DE68907322T2

DE68907322T2 - Verfahren zum ausbalancieren eines behälters, der um eine im wesentlichen horizontale achse rotiert.

Info

Publication number: DE68907322T2
Application number: DE89906203T
Authority: DE
Inventors: Pekka Alkuvaara; Lennart Castwall; Jorma Poikonen
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1988-05-30
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2009-05-24
Also published as: EP0371116A1; SE8802011D0; AU607338B2; WO1989012132A1; AU3684889A; DE68907322D1; SE8802011L; EP0371116B1; JPH02504483A; CA1311934C; US4991247A; SE461279B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausbalancieren eines Behälters, der um eine im wesentlichen horizontale Achse rotiert und welche von der Art ist, die im Oberbegriff des anhängenden Anspruchs 1 bezeichnet ist.
In Waschmaschinen und Schleudertrocknern stellt die Wäsche eine rotierende Masse dar, welche niemals genau im Bezug auf die Rotationsachse des rotierenden Behälters, wie der Trommel oder ähnlichem, in welchem die Wäsche eingebracht ist, ausbalanciert ist. Entsprechend entwickelt sich in der Regel ein wesentliches Ungleichgewicht, statisch und dynamisch, was zu einer Radialkraft, die um die Rotationsachse rotiert und einer Torsion, welche sich mit der Rotationsachse dreht, führt und sich in einer Ebene durch die besagte Achse befindet. Die Rotationskraft und die Torsion führen jeweils zu Oszillationen und Vibrationen, die wesentliche Probleme im Aufbau einer Waschmaschine oder eines Schleudertrockners, die dem so entstandene Sog zu widerstehen haben, mit sich bringen.
Die genannten Probleme treten auf, wenn der rotierende Behälter bei einer hohen Umdrehungsgeschwindigkeit betrieben wird, und ebenso, wenn während der Beschleunigung auf die besagte Umdrehungsgeschwindigkeit ein Geschwindigkeitswert durchlaufen wird, welcher kritisch für das rotierende System ist und bei welchem die Oszillation und Vibration eine maximale Amplitude aufweisen.
In US 3 117 926 ist eine Vorrichtung zum Ausgleichen der auftretenden Ungleichgewichtskräfte offenbart. In dieser Veröffentlichung wird eine Waschmaschine beschrieben, worin die rotierende Trommel mit Hohlräumen versehen ist, die gleichmäßig entlang des Umfangs derselben verteilt sind, und in welcher Wasser eingeführt werden kann, um das Ungleichgewicht zu kompensieren, das durch die ungleichmäßige Verteilung der Wäsche verursacht wird. In der Waschmaschine ist eine Sensoreinrichtung erforderlich, um jeweils die Größe und die Stärke des Ungleichgewichts in der rotierenden Trommel anzuzeigen. Weiterhin ist eine Einrichtung erforderlich, welche in Abhängigkeit von Informationen von der Sensoreinrichtung den richtigen Betrag von Wasser in den richtigen Hohlraum füllt. Notwendigerweise wird das verwendete Steuersystem kompliziert und kostenaufwendig.
Eine andere Vorrichtung zum Ausgleichen der Ungleichgewichtskräfte ist in GB-2 080 836 offenbart. Die Vorrichtung wirkt mit einer Trockenreinigungsmaschine zusammen, welche eine rotierende Trommel umfaßt, die mit abgedichteten Kammern versehen ist, welche um den Umfang der Trommel gleichmäßig angeordnet sind. Ein Vibrationsdetektor sendet ein Signal an eine Steuereinheit aus, welche den Betrag Flüssigkeit berechnet, der über geeignete Ventile in eine ausgewählte Kammer eingespritzt wird. Das verwendete Prinzip der Vorrichtung ist ähnlich dem, das in US-3 117 926 offenbart ist, welches die Messung des Betrages und der Richtung der Vibration und die Berechnung des Betrages der einzuspritzenden Flüssigkeit sowie die Bestimmung des auszuwählenden Kammer umfaßt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es zuerst, die aufgezeigten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren vorzusehen, bei welchem eine Sensoreinrichtung zum Abtasten der Größe und der Lage des Ungleichgewichts durch eine vereinfachte Vorrichtung ersetzt werden kann, welche nur die momentane Größe des Ungleichgewichts anzuzeigen hat.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Ausgleichen der Ungleichgewichtskräfte zur Verfügung zu stellen, das zu einer schnelleren Korrektur des angezeigten Ungleichgewichts führt und eine wesentliche Erhöhung der maximal erlaubten Drehgeschwindigkeit zuläßt.
Die genannten Aufgaben werden durch die Verwendung eines Verfahrens gelöst, das die kennzeichnenden Maßnahmen aufweist, die in Anspruch 1 angegeben sind. Bevorzugte Verfahrensschritte sind in den anhängenden Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nun im einzelnen in Verbindung mit einer Ausführungsform in Bezug auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Waschmaschinentrommel mit einer Ausbalanciervorrichtung in einer Seitenansicht.
Fig. 2 ist eine rechtshändige Seitenansicht der Trommel gemäß Fig. 1.
Fig. 3 ist eine linkshändige Seitenansicht der Trommel gemäß Fig. 1.
Fig. 4 endlich ist ein einfaches Blockdiagramm für eine Ausbalanciervorrichtung, die das Verfahren der Erfindung ausführt.
In der unten beschriebenen Ausführungsform ist eine Waschmaschinentrommel 10 für eine Rotation um eine im wesentlichen horizontale Rotationsachse 11 gelagert. Die Trommel, die in einer Frontladewaschmaschine zu verwenden ist, ist an ihrer linken Seite in Fig. 1 offen, um Einladen der Wäsche zu ermöglichen. An ihrer gegenüberliegenden Seite ist die Trommel in einem Lager 12 gelagert, das an einer Endblende 13 vorgesehen ist, welches mit der Wanne 14 eine integrierte Einheit bildet. Die Wanne nimmt die Trommel 10 auf und ist nur schwach angedeutet in den Fig. 1 bis 3.
Die Trommel 10 hat drei Behälter 15, welche an ihrem Umfang angeordnet sind und zu welchen Wasser zugeführt werden kann, um jegliches Trommelungleichgewicht, das auftreten kann, auszugleichen. Die Behälter sind gleichmäßig entlang des Umfangs der Trommel verteilt, d.h. mit einem Winkelabstand von 120º. Für die Zuführung von Wasser zu den Behältern über Magnetventile 17 sind drei Wasserleitungen 16, eine für jeden Behälter, mit einem Wasserzufuhrsystem verbunden. Jede der Wasserleitungen 16 öffnet sich vor einem offenen Ring 18, welcher mit der Trommel rotiert und welcher über einen Kanal 19 mit seinem jeweiligen Behälter verbunden ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird Flüssigkeit in den Behälter 15 über eine Öffnung 20 in der rechten Endwand eingeführt, wobei die Öffnung nahe an derjenigen der Grenzwände des Behälters vorgesehen ist, die am nächsten zur Rotationsachse ist. Das Ableiten aus den Behältern kann über einen Ring 22 bewirkt werden, welcher ähnlich den Ringen 18 ist, jedoch am offenen Ende der Trommel vorgesehen ist und die Ladeöffnung umgibt. Der Behälter ist mit dem Ring 22 über einen Öffnung 23 verbunden, die sich im wesentlichen auf dem gleichen Niveau in dem Behälter befindet, wie die Öffnung 20. Die gewählte Lage für die Öffnung 23 in dem Behälter ergibt sich daraus, daß Wasser aus dem Kontainer abgeleitet werden kann, wenn die Trommel in der Position angehalten wurde, die in Fig. 1 gezeigt ist. Das Ablassen kann auch stattfinden, wenn die Trommel langsam rotiert. Im Falle, daß die Trommel mit hoher Geschwindigkeit rotiert, wird die Flüssigkeit in dem Behälter gegen den Umfang der Trommel gezwungen und wird dadurch im Behälter gehalten.
Das Verfahren zum Ausbalancieren gemäß der Erfindung wird nun beschrieben. Es wird angenommen, daß die Trommel 10 mit Wäsche beladen wurde und daß ein automatisches Waschprogramm einschließlich einer Waschphase, einer Spülphase und einer Schleuderphase bis zu dem Punkt ausgeführt wurde, wo nur noch die Schleuderphase übrig ist.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß die Trommel nicht auf die Enddrehgeschwindigkeit in einem einzigen Schritt beschleunigt wird, sondern in mehreren Schritten, wobei in jedem Schritt die Ausbalancierung durchgeführt wird, und wo der nächste Schritt nicht durchgeführt wird, bis sich das Ungleichgewicht unter einem bestimmten Wert befindet. In diesem Beispiel wurden acht Schritte entsprechend den folgenden Drehgeschwindigkeiten gewählt: n&sub1; = 124 rpm n&sub2; = 175 rpm n&sub3; = 240 rpm n&sub4; = 330 rpm n&sub5; = 460 rpm n&sub6; = 635 rpm n&sub7; = 880 rpm n&sub8; = 1200 rpm
Bei jedem Schritt wird das Ausbalancieren ausgeführt durch Einführen eines vorbestimmten Betrages von Wasser in einen der Behälter 15. Der vorbestimmte Betrag wird abgemessen durch Öffnen von einem der Magnetventile während einer vorbestimmten Zeitdauer. In derselben Weise wird der zu versorgende Behälter durch das Magnetventil bestimmt, das betrieben wird. Die Größe des Ungleichgewichts wird durch einen Vibrationssensor festgestellt, welcher auf verschiedene Arten ausgeführt werden kann. In dem Beispiel wird ein Vibrationssensor 24 (Fig. 4) verwendet, in welchem eine Spannung erzeugt wird, die die Größe des Ungleichgewichts darstellt. Der Vibrationssensor des Beispiels wurde durch die Karl Schenk AG unter dem Namen "Vibrometer 20" hergestellt. Die Sensorspannung wird einem Mikrokomputer 25 zugeführt, welcher den erforderlichen Vergleich zwischen den gemessenen Werten des Sensors vor und nach Einführung des Wassers in irgendeinen der Behälter und außerdem zwischen dem Meßwert und dem vorbestimmten Bezugswert, der das höchste erlaubte Ungleichgewicht darstellt. Der Bezugswert kann verschieden für die verschiedenen Drehgeschwindigkeiten n&sub1; bis n&sub8; sein. Der Mikrokomputer gibt Steuersignale aus, welche zu einer Steuereinheit 26 zugeführt werden. Diese Einheit steuert einen Drehmotor 27, welcher die Waschmaschinentrommel 10 antreibt und vom DC-Motor-Typ ist.
Ein typischer Ausbalanciervorgang kann in der folgenden Weise durchgeführt werden. Der Mikrokomputer aktiviert eines der Magnetventile 17 während einer bestimmten Zeitdauer, um den vorbestimmten Betrag von Wasser, der in den entsprechenden Behälter 15 durch die Wasserleitung 16, den Ring 18, den Kanal 19 und die Öffnung 20 eingeführt wird. Dann wird das Signal von dem Vibrationssensor gelesen und der Mikrokomputer bestimmt, ob das Ungleichgewicht abgenommen hat infolge der vorbestimmten Betrages von Wasser, der in den Behälter eingeführt wurde. Wenn ja, wird eine andere Dosis des vorbestimmten Betrages von Wasser in denselben Behälter eingeführt und eine neue Bestimmung durch den Mikrokomputer ausgeführt. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis keine weitere Verminderung des Ungleichgewichts mehr festgestellt werden kann. In einem nächsten Schritt aktiviert der Mikrokomputer das nächste Magnetventil, so daß der vorbestimmte Betrag von Wasser in den nächsten Behälter eingeführt wird, der wiederholt gefüllt wird, bis keine weitere Verminderung des Ungleichgewichts mehr festgestellt werden kann. Dieser Vorgang wiederholt sich dann für den verbleibenden Behälter usw. für die anderen, bis der Wert, der vom Vibrationssensor gelesen wird, unterhalb eines vorbestimmten Bezugswertes liegt, entsprechend dem höchsten erlaubten Ungleichgewicht. Danach wird ein Signal zur Steuereinheit 26 gegeben, um den Motor 27 auf die nächsthöhere Drehgeschwindigkeit zu regeln. In der beschriebenen Weise werden die Ausbalanciervorgänge wiederholt für jede Drehgeschwindigkeit, bis die höchste Geschwindigkeit eingeschaltet ist und das Ausbalancieren durchgeführt wurde. Der Vergleich zwischen dem momentanen Meßwert und dem Bezugswert, der dem höchsten erlaubten Ungleichgewicht entspricht, findet regelmäßig statt, wenn der Vergleich zwischen den Meßwerten vor und nach einer Einfüllsequenz durchgeführt wurde. Das Einschalten der nächsthöheren Drehgeschwindigkeit findet statt, sobald der Meßwert niedriger als der Bezugswert ist. Dies kann schon nach Einführen der ersten Dosis in den ersten Behälter der Fall sein.
Gemäß einem modifizierten Verfahren kann zusätzlich zu dem Vergleich zwischen den Meßwerten vom Vibrationssensor vor und nach Einführen des vorbestimmten Betrags von Wasser in einen Behälter noch ein anderer Vergleich durchgeführt werden. Dieser Vergleich wird zwischen den Meßwerten ausgeführt, die nach dem besagten Einführen des vorbestimmten Betrages von Wasser genommen wurden, und dem niedrigsten Meßwert, der während des vollständigen vorangegangenen Ausbalanciervorgangs gelesen wurde. Dann ist ein weiteres Kriterium für eine andere Dosis des vorbestimmten Betrages von Wasser, der in den Momentanbehälter einführt werden soll, daß der zusätzliche Vergleich keine Zunahme des Meßwertes ergibt. Das bedeutet, daß der letzte Meßwert kleiner oder gleich dem niedrigsten Meßwert während des vorangegangenen Teils des Ausbalanciervorgangs sein kann.
In dem Mikrokomputer wird ein weiterer Bezugswert gespeichert, welcher ein Grenzwert entsprechend einem Ungleichgewicht ist, das ein Risiko für das oszillierende System darstellt. Während jedes Ausbalanciervorganges wird wiederholt ein Vergleich zwischen dem Meßwert von dem Vibrationssensor und dem Grenzwert durchgeführt. Im Falle, daß der Grenzwert überschritten wird, wird der Motor 27 angehalten und die Behälter werden entleert, entweder jeder Behälter zu einer Zeit, während die Position von Fig. 1 eingenommen wird, oder durch Drehen der Trommel bei einer niedrigeren Geschwindigkeit. Diese Behälter werden immer vor jeder Drehphase entleert und geeigneterweise auch nach dieser Phase. Im Falle, daß der Grenzwert überschritten wurde und daß die Behälter abgelassen wurden, wird auch die Wanne 14 der Maschine abgelassen, bevor die Trommel erneut auf ihre niedrigste Drehgeschwindigkeit angetrieben wird.
Das beschriebene Ausbalancierverfahren kann in automatischen Waschmaschinen und Schleudertrockern verwendet werden, die verschiedene Typen von Steuervorrichtungen aufweisen. Der in dem Beispiel verwendete Mikrokomputer kann durch einen Standardlogikschaltkreis oder einen Mikroschaltkreis ersetzt werden, welcher speziell für diesen Zweck ausgelegt ist. Außerdem kann der Vibrationssensor 24 durch einen Ungleichgewichtsdetektor jeglicher Art ersetzt werden. Z.B. können Änderungen im Motorstrom aufgrund des Ungleichgewichtes verwendet werden, um die Größe des Ungleichgewichts zu bestimmen.
Zusammengefaßt hat im praktischen Test das beschriebene Ausbalancierverfahren gezeigt, daß es zu so niedrigen Werten des Ungleichgewichtes führt, daß die Drehgeschwindigkeit im wesentlichen erhöht werden kann ohne das Risiko von unerlaubten Belastungen auf den Teilen der Maschine, die das oszillierende System umfassen, einschließlich der Wanne und der rotierenden Trommel.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung des Gleichgewichts bei einem Behälter, vorzugsweise einer Waschmaschinentrommel, der um eine im wesentlichen horizontale Achse (11) rotiert, wobei der Behälter mit Hohlräumen (15) versehen ist, die gleichmäßig entlang seiner Peripherie verteilt sind und Öffnungen (20) aufweisen, durch welche wahlweise Flüssigkeit in den jeweiligen Hohlraum eingeführt werden kann, und wobei ein Sensor (24) vorgesehen ist, der die Vibrationen erfühlt, die durch die Rotation der Trommel verursacht werden, und der ein elektrisches Signal aussendet, dessen Größe ein Maß für die Größe der Vibrationen ist, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- der Behälter (10) wird dazu gebracht, mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit zu rotieren, und das Sensorsignal wird gelesen,

- eine vorbestimmte Menge Flüssigkeit wird in einem zufällig gewählten Hohlraum (15) entlang der Peripherie des Behälters eingeführt,

- das Sensorsignal wird erneut gelesen und der Wert mit dem vorher gelesenen Wert verglichen,

- wenn der Wert kleiner als der Vorangegangene ist, wird eine andere Dosis der vorbestimmten Flüssigkeitsmenge in den gewählten Hohlraum eingeführt, wohingegen die vorbestimmte Menge in den Hohlraum, der entlang der Peripherie als nächstes folgt, eingeführt wird, wenn der Wert größer oder gleich dem vorangegangenen Wert ist,

- die Reihenfolge des nacheinander erfolgten Einfüllens der Flüssigkeit in die verschiedenen Hohlräume und des Lesens des Sensorsignals wird wiederholt, bis das Sensorsignal kleiner als ein vorbestimmter zulässiger Wert ist,

- der Behälter (10) wird mit einer zweiten Rotationsgeschwindigkeit in Rotation versetzt, die größer als die erste ist,

- die Folge des abwechselnden Füllens der Flüssigkeit in die verschiedenen Hohlräume, Lesen des Sensorsignals und Vergleichen des aktuellen Wertes mit dem Vorangegangenen wird für verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten wiederholt, bis die erwünschte höchste Rotationsgeschwindigkeit erreicht wurde und das Sensorsignal einen Wert hat, der kleiner als der Vorbestimmte ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Start eines Rotationsbetriebes die Hohlräume (15), die entlang der Peripherie der Trommel angeordnet sind, von der Flüssigkeit entleert werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (15) von der Flüssigkeit sowohl vor wie auch nach dem Rotationsbetrieb entleert werden.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwert - der Grenzwert - des Sensorsignals bestimmt wird, der dem größten erlaubten Ungleichgewicht entspricht, daß während des Rotationsbetriebs das Sensorsignal wiederholt mit dem Grenzwert verglichen wird, daß, wenn der Grenzwert überschritten wird, der Rotationsbetrieb unterbrochen wird und alle Hohlräume von Flüssigkeit entleert werden, und daß ein neuer Rotationsbetrieb begonnen wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Meßwerte der Sensorsignale wiederholt während der Zeitabschnitte Tx + Ty gelesen werden, wobei Tx eine Zeitdauer ist, in welcher eine Dosis der vorbestimmten Menge in einen Hohlraum eingeführt wird, und Ty die Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einfüllungen ist, daß der niedrigste Wert in jedem Zeitabschnitt Tx + Ty gespeichert wird, daß nach jedem Zeitabschnitt Tx + Ty in einem ersten Vergleich der gespeicherte Wert aus diesem Zeitabschnitt mit dem gespeicherten Wert des unmittelbar vorangegangenen Zeitabschnitts verglichen wird, und in einem zweiten Vergleich der gespeicherte Wert mit dem niedrigsten aller zuvor gespeicherten Werte verglichen wird, wobei das Einfüllen einer anderen Dosis in einen Hohlraum (15), nachdem eine erste Dosis des vorbestimmten Wertes in diesen Hohlraum eingeführt wurde, von dem ersten Vergleich abhängt, ob er eine Zunahme des Sensorsignals und zur gleichen Zeit der zweite Vergleich keine Zunahme des Sensorsignals anzeigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vergleich nur bei einer niedrigeren Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird.