DE2915815C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und der Unwucht aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for detecting the speed and the imbalance from the preamble of claim 1.

Es ist bekannt, die Drehzahlerfassung eines angetriebenen Rota­ tionskörpers mittels eines auf der Antriebswelle angeordneten Ta­ chogenerators vorzunehmen. Es ist weiterhin bekannt, die Drehzahl­ erfassung durch Lichtschranken vorzunehmen, welche durch Schlitz­ scheiben oder dgl. rhythmisch unterbrochen werden, siehe bei­ spielsweise US-PS 41 20 013, DE-AS 19 32 574 und DE-OS 23 24 600.It is known the speed detection of a driven Rota tion body by means of a Ta arranged on the drive shaft chogenerators. The speed is also known to be detected by light barriers through slits discs or the like are rhythmically interrupted, see at for example, US-PS 41 20 013, DE-AS 19 32 574 and DE-OS 23 24 600.

Durch die DE-OS 16 10 161 und 17 60 906 ist es auch bekannt, die Drehzahlerfassung durch umlaufende Dauermagneten, die einen fest­ stehenden Elektromagneten oder eine Feldplatte erregen, vorzuneh­ men.From DE-OS 16 10 161 and 17 60 906 it is also known that Speed detection by revolving permanent magnets that hold you down energize standing electromagnets or a field plate men.

Mit diesen Drehzahlerfassungsarten ist es jedoch nicht möglich, beispielsweise eine sich für die Waschmaschine schädlich auswir­ kende Unwucht des schwingend aufgehangenen oder über Federbeine abgestützten Trommelaggregates während des Schleudervorgangs zu er­ fassen, mit dem Ziel, die Antriebsgeschwindigkeit zu reduzieren, oder den Antriebsmotor ganz abzuschalten. However, with these types of speed detection it is not possible for example, one that is harmful to the washing machine cant imbalance of the swinging suspended or over struts supported drum unit during the spinning process with the aim of reducing the drive speed, or switch off the drive motor completely.  

Das Problem einer schädlichen Unwuchterfassung eines schwingend gelagerten Trommelaggregates während des Schleuderganges wurde bisher durch folgende Anordnungen einer Lösung zugeführt. An dem Trommelaggregat ist ein Schaltkontakt und ortsfest in bestimmtem Abstand ein weiterer Schaltkontakt. Näherungsschalter, Magnet­ schalter oder dgl. angeordnet, die bei Erreichen des vorgegebenen Schwingweges sich berühren und den Antriebsmotor abschalten, bzw. auf Waschdrehzahl zurückschalten, siehe hierzu DE-PS 7 40 668 und 11 81 639, DE-OS 26 56 555 und US-PS 30 84 799. Durch die DE-AS 17 60 740 und 23 10 945, sowie DE-Gbm 17 77 321 und 19 72 015, ist bekanntgeworden, zum Ab- oder Umschalten des Antriebsmotors am schwingenden Trommelaggregat einen Pendelschalter anzuordnen.The problem of a damaging unbalance detection swinging stored drum unit during the spin cycle previously provided a solution by the following arrangements. To the Drum unit is a switch contact and fixed in certain Another switch contact. Proximity switch, magnet switches or the like. Arranged when reaching the predetermined Touch vibration path and switch off the drive motor, or switch back to washing speed, see DE-PS 7 40 668 and 11 81 639, DE-OS 26 56 555 and US-PS 30 84 799. By the DE-AS 17 60 740 and 23 10 945, and DE-Gbm 17 77 321 and 19 72 015 become known for switching off or switching the drive motor on vibrating drum unit to arrange a pendulum switch.

Mit all diesen Schwingweg-Erfassungsanordnungen ist es lediglich möglich, einen Ab- oder Umschaltimpuls auf den Antriebsmotor zu geben. Eine Regelung seiner Drehzahl ist jedoch nicht möglich.With all of these swing path sensing arrangements, it is only possible to switch off or switch over to the drive motor give. However, it is not possible to regulate its speed.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorichtung zu schaffen, mit der sowohl die Istdrehzahl der Waschtrommel, als auch die Unwucht des schwingend gelagerten Trommelaggregates einer Waschmaschine auf einfachste Art qualitativ erfaßt werden kann.The object of the invention is to provide a device with which is both the actual speed of the washing drum and the unbalance the swinging drum unit of a washing machine can be recorded qualitatively in the simplest way.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Vorrichtung so auszu­ bilden, daß sie verschleißfrei arbeitet und die ermittelten Werte ohne großen Aufwand von einem als Mikrocomputer ausgebildeten Pro­ grammsteuergerät verarbeitet werden können.Another object of the invention is to design the device in this way form that it works wear-free and the determined values without much effort from a pro trained as a microcomputer Gram control device can be processed.

Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In a generic device, the task with the Features of claim 1 solved.  

Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird der Vorteil erreicht, daß die ermittelten Meßwerte der Drehzahl des Antriebsmotors und der Un­ wucht des schwingend gelagerten Trommelaggregates einer Steuer- und Regelvorrichtung zugeführt werden können. Es ist selbstver­ ständlich auch möglich und auch im Rahmen der Erfindung gelegen, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn gewünscht, nur die Drehzahl oder die Unwucht allein zu erfassen. Die Erfindung schafft den großen Vorteil, Schleudervorgänge optimal dem zu be­ handelnden Waschgut anzupassen und die Unwucht der Waschmaschine beim Schleudervorgang zu überwachen und bei Auftreten einer für die Waschmaschine schädlichen Unwucht, den Antriebsmotor so weit herunterzuregeln, daß die Unwucht auf ein vertretbares Maß zurück­ geführt wird, ohne den Antriebsmotor ganz abzuschalten oder auf Waschdrehzahl umschalten zu müssen.With this solution according to the invention the advantage is achieved that the determined measured values of the speed of the drive motor and the Un balances the vibrating drum unit of a control and control device can be supplied. It is self-evident of course also possible and also within the scope of the invention, with the device according to the invention, if desired, only that Speed or the unbalance alone. The invention creates the great advantage of optimally spinning adapting the laundry and the imbalance of the washing machine to monitor when spinning and when a for the washing machine harmful imbalance, the drive motor so far to regulate that the unbalance back to an acceptable level is performed without completely switching off the drive motor or on Need to switch washing speed.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in der Beschrei­ bung der Ausführungsbeispiele und Unteransprüchen wiedergegeben.Advantageous developments of the invention are described Exercise of the exemplary embodiments and dependent claims.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigtThe invention is described below with reference to the drawings, and shows

Fig. 1 ein Trommelaggregat einer Waschmaschine teilweise abgebrochen, in schematischer, Darstellung mit Blockschaltbild des Regel/Steuerkreises. Fig. 1 a drum unit of a washing machine partially broken, in a schematic representation with a block diagram of the control circuit.

Fig. 2 die Antriebsscheibe mit den kreisausschnittförmigen hell/ dunkel-Segmenten in Draufsicht. Fig. 2 shows the drive pulley with the circular segment-shaped light / dark segments in plan view.

Fig. 3 eine Variante zu Fig. 2. Fig. 3 shows a variant of FIG. 2.

Das Trommelaggregat 1 besteht aus einem über Federn 2 andeutungs­ weise im Waschmaschinengehäuse 3 schwingbeweglich gelagerten Lau­ genbehälter 4, in dem die Wasch- und Schleudertrommel 5 drehbar gelagert ist. Die Waschtrommel 5 wird von einem regelbaren Elektromotor 6, der ortsfest an dem Laugenbehälter 4 befestigt ist, über einen stark untersetzten Keilriemenantrieb 7 angetrie­ ben. Die getriebene Keilriemenscheibe 8 besitzt, der erforderli­ chen Untersetzung wegen einen großen Durchmesser von ca. 300 bis 400 mm und ist mit der Waschtrommelwelle drehfest verbunden. Die Antriebs- bzw. Keilriemenscheibe 8 ist auf ihrer der Waschtrommel 5 abgewandten Seite 9 mit unter sich gleichen, kreisausschnittför­ migen Segmenten 15 versehen, siehe Fig. 2 und 3, die abwechselnd hell/dunkel ausgebildet sind. Im axialen Abstand von ca. 50 mm und im radialen Abstand von r/2 vom Mittelpunkt der Antriebsscheibe 8, ist gegenüber den Segmenten 15 ein Licht-Sender/Empfänger 10 ortsfest an der Rückwand 3′ des Waschmaschinengehäuses 3 angeord­ net, der über eine elektrische Leitung mit einem Differenzierglied 11, einer Programmsteuereinrichtung 12, die vorzugsweise als Mi­ krocomputer ausgebildet ist, einem Leistungsteil 13 mit dem Elek­ tromotor 6 verbunden.The drum unit 1 consists of a hint about springs 2 in the washing machine housing 3 swingably mounted Lau gene container 4 , in which the washing and centrifugal drum 5 is rotatably mounted. The washing drum 5 is driven by a controllable electric motor 6 , which is fixedly attached to the tub 4 , via a strongly reduced V-belt drive 7 . The driven V-belt pulley 8 has the required reduction due to a large diameter of approx. 300 to 400 mm and is rotatably connected to the washing drum shaft. The drive or V-belt pulley 8 is 5 side 9 facing away from the same at its the washing drum with among themselves kreisausschnittför-shaped segments 15 which, see Fig. 2 and 3, which are / formed alternately light dark. At an axial distance of approx. 50 mm and at a radial distance of r / 2 from the center of the drive pulley 8 , a light transmitter / receiver 10 is fixed in place on the rear wall 3 'of the washing machine housing 3 relative to the segments 15 , via an electrical net Line with a differentiator 11 , a program control device 12 , which is preferably designed as a microcomputer, a power unit 13 connected to the electric motor 6 .

Die Antriebsscheibe 8, gemäß Fig. 2, ist mit einer Mehrzahl von unter sich gleichen kreisausschnittförmig hell/dunkel Segmenten 15, im gezeigten Beispiel mit sechzehn versehen, die vorzugsweise ab­ wechselnd schwarz/weiß eingefärbt sind und sich über den ganzen Durchmesser der Antriebsscheibe erstrecken. Die Segmente 15 können mit Vorteil auch auf einer separaten Kreisscheibe angeordnet sein, die der Antriebsscheibe vorgelagert ist und mit der Antriebswelle der Waschtrommel 5 oder mit der Antriebsscheibe 8 selbst ver­ drehungssicher verbunden ist. Die Kreisscheibe kann vorzugsweise als bedruckte Folie ausgebildet und mit der Antriebsscheibe mit­ tels Klebeverbindung verbunden sein. Selbstverständlich ist es auch wirtschaftlich sinnvoll, die hell/dunkel Segmente 15 im Spritzverfahren direkt auf die Antriebsscheibe aufzuspritzen, oder in einem sonst geeigneten wirtschaftlichen Verfahren aufzubringen. The drive pulley 8 , according to FIG. 2, is provided with a plurality of light / dark segments 15 , which are the same in the form of circular segments, in the example shown with sixteen, which are preferably colored alternately black and white and extend over the entire diameter of the drive pulley. The segments 15 can advantageously also be arranged on a separate circular disk, which is arranged in front of the drive disk and is connected in a rotationally secure manner to the drive shaft of the washing drum 5 or to the drive disk 8 itself. The circular disk can preferably be designed as a printed film and connected to the drive disk by means of an adhesive connection. Of course, it also makes economic sense to spray the light / dark segments 15 directly onto the drive pulley by spraying, or to apply them in an otherwise suitable economic process.

Die Drehzahl -und Unwuchterfassung mit der erfindunggemäßen Vor­ richtung funktioniert folgendermaßen:The speed and unbalance detection with the inventive direction works as follows:

Der Licht-Sender/Empfänger 10 sendet Licht aus, welches mehr oder weniger stark reflektiert wird, je nachdem, ob der ausgesandte Lichtstrahl auf ein helles oder dunkles Segment 15 auftrifft. Dreht sich die Antriebsscheibe 8, so drehen sich die abwechselnd hell/dunkel ausgebildeten Segmente 15 mit. Der vom feststehenden Licht-Sender-Empfänger 10 ausgesandte Lichtstrahl wird in seiner Reflektion an jueder Hell/Dunkel- bzw. Dunkel/Hell-Grenze geändert, wobei sich der Strom im Lichtempfänger 10 ändert. Diese Stromände­ rung wird von dem, mit dem Lichtempfänger 10 in elektrischer Ver­ bindung stehenden Differenzierglied 11 in geeigneter Weise in Spannungs-Impulse umgewandelt, welche dem als Mikrocomputer ausge­ bildeten Programmsteuergerät 12 zugeführt werden. Der Mikrocompu­ ter 12 enthält intern eine Zeituhr, so daß er die Zeitdauer Δ t zwischen zwei Impulsen messen kann. Über den Mikrocomputer 12 kann daraus die Drehgeschwindigkeit in bekannter Weise ermittelt wer­ den.The light transmitter / receiver 10 emits light which is more or less strongly reflected, depending on whether the emitted light beam strikes a light or dark segment 15 . If the drive disk 8 rotates, the alternately light / dark segments 15 also rotate. The light beam emitted by the fixed light transmitter-receiver 10 is changed in its reflection at any light / dark or dark / light limit, the current in the light receiver 10 changing. This Stromänder tion is converted by the, with the light receiver 10 in electrical connection Ver Ver differentiator 11 in a suitable manner in voltage pulses which are supplied to the program controller 12 formed as a microcomputer. The microcomputer 12 internally contains a timer so that it can measure the time period Δ t between two pulses. From the microcomputer 12 , the rotational speed can be determined in a known manner.

Die Δ T′s, einer Umdrehung werden vom Mikrocomputer jeweils ge­ speichert und mit den Werten der darauffolgenden Umdrehung vergli­ chen. Bewegt sich nun das Trommelaggregat 4 und damit auch die mit den Segmenten 15 versehene Antriebsscheibe 8 mit Unwucht, dann tastet der Licht-Sender/Empfänger 10 die Segmente 15 auf einer exzentrischen Bahn 16 ab, welche in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Auf diese Weise gibt es während einer Umdrehung ein kleinstes und ein größtes Δ t, welche in Fig. 2 als ϕ 1 und ϕ 2 dargestellt sind. Das Verhältnis zwischen Δ t max und Δ t min ist ein Maß für die Unwucht.The Δ T's , one revolution are each stored by the microcomputer and compared with the values of the subsequent revolution. If the drum assembly 4 and thus also the drive disk 8 provided with the segments 15 moves with imbalance, then the light transmitter / receiver 10 scans the segments 15 on an eccentric path 16 , which is shown in broken lines in FIG. 2. In this way, there is a smallest and a largest Δ t during one revolution, which are shown in FIG. 2 as ϕ 1 and ϕ 2 . The ratio between Δ t max and Δ t min is a measure of the unbalance.

Die über den Licht-Sender/Empfänger 10 ermittelten Werte der Dreh­ zahl und Unwucht können nun vom Mikrocomputer 12 ausgewertet und dem Leistungsteil 13 als Steuerbefehle übermittelt werden, um die Drehgeschwindigkeit zu regeln, und zwar in Abhängigkeit von der Unwucht die Drehgeschwindigkeit zu halten, zu senken oder im Extremfall den Antriebsmotor 6 abzuschalten.The values of the rotational speed and imbalance determined via the light transmitter / receiver 10 can now be evaluated by the microcomputer 12 and transmitted to the power unit 13 as control commands in order to regulate the rotational speed, to be precise as a function of the unbalance, to maintain the rotational speed lower or in extreme cases switch off the drive motor 6 .

Fig. 3 zeigt eine etwas andere Ausführungsform der auf der Antriebs­ scheibe 8 angeordneten Segmente 15. Der Unterschied zu Fig. 2 besteht darin, daß die Segmente 15 sich nicht über die gesamte Kreisfläche der Antriebsscheibe 8 und damit nicht über den gesamten Unwuchtbe­ reich erstrecken. Bei dieser Anordnung braucht jeweils nur das zu­ letzt gemessene Δ t gespeichert werden. Ist das folgende Δ t um einen festgelegten Faktor länger als das gespeicherte, kann der Mikrocompu­ ter Unwucht feststellen. Fig. 3 shows a slightly different embodiment of the drive disc 8 arranged segments 15th The difference to Fig. 2 is that the segments 15 do not extend over the entire circular area of the drive pulley 8 and thus not over the entire Unwuchtbe rich. With this arrangement, only the last measured Δ t needs to be stored. If the following Δ t is longer than the stored one by a fixed factor, the microcomputer can determine imbalance.

Bei einer Lösung nach Fig. 3 muß allerdings die Ruhe-Lage des Licht-Senders/Empfängers 10 zur Antriebscheibe 8 genau justiert werden, d. h., es treten beladungsabhängige Ungenauigkeiten auf Desweiteren wird mit der Anordnung nach Fig. 3 die Unwucht quali­ tativ - also entweder ruhiger oder unwuchtiger Lauf - erfaßt. Die Anordnung nach Fig. 2 ist dagegen unempfindlich gegen Beladungsun­ terschiede und erfaßt auch die Größe der Unwucht. Die Anforderungen an den auswertenden Mikrocomputer 12 sind jedoch bei der Anordnung nach Fig. 2 höher.In a solution according to FIG. 3, however, the rest position of the light transmitter / receiver 10 for the drive pulley 8 must be adjusted precisely, that is, load-dependent inaccuracies occur. Furthermore, the unbalance is qualitative with the arrangement according to FIG. 3 - that is, either smooth or unbalanced run - detected. The arrangement according to FIG. 2, on the other hand, is insensitive to loading differences and also detects the size of the unbalance. However, the requirements for the evaluating microcomputer 12 are higher in the arrangement according to FIG. 2.

Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung gelegen, die Seg­ mente 15 in ihrer geometrischen Form beispielsweise so auszubil­ den, daß sie zum Umfang der Antriebsscheibe 8 hin in einer Spitze enden. Die Erfindung wäre auch realisierbar mit einer Ausführungs­ form bei der Hell/Dunkel Segmente im Uhrzeigersinn oder im Gegen­ uhrzeigersinn spiralig gebogen sind, wobei z. B. die Dunkel-Segmen­ te über ihre ganze Länge auch ohne weiteres gleich breit, z. B. wie ein Strich, sein können. Hierbei ist die durchschnittliche Fre­ quenz der Spannungs-Impulse, welche dem Mikrocomputer 12 zugeführt werden, ein Maß für die Dreh-Geschwindigkeit, während die Amplitu­ de der Spannungs-Impuls-Phasenlage ein Maß für die Unwucht ist. Auch die Anzahl der Segmente 15 ist nicht auf die in den Ausfüh­ rungsbeispielen dargestellte Anzahl sechszehn begrenzt.Of course, it is within the scope of the invention, the Seg elements 15 in their geometric shape, for example, so that they end in a tip toward the circumference of the drive disk 8 . The invention would also be feasible with an embodiment in which the light / dark segments are curved clockwise or counterclockwise, with z. B. the dark Segmen te over their entire length also easily the same width, z. B. can be like a line. Here, the average frequency of the voltage pulses which are supplied to the microcomputer 12 is a measure of the rotational speed, while the amplitude of the voltage pulse phase position is a measure of the unbalance. The number of segments 15 is not limited to the number sixteen shown in the exemplary embodiments.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und der Unwucht eines in einem Gehäuse schwingend gelagerten Aggregates, insb. eines über einen Elektromotor angetriebenen hori­ zontal gelagerten Wasch- und Schleuder-Trommelaggregates einer programmgesteuerten Waschmaschine, mit einer auf der Trommelwelle angeordneten Antriebsscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe fächer­ förmig mit unterschiedlich reflektierenden z. B. hell/dunkel- Segmenten versehen ist, die durch einen im Abstand zur Scheibe, achsparallel zur Trommelwelle angeordneten Licht- Sender/Empfänger abgetastet werden, daß die daraus abge­ leiteten Abtastimpulse pro Zeiteinheit erfaßt und hin­ sichtlich ihrer Impulsdauer in einem Rechenelement vergli­ chen werden, das die daraus abgeleiteten Signale der Programmsteuereinrichtung der Motorsteuerung zuführt.1. Device for detecting the speed and the unbalance of a vibrating bearing in a housing, in particular a hori zontally mounted washing and centrifugal drum unit driven by an electric motor, a program-controlled washing machine, with a drive disc arranged on the drum shaft, characterized in that the drive disk fan-shaped with different reflective z. B. light / dark segments are provided, which are scanned by a spaced from the disk, axially parallel to the drum shaft arranged light transmitter / receiver that the derived derived pulses per unit of time are detected and visually compared their pulse duration Chen in a computing element , which supplies the signals derived therefrom to the program control device of the engine control. 2. Vorrichtung nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht-Sender/Empfänger im Abstand von ca. dem halben Radius der Antriebsscheibe zur Trommelwelle angeordnet ist.2. Device according to claim, characterized in that the light transmitter / receiver in Distance of approximately half the radius of the drive pulley to Drum shaft is arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hell/dunkel-Segmente (15) auf einer separaten Kreisscheibe angeordnet sind, die mit der Antriebswelle der Waschtrommel (5) oder der Antriebs­ scheibe (8) verdrehungssicher verbunden ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the light / dark segments ( 15 ) are arranged on a separate circular disc which is connected to the drive shaft of the washing drum ( 5 ) or the drive disc ( 8 ) against rotation. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht-Sender/ Empfänger (10) auf der Innenseite der Gehäuserückwand (3′) angeordnet ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the light transmitter / receiver ( 10 ) on the inside of the housing rear wall ( 3 ' ) is arranged. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (15) sich über den gesamten Durchmesser der Antriebsscheibe (8) erstrecken.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the segments ( 15 ) extend over the entire diameter of the drive disc ( 8 ).
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