umkehrmotor nach wie vor läuft.

An einem bestimmten Augenblick der Umkehrung (also wenn die Schalter 21 und 23 geschlossen sind), wird der Schalter 26 geöffnet, wodurch der Umkehrmotor zum Stillstand kommt. Durch Öffnung des Schalters 23 wird der Schleudergang eingeschaltet.

Fig. 4 zeigt den Umkehrzyklus und die Stellung der unterschiedlichen Schalter der Umkehrvorrichtung dabei.

Diese Vorrichtung hat einen üblichen Aufbau; eine mit dem Motor fest verbundene Achse (1 U/min) ist mit Nockenscheiben versehen, deren Nocken unmittelbar oder über Hebel auf ein Kontaktelement einwirken. Die Nocken, die beispielsweise das Schließen der Schalter 21 und 23 herbeiführen, befinden sich diametral auf derselben Scheibe, während eine zweite Scheibe diejenigen Nocken trägt, welche die Schalter 23 und 24 betätigen. Die Nocken, welche die Schalter 21 und 22 bedienen befinden sich ortsfest einander gegenüber. Die Kontaktzeit, d.h.die Drehzeit in derselben Richtung beträgt 12 Sekunden, welcher Zeit ein Stillstand von 3 Sekunden folgt; die Nocken, die für das Einschalten des Wasch- und Schleuderganges (Schalter 25) und den Stillstand des Umkehrmotors (Schalter 26) sorgen, haben während der ganzen Drehzelt, mit Ausnahme während eines Augenblicks, wo der Schalter 25 unterbrochen ist, um die Zufuhr der Spannung zum Schleudern zu bewerkstelligen, ständigen Kontakt, wobei einige Bruchteile einer Sekunde später der Schalter 26 geöffnet ist, was den Stillstand der Umkehrvorrichtung zuläßt. Die Ausnehmungen dieser Nocken befinden sich fest in der Mittelstellung der Nocken für die Schalter 21 und 23, welche die bevorzugte Drehrichtung ergeben.

Der Zeitunterschied zwischen dem öffnen des Schalters 25

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und dem des Schalters 26 ermöglicht das Stillsetzen des Umkehrschalters sobald die Schleudergeschwindigkeit eingeschaltet ist.

Die Scheibe, die den Nocken zur Betätigung des Schalters trägt, ist der Ausnehmung des Bedienungsnockens des Schalters 25 gegenüber angeordnet und sorgt für das Starten der Entleerungspumpe und gleichzeitig für das Starten des Schleuderganges.

Der Schalter 27' wird nur vorgesehen, wenn man den Bottich am Ende einer Waschbearbeitung entleeren will, für den Fall, daß man keinen Schleudergang durchzuführen wünscht oder wenn man das Entleeren des Bottichs vor dem Starten des Schleuderganges anfangen will.

Die Vorteile dieser Art von der Waschgeschwindigkeit überzugehen sind zahlreich.

Das Starten des Schleuderganges ist nur an die Umkehrvorrichtung gebunden. Eine Betätigung der Schaltuhr mit der Hand hat keinen Einfluß auf die Schaltungsweise des Schleuderganges (da die Punktion der Umkehrvorrichtung von der der Schaltuhr getrennt ist).

Das Schaltproblem für die Umkehrung ist auf diese Weise weitgehend vereinfacht, da die Vorrichtung im Vergleich zum Schaltplan nach Fig. 2 nur eine beschränkte Anzahl Kontakte verwendet, wobei zugleich eine weitgehende Arbeitssicherheit erhalten wird und ein Kurzschluß unmöglich gemacht ist.

Das Erhalten genauer Zeitintervalle, die beispielsweise nur eine Sekunde betragen, ist mit einer üblichen Umkehrvorrichtung unmöglich. Der Durchmesser der Hockenscheiben 1st nämlich verhältnismäßig klein (etwa 15 mm). In der ver-

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wendeten Umkehrvorrichtung ist dagegen dieser Durchmesser etwa 60 mm, wobei die Motorgeschwindigkeit nur eine U/min beträgt; eine Sekunde entspricht also ungefähr 3 mm der Umfangelänge. Wenn man kurze ZeitIntervalle wünscht, ist es also möglich mit ausreichender Präzision in einer Scheibe mit einem derartigen Durchmesser eine Einkerbung zu machen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel einer Waschmaschine, die wie obenstehend beschrieben arbeitet, werden die Schaltuhr und die Umkehrvorrichtung unabhängig von einem einzigen Motor mit Hilfe von an sich bekannten angepaßten Verbindungsmitteln, die von mechanischer, elektromagnetischer, elektronischer oder hydraulischer Art sein können, angetrieben.

Ein derartiges Schaltverfahren ist in Waschmaschinen anwendbar, die mit einem Gleichstrommotor ausgebildet sind, der gegebenenfalls mit gefülltem Bottich auf die Schleudergeschwindigkeit umgeschaltet werden kann.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims

- 11 - 204F767 PATENTANSPRÜCHE;

1.) Verfahren zum Schalten eines Gleichstrommotors zum Antreiben einer Trommel, einer Waschmaschine mit einer niedrigen Waschgeschwindigkeit in zwei Drehrichtungen und einer hohen Schleudergeschwindigkeit in nur einer Drehrichtung, wobei eine Schalteinheit (Schaltuhr) verwendet wird, welche die Reihenfolge und die Dauer der unterschiedlichen Bearbeitungen bestimmt, und ein Umkehrschalter vorhanden ist, der Schaltmittei enthält für die elektrische Speisung des Motors zum Einschalten der niedrigen Waschgeschwindigkeit in zwei Drehrichtungen, sowie der hohen Schleudergeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umschalten von der Waschgeschwindigkeit auf die Schleudergeschwindigkeit zunächst Schaltmittel, die zur Schaltuhr gehören, welche die Motorspeisung und den Antrieb des Umkehrschalters beherrschen, und diejenigen Schaltmittel mit denselben Punktionen, die Jedoch zvm Umschalter gehören, kurzschließen, außer Betrieb gesetzt werden, durch Mittel, die von der Schaltuhr angetrieben werden, und danach die genannten zum Umkehrschalter gehörenden Schaltmittel außer Betrieb gesetzt werden und zwar in einem Zeitpunkt, der durch die Umkehrung der Bewegungsrichtung der Waschtrommel bestimmt wird.

2.) Waschmaschine mit einer nach dem Verfahren nach Anspruch verwirklichte. Schaltung, dadurch gekennzeichnet,daß die Schaltuhr mit Spaltmittel versehen ist, die Schaltmittel, die zum Umkehrschalter gehören und dieselbe Punktion haben, kurzschließen.

3.) Waschmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltuhr und der Umkehrschalter unabhängig voneinander v^n dazu geeigneten Mitteln angetrieben werden.

4.) Waschmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltuhr und der Umkehrschalter von mindesten einem Wechselstrommotor angetrieben werden.

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