EP0657576B1

EP0657576B1 - Automatisch gesteuerte Waschmaschine

Info

Publication number: EP0657576B1
Application number: EP94117195A
Authority: EP
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Moschütz; Ingo Dipl.-Ing. Schulze; Marianne Röhl; Frank Dipl.-Ing. Böldt
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1999-09-15
Anticipated expiration: 2014-10-31
Also published as: HRP940895A2; ES2138024T3; KR950018851A; PL306202A1; EP0657576A1; DE59408745D1; DE4342274A1; HRP940895B1; KR100348768B1; PL176927B1; TR28684A

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Bestimmen einer unerwünschten Bremsung der Wäschetrommel während eines Schleuderabschnitts in einer automatisch gesteuerten Waschmaschine mit einem Antriebsmotor, dessen Drehzahl mit einer Drehzahl-Regelschaltung auf der Basis einer Phasenanschnittsteuerung einstellbar und nach Soll- und lstdrehzahlwerten bestimmbar ist und der zum Antrieb der Wäschetrommel mit mehreren unterschiedlichen Drehzahlen zum Waschen, Spülen und Schleudern dient.

In einer bekannten Waschmaschine dieser Art (DE 36 38 498 A1) wird zur Bestimmung der Anwesenheit von Schaum mittels eines zur Niveaubestimmung bekannten Drucksensors der im sogenannten Sumpf der Waschmaschine vorhandene Druck gemessen und daraus auf Schauman- oder -abwesenheit geschlossen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch Druckstöße, die auf das im Sumpf noch vorhandene Restwasser von Seiten der Laugenpumpe her einwirken, ein so hohes Laugenniveau im Laugenbehälter vortäuschen, daß keinesfalls ein Schleudergang betrieben werden dürfte, zum Abbruch des Schleuderns führen würden. Daher ist diese Art der Schaumerkennung unsicher. Außerdem fordert die gleichzeitige Verwendung des Druckgebers zur Laugenniveauerkennung und zur Schaumerkennung mindestens einen zusätzlichen Umschalter, der den Aufwand an Bauelementen erhöht.

Aus FR-A-2 639 661 ist eine programmgesteuerte Waschmaschine bekannt, bei der man den Meßwert für die lstdrehzahl mit dem Vergleichswert für die Solldrehzahl oder den Meßwert für das Lastmoment an der Wäschetrommel mit dem vorgegebenen Vergleichswert für das Soll-Lastmoment vergleicht, um zu einer Bestimmung des Bremsmomentes der Trommel zu gelangen. In diesen Fällen sind also nur Vergleiche zwischen jeweils zwei Parametern vorgesehen. Außerdem erfordert der Vergleich zwischen Lastmomenten zusätzliche Sensoren am Antrieb oder dessen Aufhängung, weil eine Momentenmessung auf andere Weise nicht möglich ist.
Diese bekannte Lösung für die Erkennung einer Schaumbildung im Laugenbehälter hat auch einen entscheidenden Nachteil: Der Anstieg der Wäschetrommel-Drehzahl im Bereich zwischen etwa 220 und 400 min^-1 ist annähernd identisch, egal, ob sich Schaum im Laugenbehälter befindet oder nicht. Wenn nun gemäß der bekannten Waschmaschine ein Vergleich beispielsweise nur zwischen der Solldrehzahl und der lstdrehzahl stattfinden soll, dann wird man mit der Erkennung der Schaumbildung warten müssen, bis die Solldrehzahl 400 min^-1 überschritten hat. Dann entsteht nämlich erst eine Differenz zwischen den beiden Drehzahlwerten (Soll und Ist), weil dann die lstdrehzahl ab 400 min^-1 hinter der Solldrehzahl zurückbleibt.
Außerdem sind Drehzahlabweichungen überhaupt möglich durch Schwankungen von nicht beeinflußbaren Größen, wie beispielsweise die Netzspannung und die Netzfrequenz der Motorversorgung sowie durch starke Lagerreibungen, wie sie beispielweise bei hohen Unwuchten auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur sicheren Schaumerkennung in allen Schleuder-Drehzahlbereichen zu finden, die ohne zusätzliche Bauelemente auskommt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem der Steuerschaltung der Waschmaschine während eines Schleuderabschnitts ein Signal zugeführt wird, das ein Maß für eine unerwünschte Bremsung der Wäschetrommel (z.B. durch Schaumbildung) und von dem Verhältnis der folgenden Parameter des Antriebsmotor-Betriebs zueinander bestimmt ist:

a) Solldrehzahl,

b) lstdrehzahl und

c) eine belastungsabhängige elektrische Größe.

Die Drehzahlwerte liegen als elektrische Größen in der Drehzahl-Regelungsschaltung einer modernen Waschmaschine ohnehin vor und eine belastungsabhängige elektrische Größe kann ebenfalls ein in der Drehzahl-Regelungsschaltung vorhandendener Wert für den Motorstrom oder den Phasenanschnittwinkel des Motorstroms sein, so daß es für die erfindungsgemäße Schaumerkennung keiner zusätzlichen Bauteile bedarf.

In besonders vorteilhafter Weise wird die erfindungsgemäße Waschmaschine dadurch weitergebildet, daß beim Anliegen des Signals mit einer Größe, die auf das Vorhandensein einer die Trommel bremsenden Schaummenge schließen läßt, der Schleuderantrieb der Trommel zumindest für eine begrenzte Dauer ausschaltbar eingerichtet ist. Während der Ausschaltdauer des Schleuderantriebs kann der Schaum am Boden des Laugenbehälters zusammenfallen. Die verbleibenden Laugenrückstände sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Waschmaschine während der Ausschaltdauer des Schleuderantriebs durch eine Laugenpumpe abpumpbar.

Zur Beschleunigung des Schaumabbaues kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Waschmaschine während der Ausschaltdauer des Schleuderantriebs die Trommel im Schongang reversierend angetrieben werden. Der Schongang wird regelmäßig mit so niederen Drehzahlen durchgeführt, daß die Trommelbewegung keinen weiteren Schaum erzeugt, sondern die vorhandenen Schaumblasen zerschlägt.

Bei umfangreicher Schaummenge kann eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Waschmaschine für wirksame Abhilfe sorgen, bei der nach der Feststellung einer bremsenden Schaummenge ein weiterer Spülgang einleitbar ist. Große Kompaktheit oder eine große Schaummenge führen jeweils zu einem starken Bremsmoment an der Trommel, das sich aus den oben genannten drei Parametern mit ziemlicher Sicherheit auch in seinem Umfang einschätzen läßt. In Abhängigkeit von der auf diese Weise festgestellten Schaummenge kann die eine oder die andere Maßnahme eingeleitet werden. Im Verfolg solcher Maßnahmen kann auch bei Einleitung eines weiteren Spülganges in besonders vorteilhafter Weise der weitere Spülgang mit einem erhöhten Laugenniveau durchgeführt werden.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Diagrammen der Motordrehzahlen und des Motorstroms über der Zeit sind die Abhängigkeiten von Schleuderabschnitten und Schaumentwicklung gut zu erkennen.

Die Diagramme in den Figuren 1 und 2 zeigen den Verlauf des Motorstroms i über der Zeit t und der dazugehörigen Trommeldrehzahl n über der Zeit. Proportional dem dargestellten Strom durch den Trommelantriebsmotor ist der Phasenanschnittwinkel, der als Steuergröße aus der Regelungsschaltung für den Trommelantriebsmotor unmitelbar entnommen werden kann.

Für alle dargestellten Diagramme ist in einer einzigen Waschmaschine immer derselbe Wäscheposten untersucht worden. Im Diagramm der Figur 1 war der Wäscheposten zu Beginn des Schleuderabschnitts gut gespült und ohne schaumbildenden Rest-Tensidgehalt in der in der Wäsche noch vorhandenen Lauge. Beim Einschalten des Antriebsmotors und seiner Beschleunigung auf etwa 100 min^-1 ist ein nadelartiger Anstieg des Motorstroms bis auf 4,5 A zu verzeichnen, der sich danach bei ungefähr 1,2 A einstellt. Beim weiteren Beschleunigen aus 100 min^-1 bis auf etwa 240 min^-1 fällt der nadelartige Anstieg des Motorstromes i schon bedeutend kleiner aus (bis etwa 2,4 A). Hier wirkt sich die bereits eingeleitete Wäschebewegung trägheitsvermindernd aus. Bei der Ruhe-Drehzahl von etwa 240 min^-1 fällt der Motorstrom unter 1,4 A zurück. Während einer nunmehr flach ansteigenden Rampe für die Motordrehzahl bis auf etwa 800 min^-1 steigt der Motorstrom nur langsam über 1,5 A an. Beim Verharren der Trommeldrehzahl bei etwa 800 min^-1 fällt der Motorstrom wieder auf etwa 1,5 A zurück. Nach einer kurzen Ausschalt-Stromspitze geht der Motorstrom wieder auf 0 zurück und die Drehzahl fällt rasch bis auf 0 min^-1 ab.

Wenn die Ruhestrom-Messung mehr als 0 A ergibt, so liegt das daran, daß bei der Aufzeichnung der Stromdiagramme die Gesamtstromaufnahme der Waschmaschine gemessen wurde. Die Stromaufnahme ohne Motoreinschaltung beträgt jedoch nur etwa 500 mA und ist daher gegenüber der hohen Stromaufnahme des Antriebsmotors vernachlässigbar.

Der zur Aufzeichnung des Diagrammes in Figur 2 beobachtete Wäscheposten enthielt noch schaumbildende Lauge. Grundsätzlich verläuft die Strom-Kurve im Diagramm während der Schleuder-Anlaufphase bis zum Erreichen von etwa 220 min^-1 etwa so wie diejenige im Diagramm der Figur 1. Da jedoch bereits etwas Schaum zwischen dem Laugenbehälter und der sich drehenden Wäschetrommel vorhanden sein mußte, ist das Niveau der Stromaufnahme während des Drehzahl-Plateaus 100 min^-1 sowie der Abfall des Stroms nach der Nadelspitze bei der Beschleunigung auf etwa 220 min^-1 bereits deutlich höher als in den entsprechenden Abschnitten in Fig. 2. Zunächst wird aus dem Plateau von 220 min^-1 auch beim Versuch gemäß Fig. 2 die Wäschetrommel entlang einer Rampe bis etwa t = 2 min beschleunigt, wobei ihr offensichtlich bremsender Schaum entgegensteht. Dies äußert sich in einem starken Anstieg des Motorstromes bis etwas über 4,5 A, der nunmehr seine Leistungsgrenze erreicht und die Trommel nun nicht mehr gegen das vom Schaum erzeugte Bremsmoment weiter beschleunigen kann. Daher bleibt die Trommeldrehzahl bei etwa 400 min^-1 erhalten. Diese Tatsache verursacht zwei bedeutende Nachteile: Einerseits wird der Trommelmotor häufig zu hoch belastet (z.B. statt Nennleistung 300W eine tatsächliche Leistungsaufnahme von 750W). Dadurch überhitzt sich der Motor und verschleißt vorzeitig. Andererseits wird die Wäsche häufig bei reduzierter Schleuderdrehzahl nur ungenügend entwässert. Außerdem wird durch den starken mechanischen Eintrag in die abgeschleuderte Lauge durch die schleudernde Trommel die weitere Schaumbildung sehr intensiviert; die Schaumbekämpfung wird also nochmals erschwert.

Nach Abbruch des Antriebs fallen konsequenterweise der Motorstrom sowie die Wäschetrommel-Drehzahl wieder auf 0 zurück.

Bei den Aufzeichnungen für die Diagramme in den Figuren 3 und 4 ist für die Steuerung des Antriebsmotors eine erfindungsgemäße Steuerschaltung verwendet worden, der ein Signal zugeführt werden kann, das ein Maß für eine unerwünschte Bremsung, z. B. durch Schaumbildung, der Wäschetrommel ist. Darin ist erkennbar, daß bei dem für das Diagramm in Fig. 3 vorgenommenen Versuch - gleiche Wäschemenge und sonst gleiche Bedingungen vorausgesetzt - sich etwa gleiche Ergebnisse im Verhältnis der jeweiligen Drehzahlen zu den benötigten Motor-Stromwerten einstellen. Der frühere Abbruch des Drehzahlplateaus zwischen 700 und 800 min^-1 bei etwa 3 2/3 Minuten im Gegensatz zu etwas mehr als 4 Minuten im Beispiel der Fig. 1 ist auf eine Programmänderung zurückzuführen, die mit einer etwaigen Schaumbildung nichts zu tun hat.

Demgegenüber zeigt Fig. 4, daß die erfindungsgemäß ausgestaltete Steuerschaltung während der Anstiegsrampe bei etwas oberhalb von 400 min^-1 den beginnenden Schleuderabschnitt abbricht, weil der Motorstrom weit über 4,5 A angestiegen war, und die sich einstellende Drehzahl nicht mehr dem in Fig. 3 ersichtlichen Sollverlauf folgen konnte. Daraus kann also auf eine übermäßige Belastung der Wäschetrommel durch äußere Einflüsse, z. B. durch Schaumbremsung, geschlossen werden. Zur Überwachung dieser unerwünschten Betriebsbedingung kann - wie in den Diagrammen angenommen - der Anstieg des Motorstromes selbst oder der Phasenanschnittwinkel der Motor-Stromversorgung sowie des Verhältnisses der Solldrehzahl zur Istdrehzahl beobachtet werden.

Gemäß vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung kann aus diesem Abbruch des Schleuderanlaufes eine weitere Konsequenz im vorausliegenden Programmablauf geschaltet werden. Zunächst kann es wichtig sein, den Schleuderantrieb der Trommel zumindest für eine begrenzte Dauer auszuschalten. Vorteilhaft wäre, während der Ausschaltdauer des Schleuderantriebs die Laugenpumpe der Waschmaschine weiterhin anzutreiben, damit Lauge, die sich aus zusammenbrechendem Schaum weiterhin sammelt, sofort aus dem Laugenbehälter abgeführt werden kann. Lauge, die nicht mehr im Laugenbehälter verbleibt, kann an weiterer Schaumbildung nicht mehr teilnehmen.

Damit ferner die Schaumbildung bei einem anschließenden Schleudergang vermieden wird, sollte nach Feststellung einer bremsenden Schaummenge im Laugenbehälter mindestens ein weiterer Spülgang eingeleitet werden. Ein solcher weiterer Spülgang würde den Rest-Tensidgehalt der Lauge weiter herabsetzen und damit die Gefahr erneuter Schaumbildung verringern. Nach Abschluß des weiteren Spülganges könnte ein neuer Schleuderanlauf-Versuch unternommen werden. Nach Bedarf können solche weiteren Spülgänge mit einem erhöhten Laugenniveau durchgeführt werden.

Von besonderem Wert für eine komfortable Bedienung der Waschmaschine, bei der die Bremsung durch Waschmittelschaum von vornherein berücksichtigt werden könnte, wäre eine Anordnung in der Steuerschaltung, welche die Anzahl der bei Schaumentwicklung abgebrochenen Schleuderanlauf-Versuche speichert und aus gewissen Häufigkeiten von derartigen Anzahlen für zukünftige Behandlungsprozesse eine dem gelernten Erfahrungswert entsprechende Anzahl von Spülgängen der herstellerseits bereits installierten Anzahl von Spülgängen von vornherein hinzufügt. Hierbei wäre es jedoch von Vorteil, wenn nach einer festgelegten Anzahl von Behandlungsprozessen immer wieder der Versuch mit der herstellerseits installierten Anzahl von Spülgängen vorgenommen wird, um zu testen, ob die Bedienungsperson ihr Bedienungsverhalten, z.B. durch Wechsel des Waschmittels, verändert hat. Alternativ dazu kann aber die Steuerschaltung so ausgebildet sein, daß grundsätzlich die herstellerseits bereits installierte Anzahl von Spülgängen und ein Schleuderanlauf-Versuch vorgenommen werden, dann aber diesem ersten Anlaufversuch eine dem erlernten Erfahrungswert entsprechende Anzahl von Spülgängen vor dem nächsten Schleuderanlauf-Versuch nachgeschaltet ist.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer unerwünschten Bremsung der Wäschetrommel während eines Schleuderabschnitts in einer automatisch gesteuerten Waschmaschine mit einem Antriebsmotor, dessen Drehzahl mit einer Drehzahlregelschaltung einstellbar und nach Soll- und lstdrehzahlwerten bestimmbar ist und der zum Antrieb der Wäschetrommel mit mehreren unterschiedlichen Drehzahlen zum Waschen, Spülen und Schleudern dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschaltung der Waschmaschine während eines Schleuderabschnitts ein Signal zugeführt wird, das ein Maß für eine unerwünschte Bremsung der Wäschetrommel und von dem Verhältnis der folgenden Parameter des Antriebsmotor-Betriebs zueinander bestimmt ist:

a) Solldrehzahl,

b) lstdrehzahl und

c) eine belastungsabhängige elektrische Größe.
Verfahren mit einer Drehzahl-Regelschaltung auf der Basis einer Phasenanschnittsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die belastungsabhängige elektrische Größe der Phasenanschnittwinkel der Versorgungsspannung des Antriebsmotors ist.
Verfahren mit einer Drehzahl-Regelschaltung auf der Basis einer Choppersteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die belastungsabhängige elektrische Größe die Stromaufnahme des Antriebsmotors ist.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anliegen des Signals mit einer Größe, die auf das Vorhandensein einer die Trommel bremsenden Schaummenge schließen läßt, der Schleuderantrieb der Trommel zumindest für eine begrenzte Dauer ausgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ausschaltdauer des Schleuderantriebs eine Laugenpumpe weiterhin angetrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Ausschaltdauer des Schleuderantriebs die Trommel im Schongang reversierend angetrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Feststellung einer bremsenden Schaummenge mindestens ein weiterer Spülgang eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der und/oder weitere Spülgänge mit einem erhöhten Laugenniveau durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schleuderanlauf-Versuche in einer Anordnung der Steuerschaltung gespeichert und aus gewissen Häufigkeiten von derartigen Anzahlen für zukünftige Behandlungsprozesse eine dem gelernten Erfahrungswert entsprechende Anzahl von Spülgängen entweder der herstellerseits bereits installierten Anzahl von Spülgängen von vornherein hinzugefügt oder vor dem nächsten Schleuderanlauf-Versuch installiert wird.