DE3911124A1 - Trommeldrehzahl-steuerungsverfahren fuer haushaltwaschmaschinen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Trommeldrehzahl-steuerungsverfahren fuer haushaltwaschmaschinen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Trommeldrehzahl-
Steuerungsverfahren für Haushaltwaschmaschinen und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft speziell ein
Verfahren zur Verringerung der Wäscheunwucht während des
Schleuderns.
Bei am Markt befindlichen Haushaltwaschmaschinen werden zur
Einleitung des Schleudervorgangs während eines sogenannten
Sanftanlaufs die Wäschestücke so gleichmäßig wie möglich
verteilt. Anschließend wird die Umdrehungszahl der
Wäschetrommel auf 90 Umdrehungen pro Minute abgesenkt,
konstant gehalten, eine möglichst genaue Unwuchtmessung
durchgeführt und anschließend auf die vom Benutzer
vorgewählte Schleuderenddrehzahl hochgefahren. (AEG-
Prospekt 1988 "Waschautomaten, Trockner, Schleudern").
Bildet sich nun während des Sanftanlaufs eine
ungleichmäßige Wäscheverteilung, so kann dies nur durch
eine Unterbrechung des Schleudervorgangs und anschließender
Neuverteilung der Wäsche geändert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten
Nachteil durch ein geeignetes Trommeldrehzahl-
Steuerungsverfahren wirksam zu vermeiden.
Diese Aufgabe, gemäß der Erfindung, wird durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichbaren
Vorteile liegen insbesondere in einer gezielten besseren
und gleichmäßigeren Wäscheverteilung innerhalb der Trommel
zu Beginn des Hochschleuderns. D. h. es wird mit der
geringstmöglichen Unwucht geschleudert. Die mechanischen
Beanspruchungen von Maschinenlagern werden reduziert und
deren Lebensdauer erheblich verlängert.
Das Verfahren wird anhand einer Skizze und mehreren
Diagrammen im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung einer sich in Drehung
befindlichen und beladenen Wäschetrommel,
Fig. 2 ein Diagramm mit der Winkelgeschwindigkeit ω in
Abhängigkeit vom Wäschedurchmesser d,
Fig. 3 ein Diagramm mit der Wäscheanlegedrehzahl n in
Abhängigkeit vom Wäschedurchmesser d,
Fig. 4 ein Diagramm mit der Wäschetrommel-
Umfangsgeschwindigkeit v in Abhängigkeit vom
Wäschedurchmesser d,
Fig. 5 den Ablauf des Programmschritts "Schleudern"
anhand einer Drehzahl-Zeitkennlinie.
Gemäß Fig. 1 sind die Wäschestücke W während des
Sanftanlaufs innerhalb verschiedener Trommelradien bzw.
Wäschedurchmessern d lagenweise verteilt. Der Grundgedanke
ist nun, die Trommeldrehzahl n nach dem ersten Sanftanlauf
soweit abzusenken, daß die Wäschestücke W ½ d, W ¾ d,
welche innerhalb des halben ½ d und des dreiviertelten
¾ d-Trommeldurchmessers anliegen, sich wiederum lösen, d.
h. lockern können und in einem (oder mehreren)
nachfolgenden Sanftanlauf besser bzw. gleichmäßiger
verteilen.
Aufgrund der Newton′schen Gleichgewichtsbedingung zwischen
Schwerkraft G und Fliehkraft F ergeben sich nun die hierfür
erforderlichen nachfolgenden Trommelumdrehungszahlen:
Schwerkraft
G = m · g
m = Masse
g = Erdbeschleunigung = 9,81 (m/sec²)
G = m · g
m = Masse
g = Erdbeschleunigung = 9,81 (m/sec²)
Fliehkraft
ω = Winkelgeschwindigkeit (1/sec)
D = Wäschedurchmesser (m)
D = Wäschedurchmesser (m)
Nach Newton:
G = F
Es ergibt sich für ω:
Der Wäschetrommel-Durchmesser d betrage im vorliegenden
Fall:
d = 0,5 m, so ist
¾ d = 0,375 m und
½ d = 0,250 m
¾ d = 0,375 m und
½ d = 0,250 m
Den Zusammenhang zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω und
dem Wäschedurchmesser d veranschaulicht Fig. 2.
Hiervon abgeleitet errechnen sich die erforderlichen
Anlegedrehzahlen zu:
ω = 2 · π · n; n = Wäsche-Anlegedrehzahl (1/sec)
Den Zusammenhang zwischen Wäscheanlegedrehzahl n und dem
Wäschedurchmesser d veranschaulicht Fig. 3.
Die Anlegedrehzahl für ein Wäschestück an der
Trommelmantelinnenseite (d = 0,5 m) beträgt somit: 60
Umdrehungen pro Minute
Für ein darüberliegendes Wäschestück (in Richtung Trommelmittelpunkt), ab ¾ · d (=0,375 m): 69 Umdrehungen pro Minute und
für ein hierüberliegendes Wäschestück ab ½ d (=0,25 m): 85 Umdrehungen pro Minute
Für ein darüberliegendes Wäschestück (in Richtung Trommelmittelpunkt), ab ¾ · d (=0,375 m): 69 Umdrehungen pro Minute und
für ein hierüberliegendes Wäschestück ab ½ d (=0,25 m): 85 Umdrehungen pro Minute
Oder mit anderen Worten: Die Trommeldrehzahlen für die
eingangs erwähnte Bedingung muß zwischen dem und dem
bzw. dem 1,15- bis 1,41fachen Wert der erforderlichen
Drehzahl für ein an der Trommelmantel-Innenseite
anliegendes Wäschestück betragen. (Diese Verhältniszahlen
sind für jeden beliebigen Wäschedurchmesser d gleich. Es
ändern sich lediglich die Absolutwerte). Zusammengefaßt:
Die erforderlichen Anlegedrehzahlen verhalten sich wie die
umgekehrt proportionalen Wurzelwerte ihrer zugehörigen
Wäschedurchmesser.
Nur der Vollständigkeit halber ist in Fig. 4 die
Trommelumfangsgeschwindigkeit v in Abhängigkeit vom
Wäschedurchmesser d angegeben. (Zur Erläuterung des
zuvorgesagten ist sie nicht erforderlich).
Anhand von Fig. 5 sei nun das Trommeldrehzahl-
Steuerungsverfahren während des Programmschritts
"Schleudern" im einzelnen beschrieben: Nach Abschluß des
Programmschritts "Waschen" (Reversierbetrieb der Trommel)
erfolgt ein erster Sanftanlauf mit der relativ hohen
Drehzahlanstiegsgeschwindigkeit und die erste
Wäscheverteilung. Nach Erreichen der Sanftanlauf-
Enddrehzahl (die mit genügend großem Abstand unterhalb der
Geräteresonanz-Drehzahl liegt) wird eine Drehzahlabsenkung
auf die 1,15fache Anliegedrehzahl vorgenommen. Diese untere
Reduzierungsdrehzahl wird solange konstant gehalten, bis
sich Wäschestücke ab 75% des Wäschedurchmessers d lösen
oder lockern. Alsdann erfolgt von dieser unteren
Reduzierungsdrehzahl ausgehend ein zweiter Sanftanlauf (bis
zur nämlichen Sanftanlauf-Enddrehzahl) jedoch mit einer
geringeren Drehzahlanstiegsgeschwindigkeit in welchem
die gelösten Wäschestücke besser verteilt werden.
Anschließend wird eine erneute Drehzahlabsenkung, jedoch
lediglich auf das 1,41fache (obere Reduzierungs-Drehzahl)
der vorerwähnten Anlegedrehzahl und Konstanthalten
derselben während dessen sich jetzt alle zwischen dem 0,5-
bis 0,75fachen des Wäschedurchmessers d befindlichen
Wäschestücke gelockert haben um dann in einem dritten
Sanftanlauf mit der geringsten
Drehzahlanstiegsgeschwindigkeit noch besser verteilt
zu werden. Das darauffolgende Hochschleudern bis zur vom
Benutzer vorgewählten Schleuder-Nenndrehzahl erfolgt dann
mit wesentlich geringeren Unwuchtwerten wie bei
handelsüblichen Geräten.
Eine Optimierung des zuvor geschilderten Verfahrens und
eine noch bessere Wäscheverteilung und die damit verbundene
Minimierung der Unwucht erreicht man dadurch, daß die
Reduzierungsdrehzahl schrittweise in mehr als 2 Stufen vom
unteren bis zum oberen Wert erhöht und mit immer weiter
veringerter Drehzahlanstiegsgeschwindigkeit bis zur
Sanftanlauf-Enddrehzahl hochgefahren wird.
In Abwandlung beider Verfahren kann die erforderliche
Reduzierungs-Drehzahl mit Hilfe einer Unwuchterkennung
anhand des Falls eines unwuchtigen Wäschestücks selbsttätig
ermittelt und geregelt begrenzt, um dann anschließend
wiederum bis zur Sanftanlauf-Enddrehzahl gesteigert und
weiter bis zur Schleuder-Nenndrehzahl beschleunigt zu
werden. Erkennt hierbei jedoch das Unwuchtkontrollsystem
vor Erreichen der Sanftanlauf-Enddrehzahl immer noch eine
schlechte Wäscheverteilung wird dieser Vorgang wiederholt,
d. h. erneute Absenkung auf eine entsprechende
Reduzierungs-Drehzahl. Zur Kontrolle und um unnötige,
ergebnislose Wiederanläufe zu vermeiden wird dieser Ablauf
durch ein sogenanntes "Zeitfenster" überlagert, d. h., wird
innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne die höchst
zulässige Unwuchtsgrenze nicht unter- sondern permanent
überschritten, so unterbricht das Unwuchtkontrollsystem den
Vorgang. Die Trommel wird abgebremst und die Wäsche im
Reversierbetrieb (kurzzeitiges Hin und Herbewegen der
Trommel) mit Hilfe einer sogenannten "Wäschefall-Drehzahl"
komplett neu umgeschichtet und von der "Wäschefall-
Drehzahl" aus mit Hilfe eines erneuten Sanftanlaufs
verteilt. Der weitere Ablauf erfolgt wie zuvor geschildert.
Eine Unwuchtmessung bzw. Überwachung erfolgt wie bereits
erwähnt während des Sanftanlaufs und der konstanten
Reduzierungs-Drehzahl mit Hilfe eines Vergleichs von
sogenannten Tachosollwert-Frequenzen zu Tachoistwert-
Frequenzen. Die Tachoistwert-Frequenz erzeugt ein direkt
mit der Motorantriebswelle gekoppelter Tachogenerator. Die
Tachosollwert-Frequenzen entsprechen einer wuchtigen,
konstanten und nicht schwankenden Drehzahl und sind in
einem Speicher abgelegt. Je größer nun die Unwucht, desto
größer sind die Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors und
demzufolge um so größer die Abweichung der Tachoistwert-
Frequenzen zu den Tachosollwert-Frequenzen. Die Differenz
dieser beiden Werte ist limitiert und stellt das Maß der
Grenz-Unwucht dar, aufgrund dessen die vorerwähnte
Motoransteuerung erfolgt.
Claims (9)
1. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren für
Haushaltwaschmaschinen mit elektronischer Drehzahlregelung
und elektronischem Unwuchtkontrollsystem, wobei zu Beginn
des Programmschritts "Schleudern", während einer
Sanftanlaufphase die Wäsche innerhalb der Wäschetrommel
verteilt und nach Erreichen einer Sanftanlauf-Enddrehzahl
die Wäschetrommel auf eine Reduzierungs-Drehzahl abgesenkt,
eine Unwuchtmessung vorgenommen und anschließend bis zu
einer vorwählbaren Schleuder-Nenndrehzahl erhöht wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungs-Drehzahl so
gewählt wird, daß Wäschestücke (W 1/2d , (W3/4d ) welche
sich innerhalb des halben Wäschedurchmessers (½ d) und
des dreiviertelten Wäschedurchmessers (¾ d) befinden,
wiederum gelöst oder gelockert und in mindestens einem
nachfolgenden, von der vorerwähnten Reduzierungsdrehzahl
ausgehenden erneuten Sanftanlauf gleichmäßiger verteilt
werden, wobei als Wäscheanlegedrehzahl (n Anlege) die
erforderliche Drehzahl zugrunde gelegt wird, die für ein am
Trommelmantel-Innendurchmesser (d) anliegendes Wäschestück
(W d ) benötigt wird.
2. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß für jeden nachfolgenden
Sanftanlauf die Drehzahlanstiegsgeschwindigkeiten
im Vergleich zur ersten Sanftanlauf-
Drehzahlanstiegsgeschwindigkeit
schrittweise
verlangsamt werden.
3. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren nach den Ansprüchen 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Sanftanlauf
(mit Ausnahme des letzten) bzw. dem Erreichen der
Sanftanlauf-Enddrehzahl die Reduzierungs-Drehzahlen,
ausgehend von einer unteren Reduzierungs-Drehzahl, für ein
innerhalb des dreiviertelten Wäschetrommeldurchmessers (¾
d) befindlichen Wäschestücks (W 3/4d ) stufenweise bis zu
einer oberen Reduzierungs-Drehzahl, für ein innerhalb des
Wäschetrommeldurchmessers (½ d) befindlichen Wäschestücks
(W 1/2d ) erhöht werden.
4. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines
Unwuchtkontrollsystems anhand des Falls eines unwuchtigen
Wäschestücks die erforderliche Reduzierung-Drehzahl
selbsttätig ermittelt und geregelt begrenzt wird, um dann
anschließend wiederum bei guter Wäscheverteilung bis zur
Sanftanlauf-Enddrehzahl erhöht und weiter bis zur
Schleuder-Nenndrehzahl beschleunigt zu werden.
5. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erreichen der
Sanftanlauf-Enddrehzahl bei Erkennung einer unzulässigen
schlechten Wäscheverteilung der Vorgang wiederholt wird.
6. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder
einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verfahren so oft wiederholt wird, bis der Wert der
gemessenen Unwucht vom vorgegebenen Wert einer Grenzunwucht
unterschritten wird.
7. Trommeldrehzahl-Steuerungsverfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen Anzahl
von Sanftanlaufversuchen der Schleudergang abgebrochen und
die Wäsche neu verteilt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch
1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit
Hilfe des elektronischen Unwuchtkontrollsystems anhand der
Wäscheverteilung die erforderlichen Reduzierungs-Drehzahlen
ermittelbar und zeitlich begrenzt regelbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der elektronischen
Drehzahlregelung die Drehzahlanstiegsgeschwindigkeiten
der weiteren Sanftanläufe im Vergleich
zur Drehzahlanstiegsgeschwindigkeit
des ersten
Sanftanlaufs verlangsamt veränderbar sind.
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