DE3614894A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE SPIN SPEED OF A LINGLE SPIN OR ANY OTHER CENTRIFUGE - Google Patents
METHOD FOR CONTROLLING THE SPIN SPEED OF A LINGLE SPIN OR ANY OTHER CENTRIFUGEInfo
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Description
36H89A36H89A
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Schleudergeschwindigkeit von Wäscheschleudern, wie sie z.B. in programmgesteuerten Haushalts-Waschmaschinen vom Einzelkammer-Typ vorgesehen sind.The invention relates to a method and a device for controlling the spin speed of spin dryers, such as are provided, for example, in program-controlled domestic washing machines of the single-chamber type.
W Haushalts-Waschmaschinen vom Einzelkammer-Typ besitzen häufig ein festes Außengehäuse, in welchem elastisch eine drehfeste Kammer gelagert ist, die als Behälter für Wasch- und Spülwasser dient. Drehbar in der Kammer ist eine mit einer Öffnung versehene Drehtrommel gelagert, die von einem Elektromotor mit verschiedenen Drehzahlen angetrieben werden kann, so daß programmierte Wasch- und Spülgänge mit einer gegebenen Beladung an Wäschestücken in der Trommel durchgeführt werden können. Die einzelnen Gänge erfolgen bei niedrigen Trommeldrehzahlen von beispielsweise 45-55 UPM, woraufhin sich ein bei relativ niedriger Drehzahl abspielender Verteilungsgang bei beispielsweise 82 UPM anschließt, der den Zweck hat, die nassen Wäschestücke so gleichmäßig wie möglich am Innenumfang der Trommel zu verteilen, bevor sich dann ein Hochgeschwindigkeits-Schleudergang mit einer vorbestimmten Trommeldrehzahl anschließt, um das Spülwasser aus den Wäschestücken durch Zentrifugieren herauszuschleudern, damit die Wäschestücke schließlich in einem für eine rasche Endtrocknung geeigneten feuchten Zustand vorliegen.W household washing machines of the single-chamber type often have a rigid outer housing in which an elastic rotatable chamber is mounted, which serves as a container for washing and rinsing water. One with rotates in the chamber an opening provided rotary drum supported, which is driven by an electric motor at different speeds can be so that programmed washing and rinsing cycles with a given load of laundry items in the drum can be carried out. The individual gears take place at low drum speeds of, for example 45-55 RPM, whereupon a distribution gear taking place at a relatively low speed is at 82, for example UPM, which has the purpose of bringing the wet items of laundry as evenly as possible around the inner circumference of the drum before a high-speed spin cycle with a predetermined drum speed follows, to throw the rinsing water out of the laundry items by centrifugation, so that the laundry items finally be in a moist state suitable for rapid final drying.
Wenn die nassen Wäschestücke nicht ausreichend gleichmäßig an der Innen-Umfangswand der Trommel verteilt werden, bevor der Schleuder-Trockengang gestartet wird, stellt die im Ungleichgewicht befindliche Masse von nassen Wäschestücken innerhalb der Trommel eine beträchtliche periodisehe dynamische Ungleichgewichts-Belastung für die Trommel-Lagerung während des Schleuderzyklus dar.If the wet laundry items are not distributed evenly enough on the inner peripheral wall of the drum, before the spin-drying cycle is started, the unbalanced mass of wet items of laundry represents a significant periodic dynamic imbalance loading within the drum for the drum support during the spin cycle.
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Bei hohen Schleuderdrehzahlen verursachen solche dynamischen periodischen Ungleichgewichts-Belastungen beträchtliche Vibrationen und können die Bauteile der Maschine, z.B. die Trommel-Lager, die Kammer-Spinne, mit der die Lager abgestützt werden, die Kammer-Aufhängung und dergleichen, die sämtliche so ausgelegt sind, daß sie den periodischen Belastungen bei maximalen Schleuderdrehzahlen bei den ungünstigsten Bedingungen zu widerstehen vermögen, beträchtlichen Belastungen aussetzen.At high spin speeds, such dynamic periodic imbalance loads cause considerable loads Vibrations and can affect the components of the machine, e.g. the drum bearings, the chamber spider with which the Bearings are supported, the chamber suspension and the like, all of which are designed to the able to withstand periodic loads at maximum spin speeds under the most unfavorable conditions, subject to considerable stress.
Wenn außerdem die Amplitude dieser Vibrationen übermäßig groß ist, kann die schwingende Kammer-Anordnung das sie umgebende Gehäuse der Maschine streifen oder anstoßen, so daß nicht nur belästigende Geräusche entstehen, sondern möglicherweise auch Beschädigungen auftreten. FoIglieh muß die maximal zulässige Schleuderdrehzahl so beschränkt werden, daß diesen extremen Ungleichgewichts-Bedingungen in der Trommel Rechnung getragen ist, auch wenn solche Zustände nur bei einer geringen Anzahl von Arbeitsgängen der Maschine auftreten.In addition, if the amplitude of these vibrations is unduly large, the vibrating chamber assembly may the surrounding housing of the machine brush or touch, so that not only annoying noises arise, but corruption may also occur. Follow the maximum permitted spin speed must be limited in such a way that these extreme imbalance conditions in the drum is taken into account, even if such states are only in a small number of Operations of the machine occur.
Es wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, um diese dynamischen Ungleichgewichts-Belastungen einzuschränken. Hierzu wurde eine Variable erfaßt, die in Beziehung steht zu dem Ausmaß des Ungleichgewichts oder der Exzentrizität der sich drehenden Trommel-Beladung, und die erfaßte Variable wurde dazu verwendet, während des Schleudergangs auftretende übermäßige Vibrationen zu verhindern. Beispielsweise wurde der Vorschlag gemacht, den von dem Trommelmotor während des Schleudergangs aufgenommenen Strom zu überwachen und den festgestellten Motorstrom zum Steuern der Schleudergeschwindigkeit zu verwenden.Various proposals have been made to limit these dynamic imbalance loads. For this purpose, a variable was recorded which is related to the extent of the imbalance or the eccentricity the rotating drum load, and the recorded variable was used during the spin cycle prevent excessive vibrations occurring. For example, the proposal made by the Drum motor to monitor the current consumed during the spin cycle and the determined motor current to the Control the spin speed to use.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Steuern der Schleudergeschwindigkeit (oder: Schleuderdrehzahl) einer Wäscheschleuder oder einer anderen Zentrifuge zu schaffen,The invention is based on the object of an improved method and a device for controlling the To create the spin speed (or: spin speed) of a spin dryer or other centrifuge,
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mit dem bzw. mit der die dynamische Ungleichgewichts-Belastung daran gehindert wird, einen unzulässig hohen Wert während des Schleudergangs zu erreichen, indem eine Variable, die repräsentativ ist für diese dynamische Belastung, erfaßt oder überwacht wird. Die Schleuderdrehzahl soll in bislang nicht bekannter Weise ansprechend auf die Variable gesteuert werden, wozu beispielsweise ein Mikroprozessor verwendet wird.with which or with which the dynamic imbalance load is prevented from reaching an impermissibly high value during the spin cycle by adding a variable that is representative of this dynamic load, is detected or monitored. The spin speed should respond to the variable in a manner not previously known can be controlled using, for example, a microprocessor.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen angegeben sind.This object is achieved by the invention specified in the patent claims, with advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Der vorbestimmte Spitzenwert der gefühlten Variablen wird so gewählt, daß er einer dynamischen Ungleichgewichts-Belastung entspricht, die für eine spezielle Maschine als sicher und akzeptierbar bekannt ist. Ein solcher Wert liegt ausreichend weit unterhalb der "Bruchstelle", also unterhalb eines Wertes, der nicht-akzeptierbar großen Vibrationen oder Lärmentwicklungen mit dem Risiko einer Beschädigung durch die dynamische Belastung entspricht. Die Steuereinrichtung stellt sicher, daß, wenn einmal der vorbestimmte Spitzenwert bei einer speziellen inkrementalen Trommeldrehzahl während der Schleudergang-Beschleunigung erreicht ist, der Motor anschließend auf die dann vorhandene Schleuderdrehzahl oder auf eine konstante niedrigere Drehzahl eingeregelt wird, z.B. auf die Drehzahl, die der nächst-niedrigeren inkrementalen Drehzahl entspricht.The predetermined peak value of the sensed variable is chosen to be sensitive to dynamic imbalance loading which is known to be safe and acceptable for a particular machine. Such a value lies sufficiently far below the "breaking point", i.e. below a value that would cause unacceptably large vibrations or noise development with the risk of damage from dynamic loading. The controller ensures that once the predetermined peak value is at a particular incremental Drum speed during spin acceleration is reached, the motor is then set to the existing spin speed or to a constant lower speed Speed is regulated, e.g. to the speed that corresponds to the next lower incremental speed.
Die einzelnen Trommel-Schleuderdrehzahl-Zunahmewerte (Inkremente) können sämtlich gleich sein und beispielsweise Stufenwerte von 100 UPM sein.The individual drum spin speed increase values (increments) can all be the same and can be, for example, step values of 100 RPM.
Die zu überwachende Variable als kennzeichnende Größe für die periodische dynamische Ungleichgewichts-Belastung kannThe variable to be monitored can be used as a characteristic variable for the periodic dynamic imbalance load
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aus verschiedenen möglichen Variablen ausgewählt sein, z.B. kann es sich handeln um Schwankungen der Trommeloder Motor-Winkelgeschwindigkeit oder des von dem Trommel-Antriebsmotor aufgenommenen Stroms, hervorgerufen durch ein Ungleichgewicht. Es kann sich aber auch handeln um die auf ein Bauteil der Maschine durch die ungleichgewichtige Belastung ausgeübte Beanspruchung, die man beispielsweise mit einem Dehnungsmeßstreifen erfassen kann.be selected from various possible variables, e.g. it can be fluctuations in the drum or Motor angular velocity or the current drawn by the drum drive motor due to an imbalance. But it can also be a question of the imbalance on a component of the machine Load Exerted stress that can be measured with a strain gauge, for example can.
Das von der Sensoreinrichtung erzeugte Signal ist z.B. kennzeichnend dafür, daß das Ausmaß oder die Größe der Beschleunigung einen vorbestimmten Spitzenwert erreicht hat. Eine Steuerung mit einer Einrichtung zum Fühlen der Schwingungs-Beschleunigung der Kammer einer mit Schleuderfunktion ausgestatteten Waschmaschine ist Gegenstand einer Parallelanmeldung. Vorzugsweise handelt es sich bei der Beschleunigungs-Sensoreinrichtung um einen durch Trägheit betätigten elektrischen Schalter. Die periodische dynamische Belastung, die auf die Trommel und andere Bauteile der Maschine durch eine ungleichgewichtige Trommel-Beladung ausgeübt wird, kann man als proportional zu dem Produkt der ungleichgewichtigen Masse und dem Quadrat der Trommeldrehzahl ansehen. Diese Größe steht in umgekehrtem Verhältnis zu der gesamten Masse des sich drehenden Systems. Es wurde herausgefunden, daß eine in einer senkrecht zur Trommelachse liegenden Ebene befindliche Komponente der Schwingungsbeschleunigung der elastisch montierten Kammer- und Trommelanordnung, verursacht durch eine ungleichgewichtige Belastung, direkt repräsentativ ist für das Ausmaß der durch das Ungleichgewicht hervorgerufenen dynamischen Belastung. Die Auswahl dieser Schwingungsbeschleunigung der federnd montierten Anordnung als zu überwachende Variable stellt sicher, daß die dynamischen Ergebnisse der ungleichgewichtigen Belastung direkt in der Nähe ihrer Entstehungsquelle gemessen werden in Form vonThe signal generated by the sensor device is, for example, indicative of the extent or the magnitude of the acceleration has reached a predetermined peak value. A controller with a device for sensing the vibration acceleration the chamber of a washing machine equipped with a spin function is the subject of a Parallel registration. It is preferably the Acceleration sensor means around an inertia operated electrical switch. The periodic dynamic load on the drum and other machine components due to unbalanced drum loading exercised can be considered proportional to the product of the imbalance mass and the square of the View drum speed. This quantity is inversely related to the total mass of the rotating system. It has been found that a component located in a plane perpendicular to the drum axis the vibration acceleration of the resiliently mounted chamber and drum assembly caused by a imbalance load, directly representative of the extent of the imbalance caused dynamic load. The selection of this vibration acceleration of the resiliently mounted arrangement as too monitoring variable ensures that the dynamic results of the imbalance load directly in the Proximity to their source can be measured in the form of
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Werten, die direkt bezogen sind auf die dynamische Ungleichgewichtigkeit. Es läßt sich ein viel genaueres Steuersignal für die Steuerung der Schleuderdrehzahl ableiten, als es bei der Verwendung von Sekundär-Variablen, wie beispielsweise der Motorstrom- oder Trommeldrehzahl-Schwankungen, möglich wäre.Values that are directly related to the dynamic imbalance. A much more precise control signal can be derived for controlling the spin speed, than when using secondary variables, such as fluctuations in the motor current or drum speed, it is possible.
Die Erfindung ist einsetzbar bei in Wäschereien verwendeten Wäscheschleudern, bei Haushalts-Wäscheschleudern, bei Haushalts-Waschmaschinen mit Schleudergang, und außerdem läßt sich die Erfindung realisieren bei anderen Formen von Zentrifugen in Haushalten, Industriebetrieben, Handelsbetrieben, landwirtschaftlichen Betrieben und dergleichen. The invention can be used with spin dryers used in laundries, with household spin dryers Household washing machines with a spin cycle, and the invention can also be implemented in other forms of centrifuges in households, industrial plants, commercial plants, farms and the like.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematisierte Hinter- bzw. Seiten- und 2 Ansicht des Inneren einer Einzelkammer-Waschmaschine
mit Mikroprozessor-Motordrehzahl-Steuerung auf der Grundlage der Erfassung der Kammer-Schwingungsbeschleunigung,
251 shows a schematic rear or side and 2 view of the interior of a single-chamber washing machine with microprocessor motor speed control based on the detection of the chamber vibration acceleration,
25th
Fig. 3 eine Ansicht eines Trägheits-Schalters,3 is a view of an inertia switch,
der als Beschleunigungs-Sensor für die Maschine nach Fig. 1 und 2 verwendet wird,which is used as an acceleration sensor for the machine according to Figs. 1 and 2,
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform einesFig. 4 shows an alternative embodiment of a
Trägheits-Schalters für die Verwendung als Beschleunigungs-Sensor,Inertia switch for use as an acceleration sensor,
Fig. 5 ein Blockdiagramm, welches die Beziehung der verschiedenen Bauteile und FunktionenFigure 5 is a block diagram showing the relationship of the various components and functions
der Steuereinrichtung in der Maschinethe control device in the machine
ο / η / -ι r\ ο / η / -ι r \
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nach Fig. 1 und 2 darstellt, undaccording to FIGS. 1 and 2, and
Fig. 6 ein Flußdiagraram des Programmsteuerablauf s, der durch die Einrichtung nach Fig. 5 bei einem Schleudergang abgearbeiFig. 6 is a flow chart of the program control sequence s, which abearbei by the device according to FIG. 5 during a spin cycle
tet wird.is tet.
Fig. 1 und 2 zeigen eine programmgesteuerte Einzelkammer-Waschmaschine 10 für den Haushalt. Die Maschine 10 besitzt Schleuder-Funktion. Die Maschine weist ein äußeres Gehäuse 10 auf, das auf dem Fußboden steht und in seiner Vorderseite eine Klappe 12 besitzt. In dem Gehäuse 11 ist mit Hilfe von Feder-Äufhängungseinheiten 14 sowie Stoßdämpfern 15 eine nicht-drehende Kammer 13 aufgehängt, die auf ihrer unteren Außenseite einen Elektromotor 16 trägt. Die Öffnung der Kammer ist an dem Rahmen der Klappe 20 mit Hilfe eines Balgs 17 elastisch abgedichtet. In Lagern 20, die von einer an der Rückwand der Kammer 13 befestigten Spinne 21 gehalten werden, ist mit ihrer horizontalen Achse 19 eine perforierte Zentrifugen-Drehtrommel 18 drehbar gelagert. An die Welle der Trommel 18 ist eine Motorwelle 27 über eine Untersetzungs-Riemenscheiben-Einheit gekoppelt. Ein in Form eines Trägheitsschalters ausgebildeter Ungleichgewichts-Beschleunigungs-Sensor 25 ist an der oberen Außenseite der Kammer 13 angebracht, und zwar an einer in der Zeichnung dargestellten Stelle in der Nähe von, vorzugsweise in der Ebene 26, welche die Trommelwellen-Achse 19 und den Schwerpunkt 28 des Aufhängungs-Systems enthält, und außerdem an der Seite der Trommelwellen-Achse 19, die von dem Schwerpunkt entfernt ist.1 and 2 show a program-controlled single-chamber washing machine 10 for the household. The machine 10 has a spin function. The machine has an outer housing 10, which stands on the floor and has a flap 12 in its front. In the housing 11 is with With the aid of spring suspension units 14 and shock absorbers 15, a non-rotating chamber 13 is suspended on the its lower outside carries an electric motor 16. The opening of the chamber is on the frame of the flap 20 with With the aid of a bellows 17, it is elastically sealed. In bearings 20 attached by one to the rear wall of the chamber 13 Spider 21 are held, a perforated centrifuge rotary drum 18 is rotatable with its horizontal axis 19 stored. To the shaft of the drum 18 is a motor shaft 27 via a reduction pulley unit coupled. An imbalance acceleration sensor 25 in the form of an inertia switch is on attached to the upper outside of the chamber 13 at a location shown in the drawing in the vicinity from, preferably in the plane 26, which the drum shaft axis 19 and the center of gravity 28 of the suspension system and also on the side of the drum shaft axis 19 that is away from the center of gravity.
Der Sensor 25 ist an der Kammer 13 montiert, um auf Komponenten der Kammer-Schwingüngs-Beschleunigung in der horizontalen Richtung (in Fig, I durch einen Doppelpfeil 30 angedeutet) in einer senkrecht auf der Trommel-Drehachse 19 stehenden Ebene anzusprechen. Der Sensor 25 ist einThe sensor 25 is mounted on the chamber 13 in order to detect components of the chamber vibration acceleration in the horizontal Direction (indicated in Fig, I by a double arrow 30) in a direction perpendicular to the drum axis of rotation 19 to address the standing level. The sensor 25 is a
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Trägheits-Schalter, von dem eine Ausführungsform in Fig. gezeigt ist.Inertia switch, one embodiment of which is shown in Fig. is shown.
Wie Fig. 3 zeigt, enthält der Schalter 25 ein Gehäuse 31, das ein festes Kontaktstück 32 trägt. Ein damit zusammenwirkendes bewegliches Kontaktstück 33 ist am oberen Ende eines Blattfeder-Leiters 34 montiert, dessen unteres Ende in der Gehäusewand festgelegt ist, und der so angeordnet ist, daß das bewegliche Kontaktstück 33 von dem feststehenden Kontaktstück 32 gegen einen rückwärtigen Anschlag 36 vorgespannt wird. In der Gehäusewand ist eine Stellschraube 37 angeordnet, die zusammenwirkend mit der Blattfeder 34 nötigenfalls eine Kontakt-Justierung ermöglicht. Die Schalter-Anschlüsse sind bei 38 und 39 dargestellt.As FIG. 3 shows, the switch 25 contains a housing 31 which carries a fixed contact piece 32. A cooperative movable contact piece 33 is mounted on the upper end of a leaf spring conductor 34, the lower end of which is fixed in the housing wall, and which is arranged so that the movable contact piece 33 of the stationary Contact piece 32 is biased against a rear stop 36. There is an adjusting screw in the housing wall 37 arranged, which interacts with the leaf spring 34, if necessary, enables a contact adjustment. The switch connections are shown at 38 and 39.
Der Schalter 25 ist an der Kammer 13 so angeordnet, daß die Längsrichtung der Blattfeder senkrecht zu dem Pfeil 30 in Fig. 1 verläuft, während die (nicht gezeigte) Mittellinie der zwei Kontaktstücke 32 und 33 parallel zum Pfeil 30 verläuft. Somit kann der Schalter auf die horizontalen Komponenten der Beschleunigung der Kammer in Richtung des Pfeils 30 ansprechen, in dem die normalerweise geöffneten Kontaktstücke 32 und 33 schließen. Die Masse des beweglichen Kontaktstücks 33 und die Stärke der Blattfeder 34 sind so gewählt, daß sich das Kontaktstück 33 gerade in Schließstellung mit dem feststehenden Kontaktstück 32 zum Schließen des Schalters ansprechend auf einen vorbestimmten Spitzen-Beschleunigungswert bewegt, und sich kurze Zeit nach dem Schließvorgang wieder von dem Kontaktstück 32 durch die Wirkung der Feder 34 löst. Bei dieser speziellen Maschine wird dieser Beschleunigungs-Spitzenwert zu etwa 15 g gewählt, was etwa der Hälfte des "Bruchwerts" entspricht, bei dem die Lager oder andere Teile der Maschine mit hoher Wahrscheinlichkeit Schaden nehmen.The switch 25 is arranged on the chamber 13 so that the longitudinal direction of the leaf spring is perpendicular to the arrow 30 in Fig. 1, while the (not shown) center line of the two contact pieces 32 and 33 parallel to the Arrow 30 runs. Thus, the switch can act on the horizontal components of the acceleration of the chamber in Address the direction of arrow 30, in which the normally open contacts 32 and 33 close. The crowd of the movable contact piece 33 and the strength of the leaf spring 34 are chosen so that the contact piece 33 just in the closed position with the fixed contact piece 32 for closing the switch in response to a moves predetermined peak acceleration value, and a short time after the closing process again from the contact piece 32 by the action of the spring 34 releases. On this particular machine, this will be the peak acceleration value chosen to be about 15 g, which corresponds to about half the "fractional value" at which the bearings or other parts There is a high probability that the machine will be damaged.
Fig. 4 zeigt eine alternative Form eines Trägheits-Schal-Fig. 4 shows an alternative form of an inertia scarf
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ters 25A, der anstelle des normalerweise geöffneten Schalters 25 verwendet werden kann. Bei diesem normalerweise geschlossenen Schalter ist ein bewegliches Kontaktstück 33A verschieblich in einem zylindrischen Gehäuse 31A, das eine aufschraubbare Kappe 3IB besitzt, aufgenommen, wobei das bewegte Kontaktstück durch eine Schraubenfeder 34A gegen ein feststehendes Kontaktstück 3 2A an dem von der Kappe 3IB fernen Zylinderende vorgespannt ist. Die Schalter-Anschlüsse sind bei 38A und 39A dargestellt. Der Schalter würde so eingestellt werden, daß er gerade bei einer Beschleunigung von 15 g öffnet. Eine solche Beschleunigung würde hervorgerufen durch eine ungleichgewichtige Masse von 1 kg bei einer Schleuderdrehzahl von 1100 UPM. Diese Form eines normalerweise geschlossenen Schalters 25A wird bevorzugt in dem erfindungsgemäßen System eingesetzt, da es eine höhere Lebensdauer und eine größere Zuverlässigkeit aufweist, wobei gleichzeitig das Risiko einer Fehlfunktion wegen Kontakt-Erosion geringer ist, weil der Kontaktdruck des normalerweise geschlossenen Schalters hoch ist.ters 25A, which can be used in place of the normally open switch 25. With this one usually closed switch is a movable contact piece 33A slidable in a cylindrical housing 31A, which has a screw-on cap 3IB, added, wherein the moving contact piece by a helical spring 34A against a fixed contact piece 3 2A on that of the cap 3IB far end of the cylinder is biased. The switch connections are shown at 38A and 39A. Of the Switch would be set so that it just opens at an acceleration of 15 g. Such an acceleration would be caused by an unbalanced mass of 1 kg at a spin speed of 1100 RPM. This form of normally closed switch 25A is preferred in that of the present invention System because it has a longer service life and greater reliability, while at the same time the Risk of malfunction due to contact erosion is lower because the contact pressure of the normally closed Switch is high.
Fig. 5 zeigt die Steuereinrichtung in Form eines Blockdiagramms. Der die Trommel 18 antreibende Motor ist z.B. ein Reihenschluß-Wechselstrom-Kommutatormotor, dessen Drehzahl dadurch gesteuert wird, daß der Zündwinkel eines in Reihe geschalteten Triacs 45 variiert wird. 42 und 43 sind Versorgungsanschlüsse des Motors. Ein durch ein gestricheltes Rechteck 44 angedeuteter Mikroprozessor dient zum Steuern des Zündens des Triacs und mithin der Motordrehzahl. Der Mikroprozessor enthält einen Vergleicher 47, der ein Drehzahl-Sollsignal, das von einer Drehzahl-Auswahllogik 48 erzeugt wird, vergleicht mit einem von einem Motorwellen-Tachometer 54 über eine Verarbeitungsschaltung 50 gelieferten Drehzahl-Istsignal. Die Drehzahl-Auswahllogik 48 adressiert den üngleichgewichts-Sensorschalter 25 oder 25A ebenso wie das Motor-Drehzahlregister 51Fig. 5 shows the control device in the form of a block diagram. The motor driving the drum 18 is, for example, a Series-wound AC commutator motor, the speed of which is controlled by the fact that the ignition angle of an in Series switched triacs 45 is varied. 42 and 43 are supply connections of the motor. One through a dashed Rectangle 44 indicated microprocessor is used to control the ignition of the triac and thus the engine speed. The microprocessor contains a comparator 47, a speed setpoint signal from a speed selection logic 48 is generated, compares to one from a motor shaft tachometer 54 via processing circuitry 50 delivered speed actual signal. The speed selection logic 48 addresses the imbalance sensor switch 25 or 25A as well as the engine speed register 51
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(welches Zunahme-Werte der Schleuderdrehzahl von 100-UPM-Stufen speichert) und die Programm-Ablaufsteuerung· Das Ausgangssignal des Vergleichers gelangt zu einem Triac-Öffnungszeit-Geber 52 und somit über einen Gatterimpuls-Generator 53 an die Steuerelektrode 55 des Motor-Triacs 45,(which increases the spin speed from 100 RPM levels saves) and the program sequence control · The output signal of the comparator is sent to a triac opening time transmitter 52 and thus via a gate pulse generator 53 to the control electrode 55 of the motor triac 45,
Fig. 6 zeigt die Ablauffolge der logischen Schritte, die von dem Mikroprozessor gesteuert werden. Im folgenden soll die Arbeitsweise der Einrichtung anhand dieser Pig. näher erläutert werden. Im Schritt 100 in Fig. 6 wird ein Verteilungsgang bei niedriger Drehzahl, z.B. bei 82 UPM, unter der Steuerung der Ablaufsteuerung 49 durchgeführt, um die gewaschenen und gespülten Wäschestücke so gleichmäßig wie möglich am Innenumfang der Trommel 18 zu verteilen. Nach Abschluß des Verteilungsgangs wird der Schleudergang gestartet, und zwar ausgehend von einer niedrigen Drehzahl (z.B. 82 UPM) oder von einer Trommelgeschwindigkeit von Null, und der Motor 16 beschleunigt die Trommel. Wenn die Trommel-Drehzahl 800 UPM erreicht hat (Schritt 101), adressiert der Mikroprozessor 46 den Trägheitsschalter 25 oder 25A und fragt seinen Zustand ab, um zu ermitteln (Schritt 102), ob die Kontakte 32, 33 oder 32A, 33A geschlossen bzw. geöffnet sind und ein Signal liefern.Fig. 6 shows the sequence of the logical steps controlled by the microprocessor. The following is intended the operation of the facility based on this Pig. are explained in more detail. In step 100 in FIG. 6, a distribution path at low speed, e.g. at 82 RPM, carried out under the control of the sequence control 49, in order to distribute the washed and rinsed items of laundry as evenly as possible on the inner circumference of the drum 18. After the completion of the distribution cycle, the spin cycle is started, starting from a low one Speed (e.g. 82 RPM) or from a drum speed of zero, and the motor 16 accelerates the drum. When the drum speed has reached 800 RPM (step 101), the microprocessor 46 addresses the inertia switch 25 or 25A and queries its status to determine (step 102) whether the contacts 32, 33 or 32A, 33A are closed or open and deliver a signal.
Wie oben angegeben, bleibt der Schalter 25, 25A geöffnet bzw. geschlossen, solange die Beschleunigung der aus der Kammer 13 und der Trommel 18 bestehenden Anordnung aufgrund eines Ungleichgewichts in der Trommelbeladung unterhalb eines als sicher bekannten Spitzenwerts (15 g) liegt. Ist jedoch die dynamische Belastung übermäßig stark, so daß bei 800 UPM Beschleunigungen von mehr als dem vorbestimmten Wert auftreten, schließen sich die Kontaktstücke 32 und 33 des Trägheits-Schalters kurz (oder es öffnen sich die Kontaktstücke 32A, 33A bei dem normalerweise geschlossenen Schalter 25A), und deshalb fahren die Kontaktstücke mit dem Sich-Öffnen und Sich-SchließenAs stated above, the switch 25, 25A remains open or closed as long as the acceleration is off of chamber 13 and drum 18 due to an imbalance in drum loading is below a peak value known to be safe (15 g). However, the dynamic load is excessive strongly, so that accelerations of more than the predetermined value occur at 800 rpm, the contact pieces close 32 and 33 of the inertia switch briefly (or the contacts 32A, 33A in the normally open closed switch 25A), and therefore the contact pieces move with opening and closing
synchron mit der periodischen Beschleunigung der Kammer fort. Dieses Öffnen und Schließen der Kontaktstücke ist ein Signal, welches von der Drehzahl-Auswahllogik 48 des Mikroprozessors erkannt wird, so daß der Mikroprozessor daraufhin die Motordrehzahl auf einem bestimmten Trommel-Drehzahlwert von 800 UPM hält (Schritt 130), und zwar für den Rest des Schleudergangs.synchronous with the periodic acceleration of the chamber away. This opening and closing of the contact pieces is a signal which is generated by the speed selection logic 48 of the Microprocessor is recognized, so that the microprocessor thereupon the motor speed on a certain drum speed value of 800 RPM (step 130) for the remainder of the spin cycle.
Wenn allerdings bei Adressierung des Schalters 25 (oder 25A) bei einer Drehzahl von 800 UPM (Schritt 102) von dem Mikroprozessor kein Signal festgestellt wird, weil die Ungleichgewichts-Beschleunigung nicht den vorbestimmten Sicherheitswert erreicht, erhöht der Mikroprozessor die Motordrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl von 900 UPM, d.h. um einen Zuwachs von 100 UPM (Schritt 103). Bei dieser schrittweise erhöhten Drehzahl fragt der Mikroprozessor erneut den Schalter 25 bzw. 25A ab, um festzustellen, ob er ein Signal liefert (Schritt 104) . Falls nicht, erhöht der Mikroprozessor die Motordrehzahl, so daß eine Trommel-Schleuderdrehzahl von 1000 UPM erreicht wird, also eine weitere Erhöhung von 100 UPM erfolgt (Schritt 105). Wenn allerdings beim Schritt 104 ein Signal erzeugt wird, so bedeutet dies, daß aufgrund eines Ungleichgewichts der Trommel-Beladung der vorbestimmte Beschleunigungswert erreicht ist, und der Mikroprozessor spricht auf das Signal dadurch an, daß er die Motordrehzahl auf den vorhergehenden Trommel-Drehzahlwert von 800 UPM verringert (Schritt 131) .If, however, when addressing switch 25 (or 25A) at a speed of 800 RPM (step 102) of the Microprocessor no signal is detected because the imbalance acceleration is not the predetermined When the safety value is reached, the microprocessor increases the motor speed to a spin speed of 900 RPM, i.e. by an increase of 100 RPM (step 103). At this gradually increased speed, the microprocessor asks again off the switch 25 or 25A to see if it supplies a signal (step 104). If not, increased the microprocessor the motor speed, so that a drum spin speed of 1000 RPM is reached, so a further increase of 100 RPM takes place (step 105). However, if a signal is generated at step 104, this means that the predetermined acceleration value is reached due to an imbalance in the drum load is, and the microprocessor responds to the signal by changing the engine speed to the previous Drum speed value decreased from 800 RPM (step 131).
Das Überwachen der Beschleunigung und das Abfragen des Ausgangssignals des Trägheitsschalters durch den Mikroprozessor wird fortgesetzt, nachdem eine Schleuderdrehzahl-Verringerung auf irgendeinen Drehzahlwert oberhalb von 800 UPM erfolgt ist. Wenn bei dem verringerten Drehzahlwert ein Schaltersignal festgestellt wird, welches bedeutet, daß die Beschleunigung der aufgehängten Anord-Monitoring the acceleration and querying the The output of the inertia switch by the microprocessor continues after a spin speed reduction has occurred to any speed value above 800 RPM. When at the reduced speed value a switch signal is detected, which means that the acceleration of the suspended arrangement
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nung immer noch oder wieder einmal bei oder oberhalb dem vorbestimmten Spitzenwert liegt, so reduziert der Mikroprozessor die Motordrehzahl um eine oder mehrere Stufen von 100 UPM Schleuder-Drehzahl, bis kein Schalter-Signal mehr festgestellt wird.still or again at or above that is a predetermined peak value, the microprocessor reduces the engine speed by one or more steps from 100 RPM spin speed until no more switch signal is detected.
Dies ist schematisch in Fig. 6 nur im Block 135 dargestellt, wo die Drehzahl um 100 UPM auf 1200 UPM reduziert wird. Wenn die Kontaktstücke bei dieser Schleuder-Drehzahl kein Signal geben (Schritt 151), wird die Schleuder-Drehzahl für den Rest des Schleudergangs auf 1200 UPM gehalten (Schritt 152). Wenn allerdings die Kontakte fortgesetzt das Signal abgeben oder das Signal erneut abgeben (Block 151), während die Drehzahl 1200 UPM beträgt, so wird daraufhin die Schleuder-Drehzahl erneut um 100 UPM auf 1100 UPM reduziert (Schritt 153). Dieser Zyklus wird so häufig wiederholt, wie es notwendig ist, so daß die Schleuder-Drehzahl durch sukzessive Abnahme von jeweils einer 100-UPM-Stufe soweit herabgesetzt wird, daß kein Kontakt-Signal mehr festgestellt wird, woraufhin die Drehzahl dann beibehalten wird.This is shown schematically in FIG. 6 only in block 135, where the speed is reduced by 100 rpm to 1200 rpm will. If the contact pieces give no signal at this spin speed (step 151), the spin speed becomes held at 1200 RPM for the remainder of the spin cycle (step 152). If, however, the contacts continued deliver the signal or deliver the signal again (block 151) while the speed is 1200 RPM, see above the spin speed is then reduced again by 100 RPM to 1100 RPM (step 153). This cycle will repeated as often as necessary, so that the spin speed is gradually reduced by a 100-RPM stage is reduced so far that no more contact signal is detected, whereupon the speed then retained.
Fig. 6 zeigt diese weiteren Abfrage- und Antwort-Folgen lediglich für den Beginn bei der reduzierten Drehzahl von 1000 UPM, es versteht sich jedoch, daß diese Vorgänge in ähnlicher Weise, bei jeder reduzierten Drehzahl oberhalb 800 UPM stattfinden (Schritte 132 bis 137), wobei die Drehzahl durch eine weitere Abnahme von 100 UPM bei jedem Erfassen eines Signals reduziert wird.Fig. 6 shows these further query and response sequences only for the beginning at the reduced speed of 1000 RPM, however, it will be understood that these operations occur in a similar manner, at any reduced speed above 800 RPM take place (steps 132 to 137), the speed by a further decrease of 100 RPM at each Capturing a signal is reduced.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß das Mikroprozessor-Programm schrittweise von der Stufe fortgesetzt werden kann, um sukzessive die Trommel-Drehzahl durch Zunahmewerte von jeweils 100 UPM zu erhöhen und den Schalter bei jeder erhöhten Drehzahl abzufragen (Schritte 101 bis 117). Wenn bei irgendeiner dieser erhöhten Drehzahlen kein SignalFrom Fig. 6 it can be seen that the microprocessor program can be continued step by step from the stage to gradually increase the drum speed by increasing values of 100 RPM each time and increasing the switch each time Query speed (steps 101 to 117). If there is no signal at any of these increased speeds
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auftritt, kann die Trommel-Drehzahl bis auf den maximal verfügbaren Wert erhöht werden, in diesem Fall auf 1500 UPM (Schritt 115), woraufhin für den Rest des Schleudergangs die maximale Schleuder-Drehzahl beibehalten wird.occurs, the drum speed can be increased to the maximum available value, in this case to 1500 RPM (step 115), whereupon the maximum spin speed is maintained for the remainder of the spin cycle.
Wenn allerdings bei irgendeiner erhöhten Drehzahl oberhalb 800 UPM der Mikroprozessor ein Signal feststellt, reduziert er daraufhin die Trommel-Drehzahl um eine oder mehrere Abnahme-Stufen von jeweils 100 UPM, bis kein Signal mehr festgestellt wird, um dadurch sicherzustellen, daß der vorbestimmte Wert der Ungleichgewichts-Beschleunigung als Ergebnis einer zu hohen Schleuder-Drehzahl für den speziellen Grad an Beladungs-Ungleichgewichtigkeit nicht überschritten wird.However, if the microprocessor detects a signal at any increased speed above 800 RPM, he then reduces the drum speed by one or more decrease levels of 100 RPM each until none Signal is more detected, thereby ensuring that the predetermined value of the imbalance acceleration as a result of too high a spin speed for the particular degree of load imbalance is not exceeded.
Die Art und Weise der Schleuder-Drehzahl-Steuerung, die durch das oben beschriebene System erreicht wird, ermöglicht das Hochfahren einer herkömmlichen Waschmaschine auf höhere maximale verfügbare Schleuder-Drehzahlen, als sie ansonsten unter Berücksichtigung der Sicherheitsbedingungen im Hinblick auf Beladungs-Ungleichgewicht in der Trommel möglich wären. Dies ist deshalb möglich, weil die Steuereinrichtung sicherstellt, daß bei jedem möglichen Ausmaß an Beladungs-Ungleichgewicht der Trommel die Trommel-Schleuder-Drehzahl stets so gesteuert wird, daß sie nicht den Wert übersteigt, der einem vorbestimmten, als sicher bekannten Grad an dynamischer Ungleichgewichts-Beanspruchung entspricht. In den meisten Fällen sind die Trommel-Beladungen gut verteilt und mehr oder weniger im Gleichgewicht, so daß automatisch hohe Schleudergeschwindigkeiten erreicht werden. In vielen Fällen erreicht man die maximal verfügbare Schleuder-Drehzahl von 1500 UPM.The type and manner of spin speed control achieved by the system described above enables starting a conventional washing machine to a higher maximum available spin speed than otherwise, taking into account the safety conditions with regard to load imbalance in the drum would be possible. This is possible because the controller ensures that every possible Degree of load imbalance of the drum, the drum spin speed is always controlled so that it does not exceed the value that is a predetermined level of dynamic imbalance stress known to be certain is equivalent to. In most cases the drum loads are well distributed and more or less im Equilibrium so that high spin speeds can be achieved automatically. In many cases one achieves the maximum available spin speed of 1500 RPM.
Außer der Sicherstellung, daß die Schleuder-Drehzahl stets auf den maximal zulässigen Wert für eine bestimmte Wäschestück-Beladung beschränkt wird, hat die Steuereinrichtung noch weitere Vorteile: Sie läßt sich einfach und billigIn addition to ensuring that the spin speed is always at the maximum permissible value for a certain load of laundry is limited, the control device has other advantages: It can be simple and cheap
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herstellen und montieren. Sie ermöglicht das sichere Erhöhen auf die maximal verfügbare Schleuderdrehzahl bei einer speziellen Waschmaschine, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Beanspruchung existierender Bauteile der Maschine, die der dynamischen Ungleichgewichts-Beanspruchung ausgesetzt sind, zu erhöhen. Das durch einen Trägheitstyp-Beschleunigungs-Sensor gelieferte Ansprechverhalten steht in direkter Beziehung zu den Ungleichgewichts-Beanspruchungen, welche solche Beschleunigungen hervorrufen, im Gegensatz zu solchen möglichen Anordnungen, bei denen ein Sekundär-Parameter erfaßt wird, wie beispielsweise das Schwanken des Motorstroms oder der Trommel-Drehzahl. Die Auslegung des Motors vereinfacht sich, da nicht mehr die Notwendigkeit besteht, in den Motor Mittel einzubauen zum Herunterfahren einer hohen Motordrehzahl, falls eine ungleichgewichtige Belastung auftritt. Der Kontaktverschleiß des Trägheitsschalters wird minimiert, da der Kontaktdruck beim Schließen und Öffnen praktisch Null ist, so daß mit einer sehr langen Lebensdauer zu rechnen ist, die die Lebensdauer von üblichen Mikroschaltern und Relais übersteigt. manufacture and assemble. It enables the safe increase to the maximum available spin speed at a special washing machine, without the need to reduce the stress on existing components of the machine, exposed to dynamic imbalance stress. That by an inertial type accelerometer The response behavior provided is directly related to the imbalance loads, which cause such accelerations, in contrast to such possible arrangements in which a Secondary parameters are detected, such as fluctuations in the motor current or the drum speed. the Design of the engine is simplified because there is no longer the need to build means into the engine Shutting down a high engine speed in the event of an imbalance Load occurs. The contact wear of the inertia switch is minimized because the contact pressure when closing and opening is practically zero, so that a very long service life can be expected, which is the service life of conventional microswitches and relays.
Wenn der normalerweise geöffnete Trägheitsschalter 25 mit einem zweiten feststehenden Kontaktstück hinter dem sich bewegenden Kontaktstück 33 anstelle des rückwärtigen Anschlags 36 ausgestattet ist, so könnte vorgesehen werden, daß dieses Kontaktstück durch das bewegte Kontaktstück berührt wird, um an den Mikroprozessor oder eine zusätzliche Notschaltung ein Signal zu liefern, durch welches der Motorantrieb gestoppt und die Maschine insgesamt angehalten wird, falls aufgrund eines Systemfehlers eine außergewöhnlich große Kammer-Beschleunigung festgestellt wird.When the normally open inertia switch 25 with a second fixed contact behind the moving contact piece 33 is equipped instead of the rear stop 36, it could be provided that this contact piece is touched by the moving contact piece to the microprocessor or an additional Emergency switching to deliver a signal by which the motor drive is stopped and the machine is stopped altogether if an unusually large chamber acceleration is detected due to a system error.
Die Verwendung eines normalerweise geschlossenen Trägheits-Schalters, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, schafft für das System außerdem ein betriebssicheres Verhalten,The use of a normally closed inertia switch, as shown in Fig. 4, also creates an operationally reliable behavior for the system,
ι -> / ι ο ι -> / ι ο
da dann, wenn ein zu dem Schalter führender Leiter unbeabsichtigt gelöst oder gebrochen wird, oder aber die Vorspannfeder des beweglichen Kontaktstücks bricht, der Mikroprozessor so ausgebildet sein kann, daß er auf die sich in einem solchen Fall ergebende fehlende Ausgangsspannung des Schalters dadurch automatisch anspricht, daß er die Schleuder-Drehzahl auf einen niedrigeren, voreingestellten Wert, z.B. auf 500 UPM oder Null herunterfährt.because if a conductor leading to the switch is accidentally released or broken, or else the Biasing spring of the movable contact piece breaks, the microprocessor can be designed so that it is on the In such a case, the lack of output voltage of the switch automatically responds to the fact that it reduces the spin speed to a lower, preset value, e.g. to 500 RPM or zero.
Die Schleuder-Drehzahl-Steuereinrichtung nach der Erfindung ist so ausgebildet, daß sie die Schleuder-Drehzahlen beim Schleudergang selbst beeinflußt, um eine übermäßige dynamische Beanspruchung der Maschine, hervorgerufen durch eine ungleichgewichtige Beladung der Trommel, während des Schleudergangs verhindert. Es gibt aber auch noch eine andere Form von dynamischen Störungen, die häufig bei Wäscheschleudern auftreten, und zwar handelt es sich dabei um Schwingungen großer Amplitude und niedriger Frequenz der Kammer/Trommel-Anordnung. Solche Schwingungen treten bei ganz niedriger kritischer Trommel-Drehzahl kurze Zeit nach dem Anlaufen der Trommel auf, und zwar verursacht durch Resonanz mit der natürlichen Frequenz der Kammer/ Tromme1-Aufhängung.The spin speed control device according to the invention is designed so that it controls the spin speeds during the spin cycle itself influenced by excessive dynamic stress on the machine caused by an unbalanced loading of the drum during the spin cycle is prevented. But there is also another Another form of dynamic disturbance that often occurs with spin dryers, it is to vibrations of large amplitude and low frequency of the chamber / drum arrangement. Such vibrations occur at a very low critical drum speed a short time after the drum has started up, namely caused by resonance with the natural frequency of the chamber / drum 1 suspension.
Gemäß einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann jedoch eine Waschmaschine oder eine Wäscheschleuder ausgestattet sein mit einer ersten Sensoreinrichtung zum Überwachen einer Variablen, welche die periodische dynamische Belastung, die während des Schleudergangs auf die Trommel einwirkt, repräsentiert, sowie mit einer zugehörigen Drehzahl-Steuereinrichtung zum Abfragen des Sensors und zum Steuern der Trommel-Schleuder-Drehzahl während des Schleudergangs in irgendeiner der oben erläuterten Weisen, sowie mit einem zweiten Sen-According to a possible further development of the present invention, however, a washing machine or a spin dryer can be used be equipped with a first sensor device for monitoring a variable which is the periodic dynamic load acting on the drum during the spin cycle, as well as with an associated speed control device for querying the sensor and for controlling the drum spin speed during the spin cycle in any of the ways explained above, as well as with a second transmission
driger Drehzahl auftretende Resonanzschwingung bei derdriger speed occurring resonance oscillation at the
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oben erwähnten kritischen niedrigen Drehzahl anspricht. Dieser zweite Sensor kann eine Steuereinrichtung beeinflussen, die bewirkt, daß der begonnene Schleudergang abgebrochen und stattdessen ein weiterer Verteilungsgang eingeleitet wird, um dadurch eine besser im Gleichgewicht befindliche Verteilung der Beladung der Trommel zu erreichen, bevor ein Hochgeschwindigkeits-Schleudergang erneut eingeleitet wird. Die Steuereinrichtung kann aber auch in einem solchen Fall die Maschine vollständig anhalten, damit von Hand eine Umverteilung der Beladung der Trommel vorgenommen werden kann.above mentioned critical low speed responds. This second sensor can influence a control device, which causes the started spin cycle to be aborted and instead another distribution cycle is initiated in order to achieve a more balanced distribution of the load on the drum, before initiating a high-speed spin cycle again. The control device can also be in In such a case, stop the machine completely so that the load on the drum can be redistributed by hand can be made.
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