DE60226075T2

DE60226075T2 - Verfahren zur bestimmung der unwucht

Info

Publication number: DE60226075T2
Application number: DE60226075T
Authority: DE
Inventors: Kerem H. Erenay; Ibrahim Yildirim; Tahsin I. SÜMER; Orhan Diril; Yusuf Yildirim
Original assignee: Arcelik AS
Current assignee: Arcelik AS
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2022-11-30
Also published as: WO2003046271A1; AU2002360235A1; ATE391803T1; TR200401250T1; EP1461487B1; DE60226075D1; EP1461487A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung, das für einen effizienten Betrieb der Waschmaschine sorgt, indem die unausgeglichene Beladung bestimmt wird, die durch die ungleichmäßige Verteilung der zu waschenden Wäsche in der Trommel während des Schleuderns erzeugt wird.
In Haushaltsgeräten, vorzugsweise in Waschmaschinen, stimmen die Drehachse und der Masseschwerpunkt nicht überein, wenn die Kleidungsstücke in der Trommel, die durch die Zentrifugalkraft an den Innenwänden der Trommel anhaftet, nicht ausgeglichen verteilt sind. Die gefährlichen Zentrifugalkräfte, die in diesem Fall auftreten, können eine Überbelastung der Festigkeit der Waschmaschine, die Ausbildung von gefährlichen Vibrationen und sogar ein Bewegen der Waschmaschine an sich bewirken.
In einer der Ausführungsformen des Standes der Technik wird die unausgeglichene Beladung, die wegen der Verteilung der Wäsche in der Drehtrommel während des Schleudergangs auftritt, in Übereinstimmung mit der leeren Trommel als Referenz bestimmt. Die unausgeglichene Beladung, die sich in einem bestimmten Bereich in der Trommel anhäuft, verliert ihre potentielle Energie aufgrund der Schwerkraft während der Abwärtsbewegung der Trommel und erzeugt ein Drehmoment, das zum Abstand der unausgeglichenen Beladung vom Drehzentrum direkt proportional ist. Im Gegensatz dazu gewinnt die unausgeglichene Beladung potentielle Energie, wenn sie angehoben wird, und der Motor erzeugt ein zusätzliches Drehmoment, das zum Abstand zwischen der unausgeglichenen Beladung und dem Drehzentrum proportional ist, zusätzlich zu dem Drehmoment, das erforderlich ist, um ein ausgeglichenes System anzutreiben. Wenn die potentielle Energie des Systems zunimmt, nimmt somit seine Geschwindigkeit ab und die vom Motor gezogene Strommenge nimmt zu; wohingegen andererseits die Geschwindigkeit des Systems zunimmt und die vom Motor gezogene Strommenge kleiner wird, wenn die potentielle Energie des Systems abnimmt. Unter Verwendung dieser Eigenschaft kann die Messung bei niedrigen UpM-Trommel- Drehzahlwerten wie etwa bei 100 UpM durchgeführt werden, wobei bei dieser Trommeldrehzahl das Anhaften der Wäsche an der Innenumfangswand der Trommel gewährleistet ist; und das Prinzip der Berechnung der Änderung von Drehzahlschwankungen in direkter Abhängigkeit zur Größe der unausgeglichenen Beladung wird durch Abwarten für eine gewisse Zeit und durch Eingabe eines Fehlerbereichs und hierauf durch Abschätzen der Größe der unausgeglichenen Beladung bewertet. Da jede unausgeglichene Beladung eine unterschiedliche Standardabweichung erzeugt, dient dies dazu, zu bestimmen, ob ein Schleudergang gestartet wird oder bei welcher maximalen Drehzahl das Schleudern durchgeführt werden kann.
Dieses derzeit verwendete Verfahren erbringt Ergebnisse, die von den tatsächlichen Werten abweichen, wenn die Trommel eine ausgeglichene Beladung enthält. Die Trägheit nimmt zu, wenn die Größe der ausgeglichenen Beladung zunimmt und die Drehzahlschwankungen, die durch das Drehmoment der unausgeglichenen Beladung erzeugt werden, nehmen linear mit der zuvor erwähnten Zunahme ab. Wenn die ausgeglichene Beladung zunimmt, wird mit anderen Worten die Standardabweichung von 100 UpM, die wegen der gleichen Größe der unausgeglichenen Beladung auftritt, kleiner, und folglich wird die unausgeglichene Beladung so erfasst, als ob sie geringer ist als ihre tatsächliche Größe, gemäß den Werten, die für das Referenzsystem mit leerer Trommel eingestellt worden sind, und fehlerhafte Ergebnisse werden erhalten.
In DE 19610189 ist ein Bestimmen der Schleuderdrehzahl gemäß der unausgeglichenen Beladung beschrieben. In diesem Dokument werden Schleuderdrehzahlen angewendet, wobei mit dem niedrigsten Wert begonnen wird und die mittlere Spannung, die bei einer bestimmten Drehzahl erneut angewendet wird, wird berechnet. Da dieser Wert eine Vorstellung bezüglich der unausgeglichenen Beladung vermittelt, wird hierauf bestimmt, ob die nächsthöhere Schleuderdrehzahl angewendet werden kann oder ob eine Verteilung erforderlich ist oder nicht.
In der Patentanmeldung DE 19832292 wird die Beladung abgeschätzt, indem die Wäsche bis zu einem gewissen Winkel angehoben wird und indem der maximale Strom ausgelesen wird, der zu diesem Zeitpunkt in einer Direktantriebsstruktur gezogen wird, oder indem eine Spannung angelegt wird, bis ein bestimmter Strom erreicht wird, woraufhin der Winkel beobachtet wird, der bei diesem Strom erreicht wird.
In der EP-Patentanmeldung Nr. 1113102 werden die Gesamtbeladung und die unausgeglichene Beladung durch Signale bestimmt, die vom Motor erhalten werden.
In der EP-Patentanmeldung Nr. 0709512 wird die Größe der Beladung von den Geschwindigkeitsschwankungen während des Vorwaschgangs abgeleitet.
In der deutschen Patentanmeldung Nr. 4336349 wird die Trägheit der Menge von nasser Wäsche mittels eines Schleuderverfahrens bestimmt.
Im USA-Patent Nr. 6029299 wird die Größe der Beladung bestimmt, indem die Drehzahlprofile während des Waschens untersucht werden. In dieser Beschreibung bedeuten häufigere und weichere Wellen eine große Menge an Wäsche, wohingegen seltenere und schärfere Abfälle und Anstiege eine kleinere Wäschemenge anzeigen. Dies kann durch das Ansteigen und das nachfolgende Herunterfallen der Wäsche in der Trommel verstanden werden.
Im USA-Patent Nr. 6032494 werden vor dem Schleudern verschiedene Verteilungsdrehzahlen bei verschiedenen Beladungen angewendet, um die optimale Verteilung und die minimale Verteilung bereitzustellen.
Im USA-Patent Nr. 6038724 wird eine Möglichkeit, die Beladung anhand einer Trägheitsgeschwindigkeit abzuschätzen, in einer Waschmaschine des Topladetyps mit vertikaler Achse vorgestellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung abhängig von der Wäschemenge, die in die Waschmaschinen geladen wurde, zu entwickeln, das einen sicheren Betrieb der Waschmaschine insbesondere während des Schleudergangs gewährleistet.
Das Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung, das verwirklicht wird, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, wurde in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht, in der:
1a das Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung ist,
1b das Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung ist,
2 eine Darstellung ist, die die Anzahl von Zyklen und Schritten in dem Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung zeigt.
Die Haushaltsgeräte, vorzugsweise Waschmaschinen eines Frontbeladungstyps sind mit einer Trommel, in der die zu waschenden Kleidungsstücke, definiert als "die Beladung", abgelegt sind, und die die Wasch- und Schleudervorgänge durch Drehen um eine Achse ausführt, und mit einer Elektroniksteuerkarte versehen, die für die Steuerung sorgt. Die Steuerkarte umfasst wenigstens eine Mikrosteuereinrichtung und wenigstens eine interne bzw. externe Datenspeichereinheit. Die Datenspeichereinheit kann eine externe Einheit auf der Steuerkarte sein oder sie kann eine interne Einheit innerhalb der Mikrosteuereinrichtung wie etwa ein RAM, ROM oder EEPROM sein. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Daten in einem ROM gespeichert, das in der Mikrosteuereinrichtung enthalten ist.
Falls die Gesamtbeladungskapazität, die in die Trommel geladen ist, zunimmt, und wenn die Schleuderdrehzahl über 1200 UpM ansteigt, wird ein Bestimmungsverfahren verwendet, das für eine genaue Messung der unausgeglichenen Beladung durch Analyse der Daten sorgt, die während des Betriebs der Maschine mit der Unterstützung der Steuerkarte gesammelt wurden, um einen effizienten, sicheren und schadensfreien Schleuderbetrieb der Waschmaschine zu gewährleisten.
Beim Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung gemäß der vorliegenden Erfindung werden alle Messungen, die gemacht wurden, damit das Verfahren funktioniert, mit den Daten beurteilt, die mittels eines Tachogenerators erhalten wurden, der mit dem Motor verbunden ist, der die Trommel antreibt. Der Tachogenerator mit mehr als einem Pol wird durch die Anzahl der Doppelpole des Tachogenerators (TK) definiert, die der Hälfte der Anzahl der Pole entspricht. Ein Potenzial, das von dem Tachogenerator erzeugt wird, wird in Rechteckwellen umgewandelt und hierauf verwendet, um die Frequenz zu berechnen. Bei der Berechnung der Frequenz werden außerdem zusätzlich zur Anzahl der Tachogenerator-Doppelpole (TK) die Riemenscheiben-Schleuderdrehzahlen (KKO) verwendet, die dem Verhältnis des Durchmessers der Riemenscheiben (R/r) entsprechen, um die Wirkung der Trommel mit einem Durchmesser (R) zu definieren, die von einem Motor mit einer Trommel mit einem Durchmesser (r) gedreht wird. Da die Frequenz zu der gemessenen Geschwindigkeit direkt proportional ist, werden die aus diesen Werten erhaltenen Drehzahldaten an die Mikrosteuereinrichtung gesendet. Frequenz = ((UpM/60) × (TK) × (KKO) (Gleichung 1)
Die P1-Steuerung setzt Daten mit bestimmten Perioden oder Frequenzen an, um den Zündwinkel und die Arbeitszyklen zu berechnen, und hierauf wird der Motor angetrieben. Auf diese Weise dreht sich der Motor mit gewünschten Zyklen und die vom Motor erhaltenen Daten können auf zeitabhängige Weise interpretiert werden, um verwendet zu werden. Die Mikrosteuereinrichtung ist außerdem mit einem Speicher versehen, der die experimentellen Daten enthält, die in der Herstellungs- oder Auslegungsstufe bestimmt wurden, die durch den Hersteller eingegeben wurden, so dass die empfangenen Daten verglichen und interpretiert werden können.
Das Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung gemäß der Erfindung erfasst die unausgeglichene Beladung in Bezug auf die ausgeglichene Beladung, die in der Waschmaschine vorhanden ist. Durch richtige Bestimmung der ausgeglichenen und der unausgeglichenen Beladung während des Schleuderns ermöglicht dieses Verfahren, dass der Schleudergang mit Schleuderdrehzahlen durchgeführt wird, bei denen die Zentrifugalkräfte und Vibrationsamplituden, die durch die ausgeglichene und die unausgeglichene Beladung erzeugt werden, innerhalb akzeptabler Bereiche liegen, und/oder es sorgt für eine effizientere Schleuderleistung.
Das System zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung umfasst die folgenden Schritte: Ablassen des Wassers (100), Verteilung (200), Vorschleudern (300) und Schleudern (400). Dieses Verfahren bringt den unausgeglichenen Beladungszustand in der Maschine in dem Verteilungsschritt (200) in einen ausgeglichenen Zustand, startet danach den Schleuderbetrieb, bestimmt die unausgeglichene Beladung durch Prüfen der Drehzahländerungen und der Motorpotenzialprofile, die während des Vorschleuder-Schritts (300) erhalten wurden, und sorgt in Übereinstimmung mit den erhaltenen Werten für die unausgeglichene Beladung für ein sicheres Schleudern während des Schleudernschritts (400).
Um die Anzahl von Verteilungszyklen (m) und die Anzahl von Vorschleuderzyklen (n), die nach dem Waschzyklus ausgeführt werden müssen, zu berechnen, werden die Anfangswerte der Anzahl der Verteilungszyklen (m) und der Anzahl von Vorschleuderzyklen (n) durch die Steuerkarte zu "0" definiert. Im Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung, das nach den Identifizierungen gestartet wird, wird Wasser in der Trommel der Waschmaschine vor jedem Schleudern abgelassen, bis es unter einen bestimmten Pegel fällt (100) (A).
Hierauf werden die Schritte einer Drehung im Uhrzeigersinn mit der Drehzahl des Waschzyklus (201), um den Pumpbetrieb fortzusetzen, einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn mit der Drehzahl des Waschzyklus (202) und des Stoppens und Abwartens (203) zu verschiedenen Zeitpunkten mit verschiedenen Zeiten durchgeführt, um die Verteilung der Wäsche zu verwirklichen. Nach der Verteilungsbewegung wird eine Schleudertestdrehzahl, die viel geringer ist als die Resonanz-Schleuderdrehzahl, jedoch in der Lage ist, für ein Anhaften der Wäsche an den Umfangswänden der Trommel zu sorgen, von der Waschdrehzahl mit einer geringen Beschleunigung in einer langen Zeitspanne erreicht (204); und ein Verteilungsschritt (200) wird bei dieser Testdrehzahl durchgeführt, die für eine bestimmte Zeit auf einem konstanten Wert gehalten wird (205), wobei während diesem Schritt die Änderung in den Drehzahlwerten, die nacheinander gemessen werden, mit den Daten verglichen wird, die in den Experimenten erhalten wurden, die während der Auslegungs- und Herstellungsstufen durchgeführt wurden, um die erste Entscheidung bezüglich der Größe der unausgeglichenen Beladung zu fällen. Während dieses Verteilungsschritts (200) arbeitet die Ablaufpumpe ununterbrochen und saugt bei Bedarf Wasser ab.
Wenn die Testdrehzahl (205) erreicht ist, wird der Trommel eine kurze Zeit gegeben, um mit der Testdrehzahl zu laufen, und es wird geprüft, ob eine absolute Abweichung von der Testdrehzahl in einem bestimmten Bereich aufgetreten ist. Nachdem somit sichergestellt ist, dass die Trommel mit der Testdrehzahl läuft, werden Drehzahlmessungen während einer Anzahl von "k" Umdrehungen durchgeführt, um ausreichende statistische Daten und die gewünschte Zerlegung der unausgeglichenen Beladung zu erzielen. Während der Aufnahme der Drehzahlmessungen wird die erforderliche Anzahl an Messungen erhalten, indem die Funktion N(k) verwendet wird, die durch den Koeffizienten des Tachogenerator-Werts und der Riemenscheiben-Umdrehungsdrehzahl gebildet wird. Absolutwert-Abweichungen der gemessenen Drehzahlwerte (hi) von der Testdrehzahl (h_test) werden berechnet (|h_i – h_test|). Somit wird die Abweichung (h_abweichung) (Gleichung 2) von der Testdrehzahl während des Schleudergangs (205) berechnet.
Der erhaltene Abweichungswert von der Testdrehzahl (h_{abweichung(205)}) wird mit den Werten verglichen, die in der Referenzmessungen, die während der Herstellungsstufe gefunden und in der Mikrosteuereinrichtung gespeichert wurden, und es werden die unausgeglichenen Beladungswerte in der leeren Trommel gefunden. Diese Werte entsprechen der kleinsten Größe der unausgeglichenen Beladung in Bezug auf andere ausgeglichene Beladungspositionen. Falls dieser Wert nicht ausreichend ist, um ein Übergehen zum Spülzyklus zuzulassen, wird die Trommel angehalten, bevor sie zum Algorithmus zum Bestimmen der ausgeglichenen Beladung übergeht, und der Verteilungsschritt (A) wird nach einer Erhöhung der Anzahl (m) von Verteilungsumdrehungen um eine weitere Umdrehung erneut gestartet. Falls die Höhe immer noch über der vom Hersteller festgelegten Grenze ist, wird der Verteilungsschritt (200) "m_max"-mal wiederholt, wie es vom Hersteller definiert wurde. Im Fall eines Fehlers wird das Verfahren beendet. Falls keine Beschränkung zu erkennen ist, startet der Vorschleuderschritt (300) nach dem Verteilungsschritt (200), (B).
Im Vorschleuderschritt (300) wird eine Vorschleuderdrehzahl, die beinahe dem Zweifachen der Resonanz-Schleuderdrehzahl entspricht, in einer kurzen Zeit mit einer hohen Beschleunigung erreicht (301). Diese hohe Beschleunigung, die auch als Rampe bezeichnet wird, dient dazu, das Drehmoment der Waschmaschine oder das Zerbrechen der Bestandteile in der Maschine durch schnelles Passieren der Resonanzfrequenzen zu vermeiden. Das Schleudern wird für eine bestimmte Zeit mit der Vorschleuderdrehzahl (t_{beruhigung(302)}) durchgeführt (302). Diese Zeit (t_{beruhigung(302)}) sorgt sowohl für das Laufen der Trommel mit der Vorschleuderdrehzahl als auch dafür, dass das Wasser bis zu einer Menge abgesaugt wurde, so dass ein außerordentlicher Stoß zwischen dem Tank und der Trommel vermieden wird. Gegen Ende dieses Vorgangs ist eine Umgebung verfügbar, bei der die Wäsche dicht an der Innenumfangswand der Trommel anhaftet und bei der eine minimale Reibung zwischen Wassertrommeltank und Wäsche-Glaskabinentür existiert.
Da die Zeit zum Bereitstellen in der Vorschleuderdrehzahl (302) der Beruhigungszeit entspricht (t_{beruhigung(302)}), wird während der Vorschleuder-Testzeit (t_{vorschleuder-test} = (t_i + t_k)) die UpM-Spannung (Effektivwert-Spannung) V_UpM, die am Motor anliegt, um für ein Schleudern mit der Vorschleuderdrehzahl zu sorgen, berechnet. Das Verhältnis zwischen der UpM-Spannung (V_UpM) und der UpM-Eingangsspannung (V_UpM-Ein) entspricht einem bestimmten Zündwinkel (α), der verwendet wird, um die Wechselstrommotorantriebssysteme mit Phasenwinkelsteuerung einzustellen, oder dem Arbeitsverhältnis (Ψ) in Systemen mit Gleichstromstellern. (VUpM) = (VUpM-ein) × (Ψ) (Gleichung 3.1) (VUpM) = (VUpM-ein) × (((π – α)/2 + sin(2α)/4)/π) (Gleichung 3.2)
Bei diesen Messungen wird die Fehlerfunktion, die durch die Drehzahlen bei einem beliebigen Drehmoment (q), (E(q)) und (D(q)) erzeugt werden, in der Funktion (f) verwendet, die PI definiert, um (α)- und (Ψ)-Werte zu erhalten. E(q) = (hq – hReferenzdrehzahl) (Gleichung 4.1) D(q + 1) = f{(E(q), E(q – 1), (D(q))} (Gleichung 4.2.1) (q + 1) = f{(E(q), E(q – 1), (D(q))} (Gleichung 4.2.2)
Es gibt eine Beziehung zwischen der Größe der unausgeglichenen Beladung (DY) und der Größe der anzulegenden UpM-Spannung. Die Spannung nimmt zu, wenn das Ungleichgewicht zunimmt.
Nach der Vorschleuderdrehzahl wird für ein Abfallen auf die Testschleuderdrehzahl gesorgt (303). Während der Messung der Zeit, in der die Schleuderdrehzahl abfällt (t_abfall = (t_p – t_r)) werden nacheinander verschiedene Drehzahlmessungen durchgeführt, so dass die Testdrehzahl erreicht wird, ohne unter die bestimmte Testdrehzahl zu fallen. Diese Zeit (t_abfall) ist der Zeitkonstante des Systems und somit dem Trägheitsmoment direkt proportional. Wenn die Testdrehzahl erreicht wird, wird für die Anzahl der Umdrehungen die Messung der Drehzahlwerte fortgesetzt.
Nach der Beruhigungszeit (t_{beruhigung(304)}) wird erneut bei der Testdrehzahl gemessen (h_{abweichung(304)}). Der Messwert der Testdrehzahl (h_{abweichung(304)}), der Eintrittszeitpunkt in das Testdrehzahlband während der gesteuerten Drehzahlabnahme von der Vorschleuderdrehzahl auf de Testdrehzahl (t_abfall) wird in die Gleichungen mit mehr als einem nicht definierten konstanten Wert übertragen (S₁, S₂, S₃, S₄, ..., S_1,1, S_1,2, S_1,3, S_1,4, ...), die die Beladung mittels des Zündwinkels (α) oder des Arbeitszyklus (Ψ) bestimmen, die die Spannung bestimmen, die bei der Vorschleuderdrehzahl an den Motor angelegt werden muss; und es werden die Werte für die Beladung (Y) und die unausgeglichene Beladung (DY) erhalten.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung werden der mittlere Testdrehzahl-Messwert (h_{abweichung(304)}) und (h_{abweichung(205)}) anstelle lediglich des Testdrehzahl-Messwerts (h_{abweichung(304)})) verwendet.

Y: = Beladung
t_abfall = (t_p – t_r): = Zeit des Abfallens von der Vorschleuderdrehzahl auf die Testschleuderdrehzahl
h_{abweichung(304)}: = Wert der Standardabweichung der Testdrehzahl
Ψ: = Arbeitsverhältnis
α: = Zündwinkel
DY: = Wert der unausgeglichenen Beladung
(S₁, S₂, S₃, S₄, ..., S_1,1, S_1,2, S_1,3, S_1,4, ...): = konstante Werte der Gleichung

Y = (S1) + (S2)(tabfall) + (S3)(habweichung(304)) + (S4)(Ψ) (Gleichung 6.1)

Y = (S1) + (S2)(tabfall) + (S3)(habweichung(304)) + (S4)(α) (Gleichung 6.2)

DY = (S1,1) + (S1,2)(Y) + (S1,3)(habweichung(304)) + (S1,4)(Ψ) (Gleichung 7.1)

DY = (S1,1) + (S1,2)(L) + (S1,3)(habweichung(304)) + (S1,4)(α) (Gleichung 7.2)

Der Beladungswert (Y) wird bestimmt, nachdem die Gleichung 6.1 oder 6.2 mittels der konstanten Werte (S₁, S₂, S₃, S₄, ..., S_1,1, S_1,2, S_1,3, S_1,4, ...) gelöst wurde, bei der die erhaltenen Daten eingegeben werden, und in der Datenspeichereinheit gespeichert werden, nachdem sie durch die experimentellen Daten ermittelt wurden. Der Beladungswert (Y) und weitere gesammelte Daten werden in die Gleichung 7.1 oder 7.2 eingesetzt und mittels der konstanten Werte (S₁, S₂, S₃, S₄, ..., S_1,1, S_1,2, S_1,3, S_1,4, ...) gelöst, in die die empfangenen Daten eingegeben und die durch die experimentellen Daten erhalten werden und in der Datenspeichereinheit gespeichert werden, und somit wird der Wert für die unausgeglichene Beladung (DY) erhalten. Der Wert für die unausgeglichene Beladung (DY) wird gefunden, indem die Gleichung 6.1 und 7.1 in Systemen mit Gleichstromsteller verwendet wird, und indem die Gleichung 6.2 und 7.2 in Systemen mit Wechselstrom-Phasensteuerung verwendet wird. Nachdem die Parameter und Messwerte, die aus den Ergebnissen der Referenzexperimente berechnet wurden, die während der Auslegungs- und Herstellungsstufe durchgeführt wurden, die in der Datenspeichereinheit gespeichert sind, und die experimentellen Daten, die die Schleuderdrehzahlen in Übereinstimmung mit dem Wert der unausgeglichenen Beladung (DY) definieren, die als das Ergebnis des Lösens der Gleichungen {(Gleichung 6.1 oder 6.2), (Gleichung 7.1 oder 7.2)} erhalten wurden, verglichen wurden, bestimmt die Mikrosteuereinrichtung die Schleuderprofile einschließlich der Parameter wie der Drehzahl, der Zeit usw., um die Drehzahlen und Schleuderzeiten in Übereinstimmung mit dem Zustand der unausgeglichenen Beladung (C) zu definieren.
Möglichkeiten für Schleuderprofile umfassen die folgenden Schleuderstufen (400) wie etwa:

– Erreichen der Höchstdrehzahl nach bestimmten Schritten (D),
– In diesen Schritten Anwenden der Grenze, die durch die unausgeglichene Beladung erlaubt ist (DY) (E),
– Wiederholen des Verfahrens zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung durch Anwenden eines Vorschleuderzyklus mit geringer UpM (F),
– Zurückkehren zum Verteilungsschritt durch Erhöhung der Anzahl von Umdrehungen (n), die die Anzahl der Wiederholungen des Verfahrens zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung definiert, um eins; vorausgesetzt, dass dies nicht den Wert (n_max) überschreitet, der vom Hersteller bestimmt wurde (A),
– Falls die Größe der unausgeglichenen Beladung (DY) nicht unter den Wert fällt, der vom Hersteller bestimmt wurde (n > n_max) oder wenn die Größen unter der Grenze liegen, die vom Hersteller bestimmt wurde, kein Schleudern (G) und Stoppen.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung der vorliegenden Erfindung werden eine Testdrehzahl von 100 UpM und eine Vorschleuderdrehzahl von 400 UpM bei einem Haushaltsgerät angewendet, das eine Resonanzfrequenz von etwa 200 UpM hat (2).
Mit dem Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die ausgeglichene und die unausgeglichene Beladung zu Beginn des Schleuderns genau bestimmt und geeignete Verteilungs- oder Schleuder-Algorithmen können eingesetzt werden. Es ist möglich, Waschmaschinen mit höheren Beladungskapazitäten bei kleineren Volumina zu entwickeln. Wenn zuverlässige und effiziente Schleuderprofile bereitgestellt werden, werden Probleme, die wegen des Schleuderns auftreten, wie etwa ein Öffnen der Trommel, Lagerbrüche, Verschleiß der Dämpfungselemente usw. vermieden, und die Nutzlast kann verringert werden. Mittels der zuverlässigen und effizienten Schleuderprofile, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung geschaffen werden, kann ferner für eine Verringerung der Einsätze für Testzwecke unter Auslegungs- oder Herstellungsbedingungen sowie für Beanspruchbarkeit gesorgt werden.

Claims

Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung in einer Waschmaschine, vorzugsweise des Frontbeladungstyps, mit einer Trommel, in der die zu waschenden Kleidungsstücke, definiert als „die Beladung", abgelegt sind, folgende Schritte umfassend: – Ablassen des in der Waschmaschinentrommel verbleibenden Wassers nach Abschluss des Waschgangs vor jedem Schleudern, bis es einen Punkt unterhalb eines bestimmten Pegels erreicht hat (100), – Verteilen der Beladung in der Trommel durch Drehen der Trommel im Uhrzeigersinn, entgegen dem Uhrzeigersinn und durch Anhalten der Trommel (200), gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Beschleunigen aus einer Testschleuderdrehzahl, die wesentlich niedriger ist als die der Resonanzdrehzahl, die aber in der Lage ist, ein Anhaften der Wäsche an den Innenumfangswänden der Trommel zu erreichen, bis zu einer Vorschleuderdrehzahl, die größer ist als die Resonanzdrehzahl, mit einer hohen Beschleunigungsrate, die ein schnelles Passieren der Resonanzfrequenz ermöglicht (301), – Berechnen der an den Motor angelegten UpM-Spannung (V_upm), um die Schleuderleistung bei Vorschleuderdrehzahlen zu erreichen, indem die UpM-Eingangsspannung (V_upm-ein), sowie bei Wechselstrommotorantriebssystemen mit Phasenwinkelsteuerung der Zündwinkel (α), und bei Systemen mit Gleichstromstellern das Arbeitsverhältnis (ψ) benutzt wird (302), – Vorsehen eines Abfallens der Testschleuderdrehzahl und Messen der Dauer des Abfallens (t_fall) (303), – Messen der erreichten Drehzahl und Berechnen des Abweichungswertes (h_{abweichung(304)}) von der Testdrehzahl (304), – Berechnen der ausgeglichenen Beladungen (Y) und der unausgeglichenen Beladungen (DY) durch Benutzen des Zündwinkels (α) oder des Arbeitsverhältnisses (ψ), der Abfallzeit (t_fall), des Testdrehzahl-Abweichungswertes (h_{abweichung(304)}), und einer oder mehrerer experimentell ermittelter Konstanten (S₁, S₂, S₃, S₄ ..., S_1,1, S_1,2, S_1,3, S_1,4 ...), die zuvor in der Datenspeichereinheit aufgezeichnet wurden (C), – Vergleichen des resultierenden Wertes der unausgeglichenen Beladung (DY) mit den experimentell ermittelten Parametern, und Bestimmen des Schleuderprofils, das in diesem Moment (C) anzuwenden ist, damit ein effizientes und zuverlässiges Schleudern durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UpM-Spannung (V_upm) im Vorschleuderschritt unter Verwendung der Formel (Vupm) = (Vupm_ein) × ((π – α)/2 + sin(2α)/4)/π)berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UpM-Spannung (V_upm) durch die Formel (Vupm) = (Vupm_ein) × (ψ)berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – bei erreichter Testdrehzahl, Halten der Anzahl der Umdrehungen während Beruhigungszeit (t_ruhe(304)) auf einem konstanten Wert (304), und Messen der Drehzahlwerte, um die Standardabweichung von den Testdrehzahlwerten zu berechnen, wobei folgende Formel verwendet wird:
Bei Antriebssystemen mit Arbeitsverhältnis-(ψ)-Steuerung, die einen Gleichstromsteller verwenden, Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung gemäß den Ansprüchen 1, 3 und 4, das beim Berechnen der ausgeglichenen Beladung (Y) und der unausgeglichenen Beladung (DY) folgende Schritte umfasst: – Ermitteln des Beladungswertes (Y) durch Lösen der Gleichung (6.1): Y = (S1) + (S2)(tfall) + (S3)(habweichung(304)) + (S4)(ψ) (Gl, 6.1)und – Ermitteln des unausgeglichenen Beladungswertes (DY) durch Lösen der Gleichung (7.1): DY = (S1,1) + (S1,2)(Y) + (S1,3)(habweichung(304)) + (S1,4)(ψ) (Gl. 7.1)
Bei Antriebssystemen mit Phasenwinkel-(α)-Steuerung, die einen Wechselstrommotor verwenden, Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 4, das beim Berechnen der ausgeglichenen Beladung (Y) und der unausgeglichenen Beladung (DY) folgende Schritte umfasst: – Ermitteln des Beladungswertes (Y) durch Lösen der Gleichung (6.2): Y = (S1) + (S2)(tfall) + (S3)(habweichung(304)) + (S4)(α) (Gl. 6.2)und – Ermitteln des unausgeglichenen Beladungswertes (DY) durch Lösen der Gleichung (7.2): DY = (S1,1) + (S1,2)(Y) + (S1,3)(habweichung(304)) + (S1,4)(α) (Gl. 7.2)
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, folgende Schritte umfassend: – Drehen entgegen dem Uhrzeigersinn bei Waschdrehzahl (202), – Anhalten und kurzfristiges Warten (203), – Drehen im Uhrzeigersinn bei Waschdrehzahl (201), – Erreichen einer Testschleuderdrehzahl, die wesentlich niedriger als die Resonanzschleuderdrehzahl ist, wodurch die Wäsche langfristig dazu gebracht wird, an den Umfangswänden der Trommel zu haften, bei niedriger Beschleunigungsrate (204), – kurzfristiges Warten (Drehen(205))(t_ruhe(205)), damit die Drehung bei Testdrehzahl erfolgen kann, sobald die Testdrehzahl erreicht wurde (205), – Durchführen von Drehzahlmessungen bei Testdrehzahl für eine Anzahl von „k" Umdrehungen, um ausreichend statistische Daten sowie die gewünschte Zerlegung der unausgeglichenen Beladung zu erzielen, unter Verwendung der Funktion N(k), die durch den Koeffizienten des Tachogeneratorwertes und des Riemenscheibenumdrehungsverhältnisses gebildet wird (205), – Berechnen und Addieren der absoluten Abweichungen der gemessenen Drehzahlwerte (h_i) von der Testdrehzahl (h_test)(Ih_i – h_testI), und auf diese Weise Berechnen der Abweichung (h_{abweichung(205)}), die während des Schleuderns an der Testdrehzahlplatte erzeugt wird (205):
– Vergleichen des Abweichungswertes (h_{abweichung(205)}) von der Testdrehzahl, die anhand der Werte erzielt wurde, die in den Referenzmessungen während der Auslegungs- und Herstellungsstufe erzielt wurden, und Ermitteln der Menge an unausgeglichener Beladung (DY), dem diese in einer leeren Trommel entsprechen, – Anhalten der Trommel, falls der Wert nicht ausreicht, um einen Übergang in den Schleudergang zuzulassen, und falls die Anzahl der Verteilungszyklen (m) kleiner als (m_max) ist, wobei dieser Wert vom Hersteller festgelegt wird, erneutes Starten des Verteilungsschrittes (A) nach Erhöhen der Anzahl (m) von Verteilungsumdrehungen um eine weitere Umdrehung; – Beenden des Prozesses, falls die Anzahl der Umdrehungen (m) gleich oder größer als die vom Hersteller festgelegte Anzahl (m_max) ist, – falls keine Beschränkungen festgestellt werden, Übergehen vom Verteilungsschritt (200) zum Vorschleuderschritt (300)(B); derart, dass der Wasserablassprozess zu verschiedenen Zeitpunkten und mit unterschiedlicher Dauer während des Verteilungsschrittes (200) fortgesetzt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, umfassend einen Schleuderschritt (D), wobei das Schleudern im Schleudergang (400) bei der Höchstdrehzahl entsprechend der Werte für unausgeglichene Beladung (DY) durchgeführt wird, welche während des Vorschleuderschrittes ermittelt wurden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, umfassend einen Schleuderschritt (E), wobei das Schleudern im Schleudergang (400) an dem Grenzwert durchgeführt wird, der von den Werten für unausgeglichene Beladung (DY) zugelassen wird, welche während des Vorschleuderschrittes ermittelt wurden.
Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung nach den Ansprüchen 1 bis 6, umfassend einen Schleuderschritt (F), wobei das Schleudern durch ein Vorschleudern mit einem niedrigen UpM-Wert und durch Wiederholen der Verteilungsstufe durchgeführt wird, entsprechend den Werten für unausgeglichene Beladung (DY), welche während des Vorschleuderganges auf der Schleuderstufe (400) ermittelt wurden.
Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung nach den Ansprüchen 1 bis 6, folgende Schritte umfassend: – unmittelbares Zurückkehren zum Verteilungsschritt (A) durch Erhöhen um eine Umdrehung, vorausgesetzt, dass die Zahl (n) des Zyklus, die die Anzahl von Wiederholungen im Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung definiert, nicht den vom Hersteller festgelegten Wert (n_max) übersteigt, – Nichtdurchführen eines Schleuderns, wenn die Zahl (n) des Zyklus, die die Anzahl von Wiederholungen im Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung (n > n_max) definiert, bei unausgeglichener Beladung (DY) vor dem Übergehen in den Schleudergang (400) über dem vom Hersteller festgelegten Wert liegt.
Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung nach den Ansprüchen 10 bis 12, folgende Schritte umfassend: – Benutzen der Testdrehzahl-Messwerte (h_{abweichung(304)}) und (h_{abweichung(205)}) anstelle des Benutzens ausschließlich des Testdrehzahl-Messwertes (h_{abweichung(304)}) zum Berechnen der Beladung (Y) und der unausgeglichenen Beladung (DY).
Verfahren zum Bestimmen der unausgeglichenen Beladung nach Anspruch 1, folgenden Schritt umfassend: Erreichen einer Vorschleuderdrehzahl, die annähernd das Zweifache der Resonanzschleuderdrehzahl beträgt (301).
Waschmaschine zum Ausführen des Verfahrens der Ansprüche 1 bis 13, umfassend: – eine Trommel, in die die zu waschende Kleidung, definiert als die „Beladung" (Y), gelegt wird; – einen Motor, der die Trommel antreibt, um durch Drehen um eine Achse den Wasch- und Schleuderbetrieb auszuführen; – einen Tachogenerator, der mit dem Motor verbunden ist; – mindestens eine Mikrosteuereinrichtung, die die Wechselspannung, die von dem Tachogenerator erzeugt wird, nach der Umwandlung in Rechteckwellen als Drehzahldaten überträgt, die die Waschmaschine steuert, und die die Perioden identifiziert, welche die Anzahl von Umdrehungen der Trommel definieren, um die Berechnung des Zündwinkels (α) oder des mittleren Arbeitsverhältnisses (ψ) zu ermöglichen, vorgesehen mittels einer PI-Steuerung, des Antreibens des Motors mit einer gewünschten Anzahl von Umdrehungen pro Minute, der Benutzung und Interpretation der zeitabhängiger Weise vom Motor erzielten Daten, und der Interpretation und des Vergleichs der erfassten Daten; und – eine Elektroniksteuerkarte, die intern, extern oder in der Mikrosteuereinrichtung wenigstens eine Datenspeichereinheit umfasst, um die experimentellen Daten (S₁, S₂, S₃, S₄ ..., S_1,1, S_1,2, S_1,3, S_1,4 ...) zu speichern, die vom Hersteller eingegeben werden, und während der Herstellungs- oder Auslegungsstufe bestimmt werden; dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeglichene (Y) und die unausgeglichene Beladung (DY) während des Schleuderns in Fällen, in denen die Gesamtladekapazität der Trommel zunimmt, und wenn die Schleuderrate die Resonanzdrehzahl übersteigt, durch eine genaue Messung der unausgeglichenen Beladung (DY) bestimmt ist, die durch die Analyse der Daten erzielt wird, die unter Benutzung der Mikrosteuereinrichtung zum Ausführen der Schritte nach einem der Ansprüche 1 bis 13 während des Betriebs der Maschine mit Hilfe der Steuerkarte erfasst werden, gemäß den experimentellen Daten, die in der Datenspeichereinheit aufgezeichnet sind, derart, dass das Schleudern bei Schleuderraten mit akzeptablen Zentrifugalkräften und Vibrationsamplituden durchführbar ist, die durch die ausgeglichene und die unausgeglichene Beladung erzeugt werden können, und/oder derart, dass das Schleudern effizienter abläuft, so dass die Waschmaschine den Schleuderprozess ohne Beschädigungen in effizienterer und zuverlässigerer Weise ausführen kann.