EP0349798A2 - Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine - Google Patents

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EP0349798A2
EP0349798A2 EP89110659A EP89110659A EP0349798A2 EP 0349798 A2 EP0349798 A2 EP 0349798A2 EP 89110659 A EP89110659 A EP 89110659A EP 89110659 A EP89110659 A EP 89110659A EP 0349798 A2 EP0349798 A2 EP 0349798A2
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drum
speed
unbalance
laundry
washing machine
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Wenzel Meierfrankenfeld
Michael Finke
Wilhelm Sebeikat
Hans Fey
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Miele und Cie KG
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Miele und Cie KG
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    • D06F33/00—Control of operations performed in washing machines or washer-dryers 
    • D06F33/30—Control of washing machines characterised by the purpose or target of the control 
    • D06F33/48—Preventing or reducing imbalance or noise
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • D06F2103/00—Parameters monitored or detected for the control of domestic laundry washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F2103/26—Imbalance; Noise level
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    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/08—Control circuits or arrangements thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the spinning process of a drum washing machine according to the preamble of claim 1 (DE-OS 34 16 639).
  • the indoor unit with tub, washing drum and drive unit of a drum washing machine is a damped, oscillatory system and has resonance phenomena in certain speed ranges of the washing drum in the event of unbalance in the drum. These resonance phenomena are expressed in an increase in the vibration amplitude of the indoor unit.
  • the indoor unit may stop or the washing machine may be offset when driving through the critical speed ranges.
  • the laundry drum is accelerated from a washing speed by a gradual increase in speed to a spin speed.
  • the laundry drum then goes through the so-called laundry distribution phase, in which the laundry items are distributed as evenly as possible on the drum jacket until the laundry application speed (n A ) is reached.
  • the speed or current consumption behavior of the electric motor is evaluated by the device for measuring the unbalance.
  • the laundry drum is then accelerated from the laundry application speed to the final spin speed, the critical speed range being passed quickly with a defined speed increase.
  • DE-OS 33 29 421 discloses a method for operating a washer-extractor with an inner drum divided into chambers, the transition from a washing speed to a centrifugal speed always taking place from a specific position of the inner drum which is predetermined by the construction of the inner drum .
  • a washer-extractor there is an uneven distribution of laundry on the drum circumference due to the drum division, which leads to high imbalances.
  • the method described in DE-OS 33 29 421 is intended to provide an approximately congruent and rotationally symmetrical laundry distribution in the chambers of the inner drums in order to avoid high imbalances.
  • the disadvantage here is that the position from which the run-up for spinning takes place is predetermined by the design of the drum.
  • the object of the present invention is therefore to avoid the disadvantages described and to develop a suitable method for controlling the spinning process of a drum washing machine, in which the drum can also be spun with an impermissibly high imbalance.
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the deflection of the vibrating unit caused by the unbalance is reduced by the method for controlling the spinning process. As a result, the machine does not shift, even at high spin speeds. Likewise, the oscillatingly suspended indoor unit no longer strikes the housing of the machine.
  • a drum washing machine with an oscillatingly suspended indoor unit (1) and with a microcomputer control (2) and a device for detecting the unbalance (3) is shown schematically.
  • the laundry drum (5) is rotatably mounted in the tub (4) and is driven by the electric motor (6).
  • the fluctuations in the speed, the motor current consumption and / or the torque can be evaluated as an indication of a possible unbalance.
  • the tachometer generator (7) connected to the motor shaft generates a voltage or signals corresponding to the respective speed of the laundry drum.
  • the control variable for the triac (8) or the device for motor current control e.g. the actual voltage generated by the tachometer generator (7) is compared in a known manner with a target voltage (reference voltage) corresponding to the desired speed.
  • the triac is ignited or locked (8).
  • the laundry drum (5) passes through a laundry distribution speed range (t V ) when accelerating from a washing speed (n W ).
  • this distribution speed range the laundry is distributed well around the drum circumference, so that better drainage of the laundry and the least possible imbalance is achieved.
  • a laundry application can follow the laundry distribution speed range (t V ) speed range (t A ) with constant drum speed (n A ).
  • Any imbalance that may be present is sensed by the electronics of the washing machine in the distribution speed range and / or in the laundry supply speed range.
  • the size and the position of the unbalance are sensed by evaluating the fluctuations in the speed, the motor current and the torque in relation to the motor control.
  • the size of the change in speed is a measure of the size of the unbalance.
  • the speed, the motor current consumption and the torque provide information about the position of the unbalance in the drum.
  • the measured values are evaluated by the microcomputer control (2) as control variables for the triac (8) or the device for motor current control.
  • the measured values are evaluated on the basis of knowledge of the vibration behavior of the indoor unit (1).
  • the indoor unit (1) of the drum washing machine is a damped, oscillatory system, the deflection of which, at speeds above the critical speed (resonance speed), assumes a phase shift of 180 ° with increasing speed for excitation-related excitation.
  • the amplitudes assume a constant, unbalance-dependent value above the critical speed range; Excitation and deflection of the laundry drum almost cancel each other out due to the phase shift.
  • the system capable of oscillation takes a certain time to settle, ie until a constant oscillation amplitude of the indoor unit occurs. If the critical speed range can be passed quickly in a known manner, it has sluggish system no time to reach the high amplitudes typical for the critical speeds with corresponding excitation due to unbalance. The deflection thus lags behind the suggestion.
  • the method according to the invention is based on this knowledge insofar as the position of the unbalance sensed by the device for measuring the unbalance (3) is decisive for the point in time of the speed-increasing activation of the electric motor.
  • the acceleration value for the run-up for spinning can be reduced in an advantageous development of the invention.
  • Adjusting the acceleration to the size of the unbalance has the advantage that the electric motor is only heavily loaded in the relatively rare cases of high unbalance formation.
  • a further possibility for reducing the amplitude of the oscillating indoor unit (1) would be to use the determined position and the size of the unbalance for a corresponding acceleration of the laundry drum (5) when passing through the critical speed ranges depending on the angle of rotation of the drum.
  • the acceleration of the laundry drum (5) can be achieved in the course of a few drum revolutions when driving through the critical speed ranges by appropriate motor power control, for example the control of the triac (8), which also reduces the vibration amplitude of the indoor unit (1).
  • Corresponding acceleration is understood here to mean that the acceleration in the angular range from 60 o to 170 o (measured in the direction of rotation) is greater than zero, in the remaining angular range it goes to zero, is equal to zero or can also become negative.

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Abstract

Das Innenaggregat (1) mit Laugenbehälter (4), Wäschetrommel (5) und Antriebseinheit (6) einer Trommelwaschmaschine stellt ein gedämpft schwingungsfähiges System dar und zeigt bei einer Unwuchtbildung in der Trommel in bestimmten Dreh­zahlen Resonanzerscheinungen.
In heute gebräuchlichen Waschmaschinen wird die träge Masse des schwingenden Aggregats (1) vergrößert, um so die Amplitude des schwingfähigen Aggregats zu verringern. Das erfindungsgemäße Verfahren soll ohne eine Erhöhung der trägen Masse ein Beschleunigen der Wäschetrommel auf eine Schleuderdrehzahl auch dann ermöglichen, wenn die Einrichtung zur Messung der Unwucht das Vorhandensein einer unzulässig hohen Unwucht signalisiert.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Größe und die Position der Unwucht in der Trommel sensiert und von der Mikrocomputer-Steuerung (2) als Steuergröße für die Ein­richtung zur Motorstromregelung ausgewertet. Größe und Position der Unwucht sind maßgebend für eine drehzahler­höhende Ansteuerung des Elektromotors.
Das Verfahren ist für Waschmaschinen mit Mikrocomputer­Steuerung geeignet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-OS 34 16 639).
  • Das Innenaggregat mit Laugenbehälter, Wäschetrommel und Antriebseinheit einer Trommelwaschmaschine stellt ein gedämpft schwingungsfähiges System dar und hat in bestimmten Drehzahlbereichen der Wäschetrommel Reso­nanzerscheinungen bei einer Unwuchtbildung in der Trommel. Diese Resonanzerscheinungen äußern sich in einer Ver­größerung der Schwingungsamplitude des Innenaggregates. Je nach Größe der Unwucht in der Trommel kann es beim Durchfahren der kritischen Drehzahlbereiche zum Anschlagen des Innenaggregates oder zum Versatz des Waschautomaten kommen.
  • In einer Waschmaschine entsprechend der DE-OS 34 16 639 wird die Wäschetrommel von einer Waschdrehzahl durch eine allmähliche Drehzahlsteigerung auf eine Schleuder­drehzahl beschleunigt. Dabei durchfährt die Wäschetrommel die sogenannte Wäscheverteilphase, in der die Wäschestücke möglichst gleichmäßig am Trommelmantel verteilt werden, bis die Wäscheanlegedrehzahl (nA) erreicht ist. In der Wäscheverteilphase und/oder in dem Bereich der Wäsche­anlegedrehzahl wird von der Einrichtung zur Messung der Unwucht das Drehzahl- oder Stromaufnahmeverhalten des Elektromotors ausgewertet. Die Wäschetrommel wird dann von der Wäscheanlegedrehzahl auf die Endschleuder­drehzahl beschleunigt, wobei der kritische Drehzahlbereich schnell mit einer definierten Drehzahlsteigerung durch­fahren wird. Signalisiert die Einrichtung zur Messung der Unwucht vor oder bei dem Hochfahren auf die End­ schleuderdrehzahl das Vorhandensein einer unzulässig hohen Unwucht, muß entweder ein zusätzlicher Wäsche­verteildrehzahlbereich in den Programmablauf geschaltet oder die Endschleuderdrehzahl insgesamt auf einen niedri­geren Drehzahlwert eingestellt werden, oder das Schleudern muß entfallen.
  • Bei derartigen Waschmaschinen (DE-OS 34 16 639, 19 30 932) ist es besonders nachteilig, daß beim Vorhandensein einer Unwucht zeitaufwendige zusätzliche Wäscheverteil­phasen zugeschaltet werden und dadurch die Waschzeit verlängert wird. Gemäß der DE-OS 26 20 464 wird die Unwucht durch eine Schwankung der Motorstromaufnahme detektiert, wobei auch ein erhöhtes Drehmoment sowie ein Drehzahlabfall auftreten. Wenn trotz zusätzlicher Wäscheverteilphasen bei einer nach diesem Prinzip arbeiten­den Waschmaschine noch eine Unwucht signalisiert wird, muß mit einer niedrigeren Endschleuderdrehzahl geschleu­dert werden, was eine unzureichende Entwässerung der Wäsche zur Folge hat. Bei extrem hohen Unwuchten entfällt das Schleudern ganz.
  • In der DE-OS 33 29 421 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Wasch-Schleudermaschine mit einer in Kammern geteil­ten Innentrommel offenbart, wobei der Übergang von einer Waschdrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl immer aus einer bestimmten, durch die Konstruktion der Innentrommel vorgegeben Stellung der Innentrommel heraus erfolgt. Bei einer solchen Wasch-Schleudermaschine kommt es auf­grund der Trommelteilung zu ungleichmäßiger Wäschever­teilung am Trommelumfang, was zu hohen Unwuchten führt. Das in der DE-OS 33 29 421 beschriebene Verfahren soll für eine in etwa kongruente und rotationssymmetrische Wäscheverteilung in den Kammern der Innentrommeln sorgen, um hohe Unwuchten zu vermeiden.
  • Nachteilig ist hierbei, daß die Position, aus der der Hochlauf zum Schleudern erfolgt, durch die Ausbildung der Trommel vorgegeben ist.
  • Kommt es trotz des beschriebenen Verfahrens zu einer ungleichmäßigen Wäscheverteilung in den Kammern, treten wieder unzulässig hohe Unwuchten auf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden und ein geeignetes Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine zu entwickeln, bei dem auch mit einer unzulässig hohen Unwucht der Trommel geschleudert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Ansprüchen.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbeson­dere darin, daß durch das Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs die durch Unwucht bedingte Auslenkung des schwingenden Aggregats verringert wird. Ein Versatz der Maschine tritt dadurch auch bei hohen Schleuderdreh­zahlen nicht auf. Ebenso schlägt das schwingfähig aufge­hängte Innenaggregat nicht mehr am Gehäuse der Maschine an.
  • In den heute gebräuchlichen Waschmaschinen ist es üblich, die träge Masse des schwingenden Aggregats zu vergrößern, um so die Amplitude des schwingfähigen Systems zu ver­ringern. Bei Waschmaschinen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs können demgegenüber sogar die Zusatzmassen am Laugenbehälter verringert werden. Dadurch werden Material- und Fertigungs­kosten eingespart.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Trommelwaschmaschine und schematisch die Einrichtung zur Steuerung des Schleuder­vorgangs,
    • Fig. 2 ein Drehzahl-Zeit-Diagramm.
  • In der Fig. 1 ist eine Trommelwaschmaschine mit einem schwingfähig aufgehängten Innenaggregat (1) und mit einer Mikrocomputer-Steuerung (2) sowie einer Einrichtung zur Erfassung der Unwucht (3) schematisch dargestellt. In dem Laugenbehälter (4) ist die Wäschetrommel (5) drehbar gelagert und wird von dem Elektromotor (6) ange­trieben. Als Indiz für eine eventuell vorliegende Unwucht können die Schwankungen der Drehzahl, der Motorstromauf­nahme und/oder des Drehmoments ausgewertet werden. In dem vorliegenden Beispiel erzeugt der mit der Motorwelle verbundene Tachogenerator (7) eine der jeweiligen Drehzahl der Wäschetrommel entsprechende Spannung bzw. Signale. Um eine Steuergröße für den Triac (8) bzw. die Einrichtung zur Motorstromregelung zu erhalten, wird z.B. in bekannter Weise die vom Tachogenerator (7) erzeugte Ist-Spannung mit einer der gewünschten Drehzahl entsprechenden Soll-­Spannung (Bezugsspannung) verglichen. Je nach Regelab­weichung erfolgt ein Zünden oder Sperren des Triacs (8).
  • Wie aus dem Diagramm in Fig. 2 zu erkennen ist, durchläuft die Wäschetrommel (5) beim Beschleunigen von einer Wasch­drehzahl (nW) einen Wäscheverteildrehzahlbereich (tV). In diesem Verteildrehzahlbereich wird die Wäsche gut am Trommelumfang verteilt, damit eine bessere Entwässerung der Wäsche und eine geringstmögliche Unwucht erreicht wird. Je nach Programmsteuerung kann im Anschluß an den Wäscheverteildrehzahlbereich (tV) ein Wäscheanlege­ drehzahlbereich (tA) mit konstanter Trommeldrehzahl (nA) durchfahren werden. Im Verteildrehzahlbereich und/oder im Wäscheanlegedrehzahlbereich wird eine eventuell vor­handene Unwucht von der Elektronik der Waschmaschine sensiert. Die Sensierung der Größe und der Position der Unwucht erfolgt durch die Auswertung der Schwankungen der Drehzahl, des Motorstroms und des Drehmoments in bezug auf die Motoransteuerung. Dabei ist die Größe der Drehzahländerung ein Maß für die Größe der Unwucht. Die Drehzahl, die Motorstromaufnahme bzw. das Drehmoment geben Aufschluß über die Position der Unwucht in der Trommel.
  • Die Meßwerte wie Größe und Position der Unwucht werden von der Mikrocomputer-Steuerung (2) als Steuergrößen für den Triac (8) bzw. die Einrichtung zur Motorstrom­regelung ausgewertet. Die Auswertung der Meßwerte erfolgt auf der Grundlage der Kenntnisse über das Schwingungs­verhalten des Innenaggregats (1).
  • Das Innenaggregat (1) der Trommelwaschmaschine stellt ein gedämpft schwingungsfähiges System dar, dessen Aus­lenkung bei Drehzahlen oberhalb der kritischen Drehzahl (Resonanzdrehzahl) mit zunehmender Drehzahlerhöhung eine Phasenverschiebung von 180° zur unwuchtbedingten Anregung einnimmt. Die Amplituden nehmen oberhalb des kritischen Drehzahlbereichs einen konstanten, unwuchtab­hängigen Wert an; Anregung und Auslenkung der Wäschetrommel heben sich aufgrund der Phasenverschiebung annähernd auf.
  • Aufgrund der Trägheit benötigt das schwingungsfähige System eine gewisse Zeit um einzuschwingen, d. h. bis sich eine konstante Schwingungsamplitude des Innenaggregats einstellt. Gelingt es, den kritischen Drehzahlbereich in bekannter Weise schnell zu durchfahren, so hat das träge System keine Zeit, die für die kritischen Drehzahlen bei entsprechender durch Unwucht bedingter Anregung typischen hohen Amplituden zu erreichen. Die Auslenkung eilt somit der Anregung nach.
  • Auf dieser Erkenntnis baut das erfindungsgemäße Verfahren insofern auf, daß die von der Einrichtung zur Messung der Unwucht (3) sensierte Position der Unwucht maßgebend für den Zeitpunkt der drehzahlerhöhenden Ansteuerung des Elektromotors ist. Die drehzahlerhöhende Ansteuerung des Elektromotors erfolgt genau dann, wenn die Einrichtung zur Messung der Unwucht (3) eine maximale Motorstrom­aufnahme bzw. ein maximales Drehmoment und/oder einen Drehzahlabfall feststellt. Oberhalb der kritischen Dreh­zahl wird die Trommel auf eine vorgegebene Trommeldrehzahl beschleunigt. Versuche haben gezeigt, daß die drehzahl­erhöhende Ansteuerung in einem Bereich zwischen 60o und 170o bezogen auf die untere Totpunktlage = 0o der Trommel in Drehrichtung gemessen erfolgt.
  • In Abhängigkeit von der Größe der sensierten Unwucht kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Beschleunigungswert für den Hochlauf zum Schleudern verringert werden.
  • Das Anpassen der Beschleunigung an die Größe der Unwucht hat den Vorteil, daß der Elektromotor nur in den relativ seltenen Fällen einer hohen Unwuchtausbildung stark belastet wird.
  • Wird die Wäschetrommel durch eine sprunghaft drehzahler­höhende Ansteuerung des Elektromotors vor Erreichen der kritischen Drehzahl genau aus der Position heraus beschleunigt, die sich durch einen maximalen Drehzahl­abfall, eine maximale Motorstromaufnahme bzw. ein maxi­males Drehmoment auszeichnet, eilt in jedem Fall, bedingt durch die Trägheit des Systems, die Auslenkung der An­ regung der Trommel nach, und es stellt sich eine geringe Schwingungsamplitude des Innenaggregats (1) ein.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der Amplitude des schwingenden Innenaggregats (1) wäre, die ermittelte Position und die Größe der Unwucht für eine entsprechende Beschleunigung der Wäschetrommel (5) beim Durchfahren der kritischen Drehzahlbereiche in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Trommel zu nutzen.
  • Die Beschleunigung der Wäschetrommel (5) kann beim Durch­fahren der kritischen Drehzahlbereiche durch entsprechende Motor-Leistungsregelung, z.B. die Ansteuerung des Triacs (8), im Verlauf einiger Trommelumdrehungen erreicht werden, wodurch die Schwingungsamplitude des Innenaggre­gats (1) ebenfalls verringert wird. Unter entsprechender Beschleunigung wird hier verstanden, daß je nach Bedarf die Beschleunigung im Winkelbereich von 60o bis 170o (in Drehrichtung gemessen) größer als Null ist, im übrigen Winkelbereich gegen Null geht, gleich Null ist oder auch negativ werden kann.

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine, bei der in einem schwingfähig auf­gehängten Laugenbehälter die die Wäsche aufnehmende Trommel drehbar gelagert ist und ein Elektromotor die Trommel antreibt, mit einer den Wasch- und Schleuderbe­trieb steuernden Programmsteuereinrichtung, einer die Drehzahl des Elektromotors steuernden Drehzahlsteuerungs­einrichtung und einer Einrichtung zur Messung der Unwucht der Trommel während des Schleuderbetriebs, wobei die Trommel auf die Schleuderdrehzahl durch eine drehzahl­erhöhende Ansteuerung des Elektromotors beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trommel unmittelbar vor oder beim Hochfahren auf die Schleuderdrehzahl (nS) aus einer von der Einrichtung zur Messung der Unwucht der Trommel ermittelten Position der Unwucht heraus beschleunigt wird, wobei diese Posi­tion der Unwucht sich durch einen Drehzahlabfall, erhöhte Motorstromaufnahme und erhöhtes Drehmoment auszeichnet.
2. Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Position und die Größe der Unwucht während der Beschleunigungs- bzw. Hochlaufphase zum Schleudern im Wäscheverteil-Wäscheanlegedrehzahlbereich festgestellt werden.
3. Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drehzahlerhöhende Ansteuerung des Elektromotors sprunghaft vor Erreichen des kritischen Drehzahlbereichs erfolgt.
4. Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die drehzahlerhöhende Ansteuerung des Elektromotors beim Durchfahren des kritischen Drehzahlbereichs in Abhängigkeit des Drehwinkels der Trommel je nach Größe und Position der Unwucht durch entsprechende Leistungs­regelung erfolgt.
EP89110659A 1988-07-07 1989-06-13 Verfahren zur Steuerung des Schleudervorgangs einer Trommelwaschmaschine Expired - Lifetime EP0349798B1 (de)

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