EP0750065A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Unwucht bei einer Trommelwaschmaschine - Google Patents

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EP0750065A1
EP0750065A1 EP96106878A EP96106878A EP0750065A1 EP 0750065 A1 EP0750065 A1 EP 0750065A1 EP 96106878 A EP96106878 A EP 96106878A EP 96106878 A EP96106878 A EP 96106878A EP 0750065 A1 EP0750065 A1 EP 0750065A1
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unbalance
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riser
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    • D06F39/08—Liquid supply or discharge arrangements
    • D06F39/087—Water level measuring or regulating devices

Definitions

  • the invention relates to a device for determining the imbalance of a loaded drum in a washing machine with a swinging suspended tub, in which the drum is rotatably supported and driven by a motor.
  • the invention relates to a method for determining the unbalance in such a washing machine.
  • the invention also relates to a method for controlling the spinning process in such a washing machine.
  • a washing machine with a level sensor which consists of a riser arranged in the drain area of the tub and a pressure measuring device connected to it.
  • the invention presents the problem of disclosing a device or a method for determining the unbalance of the type mentioned at the outset, which can be used in a simple manner and in a wide speed range.
  • the invention has the problem of disclosing a method for controlling the spinning process of a washing machine using a device for determining the unbalance of the type mentioned at the beginning, in which the dewatering of unbalances is taken into account.
  • An expedient development of the device results from the arrangement of a membrane transverse to the flow direction in the riser. This results in a simple, easy-to-manufacture arrangement for generating an unbalance-dependent pressure signal component.
  • the arrangement of openings in the membrane avoids falsification of the quasi-static signal for level measurement.
  • a plurality of devices for generating pressure signals dependent on the vibrations of the tub are arranged in the riser, their natural frequencies being matched to different speed ranges of the drum speed. This ensures that a sufficiently amplified dynamic signal component is generated in each of these speed ranges.
  • the pressure sensor of the level sensor of the washing machine is used. This saves the cost of an additional sensor.
  • the drum (1) is rotatably mounted in the tub (2) in a known manner. It is driven by a motor (3).
  • a tachometer generator (4) coupled to the motor (3) picks up a motor speed signal for control purposes.
  • a riser (6) is arranged at the outflow area (5) of the tub (2), at the other end of which there is an analog pressure sensor (7).
  • the water supply is shown in simplified form in the drawing, so that only the inflow through the detergent dispenser drawer (8) is symbolized.
  • the signal outputs (9) of the tachometer generator (4) and the analog pressure sensor (7) are connected to the program control (10) of the washing machine.
  • the arrangement of a membrane (13) loaded with a weight (14) in the riser (6) in front of the pressure sensor (7) creates a system which, in addition to the quasi-static pressure changes caused by level differences in the washing liquid in the tub (2) , also reacts to accelerations of the tub (2) - riser (6) system. Since these accelerations are caused primarily by deflections of the drum (1) due to unbalance, the dynamic signal component of the pressure sensor (7) represents the size of the unbalance of the laundry in the drum (1). Falsification of the quasi-static signal component is prevented by making openings (11) in the membrane (13).
  • FIG. 2 shows an enlarged view of a riser (6) in which two weight-loaded membranes (13a, b) are arranged. Due to the selection of certain weights (14) and / or spring constants of the membrane (13), these have natural frequencies which are matched to different speed ranges.
  • a high-resolution pressure sensor (7) preferably an analog pressure sensor (7), must be used as the pressure sensor (7) in order to be able to detect the dynamic signal components. So that both the water level and the unbalance-related deflections of the tub (2) can be sensed, the quasi-static and dynamic signal components must be separated in the program control (10). For this reason, a microprocessor controller (10) is preferably used as the control device.
  • FIG. 3 shows a speed-time diagram to explain the method according to the invention for controlling the spinning process.
  • the drum (1) is first accelerated from the washing speed n W (approx. 50 rpm) to a first measuring speed n 1 ( ⁇ 100 rpm) below the resonance speed n R (300-500 rpm).
  • the laundry must lie against the drum jacket at this speed (n 1 ), so that any imbalances have already formed.
  • the unbalance is determined by the microprocessor control (10). This can advantageously be done by the method described above.
  • the drum (1) is further accelerated to a second measuring speed n 2 (800 rpm) above the resonance speed n R (-). Since the unbalance is checked again here, the unbalance limit can be set significantly higher than in the known single-stage unbalance determination method.
  • the microprocessor control (10) brakes the drum (1) to such an extent that the contact speed n A is undershot and the laundry can be redistributed. Then the spin cycle starts again ( ⁇ - ⁇ - ⁇ ).

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht einer beladenen Trommel (1) in einer Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter (2), in welchem die Trommel (1) drehbar gelagert und mit Hilfe eines Motors (3) angetrieben wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Unwucht in einer solchen Waschmaschine. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses bei einer solchen Waschmaschine. Um die Unwucht in einem breiten Drehzahlspektrum ermitteln zu können und insbesondere die Entwässerung von Unwuchten zu berücksichtigen, wird vorgeschlagen, daß bei einem an sich bekannten Niveausensor, bestehend aus einer im Abflußbereich des Laugenbehälters (2) angeordneten Steigleitung (6), an welche ein Drucksensor (7) angeschlossen ist, in der Steigleitung (6) mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines von den Schwingungen des Laugenbehälters (2) abhängigen Drucksignals angeordnet ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht einer beladenen Trommel in einer Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter, in welchem die Trommel drehbar gelagert und mit Hilfe eines Motors angetrieben wird. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Unwucht in einer solchen Waschmaschine. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses bei einer solchen Waschmaschine.
  • Bei Trommelwaschmaschinen entstehen durch ungünstige Wäscheverteilung Unwuchten. Diese verursachen insbesondere während des Schleuderprozesses starke Bewegungen des schwingend aufgehängten Laugenbehälters. Im Extremfall kann dies zum Anschlagen des Laugenbehälters am Gehäuse, zu starken Lagerbeanspruchungen und so zu Beschädigungen der Maschine führen. Zur Verhinderung von unwuchtbedingten Schäden an der Waschmaschine ist es bekannt, die Größe der Unwucht zu sensieren und das Schleudem bei Überschreitung einer vorgegebenen Unwuchtschwelle abzubrechen, um eine Neuverteilung der Wäsche vorzunehmen.
  • Zur Sensierung der Unwuchtgröße wurde bereits vorgeschlagen (EP 0 091 336 A1), das Fehlersignal der Regelabweichung zur Unwuchtbestimmung auszuwerten. Mit diesem Verfahren ist nur eine Sensierung von Unwuchten im Drehzahlbereich unterhalb der Resonanzdrehzahl möglich. Bei hohen Drehzahlen (> 300 Upm) kann die Unwuchtgröße nicht mehr bestimmt werden, da hier die Regelabweichungen kaum meßbar sind. Aus diesem Grund muß eine endgültige Entscheidung über den weiteren Verlauf des Schleuderprogramms bereits im unterkritischen Drehzahlbereich getroffen werden. Aus Sicherheitsgründen führt dies häufig zu einem nicht notwendigen Abbruch des Schleuderprozesses. Im überkritischen Bereich oberhalb der Resonanzdrehzahl wird nämlich im Regelfall die unwuchtbildende Wäsche entwässert und damit die Unwucht vermindert.
  • Weiterhin ist es bei den vorgenannten Waschmaschinen bekannt, das Abbrechen von Schleuderanläufen durch zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen (verstärkte Dämpfung, bessere Lager) einzuschränken. Dies führt jedoch zu einer Verteuerung der Herstellungskosten.
  • Aus der DE 30 02 786 A1 ist eine Waschmaschine mit einem Niveausensor bekannt, der aus einer im Abflußbereich des Laugenbehälters angeordneten Steigleitung und einer daran angeschlossenen Druckmeßeinrichtung besteht.
  • Der Erfindung stellt sich das Problem, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Bestimmung der Unwucht der eingangs genannten Art zu offenbaren, welche auf einfache Art und Weise und in einem breiten Drehzahlspektrum angewendet werden können. Insbesondere stellt sich der Erfindung das Problem, ein Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses einer Waschmaschine unter Verwendung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht der eingangs genannten Art zu offenbaren, bei dem die Entwässerung von Unwuchten berücksichtigt wird.
  • Erfindungsgemäß werden diese Probleme durch eine Vorrichtung oder durch Verfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht und mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Vorteile erreicht:
    • Die gewünschte Schleuderenddrehzahl wird häufiger erreicht;
    • die Lebensdauer der Waschmaschine wird durch die geringere Belastung verlängert;
    • die Sicherheitsvorkehrungen an den Verschleißteilen der Waschmaschine können bei gleichbleibender Lebensdauer verringert werden.
  • Eine zweckmäßige Weiterbildung der Vorrichtung ergibt sich durch Anordnung einer Membran quer zur Durchflußrichtung in der Steigleitung. Hierdurch erfolgt eine einfache, leicht zu fertigende Anordnung zur Erzeugung eines unwuchtabhängigen Drucksignalanteils. Daneben ist es vorteilhaft, die Membran mit einem Gewicht zu versehen, um den dynamischen Signalanteil auf einfache Weise zu verstärken. Durch die Anordnung von Öffnungen in der Membran wird eine Verfälschung des quasistatischen Signals zur Niveaumessung vermieden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in der Steigleitung mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung von von den Schwingungen des Laugenbehälters abhängigen Drucksignalen angeordnet, wobei deren Eigenfrequenzen an unterschiedliche Drehzahlbereiche der Trommeldrehzahl abgestimmt sind. Hierdurch wird gewährleistet, daß in diesen Drehzahlbereichen jeweils ein ausreichend verstärkter dynamischer Signalanteil erzeugt wird.
  • In einer vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Unwucht wird der Drucksensor des Niveausensors der Waschmaschine verwendet. Hierdurch werden die Kosten für einen zusätzlichen Sensor eingespart.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Waschmaschine mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht;
    Figur 2
    die Steigleitung bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung als vergrößerte Einzelheit;
    Figur 3
    den Ablauf eines Schleuderprogramms in Abhängigkeit von der sensierten Unwucht anhand eines Drehzahl-/Zeit-Diagramms
  • Die Trommel (1) ist in bekannter Weise im Laugenbehälter (2) drehbar gelagert. Sie wird durch einen Motor (3) angetrieben. Ein mit dem Motor (3) gekoppelter Tachogenerator (4) greift ein Motordrehzahlsignal zur Regelung ab.
  • Zur Wasserstandsmessung ist am Abflußbereich (5) des Laugenbehälters (2) eine Steigleitung (6) angordnet, an deren anderem Ende sich ein analoger Drucksensor (7) befindet. Der Wasserzulauf ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt, so daß nur der Zufluß über den Waschmitteleinspülkasten (8) symbolisiert ist. Die Signalausgänge (9) des Tachogenerators (4) und des analogen Drucksensors (7) sind mit der Programmsteuerung (10) der Waschmaschine verbunden.
  • Durch die Anordnung einer mit einem Gewicht (14) belasteten Membran (13) in der Steigleitung (6) vor dem Drucksensor (7) wird ein System geschaffen, welches neben den quasistatischen Druckänderungen, die durch Niveauunterschiede der Waschflüssigkeit im Laugenbehälter (2) hervorgerufen werden, auch auf Beschleunigungen des Systems Laugenbehälter (2) - Steigleitung (6) reagiert. Da diese Beschleunigungen in erster Linie durch unwuchtbedingte Auslenkungen der Trommel (1) hervorgerufen werden, repräsentiert der dynamische Signalanteil des Drucksensors (7) die Größe der Unwucht der in der Trommel (1) befindlichen Wäsche. Durch die Anbringung von Öffnungen (11) in der Membran (13) wird eine Verfälschung des quasistatischen Signalanteils verhindert.
  • Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Steigleitung (6), in der zwei gewichtsbelastete Membranen (13a,b) angeordnet sind. Diese besitzen durch die Wahl bestimmter Gewichte (14) und/oder Federkonstanten der Membran (13) Eigenfrequenzen, die auf unterschiedliche Drehzahlbereiche abgestimmt sind.
  • Als Drucksensor (7) muß ein hochauflösender Drucksensor (7), vorzugsweise ein analoger Drucksensor (7) verwendet werden, um die dynamischen Signalanteile erfassen zu können. Damit sowohl das Wasserniveau als auch die unwuchtbedingten Auslenkungen des Laugenbehälters (2) sensiert werden können, muß in der Programmsteuerung (10) eine Trennung des quasistatischen und des dynamischen Signalanteils vorgenommen werden. Aus diesem Grund wird als Steuereinrichtung vorzugsweise eine Mikroprozessorsteuerung (10) eingesetzt.
  • Figur 3 zeigt ein Drehzahl-Zeit-Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Schleuderprozesses. Die Trommel (1) wird zunächst von der Waschdrehzahl nW (ca. 50 Upm) auf eine erste, unterhalb der Resonanzdrehzahl nR (300-500 Upm) liegende Meßdrehzahl n1 (< 100 Upm) beschleunigt. Die Wäsche muß bei dieser Drehzahl (n1) am Trommelmantel anliegen, so daß sich eventuelle Unwuchten bereits ausgebildet haben. Bei Erreichen dieser ersten Meßdrehzahl (n1) zum Zeitpunt t1 wird die Unwucht von der Mikroprozessorsteuerung (10) bestimmt. Dies kann vorteilhafterweise durch das vorbeschriebene Verfahren erfolgen. Liegt die ermittelte Unwucht unterhalb eines vorgegebenen Unwuchtgrenzwertes, wird die Trommel (1) weiter auf eine zweite Meßdrehzahl n2 (800 Upm) oberhalb der Resonanzdrehzahl nR beschleunigt (―). Da hier eine erneute Überprüfung der Unwucht erfolgt, kann der Unwuchtgrenzwert wesentlich höher als bei den bekannten einstufigen Unwuchtbestimmungsverfahren gesetzt werden.
  • Wird der Unwuchtgrenzwert bei der Messung zum ersten Zeitpunkt t1 überschritten, bremst die Mikroprozessorsteuerung (10) die Trommel (1) soweit ab, daß die Anliegedrehzahl nA unterschritten wird und eine Neuverteilung der Wäsche vorgenommen werden kann. Anschließend erfolgt ein erneuter Schleuderanlauf (● - ● - ●) .
  • Bei Erreichen der zweiten Meßdrehzahl (n2) zum Zeitpunt t2 wird nochmals die Unwucht von der Mikroprozessorsteuerung (10) bestimmt. Anschließend wird die Trommel (1) auf eine Enddrehzahl nE beschleunigt, die von der Größe der jetzt herrschenden Unwucht abhängig ist.
  • Zur Bestimmung der beiden Unwuchtwerte in verschiedenen Drehzahlbereichen eignet sich in besonderer Weise die in Figur 2 gezeigte Vorrichtung. Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Unwucht nur im überkritischen Drehzahlbereich anzuwenden und im unterkritischen Drehzahlbereich wie eingangs beschrieben die Regelabweichung des Motors (3) auszuwerten. Außerdem ist es möglich, nach der zweiten Meßdrehzahl n2 weitere Unwuchtmessungen vorzunehmen. Auf diese Weise kann eine Abstufung des Drehzahlverlaufs erfolgen. Hierbei wird zunächst eine Drehzahl ni angesteuert, dann der Unwuchtwert Ui ermittelt und anschließend eine Drehzahl ni(Ui) angesteuert. Bei ausreichender Schnelligkeit des Rechners der Mikroprozessorsteuerung (10) kann diese Abstufung soweit aufgelöst werden, daß eine nahezu kontinuierliche Überwachung der Unwucht erfolgt und ein vom jeweiligen Unwuchtwert abhängiger Drehzahlverlauf gewählt wird. Dabei kann, abhängig vom Grad der Überschreitung eines festgesetzten Unwuchtgrenzwertes,
    • der Schleuderprozeß abgebrochen;
    • die Drehzahl reduziert,
    • die Drehzahl beibehalten,
    oder
    • die Drehzahl erhöht werden.
  • Durch das vorbeschriebene Verfahren kann zu jeder Zeit die Reduzierung von Unwuchten durch Entwässerung während des Schleuderhochlaufs berücksichtigt werden.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Bestimmung der Unwucht einer beladenen Trommel (1) in einer Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter (2), in welchem die Trommel (1) drehbar gelagert und mit Hilfe eines Motors (3) angetrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einem an sich bekannten Niveausensor, bestehend aus einer im Abflußbereich des Laugenbehälters (2) angeordneten Steigleitung (6), an welche ein Drucksensor (7) angeschlossen ist, in der Steigleitung (6) mindestens eine Vorrichtung zur Erzeugung eines von den Schwingungen des Laugenbehälters (2) abhängigen Drucksignals angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Steigleitung (6) mindestens eine Membran (13) quer zur Durchflußrichtung angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Membran(en) (13) mit einem Gewicht (14) versehen ist (sind).
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Membran(en) (13) mit mindestens einer Öffnung (11) versehen ist (sind).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in der Steigleitung (6) mehrere Vorrichtungen zur Erzeugung von von den Schwingungen des Laugenbehälters (2) abhängigen Drucksignalen angeordnet sind, wobei deren Eigenfrequenzen an unterschiedliche Drehzahlbereiche der Trommeldrehzahl abgestimmt sind.
  6. Verfahren zur Bestimmung der Unwucht unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der dynamische Signalanteil eines mit dem Laugenbehälter (2) in Verbindung stehenden Drucksensors (7) ausgewertet wird, wobei die von den Schwingungen des Laugenbehälters (2) erzeugten Druckschwankungen als Maß für die Unwucht herangezogen werden
  7. Verfahren nach Anspruch 6 unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  8. Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses einer Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter (2), in welchem eine Trommel (1) zur Aufnahme von Wäsche drehbar gelagert ist, mit einem Motor (3) zum Antrieb der Trommel (1) unter Verwendung einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens zur Bestimmung der Unwucht der beladenen Trommel (1), insbesondere einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trommel (1) mit einer unterhalb der Resonanzdrehzahl nR liegenden ersten Meßdrehzahl n1 angetrieben wird, bei der die Wäsche bereits am Trommelmantel anliegt und die Größe eines ersten Unwuchtwertes ermittelt wird,
    daß bei Überschreiten eines Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert der Schleuderprozeß abgebrochen und neu gestartet wird oder,
    daß bei Unterschreiten des Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert eine Beschleunigung der Trommel (1) auf eine oberhalb der Resonanzdrehzahl nR liegende zweite Meßdrehzahl n2 erfolgt, bei der die Größe eines zweiten Unwuchtwertes ermittelt wird, und daß die Trommel (1) auf eine vom zweiten Unwuchtwert abhängige Enddrehzahl nE beschleunigt wird.
  9. Verfahren zur Steuerung des Schleuderprozesses einer Waschmaschine mit einem schwingend aufgehängten Laugenbehälter (2), in welchem eine Trommel (1) zur Aufnahme von Wäsche drehbar gelagert ist, mit einem Motor (3) zum Antrieb der Trommel (1) unter Verwendung einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens zur Bestimmung der Unwucht der beladenen Trommel (1), insbesondere einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Trommel (1) mit einer unterhalb der Resonanzdrehzahl nR liegenden ersten Meßdrehzahl n1 angetrieben wird, bei der die Wäsche bereits am Trommelmantel anliegt und die Größe eines ersten Unwuchtwertes ermittelt wird, daß bei Überschreiten eines Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert der Schleuderprozeß abgebrochen und neu gestartet wird
    oder,
    daß bei Unterschreiten des Unwuchtgrenzwertes durch den ersten Unwuchtwert eine Beschleunigung der Trommel (1) erfolgt, daß oberhalb der Resonanzdrehzahl nR bei weiteren Meßdrehzahlen ni erneut Unwuchtwerte Ui gemessen werden und der weitere Verlauf der Schleuderdrehzahl in Abhängigkeit von den gemessenen Unwuchtwerten bestimmt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß oberhalb einer Drehzahl, bei der die Wäsche am Trommelmantel anliegt, eine kontinuierliche Erfassung des Unwuchtwertes erfolgt.
EP96106878A 1995-06-23 1996-05-02 Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Unwucht bei einer Trommelwaschmaschine Expired - Lifetime EP0750065B1 (de)

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