EP0924330B1 - Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner bzw. Verfahren zum Waschen und Schleudern von Waschgut in einer Waschmaschine oder einem Waschtrockner - Google Patents

Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner bzw. Verfahren zum Waschen und Schleudern von Waschgut in einer Waschmaschine oder einem Waschtrockner Download PDF

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EP0924330B1
EP0924330B1 EP98123813A EP98123813A EP0924330B1 EP 0924330 B1 EP0924330 B1 EP 0924330B1 EP 98123813 A EP98123813 A EP 98123813A EP 98123813 A EP98123813 A EP 98123813A EP 0924330 B1 EP0924330 B1 EP 0924330B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drum
speed
washing
weights
machine
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98123813A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0924330A1 (de
Inventor
Christian Beier
Dominic Beier
Rudolf Herden
Klemens Dr. Klamt
Thorsten Kuka
Helge Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • 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
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F37/00—Details specific to washing machines covered by groups D06F21/00 - D06F25/00
    • D06F37/20—Mountings, e.g. resilient mountings, for the rotary receptacle, motor, tub or casing; Preventing or damping vibrations
    • D06F37/22—Mountings, e.g. resilient mountings, for the rotary receptacle, motor, tub or casing; Preventing or damping vibrations in machines with a receptacle rotating or oscillating about a horizontal axis
    • D06F37/225—Damping vibrations by displacing, supplying or ejecting a material, e.g. liquid, into or from counterbalancing pockets
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F34/00—Details of control systems for washing machines, washer-dryers or laundry dryers
    • D06F34/14—Arrangements for detecting or measuring specific parameters
    • D06F34/16—Imbalance

Definitions

  • the invention relates to a washing machine or a washer-dryer for washing and Spin laundry with a drum (2), which is driven by a drive motor (4) a horizontal or inclined axis is rotatable, with a balancing device from at least one rotating with the drum (2), concentric to its axis of rotation arranged annular raceway (12; 20), within the at least two weights (13; 24) are freely movable, with means (14; 22, 23) for taking the weights (13; 24) in the career (12; 20), and with speed control means (6a-d) for driving the Drive motor (4) such that the drum (2) from a washing speed below the application speed is accelerated to a spin speed above the landing speed if the center of gravity of the weights (13; 24) is in a predetermined range.
  • the invention relates to a method for balancing the drum of such a washing machine or such a washer dryer.
  • a washing machine or washer-dryer and a balancing method of this type are from the subsequently published DE-C
  • EP 0 640 192 B1 describes a so-called ball balancer, in which Balls are freely movable within a track attached to the drum. When the drum rotates, these align with the laundry imbalance and compensate them up to the size of the total weight of the balls.
  • DE 27 53 610 C2 In addition to the ball balancer, systems with a similar effect are known (DE 27 53 610 C2), in which weights mounted on rollers rotate in a track with the body to be balanced. With a horizontal axis of rotation of the body, it must be ensured that the balls or weights rotate with the track and do not roll due to their gravity in the lower region of the track. For this purpose, it is proposed in EP 0 640 192 B1 to fill the track with a material which, due to the resistance it exerts (friction, viscous damping), takes the balls with it at the start of the rotation. A viscous damping agent, especially oil, has proven itself here, since liquids with low viscosity do not produce the desired effect. As an alternative to this, DE 27 53 610 C2 describes a device which fixes the weights to the inner edge of the raceway using springs below a predetermined speed and the centrifugal force associated therewith.
  • the disadvantage of the balancing devices described above is that they are compensatory Effect only above the resonance frequency or critical speed of the system unfold in which the rotating body is stored (see, for example, Kellenberger: elastic balancing; Springer Verlag 1987; P. 402f). In the subcritical speed range, the existing Unbalance can even be increased. Therefore the main area of application is an automatic one Ball balancer on fast rotating machines with a constant speed above all occurring resonance frequencies.
  • the automatic Ball balancer for example, when a washing machine spins up to be used with a horizontal or inclined axis of rotation. Both Amplitudes in the steady supercritical state as well as when driving through the Resonances can be reduced.
  • DE 196 14 721 A1 describes a Textile spinner described in which a weight on the drum as a fixed unbalance is arranged by accelerating the drum from a position in which the Weight is in the 12 o'clock position, the laundry should be unbalanced specifically trained against the fixed unbalance and thus partially compensate for both unbalances. Is the laundry imbalance due to low filling of the drum or good distribution but only slightly, the drum is with the entire spin cycle Fixed unbalance A rotated, which leads to the consequences described elsewhere.
  • the invention thus poses the problem of a washing machine or a washer-dryer and a method for washing and spinning laundry in such an apparatus disclose, in which both in the subcritical and in the supercritical area a safe Reduction of the total imbalance of the drum is achieved.
  • this problem is solved by a washing machine or a washer-dryer with the features specified in claim 1 and by a method with the Claim 9 specified features solved.
  • Advantageous refinements and developments the washing machine or washer-dryer result from the following Dependent claims.
  • the means for taking the weights consist of a viscous damping means arranged in the track, the viscosity and the size of the weights being dimensioned such that the weights are entrained at the washing speed.
  • a simply constructed ball balancer can be used, but when selecting the damping agent, it is only necessary to ensure that it is viscous enough even at high alkali temperatures up to 100 ° C to take the balls with it even at washing speeds around 50 min -1 .
  • fixation devices in the form of reducing the cross section of the raceway can be used Locking devices are used.
  • Locking devices are used.
  • Such facilities are from program control adjustable and are therefore not subject to external temperature influences.
  • the acceleration of the drum from a washing speed below the application speed can be used in washing machines with a ball balancer and damping agent-filled track after a stopping time or slight swiveling the drum in which the balls are gravity to the lowest point of the track have dropped.
  • the center of gravity of the balls is in the 6 o'clock position
  • means for sensing the position of the weights or the center of gravity can be used. This will, on the one hand, provide greater security the position of the fixed unbalance is reached, on the other hand the program run times are shortened.
  • a speed signal corresponding to the drum speed drum or drive motor can, for example, be the signal component of a speed signal corresponding to the drum speed drum or drive motor.
  • a displacement or acceleration signal of the tub can be used. This makes use of the fact that the laundry freely moving in the drum below the feed speed and no stationary imbalances yet has trained. Thus, the only periodic fluctuations in speed, displacement and acceleration caused by the unbalance.
  • suitable signal analysis e.g. Filtering of the aforementioned signals can thus be carried out in a simple manner and using already existing sensors (motor control, determination of the laundry weight) the position the center of gravity and the resulting unbalance become.
  • the balls from one Manufacture material with ferromagnetic properties and its location by a fixed Determine magnetic sensor. This does require additional resources, but it is a faster and possibly more precise determination of the position of the center of gravity is possible. In addition, information about the time of the imbalance-related alignment of the Bullets are obtained.
  • FIG. 1 shows the parts essential for the invention in a schematic diagram Washing machine.
  • the washing machine designed according to the invention has a tub (1), in which a drum (2) for receiving laundry (3) is rotatably mounted.
  • the drum (2) is driven by a motor (4), the power transmission by a V-belt (5).
  • the speed of the motor can be controlled in a known manner by a in the microprocessor control (6) the washing machine integrated motor controller (6a) program and can be set depending on the condition.
  • the tub is swinging on springs (7) in the housing (8) and becomes Damping of these vibrations in the lower area by shock absorbers (9) compared to Supported base (10). To further dampen the vibrations are on the tub (1) Additional weights (11) arranged so that it passes through the critical Speed range does not strike the housing (8).
  • So-called ball balancers are used as balancing systems in the drum cap and the drum base (12; 13) are used, wherein for producing the annular raceways (12) an inexpensive deep-drawing process is used.
  • these career (12) are individual Balls (13) arranged as weights and can freely in the circumferential direction of the drum move. To ensure maximum compensation, each track (12) must be in tightest packing can be filled with balls in a given angular range. By Setting the size and number of balls (13) can cause an imbalance in the order of magnitude of their total weight are generated and thus also compensated.
  • the computer circuit filters the weight signal in a known manner Drum speed corresponding frequency range and determines the position of the Fixed unbalance A.
  • the displacement sensor (14) for example, one from DE 19522393 A1 known acceleration sensor can be used.
  • a further computer circuit (6c) can determine the position of the fixed unbalance A by method Evaluation of the fluctuations of a speed-dependent signal (motor current, slip ...) or determine the speed yourself (with a tachometer generator (15)).
  • a speed-dependent signal motor current, slip
  • one in the Computer circuit (6c) integrated filter the frequency range corresponding to the drum speed extract.
  • Figure 3 shows the speed signal of the tachometer generator at washing speed and the filtered unbalance signal at a rotation of the drum at a speed.
  • an evaluation circuit (6d) influences the motor controller (6a) and thus the speed curve the drum (2).
  • Another possibility for determining the position of the balls (13) consists of these to produce a material with ferromagnetic properties and a fixed magnetic sensor (not shown) to be arranged, for example, on the tub (1).
  • FIGs 2a and b show an embodiment of a ball balancer, in which a Filling the track (20) with oil can be omitted.
  • the ball balancer shown has an annular raceway (20) in which individual balls (24) are arranged as weights are. These can be in the circumferential direction of any body to be balanced (not shown) move freely.
  • each Raceway (20) in the densest packing in an angular range ⁇ ⁇ 180 ° filled with balls (24) become. This can cause an imbalance for a given size and number of balls (24) of 1 kg, for example, and thus also be compensated.
  • An elastic hose (22) is provided on the inner surface (21) of the raceway (20) as a fixing device. arranged, which can be set by the microprocessor control (not shown) Pump device (23) can be filled with air or another medium. This will the cross section of the raceway (20) is reduced and the balls (24) are fixed in their position.
  • the hose (22) can be subdivided, the individual segments (22a, 22b, 22c) then can be filled by separate pump devices (23a, 23b, 23c). This way you can initially a single segment (22b) is inflated at the end of the spinning process then the balls collect. You can then pump up the rest Segments (22a, 22c) are fixed.
  • the hose (22) Relieve pressure before spinning and stop the drum (2). hereby the balls (24) collect due to gravity in the lower part of the track (20) and can then be tightly packed together by inflating the tube (22) in the densest packing be fixed horizontally.
  • the track of ball balancers can be used Mechanically compact rolling or embossing. Other procedures by which the career for the weights are hardened, for example a hardness-increasing surface coating or cold compression is also possible. In addition to the running noises This avoids excessive stress at high speeds.
  • the alkali is first pumped out. Then the Drum (2) stopped for a holding time or swiveled slightly. This is dimensioned that the balls (13) sink due to gravity into the deepest area of the raceway (12) can. The drum (2) is then further rotated at the washing speed.
  • the position of the center of gravity of the ball which is the Represents the center of a fixed unbalance A, determined by one of the computer circuits (6b, 6c) become.
  • the washing speed n 1 and the initial acceleration are known to the microprocessor control (6) as manipulated variables, the weight of the laundry (3) can be measured with the displacement sensor (15).
  • the type of laundry can be determined from its suction behavior, which in turn can be determined with the displacement sensor (15) or with a level sensor not shown in the drawings.
  • the microprocessor control determines a position of the fixed unbalance A, from which acceleration then takes place. Such a method can generally be used for fixed unbalances, even if these are generated by stationary weights on the drum.
  • the acceleration is carried out initially until reaching a spin speed n 3, n 2 above the settling speed, but is crit below the critical speed range .DELTA.n.
  • This first spin speed n 3 is kept constant by the motor control for a time phase t 2 - t 3 in which the size and position of the unbalances A and B or the resulting total unbalance C is determined again. It is checked whether the prescribed placement of the laundry with respect to the fixed unbalance A was successful and the unbalances A and B are exactly opposite. In addition, it must be ensured that the overall imbalance C does not exceed a maximum value, which may occur .DELTA.n crit inadmissible vibration when passing through the critical speed range. If these conditions are met, the speed can be increased in a known manner until the final spin speed n 4 is reached.
  • the above-described method for changing the position of the weights can also be used are formed without a laundry imbalance or a determination of the Positions of unbalance A and B were made. Then the drum from the Standstill accelerated immediately to the first spin speed. Starting from any Placement of the unbalances relative to one another makes the position of the fixed unbalance A possibly existing Laundry unbalance B shifted with the method described above until it face each other and the resulting total unbalance C is as low as possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Control Of Washing Machine And Dryer (AREA)
  • Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine oder einen Waschtrockner zum Waschen und Schleudern von Waschgut mit einer Trommel (2), welche durch einen Antriebsmotor (4) um eine horizontale oder geneigte Achse drehbar ist, mit einer Auswuchteinrichtung, bestehend aus mindestens einer mit der Trommel (2) umlaufenden, konzentrisch zu ihrer Rotationsachse angeordneten kreisringförmigen Laufbahn (12; 20), innerhalb der mindestens zwei Gewichte (13; 24) frei beweglich angeordnet sind, mit Mitteln (14; 22, 23) zum Mitnehmen der Gewichte (13; 24) in der Laufbahn (12; 20), und mit Drehzahlkontrollmitteln (6a-d) zum Ansteuern des Antriebsmotors (4) derart, daß die Trommel (2) von einer Waschdrehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl beschleunigt wird, wenn sich der Schwerpunkt der Gewichte (13; 24) in einem vorgegebenen Bereich befindet. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auswuchten der Trommel einer solchen Waschmaschine oder eines solchen Waschtrockners. Eine Waschmaschine bzw. ein Waschtrockner und ein Auswuchtverfahren dieser Art sind aus der nachveröffentlichten DE-C 197 18 321 bekannt.
Beim Schleudern nasser Wäsche in den vorgenannten Waschmaschinen erfolgt eine Beschleunigung der Trommel auf eine Drehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl, bei der die auf die Wäsche wirkende Zentrifugalkraft größer als die Schwerkraft ist. Die Wäsche verteilt sich deshalb mehr oder weniger gleichmäßig am Trommelmantel, wobei es insbesondere durch schwere oder stark saugfähige Textilstücke zur Ausbildung von Unwuchten kommen kann. Diese Unwuchten erzeugen Schwingungen, welche wiederum zur Belastung von Lagern und zum Brechen von Kabelbäumen führen und außerdem Geräusche verursachen.
Zur Vermeidung oder Verringerung solcher Unwuchten sind Auswuchtsysteme bekannt. In der EP 0 640 192 B1 wird beispielsweise ein sogenannten Kugelauswuchter beschrieben, bei dem innerhalb einer an der Trommel befestigten Laufbahn Kugeln frei beweglich angeordnet sind. Diese richten sich bei einer Drehung der Trommel gegenüber der Wäscheunwucht aus und kompensieren diese bis zur Größe des Gesamtgewichts der Kugeln.
Neben dem Kugelauswuchter sind ähnlich wirkende Systeme bekannt (DE 27 53 610 C2), bei denen auf Rollen gelagerte Gewichte in einer Laufbahn mit dem auszuwuchtenden Körper umlaufen.
Bei einer horizontalen Rotationsachse des Körpers muß sichergestellt werden, daß die Kugeln oder Gewichte mit der Laufbahn rotieren und nicht aufgrund ihrer Schwerkraft im unteren Bereich der Bahn abrollen. Hierzu wird in der EP 0 640 192 B1 vorgeschlagen, die Laufbahn mit einem Stoff zu füllen, der aufgrund des durch ihn ausgeübten Widerstandes (Reibung, viskose Dämpfung) die Kugeln zum Anfang der Rotation mitnimmt. Hier hat sich ein viskoses Dämpfungsmittel, insbesondere Öl, bewährt, da Flüssigkeiten mit geringer Viskosität den gewünschten Effekt nicht erbringen. Alternativ dazu beschreibt die DE 27 53 610 C2 eine Vorrichtung, welche die Gewichte mit Hilfe von Federn unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl und der damit verbundenen Zentrifugalkraft am Innenrand der Laufbahn fixiert.
Der Nachteil der vorbeschriebenen Auswuchteinrichtungen besteht darin, daß sie ihre kompensatorische Wirkung erst oberhalb der Resonanzfrequenz bzw. kritischen Drehzahl des Systems entfalten, in dem der rotierende Körper gelagert ist (s. bspw. Kellenberger: Elastisches Wuchten; Springer Verlag 1987; S. 402f). Im unterkritischen Drehzahlbereich kann die vorhandene Unwucht sogar verstärkt werden. Deshalb liegt das Hauptanwendungsgebiet eines automatischen Kugelauswuchters bei schnell rotierenden Maschinen mit einer konstanten Drehzahl oberhalb aller auftretenden Resonanzfrequenzen. Es besteht jedoch der Wunsch, den automatischen Kugelauswuchter beispielsweise auch beim Schleuderhochlauf eines Waschautomaten mit horizontaler oder geneigter Rotationsachse zu nutzen. Dabei sollen sowohl die Amplituden im eingeschwungenen überkritischen Zustand als auch beim Durchfahren durch die Resonanzen reduziert werden.
Aus der nachveröfftentlichten DE-C-197 18 321 ist ein Verfahren zum Auswuchten der Trommel einer Waschmaschine unter Verwendung eines Kugelauswuchters bekannt, bei dem die Trommel zunächst auf eine Drehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl beschleunigt wird. Dann wird die Position einer eventuell ausgebildeten Wäscheunwucht sensiert. Die Viskosität des Dämpfungsmittels ist derart dimensioniert, daß die Kugeln in diesem Drehzahlbereich noch frei abrollen. Anschließend wird die Trommel bei einer bestimmten, zuvor ermittelten Lage von Unwucht und Kugeln stark beschleunigt, so daß die Kugeln mitgerissen werden. Es soll damit erreicht werden, daß sich Unwucht und Kugelschwerpunkt gegenüberliegen und somit auch beim Durchlaufen des kritischen Drehzahlbereichs kompensieren. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in der starken Temperaturabhängigkeit der Viskosität des Dämpfungsmittels. Hierdurch ist insbesondere bei Waschmaschinen mit unterschiedlichen Laugentemperaturen zwischen 20°C und 100°C eine genaue Bestimmung des Drehzahlverhaltens solcher Dämpfungsmittel nicht möglich.
Alternativ zu den zuvor beschriebenen Auswuchtsystemen wird in der DE 196 14 721 A1 eine Textilschleudereinrichtung beschrieben, bei der an der Trommel ein Gewicht als Festunwucht angeordnet ist Durch eine Beschleunigung der Trommel aus einer Position, in der sich das Gewicht ca. in 12-Uhr-Stellung befindet, soll erreicht werden, daß sich eine Wäscheunwucht gezielt gegenüber der Festunwucht ausbildet und beide Unwuchten sich somit teilweise kompensieren. Ist die Wäscheunwucht durch geringe Füllung der Trommel oder gute Verteilung jedoch nur gering, so wird die Trommel während des gesamten Schleudervorgangs mit der Festunwucht A gedreht, was zu den an anderer Stelle beschriebenen Folgen führt.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Waschmaschine oder einen Waschtrockner und ein Verfahren zum Waschen und Schleudern von Waschgut in einem solchen Gerät zu offenbaren, bei der sowohl im unterkritischen als auch im überkritischen Bereich eine sichere Reduzierung der Gesamtunwucht der Trommel erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Waschmaschine oder einen Waschtrockner mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Waschmaschine bzw. des Waschtrockners ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile ergeben sich durch die Nutzung der Gewichte sowohl im unterkritischen Bereich als Festunwucht als auch im überkritischen Bereich als dynamischer Unwuchtkompensator. Im unterkritischen Bereich wird somit die Verstärkung der Unwucht vermieden, im überkritischen Bereich wird auch die Möglichkeit geringer Wäscheunwuchten, beispielsweise durch Entwässerung, berücksichtigt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Trommelwaschmaschine bestehen die Mittel zum Mitnehmen der Gewichte aus einem in der Laufbahn angeordneten viskosen Dämpfungsmittel, wobei dessen Viskosität und die Größe der Gewichte derart dimensioniert sind, daß die Gewichte bei Waschdrehzahl mitgerissen werden. Hierdurch kann ein einfach aufgebauter Kugelauswuchter verwendet werden, wobei bei der Wahl des Dämpfungsmittels lediglich darauf geachtet werden muß, daß es auch bei hohen Laugentemperaturen bis zu 100°C noch dickflüssig genug ist, um die Kugeln auch bei Waschdrehzahlen um 50 min-1 mitzunehmen.
Alternativ dazu können Fixiereinrichtungen in Form von den Querschnitt der Laufbahn verringernden Feststelleinrichtungen verwendet werden. Solche Einrichtungen sind von der Programmsteuerung einstellbar und unterliegen deshalb nicht äußeren Temperatureinflüssen.
Die Beschleunigung der Trommel von einer Waschdrehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl kann bei Waschmaschinen mit Kugelauswuchter und dämpfungsmittelgefüllter Laufbahn nach einer Haltezeit oder leichtem Schwenken der Trommel erfolgen, in der die Kugeln durch Schwerkraft auf den tiefsten Punkt der Laufbahn gesunken sind. Hierdurch befindet sich der Schwerpunkt der Kugeln in 6-Uhr-Stellung der Laufbahn bzw. der Trommel, so daß die Position der Festunwucht bekannt ist und folglich nicht mehr sensiert werden muß.
Alternativ dazu können Mittel zur Sensierung der Position der Gewichte oder des Unwuchtschwerpunkts verwendet werden. Hierdurch wird zum einen eine größere Sicherheit bezüglich der Position der Festunwucht erreicht, zum anderen werden die Programmlaufzeiten verkürzt.
Es kann beispielsweise der der Trommeldrehzahl entsprechende Signalanteil eines Drehzahlsignals der Trommel oder des Antriebsmotors verwendet werden. Wahlweise oder zusätzlich kann auch ein Weg- oder Beschleunigungssignal des Laugenbehälters als Positionsgeber verwendet werden. Hierbei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß sich die Wäsche unterhalb der Anlegedrehzahl frei in der Trommel bewegt und noch keine ortsfesten Unwuchten ausgebildet hat. Somit werden die einzigen periodischen Drehzahl-, Weg- und Beschleunigungsschwankungen durch die Festunwucht hervorgerufen. Durch geeignete Signalanalyse, z.B. Filterung der vorgenannten Signale kann somit auf einfache Weise und unter Ausnutzung bereits vorhandener Sensoren (Motorregelung, Bestimmung des Wäschegewichts) die Lage des Gewichtsschwerpunktes und der hierdurch hervorgerufenen Festunwucht bestimmt werden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, die Kugeln aus einem Material mit ferromagnetischen Eigenschaften zu fertigen und ihre Lage durch einen ortsfesten Magnetsensor zu ermitteln. Hierdurch sind zwar zusätzliche Mittel erforderlich, dafür ist jedoch eine schnellere und evtl. genauere Bestimmung der Lage des Gewichtsschwerpunktes möglich. Außerdem können Informationen über den Zeitpunkt der unwuchtbedingten Ausrichtung der Kugeln erhalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
Figur 1
eine Schemaskizze einer erfindungsgemäß ausgebildeten Waschmaschine
Figur 2a
eine Waschmaschinentrommel mit Kugelauswuchter und Bremselementen
Figur 2b
einen Teilschnitt aus Figur 2a entlang der Linie A-A
Figur 3
ein Drehzahl-Zeit-Diagramm vor und nach der Filterung durch eine Rechnerschaltung (6c)
Figur 4a,b
Drehzahlprofile
Die Figur 1 zeigt anhand einer Schemaskizze die für die Erfindung wesentlichen Teile bei einer Waschmaschine. Die erfindungsgemäß ausgebildete Waschmaschine besitzt einen Laugenbehälter (1), in dem eine Trommel (2) zur Aufnahme von Wäsche (3) drehbar gelagert ist. Der Antrieb der Trommel (2) erfolgt über einen Motor (4), die Kraftübertragung über einen Keilriemen (5). Dabei kann die Drehzahl des Motors in bekannter Weise durch einen in der Mikroprozessor-Steuerung (6) der Waschmaschine integrierten Motorregler (6a) programm- und zustandsabhängig eingestellt werden.
Der Laugenbehälter ist an Federn (7) schwingend im Gehäuse (8) gelagert und wird zur Dämpfung dieser Schwingungen im unteren Bereich durch Stoßdämpfer (9) gegenüber dem Gehäuseboden (10) abgestützt. Zur weiteren Dämpfung der Schwingungen sind am Laugenbehälter (1) Zusatzgewichte (11) angeordnet, so daß er beim Durchfahren des kritischen Drehzahlbereichs nicht am Gehäuse (8) anschlägt.
In die Trommelkappe und den Trommelboden sind als Auswuchtsysteme sogenannte Kugelauswuchter (12; 13) eingesetzt, wobei zum Herstellen der kreisringförmigen Laufbahnen (12) ein preisgünstiges Tiefziehverfahren verwendet wird. In diesen Laufbahnen (12) sind einzelne Kugeln (13) als Gewichte angeordnet und können sich in Umfangsrichtung der Trommel frei bewegen. Um die maximale Kompensation zu gewährleisten, muß jede Laufbahn (12) in dichtester Packung in einem vorgegebenen Winkelbereich mit Kugeln gefüllt werden. Durch Festlegen der Größe und Anzahl der Kugeln (13) kann eine Unwucht in der Größenordnung ihres Gesamtgewichts erzeugt und somit auch kompensiert werden.
Damit bei horizontaler Rotationsachse die auf die Kugeln (13) wirkende Schwerkraft ab einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit überwunden wird und die Kugeln (13) von der Laufbahn (12) mitgenommen werden, ist diese mit einem viskosen Dämpfungsmittel (14) gefüllt, wobei vorteilhafterweise Öl verwendet wird. Ohne dieses Dämpfungsmittel (14) würden die Kugeln (13) lediglich der Rollreibung unterliegen und somit an der tiefsten Stelle der Laufbahn (12) abrollen, ohne ihre kompensatorische Wirkung zu entfalten. Es wird ein Öl mit sehr niedriger Viskosität verwendet, so daß sichergestellt ist, daß die Kugeln (13) bereits bei Waschdrehzahlen um 50 min-1 mitgenommen werden. Sie erzeugen dann im unterkritischen Bereich eine mit der Trommel umlaufende Festunwucht A. Beim Durchgang durch den kritischen Drehzahlbereich verteilen sie sich, um die aus der Wäscheunwucht B und der Festunwucht A bestehenden Gesamtunwucht C der Trommel (2) ganz oder mindestens teilweise zu kompensieren.
Ein Wegsensor (15), parallel zu einem Stoßdämpfer (9) angeordnet oder in diesem integriert, ermittelt die gewichtsabhängige Laugenbehälterabsenkung und übermittelt ein entsprechendes Signal an eine in der Mikroprozessor-Steuerung (6) integrierte Rechnerschaltung (6b). Die auf die Festunwucht A wirkende Zentrifugalkraft überlagert sich vektoriell der Gewichtskraft, so daß das Gewichtssignal periodischen Schwankungen mit der Frequenz der Trommeldrehzahl ausgesetzt ist. Während des Waschvorgangs erzeugt die durch die Drehung der Trommel angehobene und fallende Wäsche zusätzliche Schwingungen in einem breiten Frequenzbereich. Die Rechnerschaltung filtert in bekannter Weise aus dem Gewichtssignal den der Trommeldrehzahl entsprechenden Frequenzbereich heraus und bestimmt hieraus die Lage der Festunwucht A. Anstelle des Wegsensors (14) kann beispielsweise ein aus der DE 19522393 A1 bekannter Beschleunigungssensor verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ zu dieser Methode kann eine weitere Rechnerschaltung (6c) die Position der Festunwucht A durch Auswertung der Schwankungen eines drehzahlabhängigen Signals (Motorstrom, Schlupf...) oder der Drehzahl selbst (mit einem Tachogenerator (15)) ermitteln. Auch hier muß ein in der Rechnerschaltung (6c) integrierter Filter den der Trommeldrehzahl entsprechenden Frequenzbereich extrahieren. Mit dem gleichen Verfahren können auch die Lage und Größe der Wäscheunwucht B und der Gesamtunwucht C ermittelt werden. Figur 3 zeigt das Drehzahlsignal des Tachogenerators bei Waschdrehzahl und das herausgefilterte Unwuchtsignal bei einer Drehung der Trommel mit einer Drehzahl. In Abhängigkeit von der berechneten Unwuchtposition beinflußt eine Auswerteschaltung (6d) den Motorregler (6a) und somit den Drehzahlverlauf der Trommel (2).
Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung der Position der Kugeln (13) besteht darin, diese aus einem Material mit ferromagnetischen Eigenschaften herzustellen und einen ortsfesten Magnetsensor (nicht dargestellt) beispielsweise am Laugenbehälter (1) anzuordnen. Dabei wird die Feldverzerrung durch nicht magnetisierte Kugeln in einem konstanten Magnetfeld sensiert.
Die Figuren 2a und b zeigen eine Ausführungsform eines Kugelauswuchters, bei dem auf eine Füllung der Laufbahn (20) mit Öl verzichtet werden kann. Der dargestellte Kugelauswuchter besitzt eine kreisringförmige Laufbahn (20), in der einzelne Kugeln (24) als Gewichte angeordnet sind. Diese können sich in Umfangsrichtung eines beliebigen auszuwuchtenden Körpers (nicht dargestellt) frei bewegen. Um die maximale Kompensation zu gewährleisten, muß jede Laufbahn (20) in dichtester Packung in einem Winkelbereich α ≈ 180° mit Kugeln (24) gefüllt werden. Hierdurch kann bei vorgegebener Größe und Anzahl der Kugeln (24) eine Unwucht von beispielsweise 1 kg erzeugt und somit auch kompensiert werden.
An der Innenfläche (21) der Laufbahn (20) ist als Fixiereinrichtung ein elastischer Schlauch (22) angeordnet, welcher über eine von der Mikroprozessor-Steuerung (nicht dargestellt) stellbare Pumpvorrichtung (23) mit Luft oder einem anderen Medium gefüllt werden kann. Hierdurch wird der Querschnitt der Laufbahn (20) verringert und die Kugeln (24) werden in ihrer Position fixiert. Der Schlauch (22) kann unterteilt sein , wobei dann die einzelnen Segmente (22a, 22b, 22c) durch separate Pumpvorrichtungen (23a, 23b, 23c) füllbar sind. Auf diese Weise kann zunächst bei Beendigung des Schleudervorgangs ein einzelnes Segment (22b) aufgepumpt werden, vor dem sich dann die Kugeln sammeln. Anschließend können sie durch Aufpumpen der übrigen Segmente (22a, 22c) fixiert werden. So wird sichergestellt, daß die Kugeln (24) in dichtester Packung eng beieinander liegen und die größtmögliche Unwucht erzeugen. Nach dem Durchgang durch den kritischen Drehzahlbereich wird der Schlauch (22) druckentlastet, wodurch die Kugeln (24) sich frei verteilen und die Gesamtunwucht der Trommel (2) ganz oder mindestens teilweise kompensieren.
Alternativ zur Verwendung mehrerer Segmente (22a, 22b, 22c) kann bei Verwendung eines durchgehenden Schlauches (22) und einer einzigen Pumpvorrichtung (23) der Schlauch (22) vor dem Schleudern druckentlastet und die Trommel (2) angehalten werden. Hierdurch sammeln sich die Kugeln (24) schwerkraftbedingt im unteren Teil der Laufbahn (20) und können dann durch Aufpumpen des Schlauchs (22) in dichtester Packung eng beieinander liegend fixiert werden.
Durch die Fixierung der Kugeln im unterkritischen Bereich kann neben der Unwuchtkompensation eine Minderung ihrer Rollgeräusche erreicht werden. Zur weiteren Geräuschminderung und um den Verschleiß gering zu halten kann man die Laufbahn von Kugelauswuchtem durch Rollieren oder Prägepolieren mechanisch verdichten. Andere Verfahren, mit denen die Laufbahn für die Gewichte gehärtet werden, beispielsweise eine härtesteigernde Oberflächenbeschichtung oder eine Kaltverdichtung sind ebenfalls möglich. Neben den Laufgeräuschen wird hierdurch eine zu hohe Beanspruchung bei großen Drehzahlen vermieden.
Im Folgenden ist die erfindungsgemäße Funktionsweise der Anordnung gemäß Figur 1 beschrieben:
Nach dem Waschvorgang erfolgt zunächst ein Abpumpen der Lauge. Anschließend wird die Trommel (2) für eine Haltezeit stillgesetzt oder leicht geschwenkt. Diese ist derart bemessen, daß die Kugeln (13) schwerkraftbedingt in den tiefsten Bereich der Laufbahn (12) absinken können. Anschließend wird die Trommel (2) zunächst mit Waschdrehzahl weitergedreht.
Alternativ oder zusätzlich zur Haltezeit kann die Position des Kugelschwerpunktes, welcher das Zentrum einer Festunwucht A darstellt, von einer der Rechnerschaltungen (6b, 6c) ermittelt werden.
In beiden Fällen ist davon auszugehen, daß die Mikroprozessor-Steuerung (6) die Position der Festunwucht A nun kennt und anhand eines drehzahlproportionalen Signals durch Zählen der Trommeldrehungen über die Impulse des Tachogenerators auch für den folgenden Programmablauf berechnen kann.
Befindet sich die Festunwucht A nun in einer vorher definierten Position zum Wäscheschwerpunkt, d. h. zu demjenigen Punkt, an dem statistisch die größte Anhäufung von Wäsche (3) stattfindet, so wird die Trommel (2) schnell auf eine Drehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl beschleunigt. Durch die schnelle Beschleunigung verteilt sich die Wäsche (3) nicht gleichmäßig am Trommelmantel, sondern es verbleibt ein großer Anteil an dem Ort, an dem er sich zum Zeitpunkt der einsetzenden Beschleunigung befunden hat. Hierdurch bildet sich gegenüber der Festunwucht A eine Wäscheunwucht B aus, so daß sich diese Unwuchten teilweise kompensieren. Bei weiterer Beschleunigung der Trommel und nach dem Durchgang durch den kritischen Drehzahlbereich verteilen sich die Kugeln nach den anfangs beschrieben physikalischen Gesetzen und kompensieren die Unwucht vollständig.
Der Punkt, an dem statistisch die größte Wäscheanhäufung vorhanden ist, befindet sich bei Rechtsdrehung der Trommel erfahrungsgemäß zwischen der 7- und der 9-Uhr-Position. Er ist abhängig von der Art und dem Gewicht der Wäsche und von der Waschdrehzahl. Außerdem muß die Anfangsbeschleunigung des Schleuderprofils berücksichtigt werden, da sich die Wäsche (3) als träge Masse verhält und deshalb bei einer Drehzahlerhöhung der Trommel nicht sofort folgt. Je nach Beladung und Wäscheart entscheidet die Steuerung entsprechend vorgegebener Werte, welches Schleuderverfahren angewählt wird. Dabei werden die Parameter Startdrehzahl der Beschleunigung, Beschleunigung und Anschleuderwinkel variiert. Die Figuren 4a und 4b zeigen beispielhaft ein Drehzahlprofil mit geringer Anfangsbeschleunigung (Fig. 4a) und ein Profil mit sprunghaftem Durchfahren der Anlegedrehzahl n2 (Fig. 4b).
Die Waschdrehzahl n1 und die Anfangsbeschleunigung sind der Mikroprozessor-Steuerung (6) als Stellgrößen bekannt, das Gewicht der Wäsche (3) kann mit dem Wegsensor (15) gemessen werden. Die Wäscheart läßt sich aus ihrem Saugverhalten bestimmen, was wiederum mit dem Wegsensor (15) oder mit einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Niveausensor ermittelt werden kann. In Abhängigkeit von den vorgenannten Größen bestimmt die Mikroprozessor-Steuerung eine Position der Festunwucht A, aus dem dann eine Beschleunigung erfolgt. Ein solches Verfahren ist allgemein bei Festunwuchten einsetzbar, auch wenn diese durch ortsfeste Gewichte an der Trommel erzeugt werden.
Die Beschleunigung erfolgt zunächst bis zum Erreichen einer Schleuderdrehzahl n3, die über der Anlegedrehzahl n2, jedoch unterhalb des kritischen Drehzahlbereichs Δnkrit liegt. Diese erste Schleuderdrehzahl n3 wird von der Motorreglung für eine Zeitphase t2 - t3 konstant gehalten, in der eine erneute Bestimmung der Größe und Position der Unwuchten A und B bzw. der daraus resultierenden Gesamtunwucht C erfolgt. Dabei wird kontrolliert, ob die vorbeschriebene Plazierung der Wäsche gegenüber der Festunwucht A erfolgreich war und die Unwuchten A und B sich exakt gegenüberliegen. Außerdem muß sichergestellt sein, daß die Gesamtunwucht C nicht einen Maximalwert überschreitet, wodurch beim Durchfahren des kritischen Drehzahlbereiches Δnkrit unzulässige Schwingungen auftreten können. Sind diese Bedingungen erfüllt, so kann die Drehzahl in bekannter Weise bis zum Erreichen der Schleuderenddrehzahl n4 gesteigert werden.
Andernfalls werden von der Motorregelung scharfe Beschleunigungs- oder Bremsimpulse erzeugt, die die Lage der Gewichte und damit die Position der Festunwucht A in Bezug auf die Wäscheunwucht B verändern. Anschließend müssen Größe und Position der Unwuchten erneut bestimmt werden. Wird trotz wiederholter Versuche das gewünschte Ergebnis nicht erreicht, kann die Trommel angehalten und die Wäsche neu verteilt werden.
Das vorbeschriebene Verfahren zur Änderung der Position der Gewichte kann auch eingesetzt werden, ohne daß zuvor gezielt eine Wäscheunwucht ausgebildet oder eine Bestimmung der Positionen der Unwuchten A und B vorgenommen wurde. Dann wird die Trommel aus dem Stillstand sofort auf die erste Schleuderdrehzahl beschleunigt. Ausgehend von einer beliebigen Plazierung der Unwuchten zueinander wird die Lage der Festunwucht A zu einer evtl. vorhandenen Wäscheunwucht B solange mit dem vorbeschriebenen Verfahren verschoben, bis diese sich gegenüberliegen und die resultierende Gesamtunwucht C möglichst gering ist.

Claims (13)

  1. Waschmaschine oder Waschtrockner zum Waschen und Schleudern von Waschgut mit
    einer Trommel (2), welche durch einen Antriebsmotor (4) um eine horizontale oder geneigte Achse drehbar ist,
    mit einer Auswuchteinrichtung, bestehend aus mindestens einer mit der Trommel (2) umlaufenden, konzentrisch zu ihrer Rotationsachse angeordneten kreisringförmigen Laufbahn (12; 20), innerhalb der mindestens zwei Gewichte (13; 24) frei beweglich angeordnet sind, mit Mitteln (14; 22, 23) zum Mitnehmen der Gewichte (13; 24) in der Laufbahn (12; 20), und
    mit Drehzahlkontrollmitteln (6a-d) zum Ansteuern des Antriebsmotors (4) derart, daß die Trommel (2) von einer Waschdrehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl beschleunigt wird, wenn sich der Schwerpunkt der Gewichte (13; 24) in einem vorgegebenen Bereich befindet,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Mitnehmen der Gewichte derart ausgebildet sind, dass die Gewichte in einem Trommel-Drehzahlbereich, dessen Minimalwert niedriger als die Waschdrehzahl ist, mitgenommen werden.
  2. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Mitnehmen der Gewichte (13) aus einem In der Laufbahn (12) angeordneten viskosen Dämpfungsmittel (14) bestehen, wobei dessen Viskosität und die Größe der Gewichte (13) derart dimensioniert sind, daß sie bei Waschdrehzahl mitgerissen werden.
  3. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner, nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Mitnehmen aus einer den Querschnitt der Laufbahn (20) verringernden Feststelleinrichtung (22; 23) bestehen.
  4. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahn mindestens teilweise gehärtet oder härtesteigernd oberflächenbeschichtet ist.
  5. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beschleunigung der Trommel (2) von einer Waschdrehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl die Trommel stillgesetzt wird oder leichte Schwenkbewegungen ausführt.
  6. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
    gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (6b; 6c) zur Sensierung der Position der Gewichte (13; 24) oder einer durch die Gewichte (13; 24) erzeugten Festunwucht (A) während einer Drehzahl, welche unterhalb der Anlegedrehzahl liegt.
  7. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Sensierung der Position der Festunwucht (A) der der Trommeldrehzahl entsprechende Frequenzanteil eines Drehzahlsignals der Trommel (2) oder des Antriebsmotors (4) und/oder eines Gewichts-, Weg- oder Beschleunigungssignals des Laugenbehälters (1) verwendet wird.
  8. Trommelwaschmaschine oder Waschtrockner nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Sensierung der Position der Gewichte (13; 24) diese aus einem Material mit einer hohen Permeabilität gefertigt sind und daß im Waschmaschinengehäuse (8) oder am Laugenbehälter (1) mindestens ein ortsfester Magnetsensor angeordnet ist.
  9. Verfahren zum Auswuchten der Trommel einer Waschmaschine oder eines Waschtrockners während eines Wasch- und Schleudervorgangs wobei die Trommel durch einen Antriebsmotor (4) um eine horizontale oder geneigte Achse drehbar ist, mit einer Auswuchteinrichtung, bestehend aus einer mit der Trommel umlaufenden, konzentrisch zu ihrer Rotationsachse angeordneten kreisringförmigen Laufbahn (12; 20), innerhalb der mindestens zwei Gewichte (13; 24) frei beweglich angeordnet sind, und mit Mitteln (14; 22, 23) zum Mitnehmen der Gewichte (13) in der Laufbahn in einem Trommel-Drehzahlbereich, deren Minimalwert niedriger als die Waschdrehzahl ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2) von einer Waschdrehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl beschleunigt wird, wenn sich der Schwerpunkt der Gewichte (13; 24) in einem vorgegebenen Bereich befindet.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beschleunigung auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl ein Stillsetzen der Trommel (2) während einer Haltezeit erfolgt und daß die Trommel (2) anschließend zunächst mit Waschdrehzahl unter Zählen der Trommeldrehungen durch die Mikroprozessor-Steuerung (6) weitergedreht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (2) von einer Waschdrehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl auf eine Schleuderdrehzahl oberhalb der Anlegedrehzahl beschleunigt wird, wenn sich der Schwerpunkt der Gewichte (13; 24) in einem vorgegebenen Bereich befindet, wobei der Bereich von einer Mikroprozessor-Steuerung (6) in Abhängigkeit von der Waschdrehzahl und/oder der Anfangsbeschleunigung der Trommel (2) und/oder der Art und/oder dem Gewicht der Wäsche (3) bestimmt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 - 11,gekennzeichnet durch folgende weiteren Verfahrensschritte:
    Sensieren der Größe und der Position der durch die Gewichte erzeugten Festunwucht A, der Wäscheunwucht B und/oder der Größe der aus diesen Unwuchten resultierenden Gesamtunwucht C
    Erzeugen positiver oder negativer Beschleunigungsimpulse zur Lageveränderung der Gewichte, wenn die Größe der Gesamtunwucht über einer vorgegebenen Grenzunwucht liegt oder wenn die Unwuchten A und B sich im Bezug auf die Trommelachse nicht gegenüberliegen
    Wiederholen des Sensierens der Größe und der Position der Unwuchten A und B bzw. der aus diesen Unwuchten resultierenden Gesamtunwucht C und der folgenden Verfahrensschritte.
  13. Verfahren zum Auswuchten der Trommel nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß nach einer vorgegebenen Anzahl von Wiederholungen der Schleuderhochlauf abgebrochen und die Wäsche neu verteilt wird.
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